JPS59197307A - 圧延機用ロ−ル - Google Patents

圧延機用ロ−ル

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JPS59197307A
JPS59197307A JP58069918A JP6991883A JPS59197307A JP S59197307 A JPS59197307 A JP S59197307A JP 58069918 A JP58069918 A JP 58069918A JP 6991883 A JP6991883 A JP 6991883A JP S59197307 A JPS59197307 A JP S59197307A
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alumina
zirconia
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祖父江　昌久
Nobusuke Okada
岡田　亘右
Kimihiko Akahori
赤堀　公彦
Keiichi Kuniya
国谷　啓一
Toshimi Sasaki
佐々木　敏美
Toshiyuki Kajiwara
利幸 梶原
Tomoaki Kimura
智明 木村
Mitsuo Nihei
充雄 二瓶
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧延機のロールに係り、特にワークロールと
して用いるのに好適なロールに関する。
〔発明の背景〕
セラミックスが本質的に有している高硬度、高耐摩耗性
を利用して、圧延機のワークロールをセラミックスで作
ることが知られている。
たとえば特開昭４９−４３８６２号公報には、圧延機用
ロールを三層構造の複合ロールとし、最外層をセラミッ
クスのリングで形成することが記載されている。
米国特許第３，５７７，６１９号明細書には、圧延機の
ワークロールをコアとスリーブとからなる複合ロールと
し、スリーブをセラミックスで形成するととが記載され
ている。
しかし、これらの先行技術では、セラミックスがロール
表面の一部の領域に使用されているにすぎない。特開昭
４９−４３８６２号公報および米国特許第３，５７７，
６１９号明細書には線材等の圧延に使用される溝付きロ
ールが記載されており、溝の近傍だけがセラミックスで
形成されている。ロール表面のその他の部分はセラミッ
クス以外の材料によって形成されている。
前述の先行技術には、セラミックスの具体的な構成たと
えば材質、製法については何一つ記載されていない。セ
ラミックスとしてどのような材料が使用されるのか或い
はセラミックスのリングをどのようにして作るのかとい
うことについては、全く明らかにされていない。
セラミックスについて記載された文献、カタログも多い
が、圧延機用ロールへ適用することを意図して記載され
たものは、殆ど或いは全くといっていいほど見られない
。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ロール全体をセラミックスによって形
成することができる圧延機用ロールを提供するにある。
本発明の他の目的は、鋼製ロールよシもすぐれた薄板圧
延性を有するセラミックス製圧延機用ロールを提供する
にある。
本発明の他の目的は、被圧延材に束子地面を形成するの
に適したセラミック製圧延機用ロールを提供するにある
。
〔発明の概要〕
本発明は、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ
およびジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成
分とし、理論密度の９６チ以上の密度を有する全非金属
焼結体によって圧延機用ロールを形成し、且つロールの
イニシャルクラウンを一３００μｍ〜＋３００μｍの範
囲とするものである。
本発明のロールは、ワークロール或いはバックアップロ
ールとして使用することができる。
本発明のロールにおいて焼結体は、炭化珪素、窒化珪素
、サイアロン、アルミナおよびジルコニアから選ばれた
少なくとも１種類を主成分として含む。これらのセラミ
ックスだけで焼結体が形成されてもいいし、或いはこれ
らのほかに他の成分を混入することによって焼結体が形
成されてもよい。但し、他の成分を含むときには、前述
のセラミックスの量は焼結体の９３重蓋多以上を占める
ようにすることが望ましい。
他の成分としては、たとえば焼結助剤、前述のセラミッ
クス以外のセラミックスなどを含むことができる。これ
らは粉末或いは繊維の形で含むことができる。
アルミナを主成分として用いるときには必ずしも焼結助
剤を含まなくてもよいが、アルミナ以外の無機粉末を主
成分として用いるときには焼結助剤を用いるべきである
。炭化珪素を主成分とするときの焼結助剤としては、た
とえばアルミナ、はう素、カーボンなどを用いることが
できる。
窒化珪素を主成分とするときの焼結助剤としては、たと
えばマグネシア、イツトリア、ベリリア、アルミナ、窒
化アル×シリカなどを用いること（９） ができる。
サイアロンを主成分とするときの焼結助剤としては、た
とえば窒化アルミニウム、イツトリアなどを用いること
ができる。
ジルコニアを主成分とするときの焼結助剤としては、イ
ツトリアを用いることが望ましい。
焼結助剤としてのカーボンは０．５重量％程度含まれた
だけでも十分に効果がある。その他の焼結助剤も７重量
％以下の量で十分に効果がある。炭化珪素と窒化珪素と
サイアロンとアルミナおよびジルコニア以外のセラミッ
クスは、前記セラミックスにくらべると硬さが著しく低
く、これらを含むことによって焼結体の硬さが減少する
ようになシ、ロールの耐摩耗性を低下させる。従って、
なるべく混入しないことが望ましく、焼結助剤などとし
て混入しなければならないときには必要最少限の量にと
どめることが望ましい。
以上のことから、焼結体は炭化珪素、窒化珪素、サイア
ロン、アルミナおよびジルコニアの少なくとも１種が全
量もしくは９３重量−以上を占める（１０） ことが望ましい。
焼結体の表面は、全非金属とする。金属が露出していて
はならない。金属はセラミックスにくらべて硬さが低く
、金属が露出するロールは表面硬さにばらつきが生じる
。このようなロールを使用して圧延を行うと金属が露出
した部分だけが局部的に摩耗する。この結果、圧延され
た板は表面が凸凹になり、且つ凸凹の程度は圧延が進む
につれてひどくなる。
焼結体は、理論密度の９６％以上特に好適には９７優以
上の密度を有している必要がある。焼結体の密度はきわ
めて重要な要件であり、これが満たされないと強度的に
も弱く長寿命にならない。
たとえば理論密度の９５チ程度の密度の全セラミックス
ロールは圧延中に容易に破断してしまう。
焼結体の密度を理論密度の９６優、特に好ましくは９７
％以上にすることによって圧延中に加わる荷重によって
ロールが割れたりするのを防止する効果が著しく高まる
。
焼結体の密度を理論密度の９６優以上にするた（１１） めには、原料粉末の粒径１、特に主成分となるセラミッ
クスの粒径および焼結体の製造法がきわめて重要になる
。原料粉末の粒径はできるだけ小さいことが望ましく、
具体的には０．２〜５０Ｉｉｍの範囲の大きさが望まし
い。特に望ましいのは２５μｍ以下である。原料粉末の
粒径が０．２μｍよシも小さいと、粉末を混合するとき
に雰囲気中に飛散しやすく、粉末をとり扱いにくくなる
。粉末の粒径が５０μｍよシも大きいと密度を高めにく
く且つ焼結体を製造するのに高い圧力を必要とする。更
に製造された焼結体の強さ、特に曲げ強さがそれ以下の
粒径のものを使用したときよりも著しく低くなる。
なお、製造された焼結体における粒径は、原料粉末の粒
径が小さいほど細かくなる傾向にある。
理論密度の９６−以上の密度を有する焼結体を製造する
ために、本発明では加圧焼結による方法を採用すること
が望ましい。加圧焼結の方法としては、たとえばホット
プレス法、熱間静水圧成形（ＨＩＰ）法を適用すること
が望ましい。ホットプ（１２） レス法は、原料粉末を混合し、常圧で予め成形したのち
ダイス中に入れ機械的に圧力を加えた状態で所定の温度
に加熱して焼結するものである。
−例として窒化珪素を９５重量−以上含み、更にアルミ
ナとイツトリアを含むホットプレスによって製造した理
論密度の９７優以上の密度を有する焼結体は、１０００
Ｃの温度以下において約１００Ｋｇｆ／ｌａｇ”の曲げ
強さに耐える。
ＨＩＰ法は、原料粉末を混合し、予備成形したのち不活
性ガスたとえば窒素ガス中で所定の温度に加熱して焼結
するものである。
一例として、窒化珪素を主成分とし、イツトリアを焼結
助剤として含むＨＩＰ法で作った焼結体は、イツトリア
の量が０．５重量％でも理論密度の焼結体、となる。
ホットプレス或いはＨＩＰによって焼結体を製造する場
合、焼結温度、圧力、加圧時間、主成分として用いる無
機粉末の葉を増加することによって、焼結体の密度を高
めることができる。たとえば焼結温度についていうと、
窒化珪素を主成分と（１３） して用いた場合、１４００ｔ：’以上の温度で焼結する
ことによって焼結体の密度は急激に高まり、理論密度に
近くなる。
圧延機用ロールは、荷重が加えられた状態で使用される
ので使用中にたわむ。熱間圧延に使用した場合には、更
に熱膨張によるロールのふくらみもある。ロールが変形
すると圧延された板の幅方向の板厚が一様でなくなり、
板幅の中央部の厚さが端部の厚さよりも大になったり或
いは反対に板幅の中央部の厚さが端部の厚さよりも小さ
くなったりする。このように圧延中のロールの変形に基
づく被圧延材の板厚の不均一を防止するために、ロール
にクラウンをつけることができる。クラウンは凸クラウ
ン或いは凹クラウンのいずれでもよく、状況によって使
い分けることが望ましい。本発明のロールにつけるイニ
シャルクラウンは、凸クラウンおよび凹クラウンのいず
れにおいても３００μｍ以下とする。本発明のロールは
、熱膨張による変形がきわめて小さいので、イニシャル
クラウンを３００μｍよりも大にする必要はない。
（１４） 炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体、アルミナ焼結体およ
びジルコニア焼結体は、理論密度或いはそれに近い密度
の焼結体を得たときに、第１表に示すような特性を有す
る。比較のために鋼、タングステンカーバイド粉末とコ
バルトとの焼結複合体よりなるサーメットの特性も示す
。
（１５） （１６） 本発明のセラミックスロールは、ロール表面ののビッカ
ース硬さがＨｖ　１，３００〜３，５００Ｋｇ　ｆ　／
ｒｔａｎ”であり、鋼にくらべて著しく高い。このよう
に高い硬さを有しているため、ステンレス鋼、軟鋼など
の圧延において、ロールは殆ど摩耗せずに半永久的に使
用できる。本発明のロールを使用することによって更に
次の効果が得られる。すなわち、本発明のロールは表面
が全非金属であるので被圧延材の凝着がなく耐焼き付き
性がすぐれる。このためロールの可使時間が長くなる。
更にロールのスリップとか、被圧延材が折９重なって圧
延されるとかの異常状態が発生した場合にも、セラミッ
クスと金属である被圧延材とは凝着を起こしづらいため
、ワークロールが被圧延材と焼付きを起こす危険が小さ
い。またこの際、ワークロール表面が例えば１０００ｔ
ｌｌ’の高温にまで加熱されたとしても、セラミックス
材料の組織安定性は鉄鋼材料に比較して著しく高いため
、材質の劣化を起こしにくい。
セラミックスロールは、例えば１０００Ｃにおい（１７
） ても強度が高く且つ耐酸化性も優れているため、熱間圧
延用のワークロールとして使用した場合には、優れた耐
久性を示す。
アルミナ焼結体、炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体のヤ
ング率は、例えばそれぞれ３７，０００゜４０．０００
　、３０，０００Ｋｆｆ／ｍ”程度で、鉄鋼材料のヤン
グ率約２１．ＯＯＯＫｇｆ　／ｗ”に比較して約１．５
〜２倍の大きさを有している。
一般に弾性係数の大きいワークロールを用いることによ
シ、圧延に要するエネルギーが低減できるとともに、よ
り薄い板にまで圧延可能である。
従って、本発明によるセラミックスロールをワークロー
ルに用いることによシ、圧延エネルギー低減及び薄板圧
延性の向上が可能とガる。
ワークロールにセラミックスロールｔ　用’ｔ”　、バ
ックアップロールに鋼ロールを用いることにより、セラ
ミックスロール同志の組合せにくらべて次の効果を得る
ことができる。セラミックスロール同志を接触させた場
合には、両ロールとも接触部での変形が小さく、このた
め高い接触面圧が発生す（１８） るが、セラミックスロールと鉄鋼製ロールとを接触させ
た場合には、弾性係数の低い鉄鋼製ロールの変形が大き
くなり、このため接触面積が増大して接触面圧が軽減す
る。この結果、スポーリング等に対する信頼性を高める
ことができる。セラミックスロールと鉄鋼製ロールを組
合わせたときには、セラミックスロールが鉄鋼製ロール
側にくい込むように弾性変形するため、ロール間の摩擦
係数が高くなり、従ってロール間のスリップの発生を防
止する効果がある。
不発明のロールは、炭化珪素と窒化珪素とサイアロンと
アルミナおよびジルコニアから選ばれた少なくとも１種
類を主成分とする焼結体によって少なくともロール胴部
表面が形成されている必要がある。かかる焼結体によっ
てロール全体を形成してもよいし或いはロール胴部底面
層のみをかかる焼結体によって形成し、他の部分は別種
の材料で形成して複合ロールとしてもよい。複合化の手
段は特に限定されない。かかる焼結体によってスリーブ
を作り、鉄鋼或いは他の材料からなる芯材（１９） にはめ込む方法は、好ましい方法の１つである。
スリーブと芯材との固着方法としては、焼きばめ。
ねじ止め、接着剤による固着などが適用できる。
複付ロールは、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アル
ミナおよびジルコニアの１種以上を主成分とするセラミ
ックス層と異種材質層との二層構造だけでなく、多層構
造にしてもよい。二層構造の複合ロールとする場合、芯
材に用いる材料はロール胴部表面を形成する焼結体よシ
も曲げ強さが大きい材料からなることが望ましい。鋼の
芯材を用いることはきわめて望ましい。二層以上の多層
にする場合には、ロール表面から内部にいくに従って曲
げ強さが大きくなるようにすることが望ましい。複合ロ
ールとし、芯材に鋼を用いるときには、ロール表面を形
成する焼結体はジルコニアを主成分とすることが望まし
い。ジルコニアの熱膨張係数は第１表から明らかなよう
に鋼の熱膨張係数と類似しているので、圧延中にロール
温度が上昇した場合にセラミックスと鋼との接触部に生
じる熱応力を小さく抑えることができる。
（２０） 、なお、セラミックスのスリーブを鋼等の芯材にはめ込
んで複合ロールとする場合には、スリーブに軸方向の圧
縮応力が生じるように芯材とスリーブとを固着すること
が望ましい。この具体的な方法としては、スリーブを芯
材にはめ込んだのちねじ付リングなどを使用してスリー
ブを軸方向に締付けることが望ましい。この具体例を第
１図、第２図によって説明する。
第１図で、芯材１にがん合したセラミックス製のスリー
ブ２はワッシャ５を介して、芯材１に設けた雄ねじ部分
４とねじ結合する雌ねじ部品３により締めつけられてい
る。スリーブ２に発生する圧縮応力は、雌ねじ部品３の
締めつけトルクを加減することにより容易に調節可能で
ある。第１図で、スリーブ２はセラミックス製で、例え
ばアルミナ焼結体、炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体。
ジルコニア焼結体など、高強度のセラミックスによって
形成される。その他の部品は鉄鋼材料で形成されている
。なお、スリーブ２の締めつけ方法としては、前記方法
以外に、芯材１を予め所定温（２１） 度にまで加熱する方法も採用できる。すなわち、芯材１
は加熱膨張により伸長するため、加熱状態でその他の部
品、すなわちスリーブ２、ワッシャ５および雌ねじ部品
３を組み合わせ、雌ねじ部品３を軽く締めれば、その後
の芯材１の冷却収縮によりスリーブ２が締めつけられる
。加熱温度の選定により締めつけ力を適切にすることが
できる。
なお、そり−プ２を冷却した状態で組み立てても、同様
の効果が得られることは言うまでもない。また、第１図
ではスリーブ２の両端に雌ねじ部品３を設けているが、
これをいずれか一方のみとし、他方は芯材１と一体構造
としてもよい。
第１図の圧延機用スリーブロールを２段圧延機に使用し
た場合の、スリーブ２の内部に発生する応力を、第２図
に模式的に示す。この図で右向きの矢印は引張シ応力を
、左向きの矢印は圧縮応力を表わしている。本発明によ
る圧延用スリーブロール６の両端部分に矢印の方向の圧
下刃Ｆを作用させ、圧延用スリーブロール６を回転駆動
させると、被圧延材７が圧延される。このとき圧延用ス
（２２） リーブロールは曲げモーメントを受け、これによるスリ
ーブ２に発生する最大引張り応力はσ１で示される。な
おスリーブ２には圧縮応力σ２が与えである。実際にス
リーブ２に発生する応力σ３は、σ１とσ２の合成され
た値となる。すなわち、σ３：σｌ＋σ２ σ１は引張り応力、σ２は圧縮応力であるため、実際に
スリーブに発生する引張応力σ３はσ１より小さい値と
なり、σ２の絶対値がσｌより大きい場合には、σ３は
圧縮応力となる。いずれにしても、スリーブに発生する
引張り応力を低減できるため、引張り応力に対す本強度
が低いセラミックス材料を、スリーブに利用することが
可能である。
セラミックスのスリーブを芯材にはめ込んで複合ロール
とする場合には、セラミックスの機械的強さを考慮しス
リーブの厚さを５謳以上とすることが望ましい。
炭化珪素と窒化珪素とサイアロンとアルミナおよびジル
コニアから選ばれた少なくとも１種類を（２３） 主成分とする焼結体によって一体のロールを作る場合に
、表面は硬く、内部は軟かくすることが可能である。た
とえば原料を混合し予めロール形状に成形するときにロ
ールの中心部近傍にのみ金属粉或いは繊維を混入させて
おけばよい。このようにすればロール表面は全非金属に
なっても、内部には金属が存在するようになり、内部が
ロール表面にくらべて軟かく且つ高延性になる。このよ
うに一体構造のロールにする場合は、全非金属であるロ
ール表面層の厚さは３鰭で十分である。
多層構造よりなる複合ロールの例として、表面をセラミ
ックス層、芯部をタングステンカーバイドとコバルトの
複合焼結体よυなるサーメットとすることも可能である
。表面をセラミックス、その次の層をサーメット、芯部
を鋼とした三層構造にすることも可能である。
本発明のロールによれば薄板圧延を行うことができるが
、仁の場合に光沢性のよい板を得るためにはロールの表
面粗さを１μｍ以下にすべきである。被圧延−材の圧延
可能な最小肉厚はロールの材（２４） 質によって決まり、ロール材のヤング率が大きいほど被
圧延材の板厚を薄くできる。本発明のセラミックスロー
ルはヤング率が１５，０００〜４０，０００Ｋｇ　ｆ　
／　ｍ　”　　と鋼にくらべて非常に太きく薄板圧延性
がすぐれる。しかもロール表面が全非金属であるので圧
延された板の平滑性がすぐれている。かかるロールの面
粗さを１μｍ以下、特に好ましくは０．４μｍ以下にす
ることにより一１更に光沢性を著しく高めることができ
る。
被圧延材によっては平滑で光沢のよい面よりも束子地面
を得たい場合がある。たとえば表面にメッキを施して使
用する金属板の場合には、メッキ層との接着性をよくす
るために板の表面を束子地面にしておく必要がある。本
発明のロールにおいて面精さを３〜１０μｍ１特に好ま
しくは４〜６μｍにした場合には、メッキ下地として非
常に好の他によって廃却に至るまではソ同じ状態で保た
れるので、被圧延材には始め蜘ら終−りまで常に−（２
５’１ 定した形状及び粗さの束子地面を形成できることになる
。鋼製ロールによってステンレス鋼板に束子地面を形成
する場合、連続して１０００ｍ圧延するとロールが摩耗
して表面が平滑になってしまうので圧延の途中であって
も運転を停止し、ロールを交換するか或いはロールを取
り外してショツトブラスト等によって表面を加工して再
び組み込まなければならない。このロール交換等に要す
る時間、費用は無視できないほど大きく、このことが鋼
製ロールの大きな欠点の１つとなっているほどである。
本発明によれば鋼製ロールにおいて生ずる前述の問題を
回避できる。
本発明のセラミックスロールをワークロールとして用い
る場合には、バックアップロール（Ｂ、Ｒ）に対するワ
ークロール（Ｗ、、Ｒ）の硬さの比すなわちＷ、凡の硬
さ／Ｂ、Ｒの硬さをピーカース硬さでおよそ２．以上に
することが望ましい。このように構成すると−とによっ
てワーク付−ルとバッタアップロールの間に異物たとえ
ば被圧延材やロールの酸化スケールなどをかみ込んだと
′きに、ワーク口（２６） −ルが損傷するのを防止できる。かかる構造のロールに
おいては異物のかみ込みによる傷は、すべてバックアッ
プロール側に生じ、ワークロール側には生じないことが
わかった。この結果、異物のかみ込みによってワークロ
ールに生じた傷が被圧延材に転写されるということがな
くなった。
鋼のビッカース硬さは、ワークロールとして一般に使用
されている合金鋼でさえもおよそ９００Ｋｇｆ／ｍ２が
限度である。セラミックスロールは最も低硬度のジルコ
ニア焼結体でさえビッカース硬さが１３００に９ｆ　／
ｒａｎ”以上である。従って、バックアップロールを適
当な硬さの鋼で形成し、ワークロールをセラミックスで
形成し且つワークロールのビッカース硬さをバックアッ
プロールのビッカース硬さの２倍以上にすることは容易
に実現可能である。
ワークロールをセラミックスで形成し、バックアップロ
ールを鋼で形成する場合、セラミックスロールを単純な
丸棒とし、機械加工性のよいバックアップロールに機械
加工を施して回転駆動軸等（２７） を設け、バックアップロールを回転駆動させることが望
ましい。
なお、ワークロールを複合ロールとして芯材に鋼を用い
る場合には、ワークロールに回転駆動軸を設け、ワーク
ロールを回転駆動させることも可能である。
〔発明の実施例〕
実施例１ ワークロールに炭化珪素焼結体よりなるロールを用い、
バックアップロールにビッカース硬す９００〜ｆ／ｗ”
の合金鋼製ロールを用いて、ステンレス鋼８ＵＳ３０４
の圧延を行った。ワークロールのビッカース硬さ１ｄＪ
３，３００であり、バックアップロールの約２．７倍の
硬さを有する。焼結体は炭化ホウ素１重量％、炭素４重
量％を含み、理論密度の９８チの密度を有する。焼結体
はホットプレスで作った。原料粉末には約０．７μｍの
粒径のものを用いた。ワークロールを単純な丸棒とし、
バックアップロールに回転駆動軸を機械加工によって形
成してバックアップロールを回転駆動（２８） させた。この実施例による圧延機は、バックアップロー
ルを回転駆動すると、摩擦力によりワークロールが回転
するように構成されている。
ワークロールとバックアップロールとの間に鉄の酸化ス
ケール、鋼片などの異物を人為的にかみ込ませたところ
、これによるかみ込みきすはノ（ツクアップロール側に
へこみきすとして発生したが、ワークロール側には目視
による検査ではきすの発生はなかった。実際にステンレ
ス鋼板を圧延した結果でも被圧延材にはきすが転写され
ることがなく良好な状態の圧延材を得ることができた。
実施例２ ワークロールとして窒素珪素焼結体からなるロールを用
い、実施例１と同様の実験を行ったところ、異物のかみ
込みによるへこみきすは）くツクアップロールの側にの
み発生し、ワークロールにはきすの発生は見られなかっ
た。なお、窒化珪素焼結体のビッカース硬さはおよそ３
，０００Ｋｇｆ／ｗ＋”である。
焼結体は、焼結助剤としてイツ）ＩＪアを２重量（２９
） チ、アルミナを１重量％含む。焼結体はホットプレスで
作り、理論密度の約９９％の密度を有する。
原料粉末の粒径は約１μｍである。
実施例３ ワークロールとしてビッカース硬さおよそ１．８００Ｋ
ｐｆ／ｗ＋”のアルミナのみよシなる理論密度に近い密
度を有する焼結体を用い、実施例１と同様の実験を行っ
た。バックアップロールには異物のかみ込みによるへこ
みきすは生じなかった。
焼結体は、静水圧プレス成形後、焼成により製造した。
原料粉の粒径は３μｍであり、密度は理論密度の９８．
５チである。
実施例４ 炭化珪素焼結体よりなるワークロールと合金鋼製のバッ
クアップロールを用い、バックアップロールを回転駆動
して、軟鋼板およびアルミニウム板の圧延を行った。そ
して薄板圧延性および被圧延材の光沢性を鋼製ワークロ
ールのときと比較した。
炭化珪素焼結体からなるワークロールは、直径（３０） ５０＋＋ｍφ、長さ１５０闘の丸棒であり、ビッカース
硬さは約３，３００である。焼結体は炭化珪素と焼結助
剤とからなり、焼結助剤として炭化ホウ素を１重量係、
炭素を４重量係官む。焼結体は、粒径０．７μｍの原料
粉末を用い、ホットプレスで作った。焼結体の密度は理
論密度の約９８チである。
ワークロールは表面及び内部とも全非金域である。
理論密度にはｙ等しい密度を有する。セラミックスの弾
性係数はおよそ４０，０００である。ワークロールの表
面の粗さはおよそ０．６μｍである。
圧延の結果、被圧延材の光沢性はセラミックスワークロ
ールおよび鋼ワークロールの場合とも殆ど差がなく、い
ずれも良好な光沢面を有していた。
軟鋼板を圧延したときの被圧延材の板厚と圧下量との関
係を第３図に示す。所定の板厚の被圧延材を得るには、
鋼ワークロールよりもセラミックスワークロールの方が
少ない圧下量でよい。
圧下量を増加するにしたがって被圧延材の板厚は当然の
ことながら小さくなるが、ある所定の圧下量に達すると
それ以上圧下量を増加してももは（３１） や板厚が減少しなくなる。鋼ワークロールのときには圧
下量が０．４　ｗ　ｉでは圧下量の増加にしたがっては
ｙ同じような割合で板厚が減少するが、圧下量が０．４
ｍ＋よりも大になると板厚が減少する割合が小さくなる
。すなわち圧延によって薄くしうる厚さがはソ限界に近
づいていることがわかる。
セラミックスロールは、圧延限界に近づくに至るまでの
圧下量が鋼ワークロールのときよシも大きくとれる。従
って、薄板圧延性がすぐれる。
実施例５ アルミナ焼結体よりなるワークロールと合金鋼製のバッ
クアップロールを用い、バックアップロールを回転駆動
して、軟鋼板、アルミニウム板およびステンレス鋼板の
圧延を行った。そして薄板圧延性および被圧延材の光沢
性を鋼製ワークロールのときと比較し友。
アルミナ焼結体からなるワークロールは、直径５０■φ
、長さ１５０＋ｍの丸棒であり、ビッカース硬さは約１
，８００である。焼結体は焼結助剤を含まず、実質的に
アルミナのみからなる。原料粉末（３２） には粒径３μｍのものを用い、静水圧プレス成形後焼成
して作った。焼結体の密度は理論密度の９８．５％であ
る。アルミナ焼結体の弾性係数は、およそ３７，０ＯＯ
Ｋｙｆ　７ｗ”である。
圧延された板を光学顕微鏡写真で観察したところ、アル
ミナワークロールによって圧延したものは軟鋼板、アル
ミニウム板およびステンレス鋼板のいずれも傷のないき
れいな面を有していた。しかし、鋼製ワークロールによ
って圧延したものは、いずれも板の表面に多数の傷が発
生していた。この傷は、丁度、金属ブシシでひつかいた
ような状態を呈していた。
圧延された板の光沢性は、アルミナワークロールおよび
鋼製ワークロールの場合ともほとんど同じであり、有意
差は認められなかった。ただ、アルミナワークロールに
よって得られた板の外観写真は、鋼製ワークロールによ
って得られた板の外観写真にくらべて黒ずんでいた。
アルミナワークロールによる軟鋼板の薄板圧延性は、第
３図に示すとおりであり、鋼製ワーク口（３３） 一部よりもすぐれていた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によってロール全体がセラ
ミックスからなる圧延機用ロールが出現できた。本発明
のロールは鋼製ロールにくらべて薄板圧延性がすぐれて
おり、且つ束子地面の形成に対する効果もすぐれている
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例によるロールの一部断面正面
図、第２図は第１図に示すロールによって圧延している
状態を模擬的に示した一部断面正面図、第３図は被圧延
材の板厚とロールの圧下量との関係を示す特性図である
。 （３４） 右１　凶 め２口 も３０ 三下童（−ｎ慣） 第１頁の続き ０発　明　者　梶原利幸 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立工場内 ＠発　明　者　二瓶充雄 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよび
    ジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分とし
    、理論密度の９６チ以上の密度を有する全非金属焼結体
    によってロール形状に形成され、且つ一３００μｍ〜＋
    ３００μｍの範囲内のイニシャルクラウンを有すること
    を特徴とする圧延機用ロール。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記焼結体のビッ
    カース硬嘔が１，３００〜３，５００Ｋｐｆ／■２であ
    ることを特徴とする圧延機用ロール。 ３、％許請求の範囲第１項において、前記焼結体のヤン
    グ率が１５，０００〜４０，０００Ｋｆｆ　７ｗ”であ
    ることを特徴とする圧延機用ロール。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記焼結体が実質
    的に炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよび
    ジルコニアの少なくとも１種のみからなることを特徴と
    する圧延機用ロール。 ５．４！許請求の範囲第１項において、前記焼結体が前
    記炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよびジ
    ルコニアの少なくとも１種９３〜９９．５重量％と残り
    焼結助剤とからなることを特徴とする圧延機用ロール。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記炭化珪素、窒
    化珪素、サイアロン、アルミナおよびジルコニアの少な
    くとも１種の原料粉末の粒径が０．２〜５０μｍである
    ことを特徴とする圧延機用ロール。 ７、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよび
    ジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分とし
    、理論密度の９６％以上の密度を有する全非金属焼結体
    によってロール形状に形成され、１μｍ以下のロール表
    面粗さを有し且つ一３００μｍ〜＋３００μｍのイニシ
    ャルクラウンを有することを特徴とする圧延機用ロール
    。 ８、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよび
    ジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分とし
    、理論密度の９６−以上の密度を有する全非金属焼結体
    によってロール形状に形成され、３〜１０μｍのロール
    表面粗さを有し且つ一３００μｍ〜＋３００μｍの範囲
    内のイニシャルクラウンを有することを特徴とする圧延
    機用ロール。 ９、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよび
    ジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分とし
    、理論密度の９６チ以上の密度を有し、内部が前記焼結
    体よりも高い曲げ強さを有する異種材質層からなり、且
    つ一３００μｍ〜十３００μｍのイニシャルクラウンを
    有することを特徴とする圧延機用ロール。 １０、％許請求の範囲第９項において、前記異椎材質層
    がセラミックスと金属との混合物の焼結体からなること
    を特徴とする圧延機用ロール。 １１、特許請求の範囲第１０項において、前記ロール表
    面を形成する焼結体と内部を形成する焼結体とは一体の
    焼結体であることを特徴とする圧延機用ロール。 １２、特許請求の範囲第１１項において、前記ロール表
    面を形成する焼結体の層の厚さが３ｎ＋ｍ以上であると
    とを特徴とする圧延機用ロール。 １３、炭化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよ
    びジルコニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分と
    し、理論密度の９６チ以上の密度を有する全非金属焼結
    体からなるスリーブと異種材質の芯材との複合ロールか
    らなり、且つ一３００μｍ〜＋３００μｍのイニシャル
    クラウンを有することを特徴とする圧延機用ロール。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記スリーブ
    の厚さが５ｗ以上であることを特徴とする圧延機用ロー
    ル。 １５、特許請求の範囲第１３項において、前記芯材が鋼
    からなることを特徴とする圧延機用ロール。 １６、％許請求の範囲第１５項において、前記スリーブ
    がジルコニアを主成分とする焼結体からなることを特徴
    とする圧延機用ロール。 １７、％許請求の範囲第１３項において、前記スリーブ
    がロール軸方向に圧縮応力を付与された状態で前記芯材
    に固定されていることを特徴とする圧延機用ロール。 １８、芯材表面に異種材質よりなる層を二層以上有する
    ロールにおいて、前記異種材質よりなる層ノ最外層が炭
    化珪素、窒化珪素、サイアロン、アルミナおよびジルコ
    ニアから選ばれた少なくとも１種類を主成分とし、理論
    密度の９６％以上の密度を有する焼結体によって形成さ
    れており、且つ＝３００μｍ〜＋３００μｍのイニシャ
    ルクラウンを有することを特徴とする圧延機用ロール。 １９、特許請求の範囲第１８項において、前記二層以上
    の異種材質層の少なくとも最外層がスリーブからなるこ
    とを特徴とする圧延機用ロール。 加、ロールの軸中心部が中空になっている中空ロールに
    おいて、少なくと、もロール表面が炭化珪素、窒化珪素
    、サイアロン、アルミナおよびジルコニアから選ばれた
    少なくとも１種間を主成分とし、理論密度の９６％以上
    の密度を有する全非金属焼結、体によって形成され、且
    つ一３００μｍ〜＋３００μｍのイニシャルクラウンを
    有す、ることを特徴とする圧延機用ロール。 ２、特許請求の範囲第２０項において、前記焼結体によ
    ってロール全体が形成されていることを特徴とする圧延
    機用ロール。
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