JPS6037851B2 - 冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法 - Google Patents
冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法Info
- Publication number
- JPS6037851B2 JPS6037851B2 JP10864681A JP10864681A JPS6037851B2 JP S6037851 B2 JPS6037851 B2 JP S6037851B2 JP 10864681 A JP10864681 A JP 10864681A JP 10864681 A JP10864681 A JP 10864681A JP S6037851 B2 JPS6037851 B2 JP S6037851B2
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- Japan
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- temperature
- heat treatment
- bath
- treatment method
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/02—Rollers therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/38—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
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- Thermal Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冷間ピルガー圧延機用ロールダイス特に灘圧延
材圧延向けの高強度、・高級性ダイス鋼系の材料より成
るロールダイスの熱処理方法に関するものである。
材圧延向けの高強度、・高級性ダイス鋼系の材料より成
るロールダイスの熱処理方法に関するものである。
近釆冷間ピルガ−圧延機による灘圧延材の圧延が実施さ
れており、雛圧延材圧延の場合はロールダイスにかかる
面圧は非常に高く、そのため従来より使用されている低
合金工具鋼或は普通ダイス鋼により成るロールダイスで
は短時間でキャリバー面に多数の疲労クラックや大きい
割れが発生してその寿命が著しく短かくなり、円滑な連
続圧延作業の連行が阻害されると共に大幅な生産コスト
高を招いている。
れており、雛圧延材圧延の場合はロールダイスにかかる
面圧は非常に高く、そのため従来より使用されている低
合金工具鋼或は普通ダイス鋼により成るロールダイスで
は短時間でキャリバー面に多数の疲労クラックや大きい
割れが発生してその寿命が著しく短かくなり、円滑な連
続圧延作業の連行が阻害されると共に大幅な生産コスト
高を招いている。
この問題点の解決策として本発明者は高強度、高級性ダ
イス鋼系の鋼種（一例としてＥ鋼、（ＡＩＳＩ−Ａ功相
当）、その成分の一例を第１表に示す）を採用し、第１
表 前述した難圧延材圧延の際のロールダイスキャリバー面
に作用する高い面圧、摩耗性及び引裂き応力に耐えるよ
うな強度及び靭性の条件として第２表に示すような機械
的性質を目標として、２ 熱処理条件を調査、実験（テストピースによる）した後
これを実際のロールダイスに適用した。
イス鋼系の鋼種（一例としてＥ鋼、（ＡＩＳＩ−Ａ功相
当）、その成分の一例を第１表に示す）を採用し、第１
表 前述した難圧延材圧延の際のロールダイスキャリバー面
に作用する高い面圧、摩耗性及び引裂き応力に耐えるよ
うな強度及び靭性の条件として第２表に示すような機械
的性質を目標として、２ 熱処理条件を調査、実験（テストピースによる）した後
これを実際のロールダイスに適用した。
ところが、ロールダイス実体の体積がテストピースに比
して格段に大きいために冷却速度が低下し（空冷による
焼入れ時間はテストピースが約１０分に対しロールダイ
ス実体は約１時間３び分）、そのため予め設定した硬さ
に対して焼戻し温度を充分高くすることが出釆ず、結果
として充分な趣性を得ることが出来なかった。この難点
を避けるために冷却速度の大きい油焼入れを行なうと、
この鋼種は高合金鋼で焼入れ性が良いために全断面硬化
し、その際表面部と芯部との“変態時間ずれ”によって
第５図に示すような表両引張り、芯部圧縮の大きい残留
応力が発生して、キヤリバー表面部で素材の高合金鋼が
本来持っている強度に対して残留引張り応力がマイナス
に作用して強度が著しく低下し、甚だしい場合には糠割
れを生じた。即ち、ロールダイスのようなｍａｓｓの大
きい、しかも焼入れ性の良い処理物を、油焼入れのよう
な遠い冷却速度で冷却すると、表面部は急速に冷却して
温度が速く低下するに対して、中心部は冷却速度が比較
的遅く、温度降下がおくれる。このため冷却過程で表面
と中心部の闇で大きな温度差が生じ、熱的内部応力発生
の原因となる。又表面と中心部がマルテンナィト変態を
生じ始めるＮ＄点に到達する時期にも大きいずれが出来
て、表面部が早期にＭｓ点にまで冷却されて、マルテン
サィト変態が早く進行して焼入れ硬化が進むのに対して
、中心部は遅れてＭｓ点に到達し、表面部が既にマルテ
ンナィト変態が略々終了した時点から、やっと変態が開
始し、焼入硬化が始まる。この表面部と中心部の変態時
期のずれによって、大きな変態型の残留応力を発生する
。以上のように高強度・高鞠性ダイス鋼系の鋼種を採用
しても、熱処理残留応力によってその鋼種の特性を充分
に活用出来ず、問題点解決の所期の成果を収めることが
出来なかった。本発明はこの高合金鋼種の熱処理に関す
る問題点を解決して、ロールダイスに対して第２表に示
すような機械的性質を賦与し得る熱処理方法を提供する
ことを目的とするもので、高強度、高靭性ダイス鋼系の
材料より成るロールダイス組成材をオーステナィト化温
度に加熱してオーステナィト化した後、約５００ｑｏの
ソルトバスによる第１段中温熱浴と約２５０ｑｏのソル
トバスによる第２段低温熱浴に順次浸簿冷却し、第１段
中温熱格では初折炭化物やパーラィト等の変態城の真に
か）らない遠い冷却速度で冷却し、且つ中温熱裕中に１
０〜２０分間保持することにより粗成材の表面部と芯部
との温度差を可及的僅少にするようにして冷却し、第２
段低温熱格ではべーナィト変態城の鼻にかからぬよう短
時間でマルテンナィト変態城直上の温度迄冷却し、表面
部と芯部とに殆んど温度差のない状態で空気放冷して焼
入れすることを特徴とするものである。以下図面を参照
して本発明の冷間ピルガー圧延機用ロールダイスの熱処
理方法について詳細に説明する。
して格段に大きいために冷却速度が低下し（空冷による
焼入れ時間はテストピースが約１０分に対しロールダイ
ス実体は約１時間３び分）、そのため予め設定した硬さ
に対して焼戻し温度を充分高くすることが出釆ず、結果
として充分な趣性を得ることが出来なかった。この難点
を避けるために冷却速度の大きい油焼入れを行なうと、
この鋼種は高合金鋼で焼入れ性が良いために全断面硬化
し、その際表面部と芯部との“変態時間ずれ”によって
第５図に示すような表両引張り、芯部圧縮の大きい残留
応力が発生して、キヤリバー表面部で素材の高合金鋼が
本来持っている強度に対して残留引張り応力がマイナス
に作用して強度が著しく低下し、甚だしい場合には糠割
れを生じた。即ち、ロールダイスのようなｍａｓｓの大
きい、しかも焼入れ性の良い処理物を、油焼入れのよう
な遠い冷却速度で冷却すると、表面部は急速に冷却して
温度が速く低下するに対して、中心部は冷却速度が比較
的遅く、温度降下がおくれる。このため冷却過程で表面
と中心部の闇で大きな温度差が生じ、熱的内部応力発生
の原因となる。又表面と中心部がマルテンナィト変態を
生じ始めるＮ＄点に到達する時期にも大きいずれが出来
て、表面部が早期にＭｓ点にまで冷却されて、マルテン
サィト変態が早く進行して焼入れ硬化が進むのに対して
、中心部は遅れてＭｓ点に到達し、表面部が既にマルテ
ンナィト変態が略々終了した時点から、やっと変態が開
始し、焼入硬化が始まる。この表面部と中心部の変態時
期のずれによって、大きな変態型の残留応力を発生する
。以上のように高強度・高鞠性ダイス鋼系の鋼種を採用
しても、熱処理残留応力によってその鋼種の特性を充分
に活用出来ず、問題点解決の所期の成果を収めることが
出来なかった。本発明はこの高合金鋼種の熱処理に関す
る問題点を解決して、ロールダイスに対して第２表に示
すような機械的性質を賦与し得る熱処理方法を提供する
ことを目的とするもので、高強度、高靭性ダイス鋼系の
材料より成るロールダイス組成材をオーステナィト化温
度に加熱してオーステナィト化した後、約５００ｑｏの
ソルトバスによる第１段中温熱浴と約２５０ｑｏのソル
トバスによる第２段低温熱浴に順次浸簿冷却し、第１段
中温熱格では初折炭化物やパーラィト等の変態城の真に
か）らない遠い冷却速度で冷却し、且つ中温熱裕中に１
０〜２０分間保持することにより粗成材の表面部と芯部
との温度差を可及的僅少にするようにして冷却し、第２
段低温熱格ではべーナィト変態城の鼻にかからぬよう短
時間でマルテンナィト変態城直上の温度迄冷却し、表面
部と芯部とに殆んど温度差のない状態で空気放冷して焼
入れすることを特徴とするものである。以下図面を参照
して本発明の冷間ピルガー圧延機用ロールダイスの熱処
理方法について詳細に説明する。
第１図は標準型ロールダイスの形状を示すもので、イは
正面図、口はその側面断面図であり、ＴおよびＢ矢印は
夫々キャリバ−底表面における残留引張り応力の作用方
向を示している。
正面図、口はその側面断面図であり、ＴおよびＢ矢印は
夫々キャリバ−底表面における残留引張り応力の作用方
向を示している。
図に示すような熱処理によってキャリバ−底表面に発生
した残留引張り応力は、ロールダイスの素材が本来持っ
ている引張強さを低下させる方向に作用している。第２
図はロールダイスのキャリバー面に作用する面圧分布状
態を示す説明図で、冷間ピルガー圧延機の稼動時にロー
ルダイスのキャリバー面に面圧Ｐが作動し、第２図イに
示すように面圧Ｐが均一分布と仮定した場合、次式に示
すキャリバー底を引裂くような引裂き力日が作用する状
態を示している。Ｈ＝′骨Ｒ●Ｐ・Ｓｉｎｏ・ｄ８＝Ｒ
●Ｐ但し ｐ：面圧（ｋ９／柵） Ｈ：キャリバー底に作用する引裂き力（単位長さについ
て）（ｋ９）Ｒ：キャリバ一半径（豚） 実際のロールダイスでは、面圧の分布は、通常第２図口
に示すような形態に近いものが多く水平方向の分力の総
和は小さくなり、引裂き力日も上式より幾らか小さくな
る。
した残留引張り応力は、ロールダイスの素材が本来持っ
ている引張強さを低下させる方向に作用している。第２
図はロールダイスのキャリバー面に作用する面圧分布状
態を示す説明図で、冷間ピルガー圧延機の稼動時にロー
ルダイスのキャリバー面に面圧Ｐが作動し、第２図イに
示すように面圧Ｐが均一分布と仮定した場合、次式に示
すキャリバー底を引裂くような引裂き力日が作用する状
態を示している。Ｈ＝′骨Ｒ●Ｐ・Ｓｉｎｏ・ｄ８＝Ｒ
●Ｐ但し ｐ：面圧（ｋ９／柵） Ｈ：キャリバー底に作用する引裂き力（単位長さについ
て）（ｋ９）Ｒ：キャリバ一半径（豚） 実際のロールダイスでは、面圧の分布は、通常第２図口
に示すような形態に近いものが多く水平方向の分力の総
和は小さくなり、引裂き力日も上式より幾らか小さくな
る。
袷間ピルガー圧延機の稼動によってロールダイスのキヤ
ＩＪバー底表面に上記の引裂き力日が繰返し作用してキ
ャリバー底に長手方向の大きい割れが発生するものであ
る。
ＩＪバー底表面に上記の引裂き力日が繰返し作用してキ
ャリバー底に長手方向の大きい割れが発生するものであ
る。
第３図は本発明熱処理方法の対象鋼種の一例として第１
表に示す（Ｅ）鋼の連続冷却変態曲線で、第４図は（Ｅ
）鋼より成るロールダイス組成材の本発明方法による熱
処理の連続冷却曲線と変態との関係を示す図である。
表に示す（Ｅ）鋼の連続冷却変態曲線で、第４図は（Ｅ
）鋼より成るロールダイス組成材の本発明方法による熱
処理の連続冷却曲線と変態との関係を示す図である。
以下第４図を参照し、本発明方法の一実施例として第１
表に示す（Ｅ）鋼より成るロールダイスの本発明方法に
よる熱処理について説明する。
表に示す（Ｅ）鋼より成るロールダイスの本発明方法に
よる熱処理について説明する。
（Ｅ）鋼より成るロールダイス組成材を１０２び０のオ
ーステナィト化温度に加熱、約３び分間キープした後約
５００℃のソルトバスに浸潰して第１段の中温熱格を行
ない、温度が略々５００℃に達した時続いて約２５０℃
のソルトバスに浸潰して第２段の低温熱俗を行ない、温
度がＭＳ真直上に達した時ソルトバスより取出して空気
放冷して焼入れの操作を完了する。上に述べた本発明の
熱処理方法を第４図を参照して一層詳細に説明する。
ーステナィト化温度に加熱、約３び分間キープした後約
５００℃のソルトバスに浸潰して第１段の中温熱格を行
ない、温度が略々５００℃に達した時続いて約２５０℃
のソルトバスに浸潰して第２段の低温熱俗を行ない、温
度がＭＳ真直上に達した時ソルトバスより取出して空気
放冷して焼入れの操作を完了する。上に述べた本発明の
熱処理方法を第４図を参照して一層詳細に説明する。
第４図で、Ａはオーステナィト変態城、Ａ＋Ｃはオース
テナィト＋セメンタィト変態域、Ｐはパーラィト変態域
、Ｂはべーナィト変態城を夫々示しており、ＭＳはＭＳ
点則ちマルテンサィト変態点を示す。Ｓ（実線）及び○
（鎖線）は夫々ロールダイス実体の表面部及び芯部の連
続冷却変態曲線である。図に示すようにオーステナィト
化温度（約１０２０００）に加熱されたロールダイス粗
成材は約５００ｏ○のソルトバスに浸潰されて第１段中
温熱裕冷却される。この時パーラィト変態城Ｐの鼻にか
からぬよう速い冷却速度で冷却すると共に中温熱浴中に
１０〜２０分間保持することにより表面部から芯部まで
すべての部分が略々中温熱俗温度になるまで冷却し、表
面部と芯部との温度差が僅少な安定な状態で更に約２５
０℃のソルトバスに浸潰されて第２段低温熱裕冷却され
、急速に冷却されてべーナィト変態城Ｂの真にかかるこ
となくＭＳ点直上の温度に達し、表面部Ｓと芯部○との
温度差が僅少な状態で該第２段低温熱俗から取出されて
空気放冷され、徐冷されて完全にマルテンサィト化され
る。このように本発明の二旨差熱俗による熱処理を施こ
すことによって１００ぴ○以上の高温度から約２５００
０の低温度までの大きい温度差の冷却を無理なく行って
急峻日な、大きい熱変化による熱応力の発生を最小限に
とどめ、しかも表面部と芯部との温度差の僅少な状態で
空気中徐冷によりゆるやかにマルテンサィト変態を進行
させて、変態による内部応力を極力小さくするこのよう
な方法によって第５図に例示するような急冷焼入時の残
留内部応力の発生を最小限に止めながら完全マルテンサ
ィト化を達成するものである。又以上に説明した、本発
明方法によって熱処理したロールダイス粗成材を二次硬
化点以上の出来るだけ高い温度で暁戻して更に残留応力
を低下させると共に組織を安定化することによって第２
表に示す所期の強度、靭性を確保すると同時に、最４・
限に抑制された残留応力をより一層低下させて、残留応
力による本来の強度、鞠性低下防止の効果を一層高め得
るものである。
テナィト＋セメンタィト変態域、Ｐはパーラィト変態域
、Ｂはべーナィト変態城を夫々示しており、ＭＳはＭＳ
点則ちマルテンサィト変態点を示す。Ｓ（実線）及び○
（鎖線）は夫々ロールダイス実体の表面部及び芯部の連
続冷却変態曲線である。図に示すようにオーステナィト
化温度（約１０２０００）に加熱されたロールダイス粗
成材は約５００ｏ○のソルトバスに浸潰されて第１段中
温熱裕冷却される。この時パーラィト変態城Ｐの鼻にか
からぬよう速い冷却速度で冷却すると共に中温熱浴中に
１０〜２０分間保持することにより表面部から芯部まで
すべての部分が略々中温熱俗温度になるまで冷却し、表
面部と芯部との温度差が僅少な安定な状態で更に約２５
０℃のソルトバスに浸潰されて第２段低温熱裕冷却され
、急速に冷却されてべーナィト変態城Ｂの真にかかるこ
となくＭＳ点直上の温度に達し、表面部Ｓと芯部○との
温度差が僅少な状態で該第２段低温熱俗から取出されて
空気放冷され、徐冷されて完全にマルテンサィト化され
る。このように本発明の二旨差熱俗による熱処理を施こ
すことによって１００ぴ○以上の高温度から約２５００
０の低温度までの大きい温度差の冷却を無理なく行って
急峻日な、大きい熱変化による熱応力の発生を最小限に
とどめ、しかも表面部と芯部との温度差の僅少な状態で
空気中徐冷によりゆるやかにマルテンサィト変態を進行
させて、変態による内部応力を極力小さくするこのよう
な方法によって第５図に例示するような急冷焼入時の残
留内部応力の発生を最小限に止めながら完全マルテンサ
ィト化を達成するものである。又以上に説明した、本発
明方法によって熱処理したロールダイス粗成材を二次硬
化点以上の出来るだけ高い温度で暁戻して更に残留応力
を低下させると共に組織を安定化することによって第２
表に示す所期の強度、靭性を確保すると同時に、最４・
限に抑制された残留応力をより一層低下させて、残留応
力による本来の強度、鞠性低下防止の効果を一層高め得
るものである。
第１図は標準型ロールダイスの形状を示すもので、イは
正面図、口はその側面断面図、第２図はロールダイスの
キャリバー面に作用する面圧分布状態を示す説明図で、
イは面圧が均一分布と仮定した場合、口は実際の状態に
近似の分布状態の場合を夫々示している。 第３図は本発明熱処理方法の対象鋼種の一実施例鋼種の
連続冷却変態曲線、第４図は全上一実施例鋼種より成る
ロールダイス組成材の本発明方法による熱処理の連続冷
却曲線と変態の関係を示す図、第５図は全上一実施例鋼
種のロールダイス粗成村を油焼入れした場合の残留応力
分布を示す図である。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
正面図、口はその側面断面図、第２図はロールダイスの
キャリバー面に作用する面圧分布状態を示す説明図で、
イは面圧が均一分布と仮定した場合、口は実際の状態に
近似の分布状態の場合を夫々示している。 第３図は本発明熱処理方法の対象鋼種の一実施例鋼種の
連続冷却変態曲線、第４図は全上一実施例鋼種より成る
ロールダイス組成材の本発明方法による熱処理の連続冷
却曲線と変態の関係を示す図、第５図は全上一実施例鋼
種のロールダイス粗成村を油焼入れした場合の残留応力
分布を示す図である。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- １ 高強度、高靭性ダイス鋼系の材料より成るロールダ
イス粗成材を、１０００℃乃至１１００℃のオーステナ
イト化温度に加熱してオーステナイト化した後、約５０
０℃のソルトバスによる第１段中温熱浴と約２５０℃の
ソルトバスによる第２段低温熱浴に順次犢漬冷却し、第
１段中温熱浴では初析炭化物やパーライト等の変態域の
鼻にかからない速い冷却速度で冷却し、且つ中温熱浴中
に暫時保持することによつて粗成材の表面部と芯部との
温度差を可及的僅少にするようにして冷却し、第２段低
温熱浴ではベーナイト変態域の鼻にかからぬよう短時間
でマルテンサイト変態域直上の温度迄冷却し、続いて空
気放冷して焼入れすることを特徴とする冷間ピルガー圧
延機用ロールダイスの熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10864681A JPS6037851B2 (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10864681A JPS6037851B2 (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS589929A JPS589929A (ja) | 1983-01-20 |
| JPS6037851B2 true JPS6037851B2 (ja) | 1985-08-28 |
Family
ID=14490077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10864681A Expired JPS6037851B2 (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 冷間ピルガ−圧延機用ロ−ルダイスの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037851B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5023441B2 (ja) * | 2005-06-07 | 2012-09-12 | 大同特殊鋼株式会社 | ダイカスト金型用鋼部材の熱処理方法 |
| JP2007191759A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Daido Steel Co Ltd | 合金鋼の製造方法 |
| JP2007302946A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Daido Steel Co Ltd | 合金鋼の製造方法 |
| JP5050436B2 (ja) * | 2006-07-28 | 2012-10-17 | 大同特殊鋼株式会社 | 合金鋼の製造方法 |
-
1981
- 1981-07-10 JP JP10864681A patent/JPS6037851B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS589929A (ja) | 1983-01-20 |
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