JPS62136523A - 冷間圧延用ワ−クロ−ルの製造法 - Google Patents

冷間圧延用ワ−クロ−ルの製造法

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Publication number
JPS62136523A
JPS62136523A JP27546885A JP27546885A JPS62136523A JP S62136523 A JPS62136523 A JP S62136523A JP 27546885 A JP27546885 A JP 27546885A JP 27546885 A JP27546885 A JP 27546885A JP S62136523 A JPS62136523 A JP S62136523A
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JP
Japan
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roll
heating
hardening
depth
frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP27546885A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyo Hayashi
林 康代
Shoichi Hino
日野 昇一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62136523A publication Critical patent/JPS62136523A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

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】 [産業上の利用分野] 本発明は、鉄鋼、アルミ、銅あるいはこれらの合金等か
らなる板材の圧延に用いられる冷間圧延用ワークロール
の製造法に関する。
[発明の背景] 冷間圧延用ワークロールにおいて、その有効使用深さに
対し硬化深さが浅い場合には、使用途中で再焼入を行な
い硬度を回復させる必要がある。
そのため近年、この再焼入を省略すべく、硬化深さを逐
次増大させている。しかし、有効使用深さが大きなロー
ルについては、まだなお硬化深さが不足している。そこ
でこれらの有効使用深さが大きなロールに対してまでも
、再焼入を省略するためにいくつかの試みがなされてい
る。
以下に硬化深さが大きなロールを得るだめの焼入法、焼
入条件について概説する。
焼入硬度は、鋼種が定められている場合、主として加熱
温度と冷却速度によって定まる。
従って所要の硬化深度を得るためには、この所要の深さ
をある適正焼入温度範囲に加熱し、その後速やかに冷却
する必要がある0通常この適正焼入温度範囲は次のよう
な考え方に基づき決定される。即ち、焼入硬度並びに焼
入性は、焼入温度が上昇する程高くなるが、焼入硬度に
ついては、ある臨界の焼入温度を越えると残留オーステ
ナイトが増加し始めるために、この温度を境として逆に
硬度低下を来す、従って、このピーク硬度が得られる焼
入温度を適正焼入温度範囲の上限温度とし、通常この温
度がロール表面の焼入温度として設定される。他方、適
正焼入温度範囲の下限温度は、所定の深さで所定の硬度
を得るために必要な焼入温度と臨界冷却速度の関係から
求められる。即ち、所定の深さの冷却速度を大きく取れ
る場合には、比較的低い焼入温度でも所定の硬度が得ら
れるが、逆に冷却速度を大きくできない場合には、高い
焼入温度とならざるを得ない、従って硬化深度を増すた
めには、所要の深さをできるだけ高い焼入温度に加熱し
、その後速やかに冷却することが必要である。
従来用いられている全体加熱焼入法は、容易にロール内
部まで高温加熱できるという利点を有しているが、逆に
、内部を所要の深さより不必要に高温に加熱することに
なり、そのために後に続く冷却過程で、表層部の冷却が
遅れるだけでなく、冷却過程の内外部の温度差によって
内部に過大な引張応力が発生し、ロール折損の危険性が
増す。
一方、低周波のみを用いた漸進式誘導加熱焼入法がある
。漸進式誘導加熱焼入法を用いて硬化深度を増大させる
には、その対策として加熱深さの増大が重要な因子であ
るが、低周波漸進式誘導加熱焼入法で、加熱深さを増す
ために加熱時間を増すと、ロール表面からの輻射・対流
などの熱損失によって、ロール最表層の加熱温度が内部
より低下し、ロール品質上好ましくない。
これに対し、第1図に示す低周波(50〜60Hz)と
中周波(180−1200Hz)を組み合わせた2重周
波漸進式誘導加熱焼入法がある。この誘導加熱焼入法は
、所要硬化層のみを短時間で急速加熱できるという特徴
を有しているため、全体加熱焼入法に対し内外部の温度
勾配を大きくできる。そのため、この方式は焼入時の冷
却速度を大きくできるだけでなく、焼入過程で生じる内
部の引張応力を低く押えることができ、超高硬化深度ロ
ールを得る上で、極めて好適な焼入法である。
この2重周波漸進式誘導加熱焼入法では、低周波誘導加
熱の後、引き続いて電流浸透深さの浅い中周波で誘導加
熱するため、最表層の温度低下部を適正焼入温度にまで
再加熱することが可能である。また2重周波漸進式誘導
加熱焼入法は、一旦低周波誘導加熱で表層を適正焼入温
度近傍まで加熱した後、続いて中周波誘導加熱で表層を
適正焼入温度に保持するため、焼入温度での保持時間が
増大して変化物の固溶が促進され焼入性が増すとともに
、表層からの熱伝導により加熱深さが増大する。このよ
うに、2重周波漸進式誘導加熱焼入法は、超高硬化深度
を得る焼入法として、極めて好適な焼入法であると考え
られる。しかし、この焼入方式を用いた場合であっても
、最大でも46 m mの硬化深さを得るのが限界であ
った。
これよりさらに硬化深さを増す方策として、焼入性改善
元素の添加、加熱深さの増大によるロール内部の焼入性
改善、あるいはシャワー水焼入機の強化による冷却能改
善が挙げられる。
しかしながら、焼入性改善元素を過度に添加することは
、ロールの重要な品質特性である耐事故性の悪化を招く
危険性があり、おのずと添加量には限界がある。またシ
ャワー水焼入機の強化による冷却能改善については、既
に冷却能がほぼ飽和状態に到達していると考えられ、こ
れ以上の改善は難しい。
一般的に、加熱法が決定されている場合、加熱深さを増
すには、ロール表層をより長時間にわたり加熱保持し、
ロール表層から内部への熱の拡散を促進する方法が取ら
れる。漸進式誘導加熱焼入法で、ロールの加熱時間を増
すことは、ロールめ加熱コイル通過時間の増大を意味す
る0本発明者は、超高硬化深度D)I  C硬化深度D
Hはショア硬さがHs90以上となるロール表面からの
深さく m m )をいう、以下同じ、)を得るのに最
適な焼入法である2重周波漸進式誘導加熱焼入法を用い
て、シャワー水焼入機の冷却能、ロール材の焼入性を勘
案しながら、加熱コイル巾、コイル通過速度などの加熱
条件を適宜変化させ、加熱時間と加熱深さとの関係につ
いて調査し、焼割れを生じさせることなく最も深い硬化
深度が得られる限界加熱条件を探索した。
[発明の目的] 本発明の目的は、冷間圧延用ワークロールとして具備す
べき耐=IG故性などの品質特性を損なうことなく、ロ
ール表面から47〜54mmの深さでショア硬さHs9
0以上を有する超高硬化深度ロールの製造方法を提供す
ることにある。
[発明の概要] 上記目的は、 重量%で、 C:0−85〜0.95%、 Si:0.3〜0.8%、 M n = 0 、3〜0.8%。
Ni:0.5〜1.0%、 Cr:3.5〜5.0%、 Mo=0.2〜0.6%。
V  :0.01〜0.1%、 残部鉄及び不可避的不純物からなるワークロールに、5
0〜60Hzの低周波と180〜1200Hzの中周数
を組み合せた2重周波漸進式誘導加熱法を適用し、それ
らの誘導コイル加熱時間が4000秒以上となる条件で
加熱した後、該ワークロールを0.1mm/秒以上の速
度でシャワー水焼入機に侵入させることにより焼入を行
ない、焼入後ただちに−40〜−190℃のサブゼロ処
理を行ない、その後、焼戻し処理を行なうことを特徴と
する超高硬化深度冷間圧延用ワークロールの製造法によ
って達成される。
以下に各元素の添加理由について述べる。
Cは炭化物生成元素として重要であるとともに、焼入後
の硬さ、焼入性を増す元素としても重要であるが、あま
り多く含有せしめると巨大炭化物が出現し、靭性、研削
性が悪化するので、0.85〜0.95%含有せしめる
Siは、焼入性、耐事故性の改善に有効な元素であるが
、0.8%を越えると逆に耐事故性が悪化するので、0
.3〜0.8%含有せしめる。
Mnは、焼入性の改善に有効な元素であるが、0.8%
を越えると逆に耐事故性が悪化するので0.3〜0.8
%含有せしめる。
Niは、焼入性、耐事故性の改善に有効な元素であるが
、1%を越えると焼入後の残留オーステナイト量が増す
ため、焼入硬さ不足並びに耐事故性の悪化を来たす。
Crは、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させるだけで
なく、焼入の際に基地中に固溶して焼入性を増すが、5
%を越えると巨大炭化物が出現し、靭性、研削性が悪化
するので、3,5〜5%含有せしめる。
M o 、 Vはともに耐事故性、焼入性の改善に有効
な元素であるが、あまり多く含有せしめても、その効果
が薄れるので、それぞれ0.2〜0.6%、0.01〜
0.1%含有せしめる。
上述の組成に溶製された鋼塊は、所定の形状に鍛造加工
され1球状死焼なましなどの焼入並組織調整のための熱
処理を施されてから焼入されることになる。
本発明では50〜60Hzの低周波と180〜1200
Hzの中周数を組み合せた 2重周波漸進式誘導加熱法を適用し、それらの誘導コイ
ル加熱時間が4000秒以上となる条件で加熱を行なう
このように低周波誘導加熱の後、引き続いて電流浸透深
さの浅い中周波で誘導加熱するため、最表層の温度低下
部を適正焼入温度にまで再加熱゛することが可能である
0次にこの誘導加熱を4000秒以上行なう理由を説明
する。
第2図は、内部に測温用の熱電対を埋め込んだ直径60
0 m mφのロールを、予め600℃に全体予熱し、
そ、の後すみやかに第4図に示す2重周波漸進式加熱コ
イルで、ロール表面を940℃前後の焼入温度にまで加
熱した時の、コイル加熱時間と加熱深さDTの関係を示
したものである。この結果、ロール内部が所定の温度T
”Oより高く加熱される加熱深さDTはコイル加熱時間
tの平方根「1−に比例することが判明した0図面には
、−例として、所定の温度としてaOO℃、並びに88
0℃、を選んだ時の、コイル加熱時間と加熱深さDso
o  、 Dasoの関係を実線で示す。
表面下ある深さで所定の硬度を得るには、それに相応し
た焼入温度に内部を加熱する必要があり、そのために硬
化深度D Hについても、加熱深さ同様、コイル加熱時
間tの平方根F1−に比例する可能性が高いと考えられ
た。但し、この比例関係は、材料が十分高い焼入性を有
し、なおかつ焼入加熱後の冷却が十分速いという前提の
もとに成立する。そこで、このコイル加熱時間tと硬化
深度DHの関係式が、実際に成立するか否かを検証する
ために、調径610mmφ、廚長1560mmJLの試
験ロール(化学成分C:0.88%、Si:0.63%
、Mn:0.54%、Ni  :0.81%、Cr:3
.82%%Mo:0.43%、V:0.02%)を4木
を製作し、内3本について、各々過去に実績のある焼入
条件を適用して、コイル加熱時間tと硬化深度DHの関
係について調査した0図2中の3点のプロットが、それ
であり、はぼ880℃以上2に加熱される加熱深さD 
ag。
と加熱時間の関係を示す線上にある。すなわち下記の式
が成立する。
D11=CF「 ただしCは比例定数(=0.74) 従って、所定の深さでショア硬度Hs90を得るために
は、木鋼種に於いて、少なくともその深さ・を880℃
以上に加熱する必要があると判断された。
この結果から、目標とする硬化深度47 m m以上を
得るためにはロール表面下47mmを880℃に加熱す
る必要があると判断された。
これに必要なコイル加熱時間は、第2図のコイル加熱時
間と加熱深さD 880の関係から求められる。第2図
からその加熱時間を求めると4000秒以上となる。こ
の加熱時間は第4図に示す加熱コイル巾Wをロールの加
熱コイル通過速度■で除して求められる。
ロール降下速度が極度に遅くなると、シャワー水焼入機
へのロール侵入速度が低下し、結果として冷却能が低下
するので、ロール降下速度は、0.1mm/sec以上
に保つ必要がある。
なお、シャワー水焼入機としては既存のものを使用すれ
ばよい。
また、ロール全長に70〜140 m mφの中心内孔
を穿孔し、焼入過程で中心孔水冷を行な。
えば、ロール内部の引張応力が減少し焼割れに対する安
全性が増すので、より好適である。
このような焼入加熱条件により焼入されたロールは、焼
入後ただちに、−40〜−190°Cのゼブゼロ処理が
施され、残留オーステナイトのマルテンサイト化が促進
される。これによって硬化層の硬度が全体的に上昇する
ことから硬化深度の増大、並びに、高温焼戻しの適用が
可能となり、その結果、高靭性が得られることになる。
この後、続いて、硬化層を適当な硬度に調整するため、
80〜160℃の温度で焼戻し処理が行なわれる。
[発明の実施例] 次に本発明の実施例を比較例とともに示す。
前述した4木の試験ロールの内、残り1本を利用してロ
ール表面下54mmが880℃に加熱される加熱条件を
選定し、低周波(60Hz )と中周波(1200Hz
)を組み合わせた2重周波漸進式加熱焼入を実施した。
すなわち第4図に示すようにロール5を、加熱時間tが
4000秒以上となるように送りつつ、まず低周波加熱
コイル7で加熱し、ついで中周波加熱コイル8で加熱し
た。加8ho 、1 mm7秒以上の速度でシャワー水
焼入機3に侵入させ焼入を行なった。
焼入後ただちに一70℃のサブゼロ処理を行ない、続い
て130℃で焼戻し処理し、硬化深度確認のために、胴
部を改削しつつショア硬度計により硬さ測定を行なった
本試験の結果、得られた硬化深度曲線は、第3図に示す
通りであり、ロール表面から深さ54mmでショア硬さ
H390が得られ、超高硬化深度を有することが明らか
となった。なお第3図では、参考のために従来知られて
いるロールのうちの高硬化深度ロール(化学成分C:0
.85%、Si:0.6%、M n : 0 、5%、
Ni:0.3%、Cr:3.3%、Mo二0.4%)の
硬化深度曲線も併記している。
[発明の効果] 以上のべてきたように、本発明により製造した冷間圧延
用ワークロールは、ショア硬さがHs90以上となるロ
ール表面からの深さが47mm以上54 m m以下の
範囲となる超高硬化深度を有し、しかも、ロールとして
具備しなければならない耐事故性・耐摩耗性などの品質
面でも従来ロールと遜色のない使用成績を示している。
当ロールの使用によって、従来硬化深度が浅いために再
焼入を必要としていたロールについて、再焼入を省略す
ることができ経済的にロールを使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2重周波漸進式誘導加熱焼入機の構成図、第2
図は本発明に係る2重周波漸進式誘導加熱焼入を適用し
た場合のロールのコイル加熱時間と加熱深さ並びに硬化
深度の関係を示す図、第3図は1本発明の実施例に係る
ロール及び比較例に係るロールの硬化深度測定結果を示
す図である。第4図は、未発1gJの実施例に係る加熱
方法を示す平面概念図である。 1・・・低周波加熱コイル、2・・・中周波加熱コイル
、3Φ・・シャワー水焼入機、4−・・水冷タンク、5
・・・ロール、6・・・ロールの移動方向、7・・・低
周波加熱コイル、8・・・中周波加熱コイル。 第2図 第3図 ショアー硬さ 0色−D) cDQ)     ロ    ■ 0    CJI    QCA8 手続補正書 昭和60年 1月21日 1、事件の表示 昭和60年特許願5275468号 2、発明の名称 冷間圧延用ワークロールの製造法 3、補正をする者 名  称 (119)株式会社神戸製鋼所代表者  牧
  冬 彦 4、代 理 人 〒180電話03(358)8B40
明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面の第2図、第3
図及び第4図。 r47mm以上を」と補正する。 81紙 第2図 コイル加熱時間  t     (sea)第3図 ショアー硬さ  (Hs−D)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%で、 C :0.85〜0.95%、 Si:0.3〜0.8%、 Mn:0.3〜0.8%、 Ni:0.5〜1.0%、 Cr:3.5〜5.0%、 Mo:0.2〜0.6%、 V :0.01〜0.1%、 残部鉄及び不可避的不純物からなるワーク ロールに、50〜60Hzの低周波と180〜1200
    Hzの中周数を組み合せた2重周波漸進式誘導加熱法を
    適用し、それらの誘導コイル加熱時間が4000秒以上
    となる条件で加熱した後、該ワークロールを0.1mm
    /秒以上の速度でシャワー水焼入機に侵入させることに
    より焼入を行ない、焼入後ただちに−40〜 −190℃のサブゼロ処理を行ない、その後、焼戻し処
    理を行なうことを特徴とする超高硬化深度冷間圧延用ワ
    ークロールの製造法。
JP27546885A 1985-12-07 1985-12-07 冷間圧延用ワ−クロ−ルの製造法 Pending JPS62136523A (ja)

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