JPS6254509A - 板圧延用作業ロール - Google Patents

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〕 本発明は圧延ロール及びその製造方法に係シ、特にスケ
ジー−ルフリー圧延に用いるに好適な複合構造を有する
圧延ロール及びその製造方法に関する。

〔発明の背景〕

圧延用ロールでは、内層（ロール芯材）を強靭材とし、
外層（ロール表層部）を使用目的に応じた性質を有する
材質とした複合ロールが多く使用されている。中でも板
圧延ロールにおいては、外層材を内層材とは異なる、耐
摩耗性に優れた、しかし軸方向には同一の材質で形成し
ているのが一般的である。しかしながら、このような軸
方向で同一性質を有するロールを使用する場合には、し
ばしば次のような問題が発生する。

すなわち、ロール表面のうち圧延される板圧接触する部
分（板道と称する）の中央部と板の両端部に接触する部
分（板耳部と称する）とではロールの摩耗程度に差が生
じ、特に板耳部では肌荒れが生じ易い。このため同一幅
の板を連続して圧延すると、ロール表面の摩耗が不均一
となシ、圧延板の形状あるいは表面性状の悪化を招く。

これ全防ぎ、ロール１本当りの圧延量を増加させるため
、一定のロール表面状況が許される範囲内で板幅の広い
ものから狭い板幅へと圧延を進める、いわゆるスケジー
−ル圧延が一般的である。

しかしながら、スケジー−ル圧延は圧延計画を著しく制
限し、エネルギー損失も大きい。

ロール表面の上記不均一摩耗に対する対策として、板耳
部の使用形態を見込んでさらに耐摩耗性及び耐肌荒れ性
に優れた材質で外層材全体を形成することが考えられる
。しかしこれらの性質を具備した材料は脆いのが一般的
であり、外層全体をこの材料で形成した場合には耐事故
性が低下する。

以上の問題を解決するために、外層材の軸方向で異なる
材質を組み合せた複合ロールの製造法が提案されている
（特公昭５９−３１１）。この方法においては、まず外
層材の軸方向の一部が遠心鋳造され、ついで外層材の残
部及び内層材が鋳造されて複合ロールが作られる。この
方法は外層材の軸方向で材質が異なる複合ロールを簡便
に製造するのに適しているが、内層材と外層材及び外層
材同士の接合強度は配慮されていない。

すなわち、最近の高圧下圧延や高速圧延においては内層
材としては特に強靭性に優れた材質が必要とされ、この
様な目的に対しては低合金鋼が好適であるが、この材質
を内層材として鋳造した場合、しばしば外層材との融点
の差に起因して内層材と外層材の境界部に欠陥を生じや
すく、良好な接合状態ｔ−得ることが困難になる。この
点につきより詳しく述べると、内層材の融点は外層材よ
りも高く、内層材を鋳造した場合、外層材の一部が溶解
して外層材と内層材の成分の混合が生じる。

この材質が凝固する際には、外層材があたかも詩聖のよ
うな作用を有しているため、凝固冷却に伴なって内層材
が収縮し、外層材と内層材との間に空隙を生じやすく境
界部の欠陥となる。外層材同士の場合にも同様の欠陥を
生じる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ロール軸方向で成分変化を与えること
により板耳部の耐摩耗性、耐肌荒れ性を改良し、かつ内
層と外層との良好な接着状態を有する複合ロールとして
の圧延ロール及びその製造方向を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者等は、表層部が同一材質からなるロールの圧延
摩耗状況を過去の実績に基づき詳細に検討した結果、板
耳部の摩耗量は中央部に比べて１．５〜２．０倍大きい
ことがわかった。

一方、圧延摩耗と材質の関係について種々検討した結果
、第３図に示す研究結果の一例から明らかなように、摩
耗は硬さよりもミクロ組織に大きく影響されることがわ
かった。ここで第３図は、第１表に示した各種材質をエ
レクトロスラグ再溶解及び鍛造後、ロール胴部直径１７
０ｍ、胴部長さ１００ｍ、全長５９８＋ｍのロール軸方
向し、大型ロール転勤試験機を用い、面圧３００ｋｌ！
／＋ｌ１１１１２、転勤数１０７回の条件で摩耗試験を
行った結果を示したものである。

第１表 以上の結果から、ロール板耳部と胴中央部を一様に摩耗
させることは、板耳部と胴中央部の材質を目的に応じて
適当に組み合せることにより達成できることが知られる
。

そこで本発明の圧延ロールはロール板耳部が胴中央部よ
り高い耐摩耗性を有する金属材料で構成されることを特
徴とするものである。

前記の如く、過去の実績を調査した結果だよると板耳部
の摩耗量は中央部に比べて１．５〜２．０倍大きいのが
一般であるから、本発明において、これに対処して摩耗
を均一にするためには、ロール板耳部は胴中央部よ９１
．２〜３．０倍の耐摩耗性？有する金属材料で構成され
ることが好ましい。

板耳部の耐摩耗性が胴中央部の１．２倍より低いとロー
ル板耳部の摩耗を抑制する効果が小さく、また３、　０
倍より高いと胴中央部の摩耗の増大を招き、スケジュー
ルフリー圧延ができなくなる。

上記のように本発明の圧延ロールは、ロール軸方向に成
分変化を与えられており板耳部の耐摩耗性及び耐肌荒れ
性がロール胴中央部よりも優れたものとなっている。

本発明の圧延ロールは、本発明の製造方法てよれば強靭
性を有する内層材（ロール芯材）の周囲に、外層材を消
耗電極としてエレクトロスラグ再溶解により外層材を溶
着させることによって製造される。

エレクトロスラグ再溶解は、内層材の外周を同心的に水
冷鋳型で囲んで形成された空所内のスラグ浴中に消耗電
極の先端を挿入し、スラグ浴を介して前記消耗電極に通
電することによって行われ、スラグ・浴のジュール熱に
より消耗電極及び内層材表面が溶解され、それらの混合
物が空所を充填していき、圧延ロールが製造される・ 従って、外層材は使用目的に応じて軸方向で任意にその
材質を組み合せることができ、かつエレクトロスラグ再
溶解てより外層材と内層材の接合を良好に保つことがで
きるので、高速高圧下圧延に耐え、スケジュールフリー
圧延が可能な圧延ロールが作れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図において、水冷定盤１上に水冷鋳型２を配置し、
その内部に同心的に円柱形の内層材３を置き、その周シ
の空間に外層材となる円筒状消耗電極４を挿入する。水
冷定盤１および電極４には夫夫ケーブル５および８の一
端が接続され、ケーブル５および８の他端は電源６へ接
続される。以上の状態でホットスタートあるいはコール
ドスタート法によってエレクトロスラグ再溶解をスター
トさせる。消耗電極４は一端をスラグ浴７　（ＣａＦ’
ｚ　＃ＣａＯ、Ａｔ２０．　）中に浸漬し、他端をケー
ブル８を介して電源６へ接続されているので、消耗電極
４はスラグ浴７のジュール熱によって内層材３の表面と
ともに溶解されて溶融金属となり、スラグ浴７の下部だ
溶融金属浴１０を形成する。そして凝固して外層材９と
なって空間を充てんしていく。

溶融金属浴１０は内層材３及び水冷鋳型２によって冷却
されるために凝固組織が微粗になり、耐摩耗性が向上す
る〇 消耗電極４はロール軸方向に成分変化を与えるために、
第２図に示すように、ロール板耳部を形成する材質Ａと
胴中央部を形成する材質Ｂ部有する複合材から成ってい
る。その製造にはＡ部及びＢ部をあらかじめ製造し、両
者を溶接あるいはネジで接続する方法や溶射を行って成
極に成分変化を与える方法などがある。消耗電極４はエ
レクトロスラグ再溶解により、材質Ａ→材質Ｂ→材質Ａ
の順序で溶解され、遂次凝固してロール外層材が形成さ
れる。

このよってして得られたロール外層の板耳部は材質Ａの
成分を持ち、胴中央部は材質Ｂの成分を持ち、材質Ａ及
びＢの接合部はエレクトロスラグ再溶解によって両者が
均一に混合した中間層となる。この中間層の存在によっ
て板耳部から胴中央部への成分変化は連続的になり、従
って、耐摩耗性も緩やかに変化するので好ましい結果を
もたらす。

上記実施例において、材質人およびＢとしては、第１表
に示した材質ａ、ｂ、ｃ、ｄから、前記のロール板耳部
とロール胴中央部との耐摩耗性の比率金満たすもの、す
なわちａおよびす、またはｂおよびｃ、ｔたはＣおよび
ｄという組合せで選んでよい。

次に本発明の他の実施例につき述べる。内層材として直
径３２０ｍ、長さ２２００箇のＪＩＳ規格ＳＣＭ４４０
鋼を用い、直径４６０罵、高さ１５００瓢の水冷鋳型内
に同心的に配置し、内層材と水冷鋳型の空隙を、内径３
５６ｍ１外径４１６１、長さ１５００ｍの０．９％Ｃ−
３％Ｃｒ鋼の両端に、これと内外径が等しく長さが６０
０醪の０．９％Ｃ−４％Ｃｒ鋼を接合してなる外層材を
消耗電極としてエレクトロスラグ再溶解を行うことによ
り、充てんして複合ロールを得念。なお、スラグには４
０多ＣａＦ２−３０　％　Ａｔ２０．−３０１　ＣａＯ
ｅ用い、電流９ｋＡ。

電圧３５Ｖでエレクトロスラグ再溶解を行った。

このようにして得られ念複合ロールを直径３２５■に鍛
造及び機械加工後、９００℃で焼入れ、１４０℃で焼戻
しを行った。その結果、硬さは０．９１Ｃ−３％Ｃｒ鋼
及び０．９％Ｃ−４４Ｃｒ鋼部分ともＩＣＨａ　＝　９
１であった。これを直径３２０日に仕上げ加工して圧延
用ロールとした。このようなロール′ｔ−２本作成し、
冷間用ワークロールとして圧延を行った。

次に、本実施例によるロールの使用実績を従来ロールと
比較して述べる。ＳＯ８３Ｑ　４材を２０００）ン冷間
圧延した場合、従来ロール（０，９％　Ｃ−３％Ｃｒ鋼
）の摩耗深さは板耳部で６μｍ、胴中央部で３μｍであ
シ、板耳部の摩耗が著しかった。これに対して本実施例
によるロールでは板耳部３．５μｍ。

胴中央部で３μｍであシ、長さ方向でほぼ均一に摩耗し
ておシ、スケジー−ルフリー圧延に好適であることが確
認された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外層材の軸方向で成分の異なる材質を
組み合せることによって板耳部の耐摩耗性、耐肌荒れ性
を向上させた圧延ロールを得ることができ、かつかかる
ロールの製造に当シエレクトロスラグ再溶解によって内
層材と外層材及び外層材同士の接合を良好ばてきるので
、高速高圧下に耐え、スケジュールフリー圧延が可能な
圧延ロールが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧延ロール製造方法の一実施態様の説
明断面図、第２図は本発明の実施においてエレクトロス
ラグ再溶解に用いる消耗電極の側面図、第３図は第１表
に示した化学成分を持つ各種ロール材質の摩耗特性の図
である。 １・・・水冷定盤、　　　　２・・・水冷鋳型、３・・
・内層材、　　　　　　４・・・消耗電極、５・・・ケ
ーブル、　　　　　６・・・′這源、７・・・スラグ浴
、　　　　　８・・・ケーブル、９・・・外層材、　　
　　　　１０・・・溶融金属浴、Ａ・・・板耳部を形成
する材質、 Ｂ・・・胴中央部を形成する材質。 ・　°−］ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともロール胴表層部の板耳部がロール胴中央
   部より高い耐摩耗性を有する金属材料で構成されている
   ことを特徴とする圧延ロール。 ２、長さ方向に成分変化を与えた金属円筒状消耗電極を
   エレクトロスラグ再溶解して円柱状ロール芯材の周囲に
   溶着させ、ロール胴表層部の板耳部をロール胴中央部よ
   り高い耐摩耗性を有する材料で構成することを特徴とす
   る圧延ロールの製造方法。