JPS6281206A - ホツトストリツプミル用複合ロ−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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ホットストリップミルの仕上スタンド用ワー
クロールとして使用される複合ロールにおいて、後段ス
タンドから前段スタンドへ移行して使用されるものに関
する。

（従来の技術） 連続式の板圧延機であるホットストリップミルの仕上ス
タンドの場合、通常６〜７基のスタンドがタンデム状に
配置され、これらのスタンドに要求される圧延特性が各
々異なるため、通常は前段スタンド（Ｆｌ〜Ｆ３スタン
ド又はＦ４スタンドまで）と後段スタンド（Ｆ４〜Ｆ６
スタンド又はＦ７スタンドまで）とに区分し、前段スタ
ンド用ワークロール、後段スタンド用ワークロールとし
て別々のものが用いられている。

前段ワークロールの外層材としては耐肌荒性、耐事故性
、耐摩耗性を有するアダマイト材が主流を占め、一部高
クロム材がテスト使用されそいる。

一方、後段スタンド用ワークロールの外層材としては、
耐摩耗性、耐焼付性、耐クラツク性等の特性が要求され
、高台金グレン材が一般的である。

しかし、２種のロールを準備するとなるとロールの必要
本数、常備数が多くなり、ロールの取り扱いが煩雑とな
るので、高合金グレン材を外層とした複合ロール（以下
、高合金グレンロールという。）を前後段スタンドを通
して使用しているミルもある。

前記高合金グレンロールをＦ１〜Ｆ６又はＦ７スタンド
の全部に使用する場合は、新品ロールはまず最終スタン
ド（Ｆ６又はＦ７）で使用され、その後順次スタンド前
段に移行して使用され、最後にＦ１スタンドで使用され
て廃棄されるのが通例である。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、高合金グレンロールを熱影響の大きい前段スタ
ンドに使用すると耐肌荒性、耐クラツク性の点で問題が
あるうえ、ロールコストの割にはその性能が劣り、コス
ト・パーフォーマンスの点でも問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、複合ロール
の外層に要求される特性が異なるスタンドに順次移行し
て使用される複合ロールについて、一種類のロールで全
スタンドに満足して使用できる複合ロールを提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 叙上の目的を達成するために、本発明においては、複合
ロールの外層を、第１外層とその内面に溶着一体化した
第２外層との２層構造とし、更に第１外層を特定の高台
金グレン材で形成すると共に第２外層を特定の高クロム
鋳鉄材で形成した。

（実施例） 本発明の複合ロールの一実施例を第１図に示す。

外ｉｉｌは、ロールの最外層を構成する第１外層２とそ
の内面に溶着一体化された第２外Ｗ１３とから形成され
、該外層１（第２外Ｆｉ３）の内面に内層４が溶着一体
化されている。第１外層２及び第２外層３はともに圧延
材に接し、９れを加工する圧延使用層となるものであり
、一方向Ｍ４は軸芯部を構成し、黒鉛鋼、ダクタイル鋳
鉄、高級鋳鉄等の耐折損性に優れた強靭材で形成される
。

第１外層はホットストリップミル仕上スタンドの後段に
要求される性能、すなわち耐摩耗性、耐焼付性、耐クラ
ツク性に優れた特定組成の高合金グレン材で形成される
。以下、成分（単位重量％）限定理由を述べる。

Ｃ：２．８〜３．６％ 仕上後段用として必要なカーバイドを得るには最低２．
８％は必要である。３．６％を越えると脆弱化する。

Ｓｉ：０．５〜１．２％ 黒鉛を晶出するために最低０．５％は必要であるが、１
．２％を越えると黒鉛化が進みすぎ、硬度確保が難しく
なる。

Ｍｎ：　　０．５〜１．２％ 脱酸、脱硫の働きから最低０．５％は必要であるが、高
合金グレン材質として１．２％を越えると材質脆弱化が
促進される。

Ｐ：Ｑ、１％以下、Ｓ：０．１％以下 ロール材質として少なければ少ないほど望ましく、０．
１％を限度とする。

Ｎｉ：３．５〜４．５％ 焼入性を向上させ、仕上後段層高台金グレン材質として
硬度確保のため最低３．５％は必要であるが、４．５％
を越えても効果上意味がない場合が多い。時にはマトリ
クス組織が変態しにくくなることもあり、上限を４．５
％とする。

Ｃｒ　：　　１．０〜２．０％ 仕上後段用として必要なカーバイドを得るには最低１．
０％は必要であるが、２％を越えると黒鉛化が非常に困
難になり、ロール製造上、またロール使用上（圧延中）
クラックが発生しやすくなる。

Ｍｏ　：　　０．２〜１．０％ 炭化物の形状改善およびマトリクス硬度確保のため０．
２％１よ必要であるが、１％を越えるとロール製造上ま
たロール使用上（圧延中）のクランクが発生しやすくな
る。

第１外層は以上の成分のほか、残部Ｆｅおよび不可避的
に混入した不純物で形成される。

かかる第１外層は１０〜５０ｔｍ程度の肉厚とされる。

仕上後段用ワークロールとしては最低Ｉｏｎは必要であ
るが、５０ｍ程度を越えると前段用ワークロールとして
使用するときも第１外層材となるので不適当であり、ま
た残留応力の観点からも好ましくない。

また、第１外層の硬度はＨｓ７５〜８５とされる。仕上
後段用ワークロールの外層としては耐摩耗性確保のため
には最低Ｈｓ７０は必要であるが、Ｈｓ８５を越えると
耐クラツク性が急激に低下するので好ましくない。

第１外層の熱処理は残留応力の低減と、残留オーステナ
イトをマルテンサイト又は焼戻しマルテンサイトに変態
させるため３００〜５００℃の温度で１０Ｈｒ〜５０Ｈ
ｒ保持する方法が採用される。また、この熱処理で第２
外層である高クロム材質は残留オーステナイトがほとん
ど変化せず、第２外層としての熱処理の効果は少ない。

従って第１外層を使用し終った時点で再度第２外層用の
熱処理を施す必要がある。

第２外層は仕上スタンドの前段に要求される性能、すな
わち耐摩耗性、耐肌荒性、及び耐事故性に優れた特定組
成の高クロム鋳鉄材で形成される。

以下、成分（重量％）限定理由を述べる。

Ｃ：２．Ｏ〜３．２％ Ｃは（Ｆｅ−Ｃｒ）　７　Ｃ３型炭化物を安定にする範
囲内でＣｒとバランスをとりつつ目的のカーバイド量に
より決定されるべきであるが、２．０％未満では炭化物
の量が少なく耐摩耗性が不足し、一方３．２％を越えて
含有されると炭化物の量が多くなり過ぎて機械的強度特
に靭性の点で劣化が著しい。

Ｓｉ：０．３〜１．５％ Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要であり、０．３％未満で
はその効果がなく、反面１．５９Ａを越えて含有される
と機械的性質の劣化をきたし、またＡｒｌ変態点を下げ
、硬度が得られ難くなる。

Ｍｎ　：　０．４〜１．５％ ＭｎはＳｉの脱酸の補助としてその含有量は少なくとも
０．４％以上必要であり、０．４％未満では脱酸の効果
がない。しかし１．５％を越えて含有されると機械的性
質特に靭性の点で劣化が著しくなる。

ｐ：ｏ、ｔ　　％以下 Ｐは特にロール材質において少なければ少ない程望まし
い元素であり、材質を脆くする点からも０．１％以下と
する。

Ｓ：Ｑ、ｌ　　％以下 ＳはＰと同様にロール材質を脆くするため、少なければ
少ない程望ましく、その含有量は０．１％以下とする。

Ｎｉ：０．５〜２．０％ Ｎｉは焼入性を向上し積極的に硬度調整するために含有
するもので、０．５％未満ではその効果がなく、一方２
．０％を越えて含有されると残留オーステナイトが増加
して硬度が上がり難くなる。

Ｃｒ：’　８．０〜２５．０％ Ｃｒは強靭性と耐摩耗性を向上させるためのものである
が、その含有量が８％未満ではＭ３Ｃ型の炭化物が多く
晶出し、強靭性及び炭化物の微細均一化が得られず、ま
た２５％を越えて含有されると、Ｍ　２．　ＣＢ型の炭
化物量が増加する。この炭化物はＭ、Ｃ３型炭化物に比
べて硬度が低く、充分な耐摩耗性が得られない。本発明
ではＭ、Ｃ３型炭化物の生じる範囲として、前記Ｃ含有
量の規定範囲とバランスして、Ｃｒ含有量を８〜２５％
の範囲に規定する。

Ｍｏ：　　０．５〜２．０％ Ｍｏは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に入り
、炭化物硬度を高めるのに有効であり、その含有量が０
．５％未満ではこのような効果が少なく、また２、０％
を越えて含有されると基地中に残留オーステナイトが安
定化し、却って硬度低下を来たす。

第２外層は以上の成分のほか、残部Ｆｅおよび不可避的
に混入した不純物で形成される。

かかる第２外層は１０〜５０１ｍ程度の肉厚とされる。

仕上前段用ワークロールとしては最低Ｉｏｎは必要であ
るが、５０ｍ程度を越えると残留応力の観点から好まし
くない。

また、第２外層の硬度はＨｓ６０〜７５とされる。耐摩
耗性確保のためには最低Ｈｓ６０は必要である。一方、
Ｈｓ７５を越えると噛込性、耐肌荒性の劣化が著しい。

第２外層の高クロム材としての熱処理は残留オーステナ
イトを分解させ熱的に安定な組職を得るため、また、ネ
ック部の酸化防止、曲り、反りを最小にするため、４５
０〜６００℃の比較的低温で５Ｈｒ〜２０Ｈｒ保持を何
回か繰り返し、残留オーステナイトを焼戻しマルテンサ
イト又はパーライトに変態させる。

内層はロール軸芯部を構成するものであり、耐折損性に
優れた強靭材で形成される。その好適な材質として下記
に示す黒鉛鋼、球状黒鉛鋳鉄が挙げられる。単位は重量
％である。

〔黒鉛鋼〕

ｃ：ｉ、ｏ〜２．０％　　Ｎｉ：０．１〜２．０％Ｓｉ
　：　　０．６〜３．０％　　Ｃｒ：　　０．１〜３．
０％Ｍｎ　：　　０．２〜１．０％　　Ｍｏ：０．１〜
１．０％Ｐ：Ｏ，１％以下　　残部実質的にＦｅＳ：Ｏ
，Ｘ　　％以下 ・成分限定理由 Ｃ：ｔ、Ｏ〜２．０％ Ｃは基地中に熔は込むとともに、黒鉛となる（場合によ
れば、一部共晶セメンタイトとなる）。

１．０％未満では、熔解、鋳造温度が高くなり、コスト
アップとなる。一方、２．０％を越えると、黒鉛形状が
球状でなくなる傾向にあり、強靭性が低下する。

Ｓｉ：０．６〜３．０％ 黒鉛の晶出と密接な関係があり、０．６％未満では、黒
鉛を晶出させることがほとんど困難である。

３．０％を越えると、基地中に溶は込んだＳｉが材質の
強靭性を劣化させる傾向が顕著となる。

Ｍｎ　：　　０．２〜１．０　　％ ＭｎはＳと結合して、Ｓの悪影響をなくするが、０．２
％未満ではこの効果はなく、また、１．０％を越えると
、材質の強靭性劣化が著しくなる。

Ｐ：Ｑ、ｌ　　％以下 Ｐは溶湯の流動性を良くし、耐摩耗性、耐焼付性を付与
させるが、材質を脆くするため、０．１％以下とする。

Ｓ：　０．１　％以下 Ｐと同様、材質を脆弱にするため、０．１％以下とする
。

Ｎｉ：０．１〜２．０％ Ｎｉは、変態を遅らせ、強靭化に有効であるが、２．０
％を越える必要性はなく　（経済性の面で）、一方０．
１％未満では、上記効果はない。

Ｃｒ：　　０．１〜３．０％ Ｃｒは強靭化とセメンタイト安定の作用があり、０．１
％未満では強靭性の面で問題がある。多過ぎると、チル
化して脆くなるため、低く抑える方が望ましいが、第２
外層からＣｒが混入して上昇する。

黒鉛が晶出するための限界として、３．０％以下とする
。

Ｍｏ：０．１〜１．０％ Ｎｉと同様に、強靭性確保の点で重要な元素であり、０
．１％未満ではその効果がない。１．０％を越えると硬
くなってかえって脆弱となる。

〔球状黒鉛鋳鉄〕

Ｃ：２．８〜３．８％　　Ｎｉ：２．Ｏ％以下Ｓｉ：　
　１．５〜３．２％　　Ｃｒ：３．Ｏ％以下Ｍｎ：０．
３〜１．０％　　Ｍｏ：０．６　　％以下Ｐ：０．１　
　％以下　　Ｍｇ：　　０．０２〜０．１０％ｓ　：　
Ｑ、Ｑ３９／Ｇ以下　　残部実質的にＦｅ・成分限定理
由 Ｃ：２．８〜３．８％ ２．８％未満では、材質のチル化が進行し、靭性が低下
する。一方、３．８％を越えると、黒鉛化が過剰となり
、強度面に不足を来す。

Ｓｉ：１．５〜３．２　　％ 黒鉛化の制御を主目的とするものであり、１．５％未満
では、黒鉛化が不足し、一方、３．２％を越えると、黒
鉛化が過剰となるとともに、フェライト中に熔は込んだ
Ｓｉが、材質を脆弱にする。

Ｍｎ　：　　０．３〜１．０　　％ 通常Ｍｎは、Ｓと結合してＳの影響を低減させるが、０
．３％未満ではこの効果はなく、また、４．０％を越え
ると、材質が硬く脆くする。

Ｐ：０．１　　％以下 溶湯の流動性を良くするが、材質を脆くするため、０．
１％以下とする。

ｓ　：　　ｏ、ｏａ％以下 黒鉛を球状化するために、低（抑えなければならず、０
．０３％以下とする。

Ｎｉ：２．Ｏ％以下 Ｎｉは黒鉛化と基地の強化の作用があるが、２．０％を
越えても、その効果は飽和するため、経済的な見地から
、２．０％以下とする。

Ｃｒ：３．Ｏ％以下 Ｃｒはチル化作用が強く、低い方が望ましいが、第２外
層からＣｒが溶は込み上昇する。黒鉛量が比較的多く、
強靭性が劣化しない限界として、３．０％以下とする。

Ｍｏ：０．６　　％以下 Ｍｏは基地の強化作用があるが、０．６％を越えるとそ
の効果が飽和するとともに、材質を硬くする傾向が顕著
となるため、０．６％以下とする。

Ｍｇ　：　０．０２〜０．１％ Ｍｇは黒鉛の球状化を行わせるために、０．０２％以上
必要であるが、０．１％を越えると、Ｍｇのチル化作用
、およびドロス等の鋳造欠陥を発生し易くする。

次に本発明の複合ロールの製造方法について言及する。

一般に、複合ロールの製造方法としては、遠心力鋳造法
を利用するのが簡便である。すなわち、第２図に示すよ
うに、まず所定の遠心力鋳造用鋳型に第１外層材熔湯を
鋳込んで第１外層２を遠心力鋳造し、更に第２外層３を
第１外層２の内面に遠心力鋳造し、しかる後第３図の如
く、この鋳型を垂直もしくは傾斜状に起立して、外層１
を有する鋳型内に強靭性に冨む適宜の内層材溶湯を鋳込
み、外層１と内層４とを溶着一体化せしめた複合ロール
を鋳造するのである。か（して内層は耐折損性に優れる
材料で形成され、一方外層は所期の２重外層を有する一
体複合ロールが得られる。

なお第２図において、１１は遠心力鋳造用金型、１２は
ネック部形成のための砂型、１３は回転ローラー、１４
は駆動モーター、１５は注湯樋、１６は取鍋を示し、ま
た第３図において、１７は定盤、１８はせき鉢を示して
いる。

次に具体的実施例を掲げて説明する。

胴径７４ＱｗＸ胴長２０３（ｈｍ、廃棄径６７００の２
重外層を有する複合ロールの製造実施例 （１）第２図及び第３図の方法で第１表に示す成分を有
する複合ロールを鋳造した。この際、比較のために、従
来の高合金グレン材質を外層とした複合ロールも鋳造し
た。

次　　　　　葉 （２）実施例、従来例の外層の硬度分布を第４図に示す
。

（３）実施例、従来例の複合ロールをホットストリップ
ミル仕上段に実際にセットし、Ｆ６→Ｆ１スタンドへ順
次移行して使用した。この実際の圧延におけるロール径
と圧延のべ車数との関係を第５図に示す。第５図より、
明らかなとおり従来の高合金グレンロールでは、総圧延
車数が２１万屯であったが、本発明ロールでは２８万屯
まで圧延可能であった。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によれば、複合ロールの外層
を第１外層と第２外層の２層構造とし、両外層を共に圧
延使用層として適する特定のロール材質で形成し、すな
わち第１外層は特定の高合金グレン材で形成し、第２外
層は特定の高クロム鋳鉄材で形成したから、第１外層は
仕上後段用ワークロールに要求される耐摩耗性、耐クラ
ツク性及び耐肌荒性を具備し、一方第２外層は仕上前段
用ワークロールとして優れた耐肌荒性、耐タラツク性及
び耐摩耗性を有する。従って、かかる２重外層を有する
複合ロールをホットストリップミルの仕上スタンドに用
いれば、一種類のロールで全スタンドを満足して使用で
き、圧延電数の増大、ロール常備本数の軽減を図ること
ができ、この種の圧延分野における利用価値は著大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合ロールの構造を示す断面図、
第２図及び第３図は本発明の複合ローノ（の製造過程を
示す遠心力鋳造用鋳型の断面図であり、第２図は第１外
層の遠心力鋳造状態を、第３図は内層の静置鋳造状態を
示す。第４図は実施例及び従来例の外層の硬度分布を示
す図、第５図は実施例及び従来例の複合ロールのロール
径とのべ圧延電数との関係を示す図である。 １・・・外層、２・・・第１外層、３・・・第２外層、
４・・・内層。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社第２図 第３図 第４図 ４Ｊ／ｉ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延使用層である外層と軸芯部を構成する内層とが
   溶着一体化された複合ロールにおいて、外層を第１外層
   とその内面に溶着一体化された第２外層との２重構造と
   し、 第１外層は重量％で、 Ｃ：２．８〜３．６％　Ｎｉ：３．５〜４．５％Ｓｉ：
   ０．５〜１．２％　Ｃｒ：１．０〜２．０％Ｍｎ：０．
   ５〜１．２％　Ｍｏ：０．２〜１．０％Ｐ：０．１％以
   下 Ｓ：０．１％以下 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、その組織が黒
   鉛、炭化物および基地で形成され、Ｈｓ７０〜８５を有
   する高合金グレン材質であり、 第２外層は重量％で、 Ｃ：２．０〜３．２％　Ｎｉ：０．５〜２．０％Ｓｉ：
   ０．３〜１．５％　Ｃｒ：８．０〜２５．０％Ｍｎ：０
   ．４〜１．５％　Ｍｏ：０．５〜２．０％Ｐ：０．１％
   以下 Ｓ：０．１％以下 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、その組織が炭
   化物と基地とで形成され、Ｈｓ６０〜７５を有する高ク
   ロム鋳鉄材質であることを特徴とするホットストリップ
   ミル用複合ロール。 ２、内層は重量％で、 Ｃ：１．０〜２．０％　Ｎｉ：０．１〜２．０％Ｓｉ：
   ０．６〜３．０％　Ｃｒ：０．１〜３．０％Ｍｎ：０．
   ２〜１．０％　Ｍｏ：０．１〜１．０％Ｐ：０．１％以
   下 Ｓ：０．１％以下 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、その組織が黒
   鉛、少量の炭化物および基地で形成された黒鉛鋼である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホットス
   トリップミル用複合ロール。 ３、内層は重量％で、 Ｃ：２．８〜３．８％　Ｎｉ：２．０％以下Ｓｉ：１．
   ５〜３．２％　Ｃｒ：３．０％以下Ｍｎ：０．３〜１．
   ０％　Ｍｏ：０．６％以下Ｐ：０．１％以下　Ｍｇ：０
   ．０２〜０．１０％Ｓ：０．０３％以下 残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、その組織が黒
   鉛、少量の炭化物および基地で形成されたダクタイル鋳
   鉄であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ホットストリップミル用複合ロール。