WO1997008089A1 - Cylindre d'equipement de reception pour laminoir a chaud - Google Patents

Cylindre d'equipement de reception pour laminoir a chaud Download PDF

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Toshiyuki Katayama
Shinsuke Kai
Sakuhiko Kumade
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Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd.
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    • F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/12—Rolling apparatus, e.g. rolling stands, rolls

Definitions

  • the present invention is provided in a winding facility of a hot-rolling steel mill, in which a base hardfacing layer is formed on the surface of a roll body and a sprayed layer of a carbide particle dispersed type self-fluxing alloy is formed on the surface.
  • Down roller hereinafter referred to as each role).
  • each roll of the hot-rolling mill take-up equipment is exposed to the corrosive environment caused by contact with cooling water and high-temperature sheet material (below 900 ° C), sliding with the sheet material and impact when the material enters. Causes wear.
  • the performance required for each roll is mainly the grip force (coefficient of friction) with respect to the passing material and the plate scratch resistance (slip scratch and seizure scratch).
  • each roll configuration of the hot-rolling mill winding section winds up a high-temperature sheet material of 400 to 900 ° C, which has been rolled to a fixed size in a finishing mill, It is a facility for coiling and consists of upper and lower pinch rolls 11 and 1 located in front of each coiler, and wrapper rolls (unit rolls) 6 to 9 located around the mandrel of each coiler. It consists of pinch rolls 11, 1, etc., which are independently installed on the front of a group. The pinch roll and wrapper roll adjust the tension between the preceding and following equipment (finish rolling mill and coiler), transport and change the direction, and play a role in smooth winding and winding in the coiler.
  • the surface of the pinch roll 1 shown in FIG. 2 is worn by the contact with the high-temperature sheet passing material 10 accompanied by the lowering of the upper pinch roll 11, pulsation, and corrosion by cooling water.
  • wrapper rolls (unit rolls) are also used under similar severe conditions.
  • Each roll of the take-up equipment is mainly made of steel, such as hardfacing, overcast, and forged steel.However, it achieves a stable In order to obtain high operating cost and performance, the performance limit has been reached due to restrictions on the material composition of the roll and the manufacturing method, etc., and it has not yet been possible to combine abrasion resistance, transport resistance, and sheet scratch resistance.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-1499710 discloses that a hardfacing weld under a certain condition is performed on the body surface of an iron-based roll, and a self-fluxing alloy sprayed layer is further build-up thereon. Rolls with spalling and abrasion resistance have been proposed, but these are extremely wide-ranging objects called “rolls related to steelmaking”.
  • this prior invention limited the roll proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-149710 to the range of "roll for a hot-rolling mill winder” and disclosed a self-fluxing alloy sprayed material. Even so, they remain in a wide range of commonly used component systems: Ni-based, C0-based and Fe-based materials.
  • Ni-based, C0-based and Fe-based materials Ni-based, C0-based and Fe-based materials.
  • the above-mentioned sprayed material is applied, there is a limit to the improvement of abrasion resistance, and the coefficient of friction of the sprayed layer surface, which is closely related to the passability of the passing material, is low, and the There are difficulties in performing threading I got it.
  • the present invention solves the problems of reduced equipment operation rate due to the short life of the roll, repair costs and quality assurance of threaded products in the prior art as described above.
  • the purpose of the present invention is to provide each roll of winding equipment capable of improving the roll quality. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies and found that the friction coefficient and wear resistance of the self-fluxing alloy sprayed layer forming the roll surface are closely related to roll characteristics. Thus, the present invention has been completed.
  • the present invention based on the above-mentioned findings provides a base hardened overlay layer on the body surface of the roll, and a carbide particle-dispersed self-fluxing alloy sprayed layer having a thickness of 0.5 mm or more formed thereon.
  • the rolls of the roll-up equipment at the hot rolling mill which is characterized by the fact that they have been made, are the gist.
  • the sprayed self-fluxing alloy layer contains 3 to 60 wt% of carbide particles or composite carbide particles, and the size of the carbide particles is 3 to 300; zm particles or flakes.
  • the base metal of the further sprayed layer (n i based, C o base, F e base) in, WC, WC n, C r 3 C 2, Nb C, VC, Mo C, T
  • carbides such as iC and SiC or one or more types of carbide primary particles and one or more types of binder metals by melt pulverization, sintering, granulation, coated particles or composite carbide particles. It is the gist of the invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is an explanatory view of the outer shape (a) of the roll of the present invention and an enlarged cross section (b) of the surface layer portion A
  • FIG. 2 is a side explanatory view showing a roll configuration of a hot-rolling mill winding section facility. is there. Explanation of reference numerals
  • examples of a method for forming a deposited metal layer of a carbide particle dispersion type on the roll surface include a self-fluxing alloy spraying method, a powder plasma welding method, a high-speed gas spraying method, and a plasma spraying method.
  • Each roll of the wind-up equipment is required to be able to withstand the impact and thermal shock when rolling in the rolled steel sheet, rolling fatigue caused by rolling, and bead mark resistance.
  • Bonding and components ⁇ A construction method that does not cause structural segregation is effective, and in the present invention, a self-fluxing alloy spraying method is employed.
  • the smelting alloy used for each roll of the winding device of the present invention-the carbide particle dispersed type welding alloy is:
  • Wear resistance is remarkably improved by dispersing and containing 3 to 60 wt% of carbide in Ni base, Co base and Fe base metals.
  • the amount of carbide to the coating structure exceeds 61%, the production cost will increase due to the reduction in the yield of carbides, cracking will occur during the manufacturing process due to the decrease in the toughness of the coating itself, and the sprayed layer will be fused. Failure occurs and the performance required for each roll is lacking.
  • the size of the carbide dispersed in the deposited alloy is in the form of granules or flakes of 3 to 300 m.
  • Fig. 1 (b) shows a cross-sectional model of the roll surface.
  • the size of the carbide particles affects the wear resistance and the coefficient of friction. Particles too fine In this case, uniform dispersion in the deposited alloy becomes difficult, segregation occurs, and the surface hardness becomes nonuniform, causing uneven wear and shortening the roll life.
  • the size of the carbide particles was set to 3 to 300 / zm in granular or flaky form, and each roll had the required abrasion resistance, friction coefficient and plate scratch resistance. .
  • Type carbide dispersed in the weld alloy used WC, W m C n, C r 3 C 2, N b C, VC, M o C, T i C , etc.
  • the granulation can carbide as spray material
  • Ni, Co, or Fe as the base metal
  • a fusing treatment may be performed to improve the density of the deposited alloy layer.
  • the pinch roll of the present invention has a tissue structure as shown in FIG. 1, and its component composition is as shown in Table 1.
  • Material composition (wt%) Material CS i Mn C r Mo VN i Fe B WC *
  • Material 1 Roll material
  • Material 3 Particle-dispersed self-fluxing alloy sprayed layer
  • Material 4 Cr 3 C 2 particle dispersed type self-fluxing alloy sprayed layer
  • Material 5 Conventional product hardfacing layer
  • the specific size of the pinch roll is as follows: roll body outer diameter is 508mm0, roll body length is 2300mm. Roll total length is 457 Omm.
  • the base was cured to a thickness of 1 Omm, and the WC particle dispersion type self-fluxing alloy layer in Table 1 Material 3 was finished to a finish thickness of 1.5 mm. did.
  • the roll material used conventionally (the hardened overlay of the conventional product in Table 1)
  • the wear resistance was improved by 15.6 times
  • the number of continuous online days (maintenance free) was improved by 15.6 times
  • the total roll life was improved by 2.6 times. During this time, it was confirmed that there was no trouble such as transportability to the passing material and product scratches, and extremely good results could be obtained.
  • the size of the pinch rolls, the roll body outer diameter is 5 0 8 mm ⁇ , those of roll barrel length 2 3 0 0 mm, the base hardfacing thickness piece wall 1 0 mm, Table 1 material 4 (C r 3 (C 2 particle dispersed type self-fluxing alloy) was manufactured to have a thickness of 1.5 mm on one side after finishing.
  • the abrasion resistance is 12.8 times and the number of continuous online days (maintenance free) is 12.8 times. A 2.0-fold improvement in total life was confirmed. During this time, it was confirmed that there was no trouble such as transportability to the passing plate material and product damage, and a stable operation state could be maintained. '' Industrial applicability
  • the carbide-dispersed self-fluxing alloy sprayed coating formed on the pinch roll of the present invention has extremely high abrasion resistance and durability under the operating conditions of the pinch roll while receiving the backup of the base hardfacing layer. Demonstrates sheet transportability and sheet scratch resistance, and can maintain the required performance as a pinch roll for a long time. As a result, the durability of the pinch rolls has been dramatically improved, and as a result, there are excellent effects such as an improvement in equipment operation efficiency, a reduction in repair costs, and an improvement in the quality of the winding operation, which is extremely useful in industry.

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Description

明細書 熱延工場巻取設備各ロール 技術分野
本発明は、 ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、 さらにその表面に炭化物粒 子分散形自溶合金溶射層を形成した、 製鉄設備熱延工場巻取設備部分内に設備さ れているダウンコィラー各ロール （以下各ロールという） に関する。 背景技術
通常、 熱延工場巻取設備の各ロールは、 冷却水および高温通板材 （9 0 0 °C以 下） との接触による腐食環境、 通板材との摺動および通扳材突入時の衝撃により 摩耗を引き起こす。
また、 各ロールに要求される性能としては、 通板材に対するグリップカ （摩擦 係数） および耐板傷性 （スリップ傷 ·焼付き傷） 等が主なものである。
熱延工場巻取部の各ロール構成は、 図 2に示されるように、 仕上げ圧延機にお いて定寸に圧延された 4 0 0〜9 0 0 °Cの高温板材 1 0を巻き取り、 コイ リング する設備であり、 各コイラ一毎前面に位置する上 ·下ピンチロール 1 1、 1と、 各コイラ一マンドレル周辺に位置するラッパーロール （ュニッ トロール） 6〜9 等で構成され、 ときにはコイラ一群の前面に独立して設置されるピンチロール 1 1、 1等で構成される。 ピンチロール、 ラッパ一ロールはその前後の設備 （仕 上げ圧延機 · コィラー） 間における張力調整、 搬送、 方向転換を行ない、 コイラ一 での円滑な巻き取りおよび巻き形状を整える役割を持っている。
図 2に示されるピンチロール 1の表面は、 上ピンチロール 1 1の圧下を伴った 高温通板材 1 0との接触、 躍動および冷却水による腐食により摩耗する。
一方、 ラッパ一ロール （ュニッ トロール） も、 同様の過酷な条件下で使用され る
前記の摩耗により、 ロール胴部形状が変化した場合、 通板材に対するピンチ力 および圧下力の変動を伴い、 巻取形状の崩れおよび板傷発生の原因となることか ら、 各ロールは通常 1力月間程度の短寿命取り替えが行なわれており、 設備稼動 率および修繕費用面で大きな損失を生じている。
また、 通板材をピンチおよび搬送するためには、 ロール表面の摩擦係数の確保 が必要であり、 この値が低い場合には、 通板材とロール表面間において激しいス リップゃ焼付を生じ、 通板材傷、 ロール交換等の損失を生ずる。
巻取設備各ロールにおいては、 硬化肉盛品、 铸かけ品、 鍛鋼品等の鋼系が主体 で使用されているが、 耐摩耗性および耐板傷通板性を両立させ、 安定した操業お よび操業コスト性を得るには、 ロールの材質成分および製造法の制約等から性能 の限界に達しており、 耐摩耗性 ·耐搬送性 ·耐板傷性を兼備するには至っていな い。
特開昭 5 5 - 1 4 9 7 1 0号公報には、 鉄系ロールの胴部表面に、 一定条件の 硬化肉盛溶接を行ない、 更にその上に自溶合金溶射層を肉盛りした耐スポーリン グ性、 耐摩耗性を有するロールが提案されているが、 「製鉄関係ロール」 という 極めて広範な対象物である。
下ピンチロールにおいては、 通板材に対してピンチ力を与え、 適切な搬送性を 保持することにより板傷を防止し巻取形状を整えるという性能が重要である。 特開昭 5 5 - 1 4 9 7 1 0号公報のロールにおける皮膜仕様では摩擦係数が極 めて低いレベルにあり、 板材に対するグリップ力の不足、 スリップ発生による板 傷、 巻取形状の不安定化を引き起こす原因となる。
また、 本出願人の一人は、 先に耐久性の高い熱延工場捲取機用ロールを提案し た （特願平 6— 2 8 2 4 9 0号：平成 6年 1 0月 2 4日出願） 。
しかし、 この先行発明は、 特開昭 5 5 - 1 4 9 7 1 0号公報に提案されている ロールを 「熱延工場捲取機用ロール」 の範囲に限定し、 自溶合金溶射材料につい ても N iベース、 C 0ベースならびに F eベース材料という一般的に使用される 広範囲な成分系にとどまつている。 また、 ロール性能からみた場合、 前記の溶射 材料を施したものでは、 耐摩耗性の向上に限界があること、 および通扳材搬送性 に関係が深い溶射層表面の摩擦係数が低く、 滑らかな通板を行なうには難点があ つた。
本発明は前記したような従来技術におけるロール短寿命による設備稼動率の低 下、 修繕費用および通板製品の品質確保という問題点を解決するため、 耐摩耗、 耐通板性、 耐板傷性の向上を図ることができる巻取設備各ロールを提供すること を目的としている。 発明の開示
上記目的を達成するため、 本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、 ロール表面を 形成する自溶合金溶射層の摩擦係数と耐摩耗性とがロール特性に密接な関連を有 することを知見し、 本発明を完成するに至った。
すなわち、 前記知見に基づいてなされた本発明は、 ロールの胴部表面に下地硬 化肉盛層と、 更にその上に肉厚 0. 5 mm以上の炭化物粒子分散形自溶合金溶射 層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取設備各ロールを要旨としている。 ま た、 自溶合金溶射層は、 3〜60w t %の炭化物粒子或いは複合炭化物粒子を含 有し、 炭化物粒子の大きさは 3~ 300 ;zmの粒状または片状のものであること も本発明の要旨であり、 さらに溶射層のベース金属 （N iベース、 C oベース、 F eベース） 中に、 WC、 W- Cn、 C r3C2、 Nb C、 VC、 Mo C、 T i C、 S i C等の炭化物或いは 1種類以上の炭化物 1次粒子と 1種類以上のバインダー 金属により溶融粉砕 ·焼結粉砕 ·造粒 · コーティングされた粒子又は複合炭化物 粒子を含有することも本発明の要旨である。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明ロールの外形 （a) および表層部 Aの拡大断面 （b) の説明 図であり、 第 2図は、 熱延工場捲取部設備のロール構成を示す側面説明図である。 符号の説明
1 下ピンチロール
2 炭化物粒子分散形自溶合金溶射皮膜
3 下地硬化肉盛層 4 ロ ーノレ素材
5 マン ドレルセグメ ン ト
6〜 9 ラッノヽ0— 口一ノレ (ュニッ トローノレ）
1 0 通板材 （圧延鋼板）
1 1 上ピンチロール 発明を実施するための最良の形態
本発明の構成と作用を説明する。
本発明において、 ロール表面に炭化物粒子分散形の溶着金属層を形成させる手 法としては、 自溶合金溶射法、 粉体プラズマ溶接法、 高速ガス溶射法およびブラ ズマ溶射法が挙げられる。
巻取設備各ロールでは、 圧延鋼板の突入時の衝撃および熱衝撃、 圧下による転 動疲労に皮膜が耐えうること、 ならびに耐ビードマーク性が要求されることから、 下地硬化肉盛層との冶金結合および成分 ·組織偏析の発生しない施工法が有効で あり、 本発明においては自溶合金溶射法を採用した。
本発明巻取設備各ロールに使用されるき溶合金 -炭化物粒子分散形溶着合金は、
N iベース、 C oベース、 F eベース金属中に炭化物量 3〜 6 0 w t %を分散含 有させることにより耐摩耗性を著しく向上させている。
炭化物の添加量が 3 w t %未満では、 添加炭化物粒子の大きさ及び微少添加量 との関係で、 組織中の炭化物粒子分布が偏分布となりやすく、 かつ 3 w t %未満 の僅少な炭化物添加では飛躍的な耐摩耗性が期待できない。
また、 皮膜組織に対する炭化物量比が 6 0 1 %を超えると、 炭化物の歩留ま り低下による製作コス ト高になるとともに、 皮膜自体の靱性低下による製作過程 での割れ発生、 溶射層のフュージング不良を発生し、 各ロールとして要求される 性能を欠くことになる。
溶着合金中に分散する炭化物の大きさは 3〜 3 0 0 mの粒状または片状のも ので構成され図 1 ( b ) にロール表面の断面モデルを示した。
炭化物粒子の大きさは耐摩耗性 ·摩擦係数に影響をあたえる。 粒子が微細すぎ ると、 溶着合金内への均一分散が困難となり、 偏析を生じて表面硬度が一様でな くなつて偏摩耗の原因となり、 ロール寿命が短くなる。
他方、 粒子が大きいほど耐摩耗性および摩擦係数が上昇する。 反面、 ベース金 属に対して炭化物は非常に耐摩耗性が良いことから、 、炭化物粒子周辺のベース 金属の摩耗に伴い突起状となり、 これが板傷発生の原因となる。
以上の点から、 炭化物粒子の大きさは 3〜3 0 0 /z mの粒状または片状のもの とし、 各ロールに要求される耐摩耗性、 摩擦係数および耐板傷性を兼備させるよ うにした。
溶着合金中に分散する炭化物の種類は、 W C、 Wm C n、 C r 3 C 2、 N b C、 V C、 M o C、 T i C等、 溶射材料として造粒可能な炭化物を使用することがで き、 これにベース金属として N i系、 C o系、 F e系のいずれかを組み合わせる ことにより、 各ロールの耐衝動摩耗、 耐食摩耗、 耐熱衝撃、 耐スリップ焼付の各 特性を変化させ、 微妙に異なる使用条件に適合した材料を選択することを可能と している。
また、 溶着合金層の密度を向上させるために、 フュージング処理を行なっても よい。
本発明を実施例により具体的に説明するが、 これによつて本発明が限定される ことはない。
実施例 1
本発明ピンチロールの実施例について説明する。 本発明ピンチロールは、 図 1に示すような組織構造を有しており、 その成分組 成は表 1に示すとおりである。 材 化 学 成 分 値 (w t %) 料 C S i Mn C r Mo V N i F e B WC*
1 0.45 0.23 ― ― ― 一 ― Bal. ― ―
2 0.26 0.32 1.13 13.3 0.74 -- 1.16 Bal. ― ―
3 1.70 3.5 Tr 12.3 1.7 Bal. 3.0 2.4 20
4 2.1 3.5 ΪΓ 12.5 1.5 Bal. 3.0 2.4 20
5 0.60 0.9 1.9 4.3 1.18 0.74 Bal.
材料 1 ： ロール素材
材料 2 ：下地硬化肉盛層
材料 3 ：粒子分散形自溶合金溶射層
材料 4 ： C r3C2粒子分散形自溶合金溶射層
材料 5 ：従来品硬化肉盛層
註 * ：粒子状造粒粉
具体的なピンチロールのサイズは、 ロール胴部外径が 508mm0、 ロール胴 長 2300 mm. ロール全長が 457 Ommである。 ロール製作にあたり、 下地 硬化肉盛厚さ片肉 1 Omm、 表 1材料 3の WC粒子分散形自溶合金層を仕上げ加 ェ完了の状態で片肉厚さ 1. 5 mmを確保できるものに製作した。
前記のように表面改質された本発明ピンチロールを実際操業条件で使用したと ころ、 以下の性能が確認された。
すなわち、 従来より使用されていたロール材質 （表 1の従来品硬化肉盛層） に 比べ、 耐摩耗性において 1 5 . 6倍、 連続オンライン日数 （メンテナンスフリ一） において 1 5 . 6倍、 ロール総寿命において 2 . 6倍向上した。 この間、 通板材 に対する搬送性、 製品傷等のトラブルは無く、 極めて良好な成果を挙げ得ること が確認、された。
実施例 2
ピンチロールのサイズは、 ロール胴部外径が 5 0 8 m m ø、 ロール胴長 2 3 0 0 mmのものに、 下地硬化肉盛厚さ片肉 1 0 mm、 表 1材料 4 ( C r 3 C 2 粒子分散形自溶合金） を仕上げ完了後の状態で片肉厚さ 1 . 5 mm確保したもの に制作した。
この仕様で表面改質された本発明ピンチロールを実際操業条件で使用したとこ ろ次の性能が確認された。
すなわち、 従来より使用されていたロール材質 （表 1の従来品硬化肉盛層） に 比べ、 耐摩耗性において 1 2 . 8倍、 連続オンライン日数 （メンテナンスフリ一） において 1 2 . 8倍、 ロール総寿命において 2 . 0倍の向上が確認された。 この 間、 通板材に対する搬送性、 製品傷等のトラブルは無く、 安定した操業状態を維 持できることが確認された。 ' 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明ピンチロールに形成された炭化物分散形自溶合金 溶射皮膜は、 下地硬化肉盛層のバックアップを受けながら、 ピンチロールの操作 運転条件において、 極めて高い耐摩耗性、 通板材搬送性、 耐板傷性を発揮し、 長 時間にわたりピンチロールとしての要求性能を維持することができる。 そしてピ ンチロールの耐久性が飛躍的に高まった結果、 設備稼働能率の向上、 修繕費削減、 巻取操業の品質向上が達成されるという優れた効果が奏され、 産業上極めて有用 である。

Claims

請求の範囲
1. ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、 更にその上に肉厚 0. 5mm以上の 炭化物粒子分散形自溶合金溶射層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取設 備各ロール。
2. 自溶合金溶射層は、 3〜60wt %の炭化物粒子或いは複合炭化物粒子を含 有し、 炭化物粒子の大きさは 3〜300 / mの粒状または片状のものである請 求項 1記載の熱延工場巻取設備各口―ル。
3. 溶射層のベース金属 （N iベース、 C oベース、 F eベース） 中に、 WC、 WmCn、 C r3C2、 Nb C、 VC、 Mo C、 T i C、 S i C等の炭化物或いは 1 種類以上の炭化物 1次粒子と 1種類以上のバインダー金属により溶融粉砕 ·焼 結粉砕 '造粒 · コーティ ングされた粒子又は複合炭化物粒子を含有する請求項 1または 2記載の熱延工場巻取設備各口一ル。
4. フュージング処理された自溶合金溶射層である請求項 1、 2または 3記載の 熱延工場巻取設備各ロール。
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