JP2000317522A - 矯正ロール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 矯正ロールの表面に形成した高硬度肉盛層
と母材との境界部での亀裂の発生を防止すること。 【解決手段】耐摩耗性肉盛層を形成するための開先を、
ロールの回転方向に凹状、特に、円弧状に形成し、最も
せん断応力が発生し易い中央部分とロール表面との距離
を大きくし、耐摩耗性肉盛層と母材との境界面を大きく
したものである。これにより境界に発生する内部せん断
応力を小さくすることができ、高い面圧負荷がかかった
場合でも境界面での亀裂の発生を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形鋼圧延設備にお
いて、圧延後の形鋼に真直性と正しい断面形状を与える
ための矯正設備において使用される矯正ロールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延された後の形鋼には、冷却床で
冷却される際の不均一冷却による熱応力により、反り、
曲がりや波打ちなどのひずみが生じるため、これらのひ
ずみを矯正する必要がある。

【０００３】その矯正方法として、矯正設備において上
下に交互に矯正ロールを配置し、それらのロールの間に
形鋼を通すことにより、形鋼のひずみを矯正することが
行われている。つまり、矯正ロールにひずみを生じてい
る形鋼を強制的に通過させることで、曲がりなどが生じ
た形鋼のひずみを除去し真直性を与えるものである。こ
のような条件の下で使用される従来の矯正ロールは、回
転軸方向から見た図２と回転方向から見た図３に示すよ
うに、炭素鋼からなる母材１の形鋼と接触して高い面圧
が作用する外周面に高硬度の耐摩耗層２を形成したもの
である。そして、この耐摩耗層２は、ロール表面に充分
な耐摩耗性を持たせるために、ロールを回転方向から見
た断面で示す図４のように、母材１の外周面にロール表
面に対して底面が平行で、且つ、平坦な開先３を形成
し、そこに高硬度の耐摩耗性材料を肉盛することによっ
て形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
矯正ロールは、表面に形鋼との接触によって高い面圧が
作用すると、耐摩耗層に亀裂Ｆが発生し、それが最終的
には表面に達して、短期間のうちにロールが使用できな
くなるという問題が頻繁に生じている。

【０００５】このような亀裂の発生を防止するために
は、肉盛材料の硬さを低下させて耐摩耗層にかかる衝撃
を緩和することも考えられるが、耐摩耗層の摩耗が早く
なり、短期間でロールを交換しなければならない。この
ために取り替え費用が嵩むのに加えて、再使用のために
行うロール改削において、改削量を大きくする必要があ
り、ロールの寿命が短くなり、実際的な対応策にはなら
ない。

【０００６】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、矯正ロールにおいて、その表面に形成した耐摩耗層
の耐摩耗機能を低下させることなく、耐摩耗層における
亀裂の発生を防止するための効果的な手段を得ることに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、矯正
ロールにおける耐摩耗層の亀裂の発生機構を解明した結
果、この亀裂は従来の肉盛層を形成する際に加工した開
先の形状に原因があるという知見に基づいて達成した。

【０００８】図５は、図４に示す従来の耐摩耗層２にお
ける亀裂の態様をＦによって示す。この亀裂Ｆの発生と
進展の機構を解明した結果、矯正ロール表面に形鋼との
接触によって高い面圧が作用すると、耐摩耗層２の内部
にせん断応力が発生し、機械的性質の異なる耐摩耗層２
と母材１との境界面が冶金的な切欠きとして働き、その
位置から亀裂が発生している。そして亀裂Ｆは肉盛した
耐摩耗層２の中央部を起点として発生し、一方は耐摩耗
層２と母材１の境界を進展するとともに、他方はロール
表面に向かって進展して表面に達し、その結果、ロール
表面のほぼ全周にわたって亀裂が形成することが分かっ
た。このことから、高い面圧が作用する耐摩耗性層と母
材との境界面、すなわち、開先面との距離を大きくする
ことにより、境界へのせん断応力を伝達し難くし、且
つ、その境界面の面積を大きくすることにより、境界に
発生する内部せん断応力を小さくすることができ、これ
によって、高い面圧負荷がかかった場合でも境界面での
亀裂の発生を低減できることが分かる。

【０００９】高い面圧が作用するロール表面との距離を
大きくするためだけの目的からは、開先面を平坦なま
ま、単に肉盛厚さを厚くすることも考えられるが、その
場合には、境界面への応力集中は避けられず、また、耐
摩耗性材料も多く必要となるためにコストが高くなり、
不適当である。

【００１０】本発明は、表面に耐摩耗性肉盛層を設けた
矯正ロールにおいて、耐摩耗性肉盛層を形成するための
開先をロールの回転方向から見た断面を凹状に形成した
ことを特徴とする。

【００１１】これにより、最もせん断応力が発生し易い
開先面中央部におけるロール表面と境界との距離を大き
くする一方、せん断応力の分散を図り、さらには、耐摩
耗性肉盛層形成のための耐摩耗性材料を必要最小限度の
量でまかなえるようにしたものである。

【００１２】この凹状としては、境界に作用する応力集
中を一様に分散させ、応力集中の起点となるＶ字形の頂
点のような形状不連続部がないように、円弧状とするの
が良い。さらに円弧状の条件としては、この開先を円弧
状とするにあたっては、その半径は、ロールの寸法・形
状や肉盛層の幅・厚さ、並びに肉盛層の形成方法などに
基づいて、適宜選定することができるが、中央部の肉盛
厚さが両端部のそれの２倍程度となるような円弧半径で
あることが望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本願発明の実施の形態を
外径８００ｍｍΦ、内径５２０ｍｍΦ、幅１６０ｍｍの
矯正ロールに適用した実施例に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明の矯正ロールの表面部分を
ロールの回転方向から見た断面によって示す。同図にお
いて、開先３は、その表面中央に曲率半径が６０ｍｍの
円弧状に形成している。この開先３に、表１に示すよう
に、マルテンサイト系鋼材質の硬さがＨｓ８０の耐摩耗
層２を肉盛によって形成した。

【００１５】

【表１】 肉盛の幅は９０ｍｍ、両側の深さが２０ｍｍで、中央に
深く、半径６０ｍｍの円弧状になるように変化させた。
このようにして得た矯正ロールを実機での使用の結果、
２００００トン圧延後にも、超音波探傷検査において内
部の亀裂は検出されず、さらに、摩耗量も１００００ト
ン使用後で片肉１ｍｍと小さい結果が得られた。

【００１６】比較のために、表１に比較例１として示す
ように、硬さがＨｓ８０の図４に示す従来の要領で、耐
摩耗層２を肉盛によって深さ２０ｍｍの水平で同一幅の
開先３に形成した。また、比較例２として、同じく図４
に示す水平な開先３に硬さがＨｓ６０の耐摩耗層２を肉
盛によって形成した。

【００１７】これらの矯正ロールを、上記の実施例と同
様の実機に適用した結果、比較例１では、３０００トン
圧延後に亀裂がロール表面に達して、それ以上使用でき
ない結果となった。また、比較例２のロールでは、亀裂
は発生し無かったものの、１００００トン圧延後には、
摩耗量が片肉３ｍｍと大きい結果となった。

【００１８】なお、本実施例においては、肉盛方法とし
て溶接によるものを示したが、他の肉盛方法、例えば、
粉末焼結による肉盛層の形成、鋳掛けによる肉盛層の形
成によっても同様の効果が得られる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００２０】１．高硬度肉盛層と炭素鋼母材との境界部
の形状を変えるだけで、耐摩耗性に優れ、且つ亀裂が発
生しにくい矯正ロールが得られる。

【００２１】２．高硬度肉盛層が形成できるので、ロー
ルの摩耗量が減り、長期間連続して使用できるので、取
り替え費用が少なくて済む。

【００２２】３．高硬度肉盛層が形成できるので、１回
の使用後におけるロールの摩耗量が小さく、従って改削
量が小さいため、改削回数が大きくでき、ロールの寿命
が長くなる。

【００２３】４．耐摩耗性高硬度肉盛層を形成するため
の耐摩耗性材料が必要最小限度の量ですみ、製作コスト
が低くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る矯正ロールの表面をロールの回
転方向から見た断面を示す。

【図２】 矯正ロールを平面から見た図である。

【図３】 矯正ロール表面をロールの回転方向から見た
断面を示す。

【図４】 従来の矯正ロールの肉盛層の形成態様を示
す。

【図５】 従来の矯正ロールの肉盛層における亀裂発生
状況を示す。

【符号の説明】

１ 母材 ２ 耐摩耗層 ３ 開先 Ｆ 亀裂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に耐摩耗性肉盛層を設けた矯正ロー
   ルにおいて、耐摩耗性肉盛層を形成するための開先をロ
   ールの回転方向から見て、凹状に形成したことを特徴と
   する矯正ロール。
2. 【請求項２】 矯正ロールの表面に耐摩耗性肉盛層を形
   成するにあたり、あらかじめ耐摩耗性肉盛層を形成する
   ための開先をロールの回転方向から見て凹状に形成して
   おくことを特徴とする矯正ロールの製造方法。