JPH01258805A - 圧延プロセス用ロール - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複合皮膜を形成してなる圧延プロセス用ロ
ール、特に冷圧ミル、スキンバスミル。

リコイラなどの冷延鋼板製造プロセス用圧延設備に用い
られる冷間圧延プロセス用ロールについての提案である
。

〔従来の技術〕

一般に、冷延鋼板や各種めっき用原板などは、製綱９分
塊、熱延の各工程を経た後、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調
質圧延を行って製造されている。

冷延工程において用いられる各種の圧延プロセス用ロー
ルとしては、次のような特性が要求されている。

（１１通板材に対する適度の摩擦係数があり、いわゆる
グリッピング性を示すこと。すなわち、イ）あらかじめ
設定された張力が付与できること、 口）通板材をスリップさせないこと、 ハ）通板材の蛇行防止機能を有すること、（２）　　通
板材にすり傷、圧痕などの表面疵を発生させないこと、 （３）表面に異物（油、鉄鉱粉、その他一般ダストなど
）が付着しにくいこと、 （４）上記機能が長期間維持できること、である。

従来、こうした要請に応えられる圧延プロセス用ロール
としては、表面に電気クロムめっきを施したものが使用
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来使用されている電気クロムめっきロ
ールは、通板材に表面疵を発生させないという点におい
て優れてはいるが、なお次のような欠点があった。

（１）耐摩耗性が不十分であり、寿命が短い。

（２）高温履歴（３００℃以上）を受けると、クロムめ
っき層の硬さが低下し、耐摩耗性が極端に劣化する。

（３）耐摩耗性を向上させるには、硬度を上昇させる必
要があるが、クロムめっき法では限界があり、現在の硬
度（Ｈｖ　８５０〜９３０）以上のものにすることは困
難である。また、仮に高硬度のものが得られたとしても
非常に脆く、そのために剥離したクロムめっきの小塊に
よって通板材に疵が付き、クロムめっきの寿命が却って
短くなる。

以上説明したように、従来冷間圧延プロセス用ロールと
して汎用されている電気クロムめっきロールは、主とし
て寿命が短いという致命的な欠点の他、通板材の高機能
性や生産性向上などの要求を満足させることができない
という問題もあった。

この発明は、従来のクロムめっきロールの欠点を補う一
方、その長所を利用しようとするもので、いわゆる金属
炭化物サーメット溶射皮膜のもつ硬さと電気めっき皮膜
のもつ平滑さの両機能を同時に付与することにより、炭
化物より軟質で塑性変形性能をもつ複合皮膜つきロール
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

さて、本発明者らは、圧延プロセス用ロールに関し上記
課題を解決すべく鋭意研究を重ねたところ、次のような
幾つかの知見を得るに到った。

＋１１　　上記複合皮膜の上に電気めっきを施すと、こ
の電気めっき皮膜は、クロムめっきと同等の平滑度と異
物の付着防止機能を具えている。

（２）最表層部が電気めっき皮膜であっても、その下地
にサーメット溶射層が存在すれば、従来のクロムめっき
では欠ける通板材との適度な摩擦力を下地の炭化物サー
メット粒子によって補うことができる。

（３）下地ではあるが、炭化物溶射層は非常に硬くかつ
耐摩耗性に優れているため、複合皮膜となっても長期間
に亘って優れた機能を発揮する。

（４）炭化物サーメット皮膜は、ロール母材との密着性
はもとより、電気めっき皮膜との密着性にも優れるほか
、皮膜の粒子同士も強固に結合しているため、通板材と
接触しても剥離することがなく、クロムめっきのような
局部的な皮膜剥離現象がない。

かような知見に立脚してなされたこの発明は、ロールの
表面にタングステンカーバイドやクロムカーバイド、チ
タンカーバイドなどの炭化物にコバルトやニッケルまた
はニッケル・クロム合金などを複合化させた材料を用い
て溶射した後、さらにその溶射表面にニッケルめっきも
しくはニッケル・鉄合金の電気めっきを施してなる複合
皮膜を形成したロールを提案するものである。

なお、本発明において、上記めっきに際し、めっき液の
種類を適宜選択すれば、広い範囲の硬さを有するめっき
層が得られる。

〔作　用〕

一般に、ロール表面に溶射した炭化物サーメット皮膜は
、電気クロムめっき（ｌｌｖ　８５０〜９３０）より硬
質（Ｈｖ　１１００〜１３００）で耐摩耗性に優れてい
るが、その表面をミクロ的に観察すると、鋭角を有する
炭化物粒子が林立した構造となっている。このため、か
ような溶射ロールは、通板材に高張力を与えることがで
き、スリップを起こすことのないすぐれた通板機能を長
期間に亘って維持できる特徴がある。しかし一方では、
通板材にスリ傷や圧痕を与え易いという問題点があった
。

上述の如き問題点の解決策として、発明者らは、先に特
願昭６２−２４３６１４号として、金属炭化物サーメッ
ト溶射皮膜上に無電解ニッケルめっきを施してなる複合
皮膜形成ロールを提案した。この、先に提案したロール
は、極めて良好な性能を発揮しているが、とくに大型の
ロールを無電解ニッケルめっきする設備が少なく、また
仮に大型用のめっき設備を設けても、設備費を償却する
ほどの仕事量が見込めないため、無電解ニッケルめっき
処理にかなりの経費を必要とするというコスト的な問題
点が残されていた。

この発明は、かかる先行提案技術と同様、炭化物サーメ
ット溶射皮膜が有する特性をそのまま活かす一方で、上
記問題点を克服するのに、該皮膜表面に上記無電解ニッ
ケルめっきに代えて電気ニッケルめっきまたは電気ニッ
ケルー鉄合金めっきを施すことに着目した。

すなわち、溶射皮膜上にこのような電気めっき処理を施
すと、下地皮膜中の鋭角を有する炭化物微粒子がニッケ
ルまたはニッケル・鉄合金の析出物によって完全に覆わ
れる結果、適度の摩擦通板性を保持したまま同時に寿命
の延長が図れる。

また、本発明において、複合皮膜形成に際して電気めっ
きができる理由は、通常、炭化物単体の場合は通電性が
悪く電気めっき処理はできないが、サーメット皮膜の場
合は皮膜中に混在する金属成分が通電作用を有するため
である。このようにして形成した電気めっき皮膜は、下
地皮膜のくぼみ（凹部）部分にも確実に析出するので溶
射皮膜の表面を均一かつ完全に被覆することができる利
点がある。しかも、電気めっき処理に際し、ニッケルめ
っき液の組成を変えると、めっき皮膜の硬さを相当広い
範囲にわたってコントロールできる。

なお、ニッケル・鉄合金めっきはニッケルめっき皮膜よ
り通板材から受ける圧力に対し優れている。

上述のように溶射皮膜と電気めっき皮膜との複合化皮膜
を施した本発明の圧延プロセス用ロールは、使用初期に
は従来の電気クロムめっきロールと同等の特性を示し、
適当な耐摩耗性と平滑性を維持すると同時に通板材に疵
を発生させる懸念がない。

すなわち、実際にロールを使用する場合、その使用期間
が長くなると通板材と接触している部分のニッケルめっ
き皮膜が摩耗し、炭化物微粒子が露出して通板材と接触
しはじめる。ところが、本発明ロールの場合、露出した
ＷＣ微粒子は、その周囲を炭化物粒子より軟質のニッケ
ルめっき皮膜に囲まれているため、通板材との接触が微
小な点接触にとどまるので、疵の発生を抑制するのであ
る。

一方、通板材と接触しない凹部は、ニッケルめっきに覆
われているため比較的平滑であり、たとえ鉄さび、その
他の固形粉塵類が付着したとしても系外へ排出され易く
、清浄な状態を維持することができる。

さらに、ロールの使用期間が長くなってニッケルめっき
皮膜の摩耗が進むと、炭化物粒子と通板材との接触部が
増加することとなる。しかし、その接触域増加の速度は
、一般に緩慢であるため、溶射皮膜単独の場合の接触部
に見られるような大きな疵を発生させるようなことはな
く、むしろ両者は馴染み易い状態になるものと考えられ
る。

なお、この発明では、ＷＣ，ＣｒＣ，Ｔｉｃの如き金属
炭化物と、Ｃｏ、　Ｎｉおよびそれらの合金とからなる
溶射材料を用いる。例えば、次の如き組成のものを用い
る。

■ＷＣ（Ｘ）　Ｃｏ（Ｙ）　　　　■　ＷＣ（Ｘ）　Ｎ
ｉ　（Ｙ）■Ｃｒ、Ｃｚ（Ｘ）　Ｃｏ（Ｙ）　　■　Ｗ
Ｃ（Ｘ）　Ｎ１（Ｙ）　Ｃｒ（Ｚ）■ＴｉＣ（Ｘ）　Ｃ
ｏ（Ｙ） 但し、Ｘ＝９５ｗＬ％〜６８帆％ Ｙ＝５ｗｔ％〜２８−１％ Ｚ＝５ｗＬ％〜２５−１％ また、溶射皮膜上に施工する基としてニッケルおよびニ
ッケルー鉄合金を用いる。

次に、本発明の複合皮膜を有する圧延プロセス用ロール
の製造工程を第１図にもとづいて説明する。先ず、被処
理ロールの表面をアルミナ粒を用いてブラスト処理する
ことにより、ロール表面の錆や異物を除去するとともに
、溶射下地としての適度な粗度を与える。その後、炭化
物サーメット材料を炭化水素−酸素の燃焼炎を熱源とす
るジェットコート溶射法あるいはプラズマ溶射法によっ
て所定厚さの炭化物サーメット溶射皮膜を形成する。そ
の後、直接電気めっき工程へ進んでもよいが、通板材に
よっては溶射皮膜を軽く機械研磨した後電気めっきを施
したり、又研磨後に再び細いアルミナ粒を用いてブラス
ト処理して表面を均等な粗面状態にダル仕上げにした後
電気めっきしてもよい。

〔実施例〕

叉点炎上 （１１実施の条件 （ａｌ　　使用ロール： 材質：ＪＩＳ　Ｇ５１０１（１９７Ｂ）炭素鋼鋳鋼品５
Ｃ４２寸法：直径８００×長１６５０１ｍ （ｂｌ　　サーメット溶射材料： （（）　　ＷＣ（８８Ｚ）−Ｃｏ（１２Ｚ）（ｏ）　　
ＷＣ（７３Ｘ）−Ｃｒ（２（Ｌり−Ｎｉ　（７Ｚ）厚さ
　１００　μｍ （Ｃ１電気めっきの種類とめっき条件：第１表に示す通
りである。すなわち、ニッケルめっきとして通常の純ニ
ッケルめっき２種類、半光沢ニッケルめっき、光沢ニッ
ケルめっき各１種類、ニッケル・鉄合金めっき１種類の
計５種類。

めっき条件は、５０℃±２℃に維持しためっき液槽中に
ロールを浸漬し、３　Ａ／ｄｍ”の陰極電流密度で３μ
ｍ厚となるように処理するとともに複合皮膜表面の粗さ
をＲａ　２．０〜３．５μｍに調整した。

（ｄ）　　析出めっき金属の硬さ： 第１表に併記するように、析出めっき金属の硬さはめっ
き液の種類によって異なり、通常のニッケルめっきでは
一般に軟質でＨｖ　２２０〜２４０．ニッケル・鉄合金
ではやや硬（Ｈｖ　３５０〜３９０を示し、半光沢で５
２０〜５７０、光沢ではＩｌｖ　　７００〜８５０と非
常に高い硬さを示す。

そこで本発明にかかるロールについては、Ｈｖ２２０〜
８５０の硬度の皮膜を有するものを適宜に選択する。

さて、上述のような工程を経て製造したロールを、第２
図に示す冷間圧延スキンバスミルのプライドルロールと
して使用した結果についてその皮膜性能を調べた。図か
られかるように、リコイラーから供給される構造用鋼板
（巾１２００ｘ厚２，３ｕ＋）１は、ミル入口側に設け
られたプライドルロール２、３．４．５によって張力を
与えられ、ミル本体に導かれてワークロール６およびこ
れをサポートするバックアップロール７の作用によって
圧延される。その後、ミル出口側のプライドルロール８
，９゜１０、１１を通過し製品となる。

そこで、この実施例では、第２図の圧延設備を連続運転
させ、通板材のキズ発生の有無、ロール表面の皮膜の損
傷状況を、主として目視観察することによって評価した
。比較ロールとして、従来から使用されている硬質クロ
ムめっきロールおよびＷＣサーメット溶射皮膜のみを形
成したロールを、それぞれ本発明の複合皮膜と同様の表
面粗度Ｒａ　２．０〜３．５μｍに仕上げて供試した。

第２表は、以上の調査結果を要約したものである。この
結果から判るように、ＷＣサーメット単独の皮膜は通板
材ヘキズを発生させ、またクロムめっき単独の皮膜はキ
ズの発生に対しては良好な性能を発揮したが、寿命が短
く１力月運転後に皮膜の剥離が発生した。

これに対し、本発明の複合皮ｎ！は、通板材にキズを発
生させることなく、１年後の点検においても総てが健全
な状態を維持し、またロール表面への鉄さび及び異物の
付着も少なく良好であった。

第　　２　　表 （備考）溶射材料：　（（）　ＷＣ（８Ｂり−Ｃｏ（１
２Ｚ）（ｏ）ＷＣ（７３Ｚ）−Ｃｒ（２０ｚ）−Ｎｉ（
７Ｚ）めっきの種類：第１表参照 キズの発生：　○発生せず　　×発生 皮膜の寿命二　０１年以上 △キズ発生のため使用中止 ×２２Ｂ 去】Ｕ江ｌ 実施例１の供試ロールを用い、下記のような金属炭化物
サーメットを１００μｍ溶射した後、第１表に示すよう
な電気めっきを３μｍとなるように処理するとともに、
複合皮膜の表面粗さをＲａ　２．０〜３．０μ瓢に仕上
げた。

溶射材料： （Ａ）　Ｃｒ５Ｃｚ（８０ｚ）−２０％（８ＯＮ　１−
２０Ｃｒ）（ニ）　ＴｉＣ（７５Ｘ）−２５％（８ＯＮ
ｉ−２０Ｃｒ）この実施例においても、第２図の冷間圧
延ラインを用いて連続運転を行い、通板材のキズの発生
。

複合皮膜剥離の有無を調査した。比較例のロールとして
は、溶射したままで表面をＲａ　２．０〜３．０に仕上
げたものを用いた。第３表はその結果を要約したもので
ある。本発明の複合皮膜を有するロールは、通板材にキ
ズが発生せず、１年後の点検においても健全な状態を示
した。この結果から明らかなように、本発明の複合皮膜
は、炭化物としてＷＣのみならず　ＣｒｘＣｌ、　Ｔｉ
Ｃでも十分使用できることが判明し、溶射皮膜上の電気
ニッケルめっきにおいてもこの実施例の実験条件下では
第１表の５種類のものすべて適用することができること
が判った。ただ、軟質めっき（第１表のＡ、　Ｂ）につ
いては、ロール取扱い時、電気めっき皮膜にキズが発生
し易い傾向が見られたが、これは取扱い上の問題であり
、ロール皮膜機能として問題は認められなかった。

一方、溶射皮膜だけの比較ロールは、その表面粗さが同
等であるにも拘らず通板材へ小さなキズを発生させた。

この原因を調査したところ次のようなことが判った。す
なわち、表面粗さが同一であっても本発明の複合皮膜は
、最表層部に電気めっきが施されているために通板材と
接触した際、先ずこの電気めっき層が破壊されその下部
に存在している炭化物粒子が露出して通板材と接触する
こととなる。しかし、その数は溶射しただけの皮膜に比
較すればはるかに少ないうえ、炭化物粒子の周辺は電気
めっき皮膜に覆われているためこれが一種の緩衝材とな
って通板材との接触が緩やかとなり、キズを与えなかっ
たものと考えられる。

すなわち、第３図は、この現象を模式化したものであり
、図において、３−（１）は炭化物サーメット溶射皮膜
２を形成させたままの状態の断面模式図であり、３−（
２１は、３−（１１の皮膜２の上に電気めっきを処理し
た皮膜３との複合皮膜例の断面模式図であり、３−（３
）は、３−（２１の複合皮膜を通板材と接触させた後の
断面模式図である。

第　　３　　表 （備考）溶射材料： （ハ）　Ｃｒ：＋Ｃｚ（８０Ｚ）−２０％（８ＯＮｉ−
２０Ｃｒ）（−）　ＴｉＣ（７５ｚ）　−２５％（８Ｏ
Ｎ　１−２０Ｃｒ）めっきの種類：第１表参照 キズの発生：　○発生せず　　×発生 皮膜の寿命＝　０１年以上 △キズ発生のため使用中止 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、耐摩耗性に優れ
るとともに、通板材にキズをつけるようなことがなく、
自らも鉄さびや異物の付着を最小限に止めるなどの利点
を有する耐久性に優れた圧延プロセス用ロールを得るこ
とができる。しかも、本発明は耐焼付は性及び適度のグ
リッピング性を有する炭化物サーメット本来の特性をも
失うことがないので、ロール用複合皮膜として安価でも
あり好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の圧延プロセス用ロールの製造工程図
、 第２図は、本発明のロールを適用したスキンバスミル、
テンションプライドルロールの試用状況を示す略図、 第３図は、複合皮膜断面の模式図を示すものであって、 （１）は、炭化物サーメット溶射皮膜を形成しただけの
状態を示し、 （２）は、（１）の皮膜上に電気めっきを処理した状態
を示し、 （３）は、（２）の皮膜を通板材と接触させた後の状態
を示すものである。 １・・・ロール、 ２・・・溶射皮膜、 ３・・・電気めっき皮膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化物サーメット溶射皮膜を有するロール表面に、
   該溶射皮膜上にニッケルもしくはニッケル−鉄合金の電
   気めっき皮膜を被成することによって得られる複合皮膜
   を形成してなる圧延プロセス用ロール。 ２、上記溶射皮膜は、タングステンカーバイド、クロム
   カーバイド、チタンカーバイドの如き金属炭化物と、コ
   バルト、ニッケルおよびそれらの合金の如き金属とから
   なる炭化物サーメットである請求項１に記載の圧延プロ
   セス用ロール。