JPH0195807A - 圧延用ロール - 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〕 本発明は、耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐焼付性に優れた圧
延用ロールに関し、特に、母材の表面にＷＣ（炭化タン
グステン）系材料と自溶性合金とを造粒した集合体粉末
を溶射した溶射被覆層を形成した圧延用ロールに関する
。

〔従来の技術〕

鋼材とくに鋼帯の熱間圧延や冷間圧延などの圧延分野に
おいて、品質向上、生産能率向上、製造コストの削減な
どの要求は近年増々厳しくなり、これに対応すべく圧延
設備も、高速化、高圧下化、その他制御技術の高度化が
著しく進歩して来ている。

この様な状況において、圧延ロール（ワークロール、バ
ックアップロール、中間ロール）に対スる負荷も従来に
も増して苛酷になり、これに耐え得るロールが切望され
ている。

熱間圧延用ロールを例にとると、圧延条件の厳しい仕上
げタンデム圧延機の前段スタンドにおいては、ロール材
質として、従来、Ｃ量１．４〜１．８ｗｔ％のアダマイ
ト鋳鋼が用いられて来たが、高負荷、高速化により、ロ
ールの肌荒（焼付）、摩耗の問題がクローズアンプされ
、この解決策として、Ｃｒ量１２〜２Ｑｗｔ％を含有す
る高クロム鋳鉄が用いられている。

しかしながら、高クロム鋳鉄ロールにおいても、高負荷
等の圧延条件に対して、未だ耐摩耗性、耐焼付性は充分
に満足できるものでなく、ロール製造技術の向上、油圧
延・ロール冷却等、圧延技術の向上により、ロールへの
負荷を軽減する努力を行っているが、鋼板プロフィルの
悪化、銅帯表面疵の発生を引き起こしており、圧延サイ
クルの短縮（早期ロール組替）により、生産能率の低下
、ロール層単位の悪化を招いている。

これらの問題解決のため、最近は、ロール表面に耐摩耗
性材料を溶射する方法が数多く提案されている。

例えば、特開昭６０−８７９１０号公！４（以下、第１
従来例と言う。）および特開昭５８−１１０１８７号公
報（以下、第２従来例と言う。）には、セラミックス等
の高耐摩耗性材料をロール表面に被覆させる方法が開示
され、また、特開昭５８−２１７６７０号公報（以下、
第３従来例と言う。

）にはＷＣ系材料を溶射する方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上述した第１従来例及び第２従来例のロ
ール表面にセラミックス材料を溶射被覆する方法は、ロ
ール母材との密着力が低く、かつ、セラミックス自体、
耐熱衝撃性に劣るため、熱間圧延のロールの如く、加熱
〜冷却の熱サイクルを繰返し、かつ、圧延条件の非常に
苛酷なところでは、セラミックス層の剥離を生じ、製品
への転写トラブルが生じる。剥離を防止するため、特開
昭５８−５６９０１号公報（以下、第４従来例と言う。

）に、熱応力の変動を小さくする方法が開示されている
が、この方法はロール自体を圧延材の温度近くに加熱・
保温するものであり、この付帯設備が不可欠である。線
材、丸棒等の条材の熱間圧延においては本方法は、設備
投資も比較的小さくてすみ、実現性は高いが、熱間鋼帯
圧延の如く、板幅が２０００ｍにも及ぶロールには、設
備も真人となり、かつ、板幅も絶えず変化するため、実
現性は極めて低く、尚且つ、ロール自体のサーマルクラ
ウンも変化するので安定した鋼材のプロフィルが得られ
ない。

また、上述した第３従来例は、ＷＣ系材料とニッケルー
クロム基の自溶性合金（３５ＷＣ−１１Ｃｒ−４６Ｎｆ
）を含む粉末を溶射する方法が開示されているが、これ
と同一の成分からなる溶射被覆を母材の表面に形成した
ロールを製造し、耐摩耗性、耐焼付性の確性実験を行っ
たところ、第４図、第５図に示す如くアダマイトあるい
は高クロム鋳鉄（１６％Ｃｒ鋳鉄）と比較して良好な成
績が得られず、依然として問題が残っている。

すなわち、第４図において、被圧延材（相手材）として
５Ｓ４１を用い、その温度を８００゜Ｃとし、ロール寸
法を１２０φＸ８０Ｌ、　ロール周速度を１１　ｍ／ｍ
ｉｎ　、摺動時間を４０ｍ１ｎとしたとき、アダマイト
は荷重１０００ｋｇ、摩擦係数０．１８で大きな焼付が
発生し、それ以上の荷重による実験は行わず、また、高
クロム鋳鉄および溶射被覆層を有するものも、荷重２０
００　ｋｇ、摩擦係数０．２２および０．２０において
、小さい焼付を生じ、それ以上の荷重による実験は行わ
なかった。

すなわち、第３従来例による溶射被覆層を有するロール
の焼付性は高クロム鋳鉄ロールに比べて特に優れた結果
を得るものではない。

また、第５図において、被圧延材３３４１、温度ｓｏｏ
″ｃ、ロール寸法１２０φＸ８０Ｌ、ロール周速１１　
ｍ／ｍｉｎ　、通過長さ１０００ｍ、荷重１０００　ｋ
ｇのときの摩耗量μｍを計測した結果は、溶射被覆層を
有するものは高クロム鋳鉄に比べて摩耗量がやや少ない
とはいえ、特に優れたものとは言えないものであった。

本発明者等は、上述したような従来の圧延用ロールの問
題点を解消するにあたり、鋭意研究を重ねたところ、以
下のような知見を得るに至ったものである。

すなわち、従来のＷＣ系材料と自溶性合金（Ｓｅｌｆ−
Ｆｌｕｘｉｎｇ−Ａｌｌｏｙ、以下単にＳＦＡと称する
。

）からなる溶射材料を調査したところ、ＷＣ系材料をを
造粒あるいは焼結して粒径を数１０μｍとし１、これと
数１０μのＳＦＡを単に混合したものを溶射して被覆を
形成したものであり、このため溶射後の被覆は、均−性
及び緻密性に欠けるものであった。

これらの問題解決のためには、粉末の粒径をより小さく
することが考えられるが、粒径をより小さくすると、ロ
ールに溶射する際、粉末飛散による被覆不良、および製
造歩留まりの低下が生じ、溶射粉末の粒径は、数１０μ
ｍ以上にせざるを得ないものである。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためにな
されたものであり、母材の表面に溶射される被覆の均一
性および緻密性を向上させ、耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐
焼付性に優れた圧延用ロールを提供することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明の圧延用ロールは、母材の表面に、ＷＣ
系材料と自溶性合金とを造粒した集合体粉末を溶射して
溶射被覆層を形成したものである。

〔作用〕

ＷＣ系材料と自溶性合金とは両者が造粒されて集合体粉
末に形成され、その集合体粉末がロールの母材の表面に
溶射されて被覆が形成される。このため、溶射被覆層が
均一かつ緻密になり、圧延用ロールの耐熱衝撃性、耐摩
耗性、耐焼付性が向上する。

〔実施例〕

ＷＣ系材料およびＳＦＡの粒径数μｍの粉末を、−船釣
なスプレー造粒法により一体造粒化した数１０μｍの集
合体粉末を試作し、この粉末を供試ロール（１２０ｍ璽
φ×８０誼Ｌ）に、パウダー溶射法により溶射被覆層を
施した。溶射厚みは０．２鶴に揃うように溶射後研削仕
上げを行った。

ここで、５ＦＡ（自溶性合金）とは、ニッケル基、ニッ
ケルークロム基あるいはコバルト基の超合金に硼素、珪
素を添加したもので、耐摩耗性、耐エロージヨン性、耐
食性、耐高温酸化などに優れた性質を有するものである
。

また、上記のようにＷＣ系材料およびＳＦＡの粉末を一
体造粒化した数１０／／ｍの集合体粉末を、さらに個々
に焼結した粉末を試作し、同様に、この粉末を同一の供
試ロールに、パウダー溶射法により溶射被覆層を施し、
溶射厚みは０．２ｆｌに揃うように溶射後研削仕上げを
行った。

第１図は常温〜１０００°Ｃにおける種々な荷重下の表
面性を調べる実験装置であり、図において、１は供試ロ
ール、２は固定ロール、３は被圧延材であり、供試ロー
ル１は減速機４を介してモータ５により駆動すると共に
、油圧シリンダー６によりロードセル７，７°による試
験荷重の設定下に負荷をかけ、被圧延材３は紙面垂直方
向に圧延されると共に、通電により１０００°Ｃまで加
熱できるようにしである。なお、図中８はトルク計を示
す。

また、第２図に示す状態に供試ロール１の被圧延材３と
の接触出側部には、ポンプ９により冷却ノズル１０より
冷却水が噴出される様にしである。

実験は表１に示すようにアダマイトロールを供試ロール
の母材とし、該供試ロール１と固定ロール２との間で被
圧延材３である５５４１ｍ帯（０゜２鶴厚×４０難幅×
Ｌ長さ）を圧延した。ロールの駆動は供試ロールＩのみ
をＩ１ｍ／ｍｉｎの周速で行い、圧延荷重に相当する負
荷を油圧シリンダー６およびロードセル７．７′を用い
て、１０００ｋｇ、２０００ｋｇ、３０００蹟、４００
０蹟と順次大きくし、冷却水３．５１　／ｍｉｎを供試
ロール１に噴射した。

表　　　１ このような条件下で４０分にわたる運転時間に耐焼付性
（肌荒れ）、耐熱衝撃性（剥離）が発生した時点で運転
を中止した。なお、この判断はトルク計８の急激な変動
によった。また、実験前と実験終了後、常温におけるロ
ール径を測定し、その差をもって耐摩耗性の評価を行っ
た。表２は、５００℃、１０００℃の２種類の温度での
実験結果を示す。

表２から明らかなように、従来の混合粉末の溶射では、
３０００　ｋｇ以上になると耐焼付性、耐熱衝撃性共、
急激に悪化するが、本発明である一体造粒粉末および焼
結した一体造粒粉末の溶射では、４０００ｋｇの荷重条
件においても圧延ロールとしての要求条件（耐摩耗性、
耐焼付性、耐熱衝撃性）を充分満足できることがわかる
。

造粒した集合体粉末を焼結すると、個々の粉末のバイン
ダーが気化あるいは熱分解し抜は気孔となるが、焼き固
めているため圧縮され、気孔がなくなり、より強固でか
つ緻密な集合体粉末を形成することができる。　　□ 以上の様に、一体造粒粉末あるいは焼結した一体造粒粉
末をロール表面に溶射し、熱間圧延ロールに用いること
により、耐焼付性、耐熱衝撃性、耐摩耗性の大幅向上が
期待できるものである。

次に、６０　Ｗ　Ｃ−３Ｇ　ｏ−３７Ｓ　Ｆ　Ａの一体
造粒粉末をパウダー溶射法により、溶射層を形成し、表
面かたさＨｖ８４０、溶射厚み０．２ｆｉの圧延ロール
と、８０　Ｗ　Ｃ−４Ｃｏ−１６Ｓ　Ｆ　Ａの焼結した
一体造粒粉末のパウダー溶射層０．２鰭の圧延ロールを
それぞれ熱間クンデム仕上げ圧延機のワークロールに適
用した例について、従来の溶射被覆層を有しない１６％
Ｃｒ鋳鉄（Ｈｖ５８０）と比較して述べる。

ワークロール寸法は何れも７００　Ｉｌｌφ×２０３２
１ｍ１イニシャルロールカーブは＋２．５／１００龍の
サインカーブで、仕上７スタンド中ｗ２スタンドの上ロ
ールと下ロールに組入れ、約１２００ｔｏｎ圧延を行っ
た。この結果を第３図および表３に示す。

第３図（ａｌに示すように、従来の１６％クロム鋳鉄で
は、ロール表面に流星状の肌荒れが生じ、また、通過被
圧延材のエツジ部に幅２０〜３０ｍｍの肌荒れ（焼付）
が円周にわたって発生した。

これに対して、第３図（′ｂ）に示すように、本発明に
おいては、ロール表面には焼付は発生しなかった。

また、表３に示すように、本発明の方が従来例に比して
、耐摩耗性およびロール粗度について優れていることが
わかる。

表　　　３ なお、本実施例は熱間圧延用ロールについて述べたが、
これに限定されるものではなく、造粒の集合体粉末ある
いは焼結した造粒の集合体粉末であるため、緻密な溶射
層が形成されるので、他の圧延ロール（例えば、冷間圧
延ロール、条鋼ロール等）にも採用できることは勿論で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の圧延用ロールによれば、
母材の表面に、ＷＣ系材料と自溶性合金とを造粒した集
合体粉末を溶射して溶射被覆層を形成した構成としたた
め、母材の表面に形成された溶射被覆層が均一かつ緻密
になり、このため、耐熱衝撃性、耐摩耗性、耐焼付性が
格段に向上し、圧延車数の大幅な拡大が可能となるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延用ロールの表面性を調べる実験装置の正面
図、第２図は圧延用ロールの圧延状態を示す側面図、第
３図１ａｌ及び（ｂｌは従来及び本発明の圧延用ロール
の特性の実験結果を示す正面図、第４図および第５図は
それぞれ従来の圧延用ロールの焼付性および摩耗性の実
験例を示すグラフである。 ■・・・供試ロール、２・・・固定ロール、３・・・被
圧延材、７．７”・・・ロードセル、８・・・トルク計
。 第１図 ＃４１′−ε

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材の表面に、炭化タングステン系材料と自溶性
   合金とを造粒した集合体粉末を溶射して溶射被覆層を形
   成した圧延用ロール。
2. （２）溶射被覆層が、炭化タングステン系材料と自溶性
   合金とを造粒した後さらに焼結した集合体粉末を溶射し
   て形成されたものである特許請求の範囲第１項記載の圧
   延用ロール。