JPH02282447A - 高耐摩耗性冷間圧延用ロール材 - 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、耐スポーリング性、及び機械的
諸性質を損なうことなく、極めて優れた耐摩耗性を示す
冷間圧延用ロール材に関するものである。

【従来の技術】

冷間圧延用ロール材としては従来、Ｃ０，７０〜１．２
０重量％（以下同じ）、Ｓｉ０．１５〜１．００％、Ｍ
ｎ　Ｏ，１５〜１．００％、Ｃｒ　１．３０〜６．００
％、Ｍｏ　０．２０〜０．５０％、■０．４０％以下を
含む鋼が、ショアー硬さでＨｓ８０〜１００の範囲で採
用されてきた。 しかし、近年、被圧延材は硬質化、極薄化の方向にあり
、圧延作業条件は益々苛酷となってきているため、ロー
ルには従来に増して高い耐摩耗性が要求されている。 このような背景から冷間圧延用ロール材としては高耐摩
耗性能を優先して具備させるために、高合金化傾向の材
料を適用する方向にある。 ＪＩＳ　　５ＫＤＩＩ鋼、ＪＩＳ　５ＫＨ５７鋼または
それらを改良したロール材は、ゼンジミャーミル、クラ
スターミル等のロールに供されているが、直径３００ｍ
ｍを超えるロールでは製造法に種々の制約を受ける。ま
た、圧延使用の面からも、ロールの表面状態にかかわる
マクロ的、ミクロ的な組織上の解決すべき点が多分にあ
るのが現状で、高合金化に伴う偏析、巨大炭化物の脱落
等は被圧延材表面を損なう要因として好ましいものでは
ない。

【発明の解決すべき課題と手段の要点】本発明は前述の
種々の問題を解決する手段として、既存の鋼種をベース
に合金元素の添加をできる限り抑制し、代わりに微量の
Ｔｉを付加することにより冷間圧延用ロールに要求され
る諸性質を損なうことなく、冷間ダイス鋼または高速度
鋼に相当する高耐摩耗性を付与せしめたものである。 本発明の最も重要な特徴は合金の組成成分として微量の
Ｔｉを添加することにある。 即し、本発明の要旨は、　Ｃ０，７０〜１．５０重量％
（以下同じ）、Ｓｉ　　０．１５〜１．００％、Ｍｎ０
０■５〜１．５０％、Ｃｒ２．５０〜ｔｏ、００％、Ｍ
ｏ１．００％以下、Ｖｌ、００％以下、Ｎｉ１．００％
以下、Ｔｉ　Ｏ，０４〜０．３０％を含み、残部がＦｅ
及び不可避的不純物である合金よりなる耐摩耗性の優れ
た冷間圧延用ロール材に存するものであってこれにより
その目的を達成することに成功したものである。

【成分組成の限定理由】

Ｃ：０．７０〜１．５０％ Ｃは、冷間圧延用ロールとして具備すべき基本的特性で
ある硬さを付与させるために最も大きな影響を及ぼす元
素である。　０．７０％未満では十分な硬さが得られず
、また、１．５０％を超えると機械的な性質が著しく劣
化するため、Ｃは０．７０〜１．５０％の範囲に規定し
た。 Ｓｉ　　：　　　０．　　蔓　５〜１　、００　％Ｓｉ
は、一般に脱酸剤として含有され、また焼入性及び耐ク
ラツク性の改善に有効であるが、過度の添加は脱酸生成
物によって鋼の清浄性を損なうほか、靭性の低下をもた
らずので　０．１５〜！、００％の範囲とした。 Ｍｎ：Ｑ、１５〜１．５０％ Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸剤であるとともに焼入性の向
上に顕著な効果を有するが過度の添加はＭｓ点の大幅な
低下を招いて焼割れ感受性を高めるので０．１５〜１．
５０％の範囲とした。 Ｃｒ　：　２．５０〜ｌ　Ｏ，Ｏ，０％Ｃｒは、焼戻し
抵抗性を改善する効果のほか、炭化物を形成し耐摩耗性
を向上させる効果がある。 炭化物としては、Ｍ７Ｃ３型及びＭ３Ｃ，型が形成され
る。前者は微細炭化物であるが、後者は粗大であるので
靭性を著しく低下せしめる。よって後者の生成を防止す
るため、Ｃｒ／Ｃの比を適切な値、例えば６前後とする
必要があり、Ｃの上限１．５０％に対し　Ｃｒのそれは
１０．００％　とした。 Ｍｏ：１．００％以下 Ｍｏは、耐摩耗性及び焼戻し抵抗性を向ヒさせる元素と
して効果が著しいが、１％を超えると機械的性質を大き
く劣化させ熱処理に制約を受ける。 またＭｏは高価な元素であるため直径３００ｍｍを超え
る冷間圧延用ロールとして経済的にも問題があるので、
その含有量は１．００％を上限とした。 Ｖ　　：　　１．００％以下 ■は、Ｍｏと同様、耐摩耗性を改善させる効果が著しい
が１．００％を超えるとロールの研削性を著しく阻害す
る。また、経済的な面よりも上限を１．０θ％とした。 Ｎｉ　：　　１．００％以下 Ｎｉは、焼入性を改善させる重要な元素である。 ロールに要求される焼入深度により適性量を添加する必
要があるが、１．００％を超えると残留オーステナイト
が増大し、圧延作業中ロール通板表面に微細なへこみ疵
を生じさせる原因となる。従ってＮｉの上限は１．００
％　とした。 Ｔｉ　：　０．０４〜０．３０％ Ｔｉは、本発明において最も重要な元素であって、本発
明の目的達成上要求される特性に関与するところが大き
い。よってこの点について以下具体的に説明する。 ［Ｔｉ添加の意義］ 第１表に示した成分組成を有する各ロール材について、
その諸性質を実験により調べ、結果を第１〜４図に示し
た。 表中の供試材Ｎｏ、　１　、２　　は従来ロール材で、
冷間圧延用ロール材として代表的な成分組成を有するも
のである。 Ｎｏ、３〜１０は本発明のロール材であり、Ｎｏ、ＩＩ
〜１２は比較材である。 第１図はＴｉの添加量と摩耗量の関係を示すグラフで、
焼入れ、焼戻しによりＨｒＣ約６３の硬さに調質された
各供試材をエンドレスサンドベルターに一定の圧力で一
定の時間押付け、各供試材の摩耗による摩耗量ｍｇ／ｃ
＋ｓ″を測定し、耐摩耗性を比較したものである。図中
、（）表示は供試材のＮｏである。 Ｔｉ量が０．０４％未満では、耐摩耗性に余り効果が期
待できないが、それ以上では従来材に比べて耐摩耗性が
改善され、その値はＴｉ量が０．１５％前後において、
従来材５％Ｃｒ材の３倍程度の耐摩耗性向上が認められ
た。耐摩耗性の改善は極めて高質な炭化物ＴｉＣの生成
によるもので、また、ＴｉＣは微細かつ均一に分散して
いる。しかし、Ｔｉ量が０．３０％を超えるとＴｉＣの
偏析の発生やロールの研削性の低下が起こり、工業的に
ロール材として実機に供しえないようになる。そこで、
Ｔｉ量の上限は０．３０％とした。 第２図は、Ｔｉの添加量と供試材の機械的性質の関係を
説明するグラフである。 第１表の各供試材を焼入れ、焼戻しによりＨｒＣ３２の
硬さに調質し、機械的性質即ち、引張り強さｋｇｒ／ｍ
ｍ”、伸び％、絞り％について比較した。 同図にみられる如＜、Ｔｉ添加量０．０４〜０．３０％
の範囲において、引張り強さ（Ｔ、Ｓ、）、伸び（ＥＱ
）、絞り（ＲＡ）のいずれにも殆んど変化はみられなか
った。 これに対して従来ロールにおいては、耐摩耗性を向上さ
せるた、めに、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ等の合金元素を多量に添加
することにより開発が進められてきたが、このような合
金元素の多量添加は機械的性質の著しい低下をもたらし
、このため高硬度が必要とされる冷間圧延用ロールで、
胴部の直径が３００ｍｍを超えるロールでは安定した熱
処理を施すことが困難てあった。　ところが本発明にお
ける、微量Ｔｉの添加は第１図の如く耐摩耗性の著しい
改善をもたらしながら、上記のように機械的性質に悪影
響を及ぼすことがなかった。

【実施例】

次ぎに、本発明のロール材を実機に応用した場合につい
て、実施例に基づきその効果を具体的に説明する。 第１表の供試材Ｎｏ、　５　、６と同様の組成を有する
合金鋼を用いて、冷間タンデムブリキ圧延機用のワーク
ロールを製造し、実機に供した。ロール胴部の直径は６
１０ｍｍである。 ６タンデムミル最終スタンドでのブリキ圧延に使用した
実施例の結果を、従来ロール５％Ｃｒｐと対比して第２
表及び第３〜４図に示した。 第　　２　　表 本発明ロールと従来ロールの原単位比較（５％Ｃｒ） 注：　タンデム最終スタンドでのブリキ圧延についての
み ロールは正常組み替えのみを対象と した 第２表は、Ｔｉを添加した本発明ロールと従来ロール（
５％Ｃ「鋼）のロール原単位を示したものである。ここ
で原単位とは、最終スタンドにおける圧延量ｘｏｏｏｔ
当たりのロール消耗量で、本発明ロールは従来ロールに
比べ約６倍の原単位改善を示した。 一方、冷間圧延用ロールは圧延使用前に研削によって、
所定の粗さをロール表面に付与する必要があるが、圧延
使用過程において、この初期粗さが摩耗して細かくなら
ないことが肝要である。 第３図は、本発明ロールと従来ロールの圧延使用前後に
おけるロール表面の粗さの変化を比較して示したもので
ある。 本発明ロールは従来ロールの２倍の圧延量においても、
使用前後のロール表面の粗さプロフィルに大きな変化は
認められなかった。 ロールの表面粗さは摩擦係数と密接な関係にある。また
、摩擦係数は圧延の安定操業上°重要な影響因子でもあ
る。通常、圧延に際し、ロール間の摩擦係数（μ）が０
．０１５以下では圧延操業が不安定になり、スリップや
絞り込み事故を発生するのでロールを組み替える必要が
ある。 第４図は、本発明ロールと従来ロールの圧延使用過程に
おける圧延距離と摩擦係数の関係（同図ａ）並びに圧延
距離と圧延スピードの関係（同図ｂ）を示すグラフであ
る。 （ａ）図よりわかるように本発明ロールの摩擦係数は圧
延作業中略々０．０２　を保ち、従来ロールに比して極
めて安定した状態を維持しており、圧延操業面に大きく
貢献している。 また、本発明ロールにあっては、圧延距離が０〜１００
に−までの初期摩擦係数低下（初期摩耗）が、従来ロー
ルに比較して少ないため、ロール組替え直後から低い荷
重となるよう初期粗度を決定することかできる。 こうした初期荷重の低減により、（ｂ）図に示すように
ロール組替え直後からの圧延スピードを高くすることが
できた。 尚、試験はタンデムミル最終６号スタンドで使用し、摩
擦係数はブランドアンドフォードの式で逆算した。 これら実機による本発明ロールの優れた結果は、高度の
耐摩耗性に基づくもので、工業上与える効果は大きいも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｔｉの添加量と摩耗量の関係を示すグラフで
（）内の数字は第１表の供試材のＮｏ、を表す。 第２図は、１゛ｉの添加量と機械的性質の関係を説明す
るグラフで、Ｔ、Ｓは引張り強さ（ｋｇｆ／ｍｓ＋″）
ＥＱは伸び（％）、ＲＡは絞り（％）を表す。 第３図は、圧延前後のロール表面粗さの比較を示すプロ
フィルである。 第４図（ａ）は、圧延距離と摩擦係数の関係を示すグラ
フ、同（ｂ）は、圧延距離と圧延スピードの関係を示す
グラフで、実線は本発明ロール、点線は従来ロールであ
る。 特許出願人　関東特殊製鋼株式会社 川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ：０．７０〜１．５０重量％ Ｓｉ：０．１５〜１．００ Ｍｎ：０．１５〜１．５０ Ｃｒ：２．５０〜、１０．００ Ｍｏ：１．００重量％以下 Ｖ：１．００ Ｎｉ：１．００ Ｔｉ：０．０４〜０．３０重量％ を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である合金より
   なる耐摩耗性の優れた冷間圧延用ロール材。