JPH06210322A - 冷間圧延用ワークロール - Google Patents
冷間圧延用ワークロールInfo
- Publication number
- JPH06210322A JPH06210322A JP434993A JP434993A JPH06210322A JP H06210322 A JPH06210322 A JP H06210322A JP 434993 A JP434993 A JP 434993A JP 434993 A JP434993 A JP 434993A JP H06210322 A JPH06210322 A JP H06210322A
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- Japan
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- roll
- plating
- nickel
- resistance
- trivalent
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- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐剥離性および耐摩耗性に優れた冷間圧延用
ワークロールを提供する。 【構成】 冷間圧延用ワークロールは、ロール表面に形
成された０．３〜２μm厚のニッケルメッキ層の上に、
硬質粒子を分散させた５〜２０μm 厚の３価クロム複合
メッキ層が形成されている。適切な厚みのニッケルメッ
キ層と３価クロム複合メッキとが相まって高い耐剥離性
および耐摩耗性を示す。
ワークロールを提供する。 【構成】 冷間圧延用ワークロールは、ロール表面に形
成された０．３〜２μm厚のニッケルメッキ層の上に、
硬質粒子を分散させた５〜２０μm 厚の３価クロム複合
メッキ層が形成されている。適切な厚みのニッケルメッ
キ層と３価クロム複合メッキとが相まって高い耐剥離性
および耐摩耗性を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は冷間圧延用ワークロー
ル、特に耐剥離性および耐摩耗性に優れた冷間圧延用ワ
ークロールに関する。
ル、特に耐剥離性および耐摩耗性に優れた冷間圧延用ワ
ークロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧延ロールに要求される特性の一つに耐
剥離性および耐摩耗性がある。従来、Ｃｒ添加や熱処理
などによりロール材の硬度を高めて耐剥離性および耐摩
耗性の向上を図っていた。最近では耐剥離性および耐摩
耗性を向上させるために、ロール表面にクロムメッキを
施すことも行われている。クロムメッキのうち、６価ク
ロムメッキを施すものとして、たとえば「材料とプロセ
ス」（３（１９９０），１３５０）や「材料とプロセ
ス」（５（１９９２），５１１）などが知られている。
また、３価クロムメッキについては、「硫酸第二クロム
（III ）−ギ酸カリウム浴からのクロムめっきのかた
さ」（高谷松文他、金属表面技術、１０−３７（１９８
６）、６２１）が知られている。さらに、３価クロム複
合メッキについては、「Ｃｒ−ＳｉＣ複合被膜の作製と
摩耗特性」（高谷松文他、金属表面技術、３−３８（１
９８７）、９７）や「三価クロムめっき浴からのＣｒ−
ＳｉＣ，Ｃｒ−Ｄｉａｍｏｎｄ複合被膜」（高谷松文
他、金属表面技術、１１−３７（１９８６）、６７１）
などが知られている。なお、後者の文献には、鋼板に３
価クロム複合メッキを施す場合、脱脂、酸洗後にＮｉス
トライクの下地処理することが述べられている。
剥離性および耐摩耗性がある。従来、Ｃｒ添加や熱処理
などによりロール材の硬度を高めて耐剥離性および耐摩
耗性の向上を図っていた。最近では耐剥離性および耐摩
耗性を向上させるために、ロール表面にクロムメッキを
施すことも行われている。クロムメッキのうち、６価ク
ロムメッキを施すものとして、たとえば「材料とプロセ
ス」（３（１９９０），１３５０）や「材料とプロセ
ス」（５（１９９２），５１１）などが知られている。
また、３価クロムメッキについては、「硫酸第二クロム
（III ）−ギ酸カリウム浴からのクロムめっきのかた
さ」（高谷松文他、金属表面技術、１０−３７（１９８
６）、６２１）が知られている。さらに、３価クロム複
合メッキについては、「Ｃｒ−ＳｉＣ複合被膜の作製と
摩耗特性」（高谷松文他、金属表面技術、３−３８（１
９８７）、９７）や「三価クロムめっき浴からのＣｒ−
ＳｉＣ，Ｃｒ−Ｄｉａｍｏｎｄ複合被膜」（高谷松文
他、金属表面技術、１１−３７（１９８６）、６７１）
などが知られている。なお、後者の文献には、鋼板に３
価クロム複合メッキを施す場合、脱脂、酸洗後にＮｉス
トライクの下地処理することが述べられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】冷間圧延用ワークロー
ルは大きな圧下力および摩擦力が作用し、しかも圧延材
面を転動および摺動する。したがって、鋼板にニッケル
メッキ層を形成し、その上に３価クロム複合メッキ層を
形成する上記技術を、単に冷間圧延用ワークロールに適
用した場合、メッキ層が容易に剥離し、また摩耗してい
た。このために、冷間圧延用ワークロールは寿命が短
く、ロール原単位が低下して製品コスト高を招いてい
た。
ルは大きな圧下力および摩擦力が作用し、しかも圧延材
面を転動および摺動する。したがって、鋼板にニッケル
メッキ層を形成し、その上に３価クロム複合メッキ層を
形成する上記技術を、単に冷間圧延用ワークロールに適
用した場合、メッキ層が容易に剥離し、また摩耗してい
た。このために、冷間圧延用ワークロールは寿命が短
く、ロール原単位が低下して製品コスト高を招いてい
た。
【０００４】この発明は、耐剥離性および耐摩耗性に優
れた冷間圧延用ワークロールを提供しようとするもので
ある。
れた冷間圧延用ワークロールを提供しようとするもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の冷間圧延用ワ
ークロールは、ロール表面に形成された０．３〜２μm
厚のニッケルメッキ層の上に、硬質粒子を分散させた５
〜２０μm 厚の３価クロム複合メッキ層が形成されてい
る。
ークロールは、ロール表面に形成された０．３〜２μm
厚のニッケルメッキ層の上に、硬質粒子を分散させた５
〜２０μm 厚の３価クロム複合メッキ層が形成されてい
る。
【０００６】ロール母材は鍛鋼、クロム鋼などが用いら
れる。硬質粒子として、ＳｉＣ、ＺｒＢ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｂ4 Ｃ、ＣＢＮ、お
よびダイヤモンドなどがある。複数種類の硬質粒子をク
ロムメッキマトリックス中に分散させてもよい。分散剤
の平均粒径は０．１〜２０μm 程度であり、平均粒径は
用途に応じて適宜選択する。また、共析量は２〜１３wt
% が適当である。メッキ方法として電解法および無電解
法があるが、メッキ作業の高能率化および分散剤の効率
的な共析を考慮すると電解法が望ましい。また、メッキ
浴中に分散剤を均一に分散させるために、界面活性剤に
よる化学的な方法やエアー攪拌による物理的な方法など
が用いられる。
れる。硬質粒子として、ＳｉＣ、ＺｒＢ2 、Ｓｉ
3 Ｎ4 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｂ4 Ｃ、ＣＢＮ、お
よびダイヤモンドなどがある。複数種類の硬質粒子をク
ロムメッキマトリックス中に分散させてもよい。分散剤
の平均粒径は０．１〜２０μm 程度であり、平均粒径は
用途に応じて適宜選択する。また、共析量は２〜１３wt
% が適当である。メッキ方法として電解法および無電解
法があるが、メッキ作業の高能率化および分散剤の効率
的な共析を考慮すると電解法が望ましい。また、メッキ
浴中に分散剤を均一に分散させるために、界面活性剤に
よる化学的な方法やエアー攪拌による物理的な方法など
が用いられる。
【０００７】ニッケルメッキ厚が０．３μm 未満および
２μm を超える範囲では、耐剥離性の効果がない。３価
クロム複合メッキ厚が５μm 未満では耐剥離性は良好で
あるが、耐摩耗性が劣化する。また、３価クロム複合メ
ッキ厚が２０μm を超えると、耐剥離性が劣化する。
２μm を超える範囲では、耐剥離性の効果がない。３価
クロム複合メッキ厚が５μm 未満では耐剥離性は良好で
あるが、耐摩耗性が劣化する。また、３価クロム複合メ
ッキ厚が２０μm を超えると、耐剥離性が劣化する。
【０００８】
【作用】ニッケルのロール母材およびクロムのそれぞれ
に対する界面の結合力は、ロール母材に対する３価クロ
ムの界面の結合力よりも高いので、適切な厚みのニッケ
ルメッキ層は、ロール母材と３価クロム複合メッキとの
結合力（密着力）を高める。このために、３価クロム複
合メッキロールの耐剥離性が向上する。また、３価複合
メッキ自体は高い耐摩耗性を示すので、ニッケルメッキ
層および３価クロム複合メッキが適切な厚みで施された
ロールは高い耐剥離性および耐摩耗性を示す。
に対する界面の結合力は、ロール母材に対する３価クロ
ムの界面の結合力よりも高いので、適切な厚みのニッケ
ルメッキ層は、ロール母材と３価クロム複合メッキとの
結合力（密着力）を高める。このために、３価クロム複
合メッキロールの耐剥離性が向上する。また、３価複合
メッキ自体は高い耐摩耗性を示すので、ニッケルメッキ
層および３価クロム複合メッキが適切な厚みで施された
ロールは高い耐剥離性および耐摩耗性を示す。
【０００９】
【実施例】耐剥離性に及ぼすメッキ条件の影響を明確に
するため、西原式転動実験装置（試験片：φ３０mm×１
０mm、相手片：φ３０mm×１７mm、すべり率：９％、押
付け荷重：１００kgf 、回転速度：８４０rpm 、冷却：
水潤滑）を用いて実験を行った。試験片の材質には鍛鋼
（ＳＵＪ−２）を熱処理したもの（硬度：約８００Hv）
を用い、相手片の材質にはＳ４５Ｃを用いた。
するため、西原式転動実験装置（試験片：φ３０mm×１
０mm、相手片：φ３０mm×１７mm、すべり率：９％、押
付け荷重：１００kgf 、回転速度：８４０rpm 、冷却：
水潤滑）を用いて実験を行った。試験片の材質には鍛鋼
（ＳＵＪ−２）を熱処理したもの（硬度：約８００Hv）
を用い、相手片の材質にはＳ４５Ｃを用いた。
【００１０】メッキ浴としては、表１のものを使用し
た。なお、今回用いたＳｉＣの平均粒径は０．７μm の
ものである。メッキ後、メッキ被膜の硬度を上昇させる
ため３００℃×４Hrの熱処理を施した（メッキ硬度：１
６００Hv）。
た。なお、今回用いたＳｉＣの平均粒径は０．７μm の
ものである。メッキ後、メッキ被膜の硬度を上昇させる
ため３００℃×４Hrの熱処理を施した（メッキ硬度：１
６００Hv）。
【表１】
【００１１】研磨、脱脂、プレメッキ、３価クロム複合
メッキ、および熱処理を順次行って試験片を作製した。
まず、Ｃｒ−ＳｉＣの複合メッキ厚は１０μm 、プレメ
ッキは無しとして、耐剥離性に及ぼす研磨工程の試験片
の粗度（０．０６〜０．８μmRa)の影響を調査した。そ
の結果、粗度が粗い方が若干耐剥離性が優れていること
が判明したが、耐剥離性に及ぼす研磨の影響は小さいこ
とが明らかになった。
メッキ、および熱処理を順次行って試験片を作製した。
まず、Ｃｒ−ＳｉＣの複合メッキ厚は１０μm 、プレメ
ッキは無しとして、耐剥離性に及ぼす研磨工程の試験片
の粗度（０．０６〜０．８μmRa)の影響を調査した。そ
の結果、粗度が粗い方が若干耐剥離性が優れていること
が判明したが、耐剥離性に及ぼす研磨の影響は小さいこ
とが明らかになった。
【００１２】次に、Ｃｒ−ＳｉＣの分散メッキ厚は１０
μm 耐剥離性に及ぼすプレメッキの影響を（プレメッキ
無し、ＮｉまたはＣｕプレメッキ：メッキ厚０．１〜５
μm）調査した。その結果、プレメッキの無い場合およ
びＣｕプレメッキの場合は、転動回数で１０万回までに
剥離が生じた。また、Ｎｉプレメッキが０．３〜２μm
の厚さの場合、転動回数で１００万回でも剥離は生じな
かった。したがって、Ｎｉプレメッキ厚が０．３μm 未
満およびプレメッキ厚が２μm を超えると耐剥離性の効
果は得られないことが判明した。
μm 耐剥離性に及ぼすプレメッキの影響を（プレメッキ
無し、ＮｉまたはＣｕプレメッキ：メッキ厚０．１〜５
μm）調査した。その結果、プレメッキの無い場合およ
びＣｕプレメッキの場合は、転動回数で１０万回までに
剥離が生じた。また、Ｎｉプレメッキが０．３〜２μm
の厚さの場合、転動回数で１００万回でも剥離は生じな
かった。したがって、Ｎｉプレメッキ厚が０．３μm 未
満およびプレメッキ厚が２μm を超えると耐剥離性の効
果は得られないことが判明した。
【００１３】さらに、Ｎｉのプレメッキを１μm とし、
耐剥離性に及ぼすＣｒ−ＳｉＣの複合メッキ厚（５μm
〜５０μm ）の影響を調査した。その結果、メッキ厚が
５μm 未満だと耐剥離性は良好だけれども耐摩耗性が劣
化する（転動回数１５０万回でメッキ層が摩耗してなく
なる）ことが判明した。したがって、メッキ層は厚い方
が耐摩耗には有利だが、メッキ厚が２０μm を越えると
耐剥離性が悪いこと（表面に大きなクラックが発生し、
剥離の原因となる）が明らかになった。同様な実験を繰
り返し、図１に示す最適メッキ条件を明確にした。図中
で○印は転動回数１５０万回までで耐摩耗性および耐剥
離性に関して問題なかったものを示し、×印は転動回数
１５０万回までで耐摩耗性および耐剥離性に関して問題
のあるものを示す。この実験結果から、ロールの表面に
０．３〜２μm 厚のニッケルメッキ層を施し、その上に
ＳｉＣ等を分散させた５〜２０μm 厚の３価クロム複合
メッキ層を施すことが最適なメッキ条件であることが判
明した。
耐剥離性に及ぼすＣｒ−ＳｉＣの複合メッキ厚（５μm
〜５０μm ）の影響を調査した。その結果、メッキ厚が
５μm 未満だと耐剥離性は良好だけれども耐摩耗性が劣
化する（転動回数１５０万回でメッキ層が摩耗してなく
なる）ことが判明した。したがって、メッキ層は厚い方
が耐摩耗には有利だが、メッキ厚が２０μm を越えると
耐剥離性が悪いこと（表面に大きなクラックが発生し、
剥離の原因となる）が明らかになった。同様な実験を繰
り返し、図１に示す最適メッキ条件を明確にした。図中
で○印は転動回数１５０万回までで耐摩耗性および耐剥
離性に関して問題なかったものを示し、×印は転動回数
１５０万回までで耐摩耗性および耐剥離性に関して問題
のあるものを示す。この実験結果から、ロールの表面に
０．３〜２μm 厚のニッケルメッキ層を施し、その上に
ＳｉＣ等を分散させた５〜２０μm 厚の３価クロム複合
メッキ層を施すことが最適なメッキ条件であることが判
明した。
【００１４】ここで、鋼板の冷間圧延の具体例について
説明する。下記のワークロールを用いて普通鋼板（板
厚：１．１ mm 板幅：２５０ mm長さ：２５０ m）を
多パス冷間圧延した。圧延長は３ km とし、その時のロ
ール表面粗度を調査した。 ロール寸法 直径：１６５ mm 幅：４００ mm ロール母材 Ｃ：１％ Ｃｒ：３％ Ｓｉ：
０．６％ Ｓ：０．４％ Ｍｏ：０．３％ Ｆｅ：残余 プレメッキ ニッケル メッキ厚：０．６μm 複合メッキ マトリックス：３価クロム メッキ厚：１０μm 分散粒子：ＳｉＣ 平均粒径：３μm 共析量：４wt% 表面硬度 １６００Hv 表面粗度 ０．２９μm Ra 圧延速度は約８０ m/min、圧下率は２０〜３０% であっ
た。また、潤滑油として牛脂系圧延潤滑油を用いた。
説明する。下記のワークロールを用いて普通鋼板（板
厚：１．１ mm 板幅：２５０ mm長さ：２５０ m）を
多パス冷間圧延した。圧延長は３ km とし、その時のロ
ール表面粗度を調査した。 ロール寸法 直径：１６５ mm 幅：４００ mm ロール母材 Ｃ：１％ Ｃｒ：３％ Ｓｉ：
０．６％ Ｓ：０．４％ Ｍｏ：０．３％ Ｆｅ：残余 プレメッキ ニッケル メッキ厚：０．６μm 複合メッキ マトリックス：３価クロム メッキ厚：１０μm 分散粒子：ＳｉＣ 平均粒径：３μm 共析量：４wt% 表面硬度 １６００Hv 表面粗度 ０．２９μm Ra 圧延速度は約８０ m/min、圧下率は２０〜３０% であっ
た。また、潤滑油として牛脂系圧延潤滑油を用いた。
【００１５】上記のような条件で圧延した結果、ロール
表面粗度は０．２９μm Raであった。
表面粗度は０．２９μm Raであった。
【００１６】比較例として、鍛鋼ロール（同寸法、プレ
メッキなし、複合メッキは上記と同じ、表面粗度：０．
３１μm Ra）により上記と同一の圧延条件で冷間圧延を
行った。その結果、ロール表面粗度は０．２５〜０．２
７μm Raであり、本発明のものに比べロール表面粗度の
低下が著しく悪かった。このことは、ロールの耐摩耗性
は本発明の方が優れていることも示している。
メッキなし、複合メッキは上記と同じ、表面粗度：０．
３１μm Ra）により上記と同一の圧延条件で冷間圧延を
行った。その結果、ロール表面粗度は０．２５〜０．２
７μm Raであり、本発明のものに比べロール表面粗度の
低下が著しく悪かった。このことは、ロールの耐摩耗性
は本発明の方が優れていることも示している。
【００１７】
【発明の効果】この発明の冷間圧延用ワークロールは、
耐剥離性および耐摩耗性に優れているので、ロール寿命
の延長によりロール原単位が向上する。さらに、ロール
原単位の向上とロール保有数の低減により、製造コスト
の低減を図ることができる。
耐剥離性および耐摩耗性に優れているので、ロール寿命
の延長によりロール原単位が向上する。さらに、ロール
原単位の向上とロール保有数の低減により、製造コスト
の低減を図ることができる。
【図１】最適メッキ条件を与えるＳｉＣ複合メッキ厚お
よびＮｉプレメッキ厚の範囲を示す線図である。
よびＮｉプレメッキ厚の範囲を示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 利幸 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 山本 普康 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 大八木 八七 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 寺山 一清 福岡県北九州市小倉北区赤坂海岸２−１ 石川金属工業株式会社内 (72)発明者 藤村 光俊 福岡県北九州市若松区大字二島495−143 藤村工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ロール表面にクロムメッキを施した冷間
圧延用ワークロールにおいて、ロール表面に形成された
０．３〜２μm 厚のニッケルメッキ層の上に、硬質粒子
を分散させた５〜２０μm 厚の３価クロム複合メッキ層
が形成されていることを特徴とする冷間圧延用ワークロ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434993A JPH06210322A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 冷間圧延用ワークロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434993A JPH06210322A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 冷間圧延用ワークロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210322A true JPH06210322A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11581950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP434993A Withdrawn JPH06210322A (ja) | 1993-01-13 | 1993-01-13 | 冷間圧延用ワークロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06210322A (ja) |
-
1993
- 1993-01-13 JP JP434993A patent/JPH06210322A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000404 |