JPH0714525B2 - 軟質非鉄金属板搬送用ロール - Google Patents

軟質非鉄金属板搬送用ロール

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JPH0714525B2
JPH0714525B2 JP62243616A JP24361687A JPH0714525B2 JP H0714525 B2 JPH0714525 B2 JP H0714525B2 JP 62243616 A JP62243616 A JP 62243616A JP 24361687 A JP24361687 A JP 24361687A JP H0714525 B2 JPH0714525 B2 JP H0714525B2
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cermet
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/80—Cermets, i.e. composites of ceramics and metal
    • F16C2206/82—Cermets, i.e. composites of ceramics and metal based on tungsten carbide [WC]

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧延プロセスの、特にアルミニウムや銅，ま
たはそれらの合金のような軟質（鉄などに比べ）の非鉄
金属材料の板を製造する圧延工程において、主として搬
送用ローラとして用いられるものについて提案する。
（従来の技術） 軟質の非鉄金属板を製造する場合、例えばアルミニウム
（以下は「Al」で略記する）板を製造する場合、まず、
480〜520℃に加熱されたインゴットを準備し、このイン
ゴットを180〜320℃の温度範囲で熱間圧延を行う。次い
で、得られた熱間圧延板を100℃以下の温度で冷間圧延
を行って所定の板厚にし、その後目的に応じ必要な寸法
に切断し、熱処理を施し、さらには化成処理を行って製
品としている。
ところで、上記Al板製造ラインにおいては、作業目的に
応じた各種のロールが使用される。使途に応じて用いら
れるこれらのロールは、次のような性能を有することが
必要である。
（１） 通板材（Al板）に対し、適度の摩擦係数を示す
こと、すなわち、a.あらかじめ設定された張力が付与で
き、b.通板材のスリップが生じることなく、c.通板材の
蛇行防止機能を有すること、 （２） 通板材に対し、スリ傷、圧痕などの表面疵を発
生させないこと、 （３） 表面に油脂類、金属系および非金属系粉塵が付
着しにくいこと、 （４） 上記各性能が長期間維持できること。
従来、上述の如き性能に応えられるロールとしては、電
気クロムめっき（クロムめっき）が用いられている。
上記クロムめっきロールは、通板材に対し、表面疵を発
生させないという点において極めて優れた特性を有して
いるが、なお次のような問題点があった。
（１） 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、耐摩耗性が極端に低下する。
（２） 220〜250℃の温度でも1500時間も使用すると、
クロムめっき中に存在しているミクロクラックが次第に
大きくなり、通板材に疵を生じさせたり、Alの酸化膜や
金属Alの小粉（何れも通板材によって運ばれたり、付着
していたもの）がミクロクラック部に付着し、ロールと
しての本来の機能を低下させる。
（３） 冷延工程においてスリップ現象を起こし、その
際に発生する摩擦熱によって、ロールのクロムめっき面
に通板材のAl粉などが付着し、これが原因となって通板
材に疵が発生することが多い。
（４） 上述のようなロールへのAl粉などの付着に対し
ては、しばしば該ロールを取り外し、付着しているAl粉
などをエメリペーパーなどを用いて除去することで対処
している。ところが、この手入れ作業は頻繁に行われる
こともあって労力が無駄となっていた。しかも、このエ
メリペーパーによる手入れ作業時に、ロールのクロムめ
っき面に疵をつけることがあり、再使用時には一層Al成
分が付着しやすくなる傾向があった。
以上説明したように、クロムめっきロールは、Al製造ラ
インの生産性を低下するばかりか、通板材の品質を劣化
させ、ロールとしての寿命を短くするなどの問題点があ
った。
本発明の目的は、現在使われているクロムめっきロール
のもつ解決を必要とする上述のごとき問題点を克服でき
る軟質非鉄金属板搬送用ロールを提供せんとするところ
にある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる要請に対し、タングステンカーバイド
を主成分とし、これにコバルトまたはニッケル−クロム
合金を混合してなる炭化物サーメットを溶射皮膜したロ
ールについて、そのロール表面の溶射皮膜中の気孔率を
1.8％以下となるように溶射皮膜すると共にその溶射皮
膜の表面粗さRmaxを3.0μｍ以下になるように研磨し
た、軟質の非鉄金属圧延プロセスの分野で好適に用いら
れる搬送用ロールを提案する。
（作用） 本発明において、ロール表面に溶射するタングステンカ
ーバイド（以下「WC」と略記する）のサーメット溶射皮
膜は、クロムめっき層（Hv800〜930）より硬く、Hv1100
〜1300程度であり、また耐摩耗性にも優れている。その
表面をミクロ的に観察すると、鋭角を有するWC微粒子が
林立した状態を呈している。このため高い摩擦係数を有
し、通板材に高い張力を与え、スリップしないなどの性
質があることから軟質非鉄金属板搬送用ロールとして好
適である。
しかし、このサーメット溶射皮膜は、通板材にスリ傷や
圧痕を発生させやすく、また金属や非金属粉塵類が付着
しやすいという性質がある。さらに、かかるサーメット
溶射材料は、高硬質のWC粒子と金属の混合体であり、こ
れをプラズマ溶射した皮膜は、高温の酸素，水素燃焼炎
による溶射を行うことから、WC粒子のまわりにCoやNi-C
r合金粒子が包囲した組織（反応物）を有し、いわゆるW
CとCoとが反応して形成されるCo3W3C，Co6W6Cなどの金
属間化合物からなる組織を有する。しかし、WC粒子は硬
質で塑性変化しないため、溶射時の衝突によって自身が
破壊したり、その衝突エネルギーによって既成膜にクラ
ックを発生したりするため、溶射皮膜中に気孔が発生し
やすい。このように、溶射皮膜中に気孔が内在すると、
このような溶射皮膜を研磨した場合に気孔が露出し、こ
れが鏡面研磨面のピットとなってあらわれる。その結
果、軟質非鉄金属板搬送用ロールとしては不適当な鏡面
となるのである。
このような意味において、本発明軟質非鉄金属板搬送用
ロールは、最終的に鏡面仕上げするのであるから、溶射
皮膜の性質として、密度が高く（気孔率が低く）そし
て、たとえ気孔が多数内在しているとしても、その気孔
が微細であることが必要条件となる。一方、溶射皮膜ロ
ールの表面をあまりにも鏡面に仕上げると、ロールとし
て要求される摩擦係数が低下する。その上、鏡面研磨に
多大の労力と経費を必要とする。
従って、軟質非鉄金属板搬送用ロールとしてはこれらの
問題点を十分勘案した溶射皮膜を形成させること、およ
び適度な研磨仕上度を選定することが大切である。
そこで、本発明者らは、まず緻密な溶射皮膜を得るため
の溶射条件について検討し、（１）雰囲気温度の上昇に
よる溶射粒子の軟質化、（２）被溶射体表面への衝突エ
ネルギーの増大、に着目した。しかし、前記（１）の方
法は、高温化するためにWCが酸化物に変質し、炭化物と
しての高硬度を利用することができなくなる。従って、
本発明者らは第（２）方法についてさらに検討した。
具体的には、酸素−水素ガスを熱源とし、溶射ガンへの
供給圧力を上昇させることによって、燃焼ガスの噴射速
度（燃料ガスの供給圧力を変動因子とした。この場合、
供給圧力が高いほど燃焼ガスの噴射速度が速くなり、こ
れに伴い溶射皮膜の気孔率減少を目指した。）を大きく
し、溶射粒子の衝突エネルギーを高くした。第１図は酸
素−水素ガスの溶射ガンへの供給圧力と得られた溶射皮
膜の気孔率との関係を示したものである。この第１図に
示す結果からも明らかなように、燃料ガスの供給圧力が
高くなるほど、気孔率の低い溶射皮膜が得られることが
判明した。
次に、各種の気孔率を有するWCサーメット溶射皮膜を形
成したロールを用いて、非鉄金属板（Alおよびその合
金,Cuおよびその合金）の圧延加工を行い、その作用機
構を観察した。これらの結果を要約すると次のとおりで
ある。
（１） WCサーメット溶射皮膜は、非常に硬いため、こ
れを鏡面仕上げして使用すると、非鉄金属板（通板材）
に疵をつけることがなく、しかも鏡面仕上げしてもスリ
ップすることもなかった。これは、WCサーメット皮膜が
いわゆるセラミックスと金属との混合体であるために通
板材との間で適度な摩擦力が発生したためと考えられ
る。
（２） かかるロールによれば、スリップしないし、通
板材にスリ傷や局部的な圧痕が発生させない。したがっ
て、スリップ現象に伴う通板材金属のムシレがなくな
り、ロール表面を常に清浄な状態に維持でき、長期間操
業が可能である。
（３） ロール表面に通板材金属が付着しても、WCサー
メット皮膜と反応せず容易に除去できるので、ロール表
面に疵をつけることがない。
（４） ただし、WCサーメット皮膜でも気孔率の高い皮
膜では、鏡面仕上げを行っても気孔に起因するピットが
多数表面に現れるため、鏡面が得られず、本発明が目指
す軟質非鉄金属板搬送用ロールとしての機能を十分に発
揮することはできない。
一方、該WCサーメット溶射皮膜の気孔率が低くても、表
面研磨が粗い場合には通板材が軟質のものだとキズが入
りやすく、製品としての価値が低下する。結局、この両
者の兼合いを決めることが本発明の軟質非鉄金属板搬送
用ロールとして最も大切である。
第２図は、WCサーメット溶射皮膜の気孔率と表面研磨面
の粗さRmaxの関係を求めたものである。この結果から明
らかなように、気孔率の低い皮膜はいわゆる鏡面研磨が
可能であり、表面粗さRmax1.0μｍ以下のものも可能で
ある。しかし、気孔率の大きい溶射皮膜は、内在する気
孔が研磨面にピットとなって顕在するため鏡面研磨に仕
上げることができない。
なお、WCサーメット溶射皮膜の研磨作業は、すべて合成
ダイヤモンド砥石やペーストを用い、表面粗さは触針式
表面粗さ計によって測定した。また、溶射皮膜の気孔率
は、溶射皮膜の断面を光学顕微鏡により500倍に拡大し
た写真を撮影した後、空孔部を着色し、その面積を画像
解析装置により求めた数値である。さらに、表面粗さは
全てRmaxで統一した。その理由は、一般に表面粗さを表
す記号としては、Ra,Rz,Rmaxの３通りがあるが、粗さ曲
線の中心線平均粗さを示すRaや、中点平均粗さを示すRz
が小さくても、すなわち平均粗さの小さいロール表面が
得られても、１カ所でも粗いところが存在すると、これ
が通板材へスリ傷を与えたり圧痕を発生したりする原因
となるので、本発明ではRmaxを重視し、これを採用する
こととしたのである。
次に、本発明軟質非鉄金属板搬送用ロールにおいて、気
孔率が1.8％以下に限定される理由、および皮膜表面粗
さRmaxが3.0μｍ以下に限定される理由について、実施
例の記載に併せて説明する。
（実施例） 実施例−１ 稼働中のAl板圧延ラインを用いて本発明のWCサーメット
溶射皮膜した搬送用ロール長期稼働試験を実施した。第
３図は、この実施例を用いた圧延設備の概要を示したも
のである。すなわち、リコイル１に巻かれているAl材２
は、デフレクタロール３を経てブライドルロール群４に
よって張力を与えられ、基準ロール５を通過後カラロー
ル６を上下に移動調整することによってワークロール７
への進入角度が調節される。また、ワークロール７は、
バックアップロール８によってAl板への圧力を調整でき
るようになっている。所定の厚さに圧延されたAl板は、
デフレクタロール９を通り再びコイル10に巻き取られ
る。
上述したライン中のワークロール７を除く各種のロール
に対し、本発明のWCサーメット溶射加工と表面粗さ仕上
げを施し、６カ月間の冷間圧延作業を行って長期耐久性
を調べた。また、比較ロールとしてクロムめっき加工し
たプライドルロールを供試した。
第１表はその結果を示したもので、本発明のロールの場
合、Al成分の付着が少なく、たとえば付着したとしても
その除去が容易であり、皮膜は６カ月後でも健全な状態
を維持していた。これに対し、比較例のクロムめっきロ
ールの場合、１カ月後からAl成分の付着が多くなり、こ
れを取り除くことが困難であった。エメリペーパーを用
いて除去するとめっき面に多数のスリ傷が発生し、この
ロールを再使用するとAl成分の付着が一層多くなり、２
カ月後には付着したAl成分によって通板材のAl板に圧痕
が発生し、ロールとしての機能が甚だしく劣化して継続
使用が不能となった。
なお、この実施例におけるAl板は、JIS H40001050巾120
0mm×厚1.6mmのものを0.6mm厚さに冷間圧延したもので
ある。
実施例−２ この実施例では、通板材としてCu板（JIS H3100 C1020
P）とCu合金板（JIS H3100 C2680P）を用い、通板材へ
のスリ傷発生の有無について調査した。
その結果、CuおよびCu合金板の冷間圧延作業においても
Al板およびAl合金板同様、通板材にスリ傷や圧痕を発生
することなく、優れたロール機能を発揮することが判明
した。
以上の結果から、本発明のWCサーメット溶射皮膜ロール
は、Al板とその合金板,Cu板およびその合金板のみなら
ずTiおよびその合金板,Niおよびその合金板など非鉄金
属の圧延プロセスに用いる搬送用ロールとして使用でき
ることがうかがえる。
（発明の効果） 以上の説明ならびに実施例の結果からわかるように、気
孔率1.8％以下のWCサーメット溶射皮膜の表面をRmax3.0
μｍ以下の鏡面に仕上げ加工した本発明にかかる軟質非
鉄金属板搬送用ロールによれば、Alおよびその合金板,C
uおよびその合金板などの圧延加工に際して、これらの
通板材にスリ傷や圧痕を発生させることがなく、またロ
ール表面に通板材成分を付着させることが少ない。ま
た、仮りに通板材成分が付着したとしてもその除去が容
易である。さらに、ロールに皮覆した溶射皮膜は高硬度
であるため、ロールとしての性能を長期間にわたって維
持できるので、生産性の向上および高品質の維持などに
著しい効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、溶射熱源用燃料ガスの溶射ガンへの供給圧力
とその燃焼ガスによって形成された皮膜中の気孔率との
関係を示すグラフ、 第２図は、WCサーメット溶射皮膜の気孔率と皮膜の表面
仕上げ粗さとの関係を示すグラフ、 第３図は、実施例で用いたAl板圧延ラインの略線図であ
る。 １……リコイル、２……通板材、３……デフレクタロー
ル、４……ブライドルロール、５……基準ロール、６…
…カラロール、７……ワークロール、８……バックアッ
プロール、９……デフレクタロール、10……巻取りロー
ル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ロール表面に、タングステンカーバイドと
    コバルトまたはニッケル−クロム合金との混合物を、燃
    料ガス圧力を2kg/cm2以上とした酸素−水素燃焼ガス溶
    射によって上記混合物とその反応物からなる炭化物サー
    メット溶射皮膜を設けてなるロールであって、ロール表
    面に形成した前記サーメット溶射皮膜の気孔率を1.8％
    以下とすると共に、この溶射皮膜の表面粗さRmaxを3.0
    μｍ以下にしたことを特徴とする軟質非鉄金属板搬送用
    ロール。
JP62243616A 1987-09-30 1987-09-30 軟質非鉄金属板搬送用ロール Expired - Lifetime JPH0714525B2 (ja)

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Title
▲○１▼「溶接技術」１９８３年４月号第１〜５頁

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