JPH07155814A

JPH07155814A - 圧延機

Info

Publication number: JPH07155814A
Application number: JP30495993A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimotamura; 修下タ村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、耐摩耗性を有し、最小径部と
最大径部との硬さの差がない高靭性を有するＳ字状に湾
曲した胴部を有する圧延用ロールとそれを用いた圧延機
及びその製造法を提供する。【構成】本発明は、Ｓ字状に湾曲した胴部を有する圧延
用ロールに芯材外周にそれより高硬度の外層材を有する
複合ロールを用いたことを特徴とし、それをワークロー
ル，中間ロール，バックアップロールに用いた圧延機に
あり、外層材をエレクトロスラグ溶接によって製造する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な圧延用複合ロール
とそれを用いた圧延機及びその製造法に係り、特に、冷
間圧延に好適な軸強度の高い圧延用作業ロールと圧延機
及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延用ロールでは、圧延中にロールと被
圧延材間に発生するスリップ，ロールに被圧延材が巻き
付く圧延事故等により、ロールの表面に熱衝撃が加わ
り、著しい場合には、クラックが発生する。

【０００３】作業ロールにはこの熱衝撃に対する耐性に
加え、良好な圧延を維持するため、優れた耐摩耗性が要
求されている。

【０００４】耐熱衝撃性を向上させるには、ロール自身
の焼戻し抵抗性を改善し、より高温で焼戻しを行うこと
が有効である。

【０００５】従来の作業ロールは特開平3−122251 号明
細書に記載の如く、Ｃ０.５〜１.５％，Ｓｉ０.５〜３.
０％，Ｍｎ１.５％以下，Ｃｒ２〜７％，Ｍｏ１〜５
％，Ｖ０.５〜２.０％，Ｗ２.０％以下よりなる外層材
とする複合ロールでＨｓ８０以上の硬さを有するものが
記載されている。

【０００６】一方、特開昭63−84702号及び特開平1−26
6902号明細書にはワークロール，中間ロール及びバック
アップロールとして胴部がＳ字状に湾曲した輪郭を有す
るものを用いることが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
ては、胴部をＳ字状の湾曲とした輪郭を有する圧延用ロ
ールとして特定の合金組成とすること、更に芯材と外層
材とによって構成することにより高性能化した複合ロー
ルとすることは全く開示されていない。

【０００８】本発明の目的は、高摩耗性を有し、最小径
部と最大径部での硬さの差がなく、高靭性を有するＳ字
状に湾曲した輪郭を有する圧延用ロールとそれを用いた
圧延機及びその製造法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対のワーク
ロールを備え、該ワークロールの各々が少なくとも被圧
延材と接するロール胴部がゆるやかにＳ字状に湾曲され
ている輪郭に従って形成されており、かつ両ワークロー
ルの湾曲された輪郭が互いに補完し合うように形成され
ている圧延機において、前記ワークロールは芯材の外周
を外層材で覆った複合ロールからなり、前記芯材はショ
ア硬さが３５以上で前記外層材より低い硬さを有する低
合金鋼よりなり、前記外層材はショア硬さが８０以上及
び残留オーステナイト量が１５体積％以下のマルテンサ
イト組織で、最外表面での残留応力が１０kg／mm²以上
の圧縮応力を有し、ロール軸方向に凝固した高合金鋼か
らなることを特徴とする圧延機にある。

【００１０】また、本発明は、一対のワークロールを支
持するバックアップロールが軸方向で摺動不能であり、
前記ワークロールが互いに軸方向に摺動可能で、その各
々がロール少なくとも被圧延材と接する胴部がゆるやか
にＳ字状に湾曲した輪郭に従って形成され、かつ両ワー
クロールの湾曲された輪郭が互いに補完し合うように形
成されている圧延機において、前記ワークロールが前述
と同様の複合ロールによって構成されることを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明は、バックアップロールまた
は中間ロールとバックアップロールとで支持されている
ワークロールを有し、ワークロール及び／またはバック
アップロール及び／または中間ロールが相互に軸方向へ
移動可能であり、これらのロール対の少なくとも１つの
ロール対の各ロールが、ロール胴端部の方向へ延びる湾
曲した輪郭を有し、ロール対を構成している２つのロー
ルの輪郭が、圧延材の幅の一部にわたってそれぞれ逆の
側へ延びており、湾曲した輪郭が両ロールのロール胴の
全長にわたって延び、且つ軸方向におけるある特定の位
置で両ロールの胴の輪郭が互いに補完しあうように構成
されており、各ワークロールが、１つのロール胴端部の
方向へ先細りになり他のロール胴端部の方向へ拡大して
いる湾曲した輪郭を有し、且つ軸方向へ互いに逆の方向
に位置調整可能に配置されており、前記ワークロールの
先細りになっている端部が、圧延材の稜とこのワークロ
ールに付設されているバックアップロールの端部との間
で保持されるように位置調整可能に配置されており、前
記ワークロールは前述の複合ロールからなることを特徴
とするものである。

【００１２】また、本発明は、ゆるやかなＳ字状に湾曲
した輪郭を有する圧延用ロールにおいて、該ロールは胴
部が芯材の外周を外層材で覆われた複合ロールからな
り、前記芯材はショア硬さが３５以上で前記外層材より
低い硬さを有する低合金鋼よりなり、前記外層材はショ
ア硬さが５０以上を有する高合金鋼よりなり、前記胴部
の最も小さい外径においても十分な厚さの前記外層材に
よって構成されていることを特徴とする圧延用ロールに
ある。

【００１３】

【作用】芯材は外層材より低い硬さを有する低合金鋼よ
りなり、前記外層材はショア硬さが８０以上及び残留オ
ーステナイト量が１５体積％以下のマルテンサイト組織
で、最外表面での残留応力が１０kg／mm²以上の圧縮応
力を有するし、ロール軸方向に凝固した高合金鋼からな
る。

【００１４】本発明は、重量で、Ｃ０.５〜１.５％，Ｓ
ｉ０.５〜３.０％，Ｍｎ１.５％以下，Ｃｒ２〜１０
％，Ｖ０.５〜２.０％，Ｗ１〜２０％以下を含有し、ロ
ール軸方向に凝固した高合金鋼を外層とし、低合金鋼を
芯材とし、芯材として重量でＣ０.５〜１.０％，Ｓｉ１
％以下，Ｍｎ１％以下，Ｃｒ１〜５％，Ｍｏ０.５％以
下を含み前記外層材より低い硬さを有する真円度が１０
mm以下である低合金鋼が好ましく、前記外層材は重量で
Ｃ０.５〜１.５％，Ｓｉ０.５〜３.０％，Ｍｎ１.５％
以下，Ｃｒ２〜１０％，Ｍｏ１〜１０％，Ｖ０.５〜２.
０％，Ｗ１〜２０％以下を含む高合金鋼からなりロール
軸方向に凝固した溶着層よりなるものが好ましい。ま
た、本発明は上述の外層にＮｉ５％以下又はＣｏ１〜１
５％を含有する高合金鋼からなる。

【００１５】本発明は、低合金鋼よりなる芯材に該芯材
より硬さの高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロー
ルを用いるもので、前記芯材の真円度が１０mm以下で、
前記外層が軸方向の凝固組織を有する等軸晶である。

【００１６】上述した本発明に係るロールはミルへの作
業ロール，中間ロール及びバックアップロールに適用さ
れる。中間ロール及びバックアップロールの外層材の組
成及び熱処理は作業ロールに比較し、硬さを低くなるよ
うに調整される。

【００１７】本発明に係るロールは低合金鋼の軸材と同
心で配置された冷却モールドとの間に形成される空隙に
前記軸材よりも硬さの高い外層を形成する高合金鋼から
成る消耗電極を挿入する工程と、軸材及び冷却モールド
を円周方向に回転してスラグ浴の下で前記消耗電極及び
軸材に対し各々複数の個所より交流電流を供給して消耗
電極を溶解させて溶湯にする工程と、冷却モールドを軸
材の軸線方向に移動させて溶湯を凝固させて外層を軸材
に一体に溶着させる工程によって製造できる。更に本発
明においては低合金鋼よりなる芯材の外周に該低合金鋼
より硬さの高い高合金鋼よりなる外層材をロール軸方向
に前記芯材の真円度が１０mm以下となるように凝固溶着
させた後、実質的に前記外層材をオーステナイト変態点
以上の温度に漸進加熱しながら該加熱部分に液体又は気
体冷媒を噴射する漸進焼入を施す焼入工程及び該焼入れ
後前記外層材の残留オーステナイト相を１５体積％以下
とする高温焼戻し処理を施す工程により製造させる。

【００１８】また、前記の高合金鋼をロール軸方向に凝
固溶着させて外層材とし、該外層材より低い硬さの低合
金鋼を芯材としその真円度が１０mm以下であるロール素
材の表層部を変態点以上の温度に加熱し、焼入れを行っ
た後、３００〜５５０℃の温度で焼戻しを行うことが好
ましい。

【００１９】本発明は、前記外層材の焼入工程前に熱間
鍛造を施すこと、前記焼入工程後で焼戻し処理前のサブ
ゼロ処理を施すことである。

【００２０】前述の圧延機において、ワークロールが低
合金鋼よりなる芯材に該芯材より硬さが高い高合金鋼よ
りなる外層を有する複合ロールによって構成され、多段
スタンドにおいては初段スタンドのワークロール直径は
少なくとも最終段スタンドのワークロール直径より大き
くすることを特徴とする。少なくとも最終段で直径２５
０mm以上とすることができる。

【００２１】特に、本発明において、ワークロールと、
該ワークロールと接触して支持する中間ロールと、該中
間ロールを支持するバックアップロールとを備えたミル
がタンデムに多段に連結し、少なくとも初段スタンドの
前記ワークロールが低合金鋼よりなる芯材に該芯材より
硬さが高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロールに
よって構成され、中間ロール自身も一部のスタンド又は
全スタンドに対して複合ロールを用いることができ、ワ
ークロールより硬さを低くしたものにする。

【００２２】本発明におけるワークロールの硬さはＨｓ
９０〜１００で、バックアップロールのＨｓは６０〜７
０及び中間ロールは７０〜８０とするのが好ましく、後
述する外層材の合金組成を調整することによって硬さを
調整することができる。

【００２３】ワークロールには被圧延材をより平坦化さ
せるため曲げを与えて回転させることができ、更に中間
ロールにおいても曲げを加えて回転させることができ
る。中間ロールは左右にスライドさせることができ、圧
延幅に応じてロール端部を被圧延材に近いようにして圧
延させることができる。

【００２４】上記外層材で一体化したロールとした場
合、焼入時の熱応力により内部からの割損の危険があ
り、また、軸部の靭性に劣るため、使用中のネック折損
に対して不利となる。そのため、ロールは表層部を上記
材料とし、芯材は靭性の高い合金鋼から成る複合構造と
した。

【００２５】また、低合金鋼材製芯軸の外周に、これよ
り硬さの高い高速度工具鋼等の高合金鋼材から成る外層
を設けた後、該外層に含まれる炭化物を分散させるとと
もに組織を均一化するために、外層に対して熱間鍛造処
理を施すことは好ましいことである。

【００２６】本発明の複合ロールは芯軸と、これを覆う
外層とから成る複合ロールであるが、仮に、前記高速度
工具鋼でロール全体を形成した場合（すなわち、高速度
工具鋼による一体型ロールとした場合）には、焼入れを
行う際に発生する熱応力により内部からの割損（割れ発
生）の危険があること、および軸部の靭性に劣ることに
より、使用中にロールネック部の折損が生じ易い。その
ため、前記のような複合ロール構造を採用したのであ
る。

【００２７】焼入れ処理は衝風冷却、または油冷却でも
行うことができるが、表面層の圧縮残留応力をより高く
し、焼入れ処理の後、温度３００℃〜５５０℃で焼戻し
処理を行った場合、Ｈｓ９３以上の硬さを得る本発明方
法において、ガス噴射又は噴水冷却によって焼入れを行
うことが好ましい。ガス噴射には空気が用いられる。本
発明における焼戻し温度は、３００℃〜５５０℃であ
り、４５０℃〜５５０℃が好ましく、５００℃〜５５０
℃が更に好ましい。なお、冷間圧延ロールの場合、表面
硬度は概ねＨｓ９０以上が必要であるとされており、熱
間圧延ロールの場合、表面硬度は概ねＨｓ８０〜８５の
ものが使用されている。

【００２８】本発明におけるがごとく外層部のみ変態点
以上に加熱し、急速冷却による焼入れ処理を施した場合
の残留応力は、熱応力による残留応力と、変態応力によ
る残留応力とが重畳されたものとなる。外層部が急冷さ
れた場合、その体積収縮により内部の塑性変形温度域の
部分に圧延塑性歪みを生じる。その結果、内外部の温度
が同一になるまで冷却されると外層部に圧縮残留応力
が、内部に引張り残留応力が生じる。これが熱応力によ
る残留応力である。また、変態によって外層部に生じる
マルテンサイトは相対的に比容積が大きいから、芯軸部
の比容積との違いによって、芯軸部に引張り残留応力
が、硬化外層部に圧縮残留応力が、それぞれ生じる。こ
のように熱応力と変態圧力によって生じる残留応力は、
マルテンサイト変態のみによって生じる残留応力(通常
−２０kg／mm²程度である)に比してかなり大きく、セ
ミハイス系では、噴水冷却によれば圧縮残留応力−７０
kg／mm²〜−１２０kg／mm²（サブゼロ処理を施した場
合）を得ることができる。ハイス系ではガス噴射冷却に
より−１０kg／mm²以上の圧縮残留応力を得ることがで
きる。

【００２９】また、焼入れ処理のみでは、約４０％のオ
ーステナイトが残留しており、この残留オーステナイト
の分解を促進させるために温度−５０℃以下のサブゼロ
処理が行われる。サブゼロ処理は、縦型サブゼロ処理槽
内にロールを吊し、これを回転させながらロール表面に
液体窒素を噴射させることによって行われる。サブゼロ
処理後の残留オーステナイト量は、概ね１５％以下であ
る。

【００３０】この後、温度３００℃〜５５０℃での焼戻
し処理を行うと、残留オーステナイト量は前記値約１５
％から１〜５％程度に低下する。最終的に残留したオー
ステナイトは、ロールを使用する間において、ロール表
面の熱膨張・収縮を緩和するバッファとなり、ロール表
面のクラック発生を防止する機能を発揮する。また、高
温でロールの焼戻し処理を行っておけば、熱間圧延用と
して該ロールが使用される場合、仮に事故発生によって
高温の鋼板がロールに巻き付いてロール温度が上昇して
も、ロール表面における残留オーステナイトの分解等に
よるクラック発生が効果的に防止される。

【００３１】一般に、焼戻し処理を高温で行えば、それ
だけ焼入れによる歪みが解放され易く、残留応力の低下
量が大きくなることが知られている。しかしながら、本
発明で使用される高速度工具鋼は、焼戻し抵抗性を高め
る合金元素であるＳｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等を多量に含ん
でいるため、一般の低合金鋼と比較すると、温度500℃
程度の焼戻しでは歪みの解放が少なく、高い残留応力を
維持することができる。

【００３２】なお、本発明における芯材は、引張り強さ
６０kg／mm²以上，衝撃値１.５kg−ｍ／cm²以上の低合
金鋼が好ましく、特に、重量％でＣ０.５〜１.０％，Ｓ
ｉ１％以下，Ｍｎ１％以下，Ｃｒ１〜５％，Ｍｏ０.５
％以下を含有する鍛鋼が好ましい。

【００３３】上記の構成による複合ロールは、大きな曲
げが加わる圧延に使用されてもより高合金化して硬さを
高めることができるので、高摩耗性，耐肌荒性，強靭性
の点で十分耐用できるものとなる。特に、エレクトロス
ラグ再溶解による特定の製法によって外層を軸材に溶着
させたロールであるため、芯材の真円度が１０mm以下と
小さく、更に溶湯から晶出する炭化物は浮湯，沈澱，偏
析することなく急速凝固するので、外層中に微細かつ均
等に分散したものとなる。これらにより、圧延材の平滑
性，高形状制御が健全に行えるとともに圧延材の表面性
状に関する品質が向上する。このように、より高合金化
した外層を設けるには芯材の真円度が特に問題である。
真円度は外層材の厚さにも左右し、そのため不均一な芯
円度は焼入れ及び焼戻しにおいて不均衝な圧縮残留応力
を形成させ、使用中に折損する恐れがある。

【００３４】外層は耐摩耗性と耐肌荒性を確保するた
め、より高合金化とするとともに、熱処理を施しＨｓ９
０以上の硬さを保持させる必要がある。

【００３５】外層材の化学成分の特定は次の理由によ
る。

【００３６】Ｃは耐摩耗性向上のための炭化物の形成及
び基地硬さ確保に必要である。その量が０.５％未満の
場合、炭化物量が少なく、耐摩耗性の点で十分でない。
一方Ｃが１.５％を超えると、粒界に析出する網目状炭
化物が増加し耐肌荒性及び強靭性の点で劣るようにな
る。特に、作業ロールとしては０.８〜１.２％が好まし
い。

【００３７】Ｓｉは脱酸剤として必要な元素であり、
０.５％以上有し、また焼戻し抵抗性を高める。しか
し、その量が３.０％を超えると脆化が生じやすくな
る。特に、作業ロールでは１〜３％が好ましく、１.５
〜２.５％がより好ましい。

【００３８】Ｍｎは脱酸作用とともに不純物であるＳを
ＭｎＳとして固定する作用があるが、その量が１.５％
を超えると残留オーステナイトが増え安定して十分な硬
さを維持できないとともに、靭性が低下する。特に、作
業ロールでは０.２〜１.０％が好ましく、０.２〜０.５
％がより好ましい。

【００３９】Ｃｒは２％未満では焼き入れ性に劣り、１
０％を超えるとＣｒ系炭化物が過多となるため不都合で
ある。特に、作業ロールでは３〜７％が好ましく、３.
５〜５％がより好ましい。

【００４０】ＭｏおよびＷはそれぞれＣと結合してＭ₂
ＣあるいはＭ₅Ｃ系炭化物を生成させ、かつ基地中にも
固溶して基地を強化し耐摩耗性や焼戻し抵抗性を向上さ
せる。しかし、過剰になるとＭ₆Ｃ系炭化物が増加し靭
性及び耐肌荒性が低下する。Ｍｏ及びＷの上限はそれぞ
れ１２％及び２０％であり、Ｗ及びＭｏの下限は１％以
上とすべきである。特に、作業ロールではＭｏはセミハ
イス鋼が１.５〜４.５％又はハイス鋼が７〜１０％が好
ましく、また、Ｗはセミハイス鋼が０.１〜１％又はハ
イス鋼が０.５〜５％が好ましい。

【００４１】ＶはＭＣ系炭化物を形成し耐摩耗性向上に
寄与するが、０.５％未満では十分な効果がなく、５％
を超えると、研削性を著しく阻害する。特に、作業ロー
ルでは０.７〜２.０％が好ましい。

【００４２】Ｃｏは基地に固溶し高温焼戻して高硬度を
得るための元素であるが、５％未満でその効果は不十分
である。１５％を超えると靭性が低下する。特に、作業
ロールでは６〜１０％が好ましい。

【００４３】特に、作業ロールとして外層としてセミハ
イスは前述のＣ，Ｓｉ，Ｍｎ及びＣｒを含み、Ｗ０.１
〜１％，Ｖ０.５〜２.０％及びＭｏ１〜５％又はハイス
はＷ０.５〜３％，５〜１１％又は１２〜２０％，Ｍｏ
４〜１２％，Ｖ０.５〜１.５％又は１.５〜５％と、又
はこれらの組合わせにＣｏ４〜２０％を含むことができ
る。Ｈｏｔを基準に考えた組成では炭化物量が耐摩耗性
と高焼付性を考えるので、炭化物量が多くなっている。
そして、この炭化物量が多いほど研削で仕上げしづらく
なり、靭性も低く、冷間作業ロールのように高い局部圧
力に耐えられなくなる。そのため、冷間作業ロールの合
金組成としては耐摩耗性を損なわない程度まで炭化物量
（炭素量）を少なくし、マトリックスの強化（マルテン
サイト特に焼戻しマルテンサイト）で局部圧（圧延圧
力）に耐えるようにしている。このマトリックス強化と
してＣｏは有効であり、高い硬度が得られる。

【００４４】なお、本発明の外層に用いる高合金鋼は上
記元素のほかにＮｉを含有することができる。Ｎｉは焼
き入れ性を向上する作用を有するため、５％以下の量添
加することができる。それを超えると残留オーステナイ
トの増加を招き、硬度低下や耐肌荒性の低下を来す。特
に、１％以下に好ましく、０.１〜０.５％がより好まし
い。

【００４５】また、本発明においては、芯軸用材料とし
てＨｓ３５以上を有する鍛鋼を使用することが好まし
い。すなわち、本発明のロールに公称応力として１０kg
／mm²のネット応力が加えられた場合、寸法効果係数０.
８，表面効果係数０.９，切欠き係数２.０として、必
要な疲れ限度は、３６kg／mm²となり、それを得るため
には硬さとしてＨｓ３５以上がよい。

【００４６】芯軸上に外層を設ける方法としては、特公
昭44−4903号に開示されている。高周波加熱を利用した
連続肉盛方法，特開昭47−2851号公報他に開示されてい
る粉末冶金法を利用して熱間等方加圧により外層を形成
する方法，特開昭57−2862号公報に開示されているエレ
クトロスラグ再溶解法を利用した肉盛方法等がある。エ
レクトロスラグ再溶解肉盛方法が特に好ましい。

【００４７】すなわち、軸材と同心的に配置されたモー
ルドとの間に形成される空隙に高速度鋼等の高合金鋼か
ら成る消耗電極を挿入し、軸材及び冷却モールドを円周
方向に好ましくは１rpm 以上で回転しスラグ浴の下で消
耗電極及び軸材に対し複数の個所より交流電流を供給し
て消耗電極を溶解させるとともに、冷却モールドを軸材
に対し同軸的に上方に移動させて溶湯を冷却モールドに
接触させ凝固させることにより形成した外層を軸材に溶
着させるものである。回転は軸材と消耗電極とて相対的
であればよい。電流と熱を各部に均等に流れるようにす
ることにより芯材の偏心をなくすことができる。

【００４８】本発明に係る複合ロールは熱間又は冷間作
業ロールとして使用でき、スケジュールフリー用ロール
として使用できる。炭素鋼の圧延において従来のロール
寿命は４〜５時間程度であったが、本発明ロールはセミ
ハイスロールで２〜５倍又はハイスロールで５〜１０倍
の寿命が得られ、従って１回の研摩工程で８時間〜２５
時間又は２０時間から５０時間の寿命が得られ、研摩回
数が著しく少なくできる。

【００４９】従来ハイスよりなる一体ロールでは高々直
径１００mm程度のものしか製造できなかったが、本発明
では直径２５０〜７５０mmのものが製造でき、従来の圧
延機にそのまま使用できる。

【００５０】本発明に係る複合ロールは、定盤に設置さ
れた芯材と該芯材を囲繞する鋳型とを有しており、パイ
プ状電極を該芯材の外周部に該芯材に対し同心円状に配
してエレクトロスラグ再溶解により複合鋼塊を製造する
ものであって、芯材と鋳型とを同期して回転させる機械
的伝動機構を有し、前記定盤は前記芯材を垂直に支持固
定する支持枠を有し、前記電極を懸垂させ両端の支柱に
添って上下に昇降させる電極昇降ビームを有し、前記支
柱は上部ビームによって固定されるエレクトロスラグ再
溶解による複合鋼塊の製造装置によって得ることができ
る。

【００５１】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明に係る四段ミルの断面図であ
る。

【００５２】図に示すように圧延材３を直接に圧延する
２つのワークロール１と２は、ロールスタンドに取付け
られる。ワークロール１，２はそれぞれ上部バックアッ
プロール及び下部バックアップロール４，５によって支
持される。各ワークロール１，２は一端にて先細りにな
っており、ワークロール１の端部６とワークロール２の
他端７とは、ロール胴端部の方向へ先細りになった膨ら
んだ形状を有し、一方両ワークロールの対向する端部
８，９は、前記の膨らんだ形状を補ったものになってい
る。ワークロールのこの種の形状はＳ字状となってい
る。ワークロール１と２はその端部にジャーナルを有
し、このジャーナルに、駆動装置を連結するための連結
部が装着されている。ワークロール１と２の先細りにな
っている端部６，７は、軸方向の移動により圧延材（帯
材）３の稜の領域に配置される。このように配置する
と、圧延材の縁に強い圧延力が加わることが回避され
る。圧延材の幅が変わる場合には、連結部を介して移動
装置によりワークロールを軸方向に移動させるだけで圧
延材の横断面を一定にすることができ、従ってワークロ
ールの先細りになっている端部６，７は、それぞれ圧延
材の縁領域に配置される。

【００５３】本実施例において、ワークロール１，２を
次の様にして得た。胴径６５０mm，胴部１４８０mmのロ
ールを直径５６５mmのストレートの芯材を用いて次のよ
うにエレクトロ再溶解法にて複合ロール用インゴットと
して外径７５０mmのものを製造した。エレクトロスラグ
肉盛法による複合ロールを製造する装置は、溶接機，通
電用配線芯材に通電に供するカーボンブラシ，消耗電極
を昇降させる直流モータおよびマニュピュレータを含
む。マニュピュレータが、直流モータによって動かさ
れ、マニュピュレータの腕によって支えられた高速度工
具鋼から成る消耗電極である管状消耗電極が、上下に動
かされるようになっている。低合金鋼材製芯軸が回転定
盤上に設置される。この芯軸と同心的に水冷モールドが
設置されており、両者の間隔部において、環状点火板
（すなわち、モールド底）が芯軸の下端部に近く設置さ
れている。芯軸および水冷モールドは、円周方向に５rp
m 回転させた。マニュピュレータによって支えられた管
状電極が、芯軸と水冷モールドとで画成される前記間隔
部、すなわち溶解室内に差し込まれ、芯軸は管状電極と
の間に供給される交流電流により、管状電極が溶解消耗
する。定盤にはカーボンブラシが周囲に５ケ均等に配置
し、管状電極にも配線を複数に配置し、各部に均等に電
流が流れるようにして通電によってアークが発生する
と、スラグがその抵抗発熱により溶融するとともに、溶
融金属が形成され、水冷モールドとの接触で冷却されて
凝固し、芯軸の表面に均一な肉盛層が形成される。この
間、水冷モールドは芯軸に対して同軸的に上方へ移動せ
しめられる。スラグは、常時厚さ５０〜６０mmに調整さ
れる。また、溶融金属は環状底板によって下方への滴下
が防止される。電流電圧は一定に保持されるようにコン
トロールしながら溶解され、肉盛層の厚さと芯材への溶
け込み深さが一定になるようにコントロールされる。

【００５４】かくして、得られた複合ロールの肉盛層に
１１００℃で鍛造が施され、外径６８０mm，外層の厚さ
を４２.５mm とした。更に該肉盛層を焼入れ焼戻し熱処
理が施され、もって肉盛層の表面硬さＨｓ９０以上を得
ることができる。

【００５５】熱処理後、図１に示すＳ字型に切削加工及
び研摩によって最大仕上げ外径650mm，最小外径６４８m
mとなるように直径で約２〜３mmで切削研摩した。平均
表面あらさを約０.５μｍとなるように砥石によって研
削した。

【００５６】芯材には、Ｃ０.９５％，Ｓｉ０.７５％，
Ｍｎ０.７５％，Ｃｒ３.５％，Ｍｏ０.３５％，残Ｆｅ
の鍛鋼の棒材を用いた。

【００５７】外層材の化学成分は重量で、Ｃ０.９２
％，Ｓｉ２.４０％，Ｍｎ０.３０％，Ｃｒ４.１４％，
Ｍｏ２.２０％，Ｖ１.０１％，Ｗ０.３２％，残部Ｆｅ
である。このロールは更に１０００℃〜１２００℃から
の焼入れ及び５００℃，１０〜２０時間の焼戻しの熱処
理を施した。焼入れは誘導コイルによる加熱を行うとと
もに噴水による冷却を漸進的に行う方法によって行っ
た。前述の仕上げ加工は焼入後に行った。仕上げ加工後
−５０℃でのサブゼロ処理を行った。冷却速度として１
〜１０℃／sec 程度の急冷が得られるようにする。本発
明ロールの軸材の硬さはＨｓ４０，残留オーステナイト
量は１０〜１５体積％であった。

【００５８】尚、本実施例におけるロール芯材の真円度
は予備試験では５〜６mm以内であった。

【００５９】本実施例によれば、幅の小さいものから広
いものの圧延材の全幅にわたって圧延力によるワークロ
ールのたわみを補償し、ロールベンディング効果を増大
させて全幅にわたって端部でだれのない厚さ一定の板材
の圧延ができ、また表面に耐摩耗性を有し、硬度の高い
肉盛層を形成しているので、被圧延材の板厚についても
コイルの初めから終りにわたって全長でより精度の高い
ものが得られることが明らかである。

【００６０】（実施例２）図２は、ワークロール１０，
１１を示したものである。ワークロール１０，１１は圧
延材１２を圧延する。１つのワークロール１０或いは１
１で支持される中間ロール１３，１４は、その軸線がワ
ークロールの軸線のほぼ真上或いは真下にあるように配
置されている。中間ロール１３，１４は、それぞれ上部
バックアップロール及び下部バックアップロール１５，
１６によって支持される。さらに各中間ロール１３，１
４は一端にて先細りになっており、中間ロール１３の端
部２０と中間ロール１４の他端２１とは、ロール胴端部
の方向へ先細りになっている膨らんだ形状を有し、一方
向中間ロールの対向する端部２２，２３は、前記の膨ら
んだ形状を補完している。中間ロール１３，１４はその
端部にジャーナルを有し、このジャーナルに、駆動装置
を連結するための連結部が装着されている。中間ロール
１３，１４をこのように配置すると、圧延材の縁に強い
圧延力が加わることが回避される。ワークロール１０，
１１の一端はバックアップロールによって支持されてい
ないので、ロールベンディング装置によってワークロー
ルを効果的に曲げ戻しすることができる。小さな変化の
補正は、ベンディング装置を用いて行われる。このベン
ディング装置は、比較的小型に構成されているので即座
に応答し、軸受とロールジャーナルに過度な荷重が受け
ないようにしている。圧延材の幅が変わる場合には、連
結部を介して移動装置（図示せず）により中間ロール１
３，１４を軸方向に移動させることによって圧延材の横
断面を一定にすることができる。従って中間ロールの先
細りになっている端部２０，２１は、それぞれ圧延材の
縁に配置される。従って、圧延力によって生じるワーク
ロールのたわみを阻止し、ロールベンディングの有効長
を広げることによって、圧延材の幅が変動する場合でも
一様な横断面の圧延材が得られる。

【００６１】本実施例においても、実施例１に記載のワ
ークロールをワークロール１３及び１４に用いたもので
ある。

【００６２】（実施例３）図３は、１つのワークロール
３０或いは３１で支持される中間ロール３３，３４とそ
れぞれ上部バックアップロール及び下部バックアップロ
ール３５，３６によって支持される六段ミルである。さ
らに各ワークロール３０と３１及び中間ロール３３，３
４は一端にて先細りになっており、その端部４０，４
１，４２，４３はロール胴端部の方向へ先細りになって
いる膨らんだ形状を有し、一方対向する端部４４，４
５，４６，４７は、前記の膨らんだ形状を補完してい
る。ワークロール３０，３１と中間ロール３３，３４は
その一端にジャーナルを有し、このジャーナルに、駆動
装置を連結するための連結部が装着されている。

【００６３】本実施例によるロールスタンドでは、ワー
クロールの周囲に十分広い空間が提供されており、従っ
て上部及び下部押圧装置，スクレーパー，冷却装置をワ
ークロールの直ぐ近くに配置することができる。

【００６４】本実施例におけるワークロール及び中間ロ
ールはいずれも実施例１に記載の複合ロールが用いら
れ、前述と同様のより優れた効果が発揮されるものであ
る。

【００６５】（実施例４）図４の四段ロール式ロールス
タンドは、支持ロール１１２，１１３と作業ロール１１
４，１１５から構成されるロール群よりなる。

【００６６】支持ロール１１２及び１１３のロール胴１
１２ａ，１１３ａは、支持ロールの長手方向に見て湾曲
した輪郭を有している。上部支持ロール１１２の場合に
は、ロール胴１１２ａの輪郭が図の左半分で凸状に湾曲
しており、一方図の右半分では凹状に湾曲している。逆
に下部支持ロール１１３の場合には、ロール胴113aの輪
郭が図の右半分で凸状に湾曲し、図の左半分で凹状に湾
曲している。支持ロール１１２，１１３のロール胴１１
２ａ，１１３ａの長手方向は同じ湾曲曲線によって決定
され、そして図からわかるように、両支持ロール１１２
と１１３はロール胴１１２ａ，１１３ａの形状がＳ字形
状である。

【００６７】図からわかるように、ロール胴１１２ａと
１１３ａの湾曲した輪郭は、凹状に湾曲した部分の端部
で、ロール胴の稜の方向へある一定の長手方向部分１１
２ｂ，１１３ｂにわたって筒状に延びている。即ちロー
ル胴１１２ａ，１１３ａは、長手方向部分１１２ｂ，１
１３ｂにわたって一様な直径を有している。

【００６８】作業ロール対の両作業ロール１１４と１１
５のロール胴１１４ａ，１１５ａも長手方向に湾曲した
輪郭を有している。この輪郭は、それぞれに隣接する支
持ロール１１２，１１３のロール胴１１２ａ，１１３ａ
の輪郭を補充するように設定されている。従って上部作
業ロール１１４のロール胴１１４ａは、図の左半分では
凹状の輪郭を有し、図の右半分では凸状の輪郭を有して
いる。一方これとは逆に、下部作業ロール１５のロール
胴１１５ａは、図の左半分では凸状の輪郭を有し、図の
右半分では凹状の輪郭を有している。両作業ロール１１
４と１１５は、ロール胴に関し同一の形状（びん状の形
状）を有し、互いに１８０°向きを変えた状態でロール
台架に収容されている。

【００６９】作業ロール群の作業ロール１１４と１１５
の場合も、ロール胴１１４ａと115aの湾曲した輪郭は、
凹状に湾曲した部分の端部で、ロール胴の稜の方向へあ
る一定の長手方向部分１１４ｂ，１１５ｂにわたって筒
状に延びている。即ちロール胴１１４ａ，１１５ａは、
長手方向部分１１４ｂ，１１５ｂにわたって一様な直径
を有している。

【００７０】支持ロール対の支持ロール１１２と１１３
及び作業ロール対の作業ロール114と１１５を軸方向に
中心に位置調整する場合、図１に示すようにロール間隙
116はロール胴の全長にわたって一様な横断面高さを有
している。このときロール間隙１１６は、簡単にＳ字状
に反って延びている。従って圧延帯材１１７は、その全
幅にわたって均一な厚さで圧延される。

【００７１】両作業ロール対１１４と１１５を軸方向に
相対的に移動させることができ、他方支持ロール１１２
と１１３の軸方向の相対移動が可能であるばかりでな
く、作業ロール１１４と１１５に対しても位置調整が可
能であるので、ロール間隙116の横断面の形状をかなり
の程度に変化させることができる。

【００７２】（実施例５）図５は六段ミルに本発明を適
用したミルの断面図である。

【００７３】六段ロール式ロールスタンドは、両支持ロ
ール１２２，１２３及び両作業ロール１２４，１２５に
加えて、２つの中間ロール１２８，１２９を有してい
る。圧延帯材１２７のためのロール間隙１２６は、同様
に両作業ロール１２４と１２５によって決定される。

【００７４】図示した六段ロール式ロールスタンドのす
べてのロールは、即ち支持ロール１２２と１２３及び作
業ロール１２４と１２５ばかりでなく、中間ロール１２
８と１２９も長手方向に湾曲した輪郭を有している。半
分は凸状に湾曲し、他の半分は凹状に湾曲している。支
持ロール１２２と１２３はロール胴１２２ａと123aを、
作業ロール２４と２５はロール胴１２４ａと１２５ａは
それぞれ有し、一方中間ロール１２８と１２９はロール
胴１２８ａと１２９ａを有している。

【００７５】各ロールの湾曲した輪郭は、互いに接触し
ているロール胴１２２ａ，１２８ａ，１２４ａ或いは１
２３ａ,１２９ａ,１２５ａで互いに次のように同調して
おり、これらの輪郭が、すべてのロール対１２２，１２
３；１２８，１２９；１２４，１２５の軸方向における
中心位置で互いに補足しあい、その結果ロール間隙１２
６の横断面形状がほぼＳ字状に延びているにもかかわら
ず、圧延帯材１２７のためのロール間隙１２６が全長に
わたって一様な高さを有するように同調している。

【００７６】いずれかのロール対１２２，１２３或いは
１２４，１２５或いは１２８，129のロールを軸方向に
相対移動させることによって、及び／または１つのロー
ル対を他のロール対に対して軸方向に相対移動させるこ
とによって、ロール間隙126の輪郭を微調整することが
できる。より厳密にいえば、中間ロール対１２８と１２
９を付加的に設けることによって、図４に図示した四段
ロール式ロールスタンドの場合よりもロール間隙１２６
をより高精度に調整することが可能になる。図からわか
るように、すべてのロール対１２２，１２３；１２８，
１２９；１２４，１２５のロール胴１２２ａ，１２３
ａ；１２８ａ，１２９ａ；１２４ａ，１２５ａは、凹状
に湾曲した輪郭を有している部分に続いて長手方向部分
122b，１２３ｂ；１２８ｂ，１２９ｂ；１２４ｂ，１２
５ｂの方向へ筒状に延びている。この筒状の長手方向部
分１２２ｂ,１２３ｂ；１２８ｂ,１２９ｂ；１２４ｂ，
１２５ｂの直径は、輪郭が標準的に湾曲している場合よ
りもわずかに小さい。（実施例６）図６に図示した六段ロール式ロールスタン
ド１４１では、作業ロール１４４と１４５は、ほぼ全長
にわたって筒状の形状の輪郭を有している。そして、ロ
ール胴の端部においては、両作業ロール１４４と１４５
は短い長手方向部分１４４ｂ或いは１４５ｂを有し、こ
の長手方向部分１４４ｂ或いは１４５ｂは、ロール胴の
稜の方向へゆるやかに円錐状に先細りの輪郭を有してい
る。この場合円錐状に先細りになっている輪郭を備えた
長手方向部分１４４ｂと１４５ｂは、両作業ロール１４
４と１４５の互いに離れる方向のロール胴端部に設けら
れている。

【００７７】これに対して、支持ロール１４２と１４３
のロール胴１４２ａと１４３ａ及び中間ロール１４８と
１４９のロール胴１４８ａと１４９ａは、ほぼ全長にわ
たって湾曲した輪郭を備えている。この湾曲した輪郭
は、ロール胴の半分では凸状になっており、他の半分で
は凹状になっている。輪郭が凹状に湾曲している部分の
ロール胴端部では、凹状に湾曲した輪郭がある程度の長
さにわたってロール胴の稜の方向へ筒状に延びている。
この筒状に延びている長手方向部分を支持ロール１４
２，１４３に対しては１４２ｂ,１４３ｂで示し、中間
ロール１４８,１４９に対しては符号１４８ｂ，１４９
ｂで示している。この場合筒状に延びている長手方向部
分１４２ｂ，１４３ｂ或いは１４８ｂ，１４９ｂの直径
は、凹状に湾曲している輪郭がロール胴の稜の方向へ標
準的に延びている場合のロール胴の稜における直径より
もわずかに小さい。

【００７８】本実施例の六段ロール式ロールスタンド１
４１の場合、支持ロール１４２，１４３の筒状に延びて
いる長手方向部分１４２ｂ，１４３ｂと、中間ロール14
8，１４９の筒状に延びている長手方向部分１４８ｂ，
１４９ｂと、作業ロール１４４，１４５の円錐状の先細
りになっている長手方向部分１４４ｂ，１４５ｂとが、
少なくともそれぞれのロールの最大ずれ長さに同調する
ような長さに選定されているため、この実施例でもロー
ル胴間の接触位置にラインロードピークが生じる心配は
なく、従ってプレスの不具合が生じない。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば、噛み込み性を確保しつ
つ板クラウン制御能力および複合形状修正能力の高い圧
延機が得られる。また、ロール表面が常に疵の無い状態
に保たれ、材料への疵付きも極端に減少するため歩留ま
りが大幅に向上する。また、ロール摩耗が均一化され、
無駄なロール組替え時間が減り、生産性の向上につなが
る。

【００８０】また、圧延機の作業ロールとバックアップ
ロールとの間で生じるロール軸方向のスラスト力を低減
し、スラスト力過大による事故を防止することができ
る。

【００８１】また、本発明によれば、圧延機への材料噛
み込み直前に潤滑剤の供給を停止し、噛み込んだ後に再
度供給を開始するようにすることができ、これにより噛
み込み時のスリップ事故がなくなり、生産性が向上す
る。

【００８２】本発明に係る圧延用ロールは、特に、エレ
クトロスラグ再溶解により外層を軸材に溶着させたロー
ルであるため、溶湯から晶出する炭化物は浮揚，沈澱，
偏析することなく急速凝固するので、外層中に微細かつ
均等に分散したものとなる。これらにより、圧延材の高
圧下，高形状制御が健全に行えるとともに圧延材の表面
性状に関する品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】四段ロール式ロールスタンドのロール群を圧延
方向に見た図。

【図２】六段ロール式ロールスタンドのロール群の構成
図。

【図３】六段ロール式ロールスタンドのロール群の他の
実施例を圧延方向に見た図。

【図４】四段ロール式ロールスタンドのロール群の他の
実施例を圧延方向に見た図。

【図５】六段ロール式ロールスタンドの他の実施例を示
す構成図。

【図６】六段ロール式ロールスタンドの他の実施例を示
す構成図。

【符号の説明】

１，２，１０，１１，３０，３１，１１４，１１５，１
２４，１２５，１４４，１４５…ワークロール、３，１
２，３２，１１７，１２７…被圧延材、４，５，１５，
１６，３５，３６，１１２，１１３，１２２，１２３，
１４２，１４３…バックアップロール、１３，１４，３
３，３４，１２８，１２９，１４８，１４９…中間ロー
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２１Ｂ 29/00 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｅ 38/46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のワークロールを備え、該ワークロー
ルの各々が少なくとも被圧延材と接するロール胴部がゆ
るやかにＳ字状に湾曲されている輪郭に従って形成され
ており、かつ両ワークロールの湾曲された輪郭が互いに
補完し合うように形成されている圧延機において、前記
ワークロールは芯材の外周を外層材で覆った複合ロール
からなり、前記芯材はショア硬さが３５以上で前記外層
材より低い硬さを有する低合金鋼よりなり、前記外層材
はショア硬さが８０以上及び残留オーステナイト量が１
５体積％以下のマルテンサイト組織で、最外表面での残
留応力が１０kg／mm²以上の圧縮応力を有し、ロール軸
方向に凝固した高合金鋼からなることを特徴とする圧延
機。
【請求項２】一対のワークロールを支持するバックアッ
プロールが軸方向で摺動不能であり、前記ワークロール
が互いに軸方向に摺動可能で、その各々がロール少なく
とも被圧延材と接する胴部がゆるやかにＳ字状に湾曲し
た輪郭に従って形成され、かつ両ワークロールの湾曲さ
れた輪郭が互いに補完し合うように形成されている圧延
機において、前記ワークロールは芯材の外周を外層材で
覆った複合ロールからなり、前記芯材はショア硬さが３
５以上で前記外層材より低い硬さを有する低合金鋼より
なり、前記外層材はショア硬さが８０以上及び残留オー
ステナイト量が１５体積％以下のマルテンサイト組織
で、最外表面での残留応力が１０kg／mm²以上の圧縮応
力を有し、ロール軸方向に凝固した高合金鋼からなるこ
とを特徴とする圧延機。
【請求項３】バックアップロールまたは中間ロールとバ
ックアップロールとで支持されているワークロールを有
し、ワークロール及び／またはバックアップロール及び
／または中間ロールが相互に軸方向へ移動可能であり、
これらのロール対の少なくとも１つのロール対の各ロー
ルが、ロール胴端部の方向へ延びる湾曲した輪郭を有
し、ロール対を構成している２つのロールの輪郭が、圧
延材の幅の一部にわたってそれぞれ逆の側へ延びてお
り、湾曲した輪郭が両ロールのロール胴の全長にわたっ
て延び、且つ軸方向におけるある特定の位置で両ロール
胴の輪郭が互いに補完しあうように構成されており、各
ワークロールが、１つのロール胴端部の方向へ先細りに
なり他のロール胴端部の方向へ拡大している湾曲した輪
郭を有し、且つ軸方向へ互いに逆の方向に位置調整可能
に配置されており、前記ワークロールの先細りになって
いる端部が、圧延材の稜とこのワークロールに付設され
ているバックアップロールの端部との間で保持されるよ
うに位置調整可能に配置されており、前記ワークロール
は芯材の外周を外層材で覆った複合ロールからなり、前
記芯材はショア硬さが３５以上で前記外層材より低い硬
さを有する低合金鋼よりなり、前記外層材はショア硬さ
が８０以上及び残留オーステナイト量が１５体積％以下
のマルテンサイト組織で、最外表面での残留応力が１０
kg／mm²以上の圧縮応力を有し、ロール軸方向に凝固し
た高合金鋼からなることを特徴とする圧延機。
【請求項４】重量で、Ｃ０.５〜１.５％，Ｓｉ０.５〜
３.０％，Ｍｎ１.５％以下，Ｃｒ２〜１０％，Ｖ０.５
〜２.０％，Ｗ０.１〜２０％以下を含有し、ロール軸
方向に凝固した高合金鋼を外層とし、低合金鋼を芯材と
した請求項１〜３のいずれかに記載の圧延機。
【請求項５】前記ワークロールが、軸方向に関して、ほ
ぼ凸状の部分とほぼ凹状の部分から成るゆるやかなＳ字
状の湾曲した輪郭を有している請求項３又は４に記載の
圧延機。
【請求項６】ゆるやかなＳ字状に湾曲した輪郭を有する
圧延用ロールにおいて、該ロールは胴部が芯材の外周を
外層材で覆われた複合ロールからなり、前記芯材はショ
ア硬さが３５以上で前記外層材より低い硬さを有する低
合金鋼よりなり、前記外層材はショア硬さが５０以上を
有する高合金鋼よりなり、前記胴部の最も小さい外径に
おいても十分な厚さの前記外層材によって構成されてい
ることを特徴とする圧延用ロール。