JPH07188841A

JPH07188841A - 冷間圧延用ワークロール

Info

Publication number: JPH07188841A
Application number: JP5330960A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Shimizu; 茂樹清水
Original assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Current assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25
Also published as: US5445589A

Abstract

(57)【要約】【目的】研削性にすぐれた冷間圧延用ワークロールを
提供する。【構成】Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 M
n:0.15 〜1.00％、Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以
下、 Ti: 0.0030〜0.0100％、Ni: ０〜1.0 ％、
Ｖ: ０〜0.2 ％、残部鉄および不可避的不純物よりなる
鋼組成の鍛鋼製とする。好ましくは、ミクロ組織を構成
する炭化物の最大粒径を1.50μｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属圧延用ワークロー
ル、特に、研削性にすぐれた鍛鋼製焼入ロールに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼帯およびアルミニウムの冷間圧
延用ワークロールとしては、重量比でＣ:0.75 〜1.20
％、Cr: ２〜５％、Mo:0.15 〜0.55％の成分を基本と
し、Ni: ２％以下、Ｖ:0.5％以下を適宜添加した鍛鋼製
焼入ロールが主として使用されてきた (特開昭55−1009
65号公報参照) 。

【０００３】しかし、最近の冷間圧延においては被圧延
物の表面性状に関する要求が高度化しているため、圧延
に供されるワークロールの研削性が極めて重要となって
いる。すなわち、一定の条件で研削加工されたワークロ
ールの表面は所定の粗さ範囲内に入る必要があるばかり
でなく、スクラッチ状のキズやミクロな点状のキズが少
ないことが要求されている。

【０００４】これらの要求に対し、上記公報開示の成分
範囲のロールでは、スクラッチキズの発生を抑制し、か
つ所定の粗さ範囲内に安定的に仕上加工することが困難
であり、研削条件の変更や、研削者の熱練技術に依存せ
ざるを得なかった。

【０００５】かかる問題を、使用されるワークロールの
材質変更によって解決しようとする提案 (特開平１−10
4750号公報参照) もある。しかし、この提案の成分範囲
のロールは、研削性に関わる大半の要求を満たすもので
はあるが、微細な研削スクラッチが問題とされる分野、
例えばPS版とよばれるオフセット印刷用の版材として使
用されるアルミニウムの冷間圧延等においては充分でな
く、本質的な改善には至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、研削性にすぐれた冷間圧延
用ワークロールを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来からロールの研削性
を改善するために、ロール材質面、製法面および研削技
術の両面から種々の試みがなされてきたが、いずれも再
現性のある本質的な解決には至っていない。

【０００８】そこで、本発明者は、上記目的を達成すべ
く、ロールの研削性に影響するロール材質上の要因につ
いて詳細な調査、研究を行い、研削性、特に、研削粗さ
の大小および研削スクラッチの発生は、ロール中のチタ
ン炭窒化物量およびミクロ組織を構成する炭化物の組成
および形状に大きく影響されることを知り、これらを形
成するチタン含有量および炭化物形状を規制することに
よってロールの研削性が著しく、かつ安定的に改善され
ることを見い出し、本発明を完成した。

【０００９】ここに、本発明は、重量％で、Ｃ:0.70 〜
1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.15〜1.00％、C
r:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、 Ti: 0.0030
〜0.0100％、Ni: 0 〜1.0 ％、Ｖ: ０〜0.20％、
残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成を有する、
研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロールであ
る。

【００１０】また、別の面からは、本発明は、重量％
で、Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.
15〜1.00％、Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、
Ti: 0.0030 〜0.0100％、Ni: 0 〜1.0 ％、Ｖ:
０〜0.20％以下、残部鉄および不可避的不純物より成る
鋼組成を有し、かつミクロ組織を構成する炭化物の最大
粒径が1.50μｍ以下である、研削性にすぐれた鍛鋼製冷
間圧延用ワークロールである。

【００１１】

【作用】次に、本発明にかかるワークロールの鋼組成お
よびミクロ組織が研削性に及ぼす作用を説明する。研削
仕上げ加工されて使用されるワークロールに発生するス
クラッチキズの大半は、ロール研削時に砥粒の脱落によ
って形成されるものであり、同一条件で研削加工を行っ
てもロールによってスクラッチキズの発生に差がある。
さらに、問題とされるスクラッチキズと研削粗さをロー
ルの化学組成およびミクロ組織との間には次のような関
連が見られる。

【００１２】ロール中のチタン含有量の上限を規制す
ることによって、所定の粗さに仕上げやすいという意味
において、確かに研削性は向上するが、これは逆に研削
時に単位砥粒への負荷を増大させることになり、結果と
して脱落砥粒の発生が促進され、スクラッチキズが発生
しやすくなる。

【００１３】ロールのミクロ組織中に存在するクロム
炭化物主体の残留炭化物の分布状態、なかでも残留炭化
物の平均粒径も脱落砥粒の発生による研削スクラッチキ
ズの発生に影響を及ぼし、最大粒径が大きく、不均一に
分布するほどスクラッチキズは発生しやすくなる。

【００１４】したがって、本発明にあっては、ロール研
削時に脱落砥粒の発生による研削スクラッチキズの発生
を抑え、かつ所定範囲内の粗さも得られるという意味の
研削性を、ロールの化学成分、好ましくはさらに炭化物
の最大粒径を限定することによって改善するものであ
る。以下に上記関連およびのもつ技術的意味につい
て説明する。

【００１５】関連は、ロール中のチタン炭窒化物は高
硬度であるために研削時に砥粒の目こぼれおよび目つぶ
れを促進する結果、粗さを得られ難くする。そのため可
能な限り少なくすることが望ましい。しかし、逆に余り
少ないと上記のごとく脱落砥粒の発生による研削スクラ
ッチキズの発生を促進することから、必要とする粗さが
達成できる範囲内で脱落砥粒の発生を抑えることが可能
な範囲のチタン添加が有効であることを示している。

【００１６】関連は、残留炭化物もチタン炭窒化物同
様、基地マルテンサイト組織に比べ高硬度であるために
研削時に砥粒の目こぼれおよび目つぶれを促進する作用
を有しているが研削粗さに対する影響程度はチタン炭窒
化物に比べ小さい。しかし、脱落砥粒の発生に対しては
影響することを示すものである。

【００１７】以下、本発明において鋼組成を前述のよう
に規定した理由についてその作用とともに説明する。な
お、本明細書においては、特にことわりがない限り
「％」は「重量％」を意味するものとする。まず、本発
明にかかるワークロールの組成を限定する理由を述べ
る。

【００１８】Ｃ:Ｃは、鋼の焼入性に関する最も重要な
元素であり、後記Crと結合して炭化物を形成し、耐摩耗
性を付与するのに重要な元素である。その添加量が0.7
％未満であるとワークロールとしての必要硬さが得られ
ず、一方1.2 ％を越えると炭化物分布が不均一となり、
靱性および主として研削性の低下を招く。このため、0.
70〜1.2 ％の範囲で添加する。好ましくは、0.75〜0.95
％である。

【００１９】Si、Mn:SiおよびMnは、製鋼過程での脱酸
剤および焼入性向上元素としてそれぞれ0.15％以上必要
であるが、過度に添加すると鋼の清浄性を阻害するので
いずれも１％を上限とする。

【００２０】Cr:Crは、炭化物を形成し、同時に焼入性
の向上に有効な元素であるが、添加量が1.5 ％未満であ
るとその効果は充分でなく、一方5.5 ％を越えると炭化
物分布が不均一となり研削性が損なわれるので5.5 ％を
上限とする。好ましくは、2.5 〜5.0 ％である。

【００２１】Mo:Moは、焼入性を向上させるが、0.6 ％
を越えると研削性を阻害すると同時に高価であるので、
0.6 ％を上限とする。

【００２２】Ｖ:Ｖは、必要に応じ添加され、結晶粒の
微細化および焼入性向上に有効な元素であるが、0.20％
を越えて添加すると非常に硬質のＶ炭化物が砥粒の目こ
ぼれ、目つぶれを生じさせ、必要な粗さが得られなくな
るので0.20％を上限とする。

【００２３】Ti:Tiは、前述の如く本発明の目的達成に
対して非常に重要な影響を及ぼす元素である。すなわ
ち、Tiは、極めて硬質なチタン炭窒化物を形成し、研削
粗さを低下させるという意味において研削性を阻害す
る。逆に、少な過ぎる場合も前述の如く過剰な粗さが形
成されると同時に脱落砥粒によるスクラッチの発生を促
進するという意味において研削性を阻害する。

【００２４】具体的には、チタン炭窒化物の形態で存在
するTiは、0.0100％を越えると研削粗さが著しく低下
し、0.0030％に満たないと脱落砥粒によるスクラッチの
発生が顕著になるので0.0030〜0.0100％の範囲で添加す
る。好ましくは、0.0040〜0.0080％である。

【００２５】Ni:Niは、焼入性の向上に有効な元素であ
り、本発明では必要に応じて添加されるが、多量に添加
されると炭化物の球状化を阻害し、冷間圧延用ワークロ
ールとしての必要な硬さが得られなくなるので、添加す
る場合、１％を上限とする。

【００２６】次に、本発明にあっては、好ましくは、残
留炭化物の平均粒径を限定するが、その限定理由につい
て述べる。まず、本発明にかかるワークロールは上述の
ような鋼組成を有する鋼を溶製してから一般には電気炉
溶製後、エレクトロスラグ再溶製法によってロール素材
とし、通常胴径250 〜700mm のロールに鍛造成形し、最
終的に焼入れ、焼戻しの熱処理を行って製作する。

【００２７】したがって、本発明が対象とする研削性が
重視されるような冷間圧延用ワークロールの組織は、低
温焼戻しマルテンサイト基地中に少量の (10％以下) 微
細かつ分散したクロム炭化物主体の残留炭化物からなっ
ている。

【００２８】前述の如くこの残留炭化物は、基地に比べ
硬質であるために研削中に砥粒の脱落を促進させる作用
を有している。また、この作用は炭化物が粗大でかつ不
均一に分布するほど顕著であり、本発明者の研究によれ
ば、炭化物の最大粒径が1.50μｍを超えると有害とな
る。好ましくは、炭化物の最大粒径が0.80μm 以下とす
る。この最大粒径は同一鋼組成であっても、焼鈍、焼入
れ前調質処理および焼入れの各熱処理条件を制御するこ
とによって変化させ得る。

【００２９】すなわち、チタン含有量を規定する前述の
ロールでも良好な研削性が得られるが、さらに炭化物の
最大粒径が1.50μｍ以下、好ましくは、0.80μm 以下と
することによって、極めて効果が大となる。なお、ここ
に「炭化物」とは前述のようにCr炭化物を主体とするも
のであるが、具体的にはFe、Moの炭化物を含むことのあ
るCr炭化物をいう。ちなみに、Ti炭窒化物は直線状の多
辺から構成される多面形の形状をなし、最大約10μｍの
寸法を有する。次に、本発明をその実施例によってさら
に具体的に説明する。

【００３０】実施例１本例では、ロール組成におけるTiの適正添加量および適
正炭化物形状の臨界性を示す。表１に示す鋼組成を有す
る200 mm胴径の小型ロールを作り、一定の研削条件で研
削を行い、表面の粗さ、スクラッチ等について比較評価
した。結果を表２にまとめて示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】すなわち、一定の条件で研削して得られる
粗さは、主としてロールのTiおよびＶ含有量に影響さ
れ、両者が少ないほど大きくなる。また、スクラッチキ
ズは、主としてロールのTi含有量および残留炭化物の最
大粒径に影響され、Ti含有量が少ないほど、さらには残
留炭化物の最大粒径が大きいほど発生するが、両者の影
響程度としてはTi含有量の影響が強い。

【００３４】これらの結果は、ロール中のTi含有量およ
び残留炭化物の最大粒径を最適範囲に限定することによ
って、適正な研削粗さが得やすく、スクラッチキズの発
生の少ない、研削性にすぐれたロールの製造が可能であ
ることを示している。

【００３５】以上の結果から、必要とする粗さが達成で
きる範囲内で脱落砥粒の発生を抑える効果のあるロール
の化学成分および炭化物形状を限定することによって上
記研削性に関わる問題を解決できることが分かる。

【００３６】実施例２本例では、表３に示す鋼組成を有するロールであって、
研削性が重視されるアルミニウムのPS版冷間圧延用の鍛
鋼ワークロールを製作し、実施例１と同様の研削試験を
行った。

【００３７】結果は同じく表３に示す。これらの結果か
らも分かるように、いずれのロールにあっても所定の粗
さが達成され、かつスクラッチも問題ない良好な研削性
が確認された。

【００３８】

【表３】

【００３９】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
冷間圧延用ワークロールの研削性を容易にかつ安定的に
改善することが可能である。

【００４０】

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】削除

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.15〜
1.00％、 Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、 Ti: 0.003
0 〜0.0100％、 Ni: 0 〜1.0 ％、Ｖ: ０〜0.20％、残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成を有する、
研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロール。
【請求項２】重量比で、Ｃ:0.70 〜1.20％、 Si:0.15〜1.00％、 Mn:0.15〜
1.00％、 Cr:1.5〜5.5 ％、 Mo:0.60％以下、 Ti: 0.003
0 〜0.0100％、 Ni: 0 〜1.0 ％、Ｖ: ０〜0.20％以下、残部鉄および不可避的不純物より成る鋼組成を有し、か
つミクロ組織を構成する炭化物の最大粒径が1.50μｍ以
下である、研削性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロ
ール。