JPS5836649B2 - 熱間圧延機ワ−クロ−ルの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間圧延機のワークロールの製造法に係り、
特にステンレス鋼の熱間圧延に用いるのに好適なワーク
ロールの熱処理法に関する。

熱間圧延機０ワークロールは、従来、鋳鉄で作られてき
た。

しかし、機械的強さの不足から、ロールの肌荒れが生じ
やすく、ワークロールの材料としては必ずしも適当でな
かった。

特に、ステンレス鋼の熱間圧延では、圧延された板にロ
ールの肌荒れ模様が転写されるのをきびしくきらう傾向
があるために、これに鋳鉄のワークロールを用いること
は非常に抵抗があった。

本発明の目的は、鉄鋼、特にステンレス鋼の熱間圧延に
おいて、従来の鋳鉄を用いたものよりも肌荒れの少ない
ワークロールの製造法を提供するにある。

本発明は、熱間圧延機のワークロールを、熱間金型用の
合金工具鋼材をオーステナイト状態の温度から焼入れ、
オーステナイト変態点以下の温度で焼もどしして、焼も
どしマルテンサイトの基地組織としたもので構成するも
のである。

本発明のワークロールは、ステンレス鋼の熱間圧延ワー
クロールとして従来、用いられてきたニッケル・グレー
ンロールにくらべて、肌荒れ量が少なく、また肌荒れの
程度も細かいという効果を有する。

熱間圧延機のワークロールとして熱間金型用の合金工具
鋼を使うことを思立ったのは、工具鋼でできた冷間圧延
用ワークロールの廃却ロールを普通鋼の熱間圧延に使用
してみたところ思いもかけず良好な成積をあげたので、
それからヒントを得た。

冷間圧延用ワークロールの廃却ロールを普通鋼の熱間圧
延に適用したのは全くの思いつきである０
畳畳 熱間
金型の合金工具鋼としては、日本工業規格ＪＩＳＧ４４
０４の記号ＳＫＤ４，ＳＫＤ５，ＳＫＤ６，ＳＫＤ６１
，ＳＫＤ６２，ＳＫＴ２，ＳＫＴ３，ＳＫＴ４，ＳＫＴ
５およびＳＫＴ６が該当する。

これらのなかではクロム量が多くて焼きの入りゃすいＳ
ＫＤ６とＳＫＤ６１およびＳＫＤ６２が好ましく、ステ
ンレス鋼の熱間圧差用としては特にＳＫＤ６１とＳＫＤ
６２が好ましい。

ＳＫＤ６１およびＳＫＤ６２を用いるときには、ステン
レス鋼の熱間圧延用ワークロールとして一般に要求され
るロール表面のショア硬サ（Ｈｓ）８０前後、もう少し
具体的に言うと８０±５の硬さを焼入れおよび焼もどし
によって容易に得ることができる。

また、焼入れ硬化深さもワークロールの表面から４０ｗ
Ｉｌ前後の深さまで到達させることができ、一般に要求
される、径で６０７１ｇｌ使用できる、という要件を十
分に満足させることができる。

ＳＫＤ６，ＳＫＤ６１およびＳＫＤ６２の化学威分を第
１表に示す。

ワークロールの基地組織を焼もどしマルテンサイトにす
ることは、前記した表面硬さおよび焼入れ硬化深さの条
件を満たしながら肌荒れ性を改善するために、或いは前
記した要求にできるだけ近づけるために必要となる。

但し、焼もどしが不十分であると残留オーステナイトを
含んだ組織になってしまう。

焼もどしが十分であれば残留オーステナイトは出なくな
り、焼もどしマルテンサイトの基地に炭化物の析出が始
まった組織になる。

後者の炭化物の析出が生じている組織が、ロールの肌荒
れの防止に対してきわめてすぐれた効果を発揮する。

本発明によるワークロールの製造は、一般の鋼製ロール
の場合と同じように、造塊工程と鍛造工程および熱処理
工程を順次経てから、最終的に仕上げ加工と検査を行な
うことによってなされる。

熱処理工程は、焼入れと焼もどしを含むが、場合によっ
ては更に球状化焼なましを含め、焼入れの前に実施して
もよい。

焼入れ、焼もどしおよび球状化焼なましの温度条件につ
いては、ＪＩＳＧ４４０４で選定している条件を適用す
ることができる。

焼入れの手段について述べると、熱間圧延機のワークロ
ールは肌荒れしないことに加えて摩耗が少ないことも重
要な要件であり、ステンレス鋼の熱間圧延用ワークロー
ルでは、摩耗を抑制するために、既に述べたように、通
常、８０前後のショア硬さ（Ｈｓ） を必要とする。

このように高い硬さは、焼入れ温度を高温に設定しなけ
れば得られず、本発明のようにワークロールの材料が熱
間金型用の合金工具鋼からなるものではＪＩＳ Ｇ４４
０４で選定されているように１０００℃程度の高い焼入
れ温度具体的には１０００−１０５０℃の温度を必要と
する。

この温度からの焼入れ方法としては、中周波定置加熱し
てから衝風冷却するか、或いはロール内部の温度を上げ
ないために低周波漸進加熱してから漸次衝風冷却する方
法の二通りが考えられる。

一方、ロールには内孔を有するものと内孔のないものと
があり、ロールの稼動時に発生する応力を考えた場合に
は無内孔にした方が有利だとされている。

中周波定置加熱においてロールを無向孔にすると、ロー
ル中心部の温度が上昇するので、焼入れによる引張応力
が大きくなる。

このため、急速に加熱するとともに焼入れ温度に保持す
る時間をなるべく短くすることが必要になる。

しかし、このようにすると焼入れ時の温度のばらつきが
大きくなってしまい、表面硬さおよび硬化深度が一様で
なくなる。

つまりワークロールとして適当でなくなる。

これに対して、低周波漸進加熱する方法は、無内孔ロー
ルであっても焼入れ時の温度のばらつきをなくすことが
できる。

低周波漸進加熱による場合、急速に加熱され、しかもオ
ーステナイト状態における保持時間が非常に短いので、
炭化物を基地に固溶させにくいという心配がある。

この心配をなくすためには、前熱処理を施して炭化物を
基地に固溶させやすくすることが望ましい。

前熱処理の方法は、ロールを全体加熱して焼入れし、次
いで焼もどすことからなる。

焼入れに際しては、ロールの全面に脱炭防止剤を塗布す
るとなおよい。

前処理における焼入畳畳れ温度および焼もどし温度条件
は、このあとに行う低周波漸進加熱焼入れ、焼もどしの
温度条件と同じである。

衝風冷却は、水や油焼入れだと焼きが入りすぎて割れる
ことがあるのでその対策として行なう。

この衝風冷却の方法は、たとえばコンプレッサーで圧縮
空気を送り、それをワークロールに吹き付けることによ
って行なわれる。

低周波漸進加熱手段から衝風冷却手段への移行をスムー
ズに行なわせるためには、低周波加熱コイルの下に冷却
パイプを取り付け、このパイプにエアホースを繋いで、
コンプレッサーで圧縮空気を送ることが考えられる。

冷却パイプだけでは、冷却効果がワークロールの内部ま
で十分に行き届かないと考えられる場合には、更にジェ
ットファン等を用いてロール全体を冷却し、ロール内部
よりの復熱を押えることが望ましい。

衝風冷却後の焼もどし処理の温度としては、ＪＩＳＧ４
４０４で選定している５５０〜６５０℃を適用すること
ができるが、ロールの表面硬さの目標をどのくらいに設
定するかによってオーステナイト変態点以下の温度範囲
で多少変えてもよい。

実施例 第２表に示す化学或分を有するＳＫＤ６２相当の合金工
具鋼を造塊し、鍛造工程および熱処理工程を経て直径４
２０ｍ，胴部長さ１ ５ ０ ０Ｍの無向孔のワークロ
ールに仕上げた。

そして、熱間圧延４スタンド上ロールに使用して、ステ
ンレス鋼ＳＵＳ４２０を２００トン圧延した。

圧延作業は７００℃付近の比較的低温で行なった。

圧下率は３５〜４０多とした。

熱処理は、まず最初に球状化焼なましを行ない、次いで
前熱処理を施して焼入れと焼もどしを行なった。

球状化焼なましおよび前処理の後にはそれぞれ荒削加工
と中削加工を施した。

球状化焼なましは、オーステナイト状態の温度に加熱保
持することによって行う必要があり、本実施例では８８
０℃で一度保持してから７００℃まで冷却し、その温度
でもう一度、恒温保持したのち炉冷する２段サイクルで
行なった。

洗なまし後の硬さはショア硬さＨｓで３１〜３２であっ
た。

前熱処理は、電気炉にてロール全体をオーステナイト状
態の温度に加熱したのち、油焼入れを行ない、６５０℃
で焼もどしすることによって行なった。

油焼入れであるため、ロール中心部に引張り応力が生じ
、欠陥を発生することが心配されたが、この対策として
は冷却終止温度を２５０℃以上に管理すれば実際上、問
題ないということがわかったので、ロール表面が２５０
℃になった時点で、同じ２５０℃のガス炉に移して炉冷
した。

焼入れに当って、ロールの全面には脱炭防止剤を塗布し
ておいた。

前熱処理後の組織は焼もどしマルテンサイトであり、焼
入れ加熱のときに一旦基地に溶け込んだ炭化物が析出し
ていることが確認された。

前熱処理後の焼入れは、低周波漸進加熱後、漸次衝風冷
却する方法で行ない、そのやり方としては、第１図に示
すように加熱コイル３を有する低周波炉２の下部に冷却
パイプ４を伺本か組合せたものを置き、この冷却パイプ
４にエアーホースを繋いで、コンプレッサー（圧力５〜
５． ５ Ｋｔ／ｃｒ／ｔ ）で圧縮空気を送ることに
よって行なった。

衝風冷却後は、ジェットファンにてロール全体を冷却し
、内部よりの復熱を押えた。

焼入れ温度は１０３０℃とし、ワークロール１の送り速
度は６０Ｍ／分とした。

焼もどしは、５１０℃で１回、５２０℃で２回の合計３
回行なった。

前の２回は残留オーステナイトを分解するのが狙いであ
り、後の１回は焼もどしマルテンサイト組織にするのが
狙いである。

焼もどし後のロールの硬さ分布を第２図に示す。

ワークロールのショア硬さ（Ｈｓ）は、表面が８１〜８
２であり、中心部が前熱処理時とほぼ同じ約４０であっ
た。

焼入れ硬化層については、胴部表面から５０８の深さま
で達していた。

また、焼もどし後の組織は、焼もどしマルテンサイトの
基地に炭化物が析出しているものであり、満足のいくも
のが得られた。

胴部表面の残留応力をＸ線法でロール軸方向に測定した
結果、３０ＫＰ／一の圧縮残留応力であった。

前記ロールを、熱間圧延機４スタンド上ロールとして使
用し、ＳＵＳ ４ ２ ０を２００トン圧延して組下ろ
し、ロールの肌荒れ状況を調べた結果、胴中央部は肌荒
れがなく良好であったが、ストリップの両端の通過位置
であるロール胴端部に若干の肌荒れが見られた。

肌荒れの状態としては、松葉模様の微細なものの集合で
あった。

しかし、これを従来の鋳鉄系のニッケル・グレーンロー
ルを用いたときにくらべれば肌荒れの量は著しく少なく
なっており、その程度もきわめて微細であった。

すなわち、肌荒れの状況としては著しく改善されていた
。

以上、実施例について説明したように、本発明によれば
、熱間圧延機のワークロールとして、従来の鋳鉄系のロ
ールを用いたときよりも、肌荒れの少ないものを得るこ
とができる。

また、本発明によれば、ワークロールとして具備すべき
他の要件、すなわち耐摩耗性を高度に保つために必要な
表面硬さと焼入れ硬化深さを確保しながら、耐肌荒れ性
を改善することができる。

したがって、ステンレス鋼のようにロールの肌荒れをき
らうものの熱間圧延用ワークロールとして特に好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構或図および第２図は
ロール表面からの距離と硬さとの関係を示す線図である
。 １・・・ロール、２・・・低周波炉、３・・・加熱コイ
ル、４・・・冷却パイプ、５・・・ロールの回転方向、
６・・・ロールの移動方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延機のワークロールの製造法において、前記
   ワークロールに熱間金型用の合金工具鋼を用い、ロール
   形状に鍛造後、低周波漸進加熱によってオーステナイト
   状態の温度に加熱したのち衝風冷却して焼入れを施した
   のち、オーステナイト変態点以下の温度で焼もどし処理
   を施して焼もどしマルテンサイトの基地組織を与えるこ
   とを特徴とする熱間圧延機ワークロールの製造法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記ワークロール
   がＪＩＳＧ４４０４の記号ＳＫＤ６とＳＫＤ６１および
   ＳＫＤ６２から選ばれた無内孔ロールであることを特徴
   とする熱間圧延機ワークロールの製造法。 ３ 熱間金型用の合金工具鋼をロール形状に鍛造後、低
   周波漸進加熱によってオーステナイト状態の温度に加熱
   したのち衝風冷却して焼入れを施したのち、オーステナ
   イト変態点以下の温度で焼もどし処理を施して焼もどし
   マルテンサイトの基地組織を与える熱間圧延機ワークロ
   ールの製造法において、前記低周波漸進加熱の前にロー
   ル全体をオーステナイト状態の温度に加熱してから焼入
   れてオーステナイト基地に炭化物を固溶させる工程およ
   びオーステナイト変態点以下の温度から焼もどす工程か
   らなる前熱処理工程を有することを特徴とする熱間圧延
   機ワークロールの製造法。 ４ 熱間金型用の合金工具鋼をロール形状に鍛造後、ロ
   ール全体をオーステナイト状態の温度に加熱してから焼
   入れてオーステナイト基地に炭化物を固溶させる工程お
   よびオーステナイト変態点以下の温度から焼もどす工程
   からなる前熱処理を施し、次いで低周波漸進加熱によっ
   て再びオーステナイト状態の温度に加熱したのち衝風冷
   却して焼入れを施したのち、オーステナイト変態点以下
   の温度で焼もどし処理を施して焼もどしマルテンサイト
   の基地組織を与える熱間圧延機ワークロールの製造法に
   おいて、前記前熱処理工程の前にオーステナイト状態の
   温度に加熱保持する球状化焼なまし工程を有することを
   特徴とする熱間圧延機ワークロールの製造法。