JPS6018484B2

JPS6018484B2 - ネツク部の強靭な圧延用ロ−ルおよびその製造法

Info

Publication number: JPS6018484B2
Application number: JP6913382A
Authority: JP
Inventors: 義弘中川; 良登瀬戸; 隆橋本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1985-05-10
Also published as: JPS58187208A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は細長いネック形状を有してネック端部に特に強
轍性の要求される特殊な形状、使用特性を有する圧延用
ロールに最適の新しい構造を具備した複合ロールおよび
その製造法の提供に関する。

圧延用ロールは、胴部とネック部とで構成され、前記胴
部は８同外殻部と、義難同外殻部と同心状に鋳造一体化
された胴芯部とで形成され、前記ネック部は前記胴芯部
の両側に胴芯部と共に鋳造一体化された軸受部と、該軸
受部の両側に鋳造一体化されたネック端部とで形成され
ているが、前記胸部とネック部で要求される性質が異な
るため、一般に胴外殻部と胴芯部及びネック部を異なっ
た材質で形成した複合ロールを用いる場合が多いが、近
年鋼板圧延用のホットストリップミルでは鋼板の形状制
御のため新しい形式のものが研究開発されつつある。

すなわち、これらはワーク。ールを軸方向にシフト（移
動）させる方式、ワークロールを強制的にペンディング
させる方式あるいは２本のワークロールをバックアップ
ロールの鞠線に対してクロス（交叉）させる方式等であ
る。しかして、これらの圧延方式に供するワークロール
ではその胴部直径が小さくなる懐向にある。また圧延機
の形式から、ネック部の長さが従釆ロールのそれよりも
長く〈する必要があり、又ネッ＊クの直径も小さくされ
る。加えて、この種ロールではネック部に従来よりも大
きな応力が発生し、特に強轍性の要求されるものとなる
。今従来の一般的形状ロールを第１図に、上記新圧延方
式に供する特殊形状ロールを第２図に対比して示すと共
に、その形状寸法等の具体的な差異を総括すると次の通
りである。仏Ｎ必ふー必ＢＤＮ
ムツ心ＮＤＢ従来ｌｏｏ。

し１４０００．５２〜〇．７５３４ｏ〜５ｏｏ
２．ｏ〜３．６６５０〜８４０ロール形状特
殊・５００し２００００．８０〜１．２ｏ
１３ｏ〜３３ｏ３．８〜１３０５００〜７６０
ロール形状しＮ：ネック長（肌）しＢ：月同長（肌）ＤＮ：ネック端部径（肌）ＤＢ：胴径（肌）上記の通り、この新しい圧延方式に供するロールでは、
大概ネック長と胴長の比ＩＮ／ＩＢが０．８〜１．２又
はネック長とネック径の比ＩＮ／ＤＮが３．８〜１３．
０でかつネック端部の片方又は両方が軸受部より小径と
された細長いネック形状を有しているのが特徴である。

ところで、このような特殊形状の圧延用ロールについて
も耳同部とネック部全体としての使用特性が異なるのは
同様で、第３図に示す如く、圧延材と接する耳同部１は
耐摩耗性、耐肌荒性、耐クラツク性等が必要とされる。
一方ネック部については更にその轍方向部分で要求特性
が異なり、胴部１に近い軸受部２では軸受との摩擦に対
する耐摩耗性と強靭性が必要とされ、他方胴部１から離
れたネック端部３では形状的に細長くしかも大きな応力
に耐える必要から特に強鞠性が必要とされる。またこの
特殊形状ロールでは、第２図、第３図に見るように、ネ
ック端部３には部分的にネック端部律ＤＮよりも紬径の
部分があり、圧延方式によっては例えば作業側Ｗでは大
きなスラスト応力が発生したり、駆動側Ｄでは大きな換
り応力が発生したりするなど、この部分には特に強戦性
が要求される。本発明はこのようにネック長と胴長の比
ＩＮ／】Ｂが０．８〜１．２又はネック長とネック径の
比ＩＮ／ＯＮが３．８〜１３．０である細長いネック形
状を有し、ネック端部に大きい応力の発生する特殊な圧
延用ロールを対象とし、その使用特性に適合するものと
して、その月同外殻部をアダマィト材もしくは合金鋳鉄
材、８同芯部並びに軸受部を球状黒鉛鋳鉄材及びネック
端部の片方又は両方を強級鋼材で形成し、かつ三者を溶
着一体化せしめてなる新しいロール構造を具備した複合
ロールを提供するものであり、併せてその好適な製造方
法を提供するものである。

従来ホットストリップミル仕上スタンドで用いられてい
る複合ワークロールのうち前段スタンド用のものには、
一般にその胴外殻部用としてアダマィト材、高クロム材
が用いられている。

又後段用のものには一般に高合金グレン材が用いられて
いる。一方これら従釆ロールの芯村には高級鋳鉄又はダ
クタィル鋳鉄が用いられている。従来複合ロール材料の
化学成分並びに諸性質を掲げれば下記の通りである。化
学成分（ｗｔ多）ＣＳｉＭｎＮｉＣｒＭ。

Ｍｇ硬度引張強さ伸び（Ｈｓ）（Ｋタ泡．ゐ
（努）（外殻）ァダマィト材１．２〜２．８０．３〜
１．００．５」１．５２．０以下０．５」３．０
０．２〜１．０ − ４５・６５局クロム材２
．０し３．２０．５〜１．５０．５」１．５０．
５〜２．０１０・２５０．２〜３．０ −
６０〜８０高合金クレン材２．８」３．５０．５〜
１．５０．５・１２３．５〜５．０１．０・２．
５０．２〜０．６ − ７０〜８５（芯材）高
級鋳鉄２．８」３．７０．５〜１．５０．
４〜１．２０３」１５０．３・１．００．２以下
・− ４０〜５０２０」３００．１〜０．３
タクタィル鋳鉄３．０・３．８１．５〜２．５０
．４〜１．０２．０以下０．４〜１．００．２以
下０．０３以上４０〜５０４０・５００．５〜
１．０しかし乍ら、本発明者等が鋭意研究した結果従釆
の複合ロールを本発明が対象とするような形状用途のロ
ールにそのまま適用した場合では、そのネック端部にお
ける強度不足からいずれにしても使用に耐えないことが
知見された。

すなわち、高級鋳鉄の場合では上表に見る如く明らかに
強度不足であり、ダクタィル鋳鉄の場合でも細長い特殊
形状のネック用途にはやはり強鰍性に不足するためであ
る。また、本発明に係る圧延用ロールにおいてはネック
部が細長い故、従来の如く胴外殻部を遠Ｄ力鋳造した後
、遠心力鋳造用鋳型を静畳鋳型とし、これに胴芯部及び
ネック端部を一体鋳造する手段では、ネック端部にロー
ル融けこ沿って深い引け巣状欠陥が発生し、製造困難な
面があった。そこで本発明は、第４図に示す如く、その
胴外殻部ｌａについては、従来の複合ロールの場合と同
様に前記に掲げたアダマィト材もしくはＮｉグレン材の
ような合金鋳鉄材をもって形成する一方、強鞠性と耐摩
耗性が要求される胴芯部ｌｂ及び軸受部２については特
定の球状黒鉛鋳鉄で形成し、更に又特に強靭性の必要と
されるネック端部３の片方又は両方については、これを
上記８同芯部ｌｂ及び軸受部２を形成するものとは異な
る別途強靭なる鋼材をもって形成し、これら各々異材質
の胴外殻部ｌａ、胴芯部ｌｂと軸受部２及びネック端部
３の三者を溶着一体化せしめて複合ロールを構成するも
のである。

ここに胴芯部ｌｂと軸受部２、またネック端部３を形成
する材料については、各々従来の高級鋳鉄あるいは高級
鋳鉄又はダクタィル鋳鉄よりも硬度、強度、伸び等にお
いて優れたものを使用する。

すなわち、軸受部２については耐摩耗性も必要であり、
従来の高級鋳鉄よりも高い硬度と強数性を備えたものが
必要とされ、硬度Ｈｓ４０〜５０又引張強さ４０〜５５
ｋ９／肋、伸び０．５〜１．５％を満足するダクタィル
鋳鉄材で形成される。一方ネック端部３については耐摩
耗性よりも強轍性、特に鞠性が必要であるため、硬度に
ついては余り高くない方がよいが、反面回転摩耗につい
ても考慮しなければならないので、Ｈｓ３０〜４５にす
る必要がある。引張強さは用途面から５５ｋ９／桝以上
さらに望ましくは６５ｋ９／桝以上を、また伸び１．５
％以上を満足する鋼材料で形成する。このような目的に
適合する８同芯部ｌｂ及び軸受部２の形成材料としては
、下記化学成分を有するダクタィル鋳鉄材が好適なもの
として挙げられる。

化学成分（ｗｔ多）ＣＳｉＭｎＮｉＣｒＭ。

Ｍｇ硬度引張強さ伸び（Ｈｓ）瓜タイ微）（略
）理芯聖及鈴３１肌・船。

‐側２‐肌。‐すなわち、このダクタィル鋳鉄材にあっ
ては、上記軸受部２の使用条件、要求に対してよく適合
するものである。

ここで胴芯部ｌｂ及び軸受部２を形成する上記ダクタィ
ル鋳鉄材の成分限定理由について述べる。

ＣはＳｊ量とのバランスで黒鉛量及び炭化物量を決定し
、３．０％以下では黒鉛化不足し、３．８％以上では黒
鉛化過剰で脆い材質となるためである。

Ｓｉは１．５％以下では黒鉛化の不足ご釆たし、２．５
Ｚ％以上ではやはり黒鉛化過剰となって好ましくないた
めである。なおＳｊ含有量は胴外殻材が一般的にＳｉ含
有量の低い材料で形成されているため、その内面が再溶
解されて芯村に混入されるとＳｉ含有量が溶濠成分より
も低下することを考慮する必要がある。Ｍｎは基地及び
炭化物状態に影響し、あまり含有量が多いと硬化して強
度不足となるため１．０％以下を上限とする。

なお好ましくは０．４％以下に押えるのがよいが、溶製
成分調整の鱗から０．４％以上含有してもよい。Ｎｉは
主として基地の硬化作用を果すが、本材の場合、胴外殻
部を形成する高合金グレン材等からも混入されるため２
．０％以下で必要十分である。Ｃｒは炭化物形成元素で
あり、１．０％以上では硬くなり鰯性が不足し、０．１
％以下では軸受部の硬度が低下しすぎるためである。

Ｍｏは本来含有を要しないが、胴外殻部からの混入によ
って含まれる。

０．２％以上では材質的に硬くなり鞠性不足を来たすた
めである。

Ｍｇは黒鉛球状化のために０．０３％以上必要である。

一方ネック端部３を形成する鋼材材料については、少な
くとも従釆の高級鋳鉄を上回る強轍性を備えたもの、即
ち既述のように硬度については比較的低いＨｓ３０〜４
５とし乍らも、特に引張強さと伸びについては、５５ｋ
ｇ／嫌以上望ましくは６５ｋ９／磯以上と１．５％以上
を満足するものであることが必要とされる。このような
目的に合致するものの具体例としては、例えばＳ４に、
Ｓ４にあるいはＳＦ５申等の各種炭素鋼材料を用いるこ
とが挙げられる。また経済性を考慮しなければ、ＳＣＭ
材の如き合金鋼材料を用いてもよい。以上のように部分
的に異材質を用いて構成される本発明の複合ロールを第
４図について更に説明する。

まず圧延材と接する胴外殻部ｌａについては、その使用
用途に応じて圧延性能を付与するため適宜材質、硬度の
ものを選定する。また胴芯部ｌｂ及び軸受部２について
は、外殻部ｌａとの綾着性、軸受部として所要の強度、
硬度の面から上記のダクタイル鋳鉄で形成される。一方
特に強鞠性の要求されるネック端部３については、ロー
ルの作業側Ｗもしくは駆動側Ｄの片方又は両方を上記適
宜の鋼材をもって形成する。

第３図に示す形状を有するロールに対応する第４図の実
施例では、作業側Ｗのネック端部３が特に細くなり鞠方
向の応力が大きく作用するので、この部分の強化のため
特に作業側Ｗのネック端部３を鋼材で形成するようにし
ている。この場合、勿論駆動側Ｄのネック端部（図示省
略）も鋼材で形成することが可館である。また軸受部２
（比較的直径の大きい）と鋼材をもって形成するネック
端部３との溶着一体化は急激に外径が細くされる両者の
境界においてネック端部３を軸受部２で鏡ぐるむように
しなければならない。

このさし・錆ぐるまれる鋼材と軸受部２とが完全に溶着
されることが肝要であるが、もし溶着が部分的に不完全
であっても、その境界に発生する曲げ応力に耐えしかも
軸方向に発生する応力に耐えるために鍵ぐるまれる鋼材
は図示の如く軸受部２中に適当な長さ寸法１，を選んで
銭ぐるまれることが必要であり、同時に又鋼材の道律単
２は軸受部２の直径ｄ，に比較して余り大きくしないこ
とが必要である。すなわち、らがｄ，に比鮫て大きい場
合では、溶着が不十分となり、またその肉厚の減少によ
って軸受部２の強度が不十分となるためである。一方両
者の落着接合部における鞠方向の引張り強さを増すため
には、図示の如く鋼材の外面に段部Ｓを設けることも有
効であるが、溶着が完全な場合には必ずしも必要ではな
い。次に本発明に係る複合ロールの製造方法について説
明する。

この目的とする複合ロールは従来の遠０力鋳造による製
造技術を改良して、好適には次のように製造される。す
なわち、従釆と同様に遠０力鋳造機でまず且同外殻部ｌ
ａを鋳造した後、この胴外殻部ｌａを内有する遠心力鋳
造用鋳型（金型）４と、別途準備される下型５及び上型
６その他必要な注入用堰針７等を垂直方向に組立接続し
て静暦鋳造用鋳型を構成し、該鋳型内に芯村溶湯を鋳込
んで複合ロールを鋳造するのであるが、このさし、第５
図に示すように下型５内のネック端部相当位置に上方に
適宜寸法突出せしめた状態で予め鋼材３を装入園定して
おくのである。かくしてこの鋳型内に芯材溶湯を注入す
れば、鋼材３は胴芯部ｌｂ及び軸受部２を形成する芯３
オ溶湯に溶着綾ぐるまれて、腕外殻部ｌａ、胴芯部ｌｂ
と軸受部２及びネック端部３の異材質部分を溶着一体化
せしめた所期の複合ロールを鋳造することができる。な
お第５図の実施例では、遠′０力鋳造用鋳型４の両端内
面に砂型部８を設けて、この部分で軸受部２を鋳造する
ものとしている。またこの場合上型６側でも鋼材３を銭
ぐるませるさし・には、芯材溶湯の注入後上部より適宜
タイミングで鋳ぐるみ鋼材を挿入せしめればよい。この
ように本発明では、胴芯部ｌｂ及び軸受部２とネック端
部３とを区分して落着一体化するので、これらを一体的
に鋳造した場合にネック端部３に生じる深い引け巣状欠
陥も確実に防止でき、また、軸受部２はネック端部３よ
り太く熱容量が大きいので、軸受部２端面でネック端部
３を落着一体化すると港着性が極めて良好となる。ネッ
ク端部３を形成する鋼材と軸受部２との溶着性を高める
ためには製造上次のような点に留意☆する。まず銭ぐる
み鋼材３はその突出部表面の錆を十分に除去し清浄にし
ておくこと、子熱しておくことが落着を助長する上で重
要である。また山表面処理、棚砂系フラックス塗布ある
いはメッキ等の表面処理も溶着性をよくする上で有効と
なる。一方、軸受部２を鋳造する砂型部８については、
その部分の熱容量を大きくするためできる丈厚く形成し
たり、又保温効果の高い砂型で形成するのが溶着性を高
める上で良好である。０なお、胴外殻部ｌａの遠心力
鋳造方法については、通常の水平型の他、額斜型あるい
は垂直型のいずれも適用可能である。

最期に上記製造方法により鋳造された鋳放しロールは、
通常胴部の性質を向上するため各々材質夕に応じた熱処
理が施されるが、本発明に係るものの場合ではそのネッ
ク端部のみ鋼材の性質を本来の強靭性に優れたものとす
るため必要に応じ部分熱処理を実施することが望ましい
。

本発明の具体的な実施例を掲げて説明する。

０（実施例）胴径○Ｂ６０００、胴長ＩＢ１７００１、ネック径ＤＮ
２１５０、ネック長ＩＮ１８００１、即ちＩＮ／ＩＢ＝
１．００１Ｎ／ＤＮ＝８．３７の第４図に示す如き形
状のロールを、遠心力鋳造により各々下記の化学成分を
有する材料により溶着一体化して鋳造した。

化学成分（ｗｔ協）＊鋼材Ｓ４５Ｃ上表の試験結果に見る通りネック部の各部には所要の性
質が具備され、特にネック端部には充分な強軸性が付与
されている。

但し、上記試験結果は胴外殻部に最適の熱処理を行なっ
た後の測定に基づく。また、軸受部とネック端部との境
界を観察した結果、両者は良好に溶着一体化されていた
。以上のように、本発明は胴外殻部、胸芯部並びに軸受
部及びネック端部の片方又は両方を既述の各々異なる特
定材質で形成し、かつ三者を溶着−体化せしめてロール
を構成したものであるから、従来の複合ロールでは対応
できなかったところのネック部が細長くかつ又ネック端
部に大きな応力の発生する新しい形式のロールに対して
も、各部に悉く所要性質を満足せしめることのできる複
合。

ールを提供でき、ネック端部に強鰯性特に伸びが要求さ
れる目的用途に充分に対応できるものとしている。また
、胴芯部及び軸受部とネック機部とを区分して漆着一体
化するので、ネック部が細長くてもネック端部に深い引
け巣状欠陥が生じることがなく、また軸受部はネック端
部より太く熱容量が大きいので、軸受部端面でネック端
部を落着一体化した本発明に係る圧延用ロールは、ネッ
ク端部が軸受部に極めて良好に溶着一体化される。なお
、本発明は第６図に示すように、胴部と軸受部を同一材
質で一体形成する単体ロール９の場合についても、その
ネック端部３′に同様に適用できることを付記する。図
面の簡単な説明第１図は従来圧延用ロールの形状例を現
わす側面図、第２図は本発明の対象とする圧延用ロール
の形状例を現わす側面図である。

第３図は本発明の対象とする圧延用ロールの一部拡大側
面図であり、第４図は本発明に係る圧延用ロールの構造
例を現わす半断面側面図である。第５図は本発明に係る
複合ロールの製造方法の概略を示す鋳型の断面図である
。第６図は本発明の応用例を示す単体ロールの断面図で
ある。１・・・・・・胸部、ｌａ・・・・・・腕外殻部
、ｌｂ・・…・胸芯部、２……軸受部、３……ネック端
部（鋼材）、４……遠心力鋳造用鋳型、５，６・・・・
・・下型、上型。

第１図第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】１アダマイト材もしくは合金鋳鉄材で形成された胴外
殻部と、該胴外殻部と同心状に鋳造一体化された胴芯部
とで胴部が形成され、かつ前記胴芯部の両側に胴芯部と
共に鋳造一体化された軸受部と、該軸受部の両側に溶着
一体化されたネツク端部とでネツク部が形成されてなる
圧延用ロールにおいて、ネツク長ｌ＿Ｎと胴長ｌ＿Ｂ
との比ｌ＿Ｎ／ｌ＿Ｂが０．８〜１．２、又はｌ＿Ｎと
ネツク端部径Ｄ＿Ｎとの比ｌ＿Ｎ／Ｄ＿Ｎが３．８〜１
３．０とされ、かつネツク端部の片方又は両方が軸受部
より小径とされており、胴芯部及び軸受部が硬度４０
〜５０、引張強さ４０〜５５ｋｇ／ｍｍ＾２、伸び０．
５〜１．５％である球状黒鉛鋳鉄材で形成され、ネツク
端部の片方又は両方が硬度Ｈ＿ｓ３０〜４５引張強さ５
５ｋｇ／ｍｍ＾２以上、伸び１．５％以上である鋼材で
形成されてなることを特徴とするネツク部の強靭な圧延
用ロール。２胴芯部及び軸受部を形成する球状黒鉛鋳鉄は、Ｃ
：３．０〜３．８％Ｃｒ：０．１〜１．０％Ｓｉ：
１．５〜２．５％Ｍｏ：０．２％以下Ｍｎ：０．４
〜１．０％Ｍｇ：０．０３％以上Ｎｉ：２．０％以
下を各重量％含み、残部Ｆｅ及び不純物からなる特許請
求の範囲第１項記載のネツク部の強靭な圧延用ロール。３胴外殻部を遠心力鋳造した後、この胴外殻部を内有
した鋳型と、別途準備される下型及び上型とを接続して
静置鋳造用鋳型を構成し、該鋳型内に芯材溶湯を鋳込ん
で複合ロールを鋳造する方法において、予め下型内のネ
ツク端部相当位置に鋼材を装入しておき、該鋼材を胴芯
部及び軸受部を形成する芯材溶湯に溶着鋳ぐるませるこ
とを特徴とするネツク部の強靭な圧延用ロールの製造法
。