WO2001087508A1

WO2001087508A1 - Composite roll of cemented carbide, and steel hot-rolling method using the same

Info

Publication number: WO2001087508A1
Application number: PCT/JP2001/004043
Authority: WO
Inventors: Hideo Kijima; Toshiki Hiruta; Kazuhito Kenmochi; Toshiyuki Hattori; Maki Horiuchi
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Proterial Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2002-11-16
Also published as: US20020155934A1; KR20020040752A; EP1283079A1; CN1416374A

Description

明細書

超硬合金製複合ロールおよびそれを用いた鋼の熱間圧延方法技術分野

本発明は、超硬合金からなる外層スリープと鋼系材からなる内層スリーブと鋼製軸芯からなる超硬合金製複合ロールに関する。また本発明は、超硬合金製ロールを用いた鋼の熱間圧延方法に関する。とくに、粗圧延機および仕上圧延機による鋼の熱間圧延方法に関する。背景技術

鋼の熱間圧延機に組み込むワークロール（以下「ロール」ともいう）には以下の性能が要求される。

(1) 耐摩耗性と耐亀裂性：摩耗しにくく亀裂や欠けや凹みが発生しにくいこと。

(2) 耐肌荒れ性：被圧延材に肌荒れが生じにくいこと。

(3)サーマルクラウン（ロール胴部が熱膨張により凸に膨らむ現象）が小さいこと。一般的に用いられる鋼系ロールでは、上述した耐摩耗性、耐肌荒れ性等の性能が不十分である。更に鋼系ロールはサーマルクラウンが大きく被圧延材の寸法形状の精度の改善に限界がある、という欠点がある。

耐摩耗性、耐肌荒れ性等の性能に優れたロールとして、例えば、特開平 10- 5825 号公報には、図 1 1 (_a)、図 1 1 (b)に示すような、超硬合金からなる外層 11と、鋼系材からなる内層 2とにより構成されたスリープを、鋼製軸芯 3に嵌合し固定した超硬合金製複合ロールが開示されている。

この特開平 10-5825 号公報に開示されたロールは、回転軸と直角な断面における外層 11の断面積と内層 2の断面積との比を 0. 7 以下とし、外層円周方向に 100 M P a 以上の圧縮応力を保持させる。こうすることによって衝撃や引張応力に対して弱い超硬合金からなる外層に亀裂が癸生するのを抑制しようとするものである。

この特開平 10- 5825 号公報に開示されたロールは、外層 11の断面積 Soと内層 2の断面積 Siとの比 SoZSiが 0. 7 以下であるため、スリーブの外層 11の厚みが内層 2の厚みより薄い。ロール改削代が少ないため、廃却径になるまでのロール寿命が短いという問題があった。

この特開平 10-5825 号公報に開示された構造の大径長尺ロールを製造しようとすると、超硬合金からなる長い一体成形体の外層スリーブ 11を製作しなければならない。超硬合金製スリ一プは超硬材料混合粉末を焼結して形成する。—焼結過程においては体積が 5 0 %程度収縮するため、一体成形体のスリープを焼結する過程で寸法変化量が非常に大きくなる。焼結過程における収縮率にはばらつきがあるため、通常当業者らは焼結後のスリーブ寸法が目標寸法より大き目になるように製造し、その後研削により目標寸法に仕上げている。このために、例えば、外径 600mm、長さ 52 Omm 以上ある長い一体成形体の超硬合金からなる外層 11を焼結により形成しようとすると、スリーブの外層 11の研削量が多くなり、研削量が増大すると共に、超硬合金の製造歩留まり（スリープの外層の重量 Z成形体に充填した超硬材料混合粉末の重量）が低くなるという問題があった。

長尺の超硬合金からなるスリ一ブ 11を均一に焼結することは困難である。スリーブ内に微小な空孔が残りやすく、圧延に供すると、焼結時に生じた微小な空孔から亀裂が進展し、スリーブの外層 11に割れが発生するという問題があった。

特開平 10- 263627 号公報には、上記の問題点を解消するため、焼結後の寸法変化を大幅に減少させて、大径長尺ロールを製造可能とした図 1 2 (a)、図 1 2 (b)に示す超硬合金製複合ロールが開示されている。

特開平 10- 263627 号公報に開示されているロールは、超硬合金からなる予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化したスリーブ 7を鋼製軸芯 3に嵌合し固定したものである。予め仮焼結処理等を施した複数個の円筒状成形体部材を、本焼結と H I P (熱間等方加圧）処理等により一体化する。従来のスリープ 11に比較してスリーブ 7は短いので寸法変化を大幅に減少させることができる。

しかしながら、図 1 2 (a)、図 1 2 (b)に示すような超硬合金製複合ロールでは、嵌合時に、成形体部材を一体化した接合個所 7 A から割れが発生することがあった。スリープ 7を鋼製軸芯 3に嵌合し固定する際に、 .焼きばめ法（スリープ 7側を加熱して嵌合する）、冷やしばめ法（鋼製軸芯 3側を冷却して、嵌合する）あるいは焼きばめと冷やしばめ法の併用（スリーブ 7側を加熱し、鋼製軸芯 3側を冷却して、嵌合する）により行うと、温度の低い鋼製軸芯 3が熱膨張することにより、スリーブ 7には円周方向にも軸方向にも引張応力が作用する。この引張応力により嵌合時に、成形体部材を一体化した接合個所 7 A から割れが発生する場合がある。更に例え嵌合時に割れが発生しなくても、スリーブ 7を鋼製軸芯 3に嵌合し固定した後もスリーブ 7には引張応力が残留しているために、圧延中に亀裂が発生したり、接合個所 7 A から割れが発生することがある。

一般に鋼板の熱間圧延では、鋼スラブを加熱炉で例えば 1100°C程度まで加熱し、 1〜 3基程度のリパース式粗圧延機で複数パス圧延し、続いて 7スタンド程度のタンデム式仕上圧延機で仕上圧延して鋼板を製造する。圧延機のワークロールには、鋼製のロールが用いられる。

粗圧延では仕上圧延に比べて圧延温度が高いため、ワークロールと材料との間に焼付が発生しやすく、製品鋼板の表面に肌荒れが生じる問題があった。とくに、被圧延材がステンレス鋼の場合、加熱〜圧延中に被圧延面に生成する酸化膜の厚さが普通鋼に比べて薄いため、前記焼付が起こりやすい。

また、粗圧延では、圧延反力（圧延荷重）、熱応力、圧延異常に伴う過大な応力等を受けることにより、ワークロールの表面に亀裂が入りやすく、亀裂が入ると口ール研削量が増えて口ール原単位が悪化したり、亀裂が大きい場合にはロールの折損（スポーリング）に至る問題もあった。

仕上圧延では、ワークロールと鋼板が焼付いてロール表面が荒れ、そのまま圧延を続けるとロール表面の荒れが被圧延材表面に転写して被圧延材表面が凹凸になるという問題があった。同時に被圧延材の酸化膜の一部が表面に押し込まれ、—次工程での酸洗で酸化膜が除去されずに残る「肌荒れ」と呼ばれる表面欠陥が発生することがあった。

更に仕上圧延では、粗圧延に比べて圧延温度が低いため鋼の変形抵抗が大きく口ール面圧が高い。また鋼板表面に比較的硬い酸化膜が生成することから、ロールが摩耗しやすい。ロール再研磨の頻度が高くなるためコストが高くなるという問題があった。

特開平 9一 78186 号公報には、耐熱亀裂性おょぴ耐摩耗性に優れた熱間圧延用ロールとして、ロール外殻層の組成、硬度、残留圧縮応力を規制した高炭素系高速度鋼ロールが提案されている。しかし、特開平 9— 78186 号公報所載のロールを粗圧延機のワークロールに用いても、前記焼付や亀裂を十分に防止できなかった。このロールを仕上圧延機のワークロールに用いても、前記焼付や早期摩耗を十分に防止できなかった。

特開平 10— 5825号公報には内層が鋼系材、外層が超硬合金からなる内外 2層スリプをもつ複合ロールの外層/内層の断面積比を規制した超硖合金製複合ロールが提案されている。特開平 10— 5825号公報所載のロールは、前記焼付や亀裂を有効に防止できるものと思われる。しかしその複合スリープは外層の超硬合金の混合粉末を焼結させると同時に内層に拡散接合させて製作されるものであるため、熱間粗圧延機のワークロールのような大径長尺（例えば外径 1300mm X圧延部胴長 2000mm)の口ールに見合うサイズ範囲では精度良くまた作業性良く製作することが困難であり、粗圧延機おょぴ仕上圧延機のワークロールには適用できていない。

特開平 11一 319916号公報には粗圧延機のワークロールに焼付や亀裂を発生させないため、圧延油を供給しながら圧延する方法が提案されている。しかし粗圧延機に圧延油供給装置を設けるのはコスト高となる。

以上述べたように、粗圧延機でのワークロールの焼付、亀裂、および仕上圧延機でめワークロールの焼付、早期摩耗、製品の肌荒れの問題は解決されていない。

本発明の第 1の目的は、従来の超硬合金製複合ロールにおける上記の問題点を解消することにある。すなわち、（1)長尺大径ロールでも、歩留まり良く、効率的に、かつ割れもなく製造できるようにすること。（2)冷間タンデム圧延、熱間粗圧延、熱間仕上げ圧延、厚板圧延、形鋼圧延等の各種圧延で使用しても割れない長尺大径超硬合金製複合ロールを提供すること。（3)被圧延材寸法、形状の制御精度が良く、安定圧延が可能な長尺大径の超硬合金製複合ロールを提供すること。

本発明の第 2の目的は、鋼の熱間圧延において、ロールの焼付、亀裂、摩耗が生じないような圧延方法を提供することである。発明の開示

本発明は、以下の知見に基づいてなされた。予め焼結された複数個の短い円筒状成形体部材を一体化して超硬合金製スリープを作成すれば、長尺大径ロールであつても、歩留まり良く、効率的に超硬合金製複合ロールを製造できる。この超硬合金製スリープは、割れに進展するような空孔の生成を抑制して製造できる。この超硬合金製スリーブの内面に鋼系材からなる内層を拡散接合することによって、超硬合金製スリ一ブの軸方向の引張応力を低減させて、割れを防止することができる。本発明のひとつは、予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金からなる'外層と、この外層の内面に形成された鋼系材からなる内層とにより構成されたスリーブを、鋼製軸芯に嵌合し固定してなる超硬合金製複合口ールであって、前記スリーブは、スリープの長さを 520 mm以上 6000mm以下としたことを特徴とする超硬合金製複合ロールである。

上記超硬合金製複合ロールおいて、成形体部材の個数を 5個以上 30個以下とすることが好ましい。

さらに回転軸と直角な断面におけるスリーブの外層の断面積と内層の断面積の比を限定した範囲とする。超硬合金からなる外層の厚みを厚くし、鋼系材からなる内層の厚みを薄くすることにより、製造過程における嵌合時や圧延時に該スリーブが割れるのを防止する。

すなわち、本発明は、予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金からなる外層と、この外層の内面に拡散接合した鋼系材からなる内層とにより構成されたスリーブを、鋼製軸芯に嵌合して固定してなる超硬合金製複合ロールであって、前記スリープは、回転軸と直角な断面における前記外層の断面積 Soと前記内層の断面積 S iとの比 SoZ S iを 0. 3 ~ 20としてなることを特徴とする超硬合金製複合ロールである。

本発明では、前記外層の断面積 Soと前記內層の断面積 Siとの比 So/ S iを 0. 8 〜15 としてなることが好ましい。 - 上記超硬合金製複合ロールは、外径を 150mni 以上、 800mm 以下とし、冷間タンデム圧延機用ワークロールとして適用したり、外径を 500mm 以上、 1500mm以下とし、熱間粗圧延機用ワークロールとして適用したり、外径を 400mm 以上、 1400mm以下とし、熱間仕上げ圧延機用ワークロールとして適用したり、外径を 500mm 以上、 1500m m以下とし、厚板圧延機用ワークロールとして適用したり、外径を 600mm 以上、 2000 圏以下とし、形鋼圧延機用ワークロールとして適用するのが好ましい。

本発明は、鋼の熱間圧延に際し、粗圧延機の少なくとも 1スタンドのワークロールに圧延部表層が超硬合金からなるロールを用いることを特徴とする鋼の熱間圧延方法である。

本発明は、鋼の熱間圧延に際し、仕上圧延機の少なくとも 1 スタンドのワーク口ールに圧延部表層が超硬合金からなるロールを用いることを特徴とする鋼の熱間圧延方法である。

本発明では、ロールは超硬合金からなる外層スリ^プと鋼系材からなる内層スリープと鋼製軸芯からなる。外層スリーブは複数個の超硬合金成形体部材をロール軸方向に接合して一体化して形成されたものであることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1 本発明に係る超硬合金製複合ロールの回転軸方向概略断面図である。

図 2 本発明に係る超硬合金製複合ロールの回転軸と直角方向の概略断面図である。図 3 本発明に用いるスリーブの製造過程を示す斜視図である。

図 4 本発明に用いるスリーブの製造過程を示す断面図である。

図 5 本発明に用いるロールの製造過程を示す断面図である。

図 6 発明例における成形体部材個数と超硬合金の製造歩留まりとの関係を示すグラフである。

図 7 発明例における成形体部材個数とスリープの外層の割れ発生率との関係を示すグラフである。

図 8 従来例における成形体部材個数とスリープの割れ発生率との関係を示すグラフである。

図 9 スリープの断面積比とスリープの割れ発生率との関係を示すグラフであり、断面積比が大きい範囲である。

図 1 0 スリープの断面積比とスリーブの割れ発生率との関係を示すグラフであり，断面積比が小さい範囲である。

図 1 1 ( a ) は従来の超硬合金製複合ロールの回転軸方向概略断面図。

図 1 1 ( b ) は従来の超硬合金製複合ロールの回転軸と直角方向の概略断面図。図 1 2 ( a ) は従来の他の超硬合金製複合ロールの回転軸方向概略断面図。

図 1 2 ( b ) は従来の他の超硬合金製複合ロールの回転軸と直角方向の概略断面図。図 1 3 本発明の実施に適したロールの例を示す断面模式図である。

図 1 4 本発明の実施に適した熱間圧延ラインの例を示す配置図である。発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明に係る超硬合金製複合ロールの回転軸方向概略断面図である。図 2は、本発明に係る超硬合金製複合ロールの回転軸と直角方向の概略断面図である。図 1、図 2において、 1は外層、 2は内層、 3は軸芯であり、 1 Aは予め焼結された成形体部材を一体化した接合個所である。なおこの接合個所は、外観上はもちろんのこと超音波探傷検査などによっても検出されない。本発明に係る超硬合金製複合ロールは、超硬合金からなる外層 1と、外層 1の内面に鋼系材からなる内層 2を拡散接合したスリープを、鋼製軸芯に嵌合して固定してなる。鋼製軸芯 3は、両端部に軸受を装着するため、スリープの長さよりも長い。スリーブは鋼製軸芯 3の長さ方向中央部に嵌合して固定してある。図 1では、超硬合金からなる外層 1 と、外層 1の内面に拡散接合された鋼系材からなる内層 2との長さは同じになるように形成してあり、スリープの両端部には鋼系側端リング 4が装着してある。

本発明においては、予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金からなる外層 1の内面に鋼系材からなる内層 2を拡散接合してスリーブとする。このスリーブの長さを 520 mm以上 6000mm以下としてあることが特徴である。このスリーブは、図 2に示すような回転軸と直角な断面において、外層の断面積 Soと内層の断面積 Siとの比 SoZSiを 0. 3〜20としてなることが特徴である。外層 1の超硬合金は、 WC、 Ta C、 Ti C等の超硬材料粉末に、 Co、 Ni、 Cr、 Ti等の金属粉末のうちから選ばれる 1種または 2種以上を 5〜50mass%添加した超硬材料混合粉末を焼結したものである。超硬材料混合粉末としては、 WCに 5 ~ 50mass% Co 粉末を混合したものが、耐摩耗性、耐肌荒性等に優れかつ靱性が良好であるので望ましい。この超硬合金は熱膨張率（線膨張係数）が従来のハイス、セミハイスといつた材質に比べ約半分と小さい。また、硬質のため、圧延時に受ける荷重によって S平する程度が、従来のハイス、セミハイスといった材質のロールに比べて小さい。ロールと被圧延材の接触弧長が短くなり、圧延時のロール回転に伴う接触時間も短くなる。このためロールへの入熱が減少し、熱膨張率も小さいので、サーマルクラゥンが小さくなる、という利点がある。サーマルクラウンの絶対量が小さくなれば、被圧延材の寸法、形状制御精度が向上するので望ましい。内層 2の鋼系材としては、錄鋼、鍛鋼、黒鉛铸鋼、炭素鋼おょぴ合金炭素鋼のいずれかが望ましい。軸芯 3は、たとえばクロム鋼、クロムモリプデン鋼、高速度鋼を調質して作成することができる。

以下に、本発明に係る超硬合金製複合ロールの製造方法について、図 3〜図 5を用いて説明する。

図 3は 1本の超硬合金製複合ロールのスリープに用いる複数の成形体部材 5を示す斜視図であり、図 4、図 5は、予め焼結された複数個の円筒状成形体部材 5を一体化して構成された超硬合金製スリープ 6の内面に、鋼系材からなる内層 2を形成し、スリーブを構成する過程を示した断面図である。

本発明の超硬合金製複合ロールは、例えば、粉末充填（ロール 1本当たり複数個の成形体を作成する） →C I P (冷間等方加圧）処理→機械加工→仮焼結→機械加ェ→本焼結と H I P処理（複数個の成形体部材を一体化し、超硬合金製スリープ 6 を作成する） →機械加工→拡散接合処理（超硬合金製スリープ 6の内面に鋼系の円筒状内層部材を拡散接合する） —嵌合固定（スリープを鋼製軸芯に嵌合して固定する）の工程を経て製造することができる。

成形体は、超硬材料粉末と金属粉末とを混合し、得られた超硬材料の混合粉末を外筒と内筒との間の隙間に充填して作成する。得られた中空成形体を、仮焼結し、必要があれば仮焼結後に、機械加工し、図 3に示すような中空円筒状成形体部材 5 とする。仮焼結の条件は、たとえば 550 - 800 で 1 ~ 3時間保持するのが好ましい。

中空成形体部材 5の密度高めるために、仮焼結に先立って C I P処理を行うことが望ましい。 C I P成形の条件は、たとえば 100〜300 M P aで 5〜60分保持するのがよい。

このようにして得られた中空成形体部材 5を複数個重ね合わせた後、本焼結と H I P処理により、拡散接合して一体化し、図 4に示すような超硬合金製スリープ 6 を作成する。本焼結と H I P処理は、たとえば、 A r雰囲気下、加圧条件 100〜200 M P a、焼結条件 1100~ 1200 、 0. 5〜2時間保持後、さらに 1300〜 1350°Cで 1〜 3時間保持する。このスリープの内面に鋼系の円筒状内層部材を拡散接合して、図 5に示すような、スリーブを得る。超硬合金製スリーブ 6の内面に肉厚 50mmの円筒状 SCM— 440 相当の鍛鋼を拡散接合する場合には、例えば A r雰囲気下、 1200〜130 0 、 0. 5〜 1時間保持の処理で行う。スリープは必要に応じて、研削、研磨等の機械加工を行う。次いで、スリープを焼きパメ、冷やしパメなどの通常の方法で軸芯に嵌合して固定する。

以上説明したように、本発明では、予め焼結された複数個の円筒状成形体部材 5 を、本焼結と H I P処理により一体化して超硬合金製スリープを構成するので、一体化後のスリープの寸法精度が良い。したがって研削量を少なくでき、超硬合金の製造歩留まりが良く、生産能率もよい。例えば径が 600mmで、スリープ長が 520mm 以上といった長尺大径ロールを製造することができる。

これに対して、図 1 1 (a)、図 1 1 (b)に示したように、長さが長い一体成形体の超硬合金からなるスリーブの外層を焼結により製造しようとすると、焼結後のスリープの研削量を多く必要とするため、研削負荷が増大し、研削に多大な時間を要する。超硬合金粉末の製造歩留まりが低いために、例えば径が 600瞻で、スリーブ長が 520mm 以上といった長尺大径ロールを能率よく経済的に製造することが難しい。さらに、本発明では、超硬合金からなる外層スリーブの内面に鋼系材からなる内層スリーブを拡散接合し、二層スリープを構成している。図 1 2 (a)、図 1 2 (b)に示す超硬合金製スリーブ 7のように、超硬合金製スリープ 7の内面に鋼系材がないものに比ぺると、製造過程の嵌合時にも、また圧延時にも、スリ "プが割れるのを抑制することができる。

図 7に本発明ロールのスリープの外層の割れ発生率を示す。図 8に従来の超硬合金製複合ロールのスリープの割れ発生率を示す。割れ発生率の定義は図 9の説明に示すものと同一である。図 7と図 8を比較すれば、本発明ロールのスリーブの外層の割れ発生率が低いことが明らかである。本発明ロールのスリープの外層の割れ発生率が低いのはスリープの外層に圧縮応力が働いているからである。

外層スリープに圧縮応力が働くのは以下の理由による。高温で超硬合金製スリ一ブの内面に鋼系の内層部材を拡散接合した後、冷却すると鋼系の内層部材の方が超硬合金製スリープよりも熱膨張係数が大きいために収縮量が大きくなり、この収縮量の差によって内層には引張応力が外層には圧縮応力が生じる。

なお、'図 7、図 8共に、外径が 560mm 、胴長が 1800mm、全長が 3500mmの冷間タンデム圧延機用ロールについて調べた結果である。

本発明の超硬合金製複合ロールを上記方法で製造する際の、ロール 1本当たりの成形体部材の個数と超硬合金混合粉末の製造歩留まりとの関係、およびロール 1本当たりの成形体部材の個数と嵌合時におけるスリープの外層の割れ発生率を調査した。更に、割れずに製造できた超硬合金製複合ロールを圧延に供して、圧延時におけるスリープの外層の割れ発生率を調査した。

図 6、図 7にそれぞれの調査結果を示す。図 6は、発明例におけるロール 1本当たりの成形体部材の個数と超硬合金の製造歩留まりとの関係、図 7は、発明例におけるロール 1本当たりの成形体部材の個数と嵌合時におけるスリープの外層の割れ発生率、並びに圧延時におけるスリープの外層の割れ発生率を示したグラフである。図 6において、超硬合金の製造歩留まりは、超硬合金製スリープの重量を成形体（複数個）に充填した超硬材料混合粉末の充填重量で除した値である。

図 6に示す結果となる理由は次の通りである。成形体部材の個数を 5個未満とした場合には、成形伴部材 1個あたりの胴長寸法が大きくなるため、焼結直後の冷却に伴う熱収縮が大きい。このため余裕をもって大き目な成形体部材を製造することになり、しかも収縮形状もいびつになる。超硬合金製スリープを製造する過程での研削量が増え、超硬合金の製造歩留まりが悪化する。一方、成形体部材の個数が 30 個を超えた場合には、成形体部材同士を重ね合わせる合わせ面の数が多くなり、この分超硬合金製スリープの研削量が増え、超碩合金の製造歩留まりが悪化する。図 7に示す結果から、ロール 1本当たりの成形体部材の個数が 30個を超えた場合には、割れ発生率が高くなることがわかる。その理由は、成形体部材同士の重ね合わせ面の数が多くなった分だけ、そこを起点とした割れ目が発生しやすくなるからである。尚、研削量が増えると研削時間も長くなり、生産能率が低下することはいうまでもない。

このように、本発明の超硬合金製複合ロールにおいては、超硬合金の製造歩留まりを良好にすると共に、嵌合時および圧延時における超硬合金製スリーブの割れを抑制する点から、成形体部材の個数を 5個以上 30個以下とすることが好ましいのである。

次いで、回転軸と直角な断面におけるスリープの外層の断面積 Soと内層の断面積 S iとの比（以下、単に断面積比ともいう） SoZSiを上記に限定した理由について説明する。

発明者らは、外径が 560mm、胴長が 1800mm、全長が 3500mmの冷間タンデム圧延機用ロールを上述した方法で製造し、実際に冷間タンデム圧延に併用する実験を行つた。その際に、予め焼結された 6個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金製スリーブを作成した。超硬合金からなる外層の厚みとその內面に拡散接合する鋼系材の内層の厚みの合計を 150 一定とし、その条件下で断面積比 SoZSiを 0. 12から 25までの範囲内で変えたロールを複数本作成した。このスリーブを鋼製軸芯に嵌合する時にスリープの外層での割れ発生率を調査した。スリープが割れなかつた場合には、口^ "ル 2本を 1セットとして冷間圧延に供して、圧延時のスリーブの外層での割れ発生率を調査した。スリープを鋼製軸芯に嵌合する際の割れ発生率、および圧延時の割れ発生率は次のようにして求めた。

図 9、図 1 0に示すそれぞれの断面積比 SoZSiにおいて 200本のロールを嵌合した。嵌合時に、割れ発生率が 1 %になった場合とは、 200 本のロールを嵌合して製造し、嵌合時に 2回の割れが発生したことである。嵌合時に割れたロールと同数を追加製造した。図 9、図 1 0に示すそれぞれの断面積比 SoZSiにおいて 200本（1 0 0セット）のロールを圧延に供した。例えば、圧延時における割れ発生率が 2 % になった場合とは、 1 0 0セットのロールを圧延に供し、 2セットのロールについて、一方または両方のロールに割れが発生したことである。

スリープを鋼製軸芯に嵌合する時および圧延時のスリープの外層での割れ発生率を図 9、図 1 0に示す。図 1 0は図 9の中で断面積比 SoZSiが小さい領域を拡大したものである。

図 9、図 1 0から、嵌合時のスリープの外層での割れ発生率は、断面積比 SoZSi が小さい場合には 0であり、断面積比 SoZSiが増大するに従って上昇し、断面積比 S o/Siが 20を超えると急激に上昇することがわかる。一方、圧延時のスリープの外層での割れ発生率は、断面積比 So/Siが大きい場合には 0であるが、断面積比 SoZSi が減少するに従って上昇し、断面積比 SoZSiが 0. 3 未満になると、急激に上昇することがわかる。

そこで、本発明では、嵌合時のスリープの外層での割れを防止する観点から、断面積比 SoZSiを 20以下とし、さらに好ましくは 15以下とする。一方、圧延時のスリープの外層での割れを防止する観点から、断面積比 So/Siを 0. 3 以上とし、さらに好ましくは 0. 8 以上とする。

以上説明した理由により、本発明で'は、スリーブは外層 1の断面積 Soと内層 2の断面積 Siとの比 SoZSiを 0. 3 ~20とし、さらに好ましくは So/Siを 0. 8 〜 15とする。スリープの断面積比 So/Siを本発明の範囲内において、 0. 8 以上とした場合には、断面積比を 0. 7 以下としている従来の超硬合金製複合ロールとスリープ厚みを同じにしたとしても、超硬合金からなる外層 1の厚みを厚くできる。このためロールの改削代が増え廃却径を小さくでき、ロールの寿命が長くなる。超硬合金からなる外層 1の厚みを厚くすることができるために、ロールの強度が増し、より圧延荷重の高い圧延に供することができる。

本発明の超硬合金製複合ロールは、外径を 150mm 以上、 1500mm以下とし、冷間タンデム圧延機用ワークロールとして適用すると、耐ヒートスクラッチ性およぴ被圧延材の表面光沢が従来,の鋼系ロールに比して格段に向上する。

本発明の超硬合金製複合ロールは、外径を 5000龍以上、 1500 以下とし、熱間粗圧延機用ワークロールとして適用すると、サーマルクラウン低減による寸法、形状制御の性能が従来の鋼系ロールに比して格段に向上する。

本発明の超硬合金製複合ロールは、外径を 400mm 以上、 1400mm以下とし、熱間仕上げ圧延機用ワークロールとして適用すると、サーマルクラウン低減による寸法、形状制御の性能が従来の鋼系ロールに比して格段に向上する。

本発明の超硬合金製複合ロールは、外径を 500miu 以上、 1500mni以下とし、厚板圧延機用ワークロールとして適用すると、サーマルクラウン低減による寸法、形状制御の性能が従来の鋼系口ルに比して格段に向上する。

本発明の超硬合金製複合ロールは、外径を 600匪以上、 2000随以下とし、形鋼圧延機用ワークロールとして適用すると、サーマルクラウン低減による寸法、形状制御の性能が、従来の鋼系ロールに比して格段に向上する。更に上記全ての用途に共通して、耐摩耗性、耐亀裂性、耐肌荒れ性が従来の鋼系ロールに比して、格段に向上するので好ましい。

本発明では、粗圧延機の少なくとも 1スタンドのワークロールに圧延部表層が超硬合金からなる口ールを用いる。超硬合金は、 WC, TaC, TiC等の超硬材料粉末に Co, Ni, Cr，Ti 等の金属粉末のうちから選ばれる 1種または 2種以上を 5〜50mass%添加した超硬材料混合粉末を焼結したものであり、超硬材料混合粉末としては、 — 5〜5 0m_aSs% Co粉末を焼結したものとするのが、耐摩耗性、耐肌荒れ性などに優れかつ靭性が良好であるので望ましい。

これにより、熱間圧延後の鋼板表面に焼付による肌荒れが生じなくなる。また、かかるロールをワークロールに用いたスタンドでは、圧延油の供給なしでもワークロールに亀裂が発生せず、摩耗進行も抑制される。

本発明で使用するロールは、軸部材と鋼系材からなる内層スリ一プと超硬合金からなる外層スリ一ブ部材とを有する。外層スリ一プ部材は複数個の超硬合金成形体部材をロール軸方向に接合し一体化して形成することが好ましい。こうするとスリ一ブ部材を精度良くまた作業性良く製作することができる。このロールは、軸部材と超硬合金接合スリーブの間に鋼系材からなる内層スリープを有する。

超硬合金接合スリープと軸部材を焼きばめ、冷やしばめなどの方法によって、直接接合した場合に比べ、完成後に超硬合金接合スリ一ブの軸方向に働く引張応力が緩和でき、製造時および圧延時の超硬合金接合スリープの割れの防止に有利である。上記超硬合金接合スリープの製作方法は、ロールの中心軸と交わる面で分割される複数個の中空部材（超硬合金成形体部材）をラパー成形し、仮焼結後、中空部材を H I P (熱間等方加圧）接合にて一体化するという方法である。この方法によれば、仮焼結工程での中空部材が小型化されているので熱歪の発生が抑制され、熱間粗圧延機のワークロールのような大径長尺ロールのスリーブを製造する場贪でも、作業性良く製造できて寸法精度の良い製品が得られる。

軸部材は、通常用いられているような铸鋼、鍛鋼、铸鉄等の金属製軸材で構成される。

図 1 3は、本発明の実施に適したロールの例を示す断面模式図である。鋼製軸芯 3の胴部に鋼系材からなる内層スリープ 2を介して超硬合金接合スリーブ 1を嵌合し鋼製側端リング 4で固定したものである。

図 1 4は、本発明の実施に適した熱間圧延ラインの例を示す配置図である。ライン上流側から順に、加熱炉 22、幅圧下装置 23、粗圧延機 21、仕上圧延機 20、冷却装置 24、卷取装置 25が配置されている。この例では、粗圧延機 23は R1, R2, R3の 3スタンドで構成され、仕上圧延機 20は F1，F2,〜，F7 の 7スタンドで構成されている。この例のように粗圧延機が複数のスタンドからなる場合には、被圧延材温度がより高い上流側のスタンドに本発明を適用することが望ましい。仕上圧延機においては超硯合金ロールの適用スタンドは、スケール量がより多くなる後段側のスタンドとするのが望ましい。また、経費などの余裕に応じて適用スタンドを増やすほどより良い結果が得られる。

(実施例 1 )

発明例 1 として、図 1、図 2に示す外径が 560mia、胴長が 1800IMI、全長が 3500mmの冷間タンデム圧延機用ロールを 2本製造した。スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリーブの外層での割れ状況およぴ超硬合金製ロール一本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。

発明例 1では、ロール 1本当たり 6個の予め焼結された円筒状成形体部材を同軸的に重ね合わせた後、本焼結と H I P処理し、一体化して超硬合金製スリーブを作成した。この超硬合金製スリープの内面に溶製の鋼系材からなる円筒状内層部材を拡散接合した。得られたスリープを鋼製軸芯に嵌合して固定して超硬合金製複合口ールを 2本製造した。

なお、成形体は以下の方法で作成した。表 1に示す組成の平均粒径 3〜 5 m の W C粉末と平均粒径 1〜 2 m の Co金属粉末とを WC製のボールを混合媒体として 2 日間混合した。得られた超硬材料の混合粉末を 2重円筒ラバ一製型の外筒と内筒との間の隙間に充填して成形体を作成した。 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 835mm 、長さが 425mra で、内筒は外径が 350mm 、長さが 425mm である。 2重筒の中心部分に径が 345mm 、長さ 500mm のパイプ状の心棒を揷入し、ハンマー式充填機上にラパー製型を置いた。超硬材料の混合粉末を等量ずつ充填し、その後加圧する、という一連のプロセスを繰り返して行った。

.その他の詳細な条件を表 1に示す。

また、超硬合金製スリープの内面に溶製の鋼系材からなる円筒状内層部材を拡散接合する処理条件を表 2に示す。

また、発明例 2として、予め焼結された成形体部材の個数を 4個とし、成形体部材の 1個当たりの長さを表 1に示すようにした以外は、発明例 1 と同じとした。発明例 1 と同様に、スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリープの外層での割れ状況およぴ超硬合金製ロール一本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。

なお、発明例 2では、外筒おょぴ内筒の長さを 640mm とし、パイプ状の心棒の長さを適宜変えて充填を行った。

従来例 1の超硬合金製複合ロールとしては、図 1 2 (a)、図 1 2 (b)に示した構造のものを、表 1に示す条件で製造し、発明例 1 と同様に、スリーブを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリープの外層での割れ状況およぴ超硬合金製ロール一本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。

成形体の作成は、発明例 1 と同様にして行ったが、 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 835ram 、長さが 2800mm、内筒は外径が 350mm であり、その 2重筒の中心部分に径が 345nun 、長さを適宜に変えたパイプ状の心棒を挿入した。

従来例 2の超硬合金製複合ロールとしては、図 l l (a)、図 1 1 (b)に示す構造のものを表 1に示す条件で製造し、発明例 1 と同様に、スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリープの外層での割れ状況おょぴロール一本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。

成形体の作成は、発明例 1 と同様にして行ったが、 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 900mm 、長さが 6000mmで、内筒は外径が 219mm であり、 2重筒の中心部分に径が 219ram 、長さを適宜としたパイプ状の心棒を挿入した。

スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリーブの外層での割れ状況およびロール一本当たりの研削加工に要した時間の合計を表 2に示す。表 2に示す結果から、発明例 1、 2の超硬合金製複合ロールは、スリープを鋼製軸芯に嵌合する際に、スリーブの外層で割れが発生せず、このロールを圧延に供することができることがわかった。従来例 2の場合より超硬合金の製造歩留まりが良く、かつ切削加工所要日数を減少できることがわかった。癸明例 1の場合には、予め焼結された成形体部材の個数を 6個としたので、発明例 2に比して、超硬合金混合粉末の製造歩留まりを良好にすることができた。

なお、従来例 1の超硬合金製複合ロールは、超硬合金混合粉末の製造歩留まりが低く切削加工所要日数が長い。嵌合時にスリープに割れが発生して、圧延に供することができなかった。

(実施例 2 )

図 1、 2に示した構造であって、表 3に示すロール寸法、表 4に示す部材の超硬合金製複合ロールを発明例とし、各種圧延機に組み込んで、それぞれの性能を調査した。

なお、表 4に示す超硬合金製スリーブは、表 5に示された予め焼結された複数個の成形体部材を本焼結と H I P処理により一体化して構成したものである。超硬合金製スリープを製造する際に、超硬合金粉末の製造歩留まりを調べた。

なお、従来例としては、図 1 1 (a)、図 1 1 (b)に示した構造であって、表 3に示すロール寸法、表 4に示す部材の超硬合金製複合ロールを、スリープの外層を一体成形体で形成した。比較例としては、表 3に示す発明例と同じロール寸法であって、表 5に示すロール材質のものを用いた。発明例、従来例、比較例を同じ各種圧延機に組み込んで、それぞれの性能を調査した。冷間タンデム圧延機においては全 5スタンド中第 5スタンドに組み込んで調査した。熱間仕上げタンデム圧延機においては全 7スタンド中、第 1スタンド、第 7スタンドに組み込んで調査した。

表 5に、発明例、従来例、比較例の限界圧延本数、亀裂深さ、サーマルクラウン、被圧延材の形状良否、発明例と従来例の口ール製造時における超硬合金の製造歩留まりを示す。

発明例、従来例おょぴ比較例のロール性能、および発明例、従来例のロール製造時における超硬合金の製造歩留まりを示す。

表 5に示す結果から、スリーブの長さを 520 以上 6000龍以下にしてなる発明例の超硬合金製複合ロールは、従来例の超硬合金製複合ロールより、超硬合金粉末の製造歩留まりが優れていることがわかる。また、発明例の超硬合金製複合ロールは、それぞれの圧延機のワークロールとして用いた場合に、比較例の冷間セミハイスおよぴ熱間ハイスロールより、それぞれ耐摩耗性、耐肌荒れ性が優れているので、限界圧延本数が多く、さらに耐亀裂性が優れ、サーマルクラウンが小さいので、比較例のロールより被圧延材の形状が良好であることがわかる。

(実施例 3 )

外径 560mm X胴長 1800ium X全長 3500mmの冷間タンデム圧延機用ロールを、表 6に示すようにして、各区分でそれぞれ 2本製造した。スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリープの外層での割れ発生状況およぴ超硬合金製口ール 1本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。スリーブが割れないものは、その後圧延に供して、 .ロールを廃却するまでの間に圧延した圧延処理量を調ぺた。

発明例 A 1では、図 1、図 2に示す構造の超硬合金製複合ロールを用いた。ロール 1本当たり 6個の予め焼結された円筒状成形体部材を同軸的に重ね合わせた後、本焼結と H I P処理し、一体化して超硬合金製スリープを構成した。この超硬合金製スリープの内面に炭素鋼の溶製材からなる円筒状内層部材を拡散接合し、得られたスリープを鋼製軸芯に嵌合して超硬合金製複合ロールとした。

なお、成形体は以下の方法で作成した。表 1に示す組成の平均粒径 3 〜 5 m の ff C粉末と平均粒径 1 〜 2 ηι の Co金属粉末とを WC製のボールを混合媒体として 2日間混合した。得られた超硬材料の混合粉末を 2重円筒ラパー製型の外筒と内筒との間の隙間に充填して成形体を作成した。 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 835mm 、長さが 425mm で、内筒は外径が 350mm 、長さが 425mni である。 2重筒の中心部分に径が 350mm 、長さ 500mm のパイプ状の心棒を挿入し、ハンマー式充填機上にラパー製型を置いた。超硬材料の混合粉末を等量ずつ充填し、その後加圧する、という一連のプロセスを繰り返して行った。

なお、発明例 A 2での各成形体の作成は、 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 835 mm 長さが 425 mmで、内筒は外径が 490 mm、長さが 425 mmであり、 2重筒の中心部分に径が 490 mm, 長さ 500 mmのパイプ状の心棒を挿入して行った。

従来例 A 3の超硬合金製複合ロールとしては、図 1 2 (a)、図 1 2 (b)に示す構造のものを、ロール 1本当たりの成形体部材の個数を 2個として製造した。

なお、従来例 A 3での各成形体の作成は、 2'重円筒ラパー製型の外筒は内径が 835 nun、長さが 2800mmで、内筒は外径が 350mm、長さが 2800mmであり、 2重筒の中心部分に径が 350mm、長さ 3500ramのパイプ状の心棒を挿入して行った。

従来例 A 4の超硬合金製複合ロールとしては、図 1 1 (a)、図 1 1 (b)に示す構造のものを製造した。

なお、超硬材料の混合粉末を充填する際に、 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 9 OOmra、長さが 6000ramで、内筒は外径が 370mm、長さが 6000mniであり、 2重筒の中心部分に径が 370mm、長さ 6500mmのパイプ状の心棒を挿入した隙間に充填した。

表 7に、超硬合金の混合粉末歩留まり、嵌合時のスリープの割れの状況、研削加ェ所要 β数おょぴ圧延処理量を示す。

表 7に示す結果から、発明例 A l、 A 2の超硬合金製複合ロールは嵌合時に、スリ ^ "プの外層で割れが発生せず、このロールを圧延に供することができること、および従来例 A 4の場合より超硬合金の製造歩留まりを向上させることができ、かつ切削加工所要日数を減少させられることがわかった。

発明例 A 1の場合には、断面積比を 0. 8 〜15の範囲としたので、断面積比を 0. 7 以下とした発明例 A 2、および従来例 A 4に比して、圧延処理量を増大することができた。

なお、従来例 A 3の超硬合金製複合ロールでは、超硬合金混合粉末の製造歩留まりも低いうえ、嵌合時にスリープの外層で割れが発生したので、圧延に供することができなかった。

(実施例 4 )

外径が 1500mm、胴長が 900mm、全長が 3800mmの形鋼圧延機用ロールを、表 8に示す条件で、各区分でそれぞれ 2本製造した。スリープを製造する際の超硬合金の製造歩留まり、嵌合時のスリープの外層での割れ発生状況およぴ超硬合金製ロール 1 本当たりの研削加工に要した時間の合計を調べた。スリーブが割れないものは、その後圧延に供して、ロールを廃却するまでの間に圧延した圧延処理量を調べた。

発明例 B 1では、図 1、図 2に示す構造の超硬合金製複合ロールを用いた。ロール 1本当たり 5個の予め焼結された円筒状成形体部材を同軸的に重ね合わせた後、本焼結と H I P処理し、一体化して超硬合金製スリーブを構成した。この超硬合金製スリープの内面に錄鋼からなる円筒状内層部材を拡散接合し、得られたスリーブを鋼製軸芯に嵌合して固定して超硬合金製複合ロールを 1本ずつ製造した。

なお、成形体は、実施例 1 と同様にして作成した。その際、 2重円筒ラパー製型の外筒は内径が 1975nmi、長さが 255mmで、内筒は外径が 960 mm、長さが 255mm であり、 2重筒の中心部分に径が 960 mni、長さ 320mのパイプ状の心棒を挿入し、ラパ^ "製型をハンマー式充填機上に置いて充填を行った。

また、発明例 B 2は、スリプの断面積比 SoZSiを変えて、発明例 B 1 と同様にして製造し、従来例 B 3、 B 4はそれぞれ上記実施例 3の従来例 A 3、 A 4と同様にして製造した。

表 9に、超硬合金の混合粉末歩留まり、嵌合時のスリープの割れの状況、研削加ェ所要日数おょぴ圧延処理量を示す。

表 9に示す結果から、発明例 B l、 B 2の超硬合金製複合ロールは嵌合時に、スリープの外層で割れが発生しないこと、従来例 B 4の場合より超硬合金の製造歩留まりを高くできること、切削加工所要日数を減少できることがわかった。

発明例 B 1の場合には、断面積比を 0. 8 ~ 15の範囲としたので、断面積比を 0. 7 以下とした癸明例 B 2、および従来例 B 4に比して、圧延処理量を増大させることができた。

なお、従来例 B 3の超硬合金製複合ロールは、癸明例 B l、 B 2と比較して超硬合金混合粉末の製造留まりが低い。嵌合時にスリープの外層で割れが発生したので、圧延に供することができなかった。

(実施例 5 )

発明例として図 1、 2に示す構造の超硬合金製複合ロールを使用した。表 1 0にロール寸法を、表 1 1に部材材質と寸法を示す。

表 1 1に示す超硬合金製スリ一プは表 1 2に示した個数の予め焼結された成形体部材を本焼結と H I P処理により一体化して構成したものである。超硬合金製スリーブを製造する際に、超硬合金粉末の M造歩留まりを調べた。

従来例としては、図 l l (a)、図 1 1 (b)に示す構造の超硬合金製複合ロールを使用した。表 1 0にロール寸法を、表 1 1に部材材質と寸法を示す。スリーブの外層を一体成形体で形成している。

比較例としては、表 1 0に示す発明例と同じロール寸法であって、表 1 2に示すロール材質のものを使用した。

発明例、従来例、比較例を同じ各種圧延機に組み込んで、それぞれの性能を調査した。冷間タンデム圧延機においては全 5スタンド中第 5スタンドに組み込んで調査した。熱間仕上げタンデム圧延機においては全 7スタンド中第 1スタンドと第 7 スタンドに組み込んで調査した。

表 1 2に、発明例、従来例、比較例の限界圧延本数、亀裂深さ、サーマルクラウ. ン、被圧延材の形状良否、 .発明例と従来例のロール製造時における超硬合金の製造歩留まり、ロール廃却時までの圧延処理量を示す。

表 1 2に示す結果から、発明例の超硬合金製複合ロールは、従来例の超硬合金製複合ロールより、超硬合金粉末の製造歩留まりが高く、かつ圧延処理量を増加させることができることがわかる。

また、発明例の超硬合金製複合ロールは、それぞれの圧延機のワーク口 ^"ルとして用いた場合に、比較例の冷間セミハイスおよぴ熱間ハイスより、それぞれ耐摩耗性、耐肌荒れ性が優れているので、 .限界圧延本数が多く、さらに耐亀裂性が優れ、サーマルクラゥンが小さいので、比較例のロールより被圧延材の形状が良好であることがわかる。

(実施例 6 )

図 1 4に示す熱間圧延ラインにて、表 1 3に示す材質のワークロールを、粗圧延機、仕上圧延機に組み込んだ。 SUS430フェライト系ステンレス鋼をコイル単位で 100 本ずつ圧延し、圧延後鋼板の表面性状を観察した。粗圧延機のワークロールの亀裂深さを調査した。

粗圧延機ワーク口ール圧延部寸法は外径 1300mm X幅 2000mffl、仕上圧延機ワーク口ール圧延部寸法は外径 900mmX幅 2000mm、粗圧延パス数は 7 (=Rlx3+ 2x3+Rlxl) である。

表 1 3中「超硬」は超硬合金ロールを意味し図 1 3に示す構造を有する。超硬合金接合スリーブは、タングステンカーバイド（WC) に Coを 20mass%添加したものを素材としてラパー成形により形成した厚み 230fflm X長さ 500mmの ffC-Co合金中空部材を長手方向に 4個 H I P接合して製作した。このスリープを鋼系材からなる内層スリーブに拡散接合し、更に鋼製軸芯に嵌合して超硬合金ロールを得た。表 1 3中「鋼」は鋼ロールを意味し高速度鋼を調質して製作した。

また、超硬合金ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水のみ供給し、鋼ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水おょぴ圧延油を供給しつつ圧延した。

結果を表 1 3に示す。本発明の実施例では、超硬合金ロールに圧延油を供給しなくても圧延後の鋼板表面は肌荒れがなく良好であった。また、圧延後の超硬合金口ールにおいては中空部材接合位置でもその他の位置でも亀裂の発生が皆無であった。

(実施例 7 )

図 1 4に示す熱間圧延ラインにて、表 1 4に示す材質のワークロールを、粗圧延機、仕上圧延機に組み込んだ。一般低炭素鋼をコイル単位で 30本ずつ圧延し、この圧延の後、鋼板の表面性状を観察するとともに、粗圧延機のワークロールの亀裂深さを調査した。

粗圧延機ワークロール圧延部寸法は外径 1300ηιηι ψ X幅 2000mmW 、仕上圧延機ヮークロール圧延部寸法は外径 900mm ψ X幅 2000mraW、粗圧延パス数は 7 (=Rlx3+R2x3+R 1x1) である。

表 1 4中「超硬」、「鋼」は表 1 3中「超硬」、「鋼」と同様の意味である。また、超硬合金ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水のみ供給し、鋼ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水おょぴ圧延油を供給しつつ圧延した。

結果を表 1 4に示す。本発明の実施例では、超硬合金ロールに圧延油を供給しなくても圧延後の鋼板表面は肌荒れがなく良好であった。また、圧延後の超硬合金口ールにおいては中空部材接合位置でもその他の位置でも亀裂の発生が皆無であった。

(実施例 8 ) 図 1 4に示す熱間圧延ラインにて、表 1 5に示す材質のワークロールを、粗圧延機、仕上圧延機に組み込んだ。 SUS430フェライト系ステンレス鋼をコイル単位で 100 本ずつ圧延し、この圧延の後、鋼板の表面性状を観察するとともに、仕上圧延機のワークロールの摩耗量（ロール半径当たり）を調査した。

粗圧延機ワークロール圧延部寸法は外径 1300πιπι φ X幅 2000rai W、仕上圧延機ヮークロール圧延部寸法は外径 900mm φ X幅 2000nimW 、粗圧延パス数は 7 (=Rlx3+R2x3+R 1x1) である。

表 1 5中「超硬」は超硬合金ロールを意味し図 1 3に示す構造を有する。超硬合金接合スリープは、タングステンカーパイド（WC) に Coを 20mass%添加したものを素材としてラパー成形により形成した厚み 350mm X長さ 500mmの WC-Co合金中空部材を長手方向に 4個 H I P接合して製作した。このスリープを鋼系材からなる内層スリーブに拡散接合し、更に鋼製軸芯に嵌合して超硬合金ロールを得た。表 1 5中「鋼」は鋼ロールを意味し高速度鋼を調質して製作した。

結果を表 1 5に示す。本発明の実施例では、超硬合金ロールに圧延油を供給しなくても圧延後の鋼板表面は肌荒れがなく良好であった。また、超硬合金ロールは圧延後にほとんど摩耗していなかった。なお、圧延後の超硬合金ロールには亀裂発生もなかった。

(実施例 9 )

図 1 4に示す熱間圧延ラインにて、表 1 6に示す材質のワークロールを、粗圧延機、仕上圧延機に組み込んだ。一般低炭素鋼をコイル単位で 100本ずつ圧延し、この圧延の後、鋼板の表面性状を観察す δとともに、仕上圧延機のワークロールの摩耗量（ロール半径当たり）を調査した。

粗圧延機ワークロール圧延部寸法は外径 1300mm φ X幅 2000niniW、仕上圧延機ヮークロール圧延部寸法は外径 900nita φ X幅 2000mmW、粗圧延パス数は 7 (=Rlx3+R2x3+R 1x1) である。

表 1 6中「超硬」、「鋼」は表 1 5中「超硬」、「鋼」と同様の意味である。また、超硬合金ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水のみ供給し、鋼ロール使用スタンドではワークロールにロール冷却水おょぴ圧延油を供給しつつ圧延した。

結果を表 1 6に示す。本発明の実施例では、超硬合金ロールに圧延油を供給しなくても圧延後の鋼板表面は肌荒れがなく良好であった。また、超硬合金ロールは圧延後にほとんど摩耗していなかった。なお、圧延後の超硬合金ロールには亀裂発生もなかった。産業上の利用可能性

本発明の超硬合金製複合ロールによれば、長尺大径とした場合でも、歩留まり良く、効率的に、かつ割れを抑制して製造することができると共に、各種の圧延に供した場合に、割れを抑制して、安定圧延することができる。

かくして本発明によれば、熱間圧延の粗圧延機と仕上圧延機ワークロールに超硬合金ロールを適用したことにより、圧延油を供給しなくても焼付による鋼板の肌荒れを防止でき、またロールの亀裂発生と摩耗を防止できるという優れた効果を奏する。項目癸明例 1 発明例 2 従来例 1 従来例 2 ロールの構成図 1、図 2 図 1、図 2 図 1 2 ( a )、図 1 1 ( a )、

図 1 2 (b ) 図 1 1 ( b ) ロール 1本当たりの

6 4 2 1 、一体成成形体部材の個数形体）口ールす法外径 560mm X胴長 1800謹 X全長 350.0mm 超硬' 金製外径 (mm) 560 * * * スリ、ーブの内径（mm) 335 * 360

寸法

;¾さ (膽ノ 1800

超硬料の WC (mass%) 85 * 混合 3 末組一

成 Co (mass%) 15 ネ * 内層 Ϊ 材の外径（mm) 335

寸法

内径 mm) 280 なし *

； ¾さ（mm) 1800

内層部材の材質里^ Λ ^: ホ * 軸芯胴部外径（ram) 約 280 360 *

全長（mm) 3500 * * 軸芯の材質 5 %Cr鋼

成形体の外径（mm) 690 * *

寸法体成形体内径（脆） 300 250

( C I P処理、 *

機械加工後）； ¾ 5 (mm) 368 472 1000

CIP 処理圧力（MPa) 285 * *

* 保持時間 10分 * *

仮焼結処理温度（で） 750 * *

JE力 (Pa) ιο-'〜10 -². * * なし保持時間 2時間 * *

雰囲気水素雰囲気 * *

本焼結 HIP 温度（） 1330 * * '* 処理

圧力（MPa〉 100 * * * 保持時間 2時間 * * * 雰囲気 A r * * *

* ：癸明例 1と同じ条件 W

表 2

* ：発明例 1と同じ条件

表 3

口ール寸法 ffl 余

径胴長全長

(mni ) (tnrn i 冷間タンデム圧延機 600 1800 3500 熱閬粗圧延機 1300 2000 5000 熱間仕上圧延機 900 2000 5000 厚板圧延機 1000 5000 9000 形鋼圧延機 1500 900 5000

表 4

ロール全体サイ超硬合金製複合ロールの部材の諸元

ズ (外径）と軸用途超硬合金製スリープ内層部材軸心グト往 £ m <1

した場合の好材質外径内ましい超硬ス

/径、長さ材質外径内 /径、長さ材質中央部長 / さ、

(ram) (mm) (mm; (mm) (mm; 径リーブ厚（半径

(mm) あたり）範囲冷閬タンデム 600 320 1800 320 280 1800 280 3500 57. 5〜 45 圧延機

熱間粗圧延機 WC: 80%mass 1300 700 2000 黒鉛 700 610 2000 610 5000 125〜312. 5 熱間仕上 Co: 20%raass 900 480 2000 480 420 2000 420 5000

圧延機

厚板圧延機 1000 535 5000 535 470 5000 470 9000 95〜240 形鋼圧延機 1500 800 900 800 700 900 700 5000 145〜362. 5

寸 Ω C

表 5

CO

t

限界圧延本数：耐摩耗性、耐肌荒れ性による限界、胴部表面における亀裂長さ：超音波探傷により測定、サーマルクラウン：径当たりの、胴部中央の熱膨張量 Dcと胴端 25mmの熱膨張量 Deとの差（Dc— De) .

形状：〇：ロール替えまでの圧延内で良好、 △：ロール替えまでの圧延前半で中程度の腹伸びが発生、

X ：ロール替えまでの圧延前半で大きな腹伸びが発生

熱間仕上圧延機：カツコ外は第 1スタンド、カツコ内は第 7スタンドの値

表 6 口一ル寸法：外径 560mm X胴長 1800mm X全長 3500mm

* ：癸明例 A 1と同じ条件 7

ロール寸法：外径 560腿 X胴長 1800ramX全長 3500腿

圧延処理量：ロールを廃却するまでの間の圧延処理量

表 8 ロール寸法：外径 1500mm X胴長 900mm X全長 3800mm

* ：発明例 B 1と同じ条件 9

ロール寸法：外径 1500顧 X胴長 900腿 X全長 3800mm

圧延処理量：口一ルを廃却するまでの間の圧延処理量

表 1 0

口ール寸法

径胴長全長

1 、iniuノ Vifllfl) ■ m ΙΠΠm1ノ 1 y^ |Rj ^ /rン Zギノムゾ Pェ正機 600 1800 3500 熱間粗圧延機 1300 2000 5000 熱間仕上圧延機 900 2000 5000 厚板圧延機 1000 5000 9000 形鋼圧延機 1500 900 5000

部材の諸元

超硬合^ »合口' —ルの部材の諸元

用途超硬合金製スリーブ内層部材軸心

材質外径内径長さ W 外径内径長さ材質 Φ郷径長さ

(nun) (ιππι^ mm) (πιιπ) (mmノ冷間タンデム 600 320 1800 320 280 1800 280 3500 圧延機

熱間粗圧延機 WC:80%mass 1300 700 2000 口 700 610 2000 SKD11 610 5000

(JIS ,

熱間仕上 . Co:20%mass 900 480 2000 480 420 2000 G4404) 420 5000

CO 圧延機

00

厚板圧延機 1000 535 5000 535 470 5000 470 9000 形鋼圧延機 1500 800 900 800 700 900 700 5000

表 1 2 各種圧延機での圧延結果

5

限界圧延本数：耐摩耗性、耐肌荒れ性による限界、胴部表面における亀裂長さ：超音波探傷により測定サ-マルクラウン：径当たりの、胴部中央の熱膨張量 Dcと胴端の熱膨張量 Deとの差（Dc— De)

X ：ロール替えまでの圧延前半で大きな腹伸びが発生

圧延処理量：各圧延機毎に発明例での圧延処理量を 1とした場合

表 1 3 口ール条件圧延後圧延後

ロール亀裂深さ（μ πι)

No. 粗圧延仕上圧延備考

R1 R2 R3 F1〜F7 R1 R2 R3

A 超硬鋼鋼良好 0 120 50 実施例

B 鋼超硬 ― 鋼鋼良好 200 0 30 実施例

C 鋼鋼超硬鋼良好 190 130 0 実施例

D 超硬超硬 #3 鋼良好 0 0 25 実施例 .

E 超硬鋼超硬鋼良好 0 115 0 .実施例 o

F 鋼超硬超硬鋼良好 210 0 0 実施例

G 超硬超硬超硬鋼良好 0 0 0 実施例

H 鋼 3 鋼鋼肌荒れ 205 135 60 比較例 .

表 1 4 口ール条件圧延後圧延後

鋼板表面ロール亀裂深さ（μ πι)

No. 粗圧延仕上圧延

R1 R2 R3 F1〜F7 R1 R2 R3 備考

I 超硬超硬超硬鋼良好 0 0 0 実施例

J 3 鍋鋼鋼肌荒れ 50 30 25 比較例

^ 2

表 1 5

口ール条件圧延後圧延後

No. 粗圧延仕上圧延鋼板表面ロール摩耗（ z m)

( 最大 Zスタンド）備考

R1〜R3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 超硬鋼

A 鋼超硬鋼鋼鋼鋼鋼良好 _ 2/F1 120/F7 実施例

B 鋼鋼鋼鍋超硬鋼鋼良好 2/F4 70/F7 実施例

C . 鋼鋼鋼鋼鋼鋼超硬良好 1/F7 140/F6 実施例

D 超硬超硬超硬超硬超硬超硬超硬超硬良好 3/F2 実施例

E 3 鋼鋼鋼鋼 3 鋼肌荒れ 160/F7 比較例

表 1 6 ロール条件圧延後圧延後

鋼 κ表面ロール摩耗 ( μ m)

No. 粗圧延仕上圧延備考

R1〜R3 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 超硬鋼

F 超硬超硬超硬超硬超硬超硬超硬超硬良好ほとんどなし実施例

G 鋼鋼鋼鋼鋼鋼鋼鋼肌荒れ 100 〜160 比較例

Claims

請求の範囲

1 . 予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金からなる外層と、この外層の内面に形成された鋼系材からなる内層とにより構成されたスリーブを、鋼製軸芯に嵌合して固定してなる超硬合金製複合ロールであって、前記スリープは、スリープの長さを 520 匪以上 6000匪以下としたことを特徴とする超硬合金製複合ロール。

2 . 前記成形体部材の個数を 5個以上 30個以下とすることを特徴とする請求項 1 に記載の超硬合金製複合ロール。

3 . 予め焼結された複数個の円筒状成形体部材を一体化して構成された超硬合金からなる外層と、この外層の内面に形成された鋼系材からなる内層とにより構成されたスリープを、鋼製軸芯に嵌合して固定してなる超硬合金製複合ロールであって、前記スリーブは、回転軸と直角な断面における前記外層の断面積 Soと前記内層の断面積 Siとの比 So/Siを 0. 3 〜20としてなることを特徴とする超硬合金製複合ロール。

4 . 前記外層の断面積 Soと前記内層の断面積 Siとの比 SoZSiを 0. 8 〜15としてなることを特徴とする請求項 3に記載の超硬合金製複合ロール。

5 . 外径を 150 腿以上、 800mm 以下とし、冷間タンデム圧延機用ワークロールとして用いられることを特徴とする請求項 1から 4に記載の超硬合金製複合ロール。

6 . 外径を 500mm 以上、 1500mm以下とし、熱間粗圧延機用ワークロールとして用いられることを特徴とする請求項 1から 4に記載の超硬合金製複合ロール。

7 . 外径を 400mm 以上、 1400mm以下とし、熱間仕上げ圧延機用ワークロールとして用いられることを特徴とする請求項 1から 4に記載の超硬合金製複合ロール。

8 . 外径を 500mm 以上、 1500mm以下とし、厚板圧延機用ワークロールとして用いられることを特徴とする請求項 1から 4に記載の超硬合金製複合ロール。

9 . 外径を 600ηιπι以上、 2000mni以下とし、形鋼圧延機用ワークロールとして用いられることを特徴とする請求項 1から 4に記載の超硬合金製複合ロール。

1 0 . 鋼の熱間圧延に際し、粗圧延機の少なくとも 1スタンドのワークロールに圧延部表層が超硬合金からなるロールを用いることを特徴とする鋼の熱間圧延方法。

1 1 . 鋼の熱間圧延に際し、仕上圧延機の少なくとも 1スタンドのワークロールに圧延部表層が超硬合金からなるロールを用いることを特徴とする鋼の熱間圧延方法。

1 2 . 前記ロールは軸部材とその外側のスリープ部材とを有し、該スリーブ部材が複数個の超硬合金成形体部材をロール軸方向に接合して一体化して形成されたものであることを特徴とする請求項 1 0または 1 1記載の鋼の熱間圧延方法。