JP2006181628A - Method for rolling thick steel plate and method for producing thick steel plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、厚鋼板の圧延方法およびそれを用いた厚鋼板の製造方法に関する。厚鋼板は、平鋼や帯鋼と比べ、製品幅が広い。平鋼が製品幅500mm以下、帯鋼が600〜2300mmであるのに対し、厚鋼板は多くの場合、製品幅2300mm超、と平鋼よりもはるかに製品幅が広く、帯鋼とは一部製品幅のラップする領域があるものの、概して帯鋼よりも製品幅が広い。厚鋼板と帯鋼とは、一部製品厚もラップする領域があるが、前者が圧延後に巻き取られないのに対し、後者は巻き取られるという大きな相違があって、当業者間では区別されている。 The present invention relates to a method for rolling thick steel plates and a method for producing thick steel plates using the same. Thick steel plates have a wider product width than flat steel and strip steel. While flat steel has a product width of 500 mm or less and strip steel has a width of 600-2300 mm, thick steel plates often have a product width of more than 2300 mm, which is much wider than flat steel. Although there is a region where the product width wraps, the product width is generally wider than the strip steel. Thick steel plate and strip steel have a region where some product thickness wraps, but there is a big difference that the former is not wound after rolling, while the latter is wound after rolling. ing.
一般に、鋼スラブを熱間圧延して厚鋼板(以下、厚板)となす工程(厚板圧延工程)では、鋼スラブを加熱炉で例えば1050〜1350℃に加熱した後、1基または2基の可逆式圧延機で複数パス熱間圧延して、所望の板厚、板幅の厚鋼板(製品板厚範囲:4.5〜400mm )となす。厚板圧延用可逆式圧延機(厚板圧延機)のワークロールには、通常、鋼製のロールが用いられる。 In general, in a step (thick plate rolling step) in which a steel slab is hot-rolled into a thick steel plate (hereinafter referred to as a thick plate), the steel slab is heated to, for example, 1050 to 1350 ° C. in a heating furnace, and then one or two Are subjected to hot rolling in a plurality of passes with a reversible rolling mill to obtain a thick steel plate having a desired thickness and width (product thickness range: 4.5 to 400 mm). A steel roll is usually used as a work roll of a reversible rolling mill for thick plate rolling (thick plate rolling mill).
しかし、圧延温度が高いため、ワークロールと被圧延材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。また、圧延反力(圧延荷重)、熱負荷に伴う大きな応力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、それが製品厚鋼板の表面に転写して肌荒れが生じたり、ロール研削量が増えてロール原単位が悪化したり、亀裂が大きいと、ロールの折損(スポーリング)に至る場合もある、という問題もあった。 However, since the rolling temperature is high, seizure is likely to occur between the work roll and the material to be rolled, and the surface of the product steel plate is rough. Also, due to the large stress accompanying the rolling reaction force (rolling load) and thermal load, the surface of the work roll is likely to crack, and when cracked, it is transferred to the surface of the product thick steel plate, resulting in rough skin. In addition, there is a problem that when the roll grinding amount is increased and the roll basic unit is deteriorated or the crack is large, the roll may be broken (spoling).
また、圧延温度の比較的低いものを多く圧延すると、圧延荷重が高くまた被圧延材表面に比較的硬いスケールが生成することから、ワークロールが早期に摩耗してロールプロフィルが変わってしまい、ロール再研磨の頻度が高く、ロールコストが高くなるという問題もあった。亀裂発生に対する抵抗や耐摩耗性の大きいロールとしては、従来、特許文献1に示すような、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や、特許文献2に示すような、内層が鋼製、外層が超硬合金製の内外2層スリーブをもつ複合ロールの外層/内層の断面積比を規制した超硬合金製複合ロールなどが用いられてきた。 In addition, if many rollings with relatively low rolling temperatures are rolled, the rolling load is high and a relatively hard scale is generated on the surface of the material to be rolled. Therefore, the work roll is worn early and the roll profile is changed. There was also a problem that the frequency of re-polishing was high and the roll cost was high. Conventionally, as a roll having high resistance to cracking and wear resistance, as shown in Patent Document 1, a high-carbon steel high-speed steel roll in which the composition, hardness, and residual compressive stress of the roll outer shell layer are regulated, and Patent Document As shown in FIG. 2, a composite roll made of cemented carbide in which the cross-sectional area ratio of the outer layer / inner layer of a composite roll having an inner / outer two-layer sleeve having an inner layer made of steel and an outer layer made of cemented carbide is regulated.
しかし、前記特許文献1のロールは、厚板圧延機のワークロールに用いても、前記焼付や亀裂等(亀裂、摩耗)を十分に防止できなかった。また、前記特許文献2のロールは、前記焼付や亀裂等を有効に防止できるものの、その複合スリーブ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、厚板圧延用ワークロールのような大径長尺(例えば外径1200mmφ×圧延部幅5500mmW)のロ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、厚板圧延機のワークロールには適用できていなかった。そのため、被圧延材の表面品質を良好な状態で何百本も圧延しようとすれば、頻繁にラインを停止してはロールを交換して操業せざるを得なかった。 However, even when the roll of Patent Document 1 is used for a work roll of a thick plate rolling mill, the seizure and cracks (cracking and wear) cannot be sufficiently prevented. Further, although the roll of Patent Document 2 can effectively prevent the seizure and cracks, the composite sleeve is manufactured by sintering the mixed powder of the cemented carbide of the outer layer and simultaneously diffusion-bonding it to the inner layer. Therefore, it is difficult to manufacture with high accuracy and good workability in a size range suitable for a roll having a large diameter and long length (for example, outer diameter 1200 mmφ × rolling part width 5500 mmW) such as a work roll for thick plate rolling. It was not applicable to the work roll of a plate rolling mill. Therefore, if hundreds of rolls are to be rolled with the surface quality of the material to be rolled in good condition, the line must be stopped frequently and the rolls must be replaced to operate.
こうしたことから、厚板圧延機でのワークロールの焼付や亀裂等を防止し、厚板製品の表面品質を向上するとともに、厚板圧延操業において圧延能率を向上する、という両方の要求に応えるべく、特許文献3では、超硬合金製の円筒をます焼結して作成し、それをいくつか継ぎ足してHIP(熱間等方加圧)した後、鋼製軸心に嵌め込むことで、表層が超硬合金からなるロールを製造し、厚鋼板の圧延に用いることを提案している。 Therefore, in order to meet both the demands of preventing work roll seizure and cracks in the plate rolling mill, improving the surface quality of the plate products, and improving the rolling efficiency in plate rolling operations. In Patent Document 3, a cylinder made of cemented carbide is further sintered, and some of them are added and HIP (hot isostatic pressing) is performed. Has proposed to manufacture a roll made of cemented carbide and use it for rolling thick steel plates.
なお、後述の本発明を実施するための最良の形態に引用するため、特許文献4にここで言及しておく。
しかし、特許文献3に示されているような、ワークロールの表層の材質を超硬合金とする方法では、超硬合金が脆性材料であるため、ワークロールが割損しやすい問題があった。しかも、1本被圧延材を圧延しただけですぐさま割損するというわけではなく、何本も被圧延材を圧延しているうちに突然割損する。何本目に割損するかはばらつきがあって、ひとたび割損すると厚板圧延操業が突然中断して被圧延材の圧延が何時間かできなくなる。このような問題があるため、適用が困難であった。 However, in the method in which the material of the surface layer of the work roll as shown in Patent Document 3 is a cemented carbide, there is a problem that the work roll is easily damaged because the cemented carbide is a brittle material. Moreover, it does not mean that the material to be rolled is immediately broken just by rolling the material to be rolled, but suddenly breaks while rolling the material to be rolled. The number of breakage varies, and once a breakage occurs, the plate rolling operation is suddenly interrupted and rolling of the material to be rolled cannot be performed for several hours. Because of such problems, it has been difficult to apply.
本発明は上述のような従来技術の問題を解決するべくなされたものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art.
(1)鉄系材料を外層とし、内部に超硬合金層を有するロールを用いることを特徴とする厚鋼板の圧延方法。 (1) A method for rolling a thick steel plate, characterized by using a roll having an iron-based material as an outer layer and a cemented carbide layer inside.
(2)(1)の厚鋼板の圧延方法を用いた厚鋼板の製造方法。 (2) A method for producing a thick steel plate using the method for rolling a thick steel plate according to (1).
本発明によれば、特許文献3に示したワークロールのように割損してしまうことを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent breakage like the work roll shown in Patent Document 3.
本発明では、厚板圧延機のワークロールに鉄系材料を外層とし、内部に超硬合金層を有するロールを用いる。 In the present invention, a roll having an iron-based material as an outer layer and a cemented carbide layer inside is used as a work roll of a thick plate rolling mill.
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種以上を質量%にして5〜50%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、質量%にして5〜50%Coを添加したWC粉末を焼結したものとするのが、耐摩耗性、耐肌荒れ性等に優れかつ靭性が良好であるので好ましい。 Cemented carbide is 5-50% added to carbide powder such as WC, TaC, TiC, etc. with one or more selected from metal powders such as Co, Ni, Cr, Ti, etc. as mass%. The cemented carbide mixed powder is sintered. As the cemented carbide mixed powder, it is assumed that the WC powder added with 5 to 50% Co in mass% is sintered, It is preferable because it has excellent resistance to rough skin and good toughness.
本発明の厚鋼板の圧延方法に用いられるロールについて、以下に説明する。 The roll used for the rolling method of the thick steel plate of this invention is demonstrated below.
本発明の実施形態に用いるワークロール(以下、ロール)を図1〜図5に示す。それぞれの図において、(a)は半径方向断面図であり、(b)は胴長方向断面図である。それらのロールの基本的な構造上の特徴は、鉄系材料からなる外層1と、その内側に超硬合金からなる内層2を形成したことにある。 The work roll (henceforth, roll) used for embodiment of this invention is shown in FIGS. In each figure, (a) is a cross-sectional view in the radial direction, and (b) is a cross-sectional view in the body length direction. The basic structural features of these rolls are that an outer layer 1 made of an iron-based material and an inner layer 2 made of a cemented carbide inside are formed.
図1に示したロールは、内部を全て超硬合金からなる内層2とした場合である。なお、図中の5は、ネック部である。 The roll shown in FIG. 1 is a case where the inside is the inner layer 2 made of a cemented carbide. In addition, 5 in a figure is a neck part.
図2に示したロールは、鉄系材料よりなる軸芯4の周りに、超硬合金からなる内層2を設け、その外側に鉄系材料よりなる外層1を設けたものである。 The roll shown in FIG. 2 is provided with an inner layer 2 made of cemented carbide around an axis 4 made of iron-based material and an outer layer 1 made of iron-based material on the outer side thereof.
図3〜図5に示したロールは、図2に示したロールにおいて、超硬合金からなる内層2に接するようにして、それぞれ、内層2の内側、外側、両側に、鉄系材料または、上記と同じか異なる組成の超硬合金よりなる中間層3を設けたものである。これは、後述するスリーブ状の超硬合金層を形成する場合に発生する残留応力や、圧延時に発生する熱応力により、ロールに内部応力が発生する影響を緩和する目的で設けている。 The rolls shown in FIGS. 3 to 5 are the same as the rolls shown in FIG. 2 in contact with the inner layer 2 made of a cemented carbide, respectively, on the inner side, the outer side, and both sides of the inner layer 2, respectively, The intermediate layer 3 made of a cemented carbide having the same or different composition is provided. This is provided for the purpose of alleviating the influence of internal stress generated on the roll due to residual stress generated when a sleeve-shaped cemented carbide layer to be described later is formed or thermal stress generated during rolling.
外層1をなす鉄系材料は、鉄系という言葉の通り、鉄を質量%にして50%以上含有するものであればいかなるものでも良いが、例えば、特許文献4に記載されている以下のような合金成分を有するようにするのが好ましい。 The iron-based material forming the outer layer 1 may be any material as long as it contains 50% or more by mass of iron as the term iron-based. For example, the following is described in Patent Document 4 as follows: It is preferable to have various alloy components.
質量%にして、C:1.1〜1.5%、Si:0.15〜1.0%、Mn:0.15〜1.5%、Ni:1.0%以下、Cr:9.0〜15.0%、Mo:1.0%未満、V:0.8%未満、Ti:0.3%以下を含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鉄系合金。 By mass%, C: 1.1 to 1.5%, Si: 0.15 to 1.0%, Mn: 0.15 to 1.5%, Ni: 1.0% or less, Cr: 9. An iron-based alloy containing 0 to 15.0%, Mo: less than 1.0%, V: less than 0.8%, Ti: 0.3% or less, and the balance iron and inevitable impurities.
一方、内層2をなす超硬合金は、WC、TaC、TiCなどの超硬材料粉末に、Co、Ni、Cr、 Ti等の金属粉末のうちから選ばれる1種あるいは2種以上を総質量に対し質量%にして5〜50%の割合で添加した超硬材料混合粉末を焼結したものであり、特に、WCに総質量に対し質量%にして5〜50%の割合でCo粉末を添加した超硬材料混合粉末を焼結したものとするのが、使用時の熱特性、製造時の割損抑制などの耐事故性が良好であるので好ましい。 On the other hand, the cemented carbide forming the inner layer 2 is composed of a cemented carbide powder such as WC, TaC or TiC and one or more selected from metal powders such as Co, Ni, Cr and Ti in the total mass. Sintered cemented carbide mixed powder added at a mass percentage of 5-50%, especially Co powder added to the WC at a mass percentage of 5-50% of the total mass It is preferable to sinter the cemented carbide mixed powder, because it has good accident resistance such as thermal characteristics at the time of use and suppression of breakage at the time of manufacture.
また、図3〜図5に示したロールにおいて、中間層3をなす鉄系材料は、外層1をなす鉄系材料と同一の材質としても良いし、それとは異なる異種の鉄系材料としても良い。異種の鉄系材料としては、例えば、鋳鋼、鍛鋼、黒鉛鋳鉄、炭素鋼及び合金炭素鋼のいずれも好ましく、以下のような合金成分を有するようにするのも好ましいが、これに限るものではない。 Moreover, in the roll shown in FIGS. 3 to 5, the iron-based material forming the intermediate layer 3 may be the same material as the iron-based material forming the outer layer 1, or may be a different kind of iron-based material. . As the dissimilar iron-based material, for example, any of cast steel, forged steel, graphite cast iron, carbon steel, and alloy carbon steel is preferable, and it is preferable to have the following alloy components, but is not limited thereto. .
質量%にして、C:1.3%以下、Si:1.0%以下、Mn:1.5%以下、Ni:1.0%以下、Cr:10%以下、Mo:1.0%未満、V:0.8%未満、Ti:0.3%未満を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鉄系合金。 C: 1.3% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 1.5% or less, Ni: 1.0% or less, Cr: 10% or less, Mo: less than 1.0% V: less than 0.8%, Ti: less than 0.3%, an iron-based alloy consisting of the remaining iron and inevitable impurities.
また、超硬合金を中間層3として用いるのも好ましく、その場合、その超硬合金は、WC、TaC、TiCなどの超硬材料粉末に、Co、Ni、Cr、 Ti等の金属粉末のうちから選ばれる1種あるいは2種以上を総質量に対し質量%にして5〜50%の割合で添加した超硬材料混合粉末を焼結したものであり、特に、WCに総質量に対し質量%にして5〜50%の割合でCo粉末を添加した超硬材料混合粉末を焼結したものとするのが、使用時の熱特性、製造時の割損抑制などの耐事故性が良好であるので好ましい。 It is also preferable to use a cemented carbide as the intermediate layer 3, in which case the cemented carbide is a cemented carbide powder such as WC, TaC or TiC, and a metal powder such as Co, Ni, Cr or Ti. Sintered cemented carbide mixed powder in which one or two or more selected from the above is added in a proportion of 5 to 50% by mass with respect to the total mass. If the cemented carbide mixed powder to which Co powder is added at a ratio of 5 to 50% is sintered, the thermal characteristics at the time of use and the accident resistance such as the suppression of breakage at the time of manufacture are good. Therefore, it is preferable.
なお、上記のような異種の鉄系材料あるいはそれとはさらに異なる異種の鉄系材料は、溶製材とするのが好ましいので、以下、溶製材の鉄系材料の場合を例に説明するが、本発明に用いるロールの鉄系材料の部分は溶製材に限定されるものではない。 In addition, since the different types of iron-based materials as described above or different types of iron-based materials are preferably melted materials, the following description will be made with reference to the case of the iron-based materials of the melted materials. The iron-based material portion of the roll used in the invention is not limited to the melted material.
また、図2〜図5に示したロールの軸芯4は、例えば、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、高速度鋼を調質することで製造することもできる。 Moreover, the shaft core 4 of the roll shown in FIGS. 2-5 can also be manufactured by refining chromium steel, chromium molybdenum steel, and high-speed steel, for example.
以上述べた基本的なロールの構造に基づいて、詳細な構造は、ロール寸法、使用条件、製造コストの許容範囲などにより適宜決定すれば良いが、ロール寸法のうち、各部のものに関しては、以下に述べるようにすることが好ましい。 Based on the basic roll structure described above, the detailed structure may be appropriately determined depending on the roll dimensions, use conditions, manufacturing cost tolerance, etc. It is preferable to do as described below.
すなわち、鉄系材料からなる外層1の厚みは薄ければ薄いほどロール偏平が抑制され、圧延中、ロールと被圧延材との間の接触弧長が短くなる。これにより、圧延中のロールの回転に伴うロールと被圧延材との接触時間も短くなって、ロールへの入熱が減少し、熱応力が軽減されるため、ワークロール表層に亀裂が入りにくくなり、ロール研削量が減ってロール原単位が悪化するのを抑制できる。 That is, the thinner the outer layer 1 made of an iron-based material, the smaller the roll flatness, and the shorter the contact arc length between the roll and the material to be rolled during rolling. This shortens the contact time between the roll and the material to be rolled along with the rotation of the roll during rolling, reduces heat input to the roll, and reduces thermal stress, making the work roll surface layer less susceptible to cracking. Therefore, it is possible to suppress the roll grinding amount from decreasing and the roll basic unit from deteriorating.
しかしながら、製造上、薄い層になればなるほど形成が困難になるという制約や、圧延中の剛性の問題から、5mm以上とするのが好ましい。上限はロール偏平の抑制の観点から、100mm以下とするのが好ましい。 However, it is preferable that the thickness is 5 mm or more because of the limitation that the thinner the layer becomes, the more difficult it is to form, and the problem of rigidity during rolling. The upper limit is preferably 100 mm or less from the viewpoint of suppressing roll flatness.
また、超硬合金からなる内層2の厚みは、ロール偏平を抑制する観点から、厚い方が好ましい。好適な範囲は、50mm〜500mmである。 The inner layer 2 made of cemented carbide is preferably thicker from the viewpoint of suppressing roll flatness. The preferred range is 50 mm to 500 mm.
また、鉄系材料または超硬合金からなる中間層3の厚みは、ある程度の厚みがあれば、超硬合金層を安定化させることができるので、超硬合金層の厚み以下とするのが好ましい。製造上、薄い層になればなるほど形成が困難になることから、3mm以上とするのが好ましい。 In addition, the thickness of the intermediate layer 3 made of an iron-based material or a cemented carbide can be stabilized if there is a certain amount of thickness. Therefore, the thickness is preferably equal to or less than the thickness of the cemented carbide layer. . In production, the thinner the layer, the more difficult it is to form.
そして、図2〜図5に示したロールの軸芯4の太さは、ロールの構造上、ネック部5の代表寸法(小判状断面の部分を除いた円柱部分の直径)と同一とするのが好ましく、ロールの胴部(ネック部を除くという意味)の直径の1.5分の1ないし4分の1とするのが好ましい。軸芯4の太さを調整することで、結果的に、超硬合金からなる内層2や鉄系材料からなる中間層3の厚みも調整できる。 The thickness of the roll core 4 shown in FIGS. 2 to 5 is the same as the representative dimension of the neck portion 5 (the diameter of the cylindrical portion excluding the oval cross section) due to the roll structure. It is preferable that the diameter is 1.5 to 1/4 of the diameter of the body (excluding the neck) of the roll. By adjusting the thickness of the shaft core 4, as a result, the thickness of the inner layer 2 made of cemented carbide or the intermediate layer 3 made of iron-based material can also be adjusted.
ロールの最終的な寸法は、ロールの胴長方向中央の胴部の円柱部分の直径にして500〜2000mm、胴長方向の長さにして2500〜6000mmと幅広い。 The final dimensions of the roll are as wide as 500 to 2000 mm as the diameter of the cylindrical portion of the body at the center of the roll length direction and 2500 to 6000 mm as the length in the length direction.
次に、図3に示したロールの場合を例に、本発明に用いるロールの製造方法について、以下に説明する。 Next, taking the case of the roll shown in FIG. 3 as an example, a method for manufacturing the roll used in the present invention will be described below.
なお、本発明に用いるロール寸法は、代表的な一例を挙げると、胴部の外径1200mmφ×胴長5490mmW内外と、胴長方向に非常に長いので、超硬合金部分を一体で製造することは好ましくなく、図6に示すごとく、(a)予め焼結にて製造された胴長数百mmのものを、(b)複数継ぎ足して再度焼結するようにして製造するのが好ましい。 Note that the roll dimensions used in the present invention are, as a typical example, very long in the body length direction with the outer diameter of the body 1200 mmφ × body length 5490 mmW. As shown in FIG. 6, it is preferable that (a) a body having a body length of several hundred mm manufactured in advance by sintering is (b) added in a plurality and then sintered again.
そこで、例えば、粉末充填(ロール1本あたりの胴長を整数で除した寸法に後工程での収縮分を加算したのに実質的に等しい幅(胴長)を持つ複数個の成形体を製造する)→CIP(冷間等方加圧)処理→機械加工→仮焼結→機械加工→本焼結・HIP(熱間等方加圧)処理(複数個の成形体を胴長方向に継ぎ足して一体化し、熱間等方加圧して焼結し、超硬合金製スリーブ(円筒状部材)を製造する)→機械加工→拡散接合処理(超硬合金製スリーブの内面側に中間層として鉄系の円筒状内層部材を設ける場合)→嵌合・固定(スリーブを軸芯用部材に嵌合して固定する)という一連の製造プロセスを経て、軸芯用部材の周りに超硬合金層を有するロール部材を製造する。そして、外層の鉄系材料よりなる円筒状部材を鋳造により作成し、上記の超硬合金層を有するロール部材に焼き嵌めなどにより嵌合し一体化することで、最終的に本発明のロールを製造完了する。 Therefore, for example, a plurality of molded bodies having a width (body length) that is substantially equal to powder filling (size obtained by dividing the body length per roll by an integer and adding the shrinkage in the subsequent process) → CIP (cold isotropic pressure) treatment → Machining → Pre-sintering → Machining → Main sintering / HIP (hot isotropic pressure) treatment (Adding multiple compacts in the body length direction) Are integrated, hot isostatically pressed and sintered to produce a cemented carbide sleeve (cylindrical member)) → machining → diffusion bonding (iron as an intermediate layer on the inner surface of the cemented carbide sleeve) Through a series of manufacturing processes of fitting and fixing (fitting and fixing the sleeve to the shaft core member), and then a cemented carbide layer around the shaft core member. The roll member which has is manufactured. Then, a cylindrical member made of an iron-based material of the outer layer is created by casting, and the roll of the present invention is finally formed by fitting and integrating the roll member having the cemented carbide layer by shrink fitting or the like. Completed production.
しかる後、機械加工を施して、各部の寸法を最終的に調整したり、研磨してロール胴部の粗度や光沢度を調整することは、何らこれを妨げない。 Thereafter, machining is performed to finally adjust the dimensions of each part, and polishing to adjust the roughness and gloss of the roll body does not impede this.
以上述べた本発明のロールの製造方法の一部について補足して説明すると、超硬合金製スリーブには、必要に応じて、その内面に研削、研磨等の機械加工を行い、次いで、焼き嵌め、冷やし嵌めなどの方法で超硬合金製スリーブを軸芯に嵌合して固定する。 A supplementary explanation will be given of a part of the manufacturing method of the roll of the present invention described above. The cemented carbide sleeve is subjected to machining such as grinding and polishing on the inner surface as necessary, and then shrink fitting. Then, a cemented carbide sleeve is fitted and fixed to the shaft core by cold fitting or the like.
CIP成形の条件は、例えば、100〜300 MPaで5〜60分保持するのが好ましい。 For example, the CIP molding is preferably performed at 100 to 300 MPa for 5 to 60 minutes.
仮焼結の条件は、例えば、550〜800℃で1〜3時間保持するのが好ましい。 The pre-sintering condition is preferably, for example, maintained at 550 to 800 ° C. for 1 to 3 hours.
本焼結・HIP処理は、例えば、Ar雰囲気下、100〜200MPa、1100〜1200℃で、0.5〜2時間保持後、さらに1300〜1350℃で1〜3時間保持するのが好ましい。なお、本焼結・HIP処理は、同時処理に限らず、焼結後に熱間等方加圧処理を行っても良い。例えば、超硬合金製スリーブの内面に肉厚50mmの円筒状SCM−440相当の鍛鋼を拡散接合する場合には、Ar雰囲気下、1200〜1300℃で、0.5 〜1時間保持するのが好ましい。 The main sintering / HIP treatment is preferably, for example, held at 100 to 200 MPa and 1100 to 1200 ° C. in an Ar atmosphere for 0.5 to 2 hours, and further held at 1300 to 1350 ° C. for 1 to 3 hours. The main sintering / HIP treatment is not limited to simultaneous treatment, and hot isostatic pressing may be performed after sintering. For example, when diffusion-bonding forged steel equivalent to a cylindrical SCM-440 having a thickness of 50 mm on the inner surface of a cemented carbide sleeve, it is held at 1200 to 1300 ° C. for 0.5 to 1 hour in an Ar atmosphere. preferable.
最後に、外層の鉄系材料よりなる円筒状部材を鋳造により製造し、上記の超硬合金製スリーブの内面側にSCM440相当の鍛鋼を拡散接合した円筒状部材の外面側に焼き嵌めなどにより嵌合・一体化する。外層の鉄系材料よりなる円筒状部材は、必要に応じて、嵌合の前後に焼入れや浸炭により調質あるいは鍛造などを施して必要な強度と性質を与えるようにするのも好ましい。 Finally, a cylindrical member made of an iron-based material for the outer layer is manufactured by casting, and fitted to the outer surface side of the cylindrical member in which forged steel equivalent to SCM440 is diffusion-bonded to the inner surface side of the above-mentioned cemented carbide sleeve by shrink fitting. Combine and integrate. It is also preferable that the cylindrical member made of the iron-based material of the outer layer is given tempering or forging by quenching or carburizing before and after the fitting as necessary to give the necessary strength and properties.
以上が、本発明に用いるロールの製造方法の一例であるが、以上説明した方法はあくまで一例であり、本発明に用いるロールの製造方法は、以上説明した方法に限られるものではない。例えば、外層の鉄系材料よりなる部分は遠心鋳造、肉盛溶接、あるいは溶射などによって、ロール部材の外側に形成するなどしても良い。 Although the above is an example of the manufacturing method of the roll used for this invention, the method demonstrated above is an example to the last, and the manufacturing method of the roll used for this invention is not restricted to the method demonstrated above. For example, the outer layer made of the iron-based material may be formed outside the roll member by centrifugal casting, overlay welding, thermal spraying, or the like.
なお、図1〜図5には示していないが、外層1及び中間層3をなす鉄系材料の層と、内層2をなす超硬合金層との間には、超硬合金材料に適宜、鉄(Fe)や炭素(C)を添加して調整した緩衝層を設けるようにするのも好ましい。緩衝層の成分は、超硬合金の拡散接合条件に応じて調整されることが好ましい。緩衝層の厚みは、超硬合金によるサーマルクラウン抑制の効果を損なわないようにするためには10mm以下とするのが好ましく、2〜5mmとするのがさらに好ましい。 Although not shown in FIGS. 1 to 5, between the layer of the iron-based material forming the outer layer 1 and the intermediate layer 3 and the cemented carbide layer forming the inner layer 2, the cemented carbide material is appropriately selected. It is also preferable to provide a buffer layer prepared by adding iron (Fe) or carbon (C). The components of the buffer layer are preferably adjusted according to the diffusion bonding conditions of the cemented carbide. The thickness of the buffer layer is preferably 10 mm or less, and more preferably 2 to 5 mm so as not to impair the effect of thermal crown suppression by the cemented carbide.
超硬合金層2のヤング率は鉄系材料に比べて高いので、ロール偏平が抑制され、圧延中、ロールと被圧延材との間の接触弧長が短くなり、これにより、圧延中のロールの回転に伴うロールと被圧延材との接触時間も短くなって、ロールへの入熱が減少し、熱応力が軽減されるため、ワークロール表層に亀裂が入りにくくなることは先にも述べたが、ロールへの入熱が減少することで、ロールの外層1と被圧延材との間に焼き付きが発生するのも抑制される、という効果もある。 Since the Young's modulus of the cemented carbide layer 2 is higher than that of the iron-based material, roll flatness is suppressed, and the contact arc length between the roll and the material to be rolled is shortened during rolling. The contact time between the roll and the material to be rolled along with the rotation of the roll is also shortened, the heat input to the roll is reduced and the thermal stress is reduced, so that the work roll surface layer is less likely to crack. However, since heat input to the roll is reduced, there is also an effect that occurrence of seizure between the outer layer 1 of the roll and the material to be rolled is suppressed.
また、外層1は超硬合金のような脆性材料ではない鉄系材料で構成されているので、ロールの外層1と被圧延材との接触によってワークロールが割損するのも防止できる。 Moreover, since the outer layer 1 is made of an iron-based material that is not a brittle material such as a cemented carbide, it is possible to prevent the work roll from being damaged by the contact between the outer layer 1 of the roll and the material to be rolled.
厚鋼板を熱間圧延して製造する工場(厚板圧延ライン)において、厚板圧延機は1基または2基配置されるが、2基配置の場合は、少なくともいずれか1基のワークロールに本発明に用いるロールを用いる。図7は、本発明の実施に適した厚板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10、デスケーリング装置11、厚板圧延機12、冷却装置13、冷却床14が配置されている。この例では、厚板圧延機12は上下1対のワークロールWRおよびバックアップロールBURを備えた4重式の可逆式圧延機1基で構成されているが、可逆式圧延機2基で構成されたものでもよく、また、可逆式圧延機を上下1対のワークロールのみ備えた2重式としたものであってもよい。 In a factory (thick plate rolling line) where hot steel plates are manufactured by hot rolling, one or two thick plate rolling mills are arranged, but in the case of two arrangements, at least one work roll is provided. The roll used in the present invention is used. FIG. 7 is a layout diagram showing an example of a thick plate rolling line suitable for carrying out the present invention. A heating furnace 10, a descaling device 11, a thick plate mill 12, a cooling device 13, and a cooling bed 14 are arranged in this order from the upstream side of the line. In this example, the thick plate mill 12 is composed of one quadruple reversible rolling mill having a pair of upper and lower work rolls WR and a backup roll BUR, but is composed of two reversible rolling mills. Alternatively, the reversible rolling mill may be a double type having only a pair of upper and lower work rolls.
2基構成の厚板圧延機の場合、いずれか1基に対して本発明を適用してもよいが、2基に対して適用した方がさらに効果的である。 In the case of a thick plate rolling mill having a two-unit configuration, the present invention may be applied to any one unit, but it is more effective to apply to two units.
図7に示す厚板圧延ラインにて、厚板圧延機のワークロール(圧延部寸法=外径1200mmφ×幅5490mmW)として鋼ロール、図8(a)、(b)に示す各超硬合金ロールA,B、図2、図3に示す本発明のロールを用い、各ロール種類毎に20本ずつ、SM490相当鋼スラブ(300mm厚)を熱間圧延(パス数10〜15)して製品板厚12〜16mmの厚鋼板となした。 In the thick plate rolling line shown in FIG. 7, a steel roll as a work roll of a thick plate rolling mill (rolling part dimension = outside diameter 1200 mmφ × width 5490 mmW), each cemented carbide roll shown in FIGS. 8A and 8B. Using the rolls of the present invention shown in A, B, FIG. 2 and FIG. 3, hot rolled steel slabs equivalent to SM490 (thickness of 300 mm) for each roll type (number of passes: 10 to 15), and product plates A thick steel plate having a thickness of 12 to 16 mm was obtained.
鋼ロールは高速度鋼を調質して製作された。 The steel roll was made by tempering high speed steel.
超硬合金ロールAは図8(a)に示す構造を有し、超硬合金接合スリーブ22は、タングステンカーバイド(WC)にCoを質量%にして20% 添加したものを素材としてラバー成形により形成した厚さ230mmt×幅400mmLのWC-Co 合金中空部材を幅方向に25個HIP接合し、これを鋼製軸心24に嵌合して超硬合金ロールAを得た。なお、21は鋼製側端リングである。 The cemented carbide roll A has the structure shown in FIG. 8A, and the cemented carbide joining sleeve 22 is formed by rubber molding using a material obtained by adding 20% by mass of Co to tungsten carbide (WC). Twenty-five WC-Co alloy hollow members having a thickness of 230 mmt and a width of 400 mmL were HIP-bonded in the width direction, and fitted to the steel shaft 24 to obtain a cemented carbide roll A. Reference numeral 21 denotes a steel side end ring.
超硬合金ロールBは図8(b)に示す構造を有し、超硬合金接合スリーブ22は、タングステンカーバイド(WC)にCoを質量%にして10% 添加したものを素材としてラバー成形により形成した厚さ230mmt×幅400mmLのWC-Co 合金中空部材を幅方向に25個HIP接合し、これを鋼製緩衝材25に嵌合し、さらに鋼製軸心24に嵌合して超硬合金ロールBを得た。なお、21は鋼製側端リングである。 The cemented carbide roll B has the structure shown in FIG. 8B, and the cemented carbide joining sleeve 22 is formed by rubber molding using a material obtained by adding 10% by weight of Co to tungsten carbide (WC). 25 WC-Co alloy hollow members having a thickness of 230 mmt and a width of 400 mmL are joined in a HIP joint in the width direction, and are fitted into a steel cushion 25 and further fitted into a steel shaft 24 to make a cemented carbide. Roll B was obtained. Reference numeral 21 denotes a steel side end ring.
本発明例では、ワークロールは、図2及び図3に示した構造のものを用い、外層1は、特許文献4に記載の化学成分範囲の鉄系材料で、質量%にして、C:1.4%、Si:0.5%、Mn:0.5%、Ni:0.5%、Cr:12%、Mo:0.8%、V:0.4%、Ti:0.1%で残部はFeと不可避的不純物である成分からなる合金とし、厚みを15mmとした。 In the example of the present invention, the work roll having the structure shown in FIG. 2 and FIG. 3 is used, and the outer layer 1 is an iron-based material having a chemical composition range described in Patent Document 4 in mass%, C: 1 .4%, Si: 0.5%, Mn: 0.5%, Ni: 0.5%, Cr: 12%, Mo: 0.8%, V: 0.4%, Ti: 0.1% The balance is an alloy composed of Fe and components that are inevitable impurities, and the thickness is 15 mm.
超硬合金層2は質量%にして15%のCoをWCに添加したものとし、図2のものは、厚みを200mm、図3のものは、厚みを195mmとした。図3のものの中間層3は、質量%にして0.05%の炭素を含有する炭素鋼とし、厚みを5mmとした。超硬合金層2は胴長方向5個の仮焼結体から、前記のHIPにより製造し、内側に中間層3を嵌合した。嵌合時は、超硬合金層2を350℃に加熱し、中間層3を−30℃に冷却して、焼き冷やし嵌めした。外層1は遠心鋳造および機械研削により25mmの厚みの円筒を製造し、これを超硬合金層1の外周に嵌合した。嵌合時、超硬合金層2と中間層3の一体円筒は常温のまま、外層1を250℃に加熱して焼き嵌めた。これら3層の一体円筒を380℃に加熱して直径750mmの鋼製軸芯4に焼き嵌めした。最後に、外層1を鍛造および機械研削して、ロール外周を仕上げた。 The cemented carbide layer 2 was 15% by mass of Co added to WC, the thickness in FIG. 2 was 200 mm, and the thickness in FIG. 3 was 195 mm. The intermediate layer 3 shown in FIG. 3 is carbon steel containing 0.05% carbon by mass, and the thickness is 5 mm. The cemented carbide layer 2 was manufactured from the five temporary sintered bodies in the body length direction by the above HIP, and the intermediate layer 3 was fitted inside. At the time of fitting, the cemented carbide layer 2 was heated to 350 ° C., the intermediate layer 3 was cooled to −30 ° C., and tempered and fitted. As the outer layer 1, a cylinder having a thickness of 25 mm was manufactured by centrifugal casting and mechanical grinding, and this was fitted to the outer periphery of the cemented carbide layer 1. At the time of fitting, the outer cylinder 1 was heated to 250 ° C. and shrink-fitted with the integral cylinder of the cemented carbide layer 2 and the intermediate layer 3 kept at room temperature. These three-layered integrated cylinders were heated to 380 ° C. and shrink-fitted onto a steel shaft core 4 having a diameter of 750 mm. Finally, the outer layer 1 was forged and mechanically ground to finish the outer periphery of the roll.
各ロール種類毎に最終本目に圧延された厚鋼板の表面性状を観察するとともに、最終本目の圧延を終えたワークロール表層の亀裂発生量および摩耗量を調査した。亀裂発生量は超音波探傷法で検出したロール表層亀裂の個数および最大深さで評価した。摩耗量は圧延前とのロールプロフィル差が最大となるロール胴長方向位置におけるロール半径減少量で評価した。 While observing the surface properties of the thick steel sheet rolled for the final roll for each roll type, the amount of cracks and wear on the surface of the work roll after the final roll was investigated. The amount of cracks generated was evaluated by the number of roll surface cracks detected by ultrasonic flaw detection and the maximum depth. The amount of wear was evaluated by the amount of roll radius reduction at the position in the roll body length direction where the difference in roll profile from that before rolling was maximum.
調査結果を表1に示す。ワークロールに超硬合金ロールを用いた比較例、図2及び図3に示した構造のワークロールを用いた本発明例では、圧延後のロール表層の亀裂は浅く、表面性状は良好であった。これに対し、従来例である鋼ロールでは、亀裂が深く、肌荒れしていた。 The survey results are shown in Table 1. In the comparative example using the cemented carbide roll as the work roll and the present invention example using the work roll having the structure shown in FIGS. 2 and 3, the roll surface layer after rolling was shallow and the surface property was good. . On the other hand, the conventional steel roll had deep cracks and rough skin.
なお、20本の圧延を終了後も圧延を継続したが、超硬合金ロールAは53本目、超硬合金ロールBは215本目に割損してしまった。従来例である鋼ロールと、図2及び図3に示した構造のワークロールを用いた本発明例では、500本以上圧延しても割損しなかった。 Although the rolling was continued after the 20 rollings were finished, the cemented carbide roll A was broken at the 53rd and the cemented carbide roll B was broken at the 215th. In the example of the present invention using the steel roll which is a conventional example and the work roll having the structure shown in FIGS.
なお、厚鋼板は、高炉などから出る溶銑を成分調整して溶製した後、造塊法にて鋳造後のインゴットを分塊圧延するか、あるいは連続鋳造法により直接、スラブ状の鋼塊にし、それを上記図7に示したような厚板圧延ラインにて、圧延することで製造できるが、上記図7に示したような厚板圧延ラインにて、圧延する際に、本発明の厚鋼板の圧延方法を用いて圧延することで、良好な表面品質の厚鋼板を製造できるとともに、ワークロールの割損による操業停止も防止することができる。 Thick steel plates are prepared by adjusting the components of the hot metal coming from a blast furnace, etc., and then ingot after casting by ingot casting, or by direct casting into slab steel ingots directly. It can be manufactured by rolling in the thick plate rolling line as shown in FIG. 7, but when rolling in the thick plate rolling line as shown in FIG. By rolling using the rolling method of a steel plate, it is possible to produce a thick steel plate with good surface quality and to prevent operation stoppage due to breakage of the work roll.
1 鉄系材料
2 超硬合金
3 中間層
4 軸芯
5 ネック部
10 加熱炉
11 デスケーリング装置
12 厚板圧延機
13 冷却装置
14 冷却床
21 鋼製側端リング
22 超硬合金接合スリーブ
24 鋼製軸心
25 鋼製緩衝材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferrous material 2 Cemented carbide 3 Intermediate layer 4 Shaft core 5 Neck part 10 Heating furnace 11 Descaling device 12 Thick plate mill 13 Cooling device 14 Cooling floor 21 Steel side end ring 22 Cemented carbide joining sleeve 24 Steel Axle 25 Steel cushioning material
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