JP2005074455A - Pinch roll for coiling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属帯を巻取装置で巻き取る際に使用する、巻取装置用ピンチロールに関する。 The present invention relates to a pinch roll for a winding device that is used when winding a metal strip with a winding device.
例えば鋼帯の熱間圧延ラインでは、被圧延材(鋼帯)を巻取装置で巻き取る際に、巻取装置の上流に設置した上、下のピンチロールにより被圧延材を挟持(ピンチ)しつつ、該上、下のピンチロールを回転させることで、被圧延材のばたつきを抑制し、被圧延材に適正張力を作用させながら、巻き取っている。この熱間圧延ラインにおける巻取装置用ピンチロールは、被圧延材との接触による熱、冷却水や水蒸気による腐食、被圧延材先端噛込時の衝撃、被圧延材搬送速度とピンチロール周速との不一致によるスリップ(摺道)等を受ける過酷な条件下で使用されており、このため、焼付、腐食、摩耗等により使用できる期間に限度があり、製造コストの点で問題となっている。 For example, in a steel strip hot rolling line, when a material to be rolled (steel strip) is taken up by a winding device, the material to be rolled is pinched by a lower pinch roll after being installed upstream of the winding device. However, by rotating the upper and lower pinch rolls, the fluttering of the material to be rolled is suppressed, and winding is performed while applying an appropriate tension to the material to be rolled. The pinch roll for the winding device in this hot rolling line is composed of heat from contact with the material to be rolled, corrosion due to cooling water or steam, impact at the time of biting the tip of the material to be rolled, conveying speed of the material to be rolled and circumferential speed of the pinch roll. It is used under severe conditions such as slip (sliding road) due to inconsistency with this, and therefore there is a limit to the period that can be used due to seizure, corrosion, wear, etc., which is a problem in terms of manufacturing cost .
帯鋼の熱間圧延ライン以外で用いられるピンチロールでも、腐食(冷却水によるものとは限らない)、摩耗は問題になる。一般に、巻取装置用ピンチロールには、組成が質量%で、C:0.4%以上、Cr:5.0%以下を含有するFe系材料が使用されているが、それらへの対策を取った種々のロール材料が提案されている。 Even pinch rolls used outside of the steel strip hot rolling line are subject to corrosion (not necessarily due to cooling water) and wear. In general, a pinch roll for a winding device uses an Fe-based material having a composition of mass% and containing C: 0.4% or more and Cr: 5.0% or less. Various roll materials taken have been proposed.
例えば、クロム鋳鉄材料を熱間圧延ラインにおける巻取装置用ピンチロールとして使用することが知られている。特許文献1記載のクロム鋳鉄材料は、組成が質量%で、C:2.8〜3.5%、Si:1.5〜2.5%、Mn:0.5〜1.0%、P:0.1%以下、S:0.08%以下、Ni:3.5〜4.5%(4.5%を除く)、Cr:3.5〜5.0%(5.0%を除く)、Mo:0.3〜1.0%を含有し、残部実質的にFeからなる。 For example, it is known to use a chromium cast iron material as a pinch roll for a winding device in a hot rolling line. The chromium cast iron material described in Patent Document 1 has a composition of mass%, C: 2.8 to 3.5%, Si: 1.5 to 2.5%, Mn: 0.5 to 1.0%, P : 0.1% or less, S: 0.08% or less, Ni: 3.5-4.5% (excluding 4.5%), Cr: 3.5-5.0% (5.0% Excluding), Mo: 0.3-1.0% is contained, and the balance is substantially made of Fe.
上記のFe系材料やクロム鋳鉄材料を使用したロールは、中空である場合もあるし、ロール半径方向に異種の組成の金属を積層あるいは被覆させた場合もあるが、ロール長手方向に組成は均一である。
しかしながら、上記特許文献1の組成のクロム鋳鉄材料を帯鋼の熱間圧延ラインのピンチロールに使用した場合、高温の被圧延材とピンチロールの接触、その状態でのスリップに起因した焼付は防止できるものの、何日か使用していくうちに、ピンチロールの長手方向両クォータ部にプロフィール段差ができ、両プロフィール段差間よりも広幅の被圧延材をピンチすると被圧延材側に筋模様が入るようになる、という問題があった。 However, when the chrome cast iron material having the composition of Patent Document 1 is used for a pinch roll of a hot strip rolling line, contact between the hot rolled material and the pinch roll, and seizure due to slippage in that state are prevented. Although it can be done, a profile step will be formed in both quarters of the pinch roll in the longitudinal direction over the course of several days, and if a material to be rolled that is wider than the gap between both profiles is pinched, a streak pattern will appear on the material side There was a problem of becoming.
本発明者は、この原因を鋭意究明した結果、腐食により、ピンチロールの両端部における直径の減少量が中央部における直径の減少量を上回り、これによりピンチロールの長手方向両クォータ部に形成された両プロフィール段差が、両プロフィール段差間よりも広幅の被圧延材表面に転写され、筋模様となることがわかった。 As a result of earnest investigation of this cause, the present inventor has found that the amount of decrease in the diameter at both ends of the pinch roll exceeds the amount of decrease in the diameter at the center due to corrosion, thereby forming the pinch rolls in both longitudinal quarter portions. It was found that the two profile steps were transferred to the surface of the material to be rolled wider than between the two profile steps, resulting in a streak pattern.
すなわち、巻取装置により挟幅の被圧延材(以下、狭幅材)を巻き取っている時、回転するピンチロールの両端部は、狭幅材と接触せず、水蒸気に曝されている。このため、狭幅材と接触しているピンチロールのロール長手方向中央部に比べ、同両端部では腐食がより進行する。何mm以上を広幅材といい、何mm未満を狭幅材というかは、その熱間圧延ラインで製造する被圧延材(何日かで数千本に及ぶ)の幅構成によるため、一概には言えないが、大体、700〜1300mmが両者の境目である。何日間かの継続使用により狭幅材と接触しないピンチロールの両端部と、狭幅材と接触している中央部との間に図6(b)中に矢印で示すような腐食によるピンチロールの長手方向のプロフィール段差が形成される。プロフィール段差のできる位置は、これも一概には言えないが、大体、被圧延材相当で700〜1300mmの幅エッジと接触する位置、ピンチロールの長手方向中央振分で350〜650mmのどこかの位置にプロフィール段差ができる。このようなピンチロールで、両プロフィール段差間よりも幅の広い広幅材をピンチすると、広幅材は、狭幅材がピンチロールと接触していた通板部分より両端部側でなおかつ腐食による長手方向のプロフィール段差よりもさらに両端部側のピンチロール表面でもピンチされることがあり得るから、広幅材の表面には腐食によるピンチロールの長手方向のプロフィール段差が転写される。 That is, when winding a material having a narrow width (hereinafter referred to as a narrow material) with a winding device, both ends of the rotating pinch roll are not in contact with the narrow material and are exposed to water vapor. For this reason, compared with the center part of the roll longitudinal direction of the pinch roll which is contacting the narrow material, corrosion progresses more at the both ends. How many mm or more is called wide material, and what is less than mm is narrow material, because it depends on the width structure of the material to be rolled (thousands in several days) manufactured by the hot rolling line. Although it cannot be said, generally 700-1300 mm is the boundary of both. Pinch roll due to corrosion as shown by an arrow in FIG. 6B between the both ends of the pinch roll that does not come into contact with the narrow material after continuous use for several days and the central part in contact with the narrow material. The profile step in the longitudinal direction is formed. The position where the profile step can be made cannot be generally described, but it is roughly equivalent to the material to be rolled and is in contact with the width edge of 700 to 1300 mm, and somewhere between 350 and 650 mm in the central distribution in the longitudinal direction of the pinch roll There is a profile step at the position. With such a pinch roll, when a wide material having a width wider than the gap between both profiles is pinched, the wide material is in the longitudinal direction due to corrosion at both end sides from the through plate portion where the narrow material was in contact with the pinch roll. Since the pinch roll surface on both ends may be pinched further than the profile step, the profile step in the longitudinal direction of the pinch roll due to corrosion is transferred to the surface of the wide material.
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題を改善することにあり、狭幅材を継続して巻き取った場合でも腐食によるピンチロールの長手方向のプロフィール段差がピンチロールの中央部と両端部の間に形成され難く、しかも高温の被圧延材とピンチロールの接触、その状態でのスリップに起因した焼付も抑制でき、長期間使用することができる巻取装置用ピンチロールを提供することにある。 An object of the present invention is to improve the above-described problems of the prior art. Even when a narrow-width material is continuously wound, the profile step in the longitudinal direction of the pinch roll due to corrosion is different from the central portion of the pinch roll. Provided is a pinch roll for a winding device that can be used for a long period of time because it is difficult to be formed between both end portions, and also can suppress the seizure caused by the contact between the hot rolled material and the pinch roll and the slip in that state. There is.
本発明は、巻取装置用ピンチロールであって、ロール母材に金属を被覆してなり、該ピンチロールの長手方向中央部に被覆した金属は、組成が質量%で、C:0.4%以上、Cr:5.0%以下を含有し、該ピンチロールの長手方向両端部に被覆した金属は、C:0.3%以下、Cr:5.0%以上を含有し、かつ該ピンチロールの長手方向中央部および両端部に被覆した金属とも、Ni:0.5%以下、Mo、Nb、V、Wのうちから選ばれた1種または2種以上の合計:2〜6%を含有し、残部、鉄および不可避的不純物からなることを特徴とする巻取装置用ピンチロールである。 The present invention is a pinch roll for a winding device, in which a roll base material is coated with a metal, and the metal coated on the center in the longitudinal direction of the pinch roll has a composition of mass%, and C: 0.4 %, Cr: 5.0% or less, and the metal coated on both ends in the longitudinal direction of the pinch roll contains C: 0.3% or less, Cr: 5.0% or more, and the pinch Both the metal coated on the center and both ends in the longitudinal direction of the roll, Ni: 0.5% or less, one or two or more selected from Mo, Nb, V, W: 2-6% in total It is a pinch roll for a winding device characterized by comprising a balance, iron, and inevitable impurities.
本発明によれば、狭幅材を継続して巻き取った場合でも、金属帯と非接触となるピンチロールの両端部の耐食性を向上することができるため、腐食によるピンチロールの長手方向のプロフィール段差が形成され難く、しかも金属帯とピンチロールのスリップに起因した焼付が抑制でき、長期間使用することができる。このため、手入れ研磨や切削あるいは肉盛溶接などの補修費の削減の効果もある。 According to the present invention, since the corrosion resistance of both ends of the pinch roll that is not in contact with the metal strip can be improved even when the narrow material is continuously wound, the longitudinal profile of the pinch roll due to corrosion It is difficult to form a step, and seizure caused by the slip between the metal strip and the pinch roll can be suppressed, and the product can be used for a long time. For this reason, there is also an effect of reducing repair costs such as care polishing, cutting or overlay welding.
上述の例でいうところの熱間圧延ラインにおける巻取装置用ピンチロール(以下、単にロールともいう)は、例えば図1(a)に示すような外形形状を有し、図1(b)に示す内部構造を有するのが好ましい。図1中、符号1は、金属を被覆するロール母材を示し、中実でも中空でもよく、中空の場合は内部を水冷することができる。符号2、3は、金属の被覆層を示す。
The pinch roll for a winding device (hereinafter also simply referred to as a roll) in the hot rolling line referred to in the above example has an outer shape as shown in FIG. 1 (a), for example, in FIG. 1 (b). It preferably has the internal structure shown. In FIG. 1, the code | symbol 1 shows the roll base material which coat | covers a metal, and a solid or hollow may be sufficient, and when it is hollow, the inside can be water-cooled.
発明を実施するための最良の形態のロールは、両端部がテーパ状で、中央部がフラットとされ、フラットな中央部の長さAに相当するロール母材1表面に金属を被覆してなる被覆層2と、テーパ状の両端部の長さBに相当するロール母材1表面に金属を被覆してなる被覆層3とを有する。このロールの使用時、中央部の長さAよりも幅の狭い被圧延材は、フラットな中央部の長さAに相当する部分の範囲内、すなわち、被覆層2の部分にのみ接触して、ピンチされるようになっており、一方、中央部の長さAよりも幅の広い被圧延材は、フラットな中央部の長さAの範囲を超えた、テーパ状の両端部の長さBに相当する部分の範囲とも接触して、ピンチされるようになっている。
The roll of the best mode for carrying out the invention has both ends tapered and the center is flat, and the surface of the roll base material 1 corresponding to the length A of the flat center is coated with metal. It has the
なお、このようなロール形状は、中央部の長さAよりも幅の広い被圧延材を挟持(ピンチ)したとき、もしも被圧延材が蛇行しようとすると、それを熱間圧延ラインの幅中央に引き戻すセンタリング作用を発揮することができるので好ましいのであるが、本発明はこれに限るものではない。 It should be noted that such a roll shape has a center of the width of the hot rolling line if the material to be rolled meanders when pinching a material to be rolled that is wider than the length A of the central portion. However, the present invention is not limited to this.
なお、図1(a)、図1(b)中、符号4は、ロール軸芯を示す。
In FIGS. 1 (a) and 1 (b),
次いで、図1(b)に示す中央部の被覆層2の金属組成および両端部の被覆層3の金属組成の限定理由について説明する。
Next, the reasons for limiting the metal composition of the
中央部の被覆層2の金属組成の限定理由(%は質量%)
C:0.4%以上
Cは、Cr、Feと結合して高硬度Cr炭化物およびセメンタイトを形成し、耐摩耗性の向上に寄与するが、0.4%未満では、使用時、例えば高温の金属帯をピンチするに際し、短期間の使用により、中央部の被覆層2に焼付が生じやすくなる。そこで、中央部の被覆層2の金属組成は、被圧延材とピンチロールのスリップによる焼付を防止するため、C:0.4%以上と限定した。
Reason for limitation of metal composition of
C: 0.4% or more C combines with Cr and Fe to form high-hardness Cr carbide and cementite and contributes to the improvement of wear resistance. When pinching the metal band, seizure is likely to occur in the
ここで、図2を参照しつつ、さらに好適な態様について説明する。 Here, a more preferable aspect will be described with reference to FIG.
図2は、後述する実施例で得た、Cr/Cが耐焼付性および耐食性に及ぼす影響を例示するグラフである。図2中、符号(イ)は、耐焼付性に優れる領域を示し、符号(ロ)は、耐食性に優れる領域を示す。図2(耐焼付性(左目盛り)の変化を示すマル印を参照)からわかるように、摺動試験後の試験片の摺動面の幅方向に測定した表面粗さRy(JIS B0601:2001にいう輪郭曲線の最大高さRz(3 ))が60μm 以下となる範囲を耐焼付性の好適範囲とすると、Cr/Cが12.5未満を満たすような組成とするのがさらに好適ということになる。 FIG. 2 is a graph illustrating the effect of Cr / C on seizure resistance and corrosion resistance obtained in Examples described later. In FIG. 2, the symbol (A) indicates a region excellent in seizure resistance, and the symbol (B) indicates a region excellent in corrosion resistance. As can be seen from FIG. 2 (see the mark indicating the change in seizure resistance (left scale)), the surface roughness Ry (JIS B0601: 2001) measured in the width direction of the sliding surface of the test piece after the sliding test. If the range in which the maximum height Rz ( 3 ) of the contour curve is 60 μm or less is the preferred range of seizure resistance, it is more preferable that the composition satisfy Cr / C less than 12.5. become.
例えば、Cr含有量を一定とし、C含有量が増えた場合には、Cr/Cが小さくなり、図2からわかるように耐焼付性が向上する。しかしながら、Cr/Cが小さくなり過ぎると、今度は一方で、同図2(耐食性(右目盛り)の変化を示す四角部を参照)からわかるように、酸化後の試験片の重量変化量が増大する、すなわち耐食性が悪くなる傾向がある。但し、Cr/C≧6では、酸化後の試験片の重量変化が0.20μg/cm2 以下であり、これを満たせば耐食性の点から中央部の被覆層2として好適なことがわかっている。すなわち、例えばCr含有量を耐焼付性から規定される上限の5.0%とし、C含有量を0.83%を超えて増やした場合、Cr/C(Cr=5.0%、C=0.83%で、Cr/C=5.0/0.83=6.0)が6未満となってしまい、中央部の被覆層2の耐食性が比較的劣るようになる可能性が出てくる。そこで、中央部の被覆層2のC含有量は、耐食性の点から0.83%以下とするのが好ましい。
For example, when the Cr content is constant and the C content is increased, Cr / C is reduced, and seizure resistance is improved as can be seen from FIG. However, if Cr / C becomes too small, on the other hand, as shown in FIG. 2 (see the square portion showing the change in corrosion resistance (right scale)), the weight change amount of the test piece after oxidation increases. That is, the corrosion resistance tends to be deteriorated. However, when Cr / C ≧ 6, the change in weight of the test piece after oxidation is 0.20 μg / cm 2 or less, and it is known that if this is satisfied, it is suitable as the
Cr:5.0%以下
Crは、Cと結合してHv1350程度の高硬度Cr炭化物を形成し、耐摩耗性向上に寄与する。一方、5.0%を超えて含有させた場合、耐焼付性が顕著に低下する。そこで、中央部の被覆層2の金属組成は、高温の被圧延材とピンチロールの接触、その状態でのスリップによる焼付を防止するため、Cr:5.0%以下と限定した。なお、中央部の被覆層2のCr含有量が、1.5%未満となると、高硬度Cr炭化物が不足し、耐摩耗性が不十分となる。そこで、ロール中央部被覆層2のCr含有量は、1.5%以上とするのが好ましい。
Cr: 5.0% or less Cr combines with C to form high-hardness Cr carbide of about Hv 1350 and contributes to improved wear resistance. On the other hand, when it is made to contain exceeding 5.0%, seizure resistance will fall remarkably. Therefore, the metal composition of the
Ni:0.5%以下
Niは、基地組織を微細にし、靭性を向上させる元素である。靭性を向上させることにより被圧延材先端の噛込時の衝撃によっても欠け落ちたりしにくくなる。すなわち、耐衝撃性を向上することができる。絶対不可欠の成分というわけではないが、この効果を十分発揮するためには、0.1%以上含有させるのが好ましい。一方、0.5%を超えた場合、残留オーステナイトγが増大し、耐焼付性が悪くなる。そこで、0.5%以下とする。
Ni: 0.5% or less Ni is an element that makes the matrix structure fine and improves toughness. By improving the toughness, it becomes difficult to drop off due to the impact at the time of biting the tip of the material to be rolled. That is, impact resistance can be improved. Although not necessarily an indispensable component, in order to fully exhibit this effect, it is preferable to contain 0.1% or more. On the other hand, when it exceeds 0.5%, retained austenite γ increases and seizure resistance deteriorates. Therefore, the content is set to 0.5% or less.
Mo、Nb、V、Wのうちから選ばれた1種または2種以上の合計:2〜6%
上記の各元素は、基地組織を強化し、耐衝撃性、耐摩耗性を向上する。これらの効果を発揮するため、上記の各元素のうちから選ばれれた1種または2種以上を合計で2〜6%含有させる。上記の各元素のうちから選ばれた1種または2種以上の合計が2%未満では、それらの効果が不十分となり、一方、上記の各元素のうちから選ばれた1種または2種以上の合計が6%を超えると、偏析しやすくなり、この偏析の生じた部分を起点とする表層の欠け落ちが生じやすくなる。そこで、上記の各元素は、1種または2種以上を合計で2〜6%含有するようにした。
Total of one or more selected from Mo, Nb, V and W: 2 to 6%
Each of the above elements strengthens the base structure and improves impact resistance and wear resistance. In order to exert these effects, 2 to 6% in total of one or more selected from the above-described elements is contained. If the total of one or more selected from each of the above elements is less than 2%, these effects are insufficient, while one or more selected from the above each element If the total exceeds 6%, segregation is likely to occur, and surface layer chipping from the segregated portion tends to occur. Therefore, each of the above-mentioned elements is made to contain 2 to 6% in total of one kind or two or more kinds.
また、P、Sは、脆化を抑制する観点から含有量が少ないほど望ましく、P:0.1%以下、S:0.08%以下とするのが望ましい。また、Si、Mnは、脱酸を促進したい観点から、Si:0.3〜1.0%、Mn:0.5〜3.0%とするのが望ましい。 Moreover, P and S are so desirable that there is little content from a viewpoint of suppressing embrittlement, and it is desirable to set it as P: 0.1% or less and S: 0.08% or less. Further, Si and Mn are preferably Si: 0.3 to 1.0% and Mn: 0.5 to 3.0% from the viewpoint of promoting deoxidation.
上記中央部の被覆層2の金属組成は、残部、鉄および不可避的不純物からなる。
The metal composition of the
両端部の被覆層3の金属組成の限定理由(%は質量%)
ロールの両端部は、中央部に比べて高温の被圧延材と接触する頻度が低くなる。ロールの長手方向中央部を含め、そのラインで製造する製品金属帯の最小幅の金属帯(被圧延材)と接触する領域は、全ての被圧延材と接触するのに対し、両端部にいくほど被圧延材幅よりも両端の非接触部分に該当する頻度が増えるからである。このことから、両端部の被覆層3には、中央部の被覆層2ほどの耐焼付性は必要とされず、耐焼付性よりもむしろ、狭幅材を継続して巻き取った際に、腐食によるロール長手方向のプロフィール段差が形成され難くする必要があることから、耐食性を高める組成とすることが必要となる。
Reason for limitation of metal composition of
The frequency at which both ends of the roll come into contact with the material to be rolled at a high temperature is lower than that at the center. The area in contact with the metal band (rolled material) of the minimum width of the product metal band manufactured in that line, including the central part in the longitudinal direction of the roll, is in contact with all the material to be rolled and goes to both ends. This is because the frequency corresponding to the non-contact portions at both ends is larger than the width of the material to be rolled. From this, the
C:0.3%以下
Cは、Cr、Feと結合して高硬度Cr炭化物およびセメンタイトを形成し、耐摩耗性の向上に寄与するが、0.3%を超えた場合、耐食性が不十分となる。そこで、両端部の被覆層3の金属組成はC:0.3%以下とした。
C: 0.3% or less C combines with Cr and Fe to form high-hardness Cr carbide and cementite, contributing to the improvement of wear resistance. However, if it exceeds 0.3%, the corrosion resistance is insufficient. It becomes. Therefore, the metal composition of the
ここで、図2を参照しつつ、さらに好適な態様について説明する。図2(耐食性(右目盛り)の変化を示す四角印を参照)からわかるように、酸化後の試験片の重量変化量が0.1μg/cm2 以下となる範囲を耐食性の好適な範囲とすると、Cr/Cが16以上を満たすような組成とするのがさらに好適ということになる。 Here, a more preferable aspect will be described with reference to FIG. As can be seen from FIG. 2 (refer to the square mark indicating the change in corrosion resistance (right scale)), the range in which the weight change of the test piece after oxidation is 0.1 μg / cm 2 or less is the preferred range of corrosion resistance. Therefore, it is more preferable to have a composition satisfying Cr / C of 16 or more.
例えば、Cr含有量を一定とし、C含有量を減らした場合には、Cr/Cが大きくなり、図2からわかるように、酸化後の試験片の重量変化が小さくなって耐食性が向上する。しかしながら、Cr/Cが大きくなり過ぎると、今度は一方で、同図2(耐焼付性(左目盛り)の変化を示すマル印を参照)からわかるように、摺動試験後試験片の摺動面の表面粗さRyが増大する、すなわち耐焼付性が悪くなる傾向がある。但し、Cr/Cが26(Cr=5.0%、C=0.19%で、Cr/C=5.0/0.19=26)までは、摺動試験後試験片の摺動面の先述と同じ表面粗さRyが200μm を超えないので、これを満たせば、耐焼付性の点から両端部の被覆層3として好適なことがわかっている。すなわち、両端部の被覆層3に、被圧延材が接触した場合でも、高温の被圧延材とピンチロールの接触、その状態でのスリップに起因した焼付が抑制できる。そこで、両端部の被覆層3のC含有量は、耐焼付性の観点から0.19%以上とするのが好ましい。
For example, when the Cr content is constant and the C content is reduced, Cr / C increases, and as can be seen from FIG. 2, the change in the weight of the test piece after oxidation is reduced, and the corrosion resistance is improved. However, if Cr / C becomes too large, this time, on the other hand, as shown in FIG. 2 (see the mark indicating the change in seizure resistance (left scale)), sliding of the test piece after the sliding test occurs. The surface roughness Ry of the surface increases, that is, the seizure resistance tends to deteriorate. However, until Cr / C is 26 (Cr = 5.0%, C = 0.19%, Cr / C = 5.0 / 0.19 = 26), the sliding surface of the test piece after the sliding test Since the same surface roughness Ry as above does not exceed 200 μm, it is known that if this is satisfied, it is suitable as the
Cr:5.0%以上
Crは、上述したとおり耐摩耗性向上に寄与する。しかし、含有量が5.0%未満になると、耐食性が不十分となる。そこで、両端部の被覆層3の金属組成はCr:5.0%以上と限定した。なお、Cr含有量を増やすほど、耐摩耗性は向上するものの、ロールの製造コストが高くなるため、ロールコストに見合った耐食性向上すなわち使用できる期間の延長効果がある8.0%を両端部の被覆層3のCr含有量の上限とするのが好ましい。
Cr: 5.0% or more Cr contributes to wear resistance improvement as described above. However, when the content is less than 5.0%, the corrosion resistance becomes insufficient. Therefore, the metal composition of the
Ni:0.5%以下
Niは、上述した中央部の被覆層2の金属組成の限定理由と同じ理由により、両端部の被覆層3においてもNi含有量:0.5%以下とした。また、基地組織を微細にし、靭性を向上させる元素であり、被圧延材先端の噛込時の衝撃によっても欠け落ちにくくなるため、両端部の被覆層3においても0.1%以上含有させるのが好ましい。
Ni: 0.5% or less Ni has a Ni content of 0.5% or less in the
Mo、Nb、V、Wのうちから選ばれた1種または2種以上の合計:2〜6%
この限定理由は、中央部の被覆層2の金属組成の限定理由と同じであるので説明を省略する。また、P、Sは、脆化を防ぐ観点から、含有量が少ないほど望ましく、P:0.1%以下、S:0.08%以下とするのが望ましい。また、Si、Mnは、脱酸を促進したい観点から、Si:0.3〜1.0%、Mn:0.5〜3.0%とするのが望ましい。
Total of one or more selected from Mo, Nb, V and W: 2 to 6%
The reason for this limitation is the same as the reason for limiting the metal composition of the
以上説明した両端部の被覆層3の金属組成は、残部、鉄および不可避的不純物からなる。
The metal composition of the
上述した中央部の被覆層2および両端部の被覆層3は、溶接金属を肉盛溶接することで形成することができる。例えばバンド法による肉盛溶接を適用することができる。
The
バンド法による肉盛溶接は、バンド厚よりバンド幅が広い溶接用バンド材を溶接電極として使用する方法で、溶接条件を適宜設定して溶接金属を肉盛溶接したのち切削および/又は研磨することにより、例えば図1に示したような形状のロールを得ることができる。バンド法による肉盛溶接は、公知の溶接方法であって、溶接電極として使用したバンド材を溶接アークにより溶融しつつ、溶接電極をロール軸方向に沿って移動させるとともに、ロールをロール軸回りに回転させ、回転するロール母材に溶接金属をスパイラル状に肉盛する方法である。その際、ロールの中央部の長さAの部分に使用する溶接用バンド材と、ロールの両端部の長さBの部分に使用する溶接用バンド材を異なる組成の材料とすることにより、上述したような中央部と両端部で異なる組成の被覆層を形成できる。 Overlay welding by the band method is a method in which a welding band material having a wider band width than the band thickness is used as a welding electrode. The welding conditions are appropriately set and the weld metal is overlaid and then cut and / or polished. For example, a roll having a shape as shown in FIG. 1 can be obtained. Overlay welding by the band method is a well-known welding method, and while the band material used as a welding electrode is melted by a welding arc, the welding electrode is moved along the roll axis direction, and the roll is moved around the roll axis. In this method, the weld metal is piled up spirally on the rotating roll base material. At that time, the welding band material used for the length A portion of the center portion of the roll and the welding band material used for the length B portion of the both end portions of the roll are made of materials having different compositions. Thus, it is possible to form coating layers having different compositions at the center and both ends.
金属をロール母材1表面に肉盛する肉盛溶接方法によれば、組成の境界がロール長手方向のどこにくるか、そのロール軸方向位置を、製造する被圧延材の幅構成に応じて簡単に変更できる。例えば、被覆層2のロール軸方向の長さAを、700mmとすれば、それに相当するロール長手方向中央部の長さA以下の幅の狭幅材を巻取装置により巻き取る際には、被圧延材を被覆層2のみでピンチすることになり、それに相当するロール長手方向中央部の長さAを超える幅の広幅材を巻取装置により巻き取る際には、被圧延材を被覆層2および被覆層3の両方でピンチすることになる。
According to the build-up welding method for depositing metal on the surface of the roll base material 1, the position of the composition boundary in the longitudinal direction of the roll, the position in the roll axial direction can be easily determined according to the width configuration of the material to be rolled. Can be changed. For example, if the length A in the roll axis direction of the
被覆層2はロール長手方向中心振分どこまでとするのが好適で、それに対応して被覆層3は中心振分どこからとするのが好適か。それは、その工場特有のプロダクトミックスの違いによる幅構成の違いからプロフィール段差のできる位置のロール長手方向位置の違いになって現れるその経験的な値を基にプロダクトミックスの多少の変動が起こった場合でも、プロフィール段差が被覆層3に完全にかかるように中心振分両方とも50mm程度余裕を見越して決めるのが好ましい。その条件も考慮して、結局、被覆層2のロール軸方向長さAを中心振分300〜700mmずつとし、それよりもロール軸方向両端寄りの部分に相当する範囲の長さBについてはロールの軸方向長さの全長からAを差し引いた値をさらに、2分して、この値をBとするのが好ましいことになる。
Where is the
なお、以上の説明では、フラットな中央部とテーパ状の両端部をもつピンチロールを例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、サインカーブ、べき関数、あるいは完全にフラットなプロフィールその他のプロフィールをもつ形状のものであってもよい。 In the above description, a pinch roll having a flat central portion and tapered end portions has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a sine curve, a power function, or a completely flat profile. Other shapes may be used.
また、本発明は熱間圧延ラインの巻取装置用ピンチロール以外にも、摩耗や腐食などが問題となる、例えば冷間圧延ラインや酸洗ライン、連続焼鈍ラインやリコイリングライン、スキンパスラインなどの巻取装置用ピンチロールにも同様に適用できる。 In addition to the pinch roll for the winding device of the hot rolling line, the present invention has problems such as wear and corrosion. For example, a cold rolling line, pickling line, continuous annealing line, recoiling line, skin pass line, etc. The present invention can be similarly applied to a pinch roll for a winding device.
さらに、帯鋼に限らず、そして、圧延された直後の被圧延材に限らず、その他の金属帯を巻き取るのに用いられる巻取装置用ピンチロールにも同様に適用できる。 Furthermore, the present invention is not limited to the steel strip, and is not limited to the material to be rolled immediately after being rolled, and can be similarly applied to a pinch roll for a winding device used to wind up other metal bands.
〔実施例1〕
組成を変えた試験片を用い、熱間圧延ラインにおけるピンチロールの使用条件に対応させて、以下の耐食性評価試験および耐焼付性評価試験を行った。
(耐食性評価試験)
耐食性評価用試験片の寸法:厚み2mm、幅20mm、長さ20mm
耐食性評価用試験片の組成:C:0.4%以上、Cr:5.0%以下を含有するものから、C:0.3%以下、Cr:5.0%以上を含有するものまで広範囲に変え、各試験片は、それぞれ、Ni:0.5%以下、Mo、Nb、V、Wのうちから選ばれた1種または2種以上の合計:2〜6%を含有し、残部、鉄および不可避的不純物からなる。
[Example 1]
Using the test pieces with different compositions, the following corrosion resistance evaluation test and seizure resistance evaluation test were performed in accordance with the use conditions of the pinch rolls in the hot rolling line.
(Corrosion resistance evaluation test)
Dimensions of test pieces for corrosion resistance evaluation:
Composition of test pieces for corrosion resistance evaluation: C: 0.4% or more, Cr: 5.0% or less, to C: 0.3% or less, Cr: 5.0% or more Each of the test pieces contains Ni: 0.5% or less, Mo, Nb, V, or W selected from one or two or more total: 2 to 6%, the balance, Consists of iron and inevitable impurities.
耐食性評価試験方法:図3に示す耐食性評価試験装置を用い、酸化試験片39の水蒸気雰囲気中での酸化試験を行った。酸化後の試験片重量の変化は、次のようにして測定した。酸化試験片39をトレイ38に載置し、水蒸気雰囲気の石英管37内に挿入し、管状電気炉36により600℃×96hの加熱を行い、冷却した後に酸化後の試験片重量を、トレイ38内の剥離酸化物も含めて測定した。そして単位表面積当たりの酸化後の試験片重量の変化を下記式により求めた。
Corrosion resistance evaluation test method: An oxidation test of the
単位表面積当たりの酸化後の試験片重量の変化=(酸化後の試験片重量−酸化前の試験片重量)/酸化前の試験表面積
なお、図3中、符号31はエアポンプを示し、流量計32により流量を500ml/minとした空気が水槽34内の50℃の温水35中に吹き出され、飽和空気集合器33により集められ、管状電気炉36内の石英管37に供給される。
(耐焼付性評価試験)
耐焼付性評価用試験片41の寸法:厚さ20mm、幅20mm、長さ50mm(但し、図4に示すように下記溶接金属を肉盛した被覆層43を有する。)
耐焼付性評価用試験片の被覆層43の溶接金属組成:耐食性評価用試験片の組成と同じ
耐焼付性評価試験方法:上記摺動試験片41を用い、厚さ15mm、幅100mm、長さ200mmのSUS430製の相手材42と接触させ、図4に示ように繰り返し摺動させた後、摺動試験片41の摺動面の表面粗さRyを測定した。
Change in test piece weight after oxidation per unit surface area = (test piece weight after oxidation−test piece weight before oxidation) / test surface area before oxidation In FIG. 3,
(Seizure resistance evaluation test)
Dimensions of
Weld metal composition of
相手材3の表面温度(下面を誘導コイルにより加熱):500℃
接触面圧:0.49MPa(錘Wにより設定)
往復摺動回数:700回
合計摺動距離:42000mm
表面粗さRyはJIS B0601:2001にいうRz(3) の幅方向に測定し、カットオフ値λc は1mm、基準長さは試験片幅の両端を除いた中央域の18mmとした。
Surface temperature of mating material 3 (lower surface heated by induction coil): 500 ° C
Contact pressure: 0.49 MPa (set by weight W)
Number of reciprocating slides: 700 times Total sliding distance: 42000 mm
The surface roughness Ry was measured in the width direction of Rz (3) referred to in JIS B0601: 2001, the cut-off value λc was 1 mm, and the reference length was 18 mm in the central region excluding both ends of the test piece width.
表面粗さRyの測定方向:摺動方向に対して直角な試験片幅方向(図4で紙面の法線方向)
上述した耐食性評価用試験片の組成、および耐焼付性評価用試験片の被覆層43の溶接金属組成における、Cr/C(質量比)を横軸に取り、縦軸に試験値を取って図2に示した。
Measuring direction of surface roughness Ry: Specimen width direction perpendicular to sliding direction (normal direction of paper in FIG. 4)
In the composition of the test piece for evaluating corrosion resistance and the weld metal composition of the
図2中、領域イは、摺動試験後試験片の摺動面の表面粗さRyが60μm 以下と小さく、耐焼付性に優れる領域を示す。この耐焼付性に優れる領域の組成を有する金属でロールの中央部を被覆し、上ピンチロールとして使用した場合、中央部には焼付が生じないことが別途、図5の上ピンチロール125に適用して確認されている。
In FIG. 2, region (a) indicates a region where the surface roughness Ry of the sliding surface of the test piece after the sliding test is as small as 60 μm or less and excellent in seizure resistance. When the center part of the roll is coated with a metal having a composition having an excellent region of seizure resistance and used as an upper pinch roll, it is applied to the
一方、領域ロは、単位表面積当たりの酸化後の試験片重量変化が0.10μg/cm2 以下と小さく、耐食性に優れる領域を示す。耐食性に優れる領域の組成を有する溶接金属でロールの両端部を被覆し、ピンチロールとして使用した場合、両端部に腐食段差が生じないことが別途、図5の上ピンチロール125に適用して確認されている。
On the other hand, the region B shows a region excellent in corrosion resistance because the change in the weight of the test piece after oxidation per unit surface area is as small as 0.10 μg / cm 2 or less. When the both ends of the roll are covered with a weld metal having a composition with excellent corrosion resistance and used as a pinch roll, it is confirmed by applying to the
図2に示す結果から、中央部の被覆層の溶接金属中のCr/C(質量比)を12.5以下とすることにより、ピンチロールとして使用した場合、中央部には焼付が生じないことがわかった。また、同図2から、両端部の被覆層の溶接金属中のCr/C(質量比)を16以上とすることにより、ピンチロールとして使用した場合、両端部に腐食段差が生じないこともわかった。 From the results shown in FIG. 2, when the Cr / C (mass ratio) in the weld metal of the coating layer in the central part is 12.5 or less, when used as a pinch roll, no seizure occurs in the central part. I understood. In addition, it can be seen from FIG. 2 that when the Cr / C (mass ratio) in the weld metal of the coating layer at both ends is 16 or more, there is no corrosion step at both ends when used as a pinch roll. It was.
またさらに、Cr/C(質量比)が小さくなるほど、単位表面積当たりの酸化後の試験片の重量変化が増えるものの、Cr/C(質量比)=6までの範囲内とすることで、前記試験片の重量変化を0.20μg/cm2 以下とすることができ、ロールの中央部の被覆層の溶接金属として使用できることが別途、図5の上ピンチロール125に適用して確認されている。これとは逆にCr/C(質量比)が大きくなるほど、摺動試験後試験片の摺動面の表面粗さRyが粗くなるが、Cr/C(質量比)=26までの範囲内とすることで、前記表面粗さRyを200μm 以下とすることができ、ロール両端部の被覆層の溶接金属として好適であることも別途、図5の上ピンチロール125に適用して確認されている。
Furthermore, the smaller the Cr / C (mass ratio) is, the more the change in weight of the test piece after oxidation per unit surface area increases, but within the range up to Cr / C (mass ratio) = 6, the test It has been confirmed by applying to the
このことから、ピンチロールの被覆層の溶接金属は、組成が上記を満足し、Cr/C(質量比)が、中央部では耐焼付性の観点から12.5以下を満たし、両端部では耐食性の観点から16以上を満たすのが好ましいことがわかったのである。
〔実施例2〕
組成が表1に示す発明例と比較例のロールを、図5に示すような公知の熱間圧延ライン100の上ピンチロール125に適用し、その試験結果を表2にまとめて示した。
From this, the weld metal of the coating layer of the pinch roll satisfies the above-mentioned composition, and Cr / C (mass ratio) satisfies 12.5 or less from the viewpoint of seizure resistance at the center, and corrosion resistance at both ends. From this point of view, it was found that it is preferable to satisfy 16 or more.
[Example 2]
The rolls of the inventive examples and comparative examples whose compositions are shown in Table 1 were applied to the
実機試験は、通常の使用期間(1ヶ月)より短い14日間、通常の使用期間(1ヶ月)、通常の使用期間より長い45日の3段階とし、ロールの中央部長さAは900mm、中央部直径は650mm、ロールの端部長さBは650mmで、テーパ量は直径当たり2.5mm/650mmとした。 The actual machine test consists of three stages of 14 days shorter than the normal use period (1 month), normal use period (1 month), 45 days longer than the normal use period, and the central part length A of the roll is 900 mm, the central part The diameter was 650 mm, the end length B of the roll was 650 mm, and the taper amount was 2.5 mm / 650 mm per diameter.
但し、表2中、耐焼付性×のものは、14日間の使用により焼付が発生しそれ以上使用できないロールであることを示し、耐焼付性△のものは、14日間を超えて継続使用した場合、1ヶ月に至る以前に焼付が発生するロールであることを示す。 However, in Table 2, the seizure resistance x indicates that the roll was seized after use for 14 days and could not be used any more, and the seizure resistance Δ was continuously used for more than 14 days. In the case, it indicates that the roll is seized before reaching one month.
耐焼付性○のものは、通常の使用期間(1ヶ月)より長く使用した場合でも、焼付が発生しないロールであることを示す。また、耐焼付性が◎とは、組成に鑑みて耐焼付性が○のものより焼付が発生し難いロールであることを示す。耐食性については、腐食段差を対象として、上述した焼付と同様にして評価した。なお、比較例のロールは、ロール長手方向に組成を変化させていないものである。 The seizure resistance ○ indicates that the roll does not cause seizure even when used for longer than the normal use period (1 month). Moreover, the seizure resistance “◎” indicates that the roll is less likely to cause seizure than the one having the seizure resistance ○ in view of the composition. About corrosion resistance, it evaluated by carrying out similarly to the baking mentioned above for the corrosion level difference. In addition, the roll of the comparative example does not change the composition in the roll longitudinal direction.
なお、上記した図5に示す帯鋼の熱間圧延ライン100には、加熱炉110、粗圧延機112、クロップシャ114、デスケーリング装置116、仕上圧延機118,冷却ゾーン122、巻取装置124が上流側から順に配設されている。符号190はビジネスコンピュータを示し、符号170はプロセスコンピュータを示す。プロセスコンピュータ170は制御装置150を介して、各装置を制御している。符号111は、仕上圧延機118のワークロール119により仕上げ圧延を施され、冷却ゾーン122で水冷され、巻取装置124で巻き取られて熱延鋼板とされる被圧延材を示す。
5 includes the
表2に示す結果から、ロール長手方向に組成を変化させず、かつ本発明の組成の範囲を外れた比較例の場合には、通常の使用期間(1ヶ月)より短い14日間で、すでに、ピンチロールの中央部に焼付が発生するか、もしくは、ロールの両端部に腐食段差が発生した。これに対して、ロール長手方向に組成を変化させた本発明の組成の範囲内の発明例の場合は、ピンチロールの中央部および両端部のどちらにも焼付が発生せず、ピンチロールの両端部に腐食段差も発生しないという良好な結果が得られた。 From the results shown in Table 2, in the case of the comparative example in which the composition was not changed in the roll longitudinal direction and out of the range of the composition of the present invention, it was already 14 days shorter than the normal use period (1 month), Seizure occurred at the center of the pinch roll, or a corrosion step occurred at both ends of the roll. On the other hand, in the case of the invention example within the composition range of the present invention in which the composition was changed in the roll longitudinal direction, no seizure occurred at both the center and both ends of the pinch roll, and both ends of the pinch roll. A good result was obtained that no corrosion step was generated in the part.
1 ロール母材
2、3 被覆層
4 ロール軸芯
A 中央部の長さ
B 両端部の長さ
イ 耐焼付性に優れる領域
ロ 耐食性に優れる領域
31 エアポンプ
32 流量計
33 飽和空気発生器
34 水槽
35 温水
36 管状電気炉
37 石英管
38 トレイ
39 酸化試験片
41 摺動試験片
42 相手材
43 被覆層
100 熱間圧延ライン
124 巻取装置
125 上ピンチロール
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