JPH04220105A - Composite roll for rolling metal, manufacture thereof and rolling mill - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To offer a composite roll for rolling metal which is provided with a lot of layers which has small thickness deviation and of which has uniform thickness, manufacture thereof, a rolling mill and rolling system using same. CONSTITUTION:In the composite roll for rolling metal of which the outer periphery of core material is covered with an outer layer material, the roll is characterized by composing the afore-mentioned core material of a low alloy steel which has >=35 Shore hardness, with out-of-roundness of <=10mm, but of hardness lower than the aforementioned outer layer material, and composing the outer layer material of a high alloy steel which has >=80 Shore hardness, and of martensite structure with quantity of retained austenite of <=15vol.%: the residual stress on the outmost surface is compressive stress of >=70kg/mm<2>, which is solidified in the direction of roll axis and obtained by gradually quenching after gradually heating. By using the roll of this invention, a conventional rolling mill can be used as it is.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は新規な金属圧延機用複合
ロール及びその製造法と圧延システムに係り、特に、金
属冷間圧延に好適な軸強度の高いシフトタイプ６段圧延
機用作業ロールとその製造法及び圧延システムに関する
。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a novel composite roll for metal rolling mills, its manufacturing method, and rolling system, and in particular, a work roll for shift-type six-high rolling mills with high axial strength suitable for metal cold rolling. and its manufacturing method and rolling system.

【０００２】0002

【従来の技術】金属圧延機用ロールでは、圧延中にロー
ルと被圧延材間に発生するスリップ，ロールに被圧延材
が巻き付く圧延事故等により、ロールの表面に熱衝撃が
加わり、著しい場合には、クラックが発生する。[Prior Art] In rolls for metal rolling mills, thermal shock is applied to the surface of the roll due to slips that occur between the roll and the material to be rolled during rolling, rolling accidents where the material to be rolled wraps around the roll, and in severe cases. Cracks occur.

【０００３】作業ロールにはこの熱衝撃に対する耐性に
加え、良好な圧延を維持するため、優れた耐摩耗性が要
求されている。In addition to resistance to thermal shock, work rolls are required to have excellent wear resistance in order to maintain good rolling performance.

【０００４】耐熱衝撃性を向上させるには、ロール自身
の焼もどし抵抗性を改善し、より高温で焼もどしを行う
ことが有効である。[0004] In order to improve thermal shock resistance, it is effective to improve the tempering resistance of the roll itself and to perform tempering at a higher temperature.

【０００５】従来の作業ロールは特開昭６３−６０２５
８　号明細書に記載の如く、Ｃ１．２〜２．５％，Ｓｉ
０．８　〜３．０　％，Ｍｎ≦１％，Ｃｒ３．０　〜６
．０％，Ｍｏ０．２％以下よりなるロール素材を焼入の
後、焼もどしを行っていたが、Ｈｓ９３以上のかたさを
得るためには、焼もどし温度を１６０℃以下とするもの
であった。[0005] The conventional work roll is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-6025.
As described in Specification No. 8, C1.2-2.5%, Si
0.8 to 3.0%, Mn≦1%, Cr3.0 to 6
．． After quenching, a roll material consisting of 0.0% Mo and 0.2% or less Mo was tempered, but in order to obtain a hardness of Hs 93 or higher, the tempering temperature was set to 160° C. or lower.

【０００６】更に、特開昭５３−８０３５１　号公報に
は、エレクトロスラグ溶接によって芯材にＣ１．０　〜
３．０　％，Ｓｉ０．５　〜１．５　％，Ｍｎ０．５　
〜１．５％，Ｃｒ３．０　〜６．０　％，Ｗ＋１／２Ｍ
ｏ１０〜２０％，Ｍｏ≦１０％，Ｗ≦１８．０　％，Ｃ
ｏ≦５．０　％，Ｖ０．５　〜５％，残部が実質的にＦ
ｅよりなる溶着金属を５〜１００ｍｍ形成させ、Ｈｓ８
０以上の硬さとする熱間圧延用ロールを製造することが
開示されている。Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-80351 discloses that electroslag welding is used to form a core material with C1.0 to
3.0%, Si0.5-1.5%, Mn0.5
~1.5%, Cr3.0 ~6.0%, W+1/2M
o10~20%, Mo≦10%, W≦18.0%, C
o≦5.0%, V0.5 to 5%, the remainder is substantially F
Form a weld metal of 5 to 100 mm consisting of Hs8
It is disclosed that a hot rolling roll having a hardness of 0 or more is manufactured.

【０００７】また、従来の冷間圧延用作業ロールは、例
えば特公昭５０−７５２９号公報に記載されるＣ：０．
７　〜１．１　％，Ｃｒ：１．５　〜６％他にＭｏ，Ｖ
等を添加した鋼系材質もしくは冷間ダイズ鋼ＪＩＳ　　
ＳＫＤ−１１に類似の１０％Ｃｒ鋼系材質等による一体
型鍛鋼ロールが主流であった。更に他の従来技術として
特開昭６２−１４８００４号公報が挙げられる。Further, conventional work rolls for cold rolling have a C:0.
7 to 1.1%, Cr: 1.5 to 6%, as well as Mo, V
Steel-based materials or cold-worked soybean steel JIS
Integral forged steel rolls made of 10% Cr steel similar to SKD-11 were the mainstream. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 148004/1984 is cited as another prior art.

【０００８】近年の冷間圧延法においては、省エネルギ
ー，生産性向上，鋼材品質の向上等の立場から、高圧下
圧延や高形状制御圧延等の施策がなされつつある。これ
らの圧延に使用される圧延機として、従来の４段圧延機
に替わり、６段圧延機あるいはクラスタータイプの多段
圧延機が普及しつつある。これらに使用される作業ロー
ルの共通点として、ロール直径が小さく、また、高形状
制御のため、大きな曲げが付与されることが挙げられる
。そのため、ロールとしては従来ロールよりも優れた耐
摩耗性や耐肌荒性と、胴内部及びネック部における強靭
性が要求される。更に近年はユーザーにおける圧延材の
品質要求水準がますます高度化し、ロール表面性状に起
因する圧延材表面の微小な表面疵も大きな問題となる。 このため、ロールにはより一層の耐摩耗性，耐肌荒性の
向上が要求される。[0008] In recent cold rolling methods, measures such as high reduction rolling and high shape control rolling are being taken from the standpoint of energy saving, productivity improvement, and improvement of steel material quality. As rolling mills used for these rolling operations, six-high rolling mills or cluster-type multi-high rolling mills are becoming popular instead of conventional four-high rolling mills. Common features of the work rolls used for these are that the roll diameter is small and large bends are applied to achieve high shape control. Therefore, the roll is required to have better abrasion resistance and roughness resistance than conventional rolls, as well as toughness inside the body and at the neck. Furthermore, in recent years, the quality requirements of rolled materials by users have become increasingly sophisticated, and minute surface flaws on the surface of rolled materials due to roll surface properties have become a major problem. For this reason, rolls are required to have even greater abrasion resistance and roughening resistance.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来は耐摩耗性及び耐
肌荒性の充分な作業ロールはなかった。鉄鋼切削用に開
発された高速度鋼は耐摩耗性には極めて優れたものがあ
り、センジミアミル，ローンミル等の多段圧延機用作業
ロールとして使用され、耐摩耗性，耐肌荒性に優れた性
能を示している。しかしながら、靭性に劣るため、大き
な曲げのかかる作業ロールとしては一体型ロールでは使
用に耐えない問題があった。また、前記従来の一体型鍛
鋼ロールでは耐摩耗性，耐肌荒性の点で長期使用が困難
な状況にある。そのため芯材に低合金鋼を使用し、外層
にそれより硬さの高い高合金鋼をエレクトロスラグ溶解
によって設ける方法があるが、肉盛層を芯材に対して均
一に形成できない問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, there has been no work roll with sufficient wear resistance and roughness resistance. High-speed steel developed for steel cutting has extremely excellent wear resistance, and is used as work rolls for multi-high rolling mills such as Sendzimir mills and lawn mills, and has excellent wear resistance and roughness resistance. It shows. However, due to poor toughness, there was a problem in that the integrated roll could not be used as a work roll that was subject to large bending. Furthermore, the conventional integrated forged steel rolls have difficulty in long-term use due to their wear resistance and roughness resistance. For this reason, there is a method of using low-alloy steel for the core material and applying harder high-alloy steel for the outer layer by electroslag melting, but there was a problem that the build-up layer could not be formed uniformly on the core material. .

【００１０】本発明の目的は、ロール芯材に対して偏肉
が少なく均一な厚さを有する外層を備えた金属圧延用複
合ロール及びその製造法とそれを用いた圧延機及び圧延
システムを提供するにある。An object of the present invention is to provide a composite roll for metal rolling having an outer layer having a uniform thickness with little thickness deviation relative to the roll core material, a method for manufacturing the same, and a rolling mill and rolling system using the same. There is something to do.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、芯材の外周を
外層材で覆った金属圧延用複合ロールにおいて、前記芯
材はショア硬さが３５以上及び真円度が１０ｍｍ以下で
前記外層材より低い硬さを有する低合金鋼よりなり、前
記外層材はショア硬さが８０以上及び残留オーステナイ
ト量が１５体積％以下のマルテンサイト組織で、最外表
面での残留応力が１０ｋｇ／ｍｍ２　以上の圧縮応力を
有するし、ロール軸方向に凝固した高合金鋼からなるこ
とを特徴とする金属圧延用複合ロールにある。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a composite roll for metal rolling in which the outer periphery of a core material is covered with an outer layer material, wherein the core material has a Shore hardness of 35 or more and a roundness of 10 mm or less, and the outer layer The outer layer material has a martensitic structure with a Shore hardness of 80 or more and a residual austenite content of 15% by volume or less, and has a residual stress of 10 kg/mm2 or more on the outermost surface. The composite roll for metal rolling is characterized by having a compressive stress of

【００１２】本発明は、重量で、Ｃ０．５　〜１．５　
％，Ｓｉ０．５〜３．０％，Ｍｎ１．５　％以下，Ｃｒ
２〜１０％，Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ１〜２０％以
下を含有し、ロール軸方向に凝固した高合金鋼を外層と
し、低合金鋼を芯材としその真円度を１０ｍｍ以下とし
たことを特徴とする。[0012] The present invention provides C0.5 to 1.5 by weight.
%, Si0.5-3.0%, Mn1.5% or less, Cr
2-10%, V0.5-2.0%, W1-20% or less, the outer layer is high alloy steel solidified in the roll axis direction, the core material is low alloy steel, and the circularity is 10 mm or less It is characterized by the following.

【００１３】本発明は芯材として重量でＣ０．５　〜１
．０　％，Ｓｉ１％以下，Ｍｎ１％以下，Ｃｒ１〜５％
，Ｍｏ０．５％以下を含み前記外層材より低い硬さを有
する真円度が１０ｍｍ以下である低合金鋼よりなり、前
記外層材は重量でＣ０．５〜１．５％，Ｓｉ０．５　〜
３．０　％，Ｍｎ１．５％以下，Ｃｒ２〜１０％，Ｍｏ
１〜１０　％，Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ１〜２０％
以下を含む高合金鋼からなりロール軸方向に凝固した溶
着層よりなることを特徴とする。[0013] The present invention uses C0.5 to 1 by weight as the core material.
．． 0%, Si1% or less, Mn1% or less, Cr1-5%
, Mo0.5% or less, the outer layer material is made of low alloy steel having a hardness lower than the outer layer material and a roundness of 10 mm or less, and the outer layer material contains C0.5 to 1.5% by weight, Si0.5 to
3.0%, Mn 1.5% or less, Cr2-10%, Mo
1~10%, V0.5~2.0%, W1~20%
It is characterized by a welded layer made of high alloy steel containing the following and solidified in the roll axis direction.

【００１４】また、本発明は上述の外層にＮｉ５％以下
又はＣｏ１〜１５％を含有する高合金鋼からなる。[0014] Furthermore, the present invention comprises a high alloy steel containing 5% or less Ni or 1 to 15% Co in the above-mentioned outer layer.

【００１５】本発明は、低合金鋼よりなる芯材に該芯材
より硬さの高い高合金鋼よりなる外層を有する金属圧延
用複合ロールにおいて、前記芯材の真円度が１０ｍｍ以
下で、前記外層が軸方向の凝固組織を有する等軸晶であ
ることを特徴とする金属圧延用複合ロールにある。[0015] The present invention provides a composite roll for metal rolling having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel having a harder hardness than the core material, in which the roundness of the core material is 10 mm or less, The composite roll for metal rolling is characterized in that the outer layer is an equiaxed crystal having a solidified structure in the axial direction.

【００１６】本発明は低合金鋼の軸材と同心で配置され
た冷却モールドとの間に形成される空隙に前記軸材より
も硬さの高い外層を形成する高合金鋼から成る消耗電極
を挿入する工程と、軸材及び冷却モールドを円周方向に
回転してスラグ浴の下で前記消耗電極及び軸材に対し各
々複数の個所より交流電流を供給して消耗電極を溶解さ
せて溶湯にする工程と、冷却モールドを軸材の軸線方向
に移動させて溶湯を凝固させて外層を軸材に一体に溶着
させる工程と、を含む金属圧延用複合ロールの製造方法
にある。The present invention includes a consumable electrode made of high alloy steel that forms an outer layer harder than the shaft material in the gap formed between the low alloy steel shaft material and a cooling mold arranged concentrically. inserting the shaft material and the cooling mold in the circumferential direction, supplying alternating current to the consumable electrodes and the shaft material from a plurality of locations under a slag bath to melt the consumable electrodes and turn them into molten metal; and a step of moving a cooling mold in the axial direction of the shaft material to solidify the molten metal and integrally weld the outer layer to the shaft material.

【００１７】本発明は低合金鋼よりなる芯材の外周に該
低合金鋼より硬さの高い高合金鋼よりなる外層材をロー
ル軸方向に凝固溶着させる金属圧延用複合ロールの製造
法において、前記芯材の真円度が１０ｍｍ以下となるよ
うに前記外層材を形成した後、実質的に前記外層材をオ
ーステナイト変態点以上の温度に漸進加熱しながら該加
熱部分に液体又は気体冷媒を噴射する漸進焼入を施す焼
入工程及び該焼入後前記外層材の残留オーステナイト相
を１５体積％以下とする高温焼戻し処理を施す工程を含
むことを特徴とする金属圧延用複合ロールの製造法にあ
る。The present invention provides a method for manufacturing a composite roll for metal rolling, in which an outer layer material made of high alloy steel, which is harder than the low alloy steel, is solidified and welded to the outer periphery of a core material made of low alloy steel in the axial direction of the roll. After forming the outer layer material so that the circularity of the core material is 10 mm or less, a liquid or gas refrigerant is injected into the heated portion while gradually heating the outer layer material to a temperature substantially equal to or higher than the austenite transformation point. A method for manufacturing a composite roll for metal rolling, comprising a quenching step of performing gradual quenching, and a step of performing a high-temperature tempering treatment to reduce the residual austenite phase of the outer layer material to 15% by volume or less after the quenching. be.

【００１８】本発明は、前述の高合金鋼をロール軸方向
に凝固溶着させて外層材とし、該外層材より低い硬さの
低合金鋼を芯材としその真円度が１０ｍｍ以下であるロ
ール素材の表層部を変態点以上の温度に加熱し、焼入を
行った後、３００〜５５０℃の温度で焼もどしを行うこ
とを特徴とする。The present invention provides a roll in which the above-mentioned high alloy steel is solidified and welded in the axial direction of a roll to form an outer layer material, and a core material is a low alloy steel having a hardness lower than that of the outer layer material, and the roundness of the core material is 10 mm or less. It is characterized in that the surface layer of the material is heated to a temperature equal to or higher than the transformation point, quenched, and then tempered at a temperature of 300 to 550°C.

【００１９】本発明は、前記外層材の焼入工程前に熱間
鍛造を施すこと、前記焼入工程後で焼戻し処理前にサブ
ゼロ処理を施すことである。The present invention is to perform hot forging before the quenching process of the outer layer material, and to perform subzero treatment after the quenching process and before tempering process.

【００２０】本発明は、ワークロールと、該ワークロー
ルを支持するバックアップロールとを備えた圧延機にお
いて、前記ワークロールは低合金鋼よりなり真円度が１
０ｍｍ以下である芯材外周に該芯材より高い硬さを有し
、ショア硬さが８０以上である高合金鋼よりなる外層材
がロール軸方向に凝固した複合ロールからなることを特
徴とする圧延機にある。The present invention provides a rolling mill equipped with a work roll and a backup roll that supports the work roll, wherein the work roll is made of low alloy steel and has a roundness of 1.
It is characterized by consisting of a composite roll in which an outer layer material made of high alloy steel having a hardness higher than that of the core material and having a Shore hardness of 80 or more is solidified in the roll axis direction on the outer circumference of the core material, which is 0 mm or less. It's on the rolling mill.

【００２１】本発明は、ワークロールと、該ワークロー
ルと接触させて支持するバックアップロールを備えた圧
延機がタンデムに多段に連結されている圧延システムに
おいて、前記圧延機の少なくとも初段及び２段スタンド
の前記ワークロールが低合金鋼よりなる芯材に該芯材よ
り硬さが高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロール
によって構成され、前記初段の表面あらさが最終段の表
面あらさより粗くなっており、前記ワークロールの外径
が２５０ｍｍ以上で、外層の厚さが３０ｍｍ以上である
ことを特徴とする。[0021] The present invention provides a rolling system in which a rolling mill including a work roll and a backup roll that is supported in contact with the work roll is connected in tandem in multiple stages, at least the first and second stage stands of the rolling mill. The work roll is constituted by a composite roll having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel which is harder than the core material, and the surface roughness of the first stage is rougher than that of the final stage. The work roll has an outer diameter of 250 mm or more and an outer layer thickness of 30 mm or more.

【００２２】ワークロールとバックアップロールとの間
に中間ロールを有することができ、初段から最終段にか
けてワークロール径が同じか又は小さくすることができ
る。前述の圧延システムにおいて、前記圧延機の全部の
ワークロールが低合金鋼よりなる芯材に該芯材より硬さ
が高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロールによっ
て構成され、初段スタンドのワークロール直径は少なく
とも最終段スタンドのワークロール直径より大きいこと
を特徴とする。少なくとも最終段で直径２５０ｍｍ以上
とすることができる。An intermediate roll may be provided between the work roll and the backup roll, and the work roll diameter may be the same or smaller from the first stage to the final stage. In the above-mentioned rolling system, all the work rolls of the rolling mill are composed of composite rolls having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel which has a higher hardness than the core material, and the work rolls of the first stage stand are The diameter is at least larger than the diameter of the work roll of the final stage stand. At least the final stage can have a diameter of 250 mm or more.

【００２３】本発明は、ワークロールと、該ワークロー
ルと接触して支持する中間ロールと、該中間ロールを支
持するバックアップロールとを備えた圧延機がタンデム
に多段に連結されている圧延システムにおいて、少なく
とも初段スタンドの前記ワークロールが低合金鋼よりな
る芯材に該芯材より硬さが高い高合金鋼よりなる外層を
有する複合ロールによって構成されていることを特徴と
する。The present invention provides a rolling system in which a rolling mill including a work roll, an intermediate roll that contacts and supports the work roll, and a backup roll that supports the intermediate roll is connected in tandem in multiple stages. , the work roll of at least the first stand is constituted by a composite roll having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel having a harder hardness than the core material.

【００２４】中間ロール自身も１部のスタンド又は全ス
タンドに対して複合ロールを用いることができ、ワーク
ロールより硬さを低くしたものにする。[0024] The intermediate rolls themselves can also be composite rolls for some or all of the stands, and are made to have a lower hardness than the work rolls.

【００２５】本発明は、ワークロールと、該ワークロー
ルを支持するバックアップロールを備えた圧延機がタン
デムに多段に連結されている圧延システムにおいて、前
記ワークロールの１回の研削でコイル本数３本以上圧延
するとともに、前記ワークロールの全部の摩耗量を軟鋼
の圧延に換算して１コイル当り１．５　ｍｍ以下であり
、前記ワークロールの全部が直径２５０ｍｍ以上である
ことを特徴とする。[0025] The present invention provides a rolling system in which a rolling mill having a work roll and a backup roll that supports the work roll is connected in tandem in multiple stages, in which the number of coils is 3 in one grinding of the work roll. In addition to the above rolling, the total wear amount of the work rolls is 1.5 mm or less per coil in terms of rolling of mild steel, and all of the work rolls have a diameter of 250 mm or more.

【００２６】本発明におけるワークロールの硬さはＨｓ
９０〜１００で、バックアップロールのＨｓは６０〜７
０及び中間ロールは７０〜８０とするのが好ましい。The hardness of the work roll in the present invention is Hs
90-100, backup roll Hs is 60-7
0 and intermediate rolls are preferably 70 to 80.

【００２７】ワークロールには被圧延材をより平坦化さ
せるため曲げを与えて回転させることができ、更に中間
ロールにおいても曲げを加えて回転させることができる
。中間ロールは左右にスライドさせることができ、圧延
幅に応じてロール端部を被圧延材に近いようにして圧延
させることができる。[0027] The work rolls can be rotated while being bent to make the material to be rolled more flat, and the intermediate rolls can also be rotated while being bent. The intermediate roll can be slid left and right, and rolling can be carried out with the roll end close to the material to be rolled depending on the rolling width.

【００２８】上記外層材で一体化したロールとした場合
、焼入時の熱応力により内部からの割損の危険があり、
また、軸部の靭性に劣るため、使用中のネック折損に対
して不利となる。そのため、ロールは表層部を上記材料
とし、芯材は靭性の高い合金鋼から成る複合構造とした
。[0028] If the roll is made of the above-mentioned outer layer material, there is a risk of breakage from the inside due to thermal stress during quenching.
In addition, since the shaft portion has poor toughness, it is disadvantageous against neck breakage during use. Therefore, the roll has a composite structure in which the surface layer is made of the above material and the core material is made of alloy steel with high toughness.

【００２９】また、低合金鋼材製芯軸の外周に、これよ
り硬さの高い高速度工具鋼等の高合金鋼材から成る外層
を設けた後、該外層に含まれる炭化物を分散させるとと
もに組織を均一化するために、外層に対して熱間鍛造処
理を施すことは好ましいことである。[0029] Furthermore, after providing an outer layer made of a high-alloy steel material such as high-speed tool steel with a higher hardness on the outer periphery of the core shaft made of low-alloy steel material, the carbides contained in the outer layer are dispersed and the structure is In order to achieve uniformity, it is preferable to subject the outer layer to a hot forging process.

【００３０】本発明の複合ロールは芯軸と、これを覆う
外層とから成る複合ロールであるが、仮に、前記高速度
工具鋼でロール全体を形成した場合（すなわち、高速度
工具鋼による一体型ロールとした場合）には、焼入れを
行う際に発生する熱応力により内部からの割損（割れ発
生）の危険があること、および軸部の靭性に劣ることに
より、使用中にロールネック部の折損が生じ易い。その
ため、前記のような複合ロール構造を採用したのである
。[0030] The composite roll of the present invention is a composite roll consisting of a core shaft and an outer layer covering the core shaft. When used as a roll), there is a risk of internal breakage (cracking) due to the thermal stress generated during quenching, and the roll neck part may be damaged during use due to poor toughness of the shaft part. Breakage is likely to occur. Therefore, the above-mentioned composite roll structure was adopted.

【００３１】焼入れ処理は衝風冷却、または油冷却でも
行うことができるが、表面層の圧縮残留応力をより高く
し、焼入れ処理の後、温度３００℃〜５５０℃で焼戻し
処理を行った場合、Ｈｓ９３以上の硬さを得る本発明方
法において、ガス噴射又は噴水冷却によって焼入れを行
うことが好ましい。ガス噴射には空気が用いられる。本
発明における焼戻し温度は、３００℃〜５５０℃であり
、４５０℃〜５５０℃が好ましく、５００℃〜５５０℃
が更に好ましい。なお、冷間圧延ロールの場合、表面硬
度は概ねＨｓ９０以上が必要であるとされており、熱間
圧延ロールの場合、表面硬度は概ねＨｓ８０〜８５のも
のが使用されている。[0031] Although the quenching treatment can be performed by blast cooling or oil cooling, if the compressive residual stress of the surface layer is made higher and the tempering treatment is performed at a temperature of 300°C to 550°C after the quenching treatment, In the method of the present invention for obtaining a hardness of Hs93 or higher, it is preferable to perform quenching by gas injection or fountain cooling. Air is used for gas injection. The tempering temperature in the present invention is 300°C to 550°C, preferably 450°C to 550°C, and 500°C to 550°C.
is even more preferable. In addition, in the case of a cold rolling roll, it is said that a surface hardness of approximately Hs 90 or more is required, and in the case of a hot rolling roll, a surface hardness of approximately Hs 80 to 85 is used.

【００３２】本発明におけるがごとく外層部のみ変態点
以上に加熱し、急速冷却による焼入れ処理を施した場合
の残留応力は、熱応力による残留応力と、変態応力によ
る残留応力とが重畳されたものとなる。外層部が急冷さ
れた場合、その体積収縮により内部の塑性変形温度域の
部分に圧縮塑性歪みを生じる。その結果、内外部の温度
が同一になるまで冷却されると外層部に圧縮残留応力が
、内部に引張り残留応力が生じる。これが熱応力による
残留応力である。また、変態によって外層部に生じるマ
ルテンサイトは相対的に比容積が大きいから、芯軸部の
比容積との違いによって、芯軸部に引張り残留応力が、
硬化外層部に圧縮残留応力が、それぞれ生じる。このよ
うに熱応力と変態応力によって生じる残留応力は、マル
テンサイト変態のみによって生じる残留応力（通常−２
０ｋｇ／ｍｍ２　程度である）に比してかなり大きく、
セミハイス系では、噴水冷却によれば圧縮残留応力−７
０ｋｇ／ｍｍ２　〜−１２０ｋｇ／ｍｍ２　（サブゼロ
処理を施した場合）を得ることができる。ハイス系では
ガス噴射冷却により−１０ｋｇ／ｍｍ２　以上の圧縮残
留応力を得ることができる。[0032] When only the outer layer is heated above the transformation point and quenched by rapid cooling as in the present invention, the residual stress is a combination of residual stress due to thermal stress and residual stress due to transformation stress. becomes. When the outer layer is rapidly cooled, compressive plastic strain occurs in the internal plastic deformation temperature range due to its volumetric contraction. As a result, when the inside and outside temperatures are cooled to the same temperature, compressive residual stress occurs in the outer layer and tensile residual stress occurs inside. This is residual stress due to thermal stress. In addition, since the martensite produced in the outer layer due to transformation has a relatively large specific volume, tensile residual stress is generated in the core shaft due to the difference in specific volume from the core shaft.
Compressive residual stress is generated in each hardened outer layer. In this way, the residual stress caused by thermal stress and transformation stress is different from the residual stress caused only by martensitic transformation (usually -2
(about 0 kg/mm2),
In semi-high-speed steel systems, compressive residual stress -7 due to fountain cooling
0 kg/mm2 to -120 kg/mm2 (when sub-zero treatment is applied) can be obtained. In high speed steel systems, compressive residual stress of -10 kg/mm2 or more can be obtained by gas injection cooling.

【００３３】また、焼入れ処理のみでは、約４０％のオ
ーステナイトが残留しており、この残留オーステナイト
の分解を促進させるために温度−５０℃以下のサブゼロ
処理が行われる。サブゼロ処理は、縦型サブゼロ処理槽
内にロールを吊し、これを回転させながらロール表面に
液体窒素を噴射させることによって行われる。サブゼロ
処理後の残留オーステナイト量は、概ね１５％以下であ
る。Further, if only the quenching treatment is performed, about 40% of austenite remains, and in order to accelerate the decomposition of this residual austenite, sub-zero treatment is performed at a temperature of -50° C. or lower. Sub-zero treatment is performed by suspending a roll in a vertical sub-zero treatment tank and spraying liquid nitrogen onto the roll surface while rotating the roll. The amount of retained austenite after sub-zero treatment is approximately 15% or less.

【００３４】この後、温度３００℃〜５５０℃での焼戻
し処理を行うと、残留オーステナイト量は前記値約１５
％から１〜５％程度に低下する。最終的に残留したオー
ステナイトは、ロールを使用する間において、ロール表
面の熱膨張・収縮を緩和するバッファとなり、ロール表
面のクラック発生を防止する機能を発揮する。また、高
温でロールの焼戻し処理を行っておけば、熱間圧延用と
して該ロールが使用される場合、仮に事故発生によって
高温の鋼板がロールに巻き付いてロール温度が上昇して
も、ロール表面における残留オーステナイトの分解等に
よるクラック発生が効果的に防止される。After that, when tempering treatment is performed at a temperature of 300°C to 550°C, the amount of retained austenite decreases to the above value of about 15°C.
% to about 1 to 5%. The austenite that ultimately remains serves as a buffer that alleviates thermal expansion and contraction of the roll surface while the roll is in use, and functions to prevent cracks from occurring on the roll surface. In addition, if the roll is tempered at a high temperature, when the roll is used for hot rolling, even if an accident occurs and a high-temperature steel plate wraps around the roll and the roll temperature rises, the roll surface will remain Cracks caused by decomposition of retained austenite are effectively prevented.

【００３５】一般に、焼戻し処理を高温で行えば、それ
だけ焼入れによる歪みが解放（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）
され易く、残留応力の低下量が大きくなることが知られ
ている。しかしながら、本発明で使用される高速度工具
鋼は、焼戻し抵抗性を高める合金元素であるＳｉ，Ｃｒ
，Ｍｏ，Ｖ等を多量に含んでいるため、一般の低合金鋼
と比較すると、温度５００℃程度の焼戻しでは歪みの解
放が少なく、高い残留応力を維持することができる。In general, the higher the tempering treatment is performed, the more distortion caused by quenching will be relaxed.
It is known that the amount of reduction in residual stress increases. However, the high-speed tool steel used in the present invention contains alloying elements such as Si and Cr, which increase the tempering resistance.
, Mo, V, etc., when tempered at a temperature of about 500° C., there is less strain release and high residual stress can be maintained compared to general low alloy steel.

【００３６】なお、本発明における芯材は、引張り強さ
６０ｋｇ／ｍｍ２　以上，衝撃値１．５　ｋｇ−ｍ／ｃ
ｍ２以上の低合金鋼が好ましく、特に、重量％でＣ０．
５　〜１．０％，Ｓｉ１％以下，Ｍｎ１％以下，Ｃｒ１
〜５％，Ｍｏ０．５　％以下を含有する鍛鋼が好ましい
。[0036] The core material in the present invention has a tensile strength of 60 kg/mm2 or more and an impact value of 1.5 kg-m/c.
m2 or more low alloy steel is preferred, especially C0.
5 ~ 1.0%, Si 1% or less, Mn 1% or less, Cr1
5%, and forged steel containing 0.5% or less of Mo is preferable.

【００３７】[0037]

【作用】上記の構成による金属圧延用作業ロールは、大
きな曲げが加わる圧延に使用されてもより高合金化して
硬さを高めることができるので、耐摩耗性，耐肌荒性，
強靭性の点で十分耐用できるものとなる。特に、エレク
トロスラグ再溶解による特定の製法によって外層を軸材
に溶着させたロールであるため、芯材の真円度が１０ｍ
ｍ以下と小さく、更に溶湯から晶出する炭化物は浮揚，
沈殿，偏析することなく急速凝固するので、外層中に微
細かつ均等に分散したものとなる。これらにより、圧延
材の高圧下，高形状制御が健全に行えるとともに圧延材
の表面性状に関する品質が向上する。このように、本発
明の如く、より高合金化した外層を設けるには芯材の真
円度が特に問題である。真円度は外層材の厚さに左右し
、そのため焼入れ及び焼戻しにおいて不均衡な圧縮残留
応力を形成させ、使用中に折損する恐れがある。[Function] The work roll for metal rolling with the above structure can be made into a higher alloy to increase hardness even when used for rolling where large bends are applied, so it has excellent wear resistance, roughness resistance,
It has sufficient durability in terms of toughness. In particular, since this is a roll whose outer layer is welded to the shaft material using a specific manufacturing method using electroslag remelting, the roundness of the core material is 10 m.
The carbide crystallized from the molten metal is small, less than m, and floats.
Since it solidifies rapidly without precipitation or segregation, it becomes finely and evenly dispersed in the outer layer. As a result, high pressure and high shape control of the rolled material can be performed soundly, and the quality of the surface properties of the rolled material is improved. As described above, the roundness of the core material is particularly important when providing a highly alloyed outer layer as in the present invention. The roundness depends on the thickness of the outer layer material, which causes unbalanced compressive residual stresses to form during hardening and tempering, which may lead to breakage during use.

【００３８】本発明者らは従来技術の問題点を解決し、
上記目的を達成するため、実験追求を行って以下の知見
を得た。The present inventors have solved the problems of the prior art,
In order to achieve the above purpose, we conducted experiments and obtained the following knowledge.

【００３９】外層は耐摩耗性と耐肌荒性を確保するため
、より高合金化とするとともに、熱処理を施しＨｓ９０
以上の硬さを保持させる必要がある。In order to ensure wear resistance and roughness resistance, the outer layer is made of a higher alloy and heat treated to achieve Hs90.
It is necessary to maintain the above hardness.

【００４０】外層の化学成分の特定は次の理由による。The chemical components of the outer layer are specified for the following reason.

【００４１】Ｃは耐摩耗性向上のための炭化物の形成及
び基地硬さ確保に必要である。その量が０．５　％未満
の場合、炭化物量が少なく、耐摩耗性の点で十分でない
。 一方Ｃが１．５　％を超えると、粒界に析出する網目状
炭化物が増加し耐肌荒性及び強靭性の点で劣るようにな
る。特に、０．８　〜１．２　％が好ましい。C is necessary for forming carbides to improve wear resistance and ensuring base hardness. When the amount is less than 0.5%, the amount of carbide is small and the wear resistance is not sufficient. On the other hand, if C exceeds 1.5%, network carbides precipitate at grain boundaries increase, resulting in poor roughness resistance and toughness. In particular, 0.8 to 1.2% is preferable.

【００４２】Ｓｉは脱酸剤として必要な元素であり、０
．５　％以上有し、また焼戻し抵抗性を高める。しかし
、その量が３．０　％を超えると脆化が生じやすくなる
。特に、１〜３％が好ましく、１．５　〜２．５　％が
より好ましい。[0042]Si is an element necessary as a deoxidizing agent, and 0
．． 5% or more, and also improves tempering resistance. However, if the amount exceeds 3.0%, embrittlement tends to occur. In particular, 1 to 3% is preferable, and 1.5 to 2.5% is more preferable.

【００４３】Ｍｎは脱酸作用とともに不純物であるＳを
ＭｎＳとして固定する作用があるが、その量が１．５　
％を超えると残留オーステナイトが増え安定して十分な
硬さを維持できないとともに、靭性が低下する。特に、
０．２　〜１．０　％が好ましく、０．２　〜０．５　
％がより好ましい。Mn has a deoxidizing effect as well as a function of fixing impurity S as MnS, but when the amount is 1.5
%, retained austenite increases, making it impossible to maintain stable and sufficient hardness, and reducing toughness. especially,
0.2 to 1.0% is preferable, and 0.2 to 0.5%
% is more preferable.

【００４４】Ｃｒは２％未満では焼き入れ性に劣り、１
０％を超えるとＣｒ系炭化物が過多となるため不都合で
ある。特に、３〜７％が好ましく、３．５〜５％がより
好ましい。[0044] If Cr is less than 2%, hardenability is poor;
If it exceeds 0%, the amount of Cr-based carbide becomes excessive, which is disadvantageous. In particular, 3 to 7% is preferable, and 3.5 to 5% is more preferable.

【００４５】ＭｏおよびＷはそれぞれＣと結合してＭ２
Ｃ　あるいはＭ５Ｃ　系炭化物を生成させ、かつ基地中
にも固溶して基地を強化し耐摩耗性や焼戻し抵抗性を向
上させる。しかし、過剰になるとＭ６Ｃ　系炭化物が増
加し靭性及び耐肌荒性が低下する。Ｍｏ及びＷの上限は
それぞれ１２％及び２０％であり、Ｗ及びＭｏの下限は
１％以上とすべきである。Ｍｏはセミハイス鋼が１．５
　〜４．５　％又はハイス鋼が７〜１０％が好ましく、
また、Ｗはセミハイス鋼が０．１　〜１％又はハイス鋼
が０．５　〜５％が好ましい。Mo and W each combine with C to form M2
C or M5C type carbide is generated and solid-solved in the base to strengthen the base and improve wear resistance and tempering resistance. However, if it is excessive, M6C carbides increase and toughness and roughness resistance decrease. The upper limits of Mo and W should be 12% and 20%, respectively, and the lower limits of W and Mo should be 1% or more. Mo is 1.5 for semi-high speed steel
~4.5% or high speed steel preferably 7-10%,
Further, W is preferably 0.1 to 1% in semi-high speed steel or 0.5 to 5% in high speed steel.

【００４６】ＶはＭＣ系炭化物を形成し耐摩耗性向上に
寄与するが、０．５　％未満では十分な効果がなく、５
％を超えると、研削性を著しく阻害する。特に、０．７
〜２．０％が好ましい。V forms MC-based carbides and contributes to improving wear resistance, but if it is less than 0.5%, there is no sufficient effect;
If it exceeds %, grindability will be significantly impaired. In particular, 0.7
~2.0% is preferred.

【００４７】Ｃｏは基地に固溶し高温焼戻して高硬度を
得るための元素であるが、５％未満でその効果は不十分
である。１５％を越えると靭性が低下する。特に６〜１
０％が好ましい。[0047] Co is an element for obtaining high hardness by solid solution in the matrix and high temperature tempering, but if it is less than 5%, its effect is insufficient. If it exceeds 15%, toughness decreases. Especially 6-1
0% is preferred.

【００４８】特に、外層としてセミハイスは前述のＣ，
Ｓｉ，Ｍｎ及びＣｒを含み、Ｗ０．１〜１％，Ｖ０．５
　〜２．０　％及びＭｏ１〜５％又はハイスはＷ０．５
　〜３％，５〜１１％又は１２〜２０％，Ｍｏ４〜１２
％，Ｖ０．５　〜１．５　％又は１．５　〜５％と、又
はこれらの組合わせにＣｏ４〜２０％含むことができる
。Ｈｏｔを基準に考えた組成では炭化物量が耐摩耗性と
耐焼付性を考えるので、炭化物量が多くなっている。そ
して、この炭化物量が多いほど研削で仕上げしづらくな
り、靭性も低く、冷間作業ロールのように高い局部圧力
に耐えられなくなる。そのため、冷間作業ロールの合金
組成としては耐摩耗性を損なわない程度まで炭化物量（
炭素量）を少なくし、マトリックスの強化（マルテンサ
イト特に焼戻しマルテンサイト）で局部圧（圧延圧力）
に耐えるようにしている。このマトリックス強化として
Ｃｏは有効であり、高い硬度が得られる。In particular, semi-high-speed steel as the outer layer has the above-mentioned C,
Contains Si, Mn and Cr, W0.1-1%, V0.5
~2.0% and Mo1~5% or HSS is W0.5
~3%, 5-11% or 12-20%, Mo4-12
%, V0.5 to 1.5%, or 1.5 to 5%, or a combination thereof. In a composition based on Hot, the amount of carbide is considered to be important for wear resistance and seizure resistance, so the amount of carbide is large. The larger the amount of carbide, the more difficult it is to finish by grinding, the lower the toughness, and the less able it is to withstand high local pressures like cold work rolls. Therefore, the alloy composition of cold work rolls should be adjusted to the extent that the amount of carbide (
By reducing the amount of carbon (carbon content) and strengthening the matrix (martensite, especially tempered martensite), local pressure (rolling pressure) is reduced.
I try to withstand it. Co is effective for reinforcing this matrix, and high hardness can be obtained.

【００４９】なお、本発明の外層に用いる高合金鋼は上
記元素のほかにＮｉを含有することができる。Ｎｉは焼
き入れ性を向上する作用を有するため、５％以下の量添
加することができる。それを超えると残留オーステナイ
トの増加を招き、硬度低下や耐肌荒性の低下を来す。特
に、１％以下が好ましく、０．１　〜０．５　％がより
好ましい。The high alloy steel used for the outer layer of the present invention may contain Ni in addition to the above elements. Since Ni has the effect of improving hardenability, it can be added in an amount of 5% or less. Exceeding this will lead to an increase in retained austenite, resulting in a decrease in hardness and roughness resistance. In particular, it is preferably 1% or less, more preferably 0.1 to 0.5%.

【００５０】また、本発明においては、芯軸用材料とし
てＨｓ３５以上を有する鍛鋼を使用することが好ましい
。すなわち、本発明のロールに公称応力として１０ｋｇ
／ｍｍ２　　のネット応力が加えられた場合、寸法効果
係数０．８　，表面効果係数０．９　，切欠き係数２．
０　として、必要な疲れ限度は、３６ｋｇ／ｍｍ２　と
なり、それを得るためには硬さとしてＨｓ３５以上がよ
い。Further, in the present invention, it is preferable to use forged steel having Hs of 35 or more as the material for the core shaft. That is, the roll of the present invention has a nominal stress of 10 kg.
When a net stress of /mm2 is applied, the size effect coefficient is 0.8, the surface effect coefficient is 0.9, and the notch coefficient is 2.
0, the required fatigue limit is 36 kg/mm2, and in order to obtain this, the hardness should be Hs35 or higher.

【００５１】芯軸上に外層を設ける方法としては、特公
昭４４−４９０３号に開示されている。高周波加熱を利
用した連続肉盛方法，特開昭４７−２８５１号公報他に
開示されている粉末冶金法を利用して熱間等方加圧によ
り外層を形成する方法，特開昭５７−２８６２号公報に
開示されているエレクトロスラグ再溶解法を利用した肉
盛方法等がある。エレクトロスラグ再溶解肉盛方法が特
に好ましい。A method for providing an outer layer on the core is disclosed in Japanese Patent Publication No. 4903/1983. Continuous overlay method using high frequency heating, method of forming an outer layer by hot isostatic pressing using powder metallurgy method disclosed in JP-A-47-2851 and others, JP-A-57-2862 There is a build-up method using the electroslag remelting method disclosed in the above publication. Particularly preferred is the electroslag remelt overlay method.

【００５２】すなわち、軸材と同心的に配置されたモー
ルドとの間に形成される空隙に高速度鋼等の高合金鋼か
ら成る消耗電極を挿入し、軸材及び冷却モールドを円周
方向に好ましくは１ｒｐｍ　以上で回転しスラグ浴の下
で消耗電極及び軸材に対し複数の個所より交流電流を供
給して消耗電極を溶解させるとともに、冷却モールドを
軸材に対し同軸的に上方へ移動させて溶湯を冷却モール
ドに接触させ凝固させることにより形成した外層を軸材
に溶着させるものである。回転は軸材と消耗電極とて相
対的であればよい。電流と熱を各部に均等に流れるよう
にすることにより芯材の偏心をなくすことができる。That is, a consumable electrode made of high-alloy steel such as high-speed steel is inserted into the gap formed between the shaft material and the mold arranged concentrically, and the shaft material and the cooling mold are moved in the circumferential direction. Preferably, it rotates at a speed of 1 rpm or more and melts the consumable electrodes by supplying alternating current from multiple points to the consumable electrodes and the shaft under a slag bath, and at the same time moves the cooling mold upward coaxially with respect to the shaft. The outer layer formed by bringing the molten metal into contact with a cooling mold and solidifying it is welded to the shaft material. The rotation may be relative to the shaft member and the consumable electrode. Eccentricity of the core material can be eliminated by allowing current and heat to flow evenly to each part.

【００５３】本発明の複合ロールは熱間又は冷間作業ロ
ールとして使用でき、特に曲げを与えて圧延するのに使
用できる。そして、スケジュールフリー用ロールとして
使用できる。炭素鋼の圧延において従来のロール寿命は
４〜５時間程度であったが、本発明ロールはセミハイス
ロールで２〜５倍又はハイスロールで５〜１０倍の寿命
が得られ、従って１回の研摩工程で８時間〜２５時間又
は２０時間から５０時間の寿命が得られ、研摩回数が著
しく少なくできる。The composite roll of the present invention can be used as a hot or cold work roll, especially for rolling with bending. It can also be used as a schedule-free roll. In rolling carbon steel, the life of conventional rolls was about 4 to 5 hours, but the roll of the present invention has a life that is 2 to 5 times longer than that of semi-high-speed steel rolls or 5 to 10 times longer than that of high-speed steel rolls. A life of 8 to 25 hours or 20 to 50 hours can be obtained in the polishing process, and the number of times of polishing can be significantly reduced.

【００５４】本発明によれば、従来ハイスよりなる一体
ロールでは高々直径１００ｍｍ程度のものしか製造でき
なかったが、本発明では直径２５０〜７５０ｍｍのもの
が製造でき、従来の圧延機にそのまま使用できる。[0054] According to the present invention, conventional rolls made of high speed steel could only be manufactured with a diameter of about 100 mm, but with the present invention, rolls with a diameter of 250 to 750 mm can be manufactured and can be used as is in conventional rolling mills. .

【００５５】[0055]

【実施例】実施例１ 胴径７５０ｍｍ，胴長１４８０ｍｍのロールを直径６６
５ｍｍの軸材を用いて次のようにエレクトロ再溶解法に
て複合ロール用インゴットとして外径８５０ｍｍのもの
を製造した。[Example] Example 1 A roll with a body diameter of 750 mm and a body length of 1480 mm was made with a diameter of 66 mm.
An ingot for a composite roll having an outer diameter of 850 mm was produced using a shaft material of 5 mm by the electro-remelting method as follows.

【００５６】図８は、エレクトロスラグ肉盛法による複
合ロールを製造する装置の概略図である。この装置は、
溶接機９，増幅器１７，通電用配線１２，カーボンブラ
シ１２ａ，測温用熱電対１３，直流モータ１８およびマ
ニュピュレータ１９を含む。マニュピュレータ１９が、
直流モータ１８によって動かされ、マニュピュレータの
腕１２ａによって支えられた高速度工具鋼から成る消耗
電極である管状消耗電極８が、上方へ動かされるように
なっている。低合金鋼材製芯軸７が回転定盤１１上に設
置されている。この芯軸７と同心的に水冷モールド１０
が設置されており、両者の間隔部において、環状点火板
（すなわち、モールド底）１６が芯軸７の下端部に近く
設置されている。芯軸７および水冷モールド１０は、円
周方向に５ｒｐｍ　回転させた。マニュピュレータ１９
によって支えられた管状電極８が、芯軸７と水冷モール
ド１０とで画成される前記間隔部、すなわち溶解室内に
差し込まれ、配線１２を介して芯軸７は管状電極８との
間に供給される交流電流により、管状電極８が溶融消耗
する。定盤１１にはカーボンブラシ１２ｂが周囲に５ケ
均等に配置し、管状電極にも配線を複数に配置し、各部
に均等に電流が流れるようにして通電によってアークが
発生すると、スラグ１５がその抵抗発熱により溶融する
とともに、溶融金属１４が形成され、水冷モールド１０
との接触で冷却されて凝固し、芯軸７の表面に均一な肉
盛層１３が形成される。この間、水冷モールド１０は芯
軸７に対して同軸的に上方へ移動せしめられる。スラグ
１５は、常時厚さ５０〜６０ｍｍに調整される。また、
溶融金属１４は環状底板１６によって下方への滴下が防
止される。電流電圧は一定に保持されるようにコントロ
ールしながら溶解され、肉盛層の厚さと芯材への溶け込
み深さが一定になるようにコントロールされる。FIG. 8 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing a composite roll using the electroslag overlay method. This device is
It includes a welding machine 9, an amplifier 17, energizing wiring 12, a carbon brush 12a, a temperature measuring thermocouple 13, a DC motor 18, and a manipulator 19. The manipulator 19 is
A tubular consumable electrode 8, a consumable electrode made of high speed tool steel, moved by a DC motor 18 and supported by a manipulator arm 12a, is adapted to be moved upwards. A core shaft 7 made of low alloy steel is installed on a rotating surface plate 11. A water-cooled mold 10 is placed concentrically with this core shaft 7.
is installed, and an annular ignition plate (i.e., mold bottom) 16 is installed close to the lower end of the core shaft 7 in the space between the two. The core shaft 7 and the water-cooled mold 10 were rotated at 5 rpm in the circumferential direction. Manipulator 19
The tubular electrode 8 supported by the core shaft 7 is inserted into the space defined by the core shaft 7 and the water-cooled mold 10, that is, the melting chamber, and the core shaft 7 is supplied between the tubular electrode 8 and the core shaft 7 via the wiring 12. The tubular electrode 8 is melted and consumed by the alternating current. Five carbon brushes 12b are arranged evenly around the surface plate 11, and a plurality of wires are arranged on the tubular electrode so that the current flows evenly through each part.When an arc is generated by energization, the slag 15 As it melts due to resistance heat generation, molten metal 14 is formed, and the water-cooled mold 10
The core shaft 7 is cooled and solidified by contact with the core shaft 7, and a uniform overlay layer 13 is formed on the surface of the core shaft 7. During this time, the water-cooled mold 10 is moved upward coaxially with respect to the core shaft 7. The slug 15 is always adjusted to have a thickness of 50 to 60 mm. Also,
The molten metal 14 is prevented from dripping downward by the annular bottom plate 16. The current and voltage are controlled to be kept constant during melting, and the thickness of the overlay layer and the depth of penetration into the core material are controlled to be constant.

【００５７】かくして、得られた複合ロールの肉盛層に
１１００℃で鍛造が施され、外径７８０ｍｍ、外層の厚
さを４２．５ｍｍ　とした。更に該肉盛層に焼入れ焼戻
し熱処理が施され、もって肉盛層の表面硬さＨｓ９０以
上を得ることができる。[0057] The overlay layer of the thus obtained composite roll was forged at 1100°C to have an outer diameter of 780 mm and an outer layer thickness of 42.5 mm. Furthermore, the built-up layer is subjected to quenching and tempering heat treatment, thereby making it possible to obtain a surface hardness of Hs90 or more of the built-up layer.

【００５８】熱処理後、切削加工及び研摩によって仕上
げ外径７５０ｍｍとなるように直径で約２〜３ｍｍで切
削研摩した。平均表面あらさを約０．５μｍ　となるよ
うに砥石によって研削した。After the heat treatment, cutting and polishing were performed to a diameter of about 2 to 3 mm to give a finished outer diameter of 750 mm. It was ground using a grindstone so that the average surface roughness was about 0.5 μm.

【００５９】外層材質の化学成分を第１表（重量％）に
示す。残部はＦｅである。このロールは更に１０００℃
〜１２００℃からの焼入れ及び１２０℃〜５２０℃、１
０〜２０時間の焼戻しの熱処理を施した。比較のため従
来の５％Ｃｒ鍛鋼材についても同一寸法のロールを製造
した。この材質についても化学成分を表１に示す。熱処
理はこの材質に適した熱処理を施した。なお、本発明ロ
ールの軸材にはＣ０．９５％，３％Ｃｒ鍛鋼を用い、そ
の硬さはＨｓ４０であった。The chemical components of the outer layer material are shown in Table 1 (% by weight). The remainder is Fe. This roll is further heated to 1000℃
Quenching from ~1200℃ and 120℃~520℃, 1
A tempering heat treatment was performed for 0 to 20 hours. For comparison, rolls with the same dimensions were also manufactured using conventional 5% Cr forged steel. The chemical composition of this material is also shown in Table 1. The heat treatment was performed in a manner appropriate for this material. The shaft material of the roll of the present invention was made of 0.95% C, 3% Cr forged steel, and its hardness was Hs40.

【００６０】[0060]

【表１】[Table 1]

【００６１】図８は、噴水又はガス噴射焼入れの手法を
示している。ロール２０の肉盛層である外層２１が焼入
れされる部分である。垂直に設定されたロール２０の外
層２１を包囲して、低周波誘導子である誘導コイル２２
と冷媒噴射筒２３とを含む環状装置該設定されている。 誘導コイル２２に低周波電流が流された状態で、ロール
２０が回転させられつつ下方へ動かされる。外層２１は
、発生した誘導電流によって加熱されながら、冷媒噴射
筒２３から噴射される冷媒によって連続的に冷却，焼入
する漸進焼入される。その結果、冷却速度として１℃〜
１０℃／ｓｅｃ以上の急冷が達成される。冷却速度は噴
射冷媒の量と噴射速度等によってコントロールすること
ができる。FIG. 8 illustrates a fountain or gas injection quenching technique. The outer layer 21, which is the overlay layer of the roll 20, is the part to be hardened. An induction coil 22, which is a low frequency inductor, surrounds the outer layer 21 of the vertically set roll 20.
and a refrigerant injection tube 23. With a low frequency current flowing through the induction coil 22, the roll 20 is rotated and moved downward. The outer layer 21 is progressively hardened by being heated by the generated induced current and continuously cooled and hardened by the refrigerant injected from the refrigerant injection tube 23. As a result, the cooling rate was 1℃~
Rapid cooling of 10°C/sec or more is achieved. The cooling rate can be controlled by the amount of injected refrigerant, the injection speed, etc.

【００６２】焼入れ温度への加熱は実質的に外層２１の
みとし、芯材との境界部はオーステナイト変態点以下と
なるように行った。その結果、境界部での芯材の靭性を
高く保つことができる。[0062] Substantially only the outer layer 21 was heated to the quenching temperature, and the temperature at the boundary with the core material was below the austenite transformation point. As a result, the toughness of the core material at the boundary can be maintained high.

【００６３】図１は焼戻し温度と硬さとの関係を、図２
は焼戻し温度と残留応力との関係をそれぞれ示している
。本発明例１および２の場合、焼入れ温度は１０６０℃
であり、図８に示されるような手法により、外層部のみ
の低周波誘導加熱と、引き続く噴水冷却により１０℃／
ｓｅｃ　の速度の漸進焼入れを行った。その後、−５０
℃でのサブゼロ処理を施し、各温度で焼戻しを行った。 このときの冷却速度は約１５℃／ｓｅｃ　であった。FIG. 1 shows the relationship between tempering temperature and hardness, and FIG. 2 shows the relationship between tempering temperature and hardness.
show the relationship between tempering temperature and residual stress, respectively. In the case of invention examples 1 and 2, the quenching temperature was 1060°C
By using the method shown in Figure 8, low-frequency induction heating of only the outer layer and subsequent fountain cooling were performed to achieve a temperature of 10°C/10°C.
Progressive quenching was carried out at a rate of sec. Then -50
Sub-zero treatment at ℃ was performed and tempering was performed at each temperature. The cooling rate at this time was about 15°C/sec.

【００６４】図１と図２とを対比すれば、残留応力が焼
戻し後のロール表面の硬さに寄与していることがよく判
る。従来のロールでは、Ｈｓ９３の硬さが得られる焼戻
しは、１６０℃であるが、本発明例１の場合、５２０℃
であり、従来ロールに比較して同一硬さを得られる焼戻
し温度が大幅に上昇していることが判る。また、焼戻し
温度５００℃における本発明のＮｏ．１および２のロー
ル表面の残留応力が、−７０ｋｇ／ｍｍ２　よりも大き
いのに対し、従来ロールでは、ロール表面の残留応力が
約−３０ｋｇ／ｍｍ２　であり、本発明によって大きな
残留応力を確保できることが判る。Comparing FIGS. 1 and 2, it is clearly seen that residual stress contributes to the hardness of the roll surface after tempering. In a conventional roll, the tempering temperature to obtain a hardness of Hs93 is 160°C, but in the case of Inventive Example 1, the tempering temperature is 520°C.
It can be seen that the tempering temperature at which the same hardness can be obtained is significantly higher than that of conventional rolls. Moreover, No. 1 of the present invention at a tempering temperature of 500°C. The residual stress on the roll surface of rolls 1 and 2 was greater than -70 kg/mm2, whereas the residual stress on the roll surface of conventional rolls was approximately -30 kg/mm2, indicating that the present invention can ensure a large residual stress. I understand.

【００６５】Ｎｏ．１及び２の残留オーステナイト量は
１０〜１５体積であった。[0065]No. The amount of retained austenite in Nos. 1 and 2 was 10 to 15 volumes.

【００６６】Ｎｏ．２の場合は５００℃で戻もどしを行
った後のかたさはＨｓ８８であり、Ｓｉ添加の効果が如
実に認められる。No. In the case of No. 2, the hardness after returning at 500° C. was Hs88, clearly demonstrating the effect of Si addition.

【００６７】図２はＮｏ．１と従来ロールとの耐熱衝撃
性比較を示す。試験は鍛造後のロール素材表面から材料
を採取し加工の後、焼入れを行い、Ｎｏ．１は５２０℃
、従来ロールは１６０℃で、それぞれ、焼もどしを施し
、試験を行った。試験方法は直径８０ｍｍ厚さ４０ｍｍ
の試験片を１４２０ｒｐｍ　で回転させ、２０ｍｍ角の
軟鋼材を５００ｇ／ｍｍの荷重で試験片に押し付けなが
ら水冷を行った。FIG. 2 shows No. A comparison of thermal shock resistance between Roll No. 1 and a conventional roll is shown. In the test, material was sampled from the surface of the roll material after forging, processed, and then quenched. 1 is 520℃
The conventional rolls were tempered and tested at 160°C. The test method is 80mm in diameter and 40mm in thickness.
The test piece was rotated at 1420 rpm, and water cooling was performed while pressing a 20 mm square mild steel material against the test piece with a load of 500 g/mm.

【００６８】図２の縦軸のクラック長さは試験片表面に
発生したクラックの長さの合計であるが、従来材のクラ
ック長さが５４ｍｍであるのに対し、Ｎｏ．１の場合、
２３ｍｍと従来材の半分以下となっており、高温焼もど
しの有効性が明らかである。The crack length on the vertical axis in FIG. 2 is the total length of cracks generated on the surface of the test piece, and while the crack length of the conventional material was 54 mm, the crack length of the No. 2 material was 54 mm. In case of 1,
At 23 mm, it is less than half of the conventional material, demonstrating the effectiveness of high-temperature tempering.

【００６９】図３は耐摩耗性の比較を示す。試験は摺動
面が直径１８ｍｍの試験片に同様な熱処理を施し、＃１
００エメリーペーパー上で５００ｇの荷重を加えて摺動
させた。従来ロールの摩耗量が２３０ｍｇであるのに対
し、Ｎｏ．１の場合、１２０ｍｇと耐摩耗性にも優れて
いることがわかる。FIG. 3 shows a comparison of wear resistance. In the test, a test piece with a sliding surface of 18 mm in diameter was subjected to similar heat treatment, and #1
It was slid on 00 emery paper with a load of 500 g applied. While the wear amount of the conventional roll was 230 mg, the No. In the case of No. 1, the weight was 120 mg, which indicates that it also has excellent wear resistance.

【００７０】Ｎｏ．１のロールとして、図４の形状とし
、これを用い図５に示す圧延機を用い、タンデムにＦ１
〜Ｆ７の７段スタンドに図１０に示すように配置し、サ
ブｍｍの厚さ、特に２００μｍ以下の厚さのステンレス
鋼箔、薄板ブリキ用鋼板の冷間圧延を行った結果、従来
の一体型ロールにくらべ５倍以上の耐摩耗性が得られる
ことが確認された。１は被圧延材、２は本実施例に係る
ワークロールを初段スタンドに組込んだもの、３は中間
ロール、４はバックアップロール、５は外層、６は芯材
である。中間ロール３は左右にシフトすることができる
。[0070]No. 1 roll has the shape shown in Fig. 4, and using the rolling mill shown in Fig. 5, F1
~ As a result of cold rolling of sub-mm thick stainless steel foil and thin tinplate steel plate, arranged as shown in Fig. 10 on a F7 7-tier stand, the conventional integrated type It was confirmed that the abrasion resistance was five times higher than that of a roll. Reference numeral 1 indicates a material to be rolled, 2 a work roll according to this embodiment assembled into a first stage stand, 3 an intermediate roll, 4 a backup roll, 5 an outer layer, and 6 a core material. The intermediate roll 3 can be shifted left and right.

【００７１】本発明の複合ロールを複数個に切断し、断
面の真円度を数個所測定した結果、いずれも真円度を５
〜６ｍｍであった。また、外層材と芯材との境界をはさ
んで引張試験を行った結果いずれの試験でも芯材部で破
断した。焼入れ硬化層の厚さは４０ｍｍ以上で、少なく
とも４０ｍｍにおいて約４０ｋｇ／ｍｍ２　以上の圧縮
残留応力が形成されていた。[0071] As a result of cutting the composite roll of the present invention into a plurality of pieces and measuring the roundness of the cross section at several places, the roundness was found to be 5.
It was ~6 mm. Furthermore, as a result of tensile tests conducted across the boundary between the outer layer material and the core material, the core material broke in all tests. The thickness of the quenched hardened layer was 40 mm or more, and a compressive residual stress of about 40 kg/mm 2 or more was formed in at least 40 mm.

【００７２】図５中、Ｆｗ　及びＦＩ　ロールには曲げ
が矢印の方向にかけられ、被圧延材のエッヂ部の曲率を
より大きくなるようにした。Ｆ１〜Ｆ３スタンドが図５
（ａ）、Ｆ４　及びＦ５　が図５（ｂ）、Ｆ６　及びＦ
７　が図５（ｃ）のロール配置とした。In FIG. 5, the Fw and FI rolls were bent in the direction of the arrows to increase the curvature of the edge portion of the rolled material. F1 to F3 stands are shown in Figure 5.
(a), F4 and F5 are in Figure 5(b), F6 and F
7 had the roll arrangement shown in FIG. 5(c).

【００７３】本実施例によれば、表面硬度を従来ロール
と同一にしても、３００℃以上の高温で焼もどしを行う
ことができるため、圧延時のスリップ，事故等により発
生する熱衝撃に対する耐性を従来ロールに劣らない耐摩
耗性を維持したまま著しく高くすることができる。According to this example, even if the surface hardness is the same as that of a conventional roll, it can be tempered at a high temperature of 300°C or higher, so it is resistant to thermal shocks caused by slips, accidents, etc. during rolling. can be significantly increased while maintaining abrasion resistance comparable to that of conventional rolls.

【００７４】図７はロール表面からの硬さ及び残留応力
と深さとの関係を示す線図である。σｚ　は軸方向及び
σｔ　は円周方向の残留応力である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between hardness and residual stress from the roll surface and depth. σz is the residual stress in the axial direction and σt is the residual stress in the circumferential direction.

【００７５】実施例２ 胴径４２５ｍｍ及び７５０ｍｍ、胴長１１００ｍｍのロ
ールを直径３４０ｍｍ及び６６５ｍｍ長さ３７００ｍｍ
の軸材を用いて実施例１と同様に図８に示す装置にてほ
ぼ同様に製造した。この時の前者のロール外層材の化学
成分を第２表に示す。また、後者は同じ電極を用いてい
るので特に分析はしなかった。このロールは更に誘導加
熱により表層部のみ１１００〜１２００℃で加熱し、連
続的に空気噴射冷却により１℃／ｓｅｃ　の速度の焼入
れを行った後、ロール全体を５００〜５５０℃で加熱し
焼戻しの熱処理を施した。比較のため従来の３％Ｃｒ鍛
鋼材についても同一寸法のロールを製造した。この材質
についても化学成分を第２表に示す。熱処理はこの材質
に適した熱処理を施した。いずれの表面部の硬さはＨｓ
９０以上の９５であった。なお、本発明ロールの軸材に
は重量で、０．９％Ｃ　，３％Ｃｒ及び０．２　％Ｍｏ
を含み、Ｓｉ０．３％，Ｍｎ０．７％の鍛鋼を用い、そ
の硬さはＨｓ４０であった。前述の後者のロールは熱処
理前に鍛造を施した。これらのロールについて断面の顕
微鏡組織を観察した結果、本発明のロール胴端余長部で
調査した外層と軸材の接合部に異常は認められなかった
。各々の平均表面あらさは前者が約０．１　μｍ、後者
が０．５μｍ　であり、Ｈｓ９０以上の硬化層はいずれ
も約５０ｍｍであった。Example 2 Rolls with body diameters of 425 mm and 750 mm and body length of 1100 mm were made into rolls with diameters of 340 mm and 665 mm and length of 3700 mm.
The shaft material was manufactured in substantially the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG. The chemical composition of the former roll outer layer material at this time is shown in Table 2. Moreover, since the latter used the same electrode, no particular analysis was performed. This roll is further heated by induction heating to 1,100-1,200°C only on the surface layer, and then quenched at a rate of 1°C/sec by continuous air jet cooling, and then the entire roll is heated to 500-550°C for tempering. Heat treatment was applied. For comparison, rolls with the same dimensions were also manufactured using conventional 3% Cr forged steel. The chemical composition of this material is also shown in Table 2. The heat treatment was performed in a manner appropriate for this material. The hardness of both surfaces is Hs
It was 95, which is over 90. The shaft material of the roll of the present invention contains 0.9% C, 3% Cr, and 0.2% Mo by weight.
Forged steel containing 0.3% Si and 0.7% Mn was used, and its hardness was Hs40. The latter roll mentioned above was forged before being heat treated. As a result of observing the cross-sectional microscopic structure of these rolls, no abnormality was observed in the joint between the outer layer and the shaft member, which was investigated in the extra length of the roll body end of the present invention. The average surface roughness of each was approximately 0.1 μm for the former and 0.5 μm for the latter, and the hardened layer with Hs 90 or higher was approximately 50 mm in both cases.

【００７６】これらの結果から明らかなように、本発明
ロールは表面、接合部とも健全であるとともに要求特性
を満たすものである。各ロールの肉盛層の厚さは超音波
によって正確に測定された結果、約４０ｍｍのほぼ均一
な厚さであった。As is clear from these results, the roll of the present invention has a sound surface and joints, and satisfies the required characteristics. The thickness of the built-up layer of each roll was accurately measured by ultrasonic waves, and the result was a substantially uniform thickness of about 40 mm.

【００７７】本実施例により得られたロールを用い、実
施例１と同様に普通鋼の冷間圧延を行った。前者のロー
ルは最終段、後者のロールは初段に用い各ロールの圧延
コイル本数とロール表面粗度の関係を調らべた。初段ロ
ールの結果を図９に示す。これらの圧延において、本発
明ロールは粗度低下がほとんどなく、優れた耐摩耗性を
示している。また、本発明ロールに胴部のクラック発生
事故やネック部の折損事故はなかった。コイル１本の長
さは約４０ｋｍである。最終段のロールについても大き
な差は見られなかった。Cold rolling of common steel was carried out in the same manner as in Example 1 using the roll obtained in this example. The former roll was used in the final stage and the latter roll was used in the first stage to investigate the relationship between the number of rolling coils of each roll and the roll surface roughness. The results of the first roll are shown in FIG. During these rolling operations, the roll of the present invention exhibits almost no decrease in roughness and exhibits excellent wear resistance. In addition, there were no occurrences of cracks in the body or breakage of the neck in the roll of the present invention. The length of one coil is approximately 40 km. There was no significant difference in the roll of the final stage either.

【００７８】また、ロールを複数個に切断し、断面の真
円度を測定した結果、いずれのロールのいずれの部分も
５〜６ｍｍであった。外層の残留オーステナイト量は約
１５体積％であった。[0078] Furthermore, the rolls were cut into a plurality of pieces and the circularity of the cross section was measured, and the roundness of each part of each roll was 5 to 6 mm. The amount of retained austenite in the outer layer was about 15% by volume.

【００７９】[0079]

【表２】[Table 2]

【００８０】本実施例によれば、外層材に耐摩耗性，耐
肌荒性に優れた高速度鋼の如く鋼を用い、軸材に靭性に
優れた鋼を使用した冷間圧延用作業ロールであるため、
耐摩耗性，耐肌荒性さらに靭性に優れたロールとするこ
とができる。これにより、本発明は、冷間圧延における
生産性並びに品質向上に貢献するところ多大なものがあ
る。According to this embodiment, a work roll for cold rolling uses steel such as high-speed steel with excellent wear resistance and roughness resistance for the outer layer material, and steel with excellent toughness for the shaft material. Therefore,
A roll with excellent wear resistance, roughness resistance, and toughness can be obtained. As a result, the present invention greatly contributes to improving productivity and quality in cold rolling.

【００８１】本実施例の製造方法によれば、外層材に耐
摩耗性，耐肌荒性に優れた高速度鋼の如く鋼を用い、軸
材に靭性な優れた鋼を使用したロールを凝固むらの発生
なく簡単に製造できる。According to the manufacturing method of this embodiment, a roll is solidified using steel such as high-speed steel with excellent wear resistance and roughness resistance for the outer layer material and steel with excellent toughness for the shaft material. It can be easily manufactured without unevenness.

【００８２】実施例１と同様に高周波加熱後水噴霧焼入
れを施し、次いで−７０℃でサブゼロ処理を施した結果
、残留オーステナイト組織がマルテンサイトに変態し、
残留オーステナイト量はさらに低下し、硬さは若干高く
なるとともに高い圧縮残留応力が得られた。As in Example 1, water spray quenching was performed after high-frequency heating, and then sub-zero treatment was performed at -70°C. As a result, the retained austenite structure was transformed into martensite.
The amount of retained austenite further decreased, the hardness slightly increased, and high compressive residual stress was obtained.

【００８３】実施例３ 実施例１によって得られた複合ロールを図１０に示すＦ
１〜Ｆ３のワークロールに使用し、更に実施例１によっ
て得られた複合ロールを若干細径にしてＦ４　及びＦ５
　のワークロールに使用、また実施例２によって得られ
た細径のものをＦ６　及びＦ７　のワークロールにそれ
ぞれ用い、中間ロールにＨｓ８０〜８５の冷間タイス鋼
からなる一体のロールを用いて、前述と同様に軟鋼の圧
延を行った。この圧延システムで１回の研摩で５本のコ
イルを圧延したが、ほとんど問題なく圧延でき、１コイ
ル当りの摩耗量は０．１５ｍｍ　以下であった。バック
アップロールは３％Ｃｒ鋼の鍛鋼を用いた。１本のコイ
ルの重量は約５００ｔである。Example 3 The composite roll obtained in Example 1 was F as shown in FIG.
1 to F3, and the composite roll obtained in Example 1 was made slightly smaller in diameter to form F4 and F5.
The small-diameter ones obtained in Example 2 were used for the work rolls F6 and F7, respectively, and an integral roll made of cold Tice steel with Hs 80 to 85 was used as the intermediate roll. Mild steel was rolled in the same manner. Using this rolling system, five coils were rolled in one round of polishing, and the rolling was done without any problems, and the amount of wear per coil was 0.15 mm or less. The backup roll was made of 3% Cr forged steel. The weight of one coil is approximately 500 tons.

【００８４】実施例４ 実施例１で得られた複合ロールを最終段の中間ロールに
使用し、実施例２で得られた細径ロールをワークロール
を使用し、実施例３と他の点は同じ配置として同様に軟
鋼の圧延を行った。この中間ロールの表面あらさはワー
クロールとほぼ同じ表面あらさとし、中間ロールの表面
硬さをほぼＨｓ９０とし、ワークロールの硬さをＨｓ９
５として使用した。この圧延においても特に異常な摩耗
は見られず、良好な圧延結果が得られた。Example 4 The composite roll obtained in Example 1 was used as the final intermediate roll, the small diameter roll obtained in Example 2 was used as the work roll, and the other points were the same as in Example 3. Mild steel was similarly rolled using the same arrangement. The surface roughness of this intermediate roll is approximately the same as that of the work roll, and the surface hardness of the intermediate roll is approximately Hs90, and the hardness of the work roll is Hs9.
It was used as No. 5. No abnormal wear was observed during this rolling either, and good rolling results were obtained.

【００８５】このようなことから、全スタンドに対して
特にワークロールを全部又はこれに中間ロールの１部又
は全部とに硬さを調整した複合ロールを用いることがで
き、これまで圧延による摩耗が大きかったためにコイル
１本の圧延を行うごとに研削しながら圧延スケジュール
に合せて圧延していたものを１回の研削で多量の圧延で
きることからスケジュールを特に組まないスケジュール
フリーの圧延が可能となることが分った。[0085] For this reason, it is possible to use composite rolls in which the hardness of all work rolls or part or all of the intermediate rolls is adjusted for all stands, and the wear caused by rolling can be avoided. Due to the large size, each coil was ground and rolled according to the rolling schedule, but since a large amount of coils can be rolled in one grinding process, it is now possible to perform schedule-free rolling without having to set a schedule. I understand.

【００８６】本発明の複合ロールは冷間圧延において特
に効果があるが、熱間圧延にも使用可能である。The composite roll of the present invention is particularly effective in cold rolling, but can also be used in hot rolling.

【００８７】[0087]

【発明の効果】上記の構成による金属圧延用作業ロール
は、大きな曲げが加わる圧延に使用されても耐摩耗性，
耐肌荒性，強靭性の点で十分耐用できるものとなる。特
に、エレクトロスラグ再溶解により外層を軸材に溶着さ
せたロールであるため、溶湯から晶出する炭化物は浮揚
，沈殿，偏析することなく急速凝固するので、外層中に
微細かつ均等に分散したものとなる。これらにより、圧
延材の高圧下、高形状制御が健全に行えるとともに圧延
材の表面性状に関する品質が向上する。[Effects of the Invention] The work roll for metal rolling with the above structure has excellent wear resistance even when used in rolling where large bends are applied.
It has sufficient durability in terms of roughness resistance and toughness. In particular, since this is a roll whose outer layer is welded to the shaft material by electroslag remelting, the carbides that crystallize from the molten metal solidify rapidly without floating, precipitating, or segregation, so that they are finely and evenly dispersed in the outer layer. becomes. As a result, the rolled material can be soundly controlled under high pressure and in a high shape, and the quality of the surface properties of the rolled material is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図１】本発明例ロールと従来ロールの焼戻し温度と硬
さの関係を示すグラフ。FIG. 1 is a graph showing the relationship between tempering temperature and hardness of an example roll of the present invention and a conventional roll.

【図２】本発明例ロールと従来ロールとの耐熱衝撃性を
比較したグラフ。FIG. 2 is a graph comparing the thermal shock resistance of an example roll of the present invention and a conventional roll.

【図３】本発明によるロールと従来ロールとの耐摩耗性
を比較したグラフ。FIG. 3 is a graph comparing the wear resistance of a roll according to the present invention and a conventional roll.

【図４】本発明によるワークロールの要部断面図。FIG. 4 is a sectional view of essential parts of the work roll according to the present invention.

【図５】本発明によるワークロールを用いたストリップ
冷間圧延機（ｃｏｌｄｓｔｒｉｐ　ｍｉｌｌ）の要部正
面図。FIG. 5 is a front view of essential parts of a coldstrip mill using work rolls according to the present invention.

【図６】本発明例ロールと従来ロールの焼戻し温度と残
留応力の関係を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the tempering temperature and residual stress of the roll of the present invention and the conventional roll.

【図７】表面からの硬さ及び残留応力と深さとの関係を
示す線図。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between hardness and residual stress from the surface and depth.

【図８】エレクトロスラグ肉盛法による複合ロール製造
装置の概略図。FIG. 8 is a schematic diagram of a composite roll manufacturing apparatus using the electroslag overlay method.

【図９】圧延ロールの焼入れ法を示す概略図。FIG. 9 is a schematic diagram showing a method for quenching a rolling roll.

【図１０】圧延によるコイル本数とロール粗度との関係
を示す線図。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the number of coils by rolling and roll roughness.

【図１１】圧延機の配置図。FIG. 11 is a layout diagram of a rolling mill.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…被圧延材、２…ワークロール、３…中間ロール、４
…バックアップロール、５…外層、６…芯材。1... Rolled material, 2... Work roll, 3... Intermediate roll, 4
... Backup roll, 5... Outer layer, 6... Core material.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】芯材の外周を外層材で覆った金属圧延用複
合ロールにおいて、前記芯材はショア硬さが３５以上及
び真円度が１０ｍｍ以下で前記外層材より低い硬さを有
する低合金鋼よりなり、前記外層材はショア硬さが８０
以上及び残留オーステナイト量が１５体積％以下のマル
テンサイト組織で、最外表面での残留応力が１０ｋｇ／
ｍｍ２　以上の圧縮応力を有するし、ロール軸方向に凝
固した高合金鋼からなることを特徴とする金属圧延用複
合ロール。1. A composite roll for metal rolling in which the outer periphery of a core material is covered with an outer layer material, wherein the core material has a Shore hardness of 35 or more and a circularity of 10 mm or less, and has a hardness lower than that of the outer layer material. Made of alloy steel, the outer layer material has a Shore hardness of 80.
A martensitic structure with a residual austenite content of 15% by volume or less, and a residual stress of 10kg/
A composite roll for metal rolling, characterized in that it has a compressive stress of 2 mm2 or more and is made of high alloy steel solidified in the axial direction of the roll. 【請求項２】重量で、Ｃ０．５　〜１．５　％，Ｓｉ０
．５　〜３．０　％，Ｍｎ１．５　％以下，Ｃｒ２〜１
０％，Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ０．１　〜２０％以
下を含有し、ロール軸方向に凝固した高合金鋼を外層と
し、低合金鋼を芯材としその真円度を１０ｍｍ以下とし
たことを特徴とする金属圧延用複合ロール。Claim 2: C0.5 to 1.5% by weight, Si0
．． 5 to 3.0%, Mn1.5% or less, Cr2 to 1
0%, V0.5 to 2.0%, W0.1 to 20% or less, the outer layer is high alloy steel solidified in the roll axis direction, the core is low alloy steel and the roundness is 10 mm or less A composite roll for metal rolling, characterized by the following. 【請求項３】芯材の外周を外層材で覆った金属圧延用複
合ロールにおいて、前記芯材は重量でＣ０．５　〜１．
０　％，Ｓｉ１％以下，Ｍｎ１％以下，Ｃｒ１〜５％，
Ｍｏ０．５％以下を含み前記外層材より低い硬さを有す
る真円度が１０ｍｍ以下である低合金鋼よりなり、前記
外層材は重量で、Ｃ０．５　〜１．５　％，Ｓｉ０．５
　〜３．０％，Ｍｎ１．５　％以下，Ｃｒ２〜１０％，
Ｍｏ１〜１２％，Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ０．１　
〜２０％以下を含む高合金鋼からなりロール軸方向に凝
固した溶着層よりなることを特徴とする金属圧延用複合
ロール。3. A composite roll for metal rolling in which the outer periphery of a core material is covered with an outer layer material, wherein the core material has a weight of C0.5 to C1.
0%, Si1% or less, Mn1% or less, Cr1-5%,
It is made of a low alloy steel containing 0.5% or less of Mo and having a roundness of 10 mm or less and having a hardness lower than that of the outer layer material, and the outer layer material has a content of C0.5 to 1.5% and Si0.5 by weight.
~3.0%, Mn1.5% or less, Cr2~10%,
Mo1~12%, V0.5~2.0%, W0.1
A composite roll for metal rolling, characterized in that it is made of high alloy steel containing up to 20% and has a welded layer solidified in the roll axis direction. 【請求項４】重量で、Ｃ０．５　〜１．５　％，Ｓｉ０
．５　〜３．０　％，Ｍｎ１．５　％以下，Ｃｒ２〜１
０％，Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ１〜２０％及びＮｉ
５％以下を含有する高合金鋼からなるロール軸方向に凝
固した溶着層を外層とし、該外層より低い硬さを有する
低合金鋼を芯材としその真円度が１０ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする金属圧延用複合ロール。Claim 4: C0.5 to 1.5% by weight, Si0
．． 5 to 3.0%, Mn1.5% or less, Cr2 to 1
0%, V0.5~2.0%, W1~20% and Ni
The outer layer is a welded layer made of high alloy steel containing 5% or less and solidified in the roll axis direction, and the core material is low alloy steel with a lower hardness than the outer layer, and the roundness is 10 mm or less. Composite roll for metal rolling. 【請求項５】重量で、Ｃ０．５　〜１．５　％，Ｓｉ０
．５　〜３．０　％，Ｍｎ２％以下，Ｃｒ２〜１０％，
Ｖ０．５　〜２．０　％，Ｗ１〜２０％及びＣｏ１〜１
５％を含有する高合金鋼からなる溶着層を外層とし、該
外層より低い硬さを有する低合金鋼を芯材としその真円
度が１０ｍｍ以下であることを特徴とする金属圧延用複
合ロール。Claim 5: C0.5 to 1.5% by weight, Si0
．． 5 ~ 3.0%, Mn 2% or less, Cr 2 ~ 10%,
V0.5~2.0%, W1~20% and Co1~1
A composite roll for metal rolling, characterized in that the outer layer is a welded layer made of high-alloy steel containing 5%, the core material is low-alloy steel having a lower hardness than the outer layer, and the roundness of the core is 10 mm or less. . 【請求項６】低合金鋼よりなる芯材に、該芯材より硬さ
の高い高合金鋼よりなる外層を有する金属圧延用複合ロ
ールにおいて、前記芯材の真円度が１０ｍｍ以下で、前
記外層が軸方向の凝固組織を有する等軸晶であることを
特徴とする金属圧延用複合ロール。6. A composite roll for metal rolling comprising a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel harder than the core material, wherein the roundness of the core material is 10 mm or less, and the A composite roll for metal rolling, characterized in that the outer layer is an equiaxed crystal having a solidification structure in the axial direction. 【請求項７】低合金鋼の軸材と同心で配置された冷却モ
ールドとの間に形成される空隙に前記軸材よりも硬さの
高い外層を形成する高合金鋼から成る消耗電極を挿入す
る工程と、軸材及び冷却モールドを円周方向に回転して
スラグ浴の下で前記消耗電極及び軸材に対し各々複数の
個所より交流電流を供給して消耗電極を溶解させて溶湯
にする工程と、冷却モールドを軸材の軸線方向に移動さ
せて溶湯を凝固させて外層を軸材に一体に溶着させる工
程と、を含む金属圧延用複合ロールの製造方法。7. A consumable electrode made of high alloy steel and forming an outer layer harder than the shaft material is inserted into a gap formed between a shaft material made of low alloy steel and a cooling mold arranged concentrically. The shaft material and the cooling mold are rotated in the circumferential direction, and alternating current is supplied to the consumable electrodes and the shaft material from a plurality of points each under a slag bath to melt the consumable electrodes into molten metal. A method for manufacturing a composite roll for metal rolling, comprising: a step of moving a cooling mold in the axial direction of the shaft material to solidify the molten metal and integrally welding the outer layer to the shaft material. 【請求項８】低合金鋼よりなる芯材の外周に該低合金鋼
より硬さの高い高合金鋼よりなる外層材をロール軸方向
に凝固溶着させる金属圧延用複合ロールの製造法におい
て、前記芯材の真円度が１０ｍｍ以下となるように前記
外層材を形成した後、実質的に前記外層材をオーステナ
イト変態点以上の温度に漸進加熱しながら該加熱部分に
液体又は気体冷媒を噴射する漸進焼入を施す焼入工程及
び該焼入後前記外層材の残留オーステナイト相を１５体
積％以下とする高温焼戻し処理を施す工程を含むことを
特徴とする金属圧延用複合ロールの製造法。8. A method for manufacturing a composite roll for metal rolling, in which an outer layer material made of high alloy steel, which is harder than the low alloy steel, is solidified and welded to the outer periphery of a core material made of low alloy steel in the axial direction of the roll. After forming the outer layer material so that the circularity of the core material is 10 mm or less, a liquid or gas refrigerant is injected into the heated portion while gradually heating the outer layer material to a temperature substantially equal to or higher than the austenite transformation point. A method for producing a composite roll for metal rolling, comprising a quenching step of performing gradual quenching, and a step of performing a high temperature tempering treatment to reduce the residual austenite phase of the outer layer material to 15% by volume or less after the quenching. 【請求項９】重量で、Ｃ０．７　〜１．５　％，Ｓｉ０
．５　〜３．０　％，Ｍｎ１．５　％以下，Ｃｒ２．０
　〜７．０　％，Ｍｏ１〜５％，Ｖ０．５　〜２．０　
％，Ｗ２０％以下を含有する高合金鋼をロール軸方向に
凝固溶着させて外層材とし、該外層材より低い硬さの低
合金鋼を芯材としその真円度が１０ｍｍ以下であるロー
ル素材の表層部を変態点以上の温度に加熱し、焼入を行
った後、３００℃以上の温度で焼もどしを行うことを特
徴とする金属圧延用複合ロールの製造法。Claim 9: C0.7 to 1.5% by weight, Si0
．． 5 to 3.0%, Mn1.5% or less, Cr2.0
~7.0%, Mo1~5%, V0.5 ~2.0
%, W20% or less is solidified and welded in the roll axis direction to form an outer layer material, and a core material is low alloy steel with a hardness lower than that of the outer layer material, and the roundness of the roll material is 10 mm or less. A method for producing a composite roll for metal rolling, which comprises heating the surface layer of the roll to a temperature above the transformation point, quenching the roll, and then tempering the roll at a temperature of 300°C or above. 【請求項１０】請求項８又は９において、前記外層材の
焼入工程前に熱間鍛造を施す金属圧延用複合ロールの製
造法。10. The method of manufacturing a composite roll for metal rolling according to claim 8 or 9, wherein hot forging is performed before the quenching step of the outer layer material. 【請求項１１】請求項７〜１０のいずれかにおいて、前
記焼入工程後で焼戻し処理前にサブゼロ処理を施す金属
圧延用複合ロールの製造法。11. The method for manufacturing a composite roll for metal rolling according to claim 7, wherein a subzero treatment is performed after the quenching step and before the tempering treatment. 【請求項１２】ワークロールと、該ワークロールと接触
させて支持するバックアップロールとを備えた圧延機に
おいて、前記ワークロールは低合金鋼よりなり真円度が
１０ｍｍ以下である芯材外周に該芯材より高い硬さを有
し、ショア硬さが８０以上である高合金鋼よりなる外層
材がロール軸方向に凝固した複合ロールからなることを
特徴とする圧延機。12. A rolling mill equipped with a work roll and a backup roll supported in contact with the work roll, wherein the work roll is made of low alloy steel and has a core material outer periphery with a roundness of 10 mm or less. A rolling mill comprising a composite roll in which an outer layer material made of high alloy steel having a hardness higher than that of the core material and a Shore hardness of 80 or more is solidified in the roll axis direction. 【請求項１３】ワークロールと、該ワークロールと接触
させて支持するバックアップロールを備えた圧延機がタ
ンデムに多段に連結されている圧延システムにおいて、
前記圧延機の少なくとも初段及び２段スタンドの前記ワ
ークロールが低合金鋼よりなる芯材に該芯材より硬さが
高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロールによって
構成され、前記初段の表面あらさが最終段の表面あらさ
より粗くなっており、前記ワークロールの外径が２５０
ｍｍ以上で、外層の厚さが３０ｍｍ以上であることを特
徴とする圧延システム。13. A rolling system in which a rolling mill including a work roll and a backup roll that is in contact with and supports the work roll is connected in tandem in multiple stages,
The work rolls of at least the first stage and second stage stands of the rolling mill are composed of composite rolls having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel having a higher hardness than the core material, and the surface roughness of the first stage is is rougher than the surface roughness of the final stage, and the outer diameter of the work roll is 250 mm.
mm or more, and the thickness of the outer layer is 30 mm or more. 【請求項１４】ワークロールと、該ワークロールと接触
させて支持するバックアップロールを備えた圧延機がタ
ンデムに多段に連結されている圧延システムにおいて、
前記圧延機の全部のワークロールが低合金鋼よりなる芯
材に該芯材より硬さが高い高合金鋼よりなる外層を有す
る複合ロールによって構成され、初段スタンドのワーク
ロール直径は少なくとも最終段スタンドのワークロール
直径より大きいことを特徴とする圧延システム。14. A rolling system in which a rolling mill including a work roll and a backup roll that is in contact with and supports the work roll is connected in tandem in multiple stages,
All the work rolls of the rolling mill are composed of composite rolls having a core made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel which is harder than the core material, and the work roll diameter of the first stage stand is at least as large as that of the last stage stand. rolling system characterized in that the work roll diameter is larger than that of the rolling system. 【請求項１５】ワークロールと、該ワークロールと接触
して支持する中間ロールと、該中間ロールを支持するバ
ックアップロールとを備えた圧延機がタンデムに多段に
連結されている圧延システムにおいて、少なくとも初段
スタンドのワークロールが低合金鋼よりなる芯材に該芯
材より硬さが高い高合金鋼よりなる外層を有する複合ロ
ールによって構成されていることを特徴とする圧延シス
テム。15. A rolling system in which a rolling mill including a work roll, an intermediate roll that contacts and supports the work roll, and a backup roll that supports the intermediate roll is connected in tandem in multiple stages, at least A rolling system characterized in that the work rolls of the first stage stand are constituted by composite rolls having a core material made of low alloy steel and an outer layer made of high alloy steel which is harder than the core material. 【請求項１６】ワークロールと、該ワークロールを支持
するバックアップロールを備えた圧延機がタンデムに多
段に連結されている圧延システムにおいて、前記ワーク
ロールの１回の研削でコイル本数３本以上圧延するとと
もに、前記ワークロールの全部の摩耗量を軟鋼の圧延に
換算して１コイル当り０．１５　ｍｍ以下であり、前記
ワークロールの全部が直径２５０ｍｍ以上であることを
特徴とする圧延システム。16. A rolling system in which a work roll and a rolling mill equipped with a backup roll supporting the work roll are connected in tandem in multiple stages, wherein three or more coils are rolled in one grinding of the work roll. A rolling system characterized in that the total amount of wear of the work rolls is 0.15 mm or less per coil when converted to rolling of mild steel, and all of the work rolls have a diameter of 250 mm or more.