JPS5829166B2 - 非鉄金属の熱間圧延機およびワ−クロ−ルの製造方法 - Google Patents
非鉄金属の熱間圧延機およびワ−クロ−ルの製造方法Info
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- JPS5829166B2 JPS5829166B2 JP53027185A JP2718578A JPS5829166B2 JP S5829166 B2 JPS5829166 B2 JP S5829166B2 JP 53027185 A JP53027185 A JP 53027185A JP 2718578 A JP2718578 A JP 2718578A JP S5829166 B2 JPS5829166 B2 JP S5829166B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/38—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2267/00—Roll parameters
- B21B2267/26—Hardness of the roll surface
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱間連続鋳造された銅およびアルミニウム棒
材を圧延するための装置に関するものである。
材を圧延するための装置に関するものである。
より詳しくは、本発明レマ、ワークロールの耐用寿命を
引き延ばし、かつ種々の圧延段階の間における耐用寿命
の均一性を改善するために、圧延機の複数の段階の合金
鋼製ワークロールの熱処理方法に関するものである。
引き延ばし、かつ種々の圧延段階の間における耐用寿命
の均一性を改善するために、圧延機の複数の段階の合金
鋼製ワークロールの熱処理方法に関するものである。
また、本発明は、本発明の熱処理方法によって製造され
た改良されたワークロール並びにこの改良されたワーク
ロールを使用した圧延機に関するものである。
た改良されたワークロール並びにこの改良されたワーク
ロールを使用した圧延機に関するものである。
従来の圧延機、たとえばアメリカ合衆国 マサチューセ
ッツ州 ウースター のモルガン コンストラクション
カンパニー (MorganConstructio
n Co 、 of Worcester +Mas
sachusetts、 U−S−A−)で製造された
モルガン圧延機(Morgan Mill )の場合に
は、連続鋳造された非鉄金属の棒材が、各縮少段階が複
数のロールセットまたはロールスタントラ含ムいくつか
の縮少段階にかげられろ。
ッツ州 ウースター のモルガン コンストラクション
カンパニー (MorganConstructio
n Co 、 of Worcester +Mas
sachusetts、 U−S−A−)で製造された
モルガン圧延機(Morgan Mill )の場合に
は、連続鋳造された非鉄金属の棒材が、各縮少段階が複
数のロールセットまたはロールスタントラ含ムいくつか
の縮少段階にかげられろ。
ロールスタンドは、一般に圧延機の中におけるそれぞれ
の機能によって特徴づけられており、たとえば熱間連続
鋳造棒材を受は取り、棒材の最初の縮少および加工をす
るためのロールスタンドは、ブレークダウン・ロールス
タンドと呼ばれる。
の機能によって特徴づけられており、たとえば熱間連続
鋳造棒材を受は取り、棒材の最初の縮少および加工をす
るためのロールスタンドは、ブレークダウン・ロールス
タンドと呼ばれる。
ブレークダウン・ロールスタンドに続いて、鋳造棒材の
断面積を目的に合った漸進的な減少を達成するために、
充分な数の中間ロールスタンド、そして最後に鋳造棒材
の断面積をいくらかさらに減少させるのに加えて、後の
加工操作、たとえば線材を作るためのダイを通しての押
出しまたは引抜きのために平滑な表向を持つ鋳造棒材の
表面を得るための仕上げロールスタンドがある。
断面積を目的に合った漸進的な減少を達成するために、
充分な数の中間ロールスタンド、そして最後に鋳造棒材
の断面積をいくらかさらに減少させるのに加えて、後の
加工操作、たとえば線材を作るためのダイを通しての押
出しまたは引抜きのために平滑な表向を持つ鋳造棒材の
表面を得るための仕上げロールスタンドがある。
連続鋳造された熱い非鉄金属を圧延するための前記の型
式の圧延機では、金属棒材を成形するために合金鋼のワ
ークロールを使用することが知られている。
式の圧延機では、金属棒材を成形するために合金鋼のワ
ークロールを使用することが知られている。
ワークロールを製造するための合金鋼材は、このような
棒材の圧延と結びついた高い温度と圧力に耐えることが
できなげればならない。
棒材の圧延と結びついた高い温度と圧力に耐えることが
できなげればならない。
鉄金属の熱闘加工のために用いられるワークロールの製
造に用いられる公知技術の工具鋼は、通常高いクロミウ
ム含有率(13,0〜20.0重量パーセント)であり
、一般に高い硬度と良好な耐摩耗性によって特徴づけら
れている。
造に用いられる公知技術の工具鋼は、通常高いクロミウ
ム含有率(13,0〜20.0重量パーセント)であり
、一般に高い硬度と良好な耐摩耗性によって特徴づけら
れている。
これらの公知の技術の代表的なものは、っぎのような特
許である。
許である。
米国特許 第2197098号
米国特許 第2442223号
米国特許 第2576782号
米国特許 第3097091号
米国特許 第3421307号
米国特許 第3406031号
米国特許 第3885995号
王延機を通って動いて行く鋳造棒材の速度が最初のブレ
ークダウン・ロールスタンドから最後の仕上げロールス
タンドへと動いて行く間に相当増加すると云うことは当
事者には自明のことである。
ークダウン・ロールスタンドから最後の仕上げロールス
タンドへと動いて行く間に相当増加すると云うことは当
事者には自明のことである。
代表的な例をあげれば、銅金属の棒材は、連続鋳造機か
ら出て毎分約12.19〜約15.24メート/I/(
毎分40〜50フイート)の速度で最初のブレークダウ
ン・ロールスタンドに入り、またその表面湿度は、約8
15.68C(約1500’F)である。
ら出て毎分約12.19〜約15.24メート/I/(
毎分40〜50フイート)の速度で最初のブレークダウ
ン・ロールスタンドに入り、またその表面湿度は、約8
15.68C(約1500’F)である。
圧延棒材が最後の仕上げロールスタンドから出て来ると
きの速度は、毎分約609.6メートル(毎分2000
フイート)程度の高速となり、またそのときの表面湿度
は、約537.8°C(約101) 00F )である
。
きの速度は、毎分約609.6メートル(毎分2000
フイート)程度の高速となり、またそのときの表面湿度
は、約537.8°C(約101) 00F )である
。
ワークロールの平均寿命のデータを集めて分析すること
から、ブレークダウン−ロールスタンドと仕上げロール
スタンドの双方のワークロールの再加工、あるいは交換
までの平均寿命は、中間ロールスタンドのワークロール
の平均寿命よりもかなり短いと云うことが発見された。
から、ブレークダウン−ロールスタンドと仕上げロール
スタンドの双方のワークロールの再加工、あるいは交換
までの平均寿命は、中間ロールスタンドのワークロール
の平均寿命よりもかなり短いと云うことが発見された。
ここにおいて用いられるワークロールの平均寿命は、■
使用当りの圧延された金属のトン数として定義され、各
ロールスタンド毎に、与えられた時間間隔の間に生産さ
れた金属のトン数をそノ時間間隔の間にlっのロールス
タンドのワークロールが交換された回数で割ることによ
って決定されろ。
使用当りの圧延された金属のトン数として定義され、各
ロールスタンド毎に、与えられた時間間隔の間に生産さ
れた金属のトン数をそノ時間間隔の間にlっのロールス
タンドのワークロールが交換された回数で割ることによ
って決定されろ。
このワークロールの寿命のデータは、ある場合には、中
間ロールの平均寿命が仕上げロールのそれの10倍であ
り、またブレークダウン・ロールのそれの5倍であるこ
とを明らかにした。
間ロールの平均寿命が仕上げロールのそれの10倍であ
り、またブレークダウン・ロールのそれの5倍であるこ
とを明らかにした。
このような平均寿命の不均衡の結果、ロール交換のため
に圧延機をより頻繁に停止させなげればならないと云う
不都合が生じる。
に圧延機をより頻繁に停止させなげればならないと云う
不都合が生じる。
前記の現象は、少なくともその1部分は、圧延機のブレ
ークダウン・ロールスタンドに入る鋳造棒材の温度が比
較的高いこと、並びに仕上げロールスタンドの甲におけ
る鋳造棒材の速度が相当高いことに起因していると信じ
られているが、これについては後にもっと詳しく説明す
る。
ークダウン・ロールスタンドに入る鋳造棒材の温度が比
較的高いこと、並びに仕上げロールスタンドの甲におけ
る鋳造棒材の速度が相当高いことに起因していると信じ
られているが、これについては後にもっと詳しく説明す
る。
ブレークダウン・ロールに加えられろ比較的高い湿度は
、このロールの熱応力および疲労に対する感じ易さを高
め、その結果熱によるひび割れを起し易くする。
、このロールの熱応力および疲労に対する感じ易さを高
め、その結果熱によるひび割れを起し易くする。
さらに、ブレークダウン・ロールスタンドの中の棒材の
速度が比較的低いと云うことは、ロールが1回転する間
に比較的高い湿度の棒材と接触しているブレークダウン
・ロールの表面の増分は、もっと高い速度で動いている
同じ直径のロール、たとえば中間ロールおよび仕上げロ
ールの場合よりも相当大きくなると云うことを意味して
いる。
速度が比較的低いと云うことは、ロールが1回転する間
に比較的高い湿度の棒材と接触しているブレークダウン
・ロールの表面の増分は、もっと高い速度で動いている
同じ直径のロール、たとえば中間ロールおよび仕上げロ
ールの場合よりも相当大きくなると云うことを意味して
いる。
他方、仕上げロールスタンドの場合には、鋳造棒材の温
度は相当低いのに、棒材の速度はブレークダウン・ロー
ルの中のそれよりも約40〜50倍となっている。
度は相当低いのに、棒材の速度はブレークダウン・ロー
ルの中のそれよりも約40〜50倍となっている。
さらに、棒材とワークロールとの間のずれを、たとえば
前記棒材の速度の約5〜10パーセントとすると、仕上
げロールと棒材との間の相対速度は、毎分約30.48
〜約60.96メートル(毎分ioo〜200フィート
)と云う高速となる。
前記棒材の速度の約5〜10パーセントとすると、仕上
げロールと棒材との間の相対速度は、毎分約30.48
〜約60.96メートル(毎分ioo〜200フィート
)と云う高速となる。
したがって、比較的高速度の仕上げロールの平均寿命に
関しては、ブレークダウン・ロールや中間ロールの平均
寿命の場合よりも摩耗がより重要な意味を有していると
結論されている。
関しては、ブレークダウン・ロールや中間ロールの平均
寿命の場合よりも摩耗がより重要な意味を有していると
結論されている。
熱い非鉄金属を圧延するための従来のワークロールの主
な不都合は、圧延機全体としてのワークロールの平均寿
命、すなわち圧延桝のすべてのロールスタンドの平均寿
命の合計をロールスタンドの数で割った値が比較的小さ
いと云うことである。
な不都合は、圧延機全体としてのワークロールの平均寿
命、すなわち圧延桝のすべてのロールスタンドの平均寿
命の合計をロールスタンドの数で割った値が比較的小さ
いと云うことである。
前記のような圧延機の種々のロールスタンドのワークロ
ールの平均寿命の間の不均衡が、かりにフレークダウン
・ロールと仕上げロールの平均寿命を改善することによ
って大いに減少、あるいは除去されたとしても、なお圧
延機のすべてのワークロールの平均寿命をさらに引き延
ばし、それによって圧延機の停止の頻度をさらに減少さ
せろことが望ましいのである。
ールの平均寿命の間の不均衡が、かりにフレークダウン
・ロールと仕上げロールの平均寿命を改善することによ
って大いに減少、あるいは除去されたとしても、なお圧
延機のすべてのワークロールの平均寿命をさらに引き延
ばし、それによって圧延機の停止の頻度をさらに減少さ
せろことが望ましいのである。
熱い非鉄金属を圧延するための従来の圧延機の場合には
、ワークロールの通常の加工は、希望する寸法と形を得
るためのワークロールの最初の荒切削を含んでいた。
、ワークロールの通常の加工は、希望する寸法と形を得
るためのワークロールの最初の荒切削を含んでいた。
ついで、圧延機のすべてのワークロールが強さ、硬度お
よび耐摩耗性を改善するために、特殊なやり方で熱処理
され、最後にワークロールの滑らかで精密な仕上げを得
ろために、研削およびつや出しされた。
よび耐摩耗性を改善するために、特殊なやり方で熱処理
され、最後にワークロールの滑らかで精密な仕上げを得
ろために、研削およびつや出しされた。
滑らかな仕上げを得るためのこのワークロールの加工は
、熱処理の間、ロールの表面を、熱処理炉の雰囲気を調
節することによって、真空中で熱処理することによって
、ロールの表面をスケールのフォイルで包むこと、ある
いはその他の方法によって、できる限り酸化から保護す
ることを要求する。
、熱処理の間、ロールの表面を、熱処理炉の雰囲気を調
節することによって、真空中で熱処理することによって
、ロールの表面をスケールのフォイルで包むこと、ある
いはその他の方法によって、できる限り酸化から保護す
ることを要求する。
しかしながら、前記のやり方による熱処理は、必ずしも
ロールの表面の酸化を完全に防止するものではないから
、般にその後で研削やつや出しを行なうことが必要であ
る。
ロールの表面の酸化を完全に防止するものではないから
、般にその後で研削やつや出しを行なうことが必要であ
る。
したがって、このやり方によるワークロールの加工コス
トは非常に高く、しばしば特殊な熱処理並びに研削また
はつや出し設備を必要とする。
トは非常に高く、しばしば特殊な熱処理並びに研削また
はつや出し設備を必要とする。
公知技術によるワークロールの平滑仕上げに結びついた
もう1つの問題は、高度に磨き上げられたロールと鋳造
棒材との間の著しいスリップによって圧延機の始動がむ
ずかしいと云うことである。
もう1つの問題は、高度に磨き上げられたロールと鋳造
棒材との間の著しいスリップによって圧延機の始動がむ
ずかしいと云うことである。
公知技術による圧延機に結びついた問題および不都合を
克服するために、本発明にしたがって、圧延機のワーク
ロール相互間の耐用寿命の不均衡を改善し、かつワーク
ロールの耐用寿命を引き延ばすための前もって定められ
た物理的特性を持つワークロールを含む多段式圧延機を
使用した非鉄金属の熱間圧延のための装置が提案された
。
克服するために、本発明にしたがって、圧延機のワーク
ロール相互間の耐用寿命の不均衡を改善し、かつワーク
ロールの耐用寿命を引き延ばすための前もって定められ
た物理的特性を持つワークロールを含む多段式圧延機を
使用した非鉄金属の熱間圧延のための装置が提案された
。
したがって、この装置を最も大きく見れば、本発明は、
ブレークダウン・ロール段階、中間ロール段階および仕
上げロール段階を含む連続的に並べられた複数のロール
段階を持つ非鉄金属の熱間加工のための熱間圧延機を含
み、前記の仕上げ段階のワークロールが、前記の中間ロ
ール段階または前記のブレークダウン・ロールの段階の
いずれのワークロールよりもより大きな硬母を持ち、ま
た前記の中間段階のワークロールが、前記のブレークダ
ウン段階のワークロールよりも大きな硬度を持っている
と云うことによって特徴づけられている。
ブレークダウン・ロール段階、中間ロール段階および仕
上げロール段階を含む連続的に並べられた複数のロール
段階を持つ非鉄金属の熱間加工のための熱間圧延機を含
み、前記の仕上げ段階のワークロールが、前記の中間ロ
ール段階または前記のブレークダウン・ロールの段階の
いずれのワークロールよりもより大きな硬母を持ち、ま
た前記の中間段階のワークロールが、前記のブレークダ
ウン段階のワークロールよりも大きな硬度を持っている
と云うことによって特徴づけられている。
さらに、本発明は、とりわけ前記の熱間圧延機での使用
に適した鋼製のワークロールを含んでおり、このワーク
ロールは合金鋼から作られた鍛造鋼ロールであり、この
合金鋼は約4.0〜6.0バーセントのクロミウム含有
率を有していると云うことによって特徴づけられ、また
前記のロールの作用面(・ゴ、ロールの耐摩耗性を改善
するために、密でしっかりと固着した酸化物層を有して
いる。
に適した鋼製のワークロールを含んでおり、このワーク
ロールは合金鋼から作られた鍛造鋼ロールであり、この
合金鋼は約4.0〜6.0バーセントのクロミウム含有
率を有していると云うことによって特徴づけられ、また
前記のロールの作用面(・ゴ、ロールの耐摩耗性を改善
するために、密でしっかりと固着した酸化物層を有して
いる。
そして最後に、本発明にしたがって前記の鋼製のワーク
ロールの製造方法が提案される。
ロールの製造方法が提案される。
この製造方法は、つぎの段階を含んでいろ。
約4.0〜6.0バーセントのクロム含有率を有してい
るクロミウムー鋼合金から鍛造された中空の鋼棒材を用
意すること、および、 この鍛造中空棒材を加工して前もって定められた形状を
備えたワークロールとすること、並びにワークロールの
作用面の上に密なしっかりと固着した酸化物の表面スケ
ールができるようにワークロールを熱処理すること。
るクロミウムー鋼合金から鍛造された中空の鋼棒材を用
意すること、および、 この鍛造中空棒材を加工して前もって定められた形状を
備えたワークロールとすること、並びにワークロールの
作用面の上に密なしっかりと固着した酸化物の表面スケ
ールができるようにワークロールを熱処理すること。
このスケールは、使用の間ロールの平均寿命を改善する
のに役立つ。
のに役立つ。
上記ワークロールの標準的な製造工程を第1図の工程図
を用いて説明すれば、すなわち、約4.0〜6.0バー
セントのクロミウムを含む合金鋼からなる母材からワー
クロールの原料を切出す工程(図中A)、ワークロール
の内径部分を研削する工程(図中B)、ワークロールを
研削して所定形状にする工程(図中C)、予備加熱をす
る工程(図中D)、適当な湿度で熱処理をする工程(図
中E、この工程で酸化物の表面スケールが形成されろ)
、冷却工程(図中F)、焼きもどし工程(図中G)、冷
却工程(図中H)、最終焼もどし工程(図中1)、冷却
工程(図中J)を順次経で所望のワークロールが完成す
る。
を用いて説明すれば、すなわち、約4.0〜6.0バー
セントのクロミウムを含む合金鋼からなる母材からワー
クロールの原料を切出す工程(図中A)、ワークロール
の内径部分を研削する工程(図中B)、ワークロールを
研削して所定形状にする工程(図中C)、予備加熱をす
る工程(図中D)、適当な湿度で熱処理をする工程(図
中E、この工程で酸化物の表面スケールが形成されろ)
、冷却工程(図中F)、焼きもどし工程(図中G)、冷
却工程(図中H)、最終焼もどし工程(図中1)、冷却
工程(図中J)を順次経で所望のワークロールが完成す
る。
本発明にもとづくワークロールは、AISIH−13(
ASM521)鋼、あるいはクロミウム含有率が約4.
0〜6.0重量パーセント、好ましくは約50〜5.5
重量パーセントのその他の低合金鋼等のような高い焼入
れ性を持つ鍛造クロミウムモリブテン熱間加工ダイス鋼
から製造される。
ASM521)鋼、あるいはクロミウム含有率が約4.
0〜6.0重量パーセント、好ましくは約50〜5.5
重量パーセントのその他の低合金鋼等のような高い焼入
れ性を持つ鍛造クロミウムモリブテン熱間加工ダイス鋼
から製造される。
鋼製ロール用の材料から作られた鍛造中空棒材は、その
最終的使用の形と直径に合わせて切削される。
最終的使用の形と直径に合わせて切削される。
ついで、ロールを圧延機の複数の段階におけろブレーク
ダウン・ロール、中間ロール、あるいは仕上げロールと
しての使用に適合させろために、調整熱処理法が用いら
れろ。
ダウン・ロール、中間ロール、あるいは仕上げロールと
しての使用に適合させろために、調整熱処理法が用いら
れろ。
まず、切削されたロールは、約7600G(約1400
0F)の温度に予熱され、ついで調整された雰囲気の炉
の中へ入れられ、約1023.9°C〜約1079.4
°C(約1875千〜1975下)の間、好ましくは約
1051.7℃(約1925下)の湿度に加熱すること
によって焼入れされる。
0F)の温度に予熱され、ついで調整された雰囲気の炉
の中へ入れられ、約1023.9°C〜約1079.4
°C(約1875千〜1975下)の間、好ましくは約
1051.7℃(約1925下)の湿度に加熱すること
によって焼入れされる。
ロールは、目的の温度に到達した後約1時間半その温度
に保持され、ついで空気中で冷却される。
に保持され、ついで空気中で冷却される。
この方法のこの段階で、ロールはその作用面の上に非常
に密でしっかりと固着した酸化物の保護層を得、この作
用面は耐摩耗性とロールの平均寿命について重要、かつ
居、いかげない改善をもたらすことがわかった。
に密でしっかりと固着した酸化物の保護層を得、この作
用面は耐摩耗性とロールの平均寿命について重要、かつ
居、いかげない改善をもたらすことがわかった。
冷却の後、ロールは炉に入れられ、均一温度に達した後
、約2時間約551.7℃(約1025下)で焼きもど
しされ、室温まで空冷される。
、約2時間約551.7℃(約1025下)で焼きもど
しされ、室温まで空冷される。
熱処理のこの段階におけるロールの硬度は、約55HR
C’、ロックウニ〃硬度「cj )である。
C’、ロックウニ〃硬度「cj )である。
ついで、ロールは、圧延機の中におけるロールの予想さ
れろ用途、たとえばフレークダウン・ロール、中間ロー
ル、あるいは仕上げロールに応じて変って来る最終焼も
どし過程に付されろ。
れろ用途、たとえばフレークダウン・ロール、中間ロー
ル、あるいは仕上げロールに応じて変って来る最終焼も
どし過程に付されろ。
この最終焼もどし段階の後、ロールは静止した空気の中
で室温まで冷却される。
で室温まで冷却される。
本発明のもう1つの重要な面は、圧延機の種々の囲者の
ワークロールが、熱い鋳造棒材の圧延の際に遭遇する特
殊な圧延条件により、よく適合するように異なった熱処
理に付されると云うこの最終焼もどし段階である。
ワークロールが、熱い鋳造棒材の圧延の際に遭遇する特
殊な圧延条件により、よく適合するように異なった熱処
理に付されると云うこの最終焼もどし段階である。
たとえば、仕、−ヒげ段階のワークロールは、棒材とロ
ールとの間のより大きな相対速度によってもたらされろ
摩耗に耐えるようにするために、ブレークダウン・ロー
ルや中間ロールのいずれよりも、よりかたくなるように
処理されろ。
ールとの間のより大きな相対速度によってもたらされろ
摩耗に耐えるようにするために、ブレークダウン・ロー
ルや中間ロールのいずれよりも、よりかたくなるように
処理されろ。
逆にブレークダウン・ロールは、ブレークダウン段階W
おげろより高い馬1iによってひき起こされる熱による
ひび割れに対して、より大きな靭性と強さを獲得するよ
うに、中間ロールや仕上げロールのいずれよりも軟かく
なるように焼もどしされる。
おげろより高い馬1iによってひき起こされる熱による
ひび割れに対して、より大きな靭性と強さを獲得するよ
うに、中間ロールや仕上げロールのいずれよりも軟かく
なるように焼もどしされる。
本発明にもとづく熱処理は、圧延機の種々の段階相互間
の耐用寿命の不均衡を著しく改善し、またロールの作用
角の上の密な酸化物層は、ロール交換のための圧延機の
停止の頻度をさらに低下させるのに役立つと云うことが
わかった。
の耐用寿命の不均衡を著しく改善し、またロールの作用
角の上の密な酸化物層は、ロール交換のための圧延機の
停止の頻度をさらに低下させるのに役立つと云うことが
わかった。
とくに、仕上げロールの耐摩耗性に関連してのこの酸化
物層のもう1つの利点は、ワークロールと鋳造棒材との
間のスリップが5パーセントまたはそれ以下に維持され
得ると云うことである。
物層のもう1つの利点は、ワークロールと鋳造棒材との
間のスリップが5パーセントまたはそれ以下に維持され
得ると云うことである。
以下に明らかになるであろう本発明の以上の並びにその
他の利益および特徴とともに、本発明の性質は、以下の
本発明の詳細な説明および特許請求の範囲を参照するこ
とによってより明確に理解されるであろう。
他の利益および特徴とともに、本発明の性質は、以下の
本発明の詳細な説明および特許請求の範囲を参照するこ
とによってより明確に理解されるであろう。
本発明にもとづくワークロールは、クロミウム含有率が
約4.0〜6.0重量パーセントの範囲内、好ましくは
約5,0〜5.5重量パーセントの鍛造クロミウムーモ
リブデン鋼から作られる。
約4.0〜6.0重量パーセントの範囲内、好ましくは
約5,0〜5.5重量パーセントの鍛造クロミウムーモ
リブデン鋼から作られる。
本発明の好適な実施例においては、本発明のワークロー
ルは、重量パーセントでつぎの組1戊を持つ鋼合金であ
る。
ルは、重量パーセントでつぎの組1戊を持つ鋼合金であ
る。
炭素0.35〜0145、クロミウム5.00〜5.5
0、マンガン0.20〜0.50.ケイ素0.90〜1
.10.モリブデン1.20〜1.50.バナジウム0
185〜1.15.0,03までのイオウ、0.03ま
でのリン、残り鉄。
0、マンガン0.20〜0.50.ケイ素0.90〜1
.10.モリブデン1.20〜1.50.バナジウム0
185〜1.15.0,03までのイオウ、0.03ま
でのリン、残り鉄。
本発明の方法の好適な実施例によれば、それぞれの最終
寸法、たとえば前述した従来のモルガン圧延機で使用す
るためのブレークダウン・ロールは、約30.48セン
チメートルと約45.72センチメートル(12インチ
と18インチ)、また中間ロールと仕上げロールは、約
2032センチメートル(8インチ)に合わせて切削さ
れた鍛造鋼製ロール材料で作られた中空棒材は、ロール
の作用面の周囲に自由な空気の循環が許されるように、
予熱された炉の中へ入れられる。
寸法、たとえば前述した従来のモルガン圧延機で使用す
るためのブレークダウン・ロールは、約30.48セン
チメートルと約45.72センチメートル(12インチ
と18インチ)、また中間ロールと仕上げロールは、約
2032センチメートル(8インチ)に合わせて切削さ
れた鍛造鋼製ロール材料で作られた中空棒材は、ロール
の作用面の周囲に自由な空気の循環が許されるように、
予熱された炉の中へ入れられる。
ロールは、約760’C(約1400”F)の温度まで
加熱され、ロール材料全体にわたって均一な加熱が得ら
れるように約2時間保持される。
加熱され、ロール材料全体にわたって均一な加熱が得ら
れるように約2時間保持される。
予熱の後、この熱いロールは、約1051.7℃(19
25’F)の温度に安定化され、調整された雰囲気の炉
の中へ入れられ、約3.3℃〜約78℃(約38″F〜
45下)までの間の露点に保持される。
25’F)の温度に安定化され、調整された雰囲気の炉
の中へ入れられ、約3.3℃〜約78℃(約38″F〜
45下)までの間の露点に保持される。
好適な炉の雰囲気は、乾燥ベースで、約40パーセント
の水素、20パーセントの一酸化炭素、および40パー
セントの窒素(パーセンテージはすべて体積パーセント
とする)から或ろ組成を有している。
の水素、20パーセントの一酸化炭素、および40パー
セントの窒素(パーセンテージはすべて体積パーセント
とする)から或ろ組成を有している。
この炉の雰囲気は、ロールの加熱の間中前記の露点の範
囲内に保持されろ。
囲内に保持されろ。
ロールの温度が完全に約1051.7℃(1925°F
)に達しす後、ロールは約1時間半の間この温度で保持
され、ついで炉から取り出され、約65.6℃(約15
0′F)から室温まで空冷されろ。
)に達しす後、ロールは約1時間半の間この温度で保持
され、ついで炉から取り出され、約65.6℃(約15
0′F)から室温まで空冷されろ。
冷却の間、それぞれのロールはお互の間をあけ、互に接
触しないように保持される。
触しないように保持される。
もつと迅速な冷却が望まれる場合には、ロールを強制空
気ブラストにかけて約371.1°C〜約398.9°
C(約700°F〜750’F )までの範囲の温度ま
で冷却し、ついで静止した空気の中で約95.6℃(約
150’F)まで冷却する。
気ブラストにかけて約371.1°C〜約398.9°
C(約700°F〜750’F )までの範囲の温度ま
で冷却し、ついで静止した空気の中で約95.6℃(約
150’F)まで冷却する。
前記の熱処理の段階をふむことによって、ワークロール
には密でしっかりと固着した酸化物層ができ、この層が
熱間圧延機の作動中に遭遇する温度と圧力からロールを
保護する働きをする。
には密でしっかりと固着した酸化物層ができ、この層が
熱間圧延機の作動中に遭遇する温度と圧力からロールを
保護する働きをする。
ついで、処理されたロールは炉に入れられ、約551.
7℃(1,025下)で2時間の間焼もどじされ、つい
で空気中で室温まで冷却される。
7℃(1,025下)で2時間の間焼もどじされ、つい
で空気中で室温まで冷却される。
熱処理過程のこの段階におけるロールの硬度は、約55
HRCである。
HRCである。
そのあとで、ロールは最終焼もどし処理しこ付されるが
、この最終焼もどし処理は、圧延機の中におけるロール
の予想されろ用途にしたがって変わって来る。
、この最終焼もどし処理は、圧延機の中におけるロール
の予想されろ用途にしたがって変わって来る。
かくして、直径の大きい方のブレークダウン・ロールす
なわち直径約45、72センチメートル(18インチ)
のロールは、約43〜46HRCの最終表面硬度を達成
するために、約621.1°C(1150下)で約2時
間加熱される。
なわち直径約45、72センチメートル(18インチ)
のロールは、約43〜46HRCの最終表面硬度を達成
するために、約621.1°C(1150下)で約2時
間加熱される。
大きいブレークダウン・ロールの下流側に配置されてい
る小さい方のフレークダウン・ロール、すなわち直径約
30.48センチメートル(12インチ)のロールは、
約45〜49HRCの最終表面硬度を達成するために、
約607、2°C(1125下)で2時間加熱されろ。
る小さい方のフレークダウン・ロール、すなわち直径約
30.48センチメートル(12インチ)のロールは、
約45〜49HRCの最終表面硬度を達成するために、
約607、2°C(1125下)で2時間加熱されろ。
中間ロールは、約49〜52HRCの最終表面硬度を達
成するために、約5656℃(1050°F)で2時間
加熱され、また仕上げロール(・ま、最低52HRCの
最終表面硬度を達成するために、約551.7°G(1
025°F)で2時間加熱される。
成するために、約5656℃(1050°F)で2時間
加熱され、また仕上げロール(・ま、最低52HRCの
最終表面硬度を達成するために、約551.7°G(1
025°F)で2時間加熱される。
最終焼もどしの後、ロールは静止した空気の中で室温1
で冷却される。
で冷却される。
本発明にもとづいて加工されたワークロールを使用する
ことによって、最初のブレークダウン・ロールスタンド
から最後の仕上げロールスタンドへ向っての圧延棒材の
速度の増加に起因する摩耗の影響に対抗するため1(、
順次硬度の増して行くロール囲者と、圧延機の中へ入っ
て来る高温の鋳造棒材の熱の影響に対抗するために、よ
り大きな靭性を備えた最初のロール段階を持つ圧延機を
作ることができる。
ことによって、最初のブレークダウン・ロールスタンド
から最後の仕上げロールスタンドへ向っての圧延棒材の
速度の増加に起因する摩耗の影響に対抗するため1(、
順次硬度の増して行くロール囲者と、圧延機の中へ入っ
て来る高温の鋳造棒材の熱の影響に対抗するために、よ
り大きな靭性を備えた最初のロール段階を持つ圧延機を
作ることができる。
この圧延機の谷ロール段階は、本発明にしたがってそれ
ぞれの圧延条件にとりわけ適合しているので、各ロール
間の寿命のより良い均一性が実現されろ。
ぞれの圧延条件にとりわけ適合しているので、各ロール
間の寿命のより良い均一性が実現されろ。
したがって、有利なことに、圧延機のロールの交換が必
要となったときには、一般にすべての段階のロールの交
換を行なうことができ、そのため0−ルの交換のために
圧延機を停止させろ頻度が低くなる。
要となったときには、一般にすべての段階のロールの交
換を行なうことができ、そのため0−ルの交換のために
圧延機を停止させろ頻度が低くなる。
その上、圧延機の中のすべてのロールの全体の平均寿命
が、熱処理過程の間に形成された酸化物層によって引き
伸ばされろ。
が、熱処理過程の間に形成された酸化物層によって引き
伸ばされろ。
本発明の方法によって形成されるこの酸化物層は、一般
に厚さが約0.0254ミリメート)1/(0、ooi
インチ)以下である。
に厚さが約0.0254ミリメート)1/(0、ooi
インチ)以下である。
ただし、これよりも厚い酸化物層でも耐用寿命を同じよ
うに向上させることができろ。
うに向上させることができろ。
ロールの寿命の向上は、Cr2O3の豊富な酸化物層の
耐摩耗性の向上、並びに高温の非鉄金属棒材からロール
の基材への熱の伝導の低下を助け、かつこれによって、
少なくともブレークダウン・ロールの段階の熱によるひ
び割れをほとんど除去すると信じられている酸化物層の
断熱効果にもとづくものと考えられている。
耐摩耗性の向上、並びに高温の非鉄金属棒材からロール
の基材への熱の伝導の低下を助け、かつこれによって、
少なくともブレークダウン・ロールの段階の熱によるひ
び割れをほとんど除去すると信じられている酸化物層の
断熱効果にもとづくものと考えられている。
さらに、この酸化物層が比較的あらいことによって、非
鉄金属用の先行のワークロールの研削、あるいは精密つ
や出しされたロール表面よりも潤滑剤がより良く保持さ
れると信じられている。
鉄金属用の先行のワークロールの研削、あるいは精密つ
や出しされたロール表面よりも潤滑剤がより良く保持さ
れると信じられている。
その上、本発明のワークロールの場合には、つや出しさ
れたワークロールを用いた熱間圧延機を始動または通過
させろ際の前記のような問題は生じない。
れたワークロールを用いた熱間圧延機を始動または通過
させろ際の前記のような問題は生じない。
何故なら、酸化物層によって、熱い連続的に鋳造されろ
棒材とワークロールとの間の「かみあい(bite )
1が向上するからである。
棒材とワークロールとの間の「かみあい(bite )
1が向上するからである。
本明細書においては、好適なl実流例について説明した
が、本発明の精神と目的とする範囲を出ろことなしに、
本発明の種々の設計変更および変形が、前記の説明によ
り、かつ特許請求の範囲の範囲内で可能であると云うこ
とが理解されるであろう。
が、本発明の精神と目的とする範囲を出ろことなしに、
本発明の種々の設計変更および変形が、前記の説明によ
り、かつ特許請求の範囲の範囲内で可能であると云うこ
とが理解されるであろう。
第1図は、本発明になるワークロールの製造方法を示す
工程説明図である。
工程説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ブレークダウン・ロール段階、中間ロール段階およ
び仕上げロール段階を含む連続的に並べられた複数のロ
ール段階を持つ非鉄金属の熱間加工のための熱間圧延機
において、前記仕上げロール段階のワークロールが、前
記中間ロール段階または前記ブレークダウン・ロール段
階先・いずれのワークロールよりも大きな52HRC以
−ヒの硬度を有し、前記中間ロール段階のワークロール
が、前記ブレークダウン・ロール段階のワークロールの
43〜49HRCの硬度よりも大きな49〜52HRC
の硬度を有し、かつ前記おのおののワークロールの作用
面が、前記ワークロールの対摩耗性を改善するために、
熱処理によって得られろ密でしっかりと固着した酸化物
層を有することを特徴とする非鉄金属の熱間雫延機。 2 ワークロールの動造方法にしても、40〜6.0
−セントのクロミウム含有率のクロミウム鋼合金から鍛
造された中空の鋼棒材を用意する段階と、および、前記
製造された中空の鋼棒材を加工し、前!、って定められ
た形のワークロールとするmと、および前記ワークロー
ルの作用面の上に、密なしっかりと固着する酸化物で、
使用中ワークロールの平均寿命を改善するのに役立つ表
面スケールができるように前記ワークロールを約1.0
23.9°C〜1.079.4°C(1,875°F)
の間の湿度まで加熱し、前記ワークロールが均一な混吠
に達してから約1時間半加熱を続げた後、前記保護的な
酸化物の表面スケールを形成されろために、酸化性の雰
囲気の中で前記ワークロールを冷却し、前記ワークロー
ルを約551.7℃(約1.025°P)の湿度で、前
記ワークロールが均一な湿度に達してから約2時再焼も
どしをし、ついで前記ワークロールを冷却する段階とよ
りなり、さらに冷却された前記ワークロールのうち、前
記ブレークダウン・ロールを約607.2°C〜約62
1、、1°C(約1.125°F〜1..150°F)
の湿度で鈎−な温度に達してから約2時間約49〜43
HRCの硬度となるように再焼もどじをし、前記中間ロ
ールを約5656°C(約1.050°F)の温度で均
一な温度に達してから約2時間約49〜52HRCの硬
度となるように再焼もどじをし、そして前記仕上げロー
ルを約5517°C(約1025°F)の湿度で均一な
湿度に達してから約2時間最低52HRCの硬度となる
ように再焼もどしをし、さらに前記ブレークダウン・ロ
ール、中間ロールおよび仕上げロールを再冷却すること
を特徴とするワークロールの製造方法。 3 特許請求の範囲1に記載の発明にして、前記ワーク
ロールが、約40〜約6.0バーセントのクロミウム含
有率を有する鍛造鋼合金から作られていることを特徴と
する・非鉄金属の熱間圧延機。 4 特許請求の範囲3に記載の発明にして、前記鋼合金
のクロミウム含有率が、好適には約5.0〜約5.5パ
ーセントであることを特徴とする・非鉄金属の熱間圧延
機。 5 特許請求の範囲1に記載の発明にして、仕上げロー
ルの硬度が最低52HRC1中間ロールの硬度が約52
〜49HRC1およびブレークダウン・ロールの硬度が
約49〜約43HRCであることを特徴とする・非鉄金
属の熱間圧延機。 6 熱間圧延機での使用に好適な鋼合金から作られた鍛
造鋼ロールの鋼製ワークロールにおいて、前記鋼合金が
、約4.0〜6.0パーセントのクロミウム含有率を有
しており、また前記ワークロールの作用面が、前記ワー
クロールの耐摩耗性を改善するために、密でしっかりと
固着した酸化物層を有することを特徴とする・ワークロ
ール。 T %許請求の範囲6に記載の発明にして、前記鋼合金
のクロミウム含有率が、約5.0〜5.5パーセントで
あることを特徴とする・ワークロール。 8 特許請求の範囲6に記載の発明にして、前記鋼合金
が、クロミウムーモリブデン合金であることを特徴とす
る・ワークローA/。 9 特許請求の範囲6に記載の発明にして、前記鋼合金
が、本質的に、 炭素・・・・・・・・・・・・・・・0,35〜0.4
5 ハーセントクロミウム・・・・・・5.00〜5.
50パーセントマンガン・・・・・・・・・0,20〜
0.50パーセントケイ素・・・・・・・・・・・・0
,90〜1.10パーセントモリブテン・・・・・・1
.20〜1.50 バーセントバナジウム・・・−・・
0.85〜1.15パーセントイオウ・・・・・・・・
・・・・0,03パーセントまでリン・・・・・・・・
・・・・・・・OO3パーセントまで鉄・・・・・・・
・・・・・・・・・・・残りかもなることを特徴とする
・ワークロール。 10 ワークロールの製造方法に1−て、クロ□ウム
ー鋼合金から鍛造された中空の鋼棒材を用意する段階と
、および、 前記鍛造された中空の鋼棒材を前もって定められた形状
のワークロールに加工し、前記クロミラミー鋼合金が、
約4.0〜60パーセントのクロ□ウム含有率を有する
ワークロールとする段階と、および前記ワークロールの
作用面の上に、密なしっかりと固着する酸化物で使用中
ワークロールの平均寿命を改善するのに役立つ表面スケ
ールができるように前記ワークロールを熱処理する段階
と、 よりなることを特徴とする・ワークロールの製造方法。 11 特許請求の範囲10に記載の発明にして、前記熱
処理の段階が、前記ワークロールを約1.023.9°
C〜1.079.4°C(1,875′)F〜1.97
5°P)の間の温度まで加熱し、前記ワークロールが均
一な湿iに達してから約1時間半加熱を続けた後、前記
保護的な酸化物の表面スケールを形成させろために、酸
化性の雰囲気の中で前記ワークロールを冷却することを
特徴とする・ワークロールの製造方法。 12特許請求の範囲11に記載の発明にして、前記ワー
クロールが、調整された雰囲気の炉の中で加熱され、前
記炉の雰囲気が、本質的に約33°C〜約7.8°C(
約38’F〜46下)の露点に保持された水素、窒素お
よび一酸化炭素からなるガスを含んでいることを特徴と
する・ワークロールの製造方法。 13特許請求の範囲11に記載の発明にして、前記ワー
クロールの冷却後、前記ワークロールを約551.79
C(約1025°F)の温度で、前記ワークロールが均
一な温度に達してから約2時間焼もどし、ついで前記ワ
ークロールを冷却すると云う段階によることを特徴とす
る・ワークロールの製造方法。 14特許請求の範囲10に記載の発明にして、前記酸化
性雰囲気が、空気であることを特徴とする・ワークロー
ルの製造方法。 15特許請求の範囲11に記載の発明にして、前記酸化
性雰囲気が、水蒸気を含むことを特徴とする・ワークロ
ールの製造方法。 16 特許請求の範囲13に記載の発明にして、複数の
ワークロールが用意され、前記ワークロールが熱処理さ
れ、かつ焼もどしをされたブレークダウン・ロール、中
間ロールおよび仕上げロールを含み、そして前記ワーク
ロールの焼もどしおよび冷却の諸段階の後、前記ブレー
クダウン・ロールを約607.2℃〜約621.1°C
(約1125°F〜1、xsO′F)の湿iで均一な湿
度に達してから約2時間約49〜43HRCの硬度とな
るように再焼もどじをし、前記中間ロールを約565.
6°C(約1050OF)の湿度で均一な温度に達して
から約2時間約49〜52HRCの硬度となるように再
焼もどしをし、そして前記仕上げロールを約551.7
°C(約1.025’F)の湿度で均−一な温度に達し
てから約2時間最低52HRCの硬度となるように再焼
もどじをし、さらに前記ブレークダウン・ロール、中間
ロールおよび仕上げロールを再冷却することを特徴とす
る・ワークロールの製造方法。
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