(57)【要約】【課題】ワークロールが割損してしまうのを抑制しつつ、サーマルクラウン全体の大きさを小さくし、その胴長方向の変化も均一に近づける。そうすることで、蛇行、穴あき、そして、破断などの被圧延材の通板トラブルの発生を抑制し、製品品質の向上にも寄与する。【解決手段】鉄系材料を外層とし、内部に超硬合金層を有するロールを冷間圧延に用いる。【選択図】図７
2006150404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系材料を外層とし、内部に超硬合金層を有するロールを用いることを特徴とする冷間圧延方法。
【請求項２】
請求項１の冷間圧延方法を用いた冷延金属帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延方法及びそれを用いた冷延金属帯の製造方法に関する。対象とする被圧延材は鋼帯を主とするが、これに限るものではなく、銅、アルミほかの材質であってもよい。
【０００２】
ちなみに冷間圧延鋼帯（略して冷延鋼帯と称する場合が多い）とは、JIS  G  3141などに規定される通り、厚さ３．２ｍｍ以下で幅が６００ｍｍ以上の帯状に長い薄板状の鋼材のことを指し、平鋼よりも幅広（具体的には幅５００ｍｍ超）の鋼材を意味する。
【背景技術】
【０００３】
金属板（金属帯をも含む意味とする）、例えば鋼板（鋼帯をも含む意味とする）の冷間圧延は、図８や図９に示すような冷間圧延ラインを用いて行われる。
【０００４】
図８（ａ）に示されるような冷間タンデム圧延ライン１００では、ペイオフリール（巻出リール）１０から巻出された金属帯（以下、被圧延材という）が溶接機２０により次々と溶接され、ブライドルロール３０、入側ルーパー４０、ブライドルロール５０などを経由して冷間タンデム圧延機６０により圧延され、更に、ブライドルロール７０及びシャー８０を経てカローゼルテンションリール９０により巻き取られる。図８（ｂ）に冷間タンデム圧延機６０の一部を拡大して示すが、６２Ａ〜６２Ｆは被圧延材を実際に直接圧延するワークロール、６３Ａ〜６３Ｆはワークロールが圧延荷重で撓むのを抑制するバックアップロール、６４Ａ〜６４Ｆはワークロールの冷却と、ワークロールと被圧延材間の潤滑と、両方の役割を果たす圧延油６５を供給するためのノズルである。
【０００５】
図９（ａ）に示されるような冷間圧延ライン２００では、ペイオフリール１０から巻出された被圧延材８が多段圧延機６１により搬送方向Ａに圧延が行われ、更に、テンションリール９１により巻き取られる。圧延し終わると搬送方向Ａを反転し、ペイオフリール１０が今度はテンションリールとして、テンションリール９１が今度はペイオフリール１０として機能し、先ほどと逆の搬送方向Ａ’に圧延が行われ、それが終わると、再度搬送方向Ａに圧延が行われる、という一連の動作が繰り返される。図９（ｂ）に多段圧延機６１の一部を拡大して示すが、６２は被圧延材を実際に直接圧延するワークロール、６３はワークロールが圧延荷重で撓むのを抑制するバックアップロール、６４は圧延油６５を供給するためのノズル、６６はワークロールが圧延荷重で撓むのを抑制する中間ロールである。合計１２個のロールがあるが、６個のものや、２０個のものもある。
【０００６】
冷間圧延では、被圧延材の加工発熱やワークロールと被圧延材間の摩擦発熱によりワークロールが加熱される結果、ワークロールが熱膨張する。これをサーマルクラウンといい、該ワークロールがまだ一本の被圧延材も圧延する前の、ワークロールの初期プロフィール（胴長方向の輪郭）に比べ、熱膨張によってどれだけ出っ張ったか、その大きさの事を指してサーマルクラウンと称することも多い。
【０００７】
サーマルクラウンが大きくなると、被圧延材の形状が乱れ、目標とする形状範囲を外れて歩留まりが低下したり、絞りや破断が発生して生産性を阻害するなどの問題が発生する。
【０００８】
そこで、例えば、非特許文献１にも示す通り、先述の図８、図９中の圧延油６５（水と混合されたりすることもあり、ロールクーラントと称されることもある）をワークロールに吹き付けて冷却する方法がとられる。
【０００９】
近年、冷間圧延で生産される被圧延材の仕上げ板厚は薄くなる傾向にあり、ワークロールのサーマルクラウンによる上記のトラブルが一層発生しやすくなりつつある。また、被圧延材の形状に対しても、より平坦に近いものが要求されるようになってきており、圧延油をワークロールに吹き付けるだけでは、十分な効果を得られなくなってきている。
【００１０】
上記のような課題を解決するため、例えば、特許文献１に示すような、ワークロールの材質を熱膨張係数の小さい、 WC系に代表される超硬合金とする方法も提案されている。
【００１１】
なお、［発明を実施するための最良の形態］及び［実施例］において、以下に示す特許文献２を引用するので、ここに記載しておく。
【特許文献１】特開２００２−２２４７１８号公報
【特許文献２】特開平１０−３１７１０２号公報
【非特許文献１】「板圧延の理論と実際」（日本鉄鋼協会編）P151，図6.13
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、ワークロールの材質を超硬合金とする方法では、超硬合金が脆性材料であるため、ワークロールが割損しやすい問題があった。しかも、１本被圧延材を圧延しただけですぐさま割損するというわけではなく、何本も被圧延材を圧延しているうちに突然割損する。何本目に割損するかはばらつきがあって、ひとたび割損すると冷間圧延操業が突然中断して被圧延材の圧延が何時間かできなくなる。このような問題があるため、適用が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述のような従来技術の問題を解決するべくなされたものである。
【００１４】
すなわち、本発明は、第一に、鉄系材料を外層とし、内部に超硬合金層を有するロールを用いることを特徴とする冷間圧延方法である。
【００１５】
そして、本発明は第二に、上記第一の発明の冷間圧延方法を用いた冷延金属帯の製造方法である。
【００１６】
発明者らは、先に、特願２００４−３１６２６８（本件出願時未公開）において、WC，TaC，TiCなどの超硬合金、中でもWC-Co系、または、WC-Ti-Cr-Mo系などの超硬合金が鉄系材料に比べて熱膨張係数が小さいだけでなく、熱伝導率が高いという点に着目し、内部にこのような熱的特性に優れた超硬合金の層を形成させたロールを提案した。
【００１７】
このロールは局部的なサーマルクラウンの成長を抑制できるとともに、サーマルクラウン全体の大きさも小さくすることができる。
【００１８】
当初は熱間圧延用を主眼に開発をつづけていたが、発明者らは、このロールが外層に割損しにくい鉄系材料を用いていることから、冷間圧延にも適用すれば、前記のような割損の問題の解決が図れると考え、本発明に想到したものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の冷間圧延方法によれば、適用するワークロールの外層が割損しにくい鉄系材料で構成されるので、割損してしまうのを抑制できる。
【００２０】
さらに、内部に熱伝導率の大きい超硬合金層を形成したので、内部に伝わった熱が胴長方向に拡散してサーマルクラウンの分布が均一に近づく。その上、鉄系材料の外層に比べて、内部の超硬合金層の熱膨張係数は小さいので、内部まで鉄系材料の場合に比べ、熱膨張自体が小さくなる。その結果、サーマルクラウンの全体的な大きさも小さくなる。それにより、被圧延材の形状が良好になり、歩留まりが向上するとともに、生産性を阻害する絞りや破断の発生も抑制できる。
【００２１】
加えて、超硬合金層のヤング率は鉄系材料に比べて高いので、ロール偏平が抑制され、圧延中、ロールと被圧延材との間の接触弧長が短くなる。これにより、圧延中のロールの回転に伴うロールと被圧延材との接触時間も短くなって、ロールへの入熱が減少し、さらにサーマルクラウンが小さくなる作用もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の冷間圧延方法に用いられるロールについて、以下に説明する。
【００２３】
本発明の実施形態に用いるワークロール（以下、ロール）を図１〜図５に示す。それぞれの図において、（ａ）は半径方向断面図であり、（ｂ）は胴長方向断面図である。それらのロールの基本的な構造上の特徴は、鉄系材料からなる外層１と、その内側に超硬合金からなる内層２を形成したことにある。
【００２４】
図１に示したロールは、内部を全て超硬合金からなる内層２とした場合である。なお、図中の５は、ネック部である。
【００２５】
図２に示したロールは、鉄系材料よりなる軸芯４の周りに、超硬合金からなる内層２を設け、その外側に鉄系材料よりなる外層１を設けたものである。
【００２６】
図３〜図５に示したロールは、図２に示したロールにおいて、超硬合金よりなる内層２に接するようにして、それぞれ、内層２の内側、外側、両側に、鉄系材料または、上記と同じか異なる組成の超硬合金よりなる中間層３を設けたものである。これは、後述するスリーブ状の超硬合金層を形成する場合に発生する残留応力や、圧延時に発生する熱応力により、ロールに内部応力が発生する影響を緩和する目的で設けている。
【００２７】
外層１をなす鉄系材料は、鉄系という言葉の通り、鉄を質量％にして５０％以上含有するものであればいかなるものでも良いが、例えば、特許文献２に記載されている以下のような合金成分を有するようにするのが好ましい。
【００２８】
質量％にして、C：１．１〜１．５％、Si：０．１５〜１．０％、Mn：０．１５〜１．５％、Ni：１．０％以下、Cr：９．０〜１５．０％、Mo：１．０％未満、V：０．８％未満、Ti：０．３％以下を含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鉄系合金。
【００２９】
一方、内層２をなす超硬合金は、WC、TaC、TiCなどの超硬材料粉末に、Co、Ni、Cr、 Ti等の金属粉末のうちから選ばれる１種あるいは２種以上を総質量に対し５〜５０mass%の割合で添加した超硬材料混合粉末を焼結したものであり、特に、WCに総質量に対し５〜５０mass%の割合でCo粉末を添加した超硬材料混合粉末を焼結したものとするのが、使用時の熱特性、製造時の割損抑制などの耐事故性が良好であるので好ましい。
【００３０】
また、図３〜図５に示したロールにおいて、中間層３をなす鉄系材料は、外層１をなす鉄系材料と同一の材質としても良いし、それとは異なる異種の鉄系材料としても良い。異種の鉄系材料としては、例えば、鋳鋼、鍛鋼、黒鉛鋳鉄、炭素鋼及び合金炭素鋼のいずれも好ましく、以下のような合金成分を有するようにするのも好ましい。
【００３１】
質量％にして、C：１．３％以下、Si：１．０％以下、Mn：１．５％以下、Ni：１．０％以下、Cr：１０％以下、Mo：１．０％未満、V：０．８％未満、Ti：０．３％未満を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鉄系合金。
【００３２】
また、超硬合金を中間層３として用いる場合も、その超硬合金は、WC、TaC、TiCなどの超硬材料粉末に、Co、Ni、Cr、 Ti等の金属粉末のうちから選ばれる１種あるいは２種以上を総質量に対し５〜５０mass%の割合で添加した超硬材料混合粉末を焼結したものであり、特に、WCに総質量に対し５〜５０mass%の割合でCo粉末を添加した超硬材料混合粉末を焼結したものとするのが、使用時の熱特性、製造時の割損抑制などの耐事故性が良好であるので好ましい。
【００３３】
なお、上記のような異種の鉄系材料あるいはそれとは異なる異種の鉄系材料は、溶製材とするのが好ましいので、以下、溶製材の鉄系材料の場合を例に説明するが、本発明に用いるロールの鉄系材料の部分は溶製材に限定されるものではない。
【００３４】
また、図２〜図５に示したロールの軸芯４は、例えば、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、高速度鋼を調質することで製造することもできる。
【００３５】
以上述べた基本的なロールの構造に基づいて、詳細な構造は、ロール寸法、使用条件、製造コストの許容範囲などにより適宜決定すれば良いが、ロール寸法のうち、各部のものに関しては、以下に述べるようにすることが好ましい。
【００３６】
すなわち、鉄系材料からなる外層１の厚みは薄ければ薄いほどサーマルクラウンの抑制に効果があるが、製造上、薄い層になればなるほど形成が困難になるという制約、圧延中の剛性の問題から５ｍｍ以上とするのが好ましい。上限はサーマルクラウンの抑制効果を確保する観点から、３０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３７】
また、超硬合金からなる内層２の厚みは、薄い方がロール胴長方向のサーマルクラウンの分布を小さくするのに好ましいが、サーマルクラウンの大きさを小さくし、ロール偏平を抑制することでさらにその作用を助長する観点からは、厚い方が好ましい。好適な範囲は、外層１の０．５〜２０倍、かつ、５ｍｍ〜２００ｍｍである。
【００３８】
また、鉄系材料または超硬合金からなる中間層３の厚みは、厚いほど超硬合金層を安定化させることができるので、超硬合金層の２０倍以下とするのが好ましい。製造上、薄い層になればなるほど形成が困難になることから、３ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００３９】
そして、図２〜図５に示したロールの軸芯４の太さは、ロールの構造上、ネック部５の代表寸法（円柱部分の直径）と同一とするのが好ましく、ロールの胴部（ネック部を除くという意味）の直径の１．５分の１ないし４分の１とするのが好ましい。軸芯４の太さを調整することで、結果的に、超硬合金からなる内層２や鉄系材料からなる中間層３の厚みも調整できる。
【００４０】
ロールの最終的な寸法は、ロールの胴長方向中央の胴部の円柱部分の直径にして５０〜２０００ｍｍ、胴長方向の長さにして１００〜６０００ｍｍと幅広い。
【００４１】
次に、図３に示したロールの場合を例に、本発明に用いるロールの製造方法について、以下に説明する。
【００４２】
なお、胴部の外径６００ｍｍφ×胴長１８００ｍｍＷ内外と、大径長尺のものが殆どであるので、超硬合金部分を一体で製造することは好ましくなく、図６に示すごとく、（ａ）予め焼結にて製造された胴長数百ｍｍのものを、（ｂ）複数継ぎ足して再度焼結するようにして製造するのが好ましい。
【００４３】
そこで、例えば、粉末充填（ロール１本あたりの胴長を整数で除した寸法に後工程での収縮分を加算したのに実質的に等しい幅（胴長）を持つ複数個の成形体を製造する）→ＣＩＰ（冷間等方加圧）処理→機械加工→仮焼結→機械加工→本焼結・ＨＩＰ（熱間等方加圧）処理（複数個の成形体を胴長方向に継ぎ足して一体化し、熱間等方加圧して焼結し、超硬合金製スリーブ（円筒状部材）を製造する）→機械加工→拡散接合処理（超硬合金製スリーブの内面側に中間層として鉄系の円筒状内層部材を設ける場合）→嵌合・固定（スリーブを軸芯用部材に嵌合して固定する）という一連の製造プロセスを経て、軸芯用部材の周りに超硬合金層を有するロール部材を製造する。そして、外層の鉄系材料よりなる円筒状部材を鋳造により作成し、上記の超硬合金層を有するロール部材に焼き嵌めなどにより嵌合し一体化することで、最終的に本発明のロールを製造完了する。
【００４４】
しかる後、機械加工を施して、各部の寸法を最終的に調整したり、研磨してロール胴部の粗度や光沢度を調整することは、何らこれを妨げない。
【００４５】
以上述べた本発明のロールの製造方法の一部について補足して説明すると、超硬合金製スリーブには、必要に応じて、その内面に研削、研磨等の機械加工を行い、次いで、焼き嵌め、冷やし嵌めなどの方法で超硬合金製スリーブを軸芯に嵌合して固定する。ＣＩＰ成形の条件は、例えば、１００〜３００ ＭＰａで５〜６０分保持するのが好ましい。仮焼結の条件は、例えば、５５０〜８００℃で１〜３時間保持するのが好ましい。
【００４６】
本焼結・ＨＩＰ処理は、例えば、Ar雰囲気下、１００〜２００ＭＰａ、１１００〜１２００℃で、０．５〜２時間保持後、さらに１３００〜１３５０℃で１〜３時間保持するのが好ましい。なお、本焼結・ＨＩＰ処理は、同時処理に限らず、焼結後に熱間等方加圧処理を行っても良い。例えば、超硬合金製スリーブの内面に肉厚５０ｍｍの円筒状ＳＣＭ−４４０相当の鍛鋼を拡散接合する場合には、Ar雰囲気下、１２００〜１３００℃で、０．５ 〜１時間保持するのが好ましい。
【００４７】
最後に、外層の鉄系材料よりなる円筒状部材を鋳造により製造し、上記の超硬合金層を有するロール部材に焼き嵌めなどにより嵌合・一体化する。外層の鉄系材料よりなる円筒状部材は、必要に応じて、嵌合の前後に焼入れや浸炭により調質あるいは鍛造などを施して必要な強度と性質を与えるようにするのも好ましい。
【００４８】
以上説明した製造方法はあくまで一例であり、本発明に用いるロールの製造方法は、これに限られるものではない。例えば、外層の鉄系材料よりなる部分は遠心鋳造、肉盛溶接、あるいは溶射などによって、ロール部材の外側に形成するなどしても良い。
【００４９】
なお、図１〜図５には示していないが、外層１及び中間層３をなす鉄系材料の層と、内層２をなす超硬合金層との間には、超硬合金材料に適宜、鉄（Fe）や炭素（C）を添加して調整した緩衝層を設けるようにするのも好ましい。緩衝層の成分は、超硬合金の拡散接合条件に応じて調整されることが好ましい。緩衝層の厚みは、超硬合金によるサーマルクラウン抑制の効果を損なわないようにするためには１０ｍｍ以下とするのが好ましく、２〜５ｍｍとするのがさらに好ましい。
【００５０】
本発明に用いるワークロールの例として、図３に示した構造を有する、胴部の直径６００ｍｍφ×胴長２０００ｍｍＷのロールを製造した。
【００５１】
外層１は、特許文献２の範囲に入る、質量％にして、C：１．４％，Si：０．５％，Mn：０．５％，Ni：０．５％，Cr：１２％，Mo：０．８％，V：０．４％，Ti：０．１％で残部はFeと不可避的不純物である成分からなる鉄系材料とし、厚みを１５ｍｍとした。
【００５２】
超硬合金層２はWCに１５mass%Coを添加したものとし、厚みを２００ｍｍとした。中間層３は、０．０５mass %Cの炭素鋼とし、厚みを５ｍｍとした。
【００５３】
軸芯４の材質は上記外層１と同一とし、直径３００ｍｍ、長さ４０００ｍｍとした。
【００５４】
超硬合金層２は胴長方向５個の仮焼結体から、前記のＨＩＰにより製造し、内側に中間層３を嵌合した。嵌合時は、超硬合金層２を３５０℃に加熱し、中間層３を−３０℃に冷却して、焼き冷やし嵌めした。外層１は遠心鋳造および機械研削により２５ｍｍの厚みの円筒を製造し、これを超硬合金層１の外周に嵌合した。嵌合時、超硬合金層２と中間層３の一体円筒は常温のまま、外層１を２５０℃に加熱して焼き嵌めた。これら３層の一体円筒を軸芯４に嵌合した。嵌合時、軸芯４は常温のまま、一体円筒を３８０℃に加熱して焼き嵌めた。最後に、外層１を鍛造および機械研削して、ロール外周を仕上げた。
【００５５】
一方、従来例として、前記特許文献２に記載の上記と同じ化学成分の鉄系材料で全体が構成される、本発明例と同一サイズのロールを用意した。
【００５６】
そして、ロールを１０ｒｐｍで回転させながら、ロールの胴長方向中央域に相当する１０００ｍｍにわたる部分を５００℃の火炎を発するバーナーで１０分加熱した後、各幅方向位置におけるロール直径を測定し、加熱前のロール直径（胴長方向で一定）からの変化量を求め、その変化量を２で割った値を熱膨張量として求めた。その結果を図７に示す。
【００５７】
図７に示すように、従来例では、熱膨張量が全体的に大きく、かつ、そのロール胴長方向分布も大きいのに対して、本発明例では、熱膨張量が全体的に小さく、かつ、そのロール胴長方向分布も小さい。その結果、例えば、サーマルクラウンの値を板道に相当する加熱部分の熱膨張量の差、すなわち、ロール胴長方向中央の熱膨張量とロール胴長方向中央から５００ｍｍ位置の熱膨張量の差で定義したとすると、従来例では、サーマルクラウンの値が６０μｍと大きいのに対して、本発明例では２μｍ程度と小さく、サーマルクラウンを著しく抑制できることがわかる。
【００５８】
以上述べたことから、この実施形態においては、内層２として熱伝導率が鉄系材料の２２Ｗ／ｍＫ内外に対し６７Ｗ／ｍＫ内外と比較的大きい超硬合金層を形成したので、内部に伝わった熱が胴長方向に拡散して熱膨張の胴長方向分布が均一に近づく。その上、鉄系材料の外層に比べ、内部の超硬合金層の熱膨張係数は小さいので、内部まで鉄系材料の場合と比べ、熱膨張自体も小さくなる。その結果、サーマルクラウンの胴長方向分布が均一に近づきかつその大きさも小さくなる。また、さらに、その時間的変化も少なくなるので、製品の板クラウンや形状の品質が良好になるとともに、圧延中の被圧延材の通板不良の発生を抑制でき、高速で能率良く圧延することができるようになる。
【００５９】
加えて、超硬合金層２のヤング率は鉄系材料に比べて高いので、ロール偏平が抑制され、圧延中、ロールと被圧延材との間の接触弧長が短くなる。これにより、圧延中のロールの回転に伴うロールと被圧延材との接触時間も短くなって、ロールへの入熱が減少し、さらにサーマルクラウンが小さくなる作用もある。
【００６０】
また、本発明に用いるロールの外層１は耐焼き付き性に優れた性質を持つ鉄系材料で構成されるので、金属板圧延用ロールと、被圧延材との間に焼き付きが発生するのを抑制しつつ、冷間圧延の場合でいえば、最大で４０００ｍｐｍ内外の高速圧延が可能になるという効果もある。
【００６１】
本発明の冷間圧延方法は、図８に示すような冷間タンデム圧延機の場合には、サーマルクラウン起因のトラブル（絞り、破断）が最も発生しやすい最終スタンド、あるいは最終スタンドを含めた複数のスタンドに、このようにして製造したロールを適用して行うようにするのが好ましい。適用スタンドを増やすほど、サーマルクラウンに起因する歩留まりと生産性の低下を抑制できるので一層好ましい。
【００６２】
また、本発明の冷間圧延方法は、図９に示すような多段圧延機の場合には、同一のロールで複数パスの圧延を行うこと、最終パスに近づくにつれてロールに熱が蓄積してサーマルクラウンが大きくなると共に、板厚も薄くなって被圧延材の形状が悪化しやすくなることなどから、最終パスあるいは最終パスを含めた複数のパスに、このようにして製造したロールを適用して行うようにするのが好ましい。適用パスを増やすほど、サーマルクラウンに起因する歩留まりの低下と生産性の低下を抑制できるので一層好ましいが、もちろん、被圧延材の表面品質要求のレベルにより、最終パスあるいは最終パスを含めた複数のパスに、それに相当する表面性状を有する従来のロールを適用し、それ以外のパスにこのようにして製造したロールを適用しても良い。
【００６３】
なお、このロールを図８に示すような冷間タンデム圧延機のバックアップロールや、図９に示すような多段圧延機の中間ロールやバックアップロールに適用することも、本発明は何らこれを妨げるものではない。ところで、通常、圧延機のどのスタンドも上下２つのワークロールを組み込むようにできているが、上下いずれか片側にこのロールを適用しても効果があるのは当然であるから、これも本発明の範囲に入る。
【００６４】
なお、本発明を用いて冷延金属帯を製造するには、成分調整のため溶製した溶融金属を連続鋳造した金属塊を、図示しない別の熱間圧延設備にて熱間圧延後、本発明の冷間圧延方法にて冷間圧延して製造するものとする。
【実施例】
【００６５】
（第１実施例）
先に示した図８の冷間タンデム圧延機に本発明を適用した。各スタンドとも、ワークロール径はφ６００ｍｍで、ワークロールの胴長は１８００ｍｍである。
【００６６】
最終スタンドのワークロールを、本発明例に用いる外層鉄系材料、内部超硬合金層を有するワークロール、従来例に用いる超硬合金製ロール、比較例に用いる鋼系ハイスロール、と変更し、それ以外のスタンドのワークロールは、前記比較例と同じ鋼系ハイスロールとした。
【００６７】
本発明例のワークロールは、図３に示した構造とした。外層１は、特許文献２に記載の化学成分範囲の鉄系材料で、mass%でC：１．４％、Si：０．５％、Mn：０．５％、Ni：０．５％、Cr：１２％、Mo：０．８％、V：０．４％、Ti：０．１％で残部はFeと不可避的不純物である成分からなる合金とし、厚みを１５ｍｍとした。超硬合金層２は、WCに１５mass%Coを添加したものとし、厚みを２００mmとした。中間層３は、０．０５mass %Cの炭素鋼とし、厚みを５ｍｍとした。
【００６８】
超硬合金層２は胴長方向５個の仮焼結体から、前記のHIPにより製造し、内側に中間層３を嵌合した。嵌合時は、超硬合金層２を３５０℃に加熱し、中間層３を−３０℃に冷却して、焼き冷やし嵌めした。
【００６９】
外層１は遠心鋳造および機械研削により２５ｍｍの厚みの円筒を製造し、これを超硬合金層１の外周に嵌合した。
【００７０】
嵌合時、超硬合金層２と中間層３の一体円筒は常温のまま、外層１を２５０℃に加熱して焼き嵌めた。これら３層の一体円筒を軸芯４に嵌合した。嵌合時、軸芯４は常温のまま、一体円筒を３８０℃に加熱して焼き嵌めした。最後に、外層１を鍛造および機械研削して、ロール外周を仕上げた。
【００７１】
従来例に用いた超硬合金製ワークロールは、特許文献１に示されるもののように表層に超硬合金を有する構造とした。スリーブ部材は、タングステンカーバイド（WC）にCoを１５mass%添加した粉末を素材としてラバー成形してＣＩＰ（冷間等方加圧）により成形した厚さ１５０ｍｍｔ×幅４００ｍｍＷのWC-Co 合金のスリーブ部材を、ロールの胴長方向に５個連ねＨＩＰを行って接合し、まず、WCにCoを５０mass%添加した間挿材に焼嵌めし、さらにそれを、５mass%Cr鍛鋼の軸部材に焼嵌めして製造した。
【００７２】
比較例に用いたハイスロールは、ロール全体が本発明例の外層１と同じ化学成分からなる合金とした。
【００７３】
それぞれの条件に於いて、板厚１．０ｍｍの低炭素鋼(ＳＰＣＣ)の被圧延材を１０本圧延した。被圧延材は全て製品厚０．１５ｍｍ、製品幅１６００ｍｍであった。
圧延時には、粘度３０ｍｍ／ｓｅｃ2の合成エステル圧延油を、１mass%に希釈してエマルション化した５０℃の圧延油（ロールクーラント）を圧延機入側から、被圧延材をワークロールが噛み込む噛み込み部に向かって１０００Ｌ／ｍｉｎ供給した。また、同じ圧延油を、ロールバイト（被圧延材をワークロールが圧延している部分）出側からワークロールに向かって５０００Ｌ／ｍｉｎ／ｍ2噴射した。
【００７４】
なお、それぞれの適用スタンドを表１−１に示すが、いずれのケースでも、最終スタンド以外のワークロールの材質は、比較例に用いたハイスロールとした。そして、結果を表１−２に示す。
【００７５】
従来例である超硬合金製ロールでは、３本目と４本目の被圧延材の溶接部を通板時に、ロールの割損が発生したため圧延を継続する事が出来なかった。比較例に用いたハイスロールでは、４本目の被圧延材で最終スタンドにおいて、ワークロールの熱膨張起因で被圧延材形状が悪化して蛇行してしまい、被圧延材の幅端に絞りが発生したため、圧延を中断しなければならなかった。
【００７６】
本発明例では、連続１０本の被圧延材をトラブル無く圧延を継続することができた。
【００７７】
【表１−１】
2006150404.tif 000003
【００７８】
【表１−２】
2006150404.tif 000004
【００７９】
（第２実施例）
先に示した図９の多段圧延機に本発明を適用した。ワークロールの直径はφ４０ｍｍで、胴長は１５００ｍｍである。
【００８０】
ワークロールを、本発明例に用いる外層鉄系材料、内部超硬合金層を有するワークロール、従来例に用いる超硬合金製ロール、比較例に用いる鋼系ハイスロール、と変更した。
【００８１】
本発明例のワークロールは、図１に示した構造とした。外層１は、特許文献２に記載の化学成分範囲の鉄系材料で、mass%でC：１．４％、Si：０．５％、Mn：０．５％、Ni：０．５％、Cr：１２％、Mo：０．８％、V：０．４％、Ti：０．１％で残部はFeと不可避的不純物である成分からなる合金とし、厚みを１０ｍｍとした。超硬合金層２はWCに１５mass%Coを添加したもので、直径を３０ｍｍとした。
【００８２】
超硬合金層２は胴長方向５個の仮焼結体から、前記のＨＩＰにより製造した。外層１は遠心鋳造および機械研削により３ｍｍの厚みの円筒を製造し、これを超硬合金層１の外周に嵌合した。嵌合時、超硬合金層２は常温のまま、外層１を２５０℃に加熱して焼き嵌めた。これら２層の一体円筒の両側からネック部を嵌合した。嵌合時、一体は常温のまま、ネック部を３８０℃に加熱して焼き嵌めた。最後に、外層１を鍛造および機械研削して、ロール外径および外周を仕上げた。
【００８３】
従来例に用いた超硬合金製ロールは、ロール全体が超硬合金で構成されている構造で、超硬合金の成分、製法は本発明例と同一とした。
【００８４】
比較例に用いたハイスロールは、ロール全体が本発明例の外層１と同じ化学成分からなる合金で構成されている構造とした。
【００８５】
それぞれの条件に於いて、板厚２ｍｍの低炭素鋼の被圧延材を１０パス連続して圧延し、比較した。被圧延材は全て低炭素鋼（ＳＰＣＣ）で、製品厚は０．０５ｍｍ、製品幅は１２００ｍｍであった。
【００８６】
圧延時には、粘度１０ｍｍ2／ｓｅｃの合成エステル圧延油を、原油（ニート）のまま３０℃で、ロールバイト入側から供給した。
【００８７】
従来例では、６パス目に被圧延材幅端部に接触する部分でロールの割損が発生したため、圧延を継続する事が出来なかった。比較例では、８パス目でワークロールの熱膨張起因で被圧延材形状が悪化して蛇行してしまい、被圧延材の幅端から５０ｍｍの位置に穴があいた上、絞りが発生したため圧延を中断しなければならなかった。
【００８８】
本発明例では、連続１０パス、トラブル無く圧延を継続する事が出来た。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に用いるワークロールの断面図である。
【図２】本発明に用いるワークロールの断面図である。
【図３】本発明に用いるワークロールの断面図である。
【図４】本発明に用いるワークロールの断面図である。
【図５】本発明に用いるワークロールの断面図である。
【図６】本発明の圧延用ロールの製造方法について、一部を説明するための図である。
【図７】本発明の効果を示した図である。
【図８】本発明を適用する冷間圧延ラインの一例を示す図である。
【図９】本発明を適用する冷間圧延ラインの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  鉄系材料からなる外層
２  超硬合金からなる内層
３  鉄系材料または異なる組成の超硬合金からなる中間層
４  軸芯
５  ネック部
８  被圧延材
１０  ペイオフリール（巻出リール）
２０  溶接機
３０  ブライドルロール
４０  入側ルーパー
５０  ブライドルロール
６０  冷間タンデム圧延機
６１  多段圧延機
６２，６２Ａ〜６２Ｆ  ワークロール
６３，６３Ａ〜６３Ｆ  バックアップロール
６４，６４Ａ〜６４Ｆ  ノズル
６５  圧延油
７０  ブライドルロール
８０  シャー
９０  カローゼルテンションリール
１００，２００  冷間タンデム圧延ライン
Ａ，Ａ’搬送方向
【図６】
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【図９】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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