(57)【要約】【課題】多段圧延機に使用されるバックアップロール用転がり軸受の内輪の損傷を抑え、長寿命化を図る。【解決手段】多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、特定数の酸化物系介在物が存在する軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項２】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項３】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項４】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項５】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項６】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【請求項７】
多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受（多段圧延機バックアップロール用転がり軸受）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多段圧延機では、例えば図１に模式的に示されるように、圧延される鋼板（図示せず）のパスラインの上下に、パスライン側から順に、ワークロール、第１中間ロール、第２中間ロールが配置され、最外側にバックアップロールが配置されている。バックアップロールは、例えば図２に断面図で示されるように、バックアップロール軸１に、複列ころ軸受の内輪６を外嵌させて構成され、外輪８がロールとして機能する。
【０００３】
また、潤滑のために、バックアップロール軸１の内部中心部には給油路２が貫通しており、この給油路２に連通する給油孔３を経て、ミストノズル４によりバックアップロール軸１の外周面に設けられた溝５に潤滑油を供給し、更に複列ころ軸受の内輪６の供油孔７を介して軸受内部に潤滑油が供給される構成となっている。また、軸受内部に供給された圧延油は外輪８とシール板９との間のラビリンス間隙より外部に放出される。更に、軸受の潤滑としては、ここで述べたオイルミスト潤滑以外にオイルエア潤滑、圧延油による強制給油の場合もある。
【０００４】
このような多段圧延機では、鋼材等の硬質材料を圧延するために、圧延荷重が相当大きく、バックアップロール、即ち複列ころ軸受にも重荷重のラジアル荷重が加わる。また、図３に示すように、外輪８には中間ロールによる荷重が負荷されるため、負荷圏Ａも狭くなり、転動体荷重も通常よりも大きくなる。これは、通常の軸受では、図５に示すように、外輪に対してハウジングの内径から荷重が加わり、負荷圏Ｂが広くなるためである。更には、図４に示すように、外輪８ところ１０との間に作用する応力と、内輪６ところ１０との間に作用する応力とを比較すると、外輪８ところ１０との間では外輪８側が凹状でころ１０側が凸状となることから接触面圧は小さくなるのに対し、内輪６ところ１０との間では内輪６側及びころ１０側ともに凸状であることから接触面圧は大きくなる。このように、固定輪である内輪６の面圧が高くなることから、軸受寿命が短くなりやすい。
【０００５】
また、上記のように、潤滑のために潤滑油または圧延油が絶えず供給されているため、異物の混入は少ない。そのため、図４に示すように、内輪６ところ１０との間に大きな接触面圧がかかっていることから、フレーキングは内輪６の軌道面に内部起点となる可能性が高い（図６参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、多段圧延機に使用されるバックアップロール用転がり軸受の内輪の損傷を抑え、長寿命化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、内輪を清浄度の高い材料で形成することにより、内部起点によるフレーキングの発生が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、上記目的を達成するために以下の多段圧延機バックアップロール用転がり軸受を提供する。
（１）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（２）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（３）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（４）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（５）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（６）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
（７）多段圧延機のバックアップロール用転がり軸受において、内輪が、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である軸受用鋼で形成されていることを特徴とする多段圧延機バックアップロール用転がり軸受。
【０００９】
上記に挙げた核軸受用鋼は、非金属介在物が少なく、これらが起点となって発生する内部起点のフレーキングを抑えることができ、内部起点でのフレーキングが極めて特徴的に現われる本軸受に適用することにより、結果として長寿命の多段圧延機バックアップロール用転がり軸受が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、多段圧延機バックアップロール用転がり軸受の構造自体は何ら制限がなく、例えば図２に示したような複列ころ軸受を例示することができる。そして、本発明では、内輪を以下に述べる軸受用鋼で形成する。尚、各軸受用鋼とも、合金組成には制限がない。
【００１２】
（軸受用鋼１）
この軸受用鋼１は、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が、単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下である。
【００１３】
（軸受用鋼２）
この軸受用鋼２は、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である。
【００１４】
（軸受用鋼３）
この軸受用鋼３は、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である。
【００１５】
（軸受用鋼４）
この軸受用鋼４は、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下である。
【００１６】
（軸受用鋼５）
この軸受用鋼５は、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である。
【００１７】
（軸受用鋼６）
この軸受用鋼６は、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である。
【００１８】
（軸受用鋼７）
この軸受用鋼７は、平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位面積（１６０ｍｍ２）当たり８０個以下であり、且つ、その内平均粒子径１０μｍ以上の前記酸化物系粒子の構成比率が２％未満であると共に、平均粒子径１５μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１０個以下であり、且つ、平均粒子径１０μｍ以上１５μｍ以下の酸化物系介在物が単位体積（１００ｍｍ３）当たり１００個以下である。
【００１９】
尚、上記において、酸化物系介在物の単位体積当たりの数及びその平均粒径は、電子ビーム溶解抽出評価法により測定できる。この電子ビーム溶解抽出評価法は酸化物系介在物を鋼中から取り出して立体的に粒子を解析できるため、より精度の高い測定が可能となる。この電子ビーム溶解抽出評価法では、試料（軸受用鋼）を高真空下の水冷銅ルツボ内で電子ビームによりボタン状に融解し、試料表面に浮上する酸化物系介在物を集め、電解研磨によりこの集合介在物（ラフト）を分離後，光学式顕微鏡及び前記電子顕微鏡画像解析装置を用いて、又は目視により解析を行うことにより、粒径と粒子数の解析を行うことができる
【００２０】
何れの軸受用鋼とも、酸化物系介在物の量が少なく抑えられており、これらの何れかの条件を満たす限り、内輪６の損傷を従来に比べて大幅に低減することができる。中でも、単位面積当たり及び単位体積当たりの酸化物系介在物の数を規定した、軸受用鋼４、軸受用鋼６、軸受用鋼７が好ましいといえる。
【００２１】
また、酸化物系介在物の数の規定に加え、鋼中の酸素含有量を規定することがより好ましい。各軸受用鋼とも、酸素含有量は９ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記のように、酸化物系介在物の数、更には酸素含有量を満足する軸受用鋼からなる内輪８を得るには、例えば、一般的な軸受材を用いて内輪８に加工後、浸炭処理及び焼戻し処理を行う方法が挙げられる。浸炭処理及び焼戻し処理の諸条件は、目的とする酸化物系介在物や酸素含有量に応じて、適宜選択される。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２４】
〔内輪Ａ：軸受用鋼１相当品〕
平均粒子径３μｍ以上３０μｍ以下の酸化物系介在物が、単位面積（１６０ｍｍ２）当たり６１個で、その内平均粒子径１０μｍ以上の酸化物系粒子の構成比率が１．６％の材料から加工された内輪を持つ軸受の実機での運転結果を下記に示す。
【００２５】
（運転結果−１）
・２０段圧延機のバックアップロール
・圧延油潤滑
・本件の軸受（内径１８０ｍｍ、外径４０６．４２ｍｍ、幅１７１．０４ｍｍ、複列円筒ころ軸受）
・計５個
通常の軸受鋼採用の場合に比べて、１．３〜１．６倍の寿命を達成した。
【００２６】
（運転結果−２）
・２０段圧延機のバックアップロール
・圧延油潤滑
・本件の軸受（内径１３０ｍｍ、外径３００ｍｍ、幅１７１．６４４ｍｍ、複列円筒ころ軸受）
・計５４個
通常の軸受鋼採用の場合に比べて、平均で１．５７倍の寿命を達成した。
【００２７】
（運転結果−３）
・１２段圧延機のバックアップロール
・オイルミスト潤滑
・従来材料の軸受（内輪内径２８５ｍｍ、内輪外径３２０ｍｍ、ころ径４０ｍｍ、ころ長さ５４ｍｍ、複列円筒ころ軸受）
運転後６ケ月で内輪内部にフレーキングが発生した。図６にフレーキング起点となる初期クラックの発生分布を示す。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、内輪の損傷の発生が抑えられ、長寿命の多段圧延機バックアップロール用転がり軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多段圧延機の構成を模式的に示す概略図である。
【図２】バックアップロールの一例を示す断面図である。
【図３】バックアップロールの負荷圏を説明するための図である。
【図４】バックアップロールにおける接触面圧を説明するための図である。
【図５】軸受の負荷状況を説明するための模式図である。
【図６】実施例で得られた、従来材料の軸受によるフレーキング起点となる初期クラックの分布を示す図である。
【符号の説明】
１　バックアップロール軸
２　給油路
３　給油孔
４　ミストノズル
５　溝
６　内輪
７　供油孔
８　外輪
９　シール板
１０　ころ
【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６】
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