(57)【要約】    【課題】  耐摩耗性、耐熱衝撃性、強度に優れ、被圧延材の表面を美麗に仕上げることができるとともに、ロール胴部とロール軸部との嵌合組立がしやすいセラミックス製圧延用ロールを提供する。    【解決手段】  ロール胴部の接合端部に突設した接合突起を、ロール軸部の接合端部に設けた嵌合穴に嵌着させた圧延用ロールであって、ロール胴部の少なくとも表面がセラミックスからなり、ロール軸部が金属材料からなる。また、ロール胴部が常温における熱伝導率５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の特性を有する窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなる。    【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール胴部の接合端部に突設した接合突起を、ロール軸部の接合端部に設けた嵌合穴に嵌着させた圧延用ロールであって、ロール胴部の少なくとも表面がセラミックスからなり、ロール軸部が金属材料からなることを特徴とするセラミックス製圧延用ロール。
【請求項２】
前記ロール胴部が、セラミックス焼結体からなることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項３】
前記ロール胴部の表面に、セラミックス被覆層を形成したことを特徴とする請求項１に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項４】
前記セラミックス焼結体が、窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなることを特徴とする請求項２に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項５】
前記窒化ケイ素を主成分とする焼結体が、常温における熱伝導率５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の特性を有することを特徴とする請求項４に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項６】
前記窒化ケイ素を主成分とする焼結体が、相対密度９８％以上、常温における４点曲げ強度６００ＭＰａ以上の特性を有することを特徴とする請求項４または５に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項７】
前記ロール軸部が、鋼系材料からなることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項８】
前記ロール軸部が、低熱膨張性金属からなることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項９】
前記低熱膨張性金属が、Ｆｅ−Ｎｉ系合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなることを特徴とする請求項８に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項１０】
前記低熱膨張性金属が、常温から３００℃までの平均熱膨張係数が１〜５×１０−６／Ｋ、常温から６００℃までの平均熱膨張係数が５×１０−６／Ｋ以上の特性を有することを特徴とする請求項８または９に記載のセラミックス製圧延用ロール。
【請求項１１】
冷間圧延に用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のセラミックス製圧延用ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯板等を圧延する圧延用ロールに係り、ロール胴部とロール軸部が異種の材料からなる圧延用ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロール胴部とロール軸部が異種の材料からなる圧延用ロールとして、特許文献１には、ロールバレルとロールネックとが異種の材料からなる複合ロールであって、ロールバレルおよびロールネックのいずれか一方の接合端部の軸方向に、他方の軸端部を嵌着するための嵌合穴を設けた金属帯板圧延用複合ロールが記載されている。また、特許文献１には、ロールバレルにＷＣ（タングステンカーバイト）系合金を、ロールネックに鋼を用いることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４７８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の圧延用ロールは、ロールバレルに超硬合金等のＷＣ系合金を用いているため、耐摩耗性に優れるが、特に冷間圧延において被圧延材である金属帯板の表面に疵をつけやすく、金属帯板の表面を美麗に仕上げるのが難しいという問題があった。また、ＷＣ系合金自体の重量が重いためロールの取り替え作業が容易でないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこの課題を解決するために、耐摩耗性、耐熱衝撃性、強度に優れ、被圧延材の表面を美麗に仕上げることができるとともに、ロール胴部とロール軸部との嵌合組立がしやすいセラミックス製圧延用ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明のセラミックス製圧延用ロールは、ロール胴部の接合端部に突設した接合突起を、ロール軸部の接合端部に設けた嵌合穴に嵌着させた圧延用ロールであって、ロール胴部の少なくとも表面がセラミックスからなり、ロール軸部が金属材料からなることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、ロール胴部の少なくとも表面が、セラミックス焼結体またはセラミックス被覆層からなることを特徴とする。また、ロール胴部を形成するセラミックス焼結体が窒化ケイ素を主成分とする焼結体からなり、この焼結体は常温における熱伝導率５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、相対密度９８％以上、常温における４点曲げ強度６００ＭＰａ以上の特性を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、ロール軸部が鋼系材料または低熱膨張性金属からなることを特徴とする。また、この低熱膨張性金属がＦｅ−Ｎｉ系合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金からなることを特徴とする。また、低熱膨張性金属が、常温から３００℃までの平均熱膨張係数が１〜５×１０−６／Ｋ、常温から６００℃までの平均熱膨張係数が５×１０−６／Ｋ以上の特性を有することを特徴とする。また、本発明のセラミックス製圧延用ロールを冷間圧延に用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ロール胴部の接合端部に突設した接合突起を、ロール軸部の接合端部に設けた嵌合穴に嵌着させた構造の圧延用ロールにおいて、ロール胴部は被圧延材の表面を美麗に仕上げることができるセラミックス焼結体や溶射などによるセラミックス被覆層で形成する。なかでも、耐摩耗性、耐食性、耐酸化性および耐熱性に優れる窒化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体が好ましい。窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、熱衝撃等によるロール胴部の破壊を防止する、すなわち耐熱衝撃性を高めるために、常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。また、ロール胴部の強度を確保するために、相対密度が９８%以上であり、常温における４点曲げ強度が６００ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００１０】
ロール胴部の接合端部に突設した接合突起を、ロール軸部の接合端部に設けた嵌合穴に嵌着させた構造の圧延用ロールにおいて、ロール軸部を鋼系材料や低熱膨張性金属で形成すれば高強度なのでよい。特にロール胴部をセラミックス焼結体で形成したとき、ロール軸部を低熱膨張性金属で形成することにより、ロール胴部とロール軸部との嵌合組立がしやすいとともに、十分な焼嵌め効果を確保できる。
【００１１】
ロール軸部を低熱膨張性金属で形成する場合、Ｆｅ−Ｎｉ系合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金が好ましい。さらに低熱膨張性金属は、常温から３００℃までの平均熱膨張係数が１〜５×１０−６／Ｋ、常温から６００℃までの平均熱膨張係数が５×１０−６／Ｋ以上である特性を有するのが望ましい。ロール胴部をセラミックス焼結体、特に窒化ケイ素を主成分とする焼結体で形成した場合、その熱膨張係数は常温から６００℃までが約３×１０−６／Ｋであるため、５５０〜６００℃の加熱を要するロール胴部とロール軸部との焼嵌め温度においては、ロール胴部とロール軸部との熱膨張係数の差が大きいため焼嵌め作業が円滑容易にできる。またロール使用中の比較的低い温度域では、ロール軸部を形成する低熱膨張性金属は常温から３００℃までの熱膨張係数が１〜５×１０−６／Ｋと小さく、かつロール胴部とロール軸部の熱膨張係数の差が小さいため、ロール軸方向及び円周方向にロール胴部とロール軸部のずれが発生せず十分な焼嵌め効果が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明実施例のセラミックス製圧延用ロールの概略断面図である。図１において、圧延用ロール１は、中実状のロール胴部２の両端にロール軸部４を焼嵌めにより嵌合させた。すなわち、ロール胴部２の両側の接合端部に断面が円形状の接合突起３をそれぞれ一体的に形成した。また、ロール軸部４の接合端部にロール胴部２の接合突起３の形状に対応するように中空断面が円形状の嵌合穴５を形成した。そして、両側にそれぞれ配置したロール軸部４の嵌合穴５に、ロール胴部２の接合突起３を挿入して焼嵌めにより嵌合固定した。
【００１３】
ロール胴部２は次のように製造した。平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。ついで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を行い、所定形状のロール胴部２となる成形体を作製した。この成形体を１９５０℃、６０気圧の窒素ガス雰囲気中で５時間焼成し、窒化ケイ素を主成分とするセラミックス焼結体を得た。更に得られた焼結体を、ダイヤモンド砥石を用いて所定の形状に加工し、本発明の窒化ケイ素を主成分とするセラミックス製焼結体からなるロール胴部２を製作した。
【００１４】
また、得られた窒化ケイ素を主成分とする焼結体から、直径１０ｍｍ×厚さ３ｍｍの熱伝導率および密度測定用の試験片、縦３ｍｍ×横４ｍｍ×長さ４０ｍｍの４点曲げ試験片を採取した。密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に基づいてアルキメデス法から求めた。相対密度はＪＩＳ  Ｒ２２０５に準拠したアルキメデス法により実測密度を求めこれを計算により算出した理論密度で除した値とした。熱伝導率はレーザーフラッシュ法ＪＩＳ  Ｒ１６１１に準拠して常温での比熱および熱拡散率を測定し熱伝導率を算出した。４点曲げ強度は常温にてＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定を行った。
【００１５】
その結果、このセラミックス焼結体は、相対密度が９９．２％、常温における熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、常温における４点曲げ強度が９４０ＭＰａであり、ロールとして十分な特性が得られた。
【００１６】
また、ロール軸部４は低熱膨張性金属、すなわちＮｉ：３２．６質量％、Ｃｏ：１４．９質量％、Ａｌ：０．８質量％、Ｔｉ：２．３質量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金で作製した。
【００１７】
このように構成した本発明のセラミックス製圧延用ロールをステンレス金属帯板の冷間圧延機に組み込んで適用した結果、耐摩耗性、耐熱性は良好であり、熱衝撃によるロール胴部の破壊も見られず、被圧延材の表面を美麗に仕上げることができた。また、ロール胴部とロール軸部との嵌合組立がしやすいとともに、ロール胴部とロール軸部のずれが発生せず十分な焼嵌め効果を確保できた。また、従来のＷＣ系合金からなるロール胴部に比べ重量が軽いためロールの取り替え作業が容易に行なえた。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明のセラミックス製圧延用ロールによれば、耐摩耗性、耐熱性は良好であり、熱衝撃によるロール胴部の破壊も見られず、被圧延材の表面を美麗に仕上げることができる。また、ロール胴部とロール軸部との嵌合組立がしやすいとともに、十分な焼嵌め効果を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明実施例のセラミックス製圧延用ロールの概略断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  圧延用ロール、  ２  ロール胴部、  ３  接合突起、  ４  ロール軸部、  ５  嵌合穴
【図１】
2005296958.tif 000003