(57)【要約】【課題】きびしい使用条件のもとで長期間使用しても、ロール全体に湾曲が生じないのはもちろんのこと、ロール表面に微細なクラッが入らず、したがってより長期にわたって使用できる、ケイ素を主体とする板材、とくに鉛などを含有する高融点の板材の成形に用いる圧延用ロールの製造方法を提供する。【解決手段】重量％で、Ｃ：０．０３〜０．６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：２〜４０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｆｅ：１５％以下、Ｗおよび（または）Ｍｏ：５〜２０％を含有し、残部が実質的にＣｏからなる合金組成のＣｏ基合金を材料とし、熱間鍛造によりロール形状に成形してロール素材を得、このロール素材を温度１０００〜１１６０℃において固溶化処理したのち、温度８８０〜９８０℃において焼鈍処理し、最後に表面を鏡面に仕上げる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｃ：０．０３〜０．６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：２〜４０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｆｅ：１５％以下、Ｗおよび（または）Ｍｏ：５〜２０％を含有し、残部が実質的にＣｏからなる合金組成のＣｏ基合金を材料とし、まず熱間鍛造によりロール形状に成形してロール素材を得、このロール素材を温度１０００〜１１６０℃において固溶化処理したのち、温度８３０〜１０００℃において焼鈍処理し、最後に表面を鏡面に仕上げることからなるケイ素を主体とする板材の圧延用ロールの製造方法。
【請求項２】
焼鈍処理を温度８８０〜９８０℃で実施する請求項１の製造方法。
【請求項３】
Ｃｏ基合金の熱間鍛造によるロール素材の成形を、Ｃｏ基合金のインゴットを温度１１６０〜１２２０℃に加熱する均熱処理、温度１１６０〜１２２０℃における鍛錬比１．８以上の荒鍛造、温度１１６０〜１２２０℃に加熱する均熱処理、および温度１０５０〜１１６０℃における鍛錬比１．８以上の仕上げ鍛造からなる工程によって行なう請求項１の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２の方法により製造され、表面がＪＩＳ結晶粒度番号にして８以上の細粒であって、析出炭化物の面積率（％）が、２０箇所測定したときの最大値と最小値との差が５％以下であるケイ素を主体とする板材の圧延用ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイ素を主体とする板材の圧延用ロールと、その製造方法に関する。本発明により、過酷な条件で使用しても、長期にわたって高品質の製品板材を与えることのできるロールが提供される。
【背景技術】
【０００２】
ケイ素を主体とする板材の製造に当たってはさまざまな方法が可能であるが、その中に、溶融した板素材を２本の成形ロールで圧延し、成形して製品を得る、という方法がある。このとき使用する圧延用ロールは、とくに鉛などを含有する板材を製造する場合は、その材質特性により溶融温度が高いから、ロールにかかる熱負荷は非常に高く、ロール寿命は長くない。ロールが湾曲すると、製品板厚が不均一になるし、ロール表面に微細なクラックが入ると、それが製品板材の表面に転写され、製品の品質を低下させる。これが、この種の板材圧延用ロールの製造に当たって解決すべき問題であった。
【０００３】
ケイ素を主体とする板材に用いる圧延用ロールの材料としては、Ｃｏ基合金が好適であるとされ、実際にほとんどのものがＣｏ基合金で製造されている。出願人もその開発に努力し、適切な合金組成のＣｏ基合金を見出して、すでに開示した（特許文献１）。その合金は、重量％で、Ｃ：０．０３〜０．６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：２〜４０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｆｅ：１５％以下、Ｗおよび（または）Ｍｏ：５〜２０％を含有し、残部が実質的にＣｏからなる合金組成をもつものであり、ロール表面の耐熱損傷性を高くするためには、表面がＪＩＳ結晶粒度番号にして８以上の細粒であって、析出炭化物の面積率（％）が、２０箇所測定したときの最大値と最小値との差が５％以下であるという均質さをもつことが要求される。
【０００４】
出願人はまた、上記の合金組成を有するＣｏ基合金を材料としてケイ素を主体とする板材の圧延用ロールを製造する方法も開発し、上記合金と同時に開示した（特許文献２）。その方法は、上記合金組成を有するＣｏ基合金のインゴットから出発し、まずインゴットに温度１１６０〜１２２０℃で均熱処理を施したのち、１１６０〜１２２０℃の温度で鍛錬比２以上の熱間加工を施し、続いて１１６０〜１２２０℃の温度で均熱処理を施したのち、１０５０〜１１６０℃の温度で鍛錬比２以上の仕上げ加工を施すことからなる。仕上げ加工における均熱処理は、析出した炭化物を固溶させるため行なうものである。
【特許文献１】特開平４−２０２７３２
【特許文献２】特開平４−２０２７３３
【０００５】
こうした技術の改良にもかかわらず、圧延用ロールの寿命という点では、前記した問題が完全に解決したわけではなかった。問題のひとつは圧延用ロールのマクロ的な曲がりであり、いまひとつはロール表面に生じる微細なクラックが引き起こす、製品板材表面の凹凸である。この凹凸に対する制約はきわめてきびしく、クラック生じた圧延用ロールは、もはや使用に耐えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、きびしい使用条件のもとで長期間使用しても、ロール全体に湾曲が生じないのはもちろんのこと、ロール表面に微細なクラックが入らず、したがってより長期にわたって使用できる、ケイ素を主体とする板材の圧延用ロールと、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明のケイ素を主体とする板材の圧延用ロールの製造方法は、重量％で、Ｃ：０．０３〜０．６０％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｎｉ：２〜４０％、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｆｅ：１５％以下、Ｗおよび（または）Ｍｏ：５〜２０％を含有し、残部が実質的にＣｏからなる合金組成のＣｏ基合金を材料とし、熱間鍛造によりロール形状に成形してロール素材を得、このロール素材を温度１０００〜１１６０℃において固溶化処理したのち、温度８３０〜１０００℃において焼鈍処理し、最後に表面を鏡面に仕上げることからなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の方法に従って製造した圧延用ロールは、従来の製造方法によるロールにくらべて、過酷な条件下に使用しても、ロール全体の湾曲などが生じないことはむろん、ロール表面に生じた微細クラックにより製品板材の品質が低下するまでの、使用寿命が著しく改善されている。これは、とくに製品品質に対する要求がきびしい、鉛などを含有するケイ素を主体とする板材の製造に有利に作用し、かつ、製造コストの低減に寄与する。
【発明を実施する最良の形態】
【０００９】
焼鈍処理は、上記のように温度８３０〜１０００℃において行なうことが必要であるが、８８０〜９８０℃において行なうことが好ましい。
【００１０】
本発明の製造方法は、Ｃｏ基合金の熱間鍛造によるロール素材の成形を、さきに開示した発明の方法に従って実施することが好ましい。すなわち、Ｃｏ基合金のインゴットを温度１１６０〜１２２０℃に加熱する均熱処理を施し、温度１１６０〜１２２０℃において鍛錬比１．８以上の荒鍛造を行ない、それに続いて、温度１１６０〜１２２０℃に加熱する均熱処理を施したのち、温度１０５０〜１１６０℃において鍛錬比１．８以上の仕上げ鍛造を行なうという工程である。
【００１１】
このようにして製造される本発明の圧延用ロールは、これも前記したさきの発明において見出されたところに従って、表面がＪＩＳ結晶粒度番号にして８以上の細粒であって、析出炭化物の面積率（％）が、２０箇所測定したときの最大値と最小値との差が５％以下であるような、均質なものとすることが望ましい。
【００１２】
上記のＣｏ基合金の合金組成は、前述した、出願人がかつて開示した発明（前掲特許文献１）のそれと同じものであり、合金組成の限定理由は、すでに述べたとおりである。表面の結晶粒度番号の限定および析出炭化物の面積率がもつべき均質さもまた、すでに開示した発明で必要としたものと同じである。この合金のインゴットから成形ロールを製造する好ましい工程も、さきに開示（前掲特許文献２）した発明の工程と異ならない。
【００１３】
本発明において、圧延用ロールに関する上述した既知の技術と異なる点は、固溶化処理に続き、表面を鏡面に仕上げることに先だって、温度８３０〜１０００℃、好ましくは温度８８０〜９８０℃における焼鈍処理を行なうことにある。焼鈍のための加熱時間は、均熱後、数時間が適切である。上記した焼鈍温度の範囲は、後記する実施例にみるように、さまざまな温度で焼鈍を実施した結果を、種々の観点から総合的に判断して決定したものである。
【００１４】
焼鈍処理の意義は、Ｃｏ基合金のマトリクス中に析出した炭化物を、適度に凝集させて、延性を改善することにある。析出炭化物は、引っ張り応力が作用したときに、破断の起点となると考えられ、凝集が生じていない、つまり微細な炭化物が多数分散しているときは、マトリクス金属は細かい網目のようにそれら炭化物粒子を囲んでおり、極度に凝集が進み、巨大化した炭化物が小数存在するようになると、マトリクスが形成する網目は、粗くなる。どちらも極端な場合は延性が低く、中間の、炭化物の凝集が適度に進んだ状態において、延性が高く得られる。この機構は、後記する実施データの延性の値、および破断面の顕微鏡写真によって裏付けられる。焼鈍温度が低すぎると、上記した炭化物の凝集が進行しないし、高すぎると、粗大化した炭化物によってロールの表面が荒れ、製品板材の品質が低下する。
【００１５】
このようなわけで、高温における延性、ロール寿命および製品品質を総合的に考慮し、適切な焼鈍温度として選んだのが、前記した８３０〜１０００℃、好ましくは８８０〜９８０℃の範囲である。下の表１は、考慮した諸因子を示す。
【００１６】
【表１】
2005298942.tif 000002
表１において、「高温延性」は、ロールから採取した試験片を７５０℃における引張り試験にかけたときの、絞りの値である。
【実施例】
【００１７】
つぎの組成（質量％）のＣｏ基合金を、真空誘導炉溶解−再溶解法により製造し、２ｔインゴットに鋳造した。
０．１０％Ｃ−０．１％Ｓｉ−１．５％Ｍｎ−１１％Ｎｉ−２０％Ｃｒ−１５％Ｗ−２％Ｆｅ−残部Ｃｏ
【００１８】
分塊鍛造−仕上げ鍛造を経て、固溶化処理ののち、焼鈍（８３０℃または９３０℃）を行ない、機械加工により成形ロールの形状にした。表面の結晶粒度を調査したところ、どちらも、ＪＩＳ結晶粒度番号にして８以上の細粒であって、析出炭化物の面積率（％）が、２０箇所測定したときの最大値と最小値との差にして５％以下という、好ましい圧延用ロールの条件を満たしていた。
【００１９】
上記の焼鈍温度８３０℃および９３０℃の熱処理品から試験片を採取し、それらについて常温および高温（７５０℃）における引張り試験を行なった。その結果を対比すると、下記の表２に掲げるとおりである。
【００２０】
【表２】
2005298942.tif 000003
【００２１】
表２に示した引張り試験の結果を対比すると、常温の引張りではほとんど差がないが、高温の引張りでは、絞り値の向上とともに、とくに伸びと絞りとの値の比が、９３０℃焼鈍では１．０を超えることが注目される。すなわち、本発明に従う焼鈍を行なった場合でも、好ましい範囲の温度である９３０℃で焼鈍したものは、よく伸び、しかも高度に絞れた後に破断しており、延性の向上が顕著である。破断面を顕微鏡で観察すると、図１（９３０℃焼鈍）および図２（８３０℃）のとおりであって、前者はマトリクスの網目が適度に大きくなっていること、換言すれば、前述した、破断の起点となる炭化物の凝集度合いが適度に進んでいることがうかがわれる。
【００２２】
この圧延用ロールは、発明の範囲外である７５０℃の焼鈍処理をしたものよりも寿命が長く、表１に示したように、とくに好ましい温度の焼鈍をしたものは、最大５倍に達する寿命を享受することができる。従来の、固溶化処理をしただけのものと比較すれば、さらに長寿命である。圧延用ロールの寿命を左右するものは、ロール全体の湾曲が問題にならない場合は、ロール表面に微細クラックが入って、製品板材の品質が低下するという劣化であるが、本発明による高温延性の改善が、過酷な条件下の使用が引き起こす微細クラックの発生を遅れさせる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の圧延用ロールから採取した高温引張り試験片の破断面を撮影した顕微鏡写真（焼鈍温度９３０℃）。
【図２】図１と同様な顕微鏡写真（焼鈍温度８３０℃）。
【図１】
2005298942.tif 000004
【図２】
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