使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロール
【課題】短工期でかつ安価に行える使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロールを提供する。
【解決手段】鋼系材料からなる芯材１１を有し、連続鋳掛け法によって胴部１５に硬質の第１の鉄系外層材１３が形成された使用済圧延用複合ロール１４の再生方法であって、胴部１５の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材１６を、連続鋳掛け法を用いて形成し、再生複合ロール１０を製造する。
【解決手段】鋼系材料からなる芯材１１を有し、連続鋳掛け法によって胴部１５に硬質の第１の鉄系外層材１３が形成された使用済圧延用複合ロール１４の再生方法であって、胴部１５の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材１６を、連続鋳掛け法を用いて形成し、再生複合ロール１０を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼の圧延において、特に、薄板、棒鋼、線材あるいは形鋼の熱間及び冷間圧延作業に用いられる使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼の圧延においては、寸法及び形状精度の高い製品への要求が高まり、またその生産性の向上が望まれていたため、製品品質やその生産効率に直接影響する圧延用ロールに対して、摩耗並びに消耗が少なく、かつ耐肌荒れ性に優れることが強く要求されてきた。
そこで、例えば、特許文献１、２に開示されたいわゆる連続鋳掛け法を使用したハイス系ロール（以下、単にロールともいう）が開発された。具体的には、鋼系材料からなる芯材の周囲に、連続鋳掛け法によって鉄系外層材（Ｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ等の合金元素を含有）を形成した複合ロールであり、ショアー硬さを７０〜１００の範囲にして使用されるものである。
【０００３】
このロールは、摩耗が極めて少なく良好な肌を長時間維持できることから、薄板、棒鋼、線材、又は形鋼の熱間圧延作業、あるいは薄板の冷間圧延作業に適用されている。なお、ロールは、その胴部の直径が、圧延設備の制約から予め設定される範囲内で使用されており、使用に伴う摩耗並びにロール表面を平滑にするための研削作業による消耗により、上記した範囲の下限値に至ると廃棄されていた。
このため、従来は、新たに製造したロールを使用して、上記した熱間圧延作業あるいは冷間圧延作業を行っていた。
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９１−１９８２４号公報
【特許文献２】特開平１０−２７７６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロールを構成する芯材は、強靱でしかも極めて高価な鍛鋼材で構成されているため、その加工に費用がかかり、ロールの製造コストを高くしていた。このため、ユーザーのロールの購入コストも高くなり、ロールのランニングコストの増大を招いていた。なお、芯材は圧延作業によって摩耗しないため、そのまま廃棄することは経済的でなかった。
また、芯材は、調達先に在庫があれば問題ないが、在庫がなければ新たに加工する必要があり、その調達に長期間を要する場合があった。このため、ロールの製造工期が長くなり、ユーザーへの対応に時間を要していた。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、短工期でかつ安価に行える使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合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】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法は、鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
前記胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材を、連続鋳掛け法を用いて形成した。
【０００８】
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２の鉄系外層材が、更に質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面に溶接による肉盛を施すことがある。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の表面の一部又は全部に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の一方又は双方を機械切断した後、機械切断された前記軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、該溶接によって繋がれた前記軸部を所定寸法に機械加工することが好ましい。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法は、鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第１工程と、
前記第１工程で焼鈍された使用済圧延用複合ロールの胴部を機械加工して金属表面を露出させる第２工程と、
前記第２工程で処理された使用済圧延用複合ロールの胴部に連続鋳掛け法によって第２の鉄系外層材を形成する第３工程と、
前記第３工程で前記第２の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第４工程と、
前記第４工程で処理された使用済圧延用複合ロールの摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に溶接肉盛する第５工程と、
前記第５工程で溶接肉盛された使用済圧延用複合ロールを機械加工して、所定形状の再生中間ロールとする第６工程と、
前記第６工程で形成された再生中間ロールを熱処理する第７工程と、
前記第７工程で熱処理された再生中間ロールを仕上げ加工する第８工程とを有する。
【００１１】
第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第５工程で行う溶接肉盛を、更に前記第６工程及び前記第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うことが好ましい。
第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２工程での前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことが好ましい。
【００１２】
第１、第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、再生した再生複合ロールの寸法が、前記使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であることが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第３の発明に係る再生複合ロールは、第１、第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造されている。
第３の発明に係る再生複合ロールにおいて、該再生複合ロールの胴部に残存させた前記第１の鉄系外層材と前記第２の鉄系外層材を鋳掛ける際に、溶融して両材が混合することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜１１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法、及び請求項１２、１３記載の再生複合ロールは、使用済圧延用複合ロールの胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、第２の鉄系外層材を連続鋳掛け法を用いて形成するので、従来のように、新たに芯材を調達する必要がなく、またその加工も最小限にできる。このため、高性能な再生複合ロールを、歩留りよく、短工期かつ安価に製造することができ、工業的に大きな価値を有する。
また、規定した第２の鉄系外層材の化学成分は、高価なハイス系の材料であるため、使用済圧延用複合ロールを再生して使用する効果がより顕著に現れる。
【００１５】
特に、請求項３記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールの胴部芯材の直径が小さくなった場合に、その表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛するので、再生を繰返し行うことができる。
請求項４、１０記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、胴部の表面の機械加工が第１の鉄系外層材の一部を残して行われるので、芯材の直径が著しく小さくなることはなく、芯材は、使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法より鋳掛け時の溶損量（例えば、０を超え１０ｍｍ以下）分が、僅かに小さくなるのみである。従って、再生を繰返し行うことができる。一方、胴部の表面の機械加工が、第１の鉄系外層材を残して行われない場合は、芯材の直径が小さくなるため、再生を繰返し行うことで、直径が著しく小さくなり、少ない再生回数で、軸部との直径差がなくなり、その結果、鋳掛け作業ができなくなるため望ましくない。
従って、再生複合ロールを、前回使用していた同一の使用場所、例えば、熱間圧延あるいは冷間圧延にそのまま使用できる。
また、芯材の表面に第１の鉄系外層材を残すことで、第２の鉄系外層材を芯材の表面に直接形成する場合よりも、その結合力を高めることができ、製品品質の向上が図れる。更には、第１の鉄系外層材が無い場合と比較して、第２の鉄系外層材の鋳掛ける厚みを薄くできるので、再生複合ロールの製造コストを更に低減できる。
【００１６】
請求項５記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールとして、胴部に設けられている軸部の表面に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを使用するので、例えば、軸部に部分的に損傷が発生していても、その部分を補修するだけで再利用できる。
請求項６記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールとして、胴部に設けられている軸部を機械切断した後、これに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを使用するので、例えば、軸部全体に損傷が発生していても、その部分を取換えるだけで再利用できる。
請求項７記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、溶接によって繋がれた軸部を、所定寸法に機械加工するので、例えば、元の形状に容易に成形し直すことができる。
【００１７】
請求項９記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、第５工程で行う溶接肉盛を、更に第６工程及び第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うので、例えば、使用済圧延用複合ロールの再生過程で損傷が発見されても、容易に補修ができる。
請求項１１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、再生された圧延用複合ロールの寸法が、使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であるので、再生複合ロールを、前回使用していた同一の使用場所、例えば、熱間圧延あるいは冷間圧延にそのまま使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造された再生複合ロールの説明図である。
なお、以下の説明においては、説明の煩雑さをなくすため、回収してきた使用済圧延用複合ロールと、これを再生した再生複合ロールの使用済圧延用複合ロールに、それぞれ同一番号を符している。また、同様に、第１の鉄系外層材と第２の鉄系外層材についても、各製造工程において形状は異なるが、それぞれ同一番号を符している。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造した再生複合ロール（以下、単に再生複合ロール又はロールともいう）１０は、芯材１１の胴部１２に、従来公知の連続鋳掛け法（連続鋳掛け鋳造法ともいう）によって硬質の第１の鉄系外層材１３が形成された使用済圧延用複合ロール１４を使用したものであり、この使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、第２の鉄系外層材１６を連続鋳掛け法を用いて形成したものである。以下、詳しく説明する。
【００２０】
再生複合ロール１０は、鉄鋼の圧延において、特に、薄板、棒鋼、線材あるいは形鋼の熱間圧延作業及び冷間圧延作業に用いられるものであり、その寸法が、使用済圧延用複合ロール１４の使用前（未使用時）の寸法と同一のものである。なお、再生複合ロールの寸法は、設備的に使用が可能な小さい直径とすることも可能であるが、使用する直径範囲が減少し経済的でない。
この再生複合ロール１０の胴部（外層）１７の外径（胴径）Ｄは、例えば、３００〜９００ｍｍであり、胴部１７の幅（胴長）Ｗは、例えば、１５００〜２５００ｍｍであり、胴部１７の両側に設けられた軸部（以下、軸受部ともいう）１８、１９も含めた全長Ｌは、例えば、４０００〜７０００ｍｍである。
【００２１】
使用済圧延用複合ロール１４は、鋼系材料（例えば、クロム−モリブデン鋼のような機械構造用合金）からなる芯材１１を有しており、この芯材１１の胴部１２の両側には、軸部１８、１９が設けられている。なお、軸部１８、１９は、設備に対応させて異なる形状としているが、同一形状の場合もある。
使用済の圧延用複合ロールは、軸部が使用に際してほとんど損傷していない場合、軸部の補修作業を行うことなくそのまま使用済圧延用複合ロール１４として使用できる。しかし、軸部の一方又は双方に、例えば、摩耗、曲がり、窪み、又は酸化が部分的に発生した場合、更には全体的に損傷が発生した場合は、以下の方法で補修した補修圧延用複合ロールを、使用済圧延用複合ロール１４として使用する。
【００２２】
軸部が部分的に損傷している場合は、その軸部の表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度（例えば、Ｈｖ３００〜４００程度、以下同様）を有する肉盛材を、サブマージ・アーク溶接により溶接肉盛し、必要に応じて機械加工する。
また、軸部が全体的に損傷している場合は、損傷している軸部を機械切断した後、機械切断された軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋ぐ。なお、この軸部は、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する軸材を溶接によって繋いだ後、この軸材を最終形状（所定形状：製品である再生複合ロールの軸部の形状）の寸法に機械加工することにより形成するが、最終形状に機械加工された軸部を溶接によって繋いでもよい。
【００２３】
なお、再生過程において、使用済圧延用複合ロールの胴部芯材の直径が小さくなった場合に、その表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛する。
以上の補修作業により、損傷した使用済圧延用複合ロールについても、よりよい状態に戻して使用できる。
再生複合ロール１０は、芯材１１の胴部１２の周囲表面に、厚みＴ１が、例えば、０を超え３０ｍｍ以下（好ましくは、１０ｍｍ以下）の第１の鉄系外層材１３が形成され、この第１の鉄系外層材１３の周囲表面に、厚みＴ２が、例えば、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の第２の鉄系外層材１６を鋳掛けて形成されている。なお、第１の鉄系外層材１３と第２の鉄系外層材１６は、溶融混合することが望ましい。また、上記した第１の鉄系外層材１３を介することなく、芯材１１の胴部１２の周囲表面に、第２の鉄系外層材１６を直接形成してもよい。
【００２４】
上記した第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるものである。
この第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、耐摩耗性を確保し、かつ耐熱き裂性を向上するため、硬い粒状の炭化物を用いることが望ましく、主にＭＣ型炭化物を使用している。このＭＣ型炭化物の晶出量は、面積率で、熱間圧延用では５％以上（上限は、例えば１０％程度）、冷間圧延用では１％以上５％以下とすることが必要である。
一方、同時に晶出するＭ７Ｃ３型、Ｍ２Ｃ型、Ｍ３Ｃ型の各炭化物は、その量が少量の場合、本願発明の効果を損なうものではなく、耐摩耗性の確保には有効なものである。
【００２５】
続いて、第１、第２の鉄系外層材１３、１６の化学成分を限定した理由について述べる。
Ｃ（炭素）：０．５質量％以上３．０質量％以下
Ｃは、ロールの性能に直接影響する硬さを得るために最も重要な元素である。このため、Ｃ量が０．５質量％未満の場合、耐摩耗性及び耐肌荒れ性を向上するために有効な硬い炭化物の晶出量が少なく、更に基地に固溶するＣ量が不足し、焼入れ性によっても十分な基地硬さを得られなくなると共に、合金添加の効果を十分発揮できず、耐摩耗性が著しく低下する。一方、３．０質量％を超える場合、本来は脆い炭化物の晶出量が増加し、特に粗大な炭化物が凝集して結晶粒界に晶出し、圧延中に、これが表層から剥離しロールの消耗を早め、ひいては圧延製品を損傷し使用に耐えなくなるため、これを上限とした。
【００２６】
Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）：それぞれ０．２質量％以上２．０質量％以下
ＳｉとＭｎは、本願発明を特徴づけるものではないが、共に脱酸効果及び溶湯の流動性を高めることを目的として、それぞれ一般の高速度鋼に含まれる０．２質量％以上２．０質量％以下の量を含有させている。なお、０．２質量％未満の場合、その効果が不十分であり、２．０質量％を超える場合、靱性が低下するため、上記した範囲に規定した。
【００２７】
Ｖ（バナジウム）：０．５質量％以上１０．０質量％以下
Ｖは、優先的にＣと結合し、従来のロールに認められるセメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）やクロム炭化物（Ｃｒ７Ｃ３）に比べて極めて硬く、しかも粒状のＭＣ型炭化物、即ちＶＣ型炭化物を晶出及び析出させて、耐摩耗性を向上させるために極めて有効な元素である。なお、Ｖの含有量は、Ｃとの関係で選択される。
ここで、Ｃが０．５質量％以上１０．０質量％以下の範囲（上記したＣ：０．５〜３．０質量％が含まれる範囲）においては、Ｖ量が０．５質量％未満の場合、ＶＣ型炭化物が晶出及び析出せず、耐摩耗性を向上させ得ないため、これを下限とした。一方、１０．０質量％を超える場合、前記したとおり、初晶の炭化物が多量に晶出し、材料強度を損なうと共に、炭化物が粒界に析出して、これが圧延使用中にロール表面から欠け落ち耐肌荒れ性を損なうため、これを上限とした。
【００２８】
Ｃｒ（クロム）：３．０質量％以上１０．０質量％以下
Ｃｒは、単独ではＣｒ７Ｃ３炭化物として、結晶粒界に網目状に多量に凝集して晶出するため、これを多量に生成させないため、１０．０質量％以下に限定して含有させている。なお、Ｃｒは、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）と共に、硬いＭ２Ｃ型の共晶炭化物を形成することがあるが、後述するように、その晶出量を限定する必要がある。一方、Ｃｒは、基地組織にも固溶し、焼入れにより硬さを向上させ、更に焼戻しにおいては、析出硬化作用を促進するのに有効な元素であり、その効果を発揮させるために、３．０質量％以上含有することが必要であり、これを下限とした。
【００２９】
Ｍｏ（モリブデン）：２．０質量％以上１０．０質量％以下
Ｗ（タングステン）：２．０質量％以上１０．０質量％以下
ＭｏとＷは、種としてＭ２Ｃ型の共晶炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させるもので、従来は積極的に用いられていた。この炭化物は、棒状もしくは板状に結晶粒界に晶出する。この点、前述の凝集して晶出するＦｅ３Ｃ、Ｃｒ７Ｃ３ほど著しく有害ではないが、複数の炭化物が密集して晶出した場合には、結果的に大きな炭化物としてみなされ、これが欠け落ちる。このため、晶出量を少量に抑制することが望ましく、実用的には、組織に占める面積率で３％以下とする。
【００３０】
なお、本願発明においては、鋳造時に晶出したＭ２Ｃ型炭化物が、その後の熱処理工程を経てＭ６Ｃ型炭化物になる。一方、ＭｏはＣｒと同様、一部が基地組織にも固溶して、焼入れにより硬さを向上させ、更に焼戻しにおいて析出硬化を促進し、またＷも一部が基地組織に固溶し、高温での強度及び硬さを向上させるため、熱間圧延に供した場合、耐摩耗性を向上させる作用を有している。その効果が現れるためには、２．０質量％以上１０．０質量％以下のＭｏ、及び２．０質量％以上１０．０質量％以下のＷの１種又は２種を含有することが必要であり、前記晶出炭化物の量を考慮した場合、望ましくは両元素の総量を４質量％以上１５質量％以下とする。
【００３１】
更に、第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有してもよい。
Ｎｉ（ニッケル）：０．２質量％以上５．０質量％以下
Ｎｉは、０．２質量％以上添加すると、焼入れ性を向上させる効果を有する。直径の大きいロールなどが、大きい硬度深度が要求される場合には、その要求に応じて添加するとよい。しかし、多量に添加すると、残留オーステナイトが過剰となり、かえって高硬度が得られなくなるため、５．０質量％以下の範囲で用いることが有効である。
【００３２】
Ｃｏ（コバルト）：０．２質量％以上１０．０質量％以下
Ｃｏは、０．２質量％以上添加すると、高温使用下で基地の硬さと強度を向上させるため、特に熱間圧延用ロールの場合には、１０．０質量％以下の範囲で用いることが有効である。
【００３３】
Ｎｂ（ニオブ）：０．２質量％以上２．０質量％以下
Ｎｂは、Ｖと同様にＭＣ型炭化物を生成するため、Ｖの代替元素として、０．２質量％以上２．０質量％以下添加することが有効である。このＮｂの添加によりＭＣ型炭化物（ＮｂＣ）が偏析せずに分散して晶出する２．０質量％を上限値とし、実用的に効果を奏する０．２質量％を下限値とした。
【００３４】
Ｔｉ（チタン）：０を超え０．２質量％以下
Ｔｉは、極めて微細で、かつ極めて硬いＴｉＣ炭化物を生成するが、併せてＭＣ型炭化物の晶出核の役目を果たし、炭化物の分散を促進することで有効である。その含有量は、少量でも効果があるが、実用的な下限値は０．０２質量％である。なお、Ｔｉは、極めて強い酸化元素であり、酸化生成物が介在物欠陥として外層材に残存しないため、０．２質量％を上限とした。
【００３５】
以上に示した第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、更に、Ａｌ（アルミニウム）及びＺｒ（ジルコニウム）のいずれか一方又は双方を含有してもよく、この場合、それぞれ０．２質量％以下含有すると、Ｔｉと同様の効果をそれぞれ奏し、本願発明の効果を損なうものではない。
なお、第１の鉄系外層材１３と第２の鉄系外層材１６を構成する各化学成分は、以上に示した化学成分及びその含有量の範囲内であれば、同一でもよく、また異なっていてもよい。
【００３６】
次に、本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法について説明する。
まず、熱間圧延設備又は冷間圧延設備から回収した使用済圧延用複合ロール１４を焼鈍（例えば、６００〜９００℃程度）し、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５に残存する第１の鉄系外層材１３を軟化させる。
なお、ここでは、回収した使用済圧延用複合ロール１４の表面並びに内部に、有害な欠陥が無いことを、例えば、目視、浸透探傷法、及び超音波探傷法のいずれか１又は２以上を用いて確認する（以上、第１工程）。
【００３７】
次に、焼鈍された使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５を機械加工して、金属表面を露出させる。
このとき、芯材１１の胴部１２の外周に、第１の鉄系外層材１３が、前記した０を超え３０ｍｍ以下の範囲内残存するように機械加工を行う。この場合、第１の鉄系外層材１３の表面が、上記した露出する金属表面（即ち、素地）となる。
なお、機械加工は、更に芯材１１の胴部１２まで行ってもよい。この場合、芯材１１の胴部１２の表面が、上記した露出する金属表面（即ち、素地）となる。
以上の機械加工により、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面を滑らかにできる（以上、第２工程）。
【００３８】
そして、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５に、従来公知の連続鋳掛け法（例えば、特開２０００−１７６６２８号公報）によって第２の鉄系外層材１６を形成する。概略を述べると、前記した化学成分からなる溶湯を、耐火枠と使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５との隙間に注入して誘導加熱を行い、次いで、この耐火枠の下方に設けた水冷モールドで溶湯を凝固して第２の鉄系外層材１６を形成し、一体となった第２の鉄系外層材１６と使用済圧延用複合ロール１４を順次下方へ引き抜き出してロールを製造する。
従来は、圧延用複合ロールを製造するたびに、新たに鍛鋼製芯材を調達して用いていたため、その加工に時間がかかり、調達までに長期間を要していた。一方、本願発明では、鍛鋼製の芯材１１を有する使用済圧延用複合ロール１４を用いてロールを再生するため、調達までの時間が不要となった。
【００３９】
その結果、安価かつ短工期で、高性能の再生複合ロール１０を供給することが可能となる。
特に、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面に、第１の鉄系外層材１３の全部もしくは一部を残した状態で、第２の鉄系外層材１６を鋳掛けることで、以下の利点が得られる。
第１の鉄系外層材１３は低融点であるため、鋳掛け鋳造時には、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面に残存した第１の鉄系外層材１３が溶融して、第２の鉄系外層材１６を、第１の鉄系外層材１３を介して芯材１１に容易に溶着させることができ、剥離しにくい健全な境界層を形成できる。
また、これにより、第２の鉄系外層材１６の厚みを過度に厚くすることなく、ロールを繰り返し再生して使用することが可能となり、圧延により製造される製品品質のばらつきを低減できる（以上、第３工程）。
【００４０】
上記した方法により、第２の鉄系外層材１６が形成された使用済圧延用複合ロール１４を焼鈍（例えば、６００〜９００℃程度）する（以上、第４工程）。
そして、処理された使用済圧延用複合ロール１４の軸部の摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に、芯材１１を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛する。このとき、軸部が全体的に損傷している場合は、損傷している軸部を機械切断した後、機械切断された軸部の代わりに新たな軸材を溶接によって繋ぎ、更にこの軸材を最終形状の寸法に機械加工する。
また、使用済圧延用複合ロール１４の胴部についても、ここで溶接肉盛してもよい。
なお、使用済圧延用複合ロール１４の軸部と胴部の溶接肉盛については、この工程に限られることなく他の工程で行ってもよい（以上、第５工程）。
次に、溶接肉盛された使用済圧延用複合ロール１４を、所定形状、即ち、最終製品よりも数％程度大きい形状に機械加工して、再生中間ロールを製造する（以上、第６工程）。
そして、この再生中間ロールに対して、以下に示す熱処理を施す。
【００４１】
まず、鋳掛け鋳造後に、熱処理炉にて再生中間ロール全体を、例えば７５０℃以上に加熱し、一定時間保持した後、炉内又は大気中で除冷し焼鈍処理して、鋳造応力を除去すると共に、第２の鉄系外層材１６を軟化させて、加工し易くする。
その後、鋳掛け部表面及び両端の組織不安定部を機械加工し、再生中間ロールの全体又は胴部を、９００℃以上１１００℃以下に加熱し、一定時間保持する。そして、大気中、衝風、又は気水噴霧により、常温近くまで冷却することにより焼入れし、基地を硬いマルテンサイトもしくはベイナイトとした後、５００℃以上６００℃以下で、１回もしくは２回以上の焼戻しを実施し、ショアー硬さ（ＨＳ）を７０〜１００にする。
なお、上記した鋳造時並びに熱処理を行うに際しては、軸部１８、１９に、変形や表面の高温酸化が発生する。
【００４２】
そこで、前記した第５工程で行う溶接肉盛を、第６工程及び第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に、軸部１８、１９の全体もしくは一部に対して行い、形状の復元並びに強度を確保する。ここで、上記した肉盛溶接を、焼入れ前もしくは焼戻しを行う前に行うことにより、その後に行う熱処理で肉盛溶接による残留応力を除去できる。
この方法を採用することにより、使用可能な肉盛溶接材の選択の自由度が広がることから、特に、軸部１８、１９の軸受部２０、２１や、駆動側軸部１９の端部に位置するウォブラー部（駆動系カップリングに挿入される部分）２２の摩耗損傷を低減させることができ、また必要により強度の向上も図れる。
なお、焼鈍及び焼入れは、通常は再生中間ロール全体を加熱して行うが、その胴部のみを加熱して行う方法、例えば誘導加熱法を採用することもでき、この場合、熱処理時間の短縮や軸部の変形並びに酸化が少ない観点から望ましい（以上、第７工程）。
【００４３】
上記した方法で熱処理された再生中間ロールを、機械加工により最終形状（製品の形状）に仕上げ加工して、再生複合ロール１０にする（以上、第８工程）。
なお、以上に示した鋳掛け鋳造後、焼入れ前加工後、再生複合ロール１０の完成時にも、前記した目視、浸透探傷法、及び超音波探傷法のいずれか１又は２以上を用い、健全なロールであることを確認したうえで、製造した再生複合ロール１０を使用に供する。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、胴径：６２０ｍｍ、胴長：１８５０ｍｍ、全長：４５７３ｍｍの熱間薄板連続圧延（ホットストリップ・ミル）に使用する仕上げ圧延機用ロール（再生複合ロール）を製造した。なお、仕上げ圧延機用ロールの製造に際しては、表１に示す芯材と、表１に示す化学成分（ハイス系）を有する第２の鉄系外層材を用い、連続鋳掛け法により表１に示す鋳造速度で鋳造し、軸部の一部又は全体を機械加工（小寸法への機械加工）、溶接継ぎ、又は肉盛溶接を施した。以下、具体的に説明する。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１に示す実施例１は、図２に示す再生複合ロール３０である。
この再生複合ロール３０は、胴径：６６０ｍｍ（廃棄時の胴径：５７５ｍｍ）、胴長：１９４０ｍｍ、全長：５６００ｍｍの使用済圧延用複合ロール（図２の一点鎖線）に残存する第１の鉄系外層材を全て除去し、更に寸法を小さくした芯材の胴部３２の外周面に、第２の鉄系外層材３３を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、最終的には、軸部３１に機械加工される。
【００４７】
また、実施例２、３は、それぞれ図３、図４に示す再生複合ロール４０、５０である。
この各再生複合ロール４０、５０は、それぞれ胴径が５５０ｍｍとなった使用済圧延用複合ロール４１、５１を用い、その胴部４２、５２の胴径が５３０ｍｍになるように機械加工し、胴部４２、５２に、０を超え１５ｍｍ以下の厚みの第１の鉄系外層材４３、５３が残留した状態で、その外周面に第２の鉄系外層材４４、５４を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、第１の鉄系外層材と第２の鉄系外層材は、いずれも本願発明の化学成分範囲のものである。
この実施例２の再生複合ロール４０の両側に設けられた軸部４５、４６は、最終的に行う焼戻し前に、Ｈｖ３５０レベルの肉盛材を、サブマージ・アーク法にて肉盛溶接し、その形状が未使用時の状態に復元されている（図３の斜線部）。これは、軸部に変形と酸化が発生し、その径が小さくなったためである。
【００４８】
また、実施例３の再生複合ロール５０の一方側に設けられた非駆動側軸部５５の軸受部５６と他方の駆動側に設けられた駆動側軸部５７についても、上記した実施例２の再生複合ロール４０と同様の理由から、その形状が未使用時の状態に復元されている（図４の斜線部）。なお、実施例３の再生複合ロール５０については、更に、非駆動側軸部５５の小径となった部分（軸受部の先側でスラスト軸受部）を機械切断した後、新しい軸材５８を軸受部５６に溶接にて継いで、最終的に機械加工にて形状を復元している。
【００４９】
一方、従来例は、図５に示す圧延用複合ロール６０である。
この圧延用複合ロール６０は、鍛鋼材を機械加工した未使用品の鍛鋼製芯材６１を使用しており、その鍛鋼製芯材６１の胴部６３の外周面に第２の鉄系外層材６４を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、最終的には軸部６２に機械加工される。
上記した従来例及び実施例１〜３の各種製造条件及び試験結果を、表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
実施例１〜３のいずれについても、連続鋳掛け法での鋳造速度を、従来例の１．５倍である２２．５ｍｍ／分という高速で行ったが、第２の鉄系外層材が使用済圧延用複合ロールに溶着し、使用済圧延用複合ロールの表面と第２の鉄系外層材との境界は健全であった。なお、鋳造後は直ちに焼鈍し、ロールの胴部を機械加工して、焼入れ焼戻し処理を行った。この最終の焼戻しは、５５０℃で行い、溶接部の残留応力を除去して使用に供した。
その結果、実施例１〜３の第２の鉄系外層材の性能、即ち耐摩耗性並びに耐肌荒れ性は、いずれも従来例と同等以上の結果が得られ、強度的にも使用に十分耐えることを確認できた。
以上のことから、使用済圧延用複合ロールを使用することで、従来時間を要していた芯材の調達期間が省略され、工期が著しく短縮されると共に、芯材の新規購入費用が軽減され、圧延用複合ロールの製造コストを削減することができることを確認できた。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロールを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造された再生複合ロールの説明図である。
【図２】実施例１に係る再生複合ロールの説明図である。
【図３】実施例２に係る再生複合ロールの説明図である。
【図４】実施例３に係る再生複合ロールの説明図である。
【図５】従来例に係る圧延用複合ロールの説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０：再生複合ロール、１１：芯材、１２：胴部、１３：第１の鉄系外層材、１４：使用済圧延用複合ロール、１５：胴部、１６：第２の鉄系外層材、１７：胴部、１８、１９：軸部、２０、２１：軸受部、２２：ウォブラー部、３０：再生複合ロール、３１：軸部、３２：胴部、３３：第２の鉄系外層材、４０：再生複合ロール、４１：使用済圧延用複合ロール、４２：胴部、４３：第１の鉄系外層材、４４：第２の鉄系外層材、４５、４６：軸部、５０：再生複合ロール、５１：使用済圧延用複合ロール、５２：胴部、５３：第１の鉄系外層材、５４：第２の鉄系外層材、５５：非駆動側軸部、５６：軸受部、５７：駆動側軸部、５８：軸材、６０：圧延用複合ロール、６１：鍛鋼製芯材、６２：軸部、６３：胴部、６４：第２の鉄系外層材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼の圧延において、特に、薄板、棒鋼、線材あるいは形鋼の熱間及び冷間圧延作業に用いられる使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄鋼の圧延においては、寸法及び形状精度の高い製品への要求が高まり、またその生産性の向上が望まれていたため、製品品質やその生産効率に直接影響する圧延用ロールに対して、摩耗並びに消耗が少なく、かつ耐肌荒れ性に優れることが強く要求されてきた。
そこで、例えば、特許文献１、２に開示されたいわゆる連続鋳掛け法を使用したハイス系ロール（以下、単にロールともいう）が開発された。具体的には、鋼系材料からなる芯材の周囲に、連続鋳掛け法によって鉄系外層材（Ｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ等の合金元素を含有）を形成した複合ロールであり、ショアー硬さを７０〜１００の範囲にして使用されるものである。
【０００３】
このロールは、摩耗が極めて少なく良好な肌を長時間維持できることから、薄板、棒鋼、線材、又は形鋼の熱間圧延作業、あるいは薄板の冷間圧延作業に適用されている。なお、ロールは、その胴部の直径が、圧延設備の制約から予め設定される範囲内で使用されており、使用に伴う摩耗並びにロール表面を平滑にするための研削作業による消耗により、上記した範囲の下限値に至ると廃棄されていた。
このため、従来は、新たに製造したロールを使用して、上記した熱間圧延作業あるいは冷間圧延作業を行っていた。
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９１−１９８２４号公報
【特許文献２】特開平１０−２７７６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロールを構成する芯材は、強靱でしかも極めて高価な鍛鋼材で構成されているため、その加工に費用がかかり、ロールの製造コストを高くしていた。このため、ユーザーのロールの購入コストも高くなり、ロールのランニングコストの増大を招いていた。なお、芯材は圧延作業によって摩耗しないため、そのまま廃棄することは経済的でなかった。
また、芯材は、調達先に在庫があれば問題ないが、在庫がなければ新たに加工する必要があり、その調達に長期間を要する場合があった。このため、ロールの製造工期が長くなり、ユーザーへの対応に時間を要していた。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、短工期でかつ安価に行える使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合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】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法は、鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
前記胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材を、連続鋳掛け法を用いて形成した。
【０００８】
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２の鉄系外層材が、更に質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面に溶接による肉盛を施すことがある。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の表面の一部又は全部に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の一方又は双方を機械切断した後、機械切断された前記軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することが好ましい。
第１の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、該溶接によって繋がれた前記軸部を所定寸法に機械加工することが好ましい。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法は、鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第１工程と、
前記第１工程で焼鈍された使用済圧延用複合ロールの胴部を機械加工して金属表面を露出させる第２工程と、
前記第２工程で処理された使用済圧延用複合ロールの胴部に連続鋳掛け法によって第２の鉄系外層材を形成する第３工程と、
前記第３工程で前記第２の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第４工程と、
前記第４工程で処理された使用済圧延用複合ロールの摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に溶接肉盛する第５工程と、
前記第５工程で溶接肉盛された使用済圧延用複合ロールを機械加工して、所定形状の再生中間ロールとする第６工程と、
前記第６工程で形成された再生中間ロールを熱処理する第７工程と、
前記第７工程で熱処理された再生中間ロールを仕上げ加工する第８工程とを有する。
【００１１】
第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第５工程で行う溶接肉盛を、更に前記第６工程及び前記第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うことが好ましい。
第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２工程での前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことが好ましい。
【００１２】
第１、第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法において、再生した再生複合ロールの寸法が、前記使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であることが好ましい。
【００１３】
前記目的に沿う第３の発明に係る再生複合ロールは、第１、第２の発明に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造されている。
第３の発明に係る再生複合ロールにおいて、該再生複合ロールの胴部に残存させた前記第１の鉄系外層材と前記第２の鉄系外層材を鋳掛ける際に、溶融して両材が混合することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜１１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法、及び請求項１２、１３記載の再生複合ロールは、使用済圧延用複合ロールの胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、第２の鉄系外層材を連続鋳掛け法を用いて形成するので、従来のように、新たに芯材を調達する必要がなく、またその加工も最小限にできる。このため、高性能な再生複合ロールを、歩留りよく、短工期かつ安価に製造することができ、工業的に大きな価値を有する。
また、規定した第２の鉄系外層材の化学成分は、高価なハイス系の材料であるため、使用済圧延用複合ロールを再生して使用する効果がより顕著に現れる。
【００１５】
特に、請求項３記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールの胴部芯材の直径が小さくなった場合に、その表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛するので、再生を繰返し行うことができる。
請求項４、１０記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、胴部の表面の機械加工が第１の鉄系外層材の一部を残して行われるので、芯材の直径が著しく小さくなることはなく、芯材は、使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法より鋳掛け時の溶損量（例えば、０を超え１０ｍｍ以下）分が、僅かに小さくなるのみである。従って、再生を繰返し行うことができる。一方、胴部の表面の機械加工が、第１の鉄系外層材を残して行われない場合は、芯材の直径が小さくなるため、再生を繰返し行うことで、直径が著しく小さくなり、少ない再生回数で、軸部との直径差がなくなり、その結果、鋳掛け作業ができなくなるため望ましくない。
従って、再生複合ロールを、前回使用していた同一の使用場所、例えば、熱間圧延あるいは冷間圧延にそのまま使用できる。
また、芯材の表面に第１の鉄系外層材を残すことで、第２の鉄系外層材を芯材の表面に直接形成する場合よりも、その結合力を高めることができ、製品品質の向上が図れる。更には、第１の鉄系外層材が無い場合と比較して、第２の鉄系外層材の鋳掛ける厚みを薄くできるので、再生複合ロールの製造コストを更に低減できる。
【００１６】
請求項５記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールとして、胴部に設けられている軸部の表面に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを使用するので、例えば、軸部に部分的に損傷が発生していても、その部分を補修するだけで再利用できる。
請求項６記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、使用済圧延用複合ロールとして、胴部に設けられている軸部を機械切断した後、これに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを使用するので、例えば、軸部全体に損傷が発生していても、その部分を取換えるだけで再利用できる。
請求項７記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、溶接によって繋がれた軸部を、所定寸法に機械加工するので、例えば、元の形状に容易に成形し直すことができる。
【００１７】
請求項９記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、第５工程で行う溶接肉盛を、更に第６工程及び第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うので、例えば、使用済圧延用複合ロールの再生過程で損傷が発見されても、容易に補修ができる。
請求項１１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法は、再生された圧延用複合ロールの寸法が、使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であるので、再生複合ロールを、前回使用していた同一の使用場所、例えば、熱間圧延あるいは冷間圧延にそのまま使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造された再生複合ロールの説明図である。
なお、以下の説明においては、説明の煩雑さをなくすため、回収してきた使用済圧延用複合ロールと、これを再生した再生複合ロールの使用済圧延用複合ロールに、それぞれ同一番号を符している。また、同様に、第１の鉄系外層材と第２の鉄系外層材についても、各製造工程において形状は異なるが、それぞれ同一番号を符している。
【００１９】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造した再生複合ロール（以下、単に再生複合ロール又はロールともいう）１０は、芯材１１の胴部１２に、従来公知の連続鋳掛け法（連続鋳掛け鋳造法ともいう）によって硬質の第１の鉄系外層材１３が形成された使用済圧延用複合ロール１４を使用したものであり、この使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、第２の鉄系外層材１６を連続鋳掛け法を用いて形成したものである。以下、詳しく説明する。
【００２０】
再生複合ロール１０は、鉄鋼の圧延において、特に、薄板、棒鋼、線材あるいは形鋼の熱間圧延作業及び冷間圧延作業に用いられるものであり、その寸法が、使用済圧延用複合ロール１４の使用前（未使用時）の寸法と同一のものである。なお、再生複合ロールの寸法は、設備的に使用が可能な小さい直径とすることも可能であるが、使用する直径範囲が減少し経済的でない。
この再生複合ロール１０の胴部（外層）１７の外径（胴径）Ｄは、例えば、３００〜９００ｍｍであり、胴部１７の幅（胴長）Ｗは、例えば、１５００〜２５００ｍｍであり、胴部１７の両側に設けられた軸部（以下、軸受部ともいう）１８、１９も含めた全長Ｌは、例えば、４０００〜７０００ｍｍである。
【００２１】
使用済圧延用複合ロール１４は、鋼系材料（例えば、クロム−モリブデン鋼のような機械構造用合金）からなる芯材１１を有しており、この芯材１１の胴部１２の両側には、軸部１８、１９が設けられている。なお、軸部１８、１９は、設備に対応させて異なる形状としているが、同一形状の場合もある。
使用済の圧延用複合ロールは、軸部が使用に際してほとんど損傷していない場合、軸部の補修作業を行うことなくそのまま使用済圧延用複合ロール１４として使用できる。しかし、軸部の一方又は双方に、例えば、摩耗、曲がり、窪み、又は酸化が部分的に発生した場合、更には全体的に損傷が発生した場合は、以下の方法で補修した補修圧延用複合ロールを、使用済圧延用複合ロール１４として使用する。
【００２２】
軸部が部分的に損傷している場合は、その軸部の表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度（例えば、Ｈｖ３００〜４００程度、以下同様）を有する肉盛材を、サブマージ・アーク溶接により溶接肉盛し、必要に応じて機械加工する。
また、軸部が全体的に損傷している場合は、損傷している軸部を機械切断した後、機械切断された軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋ぐ。なお、この軸部は、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する軸材を溶接によって繋いだ後、この軸材を最終形状（所定形状：製品である再生複合ロールの軸部の形状）の寸法に機械加工することにより形成するが、最終形状に機械加工された軸部を溶接によって繋いでもよい。
【００２３】
なお、再生過程において、使用済圧延用複合ロールの胴部芯材の直径が小さくなった場合に、その表面の一部又は全部に、芯材を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛する。
以上の補修作業により、損傷した使用済圧延用複合ロールについても、よりよい状態に戻して使用できる。
再生複合ロール１０は、芯材１１の胴部１２の周囲表面に、厚みＴ１が、例えば、０を超え３０ｍｍ以下（好ましくは、１０ｍｍ以下）の第１の鉄系外層材１３が形成され、この第１の鉄系外層材１３の周囲表面に、厚みＴ２が、例えば、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の第２の鉄系外層材１６を鋳掛けて形成されている。なお、第１の鉄系外層材１３と第２の鉄系外層材１６は、溶融混合することが望ましい。また、上記した第１の鉄系外層材１３を介することなく、芯材１１の胴部１２の周囲表面に、第２の鉄系外層材１６を直接形成してもよい。
【００２４】
上記した第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるものである。
この第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、耐摩耗性を確保し、かつ耐熱き裂性を向上するため、硬い粒状の炭化物を用いることが望ましく、主にＭＣ型炭化物を使用している。このＭＣ型炭化物の晶出量は、面積率で、熱間圧延用では５％以上（上限は、例えば１０％程度）、冷間圧延用では１％以上５％以下とすることが必要である。
一方、同時に晶出するＭ７Ｃ３型、Ｍ２Ｃ型、Ｍ３Ｃ型の各炭化物は、その量が少量の場合、本願発明の効果を損なうものではなく、耐摩耗性の確保には有効なものである。
【００２５】
続いて、第１、第２の鉄系外層材１３、１６の化学成分を限定した理由について述べる。
Ｃ（炭素）：０．５質量％以上３．０質量％以下
Ｃは、ロールの性能に直接影響する硬さを得るために最も重要な元素である。このため、Ｃ量が０．５質量％未満の場合、耐摩耗性及び耐肌荒れ性を向上するために有効な硬い炭化物の晶出量が少なく、更に基地に固溶するＣ量が不足し、焼入れ性によっても十分な基地硬さを得られなくなると共に、合金添加の効果を十分発揮できず、耐摩耗性が著しく低下する。一方、３．０質量％を超える場合、本来は脆い炭化物の晶出量が増加し、特に粗大な炭化物が凝集して結晶粒界に晶出し、圧延中に、これが表層から剥離しロールの消耗を早め、ひいては圧延製品を損傷し使用に耐えなくなるため、これを上限とした。
【００２６】
Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）：それぞれ０．２質量％以上２．０質量％以下
ＳｉとＭｎは、本願発明を特徴づけるものではないが、共に脱酸効果及び溶湯の流動性を高めることを目的として、それぞれ一般の高速度鋼に含まれる０．２質量％以上２．０質量％以下の量を含有させている。なお、０．２質量％未満の場合、その効果が不十分であり、２．０質量％を超える場合、靱性が低下するため、上記した範囲に規定した。
【００２７】
Ｖ（バナジウム）：０．５質量％以上１０．０質量％以下
Ｖは、優先的にＣと結合し、従来のロールに認められるセメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）やクロム炭化物（Ｃｒ７Ｃ３）に比べて極めて硬く、しかも粒状のＭＣ型炭化物、即ちＶＣ型炭化物を晶出及び析出させて、耐摩耗性を向上させるために極めて有効な元素である。なお、Ｖの含有量は、Ｃとの関係で選択される。
ここで、Ｃが０．５質量％以上１０．０質量％以下の範囲（上記したＣ：０．５〜３．０質量％が含まれる範囲）においては、Ｖ量が０．５質量％未満の場合、ＶＣ型炭化物が晶出及び析出せず、耐摩耗性を向上させ得ないため、これを下限とした。一方、１０．０質量％を超える場合、前記したとおり、初晶の炭化物が多量に晶出し、材料強度を損なうと共に、炭化物が粒界に析出して、これが圧延使用中にロール表面から欠け落ち耐肌荒れ性を損なうため、これを上限とした。
【００２８】
Ｃｒ（クロム）：３．０質量％以上１０．０質量％以下
Ｃｒは、単独ではＣｒ７Ｃ３炭化物として、結晶粒界に網目状に多量に凝集して晶出するため、これを多量に生成させないため、１０．０質量％以下に限定して含有させている。なお、Ｃｒは、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）と共に、硬いＭ２Ｃ型の共晶炭化物を形成することがあるが、後述するように、その晶出量を限定する必要がある。一方、Ｃｒは、基地組織にも固溶し、焼入れにより硬さを向上させ、更に焼戻しにおいては、析出硬化作用を促進するのに有効な元素であり、その効果を発揮させるために、３．０質量％以上含有することが必要であり、これを下限とした。
【００２９】
Ｍｏ（モリブデン）：２．０質量％以上１０．０質量％以下
Ｗ（タングステン）：２．０質量％以上１０．０質量％以下
ＭｏとＷは、種としてＭ２Ｃ型の共晶炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させるもので、従来は積極的に用いられていた。この炭化物は、棒状もしくは板状に結晶粒界に晶出する。この点、前述の凝集して晶出するＦｅ３Ｃ、Ｃｒ７Ｃ３ほど著しく有害ではないが、複数の炭化物が密集して晶出した場合には、結果的に大きな炭化物としてみなされ、これが欠け落ちる。このため、晶出量を少量に抑制することが望ましく、実用的には、組織に占める面積率で３％以下とする。
【００３０】
なお、本願発明においては、鋳造時に晶出したＭ２Ｃ型炭化物が、その後の熱処理工程を経てＭ６Ｃ型炭化物になる。一方、ＭｏはＣｒと同様、一部が基地組織にも固溶して、焼入れにより硬さを向上させ、更に焼戻しにおいて析出硬化を促進し、またＷも一部が基地組織に固溶し、高温での強度及び硬さを向上させるため、熱間圧延に供した場合、耐摩耗性を向上させる作用を有している。その効果が現れるためには、２．０質量％以上１０．０質量％以下のＭｏ、及び２．０質量％以上１０．０質量％以下のＷの１種又は２種を含有することが必要であり、前記晶出炭化物の量を考慮した場合、望ましくは両元素の総量を４質量％以上１５質量％以下とする。
【００３１】
更に、第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有してもよい。
Ｎｉ（ニッケル）：０．２質量％以上５．０質量％以下
Ｎｉは、０．２質量％以上添加すると、焼入れ性を向上させる効果を有する。直径の大きいロールなどが、大きい硬度深度が要求される場合には、その要求に応じて添加するとよい。しかし、多量に添加すると、残留オーステナイトが過剰となり、かえって高硬度が得られなくなるため、５．０質量％以下の範囲で用いることが有効である。
【００３２】
Ｃｏ（コバルト）：０．２質量％以上１０．０質量％以下
Ｃｏは、０．２質量％以上添加すると、高温使用下で基地の硬さと強度を向上させるため、特に熱間圧延用ロールの場合には、１０．０質量％以下の範囲で用いることが有効である。
【００３３】
Ｎｂ（ニオブ）：０．２質量％以上２．０質量％以下
Ｎｂは、Ｖと同様にＭＣ型炭化物を生成するため、Ｖの代替元素として、０．２質量％以上２．０質量％以下添加することが有効である。このＮｂの添加によりＭＣ型炭化物（ＮｂＣ）が偏析せずに分散して晶出する２．０質量％を上限値とし、実用的に効果を奏する０．２質量％を下限値とした。
【００３４】
Ｔｉ（チタン）：０を超え０．２質量％以下
Ｔｉは、極めて微細で、かつ極めて硬いＴｉＣ炭化物を生成するが、併せてＭＣ型炭化物の晶出核の役目を果たし、炭化物の分散を促進することで有効である。その含有量は、少量でも効果があるが、実用的な下限値は０．０２質量％である。なお、Ｔｉは、極めて強い酸化元素であり、酸化生成物が介在物欠陥として外層材に残存しないため、０．２質量％を上限とした。
【００３５】
以上に示した第１、第２の鉄系外層材１３、１６は、更に、Ａｌ（アルミニウム）及びＺｒ（ジルコニウム）のいずれか一方又は双方を含有してもよく、この場合、それぞれ０．２質量％以下含有すると、Ｔｉと同様の効果をそれぞれ奏し、本願発明の効果を損なうものではない。
なお、第１の鉄系外層材１３と第２の鉄系外層材１６を構成する各化学成分は、以上に示した化学成分及びその含有量の範囲内であれば、同一でもよく、また異なっていてもよい。
【００３６】
次に、本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法について説明する。
まず、熱間圧延設備又は冷間圧延設備から回収した使用済圧延用複合ロール１４を焼鈍（例えば、６００〜９００℃程度）し、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５に残存する第１の鉄系外層材１３を軟化させる。
なお、ここでは、回収した使用済圧延用複合ロール１４の表面並びに内部に、有害な欠陥が無いことを、例えば、目視、浸透探傷法、及び超音波探傷法のいずれか１又は２以上を用いて確認する（以上、第１工程）。
【００３７】
次に、焼鈍された使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５を機械加工して、金属表面を露出させる。
このとき、芯材１１の胴部１２の外周に、第１の鉄系外層材１３が、前記した０を超え３０ｍｍ以下の範囲内残存するように機械加工を行う。この場合、第１の鉄系外層材１３の表面が、上記した露出する金属表面（即ち、素地）となる。
なお、機械加工は、更に芯材１１の胴部１２まで行ってもよい。この場合、芯材１１の胴部１２の表面が、上記した露出する金属表面（即ち、素地）となる。
以上の機械加工により、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面を滑らかにできる（以上、第２工程）。
【００３８】
そして、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５に、従来公知の連続鋳掛け法（例えば、特開２０００−１７６６２８号公報）によって第２の鉄系外層材１６を形成する。概略を述べると、前記した化学成分からなる溶湯を、耐火枠と使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５との隙間に注入して誘導加熱を行い、次いで、この耐火枠の下方に設けた水冷モールドで溶湯を凝固して第２の鉄系外層材１６を形成し、一体となった第２の鉄系外層材１６と使用済圧延用複合ロール１４を順次下方へ引き抜き出してロールを製造する。
従来は、圧延用複合ロールを製造するたびに、新たに鍛鋼製芯材を調達して用いていたため、その加工に時間がかかり、調達までに長期間を要していた。一方、本願発明では、鍛鋼製の芯材１１を有する使用済圧延用複合ロール１４を用いてロールを再生するため、調達までの時間が不要となった。
【００３９】
その結果、安価かつ短工期で、高性能の再生複合ロール１０を供給することが可能となる。
特に、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面に、第１の鉄系外層材１３の全部もしくは一部を残した状態で、第２の鉄系外層材１６を鋳掛けることで、以下の利点が得られる。
第１の鉄系外層材１３は低融点であるため、鋳掛け鋳造時には、使用済圧延用複合ロール１４の胴部１５の表面に残存した第１の鉄系外層材１３が溶融して、第２の鉄系外層材１６を、第１の鉄系外層材１３を介して芯材１１に容易に溶着させることができ、剥離しにくい健全な境界層を形成できる。
また、これにより、第２の鉄系外層材１６の厚みを過度に厚くすることなく、ロールを繰り返し再生して使用することが可能となり、圧延により製造される製品品質のばらつきを低減できる（以上、第３工程）。
【００４０】
上記した方法により、第２の鉄系外層材１６が形成された使用済圧延用複合ロール１４を焼鈍（例えば、６００〜９００℃程度）する（以上、第４工程）。
そして、処理された使用済圧延用複合ロール１４の軸部の摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に、芯材１１を構成する材料と同程度の硬度を有する肉盛材を溶接肉盛する。このとき、軸部が全体的に損傷している場合は、損傷している軸部を機械切断した後、機械切断された軸部の代わりに新たな軸材を溶接によって繋ぎ、更にこの軸材を最終形状の寸法に機械加工する。
また、使用済圧延用複合ロール１４の胴部についても、ここで溶接肉盛してもよい。
なお、使用済圧延用複合ロール１４の軸部と胴部の溶接肉盛については、この工程に限られることなく他の工程で行ってもよい（以上、第５工程）。
次に、溶接肉盛された使用済圧延用複合ロール１４を、所定形状、即ち、最終製品よりも数％程度大きい形状に機械加工して、再生中間ロールを製造する（以上、第６工程）。
そして、この再生中間ロールに対して、以下に示す熱処理を施す。
【００４１】
まず、鋳掛け鋳造後に、熱処理炉にて再生中間ロール全体を、例えば７５０℃以上に加熱し、一定時間保持した後、炉内又は大気中で除冷し焼鈍処理して、鋳造応力を除去すると共に、第２の鉄系外層材１６を軟化させて、加工し易くする。
その後、鋳掛け部表面及び両端の組織不安定部を機械加工し、再生中間ロールの全体又は胴部を、９００℃以上１１００℃以下に加熱し、一定時間保持する。そして、大気中、衝風、又は気水噴霧により、常温近くまで冷却することにより焼入れし、基地を硬いマルテンサイトもしくはベイナイトとした後、５００℃以上６００℃以下で、１回もしくは２回以上の焼戻しを実施し、ショアー硬さ（ＨＳ）を７０〜１００にする。
なお、上記した鋳造時並びに熱処理を行うに際しては、軸部１８、１９に、変形や表面の高温酸化が発生する。
【００４２】
そこで、前記した第５工程で行う溶接肉盛を、第６工程及び第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に、軸部１８、１９の全体もしくは一部に対して行い、形状の復元並びに強度を確保する。ここで、上記した肉盛溶接を、焼入れ前もしくは焼戻しを行う前に行うことにより、その後に行う熱処理で肉盛溶接による残留応力を除去できる。
この方法を採用することにより、使用可能な肉盛溶接材の選択の自由度が広がることから、特に、軸部１８、１９の軸受部２０、２１や、駆動側軸部１９の端部に位置するウォブラー部（駆動系カップリングに挿入される部分）２２の摩耗損傷を低減させることができ、また必要により強度の向上も図れる。
なお、焼鈍及び焼入れは、通常は再生中間ロール全体を加熱して行うが、その胴部のみを加熱して行う方法、例えば誘導加熱法を採用することもでき、この場合、熱処理時間の短縮や軸部の変形並びに酸化が少ない観点から望ましい（以上、第７工程）。
【００４３】
上記した方法で熱処理された再生中間ロールを、機械加工により最終形状（製品の形状）に仕上げ加工して、再生複合ロール１０にする（以上、第８工程）。
なお、以上に示した鋳掛け鋳造後、焼入れ前加工後、再生複合ロール１０の完成時にも、前記した目視、浸透探傷法、及び超音波探傷法のいずれか１又は２以上を用い、健全なロールであることを確認したうえで、製造した再生複合ロール１０を使用に供する。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、胴径：６２０ｍｍ、胴長：１８５０ｍｍ、全長：４５７３ｍｍの熱間薄板連続圧延（ホットストリップ・ミル）に使用する仕上げ圧延機用ロール（再生複合ロール）を製造した。なお、仕上げ圧延機用ロールの製造に際しては、表１に示す芯材と、表１に示す化学成分（ハイス系）を有する第２の鉄系外層材を用い、連続鋳掛け法により表１に示す鋳造速度で鋳造し、軸部の一部又は全体を機械加工（小寸法への機械加工）、溶接継ぎ、又は肉盛溶接を施した。以下、具体的に説明する。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１に示す実施例１は、図２に示す再生複合ロール３０である。
この再生複合ロール３０は、胴径：６６０ｍｍ（廃棄時の胴径：５７５ｍｍ）、胴長：１９４０ｍｍ、全長：５６００ｍｍの使用済圧延用複合ロール（図２の一点鎖線）に残存する第１の鉄系外層材を全て除去し、更に寸法を小さくした芯材の胴部３２の外周面に、第２の鉄系外層材３３を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、最終的には、軸部３１に機械加工される。
【００４７】
また、実施例２、３は、それぞれ図３、図４に示す再生複合ロール４０、５０である。
この各再生複合ロール４０、５０は、それぞれ胴径が５５０ｍｍとなった使用済圧延用複合ロール４１、５１を用い、その胴部４２、５２の胴径が５３０ｍｍになるように機械加工し、胴部４２、５２に、０を超え１５ｍｍ以下の厚みの第１の鉄系外層材４３、５３が残留した状態で、その外周面に第２の鉄系外層材４４、５４を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、第１の鉄系外層材と第２の鉄系外層材は、いずれも本願発明の化学成分範囲のものである。
この実施例２の再生複合ロール４０の両側に設けられた軸部４５、４６は、最終的に行う焼戻し前に、Ｈｖ３５０レベルの肉盛材を、サブマージ・アーク法にて肉盛溶接し、その形状が未使用時の状態に復元されている（図３の斜線部）。これは、軸部に変形と酸化が発生し、その径が小さくなったためである。
【００４８】
また、実施例３の再生複合ロール５０の一方側に設けられた非駆動側軸部５５の軸受部５６と他方の駆動側に設けられた駆動側軸部５７についても、上記した実施例２の再生複合ロール４０と同様の理由から、その形状が未使用時の状態に復元されている（図４の斜線部）。なお、実施例３の再生複合ロール５０については、更に、非駆動側軸部５５の小径となった部分（軸受部の先側でスラスト軸受部）を機械切断した後、新しい軸材５８を軸受部５６に溶接にて継いで、最終的に機械加工にて形状を復元している。
【００４９】
一方、従来例は、図５に示す圧延用複合ロール６０である。
この圧延用複合ロール６０は、鍛鋼材を機械加工した未使用品の鍛鋼製芯材６１を使用しており、その鍛鋼製芯材６１の胴部６３の外周面に第２の鉄系外層材６４を連続鋳掛け法にて溶着させたものである。なお、最終的には軸部６２に機械加工される。
上記した従来例及び実施例１〜３の各種製造条件及び試験結果を、表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
実施例１〜３のいずれについても、連続鋳掛け法での鋳造速度を、従来例の１．５倍である２２．５ｍｍ／分という高速で行ったが、第２の鉄系外層材が使用済圧延用複合ロールに溶着し、使用済圧延用複合ロールの表面と第２の鉄系外層材との境界は健全であった。なお、鋳造後は直ちに焼鈍し、ロールの胴部を機械加工して、焼入れ焼戻し処理を行った。この最終の焼戻しは、５５０℃で行い、溶接部の残留応力を除去して使用に供した。
その結果、実施例１〜３の第２の鉄系外層材の性能、即ち耐摩耗性並びに耐肌荒れ性は、いずれも従来例と同等以上の結果が得られ、強度的にも使用に十分耐えることを確認できた。
以上のことから、使用済圧延用複合ロールを使用することで、従来時間を要していた芯材の調達期間が省略され、工期が著しく短縮されると共に、芯材の新規購入費用が軽減され、圧延用複合ロールの製造コストを削減することができることを確認できた。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の使用済圧延用複合ロールの再生方法及びこの方法によって製造された再生複合ロールを構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造された再生複合ロールの説明図である。
【図２】実施例１に係る再生複合ロールの説明図である。
【図３】実施例２に係る再生複合ロールの説明図である。
【図４】実施例３に係る再生複合ロールの説明図である。
【図５】従来例に係る圧延用複合ロールの説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０：再生複合ロール、１１：芯材、１２：胴部、１３：第１の鉄系外層材、１４：使用済圧延用複合ロール、１５：胴部、１６：第２の鉄系外層材、１７：胴部、１８、１９：軸部、２０、２１：軸受部、２２：ウォブラー部、３０：再生複合ロール、３１：軸部、３２：胴部、３３：第２の鉄系外層材、４０：再生複合ロール、４１：使用済圧延用複合ロール、４２：胴部、４３：第１の鉄系外層材、４４：第２の鉄系外層材、４５、４６：軸部、５０：再生複合ロール、５１：使用済圧延用複合ロール、５２：胴部、５３：第１の鉄系外層材、５４：第２の鉄系外層材、５５：非駆動側軸部、５６：軸受部、５７：駆動側軸部、５８：軸材、６０：圧延用複合ロール、６１：鍛鋼製芯材、６２：軸部、６３：胴部、６４：第２の鉄系外層材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
前記胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材を、連続鋳掛け法を用いて形成したことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項２】
請求項１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２の鉄系外層材が、更に質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有したことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面に溶接による肉盛を施すことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の表面の一部又は全部に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の一方又は双方を機械切断した後、機械切断された前記軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項７】
請求項６記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記溶接によって繋がれた前記軸部を所定寸法に機械加工することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項８】
鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第１工程と、
前記第１工程で焼鈍された使用済圧延用複合ロールの胴部を機械加工して金属表面を露出させる第２工程と、
前記第２工程で処理された使用済圧延用複合ロールの胴部に連続鋳掛け法によって第２の鉄系外層材を形成する第３工程と、
前記第３工程で前記第２の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第４工程と、
前記第４工程で処理された使用済圧延用複合ロールの摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に溶接肉盛する第５工程と、
前記第５工程で溶接肉盛された使用済圧延用複合ロールを機械加工して、所定形状の再生中間ロールとする第６工程と、
前記第６工程で形成された再生中間ロールを熱処理する第７工程と、
前記第７工程で熱処理された再生中間ロールを仕上げ加工する第８工程とを有することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項９】
請求項８記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第５工程で行う溶接肉盛を、更に前記第６工程及び前記第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１０】
請求項８及び９のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２工程での前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、再生した再生複合ロールの寸法が、前記使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であることを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造されたことを特徴とする再生複合ロール。
【請求項１３】
請求項１２記載の再生複合ロールにおいて、該再生複合ロールの胴部には前記第１の鉄系外層材と前記第２の鉄系外層材とを有することを特徴とする再生複合ロール。
【請求項１】
鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
前記胴部の表面を機械加工して素地を露出させ、その周囲に、質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｖ：０．５〜１０．０％、Ｃｒ：３．０〜１０．０％を含有し、更にＭｏ：２．０〜１０．０％及びＷ：２．０〜１０．０％のいずれか一方又は双方を有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる第２の鉄系外層材を、連続鋳掛け法を用いて形成したことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項２】
請求項１記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２の鉄系外層材が、更に質量％で、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．２〜１０．０％、Ｎｂ：０．２〜２．０％、及びＴｉ：０を超え０．２％以下のいずれか１種又は２種以上を含有したことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面に溶接による肉盛を施すことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の表面の一部又は全部に溶接肉盛した補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記胴部の両側に設けられている軸部の一方又は双方を機械切断した後、機械切断された前記軸部の代わりに新たな軸部を溶接によって繋いだ補修圧延用複合ロールを、該使用済圧延用複合ロールとして使用することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項７】
請求項６記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記溶接によって繋がれた前記軸部を所定寸法に機械加工することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項８】
鋼系材料からなる芯材を有し、連続鋳掛け法によって胴部に硬質の第１の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールの再生方法であって、
使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第１工程と、
前記第１工程で焼鈍された使用済圧延用複合ロールの胴部を機械加工して金属表面を露出させる第２工程と、
前記第２工程で処理された使用済圧延用複合ロールの胴部に連続鋳掛け法によって第２の鉄系外層材を形成する第３工程と、
前記第３工程で前記第２の鉄系外層材が形成された使用済圧延用複合ロールを焼鈍する第４工程と、
前記第４工程で処理された使用済圧延用複合ロールの摩耗した部分、曲がった部分、窪んだ部分、又は酸化した部分に溶接肉盛する第５工程と、
前記第５工程で溶接肉盛された使用済圧延用複合ロールを機械加工して、所定形状の再生中間ロールとする第６工程と、
前記第６工程で形成された再生中間ロールを熱処理する第７工程と、
前記第７工程で熱処理された再生中間ロールを仕上げ加工する第８工程とを有することを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項９】
請求項８記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第５工程で行う溶接肉盛を、更に前記第６工程及び前記第７工程のいずれか一方又は双方の工程の途中又は終了後に行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１０】
請求項８及び９のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、前記第２工程での前記胴部の表面の機械加工は、前記第１の鉄系外層材の一部を残して行うことを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法において、再生した再生複合ロールの寸法が、前記使用済圧延用複合ロールの使用前の寸法と同一であることを特徴とする使用済圧延用複合ロールの再生方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の使用済圧延用複合ロールの再生方法によって製造されたことを特徴とする再生複合ロール。
【請求項１３】
請求項１２記載の再生複合ロールにおいて、該再生複合ロールの胴部には前記第１の鉄系外層材と前記第２の鉄系外層材とを有することを特徴とする再生複合ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２８５７１４（Ｐ２００９−２８５７１４Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４３１６０（Ｐ２００８−１４３１６０）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年１月１６日 日刊工業新聞社発行の「日刊工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年２月８日 日刊工業新聞社発行の「日刊工業新聞 」に発表
【出願人】（５９１２０９２８０）株式会社フジコー (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年１月１６日 日刊工業新聞社発行の「日刊工業新聞」に発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年２月８日 日刊工業新聞社発行の「日刊工業新聞 」に発表
【出願人】（５９１２０９２８０）株式会社フジコー (25)
【Ｆターム（参考）】
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