冷間圧延工業の要件を満たす鍛造ロールおよび該ロールの製造方法
【課題】この発明は、鍛造ロールの分野および鍛造ロールの製造に概して関する。より詳細には、本発明は、冷間圧延工業での使用のための鍛造ロールに関する。
【解決手段】本発明は、冷間圧延工業での使用のための鍛造ロール、およびこのようなロールの製造のための方法に関する。前記鍛造ロールは、鋼組成物、ならびに、体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、を含む微細構造を含み、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、絶対値で−３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力とを示す。
【解決手段】本発明は、冷間圧延工業での使用のための鍛造ロール、およびこのようなロールの製造のための方法に関する。前記鍛造ロールは、鋼組成物、ならびに、体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、を含む微細構造を含み、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、絶対値で−３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力とを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鍛造されたロールの分野および鍛造されたロールの製造に概して関する。より詳細には、本発明は、冷間圧延工業の要件を満たし、該工業での使用に主として向けられる鍛造ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的背景
鉄および非鉄金属の両方の工業のための冷間圧延における開発についての一般的な傾向は、より速く、より薄く、かつより幅広く圧延することである。現在の課題は、高い生産性と両立し得る平面度、厚さおよび表面アスペクトの完全な制御を達成しながら、このことを実行することである。したがって、この傾向は、主要な圧延パラメータを制御する先端の圧延技術の使用を要求する。
【０００３】
粗度保持（roughness retention）および表面アスペクトなどのいくつかの主要なパラメータは、作業ロールのクロムめっき（plating）を通じて保証され得る。この実施は、効果的かつ効率的であるが、ますます問題となっており、環境規制に起因して近い将来受け入れられなくなる。
【０００４】
現在では、表面クロムめっきを用いた鍛造作業ロール（２〜６％のＣｒ）は、冷間圧延プロセスに通常用いられている。このようなロールのクロムめっきは、表面テクスチャの保持（surface texture retention）の点から耐摩耗性を改善するために適用され、ひいては、例えば、塗装後に、一貫した高い光沢の車体を確保することができる。クロムめっきとしての硬質電解析出技術は、焼戻し／スキンパスミル用途のために初めに開発された。これらの用途において、クロムめっきされた作業ロールは、主としてより良好な粗度保持のために、コーティングされていないロールよりも２〜８倍長い寿命を示す。この技術の実行は、リダクションミル（reduction mill）にまで次第に拡大された。
【０００５】
コーティングを有さない使用を意図して作製されている高速度鋼（ＨＳＳ）製鍛造ロールも存在するが、低い残留内部応力を有するロールに対する必要性が存在し、また、このようなロールを製造するための工業的方法に対する必要性も存在し、これはコーティングされたロールの粗度保持と少なくとも同等の粗度保持を与えながらミルにおいてコーティングを有さずに用いられることを意図している。
【０００６】
具体的背景
冷間圧延工業の範囲内で用いられるように製造されるロールは、クラックを生じることなく、または破裂する傾向なく、使用中に処理条件または特定の作動応力を管理しなければならない。ロールの破裂は、ミルにおける操作要員の安全および付随する損害に関与し得る。したがって、低い残留内部応力を有するロールに対する必要性が存在する。
【０００７】
従来技術
冷間圧延の目的でコーティングを有さないＨＳＳロールに対する開発を開示する従来技術の例：
C.Gaspard、C.Vergne、D.Batazzi、T.Nylen、P.H.Bolt、S.Mul、K.M.Reuver:「Implementation of in-service key parameters of HSS work roll grade dedicated to advanced cold rolling」、IST Conference May 3-6、2010、Pittsburgh、Pa、USA
C.Gaspard、S.Bataille、D.Batazzi、P.Thonus:「Improvement For Advanced Cold Rolling Reduction Mills By Using Semi-HSS and HSS Rolls」、7th International Conference on Steel Rolling (ISIJ)、Makuhari、Chiba、Japan、1998
P.H.Bolt、D.Batazzi、N.P.Belfiore、C.Gaspard、L.Goiset、M.Laugier、O.Lemaire、D.Matthews、T.Nylen、K.Reuver、D.Stocchi、F.Stork、J.Tensen、M.Tornicelli、R.Valle、E.van den Elzen、C.Vergne、I.M.Williams:「Damage Resistance and Roughness Retention of work Rolls in cold Rolling Mills」、5th European Rolling Conference、23-25 June 2009、London、UK
従来技術の他の例は、特許公報：JP09003603、JP53077821、JP57047849、JP2002285284、JP2002285285、JP10317102、JP1208437、EP0395477およびJP08158018に示されており、これらには、耐摩耗性および耐剥離性を向上させるための冷間圧延用の作業ロールが記載されている。
【０００８】
しかし、これらの従来技術には、冷間圧延機における条件の際に稼働可能なこのようなＨＳＳロールを達成し、かつ可能にするのに必要なパラメータおよび特性の開示が欠失している。
【発明の概要】
【０００９】
発明の目的
一般的な目的
本発明の一般的な目的は、好ましくはコーティングされていない形態で、冷間圧延機における条件の際に稼働するロールおよびこのようなロールを製造するための工業的方法を提供することである。より具体的な目的は、従来技術のコーティングされたロールと少なくとも同等の、低い摩擦係数などのトライボロジー特性、高い粗度保持、鉄微粒子によるダスト汚染がないことを維持しながら、公知のロールと比較してより高い耐クラック性およびより高い操作安全性の点から改善されたミル性能を示す、このようなロールおよびこのようなロールを製造するための方法を提供することである。
【００１０】
部分的課題
本発明は、さらに、部分的課題：
− より高い性能をロールに与えるロール表面を改善すること
− ロール剥離事故を回避すること
− 非環境的な圧延製造方法を回避すること
− ロールの圧延距離または有効期間を改善して、ミルの一連の活動（ｍｉｌｌ ｃａｍｐａｉｇｎ）あたりのより長い稼働を可能にすること
を解決しようとするものである。
【００１１】
発明の概要
先に列挙した課題、部分的課題および態様に対する解決手段は、より高い耐摩耗性を維持しながらミル事故に対する感度（sensitivity）を低減することができる、改善された耐熱クラック性（ｆｉｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）および低いクラック伝播を有する本発明によるロールである。
【００１２】
本発明は、冷間圧延工業での使用のための鍛造ロールおよびこのようなロールを製造するための方法を提供する。ロールは、好ましくはコーティングされていないが、コーティングされていてもよい。
【００１３】
本発明の第１態様は、鍛造ロールであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み；
ここで、ロールの微細構造（microstructure）が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した（open）共晶炭化物ネットワークと、
を含み；
ロールが、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロールに関する。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、本発明のロールは、共晶セルのセル様（cell-like）パターンを画定する開口した共晶炭化物ネットワークを含む。
【００１５】
以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含む、さらなる種々のロールは：
その開口した共晶炭化物ネットワークが、樹枝状アーム（dendritic arms）を含む、ロール。
【００１６】
その開口した共晶炭化物ネットワークが、共晶炭化物ネットワークの実質的に単離された（isolated）部分として形成されている、ロール。
【００１７】
その微細構造が、少なくとも、その作業層（working layer）に存在する、ロール。
【００１８】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含むロール。
【００１９】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００２０】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００２１】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、本発明によるロール。
【００２２】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００２３】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００２４】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００２５】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００２６】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、本発明によるロール。
【００２７】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、本発明によるロール。
【００２８】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、本発明によるロール。
【００２９】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、本発明によるロール。
【００３０】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００３１】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００３２】
さらに、冷間圧延における作業ロールとしての使用のために構成されている、本発明によるロール。
【００３３】
４００ｋｇを超える重量をさらに有する、本発明によるロール。
【００３４】
２１５ｍｍ〜８００ｍｍの範囲の直径をさらに有する、本発明によるロール。
【００３５】
本発明のさらなる態様は、以下のステップを含む方法によって製造される鍛造ロールであって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；他の実施形態においては、本発明による組成物は、上記の組成物または組成物の組合せのいずれかである、
ｂ．凝固インターバル（interval）において、ロールの表面層に相当するインゴットの表面層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを焼戻しするステップと；
これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロールの微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロールを提供する。
【００３６】
先に言及したロールの化学組成または微細構造に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、さらなる種々のロール。
【００３７】
本発明のさらなる態様は、本発明による、非鍛造（non-forged）ロールを製造するための方法であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；他の実施形態においては、本発明による組成物は、上記の組成物の組合せのいずれかである、
ｂ．凝固インターバルにおいて、ロールの作業層に相当するインゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを４５０℃〜５３０℃の間の温度で焼戻しして、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度に到達させるステップと；
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロール（１）の微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、方法を提供する。
【００３８】
以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかを含む、さらなる種々のロール。
【００３９】
インゴットが、作業層ならびにコアにおいて、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に１７℃／分〜５０℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内で凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４０】
インゴットが、凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層または表面において３５℃／分を超える凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４１】
凝固インターバルが、前記インゴットについて１４００℃〜１２００℃の間である、本発明による方法。
【００４２】
インゴットが、予め定められた凝固速度の関数に従ってアンペア電流供給を制御することによって、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）技術プロセスにおいて予め選択された凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４３】
インゴットをロールに鍛造するステップが、
ａ．インゴットを約８５０〜１１００℃または８００℃〜１０００℃の間の温度に好ましくは約６時間にわたって加熱するステップと、
ｂ．インゴットを、約８００℃を超える、または８５０℃を超える温度で鍛造するステップと、
ｃ．インゴットが所望の形状およびサイズを有するロールに形成されるまでステップａ〜ｂを繰り返すステップと
を含む、方法。
【００４４】
鍛造ステップの後に、ロールブランク（roll blank）に適用される、好ましくは約７００〜１１００℃または８００℃〜９００℃の間の温度に予備熱処理するステップであって、水素拡散処理を含んでよいステップをさらに含む方法。
【００４５】
好ましくは約９００〜１１５０℃の温度で、漸進的な（progressive）誘導加熱によって表面焼入（superficial hardening）するステップをさらに含む方法。
【００４６】
ロールを焼戻しするステップが、
ｄ．ロールを約４５０〜５３０℃または４５０℃〜５２０℃の間に、好ましくは３回、加熱するステップと、
ｅ．前記加熱ステップ（複数形）の間にロールを空冷するステップと
を含む、方法。
【００４７】
ロールを機械加工して、共晶炭化物を含む白層（white layer）をテクスチャリング（texturing）することをさらに含む方法。
【００４８】
先に言及したロールの化学組成または微細構造に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、本発明のさらなる種々の方法。
【００４９】
本発明のさらなる態様は、ロールの製造における中間製品インゴットであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み；
インゴットから生じる（issued from）最終的なロールの微細構造は、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含む、インゴットを提供する。
【００５０】
先に言及したインゴットの化学組成に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、本発明のさらなる種々の中間体インゴット。
【００５１】
本発明のさらなる態様は、高い圧延荷重を必要とする冷間圧延材料のための、本発明による鍛造ロールの使用を提供する。
【００５２】
本発明の他の実施形態は、ＡＨＳＳ鋼グレードのような高強度材料の冷間圧延のための、鍛造ロールの使用を提供する。
【００５３】
以下：
− ブリキ板、シート、シリコン鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよび銅のための早期（early）および仕上げスタンド、可逆（reversible）および非可逆（non-reversible）スタンドのための冷間圧延リダクションミル；または
− 冷間圧延焼戻しおよび／もしくはスキンパスミル；または
− テクスチャリングされた、もしくはテクスチャリングされていない表面を有する、２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成
から選択されたもの（selection）のための、本発明による鍛造ロールの使用。
【００５４】
作業ロールとしての、本発明による鍛造ロールの使用。
【００５５】
本発明によるロールは、コーティングされていないロールとして多くの用途に有用である。しかし、本発明のさらなる態様および実施形態において、ロールには、任意の現在のまたは特定の用途について選択されるコーティングが提供されていてもよい。コーティングは、例えばクロムコーティングであってよい。ロールは、加温圧延用途にも用いられ得る。
【００５６】
図面の簡単な説明
本発明を、実施形態を例示することによってさらに説明する：
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によるロールの概略図を示す。
【図２】本発明によるロール製造方法の概略図を示す。
【図３】本発明によるインゴットの概略図を示す。
【図４】本発明によるインゴットの製造方法を示す。
【図５】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いて作製されたロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図６】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いて作製されたロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図７】本発明による製造方法を用いて作製されるが、あまりに低い凝固速度を用いたときに逸脱（deviation）が生じるロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図８】本発明によるロール製造方法のための、第１の一連の凝固速度例を示す。
【図９】本発明によるロール製造方法のための、第２の一連の凝固速度例を示す。
【図１０】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いたときの、実験室条件で作製されるインゴットの鋳造微細構造を示す。
【図１１】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いたときの実験室条件で作製されるが、あまりに高いＭｏ含量を用いたときに逸脱が生じるインゴットの鋳造微細構造を示す。
【図１２】本発明による鍛造の概略図を示す。
【図１３】本発明によりインゴットをロールに鍛造することによってインゴットを形成するステップの概略図を示す。
【図１４】本発明によるロールの、異なる周波数を用いた漸進的な誘導焼入の概略図を示す。
【図１５】Ａ〜Ｂは、表面テクスチャリング（ＥＤＴテクスチャリング）の後の標準グレードによるロールの表面の微細構造を示す。Ｃ〜Ｄは、表面テクスチャリング（ＥＤＴテクスチャリング）の後の本発明によるロールの表面の微細構造を示す。
【図１６】Ａ〜Ｄは、低クロム含量および高モリブデン含量を有するロールの製造の際に生成されたロールにおける不利な欠陥を示す。
【図１７】Ａは、開口した共晶ネットワークを有する本発明による微細構造の実施形態を示す。Ｂは、共晶炭化物２００が、明確に分離された共晶セル２１２を有する閉鎖された共晶ネットワークを形成する、閉鎖された（closed）共晶ネットワークを有する微細構造の例を示す。
【図１８】放電テクスチャリング後の本発明によるロール表面の微細構造を表す例を示す。
【図１９】ロールの焼戻しおよび誘導焼入後のロール表面における４ｍｍの深さのロール微細構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
詳細な説明
序論
本発明は、４００ｋｇを超える重量、または一般用途のための実施形態におけるように例えば１０００ｋｇを超える重量を好ましくは有する鍛造ロール１に概して関する。本発明によるロールは、鍛造ロール製造方法に従って製造され、該方法は、その一般的ステップにおいてはそれ自体公知であるが、本発明によるロールを製造することができる発明概念に従って特に改変されている。
【００５９】
本発明は、４００ｋｇと１００００ｋｇとの間の重量を有するロールを主として対象とする。本発明によるロールは、典型的には２００ｍｍを超える、例えば２１５ｍｍ〜８００ｍｍの間の直径２、典型的には１〜３メートルの間のバレル（barrel）の長さ８、およびネック部１０を含む典型的には約６メートルの最大長を有する。ロール１は、外側層部分に相当し、直径が、具体的なロールの用途に応じておよび／または全体のロール直径２に応じて典型的には２０ｍｍと１２０ｍｍとの間の範囲である作業層４を有する。一般には、ロールの直径２の外側１／６の部分６は、ロール１の作業層４と称される。図１を参照されたい。インゴット３４の直径２の外側１／６の部分６もまた、本明細書において、インゴット３４の作業層４と称される。
【００６０】
これらの大きなロール部を形成するときに関与する内部応力に起因して、大きな鍛造ロールを作製するのに関与する特別な問題および課題が存在する。より小さい直径を有するロールは、内部応力がより小さく、ロールが例えば焼入の際に破裂する傾向がないため、同様の処理を必要としないであろう。
【００６１】
本発明によるロール製造方法１２は、本発明によるこのサイズのロール１を製造するのに重要である。本発明のロールの改善された機械的特性、例えば低い残留内部応力は、ロール製造方法１２から得られる。得られるロールにおいて低いレベルの残留内部応力を達成するためには、温度勾配および同素変態によって誘導される内部応力が、鋳造、鍛造、熱処理および機械加工を通して製造方法の全段階で最小化されなければならない。本発明によるロール１の微細構造は、本発明によるロールの製造方法および化学組成に起因して、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを含む。
【００６２】
本発明によるロール製造方法は、図２のフロー図に概略的に示す以下の基本ステップから選択されたものを含む：
１４．鋼組成物を用意する
１６．インゴット３４を製造する
１８．前記インゴット３４をロール１に鍛造する
２０．前記ロール１を予備熱処理する
２２．前記ロール１を粗機械加工する
２４．前記ロール１を誘導焼入する
２６．前記ロール１を焼戻し熱処理する
２８．前記ロール１を機械加工する
中間製品が、それぞれのステップの後に得られる。具体的な制御パラメータおよびロールの化学組成は、本発明によるロールを製造するように選択される。
【００６３】
ロール製造方法
本発明は、以下の方法によって製造される鍛造ロール（１）に関する：
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを焼戻しするステップと；
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロール（１）の微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶを超える硬度と、
− 絶対値で−５００ＭＰａ未満の内部圧縮応力と
を示す。
【００６４】
ここで、記載された本発明による方法のステップと組み合わせて用いられる本発明による提供された化学組成は、本発明によるロールの微細構造において所望の特性を本発明によるロールに与える。
【００６５】
本発明による鍛造ロールを作製する方法は、以下のステップを含む。
【００６６】
ステップ１４：鋼組成物の用意
本発明の一実施形態において、鋼組成物は、表１に列挙する重量％で示す以下の構成成分を含む、またはこれらからなる合金を含む。表１において、構成成分の影響ならびに選択された構成成分および特定のインターバルによって達成される創意あるロールの効果が説明される。
【００６７】
【表１−１】
【００６８】
【表１−２】
【００６９】
【表１−３】
【００７０】
【表１−４】
【００７１】
【表１−５】
【００７２】
それぞれ、０．４重量％未満の量で、Ｈ2、Ｎ2、Ｏ2、Ａｌ、Ｃｕをさらに場合により含み、鋼組成物の残りの部分は、偶発的な元素および不可避の不純物は別として、実質的にＦｅである。
【００７３】
本発明の実施形態において、鋼組成物は、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、偶発的な元素および不可避の不純物は別として、実質的にＦｅである。
【００７４】
本発明の異なる変形例および実施形態において、該組成物は、以下の例による構成成分（重量％）の組合せまたは選択を含む、またはこれらからなる。一部の場合において、先に言及した実施形態は、構成成分量の以下の変形例と組み合わされ、これと置換され、またはこれによって狭められる。
【００７５】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含むロール。
【００７６】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００７７】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００７８】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、本発明によるロール。
【００７９】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００８０】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００８１】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００８２】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００８３】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、本発明によるロール。
【００８４】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、本発明によるロール。
【００８５】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、本発明によるロール。
【００８６】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、本発明によるロール。
【００８７】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００８８】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００８９】
ステップ１６：円筒形状インゴット３４の製造１６
本発明の典型的な用途において、中間製品である、本発明の方法により製造されるインゴット３４は、４５０ｍｍと１１００ｍｍとの間の直径３２、最大で６メートルの長さ３０、および４００ｋｇと３００００ｋｇとの間の重量を好ましくは有する。図３を参照されたい。本発明によるインゴット３４を作製する方法は、インゴット３４の製造の際の迅速な冷却を可能にする技術を用いることを含む。例えば、インゴット３４は、種々のインゴット形成技術を用いて製造され得る。好適な製造技術は、特定の最小の凝固速度を達成および維持するように制御され得る技術である。
【００９０】
本発明の実施形態によると、平均凝固速度は、インゴットの形成の際に、表面において１５℃／分を超え、また、コアにおいて好ましくは１０℃／分を超えて制御される。好ましくは、この凝固速度は、例えば１４００℃と１２００℃との間であってよい凝固インターバルにおいてインゴット材料の冷却を制御しながら維持される。本発明の他の実施形態において、平均凝固速度は、凝固インターバルにおいて、作業層において３５℃／分を超えるように制御される。
【００９１】
実用的観点から、本発明を実行するとき、非常に高い凝固速度を達成することは一般に困難である。本発明のさらなる実施形態は、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内であるように制御された、作業層およびコアにおける平均凝固速度を含む。
【００９２】
本発明に従う凝固パラメータに関してプロセスを制御するために本発明において用いられる技術は、例えば種々のタイプのエレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）、例えば移動金型（moving mold）ＥＳＲ溶融技術もしくはＥＳＲクラッド技術、または噴霧形成技術などである。
【００９３】
本発明による上記実施形態のいずれかに記載した凝固速度および化学組成を用いて作製されるインゴットは、以下の特性を有する：
− 非常に微細な樹枝状マクロ構造
− 化学的性質の均一性
− 中間層におけるマクロ偏析および濃いベイニングの欠失
− 小さな（minor）偏析がない。
【００９４】
さらに、本発明による方法を用いて作製されるインゴットは、圧延品において以下の利点を有する：
− 「オレンジピール」効果（樹枝状間（ｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃ）領域の摩耗の差に起因した樹枝状パターンの顕在化からなる）の排除
− ピンホールの問題がない
− 非常に明るい表面仕上げ
− テクスチャリングによって得られるテクスチャの均質性
− 構造の不均質に関係する跡の不在。
【００９５】
本発明の一実施形態において、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）は、本発明によるインゴット３４の製造に用いられる。概略図については図４を参照されたい。エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）は、約３００〜１１００ｋｇ／ｈを溶融することが可能であり、電極クランプ３６、スティンガ３８、電極４０、冷却ジャケット出口４２、冷却水用冷却ジャケット入口５０を含む。ＥＳＲにおいて、インゴットは、電極４０を溶融することによって形成され、したがって、電極付近に位置するスラグプール４４および溶融金属プール４６などの種々の層が、インゴット材料４８において形成される。
【００９６】
ＥＳＲはまた、水冷５４される出発プレート（starting plate）５２も含む。図４を参照されたい。ＥＳＲ技術は、再溶融されて本発明によるインゴット４８を形成する従来の溶融プロセスによって得られる出発インゴット（電極４０）を必要とする場合がある。ＥＳＲを用いた再溶融は、インゴットの形成の際にインゴットの作業層において、さらにはコアにおいて、本発明の実施形態による平均凝固速度、例えば、１５℃／分を超える平均凝固速度を達成するために、注意深く制御される。
【００９７】
電極４０は、電流によって、例えば高いアンペア電流によって、ＥＳＲプロセスにおいてこうして加熱されて、電極の鋼を再溶融して本発明によるインゴットを形成する。電極４０の高いアンペア電流は、注意深く制御されて再溶融速度を制御し、該電流はまた、冷却速度、およびこれによる凝固速度にも影響を与える。凝固速度は、予め定められた関数に従って電極に供給されるアンペア電流に依存する。基本的には、アンペア電流が高いほど、電極４０を再溶融するために供給される電力が高い（オームの法則を参照されたい）。供給される電力が高いと、スラグ温度が高くなり、かつ凝固速度が低くなる。
【００９８】
正確な再溶融速度およびスラグ温度を維持することにより、あるインターバルにおいてインゴットを冷却しながらコアにおいておよび作業層において本発明による凝固速度を用いて方向性の（directional）凝固が達成され得る。例えば、一実施形態において、凝固速度は、１４００℃〜１２００℃の凝固インターバルにおいてインゴットを冷却しながら、インゴットのコアおよび作業層の両方において平均で１５℃／分を超える。
【００９９】
本発明によると、また、本発明概念の鋼組成物およびプロセスの組合せの結果として、インゴット中の共晶炭化物含量は、５体積％未満に保持される。これにより、得られるロールに良好な研削性（grindability）を付与する。ロールの研削性は、研削が、最終的なロールの使用の際に、冷間圧延プロセスに関してロールの適切な粗度を達成するのに重要な手法であるため、重要である。５％を超える共晶炭化物濃度は、満足でない研削性のこのようなロールを与えることが知られている。
【０１００】
さらに、低い共晶炭化物含量の別の効果は、ミルにおける操作の際にロールがダストを形成する傾向が低いことである。対照的に、ダスト形成は、高濃度の炭化物を有するロールにおいて生じ得、圧延品、およびミルでの作業環境に関して良くないことである。
【０１０１】
高いレベルのＣｒ（例えば７〜１３％）を含む組成物からインゴットを作製するとき、凝固速度を制御することが特に重要である。凝固速度が遅すぎると得られる高い偏析は、高クロムインゴットに欠陥を生じさせる（ｄｅｆｅｃｔｓ）。インゴットを作製するとき凝固インターバルの際の凝固速度が１５℃／分を超えることで、低い偏析速度を与え、結果として５体積％未満の共晶炭化物含量をもたらす。
【０１０２】
本発明は、以下の例を参照することで、より容易に理解されよう。しかし、これらの例は、本発明のインゴット形成ステップの実施形態の変形例を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。
【０１０３】
比較例
例１は、本発明によるロール１の微細構造に対する、本発明の方法が有する効果を示す。例２は、比較例である。これらの例は、自然な（natural）スケールにおいてロールのプロトタイプの製造の際に実施される。実験は、用いた凝固速度に応じて鋳造した後のインゴットにおける共晶炭化物の分布およびネットワーク形状の重要な変化を示す。以下の例１および２、ならびに表２を参照されたい。共晶炭化物の分布およびインゴットにおいて見られるネットワーク形状は、本発明による鍛造および焼戻し後の最終的なロールにおいて維持される。
【０１０４】
例１
この例は、本発明によるインゴット３４の形成の際に１５℃／分を超える凝固速度を用いるときの、本発明によるロールにおける微細構造に対する効果を示す。
【０１０５】
図５Ａ〜Ｂは、１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、（インゴットの９０ｍｍの深さにおいて）平均５０℃／分の凝固速度によるプロセスを用いて作製される本発明によるインゴット１の微細構造の例を示す。本発明による例インゴット１における共晶セルは小さく（９４０、９４２）、図５Ｂは、開口した共晶ネットワークを有する断片化されたネットワークを示す。凝固の際のインゴットの種々の部分における種々の凝固インターバルに関しては、コア８２、中間の半径部分（mid-radius）８４、９０ｍｍの８６、５０ｍｍの８８、３０ｍｍの９０および表面９２における温度速度を示している図８も参照されたい。図５Ｂは、図５Ａの拡大図である。表２も参照されたい。
【０１０６】
図６Ａ〜Ｂは、１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、（インゴットの９０ｍｍの深さにおいて）平均１８℃／分の凝固速度によるプロセスを用いて作製される本発明によるインゴット２の微細構造の例を示す。図６は、本発明による例インゴット２における共晶セルを示し、これらは小さい。例えば、断面距離１０２４を参照されたい。凝固８０の際のインゴットの種々の部分における種々の凝固インターバルに関しては、コア１００、中間の半径部分１０２、９０ｍｍの１０４、５０ｍｍの１０６、３０ｍｍの１０８および表面１１０における温度速度を示している図９も参照されたい。図６Ｂは、図６Ａの拡大図である。表２も参照されたい。
【０１０７】
結論
本発明による方法は、インゴットの中間の半径部分における偏析の不在を確実にする。中間の半径部分（または、円筒ロールの直径の５／６内側部）における偏析の不在は、焼入プロセスの際にロールの完全性（integrity）を保証する。作業層における１５℃／分を超える凝固速度は、したがって、先に説明したように、研削およびダスト汚染の観点においてより良好であるより細かい微細構造を生成する。図５Ａ〜Ｂおよび図６Ａ〜Ｂを参照されたい。
【０１０８】
例２
この例は、試験１インゴットの形成の際に１５℃／分未満の凝固速度を用いる効果を示す。
【０１０９】
図７Ａ〜Ｃは、１４００℃から１２００℃までの凝固インターバルにおいてインゴットを冷却しながら、１５（実際には１０よりさらに低い）℃／分未満の凝固速度を有するプロセスを用いて作製される試験１インゴットの微細構造の例を示す。図７Ａ〜Ｃにおける比較試験１インゴットのセル７００は、サイズがより大きい。例えば断面７０８を参照されたい。該断面は、本発明による例１における例えばインゴット１における最大断面よりも大きい断面長さ７０８を有する。試験１インゴットはまた、収縮孔（shrinkage porosities）７０４も示す。粗い集塊（conglomerate）共晶ネットワーク７０２はまた、図７Ａ〜Ｃにおいても見られ得る。表２も参照されたい。図７Ｂ〜Ｃは、図７Ａの拡大図である。
【０１１０】
結論
凝固インターバルの範囲内の１５℃／分未満の凝固速度は、炭化物の高い偏析および粗い炭化物ネットワーク７０２を試験１インゴットの中間半径部分の構造およびさらには細孔７０４に与える。図７Ａ〜Ｃを参照されたい。炭化物の高い偏析および粗い炭化物ネットワークは、試験１によるインゴットによって作製された白ブランク（white blank）のロールまたは仕上げられたロールを、誘導焼入（白ブランクのロール）の際にまたは冷間圧延機（仕上げロール）において、脆性に、したがって、破裂する傾向にする。
【０１１１】
例２はまた、１５℃／分未満の凝固速度が、インゴットが本発明によるように１５℃／分を超える凝固速度を用いて作製されるときと比較して、共晶セル構造のサイズをより大きく、かつより粗くすることも示す。
【０１１２】
インゴットを作製するときの凝固インターバルの際の１５℃／分を超える凝固速度は、低い偏析速度を与え、結果として、５体積％未満の共晶炭化物含量をもたらす。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
表２は、インゴットの９０ｍｍの深さにおいて１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、異なる平均凝固速度（*）を用いたインゴットの試験に関する実験データを示す。
【０１１５】
比較例
例３は、例えば、本発明の方法およびインゴットの化学組成がインゴットの微細構造およびしたがって本発明のロールに対しても及ぼす効果を実証する。例４は、比較例である。例３および４は、制御された凝固装置および制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって製造されたインゴットの微細構造を示す。
【０１１６】
インゴットにおける共晶炭化物ネットワークの形状は、用いた化学組成に応じて影響される。表３も参照されたい。
【０１１７】
例３
この例は、凝固インターバルにおいて、制御された凝固装置および１５℃／分を超える制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって本発明の方法に従って製造されたインゴット１の微細構造を示す。Ｍｏを１．４％で含む化学組成を本発明に従って用いるとき、開口した共晶炭化物系７５０が、インゴット構造において達成される。図１０Ａ〜Ｂを参照されたい。表３も参照されたい。この開口した共晶炭化物系７５０は、本発明によるロール１において見られるように、樹枝状パターンとして特徴づけられ、共晶炭化物構造７５２は、閉鎖された共晶炭化物ネットワークを形成しない（比較例４、試験２におけるように）が、代わりに、ネットワークにおいて樹枝状アームを形成する。図１０Ａ〜Ｂを参照されたい。該図は、本発明の方法によって製造された１．４％のＭｏを含むインゴットの微細構造の写真を示す。本発明によるこの開口した共晶炭化物系は、１．６％を超える量のＭｏを用いて作製されたロールと比較して、ロールの研削を容易にする。
【０１１８】
例４
試験２インゴットは、本発明の方法および組成物を用いて作製され、組成物の主な構成成分は上記実施形態によるが化学組成がＭｏの量に関しては本発明と異なるという差違を有する。この試験２インゴットは、凝固インターバルにおいて、制御された凝固装置および１５℃／分を超える制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって本発明の方法に従って製造される。試験２において、Ｍｏの量は２．７７％である。表３も参照されたい。インゴットを製造する本発明の方法において２．７７％のＭｏを含む化学組成を用いることで、インゴットの共晶炭化物系が閉鎖された共晶炭化物のセルの形になる。図１１Ａ〜Ｂを参照されたい。共晶炭化物８５２は、試験２の微細構造を示す図１１Ａ〜Ｂにおける島または偏析されたセル構造のように、実質的に単離された部分８５０を形成する。図１１Ａ〜Ｂにおける白色領域は、マトリックスを表す；主として鉄、黒色は、二次炭化物である。
【０１１９】
試験２における合金元素の過剰添加により、炭化物の偏析にリンクした粗い炭化物ネットワークの形成をもたらす。表３も参照されたい。
【０１２０】
【表３】
【０１２１】
表３は、インゴットを１４００℃から１２００℃まで冷却しながら異なる平均凝固速度（*）を用いたインゴットの試験についての実験データを示す。Ｍｏ以外の構成成分は、上記のようにインターバルの範囲内である。
【０１２２】
ステップ１８：前記インゴット３４のロール１への鍛造
本発明の典型的な適用において、本発明の先のステップによって作製されたインゴット３４を次いで鍛造する。本発明の一実施形態において、インゴット３４は、インゴットから本発明によるロール１を形成するハンマーとアンビル（anvil）との間にインゴットを通すことによって断面積を低減すると同時に形状を変化させる、それ自体公知のプロセスを用いてホットプレス鍛造される。インゴットは専用の炉において加熱される。鍛造ステップの概略図については図１２を参照されたい。
【０１２３】
本発明による鍛造ステップ１８は、以下のステップを含む。図１２を参照されたい；
− インゴット３４を約６時間、８００℃〜１２００℃の間、または８５０℃〜１１００℃の間の温度に予熱するステップ５６。予熱ステップ５６は、インゴット３４を表面からインゴットのコア内までずっと加熱することを含む。鍛造の際の温度は、１２００℃を超える温度ではロールの焼成に起因してインゴット構造の欠陥をもたらすため、８００℃〜１２００℃、または８５０℃〜１１００℃の間のインターバルの範囲内に調整される。インゴットの温度を示した温度インターバルで保つ理由は、８００℃未満の温度ではインゴットのクラックの形成をもたらすからである。インゴット３４は、冷却されると、より強くなりかつ延性が低くなり、これにより、変形が継続するとクラックを誘発し得る。
【０１２４】
インゴット１を予熱（ステップ５６）した後、１．３５〜２．０の鍛造比を用いて鍛造する（ステップ６０）。鍛造ステップ６０および予熱ステップ５６が繰り返され、この鍛造サイクルは、一般的にはヒート（heat）５８と呼ばれる。ヒート５８を必要に応じて多数回繰り返して、本発明によるロールを形成する。図１２を参照されたい。
【０１２５】
一実施形態において、本発明によるロール１は、インゴットをロールブランクに鍛造するためにヒート５８を３〜６回用いて鍛造される。ロールブランクは、ロールの形状を有するが、ミルにおいて使用可能なロールになるための最終処理を欠くバレルを依然として有するロールである。
【０１２６】
別の実施形態において、インゴット３４は、数回のヒート５８において鍛造される。ロールを鍛造する概略図については図１３を参照されたい：
ａ）まず、インゴット３４は、数回または１〜２回のヒート５８で断面積が調整される、
ｂ）ロールの一方のネック部は、１回のヒートで作製される、
ｃ）ロールの他方のネック部は、次回のヒートで鍛造される。
【０１２７】
本発明による鋼組成物を鍛造することは、例となる標準の鋼グレードの鍛造と比較して、本発明に従うより高い合金含量のために、実施がより困難である。
【０１２８】
鍛造の際、インゴット３４の直径３２は、本発明によるロール１に鍛造される間に、３０％〜５０％低減される。例えば、本発明によるロール１は、２５０ｍｍ〜８００ｍｍの間の直径２を好ましくは有する。図１を参照されたい。本発明によるインゴット３４は、４００ｍｍ〜１０００ｍｍの間、または４５０ｍｍ〜１１００ｍｍの間の直径３２を好ましくは有する。
【０１２９】
インゴット３４が、凝固ステップ８０の際のインゴット３４の製造方法の際に形成される所望の共晶炭化物微細構造を有することが重要である。５体積％未満の共晶炭化物量を有する、本発明による共晶炭化物微細構造を有するインゴット３４は、熱圧鍛造技術を用いて鍛造することが可能であることが示される。別の方法により、例えば１５℃／分未満の凝固速度により形成されたインゴットを用いると、これらの大きなロールに、誘導焼入の際またはミルにおいて破裂を生じさせる。
【０１３０】
ステップ２０：前記ロール１の予備熱処理
本発明の製造方法において、ロールは予備熱処理ステップによって処理される。本発明の一実施形態において、ロールは、本発明による予備熱処理２０の際に炉において７００℃〜１１００℃の間に加熱されて、次いでロールは満足のいく水素拡散が起こるまで或る時間の間、該温度で保たれる。予備熱処理（焼準（normalizing）および球状化焼鈍）は、ロールの機械加工性を改善するために実施される。
【０１３１】
ステップ２２：前記ロールの粗機械加工２２
本発明の製造方法において、ロールは、粗機械加工ステップ２２によって処理される。本発明によって形成されたロール１の粗機械加工２２は、鍛造ロールの外側層を除去することを意味する。本発明の一実施形態において外側層は粗機械加工の際に除去される。ロールは、粗機械加工により処理される前は、黒ブランク（black blank）と呼ばれる。ロールの表面における酸化層を除去することにより、黒ブランクロールは次いで白ブランクに変えられる。
【０１３２】
ステップ２４：前記ロール１の誘導焼入
本発明の製造方法において、ロールは誘導焼入によって処理される。ロールの誘導焼入の際、ロールの硬質表面が形成される。誘導焼入ステップの概略図については図１４を参照されたい。
【０１３３】
本発明の一実施形態において、ロールは、電流または５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の電圧周波数が誘導焼入ステップの際にインダクタ配置（arrangement）７０を通して適用される間に、下方にゆっくりと移動される。ロール１は、加熱ステップの後に、水冷７２を用いて冷却される。図１４を参照されたい。形成された硬質表面はまた、ロールの作業層４とも呼ばれ、ロール１の全体の直径２の約１／６である（図１、番号６を参照されたい）。ロールのバレル表面は、急冷ボックスに通じている電気コイルを含む一連のインダクタを通って降下されるとき、迅速に加熱される。誘導加熱の迅速な熱浸透および水を用いた直後の急冷は、均一なロール表面硬度を有する所定の層を製造する。ロールのネック部およびコアは、いずれも、このプロセスを通じて低温のままである。誘導焼入の際、典型的には５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の周波数がロール１の表面に適用され、そのインターバルのより低い部分から選択された周波数はロール１のより深い作業層４を付与する。形成される作業層の深さに影響する他の因子は、（いくつかのインダクタが用いられる場合）インダクタ７０間のギャップである。インダクタ７０とロール１との間のギャップまたは距離はまた、形成される作業層４の深さに影響する。本発明による誘導焼入ステップ２４は、単一または二重以上の周波数であり得る。
【０１３４】
本発明によるロールは、従来の焼入技術を用いると破裂し、誘導加熱は、本発明によるロールの焼入に最も好適な技術である。誘導焼入２４の際のロール１の冷却は、高流量の冷水によって実施される。
【０１３５】
本発明の一実施形態において、誘導焼入３４は、２度の誘導焼入によってなされ、誘導焼入２４後のロール１の冷却は、４０℃の温度を有しかつ約３００ｍ3／ｈの流量で搬送される高流量の水によってなされ、ロールは、０．３ｍｍ〜１ｍｍ／ｓの速度で下方に移動される。
【０１３６】
一実施形態において、誘導焼入ステップ２４は、０．５時間〜２時間の間を要する。
【０１３７】
ステップ２６：前記ロールの焼戻し
本発明の製造方法において、ロール１は焼戻しされる。焼戻しステップの目的は、ロールの脆性を低減させ、硬度のレベルを調整することである。焼戻しステップ２６は、内部応力を減少させるため、ロールの形成の際に重要なステップである。焼戻しステップの際に、ロールは、炭化物の拡散および二次析出によってその最終的な微細構造に達する。空冷は、焼戻し加熱ステップ（複数）の間に適用される。ロールは４５０℃〜５３０℃において好ましくは３回焼戻しされる。焼戻しステップにより、ロールが、７８０ＨＶを超える、または７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の所要の硬度レベルを得る。焼戻しプロセスの際の時間および温度の正確な制御は、焼戻し後に本発明の方法によって作製されるロールが５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを有するように、よく均衡の取れた微細構造、例えば焼戻しマルテンサイトを有する金属を達成するのに重要である。
【０１３８】
ステップ２８：前記ロールの機械加工
本発明の製造方法において、ロールは、ミルで用いられる前に機械加工ステップ２８によって好ましくは処理される。例えばミルにおいてロールの用途に特定の表面処理が、研削および他の表面処理によって実施されて、ロールの表面において所望の粗度および関係する摩擦が得られる。ロールの表面処理の例は、例えば、レーザビームテクスチャリング（ＬＢＴ）、電子ビームテクスチャリング（ＥＢＴ）または放電テクスチャリング（ＥＤＴ）である。
【０１３９】
一実施形態において、ロールは、研削および放電テクスチャリング（ＥＤＴ）表面処理によって処理される。図１５Ａ〜Ｂは、放電テクスチャリング後の低いクロム組成を含むロールの表面の微細構造を示す。図１５Ｃ〜Ｄは、放電テクスチャリング後の本発明によるロールの表面の微細構造を示す。図１５Ｄにおける白層３００の下部には、再オーステナイト化層およびより薄い軟化ゾーンが存在する。なぜなら、このグレードは、高い焼戻し温度を有するからである。図１５Ｄにおける白層内では、共晶炭化物３０２が電気アークエネルギーによって影響されていないことにも注意されたい。比較として、これらの種類の炭化物は、図１５Ａ〜Ｂに記載のロールには存在しない。本発明によるロールは、白層における硬質共晶炭化物の存在に起因して標準グレードのロール（図１５Ａ〜Ｂを参照されたい）よりも良好な特性および性能を有する。
【０１４０】
図１８は、図１５Ｄのさらなる概略図を示し、再溶融に起因して形成された、新たに形成された共晶炭化物３０２が、白層３０４内に存在する、本発明によるロール表面の微細構造を表す。先に形成された共晶炭化物３００もまた図１８に示す。図１８におけるロール表面は、本発明によって放電テクスチャリング後に表面がどのように見えるかを示す。スケール３０６は、５μｍを表す。
【０１４１】
上記の方法によって作製される本発明によるロール１
本発明による典型的なロールは、２１５ｍｍと８００ｍｍとの間、または２５０ｍｍ〜７００ｍｍの間の直径を有し、ネック部を含む全長は、最大で６メートルであり、ここで、バレル長は１メートル〜３メートルの間である。ロールの典型的な重量は、４００ｋｇ〜１００００ｋｇの間である。本発明の実施形態によるロールの微細構造は、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを含むことを特徴とし、ここで、ロールは、５体積％未満の共晶炭化物の開口した共晶炭化物ネットワークを含み、ロール（１）は、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度；および−３００〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力を示す。ロールのこれらの特性は、本発明のロール製造方法に起因しており、また本発明の化学組成によるロールの化学組成にも起因している。
【０１４２】
本発明によるロールは、高圧に耐えるロールを必要とする冷間ストリップミルにおいて用いられることを意図している。本発明によるロールは、作業ロールとして冷間ストリップミルにおいて用いられることを意図しており、圧延プロセスにおけるいずれのスタンドにも好適であり、２段〜６段（２Ｈｉ〜６Ｈｉ）ミルにおいて好適であり、表面において、仕上げスタンドで必要とされる０．３μｍ〜０．５μｍの粗度から、最初の（initial）スタンドにおいて必要とされる１．５μｍ〜２．５μｍの粗度までを有し得る。
【０１４３】
本発明は、以下の例を参照することによってより容易に理解されよう。しかし、これらの例は、本発明のロール特性を示すことを意図しており、本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。
【０１４４】
表４において、種々のロールが、本発明によるロールと比較される。全てのロールは、０．２〜０．５の間の重量％の量でＭｎを含む。
【０１４５】
本発明の２つの例
表４における本発明によるロール１は、本発明による方法を用いて、凝固インターバルの際に作業層において１５℃／分を超える凝固速度を用いて、ならびにさらには５０ＨＺ〜２５０ＨＺの周波数を用いた誘導加熱を用いて、および４５０℃〜５３０℃にて３回焼戻しして作製される。
【０１４６】
表４における本発明によるロール２は、本発明による方法を用いて、凝固インターバルの際に作業層において１８℃／分の凝固速度を用いて、ならびにさらには５０ＨＺ〜２５０ＨＺの周波数を用いた誘導加熱を用いて、および；最初は４９０℃で、次いで４９０℃で、最後の焼戻しにおいては４８０℃で３回焼戻しして作製される。図１９は、焼戻しおよび誘導焼入の後のロールの微細構造を示す（ロール２の表面から４ｍｍの深さでサンプリングされている）。ロールの、開口した共晶ネットワークおよび共晶炭化物１０３２を有する微細構造１０３４はまた、図１９にも示される。
【０１４７】
【表４】
【０１４８】
表４におけるロールのＭｎ含量は、全て０．４〜０．５の範囲内であり、表４におけるロールのＳｉ含量は、全て０．２〜２．０の範囲内であり、Ｎｉは、常に１％未満である。
【０１４９】
ロールの用途
ロールが好適である用途は、
アルミニウム工業：
− シングルスタンド、４段、可逆ミルなし（no reversing mill）
鋼工業：
− ４段、シングルスタンド、可逆
− 連続および非連続方法におけるシートについては、４段、タンデム、４および５スタンド
− ブリキ板については、４段、タンデム、４および５スタンド
− シートについては、６段、タンデムミル
である。
【０１５０】
ロールの用法
本発明による鍛造ロールは、冷間圧延機における、または例えば；
− ブリキ板、シート、ケイ素鋼、アルミニウムまたは銅用の、早期および仕上げスタンド、可逆および非可逆スタンドのための冷間圧延リダクションミル。
− 冷間圧延焼戻しおよび／またはスキンパスミル；
− テクスチャリングされた、もしくはテクスチャリングされていない表面を有する２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成、
− ＡＨＳＳ鋼グレードの冷間圧延
における例えば作業ロールまたは中間ロールとして用いられるのに好適である。
【０１５１】
ロール表面
表面テクスチャ
公知のロールについての１つの課題は、表面テクスチャがロールの使用中に摩耗してしまうことである。表面テクスチャは、摩擦係数を確保してストリップの滑りおよび／または脱線を回避するため、重要である。さらに、表面テクスチャは、圧延されたストリップの深絞りおよび塗装に重要な表面特性を付与するストリップの表面テクスチャを決定する。本発明によるロールは、ロールの白層に起因して、その表面テクスチャを保つための増大した能力を示し、ここで、白層は、硬質共晶炭化物をＭ7Ｃ3として含む。作業層において；最終の熱処理後の本発明のロールの微細構造は、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトならびにマトリックス内に微細かつ均一に分布したＭＣおよびＭ2Ｃ（Ｍ＝金属、Ｃ＝炭素）としての炭化物からなる。このタイプの微細構造は、ロールの表面テクスチャを保つために重要であることが示されている。
【０１５２】
粗度の移動（roughness transfer）
ロール表面の粗度の移動は、ロールの使用中に変化する。本発明によるロールは、ロールの寿命に重要である圧延の際に粗度の移動を一定に保つための増大された能力を示す。これは、ロールを作製するときに用いられる特定の特許請求された組成およびさらには製造方法に起因する。
【０１５３】
ミルにおけるスケジュールフリー（schedule-free）圧延
ロールの使用中の課題は、ロール表面上に積み重ねられた汚れがストリップ上に線状の跡を残すことである。作業層において、本発明によるロールは、本発明のロールの微細構造が、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトならびにマトリックス内に微細かつ均一に分布されたＭＣおよびＭ2Ｃ（ここで、Ｍは金属を示し、Ｃは炭素を示す）としての炭化物を含むことに起因して、強い表面を有する。この特別な微細構造は、スケジュールフリー圧延の可能性を増大させる。
【０１５４】
剥離
公知のロールについての別の課題は、ロール内部でのクラックの伝播が、圧延操作およびロールの残留内部応力場によって誘発される累積応力によって支配されることである。稼働中のロールは、一連の複雑な応力に供される。本発明によるロールは、低いレベルの残留内部応力、およびしたがって良好な剥離耐性を示し、これによりミル事故発生率を低くする。
【０１５５】
本発明のロールの機械的強度は、本発明のロールと同じ合金組成を有するが別の製造方法を用いて作製されるロールと比較してより良好である。本発明によるロールの機械的強度は、ロールの作業層において形成された開口した共晶ネットワークに起因している。この開口した共晶ネットワークは、ロール作製方法における冷却ステップの際に形成される。インゴットを作製するとき冷却ステップの際に凝固速度が１５℃／分を超えることは、本発明によるロールに存在する開口したネットワークの形成に重要である。
【０１５６】
また、焼入後、ロールの製造の際に高温で、例えば４５０℃〜５３０℃の間で種々の焼戻し処理を蓄積することで、ロールの内部応力の重要な緩和を誘発する。内部応力は、外層の特異的（differential）加熱を用いることによって最小化される。本発明によるロールの硬さ浸透深さは、ロール表面から内側方向に測定した直径で２０ｍｍと１２０ｍｍとの間に制御され得る。本発明のロールの内部圧縮応力は、好ましくは絶対値で（in absolute value）−３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間であるか、または例えば−４００ＭＰａ未満である。
【０１５７】
ロールの微細構造
図１７Ａは、本発明による例示されたロール微細構造の概略図を示す。図１７Ａにおいて、開口した炭化物ネットワークを形成することによって共晶セル構造２０４を形成する共晶炭化物から構成される樹枝状アーム２１０が見られる。共晶セル２０４を形成する樹枝状アーム２１０から構成される開口した共晶ネットワークは、図１７Ａに見ることができ、本発明による特定の化学組成に起因して本方法において形成される。スケール２０８は、１００μｍを表す。
【０１５８】
本発明の一実施形態において、本発明のロールの微細構造は、セル構造の１つの粒子または２つの粒子にわたってのみ広がる開口した共晶ネットワークを含む。
【０１５９】
比較すると、図１７Ｂは、閉鎖された共晶ネットワークを示し、ここで、共晶炭化物２００は、明確に分離された共晶セル２１２を有する閉鎖された共晶ネットワークを形成する。このタイプのネットワークは、このタイプの微細構造を含むとき、ロールの脆性に起因して本発明によるロールには望ましくない。スケール２１４は、１００μｍを表す。
【０１６０】
本発明は、付随する特許請求の範囲内にある種々の実施形態によって説明されてきた。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鍛造されたロールの分野および鍛造されたロールの製造に概して関する。より詳細には、本発明は、冷間圧延工業の要件を満たし、該工業での使用に主として向けられる鍛造ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的背景
鉄および非鉄金属の両方の工業のための冷間圧延における開発についての一般的な傾向は、より速く、より薄く、かつより幅広く圧延することである。現在の課題は、高い生産性と両立し得る平面度、厚さおよび表面アスペクトの完全な制御を達成しながら、このことを実行することである。したがって、この傾向は、主要な圧延パラメータを制御する先端の圧延技術の使用を要求する。
【０００３】
粗度保持（roughness retention）および表面アスペクトなどのいくつかの主要なパラメータは、作業ロールのクロムめっき（plating）を通じて保証され得る。この実施は、効果的かつ効率的であるが、ますます問題となっており、環境規制に起因して近い将来受け入れられなくなる。
【０００４】
現在では、表面クロムめっきを用いた鍛造作業ロール（２〜６％のＣｒ）は、冷間圧延プロセスに通常用いられている。このようなロールのクロムめっきは、表面テクスチャの保持（surface texture retention）の点から耐摩耗性を改善するために適用され、ひいては、例えば、塗装後に、一貫した高い光沢の車体を確保することができる。クロムめっきとしての硬質電解析出技術は、焼戻し／スキンパスミル用途のために初めに開発された。これらの用途において、クロムめっきされた作業ロールは、主としてより良好な粗度保持のために、コーティングされていないロールよりも２〜８倍長い寿命を示す。この技術の実行は、リダクションミル（reduction mill）にまで次第に拡大された。
【０００５】
コーティングを有さない使用を意図して作製されている高速度鋼（ＨＳＳ）製鍛造ロールも存在するが、低い残留内部応力を有するロールに対する必要性が存在し、また、このようなロールを製造するための工業的方法に対する必要性も存在し、これはコーティングされたロールの粗度保持と少なくとも同等の粗度保持を与えながらミルにおいてコーティングを有さずに用いられることを意図している。
【０００６】
具体的背景
冷間圧延工業の範囲内で用いられるように製造されるロールは、クラックを生じることなく、または破裂する傾向なく、使用中に処理条件または特定の作動応力を管理しなければならない。ロールの破裂は、ミルにおける操作要員の安全および付随する損害に関与し得る。したがって、低い残留内部応力を有するロールに対する必要性が存在する。
【０００７】
従来技術
冷間圧延の目的でコーティングを有さないＨＳＳロールに対する開発を開示する従来技術の例：
C.Gaspard、C.Vergne、D.Batazzi、T.Nylen、P.H.Bolt、S.Mul、K.M.Reuver:「Implementation of in-service key parameters of HSS work roll grade dedicated to advanced cold rolling」、IST Conference May 3-6、2010、Pittsburgh、Pa、USA
C.Gaspard、S.Bataille、D.Batazzi、P.Thonus:「Improvement For Advanced Cold Rolling Reduction Mills By Using Semi-HSS and HSS Rolls」、7th International Conference on Steel Rolling (ISIJ)、Makuhari、Chiba、Japan、1998
P.H.Bolt、D.Batazzi、N.P.Belfiore、C.Gaspard、L.Goiset、M.Laugier、O.Lemaire、D.Matthews、T.Nylen、K.Reuver、D.Stocchi、F.Stork、J.Tensen、M.Tornicelli、R.Valle、E.van den Elzen、C.Vergne、I.M.Williams:「Damage Resistance and Roughness Retention of work Rolls in cold Rolling Mills」、5th European Rolling Conference、23-25 June 2009、London、UK
従来技術の他の例は、特許公報：JP09003603、JP53077821、JP57047849、JP2002285284、JP2002285285、JP10317102、JP1208437、EP0395477およびJP08158018に示されており、これらには、耐摩耗性および耐剥離性を向上させるための冷間圧延用の作業ロールが記載されている。
【０００８】
しかし、これらの従来技術には、冷間圧延機における条件の際に稼働可能なこのようなＨＳＳロールを達成し、かつ可能にするのに必要なパラメータおよび特性の開示が欠失している。
【発明の概要】
【０００９】
発明の目的
一般的な目的
本発明の一般的な目的は、好ましくはコーティングされていない形態で、冷間圧延機における条件の際に稼働するロールおよびこのようなロールを製造するための工業的方法を提供することである。より具体的な目的は、従来技術のコーティングされたロールと少なくとも同等の、低い摩擦係数などのトライボロジー特性、高い粗度保持、鉄微粒子によるダスト汚染がないことを維持しながら、公知のロールと比較してより高い耐クラック性およびより高い操作安全性の点から改善されたミル性能を示す、このようなロールおよびこのようなロールを製造するための方法を提供することである。
【００１０】
部分的課題
本発明は、さらに、部分的課題：
− より高い性能をロールに与えるロール表面を改善すること
− ロール剥離事故を回避すること
− 非環境的な圧延製造方法を回避すること
− ロールの圧延距離または有効期間を改善して、ミルの一連の活動（ｍｉｌｌ ｃａｍｐａｉｇｎ）あたりのより長い稼働を可能にすること
を解決しようとするものである。
【００１１】
発明の概要
先に列挙した課題、部分的課題および態様に対する解決手段は、より高い耐摩耗性を維持しながらミル事故に対する感度（sensitivity）を低減することができる、改善された耐熱クラック性（ｆｉｒｅ ｃｒａｃｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）および低いクラック伝播を有する本発明によるロールである。
【００１２】
本発明は、冷間圧延工業での使用のための鍛造ロールおよびこのようなロールを製造するための方法を提供する。ロールは、好ましくはコーティングされていないが、コーティングされていてもよい。
【００１３】
本発明の第１態様は、鍛造ロールであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み；
ここで、ロールの微細構造（microstructure）が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した（open）共晶炭化物ネットワークと、
を含み；
ロールが、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロールに関する。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、本発明のロールは、共晶セルのセル様（cell-like）パターンを画定する開口した共晶炭化物ネットワークを含む。
【００１５】
以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含む、さらなる種々のロールは：
その開口した共晶炭化物ネットワークが、樹枝状アーム（dendritic arms）を含む、ロール。
【００１６】
その開口した共晶炭化物ネットワークが、共晶炭化物ネットワークの実質的に単離された（isolated）部分として形成されている、ロール。
【００１７】
その微細構造が、少なくとも、その作業層（working layer）に存在する、ロール。
【００１８】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含むロール。
【００１９】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００２０】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００２１】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、本発明によるロール。
【００２２】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００２３】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００２４】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００２５】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００２６】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、本発明によるロール。
【００２７】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、本発明によるロール。
【００２８】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、本発明によるロール。
【００２９】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、本発明によるロール。
【００３０】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００３１】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００３２】
さらに、冷間圧延における作業ロールとしての使用のために構成されている、本発明によるロール。
【００３３】
４００ｋｇを超える重量をさらに有する、本発明によるロール。
【００３４】
２１５ｍｍ〜８００ｍｍの範囲の直径をさらに有する、本発明によるロール。
【００３５】
本発明のさらなる態様は、以下のステップを含む方法によって製造される鍛造ロールであって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；他の実施形態においては、本発明による組成物は、上記の組成物または組成物の組合せのいずれかである、
ｂ．凝固インターバル（interval）において、ロールの表面層に相当するインゴットの表面層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを焼戻しするステップと；
これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロールの微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロールを提供する。
【００３６】
先に言及したロールの化学組成または微細構造に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、さらなる種々のロール。
【００３７】
本発明のさらなる態様は、本発明による、非鍛造（non-forged）ロールを製造するための方法であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；他の実施形態においては、本発明による組成物は、上記の組成物の組合せのいずれかである、
ｂ．凝固インターバルにおいて、ロールの作業層に相当するインゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを４５０℃〜５３０℃の間の温度で焼戻しして、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度に到達させるステップと；
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロール（１）の微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、方法を提供する。
【００３８】
以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかを含む、さらなる種々のロール。
【００３９】
インゴットが、作業層ならびにコアにおいて、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に１７℃／分〜５０℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内で凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４０】
インゴットが、凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層または表面において３５℃／分を超える凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４１】
凝固インターバルが、前記インゴットについて１４００℃〜１２００℃の間である、本発明による方法。
【００４２】
インゴットが、予め定められた凝固速度の関数に従ってアンペア電流供給を制御することによって、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）技術プロセスにおいて予め選択された凝固速度を維持して製造される、本発明による方法。
【００４３】
インゴットをロールに鍛造するステップが、
ａ．インゴットを約８５０〜１１００℃または８００℃〜１０００℃の間の温度に好ましくは約６時間にわたって加熱するステップと、
ｂ．インゴットを、約８００℃を超える、または８５０℃を超える温度で鍛造するステップと、
ｃ．インゴットが所望の形状およびサイズを有するロールに形成されるまでステップａ〜ｂを繰り返すステップと
を含む、方法。
【００４４】
鍛造ステップの後に、ロールブランク（roll blank）に適用される、好ましくは約７００〜１１００℃または８００℃〜９００℃の間の温度に予備熱処理するステップであって、水素拡散処理を含んでよいステップをさらに含む方法。
【００４５】
好ましくは約９００〜１１５０℃の温度で、漸進的な（progressive）誘導加熱によって表面焼入（superficial hardening）するステップをさらに含む方法。
【００４６】
ロールを焼戻しするステップが、
ｄ．ロールを約４５０〜５３０℃または４５０℃〜５２０℃の間に、好ましくは３回、加熱するステップと、
ｅ．前記加熱ステップ（複数形）の間にロールを空冷するステップと
を含む、方法。
【００４７】
ロールを機械加工して、共晶炭化物を含む白層（white layer）をテクスチャリング（texturing）することをさらに含む方法。
【００４８】
先に言及したロールの化学組成または微細構造に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な、以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、本発明のさらなる種々の方法。
【００４９】
本発明のさらなる態様は、ロールの製造における中間製品インゴットであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み；
インゴットから生じる（issued from）最終的なロールの微細構造は、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含む、インゴットを提供する。
【００５０】
先に言及したインゴットの化学組成に関して、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な態様のいずれかを含み、以下の、場合による、個々のまたは組合せ可能な以下に言及する態様のいずれかの特徴をさらに含む、本発明のさらなる種々の中間体インゴット。
【００５１】
本発明のさらなる態様は、高い圧延荷重を必要とする冷間圧延材料のための、本発明による鍛造ロールの使用を提供する。
【００５２】
本発明の他の実施形態は、ＡＨＳＳ鋼グレードのような高強度材料の冷間圧延のための、鍛造ロールの使用を提供する。
【００５３】
以下：
− ブリキ板、シート、シリコン鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよび銅のための早期（early）および仕上げスタンド、可逆（reversible）および非可逆（non-reversible）スタンドのための冷間圧延リダクションミル；または
− 冷間圧延焼戻しおよび／もしくはスキンパスミル；または
− テクスチャリングされた、もしくはテクスチャリングされていない表面を有する、２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成
から選択されたもの（selection）のための、本発明による鍛造ロールの使用。
【００５４】
作業ロールとしての、本発明による鍛造ロールの使用。
【００５５】
本発明によるロールは、コーティングされていないロールとして多くの用途に有用である。しかし、本発明のさらなる態様および実施形態において、ロールには、任意の現在のまたは特定の用途について選択されるコーティングが提供されていてもよい。コーティングは、例えばクロムコーティングであってよい。ロールは、加温圧延用途にも用いられ得る。
【００５６】
図面の簡単な説明
本発明を、実施形態を例示することによってさらに説明する：
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によるロールの概略図を示す。
【図２】本発明によるロール製造方法の概略図を示す。
【図３】本発明によるインゴットの概略図を示す。
【図４】本発明によるインゴットの製造方法を示す。
【図５】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いて作製されたロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図６】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いて作製されたロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図７】本発明による製造方法を用いて作製されるが、あまりに低い凝固速度を用いたときに逸脱（deviation）が生じるロールグレードの鋳造微細構造を示す。ロールグレードを、ロールグレードの作業層の断面図に示す。
【図８】本発明によるロール製造方法のための、第１の一連の凝固速度例を示す。
【図９】本発明によるロール製造方法のための、第２の一連の凝固速度例を示す。
【図１０】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いたときの、実験室条件で作製されるインゴットの鋳造微細構造を示す。
【図１１】Ａ〜Ｂは、本発明による製造方法を用いたときの実験室条件で作製されるが、あまりに高いＭｏ含量を用いたときに逸脱が生じるインゴットの鋳造微細構造を示す。
【図１２】本発明による鍛造の概略図を示す。
【図１３】本発明によりインゴットをロールに鍛造することによってインゴットを形成するステップの概略図を示す。
【図１４】本発明によるロールの、異なる周波数を用いた漸進的な誘導焼入の概略図を示す。
【図１５】Ａ〜Ｂは、表面テクスチャリング（ＥＤＴテクスチャリング）の後の標準グレードによるロールの表面の微細構造を示す。Ｃ〜Ｄは、表面テクスチャリング（ＥＤＴテクスチャリング）の後の本発明によるロールの表面の微細構造を示す。
【図１６】Ａ〜Ｄは、低クロム含量および高モリブデン含量を有するロールの製造の際に生成されたロールにおける不利な欠陥を示す。
【図１７】Ａは、開口した共晶ネットワークを有する本発明による微細構造の実施形態を示す。Ｂは、共晶炭化物２００が、明確に分離された共晶セル２１２を有する閉鎖された共晶ネットワークを形成する、閉鎖された（closed）共晶ネットワークを有する微細構造の例を示す。
【図１８】放電テクスチャリング後の本発明によるロール表面の微細構造を表す例を示す。
【図１９】ロールの焼戻しおよび誘導焼入後のロール表面における４ｍｍの深さのロール微細構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
詳細な説明
序論
本発明は、４００ｋｇを超える重量、または一般用途のための実施形態におけるように例えば１０００ｋｇを超える重量を好ましくは有する鍛造ロール１に概して関する。本発明によるロールは、鍛造ロール製造方法に従って製造され、該方法は、その一般的ステップにおいてはそれ自体公知であるが、本発明によるロールを製造することができる発明概念に従って特に改変されている。
【００５９】
本発明は、４００ｋｇと１００００ｋｇとの間の重量を有するロールを主として対象とする。本発明によるロールは、典型的には２００ｍｍを超える、例えば２１５ｍｍ〜８００ｍｍの間の直径２、典型的には１〜３メートルの間のバレル（barrel）の長さ８、およびネック部１０を含む典型的には約６メートルの最大長を有する。ロール１は、外側層部分に相当し、直径が、具体的なロールの用途に応じておよび／または全体のロール直径２に応じて典型的には２０ｍｍと１２０ｍｍとの間の範囲である作業層４を有する。一般には、ロールの直径２の外側１／６の部分６は、ロール１の作業層４と称される。図１を参照されたい。インゴット３４の直径２の外側１／６の部分６もまた、本明細書において、インゴット３４の作業層４と称される。
【００６０】
これらの大きなロール部を形成するときに関与する内部応力に起因して、大きな鍛造ロールを作製するのに関与する特別な問題および課題が存在する。より小さい直径を有するロールは、内部応力がより小さく、ロールが例えば焼入の際に破裂する傾向がないため、同様の処理を必要としないであろう。
【００６１】
本発明によるロール製造方法１２は、本発明によるこのサイズのロール１を製造するのに重要である。本発明のロールの改善された機械的特性、例えば低い残留内部応力は、ロール製造方法１２から得られる。得られるロールにおいて低いレベルの残留内部応力を達成するためには、温度勾配および同素変態によって誘導される内部応力が、鋳造、鍛造、熱処理および機械加工を通して製造方法の全段階で最小化されなければならない。本発明によるロール１の微細構造は、本発明によるロールの製造方法および化学組成に起因して、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを含む。
【００６２】
本発明によるロール製造方法は、図２のフロー図に概略的に示す以下の基本ステップから選択されたものを含む：
１４．鋼組成物を用意する
１６．インゴット３４を製造する
１８．前記インゴット３４をロール１に鍛造する
２０．前記ロール１を予備熱処理する
２２．前記ロール１を粗機械加工する
２４．前記ロール１を誘導焼入する
２６．前記ロール１を焼戻し熱処理する
２８．前記ロール１を機械加工する
中間製品が、それぞれのステップの後に得られる。具体的な制御パラメータおよびロールの化学組成は、本発明によるロールを製造するように選択される。
【００６３】
ロール製造方法
本発明は、以下の方法によって製造される鍛造ロール（１）に関する：
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと；
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと；
ｅ．ロールを焼戻しするステップと；
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含むロール（１）の微細構造を達成し；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶを超える硬度と、
− 絶対値で−５００ＭＰａ未満の内部圧縮応力と
を示す。
【００６４】
ここで、記載された本発明による方法のステップと組み合わせて用いられる本発明による提供された化学組成は、本発明によるロールの微細構造において所望の特性を本発明によるロールに与える。
【００６５】
本発明による鍛造ロールを作製する方法は、以下のステップを含む。
【００６６】
ステップ１４：鋼組成物の用意
本発明の一実施形態において、鋼組成物は、表１に列挙する重量％で示す以下の構成成分を含む、またはこれらからなる合金を含む。表１において、構成成分の影響ならびに選択された構成成分および特定のインターバルによって達成される創意あるロールの効果が説明される。
【００６７】
【表１−１】
【００６８】
【表１−２】
【００６９】
【表１−３】
【００７０】
【表１−４】
【００７１】
【表１−５】
【００７２】
それぞれ、０．４重量％未満の量で、Ｈ2、Ｎ2、Ｏ2、Ａｌ、Ｃｕをさらに場合により含み、鋼組成物の残りの部分は、偶発的な元素および不可避の不純物は別として、実質的にＦｅである。
【００７３】
本発明の実施形態において、鋼組成物は、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、偶発的な元素および不可避の不純物は別として、実質的にＦｅである。
【００７４】
本発明の異なる変形例および実施形態において、該組成物は、以下の例による構成成分（重量％）の組合せまたは選択を含む、またはこれらからなる。一部の場合において、先に言及した実施形態は、構成成分量の以下の変形例と組み合わされ、これと置換され、またはこれによって狭められる。
【００７５】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含むロール。
【００７６】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００７７】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、本発明によるロール。
【００７８】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、本発明によるロール。
【００７９】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００８０】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、本発明によるロール。
【００８１】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００８２】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、本発明によるロール。
【００８３】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、本発明によるロール。
【００８４】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、本発明によるロール。
【００８５】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、本発明によるロール。
【００８６】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、本発明によるロール。
【００８７】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００８８】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、本発明によるロール。
【００８９】
ステップ１６：円筒形状インゴット３４の製造１６
本発明の典型的な用途において、中間製品である、本発明の方法により製造されるインゴット３４は、４５０ｍｍと１１００ｍｍとの間の直径３２、最大で６メートルの長さ３０、および４００ｋｇと３００００ｋｇとの間の重量を好ましくは有する。図３を参照されたい。本発明によるインゴット３４を作製する方法は、インゴット３４の製造の際の迅速な冷却を可能にする技術を用いることを含む。例えば、インゴット３４は、種々のインゴット形成技術を用いて製造され得る。好適な製造技術は、特定の最小の凝固速度を達成および維持するように制御され得る技術である。
【００９０】
本発明の実施形態によると、平均凝固速度は、インゴットの形成の際に、表面において１５℃／分を超え、また、コアにおいて好ましくは１０℃／分を超えて制御される。好ましくは、この凝固速度は、例えば１４００℃と１２００℃との間であってよい凝固インターバルにおいてインゴット材料の冷却を制御しながら維持される。本発明の他の実施形態において、平均凝固速度は、凝固インターバルにおいて、作業層において３５℃／分を超えるように制御される。
【００９１】
実用的観点から、本発明を実行するとき、非常に高い凝固速度を達成することは一般に困難である。本発明のさらなる実施形態は、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内であるように制御された、作業層およびコアにおける平均凝固速度を含む。
【００９２】
本発明に従う凝固パラメータに関してプロセスを制御するために本発明において用いられる技術は、例えば種々のタイプのエレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）、例えば移動金型（moving mold）ＥＳＲ溶融技術もしくはＥＳＲクラッド技術、または噴霧形成技術などである。
【００９３】
本発明による上記実施形態のいずれかに記載した凝固速度および化学組成を用いて作製されるインゴットは、以下の特性を有する：
− 非常に微細な樹枝状マクロ構造
− 化学的性質の均一性
− 中間層におけるマクロ偏析および濃いベイニングの欠失
− 小さな（minor）偏析がない。
【００９４】
さらに、本発明による方法を用いて作製されるインゴットは、圧延品において以下の利点を有する：
− 「オレンジピール」効果（樹枝状間（ｉｎｔｅｒｄｅｎｄｒｉｔｉｃ）領域の摩耗の差に起因した樹枝状パターンの顕在化からなる）の排除
− ピンホールの問題がない
− 非常に明るい表面仕上げ
− テクスチャリングによって得られるテクスチャの均質性
− 構造の不均質に関係する跡の不在。
【００９５】
本発明の一実施形態において、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）は、本発明によるインゴット３４の製造に用いられる。概略図については図４を参照されたい。エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）は、約３００〜１１００ｋｇ／ｈを溶融することが可能であり、電極クランプ３６、スティンガ３８、電極４０、冷却ジャケット出口４２、冷却水用冷却ジャケット入口５０を含む。ＥＳＲにおいて、インゴットは、電極４０を溶融することによって形成され、したがって、電極付近に位置するスラグプール４４および溶融金属プール４６などの種々の層が、インゴット材料４８において形成される。
【００９６】
ＥＳＲはまた、水冷５４される出発プレート（starting plate）５２も含む。図４を参照されたい。ＥＳＲ技術は、再溶融されて本発明によるインゴット４８を形成する従来の溶融プロセスによって得られる出発インゴット（電極４０）を必要とする場合がある。ＥＳＲを用いた再溶融は、インゴットの形成の際にインゴットの作業層において、さらにはコアにおいて、本発明の実施形態による平均凝固速度、例えば、１５℃／分を超える平均凝固速度を達成するために、注意深く制御される。
【００９７】
電極４０は、電流によって、例えば高いアンペア電流によって、ＥＳＲプロセスにおいてこうして加熱されて、電極の鋼を再溶融して本発明によるインゴットを形成する。電極４０の高いアンペア電流は、注意深く制御されて再溶融速度を制御し、該電流はまた、冷却速度、およびこれによる凝固速度にも影響を与える。凝固速度は、予め定められた関数に従って電極に供給されるアンペア電流に依存する。基本的には、アンペア電流が高いほど、電極４０を再溶融するために供給される電力が高い（オームの法則を参照されたい）。供給される電力が高いと、スラグ温度が高くなり、かつ凝固速度が低くなる。
【００９８】
正確な再溶融速度およびスラグ温度を維持することにより、あるインターバルにおいてインゴットを冷却しながらコアにおいておよび作業層において本発明による凝固速度を用いて方向性の（directional）凝固が達成され得る。例えば、一実施形態において、凝固速度は、１４００℃〜１２００℃の凝固インターバルにおいてインゴットを冷却しながら、インゴットのコアおよび作業層の両方において平均で１５℃／分を超える。
【００９９】
本発明によると、また、本発明概念の鋼組成物およびプロセスの組合せの結果として、インゴット中の共晶炭化物含量は、５体積％未満に保持される。これにより、得られるロールに良好な研削性（grindability）を付与する。ロールの研削性は、研削が、最終的なロールの使用の際に、冷間圧延プロセスに関してロールの適切な粗度を達成するのに重要な手法であるため、重要である。５％を超える共晶炭化物濃度は、満足でない研削性のこのようなロールを与えることが知られている。
【０１００】
さらに、低い共晶炭化物含量の別の効果は、ミルにおける操作の際にロールがダストを形成する傾向が低いことである。対照的に、ダスト形成は、高濃度の炭化物を有するロールにおいて生じ得、圧延品、およびミルでの作業環境に関して良くないことである。
【０１０１】
高いレベルのＣｒ（例えば７〜１３％）を含む組成物からインゴットを作製するとき、凝固速度を制御することが特に重要である。凝固速度が遅すぎると得られる高い偏析は、高クロムインゴットに欠陥を生じさせる（ｄｅｆｅｃｔｓ）。インゴットを作製するとき凝固インターバルの際の凝固速度が１５℃／分を超えることで、低い偏析速度を与え、結果として５体積％未満の共晶炭化物含量をもたらす。
【０１０２】
本発明は、以下の例を参照することで、より容易に理解されよう。しかし、これらの例は、本発明のインゴット形成ステップの実施形態の変形例を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。
【０１０３】
比較例
例１は、本発明によるロール１の微細構造に対する、本発明の方法が有する効果を示す。例２は、比較例である。これらの例は、自然な（natural）スケールにおいてロールのプロトタイプの製造の際に実施される。実験は、用いた凝固速度に応じて鋳造した後のインゴットにおける共晶炭化物の分布およびネットワーク形状の重要な変化を示す。以下の例１および２、ならびに表２を参照されたい。共晶炭化物の分布およびインゴットにおいて見られるネットワーク形状は、本発明による鍛造および焼戻し後の最終的なロールにおいて維持される。
【０１０４】
例１
この例は、本発明によるインゴット３４の形成の際に１５℃／分を超える凝固速度を用いるときの、本発明によるロールにおける微細構造に対する効果を示す。
【０１０５】
図５Ａ〜Ｂは、１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、（インゴットの９０ｍｍの深さにおいて）平均５０℃／分の凝固速度によるプロセスを用いて作製される本発明によるインゴット１の微細構造の例を示す。本発明による例インゴット１における共晶セルは小さく（９４０、９４２）、図５Ｂは、開口した共晶ネットワークを有する断片化されたネットワークを示す。凝固の際のインゴットの種々の部分における種々の凝固インターバルに関しては、コア８２、中間の半径部分（mid-radius）８４、９０ｍｍの８６、５０ｍｍの８８、３０ｍｍの９０および表面９２における温度速度を示している図８も参照されたい。図５Ｂは、図５Ａの拡大図である。表２も参照されたい。
【０１０６】
図６Ａ〜Ｂは、１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、（インゴットの９０ｍｍの深さにおいて）平均１８℃／分の凝固速度によるプロセスを用いて作製される本発明によるインゴット２の微細構造の例を示す。図６は、本発明による例インゴット２における共晶セルを示し、これらは小さい。例えば、断面距離１０２４を参照されたい。凝固８０の際のインゴットの種々の部分における種々の凝固インターバルに関しては、コア１００、中間の半径部分１０２、９０ｍｍの１０４、５０ｍｍの１０６、３０ｍｍの１０８および表面１１０における温度速度を示している図９も参照されたい。図６Ｂは、図６Ａの拡大図である。表２も参照されたい。
【０１０７】
結論
本発明による方法は、インゴットの中間の半径部分における偏析の不在を確実にする。中間の半径部分（または、円筒ロールの直径の５／６内側部）における偏析の不在は、焼入プロセスの際にロールの完全性（integrity）を保証する。作業層における１５℃／分を超える凝固速度は、したがって、先に説明したように、研削およびダスト汚染の観点においてより良好であるより細かい微細構造を生成する。図５Ａ〜Ｂおよび図６Ａ〜Ｂを参照されたい。
【０１０８】
例２
この例は、試験１インゴットの形成の際に１５℃／分未満の凝固速度を用いる効果を示す。
【０１０９】
図７Ａ〜Ｃは、１４００℃から１２００℃までの凝固インターバルにおいてインゴットを冷却しながら、１５（実際には１０よりさらに低い）℃／分未満の凝固速度を有するプロセスを用いて作製される試験１インゴットの微細構造の例を示す。図７Ａ〜Ｃにおける比較試験１インゴットのセル７００は、サイズがより大きい。例えば断面７０８を参照されたい。該断面は、本発明による例１における例えばインゴット１における最大断面よりも大きい断面長さ７０８を有する。試験１インゴットはまた、収縮孔（shrinkage porosities）７０４も示す。粗い集塊（conglomerate）共晶ネットワーク７０２はまた、図７Ａ〜Ｃにおいても見られ得る。表２も参照されたい。図７Ｂ〜Ｃは、図７Ａの拡大図である。
【０１１０】
結論
凝固インターバルの範囲内の１５℃／分未満の凝固速度は、炭化物の高い偏析および粗い炭化物ネットワーク７０２を試験１インゴットの中間半径部分の構造およびさらには細孔７０４に与える。図７Ａ〜Ｃを参照されたい。炭化物の高い偏析および粗い炭化物ネットワークは、試験１によるインゴットによって作製された白ブランク（white blank）のロールまたは仕上げられたロールを、誘導焼入（白ブランクのロール）の際にまたは冷間圧延機（仕上げロール）において、脆性に、したがって、破裂する傾向にする。
【０１１１】
例２はまた、１５℃／分未満の凝固速度が、インゴットが本発明によるように１５℃／分を超える凝固速度を用いて作製されるときと比較して、共晶セル構造のサイズをより大きく、かつより粗くすることも示す。
【０１１２】
インゴットを作製するときの凝固インターバルの際の１５℃／分を超える凝固速度は、低い偏析速度を与え、結果として、５体積％未満の共晶炭化物含量をもたらす。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
表２は、インゴットの９０ｍｍの深さにおいて１４００℃から１２００℃までインゴットを冷却しながら、異なる平均凝固速度（*）を用いたインゴットの試験に関する実験データを示す。
【０１１５】
比較例
例３は、例えば、本発明の方法およびインゴットの化学組成がインゴットの微細構造およびしたがって本発明のロールに対しても及ぼす効果を実証する。例４は、比較例である。例３および４は、制御された凝固装置および制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって製造されたインゴットの微細構造を示す。
【０１１６】
インゴットにおける共晶炭化物ネットワークの形状は、用いた化学組成に応じて影響される。表３も参照されたい。
【０１１７】
例３
この例は、凝固インターバルにおいて、制御された凝固装置および１５℃／分を超える制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって本発明の方法に従って製造されたインゴット１の微細構造を示す。Ｍｏを１．４％で含む化学組成を本発明に従って用いるとき、開口した共晶炭化物系７５０が、インゴット構造において達成される。図１０Ａ〜Ｂを参照されたい。表３も参照されたい。この開口した共晶炭化物系７５０は、本発明によるロール１において見られるように、樹枝状パターンとして特徴づけられ、共晶炭化物構造７５２は、閉鎖された共晶炭化物ネットワークを形成しない（比較例４、試験２におけるように）が、代わりに、ネットワークにおいて樹枝状アームを形成する。図１０Ａ〜Ｂを参照されたい。該図は、本発明の方法によって製造された１．４％のＭｏを含むインゴットの微細構造の写真を示す。本発明によるこの開口した共晶炭化物系は、１．６％を超える量のＭｏを用いて作製されたロールと比較して、ロールの研削を容易にする。
【０１１８】
例４
試験２インゴットは、本発明の方法および組成物を用いて作製され、組成物の主な構成成分は上記実施形態によるが化学組成がＭｏの量に関しては本発明と異なるという差違を有する。この試験２インゴットは、凝固インターバルにおいて、制御された凝固装置および１５℃／分を超える制御された冷却速度を用いて実験室での実験によって本発明の方法に従って製造される。試験２において、Ｍｏの量は２．７７％である。表３も参照されたい。インゴットを製造する本発明の方法において２．７７％のＭｏを含む化学組成を用いることで、インゴットの共晶炭化物系が閉鎖された共晶炭化物のセルの形になる。図１１Ａ〜Ｂを参照されたい。共晶炭化物８５２は、試験２の微細構造を示す図１１Ａ〜Ｂにおける島または偏析されたセル構造のように、実質的に単離された部分８５０を形成する。図１１Ａ〜Ｂにおける白色領域は、マトリックスを表す；主として鉄、黒色は、二次炭化物である。
【０１１９】
試験２における合金元素の過剰添加により、炭化物の偏析にリンクした粗い炭化物ネットワークの形成をもたらす。表３も参照されたい。
【０１２０】
【表３】
【０１２１】
表３は、インゴットを１４００℃から１２００℃まで冷却しながら異なる平均凝固速度（*）を用いたインゴットの試験についての実験データを示す。Ｍｏ以外の構成成分は、上記のようにインターバルの範囲内である。
【０１２２】
ステップ１８：前記インゴット３４のロール１への鍛造
本発明の典型的な適用において、本発明の先のステップによって作製されたインゴット３４を次いで鍛造する。本発明の一実施形態において、インゴット３４は、インゴットから本発明によるロール１を形成するハンマーとアンビル（anvil）との間にインゴットを通すことによって断面積を低減すると同時に形状を変化させる、それ自体公知のプロセスを用いてホットプレス鍛造される。インゴットは専用の炉において加熱される。鍛造ステップの概略図については図１２を参照されたい。
【０１２３】
本発明による鍛造ステップ１８は、以下のステップを含む。図１２を参照されたい；
− インゴット３４を約６時間、８００℃〜１２００℃の間、または８５０℃〜１１００℃の間の温度に予熱するステップ５６。予熱ステップ５６は、インゴット３４を表面からインゴットのコア内までずっと加熱することを含む。鍛造の際の温度は、１２００℃を超える温度ではロールの焼成に起因してインゴット構造の欠陥をもたらすため、８００℃〜１２００℃、または８５０℃〜１１００℃の間のインターバルの範囲内に調整される。インゴットの温度を示した温度インターバルで保つ理由は、８００℃未満の温度ではインゴットのクラックの形成をもたらすからである。インゴット３４は、冷却されると、より強くなりかつ延性が低くなり、これにより、変形が継続するとクラックを誘発し得る。
【０１２４】
インゴット１を予熱（ステップ５６）した後、１．３５〜２．０の鍛造比を用いて鍛造する（ステップ６０）。鍛造ステップ６０および予熱ステップ５６が繰り返され、この鍛造サイクルは、一般的にはヒート（heat）５８と呼ばれる。ヒート５８を必要に応じて多数回繰り返して、本発明によるロールを形成する。図１２を参照されたい。
【０１２５】
一実施形態において、本発明によるロール１は、インゴットをロールブランクに鍛造するためにヒート５８を３〜６回用いて鍛造される。ロールブランクは、ロールの形状を有するが、ミルにおいて使用可能なロールになるための最終処理を欠くバレルを依然として有するロールである。
【０１２６】
別の実施形態において、インゴット３４は、数回のヒート５８において鍛造される。ロールを鍛造する概略図については図１３を参照されたい：
ａ）まず、インゴット３４は、数回または１〜２回のヒート５８で断面積が調整される、
ｂ）ロールの一方のネック部は、１回のヒートで作製される、
ｃ）ロールの他方のネック部は、次回のヒートで鍛造される。
【０１２７】
本発明による鋼組成物を鍛造することは、例となる標準の鋼グレードの鍛造と比較して、本発明に従うより高い合金含量のために、実施がより困難である。
【０１２８】
鍛造の際、インゴット３４の直径３２は、本発明によるロール１に鍛造される間に、３０％〜５０％低減される。例えば、本発明によるロール１は、２５０ｍｍ〜８００ｍｍの間の直径２を好ましくは有する。図１を参照されたい。本発明によるインゴット３４は、４００ｍｍ〜１０００ｍｍの間、または４５０ｍｍ〜１１００ｍｍの間の直径３２を好ましくは有する。
【０１２９】
インゴット３４が、凝固ステップ８０の際のインゴット３４の製造方法の際に形成される所望の共晶炭化物微細構造を有することが重要である。５体積％未満の共晶炭化物量を有する、本発明による共晶炭化物微細構造を有するインゴット３４は、熱圧鍛造技術を用いて鍛造することが可能であることが示される。別の方法により、例えば１５℃／分未満の凝固速度により形成されたインゴットを用いると、これらの大きなロールに、誘導焼入の際またはミルにおいて破裂を生じさせる。
【０１３０】
ステップ２０：前記ロール１の予備熱処理
本発明の製造方法において、ロールは予備熱処理ステップによって処理される。本発明の一実施形態において、ロールは、本発明による予備熱処理２０の際に炉において７００℃〜１１００℃の間に加熱されて、次いでロールは満足のいく水素拡散が起こるまで或る時間の間、該温度で保たれる。予備熱処理（焼準（normalizing）および球状化焼鈍）は、ロールの機械加工性を改善するために実施される。
【０１３１】
ステップ２２：前記ロールの粗機械加工２２
本発明の製造方法において、ロールは、粗機械加工ステップ２２によって処理される。本発明によって形成されたロール１の粗機械加工２２は、鍛造ロールの外側層を除去することを意味する。本発明の一実施形態において外側層は粗機械加工の際に除去される。ロールは、粗機械加工により処理される前は、黒ブランク（black blank）と呼ばれる。ロールの表面における酸化層を除去することにより、黒ブランクロールは次いで白ブランクに変えられる。
【０１３２】
ステップ２４：前記ロール１の誘導焼入
本発明の製造方法において、ロールは誘導焼入によって処理される。ロールの誘導焼入の際、ロールの硬質表面が形成される。誘導焼入ステップの概略図については図１４を参照されたい。
【０１３３】
本発明の一実施形態において、ロールは、電流または５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の電圧周波数が誘導焼入ステップの際にインダクタ配置（arrangement）７０を通して適用される間に、下方にゆっくりと移動される。ロール１は、加熱ステップの後に、水冷７２を用いて冷却される。図１４を参照されたい。形成された硬質表面はまた、ロールの作業層４とも呼ばれ、ロール１の全体の直径２の約１／６である（図１、番号６を参照されたい）。ロールのバレル表面は、急冷ボックスに通じている電気コイルを含む一連のインダクタを通って降下されるとき、迅速に加熱される。誘導加熱の迅速な熱浸透および水を用いた直後の急冷は、均一なロール表面硬度を有する所定の層を製造する。ロールのネック部およびコアは、いずれも、このプロセスを通じて低温のままである。誘導焼入の際、典型的には５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の周波数がロール１の表面に適用され、そのインターバルのより低い部分から選択された周波数はロール１のより深い作業層４を付与する。形成される作業層の深さに影響する他の因子は、（いくつかのインダクタが用いられる場合）インダクタ７０間のギャップである。インダクタ７０とロール１との間のギャップまたは距離はまた、形成される作業層４の深さに影響する。本発明による誘導焼入ステップ２４は、単一または二重以上の周波数であり得る。
【０１３４】
本発明によるロールは、従来の焼入技術を用いると破裂し、誘導加熱は、本発明によるロールの焼入に最も好適な技術である。誘導焼入２４の際のロール１の冷却は、高流量の冷水によって実施される。
【０１３５】
本発明の一実施形態において、誘導焼入３４は、２度の誘導焼入によってなされ、誘導焼入２４後のロール１の冷却は、４０℃の温度を有しかつ約３００ｍ3／ｈの流量で搬送される高流量の水によってなされ、ロールは、０．３ｍｍ〜１ｍｍ／ｓの速度で下方に移動される。
【０１３６】
一実施形態において、誘導焼入ステップ２４は、０．５時間〜２時間の間を要する。
【０１３７】
ステップ２６：前記ロールの焼戻し
本発明の製造方法において、ロール１は焼戻しされる。焼戻しステップの目的は、ロールの脆性を低減させ、硬度のレベルを調整することである。焼戻しステップ２６は、内部応力を減少させるため、ロールの形成の際に重要なステップである。焼戻しステップの際に、ロールは、炭化物の拡散および二次析出によってその最終的な微細構造に達する。空冷は、焼戻し加熱ステップ（複数）の間に適用される。ロールは４５０℃〜５３０℃において好ましくは３回焼戻しされる。焼戻しステップにより、ロールが、７８０ＨＶを超える、または７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の所要の硬度レベルを得る。焼戻しプロセスの際の時間および温度の正確な制御は、焼戻し後に本発明の方法によって作製されるロールが５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを有するように、よく均衡の取れた微細構造、例えば焼戻しマルテンサイトを有する金属を達成するのに重要である。
【０１３８】
ステップ２８：前記ロールの機械加工
本発明の製造方法において、ロールは、ミルで用いられる前に機械加工ステップ２８によって好ましくは処理される。例えばミルにおいてロールの用途に特定の表面処理が、研削および他の表面処理によって実施されて、ロールの表面において所望の粗度および関係する摩擦が得られる。ロールの表面処理の例は、例えば、レーザビームテクスチャリング（ＬＢＴ）、電子ビームテクスチャリング（ＥＢＴ）または放電テクスチャリング（ＥＤＴ）である。
【０１３９】
一実施形態において、ロールは、研削および放電テクスチャリング（ＥＤＴ）表面処理によって処理される。図１５Ａ〜Ｂは、放電テクスチャリング後の低いクロム組成を含むロールの表面の微細構造を示す。図１５Ｃ〜Ｄは、放電テクスチャリング後の本発明によるロールの表面の微細構造を示す。図１５Ｄにおける白層３００の下部には、再オーステナイト化層およびより薄い軟化ゾーンが存在する。なぜなら、このグレードは、高い焼戻し温度を有するからである。図１５Ｄにおける白層内では、共晶炭化物３０２が電気アークエネルギーによって影響されていないことにも注意されたい。比較として、これらの種類の炭化物は、図１５Ａ〜Ｂに記載のロールには存在しない。本発明によるロールは、白層における硬質共晶炭化物の存在に起因して標準グレードのロール（図１５Ａ〜Ｂを参照されたい）よりも良好な特性および性能を有する。
【０１４０】
図１８は、図１５Ｄのさらなる概略図を示し、再溶融に起因して形成された、新たに形成された共晶炭化物３０２が、白層３０４内に存在する、本発明によるロール表面の微細構造を表す。先に形成された共晶炭化物３００もまた図１８に示す。図１８におけるロール表面は、本発明によって放電テクスチャリング後に表面がどのように見えるかを示す。スケール３０６は、５μｍを表す。
【０１４１】
上記の方法によって作製される本発明によるロール１
本発明による典型的なロールは、２１５ｍｍと８００ｍｍとの間、または２５０ｍｍ〜７００ｍｍの間の直径を有し、ネック部を含む全長は、最大で６メートルであり、ここで、バレル長は１メートル〜３メートルの間である。ロールの典型的な重量は、４００ｋｇ〜１００００ｋｇの間である。本発明の実施形態によるロールの微細構造は、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトを含むことを特徴とし、ここで、ロールは、５体積％未満の共晶炭化物の開口した共晶炭化物ネットワークを含み、ロール（１）は、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度；および−３００〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力を示す。ロールのこれらの特性は、本発明のロール製造方法に起因しており、また本発明の化学組成によるロールの化学組成にも起因している。
【０１４２】
本発明によるロールは、高圧に耐えるロールを必要とする冷間ストリップミルにおいて用いられることを意図している。本発明によるロールは、作業ロールとして冷間ストリップミルにおいて用いられることを意図しており、圧延プロセスにおけるいずれのスタンドにも好適であり、２段〜６段（２Ｈｉ〜６Ｈｉ）ミルにおいて好適であり、表面において、仕上げスタンドで必要とされる０．３μｍ〜０．５μｍの粗度から、最初の（initial）スタンドにおいて必要とされる１．５μｍ〜２．５μｍの粗度までを有し得る。
【０１４３】
本発明は、以下の例を参照することによってより容易に理解されよう。しかし、これらの例は、本発明のロール特性を示すことを意図しており、本発明の範囲を限定すると解釈されてはならない。
【０１４４】
表４において、種々のロールが、本発明によるロールと比較される。全てのロールは、０．２〜０．５の間の重量％の量でＭｎを含む。
【０１４５】
本発明の２つの例
表４における本発明によるロール１は、本発明による方法を用いて、凝固インターバルの際に作業層において１５℃／分を超える凝固速度を用いて、ならびにさらには５０ＨＺ〜２５０ＨＺの周波数を用いた誘導加熱を用いて、および４５０℃〜５３０℃にて３回焼戻しして作製される。
【０１４６】
表４における本発明によるロール２は、本発明による方法を用いて、凝固インターバルの際に作業層において１８℃／分の凝固速度を用いて、ならびにさらには５０ＨＺ〜２５０ＨＺの周波数を用いた誘導加熱を用いて、および；最初は４９０℃で、次いで４９０℃で、最後の焼戻しにおいては４８０℃で３回焼戻しして作製される。図１９は、焼戻しおよび誘導焼入の後のロールの微細構造を示す（ロール２の表面から４ｍｍの深さでサンプリングされている）。ロールの、開口した共晶ネットワークおよび共晶炭化物１０３２を有する微細構造１０３４はまた、図１９にも示される。
【０１４７】
【表４】
【０１４８】
表４におけるロールのＭｎ含量は、全て０．４〜０．５の範囲内であり、表４におけるロールのＳｉ含量は、全て０．２〜２．０の範囲内であり、Ｎｉは、常に１％未満である。
【０１４９】
ロールの用途
ロールが好適である用途は、
アルミニウム工業：
− シングルスタンド、４段、可逆ミルなし（no reversing mill）
鋼工業：
− ４段、シングルスタンド、可逆
− 連続および非連続方法におけるシートについては、４段、タンデム、４および５スタンド
− ブリキ板については、４段、タンデム、４および５スタンド
− シートについては、６段、タンデムミル
である。
【０１５０】
ロールの用法
本発明による鍛造ロールは、冷間圧延機における、または例えば；
− ブリキ板、シート、ケイ素鋼、アルミニウムまたは銅用の、早期および仕上げスタンド、可逆および非可逆スタンドのための冷間圧延リダクションミル。
− 冷間圧延焼戻しおよび／またはスキンパスミル；
− テクスチャリングされた、もしくはテクスチャリングされていない表面を有する２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成、
− ＡＨＳＳ鋼グレードの冷間圧延
における例えば作業ロールまたは中間ロールとして用いられるのに好適である。
【０１５１】
ロール表面
表面テクスチャ
公知のロールについての１つの課題は、表面テクスチャがロールの使用中に摩耗してしまうことである。表面テクスチャは、摩擦係数を確保してストリップの滑りおよび／または脱線を回避するため、重要である。さらに、表面テクスチャは、圧延されたストリップの深絞りおよび塗装に重要な表面特性を付与するストリップの表面テクスチャを決定する。本発明によるロールは、ロールの白層に起因して、その表面テクスチャを保つための増大した能力を示し、ここで、白層は、硬質共晶炭化物をＭ7Ｃ3として含む。作業層において；最終の熱処理後の本発明のロールの微細構造は、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトならびにマトリックス内に微細かつ均一に分布したＭＣおよびＭ2Ｃ（Ｍ＝金属、Ｃ＝炭素）としての炭化物からなる。このタイプの微細構造は、ロールの表面テクスチャを保つために重要であることが示されている。
【０１５２】
粗度の移動（roughness transfer）
ロール表面の粗度の移動は、ロールの使用中に変化する。本発明によるロールは、ロールの寿命に重要である圧延の際に粗度の移動を一定に保つための増大された能力を示す。これは、ロールを作製するときに用いられる特定の特許請求された組成およびさらには製造方法に起因する。
【０１５３】
ミルにおけるスケジュールフリー（schedule-free）圧延
ロールの使用中の課題は、ロール表面上に積み重ねられた汚れがストリップ上に線状の跡を残すことである。作業層において、本発明によるロールは、本発明のロールの微細構造が、５体積％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトならびにマトリックス内に微細かつ均一に分布されたＭＣおよびＭ2Ｃ（ここで、Ｍは金属を示し、Ｃは炭素を示す）としての炭化物を含むことに起因して、強い表面を有する。この特別な微細構造は、スケジュールフリー圧延の可能性を増大させる。
【０１５４】
剥離
公知のロールについての別の課題は、ロール内部でのクラックの伝播が、圧延操作およびロールの残留内部応力場によって誘発される累積応力によって支配されることである。稼働中のロールは、一連の複雑な応力に供される。本発明によるロールは、低いレベルの残留内部応力、およびしたがって良好な剥離耐性を示し、これによりミル事故発生率を低くする。
【０１５５】
本発明のロールの機械的強度は、本発明のロールと同じ合金組成を有するが別の製造方法を用いて作製されるロールと比較してより良好である。本発明によるロールの機械的強度は、ロールの作業層において形成された開口した共晶ネットワークに起因している。この開口した共晶ネットワークは、ロール作製方法における冷却ステップの際に形成される。インゴットを作製するとき冷却ステップの際に凝固速度が１５℃／分を超えることは、本発明によるロールに存在する開口したネットワークの形成に重要である。
【０１５６】
また、焼入後、ロールの製造の際に高温で、例えば４５０℃〜５３０℃の間で種々の焼戻し処理を蓄積することで、ロールの内部応力の重要な緩和を誘発する。内部応力は、外層の特異的（differential）加熱を用いることによって最小化される。本発明によるロールの硬さ浸透深さは、ロール表面から内側方向に測定した直径で２０ｍｍと１２０ｍｍとの間に制御され得る。本発明のロールの内部圧縮応力は、好ましくは絶対値で（in absolute value）−３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間であるか、または例えば−４００ＭＰａ未満である。
【０１５７】
ロールの微細構造
図１７Ａは、本発明による例示されたロール微細構造の概略図を示す。図１７Ａにおいて、開口した炭化物ネットワークを形成することによって共晶セル構造２０４を形成する共晶炭化物から構成される樹枝状アーム２１０が見られる。共晶セル２０４を形成する樹枝状アーム２１０から構成される開口した共晶ネットワークは、図１７Ａに見ることができ、本発明による特定の化学組成に起因して本方法において形成される。スケール２０８は、１００μｍを表す。
【０１５８】
本発明の一実施形態において、本発明のロールの微細構造は、セル構造の１つの粒子または２つの粒子にわたってのみ広がる開口した共晶ネットワークを含む。
【０１５９】
比較すると、図１７Ｂは、閉鎖された共晶ネットワークを示し、ここで、共晶炭化物２００は、明確に分離された共晶セル２１２を有する閉鎖された共晶ネットワークを形成する。このタイプのネットワークは、このタイプの微細構造を含むとき、ロールの脆性に起因して本発明によるロールには望ましくない。スケール２１４は、１００μｍを表す。
【０１６０】
本発明は、付随する特許請求の範囲内にある種々の実施形態によって説明されてきた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含む鋼組成物を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物であり、
ここで、ロール（１）の微細構造が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含み、ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロール（１）。
【請求項２】
開口した共晶炭化物ネットワークが、共晶セルのセル様パターンを画定する、前記請求項のロール。
【請求項３】
開口した共晶炭化物ネットワークが、樹枝状アームを含む、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項４】
前記微細構造が、少なくとも、ロールの作業層に存在する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項５】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含む鋼組成物を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項６】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項７】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項８】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項９】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１０】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１１】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１２】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１３】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１４】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１５】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１６】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１７】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１８】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１９】
さらに、冷間圧延における作業ロールとしての使用のために構成されている、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２０】
４００ｋｇを超える重量をさらに有する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２１】
２１５ｍｍ〜８００ｍｍの範囲の直径をさらに有する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２２】
非鍛造ロールを製造するための方法であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと、
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと、
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと、
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと、
ｅ．ロールを４５０℃〜５３０℃の間の温度で焼戻しして、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度に到達させるステップと
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含むロール（１）の微細構造を達成し、
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、方法。
【請求項２３】
インゴットが、作業層ならびにコアにおいて、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に１７℃／分〜５０℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内で凝固速度を維持して製造される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
インゴットが、凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において３５℃／分を超える凝固速度を維持して製造される、請求項２２から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
凝固インターバルが、前記インゴットに関して１４００℃〜１２００℃の間である、請求項２２から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
インゴットが、凝固速度の予め定められた関数に従ってアンペア電流供給を制御することによって、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）技術プロセスにおいて予め選択された凝固速度を維持して製造される、請求項２２から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
インゴットをロールに鍛造するステップが、
ａ．インゴットを８００℃〜１２００℃の間または８５０℃〜１１００℃の間の温度に好ましくは約６時間にわたって加熱するステップと、
ｂ．インゴットを８００℃を超える、または８５０℃を超える温度で鍛造するステップと、
ｃ．インゴットが所望の形状およびサイズを有するロールに形成されるまでステップａ〜ｂを繰り返すステップと
を含む、請求項２２から２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
鍛造ステップの後に、好ましくは７００℃〜１１００℃の間または８００℃〜９００℃の間の温度に予備熱処理するステップであって、水素拡散処理を含んでよいステップをさらに含む、請求項２２から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
ロールを焼戻しするステップが、
ａ．ロールを約４５０℃〜５３０℃に、好ましくは３回、加熱するステップと、
ｂ．加熱ステップ（複数）の間にロールを空冷するステップと
を含む、請求項２２から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
ロールを機械加工して、共晶炭化物を含む白層をテクスチャリングすることをさらに含む、請求項２２から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
白層における前記共晶炭化物が、Ｍ7Ｃ3から選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１から２１のいずれかに記載の特徴をさらに含む、請求項２２から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
以下のステップを含む方法によって製造される鍛造ロール（１）であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップ；
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップ；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップ；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップ；
ｅ．ロールを焼戻しするステップ；
これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含むロール（１）の微細構造が達成され；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロール（１）。
【請求項３４】
請求項１から３２のいずれかに記載の特徴をさらに含む、請求項３３のロール。
【請求項３５】
前記請求項１から３４のいずれかに記載のロールの製造における中間製品インゴットであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み、
インゴットから生じる最終的なロールの微細構造が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含む、インゴット。
【請求項３６】
請求項１から３４のいずれかに記載の特徴をさらに含む、前記請求項の中間製品インゴット。
【請求項３７】
高い圧延荷重を必要とする冷間圧延材料のための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項３８】
ＡＨＳＳ鋼グレードのような高強度材料の冷間圧延のための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項３９】
− ブリキ板、シート、ケイ素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよび銅のための早期および仕上げスタンド、可逆および非可逆スタンドのための冷間圧延リダクションミル；または
− 冷間圧延焼戻しおよび／もしくはスキンパスミル；または
− テクスチャが与えられた、もしくはテクスチャが与えられていない表面を有する、２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成
から選択されるもののための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項４０】
請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの、作業ロールとしての使用。
【請求項４１】
ロールがコーティングされていない、前記請求項のいずれかに記載のロール、方法によって製造されたロール、ロールを製造するための方法および／またはロールの使用。
【請求項４２】
ロールが選択可能なコーティング、例えばクロムコーティングによってコーティングされている、前記請求項のいずれかに記載のロール、方法によって製造されたロール、ロールを製造するための方法および／またはロールの使用。
【請求項１】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含む鋼組成物を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物であり、
ここで、ロール（１）の微細構造が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと、
を含み、ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロール（１）。
【請求項２】
開口した共晶炭化物ネットワークが、共晶セルのセル様パターンを画定する、前記請求項のロール。
【請求項３】
開口した共晶炭化物ネットワークが、樹枝状アームを含む、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項４】
前記微細構造が、少なくとも、ロールの作業層に存在する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項５】
重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ、
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
１％未満のＮｉ、
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2、
２％未満のＷ、および
１％未満のＮｂ、および
１％未満のＴｉ、および
０．５％未満のＴａ、および
０．５％未満のＺｒ
を含む鋼組成物を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項６】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８％〜０．９９％の間のＣである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項７】
鋼組成物中のＣ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜０．９％の間のＣである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項８】
鋼組成物中のＭｎ含量が、重量％で全ロール重量の０．４％〜０．５％の間のＭｎである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項９】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．２％〜１．５％の間のＳｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１０】
鋼組成物中のＳｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．８５％〜１．１５％の間のＳｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１１】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．０％〜１１％の間のＣｒである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１２】
鋼組成物中のＣｒ含量が、重量％で全ロール重量の７．３％〜８．０％未満の間のＣｒである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１３】
鋼組成物中のＭｏ含量が、重量％で全ロール重量の１．４５％〜１．５５％の間のＭｏである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１４】
鋼組成物中のＮｉ含量が、重量％で全ロール重量の０．３未満のＮｉである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１５】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜２．１％の間のＶである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１６】
鋼組成物中のＶ含量が、重量％で全ロール重量の１．３％〜１．６％の間のＶである、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１７】
鋼組成物が、重量％で、
０．８〜０．９９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．２〜１．５％のＳｉ、および
７．０〜１１％のＣｒ、および
０．６〜１．６％のＭｏ、および
１．０未満のＮｉ、および
１．０〜２．１％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１８】
鋼組成物が、重量％で、
０．８５〜０．９％のＣ、および
０．４〜０．５％のＭｎ、および
０．８５〜１．１５％のＳｉ、および
７．３〜８．０％未満のＣｒ、および
１．４５〜１．５５％のＭｏ、および
０．３未満のＮｉ、および
１．３〜１．６％のＶ、および
０．０１５％未満のＰ、および
０．０１５％未満のＳ、および
３０ｐｐｍ未満のＯ2、および
１００ｐｐｍ未満のＮ2、および
３ｐｐｍ未満のＨ2
を含み、ロールの残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項１９】
さらに、冷間圧延における作業ロールとしての使用のために構成されている、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２０】
４００ｋｇを超える重量をさらに有する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２１】
２１５ｍｍ〜８００ｍｍの範囲の直径をさらに有する、前記請求項のいずれかに記載のロール。
【請求項２２】
非鍛造ロールを製造するための方法であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップと、
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップと、
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップと、
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップと、
ｅ．ロールを４５０℃〜５３０℃の間の温度で焼戻しして、７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度に到達させるステップと
を含み、これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含むロール（１）の微細構造を達成し、
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、方法。
【請求項２３】
インゴットが、作業層ならびにコアにおいて、１５℃／分〜５５℃／分、または代替的に１７℃／分〜５０℃／分、または代替的に３５℃／分〜５５℃／分、または代替的に４５℃／分〜５５℃／分の範囲内で凝固速度を維持して製造される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
インゴットが、凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において３５℃／分を超える凝固速度を維持して製造される、請求項２２から２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
凝固インターバルが、前記インゴットに関して１４００℃〜１２００℃の間である、請求項２２から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
インゴットが、凝固速度の予め定められた関数に従ってアンペア電流供給を制御することによって、エレクトロスラグ精製炉（ＥＳＲ）技術プロセスにおいて予め選択された凝固速度を維持して製造される、請求項２２から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
インゴットをロールに鍛造するステップが、
ａ．インゴットを８００℃〜１２００℃の間または８５０℃〜１１００℃の間の温度に好ましくは約６時間にわたって加熱するステップと、
ｂ．インゴットを８００℃を超える、または８５０℃を超える温度で鍛造するステップと、
ｃ．インゴットが所望の形状およびサイズを有するロールに形成されるまでステップａ〜ｂを繰り返すステップと
を含む、請求項２２から２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
鍛造ステップの後に、好ましくは７００℃〜１１００℃の間または８００℃〜９００℃の間の温度に予備熱処理するステップであって、水素拡散処理を含んでよいステップをさらに含む、請求項２２から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
ロールを焼戻しするステップが、
ａ．ロールを約４５０℃〜５３０℃に、好ましくは３回、加熱するステップと、
ｂ．加熱ステップ（複数）の間にロールを空冷するステップと
を含む、請求項２２から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
ロールを機械加工して、共晶炭化物を含む白層をテクスチャリングすることをさらに含む、請求項２２から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
白層における前記共晶炭化物が、Ｍ7Ｃ3から選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１から２１のいずれかに記載の特徴をさらに含む、請求項２２から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
以下のステップを含む方法によって製造される鍛造ロール（１）であって、
ａ．重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を用意するステップ；
ｂ．凝固インターバルにおいて、インゴットの作業層において１５℃／分を超える凝固速度を維持してインゴットを製造するステップ；
ｃ．インゴットをロールに鍛造するステップ；
ｄ．誘導加熱によってロールを焼入するステップ；
ｅ．ロールを焼戻しするステップ；
これにより、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含むロール（１）の微細構造が達成され；
ロール（１）が、
− ７８０ＨＶ〜８４０ＨＶの間の硬度と、
− −３００ＭＰａ〜−５００ＭＰａの間の内部圧縮応力と
を示す、鍛造ロール（１）。
【請求項３４】
請求項１から３２のいずれかに記載の特徴をさらに含む、請求項３３のロール。
【請求項３５】
前記請求項１から３４のいずれかに記載のロールの製造における中間製品インゴットであって、重量％で、
０．８〜１％未満のＣ、
０．２〜０．５％のＭｎ、
０．２〜２．０％のＳｉ、
７．０〜１３．０％のＣｒ、
０．６〜１．６％のＭｏ、
１．０を超え３．０％までのＶ
を含み、
鋼の残りの部分が、実質的にＦｅならびにあり得る偶発的なおよび／または不可避の不純物である鋼組成物を含み、
インゴットから生じる最終的なロールの微細構造が、
− 体積あたり５％未満の残留オーステナイト比率を有する焼戻しマルテンサイトと、
− 体積あたり５％未満の共晶炭化物を有する開口した共晶炭化物ネットワークと
を含む、インゴット。
【請求項３６】
請求項１から３４のいずれかに記載の特徴をさらに含む、前記請求項の中間製品インゴット。
【請求項３７】
高い圧延荷重を必要とする冷間圧延材料のための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項３８】
ＡＨＳＳ鋼グレードのような高強度材料の冷間圧延のための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項３９】
− ブリキ板、シート、ケイ素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムおよび銅のための早期および仕上げスタンド、可逆および非可逆スタンドのための冷間圧延リダクションミル；または
− 冷間圧延焼戻しおよび／もしくはスキンパスミル；または
− テクスチャが与えられた、もしくはテクスチャが与えられていない表面を有する、２段、４段および６段スタンドとしてのミル構成
から選択されるもののための、請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの使用。
【請求項４０】
請求項１から２１または３３から３４のいずれかに記載のロールの、作業ロールとしての使用。
【請求項４１】
ロールがコーティングされていない、前記請求項のいずれかに記載のロール、方法によって製造されたロール、ロールを製造するための方法および／またはロールの使用。
【請求項４２】
ロールが選択可能なコーティング、例えばクロムコーティングによってコーティングされている、前記請求項のいずれかに記載のロール、方法によって製造されたロール、ロールを製造するための方法および／またはロールの使用。
【図１】
【図３】
【図４】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図３】
【図４】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１８４４７１（Ｐ２０１２−１８４４７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−４８０８８（Ｐ２０１１−４８０８８）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（５１１０５８４８６）オーケシュ アクチボラゲット (1)
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＥＲＳ ＡＢ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８０８８（Ｐ２０１１−４８０８８）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（５１１０５８４８６）オーケシュ アクチボラゲット (1)
【氏名又は名称原語表記】ＡＫＥＲＳ ＡＢ
【Ｆターム（参考）】
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