冷間圧延機のロールの材質は技術的な細かい点ではなく、表面仕上げの品質、寸法公差、ロールの摩耗率、そして最終的にはトン当たりの生産コストに直接影響します。過去 30 年にわたり、製鉄所、アルミニウム加工業者、特殊金属メーカーと協力して、私たちは間違ったロール材料の選択が早期の表面疲労、ダウンタイムの増加、およびストリップの品質の不安定にどのようにつながるかを直接見てきました。このガイドでは、冷間圧延機のロールが実際に何でできているか、それぞれの材料が使用される理由、および用途に適したものを選択する際に考慮すべき点について説明します。
冷間圧延は、熱間圧延が提供する熱緩衝なしで動作します。ワークピースは室温または室温に近い温度でミルに入ります。これは、ロール表面が熱による軟化効果なしに完全な機械的負荷に耐えることを意味します。冷間圧延機のワークロール内の接触圧力は、 1,500MPa そして、表面は同時に摩耗に耐え、正確な仕上げを維持し、何百万回もの回転サイクルにわたって微小亀裂の発生に耐えなければなりません。
これが、冷間圧延ロールが熱間圧延ロールと比較して非常に異なる特性プロファイルを備えた材料を要求する理由です。つまり、非常に高い表面硬度 (通常は ショア C 95 ～ 105 以上 ）、優れた耐摩耗性、微細で均一な炭化物の分布、および破損することなく衝撃荷重を吸収するコア内の適切な靭性を備えています。
ミルのタイプ、ストリップ製品、速度、および必要な表面品質に応じて、いくつかの異なる材料ファミリーが使用されます。以下に、最も一般的なオプションの内訳を示します。
高クロム鉄ロールには次のものが含まれます。 12 ～ 26% クロム これにより、マトリックス全体に分散された硬い M7C3 タイプの炭化物の形成が促進されます。これらの炭化物は、標準的な冷却鉄ロールに含まれる鉄炭化物よりも大幅に硬く、HCr ロールに特有の耐摩耗性を与えます。一般的な加工硬度の範囲は次のとおりです。 ショアC 95～102 .
HCrロールは、冷間圧延鋼帯のスキンパスミルやテンパーミルのワークロールとして広く使用されています。一貫して滑らかな表面仕上げを実現し、滑り傷に対する良好な耐性を示します。これは、自動車グレードまたは家電グレードのシートを製造する場合に重要です。トレードオフは靭性が比較的低いことです。これらのロールは慎重な熱管理が必要であり、衝撃荷重を受けるとエッジに亀裂が入りやすくなります。
私たちの 高クロム鉄ロール製品ページ 利用可能なグレードとアプリケーションについてさらに詳しく説明します。
高速度鋼ロールは、冷間圧延ワークロールで現在利用可能な最も先進的な材料オプションであり、要求の厳しい用途ではますます第一の選択肢となっています。 HSS には以下の組み合わせが含まれます W、Mo、V、Cr、Co MC および M2C タイプの炭化物の緻密なネットワークを生成する合金元素。鋳造ロールで達成可能な最も硬い炭化物の 1 つであり、通常、硬度値は次のとおりです。 HRC 85 ～ 90 (ビッカース ~900 ～ 1000 HV) ロール表面にあります。
冷間圧延におけるハイス鋼の主な利点は次のとおりです。 非常に長いキャンペーン期間 。従来の無期限冷却鉄ワークロールと比較して、HSS ロールはドレスあたり 3 ～ 5 倍の回転キロメートルを供給でき、ロールの交換と研削の頻度を大幅に削減します。ケイ素鋼、ブリキ、またはステンレスストリップを処理する高出力冷間タンデムミルの場合、これはロール消費コストの削減とミルの可用性の向上に直接つながります。
HSS ロールの製造に使用される遠心鋳造プロセスは非常に重要です。外側のシェル (通常は 深さ30～80mm ）は HSS 合金から鋳造され、コアは必要な破壊靱性を提供するためにダクタイル鋳鉄または球状鋳鉄から鋳造されます。この複合構造により、HSS ロールが商業的に実現可能になります。純粋な HSS は全体的に法外にもろくなります。
当社の製品範囲を確認できます 冷間および熱間ミル用途向けの高速度鋼ロール 当社が提供するグレードを理解するため。
冷間圧延機のバックアップ ロール（ワーク ロールより直径がはるかに大きく、巨大な分離力を伝達する必要がある）には、鍛造鋼または合金鋳鋼が標準的な選択肢です。これらのロールは、表面硬度よりも芯強度と破壊靱性を優先します。一般的な合金組成には、次の作業硬度値を達成するために熱処理された Cr-Mo または Cr-Mo-V 鋼が含まれます。 ショア C 55–75 ロール本体表面に。
バックアップ ロールはストリップと直接接触しないため、極度の表面硬度はそれほど重要ではなく、耐スポーリング性やワーク ロールのたわみプロファイルをサポートする能力よりも重要です。冷間タンデム圧延機でのバックアップ ロールの破損は、考えられる限り最も高額な故障の 1 つであり、ロール自体と圧延機のハウジングの両方が損傷する可能性があります。そのため、バックアップ ロールの材料選択は、主に靱性工学の観点から決定されます。
私たちの 合金鋳鋼ロール さまざまな冷間圧延機構成で作業位置とバックアップ位置の両方で使用できるように製造されています。
インフィニティチルドアイアンロールは、冷間圧延用途、特に表面仕上げの要件がそれほど厳しくないテンパーミルやスキンパス作業で使用される、古くより確立された材料の 1 つです。 「不定」の指定は、硬い外側の冷却層と柔らかいねずみ鉄の芯の間の段階的な移行を指します。鋭い境界がないため、層の剥離に対する耐性が向上します。
作業面の硬度は通常、次の範囲にあります。 ショア C 90–98 範囲。 IC ロールは HCr や HSS よりも耐摩耗性が劣りますが、ロールあたりのコストが低く、低速、低圧の冷間圧延パスで許容可能な性能を提供します。これらは、非鉄金属の冷間圧延ライン、線材工場、および鉄鋼の二次加工施設で依然として一般的です。
以下の表は、最初の材料選択の議論に役立つ、最も一般的な冷間圧延ワークロール材料の主な特性をまとめたものです。
| 材質 | 一般的な表面硬度 | 耐摩耗性 | 靭性 | 一般的なコールドミルの用途 |
|---|---|---|---|---|
| 無期限チルドアイロン（IC） | ショア C 90–98 | 中等度 | 中等度 | テンパーミル、非鉄冷間圧延 |
| 高クロム鉄 (HCr) | ショア C 95–102 | 高 | 中等度–Low | スキンパスミル、コールドストリップ仕上げスタンド |
| ハイス鋼(HSS) | HRC 85 ～ 90 (シェル) | 非常に高い | 中等度 (composite core) | コールドタンデムミル、ケイ素鋼、ブリキ |
| 合金鋳鋼 | ショア C 55–75 | 中等度 | 高 | 冷間タンデムミルのバックアップロール |
材料のグレードを指定するだけでは不十分です。製造ルートによって、材料の可能性が完成したロールで実際に実現されるかどうかが決まります。冷間圧延ロールの場合、次の 3 つの製造側面が特に重要です。
湖州中杭ロールの製造プロセスは、中周波炉溶解、遠心鋳造、高温ステージと極低温ステージの両方による制御熱処理、および CNC 精密機械加工を統合しており、これらはすべて、ロールごとに個別の製品トレーサビリティを備えた ISO 9001 認定の品質管理システムの下で行われています。
冷間圧延機のロールの材料選択は、一般的なガイドラインだけではなく、運用データに基づいて行う必要があります。決定には次の要素が影響します。
当社は幅広い製品を製造しています。 冷間圧延機ロールおよびその他の圧延機ロール この記事で説明する材料グレードには、高クロム鉄、高速度鋼、不定チルド鉄、合金鋳鋼ロールが含まれます。各製品は顧客の仕様に合わせて製造され、完全な材料証明書と寸法検査記録が付属しています。
特定の冷間圧延用途向けのロール材料オプションを評価している場合、またはロールの寿命を向上させて消費コストを削減したい場合は、現在のロールの仕様と運用データを確認することができます。お客様の要件について詳しく話し合うには、当社の技術チームにお問い合わせください。
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