日立鍛造ハイスロール Hitachi Forged Steel HSS Rolls

May 2013

株式会社 日立パワーソリューションズ

素形材本部 ロール部

CJ-12-031R2

2000Ton Forging Press & 40MT Manipulator

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● HSSロール 日立は1950年代後半からゼンジミアミル用HSSロールの開発に取り組み、多くの小型HSSロール を製造してきました。 その後1980年代からは、特殊な構造を有するESR設備“回転付与ESR外層肉盛法”を自社開発し、一体構造では製造困難なタンデムミル用HSSロールを複合化することで開発に成功しました。 現在はハイブリッド車の市場拡大等にともない、電磁鋼板等の硬質圧延タンデムミルを中心に、 HSSロール（材質名E61）およびスーパーHSSロール（材質名E70）を提供しております。 ● Semi‐HSSロール 日立は2008年に①完全同軸高電流供給システム②抵抗スイング溶解制御を特徴とするAdvanced ESR設備を導入しました。 このAdvanced ESR設備の最大の特徴は、デンドライト組織の微細化にあり、高品質なESR鋼塊を製造することにあります。このESRの適用によって研削性が大きく改善されます。 ハイテン材および硬質ブリキ圧延用ロールにAdvanced ESRを適用して、耐摩耗性と研削性を両立させた一体構造のSemi-HSSロール（材質名FH‐20）を提供しております。

Year

Material Transition and Manufacturing Development

材質変遷と設備開発・導入

ESR(20ton) 取鍋精錬炉

誘導加熱焼入れ設備

サブゼロ処理設備

自動超音波探傷装置

ESR(10ton)

回転付与ESR外層肉盛法（設備）

超音波硬化層測定装置

HSSロール FH-15 (5%Cr)

FH-11 (3%Cr)

FH-8 (2%Cr)

大型NC旋盤

能力アップ

自動刻印装置

耐摩耗性

’75 ’80 ’85 ’90 ’70 ’95 ’00 ’05 ‘10

改良型ESR炉(20ton)

6000ton 鍛造プレス

2000ton 鍛造プレス

耐摩耗性

研削性

Development of Hitachi HSS Rolls

HSSロール開発

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完成ロール

Finished Rolls

球状化熱処理Spheroidizing

自動超音波検査

Automatic Ultrasonic Flaw Detection

前処理

Thermal Refining

EF-Melting + LF-LD

Forging

Spheroidizing

Machining

Automatic Ultrasonic

Flaw Detection

芯材

Core

回転付与ESR外層肉盛法

Rotational ESR

Bimetallic Method

筒状電極Pipe-Shaped

Electrode

荒削加工

Rough Machining

仕上機械加工

Finish Machining

熱処理

Heat Treatment

検査

Final Inspection

梱包

Packing

製造工程 Rotational ESR Bimetallic Method

Manufacturing Process of HSS Rolls

鍛造Forging

2

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Rotational ESR Bimetallic Method

下降 Descent

上昇 Rise

筒状電極

Pipe-Shaped

Electrode

芯材Core

水冷回転鋳型

Water-Cooled

Rotational Crucible

溶融スラグMolten Slag

溶融プールMolten Pool

回転定盤

Rotational Plate カーボンブラシ

Carbon Brush

日立ハイスロールの特徴

外層材と芯材の自由な組み合わせが広範囲

外層部の高い清浄度と微細で健全な凝固組織

外層材と芯材の融合層の強度が高い

高性能ハイスロール

芯材

Core

筒状電極

Pipe-Shaped

Electrode

同期回転

Synchronously Rotation

回転付与ESR外層肉盛法 Hitachi HSS Rolls

外層材

Outer Layer

Set up Melting Set off

鋼塊の断面組織

3

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400μm

Advanced ESR Method

特徴 Characteristics

給電方式 ； 完全同軸高電流供給システム Feeding System Fully Coaxial High Current Feeding System

溶解制御方式 ； 抵抗スイング方式 Control System Slag Pool Resistance Swing Control

高品質なESR法によってきわめて微細な凝固組織を実現

M-ESR方式 Hitachi Semi-HSS Rolls

ラム昇降システム Ram Drive system

電極昇降ラム

Electrode Ram

XY 調整装置 XY Adjustment

ロードセル

Load cell System

スライディング

コンタクト

Sliding Contact

排ガス・雰囲気 制御フード Exhaust & Atmospheric Protection Hood

ガントリー Gantry

スラグ投入口

Slag Feeder

同軸ブスバー Coaxial Bus bar

固定式ルツボ Stationary Mold Crucible

ベースプレート Base Plate

ESR鋼塊

Ingot

溶湯プール Molten Pool

溶融スラグ Molten Slag

鍛造電極 Forged Electrode

スタブ

Stub

電源 Power Supply

400μm Conventional ESR Advanced ESR

デンドライトアーム間隔は従来の約半分（当社比）

20mm depth from roll surface

20mm depth from roll surface

4

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CB60M100VGP

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

表面粗さ

(R

a)

E61 E70

GC320GmB

5SG60/80(H12VSK-1)

CX60/80(E+/F+/E+12V101P)

5SG46(H12VSG1P)

CX46(E+/F+/E+12V101P)

CB80M125VN1E

CB60M100VN1E

CB325P60Bw4

日立材質記号

Recommendation of Grinding Wheel

Specification for HSS Rolls

5

日立推奨砥石(HSSロール用）

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HITACHI FORGED ROLL MATERIALS

Actual performance

0

0.5

1.0

1.5

5％Cr FH-20

耐摩耗性比較 Wear Resistance

摩耗量

(mm

dia

.)

材質

記号

板耳部の摩耗プロファイル

FH-15

(5%Cr)

FH-20

FH-20 セミハイスロール

試験材Φ 40×8

軟鋼Φ 40×8

すべり率；30％

5％潤滑油

試験方法

Wear amount:

1/6 板耳部 板

0 板耳部 板

実機評価結果 Actual rolling performance

6

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HITACHI FORGED ROLL MATERIALS

Hi-NCロールは、硬質な一次炭化物を基地に分散させ、耐摩耗性を飛躍的に向上させたロールです。

特にE61とE70はハイス系ロール材で、500℃以上の高温焼戻しを行うことで、優れた高温強度と耐肌荒れ性を実現しております。

表１に各材質の特徴を示します。

表１ Hi-NCロールの特徴

・難圧延材500㌧圧延後の実摩耗量比較・・・・・図１ ・粗度低下例・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・図２

0

10

5

5%Cr

鍛鋼ロール

Hi-NC

(E61)

摩耗量

(μm

dia

.)

200

0

40

ロール粗度低下率

(%

)

400 600 800 0 80

圧延トン数(ton)

Hi-NC roll

(E61)

5%Cr (Forged roll)

図１ A社難圧延材500㌧圧延後の摩耗量 図２ A社難圧延材圧延での粗度低下

本ロールの特徴

実機での成績

材質名 分類 一次炭化物 主な特徴 被圧延材

FH-20 セミハイス M7C3

耐摩耗性

（ダル保持性） 普通鋼

E61 ハイス MC, M2C, M6C 耐摩耗性

耐肌荒れ性 難圧延材

E70 スーパーハイス MC, M2C, M6C 耐摩耗性

耐肌荒れ性 難圧延材

E61,E70 (Hi-NC) ハイス（HSS）ロール

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