BR112019013893B1

BR112019013893B1 - Rolo compósito para laminação e seu método de produção

Info

Publication number: BR112019013893B1
Application number: BR112019013893-5A
Authority: BR
Inventors: Yasunori NOZAKI; Nozomu Oda; Toshiyuki Hattori
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2023-03-28
Also published as: WO2018147370A1; JPWO2018147370A1; BR112019013893A2; EP3581287B1; US11224907B2; CN110290881A; US20190366402A1; SI3581287T1; KR102378836B1; EP3581287A4; CN110290881B; TWI741145B; JP6973416B2; TW201840398A; KR20190116273A; EP3581287A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um rolo compósito para laminação que tem uma estrutura que compreende camadas externa e intermediária fundidas por centrifugação de uma liga com base em Fe integralmente fundida a uma camada interna de ferro fundido dúctil; a camada externa tendo uma composição que compreende, em massa, 1-3 % de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3 % de Mn, 0,5-5 % de Ni, 1-7 % de Cr, 2,2-8 % de Mo, 4-7 % de V, 0,005-0,15 % de N e 0,05-0,2 % de B, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; a camada intermediária contendo 0,025-0,15 % em massa de B; o teor de B na camada intermediária é 40-80 % daquele na camada externa; e a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária é 40-90 % daquela na camada externa.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um rolo compósito para laminação que compreende uma camada externa e uma camada interna bem fundidas integralmente uma à outra, o qual tem excelente resistência ao desgaste, resistência à aderência e resistência à abrasão de superfície e é adequadamente usado em suportes traseiros que provavelmente sofrerão retenção em laminadoras para acabamento a quente de uma tira fina, suportes para laminação em velocidade diferencial de aço moldado, etc.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Uma chapa aquecida tão espessa como várias centenas de milímetros, a qual é produzida por meio de lingotamento contínuo, etc., é laminada até a espessura de várias a várias dezenas de milímetros por uma laminadora de tiras a quente que compreende uma laminadora de desbaste e uma laminadora de acabamento. A laminadora de acabamento geralmente compreende 5 a 7 suportes de quatro rolos posicionados em tandem. No caso de uma laminadora de acabamento de sete suportes, os primeiro a terceiro suportes são denominados de "suportes frontais" e os quarto a sétimo suportes são denominados de "suportes traseiros". Um rolo de trabalho usado em uma laminadora de tiras a quente compreende uma camada externa que entra em contato com uma tira fina quente e uma camada interna integralmente fundida a uma superfície interna da camada externa, e é produzido por meio de vazamento de um fundido para a camada interna após formação da camada externa através de um método de fundição centrífuga.

[0003] Em virtude dos requisitos superiores quanto à precisão aprimorada da espessura e qualidade de superfície das tiras de aço laminadas a quente nos últimos anos, rolos de laminação que têm elevada resistência ao desgaste têm sido necessários, e rolos de aço de alta velocidade se tornaram praticamente usados em suportes frontais de laminadoras de acabamento a quente para a produção de tiras de aço finas. No entanto, rolos de ferro fundido com grãos de alta proporção de liga têm sido convencionalmente usados, principalmente em suportes traseiros de laminadoras de acabamento a quente, os quais provavelmente sofrem a assim denominada formação de sucata de linha (cobble), no qual uma tira dobrada durante movimento entre os suportes passa através dos rolos superior e inferior.

[0004] Tal formação de sucata de linha faz com que uma tira fique presa a uma superfície da camada externa do rolo, resultando em cargas térmica e mecânica excessivas aplicada à superfície da camada externa do rolo, deste modo, provavelmente causando a formação de trincas. Se o uso do rolo trincado continua, as trincas se propagam, provavelmente causando danos, tais como quebra e fragmentação do rolo. Uma vez que a formação de sucata de linha (parada repentina da laminadora) requer a retificação da superfície do rolo para remover trincas, a formação de trincas profundas levaria a uma grande perda de rolos, resultando em um custo maior com os rolos. A remoção de trincas da superfície do rolo por meio de retificação é denominada de "retificação para remoção de danos". Consequentemente, uma camada externa para laminação com excelente resistência à aderência para menos danos por meio da formação de trincas equilibraria os problemas de laminação, e um rolo compósito para laminação que tem tal camada externa é desejado.

[0005] Para satisfazer tal exigência, o documento JP 2005-264322 A descreve uma camada externa de um rolo de laminação a quente que tem excelente resistência à aderência, a qual tem uma composição que compreende, em massa, 1,8-3,5 % de C, 0,2-2 % de Si, 0,2-2 % de Mn, 4-15 % de Cr, 2-10 % de Mo, 3-10 % de V, 0,1-0,6 % de P e 0,05-0,5 % de B, o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis. O documento JP 2005264322 A descreve que, com uma composição de rolo que contém quantidades apropriadas de P e B, um composto de fase eutética de baixo ponto de fusão é formado, de modo que o rolo de laminação a quente tenha uma resistência à aderência acentuadamente aprimorada, sem deteriorar a resistência ao desgaste e a resistência à abrasão de superfície. O documento JP 2005-264322 A também descreve que uma camada intermediária de aço grafítico ou aço com elevado teor de carbono pode ser formada entre uma camada externa que tem a composição acima e uma camada interna de ferro fundido de grafite esferoidal, etc. Contudo, descobriu-se que provavelmente são gerados vazios por encolhimento próximo de um limite quando a camada externa fundida por centrifugação é ressolidificada após o fundido para a camada intermediária ser vertido e ligado à camada externa.

[0006] O documento WO 2015/045985 A descreve um rolo compósito para laminação a quente fundido por centrifugação no qual a camada externa tem uma composição química que compreende, em massa, 1,6-3 % de C, 0,3-2,5 % de Si, 0,3-2,5 % de Mn, 0,1-5 % de Ni, 2,8-7 % de Cr, 1,8-6 % de Mo, 3,3-6,5 % de V e 0,02-0,12 % de B, o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis, que atende à relação expressa pela fórmula (1) de Cr/(Mo + 0,5W) > -2/3[C - 0,2(V + 1,19Nb)] + 11/6, em que W = 0 e Nb = 0 quando W e Nb, componentes opcionais, não estão contidos e contém, por área, 1-15 % de carbonetos MC, 0,5-20 % de carboboretos e 1-25 % de carbonetos de Cr. Este rolo compósito exibe boa resistência ao desgaste, resistência à aderência e resistência à abrasão de superfície em virtude da excelente resistência à aderência pela lubrificação de carboboretos formados pela adição de B. Na produção do rolo compósito para laminação do documento WO 2015/045985 A, para evitar defeitos de microcavidades em um limite quando um fundido para a camada interna é vazado dentro da camada externa, a temperatura de reaquecimento da camada externa, pelo menos dentro de um diâmetro de laminação efetivo, é controlada para 500-1100°C. Descobriu-se, no entanto, que é difícil controlar as etapas de produção para satisfazer a temperatura de reaquecimento da camada externa dentro de um diâmetro de laminação eficaz quando o fundido para a camada interna é vazado.

[0007] A Patente Japonesa 3458357 descreve um rolo compósito que compreende uma camada externa de ferro fundido resistente ao desgaste, uma camada intermediária fundida a uma superfície interna da camada externa e uma camada interna fundida a uma superfície interna da camada intermediária; as camadas externa e intermediária sendo fundidas por centrifugação; a camada externa tendo uma composição química que compreende, em peso, 1,0-3,0 % de C, 0,12,0 % de Si, 0,1-2,0 % de Mn, 0,1-4,5 % de Ni, 3,0-10,0 % de Cr, 0,19,0 % de Mo, 1,5-10,0 % de W, 3,0-10,0 % no total de um ou dois de V e Nb, 0,5-10,0 % de Co e 0,01-0,50 % de B, o saldo sendo substancialmente Fe e que tem um módulo de Young de 21.000-23.000 kgf/mm2; a camada intermediária tendo uma composição química que compreende, em peso, 1,0-2,5 % de C, 0,2-3,0 % de Si, 0,2-1,5 % de Mn, 4,0 % ou menos de Ni, 4,0 % ou menos de Cr, 4,0 % ou menos de Mo e 12 % ou menos no total de W, V, Nb e B, o saldo sendo substancialmente Fe e Co provenientes da camada externa, e que tem uma espessura de 25-30 mm, um módulo de Young de 20000-23000 kgf/mm2; e a camada interna sendo formada por ferro fundido de grafite em flocos, ferro fundido de grafite esferoidal ou aço grafítico. Este rolo compósito com uma camada externa formada pelo ferro fundido especial que tem uma composição química particular exibe uma resistência ao desgaste drasticamente aprimorada em virtude dos carbonetos compósitos de alta dureza de tipos MC, M7C3, M6C, M2C, etc. No entanto, descobriu-se que o rolo compósito descrito na Patente Japonesa 3458357 é suscetível de sofrer a geração de vazios por encolhimento próximo de um limite quando a camada externa fundida por centrifugação é ressolidificada após entrar em contato com o fundido para a camada intermediária vertido.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0008] Portanto, um objetivo da presente invenção é fornecer um rolo compósito para laminação que tem uma excelente resistência ao desgaste, resistência à aderência e resistência à abrasão de superfície, no qual uma camada externa é bem integralmente fundida a uma camada interna, e ao seu método de produção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0009] Como um resultado de pesquisa intensiva sobre um rolo compósito para laminação que compreende uma camada externa de uma liga à base de Fe que tem resistência ao desgaste, resistência à aderência e resistência à abrasão de superfície, e uma camada interna de ferro fundido dúctil, os inventores descobriram que, na formação de uma camada intermediária entre a camada externa e a camada interna para evitar que vazios por encolhimento sejam gerados em um limite entre elas, o controle da temperatura de fundição de um fundido para a camada intermediária e da temperatura da superfície interna da camada externa pode evitar os vazios por encolhimento entre a camada externa e a camada intermediária, proporcionando um rolo compósito integralmente fundido (metalurgicamente ligado). A presente invenção foi concluída com base em tal descoberta.

[0010] O rolo compósito para laminação de acordo com a presente invenção tem uma estrutura que compreende camadas externa e intermediária fundidas por centrifugação de uma liga à base de Fe e uma camada interna de ferro fundido dúctil, as quais são integralmente fundidas entre si; a camada externa tendo uma composição que compreende, em massa, 1-3 % de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3 % de Mn, 0,5-5 % de Ni, 17 % de Cr, 2,2-8 % de Mo, 4-7 % de V, 0,005-0,15 % de N e 0,05-0,2 % de B, o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis; a camada intermediária contendo 0,025-0,15 % em massa de B; a quantidade de B na camada intermediária sendo 40-80 % da camada externa; e a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária sendo 40-90 % daqueles na camada externa.

[0011] A camada externa ainda contém, de preferência, 0,1-3 % em massa de Nb e/ou 0,1-5 % em massa de W.

[0012] A camada externa ainda contém, de preferência, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em 0,1-10 % de Co, 0,010,5 % de Zr, 0,005-0,5 % de Ti e 0,001-0,5 % de Al em massa.

[0013] O método da presente invenção para produzir o rolo compósito para laminação acima compreende: (1) fundir por centrifugação a camada externa em um molde de fundição centrífuga cilíndrico rotativo; (2) verter um fundido para uma camada intermediária em uma temperatura igual ou maior do que a temperatura de início de solidificação da camada intermediária +110°C em uma cavidade da camada externa enquanto a temperatura da superfície interna da camada externa é igual ou maior do que a temperatura de conclusão de solidificação do fundido para a camada externa, deste modo, fundindo por centrifugação a camada intermediária; e (3) verter uma fusão de ferro fundido dúctil para uma camada interna em uma cavidade da camada intermediária após a solidificação da camada intermediária, deste modo, formando a camada interna.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0014] O rolo compósito para laminação da presente invenção pode ser obtido ao controlar adequadamente (a) a composição de uma camada intermediária formada entre a camada externa e a camada interna e (b) a temperatura da superfície interna da camada externa quando o fundido para a camada intermediária é vazado, bem como a temperatura do fundido para a camada intermediária, e tem boa ligação em qualquer limite entre a camada externa, a camada intermediária e a camada interna, deste modo, evitando a geração de vazios por encolhimento próximo aos seus limites, particularmente próximo do limite entre a camada externa e a camada intermediária, bem como excelente resistência ao desgaste, resistência à aderência e resistência à abrasão de superfície.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A Figura 1 é uma vista seccional transversal esquemática que mostra o rolo compósito para laminação da presente invenção.

[0016] A Figura 2 é um gráfico que mostra a distribuição da concentração de B em uma região da camada externa para a camada interna.

[0017] A Figura 3(a) é uma vista seccional transversal explodida que mostra um exemplo de moldes de fundição usados para produzir o rolo compósito para laminação da presente invenção.

[0018] A Figura 3(b) é uma vista seccional transversal que mostra um exemplo de moldes de fundição usados para produzir o rolo compósito para laminação da presente invenção.

[0019] A Figura 4 é uma vista esquemática que mostra uma laminadora para um ensaio de laminação para avaliação de desgaste.

[0020] A Figura 5 é uma vista esquemática que mostra uma máquina de teste para avaliação do choque térmico por atrito.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0021] As modalidades da presente invenção serão explicadas em detalhes abaixo sem intenção de restrição, e várias modificações podem ser feitas dentro do âmbito da presente invenção. Salvo indicação em contrário, o que é simplesmente descrito como "%" significa "% em massa".

[1] Rolo Compósito Para Laminação

[0022] Conforme mostrado na Figura 1, o rolo compósito para laminação da presente invenção compreende uma camada externa fundida por centrifugação 1 de uma liga à base de Fe, uma camada intermediária 2 de uma liga à base de Fe fundida por centrifugação dentro da camada externa 1 e uma camada interna 3 fundida estaticamente dentro da camada intermediária 2.

(A) Camada Externa

[0023] A camada externa fundida por centrifugação de uma liga à base de Fe tem uma composição que compreende, em massa, 1-3 % de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3 % de Mn, 0,5-5 % de Ni, 1-7 % de Cr, 2,2-8 % de Mo, 4-7 % de V e 0,005-0,15 % de N, 0,05-0,2 % de B, o saldo sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. A camada externa pode ainda conter 0,1-3 % em massa de Nb e/ou 0,1-5 % em massa de W. A camada externa pode ainda conter pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em 0,1-10 % de Co, 0,01-0,5 % de Zr, 0,005-0,5 % de Ti e 0,001-0,5 % de Al em massa.

(1) Elementos Indispensáveis (a) C: 1-3 % em massa

[0024] C é combinado com V, Cr e Mo (e Nb e/ou W se contidos) para formar carbonetos duros, contribuindo para um aprimoramento na resistência ao desgaste da camada externa. Quando C é menos de 1 % em massa, quantidades muito pequenas de carbonetos duros são formadas, falhando em conferir à camada externa uma resistência ao desgaste suficiente. Por outro lado, quando C excede 3 % em massa, carbonetos em excesso são formados, conferindo à camada externa baixa dureza e diminuindo a resistência à formação de trincas, deste modo, resultando em trincas profundas por laminação e, portanto, grande perda de rolos pela retificação para remoção de danos. O limite mínimo do teor de C é, de preferência, 1,5 % em massa, mais preferivelmente 1,7 % em massa. O limite máximo do teor de C é, de preferência, 2,9 % em massa, mais preferivelmente 2,8 % em massa.

(b) Si: 0,3-3 % em massa

[0025] O Si que desoxida o material fundido para reduzir defeitos por óxidos é dissolvido na matriz para melhorar a resistência à aderência e aumenta ainda mais a fluidez do material fundido para evitar defeitos de fundição. Menos de 0,3 % em massa de Si confere ao fundido uma desoxidação e fluidez insuficientes, resultando em uma porcentagem maior de defeitos. Por outro lado, quando o Si excede 3 % em massa, a matriz da liga se torna quebradiça, conferindo à camada externa baixa dureza. O limite mínimo do teor de Si é, de preferência, 0,4 % em massa, mais preferivelmente 0,5 % em massa. O limite máximo do teor de Si é, de preferência, 2,7 % em massa, mais preferivelmente 2,5 % em massa.

(c) Mn: 0,1-3 % em massa

[0026] O Mn tem funções não apenas de desoxidar o fundido, mas também de fixar S como MnS. Uma vez que o MnS que exibe lubrificação previne eficazmente a retenção de uma tira laminada, é preferível conter uma quantidade desejada de MnS. Quando Mn é menos de 0,1 % em massa, seus efeitos são insuficientes. Por outro lado, mais de 3 % em massa de Mn não confere efeitos adicionais. O limite mínimo do teor de Mn é, de preferência, 0,3 % em massa. O limite máximo do teor de Mn é, de preferência, 2,4 % em massa, mais preferivelmente 1,8 % em massa.

(d) Ni: 0,5 -5 % em massa

[0027] Uma vez que o Ni tem a função de aumentar a capacidade de têmpera da matriz, o Ni pode impedir a geração de perlita durante o resfriamento quando adicionado a um rolo compósito grande, aumentando a dureza da camada externa. Menos de 0,5 % em massa de Ni não exibe efeitos suficientes, enquanto que mais de 5 % em massa de Ni estabiliza muito a austenita, dificilmente melhorando a dureza. O limite mínimo do teor de Ni é, de preferência, 1,0 % em massa, mais preferivelmente 1,5 % em massa, ainda mais preferivelmente 2,0 % em massa. O limite máximo do teor de Ni é, de preferência, 4,5 % em massa, mais preferivelmente 4,0 % em massa, ainda mais preferivelmente 3,5 % em massa.

(e) Cr: 1-7 % em massa

[0028] O Cr é um elemento efetivo para fazer com que a bainita ou martensita da matriz mantenha a dureza, deste modo, mantendo a resistência ao desgaste. Menos de 1 % em massa de Cr exibe efeitos insuficientes, enquanto que mais de 7 % em massa de Cr diminui a tenacidade da matriz. O limite mínimo do teor de Cr é, de preferência, 1,5 % em massa, mais preferivelmente 2,5 % em massa. O limite máximo do teor de Cr é, de preferência, 6,8 % em massa.

(f) Mo: 2,2 a 8 % em massa

[0029] O Mo é combinado com C para formar carbonetos duros (M6C, M2C), aumentando a dureza da camada externa e melhorando a capacidade de têmpera da matriz. Quando Mo é menos de 2,2 % em massa, seus efeitos são insuficientes, particularmente na formação de carbonetos duros. Por outro lado, mais de 8 % em massa de Mo diminui a tenacidade da camada externa. O limite mínimo do teor de Mo é, de preferência, de 2,4 % em massa, mais preferivelmente de 2,6 % em massa. O limite máximo do teor de Mo é, de preferência, de 7,8 % em massa, mais preferivelmente de 7,6 % em massa.

(g) V: 4-7 % em massa

[0030] O V é um elemento combinado com C para formar carbonetos MC duros. Os carbonetos MC possuem uma dureza Vickers de 2500-3000, a mais dura dentre os carbonetos. Menos de 4 % em massa de V confere efeitos insuficientes. Por outro lado, quando V excede 7 % em massa, os carbonetos MC com baixa gravidade específica são concentrados em um lado interno da camada externa pela força centrífuga durante a fundição centrífuga, resultando em segregação radial extrema de carbonetos MC e formando grandes carbonetos MCs que tornam a estrutura da liga mais grosseira, o que provavelmente causa desgaste da superfície durante a laminação. O limite mínimo do teor de V é, de preferência, de 4,1 % em massa, mais preferivelmente de 4,2 % em massa. O limite máximo do teor em V é, de preferência, 6,9 % em massa, mais preferivelmente 6,8 % em massa.

(h) N: 0.005-0,15 % em massa

[0031] O N é eficaz para tornar os carbonetos mais finos, porém, torna a camada externa quebradiça quando excede 0,15 % em massa. O limite máximo do teor de N é, de preferência, 0,1 % em massa. Para conseguir um efeito suficiente de tornar os carbonetos mais finos, o limite mínimo do teor de N é de 0,005 % em massa, de preferência 0,01 % em massa.

(1) B: 0,05-0,2 % em massa

[0032] O B não apenas é dissolvido em carbonetos, mas também forma carboboretos lubrificantes, melhorando a resistência à aderência. A lubrificação de carboboretos é exibida particularmente em altas temperaturas, evitando efetivamente a aderência quando uma tira laminada a quente é capturada pelos rolos. Menos de 0,05 % em massa de B não exibe lubrificação suficiente, enquanto que mais de 0,2 % em massa de B torna a camada externa quebradiça. O limite mínimo do teor de B é, de preferência, 0,06 % em massa, mais preferivelmente 0,07 % em massa. Além disso, o limite máximo do teor de B é, de preferência, 0,15 % em massa, mais preferivelmente 0,1 % em massa.

(2) Elementos Opcionais

[0033] A camada externa pode ainda conter 0,1-3 % em massa de Nb e/ou 0,1-5 % em massa de W. A camada externa pode ainda conter pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em 0,1-10 % de Co, 0,01-0,5 % de Zr, 0,005-0,5 % de Ti e 0,001-0,5 % de Al em massa. A camada externa pode ainda conter 0,3 % ou menos em massa de S.

(a) Nb: 0,1-3 % em massa

[0034] Assim como o V, o Nb é combinado com C para formar carbonetos MC duros. O Nb adicionado com V e Mo é dissolvido em carbonetos MC para fortalecê-los, melhorando a resistência ao desgaste da camada externa. Uma vez que o carboneto MC de tipo NbC é menor do que o carboneto MC de tipo VC em relação à diferença de gravidade específica do fundido, o carboneto MC de tipo NbC reduz a segregação de carbonetos MC. O limite mínimo do teor de Nb é, de preferência, 0,2 % em massa. O limite máximo do teor de Nb é, de preferência, 2,9 % em massa, mais preferivelmente 2,8 % em massa.

(b) W: 0,1-5 % em massa

[0035] O W é combinado com C para formar carbonetos duros como M6C, etc., contribuindo para melhorar a resistência ao desgaste da camada externa. Além disso, ele é dissolvido em carbonetos MC para aumentar suas gravidades específicas, deste modo, reduzindo sua segregação. No entanto, quando o W excede 5 % em massa, os carbonetos M6C se tornam excessivos, resultando em uma estrutura não uniforme que causa o desgaste da superfície. Assim, o W é 5 % ou menos em massa, se adicionado. Por outro lado, menos de 0,1 % em massa de W exibe efeitos insuficientes. O limite máximo do teor de W é, de preferência, 4 % em massa, mais preferivelmente 3 % em massa.

(c) Co: 0,1-10 % em massa

[0036] O Co é dissolvido na matriz, aumentando a dureza em alta temperatura da matriz, deste modo, melhorando a resistência ao desgaste e a resistência à abrasão de superfície. Menos de 0,1 % em massa de Co não exibe praticamente nenhum efeito, enquanto que mais de 10 % em massa de Co não confere melhoras adicionais. O limite mínimo do teor de Co é, de preferência, 1 % em massa. Além disso, o limite máximo do teor de Co é, de preferência, de 7 % em massa, mais preferivelmente de 6 % em massa, ainda mais preferivelmente de 5 % em massa, mais preferivelmente 3 %.

(d) Zr: 0,01-0,5 % em massa

[0037] Assim como V e Nb, o Zr é combinado com C para formar carbonetos MC, melhorando a resistência ao desgaste. Além disso, o Zr forma óxido no fundido e este óxido atua como núcleo de cristalização, tornando a estrutura solidificada mais fina. Além disso, o Zr aumenta a gravidade específica dos carbonetos MC, impedindo sua segregação. Para obter este efeito, a quantidade de Zr adicionada é, de preferência, 0,01 % ou mais em massa. No entanto, mais de 0,5 % em massa de Zr formam inclusões indesejáveis. O limite máximo do teor de Zr é, mais preferivelmente, 0,3 % em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite mínimo do teor de Zr é, mais preferivelmente, 0,02 % em massa.

(e) Ti: 0,005-0,5 % em massa

[0038] O Ti é combinado com C e N para formar compostos granulares duros, tais como TiC, TiN e TiCN. Por atuarem como núcleos para os carbonetos MC, eles são eficazes para alcançar a dispersão uniforme dos carbonetos MC, contribuindo para melhora da resistência ao desgaste e resistência à abrasão de superfície. Para obter este efeito, a quantidade de Ti adicionada é, de preferência, de 0,005 % ou mais em massa. No entanto, mais de 0,5 % em massa de Ti aumenta a viscosidade do material fundido, provavelmente causando defeitos de fundição. O limite máximo do teor de Ti é, mais preferivelmente, 0,3 % em massa, ainda mais preferivelmente 0,2 % em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite mínimo do teor de Ti é, mais preferivelmente, 0,01 % em massa.

(f) Al: 0,001-0,5 % em massa

[0039] O Al tem alta afinidade pelo oxigênio, atuando como desoxidante. O Al também é combinado com N e O, e o óxido, nitreto, oxinitreto, etc. resultantes são dispersos como núcleos na massa fundida, cristalizando uniformemente os carbonetos MC finos. No entanto, mais de 0,5 % em massa de Al torna a camada externa quebradiça, enquanto que menos de 0,001 % em massa de Al confere efeitos insuficientes. O limite máximo do teor de Al é, mais preferivelmente, 0,3 % em massa, ainda mais preferivelmente 0,2 % em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite mínimo do teor de Al é, mais preferivelmente, 0,01 % em massa.

(g) S: 0,3 % ou menos, em massa

[0040] 0,3 % em massa ou menos de S podem estar contidos quando a lubrificação pelo MnS é usada conforme descrito acima. Quando o S excede 0,3 % em massa, a camada externa se torna quebradiça. O limite máximo do teor de S é, de preferência, 0,2 % em massa, mais preferivelmente 0,15 % em massa. O limite mínimo do teor de S é, de preferência, de 0,05 % ou mais em massa.

(3) Impurezas Inevitáveis

[0041] O saldo na composição da camada externa é composto de substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Dentre as inevitáveis impurezas, P é, de preferência, o mínimo possível, uma vez que ele deteriora as propriedades mecânicas. Especificamente, o teor de P é, de preferência, 0,1 % ou menos em massa. Como outras impurezas inevitáveis, elementos tais como Cu, Sb, Te, Ce, etc. podem estar contidos em faixas que não deterioram as propriedades da camada externa. Para assegurar que a camada externa tenha excelente resistência ao desgaste e resistência a falhas, a quantidade total das impurezas inevitáveis é, de preferência, 0,7 % ou menos em massa.

(4) Estrutura

[0042] A estrutura da camada externa é constituída por (a) carbonetos MC, (b) carbonetos com base em Mo (carbonetos Mo), tais como M2C e M6C, ou carbonetos com base em Cr (carbonetos Cr), tais como M7C3 e M23C6, (c) carboboretos e (d) uma matriz. Os carboboretos geralmente têm uma composição de M(C, B), em que M é principalmente pelo menos um metal dentre Fe, Cr, Mo, V, Nb e W, variando quanto às percentagens do metal M, C e B dependendo da composição. A estrutura da camada externa da presente invenção, de preferência, não contém grafite. A camada externa do rolo compósito para laminação da presente invenção tem uma excelente resistência ao desgaste, uma vez que contém carbonetos MC duros, carbonetos Mo ou carbonetos Cr e uma excelente resistência à aderência, uma vez que contém carboboretos.

(B) Camada Interna

[0043] A camada interna do rolo compósito para laminação da presente invenção é formada por ferro fundido dúctil com excelente tenacidade, o qual pode ser denominado de "ferro fundido de grafite esferoidal". A composição preferível do ferro fundido dúctil resistente compreende, em massa, 2,5-4 % de C, 1,5-3,1 % de Si, 0,2-1 % de Mn, 0,4-5 % de Ni, 0,01-1,5 % de Cr, 0,1-1 % de Mo, 0,02-0,08 % de Mg, 0,1 % ou menos de P e 0,1 % ou menos de S, o saldo sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Usando ferro fundido dúctil para a camada interna, é possível evitar que o rolo compósito seja danificado por uma carga de laminação nos suportes de acabamento.

(C) Camada Intermediária

[0044] O rolo compósito da presente invenção tem uma camada intermediária fundida por centrifugação de uma liga à base de Fe em um limite entre a camada externa e a camada interna para suprimir a mistura de componentes entre ambas as camadas. A camada intermediária tem uma composição similar àquela da camada externa. Para evitar que os vazios por encolhimento sejam gerados próximo de um limite entre a camada externa e a camada interna e aumentar a ligação da camada externa à camada interna, a camada intermediária tem as seguintes características: (a) a camada intermediária contém 0,025-0,15 % em massa de B, (b) o teor de B na camada intermediária é 40-80 % daquele na camada externa, e (c) a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é 40-90 % daqueles na camada externa.

[0045] Na camada externa que contém 0,05-0,2 % em massa de B, são formados carboboretos. A temperatura de conclusão de solidificação diminui em virtude dos carboboretos com pontos de fusão mais baixos. Quando uma camada intermediária vazada sobre a superfície interna da camada externa tem uma temperatura de conclusão de solidificação muito maior do que aquela da camada externa fundida, provavelmente são gerados vazios por encolhimento próximo ao seu limite, uma vez que a solidificação da camada externa é concluída mais cedo do que a solidificação da camada intermediária. Para evitar que vazios por encolhimento sejam gerados próximo de seu limite, tornando a conclusão de solidificação da camada intermediária mais tardia do que a conclusão de solidificação da camada externa ao reduzir o tempo de conclusão de solidificação da camada intermediária, a presente invenção prescreve que o teor de B na camada intermediária seja de 40-80 % do teor de B na camada externa, e que o teor de B na camada intermediária seja de 0,025-0,15 % em massa. Quando o teor de B na camada intermediária excede 0,15 % em massa, B em excesso é misturado na camada interna quando a camada interna de ferro fundido dúctil é aderida à camada intermediária, dificultando a grafitização do ferro fundido dúctil e, assim, tornando a camada interna frágil. Quando o teor de B na camada intermediária excede 80 % daquele na camada externa, o efeito de evitar defeitos próximo do limite entre a camada externa e a camada intermediária é saturado. Para evitar que o B em excesso impeça a grafitização da camada interna ao ser misturada na camada interna, o teor B na camada intermediária é, no máximo, 80 % daquele na camada externa.

[0046] O limite mínimo do teor de B na camada intermediária é, de preferência, 0,027 % em massa, mais preferivelmente 0,028 % em massa. O limite máximo do teor de B na camada intermediária é, de preferência, 0,1 % em massa, mais preferivelmente 0,06 % em massa. O teor de B na camada intermediária é, de preferência, 45 % ou mais, mais preferivelmente 50 % ou mais, daquele na camada externa. Além disso, o teor de B na camada intermediária é, de preferência, de 75 % ou menos, mais preferivelmente de 70 % ou menos, daquele na camada externa.

[0047] A quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é 40-90 % da quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada externa. Na presente invenção, os elementos formadores de carboneto nas camadas externa e intermediária são Cr, Mo, V, Nb e W. Embora os elementos formadores de carboneto tenham menos influência do que o B sobre a temperatura de conclusão de solidificação da camada intermediária, há grande diferença da temperatura de conclusão de solidificação entre a camada externa e a camada intermediária quando a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é menor do que 40 % daquela na camada externa, resultando em solidificação descontínua dentro e próximo do limite e, portanto, é provável a geração de vazios por encolhimento. Por outro lado, quando a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é maior do que 90 % aquela na camada externa, grandes quantidades destes elementos são misturadas na camada interna de ferro fundido dúctil, dificultando a grafitização do ferro fundido dúctil e, assim, reduzindo a resistência da camada interna. A quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é, de preferência, 45 % ou mais daquela na camada externa. Além disso, a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária é, de preferência, 70 % ou menos, mais preferivelmente 60 % ou menos, daquela na camada externa.

[0048] Em relação a cada um dos elementos formadores de carboneto, sua proporção na camada intermediária/camada externa é, de preferência, 40-100 %. Ou seja, a quantidade de cada um de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária é, de preferência, 40-100 % da quantidade de cada um de Cr, Mo, V, Nb e W na camada externa. Quando a quantidade de cada um de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária é menor do que 40 % daquela na camada externa, a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária provavelmente é menor do que 40 % daquela na camada externa. Por outro lado, quando a quantidade de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária excede 100 % daquela na camada externa, a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária provavelmente excede 90 % daquela na camada externa. Mesmo que qualquer um dos elementos formadores de carboneto na camada intermediária seja 100 % dos elementos formadores de carboneto na camada externa, a diferença da temperatura de conclusão de solidificação entre a camada externa e a camada intermediária pode ser pequena, contanto que a condição de que a quantidade total dos elementos formadores de carboneto na camada intermediária seja de 90 % ou menos daquela na camada externa seja satisfeita.

[0049] A composição preferida da camada intermediária que satisfaz as condições acima compreende, em massa, 1,5-3,5 % de C, 0,3-3,0 % de Si, 0,1-2,5 % de Mn, 0,1-5 % de Ni, 0,4-7 % de Cr, 0,4 -6 % de Mo, 0,15-5 % de V e 0,025-0,15 % de B, a qual é 40-80 % de B na camada externa, o saldo sendo Fe e inevitáveis impurezas, a quantidade total de elementos formadores de carboneto sendo 40-90 % daquela na camada externa. A camada intermediária pode ainda conter 0-2,5 % em massa de Nb e/ou 0-4 % em massa de W. A composição acima da camada intermediária é medida com atenção a um elemento particular (B), conforme descrito abaixo.

[0050] Uma vez que a camada intermediária é integralmente fundida à camada externa e à camada interna, seus limites com as camadas externa e interna não são claros. Assim, atenção é dada a um elemento particular (B), e espécimes para análise são tomados em um intervalo de 2-5 mm de uma região que se expande a partir da camada externa para a camada interna, de modo a medir a concentração de B por espectrometria de emissão óptica por plasma indutivamente acoplado (Inductively Coupled Plasma - ICP). A Figura 2 é um gráfico no qual a concentração de B é representada em função da profundidade a partir da superfície do rolo. Conforme é evidente na Figura 2, a distribuição de concentração de B tem pontos de inflexão A1, A2 em regiões limítrofes entre a camada externa e a camada intermediária e entre a camada intermediária e a camada interna, respectivamente. A camada intermediária está entre os dois pontos de inflexão A1, A2 e a concentração de B na camada intermediária é determinada no ponto médio Am entre os dois pontos de inflexão A1, A2.

[0051] A camada intermediária é, de preferência, tão espessa quanto 10-30 mm. Uma vez que a camada intermediária reduz eficazmente a variação da temperatura de conclusão de solidificação a partir da camada externa que contém carbonetos duros para a camada interna de ferro fundido dúctil, a camada intermediária tem, de preferência, uma espessura de pelo menos 10 mm. Uma camada intermediária de menos de 10 mm é insuficiente para reduzir a variação da temperatura de conclusão de solidificação, provavelmente não conseguindo evitar defeitos com segurança. Por outro lado, uma vez que a camada intermediária que contém grandes quantidades de elementos formadores de carboneto é mais frágil do que a camada interna de ferro fundido dúctil, uma camada intermediária muito espessa reduziria a porcentagem da camada interna, resultando em maior probabilidade de fragmentação do rolo, etc. Consequentemente, a espessura da camada intermediária é, de preferência, 30 mm ou menos. O limite mínimo da espessura da camada intermediária é, mais preferivelmente, 12 mm, ainda mais preferivelmente 15 mm. O limite máximo da espessura da camada intermediária é, mais preferivelmente, 28 mm, ainda mais preferivelmente 25 mm.

[2] Método de Produção de Rolo Compósito para Laminação

[0052] O rolo compósito para laminação a quente fundido por centrifugação de acordo com a presente invenção é produzido ao (1) fundir por centrifugação um fundido para a camada externa preparado para fornecer a composição de camada externa acima em um molde cilíndrico rotativo de fundição centrífuga; (2) verter um fundido para a camada intermediária em uma temperatura igual ou maior do que a temperatura de início de solidificação da camada intermediária +110°C em uma cavidade da camada externa, enquanto a temperatura da superfície interna da camada externa é a temperatura de solidificação da camada externa ou superior, para formar a camada intermediária por meio de fundição centrífuga; (3) com o molde de fundição cilíndrico que compreende a camada externa e a camada intermediária erguido após a solidificação da camada intermediária, unir os moldes superior e inferior às extremidades superior e inferior do molde de fundição cilíndrico para constituir um molde de fundição estático; e (4) verter uma fusão de ferro fundido dúctil para uma camada interna em uma porção oca (cavidade) definida pelo molde superior, o molde de fundição cilíndrico compreendendo as camadas externa e intermediária e o molde inferior. Aliás, o molde de fundição cilíndrico para formar as camadas externa e intermediária e os moldes superior e inferior para formar a camada interna podem ser integrados antecipadamente como um molde de fundição estático.

(A) Formação da Camada Externa (1) Temperatura de Vazamento

[0053] A temperatura de vazamento de um fundido para a camada externa está, de preferência, em uma faixa a partir de Ts + 30°C a Ts + 150°C, em que Ts é a temperatura de início de cristalização da austenita. Quando a temperatura de vazamento é menor do que Ts + 30°C, a solidificação de um fundido é muito lenta, de modo que materiais nocivos, tais como inclusões finas, etc. solidificados antes da separação em virtude da força centrífuga tendem a permanecer como defeitos prejudiciais. Por outro lado, quando a temperatura de vazamento é maior do que Ts + 150°C, são formadas regiões laminares com alta concentração de carboneto eutético. O limite mínimo da temperatura de vazamento é, de preferência, Ts + 50°C. O limite máximo da temperatura de vazamento é, mais preferivelmente, Ts + 120°C. A temperatura de início de cristalização da austenita Ts é a temperatura de início da geração de calor por solidificação, a qual é medida por um analisador térmico diferencial. Uma vez que o fundido para a camada externa é geralmente vertido em um molde de fundição centrífuga através de um percurso de uma panela para um funil, um bico de vazamento de fundido, etc., ou através de um percurso de um funil para um bico de vazamento de fundido, etc.., a temperatura de vazamento citada aqui é a temperatura de um fundido na panela ou no tundish.

(2) Força Centrífuga

[0054] Quando a camada externa é moldada por um molde de fundição centrífuga, a força centrífuga está na faixa de 60-200 G pelo número de vezes da gravidade. Com menos de 60 G do número de vezes da gravidade, a camada externa fundida não é suficientemente ligada a uma superfície interna do molde de vazamento. Por outro lado, quando o número de vezes da gravidade excede 200 G, ocorre extrema separação centrífuga, resultando em grande segregação. O número de vezes da gravidade (G No.) é expresso pela fórmula de G No. = N x N x D/1.790.000, em que N é o número de revoluções (rpm) do molde e D é o diâmetro interno (mm) do molde (corresponde ao diâmetro externo da camada externa).

(3) Molde de Fundição Centrífuga

[0055] Conforme mostrado na Figura 3 (a), um molde de fundição cilíndrico 30 para fundir por centrifugação a camada externa 1 e a camada intermediária 2 compreende uma matriz cilíndrica 31, uma camada de material de revestimento 32 formada sobre uma superfície interna da matriz cilíndrica 31 e porções de molde de areia 33 ligadas às aberturas superior e inferior da matriz cilíndrica 31, e uma porção oca no interior da camada intermediária 2 no molde de fundição cilíndrico 30 atua como uma cavidade 60 para formar a camada interna 3. A fundição centrífuga pode ser horizontal, inclinada ou vertical.

(4) Material de Revestimento

[0056] Para evitar a retenção da camada externa 1 à matriz cilíndrica 31, um material de revestimento com base em sílica, alumina, magnésia ou zircão é, de preferência, revestido sobre uma superfície interna da matriz cilíndrica 31 para formar uma camada de material de revestimento 32 tão espessa quanto 0,5-5 mm. Uma camada de material de revestimento 32 mais espessa do que 5 mm faz com que o resfriamento de um fundido seja muito lento, de modo que a fase líquida permanece muito longa, tendendo a causar segregação por separação centrífuga. Por outro lado, uma camada de material de revestimento 32 mais fina do que 0,5 mm impede de forma insuficiente a aderência da camada externa 1 à matriz cilíndrica 31. A espessura mais preferida da camada de material de revestimento 32 é de 0,5-4 mm.

(B) Formação da Camada Intermediária

[0057] Embora a temperatura da superfície interna do fundido da camada externa 1 seja igual ou maior do que a temperatura de conclusão de solidificação da camada externa 1, um fundido para uma camada intermediária em uma temperatura igual ou maior do que temperatura de início de solidificação da camada intermediária + 110°C é vazado em uma cavidade da camada externa. Uma vez que o fundido para a camada intermediária em um estado fundido (na temperatura de início de solidificação + 110°C ou maior) é vazado enquanto a superfície interna da camada externa 1 não está completamente solidificada, eles são solidificados com difusão mútua, formando uma camada intermediária 2 que satisfaz as condições de que (a) a camada intermediária 2 contenha 0,025-0,15 % em massa de B, (b) o teor de B na camada intermediária 2 seja de 40-80 % do teor de B na camada externa 1 e (c) a quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada intermediária 2 seja de 40-90 % da quantidade total de elementos formadores de carboneto na camada externa 1. Assim, a camada intermediária 2 é integralmente fundida com a camada externa 1 sem geração de vazios por encolhimento no limite.

[0058] Quando a temperatura da superfície interna do fundido para a camada externa 1 é menor do que a temperatura de conclusão de solidificação da camada externa 1, a superfície interna da camada externa não é suficientemente refundida pelo calor proveniente do fundido para a camada intermediária, resultando em difusão insuficiente entre a camada externa 1 e a camada interna 3 e, assim, falhando em obter uma camada intermediária que satisfaz às condições acima. Além disso, quando a temperatura da camada intermediária é menor do que a temperatura de início de solidificação + 110°C, a superfície interna da camada externa também não é suficientemente refundida pelo calor proveniente do fundido para a camada intermediária, resultando em difusão insuficiente entre a camada externa 1 e a camada interna 3 e, assim, falhando em obter uma camada intermediária que satisfaz às condições acima. Quando a temperatura da superfície interna da camada externa 1 é menor do que a temperatura de conclusão de solidificação da camada externa 1 + 250°C, a camada externa não é excessivamente fundida, de preferência assegurando a espessura predeterminada da camada externa. Além disso, quando a temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária é igual ou menor do que a temperatura de início de solidificação + 280°C, a camada externa não é excessivamente fundida, de preferência assegurando a espessura predeterminada da camada externa. A temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária é, de preferência, igual ou maior do que a temperatura de início de solidificação + 120°C. A temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária é, mais preferivelmente, igual ou menor do que a temperatura de início de solidificação + 250°C.

[0059] A temperatura de conclusão de solidificação fundido para a camada externa é uma temperatura na qual a camada externa 1 se torna uma fase completamente sólida, a qual corresponde à temperatura de solidificação de porções que têm o menor ponto de fusão dentre aquelas que constituem a camada externa 1 (por exemplo, carboboretos). Além disso, a temperatura de início de solidificação da camada intermediária é uma temperatura na qual são formados cristais primários (por exemplo, austenita primária) no fundido para a camada intermediária. As temperaturas de conclusão de solidificação dos fundidos para as camadas externa e intermediária podem ser medidas por um analisador térmico diferencial.

[0060] A composição preferida do fundido para a camada intermediária compreende, em massa, 1,5-3,7 % de C, 0,3-3,0 % de Si, 0,1-2,5 % de Mn, 0,1-2,0 % de Ni, 0,1-5,0 % de Cr, 0 -2,0 % de Mo, 02,0 % de V e 0-0,1 % de B, o saldo sendo Fe e inevitáveis impurezas. A fundido para a camada intermediária pode conter 0-1,0 % em massa de Nb e/ou 0-2,0 % em massa de W.

(C) Formação da Camada Interna

[0061] Conforme mostrado nas Figuras 3(a) e 3(b), um molde de fundição estático 100 compreende o molde de fundição centrífuga cilíndrico 30 que compreende a camada externa 1 e a camada intermediária 2 e um molde superior 40 e um molde inferior 50 preso às extremidades superior e inferior do molde de fundição centrífuga cilíndrico 30. O molde superior 40 compreende uma matriz cilíndrica 41 e um molde de areia 42 formado dentro da matriz cilíndrica 41 e o molde inferior 50 compreende uma matriz cilíndrica 51 e um molde de areia 52 formado dentro do molde cilíndrico 51. O molde superior 40 tem uma cavidade 60b para formar uma porção de extremidade da camada interna 3 e o molde inferior 50 tem uma cavidade 60c para formar a outra extremidade da camada interna 3. O molde inferior 50 é dotado de uma placa inferior 53 para sustentar o fundido para a camada interna.

[0062] O molde de fundição cilíndrico 30 que compreende as camadas externa e intermediária fundidas por centrifugação 1, 2 é montado verticalmente no molde inferior 50, e o molde superior 40 é montado sobre o molde de fundição cilíndrico 30 para constituir o molde de fundição estático 100 para formar a camada interna 3. Assim, a cavidade 60a da camada intermediária 2 se comunica com a cavidade 60b do molde superior 40 e a cavidade 60c do molde inferior 50, constituindo uma cavidade 60 para formar integralmente toda a camada interna 3.

[0063] Uma fusão de ferro fundido dúctil para a camada interna 3 é vertido na cavidade 60 através de uma abertura superior 43 do molde superior 40. A composição preferida da fusão de ferro fundido dúctil compreende, em massa, 2,5-4 % de C, 1,5 -3,1 % de Si, 0,2-1 % de Mn, 0,4-5 % de Ni, 0,01-1,5 % de Cr, 0,1-1 % de Mo, 0,02-0,08 % de Mg, 0,1 % ou menos de P e 0,1 % ou menos de S, o saldo sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Uma vez que a camada interna 3 é solidificada depois que a superfície interna da camada intermediária 2 é refundida, elas são bem fundidas integralmente (metalurgicamente ligadas) umas à outra.

[0064] Uma vez que a difusão mútua de elementos ocorre nos limites entre a camada externa e a camada intermediária, e entre a camada intermediária e a camada interna, conforme mostrado na Figura 2, a composição da camada intermediária solidificada difere da composição de seu fundido, exibindo um gradiente da camada externa para a camada interna.

(D) Tratamento Térmico

[0065] Após a camada interna 3 ser moldada, um tratamento de endurecimento é conduzido se necessário, e um tratamento de têmpera é realizado uma ou mais vezes. A temperatura de têmpera é, de preferência, 480-580°C.

[0066] A presente invenção será explicada em maiores detalhes por meio dos exemplos abaixo, sem intenção de restringir a presente invenção aos mesmos.

Exemplos 1-3 (1) Produção de Rolo Compósito

[0067] Cada fundido para a camada externa que tem a composição (saldo: Fe e impurezas inevitáveis) mostrada na Tabela 1 foi fundido por centrifugação em um molde de fundição centrífuga cilíndrico 30 de 650 mm de diâmetro interno e 3000 mm de comprimento, o qual foi girado em uma alta velocidade. As temperaturas de conclusão de solidificação do fundido para a camada externa que tem as composições supracitadas são mostradas na Tabela 2. Quando a temperatura da superfície interna da camada externa (temperatura da superfície de uma camada de fluxo) era de 1200°C antes de conclusão da solidificação da superfície interna da camada externa, cada fundido para a camada intermediária que tem a composição (saldo: Fe e impurezas inevitáveis) mostrada na Tabela 1 foi centrifugado na temperatura mostrada na Tabela 2 na cavidade 60a da camada externa. As temperaturas de início de solidificação do fundido para a camada intermediária que tem as composições supracitadas também são mostradas na Tabela 2.

[0068] Após uma camada intermediária oca ter solidificado, a rotação do molde de fundição centrífuga cilíndrico 30 foi interrompida e um molde superior 40 (comprimento: 2000 mm) e um molde inferior 50 (comprimento: 1500 mm) foram presos à parte superior e extremidades inferiores do molde de fundição cilíndrico 30 para constituir um molde de fundição estático 100. Cada fundido de ferro dúctil para a camada interna que tem a composição (saldo: Fe e impurezas inevitáveis) mostrada na Tabela 1 foi vazado de forma estacionária a 1423°C em uma cavidade 60 deste molde de fundição estático 100. Após conclusão de solidificação da camada interna, o molde de fundição estático 100 foi desmontado para retirar o rolo compósito fundido, o qual sofreu têmpera a 525°C durante 10 horas.

[0069] A testagem ultrassônica dos rolos compósitos confirmou que não havia vazios por encolhimento nos limites entre a camada externa, a camada intermediária e a camada interna.

[0070] Corpos de prova para análise foram retirados de uma região da camada externa para a camada interna em intervalos de 5 mm e a concentração de B foi medida por meio de espectrometria de emissão óptica por plasma indutivamente acoplado (ICP) para determinar a distribuição da concentração de B. As concentrações dos elementos componentes (C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, Nb, W e B) foram medidas em um ponto médio Am entre os pontos de inflexão A1, A2 da distribuição de concentração de B, assim como as concentrações dos elementos componentes na camada intermediária. Além disso, as concentrações dos elementos componentes (C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, V, Nb, W e B) foram medidas em um centro de uma região utilizável da camada externa que variava a partir da superfície da camada externa até o diâmetro de descarte, assim como as concentrações dos elementos componentes na camada externa. As espessuras médias da camada externa e da camada intermediária oca, as quais foram determinadas com base na distribuição de concentração de B, eram de 65 mm e 22 mm, respectivamente.

Exemplo Comparativo 1

[0071] Um rolo compósito foi produzido da mesma maneira conforme no Exemplo 1, exceto que (a) um fundido para a camada externa, um fundido para a camada intermediária e um fundido de ferro dúctil para a camada interna que tem, cada um, a composição apresentada na Tabela 1, foram usados e que (b) a temperatura da superfície interna da camada externa era de 1080°C quando o fundido para a camada intermediária foi vazado e a temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária era de 1560°C. As concentrações dos elementos componentes nas camadas externa e intermediária foram medidas por meio do mesmo método conforme no Exemplo 1. Testagem ultrassônica revelou que havia vazios por encolhimento em um limite entre a camada externa e a camada intermediária.

Exemplo Comparativo 2

[0072] Um rolo compósito foi produzido da mesma maneira conforme no Exemplo 1, exceto que (a) um fundido para a camada externa, um fundido para a camada intermediária e um fundido de ferro dúctil para a camada interna que tem, cada um, a composição apresentada na Tabela 1 foram usados e que (b) a temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária era de 1400°C. As concentrações dos elementos componentes nas camadas externa e intermediária foram medidas por meio do mesmo método conforme no Exemplo 1. Testagem ultrassônica revelou que havia vazios por encolhimento em um limite entre a camada externa e a camada intermediária.

[0073] Com relação aos Exemplos 1-3 e Exemplos Comparativos 1 e 2, as concentrações dos elementos componentes nas camadas externa e intermediária são mostradas na Tabela 1 e as condições de produção dos rolos compósitos, proporções do teor de B entre a camada intermediária e a camada externa e as proporções da quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W, e a presença de defeitos em um limite entre a camada externa e a camada intermediária são mostradas na Tabela 2.

[0074] Conforme fica evidente na Tabela 1, nos Exemplos 1-3, o teor de B na camada intermediária solidificada era tão elevado como 0,04 % em massa (Exemplo 1), 0,05 % em massa (Exemplo 2) e 0,034 % em massa (Exemplo 3), respectivamente, mesmo com o teor de B de 0,01 % em massa no fundido para a camada intermediária, e a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária solidificada era tão elevado como 7,22 % em massa (Exemplo 1), 7,48 % em massa (Exemplo 2) e 7,24 % em massa (Exemplo 3), respectivamente, mesmo que a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W no fundido para a camada intermediária fosse de 0,38 % em massa (Exemplo 1), 0,33 % em massa (Exemplo 2) e 0,62 % em massa (Exemplo 3), respectivamente. Como um resultado, qualquer rolo compósito dos Exemplos 1-3 satisfez as condições de que (a) a camada intermediária continha 0,025-0,15 % em massa de B, (b) o teor de B na camada intermediária era 40-80 % daquele na camada externa e (c) a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária era de 40-90 % daquela na camada externa. Isto se deve ao fato de que, embora a temperatura da superfície interna da camada externa seja igual ou maior do que a temperatura de conclusão de solidificação do fundido para a camada externa, o fundido para a camada intermediária em uma temperatura igual ou maior do que a temperatura de início de solidificação da camada intermediária + 110°C foi vazado uma cavidade da camada externa, de modo que a superfície interna da camada externa foi adequadamente refundida para permitir que B, Cr, Mo, V, Nb e W na camada externa fossem misturados no fundido para a camada intermediária, significando que a camada externa foi bem integralmente fundida (metalurgicamente ligada) à camada intermediária. Consequentemente, qualquer rolo compósito dos Exemplos 1-3 estava isento de defeitos, tais como vazios por encolhimento, etc., em um limite entre a camada externa e a camada intermediária.

[0075] Na camada intermediária solidificada nos Exemplos Comparativos 1 e 2, a quantidade de B era tão pequena quanto 0,02 % em massa, e a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W era tão pequena quanto 3,60 % em massa (Exemplo Comparativo 1) e 3,25 % em massa (Exemplo Comparativo 2), mesmo que substancialmente o mesmo fundido para a camada intermediária conforme nos Exemplos 1-3 tenha sido usado. Consequentemente, o teor de B na camada intermediária era de 25,0 % (Exemplos Comparativos 1 e 2) daquela na camada externa e a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W na camada intermediária era de 23,3 % (Exemplo Comparativo 1) e 21,1 % (Exemplo Comparativo 2) daquela na camada externa, ambos não satisfazendo os requisitos (a) a (c) precedentes. No Exemplo Comparativo 1, uma vez que o fundido para a camada intermediária foi vazado quando a temperatura da superfície interna da camada externa se tornou menor do que a temperatura de conclusão de solidificação da camada externa, a superfície interna da camada externa não foi refundida adequadamente, de modo que B, Cr, Mo, V, Nb e W na camada externa não foram suficientemente misturados no fundido para a camada intermediária. No Exemplo Comparativo 2, uma vez que a temperatura de vazamento do fundido para a camada intermediária era menor do que a temperatura de início de solidificação do fundido para a camada intermediária +110°C, a superfície interna da camada externa não foi refundida adequadamente, de modo que B, Cr, Mo, V, Nb e W na camada externa não foram suficientemente misturados no fundido para a camada intermediária. Assim, nos Exemplos Comparativos 1 e 2, a camada externa e a camada intermediária não foram bem fundidas (metalurgicamente ligadas) uma à outra, resultando em vazios por encolhimento em um limite entre a camada externa e a camada intermediária.

[0076] Um rolo de teste em formato de luva de 60 mm de diâmetro externo, 40 mm de diâmetro interno e 40 mm de largura foi cortado da camada externa do rolo compósito produzido nos Exemplos 1-3 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2 e avaliado em relação à resistência ao desgaste usando uma máquina de ensaio de desgaste por laminação 200 mostrada na Figura 4. A laminadora de ensaio de laminação 200 para avaliação de desgaste compreende um laminador 211, rolos de teste 212, 213 montado no laminador 211, um forno de aquecimento 214 para pré-aquecimento de uma tira 218 a ser laminada, um banho de água de resfriamento 215 para esfriar a tira laminada 218, uma máquina de enrolamento 216 para dar tensão à tira durante a laminação e um controlador 217 para ajustar a tensão. Um ensaio de desgaste (laminação) foi realizado sob as condições de laminação a seguir para avaliação do desgaste. Após laminação, a profundidade de desgaste sobre a superfície do rolo de teste foi medida por um medidor de abrasão de superfície de tipo caneta para avaliar a resistência ao desgaste de cada rolo de teste. Descobriu-se que todas as amostras dos Exemplos 1-3 e Exemplos Comparativos 1 e 2 tinham boa resistência ao desgaste, o que era aceitável para uso prático. Tira a ser laminada: SUS304, Proporção de redução: 25 %, Velocidade de laminação: 150 m/minuto, Temperatura da tira a ser laminada: 900°C, Extensão de laminação: 300 m por cada laminação, Resfriamento do rolo: resfriamento com água e Número de rolos: 4 Hi.

[0077] Um corpo de prova (30 mm x 25 mm x 25 mm) foi cortado a partir da camada externa de cada rolo compósito produzido nos Exemplos 1-3 e Exemplos Comparativos 1 e 2 para avaliar sua resistência à aderência usando uma máquina de ensaio de choque térmico por atrito 300 mostrada na Figura 5. Na máquina de ensaio de choque térmico por atrito 300, um peso 302 é deixado cair sobre um suporte 301 para girar um pinhão 303, de modo que um elemento 305 a ser capturado seja posicionado em forte contato com um corpo de prova 304. A avaliação pela proporção da área de aderência revelou que substancialmente nenhuma aderência foi observada em todos os corpos de prova dos Exemplos 1-3 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2, aceitável para uso prático.

Claims

1. Rolo compósito para laminação que possui uma estrutura que compreende camadas externa e intermediária (1, 2) fundidas centrifugamente, ambas feitas de uma liga à base de Fe, e uma camada interna (3) de ferro fundido dúctil, sendo as ditas camadas integralmente fundidas entre si; caracterizado pelo fato de que a dita camada externa (1) possui uma composição que compreende, em massa, 1-3 % de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3 % de Mn, 0,55 % de Ni, 1-7 % de Cr, 2,2-8 % de Mo, 4-7 % de V, 0,005-0,15 % de N e 0,05-0,2 % de B, em que a dita camada externa (1) opcionalmente contém ainda: 0,1- 3% em massa de Nb e/ou 0,1-5% em massa de W, e/ou pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: 0,1-10% em massa de Co, 0,01-0,5% em massa de Zr, 0,005-0,5% em massa de Ti e 0,0010,5% em massa de Al, e 0,3% ou menos em massa de S, o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis, como P, Cu, Sb, Te e Ce, em que o teor de P é de 0,1% ou menos em massa, e a quantidade total das impurezas inevitáveis é de 0,7% ou menos em massa; a dita camada intermediária (2) contém 0,025-0,15% em massa de B; o teor de B na dita camada intermediária (2) é 40-80% do teor de B na dita camada externa (1); e a quantidade total de elementos formadores de carboneto na dita camada intermediária (2) é 40-90% da quantidade total de elementos formadores de carboneto na dita camada externa (1), em que os elementos formadores de carboneto nas ditas camadas externa e intermediária (1, 2) são Cr, Mo, V, Nb e W, em que o teor de B na camada intermediária (2) é determinado como a concentração de B em um ponto médio Am entre os pontos de inflexão A1, A2 em um gráfico no qual a concentração de B medida por espectrometria de emissão óptica por plasma indutivamente acoplado é plotada contra a profundidade da superfície do rolo, em que os pontos de inflexão A1, A2 são as regiões limítrofes entre a camada externa (1) e a camada intermediária (2), e entre a camada intermediária (2) e a camada interna (3), respectivamente, e em que a quantidade total de elementos formadores de carboneto na referida camada intermediária (2) é a concentração total de cada elemento formador de carboneto medido no ponto médio Am.

2. Método para produzir o rolo compósito para laminação, como definido na reivindicação 1, que compreende: (1) fundir centrifugamente a dita camada externa (1) em um molde de fundição centrífuga cilíndrico rotativo (30); o referido método sendo caracterizado pelo fato de que compreende (2) enquanto a temperatura da superfície interna da dita camada externa (1) é igual ou maior do que a temperatura de conclusão de solidificação do fundido da camada externa, verter um fundido para a camada intermediária (2) a uma temperatura igual ou superior à temperatura de início de solidificação da camada intermediária (2) + 110°C em uma cavidade da dita camada externa (1) para fundir centrifugamente a dita camada intermediária (2); e (3) após solidificação da dita camada intermediária (2), verter uma fusão de ferro fundido dúctil para a dita camada interna (3) em uma cavidade da dita camada intermediária (2) para formar a dita camada interna (3).