BR112019014439A2 - rolo compósito para laminação e seu método de produção - Google Patents

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Hattori Toshiyuki
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Abstract

um rolo compósito para laminação que: tem uma camada externa e uma camada interna integradas e fundidas; é configurado de modo que a tal camada externa do mesmo compreenda uma liga com base em fe contendo em massa 1 a 3% de c, 0,3 a 3% de si, 0,1 a 3% de mn, 0,1 a 5% de ni, 1 a 7% de cr, 1 a 8% de mo, 4 a 7% de v, 0,005 a 0,15% de n e 0,05 a 0,2% de b; é configurado de tal modo que a camada interna do mesmo compreenda um ferro fundido com grafite contendo em massa 2,4 a 3,6% de c, 1,5 a 3,5% de si, 0,1 a 2% de mn, 0,1 a 2% de ni, menos do que 0,7% de cr, menos do que 0,7% de mo, 0,05 a 1% de v e 0,01 a 0,1% de mg; tem uma seção de núcleo de corpo em que a camada interna é fundida à camada externa e tem porções de eixo que integralmente se estendem a partir de ambas extremidades da seção de núcleo de corpo, em que pelo menos uma das porções de eixo contém carbonetos mc duros tendo um diâmetro circular equivalente de 5 µm ou mais em uma quantidade igual ou maior que 200/cm2.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ROLO COMPÓSITO PARA LAMINAÇÃO E SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO.
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um rolo composite para laminação em que uma camada externa tendo excelente resistência ao desgaste e resistência ao impacto está integralmente fundida a uma camada interna tendo excelente tenacidade e resistência ao desgaste, e seu método de produção.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Como um rolo de trabalho de laminação a quente, um rolo composite de fundição centrífuga em que uma camada externa centrifugamente de uma liga com base em ferro resistente ao desgaste é fundida integralmente a uma camada interna resistente de ferro fundido dúctil é amplamente usada. Em um rolo composite de fundição centrífuga, danos tais como desgaste e rugosidade da superfície, etc. ocorre em uma camada externa do rolo devido a carga térmica e mecânica por contato com uma tira laminada, deteriorando a qualidade da superfície de uma tira laminada. Também, quando um rolo composite é usado em suportes traseiros de um laminador de acabamento a quente, uma tira que se move entre suportes pode ser dobrada e picada pelos rolos superior e inferior, sofrendo o chamado calçamento. Em tal calçamento, a tira laminada pode ficar presa a uma camada externa superfície do rolo, causando rachaduras na superfície da camada externa do rolo por uma carga térmica e mecânica excessiva.
[003] Quando a camada externa é danificada até certo ponto, o rolo é trocado. Um rolo retirado do moinho é remontado no moinho, após as partes danificadas serem removidas por moagem a partir da camada externa. A remoção de uma porção danificada por moagem de uma camada externa de um rolo é chamada de moagem de remo
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2/34 ção de dano. Depois que um rolo de trabalho é cortado de seu diâmetro inicial para o diâmetro mínimo utilizável para laminação (diâmetro de descarte) para remover danos, é descartado. Um diâmetro na faixa do diâmetro inicial até o diâmetro de descarte é chamado de diâmetro efetivo de laminação. A frequente moagem de remoção de danos de uma camada externa diminui a produtividade pela interrupção de laminação, e reduz o diâmetro efetivo de laminação. Consequentemente, uma camada externa em uma faixa de diâmetro de rolagem efetiva tem desejável mente excelente resistência ao desgaste, resistência ao impacto e resistência de rugosidade da superfície para evitar grandes danos.
[004] Como mostrado na Figura 1, um rolo composite 10 compreende uma camada externa 1 que entra em contato com uma tira a ser laminada, e uma camada interna 2 fundida a uma superfície interna da camada externa 1. A camada interna 2 é feita de um material diferente daquele da camada externa 1, e constituída por uma porção de núcleo 21 fundida à camada externa 1, e uma porção do eixo lateral de acionamento 22 e uma porção do eixo lateral livre 23 que integralmente se estende a partir das extremidades da porção de núcleo 21. Uma porção de extremidade da porção do eixo lateral de acionamento 22 é integralmente fornecida com uma porção de embreagem 24 para transmitir um torque de acionamento. Uma porção de extremidade da porção do eixo lateral livre 23 é integralmente fornecida com uma projeção 25 necessária para manusear o rolo composite 10. A porção de embreagem 24 tem uma superfície de extremidade 24a, e um par de superfícies de entalhe planas 24b, 24b engatáveis com um meio de acionamento (não mostrado). A projeção 25 tem uma superfície de extremidade 25a.
[005] As porções de eixo 22, 23 são usual mente usadas sem reparo até o descarte do rolo após a repetida moagem de remoção de
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3/34 danos da camada externa 1. Entretanto, como a vida útil da camada externa 1 foi alongada nos últimos anos, as porções de eixo são provavelmente danificadas a um nível tal que dificultando laminação, resultando em descarte prematuro. Particularmente, uma porção do eixo lateral de acionamento 22 tendo uma porção de embreagem 24 para transmitir um torque de acionamento de um motor recebe alta tensão ao deslizar com um acoplamento e um torque de acionamento a partir do motor, de modo que é altamente provável que seja danificado. Consequentemente, é uma porção que requer maior durabilidade.
[006] Para resolver o problema acima referido de danos nas porções de eixo, o requerente propôs por WO 2015/045720 um rolo composite de fundição centrífuga compreendendo uma porção do eixo lateral de acionamento tendo resistência ao desgaste melhorada enquanto mantém a maquinabilidade de uma porção do eixo lateral livre. Este rolo composite de fundição centrífuga compreende uma camada externa fundida centrifugamente e uma camada interna de ferro fundido dúctil integralmente fundida com a camada externa, sendo a camada externa feita de uma liga com base em Fe compreendendo em massa 1,3 a 3,7% de C, 0,3 a 3% de Si, 0,1 a 3% de Mn, 1 a 7% de Cr, 1 a 8% de Mo, pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em 2,5 a 7% de V, 0,1 a 3% de Nb e 0,1 a 5% de W, V sendo um elemento indispensável, e 0,01 a 0,2% de B e/ou 0,05 a 0,3% de S, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis, e tendo uma estrutura livre de grafite; e a camada interna compreendendo uma porção de núcleo fundida à camada externa, e uma porção do eixo lateral de acionamento e uma porção do eixo lateral livre que integralmente se estende a partir das extremidades da porção de núcleo, a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W sendo 0,35 a 2% em massa em uma extremidade da porção do eixo lateral de acionamento e 0,15 a 1,8% em massa em uma extremidade da porção do eixo late
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4/34 ral livre, o primeiro sendo 0,2% ou mais em massa mais do que o último.
[007] Embora as porções de eixo tenham uma resistência ao desgaste melhorada no rolo composite de fundição centrífuga de WO 2015/045720, é desejável uma melhoria adicional para satisfazer o requisito recente de proporcionar às porções de eixo uma vida útil mais longa. Para melhorar a resistência ao desgaste do ferro fundido dúctil que forma a camada interna, elementos formadores de carbureto tais como V, Nb, etc. são usualmente adicionados ao ferro fundido dúctil, para formar carbonetos duros (carbonetos MC, etc.) diferentes da cementita, mas estes elementos formadores de carboneto dificultam a grafitização do ferro fundido dúctil, fornecendo o ferro fundido dúctil com menor alongamento. Consequentemente, é difícil fornecer uma vida mais longa às porções de eixo.
OBJETIVO DA INVENÇÃO [008] Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer um rolo composite para laminação em que uma camada externa tendo excelente resistência ao desgaste e resistência ao impacto está integralmente fundida a uma camada interna tendo excelente tenacidade e resistência ao desgaste, e seu método de produção. DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO [009] Como um resultado de pesquisa intensiva tendo em vista o objetivo acima, os inventores descobriram que ao transferir quantidades adequadas de carbonetos MC duros de uma camada externa para pelo menos uma das porções de eixo de ferro fundido de grafite, sem adicionar elementos formadores de carboneto como V, etc., com exceção daqueles que vêm de uma matéria-prima, como sucatas, etc., para uma camada interna de fusão, as porções de eixo podem ser fornecidas com resistência ao desgaste extremamente aprimorada, sem deterioração da tenacidade. A presente invenção foi completada com base
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5/34 em tal descoberta.
[0010] Assim, o rolo composite para laminação da presente invenção compreende uma camada externa e uma camada interna integralmente fundida uma à outra;
a camada externa sendo feita de uma liga com base em Fe compreendendo em massa 1 a 3% de C, 0,3 a 3% de Si, 0,1 a 3% de Mn, 0,1 a 5% de Ni, 1 a 7% de Cr, 1 a 8% de Mo, 4 a 7% de V, 0,005 a 0,15% de N e 0,05 a 0,2% de B, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis;
a camada interna sendo feita de ferro fundido com grafite compreendendo em massa 2,4 a 3,6% de C, 1,5 a 3,5% de Si, 0,1 a 2% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, menos do que 0,7% de Cr, menos do que 0,7% de Mo, 0,05 a 1% de V e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis; e a camada interna compreendendo uma porção de núcleo fundida à camada externa, e porções de eixo que integralmente se estendem a partir das extremidades da porção de núcleo, pelo menos uma das porções de eixo contendo 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. [0011] A camada externa preferencialmente ainda contém 0,1 a 3% em massa de Nb, e a camada interna preferencialmente ainda contém menos do que 0,5% em massa de Nb.
[0012] A camada externa preferencialmente ainda contém 0,1 a 5% em massa de W, e a camada interna preferencialmente ainda contém menos do que 0,7% em massa de W.
[0013] A camada externa pode ainda conter 0,3% ou menos em massa de S.
[0014] A camada externa pode ainda conter pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em 0,1 a 10% de Co, 0,01 a 0,5% de Zr, 0,005 a 0,5% de Ti e 0,001 a 0,5% de Al em massa.
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6/34 [0015] O método da presente invenção para produzir um rolo composite para laminação compreende (1) fundir por centrifugação a camada externa em um molde de fundição centrífuga cilíndrica, giratório; e então (2) derramar uma fusão para a camada interna a 1330 a 1400 QC em uma cavidade da camada externa enquanto a temperatura da superfície interna da camada externa é 950 QC ou superior e inferior a 1000 QC, para a refusão a superfície interna da camada externa à profundidade de 10 a 30 mm.
[0016] A temperatura da superfície interna da camada externa é preferencialmente 960 a 990 QC quando a fusão para a camada interna é vertida.
[0017] A fusão para a camada interna preferencialmente tem uma composição compreendendo em massa 2,5 a 3,6% de C, 1,7 a 3,3% de Si, 0,1 a 1,5% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, 0 a 0,5% de Cr, 0 a 0,5% de Mo e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis.
EFEITO DA INVENÇÃO [0018] A presente invenção pode fornecer um rolo composite para laminação compreendendo uma camada externa tendo excelente resistência ao desgaste e resistência ao impacto, e porções de eixo tendo resistência ao desgaste extremamente melhorada sem deterioração da tenacidade, porque elementos de formação de carboneto que dificultam a grafitização tais como V, etc. não são adicionados a uma camada interna fundida, tal que grandes quantidades de carbonetos MC duros estão contidas em pelo menos uma das porções de eixo de ferro fundido com grafite. Com as porções de eixo tendo resistência ao desgaste extremamente melhorada, o rolo tem longa vida útil, contribuindo para reduzir um custo de laminação.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
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7/34 [0019] A Figura 1 é uma vista em seção transversal esquemática que mostra um rolo compósito.
[0020] A Figura 2 é uma vista em perspectiva parcial que mostra um lado da embreagem do rolo compósito da Figura 1.
[0021] A Figura 3(a) é uma vista em seção transversal explodida que mostra um exemplo de moldes de fundição usados para produzir o rolo compósito para laminação da presente invenção.
[0022] A Figura 3(b) é uma vista em seção transversal que mostra um exemplo de moldes de fundição usados para produzir o rolo compósito para laminação da presente invenção.
[0023] A Figura 4 é uma fotomicrografia óptica de uma seção transversal não esticada da porção do eixo do rolo compósito para laminação do Exemplo 3, que foi moído por grãos abrasivos de alumina. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS [0024] As modalidades da presente invenção serão explicadas em detalhe abaixo sem intenção de restrição, e várias modificações podem ser feitas dentro do escopo da presente invenção. As explicações de uma modalidade podem ser aplicáveis a outras formas de realização, salvo indicação em contrário. O que é descrito simplesmente como % significa % em massa, a menos que seja mencionado de outra forma.
[1] Rolo Compósito Para Laminação (A) Camada externa [0025] A camada externa que constitui o rolo compósito para laminação da presente invenção é feita de uma liga com base em Fe compreendendo em massa 1 a 3% de C, 0,3 a 3% de Si, 0,1 a 3% de Mn, 0,1 a 5% de Ni, 1 a 7% de Cr, 1 a 8% de Mo, 4 a 7% de V, 0,005 a 0,15% de N e 0,05 a 0,2% de Β, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. A camada externa preferencialmente ainda contém 0,1 a 3% em massa de Nb. A camada externa preferencial
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8/34 mente ainda contém 0,1 a 5% em massa de W. A camada externa pode conter 0,3% ou menos em massa de S. Além disso, a camada externa pode conter pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em 0,1 a 10% de Co, 0,01 a 0,5% de Zr, 0,005 a 0,5% de Ti e 0,001 a 0,5% de Al em massa.
(1) Elementos Indispensáveis (a) C: 1 a 3% em massa [0026] C é combinado com V, Cr e Mo (e Nb e W se contido) para formar carbonetos duros, contribuindo para melhorar a resistência ao desgaste da camada externa. Quando C é menor que 1% em massa, quantidades muito pequenas de carbonetos duros são formadas, deixando de fornecer à camada externa resistência suficiente ao desgaste. Por outro lado, quando C excede 3% em massa, formam-se carbonetos excessivos, fornecendo à camada externa menor tenacidade e menor resistência às rachaduras, resultando em rachaduras profundas por laminação e, portanto, grande perda do rolo pela remoção por dano. O limite inferior do teor de C é, preferencialmente, 1,2% em massa, de um modo mais preferido, 1,5% em massa. Além disso, o limite superior do teor de C é preferencialmente 2,9% em massa, mais preferivelmente 2,8% em massa.
(b) Si: 0,3 a 3% em massa [0027] Si desoxidiza 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 fornece ao fundido uma desoxidação e fluidez insuficientes, resultando em uma alta porcentagem de defeitos. Por outro lado, quando o Si excede 3% em massa, a matriz de liga torna-se frágil, fornecendo uma menor tenacidade à camada externa. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente 0,4% em massa, mais preferencialmente 0,5% em massa. O limite superior do
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9/34 teor de Si é preferencialmente 2,7% em massa, mais preferencialmente 2,5% em massa.
(c) Mn: 0,1 a 3% em massa [0028] Mn tem funções não só de desoxidar o fundido, mas também de fixar S como MnS. Como a MnS exibindo lubrificação evita eficazmente a aderência de uma tira laminada, preferencialmente contém uma quantidade desejada de MnS. Quando Mn é menos do que 0,1% em massa, seus efeitos são insuficientes. Por outro lado, mais do que 3% em massa de Mn não fornece efeitos adicionais. O limite inferior do teor de Mn é preferencialmente 0,3% em massa. O limite superior do teor de Mn é preferencialmente 2,4% em massa, mais preferencialmente 1,8% em massa.
(d) Ni: 0,1 a 5% em massa [0029] Porque Ni tem uma função de melhorar a temperabilidade da matriz da camada externa, Ni pode impedir a geração de pearlita durante o resfriamento quando adicionado a um rolo composite grande, melhorando a dureza da camada externa. Menos do que 0,1% em massa de Ni substancialmente não exibe efeitos, enquanto mais do que 5% em massa de Ni estabiliza muito a austenita, dificilmente melhorando a dureza. O limite inferior do teor de Ni é preferencialmente 0,2% em massa, mais preferencialmente 0,3% em massa, ainda preferencialmente 0,5% em massa. O limite superior do teor de Ni é preferencialmente 4% em massa, mais preferencialmente 3,5% em massa.
(e) Cr: 1 a 7% em massa [0030] Cr é um elemento eficaz para fazer com que a bainita da matriz ou martensita mantenha a dureza, desse modo mantendo a resistência ao desgaste da camada externa. Menos do que 1% em massa de Cr exibe efeitos insuficientes, enquanto mais do que 7% em massa de Cr diminui a tenacidade da matriz. O limite inferior do teor de Cr é preferencialmente 1,5% em massa, mais preferencialmente 2,5%
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10/34 em massa. O limite superior do teor de Cr é preferencialmente 6,8% em massa.
(f) Mo: 1 a 8% em massa [0031] Mo é combinado com C para formar carbonetos duros (MeC, M2C), aumentando a dureza da camada externa, e aumentando a temperabilidade da matriz. Mo também forma carbonetos MC duros e resistentes junto com V e/ou Nb, melhorando a resistência ao desgaste. Quando Mo é menos do que 1% em massa, seus efeitos são insuficientes. Por outro lado, mais do que 8% em massa de Mo diminui a tenacidade da camada externa. O limite inferior do teor de Mo é preferencialmente 1,5% em massa, mais preferencialmente 2,5% em massa. O limite superior do teor de Mo é preferencialmente 7,8% em massa, mais preferencialmente 7,6% em massa.
(q) V: 4 a 7% em massa [0032] V é um elemento combinado com C para formar carbonetos MC duros. Os carbonetos MC são os carbonetos mais duros tendo dureza Vickers HV de 2500 a 3000. Menos do que 4% em massa de V forma uma quantidade insuficiente de carbonetos MC, resultando na falta da quantidade de carbonetos MC misturados na camada interna, assim fornecendo efeitos insuficientes de melhorar a resistência aos danos de uma porção de embreagem. Por outro lado, quando V excede 7% em massa, carbonetos MC tendo uma gravidade específica inferior do que a do ferro fundido são concentrados em um lado interno da camada externa por uma força centrífuga durante fundição centrífuga, resultando em segregação radial extrema de carbonetos MC, que formam carbonetos MC grandes tornando a estrutura da liga provavelmente mais grossa causando rugosidade de superfície durante a laminação. O limite inferior do teor de V é preferencialmente 4,5% em massa, mais preferencialmente 5% em massa. O limite superior do teor de V é preferencialmente 6,9% em massa, mais preferencialmente
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6,8% em massa.
(h) N: 0,005 a 0,15% em massa [0033] N é eficaz para tornar carbonetos mais fino, mas torna a camada externa quebradiça quando excede 0,15% em massa. O limite superior do teor de N é preferencialmente 0,1% em massa. Para obter um efeito suficiente de tornar carbonetos mais fino, o limite inferior do teor de N é 0,005% em massa, preferencialmente 0,01% em massa.
(i) B: 0,05 a 0,2% em massa [0034] B não é apenas dissolvido em carbonetos, mas também forma carboboretos lubrificantes, melhorando a aderência resistência (resistência ao impacto) da camada externa. A lubrificação de carboboretos é notável particularmente a altas temperaturas, evitando efetivamente a aderência da camada externa quando uma tira laminada a quente é picada. Menos do que 0,05% em massa de B não exibe lubrificação suficiente. Por outro lado, mais do que 0,2% em massa de B torna a camada externa quebradiça. O limite inferior do teor de B é preferencialmente 0,06% em massa, mais preferencialmente 0,07% em massa. Também, o limite superior do teor de B é preferencialmente 0,15% em massa, mais preferencialmente 0,1% em massa.
(2) Elementos Opcionais [0035] A camada externa pode ainda conter 0,1 a 3% em massa de Nb. A camada externa também pode conter 0,1 a 5% em massa de W. A camada externa pode ainda conter 0,3% ou menos em massa de
S. A camada externa pode ainda conter pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em 0,1 a 10% de Co, 0,01 a 0,5% de Zr, 0,005 a 0,5% de Ti e 0,001 a 0,5% de Al em massa.
(a) Nb: 0,1 a 3% em massa [0036] Como V, Nb é combinado com C para formar carbonetos MC duros. Nb adicionados com V e Mo é dissolvido em carbonetos MC para fortalecê-los, melhorando a resistência ao desgaste da ca
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12/34 mada externa. Porque Nb tem um peso atômico maior do que o do V, a gravidade específica de carbonetos MC com base em V, cuja gravidade específica é menor do que a do ferro fundido, é aumentada quando Nb é dissolvido nele. Consequentemente, Nb age para reduzir a segregação de carbonetos MC devido a uma força centrífuga durante a fundição centrífuga. Menos do que 0,1% em massa de Nb tem apenas pequena contribuição para a formação de carbonetos MC, com substancialmente nenhum efeito de aumentar a quantidade de carbonetos MC misturados na camada interna, de modo que dificilmente aumenta a resistência aos danos de uma porção de embreagem. Por outro lado, quando Nb excede 3% em massa, a quantidade de carbonetos MC com base em Nb tendo gravidade específica maior do que a do ferro fundido aumenta, provavelmente causando sua concentração e segregação no lado da superfície por uma força centrífuga. O limite inferior do teor de Nb é preferencialmente 0,2% em massa. O limite superior do teor de Nb é preferencialmente 2,9% em massa, mais preferencialmente 2,8% em massa.
(b) W: 0,1 a 5% em massa [0037] W é combinado com C para formar carbonetos duros tais como MeC, etc., para contribuir melhorando a resistência ao desgaste da camada externa. W é também dissolvido em carbonetos MC para aumentar sua gravidade específica, desse modo reduzindo sua segregação. Entretanto, W excedendo 5% em massa aumenta carbonetos MeC, resultando em uma estrutura não homogênea, que causa rugosidade de superfície. Consequentemente, W é 5% ou menor em massa se contido. Por outro lado, menos do que 0,1% em massa de W fornece efeitos insuficientes. O limite superior do teor de W é preferencialmente 4% em massa, mais preferencial mente 3% em massa.
(c) S: 0,3% em massa ou menos [0038] Para utilizar a lubrificação de MnS, 0,3% ou menos em
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13/34 massa de S podem estar contidos. Entretanto, mais do que 0,3% em massa de S torna a camada externa quebradiça. O limite superior do teor de S é preferencialmente 0,2% em massa, mais preferencialmente 0,15% em massa. Quando a lubrificação de MnS é utilizada, o limite inferior do teor de S é mais preferencialmente 0,05% em massa.
(d) Co: 0,1 a 10% em massa [0039] Co é dissolvido na matriz para aumentar a dureza alta da temperatura da matriz, desse modo melhorando a resistência ao desgaste e rugosidade de superfície resistência da camada externa. Menos do que 0,1% em massa de Co fornece substancialmente nenhum efeito, enquanto mais do que 10% em massa de Co não fornece melhoria adicional. O limite inferior do teor de Co é preferencialmente 1% em massa, e o limite superior do teor de Co é preferencialmente 7% em massa.
(e) Zr: 0,01 a 0,5% em massa [0040] Como V e Nb, Zr é combinado com C para formar carbonetos MC, melhorando a resistência ao desgaste da camada externa. Zr também forma óxido que agem como núcleos de cristalização na fusão, tornando a estrutura solidificada mais fina. Além disso, Zr aumenta a gravidade específica de carbonetos MC, impedindo sua segregação. Entretanto, Zr excedendo 0,5% em massa forma inclusões indesejáveis. O limite superior do teor de Zr é mais preferencialmente 0,3% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Zr é mais preferencialmente 0,02% em massa.
(f) Ti: 0,005 a 0,5% em massa [0041] Ti é combinado com C e N para formar compostos granulares duros tais como TiC, Estanho ou TiCN. Que agem como núcleos para carbonetos MC, eles tornam a dispersão de carbonetos MC homogênea, contribuindo para a melhoria na resistência ao desgaste e rugosidade de superfície resistência da camada externa. Entretanto,
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14/34 mais do que 0,5% em massa de Ti aumenta a viscosidade da fusão, provavelmente gerando defeitos de fundição. O limite superior do teor de Ti é mais preferencialmente 0,3% em massa, o mais preferencialmente 0,2% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Ti é mais preferencialmente 0,01% em massa.
(q) Al: 0,001 a 0,5% em massa [0042] Al tendo alta afinidade para oxigênio age como um desoxidante. Al é também combinado com N e O para formar oxinitretos, que são dispersos na fusão como núcleos, precipitando carbonetos MC uniformemente finos. Entretanto, mais do que 0,5% em massa de Al torna a camada externa quebradiça, enquanto menos do que 0,001% em massa de Al fornece efeitos insuficientes. O limite superior do teor de Al é mais preferencialmente 0,3% em massa, o mais preferencialmente 0,2% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Al é mais preferencialmente 0,01% em massa.
(3) Impurezas Inevitáveis [0043] O equilíbrio da composição da camada externa são substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Entre as impurezas inevitáveis, P é preferencialmente o mínimo possível porque deteriora propriedades mecânicas. Especificamente, P é preferencialmente 0,1% ou menor 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 excelente resistência ao desgaste e resistência ao impacto da camada externa, a quantidade total de impurezas inevitáveis é preferencialmente 0,7% ou menor em massa.
(4) Estrutura [0044] A estrutura da camada externa compreende (a) carbonetos MC, (b) carbonetos com base em Mo (carbonetos Mo) de M2C ou MeC, ou carbonetos com base em Cr (carbonetos Cr) de M7C3 ou M23C6, (c)
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15/34 carboboretos, e (d) uma matriz. Os carboboretos têm uma composição de M(C, B), M23(C, Β)θ, etc., em que urn metal M é principalmente pelo menos um de Fe, Cr, Mo, V, Nb e W, com as proporções do metal M, C e B que variam dependendo da composição. A estrutura da camada externa da presente invenção preferencialmente não contém grafite. A camada externa do rolo composite para laminação da presente invenção tem excelente resistência ao desgaste por causa de carbonetos MC duros, carbonetos Mo ou carbonetos Cr, e excelente resistência ao impacto por causa de carboboretos.
(B) Camada interna [0045] A camada interna do rolo composite para laminação da presente invenção é feita de ferro fundido com grafite compreendendo em massa 2,4 a 3,6% de C, 1,5 a 3,5% de Si, 0,1 a 2% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, menos do que 0,7% de Cr, menos do que 0,7% de Mo, 0,05 a 1% de V e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis.
(1) ELEMENTOS INDISPENSÁVEIS (a) C: 2,4 a 3,6% em massa [0046] C é dissolvido na matriz e cristalizado como grafite. Para cristalizar grafite, o teor de C deve ser 2,4% ou mais em massa, embora deteriore as propriedades mecânicas da camada interna quando excede 3,6% em massa. O limite inferior do teor de C é preferencialmente 2,7% em massa, e o limite superior do teor de C é preferencialmente 3,5% em massa.
(b) Si: 1,5 a 3,5% em massa [0047] Si é um elemento necessário para cristalizar grafite. O teor de Si deve ser 1,5% ou mais em massa, embora deteriore as propriedades mecânicas da camada interna quando excede 3,5% em massa. O limite inferior do teor de Si é preferencialmente 1,7% em massa, e o limite superior do teor de Si é preferencialmente 3% em massa.
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16/34 (c) Μη: 0,1 a 2% em massa [0048] Μη desoxidiza a fusão, e é combinado com S, uma impureza, para formar MnS, desse modo impedindo fragilização por S. O teor de Mn deve ser 0,1% ou mais em massa, embora deteriore as propriedades mecânicas da camada interna quando excede 2% em massa. O limite inferior do teor de Mn é preferencialmente 0,15% em massa, e o limite superior do teor de Mn é preferencialmente 1,2% em massa.
(d) Ni: 0,1 a 2% em massa [0049] Ni é eficaz como um elemento auxiliar para grafitização. Para a grafitização, deve ser 0,1% ou mais em massa, preferencialmente 0,2% ou mais em massa. Além disso, com a camada interna moldada fundida à camada externa, uma superfície interna da camada externa é derretida e misturada na camada interna, de modo que o teor de Ni aumenta na camada interna quando o teor de Ni é maior na camada externa do que na camada interna. Porque o teor de Ni aumentado diminui uma temperatura de transformação a partir de uma fase de austenita em uma temperatura alta para uma fase de pearlita predominante na temperatura ambiente, a rachadura axial é provavelmente ocorrer na camada externa sendo resfriada depois de fundição. Consequentemente, o limite superior de Ni deve ser 2% em massa, e é preferencial mente 1,8% em massa.
(e) Cr: Menos do que 0,7% em massa [0050] Cr é combinado com C para formar cementita, melhorando a resistência ao desgaste. Entretanto, muito Cr deteriora as propriedades mecânicas da camada interna. Especificamente, 0,7% ou mais em massa de Cr deteriora as propriedades mecânicas da camada interna. O limite superior do teor de Cr é preferencialmente 0,5% em massa. Aliás, o limite inferior do teor de Cr pode ser 0,05% em massa. Também, porque Cr na camada externa é misturado na camada interna integralmente fundida, a quantidade de Cr que entra a partir da cama
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17/34 da externa deve ser levada em consideração. Como um resultado, o teor de Cr na camada interna fundida deve ser ajustado tal que o teor de Cr na camada interna integralmente fundida é menos do que 0,7% em massa. O limite superior do teor de Cr é preferencialmente 0,5% em massa.
(f) Mo: Menos do que 0,7% em massa [0051] Porque Mo é um elemento de formação de carboneto que dificulta a grafitização, sua quantidade deve ser limitada. Mo que entra a partir da camada externa (sua superfície interna derretida) na camada interna pela sua fusão integral está contida em carbonetos MC, ou forma M2C carbonetos. A presente invenção é caracterizada por transferência intencional Mo na forma de carbonetos MC a partir da camada externa na camada interna, tal que carbonetos MC entrem na camada interna sem refundir, melhorando a resistência ao desgaste da camada interna. Portanto, 0 limite inferior do teor de Mo é preferencialmente 0,05% em massa. Por outro lado, 0,7% ou mais em massa de Mo dificulta extremamente a grafitização, deteriorando a tenacidade da camada interna. O limite superior do teor de Mo é preferencialmente 0,5% em massa.
(q) V: 0,05 a 1% em massa [0052] Porque V é um elemento de formação de carboneto forte que dificulta a grafitização, sua quantidade deve ser limitada. A maioria de V que entra a partir da camada externa (sua superfície interna derretida) na camada interna pela sua fusão integral está na forma de carbonetos MC. A presente invenção é caracterizada por transferência intencional de carbonetos MC a partir da camada externa na camada interna, tal que carbonetos MC entrem na camada interna sem refundir, melhorando a resistência ao desgaste da camada interna enquanto suprime a função que dificulta a grafitização de V. Para assegurar resistência suficiente ao desgaste da camada interna, V deve ser 0,05%
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18/34 ou mais em massa. Entretanto, mais do que 1% em massa de V dificulta muito a grafitização. O limite inferior do teor de V é preferencialmente 0,1% em massa, e o limite superior do teor de V é preferencialmente 0,7% em massa, ainda preferencialmente 0,5% em massa.
(h) Mg: 0,01 a 0,1% em massa [0053] Mg eficientemente faz grafite esferoidal. Esferoidização melhora drasticamente a tenacidade da camada interna. Para a esferoidização, Mg deve ser 0,01% ou mais em massa, e suficiente a 0,1% ou menor em massa. O limite inferior do teor de Mg é preferencialmente 0,015% em massa, e o limite superior do teor de Mg é preferencialmente 0,05% em massa.
(2) Elementos Opcionais (a) Nb: Menos do que 0,5% em massa [0054] Porque Nb é um elemento de formação de carboneto forte que dificulta a grafitização como V, sua quantidade deve ser limitada. Quando Nb está contido na camada externa, a maioria de Nb que entra a partir da camada externa (sua superfície interna derretida) na camada interna pela sua fusão integral está na forma de carbonetos MC. Mais do que 0,5% em massa de Nb dificulta muito a grafitização. O limite superior do teor de Nb é preferencialmente 0,4% em massa. O teor de Nb é preferencialmente 0,02% ou mais em massa, porque os carbonetos MC melhoram a resistência ao desgaste da camada interna.
(b) W: Menos do que 0,7% em massa [0055] W é um elemento de formação de carboneto dificultando a grafitização da camada interna. Quando W é contido na camada externa, W na camada externa (sua superfície interna derretida) inevitavelmente entra na camada interna integralmente fundida à camada externa. Para suprimir a dificuldade de grafitização, W deve ser menos do que 0,7% em massa. O limite superior do teor de W é preferencialPetição 870190065589, de 12/07/2019, pág. 25/59
19/34 mente 0,6% em massa.
(3) Impurezas Inevitáveis [0056] O equilíbrio da composição da camada interna são substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Entre as impurezas inevitáveis, P, S e N são preferencialmente o mínimo possível porque deterioram as propriedades mecânicas. Especificamente, P é preferencialmente 0,1% ou menor em massa, S é preferencialmente 0,05% ou menor em massa, e N é preferencialmente 0,07% ou menor em massa. Também, B é preferencialmente menos do que 0,05% em massa porque dificulta a grafitização da camada interna. Quando elementos tais como Zr, Co, Ti, Al, Ba, Cu, Sb, Te, Ce, elementos de metais de terras raras, etc. estão contidos, excluindo etc., elementos tais como Zr, Co, Ti, Al, etc., e elementos tais como outras impurezas inevitáveis na camada externa, a quantidade total desses elementos é preferencialmente 0,7% ou menor em massa.
(4) Estrutura [0057] A camada interna do rolo composite para laminação da presente invenção é feita de ferro fundido com grafite em que grafite é cristalizada. Ferro fundido com grafite mais macio do que ferro fundido branco não contém grafite que exibe alta tenacidade. O ferro fundido com grafite é classificado pelo formato (esferoidal, escamosa, granular, etc.) de grafite. Particularmente, ferro fundido com grafite esferoidal em que grafite esferoidal é cristalizado é preferível para a camada interna do rolo por causa de grande tenacidade.
[0058] A razão de área de grafite no ferro fundido com grafite é preferencialmente 2 a 12%. Quando a razão de área de grafite é menos do que 2%, a quantidade de cementita é muito grande, resultando em alongamento insuficiente, provavelmente causando a quebra do rolo por uma carga térmica ou mecânica durante a laminação. Porque o limite superior de carbono é 3,6% em massa, o limite superior da ra
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20/34 zão de área de grafite é 12%.
[0059] O rolo composite da presente invenção é caracterizado em que pelo menos uma porção do eixo da camada interna contém 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. Os carbonetos MC duros são carbonetos MC com base em V contendo Mo, etc. (carbonetos MC com base em V e/ou Nb quando contendo Nb e W, e contendo Mo, W, etc.). Porque carbonetos MC duros têm maior dureza do que a de partículas de triturador de alumina, permanecem na forma de projeções em uma superfície plana de uma peça de teste retirada a partir da camada interna depois de moagem sucessiva com diamante e grãos abrasivos de alumina. Consequentemente, os carbonetos MC duros podem ser observados por um microscópio óptico.
[0060] Quando uma porção do eixo lateral de acionamento 22 tendo uma porção de embreagem 24 contém 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais, a porção de embreagem 24 pode ser protegida contra danos. Os danos da porção de embreagem 24 são principalmente causados pelo desgaste por arranhões com partículas tais como escamas, etc. contidas na graxa durante o deslizamento com um acoplamento. Carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou menos são facilmente destacáveis em conjunto com uma estrutura ambiental, exibindo um pequeno efeito de melhorar a resistência ao desgaste da parte do eixo. Números maiores de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais são mais vantajosos para resistência ao desgaste, e devem ter 200/cm2 ou mais. O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais é preferencialmente 300 a 5000/cm2. Mais do que 5000/cm2 de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais tornam a camada interna muito
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21/34 dura, não garantindo tenacidade suficiente. O limite superior dos diâmetros equivalentes a um círculo de carbonetos MC duros é preferencialmente 20 pm.
[0061] Porque a outra porção do eixo, uma porção do eixo lateral livre 23 que não tem porção de embreagem 24, é integralmente fornecida com uma projeção 25 necessária para manusear, etc., sem uma porção deslizando com o acoplamento, não é necessário ter resistência ao desgaste, conforme necessário para a porção lateral de acionamento.
[0062] O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais na outra porção do eixo é preferencialmente 20 a 80% daquele em uma porção do eixo. Quando o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais na outra porção do eixo é 20% ou mais daquele em uma porção do eixo, a outra porção do eixo tem melhor resistência ao desgaste. E quando o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais na outra porção do eixo é 80% ou menos daquele em uma porção do eixo, a outra porção do eixo tem melhor maquinabilidade, resultando em baixo custo de produção. O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais na outra porção do eixo é preferencialmente 30% ou mais, mais preferencialmente 40% ou mais, daquele em uma porção do eixo. O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais na outra porção do eixo é preferencialmente 70% ou menos, mais preferencialmente 60% ou menos, daquele em uma porção do eixo.
[0063] Embora o rolo compósito para laminação da presente invenção tenha sido explicado, uma camada intermediária tendo uma composição intermediária pode ser formada entre a camada externa e a camada interna como uma camada amortecedora para elas.
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22/34 [2] Método De Produção De Rolo Compósito Para Laminação [0064] As Figuras 3(a) e 3(b) mostram um exemplo de moldes de fundição estáticos usados para fundir a camada interna 2 depois de fundir por centrifugação a camada externa 1 em um molde de fundição centrífuga cilíndrica 30. Este molde de fundição estático 100 compreende um molde de fundição cilíndrico 30 compreendendo a camada externa 1 na sua superfície interna, e moldes superior e inferior 40, 50 ligados às extremidades superior e inferior do molde de fundição cilíndrico 30. Uma superfície interna da camada externa 1 dentro do molde de fundição cilíndrico 30 tem uma cavidade 60a para formar uma porção de núcleo 21 da camada interna 2, o molde superior 40 tem uma cavidade 60b para formar uma porção do eixo lateral livre 23 da camada interna 2, e o molde inferior 50 tem uma cavidade 60c para formar uma porção do eixo lateral de acionamento 22 da camada interna
2. O molde de fundição cilíndrico 30 para conduzir um método de fundição centrífuga pode ser horizontal, inclinado ou vertical.
[0065] Quando uma fusão para a camada externa 1 vertida no molde de fundição centrífuga cilíndrica giratório 30 é fundido por centrifugação, um fluxo compreendendo óxido com base em Si, etc. é preferencialmente adicionado para formar uma camada de fluxo tendo uma espessura de 0,5 a 30 mm na superfície interna da camada externa, desse modo impedindo a oxidação da superfície interna da camada externa solidificada.
[0066] Como mostrado nas Figuras 3(a) e 3(b), o molde de fundição cilíndrico 30 compreendendo a camada externa fundida por centrifugação 1 é verticalmente colocado no molde inferior 50 para formar a porção do eixo lateral de acionamento 22, e o molde superior 40 para formar a porção do eixo lateral livre 23 é colocado no molde de fundição cilíndrico 30, para montar o molde de fundição estático 100 para formar a camada interna 2, com a cavidade 60a dentro da camada ex
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23/34 terna 1 que se comunica com a cavidade 60b do molde superior 40 e a cavidade 60c do molde inferior 50 para constituir uma cavidade 60 para formar integralmente toda a camada interna 1. Existem moldes de areia 32 e 33 dentro do molde de fundição cilíndrico 30, e moldes de areia 42, 52 dentro dos moldes superior e inferior 40, 50. Aliás, o molde inferior 50 é fornecido com uma placa de fundo 53 para conter a camada interna fundida.
[0067] Depois de confirmar que a temperatura da superfície interna da camada exterior (temperatura da superfície da camada de fluxo) dentro do molde de fundição estático 100 está em uma faixa de 950 QC ou superior e inferior a 1000 QC, uma camada interna fundida a 1330 a 1400 QC é vertida na cavidade 60 através de uma abertura superior 43 do molde superior 40. Enquanto uma superfície da fusão na cavidade 60 está gradualmente elevada a partir do molde inferior 50 ao molde superior 40, a camada de fluxo é removida, de modo que a camada interna 2 constituída pela porção do eixo lateral de acionamento 22, a porção de núcleo 21 e a porção do eixo lateral livre 23 está integralmente fundida à camada externa 1. A composição da camada interna fundida preferencialmente compreende em massa 2,5 a 3,6% de C, 1,7 a 3,3% de Si, 0,1 a 1,5% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, 0 a 0,5% de Cr, 0 a 0,5% de Mo e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis. Aliás, a camada interna fundida pode conter cerca de 0 a 0,1% em massa de V, que vem de uma matéria-prima, tal como sucatas, etc. como uma impureza inevitável. Outras impurezas inevitáveis incluem P, S, N, B, Zr, Co, Ti, Al, Ba, Cu, Sb, Te, Ce, elementos de metais de terras raras, etc.
[0068] A superfície interna da camada externa 1 é refundida para a espessura de 10 a 30 mm pelo calor da camada interna moldada fundida. Com a superfície interna da camada externa 1 refundida, Cr, Mo e V (mais Cr, Mo, V, Nb e W quando contidos) na camada externa 1
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24/34 são misturados na camada interna 2. Aliás, o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais é maior na porção do eixo lateral de acionamento 22 formada no molde inferior 50 do que na porção do eixo lateral livre 23 formada no molde superior 40. Como um resultado, o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais pelo menos na porção do eixo lateral de acionamento 22 é 200/cm2 ou mais. Por que a porção do eixo lateral de acionamento 22 contém mais carbonetos MC duros do que na porção do eixo lateral livre 23 é presumivelmente devido ao fato de que a convecção da camada interna fundida difere entre o molde inferior 50 e os moldes superiores 40.
[0069] Quando a temperatura da superfície interna da camada externa é inferior a 950 QC, a superfície interna (até à profundidade de 10 a 30 mm) da camada externa não é suficientemente refundida mesmo se a camada interna fundida a 1330 a 1400 QC for vertida, resultando em mistura insuficiente de carbonetos MC duros a partir da camada externa na camada interna. Como um resultado, defeitos tendem a ser gerados em seus limites, e pelo menos uma porção do eixo não pode ter 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. Para ter carbonetos MC duros suficientes, o limite inferior da temperatura da superfície interna da camada externa é preferencialmente 960 QC do mesmo ponto de vista. Quando a temperatura da superfície interna da camada externa é 1000 QC ou superior, a superfície interna da camada externa é derretida em demasia quando a camada interna fundida é moldada, dificultando a grafitização da camada interna. Do mesmo ponto de vista, o limite superior da temperatura da superfície interna da camada externa é preferencialmente 990 QC.
[0070] Quando a fundição da temperatura da camada interna fundida é inferior a 1330 QC, a superfície interna da camada externa não
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25/34 pode ser suficientemente refundida mesmo se a temperatura da superfície interna da camada externa é 950 QC ou superior e inferior a 1000 QC, resultando em mistura insuficiente de carbonetos MC duros a partir da camada externa na camada interna. Como um resultado, pelo menos uma porção do eixo não pode ter 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. Do mesmo ponto de vista, a temperatura da camada interna moldada fundida é preferencialmente 1340 QC ou superior, ainda preferencialmente 1350 QC ou superior. Também, quando a camada interna fundida superior do que 1400 QC é moldada, carbonetos MC duros na camada externa desaparecem na camada interna fundida enquanto a superfície interna da camada externa é refundida. Como um resultado, pelo menos uma porção do eixo pode não ter 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. Do mesmo ponto de vista, a temperatura da camada interna moldada fundida é preferencialmente 1390 QC ou inferior, ainda preferencialmente 1380 QC ou inferior.
[0071] Uma camada intermediária pode ser formada por fundição centrífuga em uma superfície interna da camada externa fundida por centrifugação, como uma camada de amortecimento para a camada interna. Embora a superfície interna da camada externa seja refundida pela camada intermediária fundida, carbonetos MC contidos na camada externa não são refundidos, mas permanecem na camada intermediária, porque uma pequena quantidade de uma camada intermediária fundida não é suficiente para a refusão a camada interna. Particularmente, carbonetos MC tendo pequena gravidade específica são concentrados na superfície interna da camada intermediária por uma força centrífuga. Com a temperatura da superfície interna da camada intermediária ajustada à temperatura da superfície interna da camada externa de acordo com as condições da presente invenção, a camada
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26/34 interna pode ser moldada tal que a superfície interna da camada intermediária é refundida, desse modo misturando carbonetos MC a partir da camada intermediária na camada interna.
[0072] A presente invenção será explicada em mais detalhes pelo Exemplos abaixo, sem intenção de restringir a presente invenção a ela.
Exemplos 1 a 6 E Exemplos Comparativos 1 a 4 [0073] Com um molde de fundição cilíndrico 30 (diâmetro interno: 800 mm, e comprimento: 2500 mm) tendo a estrutura mostrada na Figura 3(a) ajustada em um aparelho de fundição centrífuga horizontal, uma fusão tendo uma composição fornecendo aquela da camada externa (o equilíbrio: Fe e impurezas inevitáveis) mostrada na Tabela 3 foi fundido por centrifugação como uma camada externa 1. Um fluxo de óxido com base em Si foi adicionado durante a fundição centrífuga, para formar uma camada de fluxo tão espesso quanto 5 mm na superfície interna da camada externa. Posteriormente, o molde de fundição cilíndrico 30 compreendendo a camada externa 1 (espessura: 90 mm) formada na sua superfície interna e a camada de fluxo (espessura: 5 mm) formada na superfície interna da camada externa 1 foi montada e verticalmente ligada a um molde inferior oco 50 (diâmetro interno:600 mm, e comprimento: 1500 mm) para formar uma porção do eixo lateral de acionamento 22. Um molde superior oco 40 (diâmetro interno: 600 mm, e comprimento: 2000 mm) para formar uma porção do eixo lateral livre 23 foi verticalmente ligado ao molde de fundição cilíndrico 30, para constituir um molde de fundição estático 100 mostrado na Figura 3(b).
[0074] Depois da temperatura da superfície interna da camada externa 1 (temperatura da superfície da camada de fluxo) medida por um termômetro de radiação foi julgado para atingir a temperatura mostrada na Tabela 2, um ferro fundido dúctil fundido com a composição (o
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27/34 equilíbrio: Fe e impurezas inevitáveis) mostrado na Tabela 1 foi vertido na temperatura mostrada na Tabela 2 na cavidade 60 do molde de fundição estático 100 através de sua abertura superior 43. Com uma superfície do fundido de ferro fundido dúctil elevado sucessivamente a partir do molde inferior 50 para formar a porção do eixo lateral de acionamento 22 no molde de fundição cilíndrico 30 (camada externa 1) para formar a porção de núcleo 21, e depois para o molde superior 40 para formar a porção do eixo lateral livre 23, o fluxo foi removido, e parte da superfície interna da camada externa foi fundida pelo calor da camada interna fundida, desse modo formando uma camada interna integral 2 tendo a porção do eixo lateral de acionamento 22, a porção de núcleo 21 e a porção do eixo lateral livre 23 na camada externa 1.
TABELA 1 - 1
N2 Composição de Fusão para a Camada Interna (% em massa)
C Si Mn Ni Cr Mo V Nb w Mg B
Exemplo 1 3,30 2,61 0,50 1,22 0,05 0,03 0,02 - - 0,038 -
Exemplo 2 3,31 2,63 0,49 1,25 0,05 0,03 0,02 - - 0,041 -
Exemplo 3 3,3 2,66 0,48 1,22 0,06 0,02 0,01 - - 0,045 -
Exemplo 4 3,26 2,59 0,52 1,24 0,05 0,02 0,01 - - 0,041 -
Exemplo 5 3,28 2,60 0,50 1,25 0,05 0,03 0,01 - - 0,042 -
Exemplo 6 3,31 2,56 0,49 1,20 0,05 0,03 0,02 - - 0,039 -
Ex. Com. 1 3,27 2,6 0,51 1,26 0,05 0,02 0,01 - - 0,043 -
Ex. Com. 2 3,3 2,59 0,5 1,25 0,05 0,02 0,01 - - 0,044 -
Ex. Com. 3 3,29 2,62 0,5 1,24 0,05 0,02 0,01 - - 0,046 -
Ex. Com. 4 3,28 2,61 0,5 1,25 0,05 0,02 0,01 - - 0,044 -
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28/34
TABELA 1 - 2
N- Composição de Fusão para a Camada Interna (% em massa)
N S Ti Al Fe(1)
Exemplo 1 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 2 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 3 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 4 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 5 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 6 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 1 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 2 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 3 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 4 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Nota: (1) O equilíbrio inclui impurezas inevitáveis.
[0075] Depois da solidificação completa da camada interna 2, o molde de fundição estático 100 foi desmontado para retirar um rolo composite, que depois foi temperado a 500 QC. Posteriormente, a camada externa 1, a porção do eixo lateral de acionamento 22 e a porção do eixo lateral livre 23 foram maquinadas para formatos predeterminados para formar uma porção de embreagem 24 e uma projeção 25. As composições (o equilíbrio: Fe e impurezas inevitáveis) da camada externa 1 e da camada interna 2 em cada rolo composite assim obtido são mostradas na Tabela 3. A composição da camada interna 2 foi analisada na porção do eixo lateral de acionamento 22.
TABELA 2
N- Temperatura de Superfície Interna de Camada Externa (QC) Temperatura de Fundição de Fusão para a Camada Interna (QC)
Exemplo 1 955 1342
Exemplo 2 957 1340
Exemplo 3 993 1396
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N2 Temperatura de Superfície Interna de Camada Externa (QC) Temperatura de Fundição de Fusão para a Camada Interna (QC)
Exemplo 4 980 1380
Exemplo 5 975 1382
Exemplo 6 980 1355
Ex. Com. 1 735 1410
Ex. Com. 2 1067 1465
Ex. Com. 3 900 1498
Ex. Com. 4 905 1315
TABELA 3 - 1
N2 Composições de Camadas Externas e Internas de Rolo Composite (% em massa)
C Si Mn Ni Cr Mo V Nb W Mg B
Exemplo 1 Camada Externa 1,86 0,85 0,74 2,45 4,88 6,33 5,41 - - - 0,084
Camada Interna 3,25 2,55 0,45 1,28 0,30 0,27 0,30 - - 0,021 -
Exemplo 2 Camada Externa 1,91 0,85 0,74 2,45 4,88 6,33 5,41 0,34 0,10 - 0,084
Camada Interna 3,25 2,58 0,49 1,29 0,28 0,31 0,27 0,04 0,01 0,022 -
Exemplo 3 Camada Externa 1,93 0,84 0,74 2,42 4,89 6,31 5,43 0,33 0,12 - 0,081
Camada Interna 3,17 2,52 0,53 1,3 0,53 0,65 0,56 0,05 0,01 0,021 -
Exemplo 4 Camada Externa 1,88 0,86 0,75 2,43 4,88 6,30 5,47 0,29 0,12 - 0,077
Camada Interna 3,15 2,45 0,54 1,33 0,45 0,54 0,5 0,04 0,01 0,026 -
Exemplo 5 Camada Externa 1,87 0,85 0,74 2,40 4,90 6,29 5,46 0,35 0,11 - 0,080
Camada Interna 3,15 2,42 0,50 1,35 0,45 0,42 0,51 0,04 0,01 0,024 -
Exemplo 6 Camada Externa 1,84 0,85 0,77 2,41 4,99 6,35 5,55 0,34 0,10 - 0,080
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N2 Composições de Camadas Externas e Internas de Rolo Composite (% em massa)
C Si Mn Ni Cr Mo V Nb W Mg B
Camada Interna 3,15 2,42 0,50 1,35 0,45 0,42 0,51 0,04 0,01 0,024 -
Ex. Com. 1 Camada Externa 1,90 0,86 0,76 2,43 4,87 6,31 5,44 0,32 0,09 - 0,082
Camada Interna 3,2 2,52 0,52 1,32 0,33 0,36 0,35 0,03 0,01 0,023 -
Ex. Com. 2 Camada Externa 1,87 0,86 0,76 2,42 4,85 6,28 5,42 0,33 0,11 - 0,079
Camada Interna 3,12 2,36 0,54 1,39 0,61 0,75 0,67 0,04 0,01 0,021 -
Ex. Com. 3 Camada Externa 1,89 0,86 0,75 2,43 4,91 6,35 5,51 0,36 0,09 - 0,077
Camada Interna 3,1 2,45 0,54 1,4 0,62 0,75 0,67 0,04 0,01 0,019 -
Ex. Com. 4 Camada Externa 1,86 0,85 0,77 2,42 4,85 6,30 5,42 0,35 0,13 - 0,083
Camada Interna 3,26 2,58 0,5 1,27 0,17 0,18 0,02 0,04 0,01 0,02 -
TABELA 3 - 2
N2 Composições de Camadas Externas e Internas de Rolo Composite (% em massa)
N S Ti Al Fe(1)
Exemplo 1 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 2 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 3 Camada Externa 0,06 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Exemplo 4 Camada Externa 0,04 0,1 - - Bal.
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31/34
N2 Composições de Camadas Externas e Internas de Rolo Composite (% em massa)
N S Ti Al Fe(1)
Camada Interna 0,003 0,015 - 0,01 Bal.
Exemplo 5 Camada Externa 0,05 0,01 0,03 - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 0,001 0,01 Bal.
Exemplo 6 Camada Externa 0,05 0,01 - 0,03 Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 1 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 2 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 3 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Ex. Com. 4 Camada Externa 0,05 0,01 - - Bal.
Camada Interna 0,003 0,01 - 0,01 Bal.
Nota: (1) O equilíbrio inclui impurezas inevitáveis.
[0076] Depois de sucessivamente moídos com diamante e grãos abrasivos de alumina, fotomicrografia ópticas (ampliação: 200 vezes) de ambas as porções de eixo 22, 23 da camada interna 2 de cada rolo composite foram tomadas em estado não comprimido, para contar o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais. A Figura 4 é uma fotomicrografia óptica de uma porção do eixo do rolo composite para laminação do Exemplo 3. Na Figura 4, porções pretas mostradas por um círculo 1 são grafite, e
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32/34 porções cinzentas circundadas por linhas tracejadas mostradas por círculos 2 são carbonetos MC duros tendo um diâmetro equivalente a um círculo de 5 pm ou mais. O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais calculado em 10 campos arbitrários (cada 660 pm x 989 pm), em média, e convertido no número por 1 cm2.
[0077] Além disso, a espessura da superfície interior refundida da camada exterior 1 e a fusão em um limite entre a camada externa 1 e a camada interna 2 foram observadas por inspeção ultrassônica. A espessura da superfície interna refundida da camada exterior 1 foi calculada subtraindo a espessura da camada externa medida por inspeção ultrassônica a partir da espessura (90 mm) da camada externa antes de fundir a camada interna. O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais em ambas as porções de eixo 22, 23, a profundidade refundida da camada externa 1, e fusão em um limite entre a camada externa 1 e a camada interna 2 são mostradas na Tabela 4.
TABELA 4
N- Espessura de Superfície Interna Refundida de Camada Externa (mm) Carbonetos MC Duros (1) Limite entre Camada Externa e Camada Interna
Porção do Eixo Lateral de Acionamento Porção do Eixo Lateral Livre
Exemplo 1 12 326 171 Bom
Exemplo 2 17 450 342 Bom
Exemplo 3 28 761 559 Bom
Exemplo 4 20 481 357 Bom
Exemplo 5 22 528 388 Bom
Exemplo 6 21 512 373 Bom
Ex. Com. 1 8 186 124 Defeituoso
Ex. Com. 2 40 171 78 Defeituoso
Ex. Com. 3 43 124 47 Bom
Ex. Com. 4 5 109 31 Bom
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Nota: (1) O número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais (unidade:/cm2).
[0078] Nos exemplos 1 a 6, a temperatura da superfície interna da camada externa (temperatura da superfície do fluxo) antes de fundir a camada interna fundida foi na faixa de 950 QC ou superior e inferior a 1000 QC, e a temperatura da camada interna moldada fundida foi em uma faixa de 1330 a 1400 QC. Como um resultado, a espessura da superfície interna refundida da camada externa integralmente fundida com a camada interna estava em uma faixa de 10 a 30 mm, indicando a fusão do som da camada externa com a camada interna sem defeitos em seus limites. Também, pelo menos uma (porção de embreagem) da porção do eixo lateral de acionamento e a porção do eixo lateral livre da camada interna continham 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais, exibindo excelente resistência ao desgaste, e assim melhor durabilidade.
[0079] No Exemplo Comparativo 1, a temperatura da superfície interna da camada externa foi tão baixa quanto 735 QC, e a temperatura da camada interna moldada fundida foi tão alta quanto 1410 QC. Como um resultado, a espessura da superfície interna refundida da camada externa era pequena com defeitos em um limite entre a camada externa e a camada interna, e o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais foi menos do que 200/cm2 em ambas as porções de eixo.
[0080] No Exemplo Comparativo 2, a temperatura da superfície interna da camada externa era tão alta quanto 1067 QC, e a temperatura da camada interna moldada fundida era também tão alta quanto 1465 QC. Como um resultado, a espessura da superfície interna refundida da camada externa era tão grande quanto 40 mm, e o fluxo saiu da superfície interna, resultando em defeitos em um limite entre a ca
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34/34 mada externa e a camada interna. Além disso, como a temperatura de fundição da camada interior fundida era demasiado elevada, os carbonetos MC duros desapareceram, de modo que o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais foi menos do que 200/cm2 em ambas as porções de eixo.
[0081] No Exemplo Comparativo 3, a temperatura da superfície interna da camada externa era tão baixa quanto 900 QC, e a temperatura da camada interna moldada fundida era tão alta quanto 1498 QC. Como um resultado, os carbonetos MC duros desapareceram apesar de um bom limite entre a camada externa e a camada interna, e o número de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais foi menos do que 200/cm2 em ambas as porções de eixo.
[0082] No Exemplo Comparativo 4, a temperatura da superfície interna da camada externa era tão baixa quanto 905 QC, e a temperatura da camada interna moldada fundida também era tão baixa quanto 1315 QC. Como um resultado, a espessura da superfície interna refundida da camada externa era tão pequena quanto 5 mm, e o número de carbonetos MC duros misturados na camada interna pela superfície interna refundida da camada externa era muito pequeno.

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Rolo composite para laminação, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada externa e uma camada interna integralmente fundidas umas às outras;
    a dita camada externa sendo feita de uma liga com base em Fe compreendendo em massa 1 a 3% de C, 0,3 a 3% de Si, 0,1 a 3% de Mn, 0,1 a 5% de Ni, 1 a 7% de Cr, 1 a 8% de Mo, 4 a 7% de V, 0,005 a 0,15% de N e 0,05 a 0,2% de B, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis;
    a dita camada interna sendo feita de ferro fundido com grafite compreendendo em massa 2,4 a 3,6% de C, 1,5 a 3,5% de Si, 0,1 a 2% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, menos do que 0,7% de Cr, menos do que 0,7% de Mo, 0,05 a 1% de V e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis; e a dita camada interna compreendendo uma porção de núcleo fundida à dita camada externa, e porções de eixo que integralmente se estendem a partir de ambas extremidades da dita porção de núcleo, pelo menos uma das ditas porções de eixo contendo 200/cm2 ou mais de carbonetos MC duros tendo diâmetros equivalentes a um círculo de 5 pm ou mais.
  2. 2. Rolo composite para laminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada externa ainda contém 0,1 a 3% em massa de Nb, e a dita camada interna contém menos do que 0,5% em massa de Nb.
  3. 3. Rolo compósito para laminação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita camada externa ainda contém 0,1 a 5% em massa de W, e a dita camada interna contém menos do que 0,7% em massa de W.
  4. 4. Rolo compósito para laminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita
    Petição 870190065589, de 12/07/2019, pág. 42/59
    2/2 camada externa ainda contém 0,3% ou menos em massa de S.
  5. 5. Rolo composite para laminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita camada externa ainda contém pelo menos um selecionado a partir do grupo consistindo em 0,1 a 10% de Co, 0,01 a 0,5% de Zr, 0,005 a 0,5% de Ti e 0,001 a 0,5% de Al em massa.
  6. 6. Método para produzir o rolo compósito para laminação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende (1) fundir por centrifugação a dita camada externa em um molde de fundição centrífuga cilíndrica, giratório; e então (2) derramar uma fusão para a dita camada interna a 1330 a 1400 QC em uma cavidade da dita camada externa enquanto a temperatura da superfície interna da dita camada externa é 950 QC ou superior e inferior a 1000 QC, para a refusão da superfície interna da dita camada externa à profundidade de 10 a 30 mm.
  7. 7. Método para produzir um rolo compósito para laminação, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a temperatura da superfície interna da dita camada externa foi 960 a 990 QC quando a fusão para a dita camada interna foi vertida.
  8. 8. Método para produzir um rolo compósito para laminação, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a fusão para a dita camada interna tem uma composição compreendendo em massa 2,5 a 3,6% de C, 1,7 a 3,3% de Si, 0,1 a 1,5% de Mn, 0,1 a 2% de Ni, 0 a 0,5% de Cr, 0 a 0,5% de Mo e 0,01 a 0,1% de Mg, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis.
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