BR112020026751A2

BR112020026751A2 - Rolo compósito centrifugamente fundido para laminação e seu método de produção

Info

Publication number: BR112020026751A2
Application number: BR112020026751-1A
Authority: BR
Inventors: Yasunori NOZAKI; Nozomu Oda
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-03-30
Also published as: CN112512709B; EP3821992A1; EP3821992B1; JPWO2020032144A1; US11389847B2; KR20210040940A; EP3821992A4; KR102687061B1; WO2020032144A1; JP7400718B2; CN112512709A; US20210154712A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreendendo uma camada externa e uma camada interna, que são fundidas integralmente uma com a outra, a camada externa sendo feita de uma liga à base de fe compreendendo em massa 1,70-2,70% de c, 0,3-3% de si, 0,1-3% de mn, 1,1-3,0% de ni, 4,0-10% de cr, 2,0-7,5% de mo, 3-6,0% de v, 0,1-2% de w, 0,2-2% de nb, 0,01-0,2% de b e 0,01-0,1% de n, o equilíbrio sendo fe e impurezas inevitáveis, e a camada interna sendo feita de ferro fundido dúctil.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ROLO

COMPÓSITO CENTRIFUGAMENTE FUNDIDO PARA LAMINAÇÃO E SEU MÉTODO DE PRODUÇÃO". CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreendendo uma camada externa tendo excelente resistência a desgaste e uma camada interna tendo excelente dureza, que são fundidas integralmente uma à outra, e seu método de produção, particularmente a um rolo compósito centrifugamente fundido adequado como um rolo de trabalho para laminação de acabamento em um laminador de tiras a quente para tiras de aço e seu método de produção.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma chapa aquecida tão grossa quanto várias centenas de milímetros, que é produzida através de fundição contínua, etc., é laminada para espessura de várias a várias dezenas de milímetros através de um laminador de tiras a quente compreendendo um desbastador e um laminador de acabamento. O laminador de acabamento geralmente compreende 5 a 7 carrinhos de quatro rolos dispostos em tandem. No caso de um laminador de acabamento de sete carrinhos, o primeiro ao terceiro carrinhos são chamados "carrinhos frontais" e quarto a sétimo carrinhos são chamados "carrinhos traseiros".

[003] Devido a um rolo de trabalho usado em tal laminador de tiras a quente entrar em contato com uma tira quente, danos tais como desgaste, enrugamento da superfície, rachadura térmica, etc., ocorrem na superfície externa do rolo de trabalho por uma carga de laminação térmica e mecânica. Após remoção de porções danificadas por esmerilhamento, o rolo de trabalho é usado novamente para laminação. A remoção de porções danificadas de uma porção de superfície do rolo por esmerilhamento é chamada "esmerilhamento de remoção de dano". Após o rolo de trabalho ser esmerilhado de seu diâmetro inicial para o diâmetro mínimo útil para laminação (diâmetro de descarte) para remover danos, ele é descartado. O diâmetro útil mínimo é chamado "diâmetro de descarte". O diâmetro de descarte é geralmente determinado pela especificação de um laminador. Também, uma faixa do diâmetro inicial para o diâmetro de descarte é chamada "diâmetro de rolo útil". No diâmetro de rolo útil, uma camada externa de um rolo de laminação a quente é requerida ter excelente resistência a desgaste para menos desgaste.

[004] Como um rolo satisfazendo tais exigências de alta qualidade, rolos compósitos sólidos compreendendo camadas externas feitas de ferro refrigerado indefinido, ferro fundido com alto teor de cromo, etc., e camadas internas feitas de ferro fundido ou aço fundido, que são integralmente fundidas umas às outras, têm sido convencionalmente usados, e recentemente um rolo compósito compreendendo uma camada externa feita de aço de alta velocidade tendo resistência a desgaste aperfeiçoada como descrito na JP 8-60289 A tem sido usado. Esse aço de alta velocidade contém quantidades grandes de elementos de liga tais como Cr, Mo, V, W, etc., e tem carbidas extremamente duras cristalizadas, exibindo excelente resistência a desgaste.

[005] No entanto, devido ao rolo de aço de alta velocidade ser provável aderir a uma tira de aço, e ter estresse compressivo residual de mais de 300 MPa na superfície da camada externa, é provável que ele sofra problemas descritos abaixo quando usado para laminações de tira a quente de acabamento de tiras ou chapas de aço. Isto é, quando uma porção de extremidade de uma tira de aço é dobrada por várias causas em uma operação de laminação real, resultando na laminação de pluralidades de chapas sobrepostas, o que é chamado sucata acidental daqui em diante, a tira de aço é provável aderir à superfície do rolo, resultando em rachaduras profundas na superfície do rolo. Tais rachaduras tendem a propagar dentro da superfície do rolo com ângulos grandes. Estresse compressivo residual age como estresse de cisalhamento para acelerar a propagação de rachadura. Isto é, quanto maior o estresse compressivo residual, mais as rachaduras propagam. Ainda, devido ao fato do estresse compressivo residual agir como estresse de tensão para descascar a camada externa em uma direção radial do rolo, ele aumenta a probabilidade de indução de falha retardada, tal como o descascamento da camada externa, etc. Uma vez tendo ocorrido a rachadura, a troca de um rolo de laminação é necessária, resultando em eficiência menor e custo maior de operação de laminação. Portanto, o rolo de aço de alta velocidade não tem necessariamente desempenho suficiente para um rolo de laminação no geral, apesar de excelente resistência a desgaste e dureza.

[006] Como um rolo para laminação que resolve tal problema, a JP 2015-205342 A descreve um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação a quente compreendendo uma camada externa compreendendo em massa 1,0-3,0% de C, 0,3-2,0% de Si, 0,1-1,6% de Mn, 0,1-3,0% de Ni, 3,0-10,0% de Cr, 2,0-10,0% de Mo, 0,01-8,0% de W, 4,0-10,0% de V e 0,1-6,0% de Nb, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; uma camada interna feita de ferro fundido dúctil; e uma camada intermediária feita de ferro fundido; o teor de V na camada intermediária próximo de um limite com a camada interna sendo 55% ou menos do teor de V na camada externa no diâmetro de descarte; e o teor de Cr na camada intermediária próximo de um limite com a camada interna sendo 50% ou mais do teor de Cr da camada externa no diâmetro de descarte. Esse rolo tem excelente resistência a desgaste com boa fusão da camada externa, da camada intermediária e da camada interna, e a camada externa tem estresse compressivo residual de 150-500 MPa de modo a não acelerar a propagação de rachadura.

No entanto, rolos compósitos tendo camadas externas de aço de alta velocidade como acima descrito não têm resistência à aderência aperfeiçoada, insuficiente em supressão de sucata acidental. Portanto, um rolo de aço de alta velocidade tendo excelente resistência a desgaste e resistência à aderência junto com resistência à sucata acidental alta é buscado.

[007] O WO 2015/045984 A1 descreve um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação a quente compreendendo uma camada externa centrifugamente fundida e uma camada interna feita de ferro fundido dúctil, que são fundidas integralmente uma à outra; a camada externa tendo uma composição química compreendendo em massa 1-3% de C, 0,4-3% de Si, 0,3-3% de Mn, 1-5% de Ni, 2-7% de Cr, 3-8% de Mo, 3-7% de V e 0,01-0,12% de B, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, satisfazendo a relação expressa pela fórmula (1): Cr/(Mo + 0,5W) < - 2/3[C – 0,2(V + 1,19 Nb)] + 11/6, em que quando W e Nb, componentes opcionais, não estão contidos, W = 0 e Nb = 0; e contendo por área 1-15% de carbida Mc, 0,5-20% de carboborida e 0,5- 20% de carbida Mo. Também, o WO 2015/045985 A1 descreve um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação a quente compreendendo uma camada externa centrifugamente fundida e uma camada interna feita de ferro fundido dúctil, que são integralmente fundidas uma à outra; a camada externa tendo uma composição química compreendendo em massa de 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 equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, satisfazendo a relação expressa pela fórmula (1): Cr/(Mo + 0,5W) ≥ - 2/3[C – 0,2(V+1,19 Nb)] + 11/6, em que quando W e Nb, componentes opcionais, não estão contidos, W = 0 e Nb = 0, e contendo por área 1- 15% de carbida Mc, 0,5-20% de carboborida e 1-25% de carbida Cr. No entanto, as camadas externas desses rolos compósitos centrifugamente fundidos para laminação a quente podem não ter estresse compressivo residual baixo apesar de resistência a desgaste excelente, resistência à aderência (resistência incidente) e resistência a enrugamento da superfície, de modo que eles não são necessariamente suficientes em supressão da propagação de rachadura e prevenção de falha retardada.

[008] O WO 2015/045720 A1 descreve um rolo compósito centrifugamente fundido compreendendo uma camada externa centrifugamente fundida e uma camada interna feita de ferro fundido dúctil, que são fundidas integralmente uma à outra; a camada externa sendo feita de uma liga à base de Fe compreendendo pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em massa de 1,3-3,7% de C, 0,3-3% de Si, 0,1-3% de Mn, 1-7% de Cr, 1-8% de Mo, 2,5-7% de V, 0,1-3% de Nb e 0,1-5% de W, V sendo indispensável, e contendo ainda 0,01-0,2% de B e/ou 0,05-0,3% de S, o equilíbrio sendo substancialmente Fe e impurezas inevitáveis; a estrutura da camada externa não contendo nenhum grafite; a camada interna compreendendo uma porção de núcleo fundida à camada externa, e uma porção de eixo de lado guiado e uma porção de eixo de lado livre se estendendo integralmente a partir de ambas as extremidades da porção de núcleo, a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W em uma porção de extremidade da porção de eixo de lado guiado sendo 0,35- 2% em massa e a quantidade total de Cr, Mo, V, Nb e W em uma porção de extremidade da porção de eixo de lado livre sendo 0,15-1,8% em massa, a primeira sendo mais do que a última em 0,2% ou mais em massa. No entanto, a camada externa desse rolo compósito centrifugamente fundido pode não ter estresse compressivo residual baixo apesar de excelente resistência a desgaste e resistência incidente, de modo que ele não é necessariamente suficiente em supressão da propagação de rachadura e prevenção de falha retardada.

[009] A JP 6-179947 A descreve um rolo compósito centrifugamente fundido compreendendo uma camada externa, e um eixo de ferro fundido comum ou ferro fundido dúctil integralmente fundido à camada externa, a camada externa compreendendo 1,5-3,5% de C, 1,5% ou menos de Si, 1,2% ou menos de Mn, 5,5-12,0% de Cr, 1,0-8,0% de Mo, mais de 1,0 a 4,0% de W, 3,0-10,0% de V e 0,6-7,0% de Nb, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, e satisfazendo a fórmula de V + 1,8Nb ≤ 7,5C – 6,0 (%), Mo + 3,0W ≤ 14,0 e 0,2 ≤ Nb/V ≤ 0,8. No entanto, a camada externa desse rolo compósito centrifugamente fundido pode não ter estresse compressivo residual baixo apesar de excelente resistência a desgaste e resistência incidente, de modo que ele não é necessariamente suficiente em supressão da propagação de rachadura e prevenção de falha retardada.

OBJETOS DA INVENÇÃO

[0010] Portanto, um objeto da presente invenção é prover um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreendendo uma camada externa tendo estresse compressivo residual baixo em uma região inteira para laminação, bem como excelente resistência a desgaste e resistência à aderência, e seu método de produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] O rolo compósito centrifugamente fundido da presente invenção para laminação compreende uma camada externa e uma camada interna, que são fundidas integralmente uma à outra;

[0012] a camada externa sendo feita de uma liga à base de Fe compreendendo em massa 1,70-2,70% de C, 0,3-3% de Si, 0,1-3% de Mn, 1,1-3,0% de Ni, 4,0-10% de Cr, 2,0-7,5% de Mo, 3-6,0% de V, 0,1- 2% de W, 0,2-2% de Nb, 0,01-0,2% de B e 0,01-0,1% de N, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; e a camada interna sendo feita de ferro fundido dúctil.

[0013] No rolo compósito centrifugamente fundido da presente invenção para laminação, a camada externa tem preferivelmente estresse compressivo residual circunferencial de 150-350 MPa no diâmetro de descarte. Também, a camada externa tem preferivelmente dureza Shore de 70-90 no diâmetro inicial.

[0014] O método da presente invenção para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreendendo uma camada externa e uma camada interna integralmente fundidas uma à outra; a camada externa sendo feita de uma liga à base de Fe compreendendo em massa 1,70-2,70% de C, 0,3-3% de Si, 0,1-3% de Mn, 1,1-3,0% de Ni, 4,0-10% de Cr, 2,0-7,5% de Mb, 3-6,0% de V, 0,1- 2% de W, 0,2-2% de Nb, 0,01-0,2% de B e 0,01-0,1% de N, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; e a camada interna sendo feita de ferro fundido dúctil, compreende as etapas de: fundir centrifugamente a camada externa em um molde cilíndrico giratório de fundição centrífuga; fundir um fundido para a camada interna em uma cavidade da camada externa; reaquecer a camada externa para uma temperatura de austenização ou maior após ou durante fundição da camada interna; e resfriar o rolo compósito resultante em uma taxa de resfriamento de 10-60º C/hr entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC.

[0015] O rolo compósito centrifugamente fundido preferivelmente sofre revenido em uma temperatura de 500-550º C, após ser esfriado de 600º C para uma faixa de temperatura ambiente para 450º C.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0016] Devido ao fato do rolo compósito centrifugamente fundido para laminação de acordo com a presente invenção ter uma estrutura compreendendo uma camada externa e uma camada interna diretamente e integralmente fundidas uma à outra, e excelentes resistência a desgaste e resistência à aderência, com a camada externa tendo estresse compressivo residual circunferencial tão baixo quando 150-350 MPa no diâmetro de descarte, rachaduras geradas na superfície do rolo são improváveis induzir falha retardada mesmo após sucata acidental ocorrer. O estresse compressivo residual circunferencial na superfície da camada externa é menor em uma faixa a partir do diâmetro inicial para um diâmetro intermediário em que o rolo é usado para laminação do que no diâmetro de descarte, que é o diâmetro útil mínimo. Então, o controle de estresse compressivo residual circunferencial no diâmetro de descarte torna possível ter estresse compressivo residual circunferencial baixo em uma faixa inteira útil para laminação a partir do diâmetro inicial até o diâmetro de descarte. Portanto, mesmo após rachadura ocorrer na camada externa, a propagação de rachadura interna pode ser evitada efetivamente, tornando mais fácil manusear o rolo compósito centrifugamente fundido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] A Fig. 1 é uma vista em seção transversal esquemática mostrando um exemplo de rolos compósitos centrifugamente fundidos para laminação.

[0018] A Fig. 2(a) é uma vista em seção transversal explodida mostrando um exemplo de moldes de fundição estáticos usados para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação.

[0019] A Fig. 2(b) é uma vista em seção transversal mostrando um exemplo de moldes de fundição estáticos usado para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação.

[0020] A Fig. 3 é uma vista esquemática mostrando uma máquina de teste de choque térmico através de fricção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0021] As modalidades da presente invenção serão explicadas em detalhes abaixo sem intenção de restringir a presente invenção às mesmas. Várias modificações podem ser feitas dentro do escopo da ideia técnica da presente invenção. A descrição simples de "%" significa "% em massa" a menos que de outro modo mencionado.

[0022] A Fig. 1 mostra um rolo compósito centrifugamente fundido 10 para laminação compreendendo uma camada externa centrifugamente fundida 1 e uma camada interna 2 integralmente fundida à camada externa 1. A camada interna 2 feita de ferro fundido dúctil compreende uma porção de núcleo 21 fundida à camada externa 1, e porções de eixo 22, 23 se estendendo integralmente a partir de ambas as extremidades da porção de núcleo 21.

[1] Rolo compósito centrifugamente fundido para laminação (A) Camada externa

[0023] Uma liga à base de Fe para a camada externa centrifugamente fundida tem uma composição química compreendendo em massa 1,70-2,70% de C, 0,3-3% de Si, 0,1-3% de Mn, 1,1-3,0% de Ni, 4,0-10% de Cr, 2,0-7,5% de M, 3-6,0% de V, 0,1-2% de W, 0,2-2% de Nb, 0,01-0,2% de B e 0,01-0,1% de N, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis. Com a camada externa tendo tal composição, o rolo compósito centrifugamente fundido pode ter excelentes resistência a desgaste e resistência à aderência, com a camada externa tendo estresse compressivo residual circunferencial baixo no diâmetro de descarte. A liga à base de Fe da camada externa pode conter ainda pelo menos um selecionado do grupo consistindo em massa de 0,1-10% de Co, 0,01-0,5% de Zr, 0,005-0,5% de Ti e 0,001-0,5% de Al. (1) Elementos indispensáveis (a) C: 1,70-2,70% em massa

[0024] C é combinado com V, Cr, Mo, Nb e W para formar carbidas duras, contribuindo para melhoria na resistência a desgaste da camada externa. Quando C é menos do que 1,70% em massa, quantidades muito pequenas de carbidas duras são cristalizadas, falhando em prover a camada externa com resistência a desgaste suficiente. Por outro lado, quando C excede 2,70% em massa, carbidas excessivas são cristalizadas, provendo a camada externa com dureza menor e resistência à rachadura menor, de modo que rachaduras profundas são formadas através de laminação, resultando em perda de rolo aumentada em esmerilhamento de remoção de dano. O limite inferior do teor de C é preferivelmente 1,75% em massa, e mais preferivelmente 1,80% em massa. O limite superior do teor de C é preferivelmente 2,65% em massa, e mais preferivelmente 2,60% em massa. Como um exemplo, a faixa do teor de C é preferivelmente 1,75-2,65% em massa, e mais preferivelmente 1,80-2,60% em massa. (b) Si: 0,3-3% em massa

[0025] Si desoxida o fundido para reduzir defeitos de óxido, é dissolvido na matriz para melhorar a resistência à aderência e melhora a fluidez do fundido para evitar defeitos de fundição. Menos de 0,3% em massa de Si tem um efeito insuficiente de desoxidação do fundido, e provê o fundido com fluidez insuficiente, resultando em uma porcentagem maior de defeitos. Por outro lado, quando Si excede 3% em massa, a matriz de liga se torna quebradiça, provendo a camada externa com pouca dureza. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente 0,4% em massa, mais preferivelmente 0,5% em massa e sobretudo preferivelmente 0,6% em massa. Também, o limite superior do teor de Si é preferivelmente 2,7% em massa, mais preferivelmente 2,5% em massa e sobretudo preferivelmente 2% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Si é preferivelmente 0,4-2,7% em massa, mais preferivelmente 0,5-2,5% em massa e sobretudo preferivelmente 0,6-2% em massa. (c) Mn: 0,1-3% em massa

[0026] MN tem uma função de desoxidar o fundido e fixar S como MnS. Devido ao fato de MnS tendo uma função lubrificante ser eficaz para evitar que uma tira sendo laminada fique aderida, é preferível conter uma quantidade desejada de MnS. Menos de 0,1% em massa de Mn não tem efeitos suficientes. Por outro lado, embora Mn exceda 3% em massa, efeitos adicionais não podem ser obtidos. O limite inferior do teor de Mn é preferivelmente 0,2% em massa, e mais preferivelmente 0,3% em massa. Também, o limite superior do teor de Mn é preferivelmente 2,4% em massa, mais preferivelmente 1,8% em massa e sobretudo preferivelmente 1% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Mn é preferivelmente 0,2-2,4% em massa, mais preferivelmente 0,3-1,8% em massa e sobretudo preferivelmente 0,3- 1% em massa. (d) Ni: 1,1-3,0% em massa

[0027] Devido ao fato de Ni ter uma função de aperfeiçoamento da capacidade de endurecimento da matriz, Ni adicionado a um rolo compósito grande pode evitar a formação de pearlita durante resfriamento, aumentando a dureza da camada externa. Com a capacidade de endurecimento aperfeiçoada, uma taxa de resfriamento para obtenção da dureza da camada externa pode ser diminuída, dessa maneira reduzindo o estresse compressivo residual. Menos de 1,1% em massa de Ni falha em prover efeitos suficientes, enquanto mais de 3,0% em massa de Ni estabiliza excessivamente austenita, tornando difícil aumentar a dureza. O limite inferior do teor de Ni é preferivelmente 1,2% em massa, mais preferivelmente 1,3% em massa e sobretudo preferivelmente 1,4% em massa. Também, o limite superior do teor de Ni é preferivelmente 2,9% em massa, mais preferivelmente 2,8% em massa e sobretudo preferivelmente 2,7% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Ni é preferivelmente 1,2-2,9% em massa, mais preferivelmente 1,3-2,8% em massa e sobretudo preferivelmente

1,4-2,7% em massa. (e) Cr: 4,0-10% em massa

[0028] Cr é um elemento eficaz para provisão de uma matriz de bainita e martensita ter dureza alta, dessa maneira assegurando resistência a desgaste. Quando Cr é menos do que 4,0% em massa, seus efeitos são insuficientes. Por outro lado, mais de 10% em massa de Cr diminui a dureza da matriz. O limite inferior do teor de Cr é preferivelmente 4,1% em massa e mais preferivelmente 4,2% em massa. Também, o limite superior do teor de Cr é preferivelmente 7,5% em massa e mais preferivelmente 7,3% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Cr é preferivelmente 4,1-7,5% em massa, e mais preferivelmente 4,2-7,3% em massa. (f) Mo: 2,0-7,5% em massa

[0029] Mo é combinado com C para formar carbidas duras (M6C, M2C), aumentando a dureza da camada externa e melhorando a capacidade de endurecimento da matriz. Quando Mo é menos do que 2,0% em massa, a formação de carbidas duras é particularmente insuficiente. Por outro lado, quando Mo é mais do que 7,5% em massa, a camada externa tem dureza baixa. O limite inferior do teor de Mo é preferivelmente 3,0% em massa, e mais preferivelmente 3,2% em massa. Também, o limite superior do teor de Mo é preferivelmente 7,0% em massa, mais preferivelmente 6,5% em massa e sobretudo preferivelmente 6,0% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Mo é preferivelmente 3,0-7,0% em massa, mais preferivelmente 3,2- 6,5% em massa e sobretudo preferivelmente 3,2-6,0% em massa. (g) V: 3-6,0% em massa

[0030] V é um elemento combinado com C para formar carbida MC dura. A carbida MC tendo dureza Vickers Hv de 2500-3000 é a cabida mais dura. Quando V é menos do que 3% em massa, seus efeitos são insuficientes. Por outro lado, quando V é mais do que 6,0% em massa,

carbida MC tendo uma gravidade específica baixa é concentrada em uma porção interna da camada externa através de uma força centrífuga durante fundição centrífuga, provavelmente provendo uma segregação radial grande de carbida MC, e gerando carbida MC maior, o que provê uma estrutura de liga mais grossa e causa enrugamento da superfície durante laminação. O limite inferior do teor de V é preferivelmente 3,2% em massa, e mais preferivelmente 3,5% em massa. Também, o limite superior do teor de V é preferivelmente 5,8% em massa, mais preferivelmente 5,6% em massa e sobretudo preferivelmente 5,5% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de V é preferivelmente 3,2- 5,8% em massa, mais preferivelmente 3,5-5,6% em massa e sobretudo preferivelmente 3,5-5,5% em massa. (h) W: 0,1-2% em massa

[0031] W é combinado com C para formar carbidas duras tal como M6C, etc., contribuindo para melhoria na resistência a desgaste da camada externa. Ele é também dissolvido em carbida MC para aumentar sua gravidade específica, reduzindo a segregação da carbida MC. Menos de 0,1% em massa de W adicionado falha em prover efeitos suficientes. Por outro lado, quando W excede 2% em massa, carbida M6C aumenta, tornando a estrutura sem homogeneidade, e então causando enrugamento da superfície. O limite inferior do teor de W é preferivelmente 0,2% em massa. Também, o limite superior do teor de W é preferivelmente 1,9% em massa, e mais preferivelmente 1,8% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de W é preferivelmente 0,2- 1,9% em massa, e mais preferivelmente 0,2-1,8% em massa. (i) Nb: 0,2-2% em massa

[0032] Da mesma maneira que V, Nb é combinado com C para formar carbida MC dura. Nb é dissolvido em carbida MC quando adicionado junto com V e Mo, para reforçar a carbida MC, dessa maneira melhorando a resistência a desgaste da camada externa.

Devido ao fato da diferença de densidade ser menor entre NbC (carbida MC) e o fundido do que entre VC (carbida MC) e o fundido, a segregação de carbida MC é reduzida. Menos de 0,2% em massa de Nb adicionado provê efeitos insuficientes. Por outro lado, quando Nb excede 2% em massa, carbida MC é agregada, tornando improvável obter uma camada externa boa. O limite inferior do teor de Nb é preferivelmente 0,4% em massa, e mais preferivelmente 0,5% em massa. Também, o limite superior do teor de Nb é preferivelmente 1,9% em massa, mais preferivelmente 1,8% em massa e sobretudo preferivelmente 1,7% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Nb é preferivelmente 0,4- 1,9% em massa, mais preferivelmente 0,5-1,8% em massa e sobretudo preferivelmente 0,5-1,7% em massa. (j) B: 0,01-0,2% em massa

[0033] B é dissolvido em carbida e forma carboborida tendo uma função de lubrificação, melhorando a resistência à aderência. Devido ao fato da carboborida exibir notadamente a função de lubrificação particularmente em temperaturas altas, é eficaz evitar aderência quando o agarramento de uma tira laminada a quente ocorre. B é também eficaz para aumentar a dureza, contribuindo para assegurar a dureza da camada externa para reduzir estresse compressivo residual. Menos de 0,01% em massa de B falha em prover uma função de lubrificação suficiente. Por outro lado, mais de 0,2% em massa de B torna a camada externa quebradiça. O limite inferior do teor de B é preferivelmente 0,02% em massa, e mais preferivelmente 0,03% em massa. Também, o limite superior do teor de B é preferivelmente 0,18% em massa, e mais preferivelmente 0,15% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de B é preferivelmente 0,02-0,18% em massa, e mais preferivelmente 0,03-0,15% em massa. (k) N: 0,01-0,1% em massa

[0034] N tem um efeito de tornar as carbidas mais finas. Menos de

0,01% em massa de N provê um efeito insuficiente de tornar carbidas mais finas, enquanto mais de 0,1% em massa de N torna a camada externa quebradiça. Para obter um efeito suficiente de tornar as carbidas mais finas, o limite inferior do teor de N é preferivelmente 0,015% em massa, e mais preferivelmente 0,02% em massa. Também, o limite superior do teor de N é preferivelmente 0,09% em massa, e mais preferivelmente 0,08% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de N é preferivelmente 0,015-0,09% em massa, e mais preferivelmente 0,02-0,08% em massa. (2) Elementos Opcionais

[0035] A camada externa pode conter ainda pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em massa de 0,1-10% de Co, 0,01-0,5% de Zr, 0,005-0,5% de Ti e 0,001-0,5% de Al. A camada externa pode conter ainda 0,3% ou menos em massa de S. (a) Co: 0,1-10% em massa

[0036] Co é dissolvido na matriz, aumentando a dureza térmica da matriz e melhorando a resistência a desgaste e resistência a enrugamento da superfície. Menos de 0,1% em massa de Co não provê substancialmente quaisquer efeitos, enquanto mais de 10% em massa de Co falha em prover mais aperfeiçoamento. O limite inferior do teor de Co é mais preferivelmente 1% em massa. Também, o limite superior do teor de Co é mais preferivelmente 7% em massa, e sobretudo preferivelmente 6% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Co é mais preferivelmente 1-7% em massa, e sobretudo preferivelmente 1-6% em massa. (b) Zr: 0,01-0,5% em massa

[0037] Da mesma maneira que V e Nb, Zr é combinado com C para formar carbida MC, melhorando a resistência ao desgaste. Zr também forma um óxido no fundido, e esse óxido funciona como um núcleo de cristal para tornar a estrutura solidificada mais fina. Ainda, Zr aumenta a gravidade específica de carbida MC, evitando efetivamente segregação. Para obter esse efeito, a quantidade de Zr adicionada é preferivelmente 0,01% ou mais em massa. No entanto, mais do que 0,5% em massa de Zr forma indesejavelmente inclusões. O limite superior do teor de Zr é mais preferivelmente 0,3% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Zr é mais preferivelmente 0,02% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Zr é mais preferivelmente 0,02-0,3% em massa. (c) Ti: 0,005-0,5% em massa

[0038] Ti é combinado com C e N para formar compostos granulares duros tais como TiC, TiN e TiCN. Eles agem como núcleos para a carbida MC, tornando a cabida MC homogeneamente dispersa, dessa maneira contribuindo para melhoria em resistência a desgaste e resistência a enrugamento da superfície. Para obter esse efeito, a quantidade de Ti adicionada é preferivelmente 0,005% ou mais em massa. No entanto, mais de 0,5% em massa de Ti aumenta a viscosidade do fundido, provavelmente causando defeitos de fundição. O limite superior do teor de Ti é mais preferivelmente 0,3% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,2% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Ti é mais preferivelmente 0,01% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Ti é mais preferivelmente 0,01-0,3% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,01-0,2% em massa. (d) Al: 0,001-0,5% em massa

[0039] Al age como um desoxidante devido à afinidade alta com oxigênio. Também, Al é combinado com N e O para formar óxido, nitrida, oxinitrida, etc., que são dispersos no fundido para agir como núcleos para cristalização de carbida MC fina uniformemente. Mais de 0,5% em massa de Al torna a camada externa quebradiça, enquanto menos de 0,001% em massa de Al provê efeitos insuficientes. O limite superior do teor de Al é mais preferivelmente 0,3% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,2% em massa. Para obter efeitos suficientes, o limite inferior do teor de Al é mais preferivelmente 0,01% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de Al é mais preferivelmente 0,01-0,3% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,01-0,2% em massa. (e) S: 0,3% ou menos em massa

[0040] 0,3% ou menos em massa de S pode estar contido quando a lubrificação de MnS é utilizada como descrito acima. Mais de 0,3% em massa de S torna a camada externa quebradiça. Quando a lubrificação de MnS é utilizada, o limite superior do teor de S é mais preferivelmente 0,2% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,15% em massa. Também, o limite inferior do teor de S é mais preferivelmente 0,05% em massa. Como um exemplo, a faixa de teor de S é mais preferivelmente 0,05-0,2% em massa, e sobretudo preferivelmente 0,05-0,15% em massa. Por outro lado, quando a lubrificação de MnS não é utilizada, S é preferivelmente 0,1% ou menos em massa, mais preferivelmente 0,05% ou menos em massa, e sobretudo preferivelmente 0,03% ou menos em massa, para suprimir a fragilização da camada externa. (3) Impurezas inevitáveis

[0041] O equilíbrio na composição da camada externa são Fe e impurezas inevitáveis. Dentre as impurezas inevitáveis, a quantidade de P é preferivelmente a menor possível porque P deteriora as propriedades mecânicas. Especificamente, o teor de P é preferivelmente 0,1% ou menos em massa. Como outras impurezas inevitáveis, elementos tais como Cu, Sb, Te, Ce, etc., podem estar contidos nas faixas que não deterioram as propriedades da camada externa. Para assegurar excelentes resistência a desgaste e resistência incidente da camada externa, a quantidade total das impurezas inevitáveis é preferivelmente 0,7% ou menos em massa. (4) Estrutura

[0042] A estrutura da camada externa é composta de (a) carbida MC, (b), carbida à base de Mo, M2C ou M6C (carbida Mo) ou carbida à base de Cr, M7C3 ou M23C6 (carbida Cr), (c) carboborida e (d) uma matriz. A carboborida geralmente tem uma composição de M(C, B), em que um metal M é principalmente pelo menos um de Fe, Cr, Mo, V, Nb e W, a razão do metal M para C e B sendo variável dependendo da composição. A estrutura da camada externa preferivelmente não contém grafite. A camada externa do rolo compósito de laminação tem excelente resistência a desgaste devido à carbida Mc, carbida Mo ou Carbida Cr dura, e excelente resistência à aderência devido à carboborida. (B) Camada Interna

[0043] A camada interna do rolo compósito de laminação é formada por ferro fundido dúctil (ferro fundido com grafita esferoidal) tendo excelente dureza. A composição preferida do ferro fundido dúctil compreende em massa 2,4-3,6% de C, 1,5-3,5% de Si, 0,1-2% de Mn, 0,1-2% de Ni, menos de 0,7% de Cr, menos de 0,7% de Mo, 0,01-1% de V, 0-0,5% de W, 0-0,2% de Nb e 0,01-0,1% de Mg, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis. O uso do ferro fundido dúctil para a camada interna pode evitar a quebra do rolo compósito por uma carga de laminação em um carrinho de acabamento.

[0044] Dentre as purezas inevitáveis, P, S e N deterioram as propriedades mecânicas. Portanto, suas quantidades são preferivelmente as menores possíveis. Especificamente, o teor de P é preferivelmente 0,1% ou menos em massa, o teor de S é preferivelmente 0,05% ou menos em massa e o N é preferivelmente 0,07% ou menos em massa. Também, a quantidade de B é preferivelmente menos do que 0,05% em massa porque B impede grafitização na camada interna. Quando a camada externa contém elementos tais como Zr, Co, Ti, Al, etc., eles são considerados purezas inevitáveis. Ainda, elementos tais como Ba, Cu, Sb, Te, Ce, elementos metálicos terrosos raros, etc., são também considerados impurezas inevitáveis. A quantidade total desses elementos é preferivelmente 0,7% ou menos em massa. (C) Propriedades

[0045] No rolo compósito centrifugamente fundido da presente invenção para laminação, o estresse compressivo residual circunferencial da camada externa no diâmetro de descarte é preferivelmente 150-350 MPa, e mais preferivelmente 160-300 MPa. Com tal estresse compressivo residual circunferencial, rachadura é improvável ser gerada na superfície da camada externa mesmo quando sucata acidental ocorre e rachaduras, se alguma, seriam improváveis propagar. A propósito, o diâmetro de descarte da camada externa é um diâmetro na profundidade útil máxima da camada externa. Por exemplo, a profundidade útil máxima da camada externa a partir do diâmetro inicial é cerca de 40-60 mm em um rolo compósito tendo um diâmetro externo de 600-850 mm, e cerca de 30-60 mm em um rolo compósito tendo um diâmetro externo de 450 mm a menos de 600 mm. Nessa faixa, o diâmetro de descarte da camada externa pode ser determinado dependendo da especificação de uma máquina de laminação.

[0046] Devido ao fato da superfície interna da camada externa ser fundida até certo ponto quando ela é fundida à camada interna, um limite entre a camada externa e a camada interna em um produto final é posicionado fora da superfície interna da camada externa. Devido ao fato do limite das camadas externa e interna fundidas ser inevitavelmente irregular, o diâmetro de descarte da camada externa é projetado com margem de segurança de modo que ele seja seguramente maior do que o diâmetro do limite das camadas externa e interna fundidas, para evitar que o limite exista na região usada para laminação. Especificamente, a espessura da camada externa no diâmetro de descarte (distância da superfície externa do rolo no diâmetro de descarte para o limite com a camada interna fundida) é preferivelmente 8 mm ou mais. Quanto menor a espessura da camada externa, maior o estresse compressivo residual circunferencial. Portanto, a camada externa deve ter espessura maior do que um nível predeterminado. Com relação à relação entre o diâmetro de descarte da camada externa e o diâmetro interno da camada externa fundida, o diâmetro de descarte da camada externa é preferivelmente o diâmetro interno da camada externa fundida + 18-27,5 mm, como é claro a partir dos Exemplos descritos abaixo.

[0047] No rolo compósito centrifugamente fundido da presente invenção para laminação, a superfície de camada externa no diâmetro inicial tem dureza Shore de preferivelmente 70-90, e mais preferivelmente 75-85, para assegurar a resistência a desgaste da camada externa. A propósito, o diâmetro inicial da camada externa é um diâmetro de uma camada externa útil obtido esmerilhando uma camada externa centrifugamente fundida, e esmerilhamento é repetido a partir desse diâmetro (diâmetro inicial) para o diâmetro de descarte. O diâmetro inicial da camada externa é geralmente um diâmetro após a superfície externa centrifugamente fundida ser esmerilhada para uma profundidade de 5-30%.

[0048] Quando o rolo compósito compreende uma camada intermediária descrita abaixo, a distância a partir do diâmetro externo do rolo no diâmetro de descarte para um limite do intermediário fundido e camadas internas é preferivelmente 8 mm ou mais. (D) Camada intermediária

[0049] Embora o rolo compósito centrifugamente fundido para laminação de acordo com a presente invenção tenha sido explicado, uma camada intermediária tendo uma composição intermediária àquela das camadas externa e interna pode ser provida como uma camada-

tampão entre a camada externa e a camada interna. A camada intermediária é preferivelmente tão espessa quanto 8-30 mm. (E) Tamanho do rolo

[0050] Embora o tamanho do rolo compósito centrifugamente fundido para laminação de acordo com a presente invenção não seja particularmente restrito, o exemplo preferido é que o diâmetro externo da camada externa seja 200-1300 mm, o comprimento de um corpo de rolo seja 500-6000 mm e a espessura de uma porção da camada externa útil para laminação seja 25-200 mm.

[2] Método de produção de rolo compósito centrifugamente fundido para laminação

[0051] O método da presente invenção para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreende (1) fundir centrifugamente a camada externa em um molde cilíndrico giratório de fundição centrífuga, (2) fundir um fundido para a camada interna em uma cavidade da camada externa, reaquecer a camada externa para uma temperatura de austenização ou maior durante ou após fundição da camada interna e resfriamento do rolo compósito resultante em uma taxa de resfriamento de 10-60ºC/hr entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC.

[0052] O reaquecimento da camada externa inclui (a) reaquecimento da camada externa após o rolo compósito centrifugamente fundido compreendendo a camada externa e a camada interna integralmente fundidas uma à outra ser produzido, e (b) reaquecimento da superfície interna da camada externa pelo fundido da camada interna de fundição. A temperatura de reaquecimento da camada externa é uma temperatura de reaquecimento da superfície externa da camada externa no caso (a) ou uma temperatura de reaquecimento da superfície interna da camada externa através da fundição de um fundido para a camada interna no caso (b).

[0053] A primeira condição indispensável do método da presente invenção é que a temperatura de reaquecimento da camada externa seja uma temperatura de austenização γ ou maior. A liga à base de Fe formando a camada externa da presente invenção tem uma temperatura de austenização γ de 800-840ºC. Portanto, a temperatura de reaquecimento da camada externa é 800º C ou maior. Devido ao fato do reaquecimento da camada externa poder fundir novamente o limite das camadas externa e interna para gerar defeitos, o limite superior da temperatura de reaquecimento da camada externa é igual a ou menor do que uma temperatura na qual o limite das camadas externa e interna não é novamente fundido. Especificamente, a temperatura de reaquecimento da camada externa é preferivelmente 800-1200ºC.

[0054] A segunda condição indispensável no método da presente invenção é que resfriamento seja conduzido em uma taxa de resfriamento de 10-60º C/hr entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC. Entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC, a taxa de resfriamento de menos do que 10ºC/hr provê a camada externa com dureza muito baixa, enquanto a taxa de resfriamento de mais de 60º C/hr provê a camada externa com estresse compressivo residual muito grande. O limite inferior da taxa de resfriamento entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC é preferivelmente 15º C/hr, e o limite superior é preferivelmente 55ºC/hr. A taxa de resfriamento preferida entre a temperatura de reaquecimento e 600º C é, por exemplo, 15-55º C/hr.

[0055] Devido ao fato de uma transformação de pearlita de diminuição de dureza poder ocorrer em 600º C ou mais, resfriamento é conduzido para 600ºC enquanto mantendo austenita sem causar a transformação de pearlita. Depois de esfriar para 600ºC, a taxa de resfriamento não é restritiva. Por exemplo, o rolo compósito centrifugamente fundido pode ser deixado esfriar no molde de fundição.

[0056] Após resfriar de 600ºC para uma faixa de temperatura ambiente para 450ºC, o rolo compósito centrifugamente fundido preferivelmente sofre revenido em uma temperatura de 500-550º C. Revenido provê dureza alta enquanto mantendo resistência a desgaste suficiente.

[0057] Especificamente, o rolo compósito centrifugamente fundido é preferivelmente produzido através do método que segue. A Fig. 2(a) e a Fig. 2(b) mostram um exemplo de moldes de fundição estáticos para fundição da camada interna 2 na camada externa 1 centrifugamente fundida no molde cilíndrico centrifugamente fundido 30. O molde de fundição estático 100 compreende um molde cilíndrico 30 contendo a camada externa 1 na superfície interna, e um molde superior 40 e um molde inferior 50 montados nas extremidades superior e inferior do molde cilíndrico 30. O molde cilíndrico 30 compreende um corpo de molde 31, um molde de areia 32 formado no corpo de molde 31 e moldes de areia 33, 33 formados em porções de extremidade superiores e inferiores do corpo de molde 31 e do molde de areia 32. O molde superior 40 compreende um corpo de molde 41 e um molde de areia 42 formado no corpo do molde 41. O molde inferior 50 compreende um corpo de molde 51 e um molde de areia 52 formado no corpo de molde

51. O molde inferior 50 é provido com uma placa inferior 53 para manter um fundido para a camada interna. A superfície interna da camada externa 1 no molde cilíndrico 30 constitui uma cavidade 60a para formação da porção de núcleo 21 da camada interna 2, o molde superior 40 tem uma cavidade 60b para formação da porção de eixo 23 da camada interna 2 e o molde inferior 50 tem uma cavidade 60c para formação da porção de eixo 22 da camada interna 2. Um método de fundição centrífuga pode ser conduzido usando o molde cilíndrico 30, que é horizontal, inclinado ou vertical.

[0058] O molde cilíndrico 30 contendo a camada externa centrifugamente fundida 1 é suspenso em uma extremidade superior 54 do molde inferior 50 para formação da porção de eixo 22, e o molde superior 40 para formação da porção de eixo 23 é montado sobre o molde cilíndrico 30 para constituir o molde de fundição estático 100. No molde de fundição estático 100, a cavidade 60a da camada externa 1 está se comunicando com a cavidade 60b do molde superior 40 e a cavidade 60c do molde inferior 50, constituindo uma cavidade 60 para formar integralmente a camada interna 1 inteira.

[0059] Após a camada externa centrifugamente fundida 1 ser solidificada, um ferro fundido dúctil (ferro fundido com grafita esferoidal) fundido para a camada interna 2 é despejado na cavidade 60 através da abertura superior 43 do molde superior 40. Uma superfície do fundido na cavidade 60 é gradualmente elevada a partir do molde inferior 50 para o molde superior 40, de modo que a camada interna 2 compreendendo a porção de eixo 22, a porção de núcleo 21 e a porção de eixo 23 é integralmente fundida.

[0060] Uma camada intermediária pode ser formada através de fundição centrífuga na superfície interna da camada externa centrifugamente fundida, como uma camada-tampão com a camada interna.

[0061] A presente invenção será explicada em mais detalhes pelos Exemplos, sem intenção de restringir a presente invenção aos mesmos.

[0062] Exemplos 1-4 e Exemplos Comparativos 1 e 2.

[0063] Com o molde cilíndrico 30 mostrado na Fig. 2(a) instalado em uma máquina de fundição centrifuga horizontal, cada fundido tendo a composição química mostrada na Tabela 1 foi centrifugamente fundido para formar uma camada externa 1. O número de vezes de gravidade sobre uma superfície periférica externa da camada externa foi 120 G. Após a camada externa 1 ter solidificado, o molde cilíndrico 30 tendo a camada externa 1 formada no interior foi suspenso, e montado em um molde oco inferior 50 para formar uma porção de eixo

22. Um molde oco superior 40 para formação de uma porção de eixo 23 foi montado sobre o molde cilíndrico 30 para constituir um molde de fundição estático 100 mostrado na Fig. 2(b).

[0064] Um fundido de ferro fundido dúctil tendo a composição química mostrada na Tabela 1 foi despejado como um fundido para uma camada interna em uma cavidade 60 da camada externa 1 dentro do molde de fundição estático 100 através de uma abertura superior 43, durante o que um inoculante de grafitização contendo Si foi adicionado. Após a solidificação da camada interna estar completa, o molde de fundição estático 100 foi desmontado para retirar o rolo compósito resultante. Esse rolo compósito foi posto em um forno de tratamento térmico e aquecido para a temperatura de reaquecimento ToC mostrada na Tabela 1 e mantido nessa temperatura por 2 horas. Em seguida, o rolo compósito foi resfriado no forno de tratamento térmico, o que foi controlado para ter a taxa de resfriamento mostrada na Tabela 2 entre a temperatura de reaquecimento da camada externa 1 e 600ºC. A taxa de resfriamento foi medida por um termopar em contato com a superfície de camada externa, para calcular uma taxa de resfriamento média entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC. Cada rolo compósito centrifugamente fundido resfriado para menos de 600ºC foi submetido a revenido a 530ºC por 10 horas duas vezes, para obter o rolo compósito centrifugamente fundido compreendendo a camada interna 2 integralmente fundida à superfície interna da camada externa 1. Os tamanhos dos rolos compósitos fundidos são mostrados na Tabela 3. Tabela 1-1 No. Composição Química (% em massa)(1) C Si Mn Ni Cr Mo Exemplo 1 Camada 1,88 0,76 0,32 1,20 4,50 5,10 Externa Camada 2,92 2,60 0,36 0,48 0,06 0,02 Interna Exemplo 2 Camada 2,67 1,56 0,78 2,79 7,13 3,10 Externa

Camada 3,42 2,44 0,42 0,46 0,11 0,03 Interna Exemplo 3 Camada 2,15 0,87 0,43 2,21 5,22 4,64 Externa Camada 2,94 2,45 0,31 0,48 0,10 0,03 Interna Exemplo 4 Camada 1,91 0,82 0,39 1,81 5,51 5,31 Externa Camada 3,05 2,55 0,39 0,56 0,08 0,02 Interna Ex.

Camada 1,85 0,92 0,85 0,20 5,12 6,11 Comp.1 Externa Camada 3,35 2,40 0,47 0,58 0,11 0,05 Interna Ex.

Comp.

Camada 1,84 0,88 0,41 0,57 4,90 5,47 2 Externa Camada 3,32 2,45 0,40 0,48 0,13 0,03 Interna Nota: (1) O equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis em cada composição química

Tabela 1-2 No.

Composição Química (% em massa)(1)

W V Nb B N Mg

Exemplo 1 Camada 0,24 5,10 0,92 0,06 0,04 - Externa Camada - 0,02 - - - 0,043 Interna Exemplo 2 Camada 1,01 3,61 0,54 0,03 0,02 - Externa Camada - 0,04 - - - 0,05 Interna Exemplo 3 Camada 1,78 4,28 1,17 0,12 0,05 - Externa Camada - 0,03 - - - 0,049 Interna Exemplo 4 Camada 0,83 5,44 0,74 0,09 0,05 - Externa Camada - 0,03 - - - 0,045 Interna Ex.

Camada 0,18 5,24 1,47 0,01 0,03 - Comp.1 Externa Camada - 0,05 - - - 0,055 Interna Ex.

Comp.

Camada 0,10 5,59 0,09 0,004 0,04 - 2 Externa Camada - 0,04 - - - 0,048 Interna Nota: (1) O equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis em cada composição química

Tabela 2 No. T(1) Taxa de Revenido o C Resfriamento(2) Temperatura Tempo N(3) (oC/hr) (oC) (hr) Exemplo 1 990 37 530 10 2 Exemplo 2 990 38 530 10 2 Exemplo 3 990 24 530 10 2 Exemplo 4 990 31 530 10 2 Ex. Comp. 1 1040 345 530 10 2 Ex. Comp. 2 1100 412 530 10 2 Nota: (1) A temperatura de reaquecimento da camada externa (2) A taxa de resfriamento em uma faixa de temperatura de T a 600º C (3) O número de revenido repetido Tabela 3 No. Tamanho de Rolo Compósito Fundido (mm) Camada Externa Comprimento Diâmetro Espessura (1) Comprimento do Rolo Inteiro Externo Exemplo 1 697 88,5 2700 6300 Exemplo 2 690 92,5 2700 6240 Exemplo 3 799 97,5 3100 5385 Exemplo 4 697 88,5 2700 6300 Ex. Comp. 1 795 92,5 2700 5327 Ex. Comp. 2 850 94,5 2500 5785 Nota: (1) A espessura média da camada externa

[0065] A superfície da camada externa de cada rolo compósito centrifugamente fundido foi usinada para obter um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação. O diâmetro inicial e o diâmetro de descarte de cada rolo compósito são mostrados na Tabela 4. Em cada rolo compósito, a dureza Shore e resistência à aderência da camada externa e o estresse compressivo residual circunferencial da camada externa no diâmetro de descarte foram medidos através dos métodos que seguem. Os resultados são mostrados na Tabela 4. (1) Dureza Shore (Hs) da camada externa

[0066] A dureza Shore da superfície da camada externa de cada rolo compósito foi medida no diâmetro inicial de acordo com JIS Z 2246.

(2) Estresse compressivo residual circunferencial (MPa) da camada externa no diâmetro de descarte

[0067] Uma porção central da camada externa de cada rolo compósito ao longo do eixo do rolo foi removida para a profundidade do diâmetro de descarte para medir o estresse compressivo residual circunferencial da superfície da camada externa no diâmetro de descarte por um medidor de estresse residual de difração de raios-X. (3) Resistência à aderência

[0068] Para avaliar a resistência à aderência, um teste de aderência foi conduzido em cada peça de teste (25 mm x 30 mm x 25 mm) cortada de uma porção de extremidade axial da camada externa por uma máquina de teste de choque térmico por fricção mostrada na Fig. 3. A máquina de teste de choque térmico por fricção compreende uma estante 71 sobre a qual um peso 72 é deixado cair para girar um pinhão 73, de modo que um membro de agarro 75 (material: aço macio) é trazido em contato forte com uma peça de teste 74. O grau de aderência foi avaliado pela razão de área de aderência como descrito abaixo. Quanto menor a razão de área de aderência, melhor a resistência à aderência (resistência incidente).

[0069] Bom: menos aderência (a razão de área de aderência foi menos do que 40%)

[0070] Razoável: mais aderência (a razão de área de aderência foi 40% ou mais e menos de 60%)

[0071] Pobre: aderência extrema (a razão de área de aderência foi 60% ou mais) Tabela 4 No. Rolo Compósito Diâmetro Diâmetro Dureza Estresse Aderência Inicial de Shore(1) Compressivo (mm) Descarte Residual (2) (mm) (MPa) Exemplo 1 655 575 76 254 Boa Exemplo 2 640 560 78 199 Boa

Exemplo 3 740 640 83 298 Boa Exemplo 4 655 575 81 237 Boa Ex. Comp. 1 740 640 81 392 Razoável Ex. Comp. 2 810 710 83 418 Pobre Nota: (1) A dureza Shore da camada externa no diâmetro inicial (2) O estresse compressivo residual circunferencial da camada externa no diâmetro de descarte

[0072] Como está claro a partir da Tabela 4, qualquer rolo compósito dos Exemplos 1-4 exibiu dureza Shore de 76 ou mais, excelente resistência a desgaste, no diâmetro inicial, e estresse compressivo residual circunferencial em uma faixa de 150-350 MPa, particularmente em uma faixa de 160-300 MPa, no diâmetro de descarte. Por outro lado, os rolos compósitos dos Exemplos Comparativos 1 e 2 tinham estresse compressivo residual circunferencial tão grande quanto 392 MPa e 418MPa no diâmetro de descarte, apesar da dureza Shore alta no diâmetro inicial. Também, as peças de teste das camadas externas dos Exemplo 1-4 sofreram pouco aderência, enquanto a peça de teste do Exemplo Comparativo 1 sofreu aderência relativamente grande e a peça de teste do Exemplo Comparativo 2 sofreu aderência extrema. É então esperado que o uso dos rolos compósitos dos Exemplos 1-4 possa suprimir o risco que rachaduras geradas na superfície do rolo induzam falha retardada, embora sucata acidental ocorra na laminação a quente de acabamento.

DESCRIÇÃO DE NUMERAIS DE REFERÊNCIA 1: camada externa 2: camada interna 10: rolo compósito centrifugamente fundido para laminação 21: porção de núcleo 22, 23: porção de eixo 30: molde cilíndrico para fundição centrífuga 31, 41, 51: corpo do molde 32, 33, 42, 52: molde de areia

40: molde de fundição superior estático 50: molde de fundição inferior estático 60, 60a, 60b, 60c: cavidade 100: molde de fundição estático

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rolo compósito centrifugamente fundido para laminação, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada externa e uma camada interna, que são integralmente fundidas uma à outra: a dita camada externa sendo feita de uma liga à base de Fe compreendendo em massa 1,70-2,70% de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3% de Mn, 1,1-3,0% de Ni, 4,0-10% de Cr, 2,0-7,5% de Mo, 3-6,0% de V, 0,1- 2% de W, 0,2-2% de Nb, 0,01-0,2% de B e 0,01-0,1% de N, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; e a dita camada interna sendo feita de ferro fundido dúctil.

2. Rolo compósito centrifugamente fundido para laminação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita camada externa tem estresse compressivo residual circunferencial de 150-350 MPa no diâmetro de descarte.

3. Rolo compósito centrifugamente fundido para laminação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita camada externa tem dureza Shore de 70-90 no diâmetro inicial.

4. Método para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação compreendendo uma camada externa e uma camada interna, que são integralmente fundidas uma à outra, a dita camada externa sendo feita de uma liga à base de Fe compreendendo em massa 1,70-2,70% de C, 0,3-3 % de Si, 0,1-3% de Mn, 1,1-3,0% de Ni, 4,0-10% de Cr, 2,0-7,5% de Mo, 3-6,0% de V, 0,1- 2% de W, 0,2-2% de Nb, 0,01-0,2% de B e 0,01-0,1% de N, o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis; e a dita a camada interna sendo feita de ferro fundido dúctil, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de fundir centrifugamente a dita camada externa em um molde giratório cilíndrico de fundição centrífuga; fundir um fundido para a dita cada interna em uma cavidade da dita camada externa; reaquecer a dita camada externa em uma temperatura de austenização ou maior após ou durante fundição da dita camada interna; e resfriar o rolo compósito resultante em uma taxa de resfriamento de 10-60ºC/hr entre a temperatura de reaquecimento e 600ºC.

5. Método para produção de um rolo compósito centrifugamente fundido para laminação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito rolo compósito centrifugamente fundido sofre revenido em uma temperatura de 500-550ºC após ser resfriado de 600º C para uma temperatura em uma faixa de temperatura ambiente até 450º C.