BR112021009847A2

BR112021009847A2 - material de camada externa de rolo para ser laminado a quente, e rolo compósito para ser laminado a quente

Info

Publication number: BR112021009847A2
Application number: BR112021009847-0A
Authority: BR
Inventors: Naomichi Iwata; Takeshi Suzuki; Tomohisa Masumitsu
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2021-08-17
Also published as: TW202033786A; JPWO2020110660A1; KR20210082226A; EP3859025A4; JP6866958B2; KR102551616B1; BR112021009847B1; EP3859025B1; WO2020110660A1; EP3859025A1; CN113166864A; TWI735082B; CN113166864B

Abstract

MATERIAL DE CAMADA EXTERNA DE ROLO PARA SER LAMINADO A QUENTE, E ROLO COMPÓSITO PARA SER LAMINADO A QUENTE. Trata-se de um material de camada externa de rolo para ser laminado a quente e de um rolo compósito para ser laminado a quente que, cada um, têm uma resistência à abrasão/resistência à fadiga equivalentes ou maiores do que aqueles convencionais e que têm porosidade e cavidades de retração porosas reduzidas. Um material de camada externa de rolo para ser laminado a quente que tem uma composição que contém, em % em massa, 1,6 a 2,5% de C, 0,2 a 1,5% de Si, 0,2 a 1,6% de Mn, 4,5 a 7,0% de Cr, 1,0 a 5,0% de Mo, 4,0 a 6,0% de V e 0,5 a 2,5% de Nb, que também contém N e O em uma quantidade total de 100 a 400 ppm em massa, com um restante constituído de Fe e impurezas inevitáveis.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MATERIAL DE CAMADA EXTERNA DE ROLO PARA SER LAMINADO A QUENTE, E ROLO COMPÓSITO PARA SER LAMINADO A QUENTE".

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um rolo de laminação a quente compósito e, em particular, a um rolo de laminação a quente compósito e um material de camada externa para um rolo de laminação a quente que são adequados para uso em um moinho de acabamento com laminação a quente para chapas de aço.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Nos últimos anos, ambientes de uso para rolos estavam se tornando mais severos à medida que a tecnologia para laminação a quente de chapas de aço avançou e, adicionalmente, o volume de produção de chapas de aço para os quais uma carga de laminação é alta, tais como chapas de aço de alta resistência e produtos de espessura fina, tem aumentado. Como resultado, o nível de qualidade necessário de um rolo de trabalho para laminação se tornou alto e, consequentemente, há uma necessidade para um rolo de trabalho para laminação que seja livre de defeitos de fundição, tais como segregação, porosidades e cavidades de retração.

[0003] A Literatura de Patente 1, por exemplo, propõe um material de camada externa para tal rolo de trabalho para laminação. O material de camada externa de um rolo de laminação contém C: 1,5 a 3,5%, Si: 1,5% ou menos, Mn: 1,2% ou menos, Ni: 5,5% ou menos, Cr: 5,5 a 12,0%, Mo: 2,0 a 8,0%, V: 3,0 a 10,0%, e Nb: 0,5 a 7,0%, nos quais Nb e V estão presentes de modo que os teores de Nb, V, e C satisfazem uma relação específica, e uma razão entre Nb e V está dentro de uma faixa específica. É declarado que, nesse material de camada externa, a segregação de carbonetos rígidos é inibida mesmo em um caso no qual um método de fundição centrífuga é usado, e, portanto, o material de camada externa de um rolo de laminação tem excelente resistência a desgaste e resistência à rachadura.

[0004] Além disso, a Literatura de Patente 2 propõe um material de camada externa de um rolo de laminação, sendo que o material de camada externa que contém C: 1,5 a 3,5%, Si: 1,5% ou menos, Mn: 1,2% ou menos, Cr: 5,5 a 12,0%, Mo: 2,0 a 8,0%, V: 3,0 a 10,0%, e Nb: 0,5 a 7,0%, nos quais Nb e V estão presentes de modo que os teores de Nb, V, e C satisfazem uma relação específica, e uma razão entre Nb e V está dentro de uma faixa específica. É declarado que, nesse material de camada externa, a segregação de carbonetos rígidos é inibida mesmo em um caso no qual um método de fundição centrífuga é usado, e, portanto, a resistência a desgaste e resistência à rachadura são aprimoradas; desse modo, o material de camada externa contribui significativamente para aprimorar a produtividade em laminação a quente.

[0005] Além disso, a Literatura de Patente 3 propõe um material de camada externa de um rolo de laminação, sendo que o material de camada externa que contém C: 1,5 a 3,5%, Si: 0,1 a 2,0%, Mn: 0,1 a 2,0%, Cr: 5 a 25%, Mo: 2 a 12%, V: 3 a 10%, e Nb: 0,5 a 5%, nos quais uma razão entre Mo e Cr está dentro de uma faixa específica, e o material de camada externa tem uma distribuição de quantidade de carboneto no qual a diferença entre valores máximo e mínimo adjacentes é menor ou igual a 20% de um valor médio, em relação a uma região que se estende 30 mm de uma superfície em uma direção de raio de rolo. É declarado que, visto que a segregação laminada é consequentemente reduzida, a formação de padrões de segregação é inibida, e, portanto, o material de camada externa de um rolo de laminação tem excelente qualidade de superfície.

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[0006] PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa Nº 04-365836

[0007] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa Nº 05-1350

[0008] PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa Nº 2000-239779

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0009] Conforme descrito na Literatura de Patente mencionada acima, materiais de camada externa de um rolo de laminação nos quais a segregação de carbonetos é reduzida garantindo-se que componentes químicos estejam presentes dentro de faixas apropriadas foram propostos. No entanto, nenhuma contramedida eficaz para porosidades e cavidades de retração foi esclarecida. Além disso, em ambientes de uso de rolo severos nos últimos anos, em casos nos quais um material de camada externa com alto teor de Cr de um rolo de laminação, tal como aqueles descritos na Literatura de Patente mencionada acima, é usado, uma rachadura profunda devido à fadiga por contato de laminação a quente pode se formar em uma superfície do rolo. Consequentemente, há uma necessidade para um material de camada externa de um rolo de laminação, na qual as porosidades e cavidades de retração no material de camada externa são reduzidas e que têm excelente resistência à fadiga.

[0010] A presente invenção foi produzida em vista das circunstâncias acima, e um objetivo da presente invenção é fornecer um rolo de laminação a quente compósito e um material de camada externa para um rolo de laminação a quente que têm uma resistência a desgaste e resistência à fadiga comparável ou maior do que aquelas da técnica relacionada e na qual as porosidades e cavidades de retração são reduzidas.

[0011] Observe que, na presente invenção, "ter uma resistência a desgaste comparável ou maior do que aquelas da técnica relacionada", conforme declarado acima, se refere a casos nos quais uma razão de desgaste, conforme medida pelo método descrito abaixo, é 0,97 ou maior.

[0012] <1> Em um método de laminação de deslizamento de dois discos (consultar a Figura 3), uma peça de teste de desgaste (diâmetro externo: 60 mm, espessura: 10 mm, chanfrado) tomada a partir de um material de camada externa de um rolo e uma peça oposta é usada. A peça de teste de desgaste 5 é rotacionada a 700 rpm enquanto é resfriada com água com água de resfriamento.

[0013] <2> Em um estado no qual a peça oposta 8 (material: S45C, diâmetro externo: 190 mm, largura: 15 mm, chanfro: C1), que foi aquecida a 800°C por uma bobina de aquecimento por indução de alta frequência 7, está em contato com a peça de teste de desgaste giratória 5 em uma carga de 980 N, a peça oposta 8 é laminada em uma razão de deslizamento de 9%.

[0014] <3> Um teste de desgaste que dura 300 minutos, nos quais a peça oposta 8 é substituída por uma nova a cada 50 minutos, é conduzido. No teste de desgaste, uma razão de desgaste é obtida de uma maneira na qual um exemplo de técnica relacionada é usado como referência, e uma razão de uma quantidade de desgaste da peça de teste em relação ao valor da referência (razão de desgaste = (quantidade de desgaste da peça de referência)/(quantidade de desgaste da peça de teste)) é medida. O exemplo de técnica relacionada é mostrado na Tabela 1 (apresentada posteriormente) como Nº 35, que é um material de camada externa de um rolo, sendo que o material de camada externa tem uma composição química que contém, em % em massa, C: 2,0%, Si: 0,5%, Mn: 0,5%, Cr: 6,0%, Mo: 5,0%, V: 7,0%, e Nb: 0,4%, nos quais a soma dos teores de N e O da composição química é 430 ppm em massa, e o saldo da composição química é Fe e impurezas incidentais.

[0015] Além disso, na presente invenção, "ter uma resistência à fadiga comparável ou maior do que aquela da técnica relacionada", conforme declarado acima, refere-se a casos nos quais uma vida de fadiga por laminação a quente, conforme medida pelo método descrito abaixo, é maior do que trezentos e cinquenta mil ciclos (350.000 ciclos).

[0016] <1> Um entalhe (profundidade t: 1,2 mm, comprimento circunferencial L: 0,8 mm) é introduzido em duas localizações da superfície circunferencial externa de uma peça de teste de fadiga por laminação a quente (diâmetro externo: 60 mm, espessura: 10 mm), que é tomada de um material de camada externa de um rolo, com uso de um método de usinagem por eletrodescarga (corte com fio) que usa um fio de 0,2 mm (consultar a Figura 6).

[0017] <2> As bordas da superfície de contato de laminação da peça de teste de fadiga por laminação a quente 5 são chanfradas para ter um chanfro de 1,2 C.

[0018] <3> No método de laminação de deslizamento de dois discos, uma peça de teste de fadiga por laminação a quente 5 que tem entalhes e uma peça oposta 8, que foi aquecida, são usadas, e a peça de teste de fadiga por laminação a quente 5 é rotacionada a 700 rpm enquanto é resfriada com água com água de resfriamento 6.

[0019] <4> Em um estado no qual a peça oposta 8 (material: S45C, diâmetro externo: 190 mm, espessura: 15 mm), que foi aquecida a 800°C por uma bobina de aquecimento por indução de alta frequência 7, é prensada na peça de teste giratória 5 em uma carga de 980 N, a peça oposta 8 é laminada em uma razão de deslizamento de 9%.

[0020] <5> A laminação é continuada até que os dois entalhes, 9, introduzidos na peça de teste de fadiga por laminação a quente 5 sejam quebrados. O número de ciclos de laminação até que a quebra ocorra é determinado para cada um dos entalhes 9, e o valor médio do mesmo é medido e designado como uma vida de fadiga por laminação a quente.

[0021] Além disso, na presente invenção, "porosidades e cavidades de retração são reduzidas", conforme declarado acima, referem-se aos seguintes casos: quando uma medição de CT de raio X é realizada na superfície de um material de camada externa de um rolo depois que irregularidades e incrustações (uma camada de óxido) são removidas do mesmo por moagem, sendo que a medição é realizada com uma tensão de tubo máxima de 225 kV, uma tensão de tubo de 150 kV, e uma corrente de tubo de 80 A, um círculo que circunscreve uma porosidade ou uma cavidade de retração em uma imagem capturada tem um diâmetro menor ou igual a 0,50 mm.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0022] Os presentes inventores investigaram totalmente relações entre porosidades e cavidades de retração presentes em um rolo de laminação a quente e componentes químicos. Como resultado, foi constatado que porosidades e cavidades de retração estão presentes próximas a carbonetos eutéticos (que são tipicamente, carbonetos à base de M2C, à base de M6C, à base de M7C3, e à base de M23C6), e a formação de porosidades e cavidades de retração é relacionada a quantidades de N, O, Al e carbonetos eutéticos. Ou seja, o conhecimento a seguir, que não existia na técnica relacionada, foi obtido: ajustando-se as quantidades de N, O, Al, e carbonetos eutéticos de um material de camada externa de um rolo para estar dentro de faixas específicas, um material de camada externa livre de porosidade e cavidade de retração para um rolo de laminação a quente pode ser obtido.

[0023] Agora, os resultados de um experimento que formou uma base do presente estudo serão descritos. Um material de rolo em formato de anel (diâmetro externo: 250 mm, espessura: 65 mm, espessura de parede: 55 mm) correspondente a um material de camada externa de um rolo foi fundido a partir de metal derretido com uso de um método de fundição centrífuga. O metal derretido foi preparado em um forno de indução de alta frequência. A composição química do metal derretido continha, em % em massa, C: 2,2%, Si: 0,7%, Mn: 0,6%, Cr: 7,0%, Mo: 1,0%, V: 4,0%, Nb: 1,5%, e P: 0,019%. Na composição química, o teor de Al e o teor de N+O foram variados através de uma faixa de 0,01 a 0,5% em massa e uma faixa de 100 a 600 ppm em massa, respectivamente. O saldo da composição química foi Fe e impurezas incidentais. Observe que uma temperatura de despejamento foi 1.500°C, e uma força centrífuga em múltiplos de gravidade para a circunferência externa do material de rolo em formato de anel foi 150 G. Após a fundição, um processo de têmpera e um processo de revenimento foram realizados. O processo de têmpera foi realizado aquecendo-se o material de rolo em formato de anel a uma temperatura de aquecimento de 1.030°C e então resfriando-se o material de rolo em formato de anel por resfriamento de ar. Além disso, o processo de revenimento foi realizado duas ou três vezes, dependendo dos componentes, em uma temperatura de 500°C de modo que uma quantidade de austenita retida poderia ser menor do que 10% em termos de % em vol.

[0024] Depois que irregularidades e incrustações (uma camada de óxido) na superfície do material de rolo em formato de anel obtido foram removidas por moagem, três peças de teste de medição de CT de raio X (20  20  50 mm) foram tomadas do mesmo e submetidas a uma medição de CT de raio X para investigar a presença ou a ausência de porosidades e cavidades de retração. Conforme ilustrado na Figura 1,

as três peças de teste de medição de CT de raio X 2 foram tomadas de porções de um material de teste em formato de anel 1, que foram espaçadas uma da outra em 120° em um centro em sentido de largura. A Figura 2 é um exemplo de uma cavidade de retração 3 em uma peça de teste, que foi identificada na medição de CT de raio X. Na CT de raio X, 100 imagens de transmissão da peça de teste foram adquiridas a cada 0,5 mm em uma direção longitudinal da mesma, e os diâmetros de círculos 4, que circunscreveram as respectivas porosidades ou cavidades de retração identificadas nas imagens de transmissão, foram medidos; em casos nos quais o valor máximo dos diâmetros dos círculos circunscritos 4 de uma peça de teste foi maior do que 0,50 mm, foi determinado que um defeito estava presente, e em casos nos quais o valor máximo foi menor ou igual a 0,50 mm, foi determinado que nenhum defeito estava presente.

[0025] Em relação aos resultados obtidos, uma relação entre o diâmetro do círculo que circunscreve uma porosidade ou uma cavidade de retração e a soma (N+O) dos teores de N e O é mostrada na Figura 4, e uma relação entre uma quantidade de Al e resistência a desgaste é mostrada na Figura 5.

[0026] A partir da Figura 4, pode-se ver que quando N+O é menor ou igual a 400 ppm em massa, o diâmetro do círculo circunscrito é menor ou igual a 0,50 mm, que é um tamanho que não apresenta um problema em termos de qualidade.

[0027] Porosidades se formam quando N e O presentes em metal derretido se tornam gás no processo no qual o metal derretido é solidificado e resfriado à temperatura ambiente, e, portanto, um tamanho de porosidades pode ser reduzido reduzindo-se uma quantidade de N e uma quantidade de O. Desse modo, a quantidade de N e a quantidade de O mencionada aqui se referem a N e O dissolvidos na matriz e não se referem a N e O que estão presentes comoinclusões (nitretos e óxidos) em aço.

[0028] Cavidades de retração são cavidades de retração. Garantindo-se que a quantidade de carbonetos eutéticos esteja dentro de uma faixa apropriada, um tamanho de cavidades de retração pode ser reduzido.

[0029] Além disso, a partir da Figura 5, pode-se ver que, quando a quantidade de Al está dentro da faixa da presente invenção, resistência a desgaste particularmente excelente é exibida. Quando porosidades e/ou cavidades de retração grossas estão presentes, porções circundantes caem durante a laminação como se as mesmas fossem descascadas, ou seja, a resistência a desgaste é degradada.

[0030] Consequentemente, aprimorar a resistência a desgaste exige ajuste de N+O e a quantidade de carbonetos eutéticos para estar dentro de faixas apropriadas, reduzindo assim os tamanhos de porosidades e cavidades de retração. N e O podem estar originalmente presentes em uma matéria-prima, e N e O podem ser não intencionalmente incorporados em metal derretido durante o derretimento de matérias-primas como resultado de contato de metal derretido com ar. Consequentemente, ajustando-se as matérias-primas para serem usadas e/ou cobrindo uma superfície com um gás inerte (por exemplo, Ar) para prevenir contato do metal derretido com ar durante o derretimento, N+O pode ser ajustado. Adicionalmente, visto que N e O combinam facilmente com Al para formar um nitreto e um óxido, o ajuste também pode ser realizado com o teor de Al. Além disso, a quantidade de carbonetos eutéticos pode ser ajustada com os teores de Mo, Cr, e C, que formam carbonetos eutéticos.

[0031] A presente invenção foi completada com base no conhecimento descrito acima, e um sumário do mesmo se dá conforme a seguir.

[0032] [1] Um material de camada externa para um rolo de laminação a quente, sendo que o material de camada externa tem uma composição química que contém, em % em massa, C: 1,6 a 2,5%, Si: 0,2 a 1,5%, Mn: 0,2 a 1,6%, Cr: 4,5 a 7,0%, Mo: 1,0 a 5,0%, V: 4,0 a 6,0%, e Nb: 0,5 a 2,5%, em que uma soma de teores de N e O da composição química é 100 a 400 ppm em massa, e um saldo da composição química é Fe e impurezas incidentais.

[0033] [2] O material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com [1], em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, Al: 0,01 a 0,30%.

[0034] [3] O material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com [1] ou [2], em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, P: 0,010 a 0,040%

[0035] [4] O material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com qualquer um de [1] a [3], em que os teores de C, V, Mo, e Nb satisfazem a fórmula (1) e a fórmula (2) abaixo, 1,60  (%V + %Nb)/%Mo  3,5 ...fórmula (1) 9,00  %V + 0,5  %Nb + 2,1  %C  11,0 ...fórmula (2) em que %C, %V, %Nb, e %Mo são os teores (% em massa) dos respectivos elementos correspondentes.

[0036] [5] Um rolo de laminação a quente compósito, o rolo de laminação a quente compósito que tem uma estrutura de três camadas que inclui uma camada externa, uma camada intermediária, e uma camada interna ou que tem uma estrutura de duas camadas que inclui uma camada externa e uma camada interna, sendo que a camada externa inclui o material de camada externa para um rolo de laminação a quente de acordo com qualquer um de [1] a [4].

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0037] Com a presente invenção, é possível produzir um rolo de laminação a quente compósito e um material de camada externa para um rolo de laminação a quente no qual a formação de porosidades e cavidades de retração é reduzida e que tem excelente resistência a desgaste e resistência à fadiga. Como resultado, os efeitos de obter um aprimoramento de qualidade de superfície de um material a ser laminado e alcançar um aprimoramento na vida do rolo são também produzidos.

BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS

[0038] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra uma peça de teste (peça de teste de CT de raio X) usada em uma medição de CT de raio X.

[0039] A Figura 2 é um exemplo de uma cavidade de retração em uma peça de teste, que é identificada em uma imagem de transmissão obtida em uma medição de CT de raio X.

[0040] A Figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração de um aparelho de teste usado em um teste de desgaste por contato de laminação a quente e que ilustra uma peça de teste para um teste de desgaste por contato de laminação a quente (peça de teste de desgaste).

[0041] A Figura 4 é um gráfico que ilustra uma relação entre um diâmetro de um círculo circunscrito de uma porosidade ou uma cavidade de retração e N+O.

[0042] A Figura 5 é um gráfico que ilustra uma relação entre uma quantidade de Al e resistência a desgaste.

[0043] A Figura 6 é um diagrama esquemático que ilustra uma configuração de um aparelho de teste usado em um teste de fadiga por contato de laminação a quente e que ilustra uma peça de teste para um teste de fadiga por contato de laminação a quente (peça de teste de fadiga) e um formato e dimensões de entalhes introduzidos em uma superfície circunferencial externa da peça de teste para um teste de fadiga por contato de laminação a quente (peça de teste de fadiga).

[0044] A Figura 7 é um gráfico que ilustra uma relação entre resistência a desgaste e resistência à fadiga de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0045] Um material de camada externa de um rolo da presente invenção é produzido por um método de fundição, tal como um método de fundição centrífuga conhecido ou processo de despejamento contínuo para revestimento. Embora o material de camada externa possa ser diretamente usado como um rolo de anel ou um rolo de luva, o material de camada externa é usado como um material de camada externa para um rolo de laminação a quente compósito que é adequado para laminação de acabamento a quente. Além disso, um rolo de laminação a quente compósito da presente invenção é formado de uma camada externa e uma camada interna, que é integralmente fundido com a camada externa. Observe que uma camada intermediária pode ser disposta entre a camada externa e a camada interna. Ou seja, uma camada intermediária integralmente fundida com a camada externa, e, uma camada interna integralmente fundida com a camada intermediária pode ser empregada no lugar de uma camada interna integralmente fundida com a camada externa.

[0046] O material de camada externa para um rolo de laminação a quente da presente invenção tem uma composição química que contém, em % em massa, C: 1,6 a 2,5%, Si: 0,2 a 1,5%, Mn: 0,2 a 1,6%, Cr: 4,5 a 7,0%, Mo: 1,0 a 5,0%, V: 4,0 a 6,0%, e Nb: 0,5 a 2,5%, na qual a soma dos teores de N e O da composição química é 100 a 400 ppm em massa, e o saldo da composição química é Fe e impurezas incidentais.

[0047] Primeiro, razões para as limitações na composição química do material de camada externa para um rolo de laminação a quente da presente invenção serão descritas. Observe que, doravante, a menos que especificado de outro modo, "% em massa " é expresso simplesmente como "%", e "ppm em massa" é expresso simplesmente como "ppm".

[0048] C: 1,6 a 2,5%

[0049] C tem funções de aumentar uma dureza de uma matriz sendo dissolvida na matriz e de formar um carboneto duro combinando- se com um elemento de formação de carboneto, aprimorando, assim, a resistência a desgaste de um material de camada externa de um rolo. Se um teor de C for menor do que 1,6%, uma quantidade de carbonetos é insuficiente, e, portanto, resistência a desgaste é degradada. Adicionalmente, uma quantidade de cristais eutéticos solidificados é baixa, e, portanto, cavidades de retração se formam. Por outro lado, se C estiver presente em uma quantidade maior do que 2,5%, carbonetos são engrossados, e uma quantidade de carbonetos eutéticos é excessivamente aumentada; como resultado, um material de camada externa de um rolo é duro e frágil, a formação e crescimento de rachaduras de fadiga são promovidos no mesmo, e, portanto, resistência à fadiga é degradada. Consequentemente, o teor de C é limitado para uma faixa de 1,6% a 2,5%. Observe que, preferencialmente, o teor de C é maior do que ou igual a 1,7%. Além disso, preferencialmente, o teor de C é menor ou igual a 2,4%. Si: 0,2 a 1,5%

[0050] Si é um elemento que atua como um agente de desoxidação e aprimora a capacidade de fundição do metal derretido. Além disso, Si tem uma função de fortalecer uma matriz sendo dissolvida na matriz. Produzir esses efeitos exige a presença de Si em uma quantidade de 0,2% ou maior. Se um teor de Si for menor do que 0,2%, a função de fortalecer uma matriz não é significativamente exibida, e, portanto, a resistência a desgaste é degradada. Por outro lado, mesmo se Si estiver presente em uma quantidade maior do que 1,5%, os efeitos não aumentam mais, e, portanto, efeitos comparáveis ao teor não podem ser esperados, o que é economicamente desvantajoso; adicionalmente, uma estrutura da matriz pode ser frágil, e, portanto, resistência à fadiga pode ser degradada. Consequentemente, o teor de Si é limitado a 0,2 a 1,5%. Observe que, preferencialmente, o teor de Si é maior ou igual a 0,3%. Além disso, preferencialmente, o teor de Si é menor ou igual a 1,3%. Mn: 0,2 a 1,6%

[0051] Mn é um elemento que tem uma função de tornar S inofensivo formando-se MnS, imobilizando assim S, e visto que uma porção de Mn é dissolvida em uma estrutura de uma matriz, Mn tem um efeito de aprimorar a capacidade de endurecimento. Além disso, Mn tem uma função de fortalecer (fortalecimento de solução sólida) uma matriz sendo dissolvido na matriz. Produzir esses efeitos exige a presença de Mn em uma quantidade de 0,2% ou maior. Se um teor de Mn for menor do que 0,2%, a função de fortalecer uma matriz não é significativamente exibida, e, portanto, a resistência a desgaste é degradada. Por outro lado, mesmo se Mn estiver presente em uma quantidade maior do que 1,6%, os efeitos não aumentam mais, e, portanto, efeitos comparáveis ao teor não podem ser esperados; adicionalmente, um material pode ser frágil, e, portanto, a resistência à fadiga pode ser degradada. Consequentemente, o teor de Mn é limitado a 0,2 a 1,6%. Observe que, preferencialmente, o teor de Mn é maior ou igual a 0,3%. Além disso, preferencialmente, o teor de Mn é menor ou igual a 1,4%. Cr: 4,5 a 7,0%

[0052] Cr é um elemento que tem funções de combinar com C para formar primariamente um carboneto eutético, aprimorando, assim, a resistência a desgaste, e de reduzir a força de atrito associada a uma chapa de aço, durante a laminação, reduzindo assim o dano de superfície em rolos para estabilizar a laminação. Produzir esses efeitos exige a presença de Cr em uma quantidade de 4,5% ou maior. Se um teor de Cr for menor do que 4,5%, a quantidade de carbonetos eutéticos é baixa, e, portanto, a resistência a desgaste é degradada. Por outro lado, se Cr estiver presente em uma quantidade maior do que 7,0%, carbonetos eutéticos grossos são aumentados, e, portanto, resistência à fadiga é degradada. Consequentemente, quando o teor de Cr está dentro de uma faixa de 4,5 a 7,0%, um material de camada externa de um rolo de laminação que é obtido tem excelente resistência à fadiga. Observe que, preferencialmente, o teor de Cr é maior ou igual a 4,7%. Além disso, preferencialmente, o teor de Cr é menor ou igual a 6,5%. Mo: 1,0 a 5,0%

[0053] Mo é um elemento que combina com C para formar um carboneto duro, aprimorando, assim, a resistência a desgaste. Além disso, Mo fortalece os carbonetos sendo dissolvido em carbonetos do tipo Mc duros nos quais V ou Nb é ligado a C. Adicionalmente, Mo é também dissolvido em carbonetos eutéticos, o que resulta em um aumento na resistência à fratura dos carbonetos. Por meio dessas funções, Mo aprimora a resistência a desgaste e resistência à fadiga de um material de camada externa de um rolo. Produzir esses efeitos exige a presença de Mo em uma quantidade de 1,0% ou maior. Por outro lado, se Mo estiver presente em uma quantidade maior do que 5,0%, carbonetos duros e frágeis à base de Mo se formam; como resultado, a resistência à fadiga por contato de laminação a quente é degradada, e, portanto, resistência à fadiga é degradada. Consequentemente, um teor de Mo é limitado a uma faixa de 1,0 a 5,0%. Observe que, preferencialmente, o teor de Mo é maior ou igual a 1,2%. Além disso, preferencialmente, o teor de Mo é menor ou igual a 4,9%. V: 4,0 a 6,0%

[0054] V é um elemento importante na presente invenção, em termos de garantir tanto uma resistência a desgaste quanto uma resistência à fadiga de um rolo. V é um elemento que forma um carboneto muito duro (carboneto tipo Mc), aprimorando, assim, a resistência a desgaste, e que atua de modo eficaz para permitir que carbonetos eutéticos sejam divididos e cristalizados de modo disperso, aprimorando, assim, a resistência à fadiga por contato de laminação a quente; portanto, V é um elemento que aprimora significativamente a resistência à fadiga de um material de camada externa de um rolo. Esses efeitos são proeminentes quando V está presente em uma quantidade de 4,0% ou maior. Por outro lado, se V estiver presente em uma quantidade maior do que 6,0%, carbonetos do tipo MC são engrossados, e, portanto, características de um rolo de laminação são instáveis. Consequentemente, um teor de V é limitado a uma faixa de 4,0 a 6,0%. Observe que, preferencialmente, o teor de V é maior ou igual a 4,3%. Além disso, preferencialmente, o teor de V é menor ou igual a 5,9%. Nb: 0,5 a 2,5%,

[0055] Nb fortalece carbonetos do tipo MC sendo dissolvido aos carbonetos do tipo MC e, por meio da função de aumentar a resistência à fratura de carbonetos do tipo MC, aprimora a resistência a desgaste e, em particular, resistência à fadiga. Quando tanto Nb quanto Mo são dissolvidos em carbonetos, resistência à fadiga, assim como resistência a desgaste, são notavelmente aprimoradas. Além disso, Nb é um elemento que tem uma função de promover a divisão de carbonetos eutéticos, inibindo assim a quebra dos carbonetos eutéticos; portanto, Nb é um elemento que aprimora a resistência à fadiga de um material de camada externa de um rolo. Além disso, Nb também tem uma função de inibir a segregação de carbonetos do tipo MC que pode ocorrer durante fundição centrífuga. Esses efeitos são proeminentes quando Nb está presente em uma quantidade de 0,5% ou maior. Por outro lado, se um teor de Nb for maior do que 2,5%, o crescimento de carbonetos do tipo MC em metal derretido é promovido, e, portanto, a resistência à fadiga por contato de laminação a quente é degradada. Consequentemente, o teor de Nb é limitado a uma faixa de 0,5 a 2,5%. Observe que, preferencialmente, o teor de Nb é maior ou igual a 0,8%. Além disso, preferencialmente, o teor de Nb é menor ou igual a 2,0%. N+O: 100 a 400 ppm em massa

[0056] N e O são não intencionalmente incorporados em metal derretido quando nitrogênio e oxigênio presentes em uma matéria-prima e nitrogênio e oxigênio presentes no ar são absorvidos. Consequentemente, quantidades de N e O em metal derretido podem ser ajustadas reduzindo-se quantidades de nitrogênio e oxigênio presentes em uma matéria-prima; bloqueando-se o ar durante o derretimento de matérias-primas (por exemplo, cobrindo-se a superfície de metal derretido com um gás inerte, tais como gás argônio, para bloquear ar); reduzindo o arrastamento de ar que pode ocorrer durante a fundição de metal derretido que usa, por exemplo, um método de fundição centrífuga ou um processo de despejamento contínuo para revestimento; e/ou similares. Garantindo-se que a soma (N+O) dos teores de N e O seja menor ou igual a 400 ppm em massa, porosidades podem ser reduzidas. No entanto, é economicamente desvantajoso tentar alcançar uma soma dos teores de N e O de menos do que 100 ppm em massa. Além disso, quando a soma dos teores de N e O é menor do que 100 ppm em massa, a resistência à fadiga pode ser degradada. Consequentemente, N+O é limitado a uma faixa de 100 a 400 ppm em massa. Observe que, preferencialmente, N+O é maior ou igual a 120 ppm em massa, e mais preferencialmente, maior ou igual a 150 ppm em massa. Além disso, preferencialmente, N+O é menor ou igual a 370 ppm em massa, e mais preferencialmente, menor ou igual a 350 ppm em massa.

SALDO FE E IMPUREZAS INCIDENTAIS

[0057] Na presente invenção, o saldo, diferente da composição química descrita acima, é Fe e impurezas incidentais. Exemplos das impurezas incidentais incluem S, Ni, Cu, Ca, Sb, Ti, Zr, e B. Essas são impurezas presentes em uma matéria-prima e/ou impurezas não intencionalmente incorporadas a partir de um material refratário ou similares. Em relação a essas impurezas incidentais, preferencialmente, S: 0,05% ou menos, Ni: 0,15% ou menos, Cu: 0,20% ou menos, Ca: 0,01% ou menos, Sb: 0,01% ou menos, Ti: 0,05% ou menos, Zr: 0,05% ou menos e B: 0,008% ou menos podem estar presentes. Quando uma quantidade total dessas impurezas incidentais é menor ou igual a 0,5%, nem a resistência a desgaste nem a resistência à fadiga térmica é afetada de modo adverso. Consequentemente, é suficiente que a quantidade total seja menor ou igual a 0,5%. Observe que, mais preferencialmente, a quantidade total é menor ou igual a 0,4%. Além disso, as impurezas incidentais, Al e P podem ser não intencionalmente incorporadas. Os teores das mesmas são Al: menos do que 0,01% e P: menos do que 0,010%.

[0058] Além disso, na presente invenção, adicionalmente à composição química descrita acima, Al: 0,01 a 0,30% e/ou P: 0,010 a 0,040% pode estar presente. Al: 0,01 a 0,30%

[0059] Al é um elemento que forma um óxido e um nitreto combinando-se com nitrogênio e oxigênio em metal derretido e é, portanto, um elemento que inibe a formação de porosidades e cavidades de retração. Em termos de produzir o efeito, é preferencial garantir a presença de Al em uma quantidade de 0,01% ou maior. Por outro lado, se Al estiver presente em uma quantidade maior do que 0,30%, uma grande quantidade de óxidos ou nitretos pode se formar, e, portanto, resistência à fadiga por contato de laminação a quente pode ser degradada. Consequentemente, em um caso no qual Al deve estar presente, um faixa preferencial de um teor de Al é 0,01 a 0,30%. Observe que, mais preferencialmente, o teor de Al é maior ou igual a 0,02%. Além disso, mais preferencialmente, o teor de Al é menor ou igual a 0,25%. P: 0,010 a 0,040%

[0060] Acredita-se que P, que é não intencionalmente incorporado de uma matéria-prima ou similar no processo de produção, causa a degradação de propriedades mecânicas. No entanto, os inventores realizaram de modo diligente estudos e constataram que a presença de uma pequena quantidade de P produz um efeito de aprimorar a dureza e resistência à tração/compressiva. Acredita-se que a função de P de aumentar a resistência (aumentar a dureza) é fortalecimento de solução sólida resultante da dissolução de P em uma estrutura da matriz. Quando um teor de P é 0,010 a 0,040%, um efeito de aprimorar a resistência a desgaste aumentando-se a resistência da estrutura da matriz é produzido. No entanto, quando P está presente em uma quantidade maior do que 0,040%, propriedades mecânicas podem ser degradadas. Consequentemente, em um caso no qual P deve estar presente, é preferencial que o teor de P esteja dentro de uma faixa de 0,010 a 0,040%. Observe que, mais preferencialmente, o teor de P é maior ou igual a 0,012%. Além disso, preferencialmente, o teor de P é menor ou igual a 0,035%.

[0061] Além disso, na presente invenção, é preferencial que os teores de C, V, Nb, e Mo satisfaçam a fórmula (1) e fórmula (2) abaixo.

1,60  (%V + %Nb)/%Mo  3,5 ...fórmula (1) 9,00  %V + 0,5  %Nb + 2,1  %C  11,0 ...fórmula (2)

[0062] Nas fórmulas, %C, %V, %Nb, e %Mo são os teores (% em massa) dos respectivos elementos correspondentes. Em casos nos quais os teores de V, Nb e Mo estão dentro da faixa de fórmula (1), Mo é dissolvido em carbonetos do tipo MC, de modo que fortalecimento de solução sólida seja alcançado, e, portanto, resistência a desgaste é aprimorada. Além disso, quando os teores de V, Nb, e C estão dentro da faixa da fórmula (2), a segregação de carbonetos é inibida, e, portanto, a resistência a desgaste e a resistência à fadiga são aprimoradas. Acredita-se que uma razão para o aprimoramento na resistência a desgaste e resistência à fadiga é que, em casos nos quais os teores de V, Nb, e C satisfazem a faixa da fórmula (2), um processo para a formação de uma estrutura na solidificação de metal derretido muda.

[0063] Um método preferencial para produzir o rolo de laminação a quente compósito da presente invenção será agora descrito.

[0064] Na presente invenção, é preferencial que um método para produzir o material de camada externa de um rolo seja um método que usa um método de fundição conhecido, tal como um método de fundição centrífuga ou um processo de despejamento contínuo para revestimento. Observe que, conforme será verificado, a presente invenção não é limitada a esses métodos.

[0065] Em um caso no qual o material de camada externa de um rolo deve ser fundido com uso de um método de fundição centrífuga, a fundição centrífuga deve ser realizada despejando-se primeiro metal derretido que tem uma composição química correspondente à composição química descrita acima do material de camada externa de um rolo a um molde giratório de maneira que uma espessura de parede predeterminada seja alcançada; o molde tem, em uma superfície interna dos mesmos, um revestimento de um material refratário primeiramente feito de zircônio ou similares, e uma espessura do revestimento é 1 a 5 mm. Nesse caso, é preferencial que uma velocidade rotacional do molde se dê de modo que os múltiplos de gravidade aplicados a uma superfície externa de um rolo estejam dentro de uma faixa de 100 a 200 G. Além disso, em um caso no qual uma camada intermediária deve ser formada, é preferencial que a fundição centrífuga seja realizada, durante a solidificação do material de camada externa de um rolo ou após a solidificação completa do mesmo, despejar metal derretido que tem uma composição química correspondente a uma composição química da camada intermediária, cujo molde é rotacionado. Para a formação de um rolo compósito, é preferencial que, após a solidificação completa da camada externa ou da camada intermediária, a rotação do molde seja interrompida, o molde seja levantado, e em seguida, fundição estática seja realizada para formar um material de camada interna. Como resultado, o lado de superfície interna do material de camada externa de um rolo é derretido novamente, e, consequentemente, um rolo compósito é formado no qual a camada externa e a camada interna, ou, a camada externa e a camada intermediária mais a camada intermediária e a camada interna são integralmente fundidas em conjunto.

[0066] Na presente invenção, as composições químicas da camada interna e da camada intermediária não são particularmente limitadas. É preferencial que a camada interna, que é formada pela fundição estática, seja formada a partir de ferro de fundição de grafite esferoidal (ferro de fundição dúctil) ou ferro de fundição de grafite vermicular compactado (ferro de fundição de CV), que tem excelente capacidade de fundição e propriedades mecânicas, ou, de ácido forjado ou similar. Em um rolo produzido por fundição centrífuga, visto que a camada externa e a camada interna são integralmente fundidas, a camada interna inclui um componente do material de camada externa não intencionalmente incorporado no mesmo em uma quantidade de aproximadamente 1 a 8%. Em casos nos quais um elemento de formação de carboneto presente no material de camada externa, tal como Cr ou V, é não intencionalmente incorporado na camada interna, a camada interna torna-se frágil. Consequentemente, é preferencial que uma razão de incorporação não intencional de um componente da camada externa à camada interna seja limitada a menos do que 6%.

[0067] Além disso, em casos nos quais uma camada intermediária deve ser formada, é preferencial que um material para a camada intermediária seja aço grafitado, aço com alto teor de carbono (C: 1,5 a 3,0% em massa), ferro fundido hipoeutético, ou similar. De modo similar, visto que a camada intermediária e a camada externa são integralmente fundidas, a camada intermediária inclui um componente da camada externa não intencionalmente incorporado na mesma em uma quantidade que varia de 10 a 95%. A partir do ponto de vista de limitar uma quantidade de incorporação não intencional de um componente da camada externa na camada interna, é importante reduzir a quantidade de incorporação não intencional de um componente da camada externa na camada intermediária o máximo possível.

[0068] É preferencial que o rolo de laminação a quente compósito da presente invenção seja submetido a um tratamento térmico depois de ser fundido. No tratamento térmico, é preferencial que uma etapa de realizar aquecimento a 950 a 1.100°C e depois realizar resfriamento de ar ou resfriamento de jato de ar seja realizada, e além disso, uma etapa de realizar aquecimento e retenção a 480 a 570°C e realizar subsequentemente resfriamento seja realizada duas ou mais vezes.

[0069] Observe que, uma dureza preferencial do rolo de laminação a quente compósito da presente invenção é 79 a 88 HS (dureza Shore), e uma dureza mais preferencial da mesma é 80 a 86 HS. Se a dureza for menor do que 79 HS, a resistência a desgaste é degradada e, por outro lado, se a dureza for maior do que 88 HS, rachaduras que se formaram na superfície do rolo de laminação a quente durante laminação a quente não podem ser facilmente removidas por moagem.

Uma dureza conforme descrito acima pode ser alcançada ajustando-se as temperaturas de tratamento térmico mencionadas acima.

EXEMPLOS

[0070] Metal derretido que tem uma composição química correspondente à composição química de um material de camada externa de um rolo mostrado na Tabela 1 foi preparado em um forno de indução de alta frequência, e então, um material de teste em formato de anel (rolo de anel, diâmetro externo: 250 mm, espessura: 65 mm, espessura de parede: 55 mm) foi formado com uso de um método de fundição centrífuga. Observe que uma temperatura de despejamento foi

1.500°C, e uma força centrífuga em múltiplos de gravidade para a circunferência externa do material de rolo em formato de anel foi 150 G. Após a fundição, um processo de têmpera foi realizado no qual o material de teste em formato de anel foi aquecido a 1.030°C e resfriado por resfriamento de ar. Subsequentemente, um processo de revenimento foi realizado duas ou três vezes, dependendo dos componentes, com uso de uma temperatura de 500°C de modo que uma quantidade de austenita retida poderia ser menor do que 10% em termos de % em vol. Para resfriamento a partir da temperatura de revenimento, resfriamento em fornalha foi usado. Uma peça de teste de desgaste e uma peça de teste de medição de CT de raio X foram tomadas a partir do material de teste em formato de anel obtido, e um teste de desgaste e uma medição de CT de raio X foram realizados.

TABELA 1 Composição química (% em massa (ppm em massa para Satisfação da Satisfação da Notas Nº N+O)) fórmula (1) fórmula (2) C Si Mn V Cr Mo Nb N+O (ppm) Al P 1 1,9 0,4 0,3 4,5 5,7 2,2 1,0 155 - - Sim Não Exemplo da invenção 2 1,6 0,3 0,5 5,6 6,5 5,0 0,5 237 - - Não Sim Exemplo da invenção 3 2,5 0,2 1,6 5,9 4,5 3,1 1,8 103 - 0,025 Sim Não Exemplo da invenção 4 2,4 1,5 0,2 6,0 6,0 5,0 1,0 397 - - Não Não Exemplo da invenção 5 2,2 0,7 0,6 4,0 7,0 1,0 1,5 351 - - Não Sim Exemplo da invenção 6 1,8 0,5 0,3 5,1 6,3 3,8 0,9 286 - - Não Sim Exemplo da invenção 7 2,3 0,4 0,4 5,7 4,6 3,0 1,7 211 0,010 - Sim Não Exemplo da invenção 8 2,1 0,3 0,6 4,9 5,1 3,6 0,6 184 0,100 - Não Sim Exemplo da invenção 9 2,4 0,5 0,4 5,2 5,8 2,9 2,0 134 0,200 - Sim Não Exemplo da invenção 10 1,7 0,8 0,3 5,7 6,9 4,5 1,4 108 0,300 - Não Sim Exemplo da invenção 11 2,2 0,7 0,7 4,9 6,0 2,9 1,5 128 0,200 - Sim Sim Exemplo da invenção 12 2,4 1,0 1,0 5,0 4,5 3,1 1,9 116 0,250 0,014 Sim Sim Exemplo da invenção 13 2,0 0,9 1,2 5,0 6,0 2,5 1,0 165 0,100 - Sim Sim Exemplo da invenção 14 3,0 0,4 0,3 5,9 6,4 2,8 2,4 164 - - Sim Não Exemplo comparativo 15 1,5 0,8 0,7 4,6 5,2 3,6 1,9 397 - - Sim Não Exemplo comparativo 16 2,5 1,6 1,0 4,7 4,6 1,7 0,6 364 - - Sim Sim Exemplo comparativo 17 2,1 0,1 0,4 5,1 6,8 1,6 1,1 265 - - Não Sim Exemplo comparativo 18 2,4 0,4 1,7 6,0 6,1 2,3 0,9 292 - - Sim Não Exemplo comparativo 19 2,3 0,2 0,1 5,5 5,9 2,7 1,6 246 - - Sim Não Exemplo comparativo 20 2,5 0,3 0,5 7,0 6,2 4,1 2,2 199 - - Sim Não Exemplo comparativo 21 2,2 0,5 0,4 3,5 5,1 4,5 0,7 203 - - Não Não Exemplo comparativo 22 2,0 0,5 0,5 5,2 7,5 3,6 1,8 225 - - Sim Sim Exemplo comparativo 23 2,3 0,2 0,3 5,0 4,0 3,2 2,5 219 - - Sim Não Exemplo comparativo 24 2,5 0,6 0,6 5,3 6,7 6,0 2,0 256 - - Não Não Exemplo comparativo 25 2,1 0,3 1,0 4,3 5,3 0,9 1,6 244 - - Não Sim Exemplo comparativo 26 1,9 0,5 0,7 5,8 5,9 5,0 3,5 188 - - Sim Não Exemplo comparativo 27 1,8 0,7 0,5 5,0 5,0 4,7 0,4 208 - - Não Não Exemplo comparativo 28 2,0 0,6 0,6 4,9 5,8 4,2 1,2 572 - - Não Sim Exemplo comparativo 29 2,2 1,0 1,1 5,7 6,3 3,9 0,7 453 - - Sim Sim Exemplo comparativo 30 1,7 0,9 0,4 4,7 6,6 3,9 1,7 89 - - Sim Sim Exemplo comparativo 31 2,1 0,7 1,1 5,7 6,5 1,3 1,0 101 0,350 0,220 Não Sim Exemplo comparativo 32 2,3 1,3 1,3 6,0 7,0 4,4 0,6 553 0,010 0,040 Não Não Exemplo comparativo 33 1,9 0,6 0,8 5,2 5,3 3,6 2,3 237 - 0,042 Sim Sim Exemplo comparativo 34 1,6 1,2 0,4 4,8 5,5 3,9 1,9 218 - - Sim Sim Exemplo da invenção Exemplo de técnica 35 2,0 0,5 0,5 7,0 6,0 5,0 0,4 430 - - Não Não relacionada O saldo, diferente dos componentes acima, é Fe e impurezas incidentais. O sublinhado indica que o valor está fora da faixa da presente invenção. O símbolo "-" na tabela indica o elemento não foi adicionado.

[0071] Depois que irregularidades e incrustações (uma camada de óxido) foram removidas por moagem da superfície do material de rolo em formato de anel obtido, três peças de teste de medição de CT de raio X (20  20  50 mm) foram tomadas da mesma e submetidas a uma medição de CT de raio X para investigar a presença ou a ausência de porosidades e cavidades de retração. Conforme ilustrado na Figura 1, três peças da peça de teste de medição de CT de raio X 2, foram tomadas de porções de um material de teste em formato de anel 1, que foram espaçadas uma da outra em torno de um centro em sentido de largura em 120º. O instrumento de CT de raio X que tem uma voltagem de tubo máxima de 225 kV foi usado, e imagens de transmissão da peça de teste inteira foram adquiridas em uma voltagem de tubo de 150 kV e uma corrente de tubo de 80 A. Em casos nos quais um diâmetro de um círculo que circunscreve uma porosidade individual detectada ou cavidade de retração era maior do que 0,50 mm, foi determinado que um defeito estava presente, e em casos nos quais o diâmetro era menor ou igual a 0,50 mm, foi determinado que nenhum defeito estava presente.

[0072] O método para o teste de desgaste se deu conforme a seguir. Uma peça de teste de desgaste (diâmetro externo: 60 mm, espessura: 10 mm, chanfrado) foi tomada do material de teste em formato de anel obtido. O teste de desgaste foi conduzido com uso de um método de laminação de deslizamento de dois discos, no qual a peça de teste e uma peça oposta foram usadas, conforme ilustrado na Figura 3. A peça de teste 5 foi rotacionada em 700 rpm enquanto é resfriada com água com água de resfriamento 6. Em um estado no qual a peça oposta 8 (material: S45C, diâmetro externo: 190 mm, espessura: 15 mm, chanfro: C1), que foi aquecido a 800°C por uma bobina de aquecimento por indução de alta frequência 7, estava em contato com a peça de teste giratória 5 em uma carga de 980 N, a peça oposta 8 foi laminada em uma razão de deslizamento de 9%. O teste de desgaste foi conduzido por 300 minutos, no qual a peça oposta foi substituída por uma nova a cada 50 minutos. Desse modo, o teste foi conduzido. Um exemplo de técnica relacionada foi usado como referência. Uma razão de uma quantidade de desgaste da peça de teste em relação ao valor da referência foi avaliada conforme a seguir: razão de desgaste (= (quantidade de desgaste da peça de referência)/(quantidade de desgaste da peça de teste)). Em casos nos quais a razão de desgaste foi 0,97 ou maior, foi determinado que a peça de teste teve uma resistência a desgaste comparável ou maior do que aquela da técnica relacionada, e em casos nos quais a razão de desgaste foi menos do que 0,97, foi determinado que a peça de teste teve uma baixa resistência a desgaste.

[0073] Além disso, uma peça de teste de fadiga por laminação a quente (diâmetro externo: 60 mm, espessura: 10 mm) foi tomada a partir do material de rolo em formato de anel obtido, e um teste de fadiga por laminação a quente, que, de acordo com a revelação da Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa Nº 2010-101752, pode avaliar de modo reproduzível a resistência à fadiga de um rolo de trabalho real para laminação a quente, foi conduzido. Observe que um entalhe (profundidade t: 1,2 mm, comprimento circunferencial L: 0,8 mm) conforme ilustrado na Figura 6 foi introduzido em duas localizações da superfície circunferencial externa da peça de teste de fadiga, com uso de um método de usinagem por eletrodescarga (corte com fio) que usa um fio de 0,2-mm. Além disso, as bordas da superfície de contato de laminação da peça de teste de fadiga foram chanfradas para ter um chanfro 1,2 C. Conforme ilustrado na Figura 6, o teste de fadiga por laminação a quente foi conduzido com uso de um método de laminação de deslizamento de dois discos, no qual a peça de teste 5 (peça de teste de fadiga por laminação a quente 5) que tem entalhes e a peça oposta

8, que foram aquecidas, foram usadas. Ou seja, conforme ilustrado na Figura 6, a peça de teste 5 (peça de teste de fadiga por laminação a quente 5) foi rotacionada a 700 rpm enquanto é resfriada com água com água de resfriamento 6, e então, em um estado no qual a peça oposta 8 (material: S45C, diâmetro externo: 190 mm, espessura: 15 mm), que foi aquecida a 800°C por uma bobina de aquecimento por indução de alta frequência 7, foi prensada na peça de teste giratória 5 em uma carga de 980 N, a peça oposta 8 foi laminada em uma razão de deslizamento de 9%. A laminação foi continuada até que os dois entalhes, 9, introduzidos na peça de teste de fadiga por laminação a quente 5 fossem quebrados. O número de ciclos de laminação até que a quebra ocorresse foi determinado para cada um dos entalhes, e o valor médio dos mesmos foi designado como uma vida de fadiga por laminação a quente. Em casos nos quais a vida de fadiga por laminação a quente foi maior do que trezentos e cinquenta mil ciclos, uma avaliação de que vida de fadiga significativamente excelente foi alcançada foi realizada.

[0074] Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 2.

TABELA 2 Diâmetro de círculo Presença ou Resistência ao Avalia- Resistência à fadiga Avalia- Avaliação Nº Notas circunscrito (mm) ausência de defeito desgaste ção (mil ciclos) ção global

1 0,13 Ausente 1,00  386   Exemplo da invenção

2 0,28 Ausente 0,97  374   Exemplo da invenção

3 0,10 Ausente 1,10  385   Exemplo da invenção

4 0,50 Ausente 1,08  360   Exemplo da invenção

5 0,45 Ausente 1,02  367   Exemplo da invenção

6 0,32 Ausente 1,00  371   Exemplo da invenção

7 0,23 Ausente 1,11  382   Exemplo da invenção

8 0,20 Ausente 1,14  393   Exemplo da invenção

9 0,17 Ausente 1,31  401   Exemplo da invenção

10 0,11 Ausente 1,26  409   Exemplo da invenção

11 0,16 Ausente 1,37  417   Exemplo da invenção

12 0,12 Ausente 1,38  436   Exemplo da invenção

13 0,19 Ausente 1,33  411   Exemplo da invenção

14 0,20 Ausente 1,19  298   Exemplo comparativo

15 0,54 Presente 0,95  367   Exemplo comparativo

16 0,50 Ausente 1,08  314   Exemplo comparativo

17 0,31 Ausente 0,96  377   Exemplo comparativo

18 0,39 Ausente 1,05  332   Exemplo comparativo

19 0,31 Ausente 0,95  383   Exemplo comparativo

20 0,25 Ausente 1,26  305   Exemplo comparativo

21 0,26 Ausente 0,93  355   Exemplo comparativo

22 0,27 Ausente 1,16  296   Exemplo comparativo

23 0,28 Ausente 0,91  354   Exemplo comparativo

24 0,31 Ausente 1,14  263   Exemplo comparativo

25 0,33 Ausente 0,92  362   Exemplo comparativo

26 0,22 Ausente 1,11  320   Exemplo comparativo

27 0,25 Ausente 0,95  368   Exemplo comparativo

28 0,90 Presente 0,90  329   Exemplo comparativo

29 0,76 Presente 0,92  356   Exemplo comparativo

30 0,09 Ausente 1,26  252   Exemplo comparativo

31 0,12 Ausente 1,08  273   Exemplo comparativo

32 0,86 Presente 0,96  359   Exemplo comparativo

33 0,29 Ausente 1,24  310   Exemplo comparativo

34 0,28 Ausente 1,02  352   Exemplo da invenção

Exemplo de técnica 35 0,61 Presente 1 (Referência)  350   relacionada

[0075] Para a resistência a desgaste, em comparação com a técnica relacionada, peças de teste que têm uma razão de desgaste de 0,97 ou maior foram classificadas como "" (aprovação), e peças de teste que têm uma razão de desgaste de menos do que 0,97 foram classificadas como "" (falha). Para a resistência à fadiga, peças de teste que têm maior do que quatrocentos e dez mil ciclos (410.000 ciclos) foram classificadas como "" (aprovação, particularmente excelente), peças de teste que têm mais do que trezentos e cinquenta mil ciclos e quatrocentos e dez mil ou menos ciclos (350.001 a 410.000 ciclos) foram classificados como "" (aprovação), e peças de teste que têm menos ou igual a trezentos e cinquenta mil ciclos (350.000 ciclos) foram classificadas como "" (falha). Com base nisso, uma avaliação geral foi realizada.

[0076] Na avaliação geral, peças de teste que estavam livres dos defeitos de porosidades e cavidades de retração, tiveram uma classificação de "" (aprovação) para resistência a desgaste, e tiveram uma classificação de "" (aprovação) para resistência à fadiga foram classificadas como "" (aprovação).

[0077] Além disso, peças de teste que estavam livres dos defeitos de porosidades e cavidades de retração, tiveram uma classificação de "" (aprovação) para resistência a desgaste, e tiveram uma classificação de "" (aprovação, particularmente excelente) para resistência à fadiga foram classificadas como "" (aprovação, particularmente excelente).

[0078] Além disso, peças de teste que tiveram uma ou mais das seguintes avaliações foram classificadas como "" (falha) para a avaliação geral: o defeito de uma porosidade ou uma cavidade de retração era "presente"; a classificação de "" (falha) foi dada para resistência a desgaste; e a classificação de "" (falha) foi dada para resistência à fadiga.

[0079] É evidente que, nos Exemplos da Invenção, a resistência a desgaste comparável ou maior do que a do exemplo de técnica relacionada foi alcançada, e porosidades e cavidades de retração foram significativamente reduzidas. Em particular, nos Exemplos (Nºs 7 a 13) que tiveram um teor de Al dentro de uma faixa adequada, a razão de desgaste foi alta, o que indica que excelente resistência a desgaste foi alcançada. Um motivo para isso se dá conforme a seguir. Se uma porosidade e/ou uma cavidade de retração estiverem presentes, porções circundantes caem durante um teste de desgaste como se as mesmas fossem descascadas, o que resulta em uma redução significativa no peso da peça de teste, mas quando o teor de Al está dentro de uma faixa preferencial, tamanhos de porosidades e cavidades de retração são significativamente reduzidos, o que reduz variações na massa da peça de teste durante um teste de desgaste.

[0080] Além disso, conforme mostrado na Figura 7, é evidente que, nos casos (Nºs 11 a 13) nos quais C, V, Nb, e Mo satisfazem a fórmula (1) e fórmula (2), excelente resistência a desgaste e resistência à fadiga foram alcançadas em comparação com o exemplo de técnica relacionada e os exemplos da invenção que não satisfazem a fórmula (1) e fórmula (2), enquanto a formação de porosidades e cavidades de retração foi inibida.

[0081] Consequentemente, com a presente invenção, é possível produzir um rolo de laminação a quente compósito e um material de camada externa para um rolo de laminação a quente no qual a formação de porosidades e cavidades de retração é reduzida e que tem excelente resistência a desgaste e resistência à fadiga. Como resultado, os efeitos de obter um aprimoramento na qualidade de superfície de um material a ser laminado e alcançar um aprimoramento na vida do rolo são também produzidos.

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 Material de teste em formato de anel 2 Peça de teste (peça de teste de medição de CT de raio X) 3 Porosidade ou cavidade de retração 4 Círculo circunscrito 5 Peça de teste (peça de teste de desgaste, peça de teste de fadiga por laminação a quente) 6 Água de resfriamento 7 Bobina de aquecimento de indução de alta frequência 8 Peça oposta 9 Entalhe

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material de camada externa para um rolo de laminação a quente, caracterizado pelo fato de que tem uma composição química que contém, em % em massa, C: 1,6 a 2,5%, Si: 0,2 a 1,5%, Mn: 0,2 a 1,6%, Cr: 4,5 a 7,0%, Mo: 1,0 a 5,0%, V: 4,0 a 6,0%, e Nb: 0,5 a 2,5%, sendo que uma soma de teores de N e O da composição química é 100 a 400 ppm em massa, e um saldo da composição química é Fe e impurezas incidentais.

2. Material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, Al: 0,01 a 0,30%.

3. Material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, P: 0,010 a 0,040%.

4. Material de camada externa para um rolo de laminação a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os teores de C, V, Mo, e Nb satisfazem a fórmula (1) e fórmula (2) abaixo, 1,60  (%V + %Nb)/%Mo  3,5 ...fórmula (1) 9,00  %V + 0,5  %Nb + 2,1  %C  11,0 ...fórmula (2)

em que %C, %V, %Nb, e %Mo são os teores (% em massa) dos respectivos elementos correspondentes.

5. Rolo de laminação a quente compósito, caracterizado pelo fato de que tem uma estrutura de três camadas que inclui uma camada externa, uma camada intermediária, e uma camada interna ou que tem uma estrutura de duas camadas que inclui uma camada externa e uma camada interna, sendo que a camada externa compreende o material de camada externa para um rolo de laminação a quente, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.