JP2000144302A - Centrifugally cast composite roll excellent in seizuring resistance - Google Patents

Centrifugally cast composite roll excellent in seizuring resistance

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JP2000144302A
JP2000144302A JP10322715A JP32271598A JP2000144302A JP 2000144302 A JP2000144302 A JP 2000144302A JP 10322715 A JP10322715 A JP 10322715A JP 32271598 A JP32271598 A JP 32271598A JP 2000144302 A JP2000144302 A JP 2000144302A
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Japan
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outer layer
graphite
layer material
roll
composite roll
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Japanese (ja)
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Tomoya Koseki
智也 小関
Kenji Ichino
健司 市野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a centrifugally cast composite roll composed of an external layer small in the segregation of components or the like, low in a friction coefficient, excellent in crack resistance and wear resistance and having high tensile strength and an internal layer having sufficient tensile strength. SOLUTION: This centrifugally cast composite roll is the one in which the external layer has a compsn. contg., by mass, 2.3 to 3.0% C, 2.0 to 3.0% Si, 0.1 to 2.0% Mn, 0.5 to 3.0% Cr, 1.5 to 5.0% Mo, 7.0 to 10.0% Ni, 1.0 to 5.0% V, 0.5 to 3.0% Nb, 0.0050 to 0.0800% B and 0.0050 to 0.0500% rare earth metals and also satisfying 4.30 to 0.33Si-0.047Ni+ 0.0055 (Si+Ni)<=3.4, Mo/Cr>=1.0 and 0.2<=Nb/V<=1.0 and furthermore contains graphite. The internal layer is composed of common cast iron or ductile cast iron, and the external layer and the internal layer are welded and integrated. Moreover, on a space between the external layer and the internal layer, an intermediate layer may be formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延用複合ロ
ールに係り、とくに外層がハイス系鋳鉄材で形成され、
耐摩耗性や耐クラック性がともに優れかつ耐焼付性が向
上した遠心鋳造製複合ロールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite roll for hot rolling, and more particularly, to an outer layer formed of a high-speed cast iron material,
The present invention relates to a centrifugally cast composite roll having both excellent wear resistance and crack resistance and improved seizure resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間圧延用ロールの素材として、従来か
ら、Niグレン鋳鉄、アダマイト、高Cr鋳鉄等が使用され
てきた。しかし、最近ではロールの耐摩耗性をより向上
させるために、ロール素材として、Mo、W、V等の炭化
物であるMC型炭化物の析出を利用する高速度工具鋼
(ハイス)系材料が用いられるようになってきた。
2. Description of the Related Art Ni-glen cast iron, adamite, high-Cr cast iron and the like have been conventionally used as a material for a hot rolling roll. However, recently, in order to further improve the wear resistance of the roll, a high-speed tool steel (high-speed) material utilizing precipitation of MC type carbide, which is a carbide such as Mo, W, V, is used as the roll material. It has become.

【0003】例えば、特開平4-176840号公報には、ロー
ル用素材として、重量%で、C:1.0 〜3.0 %、Si:0.
1 〜2.0 %、Mn:0.1 〜2.0 %、Cr:3.0 〜10.0%、M
o:0.1 〜6.0 %、W:1.5 〜10.0%、V、Nbの1種ま
たは2種の合計で3.0 〜10.0%、を含有し残部Feおよび
不可避的不純物からなるハイス系鋳鉄材が開示されてい
る。しかし、特開平4-176840号公報に記載された素材
は、安価な製造方法である遠心鋳造法を利用してロール
とする場合には、ロール半径方向に成分の偏析、組織の
変化が発生する。
[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-176840 discloses that, as a material for a roll, C: 1.0 to 3.0% and Si: 0.
1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 3.0 to 10.0%, M
O: 0.1 to 6.0%, W: 1.5 to 10.0%, one or two or more of V and Nb, 3.0 to 10.0% in total, and a high-speed cast iron material comprising the balance of Fe and unavoidable impurities is disclosed. I have. However, the material described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-176840, when a roll using a centrifugal casting method is an inexpensive manufacturing method, segregation of components in the roll radial direction, changes in the structure occurs. .

【0004】このような問題に対し、安価な遠心鋳造法
の適用が可能となるロール素材が開発されている。例え
ば、特開平4-365836号公報には、重量%で、C:1.5 〜
3.5%、Si:1.5 %以下、Mn:1.2 %以下、Ni:5.5 %
以下、Cr:5.5 〜12.0%、Mo:2.0 〜8.0 %、V:3.0
〜10.0%、Nb:0.6 〜7.0 %を含有し、かつ、次(5)
式 V+1.8Nb ≦7.5 C−6.0 ………(5) 、および次(6)式 0.2 ≦Nb/V≦0.8 ………(6) を満足し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる圧延用
ロール外層材が開示されている。この圧延用ロール外層
材は、遠心鋳造法を適用したにもかかわらず、ロール半
径方向に成分の偏析や組織の変化もみられず、しかも耐
摩耗性や耐クラック性がともに優れている。しかしなが
ら、この圧延用ロール外層材を用いた複合ロールは、ロ
ールの摩擦係数が高くなり、圧延使用時に圧延荷重の増
大や摩擦発熱による製品表面の疵発生などの問題が生じ
る場合があることが判明した。
[0004] To solve such a problem, roll materials have been developed which can be applied to an inexpensive centrifugal casting method. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-365836 discloses that C: 1.5 to
3.5%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.2% or less, Ni: 5.5%
Below, Cr: 5.5 to 12.0%, Mo: 2.0 to 8.0%, V: 3.0
-10.0%, Nb: 0.6-7.0%, and the following (5)
A roll for rolling that satisfies the equation V + 1.8Nb ≦ 7.5 C−6.0 (5) and the following equation (6): 0.2 ≦ Nb / V ≦ 0.8 (6), with the balance being Fe and unavoidable impurities. An outer layer material is disclosed. This roll outer layer material does not show any segregation of components or change in the structure in the radial direction of the roll despite the application of the centrifugal casting method, and is excellent in both wear resistance and crack resistance. However, it has been found that a composite roll using this outer layer material for a rolling roll has a high coefficient of friction of the roll, which may cause problems such as an increase in rolling load and occurrence of flaws on a product surface due to frictional heat generation during rolling. did.

【0005】そこで、このような問題に対し、摩擦係数
の低減のため、ハイス系素材に黒鉛を存在させたロール
用素材およびこのロール用素材を外層とした複合ロール
が提案されている。例えば、特開平6-256888号公報に
は、wt%で、C:1.8 〜3.6 %、Si:1.0 〜3.5 %、M
n:0.1 〜2.0 %、Cr:2.0 〜10%、Mo:0.1 〜10%、
W:0.1 〜10%、V、Nb:1種又は2種の総計で1.5 〜
10%、あるいはさらにCo:0.5 〜10.0%、またはAl:0.
01〜0.50%、Ti:0.01〜0.50%、Zr:0.01〜0.50%の1
種または2種、またはB:0.01〜0.50%を含有し、残部
が実質的にFeからなり、黒鉛を有するハイス系鋳鉄材
と、そのハイス系鋳鉄材を外層材とする複合ロールが提
案されている。また、特開平6-256889号公報には、特開
平6-256888号公報に記載された黒鉛を有するハイス系鋳
鉄材の組成に加えて、Ni:0.5 〜10.0%を含有するハイ
ス系鋳鉄材および複合ロールが提案されている。
In order to solve such a problem, a roll material in which graphite is present in a high-speed material and a composite roll having this roll material as an outer layer have been proposed in order to reduce the friction coefficient. For example, JP-A-6-256888 discloses that, in terms of wt%, C: 1.8 to 3.6%, Si: 1.0 to 3.5%, M:
n: 0.1 to 2.0%, Cr: 2.0 to 10%, Mo: 0.1 to 10%,
W: 0.1 to 10%, V, Nb: 1.5 to 1 or 2 in total
10%, or even Co: 0.5 to 10.0%, or Al: 0.
01 to 0.50%, Ti: 0.01 to 0.50%, Zr: 0.01 to 0.50%
A high-speed cast iron material containing one or two or B: 0.01 to 0.50%, the balance substantially consisting of Fe and having graphite, and a composite roll using the high-speed cast iron material as an outer layer material have been proposed. I have. JP-A-6-256889 discloses a high-speed cast iron material containing 0.5 to 10.0% of Ni in addition to the composition of a graphite-containing high-speed cast iron material described in JP-A-6-256888. Composite roles have been proposed.

【0006】また、特開平6-335712号公報には、重量比
で、C:2.0 〜4.0 %、Si:0.5 〜4.0 %、Mn:0.1 〜
1.5 %、Ni:2.0 〜6.0 %、Cr:1.0 〜7.0 %、V:2.
0 〜8.0 %、残部はFe及び不純物元素からなり、基地組
織と0.5 〜5面積%の黒鉛と0.2 〜10面積%のセメンタ
イトとからなる金属組織を有することを特徴とする耐摩
耗耐焼付性熱間圧延用ロールが提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-335712 discloses that, by weight, C: 2.0 to 4.0%, Si: 0.5 to 4.0%, and Mn: 0.1 to 4.0%.
1.5%, Ni: 2.0 to 6.0%, Cr: 1.0 to 7.0%, V: 2.
0 to 8.0%, the balance being Fe and impurity elements, having a base structure, a metal structure of 0.5 to 5% by area of graphite and 0.2 to 10% by area of cementite. Rolls for cold rolling have been proposed.

【0007】また、特開平8-209299号公報には、重量%
で、C:2.0 〜4.0 %、Si:1.0 〜5.0 %、Mn:0.1 〜
2.0 %、Cr:0.1 〜6.0 %、Mo:0.1 〜6.0 %、V:0.
1 〜6.0 %、Ni:1.0 〜8.0 %を含有し、残部がFe及び
不純物元素である高耐焼付性熱間圧延用ロール材が提案
されている。このロール材は、上記組成に調整すること
により黒鉛の晶出を促進させ耐焼付性を向上させてい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-209299 discloses that
C: 2.0 to 4.0%, Si: 1.0 to 5.0%, Mn: 0.1 to
2.0%, Cr: 0.1-6.0%, Mo: 0.1-6.0%, V: 0.
A high seizure-resistant hot-rolling roll material containing 1 to 6.0% and Ni: 1.0 to 8.0%, with the balance being Fe and impurity elements, has been proposed. By adjusting the roll material to the above-described composition, crystallization of graphite is promoted and seizure resistance is improved.

【0008】また、特開平9-170041号公報には、外層材
が、C:2.5 〜4.7 %、Si:0.8 〜3.2 %、Mn:0.1 〜
2.0 %、Cr:0.4 〜1.9 %、Mo:0.6 〜5.0 %、V:3.
0 〜10.0%、Nb:0.6 〜7.0 %を含有し、かつ、2.0 +
0.15V+0.10Nb≦C(%)、1.1 ≦Mo/Cr、0.2 ≦Nb/
V≦0.8 を満足し、残部がFe及び不純物元素からなり、
黒鉛を有するものであり、中間層材が黒鉛鋼から、軸芯
材がダクタイル鋳鉄からなり、外層材が中間層材を介し
て軸芯材と溶着一体化した遠心鋳造製ロールが開示され
ている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-170041 discloses that the outer layer material contains 2.5 to 4.7% of C, 0.8 to 3.2% of Si, and 0.1 to 0.1% of Mn.
2.0%, Cr: 0.4-1.9%, Mo: 0.6-5.0%, V: 3.
0 to 10.0%, Nb: 0.6 to 7.0%, and 2.0+
0.15V + 0.10Nb ≦ C (%), 1.1 ≦ Mo / Cr, 0.2 ≦ Nb /
V ≦ 0.8, the balance being Fe and impurity elements,
Disclosed is a centrifugally cast roll in which graphite is used, the intermediate layer material is made of graphite steel, the shaft core material is made of ductile cast iron, and the outer layer material is welded and integrated with the shaft core material through the intermediate layer material. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】黒鉛が晶出した外層材
を利用することにより、従来のハイス系鋳鉄ロール材の
欠点であった、圧延荷重の増大やそれに伴う製品の表面
品質の低下を防止し、さらに過大な負荷によって発生す
るクラックの進展を抑制することができる。しかし、上
記した特開平6-256888号公報、特開平6-256889号公報、
特開平6-335712号公報、特開平8-209299号公報、特開平
9−170041号公報に記載された組成の黒鉛を有するロー
ルを、遠心鋳造法で製造すると、遠心分離により、MC
型炭化物の形態や分布、および黒鉛の形態が外層厚さ方
向で変化し、ロール特性がロールの摩耗とともに変化す
るという問題が依然として残されていた。とくに、黒鉛
形態によっては、ロールの耐摩耗性が著しく劣化すると
いう問題があった。また、ハイス系鋳鉄ロール材を外層
材とし、軸芯材をダクタイル鋳鉄とした複合ロールで
は、軸芯材の強度が低下するという問題があった。ま
た、特開平9-170041号公報に記載された複合ロールで
は、中間層が形成されているが、外層材の均質性に問題
があった。
The use of an outer layer material in which graphite is crystallized prevents the drawback of the conventional high-speed cast iron roll material from increasing the rolling load and resulting deterioration in the surface quality of the product. In addition, it is possible to suppress the progress of cracks caused by an excessive load. However, as described in JP-A-6-256888, JP-A-6-256889,
JP-A-6-335712, JP-A-8-209299, and JP-A-9-170041, when a roll having graphite having a composition described in JP-A-9-170041 is manufactured by centrifugal casting, centrifugal separation causes
There remains a problem that the form and distribution of the type carbide and the form of graphite change in the thickness direction of the outer layer, and the roll characteristics change with the wear of the roll. In particular, there was a problem that the wear resistance of the roll was significantly deteriorated depending on the graphite form. Further, in a composite roll in which a high-speed cast iron roll material is used as an outer layer material and a shaft core material is ductile cast iron, there is a problem that the strength of the shaft core material is reduced. Further, in the composite roll described in JP-A-9-170041, an intermediate layer is formed, but there is a problem in the homogeneity of the outer layer material.

【0010】さらに、黒鉛が外層材に導入されることに
より、外層材の引張特性が低下することが予想される。
熱間圧延で使用中のロール表面部には、急熱、急冷で引
張応力が発生するため、ロール表面割れの観点から外層
材の引張強度を高める必要があった。また、内層材とし
てダクタイル鋳鉄を用いた複合ロールでは、内層材の引
張強度の低下を防止する対策が要望されていた。
Furthermore, it is expected that the introduction of graphite into the outer layer material will lower the tensile properties of the outer layer material.
Since a tensile stress is generated on the surface of the roll during hot rolling by rapid heating and quenching, it is necessary to increase the tensile strength of the outer layer material from the viewpoint of roll surface cracking. Further, in a composite roll using ductile cast iron as an inner layer material, a measure for preventing a decrease in tensile strength of the inner layer material has been demanded.

【0011】このようなことから、遠心鋳造法を用い
て、外層に黒鉛を有する高品質な複合ロールを安定して
製造することに対しては依然として解決すべき問題が残
されていた。本発明は、上記した従来技術に鑑み、遠心
鋳造法を適用しても成分等の偏析が少なく、低摩擦係数
で、耐クラック性、耐摩耗性に優れ、かつ高引張強さを
有する外層材と十分に高い強度を有する内層材とからな
る遠心鋳造製複合ロールを提供することを目的とする。
[0011] Therefore, there still remains a problem to be solved for stably producing a high-quality composite roll having graphite in the outer layer using the centrifugal casting method. The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and the outer layer material having less segregation of components and the like, a low coefficient of friction, excellent crack resistance, excellent wear resistance, and high tensile strength even when a centrifugal casting method is applied. And an inner layer material having sufficiently high strength.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題のうち、摩擦係数の低減、および耐焼付性の向上の
ためには、黒鉛の利用が有効であることから、まず、遠
心鋳造ロール用外層材における黒鉛の晶出について検討
した。黒鉛は、固体潤滑剤としての作用を有し、摩擦係
数を低減し、またロールの耐焼付性を向上させる。しか
し、その含有量が多すぎたり、形態が片状であると耐摩
耗性や引張強さを低下させる。そこで、黒鉛含有量の制
御や黒鉛形態制御が重要となる。黒鉛の晶出量は、その
素となるC、黒鉛晶出の促進作用を有するSi、Ni、黒鉛
晶出を抑制し白銑化させるCr、黒鉛が晶出する前にCと
結合しCを消費するV、Nbの含有量で決定される。そこ
で、本発明者らは、Crや、V、Nbが多量添加され有効C
量が低くなるロール用外層材においては、黒鉛晶出のた
めに、Si、Ni量の調整が重要であることに想到した。
Means for Solving the Problems Among the above-mentioned problems, the present inventors have found that the use of graphite is effective in reducing the friction coefficient and improving the seizure resistance. The crystallization of graphite in the outer layer material for casting rolls was studied. Graphite acts as a solid lubricant, reduces the coefficient of friction, and improves the seizure resistance of the roll. However, if the content is too large or the form is flaky, the wear resistance and tensile strength are reduced. Therefore, control of graphite content and control of graphite morphology are important. The crystallization amount of graphite is as follows: C, which is its element, Si, Ni, which has the action of promoting graphite crystallization, Cr, which suppresses crystallization of graphite and turns into white iron, and combines with C before graphite crystallizes to form C. It is determined by the contents of V and Nb to be consumed. Therefore, the present inventors have found that Cr, V, and Nb are added in large amounts and effective C
In the outer layer material for rolls in which the amount is low, it has been conceived that the adjustment of the amounts of Si and Ni is important for the crystallization of graphite.

【0013】まず、本発明者らは、Nb:1.5mass %、
V:3.5mass %、B:0.0200mass%を含有し、C含有量
を 2.3〜3.8mass %の範囲で変化させさらにSi、Ni含有
量を変化した組成の鋳鉄において、黒鉛晶出におよぼす
Si、Ni量の影響について実験した。黒鉛の晶出の有無
を、C含有量と計算共晶値yとの関係で整理し、その結
果を図1に示す。なお、計算共晶値yは、y=4.30−0.
33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)で表され、液相Lか
らγと黒鉛が晶出する共晶C量の変化を推定できる式で
ある。
At first, the present inventors have found that Nb: 1.5 mass%,
V: 3.5mass%, B: 0.0200mass%, C content is changed in the range of 2.3-3.8mass%, and further, Si and Ni content are changed in cast iron of composition, it affects graphite crystallization.
An experiment was conducted on the effect of the amounts of Si and Ni. The presence or absence of the crystallization of graphite is arranged based on the relationship between the C content and the calculated eutectic value y, and the results are shown in FIG. Incidentally, the calculated eutectic value y is y = 4.30-0.
This equation is expressed by 33Si-0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) and can estimate the change in the amount of eutectic C in which γ and graphite are crystallized from the liquid phase L.

【0014】図1から、C量が 2.3〜 3.8mass%の範囲
で、黒鉛の晶出が期待できるのは、計算共晶値yが3.4
以下の場合であり、3.4 を超えると黒鉛の晶出はみられ
なくなる。このことから、本発明者らは、黒鉛の晶出を
十分にはかるためには、計算共晶値yが3.4 以下となる
ようにSi、Ni量を調整する必要があるという知見を得
た。
From FIG. 1, it can be seen that crystallization of graphite can be expected when the C content is in the range of 2.3 to 3.8 mass%, when the calculated eutectic value y is 3.4%.
In the following cases, if it exceeds 3.4, crystallization of graphite will not be observed. From this, the present inventors have found that it is necessary to adjust the amounts of Si and Ni so that the calculated eutectic value y becomes 3.4 or less in order to sufficiently crystallize graphite.

【0015】ついで、本発明者らは、黒鉛晶出によるロ
ール外層材の耐摩耗性の低下を防止する手段について検
討した。ハイス系鋳鉄ロール材の耐摩耗性は、硬いMC
型炭化物により維持されている。ここで、MC型炭化物
とは、V、Nb、W、Mo、Ti、Hf等の金属原子とC原子が
結合した炭化物を総称していう。ハイス系鋳鉄ロールで
は、MC型炭化物としてVC、WC、NbC などが利用されて
いる。しかし、WCを利用する場合には高温加熱の焼入れ
・焼戻しを必要とするため、軸材として、遠心鋳造製複
合ロールで広く利用されている融点の低いダクタイル鋳
鉄の利用ができなくなる。そのため、最近では、溶湯の
凝固過程で晶出するVCが主として利用されるようになっ
ている。MC型炭化物としてVCを主として利用する場合
でも、黒鉛を晶出させると必然的に耐摩耗性は低下す
る。そのため、耐摩耗性の低下を補うために晶出した炭
化物を強靱化することが肝要となる。
Next, the present inventors have studied means for preventing a reduction in the abrasion resistance of the roll outer layer material due to graphite crystallization. The wear resistance of high-speed cast iron roll material is hard MC
Maintained by type carbide. Here, the MC type carbide is a general term for a carbide in which a metal atom such as V, Nb, W, Mo, Ti, Hf or the like and a C atom are bonded. In high-speed cast iron rolls, VC, WC, NbC, etc. are used as MC type carbides. However, when WC is used, quenching and tempering by high-temperature heating are required, so that ductile cast iron having a low melting point, which is widely used in centrifugally cast composite rolls, cannot be used as a shaft material. For this reason, recently, VC crystallized during the solidification process of molten metal has been mainly used. Even when VC is mainly used as the MC type carbide, the crystallization of graphite inevitably lowers the wear resistance. Therefore, it is important to strengthen the crystallized carbide in order to compensate for the decrease in wear resistance.

【0016】そこで、本発明者らは、炭化物の強靱化に
ついて検討した結果、Cr、Moが炭化物を強靱化し耐摩耗
性の向上に強く影響することを見いだした。本発明者ら
は、C:2.8mass %、Si:2.5mass %、Mn:0.5mass
%、Nb:1.5mass %、V:3.5mass %、Ni:8.0mass %
を含有し、Cr:2.0 〜3.0mass %、Mo:0.5 〜5.0mass
%の範囲で変化させた組成の鋳鉄を溶製し、厚さ50mmの
キールブロックに鋳込み凝固させた。凝固後、500 ℃の
焼戻し処理を施し、円盤状試験片(φ50×10mm)を採取
した。これら円盤状試験片を用いて、耐摩耗性試験を実
施した。
The inventors of the present invention have studied the toughening of carbides and have found that Cr and Mo toughen carbides and strongly affect wear resistance. The present inventors have found that C: 2.8 mass%, Si: 2.5 mass%, Mn: 0.5 mass%.
%, Nb: 1.5 mass%, V: 3.5 mass%, Ni: 8.0 mass%
Cr: 2.0-3.0 mass%, Mo: 0.5-5.0 mass
% Was melted and cast into a 50 mm thick keel block and solidified. After the solidification, a tempering treatment at 500 ° C. was performed to obtain a disc-shaped test piece (φ50 × 10 mm). A wear resistance test was performed using these disc-shaped test pieces.

【0017】耐摩耗性試験は、2円盤式熱間摩耗試験機
を使用し、以下に示す条件で実施した。800 ℃に加熱さ
れた相手材(φ190 ×15mm)に回転数を800rpmとした円
盤状試験片を荷重100kgfで圧接し、すべり率3.9 %とし
て120min間転動させた。試験後、円盤状試験片の摩耗減
量を測定し耐摩耗性の評価とした。その結果を、摩耗減
量とMo/Crとの関係で図2に示す。
The abrasion resistance test was carried out using a two-disk hot abrasion tester under the following conditions. A disk-shaped test piece having a rotation speed of 800 rpm was pressed against a mating material (φ190 × 15 mm) heated to 800 ° C. under a load of 100 kgf, and was rolled for 120 minutes at a slip ratio of 3.9%. After the test, the wear loss of the disc-shaped test piece was measured and evaluated for wear resistance. The results are shown in FIG. 2 in the relationship between the loss on wear and Mo / Cr.

【0018】図2から、Mo/Crを1.0 以上とすることに
より、摩耗減量が減少することがわかる。このことか
ら、耐摩耗性を向上させるにはMo/Crが1.0 以上となる
ように、Mo、Cr含有量を調整するのが好ましい。つぎ
に、本発明者らは、遠心分離による組織偏析の抑制につ
いて検討した。MC型炭化物としてVCを利用する場合、
このVCは、比重が溶湯より小さいため、遠心分離により
外層材の内側に凝集、偏析し、組織偏析が生じる。そこ
で、まず、特開平4-365863号公報に示されるように、VC
を(V,Nb)C なる複合炭化物となるようにV含有量に応じ
てNb含有量を調整し、VCと溶湯との比重差に起因した遠
心分離による組織偏析を軽減しておく必要があることに
思い至った。
FIG. 2 shows that when Mo / Cr is 1.0 or more, the loss of wear is reduced. For this reason, in order to improve the wear resistance, it is preferable to adjust the contents of Mo and Cr so that Mo / Cr is 1.0 or more. Next, the present inventors examined suppression of tissue segregation by centrifugation. When using VC as MC type carbide,
Since the VC has a specific gravity smaller than that of the molten metal, the VC agglomerates and segregates inside the outer layer material due to centrifugal separation, thereby causing tissue segregation. Therefore, first, as shown in Japanese Patent Laid-Open No.
It is necessary to adjust the Nb content according to the V content so as to become a composite carbide of (V, Nb) C to reduce tissue segregation by centrifugation due to the difference in specific gravity between VC and molten metal I thought that.

【0019】本発明者らは、C:2.8mass %、Si:2.5m
ass %、Mn:0.5mass %、Cr:2.0mass %、Mo:3.0mas
s %を含有し、V:1.0 〜5.0mass %、Nb:0 〜5.0mas
s %の範囲に変化しNb/V比を変えた溶湯を遠心鋳造
(140G) して得たリング材(肉厚85mm)を用いて、耐摩
耗性を調査した。リング材は、凝固後、550 ℃で焼戻し
処理を施されたのち、リング材の外表面側と内表面側か
ら円盤状試験片(φ50×10mm)を採取した。これら円盤
状試験片を用いて、上記したと同様の耐摩耗性試験を実
施した。
The present inventors have found that C: 2.8 mass%, Si: 2.5 m
ass%, Mn: 0.5mass%, Cr: 2.0mass%, Mo: 3.0mass
s%, V: 1.0 to 5.0 mass%, Nb: 0 to 5.0 mass%
The wear resistance was investigated using a ring material (wall thickness: 85 mm) obtained by centrifugally casting (140 G) a molten metal having a s% range and a changed Nb / V ratio. After solidification, the ring material was subjected to a tempering treatment at 550 ° C., and disk-shaped test pieces (φ50 × 10 mm) were collected from the outer surface side and the inner surface side of the ring material. Using these disk-shaped test pieces, the same wear resistance test as described above was performed.

【0020】それらの結果を、外表面側の試験片の摩耗
量WR0 、と内表面側の試験片の摩耗量WR1 の比、WR0/WR
1 とNb/Vの関係で整理し図3に示す。図3から、外表
面側と内表面側の摩耗量がほぼ等しくなるのは、Nb/V
が0.2以上の場合である。Nb/V比を0.2 以上とするこ
とにより、耐摩耗性の観点からの遠心分離による組織偏
析は問題ない範囲となるという知見を得た。
From the results, the ratio of the wear amount WR 0 of the test piece on the outer surface side to the wear amount WR 1 of the test piece on the inner surface side, WR 0 / WR
FIG. 3 shows the relationship between 1 and Nb / V. From FIG. 3, Nb / V indicates that the wear amount on the outer surface side and the inner surface side is almost equal.
Is 0.2 or more. It has been found that by setting the Nb / V ratio to 0.2 or more, tissue segregation by centrifugation from the viewpoint of abrasion resistance is within a range in which there is no problem.

【0021】しかしながら、黒鉛が晶出するようなハイ
ス系鋳鉄ロールの成分系では、MC型炭化物の高比重化
だけでは、炭化物の遠心分離を完全には抑制できない。
そこで、本発明者らは、MC型炭化物を高比重化するこ
とに加え、溶湯からMC型炭化物が晶出したのちの比較
的早い時期に、溶湯よりわずかに比重の大きいγをMC
型炭化物に付着する形で晶出させれば、すなわちMC型
炭化物の晶出温度とγの晶出温度を近ずけることによ
り、MC型炭化物の遠心分離を抑制できることに想到し
た。
However, in a component system of a high-speed cast iron roll in which graphite is crystallized, centrifugal separation of carbide cannot be completely suppressed only by increasing the specific gravity of MC type carbide.
Therefore, the present inventors, in addition to increasing the specific gravity of the MC-type carbide, relatively early after the crystallization of the MC-type carbide from the molten metal, γ slightly larger specific gravity than the molten metal MC
It has been conceived that if the crystallization is performed in such a manner as to adhere to the type carbide, that is, the crystallization temperature of the MC type carbide and the crystallization temperature of γ are made close to each other, the centrifugal separation of the MC type carbide can be suppressed.

【0022】そして、本発明者らは、MC型炭化物の晶
出温度とγの晶出温度の温度差を小さくするには、C、
V、Nb量を低減しMC型炭化物の晶出温度を低下し、
C、Cr量を低減してγの晶出温度を増加させることが重
要であるとの知見を得た。このような検討から、遠心分
離による炭化物、組織の偏析を抑制し、低摩擦係数、高
耐摩耗性、高強度の遠心鋳造ロール用外層材を得るため
に、本発明者らは、Si、Ni量を調整し黒鉛を適正に晶出
させたうえ、Mo/Cr、Nb/Vを調整し炭化物の強靱化と
高比重化を図り、さらに各成分量を適正範囲に調整し
て、MC型炭化物の晶出温度とγの晶出温度の差を小さ
くし、さらに基地組織をベイナイトあるいはマルテンサ
イトとすることが重要であるという技術思想に到達し
た。
The present inventors have found that to reduce the temperature difference between the crystallization temperature of MC type carbide and the crystallization temperature of γ, C,
V, Nb content is reduced and the crystallization temperature of MC type carbide is lowered,
It has been found that it is important to reduce the amounts of C and Cr to increase the crystallization temperature of γ. From such studies, the present inventors, in order to suppress carbides due to centrifugation, segregation of the structure, low friction coefficient, high wear resistance, to obtain a high-strength outer layer material for centrifugal casting rolls, the present inventors, Si, Ni After adjusting the amount to properly crystallize the graphite, adjust the Mo / Cr and Nb / V to increase the toughness and specific gravity of the carbide, and further adjust the amount of each component to the appropriate range to obtain MC-type carbide. The technical idea that it is important to reduce the difference between the crystallization temperature of γ and the crystallization temperature of γ and to make the base structure bainite or martensite is important.

【0023】さらに、本発明者らは、内層材をダクタイ
ル鋳鉄とした場合に発生する内層材の強度低下について
検討した。その結果、内層材の強度低下は、内層材の黒
鉛形態が乱れ、片状となることがその原因であることを
突き止め、そして、この黒鉛形態の球状から片状への変
化は、球状化処理として実施するMg処理が十分に機能し
ないことによるとの結論に達した。本発明者らは、Mg処
理による黒鉛の球状化効果を阻害しないためには、内層
材であるダクタイル鋳鉄に外層材から酸素が溶解しない
ように外層材の脱酸を十分に行う必要があることに想到
した。そして、脱酸元素であるAlに注目し、外層材中の
Al含有量を0.010 〜0.080wt %の範囲の適正量に調整す
るのがよいことを見いだした。
Further, the present inventors have studied the reduction in strength of the inner layer material that occurs when the inner layer material is ductile cast iron. As a result, it was found that the decrease in the strength of the inner layer material was caused by the disorder of the graphite form of the inner layer material and the formation of flakes, and the change of the graphite form from spherical to flake was determined by the spheroidizing treatment. It was concluded that the Mg treatment performed as not functioning well. The present inventors, in order not to hinder the spheroidizing effect of graphite by Mg treatment, it is necessary to sufficiently deoxidize the outer layer material so that oxygen is not dissolved from the outer layer material in the ductile cast iron as the inner layer material. I thought. Focusing on Al, which is a deoxidizing element,
It has been found that it is better to adjust the Al content to an appropriate amount in the range of 0.010 to 0.080 wt%.

【0024】本発明は、上記した知見に基づき、さらに
検討を加え完成されたものである。すなわち、本発明
は、外層と内層を互いに溶着一体化せしめた複合ロール
であって、前記外層が、mass%で、C:2.3 〜3.0 %、
Si:2.0 〜3.0 %、Mn:0.1〜2.0 %、Cr:0.5 〜3.0
%、Mo:1.5 〜5.0 %、Ni:7.0 〜10.0%、V:1.0〜
5.0 %、Nb:0.5 〜3.0 %、B:0.0050〜0.0800%、RE
M :0.0050〜0.0500%、Al:0.010 〜0.080 %を含み、
かつ、次(1)式、(2)式および(3)式 4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)≦ 3.4 ………(1) Mo/Cr≧ 1.0 ………(2) 0.2 ≦Nb/V≦ 1.0 ………(3) (ここで、Si、Ni、Mo、Cr、Nb、V:Si、Ni、Mo、Cr、
Nb、V各元素の含有量(mass%))を満足し、残部Feお
よび不可避的不純物からなる組成からなり、さらに黒鉛
を有する遠心鋳造製外層材で形成され、前記内層が、普
通鋳鉄またはダクタイル鋳鉄で形成されていることを特
徴とする耐焼付性に優れる遠心鋳造製複合ロールであ
る。また、本発明では、前記遠心鋳造製外層材が、前記
組成に加えて、さらにmass%で、W:1.5 %以下を含有
するのが好ましく、また、本発明では、前記黒鉛を面積
率で0.5 〜5%含有するのが好ましくい。また、本発明
の遠心鋳造ロール用外層材の基地組織は、実質的にベイ
ナイトあるいはマルテンサイト、またはそれらの混合組
織からなる組織とするのが好ましい。
The present invention has been completed based on the above findings and further studies. That is, the present invention is a composite roll in which an outer layer and an inner layer are welded and integrated with each other, wherein the outer layer has a mass% of C: 2.3 to 3.0%,
Si: 2.0 to 3.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 0.5 to 3.0
%, Mo: 1.5 to 5.0%, Ni: 7.0 to 10.0%, V: 1.0 to
5.0%, Nb: 0.5-3.0%, B: 0.0050-0.0800%, RE
M: 0.0050-0.0500%, Al: 0.010-0.080%
And the following equations (1), (2) and (3): 4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) ≦ 3.4 (1) Mo / Cr ≧ 1.0 (2) 0.2 ≦ Nb / V ≦ 1.0 (3) (where, Si, Ni, Mo, Cr, Nb, V: Si, Ni, Mo, Cr,
Nb and V (contents of each element (mass%)), the balance is composed of a centrifugally cast outer layer material having a composition of Fe and unavoidable impurities, and the inner layer is made of ordinary cast iron or ductile A centrifugally cast composite roll having excellent seizure resistance characterized by being formed of cast iron. In the present invention, it is preferable that the centrifugally cast outer layer material further contains, in addition to the composition, W: 1.5% or less in mass%, and in the present invention, the graphite has an area ratio of 0.5% or less. Preferably, it is contained in an amount of up to 5%. Further, it is preferable that the base structure of the outer layer material for the centrifugal casting roll of the present invention be a structure substantially composed of bainite or martensite, or a mixed structure thereof.

【0025】また、本発明は、外層と内層の間に中間層
を配し、前記外層と前記中間層および該中間層と前記内
層が互いに溶着一体化した複合ロールであって、前記外
層が、mass%で、C:2.3 〜3.0 %、Si:2.0 〜3.0
%、Mn:0.1 〜2.0 %、Cr:0.5 〜3.0 %、Mo:1.5 〜
5.0 %、Ni:7.0 〜10.0%、V:1.0 〜5.0 %、Nb:0.
5 〜3.0 %、B:0.0050〜0.0800%、REM :0.0050〜0.
0500%、 Al:0.010 〜0.080 %を含み、かつ、次
(1)式、(2)式および(3)式 4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)≦ 3.4 ………(1) Mo/Cr≧ 1.0 ………(2) 0.2 ≦Nb/V≦ 1.0 ………(3) (ここで、Si、Ni、Mo、Cr、Nb、V:Si、Ni、Mo、Cr、
Nb、V各元素の含有量(mass%))を満足し、残部Feお
よび不可避的不純物からなる組成からなり、さらに黒鉛
を有する遠心鋳造製外層材で形成され、前記中間層が、
黒鉛鋼で形成され、前記内層が、普通鋳鉄またはダクタ
イル鋳鉄で形成されていることを特徴とする耐焼付性に
優れる遠心鋳造製複合ロールである。また、本発明で
は、前記遠心鋳造製外層材が、前記組成に加えて、さら
にmass%で、W:1.5 %以下を含有するのが好ましく、
また、また、本発明では、前記黒鉛を面積率で0.5 〜5
%含有するのが好ましくい。また、本発明の遠心鋳造ロ
ール用外層材の基地組織は、実質的にベイナイトあるい
はマルテンサイト、またはそれらの混合組織からなる組
織とするのが好ましい。
The present invention is also a composite roll in which an intermediate layer is disposed between an outer layer and an inner layer, and the outer layer and the intermediate layer and the intermediate layer and the inner layer are welded and integrated with each other. mass%, C: 2.3-3.0%, Si: 2.0-3.0
%, Mn: 0.1-2.0%, Cr: 0.5-3.0%, Mo: 1.5-
5.0%, Ni: 7.0-10.0%, V: 1.0-5.0%, Nb: 0.
5-3.0%, B: 0.0050-0.0800%, REM: 0.0050-0.
0500%, Al: 0.010 to 0.080%, and the following expressions (1), (2) and (3): 4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) ≦ 3.4 (1) Mo / Cr ≧ 1.0 (2) 0.2 ≦ Nb / V ≦ 1.0 (3) (Si, Ni, Mo, Cr, Nb, V: Si, Ni, Mo, Cr,
Nb, V, the content of each element (mass%)), the balance consists of a composition consisting of Fe and unavoidable impurities, and is formed of a centrifugally cast outer layer material having graphite, and the intermediate layer is
A centrifugally cast composite roll excellent in seizure resistance, characterized in that the inner layer is formed of graphite steel and the inner layer is formed of ordinary cast iron or ductile cast iron. In the present invention, it is preferable that the centrifugally cast outer layer material further contains, in addition to the above composition, mass% and W: 1.5% or less,
Further, in the present invention, the graphite is contained in an area ratio of 0.5 to 5%.
% Is preferred. Further, it is preferable that the base structure of the outer layer material for the centrifugal casting roll of the present invention be a structure substantially composed of bainite or martensite, or a mixed structure thereof.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】まず、本発明の遠心鋳造製複合ロ
ールに用いる、遠心鋳造製外層材の化学組成の限定理由
を説明する。なお、以下とくに限定しないかぎり%は、
mass%を表すものとする。 C:2.3 〜3.0 % Cは、ロール外層材の耐摩耗性を向上させる硬質炭化物
を形成させ、さらに、黒鉛を基地組織内に晶出させる重
要な元素であり、本発明では2.3 %以上の含有を必要と
する。一方、3.0 %を超える含有はγの晶出温度が低下
しすぎ、MC型炭化物の遠心分離による偏析が助長され
る。このようなことから、Cは2.3 〜3.0 %の範囲に限
定した。
First, the reasons for limiting the chemical composition of the centrifugally cast outer layer material used in the centrifugally cast composite roll of the present invention will be described. In addition, unless otherwise specified,% is:
mass%. C: 2.3 to 3.0% C is an important element that forms a hard carbide for improving the abrasion resistance of the outer layer material of the roll and crystallizes graphite in the base structure. In the present invention, the content is 2.3% or more. Need. On the other hand, when the content exceeds 3.0%, the crystallization temperature of γ is too low, and segregation of the MC type carbide by centrifugation is promoted. For these reasons, C is limited to the range of 2.3 to 3.0%.

【0027】Si:2.0 〜3.0 % Siは、溶湯の脱酸剤として作用し、さらに溶湯の鋳造性
を高めるとともに、黒鉛の晶出を促進させる作用を有す
る。Si含有量が2.0 %未満では、黒鉛の晶出が不足す
る。一方、3.0 %を超える含有は黒鉛晶出量が多くなり
すぎ、黒鉛の形態が片状となり耐摩耗性および引張強さ
が低下する。このため、Siは2.0 〜3.0 %の範囲に限定
した。なお、黒鉛晶出量の観点から好ましくは、 2.5〜
3.0%である。
Si: 2.0% to 3.0% Si acts as a deoxidizing agent for the molten metal, further enhances the castability of the molten metal, and promotes the crystallization of graphite. If the Si content is less than 2.0%, the crystallization of graphite will be insufficient. On the other hand, when the content exceeds 3.0%, the amount of graphite crystallized becomes too large, and the form of graphite becomes flaky, and the wear resistance and the tensile strength decrease. For this reason, Si is limited to the range of 2.0 to 3.0%. In addition, from the viewpoint of graphite crystallization amount, preferably 2.5 to
3.0%.

【0028】Mn:0.1 〜2.0 % Mnは、溶湯の脱酸剤として作用し、さらにSと結合しMn
S を形成しSによる脆化を防止する作用を有する。この
ような作用は0.1 %以上の含有で認められるが、2.0 %
を超える含有は耐クラック性が低下する。このため、Mn
は0.1 〜2.0 %の範囲に限定した。なお、作業性、経済
性の観点から好ましくは、 0.3〜 1.0%である。
Mn: 0.1-2.0% Mn acts as a deoxidizing agent for the molten metal and further combines with S to form Mn.
It has the effect of forming S and preventing embrittlement due to S. Such an effect is observed at a content of 0.1% or more, but 2.0%
If the content exceeds 2, crack resistance is reduced. For this reason, Mn
Was limited to the range of 0.1 to 2.0%. The content is preferably 0.3 to 1.0% from the viewpoints of workability and economy.

【0029】Cr:0.5 〜3.0 % Crは、Cと結合し炭化物を形成するとともに、基地に固
溶して耐摩耗性を向上させる作用を有する。このような
作用は0.5 %以上の含有で認められるが、一方、3.0 %
を超える含有は、Crが非常に強い白銑化元素であるた
め、凝固過程での黒鉛の晶出が抑制され、炭化物が増量
して引張強さが低下する。このため、Crは0.5 〜3.0 %
の範囲に限定した。なお、耐摩耗性の観点から好ましく
は、 1.0〜2.0 %である。
Cr: 0.5-3.0% Cr combines with C to form carbides and has a function of improving the wear resistance by forming a solid solution in the matrix. Such an effect is observed at a content of 0.5% or more, while 3.0%
If the content is more than Cr, since Cr is a very strong white iron-forming element, the crystallization of graphite during the solidification process is suppressed, the amount of carbide increases, and the tensile strength decreases. Therefore, Cr is 0.5-3.0%
Limited to the range. In addition, from a viewpoint of abrasion resistance, it is preferably 1.0 to 2.0%.

【0030】Mo:1.5 〜5.0 % Moは、Crと同様に炭化物の形成と基地および炭化物の強
化し、耐摩耗性を向上させさらに耐クラック性を向上さ
せる作用を有する元素である。このような作用は1.5 %
以上の含有で認められるが、5.0 %を超える含有は耐ク
ラック性と靱性を低下させる。このため、Moは1.5 〜5.
0 %の範囲に限定した。なお、ロール特性と経済性の観
点から好ましくは、2.5 〜 4.0%である。
Mo: 1.5 to 5.0% Mo, like Cr, is an element having the function of forming carbides, strengthening the matrix and carbides, improving wear resistance and improving crack resistance. 1.5% of such effects
Although the above content is recognized, the content exceeding 5.0% reduces crack resistance and toughness. For this reason, Mo is 1.5 to 5.
Limited to the 0% range. The content is preferably 2.5 to 4.0% from the viewpoint of roll characteristics and economy.

【0031】Ni:7.0 〜10.0% Niは、基地に固溶し焼入れ性を高めて基地を強化すると
ともに、黒鉛の晶出を促進する元素であり、C量が低く
Nb、V等のCと結合する元素が多く、溶湯の有効C量が
少ない本発明の外層材においては、黒鉛を適正に晶出さ
せるための重要な元素である。Ni含有量が7.0 %未満で
は、黒鉛の晶出が見られず、一方、10.0%を超える含有
は安定なオーステナイトが多量に残留し耐摩耗性が低下
する。このため、Niは7.0 〜10.0%の範囲に限定した。
なお、安定製造の観点から好ましくは、 8.0〜 9.0%で
ある。
Ni: 7.0-10.0% Ni is an element that forms a solid solution in the matrix, enhances the quenchability, strengthens the matrix and promotes the crystallization of graphite, and has a low C content.
In the outer layer material of the present invention, which has many elements that bind to C, such as Nb and V, and has a small effective C content of the molten metal, it is an important element for properly crystallizing graphite. If the Ni content is less than 7.0%, no crystallization of graphite is observed, while if it exceeds 10.0%, a large amount of stable austenite remains and wear resistance is reduced. For this reason, Ni was limited to the range of 7.0 to 10.0%.
In addition, from a viewpoint of stable production, it is preferably 8.0 to 9.0%.

【0032】V:1.0 〜5.0 % Vは、Cと結合し硬いMC型炭化物(MCまたはM4C3)を
形成し耐摩耗性の向上に有効に作用する。このような作
用は、1.0 %以上の含有で認められるが、5.0%を超え
る含有はMC型炭化物の晶出温度が高くなりすぎて、遠
心分離による偏析が発生し、さらに耐クラック性の低下
や溶解不良などの製造上の問題を生じる。このため、V
は1.0 〜5.0 %の範囲に限定した。なお、耐摩耗性の観
点から好ましくは、 2.5〜 4.0%である。
V: 1.0 to 5.0% V combines with C to form a hard MC-type carbide (MC or M 4 C 3 ) and effectively acts to improve wear resistance. Such an effect is observed when the content is 1.0% or more, but when the content exceeds 5.0%, the crystallization temperature of the MC type carbide becomes too high, segregation occurs by centrifugation, and further, crack resistance decreases and Production problems such as poor dissolution may occur. Therefore, V
Is limited to the range of 1.0 to 5.0%. In addition, from a viewpoint of abrasion resistance, it is preferably 2.5 to 4.0%.

【0033】Nb:0.5 〜3.0 % Nbは、Vと複合炭化物(V,Nb)C を形成し、形成される炭
化物の比重を増加させ、溶湯との比重差に起因した遠心
分離による偏析を軽減する作用を有している。このよう
な作用はNb含有量が0.5 %以上で認められるが、Nb含有
量が3.0 %を超えると、MC型複合炭化物(V,Nb)C の晶
出温度が高くなりすぎて、遠心分離による偏析が発生
し、さらに耐クラック性の低下や溶解不良などの製造上
の問題を生じる。このため、Nbは0.5 〜3.0 %の範囲に
限定した。
Nb: 0.5-3.0% Nb forms complex carbide (V, Nb) C with V, increases the specific gravity of the formed carbide, and reduces segregation by centrifugation due to the difference in specific gravity with the molten metal. Has the effect of This effect is observed when the Nb content is 0.5% or more, but when the Nb content exceeds 3.0%, the crystallization temperature of the MC-type composite carbide (V, Nb) C becomes too high, and the Segregation occurs, and further, there arises manufacturing problems such as a decrease in crack resistance and poor dissolution. For this reason, Nb is limited to the range of 0.5 to 3.0%.

【0034】B:0.0050〜0.0800% Bは、焼入れ性を高めるとともに、B窒化物を形成し黒
鉛の晶出核として作用する。本発明では、黒鉛量の増加
を図るため、黒鉛の晶出核を増加させる目的で添加す
る。この目的のためには、Bは0.0050%以上の含有を必
要とする。一方、0.0800%を超える含有は、かえって黒
鉛量の減少を招く。このため、Bは0.0050〜0.0800%の
範囲に限定した。なお、黒鉛量の観点から好ましくは、
0.015〜0.04%である。
B: 0.0050 to 0.0800% B enhances hardenability and forms B nitride to act as a crystallization nucleus of graphite. In the present invention, in order to increase the amount of graphite, it is added for the purpose of increasing the crystallization nuclei of graphite. For this purpose, B needs a content of 0.0050% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.0800%, the amount of graphite is rather reduced. For this reason, B was limited to the range of 0.0050 to 0.0800%. Preferably, from the viewpoint of the amount of graphite,
It is 0.015 to 0.04%.

【0035】REM :0.0050〜0.0500% REM は、黒鉛を球状化する作用を有し、この作用は0.00
50%以上のREM の含有で認められるが、0.0500%を超え
るREM の含有は、黒鉛量を減少させ炭化物量を増加させ
る。このため、REM は0.0050〜0.0500%の範囲に限定し
た。なお、効果と経済性を考慮して好ましくは、 0.015
〜 0.030%である。
REM: 0.0050-0.0500% REM has the effect of spheroidizing graphite, and this action is 0.00
REM content greater than 50% is permissible, but REM content greater than 0.0500% reduces graphite and increases carbide content. For this reason, REM was limited to the range of 0.0050-0.0500%. In consideration of the effect and economy, preferably, 0.015
~ 0.030%.

【0036】Al:0.010 〜0.080 % Alは、脱酸剤として作用する元素であり、本発明で重要
な元素の1つである。外層材中では脱酸剤として外層材
の健全性を向上させるとともに、酸化物が鋳鉄の凝固組
織を微細化する効果を有する。遠心鋳造により形成され
た外層殻に内層材を注入し外層殻の一部を再溶融して内
層材と外層材を溶着一体化して複合ロールとする際に、
外層材から酸素が内層材に溶解し、内層材でのMg処理に
よる球状化効果を劣化させないように、外層材の脱酸を
十分に行う。このため、本発明では、Alは0.010 %以上
の含有を必要とする。しかし、0.080 %を超えるAlの含
有は清浄度が低下し、使用中の外層の表面欠陥を多発す
る。このため、Alは0.010〜0.080 %の範囲に限定し
た。
Al: 0.010 to 0.080% Al is an element that acts as a deoxidizing agent and is one of the important elements in the present invention. In the outer layer material, as a deoxidizing agent, the soundness of the outer layer material is improved, and the oxide has the effect of refining the solidified structure of the cast iron. When injecting the inner layer material into the outer layer shell formed by centrifugal casting, remelting a part of the outer layer shell, welding and integrating the inner layer material and the outer layer material into a composite roll,
The outer layer material is sufficiently deoxidized so that oxygen does not dissolve in the inner layer material from the outer layer material and does not deteriorate the spheroidizing effect of the Mg treatment in the inner layer material. Therefore, in the present invention, the content of Al is required to be not less than 0.010%. However, if the content of Al exceeds 0.080%, the cleanliness is reduced and the surface defects of the outer layer during use are frequently generated. For this reason, Al was limited to the range of 0.010 to 0.080%.

【0037】 4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)≦ 3.4 ……(1) (1)式の左辺、y=4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055
(Si+Ni)は、液相Lから黒鉛+γが晶出する共晶C量
を推定する式で、計算共晶値と称される値である。計算
共晶値y が3.4 を超えると、図1に示すように黒鉛の晶
出が期待できない。このため、計算共晶値yが3.4 以下
となるように、黒鉛晶出を促進する元素であるSi、Ni量
を調整する。なお、yは好ましくは 3.1〜 3.2である。
4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) ≦ 3.4 (1) Left side of equation (1), y = 4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055
(Si + Ni) is a formula for estimating the amount of eutectic C in which graphite + γ is crystallized from the liquid phase L, and is a value called a calculated eutectic value. If the calculated eutectic value y exceeds 3.4, crystallization of graphite cannot be expected as shown in FIG. For this reason, the amounts of Si and Ni, which are elements that promote graphite crystallization, are adjusted so that the calculated eutectic value y becomes 3.4 or less. In addition, y is preferably 3.1 to 3.2.

【0038】Mo/Cr≧ 1.0 ……(2) 本発明では、黒鉛の晶出による耐摩耗性の低下を炭化物
の強靱化により補うため、Mo/Cr比を調整する。(2)
式のように、Mo/Crを1.0 以上とすることにより、耐摩
耗性が向上する(図2)。なお、好ましくはMo/Crは
1.2〜 1.8である。
Mo / Cr ≧ 1.0 (2) In the present invention, the Mo / Cr ratio is adjusted in order to compensate for the decrease in wear resistance due to crystallization of graphite by toughening the carbide. (2)
As shown in the equation, by setting Mo / Cr to be 1.0 or more, the wear resistance is improved (FIG. 2). Preferably, Mo / Cr is
1.2 to 1.8.

【0039】0.2 ≦Nb/V≦ 1.0 ……(3) 本発明では、MC型炭化物(ここではVC)の比重を高め
るため、V含有量に応じNb含有量を調整して、VCを(V,N
b)C の複合炭化物とし、溶湯との比重差に起因する遠心
分離による偏析を軽減する。Nb/Vが0.2 未満では、遠
心分離による組織偏析が生じ、ロール材質が均一となら
ない。一方、Nb/Vが1.0 を超えると、耐クラック性が
劣化する。耐クラック性におよぼすNb/Vの影響を図4
に示す。
0.2 ≦ Nb / V ≦ 1.0 (3) In the present invention, in order to increase the specific gravity of the MC type carbide (here, VC), the Nb content is adjusted in accordance with the V content, and the VC is reduced by (V , N
b) A composite carbide of C to reduce segregation due to centrifugation due to the difference in specific gravity from the molten metal. If Nb / V is less than 0.2, tissue segregation occurs due to centrifugation, and the roll material is not uniform. On the other hand, when Nb / V exceeds 1.0, crack resistance deteriorates. Figure 4 shows the effect of Nb / V on crack resistance.
Shown in

【0040】図4は、C:2.8mass %、Si:2.5mass
%、Mn:0.5mass %、Cr:2.0mass %、Mo:3.0mass %
を含有し、V:1.0 〜5.0mass %、Nb:0 〜5.0mass %
の範囲に変化しNb/V比を変えた溶湯を遠心鋳造(140
G) して得たリング材(肉厚85mm)を用いて、熱衝撃特
性(耐クラック性)を調査した結果である。凝固後、55
0℃で焼戻し処理を施したのち、リング材の外表面側か
ら板状試験片(55×40×15mm)を採取した。これら板状
試験片を用いて、1200rpm で回転しているローラに15se
c 間圧接したのち、直に水冷し、クラックの発生の有無
を観察する熱衝撃試験を実施し、発生したクラック深さ
で耐クラック性を評価した。なお、圧接時の荷重は150k
gfとした。
FIG. 4 shows that C: 2.8 mass%, Si: 2.5 mass
%, Mn: 0.5mass%, Cr: 2.0mass%, Mo: 3.0mass%
V: 1.0 to 5.0 mass%, Nb: 0 to 5.0 mass%
Centrifugal casting of molten metal with the Nb / V ratio changed to the range of
G) The results of investigating the thermal shock characteristics (crack resistance) using the ring material (wall thickness 85 mm) obtained as described above. 55 after solidification
After tempering at 0 ° C., a plate-like test piece (55 × 40 × 15 mm) was collected from the outer surface side of the ring material. Using these plate-shaped test pieces, the roller rotating at 1200 rpm for 15
c After pressure welding, the substrate was immediately cooled with water, and a thermal shock test was performed to observe the presence or absence of cracks. Crack resistance was evaluated based on the crack depth. The load at the time of pressure welding is 150k
gf.

【0041】図4から、Nb/Vが1.0 を超えると、クラ
ック深さが増大し、耐熱衝撃性(耐クラック性)が低下
する。このようなことから、Nb/Vは(3)式のように
0.2〜1.0 の範囲に限定した。なお、好ましくは、 0.4
〜 0.8である。 W:1.5 %以下 Wは、Cと結合し炭化物を形成して耐摩耗性の向上に寄
与するが、1.5 %を超えての含有は、遠心鋳造に際し、
遠心分離による偏析を生じる。このため、Wは1.5 %以
下に限定するのが好ましい。
FIG. 4 shows that when Nb / V exceeds 1.0, the crack depth increases and the thermal shock resistance (crack resistance) decreases. From this, Nb / V is calculated as shown in equation (3).
It was limited to the range of 0.2 to 1.0. Preferably, 0.4
~ 0.8. W: 1.5% or less W combines with C to form carbides and contributes to the improvement of abrasion resistance.
Segregation by centrifugation occurs. For this reason, W is preferably limited to 1.5% or less.

【0042】本発明のロール外層材では、上記した成分
以外の残部はFeおよび不可避的不純物からなる。不可避
的不純物としては、P、S、As、Biがあるが、P、S、
As、Biは、材質を劣化させるため、できるだけ低減する
のが望ましいが、P:0.05%以下、S:0.02%以下、A
s: 0.015%以下、Bi: 0.015%以下は許容される。ま
た、Ti、Zrは凝固組織を微細化する効果を有し、Coは基
地の強靱化に効果があり、本発明の効果を阻害しないた
め、必要に応じ含有してもよい。なお、含有する場合
は、Ti: 1.0%以下、Zr: 1.0%以下、Co: 5.0%以下
とするのが好ましい。
In the outer layer material of the roll of the present invention, the balance other than the above components is composed of Fe and unavoidable impurities. Inevitable impurities include P, S, As, and Bi.
As and Bi are desirably reduced as much as possible in order to deteriorate the material, but P: 0.05% or less, S: 0.02% or less, A
s: 0.015% or less, Bi: 0.015% or less is acceptable. In addition, Ti and Zr have an effect of refining the solidified structure, and Co has an effect of toughening the matrix and does not impair the effects of the present invention. In addition, when it contains, it is preferable that Ti: 1.0% or less, Zr: 1.0% or less, Co: 5.0% or less.

【0043】本発明の複合ロールに好適な外層材は、基
地組織として、ベイナイトあるいはマルテンサイト、ま
たはそれらの混合組織とするのが望ましい。ベイナイト
あるいはマルテンサイト以外の組織では、高い引張強さ
(引張強さ: 600MPa 以上)を確保することができな
い。また、本発明の複合ロールに好適な外層材では、黒
鉛を面積率で0.5 〜5%含有する組織とするのが望まし
い。黒鉛の面積率が0.5 %未満では、摩擦係数を低くす
ることができない。また、黒鉛の面積率が5%を超える
と、耐摩耗性、および引張強さが低下する。また、本発
明の複合ロールに好適な外層材では、炭化物が面積率で
40%以下とするのが望ましい。炭化物が40%を超える
と、耐クラック性と引張強さが低下する等の問題が生ず
る。
The outer layer material suitable for the composite roll of the present invention preferably has a base structure of bainite or martensite, or a mixed structure thereof. With a structure other than bainite or martensite, high tensile strength (tensile strength: 600 MPa or more) cannot be secured. The outer layer material suitable for the composite roll of the present invention desirably has a structure containing graphite in an area ratio of 0.5 to 5%. If the area ratio of graphite is less than 0.5%, the friction coefficient cannot be reduced. When the area ratio of graphite exceeds 5%, the wear resistance and the tensile strength decrease. Further, in the outer layer material suitable for the composite roll of the present invention, the carbides have an area ratio of
It is desirable to make it 40% or less. If the amount of carbide exceeds 40%, problems such as a decrease in crack resistance and tensile strength occur.

【0044】複合ロールの鋳造方法としては、上記した
組成の外層を金型遠心鋳造法により鋳造したのち、、あ
るいはさらに中間層を金型遠心鋳造法により鋳造したの
ち、その内部に中実状内層が静置鋳造される。スリーブ
状のロールを鋳造する場合は、内層も遠心鋳造法により
鋳造してもよいのはいうまでもない。遠心鋳造法は、円
筒状金型の回転軸が水平方向の横型、斜め方向の斜め
型、鉛直方向の縦型のいずれの方法でもよい。
As for the method of casting the composite roll, after the outer layer having the above composition is cast by the centrifugal mold casting method, or further, the intermediate layer is cast by the centrifugal mold casting method, and then the solid inner layer is formed therein. Cast still. When a sleeve-shaped roll is cast, it goes without saying that the inner layer may also be cast by a centrifugal casting method. The centrifugal casting method may be any of a horizontal type in which the rotation axis of a cylindrical mold is horizontal, an oblique type in an oblique direction, and a vertical type in a vertical direction.

【0045】本発明の複合ロールで、内層を形成する内
層材は、普通鋳鉄(高級鋳鉄)またはダクタイル鋳鉄と
する。内層材の組成は、溶着後、下記の組成となるよう
に鋳込前の溶湯組成を調整するのが好ましい。普通鋳鉄
の組成としては、mass%で、C:2.5 〜4.0 %、Si:0.
8 〜2.5 %、Mn:0.2 〜1.5 %、P:0.2 %以下、S:
0.2 %以下、Cr:2.0 %以下、Ni:3.0 %以下、Mo:2.
0 %以下、残部は実質的にFeである。なお、残部とし
て、Fe以外に、外層、中間層から混入する微量のAl、N
b、V、REM 、Bが含まれる。
In the composite roll of the present invention, the inner layer material forming the inner layer is ordinary cast iron (high-grade cast iron) or ductile cast iron. It is preferable that the composition of the inner layer material after welding is adjusted to the following composition before casting such that the following composition is obtained. The composition of ordinary cast iron is as follows: mass%, C: 2.5 to 4.0%, Si: 0.
8 to 2.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S:
0.2% or less, Cr: 2.0% or less, Ni: 3.0% or less, Mo: 2.
0% or less, with the balance being substantially Fe. In addition, as a balance, in addition to Fe, trace amounts of Al and N mixed from the outer layer and the intermediate layer.
b, V, REM, and B are included.

【0046】ダクタイル鋳鉄の組成としては、mass%
で、C:2.5 〜4.0 %、Si:1.5 〜3.5 %、Mn:0.2 〜
1.5 %、P:0.2 %以下、S:0.2 %以下、Cr:2.0 %
以下、Ni:3.0 %以下、Mo:2.0 %以下、Mg:0.02〜0.
1 %、残部は実質的にFeである。なお、残部として、Fe
以外に、外層、中間層から混入する微量のAl、Nb、V、
REM 、Bが含まれる。
The composition of the ductile cast iron is mass%
And C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.5 to 3.5%, Mn: 0.2 to
1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Cr: 2.0%
Hereafter, Ni: 3.0% or less, Mo: 2.0% or less, Mg: 0.02-0.
1%, with the balance being substantially Fe. The balance is Fe
In addition, trace amounts of Al, Nb, V mixed from the outer layer and intermediate layer
REM and B are included.

【0047】また、本発明の複合ロールでは、外層の合
金成分、とくにCrが内層に混入し、強度、靱性を劣化さ
せることを防止するため、内層と外層の間に中間層を配
することができる。中間層はそれ自体もある程度以上の
強度を必要とする。強度が不足すると外層と中間層との
境界部が破断し外層が剥離する。したがって、中間層は
外層から合金元素が多量混入しても強度の低下がない組
成とする必要がある。このようなことから、中間層材
は、黒鉛鋼とするのが好ましい。
In the composite roll of the present invention, an intermediate layer may be provided between the inner layer and the outer layer in order to prevent alloy components of the outer layer, particularly Cr, from being mixed into the inner layer and deteriorating the strength and toughness. it can. The intermediate layer itself requires a certain level of strength. If the strength is insufficient, the boundary between the outer layer and the intermediate layer is broken, and the outer layer peels off. Therefore, the intermediate layer needs to have a composition that does not decrease the strength even when a large amount of alloy element is mixed in from the outer layer. For this reason, the intermediate layer material is preferably made of graphite steel.

【0048】中間層材の組成は、mass%で、C: 1.0〜
2.0%、Si: 1.6〜 2.4%、Mn: 0.2〜 1.0%、P:
0.2%以下、S: 0.2%以下、Cr: 3.0%以下、Ni: 1.
0%以下、Mo: 1.0%以下、残部は実質的にFeである。
本発明の遠心鋳造製複合ロールは、鋳造後、焼入れ−焼
戻工程、あるいは焼戻工程からなる処理を施されて製品
とされる。
The composition of the intermediate layer material is as follows:
2.0%, Si: 1.6-2.4%, Mn: 0.2-1.0%, P:
0.2% or less, S: 0.2% or less, Cr: 3.0% or less, Ni: 1.
0% or less, Mo: 1.0% or less, and the balance is substantially Fe.
The composite roll made by centrifugal casting of the present invention is subjected to a process including a quenching-tempering process or a tempering process after casting to obtain a product.

【0049】[0049]

【実施例】(実施例1)表1に示す組成の外層用溶湯を
溶製し、遠心鋳造法(145G) により、肉厚100mm の外層
を鋳造した。外層が凝固したのち、鋳型を垂直に立て、
上部から表1に示す組成の内層材(ダクタイル鋳鉄)溶
湯を注入した。この外層の再溶融代が15mmとなるよう凝
固伝熱解析で外層内面温度と凝固時間および内層材溶湯
温度を決定した。完全に凝固したのち、ロールを鋳型か
ら取り出し、熱処理(500 ℃焼戻し) および機械加工
し、最終製品の複合ロールとした。なお、複合ロールの
寸法は、製品胴径φ685mm 、胴長2380mm、全長5815mmで
ある。
EXAMPLES (Example 1) A molten metal for an outer layer having a composition shown in Table 1 was melted, and an outer layer having a thickness of 100 mm was cast by a centrifugal casting method (145G). After the outer layer has solidified, stand the mold vertically,
An inner layer material (ductile cast iron) melt having the composition shown in Table 1 was injected from above. The inner surface temperature and solidification time of the outer layer and the melt temperature of the inner layer material were determined by solidification heat transfer analysis so that the remelting allowance of the outer layer was 15 mm. After complete solidification, the roll was removed from the mold, heat treated (tempering at 500 ° C.) and machined into a composite roll of the final product. The dimensions of the composite roll are a product body diameter φ685 mm, a body length 2380 mm, and a total length 5815 mm.

【0050】これら複合ロールから、試験片を採取し、
ショアー硬さ試験、熱間摩耗試験、熱衝撃試験、および
引張試験を実施した。これら複合ロールの外層の表面側
および内層側からそれぞれφ50×10mmの円盤状試験片を
採取した。摩耗試験は、これら円盤状試験片を用いて、
800 ℃に加熱された相手材(φ190 ×15mm)に回転数を
800rpmとした円盤状試験片を荷重100kgfで圧接し、すべ
り率3.9 %として120min間転動させた。試験後、円盤状
試験片の摩耗減量を測定し耐摩耗性の評価とした。な
お、摩擦係数は、摩耗試験時の試験片半径と荷重、試験
片に作用するトルクから求めた。
From these composite rolls, test specimens were collected,
Shore hardness tests, hot wear tests, thermal shock tests, and tensile tests were performed. Disk-shaped test pieces of φ50 × 10 mm were collected from the outer layer surface side and inner layer side of these composite rolls. The wear test uses these disc-shaped test pieces,
Rotate the counter material (φ190 x 15mm) heated to 800 ° C.
A disc-shaped test piece at 800 rpm was pressed into contact with a load of 100 kgf and rolled for 120 minutes at a slip rate of 3.9%. After the test, the wear loss of the disc-shaped test piece was measured and evaluated for wear resistance. The coefficient of friction was determined from the radius and load of the test piece during the wear test, and the torque acting on the test piece.

【0051】これら複合ロールの外層の表面側から板状
試験片(55×40×15mm)を採取した。熱衝撃試験では、
これら板状試験片を、1200rpm で回転しているローラに
15sec 間圧接したのち、直に水冷し、クラックの発生の
有無を観察した。発生したクラック深さ(熱亀裂深さ)
で耐クラック性を評価した。なお、圧接時の荷重は150k
gfとした。
Plate-shaped test pieces (55 × 40 × 15 mm) were collected from the outer layer surface side of these composite rolls. In the thermal shock test,
These plate-shaped test pieces are applied to rollers rotating at 1200 rpm.
After pressure contact for 15 seconds, the mixture was directly cooled with water and observed for the occurrence of cracks. Crack depth generated (thermal crack depth)
Was used to evaluate the crack resistance. The load at the time of pressure welding is 150k
gf.

【0052】引張試験は、複合ロール外層の表面側、お
よび内層の中央部から採取した丸棒試験片(φ10×50m
m)を用いて、引張強さを求めた。硬さ試験は、ショア
ー硬さ計を使用して、複合ロール外層の表面で測定し
た。それらの結果を表2に示す。
The tensile test was performed using a round bar test piece (φ10 × 50 m) taken from the surface side of the outer layer of the composite roll and the center of the inner layer.
m) was used to determine the tensile strength. The hardness test was measured on the surface of the outer layer of the composite roll using a Shore hardness tester. Table 2 shows the results.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】本発明例(A1〜A4)は、いずれも摩耗減量
が少なく耐摩耗性に優れ、摩擦係数も0.36以下と低く低
摩擦係数を有し、また熱亀裂深さも浅く耐クラック性に
優れ、さらに引張強さも620 MPa 以上と高引張強さを有
し、しかも外層材の深さ方向での組織の偏析も少なく材
質の均一性に優れた遠心鋳造製複合ロールである。ま
た、内層材の引張強さの劣化もなく、内層強度の高い遠
心鋳造製複合ロールである。
All of the examples (A1 to A4) of the present invention have low wear loss and excellent abrasion resistance, have a low friction coefficient of 0.36 or less and have a low friction coefficient, and have a shallow thermal crack depth and excellent crack resistance. In addition, the centrifugally cast composite roll has a high tensile strength of at least 620 MPa and a small segregation of the structure in the depth direction of the outer layer material, and is excellent in material uniformity. In addition, there is no deterioration of the tensile strength of the inner layer material, and the centrifugal casting composite roll has a high inner layer strength.

【0056】これに対し、本発明の範囲を外れる比較例
では、外層材の耐摩耗性、摩擦係数、耐クラック性、引
張強さのいずれかが劣化し、しかも材質均一性に劣り、
さらに一部の比較例では内層強度の劣化がみられた。比
較例No.B1 は、C含有量が本発明の範囲を高く外れ、黒
鉛量が多すぎて耐摩耗性が低下し、炭化物の偏析が生じ
材質の均一性が低い。比較例No.B2 は、Ni含有量が本発
明の範囲を低く外れ、黒鉛の晶出が認められず、摩擦係
数が0.56と高い。また、外層材のAl含有量が低く脱酸不
足のため、内層材の引張強さが低下している。比較例N
o.B3 は、外層材のAl含有量が低く脱酸不足のため、内
層材の引張強さが低下している。比較例No.B4 は、外層
材のV,Nb 含有量が本発明の範囲を高く外れ、炭化物の
偏析が著しく、また耐クラック性が低下している。 (実施例2)表3に示す組成の外層用溶湯を溶製し、遠
心鋳造法(145G) により、肉厚100mm の外層を鋳造し
た。外層が凝固したのち、さらに表3に示す中間層用溶
湯を溶製し鋳型に注入して、外層が15mm再溶融するよう
にして、遠心鋳造法で、肉厚40mmの中間層を鋳造した。
これにより、外層と中間層は溶着一体化している。凝固
後、鋳型を垂直に立て、上部から表3に示す組成の内層
材(ダクタイル鋳鉄)溶湯を注入し、再溶融代が15mmと
なるようにして鋳型を完全に充満し、押湯し、保温材で
カバーした。完全に凝固したのち、ロールを鋳型から取
り出し、熱処理(500 ℃焼戻し) および機械加工し、最
終製品の複合ロールとした。なお、複合ロールの寸法
は、製品胴径φ685mm 、胴長2380mm、全長5815mmであ
る。
On the other hand, in the comparative examples out of the range of the present invention, any one of the wear resistance, friction coefficient, crack resistance and tensile strength of the outer layer material was deteriorated, and the uniformity of the material was poor.
Further, in some of the comparative examples, deterioration of the inner layer strength was observed. In Comparative Example No. B1, the C content was outside the range of the present invention, and the amount of graphite was too large, the wear resistance was reduced, and carbide segregation occurred, resulting in low uniformity of the material. In Comparative Example No. B2, the Ni content was outside the range of the present invention, no crystallization of graphite was observed, and the friction coefficient was as high as 0.56. Further, the tensile strength of the inner layer material is reduced due to the low Al content of the outer layer material and insufficient deoxidation. Comparative Example N
In o.B3, the tensile strength of the inner layer material is low due to the low Al content of the outer layer material and insufficient deoxidation. In Comparative Example No. B4, the V, Nb content of the outer layer material was out of the range of the present invention, the segregation of carbides was remarkable, and the crack resistance was lowered. (Example 2) A molten metal for an outer layer having a composition shown in Table 3 was produced, and an outer layer having a thickness of 100 mm was cast by centrifugal casting (145G). After the outer layer was solidified, the molten metal for the intermediate layer shown in Table 3 was further melted and poured into a mold, and the outer layer was re-melted by 15 mm, and a 40 mm thick intermediate layer was cast by centrifugal casting.
Thereby, the outer layer and the intermediate layer are welded and integrated. After the solidification, the mold is set upright, and the inner layer material (ductile cast iron) having the composition shown in Table 3 is poured from above, and the mold is completely filled so that the remelting allowance is 15 mm. Covered with wood. After complete solidification, the roll was removed from the mold, heat treated (tempering at 500 ° C.) and machined to form a composite roll of the final product. The dimensions of the composite roll are a product body diameter φ685 mm, a body length 2380 mm, and a total length 5815 mm.

【0057】これら複合ロールから、実施例1と同様
に、外層材から試験片を採取し、ショアー硬さ試験、熱
間摩耗試験、熱衝撃試験、および引張試験を実施した。
なお、内層材については、実施例1と同様に内層中央か
ら引張試験片を採取し引張強さを測定した。中間層につ
いても同様に引張試験片を採取し引張強さを測定した。
それらの結果を表4に示す。
From these composite rolls, test pieces were taken from the outer layer material in the same manner as in Example 1, and subjected to a Shore hardness test, a hot wear test, a thermal shock test, and a tensile test.
As for the inner layer material, a tensile test piece was sampled from the center of the inner layer and the tensile strength was measured in the same manner as in Example 1. Similarly, a tensile test piece was sampled from the intermediate layer, and the tensile strength was measured.
Table 4 shows the results.

【0058】[0058]

【表3】 [Table 3]

【0059】[0059]

【表4】 [Table 4]

【0060】本発明例(A5)は、耐摩耗性に優れ、摩擦
係数も低く、さらに熱亀裂深さも浅く耐クラック性に優
れ、さらに引張強さも高く、しかも、外層材の深さ方向
での偏析もなく材質の均一性に優れた遠心鋳造製複合ロ
ールである。さらに、外層と内層の間に中間層を形成す
ることにより、内層材への外層材の混入が減少し、より
内層材の強度の低下が軽減される。
The inventive example (A5) is excellent in abrasion resistance, low in friction coefficient, shallow in thermal crack depth, excellent in crack resistance, and high in tensile strength, and moreover, in the depth direction of the outer layer material. This is a centrifugally cast composite roll that is excellent in material uniformity without segregation. Further, by forming the intermediate layer between the outer layer and the inner layer, the mixing of the outer layer material into the inner layer material is reduced, and the decrease in the strength of the inner layer material is further reduced.

【0061】[0061]

【発明の効果】このように、本発明によれば、成分、組
織等の偏析が少なく、材質均一性に優れ、さらに低摩擦
係数で、高耐クラック性、高耐摩耗性で、かつ高引張強
さを有する外層材と十分な引張強さを有する内層からな
る遠心鋳造製複合ロールを安価に提供でき、産業上格別
の効果を奏する。
As described above, according to the present invention, there is little segregation of components and structures, etc., excellent in material uniformity, low friction coefficient, high crack resistance, high wear resistance, and high tensile strength. A centrifugally cast composite roll composed of an outer layer material having strength and an inner layer having sufficient tensile strength can be provided at a low cost, and has an industrially significant effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】黒鉛晶出に及ぼすC含有量と計算共晶値yとの
関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the C content affecting graphite crystallization and a calculated eutectic value y.

【図2】摩耗量に及ぼすMo/Crの影響を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing the effect of Mo / Cr on the amount of wear.

【図3】外層材の表面側の摩耗量(WR0 )と内層側の摩
耗量(WR1 )との比、WR0 / WR1に及ぼすNb/Vの影響
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the ratio of the wear amount (WR 0 ) on the surface side of the outer layer material to the wear amount (WR 1 ) on the inner layer side, and the effect of Nb / V on WR 0 / WR 1 .

【図4】熱衝撃試験におけるクラック深さに及ぼすNb/
Vの影響を示すグラフである。
FIG. 4 shows the effect of Nb / on the crack depth in the thermal shock test.
6 is a graph showing the effect of V.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22D 19/16 B22D 19/16 F C22C 37/04 C22C 37/04 B C 37/08 37/08 Z 37/10 37/10 Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) B22D 19/16 B22D 19/16 F C22C 37/04 C22C 37/04 BC 37/08 37/08 Z 37/10 37 / 10 Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外層と内層を互いに溶着一体化せしめた
複合ロールであって、前記外層が、mass%で、 C:2.3 〜3.0 %、 Si:2.0 〜3.0 %、 Mn:0.1 〜2.0 %、 Cr:0.5 〜3.0 %、 Mo:1.5 〜5.0 %、 Ni:7.0 〜10.0%、 V:1.0 〜5.0 %、 Nb:0.5 〜3.0 %、 B:0.0050〜0.0800%、 REM :0.0050〜0.0500%、 Al:0.010 〜0.080 % を含み、かつ、下記(1)式、(2)式および(3)式
を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成か
らなり、さらに黒鉛を有する遠心鋳造製外層材で形成さ
れ、前記内層が、普通鋳鉄またはダクタイル鋳鉄で形成
されていることを特徴とする耐焼付性に優れる遠心鋳造
製複合ロール。 記 4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)≦ 3.4 ………(1) Mo/Cr≧ 1.0 ………(2) 0.2 ≦Nb/V≦ 1.0 ………(3) ここで、Si、Ni、Mo、Cr、Nb、V:Si、Ni、Mo、Cr、N
b、V、各元素の含有量(mass%)
1. A composite roll in which an outer layer and an inner layer are welded and integrated with each other, wherein the outer layer is mass%, C: 2.3 to 3.0%, Si: 2.0 to 3.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 0.5 to 3.0%, Mo: 1.5 to 5.0%, Ni: 7.0 to 10.0%, V: 1.0 to 5.0%, Nb: 0.5 to 3.0%, B: 0.0050 to 0.0800%, REM: 0.0050 to 0.0500%, Al : A centrifugally cast outer layer material containing 0.010 to 0.080%, and satisfying the following formulas (1), (2) and (3), comprising a balance of Fe and unavoidable impurities, and further comprising graphite: Wherein the inner layer is made of ordinary cast iron or ductile cast iron, and is a centrifugally cast composite roll having excellent seizure resistance. Note 4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) ≦ 3.4 (1) Mo / Cr ≧ 1.0 (2) 0.2 ≦ Nb / V ≦ 1.0 (3) where Si , Ni, Mo, Cr, Nb, V: Si, Ni, Mo, Cr, N
b, V, content of each element (mass%)
【請求項2】 外層と内層の間に中間層を配し、前記外
層と前記中間層および該中間層と前記内層が互いに溶着
一体化した複合ロールであって、前記外層が、mass%
で、 C:2.3 〜3.0 %、 Si:2.0 〜3.0 %、 Mn:0.1 〜2.0 %、 Cr:0.5 〜3.0 %、 Mo:1.5 〜5.0 %、 Ni:7.0 〜10.0%、 V:1.0 〜5.0 %、 Nb:0.5 〜3.0 %、 B:0.0050〜0.0800%、 REM :0.0050〜0.0500% Al:0.010 〜0.080 % を含み、かつ、下記(1)式、(2)式および(3)式
を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成か
らなり、さらに黒鉛を有する遠心鋳造製外層材で形成さ
れ、前記中間層が、黒鉛鋼で形成され、前記内層が、普
通鋳鉄またはダクタイル鋳鉄で形成されていることを特
徴とする耐焼付性に優れる遠心鋳造製複合ロール。 記 4.30−0.33Si−0.047Ni +0.0055(Si+Ni)≦ 3.4 ………(1) Mo/Cr≧ 1.0 ………(2) 0.2 ≦Nb/V≦ 1.0 ………(3) ここで、Si、Ni、Mo、Cr、Nb、V:Si、Ni、Mo、Cr、N
b、V、各元素の含有量(mass%)
2. A composite roll in which an intermediate layer is disposed between an outer layer and an inner layer, and the outer layer and the intermediate layer and the intermediate layer and the inner layer are welded and integrated with each other.
C: 2.3 to 3.0%, Si: 2.0 to 3.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 0.5 to 3.0%, Mo: 1.5 to 5.0%, Ni: 7.0 to 10.0%, V: 1.0 to 5.0% , Nb: 0.5-3.0%, B: 0.0050-0.0800%, REM: 0.0050-0.0500% Al: 0.010-0.080%, and satisfies the following equations (1), (2) and (3). , Consisting of a composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities, further formed of a centrifugally cast outer layer material having graphite, the intermediate layer is formed of graphite steel, and the inner layer is formed of ordinary cast iron or ductile cast iron. Centrifugal casting composite rolls with excellent seizure resistance. Note 4.30−0.33Si−0.047Ni + 0.0055 (Si + Ni) ≦ 3.4 (1) Mo / Cr ≧ 1.0 (2) 0.2 ≦ Nb / V ≦ 1.0 (3) where Si , Ni, Mo, Cr, Nb, V: Si, Ni, Mo, Cr, N
b, V, content of each element (mass%)
【請求項3】 前記遠心鋳造製外層材が、前記組成に加
えて、さらにmass%で、W:1.5 %以下を含有すること
を特徴とする請求項1または2に記載の耐焼付性に優れ
る遠心鋳造製複合ロール。
3. The seizure resistance according to claim 1, wherein the centrifugally cast outer layer material further contains, in addition to the composition, mass% and W: 1.5% or less. Centrifugal casting composite roll.
【請求項4】 前記遠心鋳造製外層材が、前記黒鉛を面
積率で0.5 〜5%含有することを特徴とする請求項1な
いし3のいずれかに記載の耐焼付性に優れる遠心鋳造製
複合ロール。
4. The centrifugally cast composite having excellent seizure resistance according to claim 1, wherein the centrifugally cast outer layer material contains the graphite in an area ratio of 0.5 to 5%. roll.
【請求項5】 前記遠心鋳造製外層材の基地組織が、実
質的にベイナイトあるいはマルテンサイト、またはそれ
らの混合組織からなることを特徴とする請求項1ないし
4のいずれかに記載の遠心鋳造製複合ロール。
5. The centrifugally cast outer layer material according to claim 1, wherein a base structure of the outer layer material is substantially composed of bainite or martensite, or a mixed structure thereof. Composite roll.
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Cited By (3)

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CN104532110A (en) * 2014-12-08 2015-04-22 薛亚红 High wear resistance cast iron alloy roller ring and manufacturing method thereof
CN109280845A (en) * 2018-12-12 2019-01-29 湖北汽车工业学院 High-strength tenacity chromium magnesium iron

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