JP2001294975A - 圧延用複合ロール - Google Patents
圧延用複合ロールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、圧延用ワークロールにおいて種々
の形状に対応し、耐摩耗性、耐肌荒れ性、さらには強靱
性に優れた高性能ロールを安価に製造することが可能な
圧延用複合ロールを提供する。 【解決手段】 外層がハイス系材料、内層がダクタイル
鋳鉄からなる遠心鋳造製の圧延用複合ロールにおいて、
外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃ
ｒ：３．０〜１０．０％、Ｖ：４．５〜１０．０％およ
びＭｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる遠心鋳造複合素材
に、鍛錬成型比が１．３〜５．０の熱間鍛造を行って成
形したことを特徴とする圧延用複合ロール。
の形状に対応し、耐摩耗性、耐肌荒れ性、さらには強靱
性に優れた高性能ロールを安価に製造することが可能な
圧延用複合ロールを提供する。 【解決手段】 外層がハイス系材料、内層がダクタイル
鋳鉄からなる遠心鋳造製の圧延用複合ロールにおいて、
外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃ
ｒ：３．０〜１０．０％、Ｖ：４．５〜１０．０％およ
びＭｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる遠心鋳造複合素材
に、鍛錬成型比が１．３〜５．０の熱間鍛造を行って成
形したことを特徴とする圧延用複合ロール。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼の圧延の用い
られる圧延用ワークロールに関するものである。
られる圧延用ワークロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】耐摩耗性に優れた圧延用ロール材とし
て、近年ハイス系ロール材と呼ばれるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｗを多量に含有した白鋳鉄が採用されている。とりわけ
特許国際公開ＷＯ８８／０７５９４号公報もしくはＷＯ
９１／１９８２４号公報に示された連続鋳掛け方法によ
る鍛鋼製芯材との組み合わせによる複合ロールは良好な
耐摩耗性を発揮し、ホットストリップ仕上げ圧延用とし
て普及した。しかしながら、前記の従来技術のもので
は、いずれも優れた耐摩耗性を発揮し、ロールの寿命が
長いものの製造コストが非常に高く、そのため適用に当
たってはその適用先が限定されている。
て、近年ハイス系ロール材と呼ばれるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｗを多量に含有した白鋳鉄が採用されている。とりわけ
特許国際公開ＷＯ８８／０７５９４号公報もしくはＷＯ
９１／１９８２４号公報に示された連続鋳掛け方法によ
る鍛鋼製芯材との組み合わせによる複合ロールは良好な
耐摩耗性を発揮し、ホットストリップ仕上げ圧延用とし
て普及した。しかしながら、前記の従来技術のもので
は、いずれも優れた耐摩耗性を発揮し、ロールの寿命が
長いものの製造コストが非常に高く、そのため適用に当
たってはその適用先が限定されている。
【０００３】一方、一般的な遠心鋳造方法を用いた安価
なハイス系ロールは、例えば、特開平２−２３２３３８
号公報、特開平４−３６５８３６号公報、特開平８−６
０２８９号公報等に開示されている。しかしながら、硬
いＭＣ型およびＭ2 Ｃ型炭化物が鋳造時に遠心力の影響
により偏析し、使用した際に肌荒れを招いた。この偏析
を緩和するために性能を犠牲にして含有元素の添加を抑
制せざるを得ず、また、これを補足するため例えばＮｂ
等の特殊元素を添加するも、十分な性能を発揮すること
ができなかった。
なハイス系ロールは、例えば、特開平２−２３２３３８
号公報、特開平４−３６５８３６号公報、特開平８−６
０２８９号公報等に開示されている。しかしながら、硬
いＭＣ型およびＭ2 Ｃ型炭化物が鋳造時に遠心力の影響
により偏析し、使用した際に肌荒れを招いた。この偏析
を緩和するために性能を犠牲にして含有元素の添加を抑
制せざるを得ず、また、これを補足するため例えばＮｂ
等の特殊元素を添加するも、十分な性能を発揮すること
ができなかった。
【０００４】さらに、ハイス系の単層静置鋳造ロール材
を鍛造する試みとしては、特開平８−１５８０１８号公
報が開示されている。この内容は、鋳造材にて生じる偏
析を減少させ均一な材質で、かつ耐摩耗性に優れたロー
ルを提供することを目的として、Ｎｂの０．２〜７．０
％の添加により、鋳造後の炭化物の微細化を図り、鍛造
によるロールの割損を抑制しようとするものである。こ
こで、この特許では、その製造方法として、遠心鋳造法
によっても形成可能との記載がある。しかしながら、上
記の技術が対象とする圧延用のロールは、外層材のみの
単層一体化されたロールに関するものであり、本発明で
対象とする複合のロールのものではない。
を鍛造する試みとしては、特開平８−１５８０１８号公
報が開示されている。この内容は、鋳造材にて生じる偏
析を減少させ均一な材質で、かつ耐摩耗性に優れたロー
ルを提供することを目的として、Ｎｂの０．２〜７．０
％の添加により、鋳造後の炭化物の微細化を図り、鍛造
によるロールの割損を抑制しようとするものである。こ
こで、この特許では、その製造方法として、遠心鋳造法
によっても形成可能との記載がある。しかしながら、上
記の技術が対象とする圧延用のロールは、外層材のみの
単層一体化されたロールに関するものであり、本発明で
対象とする複合のロールのものではない。
【０００５】すなわち、遠心鋳造法により圧延用複合ロ
ールを製造する場合、外層にハイス系材を内層となる芯
材にダクタイル鋳鉄を用いることについては、前記特開
平２−２３２３３８号公報、特開平４−３６５８３６号
公報、特開平８−６０２８９号公報等に開示の通りであ
るが、これらには、鋳造後に鍛造することは開示されて
いなく、そのため鍛造することについて開示のある前記
特開平８−１５８０１８号公報に開示の鍛造温度を１１
５０℃付近とした場合には、芯材であるダクタイル鋳鉄
の共晶温度（凝固終了温度）である１１５４℃と一致
し、この結果内層である芯材のダクタイル鋳鉄が、部分
的に溶融し健全な材料が確保できず、全く実現できるも
のではなかった。
ールを製造する場合、外層にハイス系材を内層となる芯
材にダクタイル鋳鉄を用いることについては、前記特開
平２−２３２３３８号公報、特開平４−３６５８３６号
公報、特開平８−６０２８９号公報等に開示の通りであ
るが、これらには、鋳造後に鍛造することは開示されて
いなく、そのため鍛造することについて開示のある前記
特開平８−１５８０１８号公報に開示の鍛造温度を１１
５０℃付近とした場合には、芯材であるダクタイル鋳鉄
の共晶温度（凝固終了温度）である１１５４℃と一致
し、この結果内層である芯材のダクタイル鋳鉄が、部分
的に溶融し健全な材料が確保できず、全く実現できるも
のではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したような問題に
鑑み、本発明の目的は、従来圧延用ワークロールにおい
て知られている遠心鋳造製の外層をハイス系で、内層を
ダクタイル鋳鉄とした複合ロールについて、最適な温度
での熱間鍛造を行うことにより、該鍛造を可能とし、そ
の結果耐摩耗性、耐肌荒れ性、さらには強靱性に優れた
高性能ロールを安価に供給するものである。
鑑み、本発明の目的は、従来圧延用ワークロールにおい
て知られている遠心鋳造製の外層をハイス系で、内層を
ダクタイル鋳鉄とした複合ロールについて、最適な温度
での熱間鍛造を行うことにより、該鍛造を可能とし、そ
の結果耐摩耗性、耐肌荒れ性、さらには強靱性に優れた
高性能ロールを安価に供給するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解消する
ために、本発明は、次のような手段とする。 （１）外層がハイス系材料、内層がダクタイル鋳鉄から
なる遠心鋳造製の圧延用複合ロールにおいて、外層材の
化学成分が質量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：
０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃｒ：
３．０〜１０．０％、Ｖ：４．５〜１０．０％およびＭ
ｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる遠心鋳造複合素材に、
鍛錬成形比が１．３〜５．０の熱間鍛造を行って成形し
たことを特徴とする圧延用複合ロール。
ために、本発明は、次のような手段とする。 （１）外層がハイス系材料、内層がダクタイル鋳鉄から
なる遠心鋳造製の圧延用複合ロールにおいて、外層材の
化学成分が質量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、Ｓｉ：
０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃｒ：
３．０〜１０．０％、Ｖ：４．５〜１０．０％およびＭ
ｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避的不純物からなる遠心鋳造複合素材に、
鍛錬成形比が１．３〜５．０の熱間鍛造を行って成形し
たことを特徴とする圧延用複合ロール。
【０００８】（２）外層材が、Ｎｂ：０．３〜５．０
％、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．５〜１０．０
％の１種または２種以上を含有したことを特徴とする前
記（１）記載の圧延用複合ロール。 （３）外層材が、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇを１種以上を
０．１０〜０．５０％含有したことを特徴とする前記
（１）または（２）記載の圧延用複合ロール。 （４）芯材のダクタイル鋳鉄が、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，
Ｎｂを、その総計で０．２〜１．５％含有したことを特
徴とする前記（１）〜（３）記載の圧延用複合ロール。
％、Ｎｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．５〜１０．０
％の１種または２種以上を含有したことを特徴とする前
記（１）記載の圧延用複合ロール。 （３）外層材が、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇを１種以上を
０．１０〜０．５０％含有したことを特徴とする前記
（１）または（２）記載の圧延用複合ロール。 （４）芯材のダクタイル鋳鉄が、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，
Ｎｂを、その総計で０．２〜１．５％含有したことを特
徴とする前記（１）〜（３）記載の圧延用複合ロール。
【０００９】（５）外層材と芯材の間に中間層を配した
ことを特徴とする前記（４）記載の圧延用複合ロール。 （６）熱間鍛造を９５０〜１１００℃の温度範囲にて鍛
錬成形を施したことを特徴とする前記（５）記載の圧延
用複合ロール。 （７）外表面の孔型部を熱間鍛造にて成形したことを特
徴とする前記（６）記載の圧延用複合ロールである。
ことを特徴とする前記（４）記載の圧延用複合ロール。 （６）熱間鍛造を９５０〜１１００℃の温度範囲にて鍛
錬成形を施したことを特徴とする前記（５）記載の圧延
用複合ロール。 （７）外表面の孔型部を熱間鍛造にて成形したことを特
徴とする前記（６）記載の圧延用複合ロールである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る外層材の化学
成分を限定した理由を述べる。 Ｃ：１．０〜３．５％ Ｃはロールの性能に直接影響する硬さを得るための重要
な元素である。Ｃ量が１．０％より少ないと耐摩耗性お
よび耐肌荒れ性を向上させるために有効な硬い炭化物の
晶出が少なく、さらに基地に固溶するＣが不足し、焼入
れによっても十分な基地硬さが得られなくなると同時
に、合金添加の効果を十分発揮できない。一方、３．５
％を超えると硬いが脆い炭化物が粗大化し、かつその晶
出量も過大となり、強度が損なわれ、使用中に割損や表
層剥離等が生じ使用に堪えないため、これを上限とし
た。
成分を限定した理由を述べる。 Ｃ：１．０〜３．５％ Ｃはロールの性能に直接影響する硬さを得るための重要
な元素である。Ｃ量が１．０％より少ないと耐摩耗性お
よび耐肌荒れ性を向上させるために有効な硬い炭化物の
晶出が少なく、さらに基地に固溶するＣが不足し、焼入
れによっても十分な基地硬さが得られなくなると同時
に、合金添加の効果を十分発揮できない。一方、３．５
％を超えると硬いが脆い炭化物が粗大化し、かつその晶
出量も過大となり、強度が損なわれ、使用中に割損や表
層剥離等が生じ使用に堪えないため、これを上限とし
た。
【００１１】Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜
２．０％ Ｓｉ，Ｍｏはともに脱酸効果ならびに溶湯の流動性を高
める観点より、一般の高速度鋼に含まれている、各々
０．２〜２．０％の範囲を含有させることが望ましい。 Ｃｒ：３．０〜１０．０％ ＣｒはＣと結合して主にＭ7 Ｃ3 型の硬い炭化物を結晶
粒界に晶出生成し、耐摩耗性を向上させる。Ｍ7 Ｃ3 型
炭化物は遠心鋳造時にも比較的偏析し難いが、網目状に
大きく凝集して晶出する。添加量が少ないと炭化物が少
なく、その効果が十分確保できず、一方、多過ぎると炭
化物の晶出量が過大となり、前述の通り強度が損なわれ
る。そこで適正な範囲として３％以上１０％以下とし
た。
２．０％ Ｓｉ，Ｍｏはともに脱酸効果ならびに溶湯の流動性を高
める観点より、一般の高速度鋼に含まれている、各々
０．２〜２．０％の範囲を含有させることが望ましい。 Ｃｒ：３．０〜１０．０％ ＣｒはＣと結合して主にＭ7 Ｃ3 型の硬い炭化物を結晶
粒界に晶出生成し、耐摩耗性を向上させる。Ｍ7 Ｃ3 型
炭化物は遠心鋳造時にも比較的偏析し難いが、網目状に
大きく凝集して晶出する。添加量が少ないと炭化物が少
なく、その効果が十分確保できず、一方、多過ぎると炭
化物の晶出量が過大となり、前述の通り強度が損なわれ
る。そこで適正な範囲として３％以上１０％以下とし
た。
【００１２】Ｖ：４．５〜１０．０％ Ｖは優先的にＣと結合し極めて硬く粒状のＭＣ型炭化
物、すなわちＶＣ炭化物を形成し耐摩耗性を向上させる
ために極めて有用な元素である。しかし、４．５％未満
であるとその効果は小さく、一方、１０％を超えるとＶ
Ｃ型炭化物は比重が小さく遠心鋳造時に内面側に重力偏
析しやすくなるため偏析の抑制と強度を損なわない範囲
として１０％を上限とした。
物、すなわちＶＣ炭化物を形成し耐摩耗性を向上させる
ために極めて有用な元素である。しかし、４．５％未満
であるとその効果は小さく、一方、１０％を超えるとＶ
Ｃ型炭化物は比重が小さく遠心鋳造時に内面側に重力偏
析しやすくなるため偏析の抑制と強度を損なわない範囲
として１０％を上限とした。
【００１３】Ｍｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％ ＭｏおよびＷは主として硬いＭ2 Ｃ型炭化物を形成し耐
摩耗性を向上させ、Ｖと共に本発明材の重要な元素であ
る。その効果が現れるためには少なくとも１種を２％以
上含有させる必要があり、望ましくは両元素の総量が４
％以上１５％以下である。このＭ2 Ｃ型炭化物は棒状で
結晶粒界に凝集して晶出する。この炭化物は先に述べた
連続鋳掛け方法では比較的偏析することなく鋳造できる
ため利用されているが、前記特開平８−６０２８９号公
報に開示の通り、一般に遠心鋳造方法においては層状に
偏析が発生しやすいため、耐肌荒れ性を損ない利用は出
来なかった。なお、本発明材においては鋳造時に晶出し
たＭ2 Ｃ型炭化物は、その後の熱処理工程を経てしばし
ばＭ6 Ｃ型炭化物になることがある。
摩耗性を向上させ、Ｖと共に本発明材の重要な元素であ
る。その効果が現れるためには少なくとも１種を２％以
上含有させる必要があり、望ましくは両元素の総量が４
％以上１５％以下である。このＭ2 Ｃ型炭化物は棒状で
結晶粒界に凝集して晶出する。この炭化物は先に述べた
連続鋳掛け方法では比較的偏析することなく鋳造できる
ため利用されているが、前記特開平８−６０２８９号公
報に開示の通り、一般に遠心鋳造方法においては層状に
偏析が発生しやすいため、耐肌荒れ性を損ない利用は出
来なかった。なお、本発明材においては鋳造時に晶出し
たＭ2 Ｃ型炭化物は、その後の熱処理工程を経てしばし
ばＭ6 Ｃ型炭化物になることがある。
【００１４】本発明材の基本成分は、上述の通りである
が、例えば、適用を対象とするロールの寸法、要求され
るロールの使用特性等により、その他の化学成分とし
て、上記した本発明の化学成分に加えて、以下のものを
適宜添加するとよい。 Ｎｂ：０．３〜５．０％ ＮｂはＶと同様にＣと強く結合しＭＣ型のＮｂＣ炭化物
を形成するが、溶湯よりも軽いため、遠心鋳造時の遠心
分離による偏析が生じ易いＶＣ炭化物に対しＮｂＣ炭化
物は比重が溶湯と大きく変わらず、前記偏析が生じにく
い。従って、その添加により耐摩耗性の向上および偏析
の抑制に実質的に効果が現れる０．５％以上含有させる
ことが有効である。しかしながら、Ｎｂを添加しすぎる
と材料が過共晶域となりやすく脆弱化ならびに著しい不
均一組織が生じ、その後の鍛造工程を経ても目標とする
組織が得られないため、その上限値として５．０％以下
とする。
が、例えば、適用を対象とするロールの寸法、要求され
るロールの使用特性等により、その他の化学成分とし
て、上記した本発明の化学成分に加えて、以下のものを
適宜添加するとよい。 Ｎｂ：０．３〜５．０％ ＮｂはＶと同様にＣと強く結合しＭＣ型のＮｂＣ炭化物
を形成するが、溶湯よりも軽いため、遠心鋳造時の遠心
分離による偏析が生じ易いＶＣ炭化物に対しＮｂＣ炭化
物は比重が溶湯と大きく変わらず、前記偏析が生じにく
い。従って、その添加により耐摩耗性の向上および偏析
の抑制に実質的に効果が現れる０．５％以上含有させる
ことが有効である。しかしながら、Ｎｂを添加しすぎる
と材料が過共晶域となりやすく脆弱化ならびに著しい不
均一組織が生じ、その後の鍛造工程を経ても目標とする
組織が得られないため、その上限値として５．０％以下
とする。
【００１５】Ｎｉ：０．２〜５．０％ Ｎｉは０．２％以上を添加すると焼入れ性を向上させる
効果を有する。直径の大きいロールなど大きい硬化深度
が要求される場合には、その要求に応じて添加するとよ
い。しかし、多量に添加すると残留オーステナイトが過
剰となりかえって高硬度が得られなくなるため、５％以
下の範囲で用いると有効である。 Ｃｏ：０．５〜１０．０％ Ｃｏは０．５％以上添加すると、高温使用下で基地の硬
さと強度を向上させるもので、特に熱間圧延用のロール
には１０％以下の範囲で用いると有効である。 Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇを１種以上０．１０〜０．５０
％ Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＭｇはＭＣ型炭化物の重力偏析を抑
制し、また、分散晶出させる効果があり、本発明におい
てはその効果が発揮される。
効果を有する。直径の大きいロールなど大きい硬化深度
が要求される場合には、その要求に応じて添加するとよ
い。しかし、多量に添加すると残留オーステナイトが過
剰となりかえって高硬度が得られなくなるため、５％以
下の範囲で用いると有効である。 Ｃｏ：０．５〜１０．０％ Ｃｏは０．５％以上添加すると、高温使用下で基地の硬
さと強度を向上させるもので、特に熱間圧延用のロール
には１０％以下の範囲で用いると有効である。 Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇを１種以上０．１０〜０．５０
％ Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＭｇはＭＣ型炭化物の重力偏析を抑
制し、また、分散晶出させる効果があり、本発明におい
てはその効果が発揮される。
【００１６】次に、製造方法について具体的に述べる。
本発明においては、先ず遠心鋳造方法によりハイス系外
層材の溶湯をまず鋳造し、一定時間経過後、内層である
芯材となるダクタイル鋳鉄の溶湯を引続いて鋳造して両
材を溶着させ、中実型の複合ロールを製造する。さて、
本発明材を遠心鋳造方法にて鋳造した場合、外層材は前
記の通り炭化物、特にＭ2 Ｃ型炭化物が層状に、また、
軽いＶＣ炭化物は遠心分離により内面側に富加して偏析
が生じ易い。さらに、図１に示すようにＭ2 Ｃ型ならび
にＭ7 Ｃ3 型炭化物は比較的大きく、かつ結晶粒界に凝
集して晶出する。従って、この素材のままでは、ロール
として使用した際、前述のように、耐肌荒れ性と強靱性
を満足させることができない。
本発明においては、先ず遠心鋳造方法によりハイス系外
層材の溶湯をまず鋳造し、一定時間経過後、内層である
芯材となるダクタイル鋳鉄の溶湯を引続いて鋳造して両
材を溶着させ、中実型の複合ロールを製造する。さて、
本発明材を遠心鋳造方法にて鋳造した場合、外層材は前
記の通り炭化物、特にＭ2 Ｃ型炭化物が層状に、また、
軽いＶＣ炭化物は遠心分離により内面側に富加して偏析
が生じ易い。さらに、図１に示すようにＭ2 Ｃ型ならび
にＭ7 Ｃ3 型炭化物は比較的大きく、かつ結晶粒界に凝
集して晶出する。従って、この素材のままでは、ロール
として使用した際、前述のように、耐肌荒れ性と強靱性
を満足させることができない。
【００１７】そこで、本発明者らは、遠心鋳造したハイ
ス系の化学成分からなる試験材を使用して、鍛造温度お
よび成形比を種々変更させた試験、また、鍛造時の成形
性および鍛造条件を特定すべく、その代表特性である降
伏強度および最大伸びの試験を行い本発明の完成に至っ
た。前記試験の結果によると、前記試験材に成形比３．
０の鍛造を施した結果、比較的大きな炭化物が凝集して
晶出していたＭ2 Ｃ型およびＭ7 Ｃ3 型炭化物が微細に
分割され、もともと微細で粒状に晶出していたＭＣ型炭
化物と共に分散され、図２に示すとうり均質な金属組織
が得られた。
ス系の化学成分からなる試験材を使用して、鍛造温度お
よび成形比を種々変更させた試験、また、鍛造時の成形
性および鍛造条件を特定すべく、その代表特性である降
伏強度および最大伸びの試験を行い本発明の完成に至っ
た。前記試験の結果によると、前記試験材に成形比３．
０の鍛造を施した結果、比較的大きな炭化物が凝集して
晶出していたＭ2 Ｃ型およびＭ7 Ｃ3 型炭化物が微細に
分割され、もともと微細で粒状に晶出していたＭＣ型炭
化物と共に分散され、図２に示すとうり均質な金属組織
が得られた。
【００１８】図３は前記の試験の結果を示し、鍛造での
成形比と本発明材の引張り強度の関係を示すが、図３か
ら明らかなように、引張り強度は鋳造時の７００ＭＰａ
であったものが成形比を１．３以上とすることで３０％
から５０％と向上し強靱性が付与された。なお、ここで
成形比は鍛造作業で一般的に用いられる指標の一つで鍛
造前後の材料の断面積比、具体的には、初めての断面積
／鍛造後の断面積である。さらに要求される耐肌荒れ性
に対しても十分満足する均質な金属組織が達成された。
一方、成形比を大きくすれば、その効果は高いが、加熱
・鍛造作業の繰り返しが多くなるため経済的でなく、実
用的な上限として５以下とした。また、鍛造工程でロー
ル径および長さを変えることができ鋳造材料と異なり素
材および製品寸法を自由に選ぶことが出来る。
成形比と本発明材の引張り強度の関係を示すが、図３か
ら明らかなように、引張り強度は鋳造時の７００ＭＰａ
であったものが成形比を１．３以上とすることで３０％
から５０％と向上し強靱性が付与された。なお、ここで
成形比は鍛造作業で一般的に用いられる指標の一つで鍛
造前後の材料の断面積比、具体的には、初めての断面積
／鍛造後の断面積である。さらに要求される耐肌荒れ性
に対しても十分満足する均質な金属組織が達成された。
一方、成形比を大きくすれば、その効果は高いが、加熱
・鍛造作業の繰り返しが多くなるため経済的でなく、実
用的な上限として５以下とした。また、鍛造工程でロー
ル径および長さを変えることができ鋳造材料と異なり素
材および製品寸法を自由に選ぶことが出来る。
【００１９】さらに、型鋼圧延用の孔型ロール等孔型を
有するロールにおいては、図４に示すように、鍛造工程
にて孔型部の形状を作ることができる。すなわち、図４
は本発明に係る複合ロールの断面図であり、芯材２に対
して外層材１での孔型３を熱間鍛造にて成形した状態を
示している。従って、従来の鋳造法のみにより、孔型ロ
ールを製造する場合のようにロールの有効径（使用する
径）に加え、孔型の深さを加えた非常に厚い部分を合金
の多量に含有した高価な外層材料とすることなく安価に
製造でき、さらに孔型部のみを大きな成形比で鍛造する
ことにより、強靱性および組織の均一性等のロール性能
をさらに向上させると共に材料の歩留りを良くするため
に有効である。
有するロールにおいては、図４に示すように、鍛造工程
にて孔型部の形状を作ることができる。すなわち、図４
は本発明に係る複合ロールの断面図であり、芯材２に対
して外層材１での孔型３を熱間鍛造にて成形した状態を
示している。従って、従来の鋳造法のみにより、孔型ロ
ールを製造する場合のようにロールの有効径（使用する
径）に加え、孔型の深さを加えた非常に厚い部分を合金
の多量に含有した高価な外層材料とすることなく安価に
製造でき、さらに孔型部のみを大きな成形比で鍛造する
ことにより、強靱性および組織の均一性等のロール性能
をさらに向上させると共に材料の歩留りを良くするため
に有効である。
【００２０】次に、鍛造する温度範囲についての限定理
由を述べる。一般に鍛造温度は高い程よいと考えられて
いる。これは高温ほど材料の変形に要する荷重が小さ
く、かつ大きな延性も付与されるため、一度に大きく鍛
造変形することができ効率よく作業が行え、経済的であ
る。とりわけ、本発明の構成の一つであるハイス系外層
材は、脆弱な炭化物を多量に含んでいるため、極めて鍛
造し難い材料であり、できるだけ高温での鍛造作業が望
ましいと考えられていた。
由を述べる。一般に鍛造温度は高い程よいと考えられて
いる。これは高温ほど材料の変形に要する荷重が小さ
く、かつ大きな延性も付与されるため、一度に大きく鍛
造変形することができ効率よく作業が行え、経済的であ
る。とりわけ、本発明の構成の一つであるハイス系外層
材は、脆弱な炭化物を多量に含んでいるため、極めて鍛
造し難い材料であり、できるだけ高温での鍛造作業が望
ましいと考えられていた。
【００２１】このようなハイス系材料に、鍛造を施すも
のとしては、従来技術で述べた特開平７−２３３４４１
号公報では１１８０〜１２００℃に加熱した鍛造を実
施、特開平８−１５８０１８号公報では鍛造温度を１１
５０℃付近と高い温度で実施することが開示されている
が、既に述べた通り、このような温度では、芯材である
ダクタイル鋳鉄の共晶温度（凝固終了温度）である１１
５４℃と一致し、この結果ダクタイル鋳鉄の一部が、部
分的に溶融し、健全な材料が確保できず、全く実現でき
るものではなかった。そこで、本発明は、種々の試験の
実施により、鍛造作業を９５０〜１１００℃の温度範囲
で行うことにより、作業性良く健全な芯材を有する高性
能複合ロールを得ることが出来た。
のとしては、従来技術で述べた特開平７−２３３４４１
号公報では１１８０〜１２００℃に加熱した鍛造を実
施、特開平８−１５８０１８号公報では鍛造温度を１１
５０℃付近と高い温度で実施することが開示されている
が、既に述べた通り、このような温度では、芯材である
ダクタイル鋳鉄の共晶温度（凝固終了温度）である１１
５４℃と一致し、この結果ダクタイル鋳鉄の一部が、部
分的に溶融し、健全な材料が確保できず、全く実現でき
るものではなかった。そこで、本発明は、種々の試験の
実施により、鍛造作業を９５０〜１１００℃の温度範囲
で行うことにより、作業性良く健全な芯材を有する高性
能複合ロールを得ることが出来た。
【００２２】図５は本発明の代表的な外層材の高温での
降伏強度（鍛造変形が可能な応力）と最大伸びとを温度
との関係で示した。降伏強度は高温ほど低く、すなわ
ち、小さな荷重で鍛造できる。一方、最大伸びは９５０
〜１１００℃で高い値を示し、９５０℃より低いと、ま
た１１００℃より高くなると伸びが急激に低下し、鍛造
時に割れやすくなる。従って、前記の温度範囲によると
鍛造による割れの発生を無くし、かつ最も効率の高い鍛
造作業が可能となった。また、本発明の構成要件の一つ
であるダクタイル鋳鉄の芯材の鍛造における部分的な再
溶融による材料劣化を防止するためにも鍛造温度は上限
値の１１００℃を超えてはならない。
降伏強度（鍛造変形が可能な応力）と最大伸びとを温度
との関係で示した。降伏強度は高温ほど低く、すなわ
ち、小さな荷重で鍛造できる。一方、最大伸びは９５０
〜１１００℃で高い値を示し、９５０℃より低いと、ま
た１１００℃より高くなると伸びが急激に低下し、鍛造
時に割れやすくなる。従って、前記の温度範囲によると
鍛造による割れの発生を無くし、かつ最も効率の高い鍛
造作業が可能となった。また、本発明の構成要件の一つ
であるダクタイル鋳鉄の芯材の鍛造における部分的な再
溶融による材料劣化を防止するためにも鍛造温度は上限
値の１１００℃を超えてはならない。
【００２３】さらに、ダクタイル鋳鉄では高温において
ダクタイル鋳鉄の最大の組織的特徴である球状黒鉛が変
形したり成長集合して材質劣化を起こし易い。そこで、
この変化を抑制する目的で、本来ダクタイル鋳鉄に含有
することが望ましくないとされている炭化物形成元素、
すなわちＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，ＶおよびＮｂを総量で０．２
〜１．５％の範囲で含有させた。すなわち、図６に示す
ように、０．２％未満の含有では黒鉛の成長を抑制する
効果が実質的になく、１．５％超えると脆弱な炭化物が
多量に存在し強度が低下するため、０．２〜１．５％を
適正な含有範囲とした。
ダクタイル鋳鉄の最大の組織的特徴である球状黒鉛が変
形したり成長集合して材質劣化を起こし易い。そこで、
この変化を抑制する目的で、本来ダクタイル鋳鉄に含有
することが望ましくないとされている炭化物形成元素、
すなわちＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，ＶおよびＮｂを総量で０．２
〜１．５％の範囲で含有させた。すなわち、図６に示す
ように、０．２％未満の含有では黒鉛の成長を抑制する
効果が実質的になく、１．５％超えると脆弱な炭化物が
多量に存在し強度が低下するため、０．２〜１．５％を
適正な含有範囲とした。
【００２４】なお、これらの元素は本発明の外層材にも
多量に含有されているため、鋳造時の外層材と芯材の溶
着時に外層材に含有されたこれらの元素が少量芯材に希
釈添加される。そのため、この量を予め予測して芯材の
溶解時の化学成分を決定することが望ましい。また、こ
の種の遠心鋳造方法による複合ロールの製造で良く用い
られる中間層を外層材と芯材との間で設けた場合も、本
発明が目的とする前記作用、効果が得られる。なお、前
記中間層の材質としては、例えばＣ：１．０〜２．５％
のアダマイト材を使用すると良い。
多量に含有されているため、鋳造時の外層材と芯材の溶
着時に外層材に含有されたこれらの元素が少量芯材に希
釈添加される。そのため、この量を予め予測して芯材の
溶解時の化学成分を決定することが望ましい。また、こ
の種の遠心鋳造方法による複合ロールの製造で良く用い
られる中間層を外層材と芯材との間で設けた場合も、本
発明が目的とする前記作用、効果が得られる。なお、前
記中間層の材質としては、例えばＣ：１．０〜２．５％
のアダマイト材を使用すると良い。
【００２５】
【実施例】本発明の実施例として、表１に示す化学成分
を遠心鋳造方法にて直径８００ｍｍの複合ロールを鋳造
した後、１１００℃に加熱し９５０℃以上の温度範囲に
て鍛造成形し、これを繰り返し、直径６５０ｍｍ、外層
厚み約８０ｍｍ（鍛造成形比１．５）とし、さらに、局
部鍛造にて深さ５０ｍｍの孔型を成形（最終鍛造成形比
２．１）し、複合ロールを製造した。その後、これを前
記の通り鍛造し所定の寸法・形状に成形し、引続き焼鈍
した。外径ならびに長さ方向を粗加工した後、硬化熱処
理を施し、最終的に仕上げ加工を実施し、Ｈ形鋼の圧延
用ロールを製作し、実際の圧延に供した。
を遠心鋳造方法にて直径８００ｍｍの複合ロールを鋳造
した後、１１００℃に加熱し９５０℃以上の温度範囲に
て鍛造成形し、これを繰り返し、直径６５０ｍｍ、外層
厚み約８０ｍｍ（鍛造成形比１．５）とし、さらに、局
部鍛造にて深さ５０ｍｍの孔型を成形（最終鍛造成形比
２．１）し、複合ロールを製造した。その後、これを前
記の通り鍛造し所定の寸法・形状に成形し、引続き焼鈍
した。外径ならびに長さ方向を粗加工した後、硬化熱処
理を施し、最終的に仕上げ加工を実施し、Ｈ形鋼の圧延
用ロールを製作し、実際の圧延に供した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、耐
摩耗性に極めて優れた材料を先ず遠心鋳造方法により小
径から大径まで、さらに厚肉のロールも簡便に製造出来
る。さらに鍛造により寸法および形状を大幅に変えるこ
とも容易であり、かつ均一な金属組織が得られ、耐肌荒
れ性および強靱性をも付与でき、種々の寸法・形状のロ
ールに対して高性能ロールを経済的に供給することが可
能となった。
摩耗性に極めて優れた材料を先ず遠心鋳造方法により小
径から大径まで、さらに厚肉のロールも簡便に製造出来
る。さらに鍛造により寸法および形状を大幅に変えるこ
とも容易であり、かつ均一な金属組織が得られ、耐肌荒
れ性および強靱性をも付与でき、種々の寸法・形状のロ
ールに対して高性能ロールを経済的に供給することが可
能となった。
【図１】本発明における遠心鋳造素材の顕微鏡組織写真
（５０倍）、
（５０倍）、
【図２】本発明材の代表的な顕微鏡組織写真（５０
倍）、
倍）、
【図３】本発明における鍛造成形比と引張強度との関係
を示す図、
を示す図、
【図４】本発明に係る複合ロールの断面図、
【図５】本発明材の高温での機械的性質を示す図、
【図６】本発明における芯材の材質特性（黒鉛球状化と
引張強度）を示す図である。
引張強度）を示す図である。
１ 外層材 ２ 芯材 ３ 孔型
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２１Ｄ 8/00 Ｃ２１Ｄ 8/00 Ｄ Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｂ 37/06 37/06 Ｚ 38/38 38/38 38/58 38/58 (72)発明者 久保 修 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 Ｆターム(参考） 4E016 AA02 AA04 AA05 CA04 CA08 CA09 DA06 EA02 EA23 FA02 FA18 4K032 AA07 AA12 AA16 AA19 AA20 AA22 AA23 AA24 AA31 AA32 AA36 AA37 CC04
Claims (7)
- 【請求項１】 外層がハイス系材料、内層がダクタイル
鋳鉄からなる遠心鋳造製の圧延用複合ロールにおいて、
外層材の化学成分が質量％で、Ｃ：１．０〜３．５％、
Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃ
ｒ：３．０〜１０．０％、Ｖ：４．５〜１０．０％およ
びＭｏ，Ｗの１種または２種を２〜１５％含有し、残部
がＦｅおよび不可避的不純物からなる遠心鋳造複合素材
に、鍛錬成形比が１．３〜５．０の熱間鍛造を行って成
形したことを特徴とする圧延用複合ロール。 - 【請求項２】 外層材が、Ｎｂ：０．３〜５．０％、Ｎ
ｉ：０．２〜５．０％、Ｃｏ：０．５〜１０．０％の１
種または２種以上を含有したことを特徴とする請求項１
記載の圧延用複合ロール。 - 【請求項３】 外層材が、Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇを１
種以上を０．１０〜０．５０％含有したことを特徴とす
る請求項１または２記載の圧延用複合ロール。 - 【請求項４】 芯材のダクタイル鋳鉄が、Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｖ，Ｎｂを、その総計で０．２〜１．５％含有した
ことを特徴とする請求項１〜３記載の圧延用複合ロー
ル。 - 【請求項５】 外層材と芯材の間に中間層を配したこと
を特徴とする請求項４記載の圧延用複合ロール。 - 【請求項６】 熱間鍛造を９５０〜１１００℃の温度範
囲にて鍛錬成形を施したことを特徴とする請求項５記載
の圧延用複合ロール。 - 【請求項７】 外表面の孔型部を熱間鍛造にて成形した
ことを特徴とする請求項６記載の圧延用複合ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000110082A JP2001294975A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 圧延用複合ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000110082A JP2001294975A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 圧延用複合ロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294975A true JP2001294975A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18622664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000110082A Abandoned JP2001294975A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | 圧延用複合ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001294975A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214722A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高耐摩耗、高靱性高速度工具鋼およびその製造方法 |
| JP2009066633A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Kubota Corp | 圧延用複合ロール |
| FR2947746A1 (fr) * | 2009-07-10 | 2011-01-14 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de fabrication d'un composant mecanique en fonte |
| CN108774708A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-09 | 宁波力古机械制造有限公司 | 一种高铁滚珠岔道滑板床qt500-7铸件及其铸造方法 |
| CN113249658A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-13 | 常州凯达重工科技有限公司 | 高速钢立辊环及其制备方法 |
| CN114959506A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-08-30 | 河冶科技股份有限公司 | 超薄不锈钢轧制轧辊用高速钢及其制备方法 |
-
2000
- 2000-04-12 JP JP2000110082A patent/JP2001294975A/ja not_active Abandoned
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008214722A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高耐摩耗、高靱性高速度工具鋼およびその製造方法 |
| JP2009066633A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Kubota Corp | 圧延用複合ロール |
| FR2947746A1 (fr) * | 2009-07-10 | 2011-01-14 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de fabrication d'un composant mecanique en fonte |
| CN108774708A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-09 | 宁波力古机械制造有限公司 | 一种高铁滚珠岔道滑板床qt500-7铸件及其铸造方法 |
| CN113249658A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-08-13 | 常州凯达重工科技有限公司 | 高速钢立辊环及其制备方法 |
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