JP2003105482A - 熱間圧延用複合ロール - Google Patents

熱間圧延用複合ロール

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JP2003105482A
JP2003105482A JP2001300382A JP2001300382A JP2003105482A JP 2003105482 A JP2003105482 A JP 2003105482A JP 2001300382 A JP2001300382 A JP 2001300382A JP 2001300382 A JP2001300382 A JP 2001300382A JP 2003105482 A JP2003105482 A JP 2003105482A
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roll
cast iron
hot rolling
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ductile cast
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Toshiro Maekawa
敏郎 前川
Takashi Kanbe
隆 神戸
Yoshihiro Miki
良浩 三木
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Kogi Corp
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Kogi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性を向上させたダクタイル鋳鉄単層か
らなる熱間圧延用ロールの問題点を解消し、耐肌荒れ
性、耐ヒートクラック性に優れると共に耐摩耗性に優
れ、且つ粗列スタンドのような強負荷にも耐えうる強靭
性と耐折損性を備え、ロール製作での加工性も良好な熱
間圧延用複合ロールの提供を課題とする。 【解決手段】 外層をダイクタイル鋳鉄で構成すると共
に内層を鋳鉄又は鋳鋼で構成し、前記外層のダクタイル
鋳鉄の成分組成が重量%で、C:2.5〜3.8%、S
i:1.0〜2.5%、Mn:0.3〜1.5%、N
i:0.5〜3.5%、Cr:0.1〜1.5%、M
o:0.2〜2.5%、及びW、V、Nbの1種又は2
種以上をW+V+Nb:0.3〜2.0%含有すると共
に、残部が実質的にFeからなる熱間圧延用複合ロール
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱間圧延用複合ロー
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】線材圧延、棒鋼圧延等の熱間圧延に用い
られるロール材として、最近は鋳鉄系ロール材の数倍の
耐摩耗性を持つハイス系ロール材が実用化されてきてい
る。しかしハイス系ロール材は一般に高価であり、しか
も特有の肌荒れが生じ易い欠点がある。またハイクロム
鋳鉄、Ni−グレン材等は硬度がショア硬度で80前後
あり、耐摩耗性に優れているが、耐肌荒れ性の点でダク
タイル鋳鉄材よりも劣っている。また、特に強負荷のか
かる粗列のスタンドでは熱負荷も大きいことから、ヒー
トクラックの発生が多いため、圧延肌を重視する圧延工
場等においては、安定した耐肌荒れ性と耐ヒートクラッ
ク性を有するダクタイル鋳鉄材を用いた熱間圧延用ロー
ルが多数使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記ダクタイル鋳鉄材
は、一般に硬度的にはショア硬度(Hs)で70前後が
上限であり、耐摩耗性に限界がある。またハイクロム鋳
鉄、Ni−グレン材等のショア硬度が80前後の耐摩耗
性に優れた鋳鉄系ロール材も一部で使用されているが、
やはり肌荒れ性の点でダクタイル鋳鉄よりも劣る。この
ため本発明者は特願平11−304927号において、
耐摩耗性を向上させたダクタイル鋳鉄からなる熱間圧延
用ロールを提供し、耐肌荒れ性と耐ヒートクラック性が
よく、且つ耐摩耗性もよいものを提供した。ところが前
記特願平11−304927号に示す熱間圧延ロール
は、耐摩耗性を向上させたダクタイル鋳鉄そのものから
なる単層ロールであることから、ロール製作時のジャー
ナル部も硬くなっており、該ジャーナル部の加工性が非
常に悪いという問題があった。また胴部の外層部はもと
より内部までも硬く且つもろい組織となっていることか
ら、強靭性が不足し、ロール使用時の耐折損性が悪くな
るという問題があった。
【0004】そこで本発明は、上記従来の耐摩耗性を向
上させたダクタイル鋳鉄単層からなる熱間圧延用ロール
の問題点を解消し、耐肌荒れ性、耐ヒートクラック性に
優れると共に、耐摩耗性に優れ、且つ粗列スタンドのよ
うな強負荷にも耐えうる強靭性と耐折損性を備え、ロー
ル製作での加工性も良好な熱間圧延用複合ロールの提供
を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の熱間圧延用複合ロールは、外層をダイクタイル鋳鉄
で構成すると共に内層を鋳鉄又は鋳鋼で構成し、前記外
層のダクタイル鋳鉄の成分組成が重量%で、C:2.5
〜3.8%、Si:1.0〜2.5%、Mn:0.3〜
1.5%、Ni:0.5〜3.5%、Cr:0.1〜
1.5%、Mo:0.2〜2.5%、及びW、V、Nb
の1種又は2種以上をW+V+Nb:0.3〜2.0%
含有すると共に、残部が実質的にFeから成ることを第
1の特徴としている。また本発明の熱間圧延用複合ロー
ルは、上記第1の特徴に加えて、遠心鋳造法若しくは中
抜き鋳造法により内層と外層とを一体化したことを第2
に特徴としている。
【0006】上記本発明の第1の特徴によれば、ロール
の内層を鋳鉄又は鋳鋼で構成することで、ロール全体に
強靭性と耐折損性とを十分に付与させることができると
共に、ロール製作に際しての切削加工等のロール加工性
を十分に向上させることができる。加えてロール外層
を、そこに示したC、Si、Mn、Ni、Cr、Moの
各成分と、W、V、Nbを合計で0.3〜2.0重量%
加えたダクタイル鋳鉄で構成することで、外層基地中に
硬質の微細炭化物を晶出或いは析出させることが可能と
なり、よってロール外層の性質としてダクタイル鋳鉄ロ
ールが持つ本来の良さ、即ち良好な耐肌荒れ性、耐ヒー
トクラック性を保持しつつ、ロール表面の耐摩耗性も向
上させることが可能になる。よって本発明の熱間圧延用
複合ロールは、粗列スタンド用ロールとしても充分に適
応することが可能である。また上記第2の特徴によれ
ば、第1の特徴による上記作用効果に加えて、遠心鋳造
法若しくは中抜き鋳造法により内層と外層とを一体化し
たので、内層と外層との境界部の強度を損なうことなく
溶着一体化させることができる。
【0007】上記においてロールの内層を構成する鋳鉄
としては、ダクタイル鋳鉄を用いることができる。この
場合のダクタイル鋳鉄は、従来の硬度が少なくともHs
70前後程度未満の、強靭性と加工性に優れた一般的な
ダクタイル鋳鉄(通常はHs50程度)を言うものとす
る。勿論、他の鋳鉄を用いることもできる。この場合に
も強靭性と加工性に優れた鋳鉄が好ましい。またロール
の内層を構成する鋳鋼の場合も、強靭性と加工性に優れ
た鋳鋼を用いるのが好ましい。
【0008】本発明の熱間圧延用複合ロールについて、
それに用いられるダクタイル鋳鉄の成分組成における各
成分元素の含有範囲の限定理由について、以下に説明す
る。なお成分組成は全て重量%で示す。Cの含有量は
2.5〜3.8%とする。2.5%未満ではセメンタイ
ト及び黒鉛の量が不足である。また3.8%を超えると
脆弱になる。黒鉛、セメンタイトを良好に晶出させるた
めに3.3〜3.6%が好ましい。
【0009】Siの含有量は1.0〜2.5%とする。
Siは黒鉛促進化元素で、少ないと黒鉛が晶出しない。
また多すぎると材質を脆くする。よって1.0〜2.5
%とした。好ましくは1.3〜1.8%とする。
【0010】Mnの含有量は0.3〜1.5%とする。
Mnは炭化物生成元素で、少ないとセメンタイトが晶出
しにくい。また多すぎると内部まで硬くなりすぎて脆く
なる。よって0.3〜1.5%とした。好ましくは0.
6〜1.0%とする。
【0011】Niの含有量は、0.5〜3.5%とす
る。Niは黒鉛化促進元素である。また含有により基地
の強化、焼入れ性の向上を図ることができる。少ないと
硬度が上がらず、多すぎると残留オーステナイトが多く
なって割れ易く、靭性も低下する。よって0.5〜3.
5%とした。好ましくは2.4〜3.0%とする。
【0012】Crの含有量は0.1〜1.5%とする。
Crは炭化物生成元素である。少ないとセメンタイトが
晶出し難い。多くなりすぎると硬くなりすぎて割れ易
く、靭性、耐ヒートクラック性が低下する。よって0.
1〜1.5%とした。好ましくは0.2〜0.7%とす
る。
【0013】Moの含有量は0.2〜2.5%とする。
Moは基地強化、焼入れ性を向上させる。少ないと硬度
が出ず、多すぎると割れ易くなる。従来の一般的なダク
タイル鋳鉄の場合は0.2〜0.6%程度であるが、本
発明では基地中に微細なMC型炭化物、MC型炭化
物を晶出または析出させて、耐摩耗性を向上させる。好
ましくは0.6〜2.0%とする。
【0014】WとVとNbは、その1種又は2種以上を
全体で0.3〜2.0%含有させる。WはMC型炭化
物及びMC型炭化物を、V及びNbはMC型炭化物を
晶出または析出し、耐摩耗性を向上させる。各元素とも
1.0%を超えて含有させると粗大な一次炭化物が晶出
し、黒鉛晶出量が少なくなり、耐肌荒れ性、耐ヒートク
ラック性を劣化させる。ダクタイル鋳鉄が持つ優れた耐
肌荒れ性を確保するためには、基地中に微細な炭化物を
晶出または析出させることが必要である。望ましくはW
を0.3〜1.0%、V又はNbを0.3〜1.0%と
するのが良い。
【0015】本発明の第1の特徴において示した成分組
成のダクタイル鋳鉄を鋳込むと、鋳放し状態でショア硬
度が75前後になる。このため製造時に割れ易い状況が
ある。また当然ながら残留応力も高い。従って残留オー
ステナイトの変態をさせるための調質熱処理、及び十分
な歪み取りを行うための歪取熱処理を行うのが好まし
い。これには歪み取りと残留オーステナイトの変態を促
すための歪取調質熱処理を行う。歪取調質熱処理は、ロ
ール用に鋳造されたダクタイル鋳鉄を鋳放しの状態から
400〜600℃、好ましくは500〜600℃に加熱
して、例えば5〜15時間保持し、その後できるだけゆ
っくりと徐冷する。しかし前記歪取調質熱処理の時間に
ついては被熱処理材の量や厚み等に左右されるので、特
に限定されるものではない。要するに前記歪取熱処理と
残留オーステナイトの変態を促す調質熱処理が十分にな
されるように、温度、時間を調整すればよい。
【0016】
【実施例】本発明にかかる熱間圧延用複合ロールを実施
例1〜6とし、その比較例を1、2として、外層の各成
分組成を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】実施例1〜6について、表1に示す成分組
成を有する各ダイクタイル鋳鉄溶湯を外層材料とし、実
施例1〜3の場合は、内層材として従来の一般的なダク
タイル鋳鉄を用い、これを中抜き鋳造法により鋳込んで
複合ロールを構成した。また実施例4〜6の場合は、内
層材として従来の一般的な鋳鋼を用い、これを中抜き鋳
造法により鋳込んで複合ロールを構成した。前記内層材
として使用する従来の一般的なダクタイル鋳鉄はHsが
50程度以下である。同様に従来の一般的な鋳鋼も硬度
がHs50程度以下である。また比較例1は、本発明に
おいて外層材として用いられるダクタイル鋳鉄の成分範
囲からW、V、Nbの範囲が外れたダクタイル鋳鉄材を
用いて単層ロールとして鋳込んだもの(一体型にしたも
の)で、比較例2は、本発明において外層材として用い
られるダクタイル鋳鉄(実施例2、5の成分に近い)を
用いて単層ロールとして鋳込んだもの(一体型にしたも
の)である。実施例1〜6、比較例1、2について得ら
れたロールの各部の機械的性質を表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】表2より、実施例1〜6とそれらに対応す
る比較例1、2とを比較すると、実施例におけるロール
内層がその伸び、シャルピー衝撃値及び破壊靭性の各値
において比較例のロール軸(ロール内層に相当)での値
に較べてかなり上回っており、またショア硬度では実施
例の内層の値が比較例の軸の値をかなり下回っているこ
とが判る。よって全体として実施例1〜6のロールは、
比較例1、2のロールに較べてロールとしての強靭性、
耐折損性が優れていることが判る。またロールジャーナ
ル部等を加工するに際してのロールの加工性が、比較例
に較べて優れていることが判る。また実施例1〜6のロ
ール外層は、そのショア硬度(耐摩耗性)が比較例1の
ロール胴部のそれよりも優れており、比較例2のロール
胴部のショア硬度(耐摩耗性)と同程度であることが判
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用よりなり、請
求項1に記載の熱間圧延用複合ロールによれば、外層を
ダイクタイル鋳鉄で構成すると共に内層を鋳鉄又は鋳鋼
で構成し、前記外層のダクタイル鋳鉄の成分組成が重量
%で、C:2.5〜3.8%、Si:1.0〜2.5
%、Mn:0.3〜1.5%、Ni:0.5〜3.5
%、Cr:0.1〜1.5%、Mo:0.2〜2.5
%、及びW、V、Nbの1種又は2種以上をW+V+N
b:0.3〜2.0%含有すると共に、残部が実質的に
Feから成ることとしたので、ロール外層を示された成
分範囲からなるダクタイル鋳鉄で構成することで、ダク
タイル鋳鉄ロールが本来有する良好な耐肌荒れ性、耐ヒ
ートクラック性を保持しつつ耐摩耗性を充分に向上させ
ることができると共に、ロールの内層を鋳鉄又は鋳鋼で
構成することで、ロール全体に強靭性と耐折損性とを十
分に付与させ且つロール製作に際してのロール加工性を
十分に向上させることができる。よって本発明の熱間圧
延用複合ロールは、粗列スタンド用ロールとしても充分
に適応して用いることが可能である。また請求項2に記
載の熱間圧延用複合ロールによれば、上記請求項1に記
載の構成による効果に加えて、遠心鋳造法若しくは中抜
き鋳造法により内層と外層とを一体化したので、内層と
外層との境界部の強度を損なうことなく、溶着一体化さ
せることができる。
フロントページの続き (72)発明者 三木 良浩 兵庫県姫路市大津区吉美403 虹技株式会 社姫路西工場内 Fターム(参考) 4E016 CA08 DA03 EA03 EA22 EA23 FA01 FA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外層をダイクタイル鋳鉄で構成すると共
    に内層を鋳鉄又は鋳鋼で構成し、前記外層のダクタイル
    鋳鉄の成分組成が重量%で、 C : 2.5〜3.8% Si: 1.0〜2.5% Mn: 0.3〜1.5% Ni: 0.5〜3.5% Cr: 0.1〜1.5% Mo: 0.2〜2.5% 及びW、V、Nbの1種又は2種以上、 W+V+Nb: 0.3〜2.0% 含有すると共に、残部が実質的にFeから成ることを特
    徴とする熱間圧延用複合ロール。
  2. 【請求項2】 遠心鋳造法若しくは中抜き鋳造法により
    内層と外層とを一体化したことを特徴とする請求項1に
    記載の熱間圧延用複合ロール。
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