JP2004167599A

JP2004167599A - Carrying roll

Info

Publication number: JP2004167599A
Application number: JP2002371098A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yubiyama; 和之指山; Masanari Michikata; 優成道方
Original assignee: Nippon Steel Hardfacing Corp
Current assignee: Nippon Steel Hardfacing Corp
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP3968300B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carrying roll in which a self-fluxing alloy welding metal layer is formed on the surface of the roll and which is excellent in wear resistance, slip resistance, and seizing resistance. <P>SOLUTION: The self-fluxing alloy welding metal layer is formed on the surface of the roll. The self-fluxing alloy welding metal layer comprises, by mass %, 0.3-1.5% of C, 2.5-4.5% of Si, 2-24% of Cr, 2-4.5% of B, 4-30% of Fe, the balance either of Ni and Co or both of them, and inevitable impurities. There is no occurrence of seizure, hitting damages, rust, and cracks or the like and no need for grinder maintenance during periodical repair in the carrying roll. A wear amount is 0.15 mmψ/year. The height level of the roll during use is hardly changed because of the small wear amount. Stable strip passing operability can be obtained. Level adjusting work is hardly required. The thickness of the roll shell can be reduced. As a result, the reduction of roll weight of about 100 kg can be realized, and thus energy-saving can be attained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板の圧延、精整工程で使用される搬送用ロール、とくに熱延鋼板を作る熱間圧延工場のホットランテーブルローラーとして有用な、耐摩耗性、耐スリップ性、耐焼付き性に優れた搬送用ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間圧延工場のホットランテーブルローラーとしては、１．３％Ｃ−１３％Ｃｒ系の鋳鉄系鋳かけローラー、０．３％Ｃ−１３％Ｃｒ系の肉盛ローラー等が使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鋳鉄系ローラーは、金属組織にクロム炭化物が多く含まれるためか、圧延工程での噴水による腐食傾向が大きいことが指摘されてきた。。また、０．３％Ｃ−１３％Ｃｒ系の肉盛ローラーは、耐摩耗性はよかったが焼付きのあることが難点とされている。
【０００４】
また、自溶合金被覆のものとしては、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｂ−Ｓｉ系のものがあったが、高速圧延操業でスリップを起こし、製品鋼板にスリップ傷を生成することが多かった。そのために、摩擦係数の向上によるスリップ防止が必要とされてきたが、十分な成果をあげているとはいえない現状である。
【０００５】
熱間圧延工場のホットランテーブルローラーとしては、赤熱した鋼板が数１０ｍ／秒の高速で走行するため、第一に耐摩耗性、とくに赤熱鋼板に対する耐摩耗性の高いことが必要である。
第二に、コイリングされる赤熱鋼板の走行速度とロールの表面速度が一致していることが、製品鋼板の表画傷を作らないために必要である。そのためにはロールが耐スリップ性に富むものでなければならない。すなわち、ロール表面の動摩擦係数の高いことが望ましい。
【０００６】
第三に、ロール表面に鋼板スケール等が付着してビルドアップが起こり、これがまた鋼板表面傷の生成をもたらすので、ロール材は耐焼付き性に優れたものでなければならない。
第四に、テーブルローラーには鋼板のデスケーリング、冷却などのための噴水がかかるので耐酸化性、耐食性に優れた材料であることが必要である。
【０００７】
また当然のことながら、ロール駆動力の低減、走行鋼板への追随性を向上させるためには、軽量なものであることが望ましい。
本発明は前記従来技術における問題点を解消し、熱延鋼板を作る熱間圧延工場のホットランテーブルローラーとして有用な、耐摩耗性、耐スリップ性、耐焼付き性に優れた搬送用ロールを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ロール表面に特定組成の自溶合金溶射皮膜を形成した構造が有効であることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
前記の知見に基づいてなされた本発明は、質量％でＣ：０．３〜１．５％、Ｓｉ：２．５〜４．５％、Ｃｒ：２〜２４％、Ｂ：２〜４．５％、Ｆｅ：４〜３０％、残部Ｎｉ、Ｃｏの一方または両方および不可避不純物からなる自溶合金溶着金属層をロール表面に形成した耐摩耗性、耐スリップ性、耐焼付き性に優れた搬送用ロールを要旨としている。
【００１０】
また本発明は、自溶合金溶着金属層がさらにＭｏおよびＣｕのうち１種以上を５質量％以下含有する場合、加えてさらに自溶合金溶着金属層がＷを１〜１５質量％含有する耐摩耗性、耐スリップ性、耐焼付き性に優れた搬送用ロールもその要旨である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の構成と作用を説明する。
本発明搬送用ロール表面の自溶合金溶着層は、溶射によって形成される。この自溶合金溶着層を構成する化学成分組成範囲は、ＪＩＳＨ８３０３、３〜５種の基本成分を参考として確定されている。
【００１２】
本発明搬送用ロール表面の自溶合金溶着層の化学成分組成範囲は、質量％でＣ：０．３〜１．５％、Ｓｉ：２．５〜４．５％、Ｃｒ：２〜２４％、Ｂ：２〜４．５％、Ｆｅ：４〜３０％、残部Ｎｉ、Ｃｏの一方または両方および不可避不純物から構成されている。さらに、ＭｏおよびＣｕのうち１種以上を５質量％以下ならびにＷを１〜１５質量％含有させることも出来る。
【００１３】
前記成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｂは自溶性を付与するもので、Ｓｉ、Ｂが下限未満では再加熱時の溶融温度が高くなりすぎ、上限を超えると皮膜の強度、延性が低下する。Ｃは生成皮膜の硬さを決定するが、皮膜の耐摩耗性を高めるために、０．３％以上含有させると良好なことが確認された。しかし、１．５％超の添加は必要なく、溶融温度の点からも好ましくない。
【００１４】
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏは、皮膜金属のマトリックス組織としてオーステナイト相を形成させ、耐食性、耐熱性、耐摩耗性の観点からそれぞれの組成範囲が決められる。前記組成範囲未満ではこれらの特性が劣り、組成範囲を超えると高温割れ感受性などが大きくなるため、上限が限定された。Ｃ量は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ量と相互作用があるため併行して検討の上選定されている。
【００１５】
Ｆｅの添加は、本発明に用いる自溶合金の大きな特徴であって、４〜３０％添加する。ＪＩＳ規格値４〜５％以上添加することにより、皮膜への焼付き性がいちじるしく改善されるとともに、高温での摩擦係数が上昇し、鋼板とロールとのスリップが少なくなることが確認された。しかし、多量に添加するとＦｅ成分による酸化が認められるので上限を３０％とした。
【００１６】
Ｍｏ５％以下、Ｗ１〜１５％の添加は耐摩耗性を高めるためのものであって、添加量が多い場合にはいずれも炭化物を生成し効果を発揮する。しかし上限値を超えると自溶合金の延性、靱性が低下する。またＭｏは高温強度を向上し、耐熱性を改善する効果も奏される。
【００１７】
Ｃｕの添加は耐食性向上のためで、とくにＮｉ基自溶合金の場合、マトリックス相にＣｕが固溶し、耐食性を高める効果が大きい。しかし、上限値を超えて添加すると、皮膜に高温ミクロ割れが発生して延性の低下をきたす。
【００１８】
溶射による皮膜の形成は、ガス溶射法、高速ガス溶射法、プラズマ溶射法のいずれでもよく、フュージングによる再溶融処理を行なうことにより、表面状態を平滑化することが出来る。形成する皮膜の厚さは１．５ｍｍ程度でよく、とくに厚くする必要はない。溶射前に行なう、ロール表面のショットブラスト、再溶融処理の後の研摩仕上げなどは、通常の工程の一貫として行なうことは言うまでもない。
【００１９】
【実施例】
本発明搬送用ロールの実施例について説明するが、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１に示す溶着合金成分となる溶射パウダーを用い、ガス溶射法で２８ｍｍφ×４０ｍｍ×７０ｍｍの棒状ＳＳ４００サンプル表面に、１．５ｍｍ厚さの溶射を行ない、ガスバーナーでほぼ１０５０℃加熱の再溶融処理を行なった。そして研摩により３０ｍｍφ径に仕上したサンプルについて、耐摩耗性の尺度となるショアー硬さと摩耗量の測定、スリップ性をみる摩擦係数の測定、摩擦による焼付き試験、５００℃加熱→水冷の繰返し法によるヒートチェック試験により熱衝撃性の判定、耐食性をみるＪＩＳＺ２３７１による塩水噴霧試験を行なった。
【００２２】
磨耗量の測定、摩擦係数の測定および焼付き試験は図１の試験装置を使用し、表２の試験条件で試験を行なった。その結果は表３に示すとおりである。
【００２３】
【表２】

【００２４】
表２において焼付き試験と摩擦係数測定とでは、回転数に１５０ｒｐｍの差があるのみで、試験時間に著しい差異がでているが、正確な理由は不明であるけれども、これは、回転数の増加と、試験片間の摩擦発熱割合が関連し、使用した試験片においては、この回転数間（５００〜６５０ｒｐｍ）に、焼付きの発生する臨界的条件があるのではないかと推測される。
【００２５】
【表３】

【００２６】
上記の結果から本発明例Ｎｏ．１〜５は総合的に優れていることがわかる。なお比較例のＮｏ．６は、同様に自溶合金溶射であるがＦｅが配合されておらず、Ｎｏ．７はＳＳ４００上に肉盛溶接したサンプル、Ｎｏ．８は従来ロールに模して砂型でサンプル形状に鋳造した鋳鉄の例である。
【００２７】
さらに本発明の優位性を、実操業の工場ロールで確認するため、Ｎ製鉄所の熱延工場のホットランテーブルに、表１のＮｏ．１タイプロールと、比較材として従来多用されてきたＮｏ．８タイプの鋳かけロールとを比較した。４１ヵ月供用後の摩耗量（径の細り）は、本発明例がいちじるしく小さいことがわかる。結果を表４に示す。
【００２８】

【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているから、焼付き、打ち傷等の発生もなく定期修理時のグラインダー手入れの不要なこと、摩耗量は０．１５ｍｍφ／年と少ないため、供用中のロールの高さレベルがほとんど変わらず、安定した通板操業性が得られ、レベル調整作業がほとんど不要なこと、ロールシェル厚みを薄くすることで約１００ｋｇのロール重量低減が可能となり、省エネルギー効果をもたらすことが確認され、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】テストピースの摩耗量等の試験測定装置の模式図である。
【図２】試験片部分の相互関係説明図である。
【符号の説明】
１モーター５テストプレート
２トルク変換機６ウエイト
３コンディショナー７テストピース
４ペンレコーダー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is useful for abrasion resistance, slip resistance, and seizure resistance, which is useful as a roll for transport used in the rolling and refining process of a metal plate, particularly a hot runtable roller for a hot rolling mill for producing a hot-rolled steel sheet. Regarding excellent transport rolls.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a hot run table roller in a hot rolling plant, a 1.3% C-13% Cr-based cast iron-based casting roller, a 0.3% C-13% Cr-based overlay roller, and the like have been used. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It has been pointed out that cast iron rollers have a high tendency to corrode due to a fountain in the rolling process, probably because the metal structure contains a large amount of chromium carbide. . In addition, the 0.3% C-13% Cr based overlay roller has good wear resistance, but has a problem of seizure.
[0004]
Ni-Cr-B-Si-based coatings were also used as self-fluxing alloy coatings, but slipping occurred during high-speed rolling operations, and slip scratches were often generated on product steel sheets. For this purpose, it has been necessary to prevent slippage by improving the coefficient of friction, but at present it cannot be said that sufficient results have been achieved.
[0005]
As a hot run table roller in a hot rolling mill, since a red-heated steel sheet travels at a high speed of several tens of meters / second, it is necessary to first have high wear resistance, particularly high wear resistance to the red-heated steel sheet.
Secondly, it is necessary that the running speed of the glowing steel plate to be coiled and the surface speed of the roll match each other so as not to make a surface scratch on the product steel plate. For this purpose, the roll must have high slip resistance. That is, it is desirable that the dynamic friction coefficient of the roll surface is high.
[0006]
Third, since the steel plate scale or the like adheres to the roll surface to cause build-up, which also causes the steel plate surface to be damaged, the roll material must have excellent seizure resistance.
Fourth, since the table roller is exposed to a fountain for descaling and cooling the steel sheet, the table roller needs to be made of a material having excellent oxidation resistance and corrosion resistance.
[0007]
Of course, it is desirable that the material be lightweight in order to reduce the roll driving force and improve the followability to the running steel sheet.
The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and provides a transport roll excellent in abrasion resistance, slip resistance, and seizure resistance, which is useful as a hot runtable roller in a hot rolling mill for producing a hot-rolled steel sheet. It is aimed at.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive research and found that a structure in which a self-fluxing alloy sprayed coating having a specific composition is formed on the roll surface is effective, and completed the present invention. Was.
[0009]
The present invention made on the basis of the above-mentioned findings is as follows: C: 0.3-1.5%, Si: 2.5-4.5%, Cr: 2-24%, B: 2-4. 5%, Fe: 4 to 30%, balance Ni or Co, one or both of them, and a self-fluxing alloy deposited metal layer composed of unavoidable impurities formed on the roll surface, and has excellent wear resistance, slip resistance, and seizure resistance. The role is for the gist.
[0010]
Further, the present invention provides a method in which the self-fluxing alloy deposited metal layer further contains one or more of Mo and Cu in an amount of 5% by mass or less, and the self-fluxed alloy deposited metal layer further contains 1 to 15% by mass of W. A transport roll excellent in abrasion resistance, slip resistance and seizure resistance is also a gist of the invention.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The configuration and operation of the present invention will be described.
The self-fluxing alloy deposited layer on the surface of the transport roll of the present invention is formed by thermal spraying. The chemical composition range of the self-fluxing alloy deposited layer has been determined with reference to JIS H8303 and three to five basic components.
[0012]
The chemical composition range of the self-fluxing alloy deposited layer on the surface of the transport roll of the present invention is as follows: C: 0.3 to 1.5%, Si: 2.5 to 4.5%, Cr: 2 to 24% by mass%. , B: 2 to 4.5%, Fe: 4 to 30%, and the balance is composed of one or both of Ni and Co and unavoidable impurities. Further, one or more of Mo and Cu may be contained at 5% by mass or less and W may be contained at 1 to 15% by mass.
[0013]
Among the above components, C, Si, and B impart self-solubility. If the content of Si or B is less than the lower limit, the melting temperature at the time of reheating becomes too high, and if the content exceeds the upper limit, the strength and ductility of the film decrease. C determines the hardness of the formed film, and it has been confirmed that when C is contained in an amount of 0.3% or more in order to enhance the wear resistance of the film, it is favorable. However, the addition of more than 1.5% is not necessary, which is not preferable from the viewpoint of the melting temperature.
[0014]
Ni, Cr and Co form an austenite phase as a matrix structure of the coating metal, and the respective composition ranges are determined from the viewpoint of corrosion resistance, heat resistance and wear resistance. If the composition range is less than the above range, these properties are inferior. If the composition range is exceeded, the hot cracking susceptibility and the like become large, so the upper limit is limited. The amount of C has been selected in consideration in parallel with the amount of Ni, Cr, and Co because of interaction.
[0015]
The addition of Fe is a great feature of the self-fluxing alloy used in the present invention, and is added by 4 to 30%. It was confirmed that by adding JIS standard value of 4 to 5% or more, seizure to the film was remarkably improved, the friction coefficient at high temperature was increased, and the slip between the steel sheet and the roll was reduced. However, if added in a large amount, oxidation by the Fe component is recognized, so the upper limit was made 30%.
[0016]
The addition of Mo of 5% or less and W1 to 15% is for increasing the abrasion resistance. When the addition amount is large, all of them produce carbides and exhibit the effect. However, if it exceeds the upper limit, the ductility and toughness of the self-fluxing alloy decrease. Mo also has the effect of improving high-temperature strength and improving heat resistance.
[0017]
The addition of Cu is for improving the corrosion resistance. Particularly in the case of a Ni-based self-fluxing alloy, the solid solution of Cu in the matrix phase has a large effect of improving the corrosion resistance. However, if added in excess of the upper limit, high-temperature microcracking occurs in the coating, resulting in reduced ductility.
[0018]
The formation of the coating by thermal spraying may be any of a gas thermal spraying method, a high-speed gas thermal spraying method, and a plasma thermal spraying method, and the surface state can be smoothed by performing a re-melting treatment by fusing. The thickness of the film to be formed may be about 1.5 mm, and need not be particularly thick. Needless to say, shot blasting of the roll surface and polishing after remelting treatment performed before thermal spraying are performed as a normal process.
[0019]
【Example】
Examples of the transport roll of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0020]
[Table 1]

[0021]
Using a thermal spraying powder as a welding alloy component shown in Table 1, a gas spraying method was used to perform a thermal spraying of 1.5 mm thickness on the surface of a 28 mmφ × 40 mm × 70 mm rod-shaped SS400 sample, followed by re-melting at approximately 1050 ° C. with a gas burner. Processing was performed. Then, for a sample finished to a diameter of 30 mm by polishing, measurement of Shore hardness and abrasion amount as a measure of wear resistance, measurement of friction coefficient for slip property measurement, seizure test by friction, 500 ° C heating → water cooling repeated method A salt spray test according to JIS Z 2371 was conducted to determine the thermal shock resistance and check the corrosion resistance by a heat check test.
[0022]
The measurement of the amount of wear, the measurement of the coefficient of friction, and the seizure test were performed using the test apparatus shown in FIG. 1 under the test conditions shown in Table 2. The results are as shown in Table 3.
[0023]
[Table 2]

[0024]
In Table 2, in the seizure test and the friction coefficient measurement, there is only a difference of 150 rpm in the rotation speed, and there is a remarkable difference in the test time. The exact reason is unknown, but this is The increase is related to the rate of frictional heat generation between the test pieces, and it is presumed that there is a critical condition in which seizure occurs between the rotation speeds (500 to 650 rpm) in the used test pieces.
[0025]
[Table 3]

[0026]
From the above results, the present invention example No. It can be seen that 1 to 5 are excellent overall. In addition, No. of a comparative example. No. 6 is also a self-fluxing alloy spray, but no Fe is blended. No. 7 is a sample which was overlaid on SS400. Numeral 8 is an example of a cast iron cast in a sample shape in a sand mold to simulate a conventional roll.
[0027]
Further, in order to confirm the superiority of the present invention with a factory roll in actual operation, No. 1 in Table 1 was added to a hot run table of a hot rolling mill at N Steel Works. No. 1 type roll and No. 1 which has been frequently used as a comparative material. Eight types of casting rolls were compared. It can be seen that the wear amount (diameter reduction) after 41 months of operation is extremely small in the example of the present invention. Table 4 shows the results.
[0028]

[0029]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, there is no occurrence of seizure, bruise, etc., no need for grinder care at the time of periodic repair, and the amount of wear is as small as 0.15 mmφ / year. The height level of the roll is almost unchanged, stable threading operability is obtained, the level adjustment work is almost unnecessary, and the roll shell thickness is reduced to reduce the roll weight by about 100 kg, resulting in an energy saving effect. It has been confirmed that it is extremely useful industrially.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for measuring and measuring a wear amount of a test piece.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the interrelationship of test piece portions.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor 5 Test plate 2 Torque converter 6 Weight 3 Conditioner 7 Test piece 4 Pen recorder

Claims

In mass%, C: 0.3 to 1.5%, Si: 2.5 to 4.5%, Cr: 2 to 24%, B: 2 to 4.5%, Fe: 4 to 30%, balance Ni A roll having excellent wear resistance, slip resistance and seizure resistance in which a self-fluxing alloy deposited metal layer comprising one or both of Co and Co and unavoidable impurities is formed on the roll surface.

The transport roll according to claim 1, wherein the self-fluxing alloy deposited metal layer contains at least one of Mo and Cu in an amount of 5% by mass or less.

3. The transport roll according to claim 1, wherein the self-fluxing alloy deposited metal layer contains 1 to 15% by mass of W.