JP2005177808A - External layer material of rolling roll and rolling roll - Google Patents

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JP2005177808A JP2003422682A JP2003422682A JP2005177808A JP 2005177808 A JP2005177808 A JP 2005177808A JP 2003422682 A JP2003422682 A JP 2003422682A JP 2003422682 A JP2003422682 A JP 2003422682A JP 2005177808 A JP2005177808 A JP 2005177808A
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清 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an external layer material of a rolling roll which is excellent in wear resistance, resistance to rough surface and resistance to accident and the rolling roll using the same. <P>SOLUTION: The external layer material of the rolling roll, the chemical composition of which consists of, by mass, > 3.0 to ≤ 4.0% C, ≤ 3.0% Si, 2.3-5.5% Ni, 1.0-2.0% Cr, 0.3-10.0% V, 0.01-2.0% Ti and the balance Fe with impurity elements, which has graphite and MC base carbide in the metallic structure and the spheroidizing rate of the graphite is ≥ 0.5. Furthermore, the material contains, by mass, one or more of 0.3-2.0% Mn, 0.2-3.0% Mo, 0.1-3.0% W, 0.3-10.0% Nb, 0.1-10.0% Co, 0.002-0.2% B and 0.02-1.0% Cu. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性に優れた圧延用ロールの外層材およびそれを用いた圧延用ロールに関する。特に熱間薄板圧延機の仕上列の後段に用いるワークロールの外層材として好適なものである。   The present invention relates to an outer layer material of a roll for rolling excellent in wear resistance, rough skin resistance and accident resistance, and a roll for rolling using the same. In particular, it is suitable as an outer layer material of a work roll used in the subsequent stage of the finishing row of a hot sheet rolling machine.

従来、熱間薄板圧延機の仕上列の後段にはグレン系鋳鉄材を外層材とするロールが使われていた。一般にグレン系ロールは耐焼付性に優れ、絞り圧延事故に遭遇した際でも、被圧延材の焼付きが少なく、その際のクラックの発生進展も少ない利点がある。   Conventionally, a roll using a Glen-based cast iron material as an outer layer material has been used in the subsequent stage of the finishing line of a hot sheet rolling mill. In general, the Glen-based roll has excellent seizure resistance, and has an advantage that even if a rolling accident is encountered, there is little seizure of the material to be rolled, and there is little progress of occurrence of cracks.

しかしながら、Cr、Mo、V、Wなどの合金を多量に含有させ、非常に硬いMC系炭化物を晶析出させたハイス系材を外層材とするロールに比べて耐摩耗性はかなり劣っている。   However, the wear resistance is considerably inferior to that of a roll containing a high-speed material containing a large amount of an alloy such as Cr, Mo, V, and W and crystallizing a very hard MC-based carbide.

ロールの耐摩耗性を向上させる手段としては、MC系、M2C系等の硬質炭化物を晶出あるいは析出させる方法が知られている。また、耐焼付性を向上させる手段としては、固体潤滑剤である黒鉛を晶出させる方法が知られている。しかしながら、硬質炭化物を構成する元素であるV、Mo、Wは白銑化元素であり、黒鉛と共存させることは困難であった。また、V等を含有したグレン系ロールを遠心力鋳造法で製造した場合、晶出炭化物と溶湯との比重差により、例えばMC系炭化物は内面側に偏析するという問題があった。 As means for improving the wear resistance of the roll, methods for crystallizing or precipitating hard carbides such as MC-based and M 2 C-based are known. As a means for improving seizure resistance, a method of crystallizing graphite, which is a solid lubricant, is known. However, V, Mo, and W, which are elements constituting the hard carbide, are whitening elements and have been difficult to coexist with graphite. In addition, when a Glen-based roll containing V or the like is manufactured by a centrifugal casting method, there is a problem that, for example, MC-based carbide segregates on the inner surface side due to a difference in specific gravity between the crystallized carbide and the molten metal.

このような問題を解決するために種々の発明がなされ、本出願人も既に特許文献1を提案した。すなわち、特許文献1には、化学成分が質量%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Feおよび不純物元素からなり、基地組織と、面積%で0.5〜5.0%の黒鉛と、0.2〜10.0%のMC系炭化物と、10.0〜40.0%のセメンタイトとからなる金属組織を有する耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールが記載されている。   Various inventions have been made to solve such problems, and the present applicant has already proposed Patent Document 1. That is, in Patent Document 1, the chemical component is mass%, C: 2.0 to 4.0%, Si: 0.5 to 4.0%, Mn: 0.1 to 1.5%, Ni: 2.0 to 6.0%, Cr: 1.0 to 7.0%, V: 2.0 to 8.0%, balance Fe and impurity elements, and 0.5 to 0.5% by area structure A wear-resistant and seizure-resistant hot rolling roll having a metal structure composed of 5.0% graphite, 0.2 to 10.0% MC-based carbide, and 10.0 to 40.0% cementite. Has been described.

特開平6−335712号公報JP-A-6-335712

前記特許文献1の熱間圧延用ロールは、金属組織中の黒鉛の形状が片状で不均一に晶出しやすいため、ロールの摩耗形態が不均一となり、耐摩耗性や耐肌荒れ性が未だ十分でなかった。また、MC系炭化物の形状が切り欠き係数の低い微細な粒状になりにくく耐事故性も十分でないという問題があった。   In the roll for hot rolling of Patent Document 1, since the shape of graphite in the metal structure is flaky and easily crystallizes non-uniformly, the wear form of the roll becomes non-uniform and wear resistance and rough skin resistance are still sufficient. It was not. In addition, there is a problem that the shape of the MC-based carbide does not easily become a fine grain having a low notch coefficient, and the accident resistance is not sufficient.

したがって、本発明の目的は、これらの問題を解消し、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性に優れた圧延用ロールの外層材およびそれを用いた圧延用ロールを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve these problems and provide an outer layer material of a roll for rolling excellent in wear resistance, rough skin resistance and accident resistance, and a rolling roll using the same.

本発明者は、耐焼付性に優れた特許文献1のロール外層材に対して改良を図り、特にTiを必須に含有させることにより、黒鉛の形状を微細な球状にするとともに、金属組織中に均一に分散できることを見いだし、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性を向上させ得た。   The present inventor made improvements to the roll outer layer material of Patent Document 1 excellent in seizure resistance, and in particular, by making Ti essentially contained, the shape of graphite was made into a fine spherical shape, and in the metal structure. It was found that it could be uniformly dispersed, and improved wear resistance, rough skin resistance and accident resistance.

本発明の圧延用ロールの外層材は、化学成分が質量%で、C:3.0%を超えて4.0%以下、Si:3.0%以下、Ni:2.3〜5.5%、Cr:1.0〜2.0%、V:0.3〜10.0%、Ti:0.01〜2.0%含有し、残部Feおよび不純物元素からなり、金属組織中に黒鉛とMC系炭化物を有し、前記黒鉛の球状化率が0.5以上であることを特徴とする。   The outer layer material of the rolling roll of the present invention has a chemical composition of mass%, C: more than 3.0% and 4.0% or less, Si: 3.0% or less, Ni: 2.3 to 5.5. %, Cr: 1.0 to 2.0%, V: 0.3 to 10.0%, Ti: 0.01 to 2.0%, the balance being Fe and impurity elements, graphite in the metal structure And MC-based carbide, and the spheroidization ratio of the graphite is 0.5 or more.

前記の本発明において、さらに、質量%で、Mn:0.3〜2.0%、Mo:0.2〜3.0%、W:0.1〜3.0%、Nb:0.3〜10.0%、Co:0.1〜10.0%、B:0.002〜0.2%、Cu:0.02〜1.0%の1種または2種以上を含有することを特徴とする。   In the present invention, in terms of mass%, Mn: 0.3 to 2.0%, Mo: 0.2 to 3.0%, W: 0.1 to 3.0%, Nb: 0.3 ~ 10.0%, Co: 0.1 to 10.0%, B: 0.002 to 0.2%, Cu: 0.02 to 1.0% Features.

さらに、本発明において、金属組織中に面積%で、円換算で直径3μm以下の黒鉛が1%以上あることを特徴とする。また、黒鉛の粒数が組織観察断面で1cm2あたりに300個以上あることを特徴とする。 Furthermore, in the present invention, the metal structure is characterized by having 1% or more of graphite having a diameter of 3 μm or less in terms of a circle in area%. Further, the number of graphite particles is 300 or more per 1 cm 2 in the structure observation cross section.

本発明のロール外層材の各化学成分の含有範囲(質量%)の限定理由について説明する。   The reason for limiting the content range (% by mass) of each chemical component of the roll outer layer material of the present invention will be described.

C:3.0%を超えて4.0%以下
Cは、Fe、Cr、Vなどと結合してセメンタイトやMC、M2C、M6C、M73系炭化物などの硬質炭化物を生成し耐摩耗性を高めるとともに、黒鉛を晶出して耐焼付性を付与するのに必要な元素である。Cが3.0%以下では炭化物量が不足するとともに黒鉛の晶出量も不足する。4.0%を超えると、セメンタイトや硬質炭化物が多くなりすぎ靭性が低下する。Cの含有量は、好ましくは3.0%を超えて3.4%以下である。
C: More than 3.0% and 4.0% or less C combines hard carbides such as cementite, MC, M 2 C, M 6 C, M 7 C 3 carbides by combining with Fe, Cr, V, etc. It is an element necessary for generating and enhancing the wear resistance and crystallization of graphite to impart seizure resistance. When C is 3.0% or less, the amount of carbide is insufficient and the amount of crystallization of graphite is also insufficient. If it exceeds 4.0%, the amount of cementite and hard carbide increases, and the toughness decreases. The content of C is preferably more than 3.0% and not more than 3.4%.

Si:3.0%以下
Siは、黒鉛化促進元素である。外層材中の全Si量が3.0%を超えると、基地が脆化し靭性が低下する。また黒鉛を晶出させるためには、全Si量のうち0.03%以上を接種で添加する必要がある。接種するSi量は、好ましくは全Si量の0.1〜0.5%とする。外層材中の全Si量は、好ましくは0.8〜3.0%であり、より好ましくは1.0〜2.0%である。
Si: 3.0% or less Si is a graphitization promoting element. If the total amount of Si in the outer layer material exceeds 3.0%, the matrix becomes brittle and the toughness decreases. Moreover, in order to crystallize graphite, it is necessary to add 0.03% or more of the total Si amount by inoculation. The amount of Si to be inoculated is preferably 0.1 to 0.5% of the total amount of Si. The total amount of Si in the outer layer material is preferably 0.8 to 3.0%, more preferably 1.0 to 2.0%.

Ni:2.3〜5.5%
Niは、黒鉛の晶出および基地組織の焼入れ性を向上させるため有効である。本発明の外層材は鋳造後の焼入れを特に必要としないため、2.3%以上含有すればよい。5.5%を超えるとオーステナイトが安定しすぎて、ベイナイトあるいはマルテンサイトに変態しにくくなる。Niの含有量は、好ましくは3.0〜5.0%であり、より好ましいは、4.0〜5.0%である。
Ni: 2.3 to 5.5%
Ni is effective for improving the crystallization of graphite and the hardenability of the matrix structure. Since the outer layer material of the present invention does not require quenching after casting, it may be contained by 2.3% or more. If it exceeds 5.5%, austenite becomes too stable, and it becomes difficult to transform into bainite or martensite. The content of Ni is preferably 3.0 to 5.0%, and more preferably 4.0 to 5.0%.

Cr:1.0〜2.0%
Crは、基地組織をベイナイトあるいはマルテンサイトにして硬さを確保し、耐摩耗性を維持するのに有効な元素であり、1.0%以上必要である。Crが2.0%を超えると、黒鉛の晶出を阻害したり基地組織の靭性を低下させる。また、Cr系炭化物(M73系、M236系)を形成し、この炭化物はMC系、M6C系炭化物に比べて硬さが低いため耐摩耗性向上効果が期待できず、かつ脆くなる。このためCrの上限は2.0%とする。
Cr: 1.0-2.0%
Cr is an element effective for securing hardness and maintaining wear resistance by making the base structure bainite or martensite, and is required to be 1.0% or more. When Cr exceeds 2.0%, the crystallization of graphite is inhibited or the toughness of the base structure is lowered. In addition, Cr carbide (M 7 C 3 system, M 23 C 6 system) is formed, and since this carbide has lower hardness than MC system and M 6 C system carbide, the effect of improving wear resistance cannot be expected. And become brittle. For this reason, the upper limit of Cr is set to 2.0%.

V:0.3〜10.0%
VはCと結合してMC系炭化物を生成する。このMC系炭化物の硬さはHv2500〜3000であり、炭化物の中でも非常に硬質である。このため、Vは耐摩耗性の向上に最も効果のある必須元素の1つである。晶出炭化物だけでなく、基地中の微細な析出炭化物として耐摩耗性の向上に寄与する。しかし、過剰に含有させると黒鉛の晶出を阻害し、靭性が低下する。それとともに、MC系炭化物が粗大化し耐肌荒れ性が低下するので好ましくない。Vの含有量は、好ましくは2.0〜5.0%である。
V: 0.3 to 10.0%
V combines with C to produce MC carbide. The hardness of this MC-based carbide is Hv 2500 to 3000, and is extremely hard among the carbides. For this reason, V is one of the essential elements that is most effective in improving wear resistance. Not only crystallized carbides but also fine precipitated carbides in the matrix contributes to improved wear resistance. However, if excessively contained, crystallization of graphite is hindered and toughness is reduced. At the same time, MC-based carbides are coarsened and the rough skin resistance is lowered, which is not preferable. The content of V is preferably 2.0 to 5.0%.

Ti:0.01〜2.0%
Tiは本発明のロール外層材において最も特徴とする元素である。これらは黒鉛を球状化する作用を有するとともに、微細均一に晶出させる。黒鉛の形状を微細な球状の粒にするとともに、金属組織中に均一に分散させるためには、Tiを0.01%以上必要である。一方、含まれているNおよびOの量からTiは2.0%で十分である。Tiの含有量は、好ましくは0.05〜0.5%である。
Ti: 0.01 to 2.0%
Ti is the most characteristic element in the roll outer layer material of the present invention. These have the effect of spheroidizing graphite and crystallize finely and uniformly. In order to make the shape of graphite into fine spherical particles and uniformly disperse it in the metal structure, 0.01% or more of Ti is required. On the other hand, 2.0% Ti is sufficient from the amount of N and O contained. The content of Ti is preferably 0.05 to 0.5%.

本発明の外層材の基本化学成分は上記のとおりであるが、ロールの用途、使用特性などにより以下の種々の化学成分を選択的に添加することができる。   Although the basic chemical components of the outer layer material of the present invention are as described above, the following various chemical components can be selectively added depending on the application and usage characteristics of the roll.

Mn:0.3〜2.0%
Mnは、溶湯の脱酸や不純物であるSをMnSとして固定し、0.3%以上含有で効果がある。Mnが2.0%を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬さを維持できない。Mnの含有量は、好ましくは0.4〜1.5%であり、より好ましくは0.4〜1.0%である。
Mn: 0.3 to 2.0%
Mn is effective when deoxidation of molten metal and S, which is an impurity, are fixed as MnS and contained in an amount of 0.3% or more. If Mn exceeds 2.0%, retained austenite tends to be generated, and the hardness cannot be stably maintained. The Mn content is preferably 0.4 to 1.5%, more preferably 0.4 to 1.0%.

Mo:0.2〜3.0%
Moは、Cと結合して硬質のM6C系、M2C系炭化物を生成し、かつ基地組織中に固溶して基地組織を強化するので耐摩耗性の向上に有効であり、0.2%以上含有で効果がある。3.0%を超えると、黒鉛の晶出を阻害するので好ましくない。Moの含有量は、好ましくは0.2〜1.0%である。
Mo: 0.2-3.0%
Mo combines with C to form hard M 6 C-based and M 2 C-based carbides, and dissolves in the base structure to strengthen the base structure, so it is effective in improving wear resistance. .Effective when contained in 2% or more. If it exceeds 3.0%, crystallization of graphite is inhibited, which is not preferable. The Mo content is preferably 0.2 to 1.0%.

W:0.1〜3.0%
WはMoと同様、Cと結合して硬質のM6C系、M2C系炭化物を生成し、かつ基地組織中に固溶して基地組織を強化するので耐摩耗性の向上に有効であり、0.1%以上含有で効果がある。3.0%を超えると、黒鉛の晶出を阻害するので好ましくない。Wの含有量は、好ましくは0.2〜2.0%である。
W: 0.1-3.0%
W, like Mo, combines with C to form hard M 6 C and M 2 C carbides, and dissolves in the base structure to strengthen the base structure, so it is effective in improving wear resistance. Yes, containing 0.1% or more is effective. If it exceeds 3.0%, crystallization of graphite is inhibited, which is not preferable. The content of W is preferably 0.2 to 2.0%.

Nb:0.3〜10.0%
NbはVと同様にCと結合してMC系炭化物を生成する。ロールの外層材を遠心力鋳造法で形成させる場合、NbはMC系炭化物の偏析を少なからず軽減させる効果を有する。遠心力鋳造する際のVの添加量に応じて、Nbの添加の要否を選択すればよい。しかし、過剰に含有させると靭性が低下するとともに、MC系炭化物が粗大化し耐肌荒れ性が低下するので好ましくない。Nbの含有量は、好ましくは2.0〜5.0%である。
Nb: 0.3 to 10.0%
Nb, like V, combines with C to produce MC-based carbides. When the outer layer material of the roll is formed by a centrifugal casting method, Nb has an effect of reducing the segregation of MC carbides. What is necessary is just to select the necessity of addition of Nb according to the addition amount of V at the time of centrifugal force casting. However, excessive inclusion is not preferable because toughness is reduced and MC carbides are coarsened to deteriorate the rough skin resistance. The content of Nb is preferably 2.0 to 5.0%.

Co:0.1〜10.0%
Coは、基地組織の強化に有効な元素であるが、過剰になると靭性を低下させる。そのため、Coの含有量は0.1〜10.0%とする。また、Coにはセメンタイトを不安定化し、黒鉛を晶出しやすくする効果もある。Coの含有量は、好ましくは3.0〜7.0%である。
Co: 0.1-10.0%
Co is an element effective for strengthening the base structure, but when it is excessive, toughness is reduced. Therefore, the Co content is 0.1 to 10.0%. Co also has the effect of destabilizing cementite and facilitating crystallization of graphite. The content of Co is preferably 3.0 to 7.0%.

B:0.002〜0.2%
Bは、炭化物を微細化する効果があり、0.002%未満ではその効果が十分に発揮されず、0.2%を超えると、炭化物が不安定になる。Bの含有量は、好ましくは0.01〜0.05%である。
B: 0.002 to 0.2%
B has an effect of making carbide finer. If it is less than 0.002%, the effect is not sufficiently exhibited. If it exceeds 0.2%, the carbide becomes unstable. The content of B is preferably 0.01 to 0.05%.

Cu:0.02〜1.0%
CuはCoと同様、セメンタイトを不安定化し、黒鉛を晶出しやすくする効果がある。0.02%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を超えると靭性を低下させる。Cuの含有量は、好ましくは0.1〜0.5%である。
Cu: 0.02 to 1.0%
Cu, like Co, has the effect of destabilizing cementite and facilitating crystallization of graphite. If it is less than 0.02%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the toughness is lowered. The content of Cu is preferably 0.1 to 0.5%.

上記元素以外は、不純物を除いて残部は実質的にFeである。不純物として主な元素はPおよびSである。靭性の低下を防止するため、Pの含有量は0.1%以下、Sの含有量は0.08%以下が好ましい。   Except for the above elements, the balance is substantially Fe except for impurities. The main elements as impurities are P and S. In order to prevent a decrease in toughness, the P content is preferably 0.1% or less, and the S content is preferably 0.08% or less.

本発明の外層材はその金属組織に黒鉛を有し、耐事故性を確保するために必要な優れた耐焼付性、破壊靭性値は黒鉛量に応じて向上する。黒鉛量が面積%で0.5%未満では耐焼付性の効果が十分でない。また、黒鉛量が5%を超えると耐焼付き性、破壊靭性値の向上の効果は飽和し、耐摩耗性が低下する。このため、必要とされる黒鉛量は0.5〜5%である。より好ましい黒鉛量は1〜3%である。   The outer layer material of the present invention has graphite in its metal structure, and excellent seizure resistance and fracture toughness values necessary for ensuring accident resistance are improved according to the amount of graphite. When the amount of graphite is less than 0.5% in area%, the seizure resistance effect is not sufficient. On the other hand, if the amount of graphite exceeds 5%, the effect of improving the seizure resistance and fracture toughness value is saturated and the wear resistance is lowered. For this reason, the amount of graphite required is 0.5 to 5%. A more preferable amount of graphite is 1 to 3%.

耐摩耗性を向上させるためには、硬質な炭化物を分散させる必要がある。特に硬質な炭化物であるMC系炭化物は面積%で0.1〜10%含有する必要がある。硬質炭化物の面積%が0.1%未満では耐摩耗性が十分でない。また黒鉛との共存関係により、10%を超えて硬質炭化物を含有させるのは製造上困難である。より好ましいMC系炭化物の面積%は0.5〜6%である。   In order to improve the wear resistance, it is necessary to disperse hard carbides. In particular, MC-based carbide which is a hard carbide needs to be contained in an area of 0.1 to 10%. When the area percentage of the hard carbide is less than 0.1%, the wear resistance is not sufficient. In addition, due to the coexistence with graphite, it is difficult to produce a hard carbide exceeding 10%. More preferably, the area percentage of the MC-based carbide is 0.5 to 6%.

また金属組織中にセメンタイトを有し、セメンタイトはMC系炭化物に比べ軟質であるものの、高価な合金を使用することなく容易に晶出できる。また多量に晶出させることにより、軟質な基地の粒径を微細にし、かつ基地面積率を減少させ、耐摩耗性を向上させることができる。セメンタイトの晶出量は10%未満では黒鉛の晶出が困難になり、45%を超えると靭性が低下する。より好ましいセメンタイトの面積%は15〜40%である。   In addition, cementite is included in the metal structure, and cementite is softer than MC carbide, but can be easily crystallized without using an expensive alloy. Moreover, by crystallizing in a large amount, the particle size of the soft matrix can be made fine, the matrix area ratio can be reduced, and the wear resistance can be improved. If the crystallization amount of cementite is less than 10%, crystallization of graphite becomes difficult, and if it exceeds 45%, the toughness decreases. More preferable area percent of cementite is 15 to 40%.

本発明のロール外層材は、その金属組織中の黒鉛の形状を微細な球状にするとともに、金属組織中に均一に分散できる。本発明の黒鉛の球状化率は0.5以上となる。黒鉛の球状化率が0.5未満であるとロールの摩耗形態が不均一となり、耐摩耗性や耐肌荒れ性が低下する。より好ましい黒鉛の球状化率は0.7〜1.0である。   The roll outer layer material of the present invention makes the shape of graphite in the metal structure fine spherical and can be uniformly dispersed in the metal structure. The spheroidization rate of the graphite of the present invention is 0.5 or more. When the spheroidization ratio of graphite is less than 0.5, the wear form of the roll becomes non-uniform, and the wear resistance and rough skin resistance deteriorate. A more preferable spheroidization ratio of graphite is 0.7 to 1.0.

また、MC系炭化物の粒サイズが小さくかつ微細に分散すると耐肌荒れ性が向上する。またMC系炭化物が多いほど耐摩耗性が向上する。そこで、金属組織中に面積%で、円換算で直径10μm以下のMC系炭化物が2%以上あることが望ましい。より好ましくは円換算で直径10μm以下のMC系炭化物が2〜10面積%である。   Further, when the MC carbide grains are small and finely dispersed, the rough skin resistance is improved. Also, the more MC-based carbides, the better the wear resistance. Therefore, it is desirable that MC-based carbides having a diameter of 10 μm or less in terms of a circle in the metal structure are 2% or more in area%. More preferably, the MC-based carbide having a diameter of 10 μm or less in terms of a circle is 2 to 10 area%.

また、黒鉛の粒サイズが小さく球状でかつ微細に分散すると耐肌荒れ性が向上する。そこで、金属組織中に面積%で、円換算で直径3μm以下の黒鉛が1%以上あることが望ましい。より好ましくは円換算で直径3μm以下の黒鉛が2〜3%である。また黒鉛が多いほど耐摩耗性が向上する。黒鉛の粒数は組織観察断面で1cm2あたりに300個以上あることが望ましい。より好ましくは1cm2あたりに1000〜4000個である。 Further, when the graphite grain size is small and spherical and finely dispersed, the rough skin resistance is improved. Therefore, it is desirable that graphite having an area of% and a diameter of 3 μm or less in terms of a circle is 1% or more in the metal structure. More preferably, the graphite having a diameter of 3 μm or less in terms of a circle is 2 to 3%. Further, the more graphite, the better the wear resistance. The number of graphite particles is desirably 300 or more per 1 cm 2 in the structure observation cross section. More preferably, the number is 1000 to 4000 per 1 cm 2 .

また、本発明の外層材の基地組織は、実質的にマルテンサイト、ベイナイトまたはパーライトからなるのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the base structure of the outer layer material of the present invention is substantially composed of martensite, bainite, or pearlite.

本発明のロールの外層材は、遠心力鋳造法あるいは連続肉盛鋳造法により形成することができる。本発明の効果をより一層発揮させるには遠心力鋳造法の方が好ましい。いずれの方法でも鋳造に際して、Fe−Si接種剤、Ca−Si接種剤などのSi含有接種剤を用いて接種する必要がある。   The outer layer material of the roll of the present invention can be formed by a centrifugal casting method or a continuous overlay casting method. Centrifugal casting is more preferable for further exerting the effects of the present invention. In any method, it is necessary to inoculate using a Si-containing inoculum such as an Fe-Si inoculum and a Ca-Si inoculum during casting.

表1に示す化学成分(供試材No.1〜No.25)の溶湯を、遠心力鋳造機で高速回転させている円筒金型内に鋳込んで鋳造した。溶湯へのSiの添加については、炉から出湯後の溶湯に、取鍋にてFe−Si接種剤を添加した。このようにして得た供試材を、500℃で10時間加熱し、徐冷することにより、残留オーステナイトの分解と歪み取りを行った。   Molten metal of chemical components (test materials No. 1 to No. 25) shown in Table 1 was cast and cast in a cylindrical mold rotated at high speed by a centrifugal casting machine. About addition of Si to a molten metal, Fe-Si inoculum was added to the molten metal after the hot water was discharged from the furnace with the ladle. The sample material thus obtained was heated at 500 ° C. for 10 hours and gradually cooled to decompose and remove strain from the retained austenite.

表1に示す供試材No.1〜No.7は本発明例、供試材No.21〜No.25は比較例である。なお、供試材No.31は従来のグレン系材、供試材No.32は従来のハイス系材である。   Specimen No. shown in Table 1 1-No. 7 is an example of the present invention; 21-No. Reference numeral 25 is a comparative example. The test material No. No. 31 is a conventional Glen-based material, test material No. 32 is a conventional high-speed material.

これらの供試材から試験片を採取し、画像解析装置(日本アビオニクス株式会社製SPICCA−II)により、組織構成要素の面積%、黒鉛の球状化率、円換算で直径3μm以下の黒鉛が金属組織中に占める面積%、1cm2あたりの黒鉛の粒数を測定した。また破壊靭性値および引張強度を測定した。また、圧延摩耗試験機で摩耗試験を、摩擦熱衝撃試験機で焼付試験を行った。表2にそれぞれの試験結果を示す。 Test specimens were collected from these test materials, and the image analysis apparatus (SPICCA-II manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.) was used to convert the area percentage of the structural component, the spheroidization rate of the graphite, and the graphite with a diameter of 3 μm or less in terms of a circle into metal. The area percentage in the structure and the number of graphite grains per 1 cm 2 were measured. The fracture toughness value and tensile strength were also measured. A wear test was conducted with a rolling wear tester, and a seizure test was conducted with a frictional thermal shock tester. Table 2 shows the test results.

図1は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図1において、圧延摩耗試験機は、圧延機1と、圧延材Sを余熱する加熱炉4と、圧延材Sを冷却する冷却水槽5と、圧延材Sの巻取り機6とテンションコントローラ7とから構成される。圧延機1には試験用ロール2、3が組み込まれる。試験用ロールは前記の供試材から作製し、外径60mm、内径40mm、幅40mmの小型スリーブロールを用いた。圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、試験条件が、圧延材料:SUS304、圧下率:25%、圧延速度:150m/min、圧延温度:900℃、圧延距離:300m/回、ロール冷却:水冷、ロール数:4重式にて試験を行った。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さを触針式表面粗さ計により測定した。   FIG. 1 shows a schematic view of a rolling wear tester. In FIG. 1, the rolling wear tester includes a rolling mill 1, a heating furnace 4 for preheating the rolled material S, a cooling water tank 5 for cooling the rolled material S, a winder 6 for the rolled material S, and a tension controller 7. Consists of Test rolls 2 and 3 are incorporated in the rolling mill 1. A test roll was prepared from the above-described test material, and a small sleeve roll having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 40 mm, and a width of 40 mm was used. A test roll is incorporated into a rolling wear tester, and the test conditions are rolling material: SUS304, rolling reduction: 25%, rolling speed: 150 m / min, rolling temperature: 900 ° C., rolling distance: 300 m / time, roll cooling: water cooling The number of rolls: The test was performed by a quadruple type. After rolling, the depth of wear generated on the surface of the test roll was measured with a stylus type surface roughness meter.

図2は摩擦熱衝撃試験機の概略図を示す。図2において、摩擦熱衝撃試験機は、ラック8に重り9を落下させることによりピニオン10を回動させ、供試材11に噛み込み材12を強く接触させるものである。   FIG. 2 shows a schematic diagram of a frictional thermal shock tester. In FIG. 2, the frictional thermal shock tester rotates a pinion 10 by dropping a weight 9 on a rack 8, and causes the biting material 12 to come into strong contact with the test material 11.

図3は黒鉛の球状化率および円換算直径を説明するための図を示す。図3において、15は測定対象物であり、本発明では黒鉛を指す。供試材から採取した試験片を鏡面研摩した。そして、その部分を倍率100倍にて10個所の視野で画像解析を行い、その平均を球状化率及び円換算直径とした。   FIG. 3 is a diagram for explaining the spheroidization ratio and the circle-equivalent diameter of graphite. In FIG. 3, 15 is an object to be measured, and refers to graphite in the present invention. A specimen taken from the specimen was mirror polished. Then, the portion was subjected to image analysis at 10 magnifications at a magnification of 100, and the average was defined as the spheroidization rate and the circle-equivalent diameter.

測定対象物の面積をA、測定対象物の周囲長をLとすると、球状化率は数式(1)で表され、1に近づくほど真円に近くなる。また、黒鉛の円換算での直径は、測定対象物15の面積Aと等しい面積に相当する円Cの直径であり、数式(2)で表される。   When the area of the measurement object is A and the circumference of the measurement object is L, the spheroidization rate is expressed by Equation (1), and the closer to 1, the closer to a perfect circle. Moreover, the diameter of graphite in terms of a circle is a diameter of a circle C corresponding to an area equal to the area A of the measurement object 15, and is represented by Expression (2).

表1および表2から、本発明例のロール外層材は、Tiを含有させることにより、黒鉛の形状を微細な球状にするとともに、金属組織中に均一に分散させたので、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性とも良好な結果が得られた。   From Table 1 and Table 2, since the roll outer layer material of the present invention example contained Ti, the shape of the graphite was made into a fine spherical shape and uniformly dispersed in the metal structure. Good results were obtained for both rough skin and accident resistance.

本発明例に比べて、比較例21は破壊靭性値に劣る。比較例22は摩耗量が多く耐摩耗性に劣る。比較例23は焼付面積率が大きく耐焼付性に劣る。比較例24は摩耗量が多く耐摩耗性に劣る。比較例25は焼付面積率が大きく、また肌粗さも大きいので耐焼付性、耐肌荒れ性に劣ることがわかった。   Compared to the inventive example, Comparative Example 21 is inferior in fracture toughness value. Comparative Example 22 has a large amount of wear and is inferior in wear resistance. Comparative Example 23 has a large seizure area ratio and is inferior in seizure resistance. Comparative Example 24 has a large amount of wear and is inferior in wear resistance. It was found that Comparative Example 25 was inferior in seizure resistance and rough skin resistance because of a large seizure area ratio and large skin roughness.

また、図4に本発明例の供試材No.1における金属組織の顕微鏡写真(20倍)を示す。図5に比較例の供試材No.21における金属組織の顕微鏡写真(20倍)を示す。それぞれ供試材から試験片を採取し、アルミナ研磨を施し無腐食で観察した。図4では白っぽく粒状のものがMC系炭化物、黒っぽく現れているものが黒鉛である。図5では白っぽく花びら状のものがMC系炭化物、黒っぽく片状に現れているものが黒鉛である。本発明例では黒鉛の形状を微細な球状にするとともに、金属組織中に均一に分散していることがわかる。   In addition, in FIG. 1 shows a micrograph (20 times) of the metal structure in FIG. In FIG. The microscope picture (20 time) of the metal structure in 21 is shown. Test specimens were collected from each test material, polished with alumina, and observed without corrosion. In FIG. 4, the whitish granular material is MC-based carbide, and the blackish material is graphite. In FIG. 5, the whitish petals are MC-based carbides, and the blackish flakes are graphite. In the example of the present invention, it can be seen that the graphite has a fine spherical shape and is uniformly dispersed in the metal structure.

以上述べたように、本発明の圧延用ロールの外層材は黒鉛と硬質炭化物の共存により、耐摩耗性と耐事故性を併せ持つ。また黒鉛を微細均一に分散させ、形状を球状にすることでさらに耐摩耗性および耐事故性を向上させることができる。本発明の圧延用ロールの外層材を用いて形成された圧延用ロールは、熱間圧延用ワークロール全般で、特に熱間薄板圧延機の仕上列後段において優れた性能を発揮し、圧延工場における生産性の向上に寄与する。   As described above, the outer layer material of the rolling roll of the present invention has both wear resistance and accident resistance due to the coexistence of graphite and hard carbide. Further, wear resistance and accident resistance can be further improved by finely and uniformly dispersing graphite and making the shape spherical. The rolling roll formed using the outer layer material of the rolling roll of the present invention is generally used in the work roll for hot rolling, particularly in the latter stage of the finishing row of the hot sheet rolling mill, and in the rolling mill. Contributes to improved productivity.

実施の形態で用いた圧延摩耗試験機の概略図である。1 is a schematic view of a rolling wear tester used in an embodiment. 実施の形態で用いた摩擦熱衝撃試験機の概略図である。It is the schematic of the friction thermal shock tester used in embodiment. MC系炭化物の球状化率および円換算直径を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spheroidization rate of MC type carbide | carbonized_material, and a circle conversion diameter. 本発明例の供試材No.1の金属組織を示す顕微鏡写真である。Sample No. of the present invention example. It is a microscope picture which shows 1 metal structure. 比較例の供試材No.21の金属組織を示す顕微鏡写真である。Sample No. of Comparative Example It is a microscope picture which shows 21 metal structures.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧延摩耗試験機、 2 試験用ロール、 3 試験用ロール、 4 加熱炉、
5 冷却水槽、 6 巻取り機、 7 テンションコントローラ、 S 圧延材、
8 ラック、 9 重り、 10 ピニオン、 11 供試材、
12 噛み込み材、 15 測定対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling wear test machine, 2 Test roll, 3 Test roll, 4 Heating furnace,
5 Cooling water tank, 6 Winder, 7 Tension controller, S Rolled material,
8 racks, 9 weights, 10 pinions, 11 specimens,
12 Biting material, 15 Object to be measured

Claims (5)

化学成分が質量%で、C:3.0%を超えて4.0%以下、Si:3.0%以下、Ni:2.3〜5.5%、Cr:1.0〜2.0%、V:0.3〜10.0%、Ti:0.01〜2.0%含有し、残部Feおよび不純物元素からなり、金属組織中に黒鉛とMC系炭化物を有し、前記黒鉛の球状化率が0.5以上であることを特徴とする圧延用ロールの外層材。 The chemical composition is mass%, C: more than 3.0% and 4.0% or less, Si: 3.0% or less, Ni: 2.3 to 5.5%, Cr: 1.0 to 2.0 %, V: 0.3 to 10.0%, Ti: 0.01 to 2.0%, the balance being Fe and impurity elements, and having a graphite and MC carbide in the metal structure, An outer layer material of a roll for rolling, wherein the spheroidization ratio is 0.5 or more. さらに、質量%で、Mn:0.3〜2.0%、Mo:0.2〜3.0%、W:0.1〜3.0%、Nb:0.3〜10.0%、Co:0.1〜10.0%、B:0.002〜0.2%、Cu:0.02〜1.0%の1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の圧延用ロールの外層材。 Furthermore, in mass%, Mn: 0.3 to 2.0%, Mo: 0.2 to 3.0%, W: 0.1 to 3.0%, Nb: 0.3 to 10.0%, 2. One or more of Co: 0.1 to 10.0%, B: 0.002 to 0.2%, and Cu: 0.02 to 1.0% are contained. The outer layer material of the roll for rolling as described in 2. 金属組織中に面積%で、円換算で直径3μm以下の黒鉛が1%以上あることを特徴とする請求項1または2に記載の圧延用ロールの外層材。 The outer layer material of a roll for rolling according to claim 1 or 2, wherein the metal structure contains 1% or more of graphite having a diameter of 3 µm or less in terms of a circle in area%. 黒鉛の粒数が1cm2あたりに300個以上あることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧延用ロールの外層材。 The outer layer material for rolling rolls according to claim 1, number of grains of graphite, characterized in that 300 or more per 1 cm 2. 請求項1〜4のいずれかに記載の圧延用ロールの外層材を用いて形成されたことを特徴とする圧延用ロール。 A roll for rolling, which is formed using the outer layer material of the roll for rolling according to any one of claims 1 to 4.
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