JP2006283168A - 熱間圧延用鋳造ロール材および熱間圧延用ロール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.8〜2.5%、Si:0.2〜2%、Mn:0.2〜2%、Cr:0.8〜4%、Mo:0.5〜3%を含み、さらに、P:0.3〜0.7%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成とする。さらに、V:3%未満、Nb:1%未満、あるいはNi:3%以下のうちから選択して単独または複合して含有してもよい。外層をこのような組成の鋳造ロール材とすることにより、耐摩耗性と耐焼付き性を兼備した、継目無鋼管圧延用や形鋼圧延用に好適な、熱間圧延用ロールとすることができる。
【選択図】 なし
Description
このような問題に対し、例えば、特許文献1には、C:1.10〜1.85%、Si:0.3〜1.2%、Mn:0.4〜1.5%、Ni:0.5〜2.0%、Cr:0.5〜2.0%を含み、残部が実質的に鉄の高炭素合金鋳鋼を、熱間鍛造後、熱処理を施して、球状炭化物が35〜55面積%占めてなる金属学的組織を有するロールとする継目無鋼管圧延用鍛造ロールの製造方法が提案されている。特許文献1に記載された技術では、アダマイト系ロール材に熱間鍛造と熱処理を施すことにより、耐摩耗性と噛み込み性が向上するとしている。
(1)質量%で、C:0.8〜2.5%、Si:0.2〜2%、Mn:0.2〜2%、Cr:0.8〜4%、Mo:0.5〜3%、P:0.3〜0.7%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする耐焼付き性および耐摩耗性に優れた熱間圧延用鋳造ロール材。
(2)(1)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、V:3%未満および/またはNb:1%未満を含有する組成とすることを特徴とする熱間圧延用鋳造ロール材。
(3)(1)または(2)において、前記組成に加えてさらに、質量%で、Ni:3%以下含有する組成とすることを特徴とする熱間圧延用鋳造ロール材。
(4)(1)ないし(3)のいずれかに記載の熱間圧延用鋳造ロール材をロール使用層としてなることを特徴とする熱間圧延用ロール。
C:0.8〜2.5%
Cは、基地硬さを増加させるとともに、Cr、Mo等と結合して硬質炭化物を形成し、ロールの耐摩耗性を向上させるために必要な元素であり、本発明では、0.8%以上の含有を必要とする。一方、2.5%を超えて含有すると共晶炭化物が多量に出現し、材料が脆化する。このため、Cは0.8〜2.5%の範囲に限定した。
Siは、脱酸剤として作用する元素であり、また、湯流れ性を向上させる作用も有する。このような効果を得るために本発明では0.2%以上の含有を必要とする。一方、2%を超えて含有しても、上記した効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できず、経済的に不利となる。このため、Siは0.2〜2%の範囲に限定した。なお、好ましくは0.3〜2%である。
Mnは、溶鋼中のSをMnSとして固定し、耐摩耗性を阻害するSを除去する作用を有するとともに、焼入れ性を向上し材料の硬さを増加させ、耐摩耗性を向上させる効果を有する。このような効果は0.2%以上の含有で認められる。一方、2%を超えて含有すると、偏析が顕著となると共に、材料が脆化する。このため、Mnは0.2〜2%の範囲に限定した。ない、好ましくは0.3〜1.8%である。
Crは、基地の耐熱性を向上させて、ヒートクラックの発生や高温における塑性流動を抑制するとともに、焼入れ性を向上させる作用を有し、炭化物の安定化にも寄与する有用な元素であり、本発明では0.8%以上の含有を必要とする。一方、4%を超えて含有すると、クロム系共晶炭化物が生成し、ロール表面が平滑化してスリップが発生しやすくなり耐スリップ性が低下する。このため、Crは0.8〜4%の範囲に限定した。
Moは、基地の高温強度を増加させて、高温における塑性流動を抑制して耐摩耗性を向上させる作用を有する元素であり、本発明では、Mo:0.5%以上の含有を必要とする。一方、3%を超えて含有すると、共晶炭化物が生成し、材料が脆化する。このため、Moは0.8〜3%の範囲に限定した。
Pは、本発明では重要な元素であり、融点の低いM−C−P系共晶化合物(Mは金属)を形成して耐焼付き性を向上させる。このような効果は、0.3%以上の含有で認められる。一方、0.7%を超える含有は、材料を脆化させる。このため、本発明ではPは0.3〜0.7%の範囲に限定した。
V:3%未満、Nb:1%未満
V、Nbはともに、スリップ防止に有効な硬質なMC炭化物を形成する元素であり、必要に応じ選択して単独あるいは複合して含有することができる。含有する場合には上記した効果を得るためには0.1%以上含有することが望ましい。一方、Vを3%以上、Nbを1%以上含有すると硬質炭化物が粗大化したり、鋳造時に偏析したり、溶湯の流動性を阻害する。このため、Vは3%未満、Nbは1%未満とすることが好ましい。
Niは、焼入れ性を向上し、基地硬さを増加させる作用を有する元素であり、通常の焼入れでは所望の硬さが確保できない恐れのある場合に含有することが好ましい。このような効果は、0.05%以上の含有で顕著となるが、3%を超えて含有すると、オーステナイトが安定化し、残留オーステナイト量が増加し、硬さが低下し、耐摩耗性が低下する。このため、本発明ではNiは3%以下に限定することが好ましい。
つぎに、本発明鋳造ロール材の好ましい製造方法について説明する。
本発明の鋳造ロール材の製造方法は、とくに限定されないが、遠心鋳造法で所定寸法のリング状ロール材としたのち所定形状に加工することがエネルギーコスト、製造コストの観点から好ましい。なお、静置鋳造法や連続肉盛鋳造法を利用して製造して何ら問題はないことはいうまでもない。
また、上記した組成の溶湯を遠心鋳造法でリング状に外層(ロール使用層)を鋳造し、リングロールとしたのち、該外層の凝固途中あるいは完全に凝固後、鋳型の回転を停止し内層材を静置鋳造して、鋳造ロール(複合ロール)とすることもできる。これにより、外層の内面側が再溶解され外層と内層とが溶着一体化した複合ロールとなる。
静置鋳造される内層は、鋳造性と機械的性質に優れた球状黒鉛鋳鉄、いも虫状黒鉛鋳鉄、黒鉛鋼などを用いることが好ましい。また、過共析鋼を用いてもよい。また、外層と内層の間に、黒鉛鋼や高炭素鋼からなる中間層を設けても良い。遠心鋳造法でロールを製造する場合には,中間層は外層の遠心鋳造に引き続いて遠心鋳造すればよい。
また、上記したリングロールあるいはスリーブロールを所定寸法に加工したのち、軸材に焼嵌め、あるいは冷し嵌め等により、嵌合して組み立て式ロールとすることもできる。なお、軸材は、鋳鋼、鋳鉄、鍛鋼がいずれも適用できるが、炭素鋼、Cr-Mo鋼、球状黒鉛鋳鉄等が硬さ、靭性等の機械的性質の観点から好ましい。
(1)摩耗試験
リング状試験材から試験片(外径:60mmφ、肉厚:10mm)を採取し、相手材(材質:S45C,大きさ:190mmφ、肉厚:15mm)と試験片との2円盤すべり摩耗方式で摩耗試験を実施した。試験片を回転数700rpmで回転させながら、相手材は900℃に加熱し、試験片は水冷して、試験片と相手材のすべり率を15%として、荷重75kgf(735N)で圧接しながら30min間転動させる摩耗試験を4回行った。
(3)焼付き試験
リング状試験材から試験片(25mm厚の板状)を採取し、図1に示す方式の試験機で焼付き試験を実施した。試験片に、高周波誘導加熱コイルにより950℃に加熱されて160rpmで回転する円板状の相手材(材質:SUS410、大きさ:190mmφ、肉厚:15mm)を荷重100kgf(980N)で20s間圧接した。試験後の試験片表面に相手材がへばり付いたように焼付いている場合を「焼付き有り」(×)、へばり付きがなく表面が摩耗している場合を「焼付きなし」(○)として、耐焼付き性を評価した。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.8〜2.5%、 Si:0.2〜2%、
Mn:0.2〜2%、 Cr:0.8〜4%、
Mo:0.5〜3%、 P:0.3〜0.7%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする耐焼付き性および耐摩耗性に優れた熱間圧延用鋳造ロール材。 - 前記組成に加えてさらに、質量%で、V:3%未満および/またはNb:1%未満を含有する組成とすることを特徴とする請求項1に記載の熱間圧延用鋳造ロール材。
- 前記組成に加えてさらに、質量%で、Ni:3%以下含有する組成とすることを特徴とする請求項1または2に記載の熱間圧延用鋳造ロール材。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の熱間圧延用鋳造ロール材をロール使用層としてなることを特徴とする熱間圧延用ロール。
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