JP2007175736A

JP2007175736A - Composite roll for rolling and its production method

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Publication number: JP2007175736A
Application number: JP2005377623A
Authority: JP
Inventors: Seishi Furushima; 清史古島; Shunji Matsumoto; 俊二松本; Ryota Honda; 亮太本田; Kiyoshi Hayashi; 清林; Takashi Honda; 崇本田; Masatsugu Uchida; 真継内田; Seiji Oyama; 勢治大山; Takuya Oosue; 卓也大末
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite roll for rolling obtained by soundly joining an external layer having excellent wear resistance and roughening resistance and an internal layer having toughness at high strength, and to provide its production method. <P>SOLUTION: The composite roll for rolling is obtained by joining an external layer in which MC carbides are dispersed in 20 to 60% by area ratio and formed by centrifugal casting, and a metallic internal layer by HIP (hot isostatic press) treatment. Further, in the structure of the external layer, the maximum inscribed circle diameter in a region not including MC carbides having a diameter equivalent to a circle of ≥15 μm does not exceed 150 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧延用複合ロールおよびその製造方法に関する。本発明の圧延用複合ロールは、耐摩耗性および耐肌荒れ性に優れる外層と、強靭な内層とが健全かつ高強度で接合してなり、特に熱間圧延機に用いられるワークロールとして好適なものである。 The present invention relates to a composite roll for rolling and a method for producing the same. The composite roll for rolling according to the present invention is formed by joining an outer layer excellent in wear resistance and rough skin resistance and a tough inner layer with sound and high strength, and is particularly suitable as a work roll used in a hot rolling mill. It is.

圧延の生産性を決定する重要な特性として、圧延ロールの耐摩耗性および耐肌荒れ性がある。耐摩耗性が乏しいと、早期にロール表面が摩耗し、被圧延材の寸法精度を損なう。また圧延ロールは、被圧延材との接触やバックアップロールとの接触などにより表面が不均一に摩耗し肌荒れが発生すると、その肌荒れが被圧延材に転写され、被圧延材の表面の外観を損なう。これらを防止する為にはロールを頻繁に取り替えなければならず、圧延操業の中断の頻度が増えることによる圧延工場の生産性の低下、ロール表面研削加工に要するコストの増大、さらにロール表面研削量の増大によるロール原単位の低下といった問題が発生する。 Important properties that determine the productivity of rolling are the wear resistance and rough surface resistance of the rolling roll. If the wear resistance is poor, the roll surface is worn early and the dimensional accuracy of the material to be rolled is impaired. In addition, if the surface of the rolling roll is worn unevenly due to contact with the material to be rolled or contact with the backup roll, the rough surface is transferred to the material to be rolled and the surface appearance of the material to be rolled is impaired. . In order to prevent these problems, the rolls must be replaced frequently, resulting in a decrease in rolling mill productivity due to an increase in the frequency of rolling operations, an increase in the cost required for roll surface grinding, and the amount of roll surface grinding. There arises a problem that the roll basic unit is reduced due to an increase in the roll size.

そこで、従来から耐摩耗性、耐肌荒れ性の要求に応えることを目論んだ圧延ロール用外層として、Cr、Mo、W、Vなどの合金元素を多量に含んだハイス系合金が使用されている。その組織には、Crを多く含むM₇C₃型炭化物（Mは金属元素を示す、以降同様）、Mo及びWを多く含むM₂C型炭化物やM₆C型炭化物、およびVを多く含むMC型炭化物などの金属炭化物を含有しているものである。この種の外層の公知例は数多くあり、例えば以下のものが挙げられる。 Therefore, a high-speed alloy containing a large amount of alloy elements such as Cr, Mo, W, and V has been used as an outer layer for rolling rolls aiming to meet the demands of wear resistance and rough skin resistance. The structure contains M ₇ C ₃ type carbide containing a lot of Cr (M is a metal element, the same applies hereinafter), M ₂ C type carbide and M ₆ C type carbide containing a lot of Mo and W, and a lot of V. It contains metal carbide such as MC type carbide. There are many known examples of this type of outer layer, for example:

特許文献１には、化学成分が重量％で、C：1.0〜3.0％、Si：0.1〜3.0％、Mn：0.1〜2.0％、Cr：2.0〜10.0％、Mo：0.1〜10.0％、V：1.0〜10.0％、W：0.1〜10.0％の範囲で、かつMo＋W≦10.0％の式の満たす合金成分および残部がFeおよび不純物からなる外層と、鋳鉄または鋳鋼の内層からなる中実または中空の遠心鋳造複合ロールが記載されている。 In Patent Document 1, the chemical components are by weight, C: 1.0 to 3.0%, Si: 0.1 to 3.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 2.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 10.0%, V: Solid or hollow centrifuge consisting of an alloy layer satisfying the formula Mo + W ≦ 10.0% and balance of Fe and impurities, and an inner layer of cast iron or cast steel, and a range of 1.0 to 10.0%, W: 0.1 to 10.0% A cast composite roll is described.

特許文献２には、C：3.5〜5.5％、Si：0.1〜1.5％、Mn：0.1〜1.2％、Cr：4.0〜12.0％、Mo：2.0〜8.0％、V：12.0〜18.0％、残部Fe及び不可避的不純物からなる熱間圧延用工具鋼が記載されている。またNb：8.0％以下、Ni：5.5％以下を含有することが記載されている。また、熱間圧延用工具鋼からなる遠心力鋳造ロール用外層において、0.2≦Nb／Vを満足することが記載されている。 In Patent Document 2, C: 3.5 to 5.5%, Si: 0.1 to 1.5%, Mn: 0.1 to 1.2%, Cr: 4.0 to 12.0%, Mo: 2.0 to 8.0%, V: 12.0 to 18.0%, balance Fe And tool steel for hot rolling consisting of inevitable impurities. Moreover, it describes that Nb: 8.0% or less and Ni: 5.5% or less are contained. Further, it is described that 0.2 ≦ Nb / V is satisfied in the outer layer for centrifugal casting roll made of hot rolled tool steel.

特許文献３には、C含有量が2.0〜3.2％(重量％、以下同じ)であるハイス系鋳鉄材の外層の内面に、C：0.8〜1.9％、Si：3.0％以下、Mn：2.0％以下、Cr：6.0％以下、Mo：5.0％以下、W：5.0％以下、V：5.0％以下、残部実質的にFeからなる中間層が溶着一体化され、該中間層の内面に、C：0.2〜0.8％、Si：0.2〜3.0％、Mn：0.2〜2.0％、Cr：1.5％以下、Mo：1.0％以下、W：1.0％以下、V：1.5％以下、但しCr＋Mo≧0.3％であり、残部実質的にFeからなる鋳鋼材の内層が溶着一体化されてなり、前記外層を構成するハイス系鋳鉄材は、C：2.0〜3.2％、Si：0.1〜2.0％、Mn：0.1〜2.0％、Cr：3〜10％、2×Mo＋W：5〜22％、V：3〜8％、残部実質的にFeからなる圧延用複合ロールが記載されている。 In Patent Document 3, C: 0.8 to 1.9%, Si: 3.0% or less, Mn: 2.0% on the inner surface of the outer layer of a high-speed cast iron material having a C content of 2.0 to 3.2% (% by weight, the same applies hereinafter) Hereinafter, Cr: 6.0% or less, Mo: 5.0% or less, W: 5.0% or less, V: 5.0% or less, and an intermediate layer substantially consisting of Fe is welded and integrated, and on the inner surface of the intermediate layer, C: 0.2 to 0.8%, Si: 0.2 to 3.0%, Mn: 0.2 to 2.0%, Cr: 1.5% or less, Mo: 1.0% or less, W: 1.0% or less, V: 1.5% or less, provided that Cr + Mo ≧ 0.3% Further, the inner layer of the cast steel material substantially consisting of Fe is welded and integrated, and the high-speed cast iron material constituting the outer layer is C: 2.0 to 3.2%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0 %, Cr: 3 to 10%, 2 × Mo + W: 5 to 22%, V: 3 to 8%, and the balance substantially consisting of Fe is described.

特許文献４には、重量比で、C：1.8〜5％，Si：2％以下、Mn：2％以下、Cr：4〜6％、W：2〜8％、Mo：2〜10％、V：11％を超えて17％以下、Co:7〜13％，残部Feおよび不可避的不純物からなり、平均粒径1〜30μｍ、面積率20〜40％のMC型炭化物を含有する耐摩耗焼結合金が記載されている。また、前記耐摩耗焼結合金をロール芯材の外周に熱間等方圧加圧（HIP）により拡散接合することが記載されている。 In Patent Document 4, by weight ratio, C: 1.8-5%, Si: 2% or less, Mn: 2% or less, Cr: 4-6%, W: 2-8%, Mo: 2-10%, V: More than 11% and 17% or less, Co: 7-13%, balance Fe and inevitable impurities, wear-resistant firing containing MC type carbide with average particle size of 1-30μm and area ratio of 20-40% Bonds are listed. Further, it is described that the wear-resistant sintered alloy is diffusion bonded to the outer periphery of a roll core material by hot isostatic pressing (HIP).

特許文献５には、ロールの圧延表層部を形成する超硬、超合金等の硬質材からなる外層部と、鉄系材料、粉末冶金材料等の靭性材からなる内層部とを熱間静水圧成形法により同心円状一体に冶金的接合してなる複合スリーブを、ロール心材に焼嵌め、圧入その他機械的接合により固着する複合ロールの製造法が記載されている。 In Patent Document 5, an outer layer portion made of a hard material such as superhard or superalloy that forms a rolled surface layer portion of a roll, and an inner layer portion made of a tough material such as an iron-based material or powder metallurgy material are subjected to hot isostatic pressure. A manufacturing method of a composite roll is described in which a composite sleeve formed by metallurgical joining concentrically and integrally by a forming method is shrink-fitted to a roll core material and fixed by press-fitting or other mechanical joining.

特開平８−６０２８９号公報JP-A-8-60289 特開平９−２５６１０８号公報JP-A-9-256108 特開平９−２０９０７１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-209071 特開平７−２６８５６９号公報JP-A-7-268568 特開昭５８−１２８５２５号公報JP 58-128525 A

圧延ロールの耐摩耗性を向上させるには、一般的にロール材の硬さを増すことが行なわれる。ハイス系ロール材は、主に合金元素よりなる高硬度の炭化物（MC、M₂C、M₆C、M₇C₃）を含んでおり、耐摩耗性を高めている。合金元素のうち、特にVやNbは、ビッカース硬さでHv2400〜3200程度の極めて高硬度のMC炭化物を形成し耐摩耗性の向上に寄与する。 In order to improve the wear resistance of the rolling roll, generally, the hardness of the roll material is increased. The high-speed roll material contains high-hardness carbides (MC, M ₂ C, M ₆ C, M ₇ C ₃ ) mainly composed of alloy elements, and has improved wear resistance. Among the alloy elements, V and Nb in particular form MC carbide with a very high hardness of about 2400 to 3200 in Vickers hardness and contribute to the improvement of wear resistance.

しかしながら、VやNbが過剰に含まれた溶湯を遠心力鋳造すると、遠心分離による偏析が発生する。前述の特許文献１には、Vが10.0％を超えると、遠心力鋳造法の場合には形成される炭化物が軽いため内面に浮上し、圧延に用いる外層外表面では含有量相当の炭化物が含まれないことが記載されている。このような現象は、遠心力鋳造鋳型内に鋳込まれた溶湯が凝固する際、その溶湯が初晶にて粒状炭化物を晶出する場合に発生しやすい。この初晶粒状炭化物は比重が6g/cm³程度と溶湯残液（比重7〜8g/cm³程度）に対して比重が軽く、過剰に晶出すると遠心力により内面側に分離するためである。 However, when a molten metal containing excess V or Nb is subjected to centrifugal casting, segregation due to centrifugal separation occurs. In the above-mentioned Patent Document 1, when V exceeds 10.0%, the carbide formed in the case of centrifugal casting is light and floats on the inner surface, and the outer surface used for rolling contains carbide corresponding to the content. It is described that it is not possible. Such a phenomenon is likely to occur when the molten metal cast into the centrifugal casting mold solidifies and crystallizes granular carbides in the primary crystal. The primary crystal granular carbides lighter specific gravity relative to a specific gravity of 6 g / cm ³ degree and the melt remaining liquid (specific gravity of about 7~8g / cm ^3), excess by the crystallizes centrifugal force to separate the inner surface is there.

また、炭化物の比重を大きくすることで遠心分離による偏析を防止する手段も提案されている。前述の特許文献２には、VC炭化物はその比重が母溶湯に対して小さく、遠心力鋳造を行なうと偏析する。NbはVと複合炭化物{V，Nb}Cを形成し、V単独の炭化物のときより比重を増大させる。それにより、遠心分離による偏析を防止することが記載されている。また、遠心力鋳造法で製造した場合に均一なロール用外層を得るためには、0.2≦Nb／Vとしなければならないことが記載されている。また、Vが18.0％を超えると焼付き性向上の効果が飽和するとともに、溶解不良等の製造上の問題を生じる危険がある。NbはVと複合炭化物{V，Nb}Cを形成するが、8.0％を超えると溶解不良等の製造上の問題を生じることが記載されている。 In addition, means for preventing segregation due to centrifugation by increasing the specific gravity of the carbide has been proposed. In the above-mentioned Patent Document 2, VC carbide has a specific gravity smaller than that of the mother molten metal, and segregates when centrifugal casting is performed. Nb forms composite carbides {V, Nb} C with V, and increases the specific gravity as compared with the carbide of V alone. Thus, it is described that segregation due to centrifugation is prevented. Further, it is described that in order to obtain a uniform outer layer for rolls when manufactured by centrifugal casting, 0.2 ≦ Nb / V must be satisfied. On the other hand, if V exceeds 18.0%, the effect of improving the seizure property is saturated, and there is a risk of producing problems such as poor dissolution. Nb forms composite carbides {V, Nb} C with V, but it is described that when it exceeds 8.0%, problems in production such as poor dissolution occur.

一方、このような多量の合金成分が添加された外層の内面に内層を形成する場合、外層と内層との間に引け巣や炭化物偏析等の溶着不良が発生したり、外層から内層へ多量の合金成分が混入するため、内層の強靱性が劣化するという問題があった。特許文献３には、高C材料の外層と低C材料の内層を有する複合ロールを遠心力鋳造により作製するに際し、中間層を設けることで前記の問題を抑制できることが記載されている。 On the other hand, when the inner layer is formed on the inner surface of the outer layer to which such a large amount of alloy component is added, welding defects such as shrinkage cavities and carbide segregation occur between the outer layer and the inner layer, or a large amount from the outer layer to the inner layer. There was a problem that the toughness of the inner layer deteriorated due to the mixing of alloy components. Patent Document 3 describes that the above problem can be suppressed by providing an intermediate layer when a composite roll having an outer layer of a high C material and an inner layer of a low C material is produced by centrifugal casting.

しかしながら、本発明のように外層の合金量、特にC、Vが格段に多く、初晶のMC炭化物が多量に外層の内面に存在し、融点が極めて高くなる場合には、溶着に必要な外層の溶解量の制御が極めて困難となる。つまり、外層の溶解量を過度に多くすると、必要な外層の厚みを維持できなくなる、また、内層や中間層に混入する合金量が極めて多量となり、強靭性が著しく劣化する。一方、外層の溶解量が過度に少ないと、引け巣などによる溶着不良や、外層の内周側に不可避的に生成する不健全な部分を溶解除去できず境界やその近傍の引張強度が著しく劣化する。 However, when the amount of alloy in the outer layer, particularly C and V, is remarkably large as in the present invention, and a large amount of primary crystalline MC carbide is present on the inner surface of the outer layer, and the melting point becomes extremely high, the outer layer necessary for welding is required. It becomes very difficult to control the amount of dissolution. That is, if the amount of dissolution of the outer layer is excessively large, the required thickness of the outer layer cannot be maintained, and the amount of alloy mixed in the inner layer and the intermediate layer becomes extremely large, and the toughness is significantly deteriorated. On the other hand, if the amount of dissolution of the outer layer is too small, poor welding due to shrinkage cavities and unhealthy parts that are inevitably generated on the inner periphery of the outer layer cannot be dissolved and removed, and the tensile strength at and near the boundary is significantly degraded. To do.

このように、遠心力鋳造されてなるハイス系外層の耐摩耗性を飛躍的に向上させるには、ＶおよびＮｂを多量に添加すればよいが、前述の通り実際には製造上極めて困難である。 Thus, in order to drastically improve the wear resistance of the high-speed outer layer formed by centrifugal force casting, a large amount of V and Nb may be added. However, as described above, it is actually very difficult to manufacture. .

一方、特許文献４や特許文献５のような粉末HIP法の場合でも同様に、ロール外層材用の金属粉末としてVやNbといったMC炭化物形成元素を多量に添加すると、粉末製造のプロセスで溶湯をガスアトマイズする際に使用する溶湯ノズル内でMC炭化物が晶出し、ノズルを閉塞させる。これを防ぐため、ノズル径を大きくすると、粉末の粒径が粗大化し、粉末中に含まれるMC炭化物のサイズが不均質となる。このような粉末を使用したHIP焼結合金は、MC炭化物のサイズや分布が不均一であり、MC炭化物の多い部分と少ない部分のミクロ的な偏析により摩耗差を生じ肌荒れが発生する。 On the other hand, in the case of the powder HIP method as in Patent Document 4 and Patent Document 5, similarly, when a large amount of MC carbide forming elements such as V and Nb are added as metal powder for the roll outer layer material, the molten metal is formed in the powder manufacturing process. MC carbide crystallizes in the molten metal nozzle used for gas atomization and closes the nozzle. In order to prevent this, if the nozzle diameter is increased, the particle diameter of the powder becomes coarse, and the size of the MC carbide contained in the powder becomes inhomogeneous. In the HIP sintered alloy using such a powder, the size and distribution of MC carbides are non-uniform, and a difference in wear occurs due to micro segregation between a part with a large amount of MC carbide and a part with a small amount of MC carbide.

そこで本発明は、従来の圧延ロールにおける問題点を解消し、優れた耐摩耗性及び耐肌荒れ性に優れる外層と、強靭な内層とが健全かつ高強度で接合してなる圧延用複合ロールおよびその製造方法の提供を目的とする。 Therefore, the present invention eliminates the problems in conventional rolling rolls, a composite roll for rolling in which an outer layer excellent in wear resistance and rough skin resistance, and a tough inner layer are joined with sound and high strength, and its The purpose is to provide a manufacturing method.

本発明者は、初晶MC炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造して、鋳型内の内面側にMC炭化物が濃化した層を形成することにより、組織中にMC炭化物がリッチで均一に分散した組織を得ることができることを見いだした。詳しくは後述するが、このように遠心力鋳造法で形成した本発明の外層と、別個に用意した内層とをHIP処理により接合して圧延用複合ロールを作製する。 The present inventor casts a molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide into a mold for centrifugal casting, and casts the centrifugal force to form a MC carbide concentrated layer on the inner surface side of the mold. By doing so, it was found that a structure in which MC carbide is rich and uniformly dispersed in the structure can be obtained. As will be described in detail later, the outer layer of the present invention thus formed by the centrifugal casting method and the separately prepared inner layer are joined by HIP treatment to produce a rolling composite roll.

すなわち、本発明の圧延用複合ロールは、MC炭化物が面積率で20〜60％分散し遠心力鋳造で形成された外層と、金属製の内層をHIP処理により接合してなることを特徴とする。 That is, the rolling composite roll of the present invention is characterized in that MC carbide is dispersed by 20 to 60% in area ratio, and an outer layer formed by centrifugal casting and a metal inner layer are joined by HIP treatment. .

前記外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の最大内接円直径が150μｍを超えないことを特徴とする。 In the structure of the outer layer, the maximum inscribed circle diameter of a region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more does not exceed 150 μm.

前記外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離が10〜40μｍであることを特徴とする。 In the outer layer structure, an average distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is 10 to 40 μm.

前記外層の組織において、MC炭化物の平均円相当直径が10〜50μｍであることを特徴とする。 In the structure of the outer layer, the MC carbide has an average equivalent circular diameter of 10 to 50 μm.

前記外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離Bと、MC炭化物の平均円相当直径Aとの比（B／A）が2以下であることを特徴とする。 In the structure of the outer layer, a ratio (B / A) between an average distance B between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and an average equivalent circle diameter A of MC carbides is 2 or less.

前記外層において、面積率で円相当直径が１μｍ以上のM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物が総量で0〜5％分散していることを特徴とする。 In the outer layer, M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides having an area ratio of an equivalent circle diameter of 1 μm or more are dispersed in a total amount of 0 to 5%.

前記外層の基地のビッカース硬さがHv550以上であることを特徴とする。 The outer base has a Vickers hardness of Hv550 or higher.

前記外層は化学成分が質量％で、質量％で、C：2.5〜9％、Si：0.1〜3.5％、Mn：0.1〜3.5％、及びV：11〜40％を含有し、残部Fe及び不可避的不純物元素からなることを特徴とする。 The outer layer contains, in mass%, chemical components in mass%, C: 2.5 to 9%, Si: 0.1 to 3.5%, Mn: 0.1 to 3.5%, and V: 11 to 40%, with the remaining Fe and inevitable It is characterized by comprising an impurity element.

前記外層がさらに質量％で、Cr：1〜15％、Mo：0.5〜20％及びW：1〜40％からなる群から選ばれた少なくとも一種を含有することを特徴とする。 The outer layer may further contain at least one mass selected from the group consisting of Cr: 1 to 15%, Mo: 0.5 to 20%, and W: 1 to 40%.

前記外層において、Vの少なくとも一部が、下記式(1)を満たす量のNbで置換することを特徴とする。
11％≦V％＋0.55×Nb％≦40％（質量％）・・・(1) In the outer layer, at least part of V is substituted with an amount of Nb satisfying the following formula (1).
11% ≦ V% + 0.55 × Nb% ≦ 40% (mass%) (1)

前記外層において、さらに下記式(2)を満たすことを特徴とする。
0≦C％−0.2×（V％＋0.55×Nb％）≦2％（質量％）・・・(2) The outer layer further satisfies the following formula (2).
0 ≦ C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2% (mass%) (2)

前記外層がさらに質量％で、2％以下のNi及び／又は10％以下のCoを含有することを特徴とする。 The outer layer may further contain 2% by mass of Ni and / or 10% or less of Co by mass%.

前記外層がさらに質量％で、0.5％以下のTi及び／又は0.5％以下のAlを含有することを特徴とする。 The outer layer further contains 0.5% by mass of Ti and / or 0.5% or less of Al.

前記内層は、少なくとも外層と接合される部分がFeを主成分とすることを特徴とする。 The inner layer is characterized in that at least a portion joined to the outer layer contains Fe as a main component.

前記Feを主成分とする内層は、少なくとも外層と接合される部分のC含有量が質量％で、4.5％以下であることを特徴とする。 The inner layer containing Fe as a main component is characterized in that the C content in at least a portion joined to the outer layer is 4.5% by mass or less.

前記外層と内層との間の引張強度が400ＭＰａ以上であることを特徴とする。 The tensile strength between the outer layer and the inner layer is 400 MPa or more.

また、本発明の圧延用複合ロールの製造方法は、MC炭化物が面積率で20〜60％分散し遠心力鋳造で形成された中空状の外層の内面側に、金属製の内層を配置した状態で、HIP処理により前記外層と内層を接合することを特徴とする。 Further, in the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention, a state in which a metal inner layer is disposed on the inner surface side of a hollow outer layer formed by centrifugal force casting in which MC carbide is dispersed by 20 to 60% in area ratio. Thus, the outer layer and the inner layer are joined by HIP processing.

本発明の他の圧延用複合ロールの製造方法は、MC炭化物が面積率で20〜60％分散し遠心力鋳造で形成された中空状の外層の内面側に、金属製の内層を配置し、前記外層と内層との間の空隙に金属粉末を充填して介在させた状態で、HIP処理により前記外層と内層を接合することを特徴とする。 In another method for producing a composite roll for rolling according to the present invention, MC carbide is dispersed at an area ratio of 20 to 60%, and a metal inner layer is disposed on the inner surface side of a hollow outer layer formed by centrifugal casting. The outer layer and the inner layer are joined by HIP treatment in a state where a metal powder is filled and interposed in the gap between the outer layer and the inner layer.

本発明の他の圧延用複合ロールの製造方法は、MC炭化物が面積率で20〜60％分散し遠心力鋳造で形成された中空状の外層の内面側に内層用の金属粉末を配置した状態で、HIP処理することにより、前記外層と前記金属粉末を接合すること特徴とする。 In another method for producing a composite roll for rolling according to the present invention, MC carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60% and a metal powder for an inner layer is arranged on the inner surface side of a hollow outer layer formed by centrifugal casting. Thus, the outer layer and the metal powder are joined by HIP treatment.

本発明の圧延用複合ロールに用いる外層を製造するには、まず初晶MC炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を円筒形鋳型に鋳込み、遠心力鋳造する。遠心力鋳造によるMC炭化物の遠心分離を利用する本発明では、溶湯組成はロール外層の組成と異なる。本発明の請求の範囲に記載の外層の組成を得るためには、溶湯組成は、質量％で、C：2.2〜6.0％、Si：0.1〜3.5％、Mn：0.1〜3.5％、及びV：8〜22％を含有し、残部Fe及び不可避的不純物元素からなる。 In order to manufacture the outer layer used in the composite roll for rolling of the present invention, first, a molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide is cast into a cylindrical mold and subjected to centrifugal casting. In the present invention that utilizes centrifugal separation of MC carbide by centrifugal casting, the composition of the molten metal is different from the composition of the outer roll layer. In order to obtain the composition of the outer layer according to the claims of the present invention, the molten metal composition is in mass%, C: 2.2 to 6.0%, Si: 0.1 to 3.5%, Mn: 0.1 to 3.5%, and V: It contains 8 to 22%, and consists of the remainder Fe and inevitable impurity elements.

NbはVの少なくとも一部を置換し、かつMC炭化物として遠心力鋳造により遠心分離するので、溶湯に、下記式(3)：
8％≦V％＋0.55×Nb％≦22％（質量％）・・・(3)
を満たす量のNbを添加することができる。 Since Nb replaces at least a part of V and is centrifuged as MC carbide by centrifugal casting, the following formula (3):
8% ≦ V% + 0.55 × Nb% ≦ 22% (mass%) (3)
A sufficient amount of Nb can be added.

好ましくは、溶湯組成は、質量％で、C：2.5〜6.0％、Si：0.2〜1.5％、Mn：0.2〜1.5％、及びV：10〜22％を含有し、Nbを10％≦V％＋0.55×Nb％≦22％（質量％）を満たす量だけ含有しても良い。 Preferably, the molten metal composition contains, by mass%, C: 2.5-6.0%, Si: 0.2-1.5%, Mn: 0.2-1.5%, and V: 10-22%, and Nb 10% ≦ V% You may contain only the quantity which satisfy | fills + 0.55xNb% <= 22% (mass%).

任意元素であるCr、Mo、Ni、Co及びAlはほとんど遠心分離しないので、溶湯中の含有量はロール外層における含有量と同じでよい。W及びTiは、その一部が初晶MC炭化物に固溶するため、若干遠心分離される。 Since optional elements Cr, Mo, Ni, Co and Al are hardly centrifuged, the content in the molten metal may be the same as the content in the outer layer of the roll. Since some of W and Ti are dissolved in the primary crystal MC carbide, they are slightly centrifuged.

図4(a) に示すように、鋳型41内での遠心力鋳造の際、溶湯42中で比重の小さな初晶MC炭化物43は中空部44に接するロールの内側に移動する。その結果、図4(b)
及び図4(c) に示すように、MC炭化物が濃化した内周層40aと、MC炭化物が乏しい外周層40bと、MC炭化物の面積率が変化する濃度傾斜層40c（中間層40cと同義。すなわち、これは内周層40aと外周層40bとの間にある層なので図面上、便宜的に中間層40cとした）とからなる円筒体40が得られる。次いで円筒体40から外周層40bの全て及び濃度傾斜層40cの少なくとも一部を切削等により除去し、MC炭化物が濃化した部分（主として内周層40a）を圧延ロール用外層とする。 As shown in FIG. 4 (a), during centrifugal casting in the mold 41, the primary crystal MC carbide 43 having a small specific gravity moves in the molten metal 42 to the inside of the roll in contact with the hollow portion 44. As a result, Fig. 4 (b)
And as shown in FIG. 4 (c), the inner peripheral layer 40a enriched with MC carbide, the outer peripheral layer 40b poor in MC carbide, and the concentration gradient layer 40c (which has the same meaning as the intermediate layer 40c) in which the area ratio of MC carbide varies. That is, since this is a layer between the inner peripheral layer 40a and the outer peripheral layer 40b, a cylindrical body 40 is obtained which is for convenience shown as an intermediate layer 40c in the drawing. Next, all of the outer peripheral layer 40b and at least a part of the concentration gradient layer 40c are removed from the cylindrical body 40 by cutting or the like, and the portion where MC carbide is concentrated (mainly the inner peripheral layer 40a) is used as the outer layer for the rolling roll.

外周層40b及び濃度傾斜層40cの厚さは、溶湯の組成及び遠心力鋳造条件により決まるので、予測可能である。濃度傾斜層40cは全て除去する必要がある訳ではないので、濃度傾斜層40cのどの深さまで除去するかを予め設定する。勿論、確実に高耐摩耗性を得るために、内周層40aの一部までも除去して良い。 The thicknesses of the outer peripheral layer 40b and the concentration gradient layer 40c are predictable because they are determined by the composition of the molten metal and the centrifugal casting conditions. Since it is not necessary to remove all of the concentration gradient layer 40c, the depth of the concentration gradient layer 40c to be removed is set in advance. Of course, part of the inner circumferential layer 40a may be removed in order to ensure high wear resistance.

例えば図4(c) に示すように、完全に除去すべき外周層40bの厚さDout、及び少なくとも部分的に除去すべき濃度傾斜層40cの除去深さDim、さらに必要に応じて部分的に除去すべき内周層40aの除去深さDinが、実験的に又はシミュレーションにより溶湯の組成及び遠心力鋳造条件により決まると、Dout＋Dim（＋Din）の深さだけ円筒体40を切削することにより露出する内周層40a（又は内周層40a＋濃度傾斜層40cの一部）が所望の厚さ（外層の目標厚さ）Dtを有するように、円筒体40の肉厚Do［＝Dt＋Dout＋Dim（＋Din）］を予め設定することができる。既存の鋳型41を用いて外層の目標厚さDtより大きい肉厚Doを有する円筒体40を遠心力鋳造法により形成すれば、Dout＋Dim（＋Din）の深さだけ円筒体40を切削することにより、容易かつ低コストで厚さDtのロール外層を得ることができる。 For example, as shown in FIG. 4 (c), the thickness Dout of the outer peripheral layer 40b to be completely removed, the removal depth Dim of the concentration gradient layer 40c to be at least partially removed, and, if necessary, partially When the removal depth Din of the inner circumferential layer 40a to be removed is determined experimentally or by simulation based on the composition of the molten metal and the centrifugal casting conditions, the cylindrical body 40 is exposed by cutting the depth of Dout + Dim (+ Din). Thickness Do [= Dt + Dout + Dim (+ Din)] of the cylindrical body 40 so that the inner peripheral layer 40a (or a part of the inner peripheral layer 40a + the concentration gradient layer 40c) has a desired thickness (target thickness of the outer layer) Dt. Can be set in advance. If the cylindrical body 40 having a thickness Do larger than the target thickness Dt of the outer layer is formed by the centrifugal casting method using the existing mold 41, the cylindrical body 40 is cut by a depth of Dout + Dim (+ Din). A roll outer layer having a thickness of Dt can be obtained easily and at low cost.

本発明の方法において、前記溶湯組成及び遠心力鋳造条件により予測される前記MC炭化物の分布から、MC炭化物の面積率が20％以上となる深さを予測し、その深さの分だけ、前記円筒体を前記外層の目標外径より大きな外径に作製するのが好ましい。 In the method of the present invention, from the distribution of the MC carbide predicted by the molten metal composition and centrifugal casting conditions, the depth at which the area ratio of MC carbide is 20% or more is predicted, and only the amount of the depth It is preferable to make the cylindrical body with an outer diameter larger than the target outer diameter of the outer layer.

本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールの外層の組織要素について説明する。粒状炭化物であるMC炭化物は、他の炭化物（M₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物等）に比べると高硬度であり、耐摩耗性の向上に寄与する。MC炭化物が面積率で20％未満では、耐摩耗性の改善効果が不十分である。一方、MC炭化物が面積率で60％を超えると、ロール外層の靭性が著しく低下する。従って、MC炭化物は面積率で20〜60％である。好ましい面積率は30〜50％である。 The structure element of the outer layer of the composite roll for rolling formed by centrifugal casting according to the present invention will be described. MC carbide, which is a granular carbide, has higher hardness than other carbides (such as M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbide), and contributes to improved wear resistance. When MC carbide is less than 20% in area ratio, the effect of improving wear resistance is insufficient. On the other hand, if the MC carbide exceeds 60% in terms of area ratio, the toughness of the outer roll layer is remarkably lowered. Therefore, MC carbide is 20 to 60% in area ratio. A preferred area ratio is 30 to 50%.

MC炭化物（粒状炭化物）の平均円相当直径は10〜50μｍであるのが好ましい。熱間圧延時にロールは高熱の圧延鋼板と接触し、表面から10μｍ程度まで基地が軟化するので、MC炭化物の平均円相当直径が10μｍ未満では、基地がMC炭化物を十分に支持できず、ロールの耐摩耗性及び耐肌荒れ性が劣化する。一方、平均円相当直径が50μｍを超えると、耐摩耗性の向上効果が飽和するとともに、靭性が低下する。MC炭化物の平均円相当直径はより好ましくは10〜40μｍであり、最も好ましくは15〜30μｍである。 The average equivalent circle diameter of MC carbide (granular carbide) is preferably 10 to 50 μm. During hot rolling, the roll comes into contact with the hot rolled steel plate and the base softens to about 10 μm from the surface, so if the average equivalent circle diameter of MC carbide is less than 10 μm, the base cannot sufficiently support the MC carbide, Abrasion resistance and rough skin resistance deteriorate. On the other hand, when the average equivalent circle diameter exceeds 50 μm, the effect of improving the wear resistance is saturated and the toughness is lowered. The average equivalent circle diameter of MC carbide is more preferably 10 to 40 μm, and most preferably 15 to 30 μm.

図1に示すように、MC炭化物1の円相当直径は、MC炭化物1と等しい面積の円10の直径をD₁₀と定義する。MC炭化物1の面積をSとすると、D₁₀＝2×(S/π)1/2である。MC炭化物の平均円相当直径はD₁₀の平均値である。 As shown in FIG. 1, the equivalent circle diameter of MC carbide 1 defines the diameter of circle 10 having the same area as MC carbide 1 as D ₁₀ . When the area of MC carbide 1 is S, D ₁₀ = 2 × (S / π) 1/2. The average equivalent-circle diameter of MC carbide is an average of D _10.

本発明のロール外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離は10〜40μｍであるのが好ましい。平均MC炭化物間距離が10μｍ未満であると、MC炭化物の偏在が多すぎ、MC炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸が生じ、耐肌荒れ性が低い。一方、平均MC炭化物間距離が40μｍ超であると、MC炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きく、耐焼付き性の向上が見られない。円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離は20〜30μｍであるのがより好ましい。 In the structure of the outer layer of the roll of the present invention, the average distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is preferably 10 to 40 μm. When the average distance between MC carbides is less than 10 μm, the MC carbides are unevenly distributed, microscopic unevenness due to wear difference occurs between the parts with a lot of MC carbides and the parts with little MC carbides, and the rough skin resistance is low. On the other hand, when the average distance between MC carbides is more than 40 μm, variation in MC carbide distribution is so large that it cannot be ignored, and no improvement in seizure resistance is observed. The average distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is more preferably 20 to 30 μm.

MC炭化物間の平均距離の求め方を、ロール外層の組織を概略的に示す図2により説明する。この組織は、円相当直径で15μｍ以上のMC炭化物（白色）1aと、円相当直径が15μｍ未満のMC炭化物（黒色）1bとを含有する。2は基地（M₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物を含有する）を示す。この組織に任意の直線Lを引くと、MC炭化物1_a1，1_a2，1_a3・・・1_anが交差し、これらのMC炭化物間の距離L₁，L₂，L₃・・・Lnが計測される。従って、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離は、［Σ（L₁＋L₂＋・・・・＋Ln）］／nにより求まる。 The method for obtaining the average distance between MC carbides will be described with reference to FIG. 2 schematically showing the structure of the outer layer of the roll. This structure contains MC carbide (white) 1a having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and MC carbide (black) 1b having an equivalent circle diameter of less than 15 μm. 2 indicates a base (containing M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ carbides). When an arbitrary straight line L is drawn in this structure, MC carbides 1 _a1 , 1 _a2 , 1 _a3 ... 1 _an intersect, and the distances L ₁ , L ₂ , L _3. It is measured. Therefore, the average distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is determined by [Σ (L ₁ + L ₂ +... + Ln)] / n.

本発明のロール外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離Bと、MC炭化物の平均円相当直径Aとの比（B/A）は2以下であるのが好ましい。多量のMC炭化物を含有する本発明のロール外層では、MC炭化物が凝集しやすい。MC炭化物が凝集すると、MC炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸が生じ、耐肌荒れ性が損なわれる。B/A比はMC炭化物の凝集の程度を示す。B/Aが2を超えると、MC炭化物が凝集しすぎている。より好ましいB/A比は1.5以下である。 In the structure of the outer layer of the roll of the present invention, the ratio (B / A) between the average distance B between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and the average equivalent circle diameter A of MC carbides is preferably 2 or less. In the outer roll layer of the present invention containing a large amount of MC carbide, MC carbide tends to aggregate. When MC carbide aggregates, micro unevenness due to a difference in wear occurs between a portion with a large amount of MC carbide and a portion with a small amount of MC carbide, thereby impairing rough skin resistance. The B / A ratio indicates the degree of aggregation of MC carbide. When B / A exceeds 2, MC carbides are agglomerated too much. A more preferable B / A ratio is 1.5 or less.

本発明のロール外層の組織において、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の最大内接円直径は150μｍを超えないのが好ましい。最大内接円直径が150μｍ超であると、MC炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きい。最大内接円直径は120μｍ以下であるのがより好ましく、80μｍ以下であるのがより好ましい。 In the structure of the outer layer of the roll of the present invention, it is preferable that the maximum inscribed circle diameter of the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more does not exceed 150 μm. If the maximum inscribed circle diameter is more than 150 μm, the dispersion of MC carbide distribution is so large that it cannot be ignored. The maximum inscribed circle diameter is more preferably 120 μm or less, and more preferably 80 μm or less.

円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の最大内接円直径は図3に示すように求める。図示の視野では、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物1_a1，1_a2，1_a3，1_a4に内接する円20の直径はD₂₀である。同様にして、他のMC炭化物群に内接する円の直径を求める。この操作を任意の複数の視野について行い、最大の内接円直径D₂₀maxを決める。 The maximum inscribed circle diameter of the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is obtained as shown in FIG. In the illustrated field, the diameter of the circle equivalent diameter of more than 15 [mu] m MC carbides _{_{_{1 a1, 1 a2, 1 a3}}} , circle 20 inscribed in 1 _a4 is D _20. Similarly, the diameter of a circle inscribed in another MC carbide group is obtained. This operation is performed for a plurality of arbitrary fields of view, and the maximum inscribed circle diameter D ₂₀ max is determined.

本発明のロール外層には、円相当直径が１μｍ以上の非粒状炭化物（M₂C、M₆C、及びM₇C₃炭化物）が合計面積率で0〜5％分散していても良い。非粒状炭化物の合計面積率が5％を超えると、非粒状炭化物が粗大化してロールの耐肌荒れ性及び靭性を損なうだけでなく、網目状に晶出した非粒状炭化物に沿ってクラックが進展することにより耐熱亀裂性が低下する。非粒状炭化物の合計面積率は少なければ少ないほど良い。円相当直径が１μｍ以上のM₂C、M₆C、及びM₇C₃炭化物の合計面積率はより好ましくは0〜3％であり、さらに好ましくは0〜1％である。なおMC、M₂C、M₆C、及びM₇C₃炭化物以外の炭化物を微量含んでも良い。 In the roll outer layer of the present invention, non-particulate carbides (M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides) having an equivalent circle diameter of 1 μm or more may be dispersed in a total area ratio of 0 to 5%. If the total area ratio of non-granular carbides exceeds 5%, the non-granular carbides coarsen and impair the surface roughness and toughness of the roll, and cracks develop along the non-granular carbides crystallized in a network. As a result, the thermal cracking resistance decreases. The smaller the total area ratio of non-particulate carbide, the better. The total area ratio of M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbide having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is more preferably 0 to 3%, and still more preferably 0 to 1%. A small amount of carbides other than MC, M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides may be included.

本発明のロール外層の基地は主にFe及び合金元素からなり、熱処理による変態や極微細な炭化物の析出により硬さが変化する。室温における基地の硬さがビッカース硬さでHv 550未満では、ロール外層の耐摩耗性が不十分である。耐摩耗性向上の観点から基地は硬いほうが望ましいが、Hv
900を超えると、基地の靭性が低下しやすい。基地のより好ましいビッカース硬さはHv 650〜850であり、さらに好ましくはHv
650〜750である。 The base of the roll outer layer of the present invention is mainly composed of Fe and alloy elements, and the hardness changes due to transformation by heat treatment or precipitation of ultrafine carbides. If the hardness of the base at room temperature is Vickers hardness of less than Hv 550, the wear resistance of the outer layer of the roll is insufficient. It is desirable that the base is hard from the viewpoint of improving wear resistance, but Hv
If it exceeds 900, the toughness of the base tends to decrease. More preferable Vickers hardness of the base is Hv 650-850, more preferably Hv
650-750.

次に本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールの外層の化学成分（質量％）の限定理由について説明する。なお、本発明の外層の化学成分は、溶湯の成分ではなく、最終製品における外層の化学成分を示す。 Next, the reason for limiting the chemical composition (% by mass) of the outer layer of the composite roll for rolling formed by centrifugal casting according to the present invention will be described. In addition, the chemical component of the outer layer of the present invention indicates not the component of the molten metal but the chemical component of the outer layer in the final product.

(1) 必須成分
(a) C：2.5〜9％
Cは、主にV，Nb等の合金元素と結合し、MC炭化物を形成することにより耐摩耗性を向上させる必須元素である。合金元素と結合しないCは主に基地中に固溶するか極微細に析出し、基地を強化する。Cが2.5％未満ではMC炭化物の量が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Cが9％を超えると、炭化物が過多となり、ロール外層の耐熱亀裂性が劣化する。C含有量は好ましくは3.5〜9％であり、より好ましくは4.5〜9％である。 (1) Essential ingredients
(a) C: 2.5-9%
C is an indispensable element that improves wear resistance mainly by bonding with alloy elements such as V and Nb to form MC carbide. C that does not bind to alloying elements mainly dissolves in the matrix or precipitates very finely, strengthening the matrix. If C is less than 2.5%, the amount of MC carbide is insufficient and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if C exceeds 9%, the amount of carbide becomes excessive and the heat crack resistance of the outer layer of the roll deteriorates. The C content is preferably 3.5 to 9%, more preferably 4.5 to 9%.

(b) Si：0.1〜3.5％
Siは溶湯中で脱酸剤として作用する。Siが0.1％未満では脱酸効果が不足し、鋳造欠陥を生じやすい。一方、Siが3.5％を超えるとロール外層は脆化する。Si含有量は好ましくは0.2〜2.5％であり、より好ましくは0.2〜1.5％である。 (b) Si: 0.1-3.5%
Si acts as a deoxidizer in the molten metal. If Si is less than 0.1%, the deoxidation effect is insufficient and casting defects are likely to occur. On the other hand, when Si exceeds 3.5%, the outer layer of the roll becomes brittle. The Si content is preferably 0.2 to 2.5%, more preferably 0.2 to 1.5%.

(c) Mn：0.1〜3.5％
Mnは溶湯の脱酸や不純物であるSをMnSとして固定する作用を有する。Mn が0.1％未満であると、これらの効果が不十分である。一方、Mnが3.5％を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり、硬さを安定的に維持できず、耐摩耗性が劣化しやすくなる。Mn含有量は好ましくは0.2〜2.5％であり、より好ましくは0.2〜1.5％である。 (c) Mn: 0.1-3.5%
Mn has an action of deoxidizing the molten metal and fixing S, which is an impurity, as MnS. When Mn is less than 0.1%, these effects are insufficient. On the other hand, if Mn exceeds 3.5%, retained austenite tends to be generated, the hardness cannot be stably maintained, and the wear resistance is likely to deteriorate. The Mn content is preferably 0.2 to 2.5%, more preferably 0.2 to 1.5%.

(d) V：11〜40％
Vは主にCと結合し、MC炭化物を形成する元素である。ロール外層に多量のMC炭化物を含ませるために、11〜40％のVが必要である。Vが11％未満では、MC炭化物が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Vが40％超であると、MC炭化物が過剰となり、ロール外層の靭性が劣化する。V含有量は好ましくは15〜40％以下であり、より好ましくは18〜40％である。 (d) V: 11-40%
V is an element mainly bonded to C to form MC carbide. In order to include a large amount of MC carbide in the outer layer of the roll, 11 to 40% of V is necessary. If V is less than 11%, MC carbide is insufficient and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, when V is more than 40%, MC carbide becomes excessive and the toughness of the outer roll layer deteriorates. The V content is preferably 15 to 40% or less, more preferably 18 to 40%.

(e) Nb
NbはMC炭化物を形成する点でVと同様の作用を有する。原子量の比より、質量％で0.55×Nb％とV％とが等価である。従って、下記式(1)：
11％≦V％＋0.55×Nb％≦40％（質量％）・・・(1)
を満たす量のNbでVの一部又は全部を置換しても良い。（V％＋0.55×Nb％）のより好ましい範囲は、質量％で、15〜40％であり、最も好ましい範囲は18〜40％である。 (e) Nb
Nb has the same action as V in that it forms MC carbides. From the atomic weight ratio, 0.55 × Nb% and V% are equivalent in mass%. Therefore, the following formula (1):
11% ≦ V% + 0.55 × Nb% ≦ 40% (mass%) (1)
A part or all of V may be replaced with an amount of Nb that satisfies the above. A more preferable range of (V% + 0.55 × Nb%) is 15% to 40% by mass%, and the most preferable range is 18 to 40%.

またNbはC及びVと、下記式(2)：
0≦C％−0.2×（V％＋0.55×Nb％）≦2％（質量％）・・・(2)
を満たすのが好ましい。［C％−0.2×（V％＋0.55×Nb％）］の値が0未満であると、MC炭化物が十分に得られず、基地中にV及びNbが過剰となり、十分な硬さ及び耐摩耗性が得られない。一方、［C％−0.2×（V％＋0.55×Nb％）］の値が2％を超えると、M₂C、M₆C、及びM₇C₃炭化物等の非粒状炭化物が網目状に晶出し、ロール外層の耐熱亀裂性が劣化する。 Nb is C and V, and the following formula (2):
0 ≦ C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2% (mass%) (2)
It is preferable to satisfy. When the value of [C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%)] is less than 0, MC carbide is not sufficiently obtained, V and Nb are excessive in the base, and sufficient hardness and Abrasion resistance cannot be obtained. On the other hand, when the value of [C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%)] exceeds 2%, non-particulate carbides such as M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides are network-like. The crystallization of the outer layer of the roll deteriorates.

(2) 任意成分
圧延ロールの用途及び使用方法に応じて、外層は以下の元素を適宜含有しても良い。 (2) Optional components The outer layer may appropriately contain the following elements depending on the use and usage of the rolling roll.

(a) Cr：1〜15％
Crは基地に固溶して焼入性を高めるだけでなく、一部はCと結合して極微細な炭化物として析出し、基地を強化する。Crが1％未満では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、Crが15％を超えると、M₇C₃炭化物等のMC炭化物以外の炭化物が網目状に晶出し、ロール外層の耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいCr含有量は3〜9％である。 (a) Cr: 1-15%
Cr not only improves the hardenability by dissolving in the matrix, but part of it combines with C and precipitates as ultrafine carbide, strengthening the matrix. If Cr is less than 1%, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when Cr exceeds 15%, carbides other than MC carbide such as M ₇ C ₃ carbide crystallize in a network shape, and heat crack resistance of the outer layer of the roll deteriorates. A more preferable Cr content is 3 to 9%.

(b) Mo：0.5〜20％
Moは基地に固溶して焼入性を高めるだけでなく、一部はCと結合して極微細な炭化物として析出し、基地を強化する。またMoの一部は粒状炭化物を形成する。Moが0.5％未満では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、Moが20％を超えるとM₂CやM₆C等の非粒状炭化物が網目状に晶出し、ロール外層の耐熱亀裂性が劣化する。Mo含有量はより好ましくは2.5〜20％であり、特に2.5〜10％である。 (b) Mo: 0.5-20%
Mo not only improves the hardenability by dissolving in the matrix, but partly bonds with C and precipitates as ultrafine carbide, strengthening the matrix. Part of Mo forms granular carbides. If Mo is less than 0.5%, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when Mo exceeds 20%, non-particulate carbides such as M ₂ C and M ₆ C crystallize in a network shape, and the heat crack resistance of the outer layer of the roll deteriorates. The Mo content is more preferably 2.5 to 20%, particularly 2.5 to 10%.

(c) W：1〜40％
Wは基地部に固溶して焼入性を高め、一部はCと結合して極微細な炭化物として析出し、基地を強化する。またWの一部は粒状炭化物を形成する。Wが1％未満であると、基地強化の効果が十分に得られない。一方、Wが40％を超えるとM₆CやM₂C等の非粒状炭化物が網目状に晶出し、ロール外層の耐熱亀裂性が劣化する。W含有量はより好ましくは5〜40％であり、特に5〜20％である。 (c) W: 1-40%
W dissolves in the base part to improve hardenability, and part of it combines with C to precipitate as ultrafine carbides, strengthening the base. Part of W forms granular carbides. If W is less than 1%, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when W exceeds 40%, non-particulate carbides such as M ₆ C and M ₂ C crystallize in a network shape, and the heat crack resistance of the outer layer of the roll deteriorates. The W content is more preferably 5 to 40%, particularly 5 to 20%.

本発明のロール外層に十分な耐摩耗性を付与するために、基地の強化元素であるCr、Mo及びWの少なくとも一種を含有するのが好ましい。 In order to give sufficient abrasion resistance to the outer layer of the roll of the present invention, it is preferable to contain at least one of Cr, Mo and W which are base strengthening elements.

(d) Ni：2％以下
Niは基地に固溶し、基地の焼入れ性を向上させるのに有効である。Niが2％を超えると、基地のオーステナイトが安定化するため、基地の硬化効果が不十分である。 (d) Ni: 2% or less
Ni dissolves in the base and is effective in improving the hardenability of the base. When Ni exceeds 2%, the austenite of the base is stabilized, and the hardening effect of the base is insufficient.

(e) Co：10％以下
Coは基地に固溶し、基地強化の効果がある。またCoを含有すると、高温でも基地の硬さを維持できる。Coが10％を超えると、ロール外層の靭性が低下する。Coは高価であるので、経済性及び使用条件を考慮し、その含有量を決定するのが望ましい。 (e) Co: 10% or less
Co dissolves in the base and has the effect of strengthening the base. If Co is contained, the hardness of the base can be maintained even at high temperatures. When Co exceeds 10%, the toughness of the outer roll layer is lowered. Since Co is expensive, it is desirable to determine its content in consideration of economy and use conditions.

(f) Ti：0.5％以下
Tiは溶湯中で脱酸剤として作用するほか、Nと結合して窒化物を形成し、粒状炭化物の核となり、粒状炭化物を微細にする効果がある。また一部はCと結合して粒状炭化物となる。Tiの添加効果は0.5％以下で十分である。 (f) Ti: 0.5% or less
In addition to acting as a deoxidizer in the molten metal, Ti combines with N to form nitrides, which serve as the core of granular carbides and has the effect of making the granular carbides fine. Some of them combine with C to form granular carbides. A Ti addition effect of 0.5% or less is sufficient.

(g) Al：0.5％以下
Alは溶湯中で脱酸剤として作用するほか、粒状炭化物を微細にする効果がある。Alが0.5％を超えると、外層の焼入れ性が悪化し、十分な基地硬さが得られなくなる。 (g) Al: 0.5% or less
In addition to acting as a deoxidizer in the molten metal, Al has the effect of making the particulate carbide fine. If Al exceeds 0.5%, the hardenability of the outer layer deteriorates, and sufficient base hardness cannot be obtained.

次に、本発明の圧延用複合ロールの製造方法について説明する。ここで、本発明の内層とは、中空状の外層の内周側に位置し、外層に接合されるもので実質的に金属からなる。中実ロールの場合、内層は軸材として構成される。スリーブロールの場合、内層は外層の内周側を構成する。 Next, the manufacturing method of the composite roll for rolling of this invention is demonstrated. Here, the inner layer of the present invention is located on the inner peripheral side of the hollow outer layer and is joined to the outer layer and is substantially made of metal. In the case of a solid roll, the inner layer is configured as a shaft material. In the case of a sleeve roll, the inner layer constitutes the inner peripheral side of the outer layer.

図16に本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態1の概略断面図を示す。図16(a)は中実の内層、図16(b)は中空状の内層を用いたものを示す。本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態1は、本発明の中空状の外層の内面側に内層を配置した状態でHIP処理により両者を拡散接合させる。 FIG. 16 shows a schematic cross-sectional view of Embodiment 1 of the method for producing a rolling composite roll of the present invention. FIG. 16 (a) shows a solid inner layer, and FIG. 16 (b) shows a hollow inner layer. In Embodiment 1 of the method for producing a composite roll for rolling of the present invention, both are diffusion-bonded by HIP treatment in a state where the inner layer is disposed on the inner surface side of the hollow outer layer of the present invention.

図16において、74は円筒形状のHIP缶の外筒、75は上蓋、76は下蓋、77は脱気パイプ、78は円筒形状のHIP缶の内筒、79は内筒の中空部である。図5のように構成されたHIP缶の内部に、中央部に内層72を配置し、内層72の外面と外筒74の内面との間の空間に同心円状に外層71を配置した。外層71と内層72との間には接合に影響のない適度な空隙73があってもよい。 In FIG. 16, 74 is an outer cylinder of a cylindrical HIP can, 75 is an upper lid, 76 is a lower lid, 77 is a deaeration pipe, 78 is an inner cylinder of the cylindrical HIP can, and 79 is a hollow portion of the inner cylinder . Inside the HIP can configured as shown in FIG. 5, the inner layer 72 is disposed at the center, and the outer layer 71 is disposed concentrically in the space between the outer surface of the inner layer 72 and the inner surface of the outer cylinder 74. There may be an appropriate gap 73 between the outer layer 71 and the inner layer 72 that does not affect the bonding.

図17に本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態2の概略断面図を示す。図17(a)は中実の内層、図17(b)は中空状の内層を作製するものを示す。本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態2は、本発明の中空状の外層71の内面側に、内層72を形成する素材として金属粉末を充填、配置し、その状態でHIP処理して外層71と内層72用の金属粉末を接合するものである。図17は、図16と同様の構成であり、内層72として金属粉末を充填させたことが特徴である。HIP処理後、内層72用の金属粉末は焼結され、内層72が形成される。 FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 2 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention. FIG. 17 (a) shows a solid inner layer, and FIG. 17 (b) shows a hollow inner layer. Embodiment 2 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention includes filling and arranging metal powder as a material for forming the inner layer 72 on the inner surface side of the hollow outer layer 71 of the present invention, and performing HIP treatment in that state. The metal powder for the outer layer 71 and the inner layer 72 is joined. FIG. 17 has the same configuration as FIG. 16 and is characterized in that the inner layer 72 is filled with metal powder. After the HIP process, the metal powder for the inner layer 72 is sintered to form the inner layer 72.

図18に本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態3の概略断面図を示す。図18(a)は中実の内層、図18(b)は中空状の内層を用いたものを示す。図18は次の点を除き図16と同様の構成である。本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態3は、本発明の中空状の外層71の内面と内層72の外面との間の空隙73に金属粉末80を充填、配置し、その状態でHIP処理して外層71と金属粉末80と内層72を接合するものである。HIP処理後、金属粉末80は焼結され、外層71と内層72との間にあり、いわゆる中間層の役割をはたす。 FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 3 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention. FIG. 18 (a) shows a solid inner layer, and FIG. 18 (b) shows a hollow inner layer. FIG. 18 has the same configuration as FIG. 16 except for the following points. Embodiment 3 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention includes filling and arranging the metal powder 80 in the gap 73 between the inner surface of the hollow outer layer 71 and the outer surface of the inner layer 72 of the present invention, and in that state The outer layer 71, the metal powder 80, and the inner layer 72 are joined by the HIP process. After the HIP process, the metal powder 80 is sintered and is located between the outer layer 71 and the inner layer 72 and serves as a so-called intermediate layer.

図19に本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態4の概略断面図を示す。図19(a)は中実の内層、図19(b)は中空状の内層を用いたものを示す。図19は次の点を除き図16と同様の構成である。本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態4は、あらかじめ本発明の遠心力鋳造で形成された中空状の外層71の内面に、静置鋳造などの鋳造法により内層72を溶着接合させた複合ロールを作製する。このように作製した複合ロールをHIP缶内部に配置し、HIP処理したものである。これによれば、外層の内部に残存する鋳造欠陥、鋳巣、前記鋳造法による複合化時に発生した外層と内層との間の境界部の溶着不良をHIP処理により消滅させ健全な複合ロールを得ることができる。なお、本発明の実施形態4においては、HIP処理に供する供試材（外層および内層）を脱気封止する必要は特にないが、必要に応じ金属カプセルに入れ脱気封止しHIP処理しても構わない。 FIG. 19 shows a schematic cross-sectional view of Embodiment 4 of the method for producing a rolling composite roll of the present invention. FIG. 19 (a) shows a solid inner layer and FIG. 19 (b) shows a hollow inner layer. FIG. 19 has the same configuration as FIG. 16 except for the following points. Embodiment 4 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention is such that the inner layer 72 is welded and joined to the inner surface of the hollow outer layer 71 previously formed by centrifugal casting of the present invention by a casting method such as stationary casting. A composite roll is prepared. The composite roll produced in this way is placed inside the HIP can and subjected to HIP treatment. According to this, casting defects remaining in the outer layer, casting voids, poor welding at the boundary between the outer layer and the inner layer that occurred at the time of compounding by the casting method are eliminated by HIP processing, and a healthy composite roll is obtained. be able to. In Embodiment 4 of the present invention, it is not particularly necessary to deaerate and seal the test materials (outer layer and inner layer) to be subjected to the HIP treatment, but if necessary, put in a metal capsule and deaerate and seal and perform the HIP treatment. It doesn't matter.

図19において、あらかじめ本発明の中空状の外層71に鋳造法により内層72を接合させた複合ロールを用意した。このHIP処理前の複合ロールにおいて、82は外層71内に存在する鋳造欠陥、83は内層72内に存在する鋳巣、84は外層71と内層72との間の境界部に存在する溶着不良部を示す。このような健全でない複合ロールをHIP缶の内部に配置し、HIP処理を施すことにより、これらの鋳造欠陥82、鋳巣83、溶着不良部84を消滅させ、健全な複合ロールを得ることができる。 In FIG. 19, a composite roll was prepared in which the inner layer 72 was bonded to the hollow outer layer 71 of the present invention by a casting method in advance. In this composite roll before HIP processing, 82 is a casting defect existing in the outer layer 71, 83 is a casting hole existing in the inner layer 72, and 84 is a poorly welded portion existing at the boundary between the outer layer 71 and the inner layer 72. Indicates. By placing such an unhealthy composite roll inside the HIP can and applying a HIP process, these casting defects 82, casting cavity 83, and poorly welded portion 84 can be eliminated, and a healthy composite roll can be obtained. .

本発明の外層は、前述のMC炭化物が密集濃化した層を最終製品である圧延用複合ロールの外層（圧延使用層）とする。本発明の製造方法では、HIP処理時にMC炭化物の存在が乏しい層（図4(b)の外周層40b）が残存していてもよい。この場合、HIP処理後、図4(b)における外周層40bの全て及び濃度傾斜層40cの少なくとも一部を切削等により除去し、MC炭化物が濃化した部分（主として内周層40a）を圧延ロール用外層とする。 In the outer layer of the present invention, the layer in which the MC carbides are concentrated and concentrated is used as the outer layer (rolling layer) of the composite roll for rolling as the final product. In the manufacturing method of the present invention, a layer in which MC carbides are poor (the outer peripheral layer 40b in FIG. 4 (b)) may remain during the HIP process. In this case, after the HIP treatment, all of the outer peripheral layer 40b and at least a part of the concentration gradient layer 40c in FIG. 4 (b) are removed by cutting or the like, and the MC carbide concentrated portion (mainly the inner peripheral layer 40a) is rolled. The outer layer for rolls.

次に、内層の材質について説明する。内層は実質的に金属であればよく、用途目的に応じ様々な材質を選定できる。金属製の内層中には、炭化物、窒化物、硼化物を含んでいてもかまわない。また、ロールの機能を損なわない範囲であれば、酸化物や硫化物などの不可避的不純物や介在物を含んでいてもかまわない。また、内層自体が同心円的に２層以上の複層構造であってもよい。 Next, the material of the inner layer will be described. The inner layer may be substantially metal, and various materials can be selected according to the purpose of use. The metal inner layer may contain carbide, nitride, or boride. Moreover, as long as the function of the roll is not impaired, inevitable impurities such as oxides and sulfides and inclusions may be included. Further, the inner layer itself may be a multi-layer structure having two or more layers concentrically.

ロールの内層材料として、強靭性に優れるFeを主成分とする鉄基合金が望ましい。内層は、特に少なくとも外層と接合される部分がFeを主成分とする鉄基合金であるのが望ましい。本発明の製造方法では、HIP処理時に外層と内層が拡散接合する。その際、内層のうち外層と接合される部分の炭素含有量が多すぎると、外層と内層との境界部分に脆弱な析出炭化物を生成しやすく、境界の接合強度が低下しやすい。これを抑えるために、Feを主成分とする内層の少なくとも外層と接合される部分の炭素含有量が質量％で4.5％以下であるのが望ましい。さらに望ましくは3.5％以下である。この要件を満足する内層として、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄（ダクタイル）、アダマイト、黒鉛鋼や鋳鋼などが挙げられる。また、使用されるロールの用途目的などに応じ、合金工具鋼、ばね用鋼、軸受鋼、耐熱鋼やステンレス鋼を用いることもできる。 As the inner layer material of the roll, an iron-based alloy mainly composed of Fe having excellent toughness is desirable. It is desirable that the inner layer is an iron-based alloy whose main component is at least a portion to be joined with at least the outer layer. In the manufacturing method of the present invention, the outer layer and the inner layer are diffusion bonded during the HIP process. At that time, if the carbon content of the portion of the inner layer that is bonded to the outer layer is too large, brittle precipitated carbides are likely to be generated at the boundary portion between the outer layer and the inner layer, and the bonding strength at the boundary is likely to decrease. In order to suppress this, it is desirable that the carbon content of at least a portion joined to the outer layer of the inner layer containing Fe as a main component is 4.5% by mass or less. More desirably, it is 3.5% or less. Examples of the inner layer that satisfies this requirement include flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron (ductile), adamite, graphite steel, and cast steel. Also, alloy tool steel, spring steel, bearing steel, heat-resistant steel, and stainless steel can be used according to the purpose of use of the roll used.

なお、前述の図18の外層71と接合される金属粉末80からなる焼結合金においても、外層と接合される部分の炭素含有量が4.5％以下であるのが望ましいことはいうまでもない。 Needless to say, in the sintered alloy composed of the metal powder 80 bonded to the outer layer 71 of FIG. 18 described above, the carbon content in the portion bonded to the outer layer is desirably 4.5% or less.

また、内層に耐折損性が求められる場合は、機械構造用鋼を用いることが好ましい。機械構造用鋼として、炭素鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼やニッケルクロムモリブデン鋼などが挙げられる。内層に耐腐食性が求められる場合、純クロムやニッケル基合金を使用することができる。 Further, when the inner layer is required to have breakage resistance, it is preferable to use mechanical structural steel. Examples of the machine structural steel include carbon steel, chromium steel, chromium molybdenum steel, nickel chromium steel and nickel chromium molybdenum steel. When corrosion resistance is required for the inner layer, pure chromium or a nickel-based alloy can be used.

また本発明は、外層と内層との間の引張強度が400MPa以上であることが望ましい。この引張強度が過度に低いと、焼入熱処理工程中もしくはその後に、外層と内層との膨張収縮差に伴う引張残留応力により、外層が剥離しやすい。また、外層が剥離しない場合でも、圧延使用中の応力振幅によって疲労し、外層が剥離しやすくなる。さらに好ましい外層と内層との間の引張強度は500MPa以上である。 In the present invention, the tensile strength between the outer layer and the inner layer is preferably 400 MPa or more. If this tensile strength is excessively low, the outer layer tends to peel off due to the tensile residual stress accompanying the expansion and contraction difference between the outer layer and the inner layer during or after the quenching heat treatment step. Further, even when the outer layer does not peel, it is fatigued by the stress amplitude during use of rolling, and the outer layer is easily peeled off. Further, the tensile strength between the outer layer and the inner layer is preferably 500 MPa or more.

本発明の圧延用複合ロールは、熱間および冷間圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性及び耐肌荒れ性を発揮するとともに、外層が耐剥離性や耐折損性に優れ、特に熱間圧延機に用いられるワークロールで極めて優れた効果を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与する。 The composite roll for rolling of the present invention exhibits excellent wear resistance and rough skin resistance in general work rolls for hot and cold rolling, and the outer layer has excellent peeling resistance and breakage resistance, particularly hot rolling. The work rolls used in the mill exhibit excellent effects and contribute to the improvement of productivity and the basic unit of rolls in rolling mills.

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

表1に示す化学組成（質量％）に調整した溶湯を遠心鋳造用鋳型内で遠心鋳造し、円筒体を作製した。No.1〜5は本発明例、No.6〜8は比較例、No.9およびNo.10は従来例である。ただし比較例のNo.6のみ静置鋳造法を用いた。 The molten metal adjusted to the chemical composition (mass%) shown in Table 1 was centrifugally cast in a centrifugal casting mold to produce a cylindrical body. Nos. 1 to 5 are examples of the present invention, Nos. 6 to 8 are comparative examples, and Nos. 9 and 10 are conventional examples. However, the static casting method was used only for No. 6 of the comparative example.

得られた円筒体のうち、No.1及びNo.3並びにNo.10の円筒体について、円筒体の半径方向断面における元素分布及びMC炭化物分布を測定した。なお、元素分布及びMC炭化物分布は、円筒体の半径方向に採取した棒状の試験片を10ｍｍ間隔で切断し複数個の試料を採取した。そして各々の試料の成分分析およびMC炭化物面積率を測定した。その結果を図5〜図10に示す。 Among the obtained cylinders, the element distribution and MC carbide distribution in the radial cross section of the cylinders were measured for the cylinders No. 1, No. 3 and No. 10. The element distribution and MC carbide distribution were obtained by cutting a rod-shaped test piece collected in the radial direction of the cylindrical body at intervals of 10 mm and collecting a plurality of samples. And the component analysis and MC carbide | carbonized_material area rate of each sample were measured. The results are shown in FIGS.

図5に示すように、本発明例No.1の円筒体では、Vは外周層ではほぼ5質量％と少なかったが、内周層では25質量％以上と多く、またWも外周層ではほぼ10〜15質量％と少なかったが、内周層では20〜25質量％と多かった。Cも、外周層ではほぼ2.5質量％と少なかったが、内周層では5質量％以上と多かった。その他の元素（Cr，Mo）については、外周層〜内周層で濃度分布はほとんどなかった。 As shown in FIG. 5, in the cylindrical body of Example No. 1 of the present invention, V was as small as 5% by mass in the outer peripheral layer, but was as large as 25% by mass or more in the inner peripheral layer, and W was also substantially in the outer peripheral layer. Although it was as small as 10-15 mass%, it was as large as 20-25 mass% in the inner peripheral layer. C was as low as 2.5% by mass in the outer peripheral layer, but was as high as 5% by mass or more in the inner peripheral layer. Regarding other elements (Cr, Mo), there was almost no concentration distribution in the outer peripheral layer to the inner peripheral layer.

図6に示すように、MC炭化物の面積率分布もVの濃度分布とほぼ同じ傾向を示した。すなわち、MC炭化物の面積率は外周層ではほぼ4〜8面積％と乏しかったが、内周層ではほぼ35面積％以上と多かった。従って、例えば外周層の全部及び濃度傾斜層の大部分を含む深さ（図中線分Aで示す）まで円筒体を切削し、35面積％以上のMC炭化物を含有する部分を圧延ロール用外層とした。 As shown in FIG. 6, the area ratio distribution of MC carbide showed the same tendency as the V concentration distribution. That is, the area ratio of MC carbide was as low as about 4 to 8% by area in the outer peripheral layer, but was as high as about 35% by area or more in the inner peripheral layer. Therefore, for example, the cylindrical body is cut to a depth (indicated by line A in the figure) including the entire outer peripheral layer and most of the concentration gradient layer, and the portion containing 35% or more area of MC carbide is the outer layer for rolling rolls. It was.

図7に示すように、本発明例No.3の円筒体では、Vは外周層ではほぼ6質量％以下と少なかったが、内周層では15質量％以上と多く、またC，Nb及びWも外周層ではほぼ5質量％以下と少なかったが、内周層では8質量％以上と僅かに多かった。Moについては、外周層〜内周層で濃度分布はほとんどなかった。 As shown in FIG. 7, in the cylindrical body of Invention Example No. 3, V was as small as about 6% by mass or less in the outer peripheral layer, but as much as 15% by mass or more in the inner peripheral layer, and C, Nb and W In the outer peripheral layer, the amount was almost as low as 5% by mass or less, but in the inner peripheral layer, it was slightly higher as 8% by mass or more. As for Mo, there was almost no concentration distribution in the outer peripheral layer to the inner peripheral layer.

図8に示すように、MC炭化物の面積率は外周層ではほぼ4面積％以下と乏しかったが、内周層ではほぼ25面積％以上と多かった。従って、例えば外周層の全部及び濃度傾斜層の大部分を含む深さ（図中線分A’で示す）まで円筒体を切削し、25面積％以上のMC炭化物を含有する部分を圧延ロール用外層とした。 As shown in FIG. 8, the area ratio of MC carbide was as low as about 4 area% or less in the outer peripheral layer, but was as high as about 25 area% or more in the inner peripheral layer. Therefore, for example, the cylindrical body is cut to a depth (indicated by a line segment A ′ in the figure) including the entire outer peripheral layer and most of the concentration gradient layer, and a portion containing 25% or more area MC carbide is used for a rolling roll. The outer layer was used.

従来例No.10の円筒体では、図9及び図10に示すように、外周層と内周層との間で元素の濃度分布はほとんどなかった。MC炭化物はどの深さでもほぼ8面積％以下とであった。 In the cylindrical body of Conventional Example No. 10, as shown in FIGS. 9 and 10, there was almost no element concentration distribution between the outer peripheral layer and the inner peripheral layer. MC carbide was almost 8 area% or less at any depth.

本発明例No.1及びNo.3の円筒体と同様に、他の実施例の円筒体についてもMC炭化物が濃化した部分が露出するまで切削等で除去し、圧延ロール用外層を作製した。 In the same manner as the cylindrical bodies of the inventive examples No. 1 and No. 3, the cylindrical bodies of the other examples were also removed by cutting or the like until the portions where the MC carbides were concentrated were exposed, and an outer layer for a rolling roll was produced. .

得られたロール外層の組成を表2に示す。各ロール外層に対して、1000〜1200℃での焼入れ、及び500〜600℃での3回の焼戻しからなる熱処理を行った。ただし従来例のNo.9のロール外層に対しては、400〜500℃での残留オーステナイト分解兼歪取り熱処理を行った。ここで、表2中の式(1)は［V％＋0.55×Nb％］の値、また式(2)は［C％−0.2×（V％＋0.55×Nb％）］の値である。 Table 2 shows the composition of the obtained outer roll layer. Each roll outer layer was subjected to heat treatment comprising quenching at 1000 to 1200 ° C. and three tempering at 500 to 600 ° C. However, the No. 9 roll outer layer of the conventional example was subjected to residual austenite decomposition and strain relief heat treatment at 400 to 500 ° C. Here, formula (1) in Table 2 is the value of [V% + 0.55 x Nb%], and formula (2) is the value of [C%-0.2 x (V% + 0.55 x Nb%)]. It is.

各ロール外層から切り出した試験片に対して、MC炭化物の面積率（％）、円相当直径が１μｍ以上のM₂C、M₆C及びM₇C₃の合計面積率AA（％）、MC炭化物の平均円相当直径A（μm）、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離B（μm）、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値BB（μm）、室温における基地のビッカース硬さ（Hv）、摩耗量（μｍ）、表面粗さRz（μm）、及び破壊靭性値KIC（kg/mm^3/2）を以下の方法により測定した。測定結果を表3に示す。 For the specimen cut out from each roll outer layer, MC carbide area ratio (%), total area ratio AA (%) of M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ with equivalent circle diameter of 1 μm or more, MC The average circle equivalent diameter A (μm) of carbides, the average distance B (μm) between MC carbides with equivalent circle diameters of 15 μm or more, and the maximum value of the inscribed circle diameter in the region not containing MC carbides with equivalent circle diameters of 15 μm or more BB (μm), Vickers hardness of base at room temperature (Hv), wear amount (μm), surface roughness Rz (μm), and fracture toughness value KIC (kg / mm ^3/2 ) were measured by the following methods. . Table 3 shows the measurement results.

(1) MC炭化物の面積率
各試験片を鏡面研磨し、重クロム酸カリウム水溶液で電解腐食することによりMC炭化物を黒色に腐食させた後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製SPICCA-II）を使用して、それぞれ試験片の0.23ｍｍ×0.25ｍｍの部分に相当する20個の任意の視野で、MC炭化物の面積率（％）を測定し、測定値を平均した。 (1) Area ratio of MC carbide Each specimen was mirror-polished and electrolytically corroded with potassium dichromate aqueous solution to corrode MC carbide to black, and then an image analyzer (SPICCA-II manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.) Was used to measure the area ratio (%) of MC carbide in 20 arbitrary fields of view corresponding to a 0.23 mm × 0.25 mm portion of the test piece, and the measured values were averaged.

(2) 非粒状炭化物（M₂C、M₆C及びM₇C₃）の合計面積率AA
各試験片を鏡面研磨し、村上試薬で腐食することによりM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物を黒色又は灰色に腐食させた後、上記画像解析装置を使用して、それぞれの試験片において0.23ｍｍ×0.25ｍｍの部分に相当する20個の任意の視野でM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物の合計面積率（％）を測定し、測定値を平均した。なお、識別が容易な円相当直径で１μｍ以上のM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物を測定対象とした。 (2) Total area ratio AA of non-particulate carbides (M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ )
Each specimen is mirror-polished and corroded with Murakami reagent to corrode M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ carbides in black or gray, and then each test is performed using the above image analyzer. The total area ratio (%) of M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides was measured with 20 arbitrary visual fields corresponding to a 0.23 mm × 0.25 mm portion in the piece, and the measured values were averaged. Note that M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides having an equivalent circle diameter of 1 μm or more, which are easy to identify, were measured.

(3) MC炭化物の平均円相当直径A
各試験片を鏡面研磨し、重クロム酸カリウム水溶液で電解腐食することによりMC炭化物を黒色に腐食させた後、上記画像解析装置を使用して、それぞれの試験片において0.23ｍｍ×0.25ｍｍの部分に相当する20個の任意の視野で、MC炭化物の平均円相当直径（μm）を測定し、測定値を平均した。 (3) MC carbide average equivalent circle diameter A
Each test piece is mirror polished and electrolytically corroded with potassium dichromate aqueous solution to corrode MC carbide in black, and then using the above image analyzer, each test piece has a 0.23 mm × 0.25 mm portion. The average equivalent circle diameter (μm) of MC carbide was measured with 20 arbitrary visual fields corresponding to, and the measured values were averaged.

(4) MC炭化物間の平均距離B
各試験片を鏡面研磨し、ピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食させた。この光学顕微鏡観察（200倍）では、基地は濃い灰色、MC炭化物は薄い灰色、M₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物は白色に見えた。それぞれ試験片の1.0ｍｍ×1.5ｍｍの部分に相当する20個の任意の視野で、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離（μm）を測定し、測定値を平均した。 (4) Average distance B between MC carbides
Each specimen was mirror-polished and the base was corroded with a picric acid alcohol solution. Under this optical microscope observation (200 ×), the base appeared dark gray, the MC carbides appeared light gray, and the M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ carbides appeared white. The average distance (μm) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more was measured with 20 arbitrary fields of view corresponding to a 1.0 mm × 1.5 mm portion of each test piece, and the measured values were averaged.

(5) MC炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値BB
(4) と同様に腐食させた各試験片を光学顕微鏡（100倍）で観察し、それぞれ試験片の2.0ｍｍ×3.0ｍｍの部分に相当する20個の任意の視野で、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値（μm）を測定し、測定値を平均した。 (5) Maximum value BB of the inscribed circle diameter in the area not containing MC carbide
Each corroded test piece was observed with an optical microscope (100 times) in the same manner as in (4), and the equivalent circle diameter was 15 μm in 20 arbitrary fields corresponding to 2.0 mm × 3.0 mm portions of the test piece. The maximum value (μm) of the inscribed circle diameter in the region not containing MC carbide was measured, and the measured values were averaged.

(6) 室温における基地のビッカース硬さ
各試験片を鏡面研磨し、ピクリン酸エタノール溶液で軽く腐食させた後、ビッカース硬さ試験機を用いて、試験片の任意の5箇所で、荷重50〜200ｇの範囲で、ビッカース硬さ（Hv）を測定し、測定値を平均した。 (6) Vickers hardness of base at room temperature Each specimen is mirror-polished and lightly corroded with a picric acid ethanol solution, then, using any Vickers hardness tester, the load is 50 ~ Vickers hardness (Hv) was measured in the range of 200 g, and the measured values were averaged.

(7) 摩耗深さ及び表面粗さRz
耐摩耗性及び耐肌荒れ性の評価として、図11に概略的に示す圧延摩耗試験機を用いて、圧延した後のロールに対して、摩耗深さ（μm）及び十点平均表面粗さRzを下記の通り測定した。なお表面粗さRzは触針式表面粗さ計により測定した。 (7) Wear depth and surface roughness Rz
As an evaluation of wear resistance and rough skin resistance, using a rolling wear tester schematically shown in FIG. 11, the wear depth (μm) and the ten-point average surface roughness Rz were measured for the roll after rolling. It measured as follows. The surface roughness Rz was measured with a stylus type surface roughness meter.

圧延摩耗試験機は、本発明例No.1〜5、比較例No.6〜8、及び従来例No.9及びNo.10によりそれぞれ製造した外径60ｍｍ、内径40ｍｍ及び幅40ｍｍの小型スリーブロールからなる試験用ロール52、53を具備する圧延機51と、加熱炉54と、冷却水槽55と、巻取り機56と、テンションコントローラ57とを有する。圧延摩耗試験条件は以下の通りであった。 The rolling wear tester is a small sleeve roll having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 40 mm and a width of 40 mm manufactured according to Invention Examples No. 1 to 5, Comparative Examples No. 6 to 8, and Conventional Examples No. 9 and No. 10, respectively. A rolling mill 51 including test rolls 52 and 53, a heating furnace 54, a cooling water tank 55, a winder 56, and a tension controller 57. The rolling wear test conditions were as follows.

圧延材S：SUS304
圧下率：25％
圧延速度：150ｍ／分
圧延温度：900℃
圧延距離：300ｍ
ロール冷却：水冷
ロール数：4重式 Rolled material S: SUS304
Rolling rate: 25%
Rolling speed: 150m / min Rolling temperature: 900 ℃
Rolling distance: 300m
Roll cooling: Water cooling Number of rolls: Quadruple

(8) 破壊靭性値KIC
各試験片の破壊靭性値KICをASTM E399に準拠して測定した。測定は2個の試験片について行い、その平均値を求めた。 (8) Fracture toughness value KIC
The fracture toughness value KIC of each specimen was measured according to ASTM E399. The measurement was performed on two test pieces, and the average value was obtained.

図12は本発明例No.1の試験片の金属組織を示す。また、図13は比較例No.6の試験片の金属組織を示す。図12および図13において、白色の部分はMC炭化物であり、黒色の部分は基地である。本発明例No.1の試験片ではMC炭化物が高濃度に分布しているが、比較例No.6の試験片ではMC炭化物が高濃度であるが、濃度分布が不均一であることが判る。 FIG. 12 shows the metal structure of the test piece of Example No. 1 of the present invention. FIG. 13 shows the metal structure of the test piece of Comparative Example No. 6. In FIG. 12 and FIG. 13, the white part is MC carbide, and the black part is the base. Although MC carbide is distributed at a high concentration in the test piece of Invention Example No. 1, it can be seen that the MC carbide is high in the test piece of Comparative Example No. 6, but the concentration distribution is non-uniform. .

図14は従来例No.10のハイス系ロール材の金属組織を示す。白色の微細粒状部はMC炭化物であり、白色の網目状部分はM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物であり、黒色の部分は基地である。従来例No.10のロール材ではMC炭化物が部分的に偏在して分布し、M₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物が網目状に分布しているのが分かる。 FIG. 14 shows the metal structure of the conventional high speed roll material of No. 10. The white fine granular portion is MC carbide, the white mesh portion is M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ carbide, and the black portion is the base. It can be seen that in the roll material of the conventional example No. 10, MC carbides are partially unevenly distributed and M ₂ C, M ₆ C and M ₇ C ₃ carbides are distributed in a network.

本発明例No.1〜5の摩耗量は、従来例No.9およびNo.10に比べほぼ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好であることが分かる。また本発明例No.1〜5は、耐肌荒れ性及び靭性のいずれにおいても従来例No.10より優れていることが分かる。 The amount of wear of Invention Examples No. 1 to No. 5 is almost half or less than that of Conventional Examples No. 9 and No. 10, indicating that the wear resistance is extremely good. It can also be seen that Invention Examples Nos. 1 to 5 are superior to Conventional Example No. 10 in both rough skin resistance and toughness.

比較例No.6の試験片では、円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物を含まない領域の内接円直径BBが150μｍを超え、また円相当直径が15μｍ以上のMC炭化物間の平均距離Bと、MC炭化物の平均円相当直径Aとの比（B／A）が2を超えていた。そのため、耐肌荒れ性に劣っていた。 In the test piece of Comparative Example No. 6, the inscribed circle diameter BB of the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more exceeds 150 μm, and the average distance B between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is The ratio of MC carbide to the average equivalent circle diameter A (B / A) was more than 2. Therefore, it was inferior to rough skin resistance.

比較例No.7は、Cの含有量、式(2)、MC炭化物の面積率、基地硬さ、及びMC炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、またB／Aが2を超えていた。そのため、耐摩耗性に劣っていた。 In Comparative Example No. 7, the content of C, the formula (2), the area ratio of MC carbide, the base hardness, and the average equivalent circle diameter of MC carbide are outside the scope of the present invention, and B / A is 2 It was over. Therefore, it was inferior to abrasion resistance.

比較例No.8は、Vの含有量、式(1)及び式(2)、MC炭化物の面積率、及びM₂C、M₆C及びM₇C₃炭化物の合計面積率AAが本発明の範囲外であり、またB／Aが2を超えていた。そのため、耐肌荒れ性及び靭性に劣っていた。 In Comparative Example No. 8, the V content, the formulas (1) and (2), the area ratio of MC carbide, and the total area ratio AA of M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbide are the present invention. It was out of the range, and B / A exceeded 2. Therefore, it was inferior to rough skin resistance and toughness.

従来例No.9は、Vの含有量、式(1)、MC炭化物の面積率、及びMC炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、またB／Aが2を超えた。そのため、耐摩耗性に劣っていた。 In Conventional Example No. 9, the V content, the formula (1), the area ratio of MC carbide, and the average equivalent circle diameter of MC carbide were outside the scope of the present invention, and B / A exceeded 2. Therefore, it was inferior to abrasion resistance.

次に、圧延用複合ロールについて試験を行った。表4に、本発明の外層に内層を接合した複合ロールの供試材を示す。供試材No.21〜25は本発明例の複合ロールであり、外層として前述の本発明例No.1の外層を用い、各種の内層材料をHIP処理により接合させた。供試材No.26は比較例の複合ロールであり、外層として前述の本発明例No.1の外層を用い、内層材料として鋳鋼を用いた鋳造製の複合ロール、つまりHIP処理を施していない複合ロールである。 Next, a test was performed on the composite roll for rolling. Table 4 shows test materials for composite rolls in which the inner layer is joined to the outer layer of the present invention. Specimens No. 21 to 25 are composite rolls of the present invention example. The outer layer of the aforementioned invention example No. 1 was used as an outer layer, and various inner layer materials were joined by HIP treatment. Specimen No. 26 is a composite roll of a comparative example, using the outer layer of the above-mentioned Invention Example No. 1 as an outer layer and a cast composite roll using cast steel as an inner layer material, that is, not subjected to HIP treatment. It is a composite roll.

本発明例No.21の複合ロールの製造方法について以下に詳述する。本発明例No.21は、まず初晶MC炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を、内径500mm、長さ1200mmの金型に鋳込み、遠心力鋳造により金型の内面側にMC炭化物が濃化した層を形成した円筒体を作製した。 The method for producing the composite roll of Invention Example No. 21 will be described in detail below. Invention Example No. 21 is a process in which molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide is first cast into a mold having an inner diameter of 500 mm and a length of 1200 mm, and MC carbide is formed on the inner surface side of the mold by centrifugal casting. A cylindrical body having a thickened layer was produced.

次に、図4における外周層40b、濃度傾斜層40cおよび円筒体の最内面側の鋳肌部を旋盤加工で除去し、MC炭化物が濃化した層（内周層40a）を外層とした。外層の化学成分は、表2の本発明例No.1に示すとおりである。また、外層の寸法は、外径350mm、内径250mm、長さ600mmである。 Next, the outer peripheral layer 40b, the concentration gradient layer 40c, and the cast surface portion on the innermost inner surface side of the cylindrical body in FIG. 4 were removed by lathe processing, and the MC carbide concentrated layer (inner peripheral layer 40a) was used as the outer layer. The chemical composition of the outer layer is as shown in Table 2 of Invention Example No. 1. The dimensions of the outer layer are an outer diameter of 350 mm, an inner diameter of 250 mm, and a length of 600 mm.

そして、図16(a)のように、前記で得られた外層71の内面側に、内層72として外径248mm、長さ600mmの中実のSCM440製の丸鋼を配置した。この内層72の丸鋼は、質量％でC:0.4％含有する。このC%は外層と接合される部分の炭素含有量を意味する。 Then, as shown in FIG. 16 (a), a solid round steel made of SCM440 having an outer diameter of 248 mm and a length of 600 mm was arranged as the inner layer 72 on the inner surface side of the outer layer 71 obtained above. The round steel of the inner layer 72 contains C: 0.4% by mass. This C% means the carbon content of the portion joined to the outer layer.

この外層71、内層72を、炭素鋼鋼管からなる外筒74、炭素鋼板からなる上蓋75および下蓋76で覆い、外筒74、上蓋75および下蓋76を溶接により密着接合した。その後、これら全体を約700℃に加熱しながら、脱気パイプ77より脱気し、HIP缶内部を1×10^-3Torr以下とした後、脱気パイプ77を密封した。次に、不活性ガス中で温度1060℃、圧力1400atmでHIP処理を施した。 The outer layer 71 and the inner layer 72 were covered with an outer cylinder 74 made of a carbon steel pipe and an upper lid 75 and a lower lid 76 made of a carbon steel plate, and the outer cylinder 74, the upper lid 75 and the lower lid 76 were tightly joined by welding. Thereafter, the whole was deaerated from the deaeration pipe 77 while being heated to about 700 ° C., the inside of the HIP can was reduced to 1 × 10 ⁻³ Torr or less, and then the deaeration pipe 77 was sealed. Next, HIP treatment was performed in an inert gas at a temperature of 1060 ° C. and a pressure of 1400 atm.

本発明例No.22は、本発明例No.21と同様に外層を作製した。そして、図16(b)のように、得られた外層71の内面側に、内層72として外径248mm、内径100mm、長さ600mmの中空のダクタイル製のパイプを配置した。この内層72用のダクタイル製のパイプは、質量％でC:3.5％含有する。また、HIP缶の内筒78として外径98mmの炭素鋼管を配置した。この構成で、本発明例No.21と同様のHIP処理を施した。 Invention Example No. 22 produced an outer layer in the same manner as Invention Example No. 21. Then, as shown in FIG. 16B, a hollow ductile pipe having an outer diameter of 248 mm, an inner diameter of 100 mm, and a length of 600 mm was disposed as the inner layer 72 on the inner surface side of the obtained outer layer 71. The ductile pipe for the inner layer 72 contains C: 3.5% by mass. Further, a carbon steel pipe having an outer diameter of 98 mm was disposed as the inner cylinder 78 of the HIP can. With this configuration, the same HIP process as in Invention Example No. 21 was performed.

本発明例No.23は、本発明例No.21と同様に外層を作製した。そして、図17(b)のように、得られた外層71の内面側に、HIP缶の内筒78として外径100mmの炭素鋼管を同心円状に配置した。その後、外層71の内面と内筒78の外面との間の空間に、内層72を形成する素材として金属粉末を充填した。この内層用の金属粉末は、質量％でC:1.3％含有するハイス系合金粉末である。この構成で、本発明例No.21と同様のHIP処理を施した。 Invention Example No. 23 produced an outer layer in the same manner as Invention Example No. 21. Then, as shown in FIG. 17 (b), a carbon steel pipe having an outer diameter of 100 mm was concentrically arranged as the inner cylinder 78 of the HIP can on the inner surface side of the obtained outer layer 71. Thereafter, a metal powder as a material for forming the inner layer 72 was filled in the space between the inner surface of the outer layer 71 and the outer surface of the inner cylinder 78. This inner layer metal powder is a high-speed alloy powder containing C: 1.3% by mass. With this configuration, the same HIP process as in Invention Example No. 21 was performed.

本発明例No.24は、本発明例No.21と同様に外層を作製した。そして、図18(a)のように、得られた外層71の内面側に、内層72として外径200mm、長さ600mmの中実のダクタイル製の丸棒を同心円状に配置した。その後、外層71の内面と内層72の外面との間の空隙73に、ニッケル基合金粉末からなる金属粉末80を充填、配置した。この構成で、本発明例No.21と同様のHIP処理を施した。 Invention Example No. 24 produced an outer layer in the same manner as Invention Example No. 21. Then, as shown in FIG. 18 (a), a solid ductile round bar having an outer diameter of 200 mm and a length of 600 mm was disposed concentrically as the inner layer 72 on the inner surface side of the obtained outer layer 71. Thereafter, a metal powder 80 made of a nickel-based alloy powder was filled and arranged in the gap 73 between the inner surface of the outer layer 71 and the outer surface of the inner layer 72. With this configuration, the same HIP process as in Invention Example No. 21 was performed.

本発明例No.25の複合ロールの製造方法について以下に詳述する。本発明例No.25は、まず初晶MC炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を、内径500mm、長さ1200mmの金型に鋳込み、遠心力鋳造により金型の内面側にMC炭化物が濃化した層を形成した円筒体を作製した。 The method for producing the composite roll of Invention Example No. 25 will be described in detail below. Invention Example No. 25 is a process in which a molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide is first cast into a mold having an inner diameter of 500 mm and a length of 1200 mm, and MC carbide is formed on the inner surface side of the mold by centrifugal casting. A cylindrical body having a thickened layer was produced.

この円筒体の鋳造後、所定の時間が経過した後、さらに質量％でC:0.4％の鋳鋼となるように調製された内層用溶湯を注入し、複合ロール素材を作製した。このように鋳造法により得られた複合ロール素材を外径350mm、内径250mm、長さ600mmに加工した。 After a predetermined time had elapsed after casting of this cylindrical body, an inner layer molten metal prepared so as to become a cast steel of C: 0.4% by mass was further injected to produce a composite roll material. Thus, the composite roll material obtained by the casting method was processed into an outer diameter of 350 mm, an inner diameter of 250 mm, and a length of 600 mm.

そして、図19(a)のように、前記で得られた複合ロール素材を配置した。この構成で、本発明例No.21と同様のHIP処理を施し、鋳造法による複合化時に発生した外層と内層との間の境界部の溶着不良をHIP処理により消滅させた。 Then, as shown in FIG. 19 (a), the composite roll material obtained above was arranged. With this configuration, the same HIP process as that of Example No. 21 of the present invention was performed, and the poor welding at the boundary between the outer layer and the inner layer that occurred during the compounding by the casting method was eliminated by the HIP process.

比較例No.26の複合ロールの製造方法について以下に詳述する。比較例No.26は、まず初晶MC炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を、内径500mm、長さ1200mmの金型に鋳込み、遠心力鋳造により金型の内面側にMC炭化物が濃化した層を形成した円筒体を作製した。 The method for producing the composite roll of Comparative Example No. 26 will be described in detail below. In Comparative Example No. 26, a molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide is first cast into a mold having an inner diameter of 500 mm and a length of 1200 mm, and MC carbide is concentrated on the inner surface of the mold by centrifugal casting. A cylindrical body having a layer formed thereon was produced.

これらの本発明例No.21〜25および比較例No.26は、焼入れおよび焼戻し熱処理を行った後、ロール胴体の中央部よりステッキ加工により円盤型素材（外層と内層を含む素材）を切り出し、円盤型素材より試験片を採取し、外層と内層の間の境界引張り試験を行った。 These Example Nos. 21 to 25 and Comparative Example No. 26 were subjected to quenching and tempering heat treatment, and then cut out a disk-shaped material (a material including an outer layer and an inner layer) by sticking from the center of the roll body. A test piece was collected from a disk-shaped material and subjected to a boundary tensile test between the outer layer and the inner layer.

表4から、本発明例No.21〜25は、外層と内層との間の引張強度が400ＭＰａ以上であり圧延用複合ロールとして充分な境界強度が得られることが判った。本発明例No.25は、HIP処理前に存在した外層と内層との間の境界部の溶着不良がHIP処理により消滅し、それにより境界強度が著しく向上して、外層と内層との間の引張強度が400ＭＰａ以上得られた。一方、HIP処理を施していない比較例No.26は、境界部に鋳巣が多量に存在し、境界強度が非常に低かった。 From Table 4, it was found that Inventive Examples Nos. 21 to 25 had a tensile strength between the outer layer and the inner layer of 400 MPa or more, and sufficient boundary strength was obtained as a composite roll for rolling. Inventive sample No. 25, the welding failure at the boundary between the outer layer and the inner layer that existed before the HIP processing disappeared by the HIP processing, thereby significantly improving the boundary strength, and between the outer layer and the inner layer. A tensile strength of 400 MPa or more was obtained. On the other hand, Comparative Example No. 26 that was not subjected to HIP treatment had a large amount of cast holes in the boundary portion, and the boundary strength was very low.

図15は本発明の圧延用複合ロールの種々の形態を示す概略断面図である。図15(a)は、本発明の外層71と、内層72よりなる中実ロールである。図15(b)は本発明の外層71と、内層72よりなる中空スリーブロールである。85は中空部である。図15(c)は本発明の外層71と、内層72よりなる中空スリーブロールを金属製の軸材86に嵌合させたものである。 FIG. 15 is a schematic sectional view showing various forms of the rolling composite roll of the present invention. FIG. 15 (a) shows a solid roll comprising the outer layer 71 and the inner layer 72 of the present invention. FIG. 15B shows a hollow sleeve roll comprising an outer layer 71 and an inner layer 72 of the present invention. 85 is a hollow part. FIG. 15 (c) shows the hollow sleeve roll made of the outer layer 71 and the inner layer 72 of the present invention fitted to a metal shaft member 86. FIG.

また、本発明の製造方法により、外径310mm、長さ500mmのロール胴部を有する圧延用複合ロールを製造し、実際に圧延を行ったところ、極めて優れた耐摩耗性、耐肌荒れ性を発揮することが確認できた。 In addition, by the manufacturing method of the present invention, a composite roll for rolling having a roll body having an outer diameter of 310 mm and a length of 500 mm was manufactured, and when actually rolled, it exhibited extremely excellent wear resistance and rough skin resistance. I was able to confirm.

MC炭化物の円相当直径を求める方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of calculating | requiring the circle equivalent diameter of MC carbide | carbonized_material. MC炭化物間の平均距離を求める方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of calculating | requiring the average distance between MC carbide | carbonized_materials. MC炭化物を含まない領域の最大内接円直径を求める方法を示す概略図である。It is the schematic which shows the method of calculating | requiring the maximum inscribed circle diameter of the area | region which does not contain MC carbide. 遠心鋳造の際MC炭化物が内面側に移動する様子を示す概略図である。It is the schematic which shows a mode that MC carbide | carbonized_material moves to the inner surface side in the case of centrifugal casting. 本発明の外層が形成された遠心鋳造円筒体を示す半径方向断面図である。It is radial direction sectional drawing which shows the centrifugal cast cylindrical body in which the outer layer of this invention was formed. 図4(b)のA-A断面におけるMC炭化物の分布を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the distribution of MC carbide in the AA cross section of FIG. 4 (b). 本発明例No.1の遠心鋳造円筒体における元素の半径方向分布を示すグラフである。4 is a graph showing a radial distribution of elements in a centrifugally cast cylindrical body of Example No. 1 of the present invention. 本発明例No.1の遠心鋳造円筒体におけるMC炭化物の半径方向分布を示すグラフである。6 is a graph showing the radial distribution of MC carbide in the centrifugally cast cylindrical body of Example No. 1 of the present invention. 本発明例No.3の遠心鋳造円筒体における元素の半径方向分布を示すグラフである。4 is a graph showing the radial distribution of elements in a centrifugally cast cylindrical body of Invention Example No. 3. 本発明例No.3の遠心鋳造円筒体におけるMC炭化物の半径方向分布を示すグラフである。4 is a graph showing a radial distribution of MC carbide in a centrifugally cast cylindrical body of Invention Example No. 3. 従来例No.10の遠心鋳造円筒体における元素の半径方向分布を示すグラフである。It is a graph which shows the radial direction distribution of the element in the centrifugal cast cylindrical body of conventional example No. 10. 従来例No.10の遠心鋳造円筒体におけるMC炭化物の半径方向分布を示すグラフである。It is a graph which shows radial direction distribution of MC carbide in the centrifugal cast cylindrical body of conventional example No. 10. 圧延摩耗試験機を示す概略図である。It is the schematic which shows a rolling abrasion tester. 本発明例No.1の試験片の金属組織を示す光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph showing the metal structure of the test piece of Invention Example No. 1. 比較例No.6の試験片の金属組織を示す光学顕微鏡写真である。6 is an optical micrograph showing a metal structure of a test piece of Comparative Example No. 6. 従来例No.10の試験片の金属組織を示す光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph which shows the metal structure of the test piece of the prior art example No.10. 本発明に係る圧延用複合ロールの種々の形態の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the example of the various form of the composite roll for rolling which concerns on this invention. 本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態1の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 1 of a method for producing a composite roll for rolling according to the present invention. 本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態2の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 2 of the method for producing a composite roll for rolling according to the present invention. 本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態3の概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 3 of a method for producing a composite roll for rolling according to the present invention. 本発明の圧延用複合ロールの製造方法の実施形態4の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of Embodiment 4 of a method for producing a composite roll for rolling according to the present invention.

Explanation of symbols

40a 内周層、 40b 外周層、 71 外層、 72 内層 40a Inner layer, 40b Outer layer, 71 Outer layer, 72 Inner layer

Claims

A composite roll for rolling, comprising an outer layer formed by centrifugal casting in which MC carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60% and a metal inner layer joined by HIP treatment.

2. The composite roll for rolling according to claim 1, wherein, in the structure of the outer layer, a maximum inscribed circle diameter of a region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more does not exceed 150 μm.

3. The composite roll for rolling according to claim 1, wherein in the structure of the outer layer, an average distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is 10 to 40 μm.

The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 3, wherein an average equivalent circle diameter of MC carbide is 10 to 50 µm in the structure of the outer layer.

The ratio (B / A) of an average distance B between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and an average equivalent circle diameter A of MC carbides in the outer layer structure is 2 or less. The composite roll for rolling in any one of 1-4.

6. The M ₂ C, M ₆ C, and M ₇ C ₃ carbides each having an area ratio of 1 μm or more in terms of area ratio are dispersed in a total amount of 0 to 5% in the outer layer. A composite roll for rolling according to claim 1.

The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 6, wherein the outer layer base has a Vickers hardness of Hv550 or more.

The outer layer contains, in mass%, chemical components in mass%, C: 2.5 to 9%, Si: 0.1 to 3.5%, Mn: 0.1 to 3.5%, and V: 11 to 40%, with the remaining Fe and inevitable The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 7, wherein the composite roll comprises a mechanical impurity element.

9. The outer layer according to claim 8, further comprising at least one selected from the group consisting of Cr: 1 to 15%, Mo: 0.5 to 20%, and W: 1 to 40% in mass%. Composite roll for rolling.

The rolling composite roll according to claim 8 or 9, wherein in the outer layer, at least a part of V is substituted with an amount of Nb satisfying the following formula (1).
11% ≦ V% + 0.55 × Nb% ≦ 40% (mass%) (1)

The rolling roll according to any one of claims 8 to 10, wherein the outer layer further satisfies the following formula (2).
0 ≦ C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2% (mass%) (2)

The composite roll for rolling according to any one of claims 8 to 11, wherein the outer layer further contains 2% or less Ni and / or 10% or less Co by mass%.

The composite roll for rolling according to any one of claims 8 to 12, wherein the outer layer further contains, by mass%, 0.5% or less of Ti and / or 0.5% or less of Al.

The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 13, wherein at least a portion joined to the outer layer has Fe as a main component.

The composite roll for rolling according to claim 14, wherein the inner layer containing Fe as a main component has a C content of at least a portion bonded to the outer layer in mass% and is 4.5% or less.

The composite roll for rolling according to any one of claims 1 to 15, wherein a tensile strength between the outer layer and the inner layer is 400 MPa or more.

MC carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60%, and the inner layer made of metal is arranged on the inner surface side of the hollow outer layer formed by centrifugal casting, and the outer layer and the inner layer are joined by HIP treatment. A method for producing a composite roll for rolling.

MC carbide is dispersed by 20 to 60% in area ratio, a metal inner layer is arranged on the inner surface side of a hollow outer layer formed by centrifugal casting, and a metal powder is filled in the gap between the outer layer and the inner layer Then, the outer layer and the inner layer are joined by HIP treatment in the intervened state.

MC metal carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60% and the inner layer metal powder is disposed on the inner surface side of the hollow outer layer formed by centrifugal casting. A method for producing a composite roll for rolling, characterized by joining the two.