JP2724325B2 - 圧延用焼入ロールおよび製造方法 - Google Patents
圧延用焼入ロールおよび製造方法Info
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- JP2724325B2 JP2724325B2 JP4118889A JP11888992A JP2724325B2 JP 2724325 B2 JP2724325 B2 JP 2724325B2 JP 4118889 A JP4118889 A JP 4118889A JP 11888992 A JP11888992 A JP 11888992A JP 2724325 B2 JP2724325 B2 JP 2724325B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高硬度で耐摩耗性に優
れた圧延用焼入ロールに係り、特に高温焼もどしの熱処
理で基地中からの炭化物の析出と基地の強化によりＨR
Ｃ６４.５以上の高硬度を有し、耐凹み疵性に優れた圧
延用焼入ロールに関する。
れた圧延用焼入ロールに係り、特に高温焼もどしの熱処
理で基地中からの炭化物の析出と基地の強化によりＨR
Ｃ６４.５以上の高硬度を有し、耐凹み疵性に優れた圧
延用焼入ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧延用焼入ロールは、ＪＩＳに規
定されたＳＫＤ１１から製造されたものが多い。このＳ
ＫＤ１１からなる圧延用焼入ロールの熱処理法として
は、１０００〜１０５０℃から焼入後、１５０〜２００
℃で低温焼もどしを行なっている。硬さはＨRＣ６１程
度で用いるのが一般的である。ＳＫＤ１１は組成的には
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｖが低いため、高温焼もどしによる
硬さの増加は期待できない。また、ＳＫＤ１１にＳｉを
追加して高Ｓｉにした材質でも、得られる硬度はＨRＣ
６３.５程度が限度であった（公知例、特開昭５３−１
０８０２１号公報）。すなわち、焼入温度１０３０〜１
０６０℃から焼入後、５００〜５５０℃の温度で高温焼
もどしを施し、二次硬化により硬さをあげる方法を試み
た（公知例、特開平１−２０１４４３号公報）。しか
し、この二次硬化による硬さの増加が小さく、ＨRＣ６
３.５程度であり、耐凹み疵性を防止するには不十分で
あった。上記の高温焼もどしにおいて、ＳＫＤ１１にＳ
ｉを追加した材料は、靭性の点では向上するものの硬さ
及び耐摩耗性の点で劣るため、圧延時に被圧延材の破片
及びロールからの摩耗粉、ほこり等により圧延中にロー
ル表面に凹み疵がつき、ロールに肌荒れ等の悪影響を及
ぼしたり、また、被圧延材に疵が転写して板の品質にも
悪影響を及ぼしている。
定されたＳＫＤ１１から製造されたものが多い。このＳ
ＫＤ１１からなる圧延用焼入ロールの熱処理法として
は、１０００〜１０５０℃から焼入後、１５０〜２００
℃で低温焼もどしを行なっている。硬さはＨRＣ６１程
度で用いるのが一般的である。ＳＫＤ１１は組成的には
Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｖが低いため、高温焼もどしによる
硬さの増加は期待できない。また、ＳＫＤ１１にＳｉを
追加して高Ｓｉにした材質でも、得られる硬度はＨRＣ
６３.５程度が限度であった（公知例、特開昭５３−１
０８０２１号公報）。すなわち、焼入温度１０３０〜１
０６０℃から焼入後、５００〜５５０℃の温度で高温焼
もどしを施し、二次硬化により硬さをあげる方法を試み
た（公知例、特開平１−２０１４４３号公報）。しか
し、この二次硬化による硬さの増加が小さく、ＨRＣ６
３.５程度であり、耐凹み疵性を防止するには不十分で
あった。上記の高温焼もどしにおいて、ＳＫＤ１１にＳ
ｉを追加した材料は、靭性の点では向上するものの硬さ
及び耐摩耗性の点で劣るため、圧延時に被圧延材の破片
及びロールからの摩耗粉、ほこり等により圧延中にロー
ル表面に凹み疵がつき、ロールに肌荒れ等の悪影響を及
ぼしたり、また、被圧延材に疵が転写して板の品質にも
悪影響を及ぼしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による圧
延ロール用材料では、高硬度（ＨRＣ６４.５以上）と耐
摩耗性が得られないため、圧延中に被圧延材の破片が巻
き込んでロール表面に凹み疵がつき、ロール寿命を短く
するという問題があり、また被圧延材に凹み疵が転写し
て板の精度を悪くするという問題があった。
延ロール用材料では、高硬度（ＨRＣ６４.５以上）と耐
摩耗性が得られないため、圧延中に被圧延材の破片が巻
き込んでロール表面に凹み疵がつき、ロール寿命を短く
するという問題があり、また被圧延材に凹み疵が転写し
て板の精度を悪くするという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、高温焼もどしにより高硬度で耐摩耗性及び耐凹
み疵性に優れた圧延用焼入ロールを提供することにあ
る。
解決し、高温焼もどしにより高硬度で耐摩耗性及び耐凹
み疵性に優れた圧延用焼入ロールを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、圧延用焼
入ロールにおいて高硬度と耐摩耗性および耐凹み疵性を
得るための問題点を解決するために、Ｃの他に炭化物形
成元素である、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉを添加
し、ロールの諸性質に悪影響を及ぼさない範囲で添加し
た。また、基地中を強化するために、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｃｕをさらに、高温焼もどしによる二次強化
で硬さの増加をはかるため、Ｓｉ，Ｂを添加した。
入ロールにおいて高硬度と耐摩耗性および耐凹み疵性を
得るための問題点を解決するために、Ｃの他に炭化物形
成元素である、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｔｉを添加
し、ロールの諸性質に悪影響を及ぼさない範囲で添加し
た。また、基地中を強化するために、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｃｕをさらに、高温焼もどしによる二次強化
で硬さの増加をはかるため、Ｓｉ，Ｂを添加した。
【０００６】高温焼もどしで高硬度を得るために、焼入
後は高温の焼もどしにより残留オーステナイトの分解と
基地中に固溶した炭化物を二次硬化現象で析出させてＨ
RＣ６４.５以上の硬さの増加を図ることができた。ま
た、焼入後は直ちに０〜−１７６℃の冷媒中で一定時間
保持後高温焼もどしを行なってもよい。硬さの増加は耐
摩耗性、耐凹み疵性を改善し本発明を完成させた。
後は高温の焼もどしにより残留オーステナイトの分解と
基地中に固溶した炭化物を二次硬化現象で析出させてＨ
RＣ６４.５以上の硬さの増加を図ることができた。ま
た、焼入後は直ちに０〜−１７６℃の冷媒中で一定時間
保持後高温焼もどしを行なってもよい。硬さの増加は耐
摩耗性、耐凹み疵性を改善し本発明を完成させた。
【０００７】すなわち、本発明の圧延用焼入ロールは、
重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：
０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８
％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９
〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％を含み、必要に応じてＺ
ｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，
Ａｌ：１％以下，Ｃｕ：１％以下の少なくとも１種以上
と他残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつＣｒ
及びＣの含有量の比Ｃｒ／Ｃが６〜９の範囲にある合金
から形成し、焼入れしたことを特徴としている。またこ
の圧延用焼入ロールの組成において、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの総
量が２.４％以上で１０％以下とするのがよい。
重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：
０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８
％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９
〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％を含み、必要に応じてＺ
ｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，
Ａｌ：１％以下，Ｃｕ：１％以下の少なくとも１種以上
と他残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつＣｒ
及びＣの含有量の比Ｃｒ／Ｃが６〜９の範囲にある合金
から形成し、焼入れしたことを特徴としている。またこ
の圧延用焼入ロールの組成において、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの総
量が２.４％以上で１０％以下とするのがよい。
【０００８】本発明の別の圧延用焼入ロールは、重量％
でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８
〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍ
ｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５
％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５
〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下及びＣｕ：
１％以下のうちの少なくとも１種以上とを含有し、残部
がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつＭｏ，Ｗ，Ｖ
の総量が２.４％以上で１０％以下である合金鋼を、鋼
製の芯材周面に外層材として溶着して形成し、焼入れし
たことを特徴としている。いわゆる複合ロールである。
でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８
〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍ
ｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５
％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５
〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下及びＣｕ：
１％以下のうちの少なくとも１種以上とを含有し、残部
がＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつＭｏ，Ｗ，Ｖ
の総量が２.４％以上で１０％以下である合金鋼を、鋼
製の芯材周面に外層材として溶着して形成し、焼入れし
たことを特徴としている。いわゆる複合ロールである。
【０００９】本発明の各圧延用焼入ロールにおいて、上
記組成の合金鋼からなる部分は、熱処理により、基地組
織をマルテンサイトとし、該マルテンサイト中にＭ6Ｃ
型，ＭＣ型，Ｍ7Ｃ3型及びＭ23Ｃ6型の炭化物を含み、
その他ベイナイト組織と残留オーステナイト組織とを含
み、表面硬さがＨRＣ６４.５以上とするのがよい。
記組成の合金鋼からなる部分は、熱処理により、基地組
織をマルテンサイトとし、該マルテンサイト中にＭ6Ｃ
型，ＭＣ型，Ｍ7Ｃ3型及びＭ23Ｃ6型の炭化物を含み、
その他ベイナイト組織と残留オーステナイト組織とを含
み、表面硬さがＨRＣ６４.５以上とするのがよい。
【００１０】本発明の圧延用焼入ロールの製造方法は、
重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：
０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８
％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９
〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１％以下，Ｔ
ｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下及
びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以上とを含有
し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金鋼の鋼
塊を１１００〜１２５０℃で拡散焼鈍し、９００〜１２
００℃で熱間鍛造し、その熱間鍛造された鋼塊を所定形
状のロール材に機械加工し、そのロール材を９５０〜１
２００℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温焼もどし
することを特徴としている。
重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：
０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８
％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９
〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１％以下，Ｔ
ｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下及
びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以上とを含有
し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金鋼の鋼
塊を１１００〜１２５０℃で拡散焼鈍し、９００〜１２
００℃で熱間鍛造し、その熱間鍛造された鋼塊を所定形
状のロール材に機械加工し、そのロール材を９５０〜１
２００℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温焼もどし
することを特徴としている。
【００１１】また本発明の圧延用焼入ロールの別の製造
方法は、鋼製の芯材の外周に、重量％でＣ：１.６〜２.
５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.
５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：
０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％
と、Ｚｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％
以下，Ａｌ：１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少な
くとも１種以上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不
純物からなり、かつＭｏ，Ｗ，Ｖの総量が２.４％以上
で１０％以下である組成を有する外層材を形成し、焼入
れ処理する圧延用焼入ロールの製造方法において、前記
組成の材料からなる消耗電極をエレクトロスラグ再溶解
法により溶融させ、芯材に外層部として肉盛りしてロー
ル材を製造し、そのロール材を１１００〜１２５０℃で
拡散焼鈍し、所定形状に機械加工し、９５０〜１２００
℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温焼もどしするこ
とを特徴としている。
方法は、鋼製の芯材の外周に、重量％でＣ：１.６〜２.
５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.
５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：
０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％
と、Ｚｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％
以下，Ａｌ：１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少な
くとも１種以上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不
純物からなり、かつＭｏ，Ｗ，Ｖの総量が２.４％以上
で１０％以下である組成を有する外層材を形成し、焼入
れ処理する圧延用焼入ロールの製造方法において、前記
組成の材料からなる消耗電極をエレクトロスラグ再溶解
法により溶融させ、芯材に外層部として肉盛りしてロー
ル材を製造し、そのロール材を１１００〜１２５０℃で
拡散焼鈍し、所定形状に機械加工し、９５０〜１２００
℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温焼もどしするこ
とを特徴としている。
【００１２】そして本発明のそれぞれの圧延用焼入ロー
ルの製造方法において、焼入れ後に焼入れされたロール
材を０〜−１７６℃でサブゼロ処理する工程を加えて、
サブゼロ処理されたロール材を高温焼もどしを行っても
よい。
ルの製造方法において、焼入れ後に焼入れされたロール
材を０〜−１７６℃でサブゼロ処理する工程を加えて、
サブゼロ処理されたロール材を高温焼もどしを行っても
よい。
【００１３】上記のように、９５０〜１２００℃から焼
入後、４７５〜６００℃の高温焼もどしを行なうと、Ｍ
Ｃ，Ｍ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3，Ｍ23Ｃ6型の炭化物、残留オーステ
ナイト及びベイナイト組織の金属組織になるため、ＨR
Ｃ６４.５以上の高硬度と耐摩耗性ならびに複合型によ
る残留応力で硬さがさらに増加し耐凹み疵性にすぐれた
ものが得られる。
入後、４７５〜６００℃の高温焼もどしを行なうと、Ｍ
Ｃ，Ｍ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3，Ｍ23Ｃ6型の炭化物、残留オーステ
ナイト及びベイナイト組織の金属組織になるため、ＨR
Ｃ６４.５以上の高硬度と耐摩耗性ならびに複合型によ
る残留応力で硬さがさらに増加し耐凹み疵性にすぐれた
ものが得られる。
【００１４】
【作用】本発明の圧延用焼入ロールは、重量％でＣ：
１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３
％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：
１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５％，
Ｃｏ：２〜５％と、必要に応じてＺｒ：１％以下，Ｔ
ｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下，
Ｃｕ：１％以下の少なくとも１種以上とを含み、残部が
Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつＣｒ／Ｃが６〜
９の範囲にある合金鋼から形成されている。この合金鋼
の組成を従来から用いられているＳＫＤ１１と比較する
と、Ｃ量では０.２〜０.３％増加させた。また、炭化物
形成元素であるＣｒ量は２〜３％，Ｍｏ量を０.２〜３.
８％，Ｗ量は０.５〜２.５％，Ｖ量は０.７〜２.５％と
増加させた。また、結晶粒の微細化と炭化物を形成する
Ｚｒを１％以下、Ｔｉ：０.５〜３％の添加を行なっ
た。
１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３
％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：
１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５％，
Ｃｏ：２〜５％と、必要に応じてＺｒ：１％以下，Ｔ
ｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下，
Ｃｕ：１％以下の少なくとも１種以上とを含み、残部が
Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、かつＣｒ／Ｃが６〜
９の範囲にある合金鋼から形成されている。この合金鋼
の組成を従来から用いられているＳＫＤ１１と比較する
と、Ｃ量では０.２〜０.３％増加させた。また、炭化物
形成元素であるＣｒ量は２〜３％，Ｍｏ量を０.２〜３.
８％，Ｗ量は０.５〜２.５％，Ｖ量は０.７〜２.５％と
増加させた。また、結晶粒の微細化と炭化物を形成する
Ｚｒを１％以下、Ｔｉ：０.５〜３％の添加を行なっ
た。
【００１５】一方、基地を強化させるためにはＳｉ，Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｃｕが有効であり、Ｓｉは二次
強化温度を高温側へ移行させるため靭性、耐事故性を向
上させる。Ｂ，Ｍｎ及びＮｉは焼入性に寄与する元素で
ある。Ｃｏは軟化抵抗性に寄与する元素である。上記の
元素はいずれも、高温焼もどしによる二次硬化で硬さの
増加をはかり、さらに、耐摩耗性及び靭性（耐熱衝撃
性）ならびに、耐凹み疵性を大巾に向上させ効果的に作
用する。
ｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｃｕが有効であり、Ｓｉは二次
強化温度を高温側へ移行させるため靭性、耐事故性を向
上させる。Ｂ，Ｍｎ及びＮｉは焼入性に寄与する元素で
ある。Ｃｏは軟化抵抗性に寄与する元素である。上記の
元素はいずれも、高温焼もどしによる二次硬化で硬さの
増加をはかり、さらに、耐摩耗性及び靭性（耐熱衝撃
性）ならびに、耐凹み疵性を大巾に向上させ効果的に作
用する。
【００１６】更に、基地中に炭化物形成元素であるＣ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒを固溶させ高温焼もどしでＭ6
Ｃ，ＭＣ型の炭化物を析出させて硬度を上昇させる。ま
た、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの好ましい範囲は２.４≦Ｍｏ＋Ｗ＋
Ｖ≦１０でＨRＣ６４.５以上の高硬度が得られる。ま
た、ＭＣ，Ｍ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3型炭化物の他にマルテンサイ
ト、残留オーステナイトの金属組織により、高硬度と耐
摩耗性ならびに耐凹み疵性を向上させ、その作用はさら
に効果的となる。
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒを固溶させ高温焼もどしでＭ6
Ｃ，ＭＣ型の炭化物を析出させて硬度を上昇させる。ま
た、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの好ましい範囲は２.４≦Ｍｏ＋Ｗ＋
Ｖ≦１０でＨRＣ６４.５以上の高硬度が得られる。ま
た、ＭＣ，Ｍ6Ｃ，Ｍ7Ｃ3型炭化物の他にマルテンサイ
ト、残留オーステナイトの金属組織により、高硬度と耐
摩耗性ならびに耐凹み疵性を向上させ、その作用はさら
に効果的となる。
【００１７】次に、本発明にかかる合金鋼の各成分の限
定理由は次の通りである。
定理由は次の通りである。
【００１８】Ｃは焼入状態で一部基地に溶解し、その他
はＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｃｒなどと結合して複合炭化物
を作る。Ｃは圧延用焼入ロールの性質には最も敏感に影
響を及ぼす元素である。Ｃが少ないと二次硬化による硬
度の上昇が少なく、反面、高すぎると基地中にセメンタ
イトが晶出して靭性、耐熱衝撃性が低下する。今回の詳
しい検討からＣ量が１.６％以下では硬さの上昇が小さ
く、２.５％以上になると靭性、耐熱衝撃性が劣化して
ロールには不向きである。最適範囲は１.６〜２.５％で
有り、十分な働きをすることが明らかとなった。
はＭｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ｃｒなどと結合して複合炭化物
を作る。Ｃは圧延用焼入ロールの性質には最も敏感に影
響を及ぼす元素である。Ｃが少ないと二次硬化による硬
度の上昇が少なく、反面、高すぎると基地中にセメンタ
イトが晶出して靭性、耐熱衝撃性が低下する。今回の詳
しい検討からＣ量が１.６％以下では硬さの上昇が小さ
く、２.５％以上になると靭性、耐熱衝撃性が劣化して
ロールには不向きである。最適範囲は１.６〜２.５％で
有り、十分な働きをすることが明らかとなった。
【００１９】Ｓｉは製鋼精錬において普通元素として分
類され、鋼中にある程度不可避的に含まれている成分で
ある。通常は脱酸の目的で添加される程度であり、含有
量も０.４％以下となっている。しかし、高速度工具鋼
ではＳｉ添加は焼もどしによる二次硬化を促進させ、硬
度及び耐摩耗性、靭性を向上させる。従って、２〜３％
が望ましい範囲である。２％以下では二次硬化の寄与が
少なく、３％を超すとＭ6Ｃ炭化物が塊状となる。した
がって、２〜３％が最適範囲である。
類され、鋼中にある程度不可避的に含まれている成分で
ある。通常は脱酸の目的で添加される程度であり、含有
量も０.４％以下となっている。しかし、高速度工具鋼
ではＳｉ添加は焼もどしによる二次硬化を促進させ、硬
度及び耐摩耗性、靭性を向上させる。従って、２〜３％
が望ましい範囲である。２％以下では二次硬化の寄与が
少なく、３％を超すとＭ6Ｃ炭化物が塊状となる。した
がって、２〜３％が最適範囲である。
【００２０】Ｍｎは必ず含んでいる元素でとくに、規定
する必要はないが通常添加される量は０.４％以下であ
る。今回の検討においてＭｎ量は０.８〜３％とした。
その根拠は焼入性、耐熱衝撃性の向上に寄与する元素で
０.８％以下では効果は少なく、３％以上では残留オー
ステナイト量が増加し、安定化により硬さの大巾な上昇
はみとめられない。０.８〜３％で十分な働きをする。
する必要はないが通常添加される量は０.４％以下であ
る。今回の検討においてＭｎ量は０.８〜３％とした。
その根拠は焼入性、耐熱衝撃性の向上に寄与する元素で
０.８％以下では効果は少なく、３％以上では残留オー
ステナイト量が増加し、安定化により硬さの大巾な上昇
はみとめられない。０.８〜３％で十分な働きをする。
【００２１】Ｎｉは金属組織を微細にし、基地中の強化
をはかる元素である。また、Ｃｒ及びＭｏと共存して焼
入性を増し、基地の強化をはかる元素である。また、Ｃ
ｒ及びＭｏと共存して焼入性を増し、基地を強化し靭
性、耐熱衝撃性を向上させる。０.５％以下では上記の
特性が発揮されず、３％を超えるとオーステナイトが残
留して硬さがなくなるので０.５〜３％で十分である。
をはかる元素である。また、Ｃｒ及びＭｏと共存して焼
入性を増し、基地の強化をはかる元素である。また、Ｃ
ｒ及びＭｏと共存して焼入性を増し、基地を強化し靭
性、耐熱衝撃性を向上させる。０.５％以下では上記の
特性が発揮されず、３％を超えるとオーステナイトが残
留して硬さがなくなるので０.５〜３％で十分である。
【００２２】ＣｒはＣと結合してＭ7Ｃ3型の炭化物を晶
出して焼入性、耐摩耗性に寄与する元素である。本発明
にかかる合金鋼の組成範囲では、Ｃｒ／Ｃが６〜９で鋼
の硬度と耐摩耗性を向上する。Ｃｒは１３〜１８％で十
分な働きをするが、１３％未満になると硬さ、耐摩耗性
の向上が小さく、Ｃｒが１８％以上となるとＣｒが巨大
炭化物となり、靭性が劣化する。また、鍛造も困難とな
る。最適範囲は１３〜１８％である。
出して焼入性、耐摩耗性に寄与する元素である。本発明
にかかる合金鋼の組成範囲では、Ｃｒ／Ｃが６〜９で鋼
の硬度と耐摩耗性を向上する。Ｃｒは１３〜１８％で十
分な働きをするが、１３％未満になると硬さ、耐摩耗性
の向上が小さく、Ｃｒが１８％以上となるとＣｒが巨大
炭化物となり、靭性が劣化する。また、鍛造も困難とな
る。最適範囲は１３〜１８％である。
【００２３】Ｍｏは一部Ｃと結合してＭ6Ｃ型炭化物を
形成し、残部は基地に固溶して二次硬化現象により硬さ
を増加させる。また、高温焼もどしにより、ＭＣ型及び
Ｍ6Ｃ型炭化物を析出させて、硬度と耐摩耗性を向上さ
せる。１％以下では硬度と耐摩耗性、耐凹み疵性に劣
る。４％以上ではＭｏ炭化物が網状に晶出して靭性が低
下する。その量は１〜４％で効果が発揮される。とく
に、好ましい量は１.６〜４％で十分である。
形成し、残部は基地に固溶して二次硬化現象により硬さ
を増加させる。また、高温焼もどしにより、ＭＣ型及び
Ｍ6Ｃ型炭化物を析出させて、硬度と耐摩耗性を向上さ
せる。１％以下では硬度と耐摩耗性、耐凹み疵性に劣
る。４％以上ではＭｏ炭化物が網状に晶出して靭性が低
下する。その量は１〜４％で効果が発揮される。とく
に、好ましい量は１.６〜４％で十分である。
【００２４】ＷはＭｏと同様に一部結合してＭ6Ｃ型炭
化物を形成し残部は基地中に固溶して基地を緻密なマル
テンサイト組織とし、二次硬化現象によりＭ6Ｃ，ＭＣ
炭化物を析出させて硬度の上昇をはかり０.５〜２.５％
で十分な働きをする。Ｍｏ，Ｗ，Ｖ間には２.４≦Ｍｏ
＋Ｗ＋Ｖ≦１０の関係があり、この範囲で高硬度と耐摩
耗性が発揮される。
化物を形成し残部は基地中に固溶して基地を緻密なマル
テンサイト組織とし、二次硬化現象によりＭ6Ｃ，ＭＣ
炭化物を析出させて硬度の上昇をはかり０.５〜２.５％
で十分な働きをする。Ｍｏ，Ｗ，Ｖ間には２.４≦Ｍｏ
＋Ｗ＋Ｖ≦１０の関係があり、この範囲で高硬度と耐摩
耗性が発揮される。
【００２５】Ｔｉは一部炭素と結合してＴｉＣを形成
し、Ｖ，Ｃｒと併用して用いると耐摩耗性及び靭性がさ
らに、向上する。０.５〜３％で十分であり、３％を超
えるとＴｉＣが角状となり、靭性を劣化させる。０.５
％以下では効果は少ない。
し、Ｖ，Ｃｒと併用して用いると耐摩耗性及び靭性がさ
らに、向上する。０.５〜３％で十分であり、３％を超
えるとＴｉＣが角状となり、靭性を劣化させる。０.５
％以下では効果は少ない。
【００２６】ＶはＣと結合してきわめて硬い炭化物を作
り、耐摩耗性を上昇させる。３.５％以上になると研削
性及び溶解が困難となってくる。０.９％以下では耐摩
耗性の向上が小さくなる。最適範囲は０.９〜３.５％で
十分である。
り、耐摩耗性を上昇させる。３.５％以上になると研削
性及び溶解が困難となってくる。０.９％以下では耐摩
耗性の向上が小さくなる。最適範囲は０.９〜３.５％で
十分である。
【００２７】Ｚｒは炭化物及びフェライト生成元素であ
り、強力な清浄作用や結晶粒の微細効果をもたらす。ま
た、安定なＺｒＣ炭化物を形成する。最適範囲は１％で
十分である。１％を超えるとＺｒＣが角状となり機械的
性質を劣化させる。
り、強力な清浄作用や結晶粒の微細効果をもたらす。ま
た、安定なＺｒＣ炭化物を形成する。最適範囲は１％で
十分である。１％を超えるとＺｒＣが角状となり機械的
性質を劣化させる。
【００２８】Ｃｏは炭化物を形成せずほとんど基地に固
溶する。ＣｏはＣのＦｅへの溶解度を高め、炭化物形成
元素を基地中に固溶する量を増し、二次硬化による高温
焼もどしにより硬さを増加させる。しかし、欠点は炭化
物の偏析を助長し、脆くする傾向がある。また、脱炭性
を増したり残留オーステナイト量を増す傾向がある。そ
の量は２〜５％で十分な働きをする。
溶する。ＣｏはＣのＦｅへの溶解度を高め、炭化物形成
元素を基地中に固溶する量を増し、二次硬化による高温
焼もどしにより硬さを増加させる。しかし、欠点は炭化
物の偏析を助長し、脆くする傾向がある。また、脱炭性
を増したり残留オーステナイト量を増す傾向がある。そ
の量は２〜５％で十分な働きをする。
【００２９】Ａｌは脱酸剤として用いられる元素で結晶
粒の粒細化元素であり、その量は１％以下であれば十分
な働きをする。１％を超えると鋳造性を悪くする。
粒の粒細化元素であり、その量は１％以下であれば十分
な働きをする。１％を超えると鋳造性を悪くする。
【００３０】Ｃｕは組織の微細化に寄与する元素である
が、鍛造の際の割れの原因となる。１％以下であれば割
れは少ない。
が、鍛造の際の割れの原因となる。１％以下であれば割
れは少ない。
【００３１】Ｂは焼入性に寄与する元素であり、０.１
％以下であれば十分である。０.１％を超えると焼割れ
を生じる。
％以下であれば十分である。０.１％を超えると焼割れ
を生じる。
【００３２】その他、不可避的に含有される不純物であ
るＰ，Ｎについて説明する。Ｐは微量でも偏析する元素
であり、焼割れ等の原因となる。脆性を著しく増加する
ので普通は０.１％以下であればとくに、問題ない。Ｎ
はオーステナイト組織を強く安定化するなどＣと類似し
ている。その量は０.１％であれば害は少ない。
るＰ，Ｎについて説明する。Ｐは微量でも偏析する元素
であり、焼割れ等の原因となる。脆性を著しく増加する
ので普通は０.１％以下であればとくに、問題ない。Ｎ
はオーステナイト組織を強く安定化するなどＣと類似し
ている。その量は０.１％であれば害は少ない。
【００３３】本発明の圧延用焼入ロールの製造方法で
は、十分な強度と靭性を有する鋼を芯材とし、その芯材
の外側に本発明の組織からなる消耗電極を配置し、エレ
クトロスラグ再溶解法により、芯材の外周部と消耗電極
を溶融しながら、順次凝固させて外層部材を形成させる
ので、その境界部に不溶着部やミクロキャビティ等の欠
陥のない、健全な接合部が得られる。したがって、本発
明では、鋼芯材の外層部材の一体化した複合ロールに熱
処理（焼入−サブゼロ処理−焼もどし）を施すことが可
能となり、また、残留応力により、高硬度と耐摩耗性、
靭性、耐熱衝撃性、耐凹み疵性が向上し、さらに適当な
金属組織をもった複合ロールの製造が可能である。
は、十分な強度と靭性を有する鋼を芯材とし、その芯材
の外側に本発明の組織からなる消耗電極を配置し、エレ
クトロスラグ再溶解法により、芯材の外周部と消耗電極
を溶融しながら、順次凝固させて外層部材を形成させる
ので、その境界部に不溶着部やミクロキャビティ等の欠
陥のない、健全な接合部が得られる。したがって、本発
明では、鋼芯材の外層部材の一体化した複合ロールに熱
処理（焼入−サブゼロ処理−焼もどし）を施すことが可
能となり、また、残留応力により、高硬度と耐摩耗性、
靭性、耐熱衝撃性、耐凹み疵性が向上し、さらに適当な
金属組織をもった複合ロールの製造が可能である。
【００３４】そして、一対の作業ロールと補強ロールに
支持された４重式圧延機、及び上下一対の作業ロールと
補強ロールを設け中間ロールが移動を行ない得るような
６重式圧延機、さらに、一対の作業ロールと中間ロール
と補強ロールを持つ多段式圧延機等のそれぞれのロール
として本発明の圧延用焼入ロールは使用できる。
支持された４重式圧延機、及び上下一対の作業ロールと
補強ロールを設け中間ロールが移動を行ない得るような
６重式圧延機、さらに、一対の作業ロールと中間ロール
と補強ロールを持つ多段式圧延機等のそれぞれのロール
として本発明の圧延用焼入ロールは使用できる。
【００３５】
本発明の実施例なる圧延用焼入ロールを形成する合金鋼
（本発明材という）の化学組成を、比較材及び従来材そ
れぞれの化学組成とともに表１に示す。
（本発明材という）の化学組成を、比較材及び従来材そ
れぞれの化学組成とともに表１に示す。
【００３６】表１において、従来材１１は冷間ダイス鋼
ＳＫＤ１１で、本発明材の組成よりもＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，
Ｃｒ，ＭｏおよびＶの量が低く、またＮｉ，Ｃｏ，Ｗ，
Ｚｒ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｃｕは添加されていない。
ＳＫＤ１１で、本発明材の組成よりもＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，
Ｃｒ，ＭｏおよびＶの量が低く、またＮｉ，Ｃｏ，Ｗ，
Ｚｒ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｃｕは添加されていない。
【００３７】比較材８〜１０の組成は本発明材のそれと
比較すると次のようになる。比較材８は本発明材よりＳ
ｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｏの量が低い。比較材９は本発明材
よりＣ量が高く、Ｍｎ，Ｖ，Ｃｏの量が低い。比較材１
０は本発明材よりＣ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏの量が低く、Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｗ，Ｖの量が高く、さらにＺｒを添加した組
成である。
比較すると次のようになる。比較材８は本発明材よりＳ
ｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｏの量が低い。比較材９は本発明材
よりＣ量が高く、Ｍｎ，Ｖ，Ｃｏの量が低い。比較材１
０は本発明材よりＣ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏの量が低く、Ｓ
ｉ，Ｍｎ，Ｗ，Ｖの量が高く、さらにＺｒを添加した組
成である。
【００３８】本発明材１〜７の特徴は、一つはＣｒとＣ
の比を６〜９の範囲とした点にあり、また高温焼もどし
における二次硬化により硬さを増加させるために、Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｖの総量を２.４≦Ｍｏ＋Ｗ＋Ｖ≦１０の範囲
とした。さらにＳｉ量を２〜３％として高温焼もどしに
よる硬さの増加を図った。
の比を６〜９の範囲とした点にあり、また高温焼もどし
における二次硬化により硬さを増加させるために、Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｖの総量を２.４≦Ｍｏ＋Ｗ＋Ｖ≦１０の範囲
とした。さらにＳｉ量を２〜３％として高温焼もどしに
よる硬さの増加を図った。
【００３９】本発明材、比較材及び従来材の各試料は、
高周波溶解炉で溶解し、金型に鋳込み鋼塊を製造した。
鋳込み後の鋼塊は８８０℃で１０ｈ保持し、次いで７０
０℃で５ｈ保持した後、炉冷する焼なましを行ない、そ
の鋼塊から熱処理硬さ、耐摩耗、曲げ抗析力、耐熱衝撃
性及び耐凹み疵性を調べるために試験片を採取した。
高周波溶解炉で溶解し、金型に鋳込み鋼塊を製造した。
鋳込み後の鋼塊は８８０℃で１０ｈ保持し、次いで７０
０℃で５ｈ保持した後、炉冷する焼なましを行ない、そ
の鋼塊から熱処理硬さ、耐摩耗、曲げ抗析力、耐熱衝撃
性及び耐凹み疵性を調べるために試験片を採取した。
【００４０】
【表１】
【００４１】図１は本発明材の一つと従来材における焼
もどし回数と硬さの関係を示す。熱処理硬さは１５ｍｍ
角の試験片を用いてロックウエル硬度計（ＨRＣ）で測
定した。従来材１１は１０５０℃で１ｈ加熱し、油冷し
た（以後このような熱処理を１０５０℃×１ｈ→油冷と
記す）後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを５回繰返
し、それから硬さを測定した。硬さはＨRＣ６０.８の値
を示している。本発明材２は１０７５℃×１ｈ→油冷
後、５００℃×１ｈ→空冷の焼戻しを５回繰返し、それ
から硬さを測定した。硬さはＨRＣ６６.２であった。ま
た、本発明材２を１０７５℃×０．５ｈ→空冷後、直ち
に−７０℃×３０min→空冷のサブゼロ処理を行い、５
００℃×１ｈ→空冷の高温焼もどしを５回行った。その
結果、ＨRＣ６４．５以上の硬さが得られ、従来材１１
よりも高い硬さを示すことが明白である。
もどし回数と硬さの関係を示す。熱処理硬さは１５ｍｍ
角の試験片を用いてロックウエル硬度計（ＨRＣ）で測
定した。従来材１１は１０５０℃で１ｈ加熱し、油冷し
た（以後このような熱処理を１０５０℃×１ｈ→油冷と
記す）後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを５回繰返
し、それから硬さを測定した。硬さはＨRＣ６０.８の値
を示している。本発明材２は１０７５℃×１ｈ→油冷
後、５００℃×１ｈ→空冷の焼戻しを５回繰返し、それ
から硬さを測定した。硬さはＨRＣ６６.２であった。ま
た、本発明材２を１０７５℃×０．５ｈ→空冷後、直ち
に−７０℃×３０min→空冷のサブゼロ処理を行い、５
００℃×１ｈ→空冷の高温焼もどしを５回行った。その
結果、ＨRＣ６４．５以上の硬さが得られ、従来材１１
よりも高い硬さを示すことが明白である。
【００４２】図２は各試料におけるＭｏ，Ｗ，Ｖの総量
と硬さの関係を示すグラフである。熱処理硬さは１５ｍ
ｍ角の試験片を用いてロックウエル硬度計（ＨRＣ）で
測定した。熱処理については、従来材１１は１０５０℃
×１ｈ→油冷後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを５
回繰り返して行い、一方、本発明材１〜７及び比較材８
〜１０はいずれも１０７５℃×１ｈ→油冷後、５００℃
×１ｈ→空冷の焼もどしを５回繰返し、それぞれの試料
の硬さを測定した。従来材１１はＨRＣ６０.８の値を示
し、また比較材８〜１０はいずれもＨRＣ６１〜６１.４
の硬さしか得られない。それに対して本発明材１〜７は
いずれもＨRＣ６５.０〜６６.５の高い硬さが得られる
ことが明白となった。
と硬さの関係を示すグラフである。熱処理硬さは１５ｍ
ｍ角の試験片を用いてロックウエル硬度計（ＨRＣ）で
測定した。熱処理については、従来材１１は１０５０℃
×１ｈ→油冷後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを５
回繰り返して行い、一方、本発明材１〜７及び比較材８
〜１０はいずれも１０７５℃×１ｈ→油冷後、５００℃
×１ｈ→空冷の焼もどしを５回繰返し、それぞれの試料
の硬さを測定した。従来材１１はＨRＣ６０.８の値を示
し、また比較材８〜１０はいずれもＨRＣ６１〜６１.４
の硬さしか得られない。それに対して本発明材１〜７は
いずれもＨRＣ６５.０〜６６.５の高い硬さが得られる
ことが明白となった。
【００４３】図３は各試料におけるＭｏ，Ｗ，Ｖの総量
と抗析力との関係を示すグラフである。抗析力により示
す靭性の評価は静的曲げ試験により行なった。試験片寸
法は厚さ４ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５５ｍｍであり、支点
間距離４０ｍｍとして中央一点荷重曲げ治具を用いて試
験した。なお、試験片の熱処理は、上記と同様に、従来
材１１が１０５０℃×１ｈ→油冷、５００℃×１ｈ→空
冷の焼もどしを５回繰り返した。本発明材１〜７及び比
較材８〜１０は１０７５℃×１ｈ→油冷後、５００℃×
１ｈ→空冷の焼戻しを５回繰り返した。図３からも明ら
かなように、本発明材１〜７はいずれも高い靭性値を示
し、従来材の１.５倍以上の靭性を示すことが明らかと
なった。
と抗析力との関係を示すグラフである。抗析力により示
す靭性の評価は静的曲げ試験により行なった。試験片寸
法は厚さ４ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５５ｍｍであり、支点
間距離４０ｍｍとして中央一点荷重曲げ治具を用いて試
験した。なお、試験片の熱処理は、上記と同様に、従来
材１１が１０５０℃×１ｈ→油冷、５００℃×１ｈ→空
冷の焼もどしを５回繰り返した。本発明材１〜７及び比
較材８〜１０は１０７５℃×１ｈ→油冷後、５００℃×
１ｈ→空冷の焼戻しを５回繰り返した。図３からも明ら
かなように、本発明材１〜７はいずれも高い靭性値を示
し、従来材の１.５倍以上の靭性を示すことが明らかと
なった。
【００４４】図４は各試料におけるＭｏ，Ｗ，Ｖの総量
と耐熱衝撃性との関係を示すグラフである。耐熱衝撃性
試験では、試験片を電気炉中で昇降できるようにし、電
気炉中で５００℃で３分加熱後、その下に設置した水槽
に浸漬して２分間冷却し、加熱冷却のサイクルを２００
回繰返し行った。試験片寸法は２０ｍｍφ×２０ｍｍｌ
とし、試験片の熱処理は、従来材１１、本発明材１〜７
及び比較材８〜１０ともそれぞれ上記硬さ試験及び曲げ
試験におけると同様である。
と耐熱衝撃性との関係を示すグラフである。耐熱衝撃性
試験では、試験片を電気炉中で昇降できるようにし、電
気炉中で５００℃で３分加熱後、その下に設置した水槽
に浸漬して２分間冷却し、加熱冷却のサイクルを２００
回繰返し行った。試験片寸法は２０ｍｍφ×２０ｍｍｌ
とし、試験片の熱処理は、従来材１１、本発明材１〜７
及び比較材８〜１０ともそれぞれ上記硬さ試験及び曲げ
試験におけると同様である。
【００４５】従来材１１はクラック総長さが２９.８ｍ
ｍであり、比較材８〜１０は２５.８〜２７.８ｍｍであ
る。それらに対して、本発明材１〜７のクラック総長さ
は２２〜２３.８ｍｍとクラック総長さが短くて耐熱衝
撃性にすぐれており、本発明材は高硬度であるにもかか
わらず、基地が強化されて靭性にすぐれていることが明
らかとなった。
ｍであり、比較材８〜１０は２５.８〜２７.８ｍｍであ
る。それらに対して、本発明材１〜７のクラック総長さ
は２２〜２３.８ｍｍとクラック総長さが短くて耐熱衝
撃性にすぐれており、本発明材は高硬度であるにもかか
わらず、基地が強化されて靭性にすぐれていることが明
らかとなった。
【００４６】図５は各試料におけるＭｏ，Ｗ，Ｖの総量
と耐摩耗性との関係を示すグラフである。摩耗試験は回
転数６００ｒｐｍで回転する直径２００ｍｍφのターン
テーブルにエメリーペーパをはり、その上に直径１８ｍ
ｍφの試験片を荷重８００ｇで押し付け、２分２０秒間
摩耗させる試験方法である。試験前後における試験片の
重量差をもって摩耗量とし、各試料の耐摩耗性を比較し
た。なお、試験片の熱処理は従来材１１、本発明材１〜
７及び比較材８〜１０とも上記硬さ試験及び曲げ試験に
おけると同様にした。
と耐摩耗性との関係を示すグラフである。摩耗試験は回
転数６００ｒｐｍで回転する直径２００ｍｍφのターン
テーブルにエメリーペーパをはり、その上に直径１８ｍ
ｍφの試験片を荷重８００ｇで押し付け、２分２０秒間
摩耗させる試験方法である。試験前後における試験片の
重量差をもって摩耗量とし、各試料の耐摩耗性を比較し
た。なお、試験片の熱処理は従来材１１、本発明材１〜
７及び比較材８〜１０とも上記硬さ試験及び曲げ試験に
おけると同様にした。
【００４７】図５から明らかなように、従来材１１の摩
耗量は１７８ｍｇの値を示し、また比較材８〜１０は１
５５〜１５８ｍｇの値を示す。それらに対して、本発明
材１〜７は１３２〜１３７ｍｇと摩耗減量が少なく、い
ずれも優れた耐摩耗性を有することが明白である。
耗量は１７８ｍｇの値を示し、また比較材８〜１０は１
５５〜１５８ｍｇの値を示す。それらに対して、本発明
材１〜７は１３２〜１３７ｍｇと摩耗減量が少なく、い
ずれも優れた耐摩耗性を有することが明白である。
【００４８】図６は各試料におけるＭｏ，Ｗ，Ｖの総量
と耐凹み疵性との関係を示すグラフである。耐凹み疵性
の評価は、ブリネル硬さ計を用い、荷重３０００ｋｇ、
３０秒間押し付け、くぼみの直径を測定することにより
行った。試験片寸法は２０ｍｍφ×２０ｍｍｌを用い
た。試験片の熱処理は従来材１１、本発明材１〜７及び
比較材８〜１０とも上記硬さ試験及び曲げ試験における
と同様に行った。
と耐凹み疵性との関係を示すグラフである。耐凹み疵性
の評価は、ブリネル硬さ計を用い、荷重３０００ｋｇ、
３０秒間押し付け、くぼみの直径を測定することにより
行った。試験片寸法は２０ｍｍφ×２０ｍｍｌを用い
た。試験片の熱処理は従来材１１、本発明材１〜７及び
比較材８〜１０とも上記硬さ試験及び曲げ試験における
と同様に行った。
【００４９】図６に示すように、くぼみの直径は、従来
材１１では２.５５ｍｍと大きな値を示し、比較材８〜
１０は２.４３〜２.５５ｍｍであるが、本発明材１〜７
は２.０〜２.３５ｍｍとくぼみ径が小さく、優れた耐凹
み性を示すことは明らかである。
材１１では２.５５ｍｍと大きな値を示し、比較材８〜
１０は２.４３〜２.５５ｍｍであるが、本発明材１〜７
は２.０〜２.３５ｍｍとくぼみ径が小さく、優れた耐凹
み性を示すことは明らかである。
【００５０】〔実施例２〕 本発明材６と従来材１１とを用いて、それぞれ多段式圧
延機の作業ロールを作製した。表２に本発明材３と従来
材１１の組成を示す。
延機の作業ロールを作製した。表２に本発明材３と従来
材１１の組成を示す。
【００５１】
【表２】
【００５２】図７にその多段式圧延機のロール構成を示
す。図中、５は圧延材で、１、１′は圧延材５を圧延す
る作業ロールであり、２、２′は作業ロールと接する第
１中間ロールであり、３、３′は第１中間ロール２、
２′と接する第２中間ロールであり、４、４′は第２中
間ロール３、３′と接するバックアップベアリングロー
ルであり、６、６′は上記各種ロールを支持するロール
ハウジングである。
す。図中、５は圧延材で、１、１′は圧延材５を圧延す
る作業ロールであり、２、２′は作業ロールと接する第
１中間ロールであり、３、３′は第１中間ロール２、
２′と接する第２中間ロールであり、４、４′は第２中
間ロール３、３′と接するバックアップベアリングロー
ルであり、６、６′は上記各種ロールを支持するロール
ハウジングである。
【００５３】作業ロールの作製方法は、高周波溶解炉で
溶製した鋼塊を８８０℃×１０ｈ→７７０℃×５ｈ→炉
冷の二段焼なまし後、１１５０℃×１５ｈ→炉冷の拡散
焼鈍を行なった。拡散焼鈍後は熱間鍛造を行なった。１
０００〜１１５０℃の温度範囲で直径８０ｍｍ×長さ１
２００ｍｍに鍛造した。鍛造後は焼なましを行ない、直
径７０ｍｍ×長さ１０００ｍｍに機械加工を施した。磁
気探傷及び染色試験により検査を行なった結果、無欠陥
であった。
溶製した鋼塊を８８０℃×１０ｈ→７７０℃×５ｈ→炉
冷の二段焼なまし後、１１５０℃×１５ｈ→炉冷の拡散
焼鈍を行なった。拡散焼鈍後は熱間鍛造を行なった。１
０００〜１１５０℃の温度範囲で直径８０ｍｍ×長さ１
２００ｍｍに鍛造した。鍛造後は焼なましを行ない、直
径７０ｍｍ×長さ１０００ｍｍに機械加工を施した。磁
気探傷及び染色試験により検査を行なった結果、無欠陥
であった。
【００５４】熱処理は、従来材１１が１０５０℃から焼
入後、５００℃で焼もどしを行なった。本発明材３は１
０７５℃から焼入後、５００℃の高温焼もどしを５回繰
り返した。その結果、ロール表面の強さはＨｓ９２（Ｈ
RＣ６５.９）の高強度が得られた。
入後、５００℃で焼もどしを行なった。本発明材３は１
０７５℃から焼入後、５００℃の高温焼もどしを５回繰
り返した。その結果、ロール表面の強さはＨｓ９２（Ｈ
RＣ６５.９）の高強度が得られた。
【００５５】〔実施例３〕 本発明材２と従来材１１とを用いて、それぞれ４重式圧
延機の作業ロールを作製した。表３に本発明材２と従来
材１１の組成を示す。
延機の作業ロールを作製した。表３に本発明材２と従来
材１１の組成を示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】図８にその４重式圧延機のロール構成を示
す。図中、圧延材５を挾んで直接圧延する上、下一対の
作業ロール１、１′は、補強ロール７、７′でバックア
ップされている。
す。図中、圧延材５を挾んで直接圧延する上、下一対の
作業ロール１、１′は、補強ロール７、７′でバックア
ップされている。
【００５８】作業ロール１、１′用の鋼塊はエレクトロ
スラグ再溶解装置を用いて作製した。即ち、直径３２０
ｍｍ、高さ７３０ｍｍの水冷鋳型の内部に直径２００ｍ
ｍ、高さ１３００ｍｍの鋼製芯材（軸受鋼）をスタート
盤上に設置し、芯材の外周に溶着する外層材として本発
明材２からなる内径２３５ｍｍ、外径２８０ｍｍの円筒
状消耗電極を用い、フラックスを挿入して溶解し、鋼塊
を作製した。溶製した鋼塊の溶着性について調べるた
め、超音波探傷試験により芯材と外層材との接合境界部
の健全についてチェックした。その結果、外層部は芯材
と完全に溶着一体化されていることが確認された。さら
に溶製後の鋼塊を横断面状に切断し、マクロ組織による
外観を観察した。マクロ組織からは接合部にミクロキャ
ビティ等の内部欠陥は発生していないことが確認され
た。したがって、高速圧延、高圧下、高荷重圧延を行な
っても接合境界部からのはく離は生じないことが明らか
である。
スラグ再溶解装置を用いて作製した。即ち、直径３２０
ｍｍ、高さ７３０ｍｍの水冷鋳型の内部に直径２００ｍ
ｍ、高さ１３００ｍｍの鋼製芯材（軸受鋼）をスタート
盤上に設置し、芯材の外周に溶着する外層材として本発
明材２からなる内径２３５ｍｍ、外径２８０ｍｍの円筒
状消耗電極を用い、フラックスを挿入して溶解し、鋼塊
を作製した。溶製した鋼塊の溶着性について調べるた
め、超音波探傷試験により芯材と外層材との接合境界部
の健全についてチェックした。その結果、外層部は芯材
と完全に溶着一体化されていることが確認された。さら
に溶製後の鋼塊を横断面状に切断し、マクロ組織による
外観を観察した。マクロ組織からは接合部にミクロキャ
ビティ等の内部欠陥は発生していないことが確認され
た。したがって、高速圧延、高圧下、高荷重圧延を行な
っても接合境界部からのはく離は生じないことが明らか
である。
【００５９】溶解後の鋼塊は１１５０℃×１５ｈ→炉冷
の拡散焼鈍を行ない、その後ロール材として直径３００
ｍｍ×長さ７００ｍｍに機械加工を行なった。また従来
材１１を外層材とするロール材を上記本発明材２の場合
と同様にして作製した。次いで各ロール材に熱処理を施
した。従来材１１の外層を有するロール材は１０５０℃
から焼入れ後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどし５回を
行なった。また本発明材２外層材とするロール材は１０
７５℃から焼入後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを
５回繰り返して行なった。
の拡散焼鈍を行ない、その後ロール材として直径３００
ｍｍ×長さ７００ｍｍに機械加工を行なった。また従来
材１１を外層材とするロール材を上記本発明材２の場合
と同様にして作製した。次いで各ロール材に熱処理を施
した。従来材１１の外層を有するロール材は１０５０℃
から焼入れ後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどし５回を
行なった。また本発明材２外層材とするロール材は１０
７５℃から焼入後、５００℃×１ｈ→空冷の焼もどしを
５回繰り返して行なった。
【００６０】焼入れ焼もどし後、従来材１１の外層を有
するロール材はロール表面の硬さがＨｓ８２（ＨRＣ６
０.８）であった。一方、本発明材２の外層を有するは
ロール材はロール表面の硬さがＨｓ９３（ＨRＣ６６.
２）で作業ロールとして十分高い硬さを示し、もた熱処
理時の割れ発生もなく、４重式圧延機の作業ロールとし
て優れた材質であることが確認できた。
するロール材はロール表面の硬さがＨｓ８２（ＨRＣ６
０.８）であった。一方、本発明材２の外層を有するは
ロール材はロール表面の硬さがＨｓ９３（ＨRＣ６６.
２）で作業ロールとして十分高い硬さを示し、もた熱処
理時の割れ発生もなく、４重式圧延機の作業ロールとし
て優れた材質であることが確認できた。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、圧延用焼入ロールを、
重量％でＣ：１.６〜２.５％、Ｓｉ：２〜３％、Ｍｎ：
０.８〜３％、Ｎｉ：０.５〜３％、Ｃｒ：１３〜１８
％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：０.５〜２.５％、Ｖ：０.９
〜３.５％、Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ１％以下、Ｔｉ０.
５〜３％、Ｂ０.１％以下、Ａｌ１％以下及びＣｕ１％
以下の少なくとも１種とを含有し、かつＣｒ／Ｃが６〜
９である合金鋼から形成し、なかでも特に２．４≦Ｍｏ
＋Ｗ＋Ｖ≦１０の範囲にして、焼入れ焼もどしすること
により、硬さがＨRＣ６４.５以上で、従来材ＳＫＤ１１
からなるものよりも、硬さではＨRＣで５度上昇し、耐
摩耗性は１.２倍以上向上し、しかも高硬度でありなが
ら靭性も１.５倍も改善され、耐凹み疵性も１.２倍以上
向上できた。
重量％でＣ：１.６〜２.５％、Ｓｉ：２〜３％、Ｍｎ：
０.８〜３％、Ｎｉ：０.５〜３％、Ｃｒ：１３〜１８
％、Ｍｏ：１〜４％、Ｗ：０.５〜２.５％、Ｖ：０.９
〜３.５％、Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ１％以下、Ｔｉ０.
５〜３％、Ｂ０.１％以下、Ａｌ１％以下及びＣｕ１％
以下の少なくとも１種とを含有し、かつＣｒ／Ｃが６〜
９である合金鋼から形成し、なかでも特に２．４≦Ｍｏ
＋Ｗ＋Ｖ≦１０の範囲にして、焼入れ焼もどしすること
により、硬さがＨRＣ６４.５以上で、従来材ＳＫＤ１１
からなるものよりも、硬さではＨRＣで５度上昇し、耐
摩耗性は１.２倍以上向上し、しかも高硬度でありなが
ら靭性も１.５倍も改善され、耐凹み疵性も１.２倍以上
向上できた。
【００６２】従って本発明の圧延用焼入ロールを４重式
及び多段式圧延機の作業ロール等に用いることにより、
耐摩耗性の点からロール寿命を延長することができ、耐
凹み疵性の点から圧延板の表面精度、寸法精度を向上で
きるという効果がある。
及び多段式圧延機の作業ロール等に用いることにより、
耐摩耗性の点からロール寿命を延長することができ、耐
凹み疵性の点から圧延板の表面精度、寸法精度を向上で
きるという効果がある。
【００６３】また圧延用焼入ロールの製造方法は、エレ
クトロスラグ再溶解法で、上記組成の合金鋼を鋼製の芯
材の外層材として溶着一体化すれば、芯材と外層材との
接合部にはミクロギャビティが発生せず、熱処理による
割れ等の欠陥発生を防止でき、材料コスト低減するとと
もに、耐摩耗性、耐凹み疵性に優れた圧延ロールを製造
することができる。
クトロスラグ再溶解法で、上記組成の合金鋼を鋼製の芯
材の外層材として溶着一体化すれば、芯材と外層材との
接合部にはミクロギャビティが発生せず、熱処理による
割れ等の欠陥発生を防止でき、材料コスト低減するとと
もに、耐摩耗性、耐凹み疵性に優れた圧延ロールを製造
することができる。
【図１】圧延用焼入ロールに用いる本発明材の一つ及び
従来材における焼もどし回数と硬さの関係を示すグラフ
である。
従来材における焼もどし回数と硬さの関係を示すグラフ
である。
【図２】本発明材のＭｏ，Ｗ，Ｖの総量と硬さの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】本発明材のＭｏ，Ｗ，Ｖの総量と抗析力の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】本発明材のＭｏ，Ｗ，Ｖの総量と耐熱衝撃性の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】本発明材のＭｏ，Ｗ，Ｖの総量と耐摩耗性の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図６】本発明材のＭｏ，Ｗ，Ｖの総量と耐凹み疵性の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図７】多段式圧延機のロール構成を示す概略断面図で
ある。
ある。
【図８】４重式圧延機のロール構成を示す概略断面図で
ある。
ある。
１、１′ 作業ロール ２、２′ 中間ロール ３、３′ 中間ロール ４、４′ バックアップベアリング ５ 圧延材 ６、６′ ハウジング ７、７′ バックアップロール
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 38/52 Ｃ２２Ｃ 38/52 38/58 38/58 (72)発明者 安田 健 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 児玉 英世 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 下タ村 修 茨城県勝田市堀口832番地の２ 株式会 社 日立製作所 素形材事業部内 (72)発明者 佐川 六合徳 茨城県勝田市堀口832番地の２ 株式会 社 日立製作所 素形材事業部内 (56)参考文献 特開 昭61−41747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−142618（ＪＰ，Ａ)
Claims (13)
- 【請求項１】 重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２
〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃ
ｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５
％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１
％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：
１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以
上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
り、かつＣｒ及びＣの含有量の比Ｃｒ／Ｃが６〜９の範
囲にある合金鋼から形成し、焼入れしたことを特徴とす
る圧延用焼入ロール。 - 【請求項２】 重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２
〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃ
ｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５
％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１
％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：
１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以
上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
り、かつＭｏ，Ｗ，Ｖの総量が２.４％以上で１０％以
下である合金鋼から形成し、焼入れしたことを特徴とす
る圧延用焼入ロール。 - 【請求項３】 基地組織をマルテンサイトとし、該マル
テンサイト中にＭ6Ｃ型，ＭＣ型，Ｍ7Ｃ3型及びＭ23Ｃ6
型の炭化物を含み、その他ベイナイト組織と残留オース
テナイト組織とを含むことを特徴とする請求項１または
２記載の圧延用焼入ロール。 - 【請求項４】 表面硬さがＨRＣ６４.５以上であること
を特徴とする請求項３記載の圧延用焼入ロール。 - 【請求項５】 重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：２
〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃ
ｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５
％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１
％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：
１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以
上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
り、かつ、Ｍｏ，Ｗ，Ｖの総量が２.４％以上で１０％
以下である合金鋼を、鋼製の芯材周面に外層材として溶
着して形成し、焼入れしたことを特徴とする圧延用焼入
ロール。 - 【請求項６】前記外層材の基地組織をマルテンサイトと
し、該マルテンサイト中にＭ6Ｃ型，ＭＣ型，Ｍ7Ｃ3型
及びＭ23Ｃ6型の炭化物を含み、その他ベイナイト組織
と残留オーステナイト組織とを含むことを特徴とする請
求項５記載の圧延用焼入ロール。 - 【請求項７】 前記外層材の表面硬さがＨRＣ６４.５以
上であり、前記芯材の強さが８０Ｋｇ／ｍｍ2であるこ
とを特徴とする請求項５又は６に記載の圧延用焼入ロー
ル。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の圧
延用焼入ロールを作業ロールとして備えたことを特徴と
する４重圧延機。 - 【請求項９】 請求項１ないし７のいずれかに記載の圧
延用焼入ロールを作業ロールと中間ロールとして備えた
ことを特徴とする６重圧延機。 - 【請求項１０】 請求項１ないし７のいずれかに記載の
圧延用焼入ロールを作業ロールと中間ロールとして備え
たことを特徴とする多段式圧延機。 - 【請求項１１】 重量％でＣ：１.６〜２.５％，Ｓｉ：
２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃ
ｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５
％，Ｖ：０.９〜３.５％，Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１
％以下，Ｔｉ：０.５〜３％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：
１％以下及びＣｕ：１％以下のうちの少なくとも１種以
上とを含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
り、かつＭｏ，Ｗ，Ｖの総量が２.４％以上で１０％以
下である合金鋼の鋼塊を、１１００〜１２５０℃で拡散
焼鈍し、９００〜１２００℃で熱間鍛造し、所定形状の
ロール材に機械加工し、該機械加工されたロール材を９
５０〜１２００℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温
焼もどしすることを特徴とする圧延用焼入ロールの製造
方法。 - 【請求項１２】 鋼製の芯材の外周に、重量％でＣ：
１.６〜２.５％，Ｓｉ：２〜３％，Ｍｎ：０.８〜３
％，Ｎｉ：０.５〜３％，Ｃｒ：１３〜１８％，Ｍｏ：
１〜４％，Ｗ：０.５〜２.５％，Ｖ：０.９〜３.５％，
Ｃｏ：２〜５％と、Ｚｒ：１％以下，Ｔｉ：０.５〜３
％，Ｂ：０.１％以下，Ａｌ：１％以下及びＣｕ：１％
以下のうちの少なくとも１種以上とを含有し、残部がＦ
ｅ及び不可避的不純物からなり、かつＭｏ，Ｗ，Ｖの総
量が２.４％以上で１０％以下である組成を有する外層
材を形成し、焼入れ処理する圧延用焼入ロールの製造方
法において、前記組成の材料からなる消耗電極をエレク
トロスラグ再溶解法により溶融させ、前記芯材に外層部
として肉盛りしてロール材を製造し、該製造されたロー
ル材を１１００〜１２５０℃で拡散焼鈍し、所定形状に
機械加工し、該機械加工されたロール材を９５０〜１２
００℃で焼入れし、４７５〜６００度で高温焼もどしす
ることを特徴とする圧延用焼入ロールの製造方法。 - 【請求項１３】請求項１１または１２に記載の圧延用焼
入ロールの製造方法において、前記９５０〜１２００℃
で焼入れと４７５〜６００度で高温焼もどしとの間に０
〜マイナス１７６℃でサブゼロ処理する工程を加えたこ
とを特徴とする圧延用焼入ロールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4118889A JP2724325B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 圧延用焼入ロールおよび製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4118889A JP2724325B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 圧延用焼入ロールおよび製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311334A JPH05311334A (ja) | 1993-11-22 |
| JP2724325B2 true JP2724325B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=14747658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4118889A Expired - Fee Related JP2724325B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 圧延用焼入ロールおよび製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724325B2 (ja) |
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| KR100852497B1 (ko) * | 2007-03-12 | 2008-08-18 | 한양대학교 산학협력단 | 내식내마모성 철계 합금 및 그 제조방법 |
| CN101880830B (zh) * | 2010-07-09 | 2012-06-06 | 武汉钢铁(集团)公司 | 布氏硬度为430～470的铲刀刃用钢及其生产方法 |
| CN105177417A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-12-23 | 江苏曜曜铸业有限公司 | 一种用于蜗牛泵模具的合金 |
| CN105018841A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-04 | 江苏曜曜铸业有限公司 | 一种用于电机座模具的合金 |
| CN106399868A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-02-15 | 无锡明盛纺织机械有限公司 | 一种循环流化床锅炉用耐高温抗磨蚀材料 |
| CN113005279B (zh) * | 2021-02-20 | 2024-04-26 | 无锡亿宝机械设备有限公司 | 全硬化中间辊的加工方法 |
| CN114164319B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-08-08 | 安徽首矿大昌金属材料有限公司 | 一种倒角结晶器用足辊毛坯制造方法 |
| CN115255807B (zh) * | 2022-07-20 | 2024-04-09 | 北京晟鼎新材料科技有限公司 | 环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52142618A (en) * | 1976-05-24 | 1977-11-28 | Hitachi Metals Ltd | High wear resistance hot working tool alloy |
| JPS6141747A (ja) * | 1984-08-01 | 1986-02-28 | Nippon Steel Corp | ステンレス鋼圧延用ロ−ル材 |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP4118889A patent/JP2724325B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05311334A (ja) | 1993-11-22 |
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