JP2835259B2 - High-speed cast iron with graphite and composite roll - Google Patents

High-speed cast iron with graphite and composite roll

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JP2835259B2
JP2835259B2 JP4542593A JP4542593A JP2835259B2 JP 2835259 B2 JP2835259 B2 JP 2835259B2 JP 4542593 A JP4542593 A JP 4542593A JP 4542593 A JP4542593 A JP 4542593A JP 2835259 B2 JP2835259 B2 JP 2835259B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、黒鉛を有するハイス系
鋳鉄材および該鋳鉄材により外層が鋳造された複合ロー
ルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed cast iron material having graphite and a composite roll having an outer layer cast from the cast iron material.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋳造用の高耐摩耗性鋳鉄材として、特開
平4−176840号公報に開示されているように、下
記化学組成(wt%)を有するハイス系鋳鉄材は公知であ
る。 C :1.0 〜3.0 %、 Si:0.1 〜2.0 %、 Mn:
0.1 〜2.0 %、 Cr:3.0 〜10.0%、 Mo:0.1 〜6.0 %、 W :
1.5 〜10.0%、 V、Nbの一種又は二種の合計:3.0 〜10.0%、 残部実
質的にFe かかるMo、W、Vを含有するハイス系鋳鉄材は、高温
での特性に優れ、かつ組織中にVCやM2C 、M6C 等の高
硬度晶出炭化物を有しているため、熱間圧延用ロール材
として極めて良好な耐摩耗性と耐肌荒性を兼備してい
る。このため、外層とその内面に溶着された強靱材から
なる内層、あるいはその間に中間層が溶着された複合ロ
ールの外層材として使用されている。
2. Description of the Related Art As a high wear-resistant cast iron material for casting, a high-speed cast iron material having the following chemical composition (wt%) is known as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-176840. C: 1.0 to 3.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn:
0.1 to 2.0%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 6.0%, W:
1.5 to 10.0%, total of one or two of V and Nb: 3.0 to 10.0%, balance substantially Fe Such high-speed cast iron material containing Mo, W, and V has excellent characteristics at high temperatures and a microstructure. Since it contains high hardness crystallized carbides such as VC, M 2 C, and M 6 C, it has extremely good wear resistance and skin resistance as a roll material for hot rolling. Therefore, it is used as an outer layer and an inner layer made of a tough material welded to the inner surface thereof, or as an outer layer material of a composite roll having an intermediate layer welded therebetween.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のハイス
系鋳鉄材は、摩擦係数が大きく、その結果、圧延荷重の
増大やそれに伴う通板性のアンバランス、発熱等の問題
がある。尚、通板性とは圧延板のロール表面からの離反
の容易さをいい、これが悪いと圧延板がロール表面に付
着し、円滑な走行が妨げられて蛇行したり、著しい場合
は圧延板の重なり、皺などの表面損傷が生じる。また、
圧延時にロールに過大な負荷がかかったとき、ロール表
面に生じたミクロクラックが、その後外層内部に進展し
易く、甚だしい場合は外層の割損に至るという問題があ
る。
However, the conventional high-speed steel cast iron material has a large coefficient of friction, and as a result, there are problems such as an increase in rolling load, an imbalance in sheet passing property, and heat generation. The passability refers to the ease of separation of the rolled plate from the roll surface.If this is bad, the rolled plate adheres to the roll surface, hinders smooth running and meanders. Surface damage such as overlap and wrinkles occurs. Also,
When an excessive load is applied to the roll during rolling, there is a problem that the microcracks generated on the roll surface are liable to spread into the outer layer thereafter, and in severe cases, the outer layer is broken.

【0004】本発明は係る問題に鑑みなされたもので、
摩擦係数が低く、またクラックの進展が生じにくい、ハ
イス系鋳鉄材および該鋳鉄材により外層が形成された複
合ロールを提供することを目的とする。
[0004] The present invention has been made in view of such a problem.
An object of the present invention is to provide a high-speed cast iron material having a low coefficient of friction and hardly causing cracks to develop, and a composite roll having an outer layer formed by the cast iron material.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の黒鉛を有するハ
イス系鋳鉄材は、化学組成がwt%で、 C :1.8 〜3.6 %、 Si:2.3 〜3.5 %、 Mn:0.1 〜2.0 %、 Cr:2.0 〜10 %、 Mo:0.1 〜10%、 W :0.1 〜10%、 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5 〜10% を含有し、残部が実質的にFeからなる鋳鉄材であり、
該鋳鉄材には、面積率が1.3 〜7.0 %晶出されてなる黒
鉛と共にMC型複合炭化物を有するように構成される。
この際、前記合金成分の他に、Co:0.5 〜10.0 wt
%、又はAl:0.01〜0.50wt%,Ti:0.01〜0.50wt
%,Zr0.01〜0.50wt%の内の一種もしくは二種、又は
B:0.01〜0.50wt%を含有することができる。
High-speed steel cast iron having graphite of the invention According to an aspect of the chemical composition in wt%, C: 1.8 ~3.6% , Si: 2.3 ~3.5%, Mn: 0.1 ~2.0%, Cr : 2.0 ~10%, Mo: 0.1 ~10%, W: 0.1 ~10%, V, Nb: contains 1.5 to 10% by one or two of the total, with cast iron the remainder being substantially Fe Yes,
The cast iron material has an area ratio of 1.3 to 7.0% crystallized black.
It is configured to have MC type composite carbide with lead .
At this time, Co: 0.5 to 10.0 wt.
% Or Al: 0.01 to 0.50 wt%, Ti: 0.01 to 0.50 wt%
%, One or two of Zr 0.01 to 0.50 wt%, or B: 0.01 to 0.50 wt%.

【0006】また、本発明の複合ロールは、外層の内面
に必要に応じて中間層が鋳造され、前記外層もしくは中
間層の内面に内層が鋳造され、外層と中間層もしくは内
層、中間層と内層とが互いに溶着した複合ロールにおい
て、前記外層が叙上の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材で形
成され、前記中間層がアダマイト材で、前記内層が強靱
性を有する鋳造用鉄鋼材で形成されている。前記内層は
片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼からなる黒鉛晶
出材で形成するのがよく、また中間層はC :1.0 〜2.
5 %、Si:0.1 〜1.5 %等を含有したアダマイト材で
形成するのがよい。
In the composite roll of the present invention, an intermediate layer is cast on the inner surface of the outer layer if necessary, an inner layer is cast on the inner surface of the outer layer or the intermediate layer, and the outer layer and the intermediate layer or the inner layer, and the intermediate layer and the inner layer are formed. In the composite roll, the outer layer is formed of a high-speed cast iron material having the above graphite, the intermediate layer is formed of an adamite material, and the inner layer is formed of a casting steel material having toughness. . The inner layer is preferably made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or a graphite crystallized material made of graphite steel, and the intermediate layer is C: 1.0 to 2.
It is preferable to use an adamite material containing 5% and Si: 0.1 to 1.5%.

【0007】[0007]

【作用】本発明のハイス系鋳鉄材は、Cr, Mo,W,
Nb,V,FeおよびCが相互に結合した高硬度のMC
型等の複合炭化物が基地中に存在するため、またCoに
よる基地の強化により、常温および高温における硬度が
向上し、耐摩耗性が飛躍的に向上する。更に、特にC、
Siを特定範囲に規定しているため、組織中に黒鉛が面
積率で1.3 〜7.0 %程度晶出・析出し、この黒鉛の作用
により、衝撃荷重を緩和することができると共にクラッ
クの進展が阻止され、また摩擦係数の低減や耐焼付性の
向上が図られる。
The high-speed cast iron material of the present invention is made of Cr, Mo, W,
High hardness MC with Nb, V, Fe and C bonded to each other
Due to the presence of composite carbides such as molds in the matrix and the strengthening of the matrix with Co, the hardness at ordinary and high temperatures is improved, and the wear resistance is dramatically improved. Furthermore, in particular C,
Since Si is specified in a specific range, graphite is crystallized and precipitated in the structure at an area ratio of about 1.3 to 7.0%, and the action of the graphite can reduce the impact load and prevent the crack from developing. In addition, the friction coefficient is reduced and seizure resistance is improved.

【0008】叙上の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材を複合
ロールの外層材として用いることにより、圧延に際して
同材の優れた特性を発揮させることができ、圧延荷重や
摩擦熱の低減、通板性の向上が図られ、クラックの進展
を抑制し得る圧延用ロールを提供することができる。こ
の圧延ロールは、黒鉛の作用により耐焼付性も良好なた
め、冷間圧延用ロールとしても好適である。
By using the above-mentioned high-speed cast iron material having graphite as the outer layer material of the composite roll, the excellent characteristics of the material can be exhibited during rolling, and the rolling load and frictional heat can be reduced, and the sheet passing property can be reduced. And a roll for rolling that can suppress the progress of cracks can be provided. Since the rolling roll has good seizure resistance due to the action of graphite, it is also suitable as a roll for cold rolling.

【0009】また、アダマイト材を用いて、外層と内層
との間に中間層を形成することにより、外層の高合金成
分が内層に混入して、その強靭性を劣化するのを防止す
ることができる。また、中間層と内層との境界部は低合
金となるので、炭化物層の形成が抑制され、境界強度の
向上を図ることができる。また、外層のオーステナイト
熱処理の際、内層の温度上昇を防止することができ、内
層材質の強靭性劣化を防止しつつ、外層のみを 1100 ℃
以上の高温に加熱することができる。また、外層の焼入
れ時にマルテンサイト変態することがないので、外層に
焼入れ熱処理を施しても、過大な残留応力が生じること
がなく、耐事故性に優れる。
Further, by forming an intermediate layer between the outer layer and the inner layer using an adamite material, it is possible to prevent a high alloying component of the outer layer from being mixed into the inner layer and deteriorating its toughness. it can. Further, since the boundary between the intermediate layer and the inner layer is made of a low alloy, the formation of a carbide layer is suppressed, and the boundary strength can be improved. In addition, during the austenite heat treatment of the outer layer, the temperature of the inner layer can be prevented from rising, and the outer layer alone can be kept at 1100 ° C while preventing the deterioration of the toughness of the inner layer material.
It can be heated to the above high temperature. Further, since martensite transformation does not occur during quenching of the outer layer, even if quenching heat treatment is performed on the outer layer, no excessive residual stress is generated, and the accident resistance is excellent.

【0010】また、内層を片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄
又は黒鉛鋼すなわち、黒鉛の晶出した鉄鋼材で形成する
ことにより、外層の黒鉛の存在と相まって熱伝導性ひい
ては放熱性に優れ、圧延時のロールの熱変形を防止する
ことができる。またヤング率を外層のそれよりかなり低
くすることができ、過負荷時にはロールの偏平化によっ
て外層に過大な応力を生じるのを防止することができ
る。
Further, by forming the inner layer of flaky graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel, that is, a steel material in which graphite has been crystallized, the outer layer has excellent heat conductivity and heat dissipation in combination with the presence of graphite, and has excellent heat dissipation. The thermal deformation of the roll at the time can be prevented. In addition, the Young's modulus can be made considerably lower than that of the outer layer, and it is possible to prevent occurrence of excessive stress in the outer layer due to flattening of the roll at the time of overload.

【0011】[0011]

【実施例】まず、本発明の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材
の化学組成の限定理由について説明する。以下、成分の
単位はすべてwt%である。 C:1.8 〜3.6 % Cは主としてFeおよびCrと結合してM7 3 型の高
硬度複合炭化物を形成すると共に、Cr, Mo, V, N
b, Wと結合してMC型,M6 C型,M2 C型等の高硬
度複合炭化物をも形成する。また、後述の黒鉛化促進元
素であるSiの作用により、また熱処理により微細な黒
鉛となって組織中に晶出・析出する。1.8 %未満では炭
化物量が減少すると共に黒鉛がほとんどなくなり、一方
3.6%を越えて含有されると炭化物量及び黒鉛量が過多
となり、材質が脆くなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the reasons for limiting the chemical composition of the graphite-containing high-speed cast iron material of the present invention will be described. Hereinafter, all the units of the components are wt%. C: 1.8 to 3.6% C mainly combines with Fe and Cr to form an M 7 C 3 type high-hardness composite carbide, and Cr, Mo, V, N
Combined with b and W, it also forms high hardness composite carbides such as MC type, M 6 C type and M 2 C type. Further, by the action of Si, which is a graphitization promoting element to be described later, and by heat treatment, fine graphite is crystallized and precipitated in the structure. If it is less than 1.8%, the amount of carbides decreases and graphite almost disappears.
If the content exceeds 3.6%, the amounts of carbide and graphite become excessive and the material becomes brittle.

【0012】Si:2.3 〜3.5 % Siは湯流れ性の確保および黒鉛を晶出・析出させるた
めに必要な元素であり、2.3 %未満ではかかる作用が不
足し、一方3.5 %を越えると黒鉛が面積率で7%を越え
るように過多となり、黒鉛を起点とする摩耗が著しくな
り、耐摩耗性が劣化する。尚、黒鉛の晶出を促進するに
は、鋳込み前のSi量を上記成分範囲よりも低めにして
おいて、鋳込み時に接種を行い、最終製品の成分で上記
範囲内に調整するのがよい。
Si: 2.3 to 3.5% Si is an element necessary for securing the fluidity of the molten metal and crystallizing and precipitating graphite. When the content is less than 2.3 %, such an effect is insufficient. The area ratio is excessively greater than 7%, the wear originating from graphite becomes remarkable, and the wear resistance deteriorates. In order to promote the crystallization of graphite, it is preferable that the amount of Si before casting is set to be lower than the above-mentioned component range, inoculation is performed at the time of casting, and the final product component is adjusted to the above-mentioned range.

【0013】Mn:0.1 〜2.0 % Mnは硬化能を増し、また、Sと結合してMnSを生成
し、Sによる脆化を防ぐ元素であり、同時に使用原材料
から 0.1%程度は不可避的に含有される。しかし、 2.0
%を越えると靭性の低下を招くため好ましくない。 Cr:2.0 〜10% CrはFe, Mo, V, Nb, Wと共にCと結合して、
高硬度複合炭化物を形成して高温に於ける耐摩耗性の向
上に寄与する。また、一部は基地中に固溶して焼入れ性
および耐摩耗性を改善する。 2.0%未満ではこれらの効
果が少なく、一方10%を越えて含有されると靭性の劣化
を来すため好ましくない。
Mn: 0.1 to 2.0% Mn is an element that increases the hardening ability and combines with S to form MnS and prevent embrittlement due to S. At the same time, about 0.1% is inevitably contained from the raw materials used. Is done. But 2.0
%, It is not preferable because toughness is reduced. Cr: 2.0-10% Cr combines with C together with Fe, Mo, V, Nb, and W,
It forms high hardness composite carbides and contributes to improvement of wear resistance at high temperatures. In addition, a part of the alloy dissolves in the matrix to improve quenchability and wear resistance. If the content is less than 2.0%, these effects are small. On the other hand, if the content exceeds 10%, the toughness is deteriorated, which is not preferable.

【0014】Mo:0.1 〜10% MoはFe, Cr, V, Nb, Wと共にCと容易に結合
して、主としてM7 3 型, M6 C型, M2 C型複合炭
化物を形成し、常温および高温硬度を高めて耐摩耗性の
向上に寄与する。MoはWに比較して少量添加でその効
果を発揮する。このさい、 0.1%未満ではその効果が過
少であり、一方10%を越えると靭性の低下を来し好まし
くない。
Mo: 0.1-10% Mo is easily bonded to C together with Fe, Cr, V, Nb and W.
And mainly M7C ThreeType M6C type, MTwoC-type composite coal
And harden at normal and high temperatures
Contribute to improvement. Mo is less effective than W
Demonstrate fruit. At this time, the effect is excessive if it is less than 0.1%.
If it exceeds 10%, the toughness will decrease.
I don't.

【0015】W:0.1 〜10% Wも同様にFe, Cr, Mo,V, Nbと共にCと容易
に結合して複合炭化物を形成し、常温および高温硬度を
高めて耐摩耗性の向上に寄与する。 1.5%未満では所期
の耐摩耗性を得ることができず、一方、10.0%を越える
と靭性の低下を来し、耐ヒートクラック性を悪化させ
る。また、遠心力鋳造の際、マクロ偏析を生成し易くさ
せる。このため10.0%以下とする。
W: 0.1 to 10% W is also easily combined with C together with Fe, Cr, Mo, V, and Nb to form a composite carbide, and contributes to improving the wear resistance by increasing the hardness at ordinary and high temperatures. I do. If it is less than 1.5%, the desired wear resistance cannot be obtained, while if it exceeds 10.0%, the toughness decreases and the heat crack resistance deteriorates. In addition, at the time of centrifugal casting, macro segregation is easily generated. Therefore, the content is set to 10.0% or less.

【0016】 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5 〜10% VはNbと同様にFe, Cr, Mo, Wと共にCと容易
に結合して、主としてMC型の複合炭化物を形成し、常
温および高温硬度を高めて耐摩耗性の向上に寄与する。
また、このMC型複合炭化物は厚さ方向に枝状に生成す
るため、基地の塑性変形を抑止し、機械的性質、さらに
は耐クラック性の向上にも寄与する。単独または二種を
複合して 1.5%以上添加しないとかかる効果は現れにく
い。しかし、添加量が10%を越えると靭性の低下を招来
すると共に、遠心力鋳造の際、マクロ偏析を生成し易く
なる。
V, Nb: 1.5 to 10% in total of one or two kinds V easily bonds with C together with Fe, Cr, Mo, W similarly to Nb to form mainly MC type composite carbide, Increases room temperature and high temperature hardness and contributes to improvement of wear resistance.
Further, since the MC-type composite carbide is formed in a branch shape in the thickness direction, it suppresses plastic deformation of the matrix and contributes to improvement of mechanical properties and crack resistance. Such effects are unlikely to appear unless 1.5% or more is added alone or in combination of two types. However, if the addition amount exceeds 10%, the toughness is reduced, and macrosegregation is easily generated during centrifugal casting.

【0017】本発明にかかるハイス系鋳鉄材は以上の合
金成分のほか残部がFeおよび不可避的に混入した不純
物で形成される。尚、P, Sは原料より不可避的に混入
するが、材質を脆くするので少ない程望ましく、P:0.
2 %以下、S:0.1 %以下に止めておくのがよい。本発
明の鋳鉄材には、前記合金成分の他に、必要に応じて、
Co:0.5 〜 10.0 %、又は/及び下記組成範囲のA
l, Ti,Zrの内の一種又は二種以上、又は/及び
B:0.01〜0.50%を含有することができる。
The high-speed cast iron material according to the present invention is formed of the above alloy components and the balance of Fe and impurities unavoidably mixed therein. In addition, P and S are inevitably mixed from the raw material, but it is preferable that P and S are small as the material becomes brittle.
It is better to keep it below 2% and S: below 0.1%. In the cast iron material of the present invention, in addition to the alloy component, if necessary,
Co: 0.5 to 10.0%, and / or A in the following composition range
One, two or more of l, Ti, and Zr, and / or B: 0.01 to 0.50%.

【0018】Co:0.5 〜 10.0 % Coは基地を改善する上で大きな効果がある。CoはC
の拡散を抑制する特殊な作用があり、炭化物の形成には
無関係に基地に固溶して強靭性を増すと共に、高温硬さ
と耐摩耗性を向上する効果がある。また、Coは炭化物
生成元素のオーステナイト中への固溶量を増大させるた
め、基地の硬さと焼戻し抵抗が増大する。これらの効果
を期待するには 0.5%以上の含有が必要であるが、 10.
0 %を超えて添加してもその効果が飽和し、かつ、高価
な元素であるので、0.5 〜 10.0%とする。なお、高合
金の鋳鉄材料を遠心力鋳造によって鋳造し、複合ロール
を製作する場合、炭化物の分布に不均一性ができ易く、
鋳造条件の適正化が必要であるが、本発明のCoを含有
する高合金材料の場合、Coは上述のように炭化物の形
成には無関係に基地に固溶するため、炭化物の不均一性
を大きくすることなく上述の優れた効果を期待できる。
Co: 0.5 to 10.0% Co has a great effect in improving the base. Co is C
It has a special action of suppressing the diffusion of carbides, has the effect of increasing the toughness by forming a solid solution in the matrix irrespective of the formation of carbides, and improving the high-temperature hardness and wear resistance. Further, Co increases the solid solution amount of the carbide-forming element in austenite, so that the hardness of the matrix and the tempering resistance increase. To expect these effects, the content must be 0.5% or more.
Even if it is added in excess of 0%, its effect is saturated and it is an expensive element. When casting a high alloy cast iron material by centrifugal force casting to produce a composite roll, the distribution of carbides tends to be non-uniform,
Although it is necessary to optimize the casting conditions, in the case of the high alloy material containing Co of the present invention, since Co forms a solid solution in the matrix irrespective of carbide formation as described above, the non-uniformity of the carbide is reduced. The above-mentioned excellent effects can be expected without increasing the size.

【0019】Al, Ti,Zr:各々 0.01 〜 0.50 % Al, Ti,Zrは溶湯中で酸化物を生成して、溶湯中
の酸素含有量を低下させ、製品の健全性を向上させると
共に、生成した酸化物が結晶核として作用するために凝
固組織の微細化に効果がある。 0.01 %未満ではこの効
果は十分ではなく、一方、 0.50 %を越えて含有される
と介在物となって残留し、好ましくない。尚、Al, T
i,Zrは、本発明では主として鋳造組織の微細化によ
る耐摩耗性改善のために添加されるものであり、単に脱
ガスを目的として添加されるものではない。
Al, Ti, Zr: 0.01 to 0.50% each Al, Ti, and Zr form oxides in the molten metal, reduce the oxygen content in the molten metal, improve the soundness of products, and form Since the formed oxide acts as a crystal nucleus, it is effective in refining the solidification structure. If the content is less than 0.01%, this effect is not sufficient. On the other hand, if it exceeds 0.50%, it remains as inclusions and is not preferable. In addition, Al, T
In the present invention, i and Zr are mainly added for improving the wear resistance by making the casting structure finer, and are not simply added for the purpose of degassing.

【0020】B: 0.01 〜 0.50 % Bは溶湯中の酸素と結合して、脱酸効果を示す。その
他、生成した酸化物を核とする凝固組織の微細化効果、
および基地中に溶け込んだBによる焼入れ性の増大効果
を有する。圧延ロールのような大質量の鋳物の場合、冷
却温度を速くすることが困難な場合があるが、焼入れ性
の増大によって、焼入れ組織を得易くなる。 0.01 %未
満ではこのような効果が十分ではなく、一方 0.50 %を
越えると材質が脆くなり好ましくない。
B: 0.01 to 0.50% B combines with oxygen in the molten metal to exhibit a deoxidizing effect. In addition, the effect of refining the solidification structure with the generated oxide as the nucleus,
And the effect of increasing the hardenability by B dissolved in the matrix. In the case of a casting having a large mass such as a rolling roll, it may be difficult to increase the cooling temperature, but it is easy to obtain a quenched structure due to an increase in hardenability. If it is less than 0.01%, such effects are not sufficient, while if it exceeds 0.50%, the material becomes brittle, which is not preferable.

【0021】本発明の鋳鉄材は、外層と中実状内層また
は円筒状内層とが溶着された二層複合ロール、あるいは
外層と内層との間に中間層を鋳造した三層複合ロールの
外層材として好適に使用される。内層材としては、高級
鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼、鋳鋼等の強靱性を有す
る鋳造用鉄鋼材が使用される。特に、黒鉛晶出材である
前三者が好適である。外層の黒鉛の存在と相まって熱伝
導性ひいては放熱性に優れ、圧延時のロールの熱変形を
防止することができるからである。また、これらの黒鉛
晶出鉄鋼材はヤング率が 19000kg/mm2 程度以下である
ため、過負荷時にロールの偏平化によって負荷を吸収
し、耐事故性を向上することができる。また、低温歪取
り焼鈍によって、外層熱処理時の残留応力を容易に軽減
することができる。また、良好な靭性を有するため、衝
撃的な圧延トルクに対しても耐えることができる。以
下、高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼の好適な組成例
(wt%)を示す。 (1) 高級鋳鉄 C :2.5 〜4.0 %、 Si:0.8 〜2.5 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 W, V, Nb:総計で4%以下、 残部:外層あるいは中間層から混入したCoおよび実質
的にFe尚、外層がAl、Ti、Zrを含む場合、これ
らの元素も外層から、あるいは中間層を介して内層に混
入するが、微量であるため材質上ほとんど問題にならな
い。鋳込み前の溶湯組成は溶着後に上記組成となるよう
に決定されるが、下記にその組成例を示す。
The cast iron material of the present invention is used as an outer layer material of a two-layer composite roll in which an outer layer and a solid inner layer or a cylindrical inner layer are welded, or a three-layer composite roll in which an intermediate layer is cast between the outer layer and the inner layer. It is preferably used. As the inner layer material, a steel material for casting having high toughness such as high-grade cast iron, ductile cast iron, graphite steel, cast steel or the like is used. In particular, the former three which are graphite crystallization materials are preferred. This is because, in combination with the presence of graphite in the outer layer, the heat conductivity and thus the heat dissipation are excellent, and thermal deformation of the roll during rolling can be prevented. In addition, since these graphite-crystallized steel materials have a Young's modulus of about 19,000 kg / mm 2 or less, the load can be absorbed by flattening the rolls during overload, and the accident resistance can be improved. Further, the residual stress at the time of heat treatment of the outer layer can be easily reduced by the low-temperature strain relief annealing. Moreover, since it has good toughness, it can withstand a shocking rolling torque. Preferred examples (wt%) of high-grade cast iron, ductile cast iron, and graphite steel are shown below. (1) High-grade cast iron C: 2.5 to 4.0%, Si: 0.8 to 2.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less; W, V, Nb: 4% or less in total; balance: Co and substantially Fe mixed from an outer layer or an intermediate layer. When the outer layer contains Al, Ti, Zr, these elements are also included. It is mixed into the inner layer from the outer layer or through the intermediate layer. The composition of the molten metal before casting is determined so as to have the above-mentioned composition after welding. Examples of the composition are shown below.

【0022】 C :2.5 〜4.0 %、 Si:0.8 〜2.5 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 残部:実質的にFe (2) ダクタイル鋳鉄 C :2.5 〜4.0 %、 Si:1.3 〜3.5 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 W, V, Nb:総計で4%以下、 Mg:0.02〜0.1
%、 残部:外層あるいは中間層から混入したCoおよび実質
的にFe尚、鋳込み前の好適な溶湯組成を下記に例示す
る。
C: 2.5 to 4.0%, Si: 0.8 to 2.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, balance: substantially Fe (2) ductile cast iron C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.3 to 3.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, W, V, Nb: 4% or less in total, Mg: 0.02 to 0.1
%, Balance: Co and substantially Fe mixed from the outer layer or the intermediate layer. Preferred examples of the molten metal composition before casting are shown below.

【0023】 C :2.5 〜4.0 %、 Si:1.3 〜3.5 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 Mg:0.02〜0.1 %、 残部:実質的にFe (3) 黒鉛鋼 C :1.0 〜2.3 %、 Si:0.5 〜3.0 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 W, V, Nb:合計で4.0 %以下、 残部:外層あるいは中間層から混入したCoおよび実質
的にFe尚、鋳込み前の好適な溶湯組成を下記に例示す
る。
C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.3 to 3.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, Mg: 0.02 to 0.1%, balance: substantially Fe (3) graphite steel C: 1.0 to 2.3%, Si: 0.5 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S : 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, W, V, Nb: 4.0% or less in total, balance: Co and substantially Fe mixed from the outer layer or the intermediate layer The preferred melt composition before casting is exemplified below.

【0024】 C :1.0 〜2.3 %、 Si:0.5 〜3.0 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:3.0 %以下、 Cr:2.0 %以下、 Mo:2.0 %以下、 残部:実質的にFe 次に、中間層について説明する。中間層は、外層の合金
成分が内層に混入するのを軽減することを目的の一つと
して形成されるが、それ自体も30kg/mm2 程度以上の強
度が必要である。強度が不足すると、外層と中間層との
境界部が破断し、外層が剥離する。従って、中間層には
外層から多量の合金成分が混入しても高強度な材質とす
る必要がある。かかる理由から、中間層材としては下記
組成のアダマイト材が好適である。以下、本発明に係る
中間層材の組成と限定理由を示す。
C: 1.0 to 2.3%, Si: 0.5 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 3.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, balance: substantially Fe Next, the intermediate layer will be described. The intermediate layer is formed for the purpose of reducing the mixing of the alloy component of the outer layer into the inner layer, but the intermediate layer itself needs to have a strength of about 30 kg / mm 2 or more. If the strength is insufficient, the boundary between the outer layer and the intermediate layer breaks, and the outer layer peels off. Therefore, the intermediate layer needs to be made of a material having high strength even if a large amount of alloy components are mixed in from the outer layer. For this reason, an adamite material having the following composition is suitable as the intermediate layer material. Hereinafter, the composition of the intermediate layer material according to the present invention and the reasons for limitation will be described.

【0025】C:1.0 〜2.5 % Cは強度向上に寄与するが、 1.0%未満では凝固点が高
くなり、溶着が不充分になり易い。一方、 2.5%を越え
ると炭化物が過多となり、材質が脆くなる。 Si:0.2 〜3.0 % Siは脱ガスの促進作用、湯流れ性の向上作用がある。
0.2%未満ではかかる作用が期待できず、一方、 3.0%
を越えると材質が脆化する。尚、高Si領域ではNi含
有量との関係で黒鉛の晶出が見られる場合があるが、材
質上問題はない。
C: 1.0 to 2.5% C contributes to an improvement in strength, but if it is less than 1.0%, the freezing point increases, and welding tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 2.5%, the amount of carbide becomes excessive and the material becomes brittle. Si: 0.2 to 3.0% Si has a function of accelerating degassing and a function of improving flowability of molten metal.
If it is less than 0.2%, such effects cannot be expected, while 3.0%
If it exceeds, the material becomes brittle. In the high Si region, crystallization of graphite may be observed depending on the Ni content, but there is no problem with the material.

【0026】Mn:0.2 〜1.5 % Mnは内層材のダクタイル鋳鉄と同様の理由により上記
範囲に限定される。 Ni:4.0 %以下 Niは材質を強化する作用がある。しかし、 4.0%を越
えると作用が飽和すると共に未変態組織が生じ易くな
り、強度が劣化する。
Mn: 0.2-1.5% Mn is limited to the above range for the same reason as the ductile cast iron as the inner layer material. Ni: 4.0% or less Ni has the effect of strengthening the material. However, when the content exceeds 4.0%, the effect is saturated and an untransformed structure is apt to be generated, and the strength is deteriorated.

【0027】Cr, Mo:各々 4.0%以下 Cr, Moは材質を強化する作用がある。しかし、 4.0
%を越えると機械的性質がかえって劣化するようにな
る。 W, V, Nb:総計で12%以下 これらの元素は中間層の材質を向上する作用はほとんど
ないが、外層からの混入は避けられない。中間層材質の
機械的性質を劣化させない範囲として、12%まで許容さ
れる。尚、外層にAl, Ti, Zr, Bを含む場合、こ
れらの元素も中間層に必然的に入ってくる。この場合、
同様の理由により、これらの元素を含めて統計で12%以
下とする。また、Coも外層から必然的に混入してくる
が、中間層材質を劣化させないので、特に制限されな
い。
Cr, Mo: 4.0% or less for each Cr and Mo have the effect of strengthening the material. But 4.0
%, The mechanical properties deteriorate rather. W, V, Nb: 12% or less in total These elements have little effect on improving the material of the intermediate layer, but mixing from the outer layer is inevitable. Up to 12% is allowed as long as the mechanical properties of the intermediate layer material are not deteriorated. When the outer layer contains Al, Ti, Zr, and B, these elements inevitably enter the intermediate layer. in this case,
For the same reason, the content is set to 12% or less including these elements. In addition, Co is inevitably mixed in from the outer layer, but is not particularly limited because it does not deteriorate the material of the intermediate layer.

【0028】中間層材の成分は、以上の他、残部実質的
にFeで形成される。尚、P, Sは不純物であり、材質
を脆くするため少ない程よく、本発明においては、内層
材と同様、両者とも 0.2%以下に止めるのがよい。尚、
外層に溶着する前の溶湯組成範囲を下記に例示する。溶
湯組成は溶着後に上記中間層組成となるように、外層か
らの成分混入量が考慮されて決定される。
In addition to the components described above, the intermediate layer material is substantially composed of Fe. It should be noted that P and S are impurities and are preferably as small as possible because they make the material brittle. In the present invention, both of them are preferably limited to 0.2% or less similarly to the inner layer material. still,
The composition range of the molten metal before welding to the outer layer is exemplified below. The composition of the molten metal is determined in consideration of the amount of components mixed in from the outer layer so that the composition of the intermediate layer is obtained after welding.

【0029】 C :1.0 〜2.5 % 、 Si:0.2 〜3.0 %、 Mn:0.2 〜1.5 % 、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:4.0 %以下、 Cr:4.0 %以下、 Mo:4.0 %以下、 残部:実質的にFe 外層と内層(軸芯部) との間に 1.0〜2.5 %Cの中間層
を設けた場合、内層に有害な合金元素が外層から内層
へ、溶着の際に直接混入するのを大幅に抑制することが
できるほか、下記の効果を奏する。
C: 1.0 to 2.5%, Si: 0.2 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, P: 0.2% or less, S: 0.2% or less, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, balance: Fe When an intermediate layer of 1.0 to 2.5% C is provided substantially between the outer layer and the inner layer (axial part), harmful alloy elements in the inner layer are transferred from the outer layer to the inner layer during welding. In addition to the above, it is possible to significantly suppress the direct mixing into the air, and to achieve the following effects.

【0030】外層の焼入れ熱処理の際、オーステナイト
化熱処理のため、外層を1100℃以上に加熱するのがよい
が、外層を1100℃以上に加熱しても内層への伝熱は中間
層を介して行われるため、熱量の調整により内層の温度
を1100℃以下に容易に抑えることができ、内層の溶損を
防止することができる。中間層は外層との溶着によっ
て、Cr, Mo, W, Vの濃度が高くなるが、それでも
これらの元素は外層よりも低く抑えられるので、外層と
内層を直接溶着させた時よりも、外層と中間層を溶着さ
せた後、中間層と内層を溶着させる方が、内層の溶着部
分の合金濃度は低くできる。このため、中間層を設けた
場合は内層との境界に炭化物層が形成されにくく、境界
強度が改善できる。
In the quenching heat treatment of the outer layer, the outer layer is preferably heated to 1100 ° C. or more for austenitizing heat treatment. However, even if the outer layer is heated to 1100 ° C. or more, heat transfer to the inner layer is performed through the intermediate layer. Since the heat treatment is performed, the temperature of the inner layer can be easily suppressed to 1100 ° C. or less by adjusting the amount of heat, and the melting of the inner layer can be prevented. Although the concentration of Cr, Mo, W, and V in the intermediate layer is increased by welding with the outer layer, these elements are still kept lower than in the outer layer. When the intermediate layer and the inner layer are welded after the intermediate layer is welded, the alloy concentration in the welded portion of the inner layer can be reduced. Therefore, when the intermediate layer is provided, a carbide layer is not easily formed at the boundary with the inner layer, and the boundary strength can be improved.

【0031】また、本発明に係る中間層はロールの焼入
れ熱処理中にその大半がパーライト変態し、更に残部は
ベイナイト変態する。マルテンサイト変態は起こらない
か、起こしてもごくわずかの量である。このため、マル
テンサイト変態に伴う大きな膨張挙動がなく、ロールへ
の残留応力を大きくすることはない。尚マルテンサイト
変態を多量に起こすと、外層のマルテンサイト変態と合
わさって、外層・中間層に大きな圧縮の残留応力(軸方
向) 、内層にはそれに見合う大きな引張の残留応力(軸
方向) が働らき、内層が引張破壊する。
Most of the intermediate layer according to the present invention undergoes pearlite transformation during the quenching heat treatment of the roll, and the remainder undergoes bainite transformation. No or little martensitic transformation occurs. For this reason, there is no large expansion behavior accompanying the martensitic transformation, and the residual stress on the roll is not increased. When a large amount of martensitic transformation occurs, a large compressive residual stress (axial direction) acts on the outer and intermediate layers in combination with the martensitic transformation of the outer layer, and a correspondingly large tensile residual stress (axial direction) acts on the inner layer. And the inner layer breaks in tension.

【0032】複合ロールの鋳造法としては、周知のよう
に金型遠心力鋳造法により外層、必要に応じて中間層を
鋳造した後、その内部に中実状内層が静置鋳造される。
スリーブ状のロールを鋳造する場合は、内層も遠心力鋳
造してもよいことは勿論である。遠心力鋳造法には円筒
状金型の回転軸が水平方向の横型、斜め方向の傾斜型、
鉛直方向の縦型の各種の方法を適用することができる。
As a method of casting a composite roll, as is well known, an outer layer and, if necessary, an intermediate layer are cast by a centrifugal die casting method, and then a solid inner layer is statically cast therein.
When a sleeve-shaped roll is cast, it is a matter of course that the inner layer may be cast by centrifugal force. In the centrifugal casting method, the rotation axis of the cylindrical mold is horizontal horizontal type, diagonal inclined type,
Various vertical vertical methods can be applied.

【0033】もっとも、横型遠心力鋳造装置において
は、金型内に鋳込まれた溶湯の各部は金型の回転毎に上
下動するため、Gの変動があり、またローラや金型の偏
心や傷により振動が発生し易く、鋳込まれた外層材溶湯
中の成分は移動し易い。このため、厚肉の外層を鋳造す
る場合、成分の移動により偏析が生じ易くなるので、通
常、凝固開始温度+70℃程度以下として比較的低温で鋳
込むのがよい。もっとも、本発明に係る外層材は高耐摩
耗材であるために、摩耗しにくく、外層は比較的薄くて
もよく、鋳込厚さで80mm(望ましくは55〜70mm) 程度ま
では金型により急冷されるため、前記温度より高温で鋳
込んでも偏析のおそれはほとんどない。尚、製品外層厚
さとしては中間層による溶解代20mm、加工代10mmを考慮
すると50mm(望ましくは25〜40mm) 程度となる。
However, in the horizontal centrifugal casting apparatus, since each part of the molten metal cast in the mold moves up and down every time the mold rotates, there is a variation in G, and the eccentricity and the eccentricity of the rollers and the mold are increased. Vibration easily occurs due to the scratch, and components in the cast outer layer material melt are easily moved. For this reason, when casting a thick outer layer, segregation is likely to occur due to the movement of the components. Therefore, it is usually preferable to cast at a relatively low temperature at a solidification start temperature of about + 70 ° C. or less. However, since the outer layer material according to the present invention is a highly wear-resistant material, it is hard to be worn, and the outer layer may be relatively thin, and is rapidly cooled by a mold until the casting thickness is about 80 mm (preferably 55 to 70 mm). Therefore, there is almost no risk of segregation even if the casting is performed at a temperature higher than the above temperature. The thickness of the outer layer of the product is about 50 mm (preferably 25 to 40 mm) in consideration of the allowance for melting by the intermediate layer of 20 mm and the allowance for processing of 10 mm.

【0034】これに対して、立型遠心力鋳造装置におい
ては、遠心力鋳造用金型は回転基盤に同心状に機械的に
立設固定されるため、鋳型内に鋳込まれた外層材溶湯
は、Gの変動や振動を受けにくい。従って、立型遠心力
鋳造すれば、厚肉の外層を鋳造する場合でも偏析が生じ
にくいため、より高温で鋳込むことができ、作業性の向
上や異物の混入による鋳造欠陥の防止に効果的である。
On the other hand, in the vertical centrifugal casting apparatus, since the centrifugal casting mold is mechanically vertically mounted and fixed concentrically to the rotating base, the outer layer material molten metal cast in the mold is formed. Are less susceptible to fluctuations and vibrations in G. Therefore, if vertical centrifugal casting is used, segregation is unlikely to occur even when casting a thick outer layer, so that casting can be performed at a higher temperature, which is effective in improving workability and preventing casting defects due to inclusion of foreign matter. It is.

【0035】本発明の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材は、
複合ロールの外層として鋳造後、ロール全体を焼入れ温
度(オーステナイト化温度) から 400〜 650℃までの温
度域を 100℃/Hr以上の冷却速度で焼入れることによ
り、良好な焼入れ組織を得ることができる。焼戻しは 5
00〜 600℃の温度で1回ないし数回行なうとよい。本発
明に係る外層材は、オーステナイト化熱処理の際に基地
中に固溶したMo, W, V, Nb等が焼戻し熱処理によ
って微細炭化物として析出し、焼戻し2次硬化現象を生
じるため、高温硬度に優れる。また、焼戻し熱処理によ
って組織中に黒鉛が析出する。
The high-speed cast iron material having graphite of the present invention comprises:
After casting as the outer layer of the composite roll, a good quenched structure can be obtained by quenching the entire roll from a quenching temperature (austenitizing temperature) to a temperature range of 400 to 650 ° C at a cooling rate of 100 ° C / Hr or more. it can. Tempering is 5
It may be carried out once or several times at a temperature of 00 to 600 ° C. In the outer layer material according to the present invention, Mo, W, V, Nb and the like dissolved in the matrix during the austenitizing heat treatment precipitate as fine carbides by the tempering heat treatment, and a tempering secondary hardening phenomenon occurs. Excellent. Further, graphite is precipitated in the structure by the tempering heat treatment.

【0036】外層の加熱方法としては、ロール全体を加
熱炉に入れて加熱する方法、外層外周面の回りに誘導加
熱コイルや多数のガスバーナを配置しておき、これらに
よって外層のみを急速加熱する方法がある。前者は昇温
に時間がかかり、外層表面に厚い酸化膜ができ、外層の
歩留りが低下する。更に、鋳鉄材質の内層の溶損を回避
して加熱するには1100℃(望ましくは1000℃) 以下の加
熱に止めなければならず、このため炭化物を基地中に十
分固溶させることが難しく、以後の熱処理によっても十
分な硬度が得難いという問題がある。これに対して、外
層のみの加熱方法によれば、中間層の形成と相まって、
外層を1100℃以上に、内層を1100℃未満に確実に止める
ことができるので、内層の部分溶融や、結晶粒の粗大化
による強度低下を防止することができる。また、内層
(軸芯部) の中心に向かうほど低温となるため、オース
テナイト化温度に加熱後、外層の熱を内部へ逃がすこと
ができ、焼入れの際、外層深部の冷却速度を大きくする
ことができる。
As a method for heating the outer layer, a method in which the entire roll is put into a heating furnace to heat, a method in which an induction heating coil and a number of gas burners are arranged around the outer peripheral surface of the outer layer, and only the outer layer is rapidly heated by these. There is. In the former case, it takes time to raise the temperature, a thick oxide film is formed on the outer layer surface, and the yield of the outer layer decreases. Furthermore, in order to avoid the melting of the inner layer of the cast iron material and heat it, the heating must be stopped at 1100 ° C. (preferably 1000 ° C.) or less, which makes it difficult to sufficiently dissolve the carbide in the matrix, There is a problem that it is difficult to obtain sufficient hardness by the subsequent heat treatment. On the other hand, according to the heating method of only the outer layer, coupled with the formation of the intermediate layer,
Since the outer layer can be reliably stopped at 1100 ° C. or more and the inner layer can be stopped at less than 1100 ° C., it is possible to prevent partial melting of the inner layer and reduction in strength due to coarsening of crystal grains. In addition, since the temperature decreases toward the center of the inner layer (axial core), the heat of the outer layer can be released to the inside after heating to the austenitizing temperature, and the cooling rate of the outer layer deeper can be increased during quenching. it can.

【0037】本発明の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材は、
熱間圧延あるいは冷間圧延用の圧延用複合ロールのみな
らず、ピンチロールあるいは圧延付帯設備における圧延
材搬送用ローラー等の、耐摩耗性を要求されるロール、
ローラー等の円筒部材の外層材として好適であるが、か
かる用途に限らず、耐摩耗性が要求される各種機械部品
等に使用できることは勿論である。
The high-speed cast iron material having graphite of the present invention comprises:
Rolls requiring abrasion resistance, such as rolls for transporting rolled material in pinch rolls or auxiliary equipment for rolling, as well as rolls for hot rolling or rolling for cold rolling,
Although it is suitable as an outer layer material of a cylindrical member such as a roller, it is needless to say that it can be used not only for such applications but also for various mechanical parts and the like that require abrasion resistance.

【0038】次に本発明の具体的実施例を掲げる。 実施例A (1) 内径φ120mm、深さ120mmの砂型に表1に記載
した耐摩耗鋳鉄材を1425℃で鋳込んだ。尚、実施例
は試料No.1〜9であり、 No.10の従来のハイス系ロール
材である。表中の組成の単位は重量%、残部は実質的に
Feである。
Next, specific examples of the present invention will be described. Example A (1) The wear-resistant cast iron material shown in Table 1 was cast at 1425 ° C. in a sand mold having an inner diameter of 120 mm and a depth of 120 mm. The examples are samples Nos. 1 to 9 and are No. 10 conventional high-speed roll materials. The composition unit in the table is% by weight, and the balance is substantially Fe.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】(2) 各試料より組織観察試験片を採取し、
ミクロ組織を顕微鏡観察し、晶出黒鉛の面積率を測定し
た。その結果を表2に示す。同表より、実施例では黒鉛
が面積率で 1.3〜 3.8%晶出しているが、比較例8で
は、0.7 %と少なく、一方、従来例10のハイス系耐摩
耗材では黒鉛の晶出が皆無であった。
(2) Tissue observation specimens were collected from each sample,
The microstructure was observed under a microscope, and the area ratio of the crystallized graphite was measured. Table 2 shows the results. From the table, it can be seen that in the example, graphite was crystallized in an area ratio of 1.3 to 3.8%, but in comparative example 8, it was as small as 0.7%, whereas in the high-speed wear-resistant material of the conventional example 10, no graphite was crystallized. there were.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】(3) 次に、各試料を1100℃で1hr保
持後、強制空冷により焼入れし、その後540℃で10
hrの焼戻し熱処理を3回繰り返した。各試料の表面硬
度を測定した結果を表2に併せて示す。同表より、実施
例と従来例とは略同等の硬度であり、実施例の合金につ
いても耐摩耗性に優れることが推認される。 (4) また、各試料から摩擦試験片を採取し、ファレック
ス試験により摩擦係数を測定した。ファレックス試験と
は試験片を回転させながら一対のVブロック(材質ステ
ンレス鋼SUS430)で挟持押圧して、回転トルクの
大きさ、変動により摩擦係数や焼付性を調べるものであ
る。今回使用したブロックの材質はS45Cである。そ
の結果を表2に併せて示す。同表より、実施例の耐摩耗
材は従来例に対して、 20 〜 29 %の低減効果が認めら
れる。 実施例B (1) 内径φ 810mmの遠心力鋳造用金型に表3の外層材溶
湯を遠心力鋳造し、試料No. 13及び14では外層が完全に
凝固した後引き続いて、同表の中間層材溶湯を遠心力鋳
造し、外層と中間層とを溶着させた。鋳込量は肉厚で外
層 70 mm、中間層25 mmとした。尚、試料No. 11〜14は
全て実施例である。 (2) 外層あるいは中間層が完全に凝固するのを待って、
金型の回転を止め、外層単独あるいは外層と中間層とを
内有した金型を垂直に立てて、両端に上型および下型を
連設して、その内部に同表に併せて示した内層材(軸芯
材) 溶湯を鋳込んだ。
(3) Next, each sample was held at 1100 ° C. for 1 hour, quenched by forced air cooling, and then quenched at 540 ° C. for 10 hours.
hr tempering heat treatment was repeated three times. Table 2 also shows the results of measuring the surface hardness of each sample. From the table, it is inferred that the examples and the conventional examples have substantially the same hardness, and that the alloys of the examples also have excellent wear resistance. (4) Further, a friction test piece was collected from each sample, and a friction coefficient was measured by a Falex test. The Falex test is a test in which a test piece is pinched and pressed between a pair of V-blocks (stainless steel SUS430) while rotating, and the friction coefficient and seizure are examined based on the magnitude and fluctuation of the rotation torque. The material of the block used this time is S45C. The results are also shown in Table 2. From the table, it can be seen that the wear-resistant material of the example has a reduction effect of 20 to 29% as compared with the conventional example. Example B (1) The melt of the outer layer material shown in Table 3 was centrifugally cast into a centrifugal casting mold having an inner diameter of φ810 mm. In Samples Nos. 13 and 14, after the outer layer was completely solidified, The layer material melt was centrifugally cast to weld the outer layer and the intermediate layer. The casting amount was 70 mm for the outer layer and 25 mm for the intermediate layer. Sample Nos. 11 to 14 are all examples. (2) Wait until the outer or middle layer has completely solidified,
The rotation of the mold was stopped, and the mold having the outer layer alone or the outer layer and the intermediate layer was set up vertically, the upper mold and the lower mold were connected at both ends, and the inside of the mold was shown in the same table. Inner layer material (shaft core material) Molten metal was cast.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】(3) 鋳造された複合ロールを粗加工した
後、600 ℃に均一に予熱後、水平に対向配置されかつロ
ール軸方向に沿って 250mmピッチで平行に列設されたガ
スバーナ間にロールを回転自在に支持し、ロールを回転
させながら、外層の表面を加熱した。外層表面温度が 1
120 ℃、内層の中心部の温度が 900℃となったところで
加熱を止めた。加熱に要した時間は 180分であった。熱
伝導の温度データより、本例の場合、内層外周面付近の
温度は 1030 ℃と推定された。 (4) 加熱停止後、速やかに噴霧水冷を行い、ロール表面
温度を 500℃に急冷した後、常温まで放冷した。その
後、550 ℃で20時間保持する焼戻し熱処理を2回繰り返
した。熱処理後の外層表面硬度は、下記表4の通りであ
った。同表より、実施例の外層は高硬度であり、耐摩耗
性に優れていることが分かる。また、胴表面のミクロ組
織を観察したところ、面積率で 1.5〜3.5 %の黒鉛が認
められた。
(3) After rough processing of the cast composite roll, it is uniformly preheated to 600 ° C., and then the roll is placed between gas burners which are horizontally opposed and arranged in parallel at a pitch of 250 mm along the roll axis direction. Was rotatably supported, and the surface of the outer layer was heated while rotating the roll. Outer layer surface temperature is 1
The heating was stopped when the temperature of the inner layer reached 120 ° C and the temperature of the center of the inner layer reached 900 ° C. The time required for heating was 180 minutes. From the heat conduction temperature data, it was estimated that the temperature near the outer surface of the inner layer was 1030 ° C in this example. (4) After the heating was stopped, spray water cooling was immediately performed, and the roll surface temperature was rapidly cooled to 500 ° C, and then allowed to cool to room temperature. Thereafter, a tempering heat treatment maintained at 550 ° C. for 20 hours was repeated twice. The outer layer surface hardness after the heat treatment was as shown in Table 4 below. From the table, it can be seen that the outer layers of Examples have high hardness and are excellent in wear resistance. Further, when the microstructure of the trunk surface was observed, graphite having an area ratio of 1.5 to 3.5% was recognized.

【0045】[0045]

【表4】 [Table 4]

【0046】(5) 胴表面を仕上加工した後、超音波探傷
試験によって溶着状況を確認したところ、いずれのロー
ルについても溶着は良好であった。次に、ロール胴部を
切断し、外層断面を目視観察したところ、いずれのロー
ルも成分の偏析は認められなかった。又、中間層の層厚
の中央部および内層(軸芯部) 中心部における成分を分
析した結果を表5に示す。同表より、中間層を設けた実
施例では内層における外層高合金成分の混入量は非常に
少ないことが分かる。
(5) After finishing the body surface, the welding condition was confirmed by an ultrasonic flaw detection test. As a result, the welding was good for all rolls. Next, the roll body was cut and the cross section of the outer layer was visually observed. As a result, no segregation of components was observed in any of the rolls. Table 5 shows the results of analyzing the components at the center of the thickness of the intermediate layer and at the center of the inner layer (axial portion). From the table, it can be seen that in the example in which the intermediate layer was provided, the mixing amount of the outer layer high alloy component in the inner layer was very small.

【0047】[0047]

【表5】 [Table 5]

【0048】(6) 以上の結果から、当該実施例のロール
をホットストリップミル仕上段に使用すれば、耐摩耗性
に優れ、しかも通板性が良好で、ロールの温度上昇も抑
制し得るものと期待される。
(6) From the above results, when the roll of this embodiment is used for the finishing stage of the hot strip mill, the roll has excellent abrasion resistance, has good sheet passing property, and can suppress the temperature rise of the roll. Is expected.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材
は、Cr, Mo,W,Nb,V,FeおよびCが相互に
結合した高硬度のMC型等の複合炭化物が基地中に存在
するため、またCoによる基地の強化により、常温およ
び高温における硬度が向上し、耐摩耗性が飛躍的に向上
する。更に、特にC、Siを特定範囲に規定しているた
め、組織中に黒鉛が面積率で、1.3 〜7.0 %晶出し、こ
の黒鉛の作用により、衝撃荷重を緩和することができる
と共にクラックの進展が阻止され、また摩擦係数の低減
や耐焼付性の向上が図られる。
As described above, in the high-speed cast iron material having graphite of the present invention, a composite carbide of a high hardness MC type or the like in which Cr, Mo, W, Nb, V, Fe and C are mutually bonded is present in the matrix. Therefore, by strengthening the matrix with Co, the hardness at room temperature and high temperature is improved, and the wear resistance is dramatically improved. Furthermore, since C and Si are particularly specified in a specific range , 1.3 to 7.0% of graphite is crystallized in the structure in terms of area ratio, and by the action of the graphite, it is possible to alleviate the impact load and to develop cracks. Is prevented, and the friction coefficient is reduced and seizure resistance is improved.

【0050】叙上の黒鉛を有するハイス系鋳鉄材を外層
材として用いた複合ロールは、圧延に際して同材の優れ
た特性を発揮させることができ、圧延荷重や摩擦熱の低
減、通板性の向上が図られ、クラックの進展を抑制し得
る。また、黒鉛の作用により耐焼付性も良好なため、冷
間圧延用ロールとしても好適である。また、アダマイト
材を用いて、外層と内層との間に中間層を形成すること
により、外層から内層への高合金成分の混入を著しく軽
減することができ、境界強度の向上を図ることができ、
マルテンサイト変態しないため残留応力を増加させるこ
とがなく、更に外層のオーステナイト化熱処理時の内層
の溶損や強度低下を防止することができる。
A composite roll using the above-mentioned high-speed cast iron material having graphite as an outer layer material can exhibit the excellent characteristics of the material at the time of rolling, reduce the rolling load and frictional heat, and improve the threadability. Improvement can be achieved, and the progress of cracks can be suppressed. Further, since the seizure resistance is good due to the action of graphite, it is also suitable as a roll for cold rolling. In addition, by forming an intermediate layer between the outer layer and the inner layer using an adamite material, the mixing of high alloy components from the outer layer to the inner layer can be significantly reduced, and the boundary strength can be improved. ,
Since no martensite transformation occurs, the residual stress does not increase, and furthermore, it is possible to prevent the inner layer from being damaged by erosion or a decrease in strength during the austenitizing heat treatment of the outer layer.

【0051】また、内層を片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄
又は黒鉛鋼からなる黒鉛晶出材で形成することにより、
外層の黒鉛の存在と相まって熱伝導性ひいては放熱性に
優れ、圧延時のロールの熱変形を防止することができ、
またヤング率を外層のそれよりかなり低くすることがで
き、過負荷時にはロールの偏平化によって外層に過大な
応力を生じるのを防止することができ、安全性や耐事故
性に優れる。
Further, by forming the inner layer from a graphite crystallized material made of flaky graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel,
Combined with the presence of graphite in the outer layer, it has excellent thermal conductivity and thus heat dissipation, and can prevent thermal deformation of the roll during rolling,
In addition, the Young's modulus can be made considerably lower than that of the outer layer, and it is possible to prevent the occurrence of excessive stress in the outer layer due to flattening of the roll at the time of overload, and it is excellent in safety and accident resistance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 広之 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ 尼崎工場内 (56)参考文献 特開 平2−285047(JP,A) 特開 昭63−266043(JP,A) 特開 平4−176841(JP,A) 特開 平2−258949(JP,A) 特開 平6−179947(JP,A) 特開 平5−311317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 37/00 - 38/60 B21B 27/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Kimura 64 Nishimujima-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Kubota Amagasaki Plant (56) References JP-A-2-285047 (JP, A) JP-A-63-266043 (JP, A) JP-A-4-176841 (JP, A) JP-A-2-258949 (JP, A) JP-A-6-179947 (JP, A) JP-A-5-31317 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C22C 37/00-38/60 B21B 27/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 化学組成がwt%で、 C :1.8 〜3.6 %、 Si:2.3 〜3.5 %、 Mn:0.1 〜2.0 %、 Cr:2.0 〜10 %、 Mo:0.1 〜10%、 W :0.1 〜10%、 V, Nb: 一種又は二種の総計で1.5 〜10% 及び残部が実質的にFeからなる鋳鉄材であり、該鋳鉄
材には、面積率が1.3 〜7.0 %晶出されてなる黒鉛と共
にMC型複合炭化物を有することを特徴とする黒鉛を有
するハイス系鋳鉄材。
1. The chemical composition is wt%, C: 1.8 to 3.6%, Si: 2.3 to 3.5%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 2.0 to 10%, Mo: 0.1 to 10%, W: 0.1 ~10%, V, Nb: one or two of from 1.5 to 10% and the balance in total are cast iron consisting essentially of Fe, the template iron
The material is made of graphite with an area ratio of 1.3 to 7.0% crystallized.
A high-speed cast iron material having graphite, characterized by having an MC-type composite carbide .
【請求項2】 請求項1の合金成分の他に、Co:0.5
〜10.0 wt %を含有する黒鉛を有するハイス系鋳鉄材。
2. The alloy according to claim 1, further comprising Co: 0.5.
High-speed cast iron material containing graphite containing up to 10.0 wt%.
【請求項3】 請求項1の合金成分の他に、Al:0.01
〜0.50wt%、Ti:0.01〜0.50wt%、Zr:0.01〜0.50
wt%の内の一種又は二種を含有する黒鉛を有するハイス
系鋳鉄材。
3. The alloy according to claim 1, further comprising Al: 0.01.
~ 0.50wt%, Ti: 0.01 ~ 0.50wt%, Zr: 0.01 ~ 0.50
A high-speed cast iron material having graphite containing one or two of wt%.
【請求項4】 請求項1の合金成分の他に、B:0.01〜
0.50wt%を含有する黒鉛を有するハイス系鋳鉄材。
4. The alloy according to claim 1, wherein B: 0.01 to
High-speed cast iron material containing graphite containing 0.50 wt%.
【請求項5】 外層の内面に内層が鋳造され、両者が溶
着した複合ロールにおいて、前記外層が請求項1、2、
3又は4に記載した黒鉛を有するハイス系鋳鉄材で形成
され、前記内層が強靱性を有する鋳造用鉄鋼材で形成さ
れていることを特徴とする複合ロール。
5. A composite roll in which an inner layer is cast on the inner surface of an outer layer, and the outer layer is welded to the outer layer.
3. A composite roll formed of a high-speed cast iron material having graphite as described in 3 or 4, wherein the inner layer is formed of a tough casting steel material.
【請求項6】 外層の内面に中間層が鋳造され、該中間
層の内面に内層が鋳造され、外層と中間層及び中間層と
内層が互いに溶着した複合ロールにおいて、前記外層が
請求項1、2、3又は4に記載した黒鉛を有するハイス
系鋳鉄材で形成され、前記中間層がアダマイト材で形成
され、前記内層が強靱性を有する鋳造用鉄鋼材で形成さ
れていることを特徴とする複合ロール。
6. A composite roll wherein an intermediate layer is cast on the inner surface of the outer layer, an inner layer is cast on the inner surface of the intermediate layer, and the outer layer and the intermediate layer and the intermediate layer and the inner layer are welded to each other. 2, 3, or 4, wherein the intermediate layer is formed of an adamite material, and the inner layer is formed of a tough steel casting material having toughness. Composite roll.
【請求項7】 内層を形成する鉄鋼材が片状黒鉛鋳鉄、
球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形成されている請求項5又は
6に記載されている複合ロール。
7. The steel material forming the inner layer is flaky graphite cast iron,
The composite roll according to claim 5, wherein the composite roll is formed of spheroidal graphite cast iron or graphite steel.
【請求項8】 請求項6に記載したアダマイト材は、化
学組成がwt%で、 C :1.0 〜2.5 %、 Si:0.2 〜3.0 %、 Mn:0.2 〜1.5 %、 P :0.2 %以下、 S :0.2 %以下、 Ni:4.0 %以下、 Cr:4.0 %以下、 Mo:4.0 %以下、 W、V、Nb:総計で 12 %以下 及び残部が実質的にFeからなる複合ロール。
8. The adamite material according to claim 6, wherein the chemical composition is wt.%, C: 1.0-2.5%, Si: 0.2-3.0%, Mn: 0.2-1.5%, P: 0.2% or less, S: : Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W, V, Nb: 12% or less in total, and the balance is substantially Fe.
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