JP2902328B2 - 熱間圧延用ロール、ロール外層材及び熱間圧延用ロールの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐肌荒性と耐摩耗
性を兼備し、かつ、製造時又は圧延使用時に折損等の事
故のない熱間圧延用ロール、ロール外層材及び熱間圧延
用ロールの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱延鋼板は、連続鋳造或いは分塊により
製造された130 〜300mm 厚程度のスラブを、加熱炉にて
加熱し、或いは熱片のまま受け取り、粗圧延機及び仕上
げ圧延機にて熱間圧延して1.0 〜25mm厚程度のストリッ
プとし、コイラでコイルに巻取り、冷却後、各種精整ラ
インで各種精整処理を行って製造される。従来、仕上げ
圧延機のワークロールの外層材は、高Ｃｒ鋳鉄、アダマ
イト及びＮｉグレン鋳鉄等が使用されてきた。また、ワ
ークロールの内層材は、靱性の良いねずみ鋳鉄、又はダ
クタイル鋳鉄が使用されてきた。そして、それらの外層
材と内層材を主として遠心力鋳造して製造した複合ロー
ルが使用されてきた。

【０００３】ところが、圧延条件の苛酷化及び圧延にお
ける生産性向上の要求等から、より一層の耐摩耗性を備
えた圧延用ロールの提供が要求された。

【０００４】このような状況から、例えば日本特許公開
公報、特開昭60ー124407 号、特開昭61-177355 号には、
従来の遠心力鋳造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用い
ることが提案されている。

【０００５】然しながら、一般的には遠心力鋳造ロール
の外層材として高Ｖ鋳鉄を用いると、比重の小さいＶ炭
化物が遠心分離し、ロール外層材内の特性が肉厚方向で
不均一になるという欠点があり、そのため、米国特許5,
316,596 号、特開平4-365836号、特開平5-1350号、特開
平5-339673号のようにＮｂを複合添加することにより、
偏析を防止する方法も提案されている。

【０００６】即ち、ＮｂがＶと複合炭化物を形成し、Ｖ
単独の炭化物（比重5.77）よりも比重が大きくなって、
母溶湯の比重（7.0 ）に近づくので初晶の炭化物の偏析
が少なくなることを発見し、Ｎｂ／Ｖの比を2.0 以上に
とりさらに共晶炭化物の偏析を防止するためにＷを基本
的には添加しないことが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、本発明者
の知見によれば、前述したような高Ｖ或いは高Ｖ−Ｎｂ
材からなるロール外層材は耐摩耗性を著しく向上する点
では有利であるが、圧延中に硬質なＶ炭化物やＮｂ炭化
物（ＭＣ炭化物）がロール表面に凸状に浮き出し、その
スパイク作用によって被圧延材とロール表面の摩擦係数
を増大させる。その結果として、このような外層材を備
えたロールでは、(a) 圧延荷重が過大になる、(b) 摩擦
発熱によって被圧延材表面に２次スケールが生成し、被
圧延材の肌荒れを発生させる、(c) 高圧下圧延では摩擦
発熱が過大になってロール表面が損傷し、被圧延材の肌
荒れを発生させるという問題が発生するようになった。

【０００８】一方、ロールの耐摩耗性が向上したため、
ロールの組み替えまでの圧延量が増大し、そのためロー
ル表面が表面直下での疲労のため、圧延中に剥離する
（以降バンディングと呼ぶ）という新たな問題も発生す
るようになった。

【０００９】尚、上述(a) 〜(c) の問題は、上述のロー
ルを熱間圧延仕上げ前段ミル等、熱的負荷の大きい環境
で使用された場合に顕著に現われる。

【００１０】また、ロールの耐摩耗性の向上に伴い、ロ
ールに係る負荷が増大し、そのためロール製造中に発生
したわずかな欠陥を起点として、ロール折損事故を引き
起こす場合もあった。

【００１１】従って、本発明は、外層材は従来と同様、
耐摩耗性に優れておりながら、摩耗係数が低く、これに
よって上記(a) 〜(c) の問題を解決することを目的とす
るものである。

【００１２】また、本発明は、ロールを長期に亘って使
用する際のバンディングの問題を解決するものである。

【００１３】更に本発明は、ロール内部に欠陥がなく、
それによってロールの使用中の折損事故を防止し得る熱
間圧延用ロールの製造方法を提供することを目的とする
ものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、重量比で、Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.0 〜20％、
Ｖ：3.0 〜10.0％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0 ％、Ｍｏ：2.
0 〜15％、Ｓｉ：3.0％以下、Ｍｎ：3.0 ％以下を有
し、Ｍｏ／Ｃｒ比が0.25以上であり、かつ下記(1) 式を
満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるロール外層材を有
する熱間圧延用ロールである。

【００１５】請求項２に記載の本発明は、請求項１にお
いてロール外層材がさらに、Ｗ：1.0 ％以下、Ｃｏ：5.
0 ％以下、Ｎｉ：1.0 ％以下の１種又は２種を含有する
ロール外層材を有するようにしたものである。

【００１６】請求項３に記載の本発明は、重量比で、
Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.0 〜20％、Ｖ：3.0 〜10.0
％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0 ％、Ｍｏ：2.0 〜15％、Ｓ
ｉ：3.0％以下、Ｍｎ：3.0 ％以下を有し、Ｍｏ／Ｃｒ
比が0.25以上であり、かつ下記(1) 式を満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる熱間圧延用ロール
外層材である。

【００１７】請求項４に記載の本発明は、請求項３にお
いてさらに、Ｗ：1.0 ％以下、Ｃｏ：5.0 ％以下、Ｎ
ｉ：1.0 ％以下の１種又は２種を含有するようにしたも
のである。

【００１８】請求項５に記載の本発明は、重量比で、
Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.0 〜20％、Ｖ：3.0 〜10.0
％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0 ％、Ｍｏ：2.0 〜15％、Ｓ
ｉ：3.0％以下、Ｍｎ：3.0 ％以下を有し、Ｍｏ／Ｃｒ
比が0.25以上であり、かつ下記(1) 式を満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる熱間圧延用ロール
外層材を遠心力鋳造し、ついでＣ： 0.5％以上を含有す
る黒鉛鋼を中間層として遠心力鋳造し、更に軸材を鋳造
する熱間圧延用ロールの製造方法において、前記中間層
が下記(2) 式を満足するＣ量で鋳造されるようにしたも
のである。 Ｃ（中間層）≧2.0-0.5 ( Ｃ-0.2Ｖ-0.11 Ｎｂ）（外層） …(2)

【００１９】請求項６に記載の本発明は、請求項５にお
いて熱間圧延用ロール外層材がさらに、Ｗ：1.0 ％以
下、Ｃｏ：5.0 ％以下、Ｎｉ：1.0 ％以下の１種又は２
種を含有するようにしたものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】

(A) 本発明の基本的思想 まず、本発明の基本的な技術的思想を説明する。高Ｖ或
いは高Ｖ−Ｎｂロール外層材の場合、組織は粒状炭化物
（主にＶ、Ｎｂ炭化物）、共晶炭化物（主にＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｆｅ炭化物）、基地に分けられる。圧延中は硬度の
低い基地が選択的に摩耗し、硬度の高い粒状炭化物、共
晶炭化物が凸部になっている。摩擦係数が増大するのは
粒状炭化物がその形状から突起としての役割をすること
と、組織中のかなりの多くの面積を占める基地とに大き
な段差が生じるためである。そこで、熱間圧延での、圧
延荷重の過大化や被圧延材表面への２次スケールの生成
を防止して被圧延材の肌荒れ発生を防止するためには、
粒状炭化物の量と形状を変えるか、粒状炭化物とそれ以
外の部分との段差を少なくして、摩擦力を低下させるこ
とを考えれば良い。

【００２１】ロール外層材の組織中には粒状炭化物につ
いで、硬度の高い共晶炭化物を生成させることが可能で
ある。従って、ロール外層材の組織中に共晶炭化物を増
加させることで粒状炭化物とそれ以外の部分との段差を
少なくし、ロール外層材の摩擦係数を低下させることが
可能である。

【００２２】また、ロール表層部の疲労を低減し、バン
ディングを抑制するには、粒状炭化物、共晶炭化物、及
び基地組織を強化することが有効と考えられる。従っ
て、ロールに添加する適切な合金元素量を増大すれば、
固溶或いは析出強化によって耐疲労性（耐バンディング
性）を改善することが可能と考えられる。

【００２３】尚、本発明のロールは、特に熱間仕上げ前
段に用いて好適である。このとき、熱間仕上げ前段と
は、ミルの全スタンドがｎスタンドのとき、第１スタン
ドから第ｎ／２スタンド（ｎが奇数の場合は第［ｎ／２
＋0.5 ］スタンド）までで、一般的にはスタンド出側で
の板の温度が 850〜900 ℃、仕上げスタンドに入る前の
板厚を基準にしたトータルの圧下率で85〜90％までの圧
延を行うロール群をさす。

【００２４】(B) 本発明におけるロール外層材の組成 本発明におけるロール外層材の組成は以下のように定め
られる。 Ｃ：2.5 〜4.0 ％ Ｃはロール外層材の耐摩耗性を向上するための硬い炭化
物形成に必須の元素である。2.5 ％未満では、炭化物量
が不足して、耐摩耗性が劣ると共に摩擦係数も増大し
て、肌荒れ性の原因となる。一方、4.0 ％を超えても摩
擦係数低減効果が飽和するばかりか、耐摩耗性が劣化す
る。尚、好適範囲は、2.8 〜3.5 ％である。

【００２５】Ｓｉ：3.0 ％以下 Ｓｉは脱酸剤及び鋳造性の確保に適量添加する。しか
し、3.0 ％を越えるとその効果は飽和する。そのため、
上限を3.0 ％とする。尚、好適範囲は0.1 〜1.5％であ
る。

【００２６】Ｍｎ：3.0 ％以下 ＭｎはＳをＭｎＳとして除去するためと組織の強化のた
めに添加するのが好ましい。しかし3.0 ％を越えるとそ
の効果は飽和する。そのため、上限を3.0 ％とする。
尚、好適範囲は0.1 〜1.2 ％である。

【００２７】Ｃｒ：6.0 〜20％ Ｃｒは強靱な共晶炭化物を形成し、耐摩耗性を向上す
る。また、基地中に固溶して基地組織を強化し疲労特性
を改善するとともに、ロールの黒皮の密着性を向上する
ため、重要かつ必要な元素で6.0 ％以上添加するが、20
％を超えても耐摩耗性効果が飽和するばかりか、耐焼付
き性が劣化するため上限を20％とする。尚、好適範囲は
8.0 〜20％である。

【００２８】Ｍｏ：2.0 〜15％ ＭｏはＣｒと同様に炭化物を形成して耐摩耗性の向上に
有効であるとともに、炭化物中に濃化して炭化物を強化
する。また耐バンディング性が高められる。この効果を
得るためには2.0 ％以上必要であるが、15％を越えると
その効果は飽和するため、15％を越えて添加する必要は
ない。

【００２９】図４に、２円盤のすべり接触方式で転動疲
労試験を行った後の、試料表面の炭化物への疲労クラッ
ク発生個数とＭｏ、Ｃｒ量の関係を示す。Ｍｏが2.0 ％
を越えるとクラック個数が半減し、約15％まではＭｏ量
が多くなる程、クラック個数が減少しており、Ｍｏの効
果が明らかである。また、Ｃｒが多い方が、その効果が
大きいことも示されている。本発明におけるＭｏの好適
範囲は 3〜12％である。

【００３０】Ｍｏ／Ｃｒ比：0.25以上 耐バンディング性の観点から、Ｍｏ／Ｃｒ比には好適範
囲が存在する。図５は図４で示した結果を横軸にＭｏ／
Ｃｒ比をとって整理しなおしたものである。

【００３１】本図からＭｏ／Ｃｒ比を0.25以上とするこ
とによってクラック発生個数が著しく減少し、0.3 〜1.
0 の範囲で最小になることがわかる。従ってバンディン
グ防止のためにはＭｏ／Ｃｒ比を0.25以上、好ましくは
0.3 〜1.0 とするのがよい。

【００３２】Ｎｉ：1.0 ％以下 Ｎｉは焼入れ性を向上させるため焼入れ時の操作範囲が
広がる優位点がある。ロール径の大きなものに対し、よ
り有効である。従って必要に応じて添加される。但し、
1.0 ％を越えると残留γの存在など不安定組織を形成す
るため好ましくなく、上限を1.0 ％とする。

【００３３】Ｗ：1.0 ％以下 ＷはＣと結合して硬質な炭化物を形成するが、本発明に
おいては、Ｗを添加してもロールの耐摩耗性、耐肌荒れ
性（摩耗係数の減少）を向上する作用はない。また、1.
0 ％を越えて含有すると、炭化物の偏析を促進せしめ
（遠心鋳造時には更に偏析が顕著になる）、耐摩耗性と
耐肌荒れ性を劣化させる。従って、本発明においてはＷ
を添加しないほうが好ましいが、添加又は不純物として
含有される場合においても1.0 ％以下にする必要があ
る。

【００３４】Ｃｏ： 5％以下 Ｃｏは高温における組織を安定化させる働きがあり、必
要に応じて添加する。ただし、本発明のロールの耐摩耗
性、耐肌荒れ性を向上する作用は小さく、ロールの使用
上メリットは低い。従って経済性の観点から上限を 5％
とする。

【００３５】Ｖ：3.0 〜10.0％、Ｎｂ：0.6 〜5.0 ％ Ｖは耐摩耗性の向上に最も有効な硬いＭＣ又はＭ₄ Ｃ₃
炭化物を形成するための必須元素で、その効果を発揮す
るためには3.0 ％以上必要であるが、10.0％を越えると
その効果が飽和するとともに、溶解時のＶ合金の溶解不
良、溶湯の流動性低下等の製造上の問題を生じるため上
限を10.0％とする。尚、その好適範囲は4.0 〜7.0 ％で
ある。

【００３６】ＮｂもＶと同様耐摩耗性に有効な硬いＭＣ
型炭化物を形成するとともに、Ｖ炭化物の偏析を抑制し
て、遠心鋳造した場合でもＭＣ型炭化物が均一に分散し
た外層が得られる。その効果を発揮するためには0.6 ％
以上必要であるが、5.0 ％を超えるとその効果が飽和す
るとともに溶解時のＮｂ合金の溶解不良、溶湯の流動性
低下等の製造上の問題を生じるため上限を5.0 ％とす
る。また、Ｎｂ及びＶは、単独添加では粗大な塊状炭化
物或いは樹枝状炭化物となり、耐摩耗性が著しく劣化す
ることからＮｂとＶは必ずＶと併用する必要がある。Ｎ
ｂの好適範囲は1.0 〜3.0 ％である。 パラメータ：10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・
Ｎｂ(%)≦2・Ｃｒ(%) −2(%)

【００３７】本発明の最大の特徴の１つは、上式を満足
することにより優れた耐摩耗性と耐肌荒れ性を兼備した
ロールが得られる点である。通常、高Ｖ−Ｎｂロール
は、硬質なＶ（Ｎｂ）Ｃを形成することによって耐摩耗
性が著しく増大するが、その結果、摩擦係数が増大し
て、板の肌荒れを生じて製品に重大な問題を及ぼすよう
になった。そこで、ＶとＮｂによって消費されるＣ量を
想定した式（6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ）
を導き出すと共に、添加されたＣの総量との関係を求
め、摩擦係数との相関を調べた結果、図１が得られた。
即ち、高Ｖ−Ｎｂ系組成において、熱間圧延仕上げ前段
用としても好適な高Ｃｒ鋳鉄並の摩擦係数（約0.28）を
得るためには、式（10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%)
−0.7・Ｎｂ(%)）を満足する必要があることが明らかと
なった。

【００３８】一方、上式を満たした場合において、Ｃｒ
量が低くなると耐摩耗性と耐疲労性が著しく低下する現
象が確認された。上式を満足する組成では、共晶炭化物
が多量に形成されるが、Ｃｒ量が少ない場合には、共晶
炭化物中に分配されるＣｒ量が低減して耐摩耗性が劣化
すると考え、6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%)と
Ｃｒ量の関係を求め、摩耗量との相関を調べた結果、図
２が得られた。即ち、10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ
(%) −0.7・Ｎｂ(%) を満たし、摩擦係数を低減せしめた
場合において、更にもう１つの特徴である、6.5・Ｃ(%)
−1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%)を満足
する組成とすることによって耐摩耗性に優れたロールが
得られることが明らかとなった。

【００３９】以上により、優れた耐摩耗性、耐肌荒れ性
を兼備した高Ｖ−Ｎｂロールを得るためには、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・
Ｃｒ(%) −2(%) を満足した組成にしなければならない．尚、図１、図
２、図４は、実施例の結果に基づくものである。

【００４０】(C) 次に本発明における中間層を鋳造する
にあたり、中間層のＣ量を限定する意味について説明す
る。

【００４１】複合３層ロールでは、その外層／中間層境
界部、中間層／内層境界部は冶金的に接合され、その境
界部には収縮巣等の欠陥を生じさせない必要がある。工
程的には境界欠陥の有無はロール外面からの超音波探傷
によって調査できるが、非工程的に折損ロールについて
は折損後、無折損ロールについては廃却後に境界部を切
断調査したところ、折損ロールについては外層／中間層
境界部に収縮巣欠陥が存在していたことがわかった。

【００４２】境界の収縮巣は以下のようなメカニズムで
発生する。遠心鋳造では冷えた金型に対し、まず外層を
鋳込む。凝固は金型に接する外側より進み、外層全体が
一旦凝固した後に中間層を鋳込む。鋳込まれた中間層は
外層内面側を一部再溶解し、その後金型、外層を通した
冷却によって、再溶解した外層及び中間層（外層成分が
再溶解で混入している）が凝固する。このとき、外層の
融点が中間層の融点より高いか同じであれば、金型に近
い外面側から内面側に順次凝固していくのは明かであ
る。然し、外層の融点が中間層の融点より低い場合、中
間層が先に凝固し、その後、外層／中間層境界部の外層
よりの部分が凝固する場合がある。そのとき、外層の凝
固収縮率によっては収縮巣が発生する。

【００４３】そこで、遠心力鋳造（140 Ｇ）にて外層、
次いで中間層を鋳込み、更に軸材（内層；球状黒鉛鋳
鉄）を静置鋳造した後、外表面より外層と中間層の超音
波探傷により内層と中間層の境界欠陥の有無を調べた。
図３から境界欠陥が実質的に問題ない範囲は、 Ｃ（中間層）≧-0.5（Ｃ-0.2Ｖ-0.11 Ｎｂ）（外層）＋2.0 …(2) であることが明かとなった。

【００４４】尚、上記(2) 式の中間層のＣ濃度は鋳込時
の値であり、外層を再溶解し、混入した分を含まない。
また上記(2) 式の外層のＣ、Ｖ、Ｎｂ温度は鋳込時の値
であり、製造後、外層として確認できる部分のそれに等
しい。

【００４５】また、図３中の境界部ザク巣欠陥有無はロ
ール外層と中間層の境界部の超音波探傷結果から次のよ
うに超音波探傷指数を求め判定したものである。超音波
探傷欠陥指数は超音波探傷で認められた欠陥総面積に標
準欠陥試料に対する反射エコーピーク比を掛け合わせた
ものであり、反射エコーピーク比0.2 以上を「境界部ザ
ク巣欠陥あり」として取り扱った。これはロールの外層
／中間層境界の超音波探傷を行うと健全部においても外
層／中間層の組織差に起因する反射エコーが0.15程度は
あるためである。

【００４６】また、反射エコーピーク比を求める標準欠
陥試料は肉厚100mm のＣ：4.2 ％、Ｓｉ：0.5 ％、Ｍ
ｎ：0.5 ％、Ｃｒ：7.2 ％、Ｍｏ：3.1 ％、Ｖ：6.0
％、Ｎｂ：2.2 ％、からなるもので肉厚方向50mmの位置
に2mm の欠陥を入れたものである。

【００４７】また、中間層のＣ含有量は上記限定式にか
かわらず、0.5 ％以上であることが望ましい。0.5 ％未
満の場合、溶湯の粘度が高く、遠心鋳造時に金型内部に
均等に湯が回らず、場所ごとの外層の溶込み量に変動が
大きすぎ、ロールとしての使用層が確保できなくなるた
めである。

【００４８】

【実施例】

（実施例１）（表１、表２） 表１に示す化学組成のロール外層材相当試料を溶製し、
1000℃から焼入れ、550 ℃で焼戻し処理を行ない、試験
材を作成した。摩耗試験は、φ190 ×15の相手材とφ50
×10の試験片の２円盤の滑り摩耗方式で、相手材を900
℃に加熱し、荷重100kgfで圧接し、試験材を水冷しなが
ら、試験片を800rpmで回転させた。試験片の表面損傷を
増大するとともに摩擦係数の相対評価を可能にするた
め、すべり率を14.2％として120 分間試験を行い、摩耗
減量と平均摩擦係数を調べた。

【００４９】

【表１】

【００５０】摩耗試験結果を表２に示す。本発明の限定
式10(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%)−0.7・Ｎｂ(%) を逸
脱したB-1 〜B-8 の試料は、摩擦係数が高Ｃｒ鋳鉄に比
べて約３割も高く、圧延ロールとして使用した場合に
は、圧延加量が増大するため、板の肌荒れが問題とな
る。また、本発明の限定式6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.
7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%)を逸脱したD-1 〜D-5 の
試料は、耐摩耗性が著しく低下している。これら比較材
に対し、本発明材は、摩擦係数が高Ｃｒ鋳鉄並で然も耐
摩耗性は、高Ｃｒ鋳鉄の７倍を示している。

【００５１】

【表２】

【００５２】尚、資料C-1 、C-2 はＷの含有範囲を逸脱
した比較例、資料C-3 はＮｂの含有量を逸脱した比較例
で、いずれも耐摩耗性が著しく劣化していることが明か
である。

【００５３】即ち、本発明によれば、外層材の成分を最
適化し、Ｃ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ量を相互に限定するとによ
り、耐摩耗性に優れ、摩擦係数が低く、然るに耐肌荒れ
性に優れた、熱間圧延仕上げ前段に用いても好適な熱間
圧延用ロール外層材を得ることができる。

【００５４】（実施例２）（表３、表４） 遠心鋳造（140 Ｇ）にて外層材（肉厚100mm ）及び中間
層材（肉厚40mm）を鋳込み、その後更に内層材を静置鋳
造にて胴径800mm 、胴長2400mmの複合ロールを製造し
た。外層材及び中間材の組成を表３に示す。尚、内層材
にはいずれも球状黒鉛鋳鉄を鋳造した。表４に各ロール
の境界部ザク巣欠陥指数を示す。ここでG-1 〜G-6 は
(2) 式の限定式を逸脱した比較例である。

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】 Ｃ（中間層）≧2.0-0.5 （Ｃ-0.2Ｖ-0.11 Ｎｂ）（外層） …(2)

【００５７】これらのロールはいずれも超音波探傷欠陥
指数が高く、うちG-2 、G-5 のロールが熱処理時に割損
したため、G-1 〜G-5 のロールは圧延使用時に事故の危
険があると判断し、使用を中止した。

【００５８】以上の結果をまとめると、前述図３の如く
なり、中間層のＣ量はＣ≧2.0-0.5（Ｃ-0.2Ｖ-0.11 Ｎ
ｂ）（外層材の成分）にすることにより、ロール内部に
欠陥のない熱間圧延用ロールを製造できることを見出し
た。

【００５９】（実施例３）（表５） 表５に示す化学組成のロール外層材相当試料を溶製し、
1000℃から焼入れ、550 ℃で焼戻し処理を行い、試験片
を作製した。試験はφ190 ×15の相手材とφ50×10の試
験片の２円盤のすべり接触方式で、相手材を800 ℃に加
熱し、荷重130kg で圧接し、試験片を水冷しながら800r
pmで回転させ、すべり率14.2％の条件で200 分試験を行
い、試験終了後の試験片表面をＳＥＭ観察し、炭化物へ
のクラック発生個数を調べた。

【００６０】

【表５】

【００６１】クラック発生個数とＭｏ、Ｃｒ量の関係を
図４に示す。クラック発生個数は、Ｍｏ量が 2％以上に
なると半減し、約15％まではＭｏ量が多くなる程、クラ
ック数が減少している。また、7 ％Ｃｒ材よりも、9 ％
Ｃｒの方がクラック発生個数が少ないことから、Ｃｒ量
の効果も表われている。

【００６２】尚、炭化物のクラックは、試験中の転動疲
労や熱疲と、すべり応力の相乗作用によって発生する。
従って、本実験で得られた結果は、実圧延でのロール表
面の疲労をシミュレートするものであり、本発明材が耐
バンディング性に優れることが明白である。

【００６３】（実施例４）表３に示した複合ロールにお
いて、本発明のＦ３、Ｆ４及び比較材のＧ６について、
1050℃から焼き入れし、その後550 ℃にて焼き戻しを行
う熱処理を行い、実際のホットストリップミルの仕上げ
前段スタンド（第２スタンド）に使用した。

【００６４】その結果、本発明のロールであるＦ３、Ｆ
４は、図６に示すように従来ロールの高いＣｒ鋳鉄に匹
敵する圧延荷重が得られるとともに、図７に示すように
高Ｃｒ鋳鉄の６倍以上の耐摩耗性が実圧延において確認
された。

【００６５】尚、Ｇ６は、外層の成分が6.5 Ｃ(%)-1.3
Ｖ(%)-0.7 Ｎｂ(%) ＝6.29と限定範囲を逸脱する比較材
であり、圧延荷重がＣｒ鋳鉄ロールよりも約２割増加し
て被圧延材の肌荒れが発生した。また、耐摩耗性も本発
明材に比べて劣っていた。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明により、生産性、経
済性の優れた遠心力鋳造によって熱間圧延用ロールを製
造するに際し、外層の耐摩耗性が著しく優れ、かつ、摩
擦係数が低く然るに耐肌荒れ性に優れ、然も同時に耐バ
ンディング性にも優れ、かつ、製造中及び圧延使用中の
折損事故の可能性が非常に少ない熱間圧延用ロールを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はＣ、Ｖ、Ｎｂの関係と摩擦係数との相関
を示す線図である。

【図２】図２はＣ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒの関係と摩耗量との
相関を示す線図である。

【図３】図３は鋳造時の中間層のＣ添加量が境界欠陥に
及ぼす影響を示す線図である。

【図４】図４は疲労によって生ずる炭化物のクラック発
生個数とＭｏ、Ｃｒ量の関係を示す線図である。

【図５】図５はＭｏ／Ｃｒ比のクラック発生に及ぼす影
響を示す線図である。

【図６】図６は本発明にかかるロールと従来技術にかか
るロールを圧延荷重について比較した棒グラフである。

【図７】図７は本発明にかかるロールと従来技術にかか
るロールを耐摩耗性について比較した棒グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58 (56)参考文献 特開 平６−330228（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−145902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−339673（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−295479（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C22C 27/00 B21B 27/00 B22D 13/02 502 C22C 38/00 302 C22C 38/38 C22C 38/58

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比で、Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.
   0 〜20％、Ｖ：3.0〜10.0％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0
   ％、Ｍｏ：2.0 〜15％、Ｓｉ：3.0 ％以下、Ｍｎ：3.0
   ％以下を有し、Ｍｏ／Ｃｒ比が0.25以上であり、かつ下
   記(1) 式を満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるロール外層材を有
   する熱間圧延用ロール。
2. 【請求項２】 請求項１においてロール外層材がさら
   に、 Ｗ：1.0 ％以下、Ｃｏ：5.0 ％以下、Ｎｉ：1.0 ％以下
   の１種又は２種を含有するロール外層材を有する熱間圧
   延用ロール。
3. 【請求項３】 重量比で、Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.
   0 〜20％、Ｖ：3.0〜10.0％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0
   ％、Ｍｏ：2.0 〜15％、Ｓｉ：3.0 ％以下、Ｍｎ：3.0
   ％以下を有し、Ｍｏ／Ｃｒ比が0.25以上であり、かつ下
   記(1) 式を満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる熱間圧延用ロール
   外層材。
4. 【請求項４】 請求項３においてさらに、 Ｗ：1.0 ％以下、Ｃｏ：5.0 ％以下、Ｎｉ：1.0 ％以下
   の１種又は２種を含有する熱間圧延用ロール外層材。
5. 【請求項５】 重量比で、Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｃｒ：6.
   0 〜20％、Ｖ：3.0〜10.0％以下、Ｎｂ：0.6 〜5.0
   ％、Ｍｏ：2.0 〜15％、Ｓｉ：3.0 ％以下、Ｍｎ：3.0
   ％以下を有し、Ｍｏ／Ｃｒ比が0.25以上であり、かつ下
   記(1) 式を満足し、 10.5(%) ≦6.5・Ｃ(%) −1.3・Ｖ(%) −0.7・Ｎｂ(%) ≦2・Ｃｒ(%) −2(%) …(1) 残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる熱間圧延用ロール
   外層材を遠心力鋳造し、ついでＣ： 0.5％以上を含有す
   る黒鉛鋼を中間層として遠心力鋳造し、更に軸材を鋳造
   する熱間圧延用ロールの製造方法において、 前記中間層が下記(2) 式を満足するＣ量で鋳造される熱
   間圧延用ロールの製造方法。 Ｃ（中間層）≧2.0-0.5 ( Ｃ-0.2Ｖ-0.11 Ｎｂ）（外層） …(2)
6. 【請求項６】 請求項５において熱間圧延用ロール外層
   材がさらに、 Ｗ：1.0 ％以下、Ｃｏ：5.0 ％以下、Ｎｉ：1.0 ％以下
   の１種又は２種を含有する熱間圧延用ロールの製造方
   法。