JP2999472B1 - 圧延ロ―ル用材 - Google Patents

圧延ロ―ル用材

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克己 平田
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Abstract

【要約】 【課題】 耐摩耗性、高靱性等による耐クラック性及び
低熱膨張率に優れ、よって熱間或いは冷間圧延ロールの
外層部用材料として優れた圧延ロール用材の提供を課題
とする。 【解決手段】 本発明の圧延ロール用材は、重量パーセ
ントで、C:1.5〜3.0%、Si:0.3〜2.5
%、Mn:0.3〜1.0%、Cr:2.0〜10.0
%、Mo:2.0〜8.0%、W:2.0〜8.0%、
V:2.0〜8.0%、Co:3.0〜10.0%、N
i:1.0〜4.0%、Y:1.0〜10.0%を含有
し、残部が実質的にFeから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ロール用材に
関する。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延ロールの外層部用の材料とし
て、Cr、Mo、W、V等の合金元素を含有した高合金
鋳鉄が従来より用いられている。前記合金元素はCとの
親和力がFeより強く、凝固過程でMC、M、M
C等の硬質一次炭化物を形成する。過去の技術におい
ては、ロール外層部の耐摩耗性を高めるために、前記の
ような硬質一次炭化物を形成する合金元素の組成により
炭化物量を増やす方法を採用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、組織中
の硬質一次炭化物を増加させることは、耐摩耗性の向上
には有効であるものの、靱性の低下を招き、耐クラック
性(耐事故性)の低下につながる問題があり、よって、
むやみに硬質一次炭化物を増せないという問題があっ
た。即ち、熱間或いは冷間でのロールの耐クラック性を
向上させるためには、ロール材の靱性を向上させること
が重要となる。このため最近では、熱処理により基地組
成中に微細な二次炭化物を析出させ、ロールの耐摩耗性
を高めようとする試みがなされるようになってきてい
る。基地組織の硬度を高める方法として、例えばCoの
添加が有効であるが、Coの添加は焼き入れ能を低下さ
せる。更に、圧延における絞り込み事故の発生を減少さ
せるためには、ロール材が低熱膨張率であることが重要
となる。以上のように、熱間圧延用材として要求される
重要な性能は、耐摩耗性、高靱性等による耐クラック
性、低熱膨張率であるが、そのような3つの性能を兼ね
備えたロール用材料は現時点において未だ提供されてい
ない。
【0004】そこで、本発明は上記の圧延ロール用材に
における問題を解消し、耐摩耗性、高靱性等による耐ク
ラック性及び低熱膨張率に優れた、よって熱間或いは冷
間圧延ロールの外層部用材料として優れた圧延ロール用
材の提供を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題に対して、熱間
或いは冷間圧延ロールの耐摩耗性の向上は、上記したよ
うにCoの添加により焼き戻し時に析出する二次炭化物
量を増大させることで行うことができる。そして耐クラ
ック性の向上に関しては、Coを添加した場合には焼き
戻し温度をより高温で実施しても硬度低下が少ないた
め、残留応力を低減させることが可能となり、よって耐
クラック性の向上も達成できることが解かった。またC
oを添加した場合に問題となる焼き入れ能の低下につい
ては、Niの適量添加により改善できることが解かっ
た。特に、本発明者はYを適量添加することにより基地
硬さを向上させ、且つ熱膨張率を低下させることができ
ることを見出した。
【0006】即ち本発明の圧延ロール用材は、重量パー
セントで、C:1.5〜3.0%、Si:0.3〜2.
5%、Mn:0.3〜1.0%、Cr:2.0〜10.
0%、Mo:2.0〜8.0%、W:2.0〜8.0
%、V:2.0〜8.0%、Co:3.0〜10.0
%、Ni:1.0〜4.0%、Y:1.0〜10.0%
を含有し、残部が実質的にFeから成ることを第1の特
徴としている。また本発明の圧延ロール用材は、上記第
1の特徴に加えて、熱間又は冷間圧延ロールの外層部材
として用いられることを第2の特徴としている。
【0007】上記本発明の特徴によれば、該特徴におい
て限定された成分組成の材料を用いることにより、鋳放
し状態の組織において、硬質の一次炭化物の量を適当に
抑制することができると共に、これを焼き戻すことで、
微細な二次炭化物を析出させて基地を十分に強化するこ
とができる。これによって、特に熱間での耐摩耗性を高
めることができると共に、耐クラック性を向上させるこ
とができる。また硬質の粗大一次炭化物量も適当に抑制
できるので、耐肌荒性を良好に維持できる。加えて、Y
の適量添加により基地硬さの向上の他、熱膨張率を適当
に低下させることができ、熱間圧延時において被圧延材
に絞り込み事故が発生したりするのを軽減して、良好な
熱間圧延を確保することが可能となる。勿論、冷間圧延
ロールとしても十分な耐摩耗性等を備えたものとするこ
とができる。
【0008】本発明における各成分元素の含有範囲の限
定理由について説明する。
【0009】Cの含有量は1.5重量%以上で3.0重
量%以下とする。Cは鋳鉄を構成する主要元素であると
共に、ロールに耐摩耗性を付与するMC、M、M
C等の硬質炭化物を形成するためには不可欠な元素で
ある。Cが1.5重量%未満では炭化物の生成量が少な
く耐摩耗性が低くなる。一方、3.0重量%を超えると
逆に炭化物量が増え過ぎ、靭性を低下させる。
【0010】Siの含有量は0.3重量%以上で2.5
重量%以下とする。Siは鋳造性を改善し、また脱酸剤
として0.3重量%以上必要である。2.5重量%を超
えると基地の靭性を低下させる。
【0011】Mnの含有量は0.3重量%以上で1.0
重量%以下とする。Mnは脱酸剤として有効であると共
に、Sと化合物MnSを形成し、Sの悪影響を除外す
る。0.3重量%未満ではこれらの効果が少なく、逆に
1.0重量%を超えてもその効果はほとんど変わらず、
むしろ偏析による靭性の低下を招く。
【0012】Crの含有量は2.0重量%以上で10.
0重量%以下とする。Crは耐摩耗性を向上させる硬質
炭化物を構成する主要元素であると共に、基地硬度の向
上にも不可欠な元素であり、2.0重量%は必要であ
る。10.0重量%を超えると炭化物量が増え過ぎ、靭
性の低下を招く。
【0013】Moは2.0重量%以上で8.0重量%以
下とする。MoはMC、MC等の炭化物を形成し、
特に高温硬度を高めるため耐摩耗性の向上に役立つ。
2.0重量%未満では効果が少なく、8.0重量%を超
えると炭化物量が多くなり靭性が低下する。
【0014】Wは2.0重量%以上で8.0重量%以下
とする。WはMoと同様の効果があり、MC、M
等の炭化物を形成し、特に高温硬度を高めることから耐
摩耗性の向上に役立つ。2.0重量%未満では効果が少
なく、8.0重量%を超えると炭化物量が多くなり靭性
が低下する。
【0015】Vは2.0重量%以上で8.0重量%以下
とする。VはMC炭化物を構成する主要元素であり、他
の炭化物より硬度が高く耐摩耗性の向上に有効である。
2.0重量%未満ではMC炭化物量が少なく、耐摩耗性
が低い。逆に8.0重量%を超えると炭化物量が多くな
ると共に、形状が粒状から棒状に変化するためクラック
発生に対し弱くなり、靭性が低下する。
【0016】Coは3.0重量%以上で10.0重量%
以下とする。Coは基地中に固溶し、基地硬度の向上と
共に、高温でのCr、Mo等の炭化物形成元素の基地中
への固溶量を増大させる効果がある。これにより焼き戻
し時に多量の二次炭化物を析出させることが可能とな
り、耐摩耗性を向上させることができる。3.0重量%
未満ではその効果はほとんどなく、逆に10.0重量%
を超えて添加してもその効果は飽和する。
【0017】Niは1.0重量%以上で4.0重量%以
下とする。Niは焼き入れ性を向上させるために添加す
る。前記Coは基地硬度の向上と二次炭化物量を増やす
効果がある反面、焼き入れ能を低下させるため、焼き入
れ温度より急速に冷却しないと基地がマルテンサイト変
態またはベーナイト変態を起こさず、一部または全部が
パーライト組織となり、基地硬さを著しく低下させる。
NiはCo添加により低下した焼き入れ能を改善するの
に有効である。Niが1.0重量%未満ではその効果が
ほとんどなく、一方、4.0重量%を超えると残留オー
ステナイトが安定となり、逆に硬度低下を引き起こす。
【0018】Yは1.0重量%以上で10.0重量%以
下とする。Yは一部基地中に固溶すると共に鉄及びその
他の金属と金属間化合物を形成して基地を硬くし、また
熱膨張率を低下させる。Yが1.0重量%未満ではその
効果がほとんどなく、10.0重量%を超えると鉄との
化合物が増加するため基地の靭性を低下させる。好まし
くは、Yを3.0〜7.0%含有させることにより最も
効果が得られる。
【0019】上記のような成分組成とした本発明の材料
は、一旦鋳込んだ後、1000℃以上1200℃以下の
温度から焼き入れ、500℃以上600℃以下の温度で
焼き戻して使用に供する。
【0020】
【実施例】Yの添加による効果を明らかにするため、図
1に示す目標成分にて35mmφ×100mm長さの供
試材を鋳込み、その後1100℃で30分間保持後、室
温まで約10分で冷却し、550℃で1時間の焼き戻し
を行った。そして30mmφ×10mmの試験片を5種
類(Yの含有量が異なる)採取し、高温硬さ、熱膨張率
を測定した。尚、実施例1〜3が本発明の実施材で、比
較例1〜2は本発明の範囲を外れた例である。
【0021】高温硬さ、熱膨張率の測定結果を図2、図
3に示す。Yの含有量が0の比較例1では高温での硬さ
が低く、熱膨張率も高い。またYの含有量が0.5重量
%の比較例2においても、高温での硬さの向上がなく、
熱膨張率も高いままである。一方、Yの含有量が1重量
%以上の実施例1(1重量%)、実施例2(7重量
%)、実施例3(10重量%)では、高温での硬さが向
上しており、熱膨張率も低くなっている。そして高温硬
度及び熱膨張率の向上の程度はYが1重量%から10重
量%に増加するにつれて良くなっていることがわかる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用よりなり、請
求項1、2に記載の各圧延ロール用材によれば、該特徴
において限定された成分組成の材料を用いることによ
り、鋳放し状態の組織において、Cr、Mo、W、Vの
含有量を適当に抑えることで硬質の一次炭化物の量を適
当に抑制することができると共に、Coを適当に加える
ことで微細な二次炭化物を析出させて基地を十分に強化
することができ、しかもNiの適当量を併せて含有させ
ることで、焼き入れ能の低下を解消することができ、よ
って熱間圧延での耐摩耗性を十分に高めることができる
と共に、耐クラック性も十分に向上させることが可能と
なった。勿論、耐肌荒性を良好に維持でき、冷間圧延に
も適している。特に本発明では、Yの適量添加により、
基地硬さの向上はもとより、材料の熱膨張率を十分に低
下させることができ、よって熱間圧延時における被圧延
材の絞り込み現象を十分効果的に抑制することが可能と
なった。これによって、良好な熱間圧延を確保できる
他、被圧延材の歩留まりの向上、前記絞り込み事故によ
る圧延ロールの損傷や補修等に係るコストの低減が可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1〜3に示す本発明の実施材と、比較例
1〜2に示す比較材とにおける成分とその目標含有量を
示す図である。
【図2】実施例1〜3、比較例1〜2での高温硬度の測
定結果を示す図である。
【図3】実施例1〜3、比較例1〜2での熱膨張率の測
定結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛込 智章 兵庫県姫路市大津区勘兵衛町3丁目12 虹技株式会社 姫路東工場内 (56)参考文献 特開 平8−100239(JP,A) 特開 平2−153043(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/00 C22C 38/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量パーセントで、 C : 1.5〜3.0% Si: 0.3〜2.5% Mn: 0.3〜1.0% Cr: 2.0〜10.0% Mo: 2.0〜8.0% W : 2.0〜8.0% V : 2.0〜8.0% Co: 3.0〜10.0% Ni: 1.0〜4.0% Y : 1.0〜10.0% を含有し、残部が実質的にFeから成ることを特徴とす
    る圧延ロール用材。
  2. 【請求項2】 熱間又は冷間圧延ロールの外層部材とし
    て用いられることを特徴とする請求項1に記載の圧延ロ
    ール用材。
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EP2570508A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-20 Sandvik Intellectual Property AB A roll for hot rolling
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