JP3006984B2 - Work roll for hot rolling rough rolling stand - Google Patents

Work roll for hot rolling rough rolling stand

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JP3006984B2
JP3006984B2 JP5301082A JP30108293A JP3006984B2 JP 3006984 B2 JP3006984 B2 JP 3006984B2 JP 5301082 A JP5301082 A JP 5301082A JP 30108293 A JP30108293 A JP 30108293A JP 3006984 B2 JP3006984 B2 JP 3006984B2
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悦次 清水
善和 宮坂
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株式会社淀川製鋼所
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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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、ホットストリップミル
等の鋼材の熱間圧延に使用される粗圧延用ワークロール
の耐摩耗性、耐肌荒れ性、耐熱亀裂性、耐スリップ性等
の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of abrasion resistance, surface roughening resistance, heat crack resistance, slip resistance, etc. of a work roll for rough rolling used for hot rolling of steel materials such as a hot strip mill. .

【0002】[0002]

【従来の技術】ホットストリップミル等の熱間圧延装置
におけるワークロール、特に熱的・機械的負荷の大きい
粗圧延スタンドで使用されるワークロールは、熱延操業
の円滑な遂行および被圧延材の品質確保のために、圧延
荷重のベンディングに抗し得る強靱性と共に、摩耗,肌
荒れ,熱亀裂等に対する抵抗性を具備するものであるこ
とが要求される。アダマイト鋳鉄,ニッケルグレン鋳
鉄,ダクタイル鋳鉄等は、従来より使用されてきた代表
的なロール材料であるが、それぞれ一長一短を有し、耐
摩耗性,耐肌荒れ性,耐熱亀裂性等の諸特性の全てを満
足し得るものとはいい難い。
2. Description of the Related Art Work rolls in hot rolling mills such as hot strip mills , especially those with large thermal and mechanical loads
The work roll used in the rough rolling stand has a toughness that can withstand the bending of the rolling load and a resistance to abrasion, rough skin, thermal cracks, etc., in order to smoothly perform the hot rolling operation and ensure the quality of the material to be rolled. It is required to have the property. Adamite cast iron, nickel grain cast iron, ductile cast iron, etc. are typical roll materials that have been used in the past, but each has its strengths and weaknesses, and all of its properties such as wear resistance, surface roughening resistance, and heat crack resistance. It is hard to say that it can be satisfied.

【0003】近年、熱延用ワークロールとして、高C−
高Cr鋳鉄ロールが多く使用されるようになり、特開昭
58-30382号公報には、図1に示すように、ロールを外殻
層1と、中間層2と、軸芯材3からなる積層構造体と
し、外殻層1に高C- 高Cr鋳鉄を適用し、中間層2を
介して軸芯材3をダクタイル鋳鉄で形成したロールが提
案されている。この積層構造を有するロールは、外殻層
1の高C−高Cr鋳鉄(基地中にM7 3 型の硬いCr
系炭化物が多量に分散した組織を有する)によりロール
表面に高度の摩耗抵抗性を持たせる一方、ダクタイル鋳
鉄からなる軸芯材3で圧延荷重のベンディングに抗する
強靱性を保証し、また外殻層1(Cr等の炭化物形成元
素を多量に含む)から軸芯材3(ダクタイル鋳鉄)にC
r等の炭化物形成元素が拡散・混入することによる軸芯
材3の劣化(強靱性の低下)を防止するためのバリアー
層として中間層2を設けて、所要の強靱性を保持するよ
うにしている。
In recent years, as a work roll for hot rolling, high C-
High-Cr cast iron rolls have been widely used.
No. 58-30382 discloses that, as shown in FIG. 1, a roll is a laminated structure composed of an outer shell layer 1, an intermediate layer 2, and a shaft core material 3, and the outer shell layer 1 has a high C-high Cr cast iron. And a roll in which the shaft core material 3 is formed of ductile cast iron via the intermediate layer 2 has been proposed. The roll having the laminated structure is made of a high C-high Cr cast iron of the outer shell layer 1 (M 7 C 3 type hard Cr
(Having a structure in which a large amount of carbides are dispersed) so that the roll surface has a high degree of wear resistance, while the core material 3 made of ductile cast iron guarantees the toughness against bending of the rolling load and the outer shell. From layer 1 (which contains a large amount of carbide forming elements such as Cr) to shaft core material 3 (ductile cast iron)
An intermediate layer 2 is provided as a barrier layer for preventing deterioration (decrease in toughness) of the shaft core material 3 due to diffusion and mixing of a carbide-forming element such as r so that required toughness is maintained. I have.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】熱間圧延ロールの外殻
層を高C−高Cr鋳鉄で形成した上記積層構造ロール
は、熱的・機械的負荷の大きい粗圧延スタンドへ適用し
た場合にも、アダマイト鋳鉄ロール等の従来ロールを凌
ぐ良好な耐摩耗性を示す。しかし、肌荒れ,熱亀裂,欠
け落ち等に対する抵抗性は充分なものといえず、また被
圧延材とのスリップを生じ易いという問題がある。本発
明者等の研究によれば、表面特性に関する上記問題は、
外殻層を形成する高C−高Cr鋳鉄が、M7 3 型のC
r炭化物を多量に含む粗大な組織を有することに起因し
ている。すなわち、肌荒れを生じ易いのは、組織が粗大
なため、熱的・機械的負荷の大きい熱延条件下での組織
流動に対する抵抗性が低いからであり、熱亀裂を生じ易
いのは、その組織に占める硬質のM7 3 型Cr炭化物
量(面積率)が、約20〜30%と高いために、充分な
靱性を確保し得ないことによるのであり、また多量の硬
質炭化物を含んでいるため、実機使用過程でのロール表
面粗度が小さく、このことが被圧延材とのスリップを生
じ易い原因となっている。しかもM7 3 型Cr炭化物
は、所謂菊花弁状の粗大な形態をなしているため、高圧
下・高熱負荷条件の圧延過程でロール表面から剥離・脱
落する欠け落ちの現象を生じ易い。近時の熱延操業は、
生産性の向上等の要請から、高圧下・高熱負荷の傾向が
進み、それに伴つて上記問題はより顕著となりつつあ
る。本発明は、上記積層構造を有する熱延ロールについ
て、熱的・機械的負荷の最も大きい粗圧延スタンドのワ
ークロールに要請される、高圧下・高熱負荷の操業条件
に耐え得る強靱性および耐摩耗性を始めとする上記諸特
性を高め、ロール耐用寿命および被圧延材品質の向上・
安定化を可能とする改良された熱延ロールを提供しよう
とするものである。
The above-mentioned roll having a laminated structure in which the outer shell layer of the hot rolling roll is formed of high C-high Cr cast iron can be applied to a rough rolling stand having a large thermal and mechanical load. And exhibits better wear resistance than conventional rolls such as adamite cast iron rolls. However, there is a problem that resistance to rough surface, heat crack, chipping, and the like is not sufficient, and a slip with a material to be rolled easily occurs. According to the studies of the present inventors, the above-mentioned problems related to surface properties are as follows.
High C- high Cr cast iron forming the outer shell layer, M 7 C 3 type C
This is due to having a coarse structure containing a large amount of r carbide. In other words, skin roughness is likely to occur because the structure is coarse and the resistance to tissue flow under hot rolling conditions with large thermal and mechanical loads is low. The amount (area ratio) of hard M 7 C 3 type Cr carbide in the steel is as high as about 20 to 30%, so that sufficient toughness cannot be secured, and a large amount of hard carbide is contained. Therefore, the surface roughness of the roll in the process of using the actual machine is small, and this is a cause of the slip with the material to be rolled. Moreover, since the M 7 C 3 type Cr carbide has a so-called chrysanthemum petal-like coarse shape, a chipping phenomenon of peeling and falling off from the roll surface in a rolling process under high pressure and high heat load conditions is apt to occur. Recent hot rolling operations are
A demand for improvement in productivity and the like has led to a trend toward high pressure and a high heat load, and the above problem has become more remarkable. The present invention relates to a hot-rolled roll having the above-mentioned laminated structure, wherein a roll of a rough rolling stand having the largest thermal and mechanical load is provided.
The above characteristics such as toughness and abrasion resistance that can withstand the operating conditions of high pressure and high heat load required for crawl are improved, and the service life of the roll and the quality of the material to be rolled are improved.
It is an object of the present invention to provide an improved hot roll capable of stabilizing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の熱間圧延粗圧延
スタンド用ワークロールは、遠心力鋳造により積層形成
された外殻層と中間層、および中間層の内側に鋳造され
た軸芯材とからなる積層構造を有し、外殻層は、C:
0.8〜1.2%,Si:0.5〜1.5%,Mn:
0.5〜1.5%,Cr:3.0〜12.0%,Mo:
1.0〜3.0%,V:0.5%以上,2.0%未満,
Ni:0.5〜2.0%,残部実質的にFeからなる溶
湯組成を有する鋳鋼からなり、外殻層の組織に占める炭
化物量(面積率)は8%以下であり、中間層は、C:
1.0〜2.0%,Si:1.5〜2.5%,Mn:
1.0%以下,Ni:1.0%以下,残部実質的にFe
からなる溶湯組成を有する鋳鋼からなり、軸芯材はダク
タイル鋳鉄からなる、ことを特徴としている。
Means for Solving the Problems Hot rolling rough rolling of the present invention
The stand work roll has a laminated structure including an outer shell layer and an intermediate layer laminated by centrifugal casting, and a shaft core material cast inside the intermediate layer.
0.8-1.2%, Si: 0.5-1.5%, Mn:
0.5 to 1.5%, Cr: 3.0 to 12.0%, Mo:
1.0-3.0%, V: 0.5% or more, less than 2.0%,
Ni: 0.5 to 2.0%, the balance being cast steel having a molten metal composition substantially composed of Fe, the amount of carbide (area ratio) in the structure of the outer shell layer is 8% or less, and the intermediate layer is C:
1.0 to 2.0%, Si: 1.5 to 2.5%, Mn:
1.0% or less, Ni: 1.0% or less, balance substantially Fe
, And the shaft core is made of ductile cast iron.

【0006】[0006]

【作用】本発明の熱延ロールの外殻層を形成する鋳鋼
は、高C−高Cr鋳鉄に比べ、C量が少なく、また炭化
物形成元素であるCr量を少なくする一方において、V
を一定量含有する組成に調整されている。CrとCの結
合により形成されるM7 3 型炭化物〔(Fe,Cr)
7 3 〕は、前記のように菊花弁状の粗大な晶出形態を
呈するのに対し、VとCが結合して形成されるMC型の
VC炭化物の晶出形態は微細かつ均一である。本発明ロ
ールの外殻層は、鋳造溶湯の降温凝固過程でVC炭化物
が微細に晶出する効果として、デンドライトの成長が抑
制され、オーステナイト結晶粒が微細化される。更にそ
の結晶粒の微細化に伴つて、粒界に生成するM7 3
Cr炭化物も微細化される。この組織の微細化効果とし
て、高圧下・高熱負荷の実機使用における組織流動に対
する高い抵抗性が付与され、良好な耐肌荒れ性を示す。
またC量が少量に規制されているので、炭化物の生成量
が少なく、組織中に占める比率(面積率)は約8%以下
となり、従って靱性に富み、熱応力によるクラックの発
生・伝播に対する抵抗性が高く、耐熱亀裂性に優れてい
る。更に、組織中に占める炭化物量が抑制されている効
果として、ロールの実機使用過程において被圧延材との
スリップを回避するに必要な適度の表面粗度が付与され
る。しかも、その炭化物は微細な晶出形態を有している
ので、実機使用過程での耐欠け落ち性にも優れている。
The cast steel forming the shell layer of the hot-rolled roll of the present invention has a lower C content and a lower Cr content as a carbide-forming element than V-C cast iron.
Is adjusted to a composition containing a certain amount of M 7 C 3 type carbide formed by the combination of Cr and C [(Fe, Cr)
7 C 3 ] exhibits a chrysanthemum petal-like coarse crystallization form as described above, whereas the MC-type VC carbide formed by combining V and C has a fine and uniform crystallization form. . The outer shell layer of the roll of the present invention suppresses the growth of dendrites and refines austenite crystal grains as an effect that VC carbides are finely crystallized in the process of cooling and solidifying the molten cast metal. Further, as the crystal grains are refined, M 7 C 3 type Cr carbide generated at the grain boundaries is also refined. As an effect of the micronization of the structure, high resistance to the flow of the structure in actual use under a high pressure and a high heat load is imparted, and good surface roughness resistance is exhibited.
In addition, since the amount of C is regulated to a small amount, the amount of carbide generated is small, and the ratio (area ratio) in the structure is about 8% or less. Therefore, the toughness is high, and the resistance to crack generation and propagation due to thermal stress is high. High heat resistance and excellent heat crack resistance. Further, as an effect of suppressing the amount of carbide in the structure, an appropriate surface roughness required for avoiding slip with the material to be rolled in the actual use process of the roll is imparted. In addition, since the carbide has a fine crystallization form, it is also excellent in chipping resistance in the process of using the actual machine.

【0007】本発明のロールは、外殻層の炭化物量を上
記のように少量に抑制していながら、高度の摩耗抵抗性
を併せ有している。これは、VC炭化物が、マイクロビ
ッカース硬さHvで約2400〜3400と、Cr炭化物〔(F
e,Cr)7 3 〕のHv約1800〜2500に比べて著しく
高く、この高硬度炭化物が基地中に微細に分散している
効果として、炭化物の総量が少ないにも拘らず、高C-
高Cr鋳鉄と同等ないしそれを超える高度の耐摩耗性を
確保することを可能にしているのである。なお、外殻層
(Cr,Mo,V等の炭化物形成元素を含む)から、そ
の炭化物形成元素が、ダクタイル鋳鉄からなる軸芯材に
拡散・混入すると、軸芯材の強靱性を損なう原因となる
が、本発明では、外殻層のCr含有量が比較的低いの
で、外殻層からの拡散・混入はそれだけ少なく、かつそ
の拡散・侵入は中間層をバリアーとして効果的に抑制防
止され、従って高圧延荷重のベンディングに抗するため
の軸芯材の強度・靱性は十分に確保される。
The roll of the present invention has high abrasion resistance while suppressing the amount of carbide in the outer shell layer to a small amount as described above. This is because the VC carbide has a micro Vickers hardness Hv of about 2400 to 3400 and a Cr carbide [(F
e, Cr) 7 C 3 ], which is remarkably higher than the Hv of about 1800 to 2500. The effect of this high-hardness carbide being finely dispersed in the matrix is that despite the fact that the total amount of carbides is small, high C-
It is possible to secure a high level of wear resistance equal to or higher than that of high Cr cast iron. In addition, if the carbide forming element diffuses and mixes from the outer shell layer (including carbide forming elements such as Cr, Mo, and V) into the shaft core made of ductile cast iron, it may cause the toughness of the shaft core to be impaired. However, in the present invention, since the Cr content of the outer shell layer is relatively low, the diffusion and intrusion from the outer shell layer are correspondingly small, and the diffusion and intrusion are effectively suppressed and prevented using the intermediate layer as a barrier, Accordingly, the strength and toughness of the shaft core material for resisting bending under a high rolling load are sufficiently ensured.

【0008】以下、本発明のロールについて、まず外殻
層の鋳鋼溶湯の成分限定理由を説明する。 C:0.8〜1.2% Cは、Cr,Mo,V等と結合して炭化物を形成し、耐
摩耗性の向上に寄与する。0.8%に満たないと、炭化
物の生成量が不足し、耐摩耗性を充分に高めることがで
きない。他方1.2%を超えると、炭化物の過剰生成に
より、靱性が低下し、耐熱亀裂性が損なわれる。
Hereinafter, the reasons for limiting the components of the molten cast steel in the outer shell layer of the roll of the present invention will be described. C: 0.8 to 1.2% C combines with Cr, Mo, V and the like to form carbides, and contributes to improvement of wear resistance. If the content is less than 0.8%, the amount of carbide generated is insufficient, and the wear resistance cannot be sufficiently increased. On the other hand, when it exceeds 1.2%, the toughness is reduced due to the excessive generation of carbides, and the heat crack resistance is impaired.

【0009】Si:0.5〜1.5% Siは、鋳鋼溶湯の脱酸剤として添加される。その量が
0.5%に満たないと、脱酸効果が不足し、他方1.5
%を超えると、脆化を招き、耐熱亀裂性が低下する。
Si: 0.5-1.5% Si is added as a deoxidizing agent for molten cast steel. If the amount is less than 0.5%, the deoxidizing effect is insufficient, while 1.5%
%, It causes embrittlement and lowers thermal crack resistance.

【0010】Mn:0.5〜1.5% Mnは、鋳鋼溶湯の脱酸剤として、また不純分であるS
をMnSとして固定無害化する元素として、少なくとも
0.5%を必要とする。しかし、1.5%を超えると、
残留オーステナイトが生じ易くなり、硬度・耐摩耗性の
不足を招く。
Mn: 0.5 to 1.5% Mn is used as a deoxidizing agent for molten cast steel and is an impure S component.
Requires at least 0.5% as an element for fixing and detoxifying MnS. However, if it exceeds 1.5%,
Retained austenite is likely to be generated, resulting in insufficient hardness and wear resistance.

【0011】Cr:3.0〜12.0% Crは、基地中に固溶して基地を強化し、一部はCr系
炭化物を形成して耐摩耗性の向上に寄与する。この効果
を得るために少なくとも3.0%を必要とする。添加増
量により効果を増すが、12.0%を超えると、Cr系
炭化物の生成量が不必要に増量すると共に、高硬度を有
する微細なVC炭化物の生成量の不足をきたし、靱性の
低下とそれに伴う耐肌荒れ性の低下等の不具合を招く。
Cr: 3.0 to 12.0% Cr forms a solid solution in the matrix to strengthen the matrix, and partially forms a Cr-based carbide to contribute to improvement in wear resistance. At least 3.0% is required to achieve this effect. The effect is increased by increasing the amount of addition, but if it exceeds 12.0%, the generation amount of Cr-based carbides increases unnecessarily, and the generation amount of fine VC carbides having high hardness is insufficient. This causes inconveniences such as a decrease in resistance to rough skin.

【0012】Mo:1.0〜3.0% Moは、基地中に固溶して焼入れ性の向上および焼戻し
脆性の防止に奏効し、かつ高温特性の改善効果を有する
ほか、その一部はMo系炭化物を形成して耐摩耗性の向
上に寄与する。これらの効果を確保するためには、少な
くとも1.0%を必要とする。添加増量に伴い効果を増
すが、3.0%を超えると、過飽和となり、それ以上の
添加は無駄であるばかりか、残留オーステナイトの安定
化を招き、硬度・耐摩耗性の不足をきたす原因となる。
Mo: 1.0 to 3.0% Mo forms a solid solution in the matrix to improve hardenability and prevent temper brittleness, and has an effect of improving high-temperature properties. It forms Mo-based carbides and contributes to improvement of wear resistance. To ensure these effects, at least 1.0% is required. The effect increases with the increase in the amount of addition, but if it exceeds 3.0%, it becomes supersaturated, and further addition is not only useless, but also causes stabilization of retained austenite and causes insufficient hardness and wear resistance. Become.

【0013】V:0.5%以上,2.0%未満 Vは、Cと結合して微細で高硬度のVC炭化物を形成す
ることにより、耐摩耗性の向上に最も寄与する元素であ
る。そのMC型炭化物は、高C−高Cr鋳鉄の基地中に
晶出するM7 3 型Cr炭化物に比べて著しく微細であ
り、その微細晶出の効果として、樹枝状晶の成長が抑制
され、オーステナイト結晶粒が微細化されると同時に、
粒界に生成するM7 3 型のCr系炭化物も微細化され
る。この組織の微細・均一化により、耐肌荒れ性等の表
面特性の顕著な改善効果が達成される。上記Vの添加効
果を充分なものとするには、少なくとも0.5%を必要
とする。添加増量により効果の増加をみるが、過度に増
量すると、炭化物生成量が過剰となると共に、遠心力鋳
造工程において、遠心力による該炭化物の比重分離が顕
著となり、上記表面特性の改善効果が損なわれる。この
ため、2.0%未満とする。
V: 0.5% or more and less than 2.0% V is an element that most contributes to improvement of wear resistance by forming fine and high-hardness VC carbides by combining with C. The MC type carbide is remarkably finer than the M 7 C 3 type Cr carbide crystallized in the matrix of high C-high Cr cast iron, and as a result of the fine crystallization, the growth of dendrites is suppressed. , While the austenite crystal grains are refined,
M 7 C 3 type Cr-based carbides generated at grain boundaries are also refined. Due to the fineness and uniformity of the structure, a remarkable improvement effect of surface characteristics such as skin roughness resistance is achieved. At least 0.5% is necessary for the effect of adding V to be sufficient. Although the effect is seen to increase with the increase in
If the amount is too large, the amount of carbide generated becomes excessive, and the specific gravity separation of the carbide due to centrifugal force becomes significant in the centrifugal casting step, thereby impairing the effect of improving the surface characteristics. this
Therefore, it is set to less than 2.0%.

【0014】Ni:0.5〜2.0% Niは基地中に固溶して焼入れ性を高める効果を有す
る。0.5%に満たないと、その効果が得られず、他方
2.0%を超えると、残留オーステナイトを生じ易く、
硬度の不足をきたす原因となる。
Ni: 0.5 to 2.0% Ni has the effect of forming a solid solution in the matrix to enhance the hardenability. If it is less than 0.5%, the effect cannot be obtained, while if it exceeds 2.0%, retained austenite is liable to occur,
It causes insufficient hardness.

【0015】次に、外殻層と軸芯材との層界面に形成さ
れる中間層について説明する。中間層は、前記のように
Cr,Mo,V等の炭化物形成元素が外殻層から軸芯材
に拡散・混入するのを防止する役目を有する層であるか
ら、この鋳造に使用される鋳鋼溶湯はCr,Mo,V等
の炭化物形成元素を含まず、これを付随する場合にも、
溶製技術上不可避的に混入する範囲の量(約0.05%
以下)に制限される。また、中間層は、外殻層の融点よ
り低い鋳込み温度で鋳造できることが必要である。鋳込
み温度が高くなると、その溶湯の鋳込み時の熱影響で生
じる外殻層の再溶融量が多くなるため、鋳造される中間
層のCr,Mo,V等が増量し、このことは中間層から
軸芯材に対するこれらの元素の拡散・混入量の増加とそ
の強靱性の劣化を招く原因となるからである。この中間
層を形成する鋳鋼溶湯の成分限定理由は次のとおりであ
る。
Next, the intermediate layer formed at the layer interface between the outer shell layer and the shaft core will be described. The intermediate layer is a layer that serves to prevent carbide-forming elements such as Cr, Mo, and V from diffusing and mixing into the mandrel from the outer shell layer as described above. The molten metal does not contain carbide forming elements such as Cr, Mo, V, etc.
The amount inevitably mixed in the melting technology (about 0.05%
Below). Also, the intermediate layer needs to be castable at a casting temperature lower than the melting point of the outer shell layer. When the casting temperature is increased, the amount of remelting of the outer shell layer caused by the heat effect at the time of casting the molten metal increases, so that the amount of Cr, Mo, V, etc. of the intermediate layer to be cast increases. This is because these elements cause an increase in the amount of diffusion and mixing of these elements into the shaft core material and a deterioration in toughness thereof. The reasons for limiting the components of the molten cast steel forming this intermediate layer are as follows.

【0016】C:1.0〜2.0% Cは、鋳鋼の融点を下げ、鋳込み温度を低くする効果を
有する。1.0%に満たないと、鋳込み温度が高く、外
殻層の再溶融を抑制防止することが困難となる。他方
2.0%を上限とするのは、炭化物形成元素が拡散・混
入した場合の炭化物の生成に伴う靱性の劣化を防止する
ためである。
C: 1.0 to 2.0% C has the effect of lowering the melting point of cast steel and lowering the casting temperature. If it is less than 1.0%, the casting temperature is high, and it is difficult to suppress and prevent remelting of the outer shell layer. On the other hand, the upper limit is set to 2.0% in order to prevent the deterioration of toughness due to the formation of carbide when the carbide forming element is diffused and mixed.

【0017】Si:1.5〜2.5% Siは、脱酸剤として1.5%以上を必要とする。しか
し、2.5%を超えると、脆化を招き、中間層の抗張力
の低下をきたす。
Si: 1.5 to 2.5% Si requires 1.5% or more as a deoxidizing agent. However, if it exceeds 2.5%, embrittlement is caused and the tensile strength of the intermediate layer is reduced.

【0018】Mn:1.0%以下 Mnは、脱酸作用、および不純物SをMnSとして固定
化する効果を有する。この効果は、1.0%以下の量で
得ることができ、それ以上の添加を必要としない。
Mn: 1.0% or less Mn has a deoxidizing effect and an effect of fixing impurities S as MnS. This effect can be obtained in amounts of 1.0% or less, and does not require further addition.

【0019】Ni:1.0%以下 Niは、黒鉛化と基地の強化に有効な元素である。黒鉛
の晶出は、溶湯の凝固に伴う体積収縮を緩和し引け巣の
防止に奏効する。この効果は、1.0%以下の量で得る
ことができ、それを超える添加は不要である。
Ni: 1.0% or less Ni is an element effective for graphitization and strengthening of the matrix. The crystallization of graphite is effective in reducing volume shrinkage accompanying solidification of the molten metal and preventing shrinkage cavities. This effect can be obtained in an amount of 1.0% or less, and no additional addition is necessary.

【0020】上記中間層を介して形成される軸芯材はダ
クタイル鋳鉄が適用される。ダクタイル鋳鉄は、強靱性
を備えた熱延用ロール材として周知の材料であり、その
化学組成は、C:2.5〜4.0%,Si:2.5〜
3.5%,Mn:0.5%以下,Ni:0.5〜1.0
%,Cr:0.5%以下,Mg:0.02〜0.08
%,残部Feからなる。
As the core material formed through the intermediate layer, ductile cast iron is used. Ductile cast iron is a material known as a tough roll material for hot rolling, and its chemical composition is C: 2.5 to 4.0%, Si: 2.5 to
3.5%, Mn: 0.5% or less, Ni: 0.5 to 1.0
%, Cr: 0.5% or less, Mg: 0.02 to 0.08
%, With the balance being Fe.

【0021】本発明の熱延用ワークロールは、遠心力鋳
造と、置き注ぎ鋳造の2段階の鋳造工程により製造され
る。まず横型遠心力鋳造機において、鋳型内に外殻層と
なる鋳鋼溶湯を鋳込み、遠心力の作用で鋳型内面に外殻
層を形成し、その外殻層が内面までほぼ凝固した後、中
間層となる鋳鋼溶湯を鋳込み、外殻層の内面に中間層を
積層形成する。ついで、その鋳型を直立させると共に、
鋳型の上端と下端とに砂型鋳型を付加したうえ、中間層
の内側空間内にダクタイル鋳鉄溶湯の鋳込み(置き注ぎ
鋳造)を行って軸芯材を形成する。上記鋳造により得ら
れた積層鋳造体(ロール)は、調質のための熱処理とし
て、焼入れ・焼戻し処理が施される。焼入れ処理は、温
度900〜1000℃に加熱保持したのち、急冷(強制
空冷)することにより達成され、焼戻し処理は、温度4
50〜600℃に加熱保持した後、徐冷(空冷)するこ
とにより達成される。熱処理の後、所定の機械加工が施
されて製品ロールに仕上げられる。
The work roll for hot rolling of the present invention is manufactured by a two-stage casting process of centrifugal casting and cast-in-place casting. First, in a horizontal centrifugal casting machine, a cast steel melt serving as an outer shell layer is cast in a mold, and an outer shell layer is formed on the inner surface of the mold by the action of centrifugal force. Then, an intermediate layer is formed on the inner surface of the outer shell layer. Then, while erecting the mold,
A sand mold is added to the upper and lower ends of the mold, and a ductile cast iron melt is cast (place casting) in the inner space of the intermediate layer to form a shaft core material. The laminated cast body (roll) obtained by the casting is subjected to a quenching / tempering treatment as a heat treatment for refining. The quenching treatment is achieved by heating and holding at a temperature of 900 to 1000 ° C., followed by rapid cooling (forced air cooling).
This is achieved by gradually cooling (air cooling) after heating and holding at 50 to 600 ° C. After the heat treatment, predetermined machining is performed to finish the product roll.

【0022】[0022]

【実施例】【Example】

〔1〕供試ロールの製造 外殻層と中間層を積層形成する遠心力鋳造と、軸芯材を
形成する置き注ぎ鋳造により、図1に示す積層鋳造体を
製造し、熱処理を施した後、仕上げ機械加工を加えて供
試ロールA(発明例)およびロールB(比較例)を得
る。ロールサイズは、胴部外径1200mm,胴長25
00mmであり、胴部の表面仕上げ粗さは、6Sであ
る。表1に、供試ロールAおよびBの各層の鋳造溶湯組
成(Wt%)および層の厚さ(mm)を示す。供試ロール
Bの外殻層の材種は高C−高Cr鋳鉄(特公昭58-30382
号公報所載の外殻層材料に相当) である。
[1] Production of test rolls The laminated cast body shown in FIG. 1 is produced by centrifugal casting in which the outer shell layer and the intermediate layer are laminated and cast-in-place casting in which the shaft core material is formed, and is subjected to heat treatment. Then, finish machining is performed to obtain a test roll A (inventive example) and a roll B (comparative example). The roll size is 1200 mm in outer diameter of the trunk and 25 in the trunk length.
00 mm and the surface finish roughness of the trunk is 6S. Table 1 shows the composition (Wt%) and the thickness (mm) of the cast molten metal of each layer of the test rolls A and B. The material of the outer shell layer of the test roll B is high C-high Cr cast iron (Japanese Patent Publication No. 58-30382).
No. 2).

【0023】〔2〕供試ロールの表面硬さおよび外殻層
の組織 (1)表面硬さ ロールA(発明例):HS 78.5±0.6 ロールB(比較例):HS 72.3±0.7 (2)外殻層の組織 図2および図3に、ロールA(発明例)およびロールB
(比較例)の外殻層の金属組織(エッチング:5%硝酸
アルコール,10秒間)を示す(倍率 各図共、(1):×
100,(2):×400 )。図中の黒い部分はマトリックス、白
い部分は炭化物である。図3に示すロールB(比較例)
は、鋳造凝固過程で成長した樹枝状の名残りをとどめ、
炭化物粒も大きく、粗大な組織を呈している。これに対
し、図2のロールA(発明例)は、樹枝状の成長が抑制
され、微細な組織を呈している。それぞれの組織に占め
る炭化物量は下記のとおりである。 ロールA(発明例):4.8面積%(図2) ロールB(比較例):29.6面積%(図3)
[2] Surface Hardness of Test Roll and Structure of Outer Shell Layer (1) Surface Hardness Roll A (Inventive Example): H S 78.5 ± 0.6 Roll B (Comparative Example): H S 72.3 ± 0.7 (2) Structure of outer shell layer FIGS. 2 and 3 show roll A (inventive example) and roll B
The metal structure (etching: 5% nitric acid alcohol, 10 seconds) of the outer shell layer of (Comparative Example) is shown (magnification: (1): ×
100, (2): × 400). The black part in the figure is the matrix, and the white part is the carbide. Roll B shown in FIG. 3 (comparative example)
Keeps the dendritic remnants grown during the casting and solidification process,
The carbide grains are also large and have a coarse structure. On the other hand, the roll A (invention example) in FIG. 2 has a fine structure in which dendritic growth is suppressed. The amount of carbide occupying each structure is as follows. Roll A (Invention Example): 4.8 area% (FIG. 2) Roll B (Comparative Example): 29.6 area% (FIG. 3)

【0024】〔3〕実機使用試験 供試ロールAおよびBを、ホットストリップミルにおけ
る粗圧延スタンド(熱的・機械的負荷の最も大きい圧延
スタンドである)のワークロールとし、数回の実機使用
試験(各回の圧延量は、それぞれ25000〜4500
0トンである)に供し、表2に示す結果を得た。表中の
表面粗度(Rmax )および摩耗量は、試験使用後の測定
値の平均である。同表から明らかなように、比較例のロ
ールBは、胴部(外殻層表面)の肌荒れや,欠け落ち、
および被圧延材とのスリップ等が生じているのに対し、
発明例のロールAでは、肌荒れ,欠け落ち,スリップの
発生はなく、かつ摩耗減量も減少している。この優れた
耐肌荒れ性,耐スリップ性,耐欠け落ち性等は、図2に
示したように、組織が微細で、炭化物量も程良く抑制さ
れていることによるものであり、また炭化物量が抑制さ
れているにも拘らず、高度の耐摩耗性を有しているの
は、硬質のVC炭化物が微細かつ均一に分散しているこ
とによるものであって比較例のロールBとの差異は歴然
である。なお、使用試験終了後の軸芯材の化学組成を分
析した結果、Cr,Mo,V等の炭化物形成元素の増加
は微量(Cr:0.09%→0.49%、Mo:0.02%→0.12
%、V:trace→0.05%)であり、その抗張力は約43
5N/mm2 と十分なレベルを維持していることが認め
られた。
[3] Use test of actual machine The test rolls A and B are used as work rolls of a rough rolling stand (a roll stand having the largest thermal and mechanical load) in a hot strip mill, and several actual machine use tests are performed. (Each rolling amount is 25000-4500
0 tons) to obtain the results shown in Table 2. The surface roughness ( Rmax ) and the amount of wear in the table are the average of the measured values after the test use. As is clear from the table, the roll B of the comparative example has rough skin and chipping of the trunk (the surface of the outer shell layer),
And slip with the material to be rolled, etc.
In the case of the roll A of the invention, there is no occurrence of rough skin, chipping and slippage, and the wear loss is also reduced. As shown in FIG. 2, the excellent surface roughness resistance, slip resistance, chipping resistance and the like are due to the fact that the structure is fine and the amount of carbide is moderately suppressed. Despite being suppressed, it has high abrasion resistance because hard VC carbides are finely and uniformly dispersed, and the difference from the roll B of the comparative example is as follows. It is obvious. In addition, as a result of analyzing the chemical composition of the shaft core material after the end of the use test, the increase of carbide forming elements such as Cr, Mo, and V was trace (Cr: 0.09% → 0.49%, Mo: 0.02% → 0.12).
%, V: trace → 0.05%), and its tensile strength is about 43%.
It was confirmed that a sufficient level of 5 N / mm 2 was maintained.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の熱間圧延用ワークロールは、耐
摩耗性、耐肌荒れ性、耐熱亀裂性,耐欠け落ち性、およ
び被圧延材とのスリップを略完全に防止し得る改良され
た表面特性を有すると共に、高荷重のベンディングに抗
する充分な強靱性を備えており、熱的・機械的負荷の最
も大きい粗圧延スタンド用ワークロールとして、近時の
高圧下・高熱負荷の苛酷な使用環境において安定に使用
することができ、耐用寿命の向上・ロールメンテナンス
の軽減、ライン効率の向上、および圧延品質の向上等に
寄与するものである。
The work roll for hot rolling according to the present invention has improved abrasion resistance, rough surface resistance, heat crack resistance, chipping resistance, and almost complete prevention of slip with the material to be rolled. It has surface properties and has sufficient toughness to withstand high-load bending, so it can withstand thermal and mechanical loads.
As rough rolling stand work roll larger, can be stably used in harsh use environments of recent high pressure-high heat load, reduce improve roll maintenance service life, improvement in line efficiency, and rolling quality It contributes to the improvement of the quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ロールの積層構造を示す軸方向断面図である。FIG. 1 is an axial sectional view showing a laminated structure of rolls.

【図2】実施例におけるロールA(発明例)の外殻層の
金属組織を示す図面代用顕微鏡写真である〔(1)図は
倍率×50,(2)図は倍率×400〕。
FIG. 2 is a micrograph instead of a drawing showing a metal structure of an outer shell layer of a roll A (inventive example) in an example (FIG. (1) is a magnification of × 50, and (2) is a magnification of × 400).

【図3】実施例におけるロールB(比較例)の外殻層の
金属組織を示す図面代用顕微鏡写真である〔(1)図は
倍率×50,(2)図は倍率×400〕。
FIG. 3 is a micrograph instead of a drawing showing a metal structure of an outer shell layer of a roll B (comparative example) in an example (FIG. (1) is a magnification of × 50, and (2) is a magnification of × 400).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:外殻層、2:中間層、3:軸芯材。 1: outer shell layer, 2: middle layer, 3: core material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 37/08 C22C 37/08 Z 38/00 301 38/00 301L 302 302E 38/56 38/56 (56)参考文献 特開 平2−258949(JP,A) 特開 平5−271855(JP,A) 特開 平3−254354(JP,A) 特開 平3−122249(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C22C 37/08 C22C 37/08 Z 38/00 301 38/00 301L 302 302E 38/56 38/56 (56) References JP JP-A-2-258949 (JP, A) JP-A-5-271855 (JP, A) JP-A-3-254354 (JP, A) JP-A-3-122249 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 遠心力鋳造により積層形成された外殻層
と中間層、および中間層の内側に鋳造された軸芯材とか
らなる積層構造を有し、 外殻層は、C:0.8〜1.2%,Si:0.5〜1.
5%,Mn:0.5〜1.5%,Cr:3.0〜12.
0%,Mo:1.0〜3.0%,V:0.5%以上,
2.0%未満,Ni:0.5〜2.0%,残部実質的に
Feからなる溶湯組成を有する鋳鋼からなり、外殻層の
組織に占める炭化物量(面積率)は8%以下であり、 中間層は、C:1.0〜2.0%,Si:1.5〜2.
5%,Mn:1.0%以下,Ni:1.0%以下,残部
実質的にFeからなる溶湯組成を有する鋳鋼からなり、 軸芯材はダクタイル鋳鉄からなる、ことを特徴とする熱
間圧延粗圧延スタンド用ワークロール。
1. A laminated structure comprising an outer shell layer and an intermediate layer laminated by centrifugal force casting, and a shaft core material cast inside the intermediate layer. 8 to 1.2%, Si: 0.5 to 1.
5%, Mn: 0.5 to 1.5%, Cr: 3.0 to 12.
0%, Mo: 1.0 to 3.0%, V: 0.5% or more,
Less than 2.0%, Ni: 0.5 to 2.0%, the balance substantially consisting of cast steel having a molten metal composition of Fe, and the amount of carbide (area ratio) in the structure of the outer shell layer is 8% or less. Yes, the intermediate layer is C: 1.0-2.0%, Si: 1.5-2.
5%, Mn: 1.0% or less, Ni: 1.0% or less, balance is substantially composed of cast steel having a molten metal composition of Fe, and the shaft core is composed of ductile cast iron. Work roll for rolling rough rolling stand .
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