JP3116043B1 - 熱間圧延用ロール - Google Patents

熱間圧延用ロール

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JP3116043B1 JP11304927A JP30492799A JP3116043B1 JP 3116043 B1 JP3116043 B1 JP 3116043B1 JP 11304927 A JP11304927 A JP 11304927A JP 30492799 A JP30492799 A JP 30492799A JP 3116043 B1 JP3116043 B1 JP 3116043B1
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Abstract

【要約】 【課題】 耐肌荒れ性と耐ヒートクラック性を確保しな
がら耐摩耗性を大幅に改良したダクタイル鋳鉄を用いた
熱間圧延用ロールの提供を課題とする。また耐肌荒れ性
と耐ヒートクラック性を確保しながら、更に耐摩耗性と
優れた強靭性を有するダクタイル鋳鉄を用いた熱間圧延
用ロールの提供を課題とする。 【解決手段】 成分組成が重量%で、C:2.5〜3.
8%、Si:1.0〜2.5%、Mn:0.3〜1.5
%、Ni:0.5〜3.5%、Cr:0.1〜1.5
%、Mo:0.2〜2.5%、及びW、V、Nbの1種
又は2種以上、W+V+Nb:0.3〜2.0%を含有
すると共に、残部が実質的にFeから成るダクタイル鋳
鉄を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱間圧延用ロールに
関する。
【0002】
【従来の技術】線材圧延、棒鋼圧延等の熱間圧延に用い
られるロール材として、最近は鋳鉄系ロール材の数倍の
耐摩耗性を持つハイス系ロール材が実用化されてきてい
る。が、ハイス系ロール材は一般に高価であり、しかも
特有の肌荒れが生じ易い欠点がある。またハイクロム鋳
鉄、Ni−グレン材等は硬度がショア硬度で80前後あ
り、耐摩耗性に優れているが、耐肌荒れ性の点で、ダク
タイル鋳鉄材よりも劣っている。このため、圧延肌を重
視する圧延工場等においては、安定した耐肌荒れ性と耐
ヒートクラック性を有するダクタイル鋳鉄材を用いた熱
間圧延用ロールが多数使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記熱間圧
延用ロールに用いられている従来のダクタイル鋳鉄材
は、ショア硬度で70程度が上限であり、耐肌荒れ性と
耐ヒートクラック性は良いが耐摩耗性が今一歩であると
いう状況があった。
【0004】そこで本発明は、上記従来のダクタイル鋳
鉄を用いた熱間圧延用ロールの問題点を解消し、耐肌荒
れ性と耐ヒートクラック性を確保しながら耐摩耗性を大
幅に改良したダクタイル鋳鉄を用いた熱間圧延用ロール
の提供を課題とする。また耐肌荒れ性と耐ヒートクラッ
ク性を確保しながら、更に耐摩耗性と優れた強靭性を有
するダクタイル鋳鉄を用いた熱間圧延用ロールの提供を
課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の熱間圧延用ロールは、単層から成る熱間圧延用ロー
ルであって、成分組成が重量%で、C:3.3〜3.6
%、Si:1.3〜1.8%、Mn:0.6〜1.0
%、Ni:2.4〜3.0%、Cr:0.2〜0.7
%、Mo:0.6〜2.0%、W:0.3〜1.0%、
及びV、Nbの1種又は2種を0.3〜1.0%含有す
ると共に、残部が実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄
を用い、単層ロールとして鋳造されたものを歪取熱処理
と残留オーステナイトの変態を促す調質熱処理を施し
て、硬度をショア硬度で70以上にしてあることを第1
の特徴としている。また本発明の熱間圧延用ロールは、
単層から成る熱間圧延用ロールであって、成分組成が重
量%で、C:3.3〜3.6%、Si:1.7〜2.2
%、Mn:0.3〜0.6%、Ni:1.8〜2.5
%、Cr:0.1〜0.4%、Mo:0.6〜2.0
%、W:0.3〜1.0%、及びV、Nbの1種又は2
種を0.3〜1.0%含有すると共に、残部が実質的に
Feからなるダクタイル鋳鉄を用い、単層ロールとして
鋳造されたものを一旦オーステナイト化した後、ベイナ
イト変態させて基地をベイナイトにすると共に、基地中
に微細炭化物を分散させてあることを第2の特徴として
いる
【0006】上記本発明の第1の特徴によれば、単層か
ら成る熱間圧延用ロールを、そこに示される限定された
成分をもつダクタイル鋳鉄を用いて鋳造し、これに歪取
熱処理と残留オーステナイトの変態を促す調質熱処理を
施して、硬度をショア硬度で70以上に構成したこと
で、ダクタイル鋳鉄ロールが有する良好な肌荒れ性と耐
ヒートクラック性の他に、高硬質の性質と高い耐摩耗性
を備え、且つ鋳造時に生じる残留応力の除去と残留オー
ステナイトによる組織の不安定性が除去された良好な単
層の熱間圧延用ロールを得ることができる。また本発明
の第2の特徴によれば、単層から成る熱間圧延用ロール
を、そこに示される限定された成分をもつダクタイル鋳
鉄を用いて鋳造し、これを一旦オーステナイト化した
後、ベイナイト変態させて基地をベイナイトにすると共
に、基地中に微細炭化物を分散させて構成したことで、
ダクタイル鋳鉄ロールが有する良好な肌荒れ性と耐ヒー
トクラック性の他に、強靭性と耐摩耗性を備えた単層の
熱間圧延用ロールを得ることができる。このようにして
得られるロールは、粗列スタンド用ロールとして適して
いる。
【0007】本発明の熱間圧延用ロールについて、それ
に用いられるダクタイル鋳鉄の成分組成における各成分
元素の含有範囲の限定理由について、以下に説明する。
併せて前記第2の特徴による熱処理で得られる高硬度ダ
クタイル鋳鉄により望ましい成分組成と、前記第3の特
徴による熱処理で得られる強靭ダクタイル鋳鉄により望
ましい成分組成について説明する。尚、成分組成は全て
重量%で示す。
【0008】Cの含有量は2.5〜3.8%とする。高
硬度ダクタイル鋳鉄の場合には、黒鉛、セメンタイトを
晶出させるために3.3〜3.6%が好ましい。また強
靭ダクタイル鋳鉄の場合には、耐ヒートクラック性に重
要な黒鉛を多く晶出させるために、同様に3.3〜3.
6%が好ましい。
【0009】Siの含有量は1.0〜2.5%とする。
Siは黒鉛促進化元素で、少ないと黒鉛が晶出しない。
また多すぎると材質を脆くする。よって1.0〜2.5
%とした。高硬度ダクタイル鋳鉄の場合、好ましくは
1.3〜1.8%とする。また強靭ダクタイル鋳鉄の場
合、高硬度ダクタイル鋳鉄よりも多めの1.7〜2.2
%が好ましい。
【0010】Mnの含有量は0.3〜1.5%とする。
Mnは炭化物生成元素で、少ないとセメンタイトが晶出
しにくい。また多すぎると内部まで硬くなりすぎて脆く
なる。よって0.3〜1.5%とした。高硬度ダクタイ
ル鋳鉄の場合、好ましくは0.6〜1.0%とする。ま
た強靭ダクタイル鋳鉄の場合、高硬度ダクタイル鋳鉄よ
りも少ないめに0.3〜0.6%が好ましい。
【0011】Niの含有量は、0.5〜3.5%とす
る。Niは黒鉛化促進元素である。また含有により基地
の強化、焼入れ性の向上を図ることができる。少ないと
硬度が上がらず、多すぎると残留オーステナイトが多く
なって割れ易く、靭性も低下する。よって0.5〜3.
5%とした。高硬度ダクタイル鋳鉄の場合、好ましくは
2.4〜3.0%とする。また強靭ダクタイル鋳鉄の場
合、高硬度ダクタイル鋳鉄よりも少ないめに1.8〜
2.5%が好ましい。
【0012】Crの含有量は0.1〜1.5%とする。
Crは炭化物生成元素である。少ないとセメンタイトが
晶出し難い。多くなりすぎると硬くなりすぎて割れ易
く、靭性、耐ヒートクラック性が低下する。よって0.
1〜1.5%とした。高硬度ダクタイル鋳鉄の場合、好
ましくは0.2〜0.7%とする。また強靭ダクタイル
鋳鉄の場合、0.1〜0.4%が好ましい。
【0013】Moの含有量は0.2〜2.5%とする。
Moは基地強化、焼入れ性を向上させる。少ないと硬度
が出ず、多すぎると割れ易くなる。従来の一般的なダク
タイル鋳鉄の場合は0.2〜0.6%程度であるが、本
発明では基地中に微細なMC型炭化物、MC型炭化
物を晶出または析出させて、耐摩耗性を向上させる。高
硬度ダクタイル鋳鉄の場合、好ましくは0.6〜2.0
%とする。また強靭ダクタイル鋳鉄の場合も0.6〜
2.0%が好ましい。
【0014】WとVとNbは、その1種又は2種以上を
全体で0.3〜2.0%含有させる。WはMC型炭化
物及びMC型炭化物を、V及びNbはMC型炭化物を
晶出または析出し、耐摩耗性を向上させる。各元素とも
1.0%を超えて含有させると粗大な一次炭化物が晶出
し、黒鉛晶出量が少なくなり、耐肌荒れ性、耐ヒートク
ラック性を劣化させる。ダクタイル鋳鉄ロールの持つ優
れた耐肌荒れ性を確保するためには、基地中に微細な炭
化物を晶出または析出させることが必要である。高硬度
ダクタイル鋳鉄の場合も強靭ダクタイル鋳鉄の場合も、
望ましくはWを0.3〜1.0%、V又はNbを0.3
〜1.0%とするのが良い。
【0015】上記した成分組成のダクタイル鋳鉄を鋳込
むと、鋳放し状態でショア硬度が75前後になるため、
製造時に割れ易い状況がある。また当然ながら残留応力
も高い。上記のような理由から、高硬度ダクタイル鋳鉄
の場合には、残留オーステナイトの変態をさせるための
調質熱処理、及び十分な歪み取りを行うための歪取熱処
理を行う必要がある。このため、歪み取りと残留オース
テナイトの変態を促すための歪取調質熱処理を行う。こ
の歪取調質熱処理は、ロール用に鋳造されたダクタイル
鋳鉄を鋳放しの状態から400〜600℃、好ましくは
500〜600℃に加熱して、例えば5〜15時間保持
し、その後できるだけゆっくりと徐冷する。が、前記歪
取調質熱処理の時間については被熱処理材の量や厚み等
に左右されるので、特に限定されるものではない。要す
るに前記歪取熱処理と残留オーステナイトの変態を促す
調質熱処理が十分になされるように、温度、時間を調整
すればよい。
【0016】一方、強靭ダクタイル鋳鉄の場合には、優
れた耐ヒートクラック性、強靭性を確保するために、焼
入れ・焼戻し処理により基地を完全にベイナイト化す
る。この焼入れ・焼戻し処理は、ロール用に鋳造された
ダクタイル鋳鉄を、鋳放し状態から800〜1000℃
に加熱して、例えば5〜15時間保持した後、パーライ
ト変態をさせない速度で、ベイナイト変態域(例えば4
50〜500℃)まで冷却し、500〜600℃の温度
で5〜15時間保持した後、できるだけゆっくり徐冷さ
せることで行うことができる。前記において、鋳放し状
態のものを800〜1000℃に加熱して、適当に保持
するのは、基地を一旦オーステナイト化するための処理
である。また前記5〜15時間の保持時間は被熱処理材
料の量や厚み等、実際に温度上昇に要する時間も考慮し
た時間であって、要するに基地全体がオーステナイト化
するのに必要な時間であればよく、その時間は前記5〜
15時間に限定されるものではない。また前記ベイナイ
ト変態域(例えば450〜500℃)まで冷却し、50
0〜600℃の温度で5〜15時間保持するのは、基地
全体をベイナイト化するための処理である。5〜15時
間の保持時間は被熱処理材料の量や厚み等を考慮した時
間であって、要するに基地全体がベイナイト化するのに
必要な時間であればよく、その保持時間に限定されるも
のではない。
【0017】
【実施例】本発明に係る成分組成を持つダクタイル鋳鉄
にて、胴径460mm、胴長820mmのロールを鋳造
した。実施例1〜5の成分組成を表1に示す。また比較
例として、W、V、Nbを含まない成分で、同様のロー
ルを鋳造した。比較例1〜2の成分組成を同様に表1に
示す。実施例1、2、3及び比較例1については540
℃で10時間、歪取調質熱処理を施して徐冷した。また
実施例4、5及び比較例2については基地をベイナイト
化するために、800〜1000℃で10時間保持した
後450〜500℃に焼入れ、更に500〜600℃に
10時間保持した後、徐冷した。得られた各実施例の組
織においては、光学顕微鏡の範囲では比較例との組織的
差は検出できなかったが、電子顕微鏡では、実施例の各
組織において、基地中に非常に微細な炭化物が均一に分
布していることが認められた。次に各実施例の機械的性
質を調べた。その結果を表2に示す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】実施例1、2、3とそれらに対応する比較
例1とを比較すると、引っ張り強さ、伸び、シャルピー
衝撃値においてほぼ同等である。また破壊靭性において
は実施例が比較例より若干劣るものの、ショア硬度では
実施例が比較例をかなり上回っていることが判る。よっ
て全体として実施例1、2、3は、比較例1に対してほ
ぼ同等な強度を有し、且つ耐摩耗性の向上が期待できる
ことが判る。なお耐肌荒れ性は両者共、同程度に良好で
あった。一方、実施例4、5とそれらに対応する比較例
2とを比較すると、引っ張り強さが若干増加し、またシ
ョア硬度においても実施例が比較例2よりも上昇する。
伸びとシャルピー衝撃値は同程度である。一方、破壊靭
性値においては実施例が比較例2を若干下回るものの、
破壊靭性としては十分良好であることが判る。よって全
体として実施例4、5は、比較例2に対してほぼ同等な
強靭性を確保しながら、比較例を上回る耐摩耗性の向上
が期待できることが判る。なお耐肌荒れ性は両者共、同
程度に良好であった。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用効果からな
り、請求項1に記載の熱間圧延用ロールによれば、単層
から成る熱間圧延用ロールであって、成分組成が重量%
で、C:3.3〜3.6%、Si:1.3〜1.8%、
Mn:0.6〜1.0%、Ni:2.4〜3.0%、C
r:0.2〜0.7%、Mo:0.6〜2.0%、W:
0.3〜1.0%、及びV、Nbの1種又は2種を0.
3〜1.0%含有すると共に、残部が実質的にFeから
なるダクタイル鋳鉄を用い、単層ロールとして鋳造され
たものを歪取熱処理と残留オーステナイトの変態を促す
調質熱処理を施して、硬度をショア硬度で70以上にし
てあるので、 ダクタイル鋳鉄ロールが有する良好な肌荒
れ性と耐ヒートクラック性の他に、高硬質の性質と高い
耐摩耗性を備え、且つ鋳造時に生じる残留応力の除去と
残留オーステナイトによる組織の不安定性が除去された
良好な単層の熱間圧延用ロールを得ることができる。
た請求項2に記載の熱間圧延用ロールによれば、単層か
ら成る熱間圧延用ロールであって、成分組成が重量%
で、C:3.3〜3.6%、Si:1.7〜2.2%、
Mn:0.3〜0.6%、Ni:1.8〜2.5%、C
r:0.1〜0.4%、Mo:0.6〜2.0%、W:
0.3〜1.0%、及びV、Nbの1種又は2種を0.
3〜1.0%含有すると共に、残部が実質的にFeから
なるダクタイル鋳鉄を用い、単層ロールとして鋳造され
たものを一旦オーステナイト化した後、ベイナイト変態
させて基地をベイナイトにすると共に、基地中に微細炭
化物を分散させてあるので、 ダクタイル鋳鉄ロールが有
する良好な肌荒れ性と耐ヒートクラック性の他に、強靭
性と耐摩耗性を備えた単層の熱間圧延用ロールを得るこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/48 C22C 38/48 (72)発明者 神戸 隆 兵庫県姫路市大津区吉美403 虹技株式 会社 姫路西工場内 (56)参考文献 特開 平9−13141(JP,A) 特開 平5−146808(JP,A) 特開 平9−209073(JP,A) 特開 平5−311319(JP,A) 特開 平5−311318(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 37/00 B21B 27/00 C21D 9/38 C22C 38/00 301 C22C 38/48

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単層から成る熱間圧延用ロールであっ
    て、成分組成が重量%で、 C : 3.3〜3.6% Si: 1.3〜1.8% Mn: 0.6〜1.0% Ni: 2.4〜3.0% Cr: 0.2〜0.7% Mo: 0.6〜2.0% W : 0.3〜1.0% 及びV、Nbの1種又は2種を0.3〜1.0%含有す
    ると共に、残部が実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄
    を用い、単層ロールとして鋳造されたものを歪取熱処理
    と残留オーステナイトの変態を促す調質熱処理を施し
    て、硬度をショア硬度で70以上にしてあることを特徴
    とする 熱間圧延用ロール。
  2. 【請求項2】 単層から成る熱間圧延用ロールであっ
    て、成分組成が重量%で、 C : 3.3〜3.6% Si: 1.7〜2.2% Mn: 0.3〜0.6% Ni: 1.8〜2.5% Cr: 0.1〜0.4% Mo: 0.6〜2.0% W : 0.3〜1.0% 及びV、Nbの1種又は2種を0.3〜1.0%含有す
    ると共に、残部が実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄
    を用い、単層ロールとして鋳造されたものを一旦オース
    テナイト化した後、ベイナイト変態させて基地をベイナ
    イトにすると共に、基地中に微細炭化物を分散させてあ
    ることを特徴とする 熱間圧延用ロール。
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