JP3155398B2 - Composite roll - Google Patents

Composite roll

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JP3155398B2
JP3155398B2 JP14658893A JP14658893A JP3155398B2 JP 3155398 B2 JP3155398 B2 JP 3155398B2 JP 14658893 A JP14658893 A JP 14658893A JP 14658893 A JP14658893 A JP 14658893A JP 3155398 B2 JP3155398 B2 JP 3155398B2
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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】本発明は鉄鋼圧延用等の複合ロー
ルに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite roll for rolling steel or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】複合ロールには、耐摩耗材で形成された
圧延使用層たる外層に強靭材によって形成された中実状
内層(軸芯部) を溶着したものや、図1に示すように外
層1と内層2との間に中間層3を介在させたものがあ
る。尚、図2に示すように、円筒形ロールはスリーブロ
ールとも呼ばれ、通常、ロール軸に焼きばめ等により固
着され、組み立てられて圧延に供される。
2. Description of the Related Art Composite rolls are obtained by welding a solid inner layer (axial portion) formed of a tough material to an outer layer which is a rolled use layer formed of a wear-resistant material, or an outer layer 1 as shown in FIG. And an inner layer 2 with an intermediate layer 3 interposed. As shown in FIG. 2, the cylindrical roll is also called a sleeve roll, and is usually fixed to a roll shaft by shrink fitting or the like, assembled, and subjected to rolling.

【0003】前記中間層3は、外層1と内層2とを直接
溶着した場合に生じる、外層1から内層2への高合金元
素の混入を防止し、内層の強靭性劣化防止のために形成
されるものである。従来、耐摩耗性に優れた外層材とし
て、特公昭58−30382号公報、特公昭61−16
415号公報に開示されているように、Crを10〜2
5%含有した高クロム鋳鉄や耐焼付性をも改善した黒鉛
晶出高クロム鋳鉄が使用されている。
The intermediate layer 3 is formed to prevent the high alloying element from being mixed into the inner layer 2 from the outer layer 1 and to prevent the deterioration of the toughness of the inner layer, which occurs when the outer layer 1 and the inner layer 2 are directly welded. Things. Conventionally, as outer layer materials having excellent wear resistance, Japanese Patent Publication No. 58-30382 and Japanese Patent Publication No. 61-16
As disclosed in Japanese Patent Publication No.
High-chromium cast iron containing 5% and graphite-crystallized high-chromium cast iron with improved seizure resistance are used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】近年、圧延条件が苛酷
になり、より高い耐摩耗性が要求されるようになった。
このため、前記公報に言及されているように、高クロム
鋳鉄や黒鉛晶出高クロム鋳鉄にNb,Vの一種又は二種
を合計で2%以下添加して、その微細炭化物を結晶核と
して生成させ、これによって組織の微細化、緻密化を図
り、もって耐摩耗性の向上が図られている。しかし、耐
摩耗性の向上の要求に十分応えているとはいえないのが
実情である。
In recent years, rolling conditions have become severe, and higher wear resistance has been required.
For this reason, as mentioned in the above publication, one or two kinds of Nb and V are added to high chromium cast iron or graphite crystallization high chromium cast iron in total of 2% or less, and the fine carbides are generated as crystal nuclei. As a result, the structure is refined and densified, thereby improving the abrasion resistance. However, in reality, it cannot be said that the demand for improvement in wear resistance is sufficiently satisfied.

【0005】一方、鉄鋼圧延における耐摩耗性を大幅に
改善するには、材質中にWを多量に添加すればよいと考
えられる。しかしながら、複合ロールの外層は、主とし
て遠心力鋳造によって鋳造されることから、Wが比重差
により分離し、周方向に偏析が生じて均一な材質が得難
いという問題がある。そこで前記問題点を解決するた
め、本発明者らはCr,Mo,W,V等の合金元素を添
加して基地を強化すると共に、VC等の高硬度炭化物を
含有せしめた複合ロール材を特願平3−346932号
として提案した。
On the other hand, in order to greatly improve the wear resistance in steel rolling, it is considered that a large amount of W should be added to the material. However, since the outer layer of the composite roll is mainly cast by centrifugal casting, there is a problem that W separates due to a difference in specific gravity, segregation occurs in a circumferential direction, and it is difficult to obtain a uniform material. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have added a composite roll material containing a hard carbide such as VC while strengthening the matrix by adding alloy elements such as Cr, Mo, W, and V. No. 3-34693.

【0006】しかしながら、このロール材は耐摩耗性は
良いものの黒皮と呼ばれる酸化スケールがロール表面に
厚く生成し易く、該黒皮が剥離したときの肌荒れが問題
である。本発明は、前記提案したロール材の特性を維持
しつつ、即ち耐摩耗性に優れ、かつ均一材質で、更に耐
肌荒れ性に優れた外層を備えた鉄鋼圧延用等の複合ロー
ルを提供することを目的とする。
[0006] However, this roll material has good abrasion resistance, but oxide scale called black scale is easily formed on the roll surface thickly, and there is a problem of rough skin when the black scale is peeled off. The present invention provides a composite roll for rolling steel or the like, which maintains the characteristics of the roll material proposed above, that is, has excellent wear resistance, is made of a uniform material, and further has an outer layer having excellent surface roughness resistance. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の複合ロールは、
外層と中間層、中間層と内層とが相互に溶着して構成さ
れており、前記外層は、化学組成が重量%で、C :
0.7〜1.0%未満、 Si:0.1〜2.0%、M
n:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜4.5
%、Cr:3.0〜10.0%、 Mo:0.1〜
9.0%、W :1.5〜10.0%、V, Nb:一種
又は二種の総計で1.5〜10.0%、Co:0.5〜
10.0%、および残部実質的にFeからなり、前記中
間層はC:1.0〜2.5%含有した特定組成の高炭素
鋳鋼からなり、前記内層は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄
又は黒鉛鋼により形成されている。また、外層成分に
は、前記外層合金成分のほかに、Al, Ti,Zr:各
々0.01〜0.50%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。
According to the present invention, there is provided a composite roll comprising:
The outer layer and the intermediate layer, and the intermediate layer and the inner layer are welded to each other, and the outer layer has a chemical composition of% by weight.
0.7 to less than 1.0%, Si: 0.1 to 2.0%, M
n: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5
%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to
9.0%, W: 1.5 to 10.0%, V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two, Co: 0.5 to
The intermediate layer is made of a high-carbon cast steel having a specific composition containing 1.0% to 2.5% of C, and the inner layer is flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron. Or, it is formed of graphite steel. In addition to the outer layer alloy component, Al, Ti, Zr: one or more of 0.01 to 0.50% each, and B: 0.01 to 0.50 %.

【0008】[0008]

【作用】本発明の複合ロールに係る外層は、Cr, M
o,W,Nb,V,FeおよびCが相互に結合した高硬
度の複合炭化物が基地中に存在するため、またCoの作
用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。このため、
従来の高クロム鋳鉄等と同程度の寿命を確保する場合、
外層厚さは鋳込み厚さで80mm程度以下すなわち従来
の厚さの80%程度と薄くてもよいため、高価な合金を
多量に含む外層材の使用量が少なくて済む。また、外層
は高クロム鋳鉄等と同様、焼入れ熱処理が施されて高硬
度が付与される。この際、本発明に係る外層材は高硬度
であり、高クロム鋳鉄等に比べて残留応力が高くなる
が、外層を薄くすることができるため、残留応力を低く
抑えることができ、耐事故性を改善することができる。
また、鋳込み厚さを80mm程度以下に薄くすることが
できるため、急冷凝固することができ、マクロ偏析が生
じにくく、また微細組織になり、耐摩耗性が更に向上す
る。一方、外層を厚く形成する場合でも、質量の大きい
Wを10%以下に抑えたので、偏析が比較的生じ易い遠
心力鋳造により外層を鋳造形成しても、マクロ偏析は生
じにくく、組織の均一性に優れる。
The outer layer of the composite roll of the present invention is made of Cr, M
O, W, Nb, V, Fe and C are bonded together to form a high-hardness composite carbide in the matrix, and the strengthening of the matrix by the action of Co improves the hardness at room temperature and high temperature, resulting in abrasion resistance. Dramatically improved. For this reason,
When securing the same life as conventional high chromium cast iron,
Since the outer layer thickness may be as thin as about 80 mm or less, that is, about 80% of the conventional thickness, the amount of the outer layer material containing a large amount of an expensive alloy can be reduced. Further, the outer layer is subjected to a quenching heat treatment to give high hardness, similarly to high chromium cast iron or the like. At this time, the outer layer material according to the present invention has a high hardness and a high residual stress as compared with a high chromium cast iron or the like.However, since the outer layer can be thinned, the residual stress can be suppressed low, and the accident resistance is improved. Can be improved.
Further, since the casting thickness can be reduced to about 80 mm or less, rapid solidification can be performed, macrosegregation is less likely to occur, and a microstructure is formed, thereby further improving wear resistance. On the other hand, even when the outer layer is formed thick, the large mass W is suppressed to 10% or less. Therefore, even if the outer layer is formed by centrifugal casting in which segregation is relatively likely to occur, macro segregation is unlikely to occur, and the uniformity of the structure is obtained. Excellent in nature.

【0009】特に本発明の外層は0.7〜1.0%未満
という低C%としたので、最終凝固で粒界に晶出する共
晶炭化物量が殆どなくなる。従って熱間圧延において優
先的に酸化され、黒皮を厚くし易く、また熱間圧延にお
ける加熱冷却の反復によってヒートクラックの伝播経路
ともなって黒皮剥離の原因となる共晶酸化物(粒界炭化
物)を減じたことにより耐肌荒れ性に優れる。なお、前
記共晶炭化物にはFe,Mo,W,V等の元素が含有さ
れており、一方、本成分系においてもVC,NbC等の
高硬度炭化物が晶出することは当然である。
In particular, since the outer layer of the present invention has a low C% of 0.7 to less than 1.0%, the amount of eutectic carbide which crystallizes at the grain boundary in the final solidification is almost eliminated. Accordingly, eutectic oxides (grain-boundary carbides) are preferentially oxidized in hot rolling, tend to thicken the black scale, and become a propagation path of heat cracks due to repetition of heating and cooling in hot rolling and cause black scale peeling. ) Is excellent in rough skin resistance. The eutectic carbide contains elements such as Fe, Mo, W, and V. On the other hand, it is natural that high-hardness carbides such as VC and NbC are crystallized also in this component system.

【0010】特定組成の高炭素鋳鋼により、外層と内層
との間に中間層を形成したので、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、本発明の中間層
組成では、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。
Since the intermediate layer is formed between the outer layer and the inner layer by the high-carbon cast steel having a specific composition, it is possible to prevent the high alloy component of the outer layer from being mixed into the inner layer and deteriorating its toughness. . 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. Further, during the austenite heat treatment of the outer layer, it is possible to prevent the temperature of the inner layer from rising, and to heat only the outer layer to a high temperature of 1100 ° C. or more while preventing the toughness of the inner layer material from deteriorating. Further, since the intermediate layer composition of the present invention does not undergo martensitic transformation during quenching of the outer layer, even if quenching heat treatment is applied to the outer layer, no excessive residual stress is generated and the accident resistance is excellent.

【0011】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した
ので、ヤング率を19000kg/mm2 程度以下とす
ることができ、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軽減
することができる。また、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。
又、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。
Further, since the inner layer is formed of flaky graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel, ie, a steel material in which graphite is crystallized, the Young's modulus can be reduced to about 19000 kg / mm 2 or less. The flattening of the roll absorbs the load and improves the accident resistance. Further, the residual stress at the time of heat treatment of the outer layer can be reduced by the low-temperature strain relief annealing. In addition, it has excellent heat conductivity and heat dissipation, and can prevent thermal deformation of the roll during rolling.
In addition, since it has good toughness, it can withstand a shocking rolling torque.

【0012】[0012]

【実施例】まず、本発明の複合ロールの外層に使用され
る耐摩耗鋳鋼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重量%である。 C:0.7〜1.0%未満 CはFe,Cr,Mo,V,Nb,Wと結合して高硬度
複合炭化物を形成する。この高硬度複合炭化物形成のた
めと、併せて、高温で酸化し易く、ヒートクラックの伝
播経路となる共晶炭化物(粒界炭化物)を極力減らし
て、黒皮を薄くかつ安定にするためにC%は1.0%未
満である必要がある。一方、Cが0.7%未満ではピン
ホール欠陥や異物かみ等の欠陥が発生し易い。 Si:0.1〜2.0% Siは本発明材が鋳造合金であるため、湯流れ性の確保
のために必要な元素であり、また、耐焼付性の改善にも
有効である。同時に又、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。 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。 Ni:0.1〜4.5% Niは基地中に固溶し、連続冷却変態線図(CCT図)
および等温変態線図(TTT図) におけるベーナイト変
態を長時間側に移動させるため、焼入れ性が向上し、焼
入れ時の冷却速度を遅くしても途中でベーナイト変態が
起こらず、多量の残留オーステナイトがマルテンサイト
変態するため、高硬度が得られる。本発明のような複合
ロールの外層材の場合、焼入れ時の外層と内層の熱膨張
差に起因する熱応力が大きく、また重量物である大形ロ
ールの場合、熱容量が大きく、冷却速度を大きくするこ
とが困難であるものについては焼入れ時の冷却速度が遅
くても焼入れ組織が得られることは大変重要である。こ
の際、0.1%未満ではこのような効果が得られず、一
方、4.5%を越えて含有されると、残留オーステナイ
トが増して、高硬度が得難くなる。なお、0.1%Ni
以上では焼入れ温度から400〜650℃までの温度に
かけての冷却速度が100℃/Hr以上あれば焼入れ組
織が得られる。 Cr:3.0〜10.0% 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、大半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。3.0%未満ではこれらの
効果が少なく、耐摩耗性改善が期待できない。一方、1
0.0%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。 Mo:0.1〜9.0% 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
化物を形成すると共に大半は基地中に固溶して常温およ
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%未満では所期の耐摩耗性を得ることができ
ず、一方、9.0%を越えると靭性の低下を来し好まし
くない。 W:1.5〜10.0% 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。 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5〜10.0% 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10.0%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。このため、10.0%以下とする。 Co:0.5〜10.0% Coは本発明を特徴づける重要な元素であり、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
鋼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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the composite roll of the present invention is used for the outer layer.
Of the chemical composition of wear-resistant cast steel
You. Hereinafter, all units of the components are% by weight. C: 0.7 to less than 1.0% C combines with Fe, Cr, Mo, V, Nb, W and has high hardness
Form complex carbides. The formation of this high hardness composite carbide
And easily oxidize at high temperatures,
Minimize eutectic carbide (grain boundary carbide) as seeding route
Therefore, C% is less than 1.0% in order to make black scale thin and stable.
Must be full. On the other hand, if C is less than 0.7%,
Defects such as hole defects and foreign matter bites are likely to occur. Si: 0.1 to 2.0% Since Si of the present invention is a cast alloy, the flowability of the molten metal is ensured.
Element necessary for
It is valid. At the same time, about 0.1% of raw materials used
Inevitably contained. However, if it exceeds 2.0%,
This is not preferred because it leads to a reduction in the properties. Mn: 0.1 to 2.0% Mn increases the hardening ability and combines with S to form MnS.
And is an element that prevents embrittlement due to S.
To about 0.1% is inevitably contained. But,
If the content exceeds 2.0%, the toughness is reduced, which is not preferable.
No. Ni: 0.1 to 4.5% Ni is dissolved in the matrix, and the continuous cooling transformation diagram (CCT diagram)
And bainite transformation in isothermal transformation diagram (TTT diagram)
The quenching property is improved by moving the
Even if the cooling rate at the time of insertion is reduced, bainite transformation
Does not occur, large amount of retained austenite is martensite
Due to transformation, high hardness is obtained. Composite as in the present invention
In case of outer layer material of roll, thermal expansion of outer layer and inner layer during quenching
The large thermal stress caused by the difference and the heavy
In the case of cooling, a large heat capacity and a high cooling rate
For those that are difficult to cool, the cooling rate during quenching is slow.
It is very important to obtain a hardened structure at least. This
In this case, if it is less than 0.1%, such an effect cannot be obtained.
On the other hand, if the content exceeds 4.5%, the residual austenite
And it becomes difficult to obtain high hardness. In addition, 0.1% Ni
Above is the temperature from quenching temperature to 400-650 ° C
If the cooling rate over 100 ° C / Hr or more, quenching
Weave is obtained. Cr: 3.0 to 10.0% Cr combines with C together with Fe, Mo, V, Nb, and W,
Abrasion resistance at high temperature by forming high hardness composite carbide
Contribute to the top. Most of them are solid solution in the base and harden
And improve wear resistance. At less than 3.0%
The effect is small, and improvement of abrasion resistance cannot be expected. Meanwhile, 1
If the content exceeds 0.0%, the toughness deteriorates, so it is preferable.
Not good. Mo: 0.1 to 9.0% 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 form a solid solution in the matrix at room temperature and
And high-temperature hardness to contribute to improvement of wear resistance. Mo is
The effect is exhibited by adding a small amount compared to W. This
If less than 0.1%, the desired wear resistance can be obtained.
On the other hand, if it exceeds 9.0%, the toughness will decrease, which is preferable.
I don't. W: 1.5 to 10.0% W is also easily C with Fe, Cr, Mo, V, and Nb.
To form composite carbides, and
It contributes to the improvement of wear resistance. Less than 1.5%
Wear resistance of the initial stage, while 10.0%
If it exceeds, the toughness decreases and the heat crack resistance deteriorates.
Let it. Also, it tends to generate macro-segregation during centrifugal casting.
Let it go. Therefore, the content is set to 10.0% or less. V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two kinds V is as easy as C with Fe, Cr, Mo, W like Nb
To form mainly MC type composite carbide,
It contributes to improvement of wear resistance by increasing temperature and high temperature hardness.
Also, this MC type composite carbide is formed in a branch shape in the thickness direction.
Therefore, plastic deformation of the matrix is suppressed, and mechanical properties and
Contributes to the improvement of crack resistance. One or two
This effect will appear if you do not add more than 1.5%
Peg. However, if the addition amount exceeds 10.0%, the toughness becomes low.
As well as macro segregation during centrifugal casting.
Easier to achieve. For this reason, it is set to 10.0% or less. Co: 0.5-10.0% Co is an important element that characterizes the present invention, and
It has a great effect on improving. Co suppresses the diffusion of C
Has a special effect on the base regardless of carbide formation.
Solid solution increases toughness and improves high temperature hardness and wear resistance.
Has the effect of improving. Co is the carbide-forming element Au.
To increase the amount of solid solution in the stain, the hardness of the matrix
And the tempering resistance increases. To expect these effects
0.5% or more is required, but exceeds 10.0%
The effect is saturated even if added by adding
Therefore, it is set to 0.5 to 10.0%. In addition, high alloy casting
Casting steel materials by centrifugal casting to produce composite rolls
In this case, the distribution of carbides tends to be non-uniform,
Need to be optimized, but the high content of Co
In the case of alloy materials, Co is used to form carbides as described above.
Irrespective of solid solution in the matrix, large non-uniformity of carbide
The above-mentioned excellent effects can be expected without compromising.

【0013】本発明外層の耐摩耗鋳鋼材は以上の合金成
分のほか残部がFeおよび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。本発明に係る外層の耐
摩耗鋳鋼材には、前記合金成分のほかに、下記組成範囲
のAl, Ti,Zrの内の一種又は二種以上、又は及び
Bを含有するものを含む。 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、A
l, Ti,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。 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。
The wear-resistant cast steel material of the outer layer according to the present invention comprises the above alloy components and the balance being Fe and impurities. still,
P and S are inevitably mixed from the raw material, but are preferably as small as possible because they make the material brittle. P: 0.2% or less;
It is better to keep it below 1%. The wear-resistant cast steel material of the outer layer according to the present invention includes, in addition to the above-mentioned alloy components, one or more of Al, Ti, and Zr in the following composition range, or a material containing B. Al, Ti, Zr: 0.01 to 0.50% each Al, Ti, and Zr generate oxides in the molten metal, reduce the oxygen content in the molten metal, improve the soundness of products, Since the generated oxide acts as a crystal nucleus, it is effective in refining the solidified structure. If it 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. A
In the present invention, l, Ti, and Zr are mainly added for improving wear resistance by refining a cast structure.
It is not simply added for the purpose of degassing. 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 an effect is not sufficient, while 0.50%
If it exceeds, the material becomes brittle, which is not preferable.

【0014】次に本発明複合ロールの内層材について説
明する。内層材としては、下記の理由により黒鉛が晶出
した材料、具体的には片状黒鉛鋳鉄(FCと略記) 、球
状黒鉛鋳鉄(DCIと略記) 、黒鉛鋼(SGSと略記)
を用いる。 黒鉛晶出材を用いる理由 圧延使用時には、過負荷状態の発生(例えば、2枚
板噛み) は避けられないが、外層材のヤング率は210
00〜23000kg/mm2 と高いため、外層材中に
大きな応力が発生する。中間層のヤング率は20000
〜23000kgf/mm2 であるが、層厚が25〜3
0mm程度と比較的薄いため、複合化する内層材のヤン
グ率が低ければ、過負荷時には、ロールの偏平化によっ
て内層材の方で負荷を吸収し得る。このため、内層材の
ヤング率を低くする方が、使用時の安全性を増す。20
000kg/mm2 未満のヤング率とするためには、内
層材は、黒鉛の晶出したものでなければならない。 外層材は特殊合金が含まれており、また、焼戻し2
次硬化現象によって硬化するため、一般に残留応力の除
去がされ難い材料である。このため、複合ロールに対
し、外層材の硬化熱処理すると、外層材の変態による膨
張により、外層には圧縮応力、内層には引張応力が生じ
る。内層材の引張応力が過大になると、内層の破損や中
間層・内層の境界部での破断が生じ、ロールの破壊に至
る。破壊を防止するには、複合ロールに歪取り焼鈍を施
し、内層材の残留応力を解放すればよい。しかし、60
0℃を越える高温歪取り焼鈍では外層の硬度低下を招来
する。従って、低温歪取り焼鈍により、内層材の残留応
力を解放する必要がある。このためには、内層材は黒鉛
が晶出したものがよい。尚、本発明の場合、低温歪取り
焼鈍は外層の焼戻し熱処理によりその目的を達成するこ
とができる。 ロールは使用時に圧延材(1000℃前後) から熱
を受ける。ロールの熱変形を防止、所定形状を維持する
には放熱が良好でなければならない。従って、内層は熱
の伝導が良くなければならない。そのため内層材として
黒鉛晶出材が好適である。 ロールのネック部には、ベンディング力とモーター
トルクに耐える強度が必要である。衝撃的な荷重もある
ことから、強度とともに靭性も重要である。黒鉛を晶出
させることにより、靭性を向上させることができる。
Next, the inner layer material of the composite roll of the present invention will be described. As the inner layer material, a material in which graphite is crystallized for the following reasons, specifically, flaky graphite cast iron (abbreviated as FC), spheroidal graphite cast iron (abbreviated as DCI), graphite steel (abbreviated as SGS)
Is used. Reason for using graphite crystallized material When rolling is used, occurrence of an overload state (for example, biting of two sheets) is inevitable, but Young's modulus of the outer layer material is 210
Since it is as high as 00 to 23000 kg / mm 2 , a large stress is generated in the outer layer material. The Young's modulus of the middle layer is 20,000
2323000 kgf / mm 2 , but the layer thickness is 25-3
Since it is relatively thin, about 0 mm, if the Young's modulus of the inner layer material to be compounded is low, the load can be absorbed by the inner layer material by flattening the roll at the time of overload. Therefore, lowering the Young's modulus of the inner layer material increases safety during use. 20
In order to have a Young's modulus of less than 000 kg / mm 2 , the inner layer material must be crystallized graphite. The outer layer material contains a special alloy.
Since it is cured by the secondary curing phenomenon, it is generally difficult to remove residual stress. For this reason, when the outer layer material is cured and heat-treated on the composite roll, a compression stress is generated in the outer layer and a tensile stress is generated in the inner layer due to expansion due to transformation of the outer layer material. If the tensile stress of the inner layer material becomes excessive, breakage of the inner layer and breakage at the boundary between the intermediate layer and the inner layer occur, leading to roll breakage. To prevent breakage, the composite roll may be subjected to strain relief annealing to release the residual stress of the inner layer material. But 60
High-temperature strain relief annealing exceeding 0 ° C. causes a decrease in hardness of the outer layer. Therefore, it is necessary to release the residual stress of the inner layer material by low-temperature strain relief annealing. For this purpose, the inner layer material is preferably made of graphite crystallized. In the case of the present invention, the purpose of low-temperature strain relief annealing can be achieved by tempering heat treatment of the outer layer. The roll receives heat from the rolled material (around 1000 ° C.) during use. In order to prevent thermal deformation of the roll and maintain a predetermined shape, the heat radiation must be good. Therefore, the inner layer must have good heat conduction. Therefore, a graphite crystallized material is suitable as the inner layer material. The neck of the roll must be strong enough to withstand the bending force and motor torque. Since there are shocking loads, toughness is important as well as strength. By crystallizing graphite, the toughness can be improved.

【0015】次に、複合ロールの内層を形成する各種内
層材の特徴および好ましい組成(単位wt%) について
説明する。内層は叙上の通り、黒鉛を含むことが必要で
あるが、外層と内層との溶着時に外層の高合金成分の混
入が必然的に生じる。この点を考慮して組成を決定する
必要がある。 (1)FCの場合 FCは鋳造性が良好で、ヤング率が10000〜150
00kg/mm2 と低く、又黒鉛の形態が片状であるた
め、残留応力の除去が容易で、熱伝導率も高い。また、
加工性も良好で、中空ロールの内層材として用いた場
合、内面加工が容易である。もっとも、強度は30kg
/mm2 程度が限度であるため、圧延荷重の大きな条件
下で使用する複合ロールには適さない。尚、下記組成の
FCの固相線は1130〜1170℃である。
Next, the characteristics and preferred compositions (unit wt%) of various inner layer materials forming the inner layer of the composite roll will be described. As described above, the inner layer needs to contain graphite, but when the outer layer and the inner layer are welded, mixing of the high alloy component of the outer layer necessarily occurs. It is necessary to determine the composition in consideration of this point. (1) In the case of FC FC has a good castability and a Young's modulus of 10,000 to 150.
Since it is as low as 00 kg / mm 2 and the morphology of graphite is flaky, it is easy to remove residual stress and the thermal conductivity is high. Also,
The workability is also good, and when used as the inner layer material of the hollow roll, the inner surface processing is easy. But strength is 30kg
/ Mm 2 is the limit, so it is not suitable for a composite roll used under the condition of a large rolling load. In addition, the solidus of FC of the following composition is 1130-1170 degreeC.

【0016】以下に好ましい組成例と限定理由を示す。 C:2.5〜4.0% Cは黒鉛を晶出させるために必要であり、2.5%未満
では黒鉛量が少ない。一方、4.0%を越えると黒鉛量
が過多となり、強度が低下する。 Si:0.8〜2.5% Siは黒鉛晶出を助長する作用をなし、0.8%未満で
は黒鉛化が不充分である。一方、2.5%を越えると基
地が脆くなる。 Mn:0.2〜1.5% Mnは基地の強化と共にSの害を防ぐ作用がある。0.
2%未満ではその作用がほとんど期待できない。一方、
1.5%を越えると材質が脆くなる。 P, S:各々0.2%以下 P, Sは不純元素であるため少ない程よく、0.2%以
下に止めるのがよい。低濃度のものは高コストになるた
め、経済性を考慮すると、0.01%程度以上の含有は
止むを得ないであろう。 Ni:3.0%以下 Niは黒鉛化と基地の強化のために有効であるが、3.
0%を越えると未変態組織が残留し易くなり、強度が劣
化する。 Cr, Mo:各々2.0%以下 Cr, Moは基地の強化作用があるが、多過ぎると黒鉛
化を阻害させる。基地強化のためには、0.1%以上含
有させることが望ましい。一方、黒鉛化の阻害を防止す
るには、外層からの混入量を含めて2.0%以下に止め
る必要がある。 W, V, Nb:総計で4.0%以下 これらの元素は外層から必然的に混入する。W, V, N
bは内層材質改善作用はない。従って、これらの元素は
不純物として解釈され、内層材の機械的性質を劣化させ
ない範囲として、4%まで許容される。尚、外層にA
l, Ti, Zr,Bを含む場合、これらの元素も中間層
を介して内層に必然的に混入するが微量であるため、材
質上ほとんど問題にはならない。また、Coも必然的に
混入するが、Coは内層材質を劣化させないので、特に
制限されない。
Preferred examples of the composition and reasons for the limitation are shown below. C: 2.5 to 4.0% C is necessary for crystallizing graphite, and if less than 2.5%, the amount of graphite is small. On the other hand, if it exceeds 4.0%, the amount of graphite becomes excessive, and the strength decreases. Si: 0.8 to 2.5% Si acts to promote graphite crystallization, and if less than 0.8%, graphitization is insufficient. On the other hand, if it exceeds 2.5%, the matrix becomes brittle. Mn: 0.2 to 1.5% Mn has an effect of strengthening the matrix and preventing harm of S. 0.
If it is less than 2%, the effect can hardly be expected. on the other hand,
If it exceeds 1.5%, the material becomes brittle. P, S: each 0.2% or less P and S are impurities, and therefore the smaller the better, the better. Since the low-concentration one is expensive, the content of about 0.01% or more will be unavoidable in consideration of economy. Ni: 3.0% or less Ni is effective for graphitization and strengthening the matrix.
If it exceeds 0%, an untransformed structure tends to remain and the strength is deteriorated. Cr and Mo: 2.0% or less each Cr and Mo have a strengthening effect on the matrix, but too much inhibits the graphitization. In order to strengthen the base, it is desirable to contain 0.1% or more. On the other hand, in order to prevent the inhibition of graphitization, it is necessary to keep the content to 2.0% or less, including the amount mixed from the outer layer. W, V, Nb: 4.0% or less in total These elements are inevitably mixed from the outer layer. W, V, N
b has no effect of improving the inner layer material. Therefore, these elements are interpreted as impurities and are allowed up to 4% as long as the mechanical properties of the inner layer material are not deteriorated. In addition, A
When l, Ti, Zr, and B are contained, these elements are inevitably mixed into the inner layer via the intermediate layer, but are trace amounts, so that there is almost no problem in the material. In addition, Co is inevitably mixed, but is not particularly limited because Co does not deteriorate the inner layer material.

【0017】FCは以上の成分の他、残部実質的にFe
で形成される。尚、中間層に溶着する前すなわち鋳込前
の溶湯組成範囲を下記に例示する。溶湯組成は溶着後に
上記内層組成となるように、中間層からの成分混入量が
考慮されて決定される。 C :2.5〜4.0%、 Si:0.8〜2.5%M
n: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)DCIの場合 DCIは鋳造性が良好で、ヤング率が15000〜19
000kg/mm2 黒鉛量も多い。更に、その黒鉛の形
態は、FCと異なり、球状であるため、強度および靭性
も優れている。また、加工性も良好である。このため内
層材として好適である。尚、特公昭59−52930号
公報、特公昭59−52931号公報に開示されている
ように、フェライト・オーステナイト共存温度域(78
0〜900℃) に加熱保持後、200〜800℃/Hr
で急冷し、オーステナイトを微細パーライト化する熱処
理により、基地組織がフェライト・パーライトの2相混
合組織となる。この組織はクラックの進展、残留応力の
除去効果に特に優れる。前記2相混合組織化の熱処理
は、複合ロールの外層の硬化熱処理の前熱処理として行
えばよい。尚、下記組成のDCIの固相線は1130〜
1170℃である。
FC is, in addition to the above components, substantially the balance of Fe
Is formed. The composition range of the molten metal before welding to the intermediate layer, that is, before casting is shown below. The composition of the molten metal is determined in consideration of the amount of components mixed in from the intermediate layer so that the inner layer composition is obtained after welding. C: 2.5 to 4.0%, Si: 0.8 to 2.5% M
n: 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 in the case of Fe (2) DCI DCI has good castability and Young's modulus of 15,000 to 19
The amount of graphite is also large at 000 kg / mm 2 . Furthermore, since the form of the graphite is spherical unlike FC, it has excellent strength and toughness. Also, the workability is good. Therefore, it is suitable as an inner layer material. As disclosed in JP-B-59-52930 and JP-B-59-52931, ferrite-austenite coexistence temperature range (78).
0-900 ° C), and then 200-800 ° C / Hr
The base structure becomes a two-phase mixed structure of ferrite and pearlite by a heat treatment for rapidly cooling and turning austenite into fine pearlite. This structure is particularly excellent in crack propagation and residual stress removing effect. The heat treatment for forming the two-phase mixed structure may be performed as a heat treatment before the heat treatment for curing the outer layer of the composite roll. The solid phase line of DCI having the following composition is 1130 to
1170 ° C.

【0018】以下に好ましい組成例と限定理由を示す。 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, N
b:総計で4%以下、 Mg:0.02〜0.1%、 残部中間層から混入したCoおよび実質的にFe Si, Mg以外の成分限定理由はFCと同様のため、こ
の二成分について説明する。
Preferred examples of the composition and reasons for the limitation are shown below. C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.3 to 3.5%,
Mn: 0.2-1.5%, 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, N
b: 4% or less in total, Mg: 0.02 to 0.1%, Co mixed from the remaining intermediate layer and components other than Fe Si, Mg The reasons for limiting the components are the same as those of FC. explain.

【0019】Siは黒鉛化促進元素である。DCIは黒
鉛の球状化のため、Mgが含有される。Mgは強力な黒
鉛化阻害元素であるため、Mgの存在下で黒鉛化を図る
には、Si1.3%以上必要である。一方、3.5%を
越えると、基地を脆くすると共に、多量のフェライトを
析出させ、強度も低下する。Mgは黒鉛を球状化させる
作用を有する。その作用を得るためには0.02%以上
必要である。一方、0.1%を越えると、黒鉛化を阻害
し、又鋳造欠陥を発生させ易くする。
Si is a graphitization promoting element. DCI contains Mg for spheroidizing graphite. Since Mg is a strong graphitization inhibiting element, 1.3% or more of Si is required to achieve graphitization in the presence of Mg. On the other hand, if it exceeds 3.5%, the matrix becomes brittle, a large amount of ferrite is precipitated, and the strength decreases. Mg has a function of spheroidizing graphite. To obtain this effect, 0.02% or more is required. On the other hand, if it exceeds 0.1%, graphitization is inhibited and casting defects are easily generated.

【0020】尚、外層に溶着する前のDCIの好適な溶
湯組成を下記に例示する。 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)SGSの場合 SGSはヤング率が17000〜20000kg/mm
2 と高く、また黒鉛量も少ないため、残留応力は比較的
除去され難い。また、鋳造性もあまり良好ではなく、大
きな押湯等を必要とする。しかし、強度は40kg/m
2 以上と優れており、また靭性にも優れているので、
大きなベンダー荷重等が働く苛酷な使用条件で用いられ
るロールには最適である。また、固相線(下記組成のS
GSの場合) が1170〜1250℃とFC, DCIに
比べて高いので、外層のオーステナイト化熱処理の際に
劣化しにくい利点がある。
A preferred melt composition of DCI before welding to the outer layer is shown below. C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.3 to 3.5%,
Mn: 0.2-1.5%, 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.
02-0.1%, balance substantially in the case of Fe (3) SGS SGS has a Young's modulus of 17000-20,000 kg / mm
2 and a small amount of graphite, the residual stress is relatively difficult to remove. Further, the castability is not very good, and a large feeder or the like is required. However, the strength is 40kg / m
m 2 or more and is excellent also also has excellent toughness,
It is most suitable for rolls used under severe use conditions where a large bender load or the like works. In addition, the solidus wire (S of the following composition)
(In the case of GS) is 1170 to 1250 ° C., which is higher than that of FC or DCI, so that there is an advantage that the outer layer hardly deteriorates in the heat treatment for austenitizing.

【0021】以下に好ましい組成例と限定理由を示す。 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、 残部中間層から混入したCoおよび実質的にFe C, Si以外の成分限定理由はFCと同様のため、この
二成分について説明する。
Preferred examples of the composition and reasons for the limitation are shown below. C: 1.0 to 2.3%, Si: 0.5 to 3.0%,
Mn: 0.2-1.5%, 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:
Since the reasons for limiting the components other than Co mixed from the remaining intermediate layer and substantially Fe C and Si are the same as those of FC, these two components will be described below.

【0022】Cは黒鉛を晶出させるために必要である。
1.0%未満では黒鉛の晶出は生じにくい。一方、2.
3%を越えると黒鉛形状が崩れて、強度が低下する。S
iは黒鉛化のために必要である。0.5%未満では黒鉛
晶出は困難となり、一方、3.0%を越えると基地が脆
くなる。尚、外層に溶着する前のSGSの好適な溶湯組
成を下記に例示する。
C is necessary for crystallizing graphite.
If it is less than 1.0%, crystallization of graphite hardly occurs. Meanwhile, 2.
If it exceeds 3%, the shape of the graphite collapses and the strength decreases. S
i is necessary for graphitization. If it is less than 0.5%, it becomes difficult to crystallize graphite, while if it exceeds 3.0%, the matrix becomes brittle. A preferred melt composition of SGS before welding to the outer layer is exemplified below.

【0023】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/mm 2 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
は下記組成の高炭素鋳鋼(ADと略記) 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:1.0〜2.5% 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:0.2〜3.5% 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.
5%を越えると材質が脆化する。尚、高Si領域ではN
i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。 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って上
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。 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1
2%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。
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
Below, Cr: 2.0% or less, Mo: 2.0% or less, balance substantially Fe Next, the intermediate layer will be described. The middle layer is the outer layer alloy
One of the objectives is to reduce the mixing of components into the inner layer
It is formed by itself, but it is 30kg / mm TwoLess than
Above strength is required. If the strength is insufficient, the outer layer and the middle
The boundary with the layer breaks and the outer layer peels off. Therefore, in the middle
High strength material even if a large amount of alloy components are mixed in from the outer layer
Need to be quality. For this reason, as an intermediate layer material
Is preferably a high carbon cast steel (abbreviated as AD) having the following composition.
Hereinafter, the composition of the intermediate layer material according to the present invention and the reasons for limitation will be described. C: 1.0 to 2.5% C contributes to strength improvement, but if it is less than 1.0%, the freezing point is low.
And welding tends to be insufficient. On the other hand, 2.5%
If it exceeds, the carbide becomes excessive and the material becomes brittle. Si: 0.2 to 3.5% Si has a function of accelerating degassing and a function of improving flowability of molten metal.
If it is less than 0.2%, such an effect cannot be expected.
If it exceeds 5%, the material becomes brittle. In the high Si region, N
Crystallization of graphite may be observed depending on the i content
However, there is no problem with the material. Mn: 0.2 to 1.5% Mn is increased for the same reason as the ductile cast iron of the inner layer material.
It is limited to the above-mentioned range. Ni: 4.0% or less Ni has an effect of strengthening the material. However, 4.0%
If it exceeds, the action is saturated and untransformed structure is likely to be generated
And the strength deteriorates. Cr, Mo: 4.0% or less for each Cr and Mo have the effect of strengthening the material. However, 4.
If it exceeds 0%, the mechanical properties will rather deteriorate.
You. W, V, Nb: 12% or less in total These elements have little effect on improving the material of the intermediate layer
However, contamination from the outer layer is inevitable. Intermediate layer material
12% allowable as long as the mechanical properties are not deteriorated
Is done. When the outer layer contains Al, Ti, Zr, and B,
These elements also inevitably enter the intermediate layer. This place
In the case of these, for the same reason, 1
2% or less. Also, Co is inevitably mixed in from the outer layer.
But do not degrade the material of the intermediate layer.
Not.

【0024】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.
The composition range of the molten metal before welding to the outer layer is exemplified below. The molten metal composition is such that the intermediate layer composition after the welding,
It is determined in consideration of the amount of components mixed in from the outer layer.

【0025】C :1.0〜3.5%、 Si:0.2
〜3.5%、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 本発明では、外層と内層(軸芯部) との間に1.0〜
2.5%Cの中間層を設けたので、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: 1.0-3.5%, Si: 0.2
To 3.5%, 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 substantially Fe In the present invention, the outer layer and the inner layer (axial core) 1.0) between
Since the 2.5% C intermediate layer is provided, the harmful alloy element in the inner layer can be greatly suppressed from being directly mixed from the outer layer to the inner layer during welding, and the following effects can be obtained.

【0026】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. Therefore, the temperature of the inner layer can be easily suppressed to 1100 ° C. or less by adjusting the amount of heat,
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. After welding the intermediate layer, it is better to weld the intermediate layer and the inner layer,
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.

【0027】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。
Further, 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 is pulled and broken.

【0028】本発明の複合ロールは、通常、中実状ロー
ルの場合、外層および中間層が遠心力鋳造された後、そ
の内部に内層(軸芯部) が静置鋳造される。また、スリ
ーブロールの場合、外層、中間層に引き続いて内層も遠
心力鋳造される。図3は横型遠心力鋳造装置を示してお
り、遠心力鋳造用金型4は回転ローラ5,5によって回
転自在に支持されており、溶湯は堰鉢6から注湯樋7を
介して金型4内に鋳込まれる。8は湯止め用砂型であ
る。中実状の複合ロールを鋳造するには、まず、外層材
溶湯を回転する金型4に鋳込み、それが凝固した後に、
外層1の内周面に中間層材溶湯を鋳込んで、中間層3を
遠心力鋳造する。その後、外層1と中間層3とを内有し
た金型4を起立させ、その両端に軸芯部形成用の上型、
下型を連設して静置鋳型を構成し、その内部に内層材溶
湯を鋳込めばよい。該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
性であるために、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55〜70m
m)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。
In the case of the composite roll of the present invention, in the case of a solid roll, usually, after the outer layer and the intermediate layer are subjected to centrifugal casting, the inner layer (axial portion) is statically cast therein. In the case of a sleeve roll, the inner layer is also centrifugally cast following the outer layer and the intermediate layer. FIG. 3 shows a horizontal centrifugal casting machine, in which a centrifugal casting mold 4 is rotatably supported by rotating rollers 5, 5, and molten metal is poured from a dam 6 via a pouring gutter 7. 4 is cast. Numeral 8 denotes a sand mold for hot water. To cast a solid composite roll, first, the outer layer material melt is cast into a rotating mold 4 and after it has solidified,
The intermediate layer material melt is cast into the inner peripheral surface of the outer layer 1 and the intermediate layer 3 is centrifugally cast. Thereafter, a mold 4 having an outer layer 1 and an intermediate layer 3 therein is erected, and upper ends for forming a shaft core are formed at both ends thereof.
What is necessary is just to form a stationary mold by connecting the lower mold, and to cast the inner layer material molten metal into the inside of the stationary mold. In the horizontal centrifugal casting device,
Since each part of the molten metal cast in the mold moves up and down with each rotation of the mold, there is a variation in G, and vibration is easily generated due to eccentricity and scratches of the rollers and the mold. The components in the molten metal are easy to move. For this reason, when casting a thick outer layer, segregation is likely to occur due to the movement of the components.
It is preferable to perform casting at a relatively low temperature by setting the solidification start temperature to about 70 ° C. or less. However, since the outer layer material according to the present invention has high abrasion resistance, it does not easily wear, and the outer layer may be relatively thin, and the casting thickness is 80 mm (preferably 55 to 70 m).
Since it is rapidly cooled by a mold up to about m), there is almost no risk of segregation even if it is cast at a temperature higher than the above temperature. still,
The thickness of the outer layer of the product is 50 mm (preferably 25 to
40 mm).

【0029】図4は立型遠心力鋳造装置を示しており、
遠心力鋳造用金型11の上下端には上型12、下型13
が組み立てられており、該鋳型は回転する基盤14に同
心状に機械的に固定されている。このため、堰鉢15を
介して鋳型内に鋳込まれ、遠心力の作用で金型11内面
に上昇し付着した外層材溶湯16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。尚、遠心力鋳造用金型
11のみ基盤14に固定し、外層および中間層を鋳造後、上
型、下型を組み立て、軸芯部を静置鋳造してもよいこと
は勿論である。
FIG. 4 shows a vertical centrifugal casting apparatus.
An upper mold 12 and a lower mold 13 are provided at the upper and lower ends of a centrifugal casting mold 11.
Are assembled, and the mold is mechanically fixed concentrically to the rotating base 14. For this reason, the outer layer material molten metal 16 cast into the mold via the dam 15 and ascending and adhering to the inner surface of the mold 11 by the action of the centrifugal force is less susceptible to fluctuations and vibrations of 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. In addition, centrifugal force casting mold
After fixing only the base 11 to the base 14 and casting the outer layer and the intermediate layer, the upper mold and the lower mold may be assembled, and the shaft portion may be cast by standing.

【0030】本発明の外層耐摩耗鋳鋼材は、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500
〜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。
The outer layer wear-resistant cast steel material of the present invention is cast as an outer layer of a composite roll, and then the entire roll is cooled at a cooling rate of 100 ° C./Hr or more in a temperature range from a quenching temperature (austenitizing temperature) to 400 to 650 ° C. By quenching,
Good quenched structure can be obtained. Tempering is 500
It may be carried out once or several times at a temperature of -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.

【0031】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 of heating the outer layer, a method of heating the whole roll in a heating furnace, a method of disposing an induction heating coil and a number of gas burners around the outer peripheral surface of the outer layer, and rapidly heating only the outer layer 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. Further, in order to avoid the melting of the inner layer of the cast iron material and heat it, 1100 ° C. (preferably 1000 ° C.)
The following heating must be stopped, and it is difficult to form a solid solution of the carbide in the matrix. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient hardness by the subsequent heat treatment. On the other hand, according to the heating method of only the outer layer, in combination with the formation of the intermediate layer, the outer layer can be reliably stopped at 1100 ° C. or more and the inner layer at less than 1100 ° C. Can be prevented from lowering in strength due to coarsening. 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.

【0032】本発明の複合ロールは、特に熱間圧延ロー
ル、ピンチロール或いは搬送用ローラー等の耐摩耗性、
耐肌荒れ性を要求されるロール、ローラーに適用され
る。次に本発明の具体的実施例を掲げる。 (1)内径φ1040mmの遠心力鋳造用金型に表1・
表2の外層材溶湯を遠心力鋳造し、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25mmとした。
The composite roll of the present invention has abrasion resistance such as a hot roll, a pinch roll or a transport roller.
It is applied to rolls and rollers that require rough surface resistance. Next, specific examples of the present invention will be described. (1) For centrifugal casting molds with an inner diameter of φ1040 mm, see Table 1.
The outer layer material melt of Table 2 is centrifugally cast, and after the outer layer is completely solidified, the intermediate layer material melt of the same table is centrifugally cast,
The outer layer and the intermediate layer were welded. The casting amount is thick and the outer layer 70
mm and the intermediate layer was 25 mm.

【0033】尚、実施例は試料No.1〜No.4であ
り、比較例は試料No.5〜No.8で、これは特願平
3−346932での実施例であり、No.9の従来例
の外層材は耐摩耗性を改善した高クロム鋳鉄材である。
表中の組成の単位は重量%、残部は実質的にFeであ
る。 (2)中間層が完全に凝固するのを待って、金型の回転
を止め、外層および中間層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。
In the examples, the sample No. 1 to No. 4 and the comparative example is Sample No. 5-No. No. 8, this is an example of Japanese Patent Application No. 3-34693. Nine conventional outer layer materials are high chromium cast iron materials having improved wear resistance.
The composition unit in the table is% by weight, and the balance is substantially Fe. (2) After the intermediate layer is completely solidified, the rotation of the mold is stopped, the mold having the outer layer and the intermediate layer is set up vertically, and the upper mold and the lower mold are connected at both ends. The inner layer material (shaft core material) shown in the same table was also cast into the interior.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】(3)鋳造された複合ロールを粗加工した
後、実施例のロールに対しては、600℃に均一に予熱
後、図5に示すように、ロールを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21間に回転自在に支持し、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1170℃、内層の中心部の温度が830℃となった
ところで加熱を止めた。加熱に要した時間は300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960℃と推定された。一方、従来の
ロールに対しては、ロール全体を1050℃で5時間保
持してオーステナイト化した。 (4)実施例および比較例、従来例のロールに対して、
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3の通りであ
った。同表より、実施例、比較例の外層は、従来例のそ
れに比べて、硬度の向上が著しく、耐摩耗性に優れてい
ることが分かる。尚、外層表面の酸化状態を観察したと
ころ、酸化層の厚さは、実施例は従来例に比し著しく薄
かった。
(3) After the cast composite roll is roughly processed, the roll of the embodiment is uniformly preheated to 600 ° C., and then, as shown in FIG. It was rotatably supported between gas burners 21 arranged in parallel at a pitch of 250 mm along the axial direction, and the surface of the outer layer was heated while rotating the roll. The heating was stopped when the surface temperature of the outer layer reached 1170 ° C and the temperature at the center of the inner layer reached 830 ° C. The time required for heating was 300 minutes. From the heat conduction temperature data, in the case of this example, the temperature near the inner peripheral surface was estimated to be 960 ° C. On the other hand, with respect to a conventional roll, the entire roll was kept at 1050 ° C. for 5 hours to austenitize. (4) For the rolls of the example, the comparative example, and the conventional example,
After the heating was stopped, spray water cooling was immediately performed, the roll surface temperature was rapidly cooled to 500 ° C., and then left to cool to room temperature. afterwards,
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 3 below. From the table, it can be seen that the outer layers of Examples and Comparative Examples have remarkably improved hardness and excellent wear resistance as compared with those of the conventional examples. When the oxidation state of the outer layer surface was observed, the thickness of the oxide layer was significantly thinner in the example than in the conventional example.

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】なお、黒皮の剥離と疵について次の実験を
行った。 1.高温摩耗試験:試験片(φ300×50),相手材
SS41(φ290×50) 2.条件 相手材の加熱温度…800℃ 実験時間……………5時間 水冷温度……………40℃ 3.結果 試験片表面の状態 ・実施例の試験片表面は光沢のある美麗肌を呈していた
が、比較例の試験片表面には黒皮の付着むらおよび疵が
みられ、部分的な黒皮剥離も見られた。
The following experiment was conducted on the peeling and flaws of the black scale. 1. 1. High temperature wear test: Test piece (φ300 × 50), mating material SS41 (φ290 × 50) Conditions Heating temperature of partner material: 800 ° C Experiment time: 5 hours Water cooling temperature: 40 ° C Result Surface condition of the test piece-The test piece surface of the example had a beautiful glossy skin, but the test piece surface of the comparative example showed uneven adhesion and scratches on the scale, and partial peeling of the scale Was also seen.

【0039】・従来例については黒皮剥離と疵が顕著に
認められた。 (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4、表5に示す。同表より、実施例および比較例、
従来例とも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。
In the conventional example, black scale peeling and flaws were remarkably observed. (5) After finishing the body surface, the welding condition was confirmed by an ultrasonic flaw detection test, and 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. Tables 4 and 5 show 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 core). From the table, Examples and Comparative Examples,
It can be seen that the amount of the outer layer high alloy component mixed in the inner layer is very small in both the conventional examples.

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】(6)また、各試料の内層から引張試験片
を採取し、引張試験を行った結果を表4に示す。同表よ
り、内層がDCIの実施例のNo.1および3,4は従
来例のNo.7に比して、高強度であり、従来例は実施例
に比して約20%の劣化が認められる。
(6) Further, a tensile test piece was collected from the inner layer of each sample and subjected to a tensile test. The results are shown in Table 4. From the table, the inner layer has the No. of the embodiment of DCI. Nos. 1, 3 and 4 have higher strength than No. 7 of the conventional example, and the conventional example shows about 20% deterioration compared to the example.

【0043】[0043]

【表6】 [Table 6]

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の複合ロール
はその外層をCoの所定量を含み、Cr,Mo,W,
V, Nbの所定量を含有した特殊鋳鋼材で形成したの
で、これらの高硬度複合炭化物の存在により、耐摩耗性
を飛躍的に向上させることができ、また鋳造に際しマク
ロ偏析も生じにくい。特に本発明の外層は0.7〜1.
0%未満という低C%としたので、最終凝固で粒界に晶
出する共晶炭化物量が殆どなくなる。従って熱間圧延に
おいて優先的に酸化され、黒皮を厚くし易くまた熱間圧
延における加熱冷却の反復によってヒートクラックの伝
播経路にともなって黒皮剥離の原因となる共晶酸化物
(粒界炭化物)を減じたことにより耐肌荒れ性に優れ
る。また、特定組成の高炭素鋳鋼により中間層を形成し
たので、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。また、内層
を片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形成したの
で、強度および靭性が良好で、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。更に、放熱性に
も優れるため、熱変形も生じにくい。
As described above, in the composite roll of the present invention, the outer layer contains a predetermined amount of Co, and contains Cr, Mo, W,
Since it is formed of a special cast steel material containing predetermined amounts of V and Nb, the wear resistance can be remarkably improved by the presence of these high hardness composite carbides, and macro segregation hardly occurs during casting. In particular, the outer layer of the present invention has a thickness of 0.7-1.
Since the C content is as low as less than 0%, the amount of eutectic carbide crystallized at the grain boundary in the final solidification is almost eliminated. Therefore, eutectic oxides (grain-boundary carbides) that are preferentially oxidized in hot rolling, tend to thicken the black scale, and cause peeling of the black scale along with the propagation path of heat cracks by repeated heating and cooling in the hot rolling ) Is excellent in rough skin resistance. In addition, since the intermediate layer was formed from a high-carbon cast steel having a specific composition, 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. In addition, since the inner layer is made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel, the strength and toughness are good, and the Young's modulus can be considerably lower than that of the outer layer. It is possible to prevent excessive stress from being generated, and it is excellent in safety and accident resistance. Furthermore, since it is excellent in heat dissipation, thermal deformation hardly occurs.

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

【図1】本発明に係る中実状複合ロールの断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of a solid composite roll according to the present invention.

【図2】本発明に係るスリーブ状複合ロールの断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view of a sleeve-shaped composite roll according to the present invention.

【図3】横型遠心力鋳造装置の主要部断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part of a horizontal centrifugal casting apparatus.

【図4】立型遠心力鋳造装置の主要部断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of a vertical centrifugal casting apparatus.

【図5】複合ロール外層加熱状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a composite roll outer layer heating state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外層 2 内層 3 中間層 1 outer layer 2 inner layer 3 middle layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 博彰 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 (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5−132738(JP,A) 特開 平1−208437(JP,A) 特開 昭64−31951(JP,A) 特開 昭63−213641(JP,A) 特開 昭63−157836(JP,A) 特開 昭56−62950(JP,A) 特開 昭58−193343(JP,A) 特開 平4−66649(JP,A) 特開 平3−64429(JP,A) 特開 平5−148510(JP,A) 特開 平5−179391(JP,A) 特開 平5−179392(JP,A) 特開 平5−179393(JP,A) 特開 平5−179394(JP,A) 特開 平5−311318(JP,A) 特開 平2−258949(JP,A) 特開 昭63−266043(JP,A) 特開 平2−285047(JP,A) 特開 昭57−57862(JP,A) 特開 平5−132735(JP,A) 特開 平5−31507(JP,A) 特開 平4−141553(JP,A) 特開 平4−197054(JP,A) 特公 平3−28501(JP,B2) 特公 平5−67697(JP,B2) 特表 平5−500536(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/00 C22C 37/00 C22C 37/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroaki Katayama 64 Nishimujimajima-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside Kubota Amagasaki Plant (72) Inventor Hiroyuki Kimura 64-Nishimujimajima Town, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside Kubota Amagasaki Plant ( 56) References JP-A-5-132738 (JP, A) JP-A-1-208437 (JP, A) JP-A-64-31951 (JP, A) JP-A-63-213641 (JP, A) JP-A-63-157836 (JP, A) JP-A-56-62950 (JP, A) JP-A-58-193343 (JP, A) JP-A-4-66649 (JP, A) JP-A-3-64429 (JP) JP-A-5-148510 (JP, A) JP-A-5-179391 (JP, A) JP-A-5-179392 (JP, A) JP-A-5-179393 (JP, A) 5-179394 (JP, A) JP-A-5-31318 (JP, A) JP-A-2-258949 (JP, A) JP-A-62-266043 (JP, A) JP-A-2-285047 (JP, A) JP-A-57-57862 (JP, A) JP-A-5-132735 (JP) JP-A-5-31507 (JP, A) JP-A-4-141553 (JP, A) JP-A-4-197054 (JP, A) JP-B 3-28501 (JP, B2) JP-B 5-67697 (JP, B2) Special Table Hei 5-500536 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B21B 27/00 C22C 37/00 C22C 37/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 耐摩耗鋳鋼材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された中間層と、該中間層の内周面に
溶着された内層とからなる複合ロールにおいて、 前記外層は、化学組成が重量%で、 C :0.7〜1.0%未満、 Si:0.1〜2.0
%、 Mn:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜4.5
%、 Cr:3.0〜10.0%、 Mo:0.1〜9.0
%、 W :1.5〜10.0%、 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5〜10.0%、 Co:0.5〜10.0%、および残部実質的にFeか
らなり、 前記中間層は、化学組成が重量%で、 C :1.0〜2.5%、 Si:0.2〜3.5%、 Mn:0.2〜1.5%、 Ni:4.0%以下、 Cr:4.0%以下、 Mo:4.0%以下、 W ,V, Nb:総計で12%以下、残部が外層から混入
したCoおよび実質的にFeからなり、 前記内層は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形
成されていることを特徴とする複合ロール。
1. A composite roll comprising: an outer layer formed of a wear-resistant cast steel material; an intermediate layer welded to an inner peripheral surface of the outer layer; and an inner layer welded to an inner peripheral surface of the intermediate layer. The outer layer has a chemical composition in weight%, C: 0.7 to less than 1.0%, Si: 0.1 to 2.0.
%, Mn: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5
%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 9.0
%, W: 1.5 to 10.0%, V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two, Co: 0.5 to 10.0%, and the balance substantially Fe The intermediate layer has a chemical composition in weight%, C: 1.0 to 2.5%, Si: 0.2 to 3.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W, V, Nb: 12% or less in total, the balance consisting of Co and substantially Fe mixed from the outer layer, A composite roll wherein the inner layer is formed of flaky graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel.
【請求項2】 耐摩耗鋳鋼材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された中間層と、該中間層の内周面に
溶着された内層とからなる複合ロールにおいて、 前記外層は、化学組成が重量%で、 C :0.7〜1.0%未満、 Si:0.1〜2.0
%、 Mn:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜4.5
%、 Cr:3.0〜10.0%、 Mo:0.1〜9.0
%、 W :1.5〜10.0%、 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5〜10.0%、 Co:0.5〜10.0%、 Al, Ti,Zr:各々0.01〜0.50%の内の一
種又は二種以上および残部実質的にFeからなり、 前記中間層は、化学組成が重量%で、 C :1.0〜2.5%、 Si:0.2〜3.5
%、 Mn:0.2〜1.5%、 Ni:4.0%以下、 Cr:4.0%以下、 Mo:4.0%以下、 W ,V, Nb,Al, Ti,Zr:総計で12%以下、
残部が外層から混入したCoおよび実質的にFeからな
り、 前記内層は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形
成されていることを特徴とする鉄鋼圧延用複合ロール。
2. A composite roll comprising: an outer layer formed of a wear-resistant cast steel material; an intermediate layer welded to an inner peripheral surface of the outer layer; and an inner layer welded to an inner peripheral surface of the intermediate layer. The outer layer has a chemical composition in weight%, C: 0.7 to less than 1.0%, Si: 0.1 to 2.0.
%, Mn: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5
%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 9.0
%, W: 1.5 to 10.0%, V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two, Co: 0.5 to 10.0%, Al, Ti, Zr: One or more of each of 0.01 to 0.50% and the balance substantially consist of Fe. The intermediate layer has a chemical composition in weight%, C: 1.0 to 2.5%, Si : 0.2 to 3.5
%, Mn: 0.2 to 1.5%, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W, V, Nb, Al, Ti, Zr: total Less than 12%,
A composite roll for steel rolling, characterized in that the balance is made of Co and substantially Fe mixed from an outer layer, and the inner layer is made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel.
【請求項3】 耐摩耗鋳鋼材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された中間層と、該中間層の内周面に
溶着された内層とからなる複合ロールにおいて、 前記外層は、化学組成が重量%で、 C :0.7〜1.0%未満、 Si:0.1〜2.0
%、 Mn:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜4.5
%、 Cr:3.0〜10.0%、 Mo:0.1〜9.0
%、 W :1.5〜10.0%、 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5〜10.0%、 Co:0.5〜10.0%、 B :0.01〜0.
50%、および残部実質的にFeからなり、 前記中間層は、化学組成が重量%で、 C :1.0〜2.5%、 Si:0.2〜3.5%、 Mn:0.2〜1.5%、 Ni:4.0%以下、 Cr:4.0%以下、 Mo:4.0%以下、 W ,V, Nb, B:総計で12%以下、残部が外層から
混入したCoおよび実質的にFeからなり、 前記内層は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形
成されていることを特徴とする複合ロール。
3. A composite roll comprising: an outer layer formed of a wear-resistant cast steel material; an intermediate layer welded to an inner peripheral surface of the outer layer; and an inner layer welded to an inner peripheral surface of the intermediate layer. The outer layer has a chemical composition in weight%, C: 0.7 to less than 1.0%, Si: 0.1 to 2.0.
%, Mn: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5
%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 9.0
%, W: 1.5 to 10.0%, V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two, Co: 0.5 to 10.0%, B: 0.01 to 0.
50% and the balance substantially consist of Fe. The intermediate layer has a chemical composition by weight of C: 1.0 to 2.5%, Si: 0.2 to 3.5%, Mn: 0. 2 to 1.5%, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W, V, Nb, B: 12% or less in total, with the remainder mixed from the outer layer Wherein the inner layer is made of flaky graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel.
【請求項4】 耐摩耗鋳鋼材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された中間層と、該中間層の内周面に
溶着された内層とからなる複合ロールにおいて、 前記外層は、化学組成が重量%で、 C :0.7〜1.0%未満、 Si:0.1〜2.0
%、 Mn:0.1〜2.0%、 Ni:0.1〜4.5
%、 Cr:3.0〜10.0%、 Mo:0.1〜9.0
%、 W :1.5〜10.0%、 V, Nb:一種又は二種の総計で1.5〜10.0%、 Co:0.5〜10.0%、 Al, Ti,Zr:各々0.01〜0.50%の内の一
種又は二種以上、 B :0.01〜0.50%、および残部実質的にFe
からなり、 前記中間層は、化学組成が重量%で、 C :1.0〜2.5%、 Si:0.2〜3.5%、 Mn:0.2〜1.5%、 Ni:4.0%以下、 Cr:4.0%以下、 Mo:4.0%以下、 W ,V, Nb,Al, Ti,Zr,B:総計で12%以
下、残部が外層から混入したCoおよび実質的にFeか
らなり、 前記内層は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼で形
成されていることを特徴とする複合ロール。
4. A composite roll comprising: an outer layer formed of a wear-resistant cast steel material; an intermediate layer welded to an inner peripheral surface of the outer layer; and an inner layer welded to an inner peripheral surface of the intermediate layer. The outer layer has a chemical composition in weight%, C: 0.7 to less than 1.0%, Si: 0.1 to 2.0.
%, Mn: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5
%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 9.0
%, W: 1.5 to 10.0%, V, Nb: 1.5 to 10.0% in total of one or two, Co: 0.5 to 10.0%, Al, Ti, Zr: One or more of 0.01 to 0.50% each, B: 0.01 to 0.50%, and the balance substantially Fe
The intermediate layer has a chemical composition in weight%, C: 1.0 to 2.5%, Si: 0.2 to 3.5%, Mn: 0.2 to 1.5%, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W, V, Nb, Al, Ti, Zr, B: 12% or less in total, with the balance of Co and A composite roll substantially comprising Fe, wherein the inner layer is formed of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron, or graphite steel.
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