JP3205745B2 - 耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール - Google Patents
耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールInfo
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Description
技術分野 本発明は耐摩耗性及び耐事故性が必要である耐摩耗耐
焼付性熱間圧延用ロールに関し、特に熱間薄板圧延機の
仕上列の後段のワークロールとして用いるのに好適な耐
摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールに関する。 背景技術 従来、熱間薄板圧延機の仕上列後段にはグレン鋳鉄材
を外層とするロールが使われていた。一般にグレンロー
ルは耐焼付性に優れ、絞り圧延事故に遭遇した際でも、
被圧延材の焼付きが少なく、その際のクラックの発生進
展も少ない。しかし耐摩耗性については、最近適用が拡
がりつつあるハイス材製外層を有する複合ロールに比
べ、かなり劣っている。一方ハイスロールは耐摩耗性に
は優れているが、絞り事故に遭遇した時に被圧延材が焼
付き易く、バックアップロール或いは被圧延材からの強
圧により焼付部に応力が集中し、クラックが発生進展す
るケースが多い。 ところで、ロールの耐摩耗性を向上させる手段として
はMC系、M2C系等の硬質炭化物を晶出或いは析出させる
方法が知られており、また耐焼付性を向上させる手段と
しては固体潤滑剤である黒鉛を晶出させる方法が知られ
ている。しかしながら、硬質炭化物を構成する元素であ
るＶ、Mo、Ｗは白銑化元素であり、これらの白銑化元素
を多量に含有するハイスロールに黒鉛を晶出させ、硬質
炭化物と黒鉛とを共存させることは困難であった。 このような問題を解決するために、種々の試みがなさ
れている。中でも特公昭60−23183号は、C2.2〜2.9％、
Si0.8〜1.5％、Mn0.5〜1.0％、P0.1％以下、S0.1％以
下、Ni3.8〜4.8％、Cr1.7〜2.5％、及びMo0.4〜1.0％を
含有し、残部は実質的にFeである鋳鉄からなり、マルテ
ンサイト及び／又はベイナイトの基地と、面積率10〜30
％の炭化物及び面積率0.5〜３％の黒鉛からなる組織を
有し、かつ硬度Hs70〜85であることを特徴とする強靱性
及び耐摩耗性に優れた圧延用ロールを開示している。し
かしながら、上記圧延用ロール材は硬質の炭化物の量が
少なく、高耐摩耗性が期待できない。 また特開昭61−26758号は、複合ロールの外層として
使用されるロール材であって、その化学組成が重量％で
C:1.0〜2.0％、Si:0.2〜2.0％、Mn:0.5〜1.5％、Ni:3.0
％以下、Cr:2〜５％、Mo:3〜10％、V:4.0％以下、S:0.1
〜0.6％、残部実質的にFeからなることを特徴とする耐
焼付性に優れた複合ロールを開示している。このロール
においてはMnS等により耐焼付性の改善が試みられてい
るが、黒鉛の方がMnSよりも耐焼付性の改善に効果があ
ることが分かった。 さらに、特開平２−30730号は、化学成分が重量比でC
2.5〜4.0％、Si2.0〜5.0％、Mn0.1〜1.5％、Ni3〜８
％、Cr7％以下、Mo4〜12％、V2〜８％、残部不純物元素
及び実質的にFeからなり、黒鉛と、MC系炭化物、M2C系
炭化物、M6C系炭化物及びM4C3系炭化物等の硬質炭化物
とを面積率で20％以下含有し、熱間又は冷間圧延用ロー
ルに使用する耐摩耗合金鋳鉄を開示している。この耐摩
耗合金鋳鉄においては、溶湯の状態のときにFe−Si等の
Si含有接種剤を用いて接種することにより黒鉛の晶出を
行っている。具体的には、砂型鋳造によりFe−Si合金の
接種（Si量:0.3％）を行って、黒鉛の面積率が２％であ
り、硬質炭化物の面積率の全炭化物の面積率に対する割
合が85％の鋳造品を得ている（実施例１）。 しかしながら、実際のハイスロールの場合、特開平２
−30730号に開示されているような接種方法では十分な
黒鉛の晶出が得られないことが分かった。これは、特開
平２−30730号のように単に出湯時に接種する方法で
は、十分な接種効果が得られないからである。 特に、WO88/07594号に開示されているハイスロール、
すなわち重量比で1.5〜3.5％のＣ、0.3〜3.0％のSi、0.
3〜1.5％のMn、２〜７％のCr、９％以下のMo、20％以下
のＷ、３〜15％のＶ及び残部実質的にFeからなる鉄基合
金製外層と、前記外層に金属的に接合した鋼製軸とから
なる耐摩耗複合ロールであって、連続肉盛鋳造法で製造
されたものでは、外層中に十分な黒鉛の晶出を確保する
のは困難である。 従って、本発明の目的は上述の問題点を解消し、高耐
摩耗性を有すると共に、耐焼付性に優れた熱間圧延用の
黒鉛晶出型ハイスロールを提供することにある。 発明の開示 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは、重量比
でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5％、Cr:
1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、Fe及び不
可避的不純物：残部からなる組成を有し、基地組織と、
面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜10％のMC系炭化物
と、40％以下のセメンタイトとからなる金属組織を有す
ることを特徴とする。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールは、耐
摩耗耐焼付性鉄基合金からなる外層と、前記外層に金属
的に接合した鋼製軸とからなり、前記鉄基合金が重量比
でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5％、Cr:
1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、Fe及び不
可避的不純物：残部からなる組成を有し、基地組織と、
面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜10％のMC系炭化物
と、40％以下のセメンタイトとからなる金属組織を有す
ることを特徴とする。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造
方法は、前記外層の溶湯が前記鋼製軸に溶着する位置の
少なくとも近傍にSi含有接種剤を供給することを特徴と
する。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造
方法は、好ましくは、誘導加熱コイルで包囲された耐火
枠とその枠の下に同軸的に設置された冷却型とからなる
組合せモールドの内側に設けられた空間に、前記鋼製軸
を同軸的に遊嵌させ、前記軸と前記モールドとの間に形
成された空隙に前記鉄基合金の溶湯を注入し、溶湯表面
をフラックスでシールするととにも溶湯を初晶晶出温度
乃至それより100℃まで高い温度範囲内に加熱攪拌しな
がら保持し、前記軸を前記モールドと同軸的に下方へ移
動させて前記溶湯を前記冷却型に接触させ、もって前記
溶湯を凝固させるとともに前記軸と溶着させることによ
り、前記軸の周囲に連続的に前記外層を形成し、その際
Si含有接種剤をワイヤーインジェクション法により前記
溶湯内の前記鋼製軸との溶着位置近傍に注入し、もって
黒鉛粒子を十分に晶出させることを特徴とする。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロ
ールを連続肉盛鋳造法により製造するための装置の一例
を示す概略断面図であり、 第２図は、実施例１における試験片２をダイヤモンド
研磨したときの金属組織を示す顕微鏡写真（100倍）で
あり、 第３図は、実施例１における試験片２をピクリン酸で
エッチングしたときの金属組織を示す顕微鏡写真（100
倍）であり、 第４図は、実施例１における試験片２をクロム酸で電
解エッチングしたときの金属組織を示す顕微鏡写真（10
0倍）であり、 第５図は、実施例２で使用した圧延試験機の概略図で
あり、 第６図は、実施例２で使用した摩擦熱衝撃試験機の概
略図である。 発明を実施するための最良の形態 ［１］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール （ａ）金属組織 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールが具備すべ
き金属組織は以下の通りである。 （１）黒鉛量は面積率で0.5〜５％である。黒鉛量が面
積比で0.5％未満では耐焼付性向上の効果が少なく、ま
た黒鉛量が５％を超えると機械的性質が著しく低下す
る。好ましい黒鉛量は２〜４％である。なお、黒鉛粒子
の粒径は、５〜50μｍである。 （２）耐摩耗性を向上させるためには、硬質炭化物が十
分に分散している必要がある。このために硬質炭化物で
あるMC系炭化物を面積率で0.2〜10％含有する。MC炭化
物が面積率で0.2％未満では耐摩耗性が十分でない。一
方、黒鉛との共存関係により、面積率で10％を超えて硬
質炭化物を含有させるのは製造上困難である。好ましい
MC炭化物の面積率は４〜８％である。 （３）軟質炭化物であるセメンタイトは耐摩耗性の効果
は少なく、可能な限り晶出量を減らしたいが、セメンタ
イトは黒鉛とほぼ同時期に晶出するため実質的にセメン
タイトの晶出なしに黒鉛を晶出させることは不可能であ
る。セメンタイトの面積率が40％を超えると靭性が低下
する。好ましいセメンタイトの面積率は１〜30％であ
る。 （４）さらにMC系炭化物以外に、M2C系炭化物、M6C系炭
化物、M7C3系炭化物の１種以上を面積率で0.2〜20％を
含有してもよい。これらの炭化物の面積率が0.2％未満
では効果が十分に認められず、また20％を超えるとセメ
ンタイトと合わせて炭化物の面積率が過剰となり、靭性
が低下する。より好ましいMC系炭化物以外の炭化物の面
積率は４〜15％である。 （５）ロールの基地組織は、実質的にマルテンサイト、
ベイナイトまたはパーライトからなるのが好ましい。 （ｂ）組成 上記（１）〜（５）を満たす金属組織を得るため、本
発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは以下の組成を
有する。 （１）C:2.0〜4.0重量％ Ｃは、同時に含有されるCr、Ｖ、Mo及びＷと結合して
硬質の炭化物を生成し、耐摩耗性の向上に寄与するとと
もに、黒鉛を晶出して耐焼付性を付与するのに必要な元
素である。Ｃが2.0重量％未満では硬質の炭化物量が不
足するとともに黒鉛が晶出せず、4.0重量％を超えると
セメンタイトや硬質の炭化物が多くなりすぎ靭性が低下
する。Ｃの含有量は、好ましくは2.5〜3.5重量％であ
り、より好ましくは2.8〜3.2重量％である。 （２）Si:0.5〜4.0重量％ Siは黒鉛化促進元素であるため、0.5重量％以上必要
である。しかし、4.0重量％を超えると基地が脆化し靭
性が低下する。また黒鉛を晶出させるためには、0.1重
量％以上のSiを接種にて添加する必要がある。接種する
Siの量は好ましくは0.1〜0.8重量％とする。従って、上
記Siの含有量は溶湯中に元から存在していたSiと接種に
より添加したSiとの合計量である。なお、ロール中のSi
の全含有量は、好ましくは0.8〜3.5重量％であり、より
好ましくは1.5〜2.5重量％である。 （３）Mn:0.1〜1.5重量％ Mnは溶湯の脱酸や不純物であるＳの固定に効果があ
り、0.1重量％以上必要である。しかし、1.5重量％を超
えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬
さを維持できない。Mnの含有量は、好ましくは0.2〜1.0
重量％であり、より好ましくは0.3〜0.6重量％である。 （４）Cr:1.0〜7.0重量％ Crは、基地をベイナイト或いはマルテンサイトにして
硬さを保持し、耐摩耗性を維持するのに有効な元素であ
り、1.0重量％以上必要である。しかし、過剰になる
と、黒鉛の晶出を阻害したり基地組織の靱性を低下させ
たりするばかりでなく、Cr系炭化物（M7C3系、M23C
6系）を形成する。この炭化物は、硬さがMC系又はM2C系
炭化物に比べて低いため、耐摩耗性向上効果が期待でき
ず、かつ脆くなる。このためCrの上限は7.0重量％とす
る。Crの含有量は、好ましくは1.0〜5.0重量％であり、
より好ましくは1.5〜3.0重量％である。 （５）Mo:2.0〜10.0重量％ MoはＣと結合して硬質のM6C系及びM2C系炭化物を生成
し、かつ基地組織中にも固溶して基地を強化するので、
耐摩耗性向上に有効な元素である。反面、白銑化元素で
あるので過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。このた
め、Moの含有量は2.0〜10重量％とする。Moの含有量
は、好ましくは2.0〜8.0重量％であり、より好ましくは
3.0〜6.0重量％である。 （６）V:2.0〜8.0重量％ ＶはＣと結合してMC系炭化物を生成する。このMC系炭
化物の硬さはHv2500〜3000であり、炭化物の中で最も硬
い。このため、Ｖは耐摩耗性の向上に最も効果のある必
須元素であるが、過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。
そのためＶの含有量は2.0〜8.0重量％とする。Ｖの含有
量は、好ましくは2.0〜6.0重量％であり、より好ましく
は3.0〜6.0重量％である。 （７）Ni:0.2〜4.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にNiを含有する
ことができる。Niは黒鉛の晶出及び基地組織の焼入れ性
向上のため有効であるが、0.2重量％以下ではその効果
を期待できない。一方4.0重量％を超えるとオーステナ
イトが安定化しすぎ、ベイナイト或いはマルテンサイト
に変態しにくくなる。より好ましいNiの含有量は0.5〜
2.0重量％である。 （８）W:2.0〜10.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にＷを含有する
ことができる。ＷはMoと同様、Ｃと結合して硬質のM6C
系、M2C系炭化物を生成し、かつ基地組織中にも固溶し
て基地を強化するので、耐摩耗性向上に有効な元素であ
る。反面、白銑化元素であるので過剰になると黒鉛の晶
出を阻害する。このため、好ましいＷの含有量は2.0〜1
0重量％である。より好ましいＷの含有量は2.0〜6.0重
量％である。 （９）Co:1.0〜10.0重量％ 本発明ロールは、上記必須元素の他にCoを含有するこ
とができる。Coは基地組織の強化に有効な元素である
が、過剰になると靭性を低下させる。そのため、Coの含
有量は1.0〜10.0重量％とする。またCoにはセメンタイ
トを不安定化し、黒鉛を晶出し易くする効果もある。よ
り好ましいCoの含有量は3.0〜7.0重量％である。 （10）Nb:1.0〜10.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にNbを含有する
ことができる。NbはＶと同様、Ｃと結合してMC系炭化物
を生成する。上記のようにMC系炭化物は炭化物の中で最
も硬いので、Nbは耐摩耗性の向上に最も効果のある元素
であるが、過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。そのた
めNbの含有量は1.0〜10.0重量％とするのが好ましい。
より好ましいNbの含有量は2.0〜6.0重量％である。 （11）Ti:0.01〜2.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にTiを含有する
ことができる。Tiは黒鉛化阻害元素であるＮ及びＯと結
合し酸窒化物を形成する。Tiの含有量が0.01重量％未満
では効果を期待できず、また含まれているＮ及びＯの量
からTiは2.0重量％で十分である。より好ましいTiの含
有量は0.05〜0.5重量％である。 （12）B:0.002〜0.2重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にＢを含有する
ことができる。Ｂは炭化物を微細化する効果があるが、
含有量0.002重量％未満ではその効果が十分に発揮され
ない。一方、0.2重量％を超えると炭化物が不安定にな
る。そのため好ましいＢの含有量は0.002〜0.2重量％で
あり、より好ましいＢの含有量は0.01〜0.05重量％であ
る。 （13）Cu:0.02〜1.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にCuを含有する
ことができる。CuはCoと同様、セメンタイトを不安定化
し、黒鉛を晶出させ易くする効果がある。その含有量が
0.02重量％未満では効果が十分でなく、1.0重量％を超
えると靭性が低下する。そのため好ましいCuの含有量は
0.02〜1.0重量％であり、より好ましいCuの含有量は0.1
〜0.5重量％である。 （14）残部 上記元素以外は、不純物を除いて残部は実質的にFeで
ある。不純物として主な元素はＰ及びＳであるが、Ｐは
靭性低下防止のため0.1重量％以下、Ｓも同様の理由に
より0.08重量％以下であるのが望ましい。 ［２］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロール 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは複合ロー
ルとすることができる。この場合、上記金属組織及び組
成を有する鉄基合金は外層を形成し、外層に金属的に接
合する軸材は鋼製であれば、鋳鋼及び鍛鋼のいずれでも
よい。その引張強さは55kg/mm2以上、伸びは1.0％以上
である必要がある。これは圧延用ロールとして用いた場
合に大きな圧下力がかかるとともに、圧延中の撓みを補
正するために軸の両端部に曲げ力をかけるので、それら
に対する耐久力を有する必要があるからである。 また、軸は上記鉄基合金からなる外層と強固に接合し
ている必要があるので、両者の境界部の接合強さは外層
と軸のうちの弱い方の機械的強度と同等以上でなければ
ならない。 ［３］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールの製造方法 本発明のロールはハイス材がベースであるため、複合
ロールとするのが好ましく、その場合には遠心力鋳造法
或いは連続肉盛鋳造法により製造するのが好ましい。い
ずれの場合にも鋳造に際して、上記組成の溶湯にSi含有
接種剤を用いて接種する必要がある。接種するSiの量は
重量比で0.1重量％以上必要であるが、0.8重量％を越え
ると接種剤が溶湯に均一に溶けにくくなり、鋳造組織に
むらが生じやすくなる。 複合ロールの鋳造方法を連続肉盛鋳造法を例に取って
具体的に説明する。 連続肉盛鋳造法は、基本的にはWO88/07594に開示の方
法と同じである。第１図は本発明の連続肉盛鋳造法に使
用する装置の一例を示す。本装置は、テーパ部及び平行
部の周壁を有するロート状の耐火枠１と、その下に同軸
的に設置された冷却型４とからなる組合せモールド10を
有する。 耐火枠１には、この外周を包囲するように環状の誘導
加熱用コイル２が配置されており、またその下部に同軸
的に耐火枠１の下部と同径の内孔を有する環状の緩衝型
３が設けられている。またその下方の冷却型４は緩衝型
３とほぼ同じ内径を有し、かつ同軸的である。冷却型４
の入口14から冷却水が連続的に型内に導入され、出口1
4′から排出される。 以上の構成の組合せモールド10の内側にロールの軸５
をセットする。軸５の下端又は必要に応じて下端から適
宜離れた位置に、外層の外径とほぼ同じ外径を有する閉
止部材（図示せず）を固定し、さらにその下部は軸５の
昇降機構（図示せず）に取り付ける。軸５と耐火枠１と
の間の空間に溶湯７を注入し、溶湯表面は溶融フラック
ス６で空気に触れないようにシールする。そして溶湯７
は図中の矢印Ａで示す方向に流動し攪拌運動を起こす。
次に軸５に固定された閉止部材を軸材とともに逐次降下
させる。軸材及び閉止部材の降下と連動して溶湯７も降
下し、緩衝型３及び水冷鋳型４面で溶湯７の凝固が始ま
る。この凝固のとき軸５と外層は完全に金属的に接合さ
れる。湯だまりの溶湯の表面も軸材及び閉止部材の降下
に併せて低下してくるが、新しい溶湯を適宜注入して液
面をある水準に保持する。そして、降下と注入を順次繰
り返して溶湯を下方から逐次凝固させて外層８の形成を
行う。 以上の連続鋳造工程において、耐火枠１内の溶湯７中
に、Si含有接種剤を注入する。Si含有接種剤としては、
Fe−Siでは良好な黒鉛晶出が達成できず、Ca−Siを使用
するのが好ましい。Ca−Si中のSiの含有量は55〜65重量
％である。 また、接種効果は約５分間しか続かないので、溶湯が
凝固する直前に接種剤を接種しなければならない。この
ため、溶湯７又は取鍋（図示せず）に単に接種剤を添加
するのではなく、溶湯７が凝固する位置に出来るだけ近
い所まで接種剤を含むワイヤー16を浸入させる。このい
わゆるワイヤーインジェクション法により、凝固した外
層８内には黒鉛粒子が十分に晶出する。 注入する接種剤含有ワイヤー16は、外層８の組成を変
動させないために、軟鋼製であるのが好ましい。ワイヤ
ー16は外径が６〜14mm程度で、内径が5.6〜13mm程度の
パイプ状で、内部にSi含有接種剤が充填されている。軟
鋼製のワイヤー16は溶湯７内で徐々に溶融するので、内
部のSi含有接種剤が露出・溶融し、接種される。ワイヤ
ー16の先端部が常に凝固面近くにあるように、ワイヤー
16を浸入し続ければ、良好な接種効果が得られる。 このようにして得た複合ロールは、さらに焼入れ、焼
戻し等の熱処理を施す。焼入れ、焼戻しの条件は公知の
ものでよい。 本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発
明はそれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 表１に示す組成を有し、1550℃に加熱した溶湯を、前
もってCa−Si接種剤をSi量で0.2重量％入れた直径100m
m、深さ100mmの砂型へ、鋳込温度1400℃で鋳込んだ。こ
のようにして得た試験材を、1100℃で焼入を行い、続け
て550℃で焼戻しを３回行った。表１の試験材１〜７は
本発明の材質であり、試験材８はグレン鋳鉄材であり、
試験材９は接種していないハイス材である。 試験材２の底面から50mmの位置の金属組織写真（100
倍）を第２図乃至第４図に示す。第２図は、ダイヤモン
ドで研磨した試験材の表面の金属組織を示し、黒色部が
黒鉛粒子、白地部が炭化物と基地組織である。第３図
は、ピクリン酸でエッチングした試験材の表面の金属組
織を示す。エッチングすることにより焼戻しベイナイト
及びマルテンサイトの基地組織と炭化物が観察された。
またクロム酸で電解エッチングを行った試験材の金属組
織を第４図に示す。クロム酸での電解エッチングではMC
炭化物が黒色部として観察されるが、この黒色部には黒
鉛粒子も含まれる。さらに過硫酸アンモニウム液でエッ
チングすることで全炭化物（MC系、M2C系、M6C系、セメ
ンタイト等）が観察される。黒鉛及び炭化物の面積率を
画像解析装置（日本アビオニクス（株）製）により測定
した。結果を表２に示す。 実施例２ 実施例１の試験材２及び５から、外径60mm、内径40m
m、幅40mmの小型スリーブロールを作製し、第５図に示
す圧延試験機で摩耗試験を、第６図に示す摩擦熱衝撃試
験機で焼付試験を、それぞれ行なった。また比較のため
にグレン材（試験材８）とハイス材（試験材９）につい
ても同様の実験を行った。なお圧延試験は３回行ったの
ちの摩耗量を採用した。 圧延試験機は、圧延機21と、圧延機21に組み込まれた
上ロール22及び下ロール23と、圧延材Ｓを予熱する加熱
炉24と、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽25と、圧延中に一
定のテンションを与える巻取機26と、テンションを調節
するテンションコントローラ27とからなる。圧延試験条
件は次の通りである。 圧延材:SUS304、厚さ1mm、幅15mm 圧下率:25％ 圧延速度:150m/分 圧延材温度:900℃ 圧延距離:300m/回 ロール冷却：水冷 ロール数:4重式 摩擦熱衝撃試験機は、第６図に示すように、ラック38
に重り39を落下させることによりピニオン30を回動さ
せ、試験材31に噛み込み材32を強く接触させるものであ
る。
焼付性熱間圧延用ロールに関し、特に熱間薄板圧延機の
仕上列の後段のワークロールとして用いるのに好適な耐
摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールに関する。 背景技術 従来、熱間薄板圧延機の仕上列後段にはグレン鋳鉄材
を外層とするロールが使われていた。一般にグレンロー
ルは耐焼付性に優れ、絞り圧延事故に遭遇した際でも、
被圧延材の焼付きが少なく、その際のクラックの発生進
展も少ない。しかし耐摩耗性については、最近適用が拡
がりつつあるハイス材製外層を有する複合ロールに比
べ、かなり劣っている。一方ハイスロールは耐摩耗性に
は優れているが、絞り事故に遭遇した時に被圧延材が焼
付き易く、バックアップロール或いは被圧延材からの強
圧により焼付部に応力が集中し、クラックが発生進展す
るケースが多い。 ところで、ロールの耐摩耗性を向上させる手段として
はMC系、M2C系等の硬質炭化物を晶出或いは析出させる
方法が知られており、また耐焼付性を向上させる手段と
しては固体潤滑剤である黒鉛を晶出させる方法が知られ
ている。しかしながら、硬質炭化物を構成する元素であ
るＶ、Mo、Ｗは白銑化元素であり、これらの白銑化元素
を多量に含有するハイスロールに黒鉛を晶出させ、硬質
炭化物と黒鉛とを共存させることは困難であった。 このような問題を解決するために、種々の試みがなさ
れている。中でも特公昭60−23183号は、C2.2〜2.9％、
Si0.8〜1.5％、Mn0.5〜1.0％、P0.1％以下、S0.1％以
下、Ni3.8〜4.8％、Cr1.7〜2.5％、及びMo0.4〜1.0％を
含有し、残部は実質的にFeである鋳鉄からなり、マルテ
ンサイト及び／又はベイナイトの基地と、面積率10〜30
％の炭化物及び面積率0.5〜３％の黒鉛からなる組織を
有し、かつ硬度Hs70〜85であることを特徴とする強靱性
及び耐摩耗性に優れた圧延用ロールを開示している。し
かしながら、上記圧延用ロール材は硬質の炭化物の量が
少なく、高耐摩耗性が期待できない。 また特開昭61−26758号は、複合ロールの外層として
使用されるロール材であって、その化学組成が重量％で
C:1.0〜2.0％、Si:0.2〜2.0％、Mn:0.5〜1.5％、Ni:3.0
％以下、Cr:2〜５％、Mo:3〜10％、V:4.0％以下、S:0.1
〜0.6％、残部実質的にFeからなることを特徴とする耐
焼付性に優れた複合ロールを開示している。このロール
においてはMnS等により耐焼付性の改善が試みられてい
るが、黒鉛の方がMnSよりも耐焼付性の改善に効果があ
ることが分かった。 さらに、特開平２−30730号は、化学成分が重量比でC
2.5〜4.0％、Si2.0〜5.0％、Mn0.1〜1.5％、Ni3〜８
％、Cr7％以下、Mo4〜12％、V2〜８％、残部不純物元素
及び実質的にFeからなり、黒鉛と、MC系炭化物、M2C系
炭化物、M6C系炭化物及びM4C3系炭化物等の硬質炭化物
とを面積率で20％以下含有し、熱間又は冷間圧延用ロー
ルに使用する耐摩耗合金鋳鉄を開示している。この耐摩
耗合金鋳鉄においては、溶湯の状態のときにFe−Si等の
Si含有接種剤を用いて接種することにより黒鉛の晶出を
行っている。具体的には、砂型鋳造によりFe−Si合金の
接種（Si量:0.3％）を行って、黒鉛の面積率が２％であ
り、硬質炭化物の面積率の全炭化物の面積率に対する割
合が85％の鋳造品を得ている（実施例１）。 しかしながら、実際のハイスロールの場合、特開平２
−30730号に開示されているような接種方法では十分な
黒鉛の晶出が得られないことが分かった。これは、特開
平２−30730号のように単に出湯時に接種する方法で
は、十分な接種効果が得られないからである。 特に、WO88/07594号に開示されているハイスロール、
すなわち重量比で1.5〜3.5％のＣ、0.3〜3.0％のSi、0.
3〜1.5％のMn、２〜７％のCr、９％以下のMo、20％以下
のＷ、３〜15％のＶ及び残部実質的にFeからなる鉄基合
金製外層と、前記外層に金属的に接合した鋼製軸とから
なる耐摩耗複合ロールであって、連続肉盛鋳造法で製造
されたものでは、外層中に十分な黒鉛の晶出を確保する
のは困難である。 従って、本発明の目的は上述の問題点を解消し、高耐
摩耗性を有すると共に、耐焼付性に優れた熱間圧延用の
黒鉛晶出型ハイスロールを提供することにある。 発明の開示 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは、重量比
でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5％、Cr:
1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、Fe及び不
可避的不純物：残部からなる組成を有し、基地組織と、
面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜10％のMC系炭化物
と、40％以下のセメンタイトとからなる金属組織を有す
ることを特徴とする。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールは、耐
摩耗耐焼付性鉄基合金からなる外層と、前記外層に金属
的に接合した鋼製軸とからなり、前記鉄基合金が重量比
でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5％、Cr:
1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、Fe及び不
可避的不純物：残部からなる組成を有し、基地組織と、
面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜10％のMC系炭化物
と、40％以下のセメンタイトとからなる金属組織を有す
ることを特徴とする。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造
方法は、前記外層の溶湯が前記鋼製軸に溶着する位置の
少なくとも近傍にSi含有接種剤を供給することを特徴と
する。 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造
方法は、好ましくは、誘導加熱コイルで包囲された耐火
枠とその枠の下に同軸的に設置された冷却型とからなる
組合せモールドの内側に設けられた空間に、前記鋼製軸
を同軸的に遊嵌させ、前記軸と前記モールドとの間に形
成された空隙に前記鉄基合金の溶湯を注入し、溶湯表面
をフラックスでシールするととにも溶湯を初晶晶出温度
乃至それより100℃まで高い温度範囲内に加熱攪拌しな
がら保持し、前記軸を前記モールドと同軸的に下方へ移
動させて前記溶湯を前記冷却型に接触させ、もって前記
溶湯を凝固させるとともに前記軸と溶着させることによ
り、前記軸の周囲に連続的に前記外層を形成し、その際
Si含有接種剤をワイヤーインジェクション法により前記
溶湯内の前記鋼製軸との溶着位置近傍に注入し、もって
黒鉛粒子を十分に晶出させることを特徴とする。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロ
ールを連続肉盛鋳造法により製造するための装置の一例
を示す概略断面図であり、 第２図は、実施例１における試験片２をダイヤモンド
研磨したときの金属組織を示す顕微鏡写真（100倍）で
あり、 第３図は、実施例１における試験片２をピクリン酸で
エッチングしたときの金属組織を示す顕微鏡写真（100
倍）であり、 第４図は、実施例１における試験片２をクロム酸で電
解エッチングしたときの金属組織を示す顕微鏡写真（10
0倍）であり、 第５図は、実施例２で使用した圧延試験機の概略図で
あり、 第６図は、実施例２で使用した摩擦熱衝撃試験機の概
略図である。 発明を実施するための最良の形態 ［１］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール （ａ）金属組織 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールが具備すべ
き金属組織は以下の通りである。 （１）黒鉛量は面積率で0.5〜５％である。黒鉛量が面
積比で0.5％未満では耐焼付性向上の効果が少なく、ま
た黒鉛量が５％を超えると機械的性質が著しく低下す
る。好ましい黒鉛量は２〜４％である。なお、黒鉛粒子
の粒径は、５〜50μｍである。 （２）耐摩耗性を向上させるためには、硬質炭化物が十
分に分散している必要がある。このために硬質炭化物で
あるMC系炭化物を面積率で0.2〜10％含有する。MC炭化
物が面積率で0.2％未満では耐摩耗性が十分でない。一
方、黒鉛との共存関係により、面積率で10％を超えて硬
質炭化物を含有させるのは製造上困難である。好ましい
MC炭化物の面積率は４〜８％である。 （３）軟質炭化物であるセメンタイトは耐摩耗性の効果
は少なく、可能な限り晶出量を減らしたいが、セメンタ
イトは黒鉛とほぼ同時期に晶出するため実質的にセメン
タイトの晶出なしに黒鉛を晶出させることは不可能であ
る。セメンタイトの面積率が40％を超えると靭性が低下
する。好ましいセメンタイトの面積率は１〜30％であ
る。 （４）さらにMC系炭化物以外に、M2C系炭化物、M6C系炭
化物、M7C3系炭化物の１種以上を面積率で0.2〜20％を
含有してもよい。これらの炭化物の面積率が0.2％未満
では効果が十分に認められず、また20％を超えるとセメ
ンタイトと合わせて炭化物の面積率が過剰となり、靭性
が低下する。より好ましいMC系炭化物以外の炭化物の面
積率は４〜15％である。 （５）ロールの基地組織は、実質的にマルテンサイト、
ベイナイトまたはパーライトからなるのが好ましい。 （ｂ）組成 上記（１）〜（５）を満たす金属組織を得るため、本
発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは以下の組成を
有する。 （１）C:2.0〜4.0重量％ Ｃは、同時に含有されるCr、Ｖ、Mo及びＷと結合して
硬質の炭化物を生成し、耐摩耗性の向上に寄与するとと
もに、黒鉛を晶出して耐焼付性を付与するのに必要な元
素である。Ｃが2.0重量％未満では硬質の炭化物量が不
足するとともに黒鉛が晶出せず、4.0重量％を超えると
セメンタイトや硬質の炭化物が多くなりすぎ靭性が低下
する。Ｃの含有量は、好ましくは2.5〜3.5重量％であ
り、より好ましくは2.8〜3.2重量％である。 （２）Si:0.5〜4.0重量％ Siは黒鉛化促進元素であるため、0.5重量％以上必要
である。しかし、4.0重量％を超えると基地が脆化し靭
性が低下する。また黒鉛を晶出させるためには、0.1重
量％以上のSiを接種にて添加する必要がある。接種する
Siの量は好ましくは0.1〜0.8重量％とする。従って、上
記Siの含有量は溶湯中に元から存在していたSiと接種に
より添加したSiとの合計量である。なお、ロール中のSi
の全含有量は、好ましくは0.8〜3.5重量％であり、より
好ましくは1.5〜2.5重量％である。 （３）Mn:0.1〜1.5重量％ Mnは溶湯の脱酸や不純物であるＳの固定に効果があ
り、0.1重量％以上必要である。しかし、1.5重量％を超
えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬
さを維持できない。Mnの含有量は、好ましくは0.2〜1.0
重量％であり、より好ましくは0.3〜0.6重量％である。 （４）Cr:1.0〜7.0重量％ Crは、基地をベイナイト或いはマルテンサイトにして
硬さを保持し、耐摩耗性を維持するのに有効な元素であ
り、1.0重量％以上必要である。しかし、過剰になる
と、黒鉛の晶出を阻害したり基地組織の靱性を低下させ
たりするばかりでなく、Cr系炭化物（M7C3系、M23C
6系）を形成する。この炭化物は、硬さがMC系又はM2C系
炭化物に比べて低いため、耐摩耗性向上効果が期待でき
ず、かつ脆くなる。このためCrの上限は7.0重量％とす
る。Crの含有量は、好ましくは1.0〜5.0重量％であり、
より好ましくは1.5〜3.0重量％である。 （５）Mo:2.0〜10.0重量％ MoはＣと結合して硬質のM6C系及びM2C系炭化物を生成
し、かつ基地組織中にも固溶して基地を強化するので、
耐摩耗性向上に有効な元素である。反面、白銑化元素で
あるので過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。このた
め、Moの含有量は2.0〜10重量％とする。Moの含有量
は、好ましくは2.0〜8.0重量％であり、より好ましくは
3.0〜6.0重量％である。 （６）V:2.0〜8.0重量％ ＶはＣと結合してMC系炭化物を生成する。このMC系炭
化物の硬さはHv2500〜3000であり、炭化物の中で最も硬
い。このため、Ｖは耐摩耗性の向上に最も効果のある必
須元素であるが、過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。
そのためＶの含有量は2.0〜8.0重量％とする。Ｖの含有
量は、好ましくは2.0〜6.0重量％であり、より好ましく
は3.0〜6.0重量％である。 （７）Ni:0.2〜4.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にNiを含有する
ことができる。Niは黒鉛の晶出及び基地組織の焼入れ性
向上のため有効であるが、0.2重量％以下ではその効果
を期待できない。一方4.0重量％を超えるとオーステナ
イトが安定化しすぎ、ベイナイト或いはマルテンサイト
に変態しにくくなる。より好ましいNiの含有量は0.5〜
2.0重量％である。 （８）W:2.0〜10.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にＷを含有する
ことができる。ＷはMoと同様、Ｃと結合して硬質のM6C
系、M2C系炭化物を生成し、かつ基地組織中にも固溶し
て基地を強化するので、耐摩耗性向上に有効な元素であ
る。反面、白銑化元素であるので過剰になると黒鉛の晶
出を阻害する。このため、好ましいＷの含有量は2.0〜1
0重量％である。より好ましいＷの含有量は2.0〜6.0重
量％である。 （９）Co:1.0〜10.0重量％ 本発明ロールは、上記必須元素の他にCoを含有するこ
とができる。Coは基地組織の強化に有効な元素である
が、過剰になると靭性を低下させる。そのため、Coの含
有量は1.0〜10.0重量％とする。またCoにはセメンタイ
トを不安定化し、黒鉛を晶出し易くする効果もある。よ
り好ましいCoの含有量は3.0〜7.0重量％である。 （10）Nb:1.0〜10.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にNbを含有する
ことができる。NbはＶと同様、Ｃと結合してMC系炭化物
を生成する。上記のようにMC系炭化物は炭化物の中で最
も硬いので、Nbは耐摩耗性の向上に最も効果のある元素
であるが、過剰になると黒鉛の晶出を阻害する。そのた
めNbの含有量は1.0〜10.0重量％とするのが好ましい。
より好ましいNbの含有量は2.0〜6.0重量％である。 （11）Ti:0.01〜2.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にTiを含有する
ことができる。Tiは黒鉛化阻害元素であるＮ及びＯと結
合し酸窒化物を形成する。Tiの含有量が0.01重量％未満
では効果を期待できず、また含まれているＮ及びＯの量
からTiは2.0重量％で十分である。より好ましいTiの含
有量は0.05〜0.5重量％である。 （12）B:0.002〜0.2重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にＢを含有する
ことができる。Ｂは炭化物を微細化する効果があるが、
含有量0.002重量％未満ではその効果が十分に発揮され
ない。一方、0.2重量％を超えると炭化物が不安定にな
る。そのため好ましいＢの含有量は0.002〜0.2重量％で
あり、より好ましいＢの含有量は0.01〜0.05重量％であ
る。 （13）Cu:0.02〜1.0重量％ 本発明のロールは、上記必須元素の他にCuを含有する
ことができる。CuはCoと同様、セメンタイトを不安定化
し、黒鉛を晶出させ易くする効果がある。その含有量が
0.02重量％未満では効果が十分でなく、1.0重量％を超
えると靭性が低下する。そのため好ましいCuの含有量は
0.02〜1.0重量％であり、より好ましいCuの含有量は0.1
〜0.5重量％である。 （14）残部 上記元素以外は、不純物を除いて残部は実質的にFeで
ある。不純物として主な元素はＰ及びＳであるが、Ｐは
靭性低下防止のため0.1重量％以下、Ｓも同様の理由に
より0.08重量％以下であるのが望ましい。 ［２］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロール 本発明の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールは複合ロー
ルとすることができる。この場合、上記金属組織及び組
成を有する鉄基合金は外層を形成し、外層に金属的に接
合する軸材は鋼製であれば、鋳鋼及び鍛鋼のいずれでも
よい。その引張強さは55kg/mm2以上、伸びは1.0％以上
である必要がある。これは圧延用ロールとして用いた場
合に大きな圧下力がかかるとともに、圧延中の撓みを補
正するために軸の両端部に曲げ力をかけるので、それら
に対する耐久力を有する必要があるからである。 また、軸は上記鉄基合金からなる外層と強固に接合し
ている必要があるので、両者の境界部の接合強さは外層
と軸のうちの弱い方の機械的強度と同等以上でなければ
ならない。 ［３］耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールの製造方法 本発明のロールはハイス材がベースであるため、複合
ロールとするのが好ましく、その場合には遠心力鋳造法
或いは連続肉盛鋳造法により製造するのが好ましい。い
ずれの場合にも鋳造に際して、上記組成の溶湯にSi含有
接種剤を用いて接種する必要がある。接種するSiの量は
重量比で0.1重量％以上必要であるが、0.8重量％を越え
ると接種剤が溶湯に均一に溶けにくくなり、鋳造組織に
むらが生じやすくなる。 複合ロールの鋳造方法を連続肉盛鋳造法を例に取って
具体的に説明する。 連続肉盛鋳造法は、基本的にはWO88/07594に開示の方
法と同じである。第１図は本発明の連続肉盛鋳造法に使
用する装置の一例を示す。本装置は、テーパ部及び平行
部の周壁を有するロート状の耐火枠１と、その下に同軸
的に設置された冷却型４とからなる組合せモールド10を
有する。 耐火枠１には、この外周を包囲するように環状の誘導
加熱用コイル２が配置されており、またその下部に同軸
的に耐火枠１の下部と同径の内孔を有する環状の緩衝型
３が設けられている。またその下方の冷却型４は緩衝型
３とほぼ同じ内径を有し、かつ同軸的である。冷却型４
の入口14から冷却水が連続的に型内に導入され、出口1
4′から排出される。 以上の構成の組合せモールド10の内側にロールの軸５
をセットする。軸５の下端又は必要に応じて下端から適
宜離れた位置に、外層の外径とほぼ同じ外径を有する閉
止部材（図示せず）を固定し、さらにその下部は軸５の
昇降機構（図示せず）に取り付ける。軸５と耐火枠１と
の間の空間に溶湯７を注入し、溶湯表面は溶融フラック
ス６で空気に触れないようにシールする。そして溶湯７
は図中の矢印Ａで示す方向に流動し攪拌運動を起こす。
次に軸５に固定された閉止部材を軸材とともに逐次降下
させる。軸材及び閉止部材の降下と連動して溶湯７も降
下し、緩衝型３及び水冷鋳型４面で溶湯７の凝固が始ま
る。この凝固のとき軸５と外層は完全に金属的に接合さ
れる。湯だまりの溶湯の表面も軸材及び閉止部材の降下
に併せて低下してくるが、新しい溶湯を適宜注入して液
面をある水準に保持する。そして、降下と注入を順次繰
り返して溶湯を下方から逐次凝固させて外層８の形成を
行う。 以上の連続鋳造工程において、耐火枠１内の溶湯７中
に、Si含有接種剤を注入する。Si含有接種剤としては、
Fe−Siでは良好な黒鉛晶出が達成できず、Ca−Siを使用
するのが好ましい。Ca−Si中のSiの含有量は55〜65重量
％である。 また、接種効果は約５分間しか続かないので、溶湯が
凝固する直前に接種剤を接種しなければならない。この
ため、溶湯７又は取鍋（図示せず）に単に接種剤を添加
するのではなく、溶湯７が凝固する位置に出来るだけ近
い所まで接種剤を含むワイヤー16を浸入させる。このい
わゆるワイヤーインジェクション法により、凝固した外
層８内には黒鉛粒子が十分に晶出する。 注入する接種剤含有ワイヤー16は、外層８の組成を変
動させないために、軟鋼製であるのが好ましい。ワイヤ
ー16は外径が６〜14mm程度で、内径が5.6〜13mm程度の
パイプ状で、内部にSi含有接種剤が充填されている。軟
鋼製のワイヤー16は溶湯７内で徐々に溶融するので、内
部のSi含有接種剤が露出・溶融し、接種される。ワイヤ
ー16の先端部が常に凝固面近くにあるように、ワイヤー
16を浸入し続ければ、良好な接種効果が得られる。 このようにして得た複合ロールは、さらに焼入れ、焼
戻し等の熱処理を施す。焼入れ、焼戻しの条件は公知の
ものでよい。 本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発
明はそれらの実施例に限定されるものではない。 実施例１ 表１に示す組成を有し、1550℃に加熱した溶湯を、前
もってCa−Si接種剤をSi量で0.2重量％入れた直径100m
m、深さ100mmの砂型へ、鋳込温度1400℃で鋳込んだ。こ
のようにして得た試験材を、1100℃で焼入を行い、続け
て550℃で焼戻しを３回行った。表１の試験材１〜７は
本発明の材質であり、試験材８はグレン鋳鉄材であり、
試験材９は接種していないハイス材である。 試験材２の底面から50mmの位置の金属組織写真（100
倍）を第２図乃至第４図に示す。第２図は、ダイヤモン
ドで研磨した試験材の表面の金属組織を示し、黒色部が
黒鉛粒子、白地部が炭化物と基地組織である。第３図
は、ピクリン酸でエッチングした試験材の表面の金属組
織を示す。エッチングすることにより焼戻しベイナイト
及びマルテンサイトの基地組織と炭化物が観察された。
またクロム酸で電解エッチングを行った試験材の金属組
織を第４図に示す。クロム酸での電解エッチングではMC
炭化物が黒色部として観察されるが、この黒色部には黒
鉛粒子も含まれる。さらに過硫酸アンモニウム液でエッ
チングすることで全炭化物（MC系、M2C系、M6C系、セメ
ンタイト等）が観察される。黒鉛及び炭化物の面積率を
画像解析装置（日本アビオニクス（株）製）により測定
した。結果を表２に示す。 実施例２ 実施例１の試験材２及び５から、外径60mm、内径40m
m、幅40mmの小型スリーブロールを作製し、第５図に示
す圧延試験機で摩耗試験を、第６図に示す摩擦熱衝撃試
験機で焼付試験を、それぞれ行なった。また比較のため
にグレン材（試験材８）とハイス材（試験材９）につい
ても同様の実験を行った。なお圧延試験は３回行ったの
ちの摩耗量を採用した。 圧延試験機は、圧延機21と、圧延機21に組み込まれた
上ロール22及び下ロール23と、圧延材Ｓを予熱する加熱
炉24と、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽25と、圧延中に一
定のテンションを与える巻取機26と、テンションを調節
するテンションコントローラ27とからなる。圧延試験条
件は次の通りである。 圧延材:SUS304、厚さ1mm、幅15mm 圧下率:25％ 圧延速度:150m/分 圧延材温度:900℃ 圧延距離:300m/回 ロール冷却：水冷 ロール数:4重式 摩擦熱衝撃試験機は、第６図に示すように、ラック38
に重り39を落下させることによりピニオン30を回動さ
せ、試験材31に噛み込み材32を強く接触させるものであ
る。
【００３３】 試験結果を表２に示す。本発明のロールの摩耗量は全
体的にグレン鋳鉄ロールの約1/4、ハイス系ロールとほ
ぼ同等である。また本発明のロールの焼付面積率はグレ
ン鋳鉄ロールとほぼ同等、ハイス系ロールの約60％であ
る。これらの結果より、耐焼付性は黒鉛量に応じて向上
することが明らかになった。 以上の通り、本発明のロールは、耐焼付性が従来のグ
レン鋳鉄ロールと同等で、耐摩耗性が４倍である。また
黒鉛を含有しないハイスロールに対しては、耐焼付性が
改善されている。 実施例３ 実施例１の試験材２と同じ組成の溶湯を使用して、第
１図の連続肉盛鋳造法により外径600mm、胴長1800mmの
複合ロールを製作した。溶解温度は1580℃、鋳込温度は
1350℃であった。接種は、第１図に示すように、Ca−Si
接種剤をワイヤーインジェクション法で直接耐火枠１内
で行った。接種したSi量は0.2重量％であった。得られ
た複合ロールは歪取り焼鈍の後、1100℃で焼入を行い、
さらに550℃×20時間の焼戻しを３回行った。 得られた複合ロールの胴部の鋳造上部、中央部、下部
の位置において、それぞれ深さ方向5mm、25mm及び50mm
の位置から試験材を切り出した。得られた試験材の化学
分析を行った結果を表３に示す。また金属組織を観察し
た結果、面積率で黒鉛:2.0〜3.0％、MC系炭化物:4.5〜
5.5％、全炭化物（MC系、M2C系、M6C系、セメンタイ
ト）:20〜25％であった。この結果は実施例１とほぼ同
様であり、本実施例の複合ロールは耐摩耗性、耐焼付性
ともに良好な性能を有していることが分かる。 産業上の利用分野 黒鉛と硬質炭化物を共存させることにより、耐摩耗性
と耐焼付性を合わせ持った熱間圧延用ロールの提供が可
能となり、特に熱間薄板圧延機の仕上列後段において優
れた性能を発揮し、さらには圧延工場における生産性の
向上が可能となる。
体的にグレン鋳鉄ロールの約1/4、ハイス系ロールとほ
ぼ同等である。また本発明のロールの焼付面積率はグレ
ン鋳鉄ロールとほぼ同等、ハイス系ロールの約60％であ
る。これらの結果より、耐焼付性は黒鉛量に応じて向上
することが明らかになった。 以上の通り、本発明のロールは、耐焼付性が従来のグ
レン鋳鉄ロールと同等で、耐摩耗性が４倍である。また
黒鉛を含有しないハイスロールに対しては、耐焼付性が
改善されている。 実施例３ 実施例１の試験材２と同じ組成の溶湯を使用して、第
１図の連続肉盛鋳造法により外径600mm、胴長1800mmの
複合ロールを製作した。溶解温度は1580℃、鋳込温度は
1350℃であった。接種は、第１図に示すように、Ca−Si
接種剤をワイヤーインジェクション法で直接耐火枠１内
で行った。接種したSi量は0.2重量％であった。得られ
た複合ロールは歪取り焼鈍の後、1100℃で焼入を行い、
さらに550℃×20時間の焼戻しを３回行った。 得られた複合ロールの胴部の鋳造上部、中央部、下部
の位置において、それぞれ深さ方向5mm、25mm及び50mm
の位置から試験材を切り出した。得られた試験材の化学
分析を行った結果を表３に示す。また金属組織を観察し
た結果、面積率で黒鉛:2.0〜3.0％、MC系炭化物:4.5〜
5.5％、全炭化物（MC系、M2C系、M6C系、セメンタイ
ト）:20〜25％であった。この結果は実施例１とほぼ同
様であり、本実施例の複合ロールは耐摩耗性、耐焼付性
ともに良好な性能を有していることが分かる。 産業上の利用分野 黒鉛と硬質炭化物を共存させることにより、耐摩耗性
と耐焼付性を合わせ持った熱間圧延用ロールの提供が可
能となり、特に熱間薄板圧延機の仕上列後段において優
れた性能を発揮し、さらには圧延工場における生産性の
向上が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−141553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−199092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−235092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309393（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81091（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−149450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−135558（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−26758（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−30730（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−23183（ＪＰ，Ｂ２) 国際公開88／7594（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 27/00 C22C 37/04
Claims (14)
- 【請求項１】重量比でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、M
n:0.1〜1.5％、Cr:1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0
〜8.0％、Fe及び不可避的不純物：残部からなる組成を
有し、基地組織と、面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜
10％のMC系炭化物と、40％以下のセメンタイトとからな
る金属組織を有することを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱
間圧延用ロール。 - 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の耐摩耗耐焼付性
熱間圧延用ロールにおいて、前記金属組織が、MC系炭化
物以外にM2C系炭化物、M6C系炭化物及びM7C3系炭化物の
１種以上を面積率で0.2〜20％含有することを特徴とす
る耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール。 - 【請求項３】請求の範囲第１項又は第２項に記載の耐摩
耗耐焼付性熱間圧延用ロールにおいて、基地組織が実質
的にマルテンサイト、ベイナイトまたはパーライトから
なることを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロー
ル。 - 【請求項４】請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
記載の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールにおいて、前記
組成が重量比でさらにNi:0.2〜4.0％、W:2.0〜10.0％、
Co:1.0〜10.0％、Nb:1.0〜10.0％、Ti:0.01〜2.0％、B:
0.002〜0.2％、及びCu:0.02〜1.0％のうち１種以上を含
むことを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール。 - 【請求項５】請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
記載の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロールにおいて、重量
比でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5％、C
r:1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、Ni:0.2
〜4.0％、W:2.0〜10.0％、Fe及び不可避的不純物：残部
からなり、さらにCo:1.0〜10.0％、Nb:1.0〜10.0％、T
i:0.01〜2.0％、B:0.002〜0.2％、及びCu:0.02〜1.0％
のうち１種以上を含む組成を有することを特徴とする耐
摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール。 - 【請求項６】耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールにお
いて、耐摩耗耐焼付性鉄基合金からなる外層と、前記外
層に金属的に接合した鋼製軸とからなり、前記鉄基合金
が重量比でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、Mn:0.1〜1.5
％、Cr:1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0〜8.0％、F
e及び不可避的不純物：残部からなる組成を有し、基地
組織と、面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜10％のMC系
炭化物と、40％以下のセメンタイトとからなる金属組織
を有することを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複
合ロール。 - 【請求項７】請求の範囲第６項に記載の耐摩耗耐焼付性
熱間圧延用複合ロールにおいて、前記外層の金属組織
が、MC系炭化物以外にM2C系炭化物、M6C系炭化物及びM7
C3系炭化物の１種以上を面積率で0.2〜20％含有するこ
とを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロール。 - 【請求項８】請求の範囲第６項又は第７項に記載の耐摩
耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールにおいて、前記外層の
基地組織が実質的にマルテンサイト、ベイナイトまたは
パーライトからなることを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱
間圧延用複合ロール。 - 【請求項９】請求の範囲第６項乃至第８項のいずれかに
記載の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールにおいて、
前記外層の鉄基合金が、重量比でさらにNi:0.2〜4.0
％、W:2.0〜10.0％、Co:1.0〜10.0％、Nb:1.0〜10.0
％、Ti:0.01〜2.0％、B:0.002〜0.2％、及びCu:0.02〜
1.0％のうち１種以上を含むことを特徴とする耐摩耗耐
焼付性熱間圧延用複合ロール。 - 【請求項１０】請求の範囲第６項乃至第９項のいずれか
に記載の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールにおい
て、前記外層が重量比でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0
％、Mn:0.1〜1.5％、Cr:1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、
V:2.0〜8.0％、Ni:0.2〜4.0％、W:2.0〜10.0％、Fe及び
不可避的不純物：残部からなり、さらにCo:1.0〜10.0
％、Nb:1.0〜10.0％、Ti:0.01〜2.0％、B:0.002〜0.2
％、及びCu:0.02〜1.0％のうち１種以上を含む組成を有
することを特徴とする耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロ
ール。 - 【請求項１１】耐摩耗耐焼付性鉄基合金からなる外層
と、前記外層に金属的に接合した鋼製軸とからなり、前
記鉄基合金が重量比でC:2.0〜4.0％、Si:0.5〜4.0％、M
n:0.1〜1.5％、Cr:1.0〜7.0％、Mo:2.0〜10.0％、V:2.0
〜8.0％、Fe及び不可避的不純物：残部からなる組成を
有し、基地組織と、面積率で0.5〜５％の黒鉛と、0.2〜
10％のMC系炭化物と、40％以下のセメンタイトとからな
る金属組織を有する耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロー
ルを製造する方法において、前記外層の溶湯が前記鋼製
軸に溶着する位置の少なくとも近傍にSi含有接種剤を供
給することを特徴とする方法。 - 【請求項１２】請求の範囲第11項に記載の耐摩耗耐焼付
性熱間圧延用複合ロールの製造方法において、ワイヤー
インジェクション法により、前記Si含有接種剤を前記外
層用溶湯内の前記鋼製軸との溶着位置近傍に注入するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１３】請求の範囲第11項又は第12項に記載の耐
摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造方法におい
て、誘導加熱コイルで包囲された耐火枠とその枠の下に
同軸的に設置された冷却型とからなる組合せモールドの
内側に設けられた空間に、前記鋼製軸を同軸的に遊嵌さ
せ、前記軸と前記モールドとの間に形成された空隙に前
記鉄基合金の溶湯を注入し、溶湯表面をフラックスでシ
ールするととにも溶湯を初晶晶出温度乃至それより100
℃まで高い温度範囲内に加熱攪拌しながら保持し、前記
軸を前記モールドと同軸的に下方へ移動させて前記溶湯
を前記冷却型に接触させ、もって前記溶湯を凝固させる
とともに前記軸と溶着させることにより、前記軸の周囲
に連続的に前記外層を形成し、その際Si含有接種剤をワ
イヤーインジェクション法により前記溶湯内の前記鋼製
軸との溶着位置近傍に注入し、もって黒鉛粒子を十分に
晶出させることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】請求の範囲第11項乃至第13項のいずれか
に記載の耐摩耗耐焼付性熱間圧延用複合ロールの製造方
法において、前記接種剤がCa−Siであることを特徴とす
る方法。
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