JP3221468B2 - 熱間圧延用ロール材 - Google Patents
熱間圧延用ロール材Info
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- Japan
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- rolling
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- accident
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐事故性および耐摩耗
性に優れた熱間圧延用ロール材に関する。
性に優れた熱間圧延用ロール材に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に近年に至り、熱間圧延製品の低コス
ト化および高級化指向に対応するため、単位ロール当た
りの圧延量の拡大、すなわち圧延スケジュールの弾力化
が可能な耐摩耗性に優れた圧延ロールの開発・実用化が
推進されている。
ト化および高級化指向に対応するため、単位ロール当た
りの圧延量の拡大、すなわち圧延スケジュールの弾力化
が可能な耐摩耗性に優れた圧延ロールの開発・実用化が
推進されている。
【０００３】例えば、特開平３−56642 号公報には、
Ｃ:1.5〜2.5 ％、Ｖ:4.5〜8.0 ％を含有する高炭素高バ
ナジウム系耐摩耗材からなる熱間圧延用ロールの製造法
が提案されている。
Ｃ:1.5〜2.5 ％、Ｖ:4.5〜8.0 ％を含有する高炭素高バ
ナジウム系耐摩耗材からなる熱間圧延用ロールの製造法
が提案されている。
【０００４】この高炭素高バナジウム系耐摩耗材からな
る熱間圧延用ロールは、圧延使用層に高硬度のＭＣ型炭
化物を分散させたことに特徴を有し、従来のNi−グレン
鋳鉄材または高クロム鋳鉄材等を用いた耐摩耗鋳鉄ロー
ルに比較して、５〜15倍程度の極めて優れた耐摩耗性を
備えている。
る熱間圧延用ロールは、圧延使用層に高硬度のＭＣ型炭
化物を分散させたことに特徴を有し、従来のNi−グレン
鋳鉄材または高クロム鋳鉄材等を用いた耐摩耗鋳鉄ロー
ルに比較して、５〜15倍程度の極めて優れた耐摩耗性を
備えている。
【０００５】したがって、比較的に摩耗量の多い熱間仕
上圧延機の中・後段にこのロールを用いた場合には、単
位ロール当たりの圧延量を、従来の圧延ロールの５倍以
上に増加でき、それによって圧延スケジュールの大幅な
拡大を図ることが可能となり、直接的に圧延コストを低
減できるとともに、製鋼工程における製造ロットの集約
化等により鉄鋼材の製造コストを大幅に低減できる。
上圧延機の中・後段にこのロールを用いた場合には、単
位ロール当たりの圧延量を、従来の圧延ロールの５倍以
上に増加でき、それによって圧延スケジュールの大幅な
拡大を図ることが可能となり、直接的に圧延コストを低
減できるとともに、製鋼工程における製造ロットの集約
化等により鉄鋼材の製造コストを大幅に低減できる。
【０００６】ところで、熱間圧延用ロールとりわけ熱間
仕上圧延用ロールは、通常は、外径は600 mm以上であっ
てその質量は5500kg以上の大質量製品である。その一方
で、圧延使用層は直径方向で100 mm程度しかなく、また
所定の廃却径になるまで表面損傷層を複数回研削除去し
ながら繰り返し使用される工具である。
仕上圧延用ロールは、通常は、外径は600 mm以上であっ
てその質量は5500kg以上の大質量製品である。その一方
で、圧延使用層は直径方向で100 mm程度しかなく、また
所定の廃却径になるまで表面損傷層を複数回研削除去し
ながら繰り返し使用される工具である。
【０００７】したがって、通常の圧延による成績の他
に、圧延トラブルが発生した時の疵発生の困難さおよび
疵深さ、すなわち耐事故性が、工具としての圧延ロール
の性能を最終的に評価する上では最も重要な特性とな
る。
に、圧延トラブルが発生した時の疵発生の困難さおよび
疵深さ、すなわち耐事故性が、工具としての圧延ロール
の性能を最終的に評価する上では最も重要な特性とな
る。
【０００８】一般に、このような圧延ロールの性能は、
ロール原単位 (圧延量１ｔ当たりのロール消耗質量: kg
/t、あるいはロール費用: 円/t) として表わされる。例
えば、従来の高クロム鋳鉄ロールおよびNi−グレン鋳鉄
ロールを熱間仕上圧延機に設置した場合、事故時のロー
ル原単位は正常圧延時のロール原単位と事故時のロール
原単位とを加算した総合のロール原単位の５〜30％程度
に達しており、如何にして事故時のロール原単位を低減
するかが総合のロール原単位を低減するためには重要な
技術課題であった。
ロール原単位 (圧延量１ｔ当たりのロール消耗質量: kg
/t、あるいはロール費用: 円/t) として表わされる。例
えば、従来の高クロム鋳鉄ロールおよびNi−グレン鋳鉄
ロールを熱間仕上圧延機に設置した場合、事故時のロー
ル原単位は正常圧延時のロール原単位と事故時のロール
原単位とを加算した総合のロール原単位の５〜30％程度
に達しており、如何にして事故時のロール原単位を低減
するかが総合のロール原単位を低減するためには重要な
技術課題であった。
【０００９】事故時のロール原単位を低減したいという
要請は、耐摩耗圧延ロールの場合は一層顕著になる。例
えば、正常圧延時のロール原単位が従来に比較して1/5
以下となったとしても、事故時に深い疵が容易にロール
表面に形成されてしまうと総合のロール原単位が著しく
悪化してしまう。特に、高炭素高バナジウム系耐摩耗ロ
ールは、Ｖ、Mo、ＷあるいはCo等の高価な合金元素を多
量に添加しているため、総合のロール原単位 (円／ｔ)
が逆に従来の圧延ロールよりも著しく大きくなってしま
う。
要請は、耐摩耗圧延ロールの場合は一層顕著になる。例
えば、正常圧延時のロール原単位が従来に比較して1/5
以下となったとしても、事故時に深い疵が容易にロール
表面に形成されてしまうと総合のロール原単位が著しく
悪化してしまう。特に、高炭素高バナジウム系耐摩耗ロ
ールは、Ｖ、Mo、ＷあるいはCo等の高価な合金元素を多
量に添加しているため、総合のロール原単位 (円／ｔ)
が逆に従来の圧延ロールよりも著しく大きくなってしま
う。
【００１０】さらに、耐摩耗圧延ロールは耐摩耗性 (耐
アブレシブ摩耗性) に優れるが、これは逆にいうとロー
ル研削性が不足することでもあるため、一旦深い疵が発
生するとこの疵を除去するための費用は著しく嵩み、生
産性を大幅に阻害してしまうという問題を有している。
アブレシブ摩耗性) に優れるが、これは逆にいうとロー
ル研削性が不足することでもあるため、一旦深い疵が発
生するとこの疵を除去するための費用は著しく嵩み、生
産性を大幅に阻害してしまうという問題を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】熱間圧延機における板
破断、絞り込みトラブル時の耐クラック性 (耐絞りクラ
ック性) に関しては、耐絞りクラック性に関する材質評
価試験法 (摩擦発熱急冷法) による、高炭素高バナジウ
ム系耐摩耗材からなる鋳塊の最適な溶製法が提案されて
いるが (特願平４−216007号および特願平４−216008号
参照) 、熱間圧延機、特に熱間仕上圧延機前段に発生し
やすい板噛止め停止トラブル時の耐クラック性 (耐噛み
止めクラック性) に関する最適な材質組成範囲の提言は
なされていない。
破断、絞り込みトラブル時の耐クラック性 (耐絞りクラ
ック性) に関しては、耐絞りクラック性に関する材質評
価試験法 (摩擦発熱急冷法) による、高炭素高バナジウ
ム系耐摩耗材からなる鋳塊の最適な溶製法が提案されて
いるが (特願平４−216007号および特願平４−216008号
参照) 、熱間圧延機、特に熱間仕上圧延機前段に発生し
やすい板噛止め停止トラブル時の耐クラック性 (耐噛み
止めクラック性) に関する最適な材質組成範囲の提言は
なされていない。
【００１２】ここに、本発明の目的は、飛躍的に優れた
耐摩耗性を有する高炭素高バナジウム系ロールにおける
耐事故性を著しく改善することにより、熱間仕上圧延機
に用いた場合にあっても圧延スケジュールの大幅な拡大
を可能とし、かつ総合のロール原単位においても優れた
成績を有する熱間圧延用ロール材を提供することであ
る。
耐摩耗性を有する高炭素高バナジウム系ロールにおける
耐事故性を著しく改善することにより、熱間仕上圧延機
に用いた場合にあっても圧延スケジュールの大幅な拡大
を可能とし、かつ総合のロール原単位においても優れた
成績を有する熱間圧延用ロール材を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、高炭素高バ
ナジウム系耐摩耗材の耐絞りクラック性および耐噛み止
めクラック性におよぼす各添加元素の評価を行ったとこ
ろ、Mo／(Mo ＋０．５Ｗ）が小さいほど、および （Ｍ
ｏ＋0.5W) 量が多いほど耐クラック性が劣化し、これら
を考慮して鋼組成を適正な範囲に限定すれば、耐事故性
に著しく優れた特性を得ることを知見した。
ナジウム系耐摩耗材の耐絞りクラック性および耐噛み止
めクラック性におよぼす各添加元素の評価を行ったとこ
ろ、Mo／(Mo ＋０．５Ｗ）が小さいほど、および （Ｍ
ｏ＋0.5W) 量が多いほど耐クラック性が劣化し、これら
を考慮して鋼組成を適正な範囲に限定すれば、耐事故性
に著しく優れた特性を得ることを知見した。
【００１４】ここに、本発明の要旨とするところは、重
量％で、 Ｃ：1.5 〜2.5 ％、 Si：1.2 ％以下、 Mn：1.2 ％以
下、 Cr：1.5 〜6.0 ％、 Mo：5.0 ％以下、 Ｗ：1.5 ％以
下、 Ｖ：4.5 〜8.0 ％、 さらにCo：5.0 ％以下、であって、 かつ、下記式(1) 〜(2) を満足し、 5.0 ≧Mo＋0.5 Ｗ≧4.0 ・・・(1) 0.85≦Mo／（Mo＋0.5 Ｗ）・・・(2) 残部Feおよび不可避的不純物 より成る鋼組成を有することを特徴とする耐摩耗性およ
び耐事故性に優れた熱間圧延用ロール材である。
量％で、 Ｃ：1.5 〜2.5 ％、 Si：1.2 ％以下、 Mn：1.2 ％以
下、 Cr：1.5 〜6.0 ％、 Mo：5.0 ％以下、 Ｗ：1.5 ％以
下、 Ｖ：4.5 〜8.0 ％、 さらにCo：5.0 ％以下、であって、 かつ、下記式(1) 〜(2) を満足し、 5.0 ≧Mo＋0.5 Ｗ≧4.0 ・・・(1) 0.85≦Mo／（Mo＋0.5 Ｗ）・・・(2) 残部Feおよび不可避的不純物 より成る鋼組成を有することを特徴とする耐摩耗性およ
び耐事故性に優れた熱間圧延用ロール材である。
【００１５】
【作用】次に、本発明にかかるロール材の作用について
詳細に説明するが、上記のような成分系に限定した理由
をまず説明する。なお、本明細書において「％」は特に
ことわりがない限り、「重量％」である。
詳細に説明するが、上記のような成分系に限定した理由
をまず説明する。なお、本明細書において「％」は特に
ことわりがない限り、「重量％」である。
【００１６】(1) Ｃ: 1.5 〜2.5 ％、Ｖ: 4.5 〜8.0 ％ Ｃ含有量およびＶ含有量を、それぞれ 1.5〜2.5 ％、4.
5 〜8.0 ％としたのは、Ｃ含有量およびＶ含有量が、そ
れぞれ1.5 ％未満、4.5 ％未満では粒状で高硬度のＭＣ
型炭化物の生成量が不足し、圧延スケジュールを大幅に
拡大できる程度に向上することができないからである。
5 〜8.0 ％としたのは、Ｃ含有量およびＶ含有量が、そ
れぞれ1.5 ％未満、4.5 ％未満では粒状で高硬度のＭＣ
型炭化物の生成量が不足し、圧延スケジュールを大幅に
拡大できる程度に向上することができないからである。
【００１７】一方、Ｃ含有量が2.5 ％超であると得られ
た鋳塊の凝固組織の均質性が劣化するからである。ま
た、Ｖ含有量を8.0 ％以下としたのは、8.0 ％超である
と鋳塊の凝固組織の均質性が劣化するからである。
た鋳塊の凝固組織の均質性が劣化するからである。ま
た、Ｖ含有量を8.0 ％以下としたのは、8.0 ％超である
と鋳塊の凝固組織の均質性が劣化するからである。
【００１８】(2) Si: 1.2 ％以下、Mn: 1.2 ％以下 SiおよびMnは、脱酸調整、流動性改善、焼入性改善を目
的に、通常鋼材と同様1.2 ％以下までそれぞれ含有され
る。
的に、通常鋼材と同様1.2 ％以下までそれぞれ含有され
る。
【００１９】 (3) Cr: 1.5 〜6.0 ％、Mo＋0.5W: 4.0 〜5.0 ％ これらの元素 (Cr、Mo、Ｗ) は焼入性および焼戻し軟化
抵抗の増大に有効であり、耐摩耗性および耐熱性の付与
のために添加される。
抵抗の増大に有効であり、耐摩耗性および耐熱性の付与
のために添加される。
【００２０】Cr含有量および (Mo＋0.5W) 含有量を、そ
れぞれ、1.5 ％以上および4.0 ％以上としているのは、
実際のロールに行われる熱処理 (焼入れ、高温焼戻し)
でHS70 以上の高硬度を実現させるためであり、Ｗの効
果がMoの0.5 倍であるからである。さらに、耐摩耗性向
上を目的にHS 75 以上の硬さを得るためには (0.3 Cr＋
Mo＋0.5W) 含有量を3.1 ％以上にすることが好ましい。
れぞれ、1.5 ％以上および4.0 ％以上としているのは、
実際のロールに行われる熱処理 (焼入れ、高温焼戻し)
でHS70 以上の高硬度を実現させるためであり、Ｗの効
果がMoの0.5 倍であるからである。さらに、耐摩耗性向
上を目的にHS 75 以上の硬さを得るためには (0.3 Cr＋
Mo＋0.5W) 含有量を3.1 ％以上にすることが好ましい。
【００２１】Cr含有量および (Mo＋0.5W) 含有量を、そ
れぞれ、6.0 ％以下および5.0 ％以下としたのは、それ
ぞれ6.0 ％超、5.0 ％超であると、粗大共晶炭化物の晶
出量が増大し耐熱衝撃性が劣化するからである。特に、
本発明のように (Mo＋0.5W) 含有量を4.0 ％以上とする
場合には、Cr含有量を5.0 ％以下とすることが好まし
い。
れぞれ、6.0 ％以下および5.0 ％以下としたのは、それ
ぞれ6.0 ％超、5.0 ％超であると、粗大共晶炭化物の晶
出量が増大し耐熱衝撃性が劣化するからである。特に、
本発明のように (Mo＋0.5W) 含有量を4.0 ％以上とする
場合には、Cr含有量を5.0 ％以下とすることが好まし
い。
【００２２】(4) 0.85≦Mo/(Mo＋0.5W) Mo/(Mo＋0.5W) を0.85以上とすることにより、 (Mo＋0.
5W) 量が4.0 〜5.0 ％の範囲で、著しく優れた耐事故性
を有する。すなわち、これらの範囲内にMo含有量および
Ｗ含有量を制限すれば、熱間圧延用ロールとして具備す
べき耐事故性が著しく改善できる。
5W) 量が4.0 〜5.0 ％の範囲で、著しく優れた耐事故性
を有する。すなわち、これらの範囲内にMo含有量および
Ｗ含有量を制限すれば、熱間圧延用ロールとして具備す
べき耐事故性が著しく改善できる。
【００２３】図１にW 、Moの含有量に関して本発明の領
域を図示する。斜線領域が本発明において規定するW お
よびMoの含有量の範囲である。また、上記範囲内ではCo
は耐事故性を劣化させないので 5.0％以下添加できる。
域を図示する。斜線領域が本発明において規定するW お
よびMoの含有量の範囲である。また、上記範囲内ではCo
は耐事故性を劣化させないので 5.0％以下添加できる。
【００２４】上記組成成分以外にも、所望により、Ｖと
同様のＭＣ型炭化物を形成するNbおよびTiや、焼入性の
増大に効果のあるNi等を通常添加される範囲内で添加し
てもよい。
同様のＭＣ型炭化物を形成するNbおよびTiや、焼入性の
増大に効果のあるNi等を通常添加される範囲内で添加し
てもよい。
【００２５】なお、本発明にかかるロール材からのロー
ルの製造に当たっては、ESR 法および肉盛溶接法等の溶
製法により得られた鋳塊を、熱処理により硬度をHS 70
以上、好ましくはHS 75 以上に調整して耐摩耗性の維持
が可能になるようにすればよい。次に、実施例によって
本発明の効果についてさらに具体的に説明する。
ルの製造に当たっては、ESR 法および肉盛溶接法等の溶
製法により得られた鋳塊を、熱処理により硬度をHS 70
以上、好ましくはHS 75 以上に調整して耐摩耗性の維持
が可能になるようにすればよい。次に、実施例によって
本発明の効果についてさらに具体的に説明する。
【００２６】
【実施例】本例では表１に示す組成の一般の高炭素高バ
ナジウム耐摩耗材 (比較材) と、本発明にかかるロール
材とについて耐事故性評価試験および実際のロールに採
用されている熱処理による硬さ測定を行った。結果は表
２および図３にまとめて示す。
ナジウム耐摩耗材 (比較材) と、本発明にかかるロール
材とについて耐事故性評価試験および実際のロールに採
用されている熱処理による硬さ測定を行った。結果は表
２および図３にまとめて示す。
【００２７】耐事故性評価試験は、図２に寸法 (mm) を
記入した側面図で示す中心孔をもった試験片10を用い、
試験片外周部 (直径30mm×幅５mm) 12を200 KHz の高周
波誘導加熱により所定温度まで急熱後、直ちに水中浸漬
する急熱急冷方式の熱衝撃試験であり、クラックの発生
する急熱温度ＴC によりクラックの発生しやすさ、つま
り事故性を評価するものである。急熱温度は550 ℃から
50℃間隔で上げており、750 ℃でクラックの発生しない
試験片は800 ℃以上でもクラックが発生せず耐事故性に
著しく優れている。
記入した側面図で示す中心孔をもった試験片10を用い、
試験片外周部 (直径30mm×幅５mm) 12を200 KHz の高周
波誘導加熱により所定温度まで急熱後、直ちに水中浸漬
する急熱急冷方式の熱衝撃試験であり、クラックの発生
する急熱温度ＴC によりクラックの発生しやすさ、つま
り事故性を評価するものである。急熱温度は550 ℃から
50℃間隔で上げており、750 ℃でクラックの発生しない
試験片は800 ℃以上でもクラックが発生せず耐事故性に
著しく優れている。
【００２８】なお、本例における耐事故性の評価試験結
果は、前述の摩擦発熱急冷法による評価試験結果と一致
していた。すなわち、耐絞りクラック性に優れる材質は
耐噛み止めクラック性にも優れる。熱処理硬さ測定は、
1050℃×10分の加熱後、慣用の冷却速度で冷却した後、
500 ℃以上の焼戻しを行って得られる最高硬さ(HS)で評
価した。
果は、前述の摩擦発熱急冷法による評価試験結果と一致
していた。すなわち、耐絞りクラック性に優れる材質は
耐噛み止めクラック性にも優れる。熱処理硬さ測定は、
1050℃×10分の加熱後、慣用の冷却速度で冷却した後、
500 ℃以上の焼戻しを行って得られる最高硬さ(HS)で評
価した。
【００２９】表２および図３より、Mo/(Mo＋0.5W) ≧0.
85のとき (Mo＋0.5)＝4.0 〜5.0 ％の範囲内で特にすぐ
れた耐事故性を示すことが分かる。すなわち、本発明に
かかるロール材は従来より使用されてきている高炭素高
バナジウム材のうちで耐事故性に最も優れていることが
分かる。なお、図３は (Mo＋0.5W) によって表２のデー
タを整理してグラフで示すものである。
85のとき (Mo＋0.5)＝4.0 〜5.0 ％の範囲内で特にすぐ
れた耐事故性を示すことが分かる。すなわち、本発明に
かかるロール材は従来より使用されてきている高炭素高
バナジウム材のうちで耐事故性に最も優れていることが
分かる。なお、図３は (Mo＋0.5W) によって表２のデー
タを整理してグラフで示すものである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【発明の効果】以上より、本発明にかかる熱間圧延用ロ
ールを使用することにより、高硬度化およびＭＣ型炭化
物の分散による耐摩耗性の向上により、圧延スケジュー
ルの大幅な拡大が得られ、鉄鋼材の製造コストを大幅に
低減するとともに、耐事故性の改善により総合のロール
原単位の向上を図ることができ、その効果は大きい。
ールを使用することにより、高硬度化およびＭＣ型炭化
物の分散による耐摩耗性の向上により、圧延スケジュー
ルの大幅な拡大が得られ、鉄鋼材の製造コストを大幅に
低減するとともに、耐事故性の改善により総合のロール
原単位の向上を図ることができ、その効果は大きい。
【図１】本発明において規定するW およびMoの含有量の
範囲を示す図である。
範囲を示す図である。
【図２】各種ロール材の耐事故性評価試験に用いた試験
片の形状の側面図である。
片の形状の側面図である。
【図３】実施例の結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/30 B21B 27/00
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：1.5 〜2.5 ％、 Si：1.2 ％以下、 Mn：1.2 ％以
下、 Cr：1.5 〜6.0 ％、 Mo：5.0 ％以下、 Ｗ：1.5 ％以
下、 Ｖ：4.5 〜8.0 ％、 であって、かつ、下記式(1) 〜(2) を満足し、 5.0 ≧Mo＋0.5 Ｗ≧4.0 ・・・(1) 0.85≦Mo／ (Mo＋0.5 Ｗ) ・・・(2) 残部Feおよび不可避的不純物 より成る鋼組成を有することを特徴とする耐摩耗性およ
び耐事故性に優れた熱間圧延用ロール材。 - 【請求項２】 重量％で、 Co：5.0 ％以下をさらに含有する請求項１記載の熱間圧
延用ロール材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14207693A JP3221468B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 熱間圧延用ロール材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14207693A JP3221468B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 熱間圧延用ロール材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346186A JPH06346186A (ja) | 1994-12-20 |
| JP3221468B2 true JP3221468B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=15306880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14207693A Expired - Lifetime JP3221468B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 熱間圧延用ロール材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221468B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4242157B2 (ja) | 2001-04-25 | 2009-03-18 | ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ | スチール製品 |
| SE0600841L (sv) * | 2006-04-13 | 2007-10-14 | Uddeholm Tooling Ab | Kallarbetsstål |
-
1993
- 1993-06-14 JP JP14207693A patent/JP3221468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06346186A (ja) | 1994-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990413 |