JP3238452B2 - 金属の圧延用鍛鋼製ロール - Google Patents
金属の圧延用鍛鋼製ロールInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性に優れ、且つス
リップ、絞り込み、かみ止め等の圧延事故によって受け
る被害が小さい耐事故性に優れた圧延用ロールに関する
もので、一体型および組立型のスリーブタイプの金属の
圧延用鍛鋼製ロールに適用されるものである。
リップ、絞り込み、かみ止め等の圧延事故によって受け
る被害が小さい耐事故性に優れた圧延用ロールに関する
もので、一体型および組立型のスリーブタイプの金属の
圧延用鍛鋼製ロールに適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属の圧延用鍛鋼製ロールには、
重量％でＣ；０．４〜０．７、Ｓｉ；０．１５〜１．
０、Ｍｎ；０．２〜１．０、Ｃｒ；３．０〜５．０、Ｍ
ｏ；０．２〜０．６の成分を基本とし、Ｎｉ；１．０以
下、Ｖ；０．２以下を適宜添加した鋼が、概ねＨＳ５０
〜７５の硬さ範囲で使用されてきた。
重量％でＣ；０．４〜０．７、Ｓｉ；０．１５〜１．
０、Ｍｎ；０．２〜１．０、Ｃｒ；３．０〜５．０、Ｍ
ｏ；０．２〜０．６の成分を基本とし、Ｎｉ；１．０以
下、Ｖ；０．２以下を適宜添加した鋼が、概ねＨＳ５０
〜７５の硬さ範囲で使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
圧延はスケジュールフリー圧延、高圧下圧延等その使用
条件の苛酷化と圧延製品の寸法精度向上に対する要求が
一段と厳しくなったことにより、補強ロールおよび中間
ロールの摩耗肌荒れによるロールの交換頻度が増大して
いるのが現状である。そして、このことが連続圧延操業
の中で生産性を阻害する大きな要因となっている。その
対策としてロールの耐摩耗性の向上が強く要望されてい
る。
圧延はスケジュールフリー圧延、高圧下圧延等その使用
条件の苛酷化と圧延製品の寸法精度向上に対する要求が
一段と厳しくなったことにより、補強ロールおよび中間
ロールの摩耗肌荒れによるロールの交換頻度が増大して
いるのが現状である。そして、このことが連続圧延操業
の中で生産性を阻害する大きな要因となっている。その
対策としてロールの耐摩耗性の向上が強く要望されてい
る。
【０００４】この耐摩耗性は、ロール表面の硬さを現状
レベルより上昇させることにより向上するが、その反面
高硬度化に伴い靭性値の低下を招くことになる。また一
方、使用条件の苛酷化に伴ってスリップ、絞り込み、か
み止等の圧延事故によってロールが受ける熱衝撃の度合
も大きくなってきている。これらの圧延事故の際、ロー
ル表面に発生する熱衝撃クラックの深さは、ロール原単
位に大きな影響を及ぼすだけでなく、長期間使用される
補強ロールおよび中間ロールにおいては大きなスポーリ
ング事故を引き起す原因となる。このため耐摩耗性と共
に耐事故性に優れたロールが熱望されている。
レベルより上昇させることにより向上するが、その反面
高硬度化に伴い靭性値の低下を招くことになる。また一
方、使用条件の苛酷化に伴ってスリップ、絞り込み、か
み止等の圧延事故によってロールが受ける熱衝撃の度合
も大きくなってきている。これらの圧延事故の際、ロー
ル表面に発生する熱衝撃クラックの深さは、ロール原単
位に大きな影響を及ぼすだけでなく、長期間使用される
補強ロールおよび中間ロールにおいては大きなスポーリ
ング事故を引き起す原因となる。このため耐摩耗性と共
に耐事故性に優れたロールが熱望されている。
【０００５】本発明はこのような現状に鑑み、成分調整
特に微量のＮｂを添加することにより耐摩耗性および耐
事故性に対する要望を充分に満足する金属の圧延用鍛鋼
製ロールを提供することを目的とする。
特に微量のＮｂを添加することにより耐摩耗性および耐
事故性に対する要望を充分に満足する金属の圧延用鍛鋼
製ロールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は優れた耐摩耗性
および耐事故性を有するロール材を得るものであって、
調整されたＣｒ−Ｍｏ−Ｖ系鋼にＮｂを添加することに
特徴がある。即ち、本発明は重量％で Ｃ ；０．３５〜０．７０、 Ｓｉ；０．３以下、 Ｍｎ；０．２〜１．０、 Ｃｒ；３．０〜６．
０、 Ｍｏ，Ｗ；Ｍｏ＋０．５Ｗとして０．４〜１．５、 Ｎｉ；０．１〜１．５、 Ｖ ；０．１〜０．
５、 Ｎｂ；０．０１〜０．０５、 Ａｌ；０．０２以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である合金
を圧延用鍛鋼製ロール材とすることにある。このような
成分構成にすることにより、ロール表面硬さがＮｂ無添
加鋼のものより高くとも、またＮｂ無添加鋼のものと同
じであっても耐摩耗性および靭性の面で優れた性質を付
与することができ、それによって耐事故性の向上を達し
得る。
および耐事故性を有するロール材を得るものであって、
調整されたＣｒ−Ｍｏ−Ｖ系鋼にＮｂを添加することに
特徴がある。即ち、本発明は重量％で Ｃ ；０．３５〜０．７０、 Ｓｉ；０．３以下、 Ｍｎ；０．２〜１．０、 Ｃｒ；３．０〜６．
０、 Ｍｏ，Ｗ；Ｍｏ＋０．５Ｗとして０．４〜１．５、 Ｎｉ；０．１〜１．５、 Ｖ ；０．１〜０．
５、 Ｎｂ；０．０１〜０．０５、 Ａｌ；０．０２以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である合金
を圧延用鍛鋼製ロール材とすることにある。このような
成分構成にすることにより、ロール表面硬さがＮｂ無添
加鋼のものより高くとも、またＮｂ無添加鋼のものと同
じであっても耐摩耗性および靭性の面で優れた性質を付
与することができ、それによって耐事故性の向上を達し
得る。
【０００７】以下に本発明を詳細に説明する。
【表１】
【０００８】図３は、表１に記載する組成をもつ従来鋼
の１例である４％Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる金属圧延用ロー
ル材について、焼入れ温度を変化させ、硬さをＨＳ６５
（ＨＲＣ換算）に焼戻し処理にて調整した時のオーステ
ナイト結晶粒度（以下、結晶粒度と記す）と常温衝撃値
との関係を示すものである。本図から明らかなように衝
撃値は結晶粒度に依存し、結晶粒度が粗くなるに従い衝
撃値（靭性）の低下を招くことになる。この衝撃特性は
とりも直さず、圧延事故により発生した熱衝撃クラック
の伝播と脆性破壊に対する抵抗性（ＫIC）に影響を及ぼ
すものと考えられる。即ち、耐事故性といわれるクラッ
クの発生抵抗性と伝播および破壊に対する抵抗性のう
ち、結晶粒度の細粒化は後者にメリットがあることを示
唆している。
の１例である４％Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる金属圧延用ロー
ル材について、焼入れ温度を変化させ、硬さをＨＳ６５
（ＨＲＣ換算）に焼戻し処理にて調整した時のオーステ
ナイト結晶粒度（以下、結晶粒度と記す）と常温衝撃値
との関係を示すものである。本図から明らかなように衝
撃値は結晶粒度に依存し、結晶粒度が粗くなるに従い衝
撃値（靭性）の低下を招くことになる。この衝撃特性は
とりも直さず、圧延事故により発生した熱衝撃クラック
の伝播と脆性破壊に対する抵抗性（ＫIC）に影響を及ぼ
すものと考えられる。即ち、耐事故性といわれるクラッ
クの発生抵抗性と伝播および破壊に対する抵抗性のう
ち、結晶粒度の細粒化は後者にメリットがあることを示
唆している。
【０００９】この結果、粒の細粒化については、熱処理
による工夫によって改善されるが、特に最近、誘導炉に
よる傾斜加熱を行っての傾斜熱処理（Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 以下、ＤＨ
Ｔ法と記す）の実用化が挙げられる。このＤＨＴ法は、
ロール外層のみを所定の焼入れ温度まで急速に加熱する
方法で、硬化深度の増大や内部の残留応力の低減に効果
的である。しかも急速加熱を行うことにより従来の電気
炉、ガス炉内での加熱条件と異なり、結晶粒はかなりの
細粒を得ることが可能となった。
による工夫によって改善されるが、特に最近、誘導炉に
よる傾斜加熱を行っての傾斜熱処理（Ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 以下、ＤＨ
Ｔ法と記す）の実用化が挙げられる。このＤＨＴ法は、
ロール外層のみを所定の焼入れ温度まで急速に加熱する
方法で、硬化深度の増大や内部の残留応力の低減に効果
的である。しかも急速加熱を行うことにより従来の電気
炉、ガス炉内での加熱条件と異なり、結晶粒はかなりの
細粒を得ることが可能となった。
【００１０】しかし、最近さらに硬化深度の増大ならび
に耐摩耗性の向上の要望により、Ｃｒ等の合金は増量添
加となっているが、この場合耐事故性の点で結晶粒を考
慮すると焼入れ加熱条件としては、当然粗粒化温度以下
になり合金の増量添加を図っても焼入れ時に未溶解炭化
物として残存し、ロール特性として必要なマトリックス
への固溶強化の効果をもたらしていない。
に耐摩耗性の向上の要望により、Ｃｒ等の合金は増量添
加となっているが、この場合耐事故性の点で結晶粒を考
慮すると焼入れ加熱条件としては、当然粗粒化温度以下
になり合金の増量添加を図っても焼入れ時に未溶解炭化
物として残存し、ロール特性として必要なマトリックス
への固溶強化の効果をもたらしていない。
【００１１】Ｎｂは、これを微量添加することにより、
粗粒化温度を高めることができる。図１は、表２に記載
する５％Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖベース成分鋼にＮｂを添加しな
いもの（Ａ鋼）とＮｂを添加したもの（Ｂ鋼）につい
て、図３に示した実験と同様に焼入れ温度を変化させた
時の結晶粒度との関係を示した。
粗粒化温度を高めることができる。図１は、表２に記載
する５％Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖベース成分鋼にＮｂを添加しな
いもの（Ａ鋼）とＮｂを添加したもの（Ｂ鋼）につい
て、図３に示した実験と同様に焼入れ温度を変化させた
時の結晶粒度との関係を示した。
【００１２】
【表２】
【００１３】これらＡ，Ｂ鋼の結果を比較すると、明ら
かにＮｂ添加の有無によって結晶粒度に差がみられ、粗
大化温度域をＪＩＳ Ｇ０５５１試験法による結晶粒度
番号を５以下（結晶粒が粗くなる）としてみると、Ｎｂ
無添加鋼（Ａ鋼）の細粒化温度域の上限温度域は、約
１，０００℃であるのに対してＮｂ添加鋼（Ｂ鋼）は約
１，１００℃で約１００℃の差があることが判かる。こ
れらのことを考えても、Ｂ鋼は焼入れ温度を高めること
で合金のマトリックスへの固溶強化を図ることができ
る。
かにＮｂ添加の有無によって結晶粒度に差がみられ、粗
大化温度域をＪＩＳ Ｇ０５５１試験法による結晶粒度
番号を５以下（結晶粒が粗くなる）としてみると、Ｎｂ
無添加鋼（Ａ鋼）の細粒化温度域の上限温度域は、約
１，０００℃であるのに対してＮｂ添加鋼（Ｂ鋼）は約
１，１００℃で約１００℃の差があることが判かる。こ
れらのことを考えても、Ｂ鋼は焼入れ温度を高めること
で合金のマトリックスへの固溶強化を図ることができ
る。
【００１４】このことを確かめるため、Ａ，Ｂ両鋼につ
いて胴径１，６５０mmの補強ロールをＤＨＴ法によって
熱処理を行うことを前提として熱処理を行い耐摩耗性、
破壊靭性および熱衝撃特性を調べた。なお、熱処理は
Ａ，Ｂ両鋼の結晶粒度がほぼ一定となる焼入れ条件と
し、硬さは焼戻し処理でＨＳ６５に調整した。この時の
熱処理条件として、結晶粒度を粒度番号で＃７を目標と
してＡ鋼を９７０℃、Ｂ鋼を１，０５０℃の焼入れ加熱
温度として、冷却速度は対象ロールの胴表層部に模擬し
た冷速を与えた。次に、焼戻し処理は両鋼とも加熱保定
時間を一定として、焼戻し温度を変えて所定の硬さを得
たが、Ｎｂを添加したＢ鋼は合金の固溶強化を図ったた
め、焼戻し温度がＡ鋼よりも５０℃高く、その焼戻し温
度はＡ鋼が５３０℃でＢ鋼が５８０℃であった。
いて胴径１，６５０mmの補強ロールをＤＨＴ法によって
熱処理を行うことを前提として熱処理を行い耐摩耗性、
破壊靭性および熱衝撃特性を調べた。なお、熱処理は
Ａ，Ｂ両鋼の結晶粒度がほぼ一定となる焼入れ条件と
し、硬さは焼戻し処理でＨＳ６５に調整した。この時の
熱処理条件として、結晶粒度を粒度番号で＃７を目標と
してＡ鋼を９７０℃、Ｂ鋼を１，０５０℃の焼入れ加熱
温度として、冷却速度は対象ロールの胴表層部に模擬し
た冷速を与えた。次に、焼戻し処理は両鋼とも加熱保定
時間を一定として、焼戻し温度を変えて所定の硬さを得
たが、Ｎｂを添加したＢ鋼は合金の固溶強化を図ったた
め、焼戻し温度がＡ鋼よりも５０℃高く、その焼戻し温
度はＡ鋼が５３０℃でＢ鋼が５８０℃であった。
【００１５】この結果は、以下に記すロール材としての
評価試験の外に重要な意味をもつものである。即ち、板
のかみ止め時あるいはスリップ等によりロール表面に発
生する熱を考えた場合、１回の発熱量およびその繰返し
によるロール表層部の温度上昇によっては材質変化につ
ながり、強度低下を来たして熱応力でクラックが発生
し、ややもするとスポーリング等の大事故となる。従っ
て、材質変化を防ぐ意味においても高温で所定の硬さが
得られる焼戻し処理が好ましい。このような耐事故性の
観点からしても、本発明鋼は優れていると言える。
評価試験の外に重要な意味をもつものである。即ち、板
のかみ止め時あるいはスリップ等によりロール表面に発
生する熱を考えた場合、１回の発熱量およびその繰返し
によるロール表層部の温度上昇によっては材質変化につ
ながり、強度低下を来たして熱応力でクラックが発生
し、ややもするとスポーリング等の大事故となる。従っ
て、材質変化を防ぐ意味においても高温で所定の硬さが
得られる焼戻し処理が好ましい。このような耐事故性の
観点からしても、本発明鋼は優れていると言える。
【００１６】次に、前記の熱処理を施した後のロール材
としての評価試験である材料特性結果を表３に示した。
Ａ，Ｂ両鋼の耐摩耗性についてみると、硬さは両鋼とも
同一レベルにあるにも拘らずＮｂ添加のＢ鋼がＡ鋼より
も優れ、しかも耐事故性の評価基準となる靭性面での破
壊靭性値（ＫIC）ならびに熱衝撃試験による最大クラッ
ク深さについても本発明鋼のＢ鋼が優れている。
としての評価試験である材料特性結果を表３に示した。
Ａ，Ｂ両鋼の耐摩耗性についてみると、硬さは両鋼とも
同一レベルにあるにも拘らずＮｂ添加のＢ鋼がＡ鋼より
も優れ、しかも耐事故性の評価基準となる靭性面での破
壊靭性値（ＫIC）ならびに熱衝撃試験による最大クラッ
ク深さについても本発明鋼のＢ鋼が優れている。
【００１７】このように、本発明においては現ＤＨＴ法
による細粒化と相俟ってＮｂの微量添加によって粗粒化
温度を高め、合金をマトリックスに固溶させ、その後高
い温度における焼戻し処理によって微細な炭化物を析出
させ強度、靭性を高めることにある。即ち、耐摩耗性、
耐事故性の向上効果を狙う目的で固溶強化を積極的に行
うことができる。
による細粒化と相俟ってＮｂの微量添加によって粗粒化
温度を高め、合金をマトリックスに固溶させ、その後高
い温度における焼戻し処理によって微細な炭化物を析出
させ強度、靭性を高めることにある。即ち、耐摩耗性、
耐事故性の向上効果を狙う目的で固溶強化を積極的に行
うことができる。
【００１８】
【表３】
【００１９】次に、各元素の限定理由を述べる。Ｃ量に
ついては、０．３５％未満ではロール材として十分な表
面硬さおよび硬化深度が得がたく、また０．７０％を超
えると粗大な炭化物が増大し、焼入れロールとして望ま
しい微細な球状炭化物が均一に分散した顕微鏡組織が得
られなくなり、耐摩耗性、靭性向上効果が期待できな
い。このようなことから０．３５〜０．７０％の範囲に
限った。
ついては、０．３５％未満ではロール材として十分な表
面硬さおよび硬化深度が得がたく、また０．７０％を超
えると粗大な炭化物が増大し、焼入れロールとして望ま
しい微細な球状炭化物が均一に分散した顕微鏡組織が得
られなくなり、耐摩耗性、靭性向上効果が期待できな
い。このようなことから０．３５〜０．７０％の範囲に
限った。
【００２０】Ｓｉは、通常の製鋼過程において脱酸に有
効な元素であるが、多量に含有させると鋼の清浄性を損
なう外、靭性の低下をもたらすので０．３％以下とし
た。Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸材であると共にマトリッ
クスの強度と靭性を向上させる。また、焼入れ性を向上
させロール材としての硬化深度を改善するのに有効であ
るが０．２％未満では、これらの効果が期待できない。
また、１．０％を超えるとＭｓ点を低下させ焼割れ感受
性が高まるので０．２０〜１．０％とした。Ｃｒは、Ｃ
と結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させると共
に焼入れ性および耐熱性を高める効果がある。しかし、
３．０％未満ではその効果が不十分で、６．０％を超え
ると粗大な炭化物の析出量が急激に増加し、鍛造性、靭
性を阻害するため３．０〜６．０％とした。
効な元素であるが、多量に含有させると鋼の清浄性を損
なう外、靭性の低下をもたらすので０．３％以下とし
た。Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸材であると共にマトリッ
クスの強度と靭性を向上させる。また、焼入れ性を向上
させロール材としての硬化深度を改善するのに有効であ
るが０．２％未満では、これらの効果が期待できない。
また、１．０％を超えるとＭｓ点を低下させ焼割れ感受
性が高まるので０．２０〜１．０％とした。Ｃｒは、Ｃ
と結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させると共
に焼入れ性および耐熱性を高める効果がある。しかし、
３．０％未満ではその効果が不十分で、６．０％を超え
ると粗大な炭化物の析出量が急激に増加し、鍛造性、靭
性を阻害するため３．０〜６．０％とした。
【００２１】ＭｏおよびＷについて、Ｍｏはマトリック
スに固溶あるいはマトリックス中に微細炭化物を析出さ
せることにより、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性の向
上に有効である。また、ＷはＭｏ量の約１／２でＭｏと
同等の効果を発揮し、Ｃｒと同様に耐摩耗性ならびに耐
熱性の向上に有効である。しかし、Ｍｏ＋１／２Ｗが
０．４％未満では、これらの効果が期待できない。ま
た、１．５％を超えるとＭｏ，Ｗの炭化物の析出量が増
大し、２次硬化現象が顕著になりロールの製造が難しく
なる。即ち品質の安定を損なうことから上限を１．５％
とした。
スに固溶あるいはマトリックス中に微細炭化物を析出さ
せることにより、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性の向
上に有効である。また、ＷはＭｏ量の約１／２でＭｏと
同等の効果を発揮し、Ｃｒと同様に耐摩耗性ならびに耐
熱性の向上に有効である。しかし、Ｍｏ＋１／２Ｗが
０．４％未満では、これらの効果が期待できない。ま
た、１．５％を超えるとＭｏ，Ｗの炭化物の析出量が増
大し、２次硬化現象が顕著になりロールの製造が難しく
なる。即ち品質の安定を損なうことから上限を１．５％
とした。
【００２２】Ｎｉは、ロールの硬化深度を増大させ、し
かも靭性を向上させる元素として知られているが、その
効果は０．１％未満では期待できない。また、多量に添
加すると炭化物の球状化を阻害すると共にＭｓ点を低下
させ焼割れ感受性を高めるのでＮｉの上限を１．５％と
した。
かも靭性を向上させる元素として知られているが、その
効果は０．１％未満では期待できない。また、多量に添
加すると炭化物の球状化を阻害すると共にＭｓ点を低下
させ焼割れ感受性を高めるのでＮｉの上限を１．５％と
した。
【００２３】ＶはＣと結合し極めて硬い炭化物を形成し
耐摩耗性を高める。また、オーステナイト結晶粒の粗粒
化を防止する細粒効果をもたらすが、その効果は加熱温
度約９５０℃程度が限界である。本発明の特徴は焼入れ
温度を９５０℃以上でしかも粗粒化温度以下で合金をマ
トリックスに固溶化させることにあるため、ここでのＶ
添加の期待効果はＶ炭化物の２次析出硬化による軟化抵
抗と硬い炭化物による耐摩耗性の向上にある。しかし、
０．１％未満ではその効果が不十分であり、またＶの多
量の添加は２次硬化現象が著しくなることと粗大炭化物
が増加して靭性の低下を来たすことにより、その範囲を
０．１〜０．５％とした。
耐摩耗性を高める。また、オーステナイト結晶粒の粗粒
化を防止する細粒効果をもたらすが、その効果は加熱温
度約９５０℃程度が限界である。本発明の特徴は焼入れ
温度を９５０℃以上でしかも粗粒化温度以下で合金をマ
トリックスに固溶化させることにあるため、ここでのＶ
添加の期待効果はＶ炭化物の２次析出硬化による軟化抵
抗と硬い炭化物による耐摩耗性の向上にある。しかし、
０．１％未満ではその効果が不十分であり、またＶの多
量の添加は２次硬化現象が著しくなることと粗大炭化物
が増加して靭性の低下を来たすことにより、その範囲を
０．１〜０．５％とした。
【００２４】Ｎｂは、本発明で最も重要な元素の一つで
ある。Ｎｂは少量でＶと同様に結晶粒微細化に効果があ
り靭性が改善される。特にＮｂ炭化物は、Ｖ炭化物より
も高温で安定な性質を有しており、結晶粒の成長を抑え
る効果が強い。しかし、本合金系で多量に添加すると巨
大なＮｂ炭化物が晶出しその量も増加する。また、補強
ロールおよび中間ロールのように鋼塊重量で４０トンを
超す鋼塊については、小鋼塊に較べて凝固速度もかなり
遅く成分偏析も大きくなり、晶出するＮｂ炭化物も巨大
化し、その量も更に増加する。この巨大なＮｂ炭化物は
鍛造を行っても破砕されず、靭性を著しく低下させるこ
とになり好ましくない。図２は表２のＡ鋼を基本成分と
した小型真空溶解材に、Ｎｂを添加し、１，０５０℃の
焼入れ温度に加熱した試料の結晶粒度に及ぼすＮｂ含有
量の影響を調べたものであり、図から明らかのようにＮ
ｂは高温で結晶粒の成長を抑える効果を期待することか
らその限界量は、０．０１％未満では前記効果は期待さ
れず０．０５％を超えるとその効果は殆ど変らず、また
経済的に不利となることから上限を０．０５％とした。
ある。Ｎｂは少量でＶと同様に結晶粒微細化に効果があ
り靭性が改善される。特にＮｂ炭化物は、Ｖ炭化物より
も高温で安定な性質を有しており、結晶粒の成長を抑え
る効果が強い。しかし、本合金系で多量に添加すると巨
大なＮｂ炭化物が晶出しその量も増加する。また、補強
ロールおよび中間ロールのように鋼塊重量で４０トンを
超す鋼塊については、小鋼塊に較べて凝固速度もかなり
遅く成分偏析も大きくなり、晶出するＮｂ炭化物も巨大
化し、その量も更に増加する。この巨大なＮｂ炭化物は
鍛造を行っても破砕されず、靭性を著しく低下させるこ
とになり好ましくない。図２は表２のＡ鋼を基本成分と
した小型真空溶解材に、Ｎｂを添加し、１，０５０℃の
焼入れ温度に加熱した試料の結晶粒度に及ぼすＮｂ含有
量の影響を調べたものであり、図から明らかのようにＮ
ｂは高温で結晶粒の成長を抑える効果を期待することか
らその限界量は、０．０１％未満では前記効果は期待さ
れず０．０５％を超えるとその効果は殆ど変らず、また
経済的に不利となることから上限を０．０５％とした。
【００２５】Ａｌは、ＡｌＮならびにＡｌ2 Ｏ3 が鋼中
に散在し転動疲労、靭性を劣化させることから、その上
限を０．０２％とした。
に散在し転動疲労、靭性を劣化させることから、その上
限を０．０２％とした。
【００２６】なお、これまで記述した以外の元素につい
ては特に限定しないが、不純物元素にＰ，Ｓや酸化物系
の非金属介在物を生成する〔Ｏ〕は、本発明の目的であ
るロールの耐事故性を損なうことになるため可及的に低
減させるのが好ましいことは言うまでもなく、これらの
微量元素や非金属介在物を少なくするためＬＦ法、ＥＳ
Ｒ法等の精錬法を採用することが好ましい。
ては特に限定しないが、不純物元素にＰ，Ｓや酸化物系
の非金属介在物を生成する〔Ｏ〕は、本発明の目的であ
るロールの耐事故性を損なうことになるため可及的に低
減させるのが好ましいことは言うまでもなく、これらの
微量元素や非金属介在物を少なくするためＬＦ法、ＥＳ
Ｒ法等の精錬法を採用することが好ましい。
【００２７】
【実施例】本発明鋼の具体例の特性を、表４，表５に基
づいて説明する。表４は、５０kg真空溶解炉にて溶解し
た本発明試験材の化学成分（No．１〜１３）と比較のた
め溶解した化学成分（No．１４〜１９）を示す。これら
の試験用供試鋼は、２００mm径の丸型鋼塊より、１，２
００℃で加熱後、鍛錬比３Ｓで鍛造を行ないその後球状
化処理を施し供試材とした。その後、表５に示す条件で
加熱後強制冷却の焼入れ処理を行い直ちに焼戻し処理を
行った。なお、焼入れおよび焼戻し設定条件として、焼
入れ加熱温度はＪＩＳ Ｇ０５５１試験方法による結晶
粒度番号が＃７を目標とする加熱温度とし、焼入れ時の
冷却速度は胴径１，６５０mmの補強ロールをＤＨＴ法に
よって熱処理を行うことを前提として、実ロールの胴表
層部に模擬した冷速を与えた。
づいて説明する。表４は、５０kg真空溶解炉にて溶解し
た本発明試験材の化学成分（No．１〜１３）と比較のた
め溶解した化学成分（No．１４〜１９）を示す。これら
の試験用供試鋼は、２００mm径の丸型鋼塊より、１，２
００℃で加熱後、鍛錬比３Ｓで鍛造を行ないその後球状
化処理を施し供試材とした。その後、表５に示す条件で
加熱後強制冷却の焼入れ処理を行い直ちに焼戻し処理を
行った。なお、焼入れおよび焼戻し設定条件として、焼
入れ加熱温度はＪＩＳ Ｇ０５５１試験方法による結晶
粒度番号が＃７を目標とする加熱温度とし、焼入れ時の
冷却速度は胴径１，６５０mmの補強ロールをＤＨＴ法に
よって熱処理を行うことを前提として、実ロールの胴表
層部に模擬した冷速を与えた。
【００２８】この結果、本発明鋼はＮｂ元素の微量添加
によりオーステナイト結晶粒の粗大化温度を高めること
ができるため、表５に示すように比較材に較べて焼入れ
加熱温度に明瞭な差が認められた。また、このことは次
の焼戻し加熱温度にも認められ、合金のマトリックスへ
の固溶量の差として現われ、固溶量の大きい本発明鋼は
比較材に較べて高温での焼戻し温度が得られた。このこ
とは前記に説明したように、ロールの耐事故性の観点か
らしても本発明鋼は優れていることが判る。
によりオーステナイト結晶粒の粗大化温度を高めること
ができるため、表５に示すように比較材に較べて焼入れ
加熱温度に明瞭な差が認められた。また、このことは次
の焼戻し加熱温度にも認められ、合金のマトリックスへ
の固溶量の差として現われ、固溶量の大きい本発明鋼は
比較材に較べて高温での焼戻し温度が得られた。このこ
とは前記に説明したように、ロールの耐事故性の観点か
らしても本発明鋼は優れていることが判る。
【００２９】次に、硬さをほぼ一定とした場合の摩耗試
験と耐事故性の評価試験として知られている熱衝撃試験
ならびに破壊靭性（ＫIC）試験を行った。結果は、表５
に併せて示した。
験と耐事故性の評価試験として知られている熱衝撃試験
ならびに破壊靭性（ＫIC）試験を行った。結果は、表５
に併せて示した。
【００３０】これらによると耐摩耗性は、一般に硬さで
一義的に決まると言われているが、ほぼ同一硬さの比較
材と本発明鋼では耐摩耗性は、本発明鋼の方が優れてい
る。また、耐事故性評価試験での熱衝撃クラック深さな
らびに破壊靭性値（ＫIC）の点においても本発明鋼が優
れ、いずれもＮｂ添加による固溶強化の効果を示すもの
である。
一義的に決まると言われているが、ほぼ同一硬さの比較
材と本発明鋼では耐摩耗性は、本発明鋼の方が優れてい
る。また、耐事故性評価試験での熱衝撃クラック深さな
らびに破壊靭性値（ＫIC）の点においても本発明鋼が優
れ、いずれもＮｂ添加による固溶強化の効果を示すもの
である。
【００３１】
【表４】
【００３２】
【表５】
【００３３】以上の如く、本発明鋼を実ロールに適用す
ることにより、本発明の目的とする耐摩耗性および耐事
故性に優れたロールを製造することが可能である。
ることにより、本発明の目的とする耐摩耗性および耐事
故性に優れたロールを製造することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上の如く本発明は、成分調整、特にＮ
ｂを０．０１〜０．０５％添加したことにより、結晶粒
の粗大化を抑制し、高温焼入れにより合金のマトリック
スへの固溶強化を図ると共に、高温焼戻しを行うことが
できるのでロール表面硬さがＮｂ無添加鋼のものより高
くとも、またＮｂ無添加鋼のものと同じであっても耐摩
耗性および耐事故性の優れた性能を得ることができ、従
って耐摩耗性に優れ、且つスリップ、絞り込み、かみ止
め等の圧延事故によって受ける被害が小さい耐事故性に
優れた金属の圧延用鍛鋼製ロールの製造が可能となっ
た。
ｂを０．０１〜０．０５％添加したことにより、結晶粒
の粗大化を抑制し、高温焼入れにより合金のマトリック
スへの固溶強化を図ると共に、高温焼戻しを行うことが
できるのでロール表面硬さがＮｂ無添加鋼のものより高
くとも、またＮｂ無添加鋼のものと同じであっても耐摩
耗性および耐事故性の優れた性能を得ることができ、従
って耐摩耗性に優れ、且つスリップ、絞り込み、かみ止
め等の圧延事故によって受ける被害が小さい耐事故性に
優れた金属の圧延用鍛鋼製ロールの製造が可能となっ
た。
【図１】Ｎｂ添加および無添加の５％Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼
について、焼入れ温度を変化させた時の結晶粒度との関
係を示す図。
について、焼入れ温度を変化させた時の結晶粒度との関
係を示す図。
【図２】５％Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を基本成分として１，０
５０℃で焼入れしたときの結晶粒に及ぼすＮｂ量の影響
を示す図。
５０℃で焼入れしたときの結晶粒に及ぼすＮｂ量の影響
を示す図。
【図３】４％Ｃｒ−Ｍｏ鋼からなる金属圧延用ロール材
について、焼入れ温度を変化させ硬さをＨＳ６５に焼戻
し処理にて調整した時の結晶粒度と常温衝撃値との関係
を示す図。
について、焼入れ温度を変化させ硬さをＨＳ６５に焼戻
し処理にて調整した時の結晶粒度と常温衝撃値との関係
を示す図。
フロントページの続き (72)発明者 篠塚 啓吾 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46 −59 日本鋳鍛鋼株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−157836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−125915（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60 B21B 27/00
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ；０．３５〜０．７０、 Ｓｉ；０．３以下、 Ｍｎ；０．２〜１．０、 Ｃｒ；３．０〜６．０、 Ｍｏ，Ｗ；Ｍｏ＋０．５Ｗとして０．４〜１．５、 Ｎｉ；０．１〜１．５、 Ｖ ；０．１〜０．５、 Ｎｂ；０．０１〜０．０５、 Ａｌ；０．０２以下 を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物である合金
よりなることを特徴とする耐摩耗性、耐事故性に優れた
金属の圧延用鍛鋼製ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03816892A JP3238452B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 金属の圧延用鍛鋼製ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03816892A JP3238452B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 金属の圧延用鍛鋼製ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05230597A JPH05230597A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3238452B2 true JP3238452B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=12517872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03816892A Expired - Lifetime JP3238452B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 金属の圧延用鍛鋼製ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3238452B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5599497A (en) * | 1995-07-26 | 1997-02-04 | National-Oilwell, L.P. | Alloy steel roll caster shell |
| CN109161792A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-08 | 石钢京诚装备技术有限公司 | 一种高压辊压机的柱钉辊套材料钢 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP03816892A patent/JP3238452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05230597A (ja) | 1993-09-07 |
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