JP3266737B2 - ハイス系複合ロール及びその製造方法 - Google Patents
ハイス系複合ロール及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイス系鋳鉄材により
形成された外層の内面に強靱性のある鋳鋼材からなる内
層が溶着された複合ロール及びその製造方法に関する。
形成された外層の内面に強靱性のある鋳鋼材からなる内
層が溶着された複合ロール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧延使用層である外層を耐摩耗性
に優れたハイス系鋳鉄材で形成し、内層を強靱性に優れ
た鉄鋼材で形成したハイス系複合ロールが製作されてい
る。前記ハイス系鋳鉄材として、例えば下記化学組成
（wt％）を有するものが特開平４−１７６８４０号公報
に開示されている。 Ｃ ：1.0 〜3.0 ％、 Ｓｉ：0.1 〜2.0 ％、 Ｍｎ：0.1 〜2.0 ％、 Ｃｒ：3.0 〜10.0％、 Ｍｏ：0.1 〜6.0 ％、 Ｗ ：1.5 〜10.0％、 Ｖ、Nbの一種又は二種の合計：3.0 〜10.0％、 残部実質的にＦｅ かかるＭｏ、Ｗ、Ｖを含有するハイス系鋳鉄材は、高温
での特性に優れ、かつ組織中にＶＣやM2C 、M6C 等の高
硬度晶出炭化物を有しているため、極めて良好な耐摩耗
性と耐肌荒性を兼備しており、複合ロールの外層材とし
て好適である。
に優れたハイス系鋳鉄材で形成し、内層を強靱性に優れ
た鉄鋼材で形成したハイス系複合ロールが製作されてい
る。前記ハイス系鋳鉄材として、例えば下記化学組成
（wt％）を有するものが特開平４−１７６８４０号公報
に開示されている。 Ｃ ：1.0 〜3.0 ％、 Ｓｉ：0.1 〜2.0 ％、 Ｍｎ：0.1 〜2.0 ％、 Ｃｒ：3.0 〜10.0％、 Ｍｏ：0.1 〜6.0 ％、 Ｗ ：1.5 〜10.0％、 Ｖ、Nbの一種又は二種の合計：3.0 〜10.0％、 残部実質的にＦｅ かかるＭｏ、Ｗ、Ｖを含有するハイス系鋳鉄材は、高温
での特性に優れ、かつ組織中にＶＣやM2C 、M6C 等の高
硬度晶出炭化物を有しているため、極めて良好な耐摩耗
性と耐肌荒性を兼備しており、複合ロールの外層材とし
て好適である。
【０００３】従来、複合ロールの製造方法として、高合
金耐摩耗材からなる外層を遠心力鋳造した後、その内面
に強靱性鋳鉄材からなる内層材溶湯を鋳込み、外層の内
面に内層を溶着一体化する方法がある。かかる方法によ
り前記ハイス系複合ロールを鋳造する場合、内層が外層
内面よりも先に凝固すると外層・内層の境界部に引け巣
が発生する。このため、外層・内層の溶着性を確保する
には、内層材として外層を形成するハイス系鋳鉄材より
も融点の低いものが必要であり、通常、ダクタイル鋳鉄
や黒鉛鋼が使用されている。
金耐摩耗材からなる外層を遠心力鋳造した後、その内面
に強靱性鋳鉄材からなる内層材溶湯を鋳込み、外層の内
面に内層を溶着一体化する方法がある。かかる方法によ
り前記ハイス系複合ロールを鋳造する場合、内層が外層
内面よりも先に凝固すると外層・内層の境界部に引け巣
が発生する。このため、外層・内層の溶着性を確保する
には、内層材として外層を形成するハイス系鋳鉄材より
も融点の低いものが必要であり、通常、ダクタイル鋳鉄
や黒鉛鋼が使用されている。
【０００４】一方、複合ロールの内層をより強靱な材質
で形成するには、ＳＣＭ材のような機械構造用低合金鋼
で形成した内層部材を予め製作しておき、特開昭６０−
１８０６６０号公報に開示されている連続鋳かけ肉盛法
により、内層の外周面に外層を連続的に鋳造したり、ハ
イス系粉末を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により内層の外
周面に焼結一体化して外層を形成することが行われてい
る。
で形成するには、ＳＣＭ材のような機械構造用低合金鋼
で形成した内層部材を予め製作しておき、特開昭６０−
１８０６６０号公報に開示されている連続鋳かけ肉盛法
により、内層の外周面に外層を連続的に鋳造したり、ハ
イス系粉末を熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）により内層の外
周面に焼結一体化して外層を形成することが行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、連続鋳かけ肉
盛法やＨＩＰ法を実施するには、特有の装置が必要であ
り、しかもかかる装置は高価である。このため、従来の
鋳造による複合化によって、内層の強靱な複合ロールを
製造する方策が望まれている。本発明はかかる問題に鑑
みなされたもので、ハイス系材質の外層内面に強靱性の
ある鋳鋼材からなる内層が溶着一体化されたハイス系複
合ロール及びその好適な製造方法を提供することを目的
とする。
盛法やＨＩＰ法を実施するには、特有の装置が必要であ
り、しかもかかる装置は高価である。このため、従来の
鋳造による複合化によって、内層の強靱な複合ロールを
製造する方策が望まれている。本発明はかかる問題に鑑
みなされたもので、ハイス系材質の外層内面に強靱性の
ある鋳鋼材からなる内層が溶着一体化されたハイス系複
合ロール及びその好適な製造方法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】本発明のハイス系材質の
外層内面に強靱性のある鋳鋼材からなる内層が溶着一体
化されたハイス系複合ロールの一つは、化学組成が重量
％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心
力鋳造により１４０ｍｍ以下の肉厚で構成された外層材
の内面に、化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材が遠心力鋳造に
より溶着されている構成としている（第１手段）。
外層内面に強靱性のある鋳鋼材からなる内層が溶着一体
化されたハイス系複合ロールの一つは、化学組成が重量
％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心
力鋳造により１４０ｍｍ以下の肉厚で構成された外層材
の内面に、化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材が遠心力鋳造に
より溶着されている構成としている（第１手段）。
【０００７】また、本発明の他のハイス系複合ロールの
一つは、外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜
1.5％、 Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ： 3.0〜 7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心
力鋳造により１４０ｍｍ以上の肉厚で構成された外層材
の内面に、前記第１手段の内層材と同一化学組成の内層
材が遠心力鋳造により溶着されている構成としている
（第２手段）。
一つは、外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜
1.5％、 Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ： 3.0〜 7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心
力鋳造により１４０ｍｍ以上の肉厚で構成された外層材
の内面に、前記第１手段の内層材と同一化学組成の内層
材が遠心力鋳造により溶着されている構成としている
（第２手段）。
【０００８】次に本発明の複合ロールの製造方法の一つ
として、 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以下の肉厚で遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記外層材との凝固点の差が９０℃
以内で、かつその化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材溶湯を、前記鋳
造された外層材の内面温度が内層材凝固温度以上である
とき、外層材内面に前記内層材溶湯を外層材内面温度以
上として遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に、内
層材を溶着形成させるものである（第３手段）。
として、 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以下の肉厚で遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記外層材との凝固点の差が９０℃
以内で、かつその化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材溶湯を、前記鋳
造された外層材の内面温度が内層材凝固温度以上である
とき、外層材内面に前記内層材溶湯を外層材内面温度以
上として遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に、内
層材を溶着形成させるものである（第３手段）。
【０００９】また、本発明の他のハイス系複合ロールの
製法一つは、 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.5％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以上の肉厚に遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記第３手段の内層材と同一化学組
成の内層材溶湯を、その後前記第３手段に記載の同一特
定手段による遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に
内層材を溶湯形成させるものである。（第４手段）。
製法一つは、 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.5％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以上の肉厚に遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記第３手段の内層材と同一化学組
成の内層材溶湯を、その後前記第３手段に記載の同一特
定手段による遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に
内層材を溶湯形成させるものである。（第４手段）。
【００１０】上記第１手段及び第２手段によるハイス系
複合ロールによれば特定の化学組成の外層材と、特定の
化学組成を有する内層材としての、鋳鋼材を用いたた
め、外層と内層との溶着性に優れ、しかも内層における
初晶炭化物の生成が少なく、更に外層の硬化熱処理の際
に内層がベーナイト変態するのを抑制することができ、
内層の靱性劣化を防止することができる。 このさい、第
１手段の特定化学組成による外層材のハイス系鋳鉄材を
遠心力鋳造により１４０ｍｍ以下の肉厚で構成できる。
複合ロールによれば特定の化学組成の外層材と、特定の
化学組成を有する内層材としての、鋳鋼材を用いたた
め、外層と内層との溶着性に優れ、しかも内層における
初晶炭化物の生成が少なく、更に外層の硬化熱処理の際
に内層がベーナイト変態するのを抑制することができ、
内層の靱性劣化を防止することができる。 このさい、第
１手段の特定化学組成による外層材のハイス系鋳鉄材を
遠心力鋳造により１４０ｍｍ以下の肉厚で構成できる。
【００１１】また、第２手段の特定化学組成による外層
材のハイス系鋳鉄材を遠心力鋳造により１４０ｍｍ以上
の肉厚で構成できる。次に前記第１手段、第２手段、即
ちこれら両手段によるハイス系複合ロールの製造手段と
しての第３手段、第４手段について、既に説明したが、
鋳造された外層の内面温度が内層形成用鋳鋼材の凝固温
度すなわち固相線（凝固終了温度）以上であるとき、該
鋳鋼材の鋳込温度を外層内面温度以上として鋳込むの
で、凝固した外層の内面に、外層内面の未凝固部を溶か
し込んだ鋳鋼材からなる内層を凝固させることができ
る。このため、外層・内層の境界部に引け巣が発生せ
ず、良好な溶着が得られる。
材のハイス系鋳鉄材を遠心力鋳造により１４０ｍｍ以上
の肉厚で構成できる。次に前記第１手段、第２手段、即
ちこれら両手段によるハイス系複合ロールの製造手段と
しての第３手段、第４手段について、既に説明したが、
鋳造された外層の内面温度が内層形成用鋳鋼材の凝固温
度すなわち固相線（凝固終了温度）以上であるとき、該
鋳鋼材の鋳込温度を外層内面温度以上として鋳込むの
で、凝固した外層の内面に、外層内面の未凝固部を溶か
し込んだ鋳鋼材からなる内層を凝固させることができ
る。このため、外層・内層の境界部に引け巣が発生せ
ず、良好な溶着が得られる。
【００１２】また、内層材のＣ含有量は０．４〜０．８
％に規定されており、内層形成用鋳鋼材は外層からのＣ
の混入を考慮しても、Ｃ含有量が０．８％以上になるこ
とはなく、内層形成用鋳鋼材の方が外層材に比して凝固
温度が高くなるものの、後述の高Ｓｉの含有と相まっ
て、両者の凝固温度差が９０℃を越えることはなく、外
層材溶湯の相当部分が凝固した後、鋳鋼材を鋳込むこと
ができる。また、外層の高合金成分が鋳鋼材溶湯に混入
しても、Ｃ含有量が低いために初晶炭化物の生成が少な
く、黒鉛鋼やダクタイル鋳鉄を鋳込む場合のような強靱
性の大幅な劣化は生じない。
％に規定されており、内層形成用鋳鋼材は外層からのＣ
の混入を考慮しても、Ｃ含有量が０．８％以上になるこ
とはなく、内層形成用鋳鋼材の方が外層材に比して凝固
温度が高くなるものの、後述の高Ｓｉの含有と相まっ
て、両者の凝固温度差が９０℃を越えることはなく、外
層材溶湯の相当部分が凝固した後、鋳鋼材を鋳込むこと
ができる。また、外層の高合金成分が鋳鋼材溶湯に混入
しても、Ｃ含有量が低いために初晶炭化物の生成が少な
く、黒鉛鋼やダクタイル鋳鉄を鋳込む場合のような強靱
性の大幅な劣化は生じない。
【００１３】また、本発明では内層材のＳｉ含有量は
１．１〜３．０％に規定されており、内層形成用鋳鋼材
のＳｉ含有量もこれに近似した範囲になり、湯流れ性、
引いては溶着性が向上する。更に、高Ｓｉ組成であるた
め、凝固点が低下し、外層材との凝固点温度差が小さく
なるため、鋳込み温度を低くすることができるため、外
層内面の溶解量が少なくなり、引いてはＣｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｖ元素の混入量が少なくなり、ベーナイト変態を抑
制し、パーライト変態を促進することができ、外層の高
硬度化のために焼入れ速度を大きくしても、熱処理時に
内層がベイナイト変態により硬化し難くなり、外層熱処
理時における内層の靱性劣化を防止することができる。
１．１〜３．０％に規定されており、内層形成用鋳鋼材
のＳｉ含有量もこれに近似した範囲になり、湯流れ性、
引いては溶着性が向上する。更に、高Ｓｉ組成であるた
め、凝固点が低下し、外層材との凝固点温度差が小さく
なるため、鋳込み温度を低くすることができるため、外
層内面の溶解量が少なくなり、引いてはＣｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｖ元素の混入量が少なくなり、ベーナイト変態を抑
制し、パーライト変態を促進することができ、外層の高
硬度化のために焼入れ速度を大きくしても、熱処理時に
内層がベイナイト変態により硬化し難くなり、外層熱処
理時における内層の靱性劣化を防止することができる。
【００１４】また、第４手段に記載した外層材を使用す
ることにより、外層肉厚が１４０ｍｍを越える厚肉の場
合でも、外層中のＭｏ、Ｗ、Ｖの偏析を抑制することが
でき、外層を有効に使用することができる。次に、第３
手段に用いる外層材（外層ハイス系鋳鉄材組成例（ｗｔ
％）の成分限定理由を述べる。Ｃ：1.0〜1.9％ １．０％未満ではＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ等の炭化物量が少
なくなり、耐摩耗性が低下し、一方１．９％を越える
と、内層を形成するための鋳鋼材との凝固点差が過大と
なり、溶着不良が発生し易くなる。
ることにより、外層肉厚が１４０ｍｍを越える厚肉の場
合でも、外層中のＭｏ、Ｗ、Ｖの偏析を抑制することが
でき、外層を有効に使用することができる。次に、第３
手段に用いる外層材（外層ハイス系鋳鉄材組成例（ｗｔ
％）の成分限定理由を述べる。Ｃ：1.0〜1.9％ １．０％未満ではＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ等の炭化物量が少
なくなり、耐摩耗性が低下し、一方１．９％を越える
と、内層を形成するための鋳鋼材との凝固点差が過大と
なり、溶着不良が発生し易くなる。
【００１５】Ｓｉ：０．２〜１．５％ ０．２％未満では脱酸作用及び湯流れ性が不足し、一方
１．５％を越えると焼き入れ性が低下し、また材質が脆
くなる。 Ｍｎ：１．５％以下 ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる脆化を防
止し、また焼き入れ性及び耐摩耗性を向上させる作用を
有するが、１．５％を越えると材質が脆くなる。
１．５％を越えると焼き入れ性が低下し、また材質が脆
くなる。 Ｍｎ：１．５％以下 ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる脆化を防
止し、また焼き入れ性及び耐摩耗性を向上させる作用を
有するが、１．５％を越えると材質が脆くなる。
【００１６】Ｃｒ：２．０〜８．０％ Ｃｒは基地中に固溶し、焼き入れ性を向上させると共
に、その一部がＣと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性
を向上させる。２．０％未満ではかかる作用が不足し、
一方８．０％を越えるとその作用が飽和すると共に材質
が脆くなる。 ２Ｍｏ＋Ｗ：３．０〜１４％ Ｍｏ及びＷはＣと結合して、Ｍ2 Ｃ型又はＭ6 Ｃ型の炭
化物を形成し、耐摩耗性を向上させると共にその一部は
基地中に固溶し、二次硬化に寄与する。ＭｏはＷの二倍
の効果があるため、成分範囲はＭｏ含有量の二倍とＷ含
有量との和（２Ｍｏ＋Ｗ）によって規定する。２Ｍｏ＋
Ｗが３．０％未満ではかかる作用が過少であり、好まし
くは６．０％以上含有させるのがよい。一方、１４％を
越えると炭化物量が多くなり、靱性が低下すると共に、
基地中に溶け込んだＭｏやＷによって残留オーステナイ
トが安定化し、高硬度が得られ難い。
に、その一部がＣと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性
を向上させる。２．０％未満ではかかる作用が不足し、
一方８．０％を越えるとその作用が飽和すると共に材質
が脆くなる。 ２Ｍｏ＋Ｗ：３．０〜１４％ Ｍｏ及びＷはＣと結合して、Ｍ2 Ｃ型又はＭ6 Ｃ型の炭
化物を形成し、耐摩耗性を向上させると共にその一部は
基地中に固溶し、二次硬化に寄与する。ＭｏはＷの二倍
の効果があるため、成分範囲はＭｏ含有量の二倍とＷ含
有量との和（２Ｍｏ＋Ｗ）によって規定する。２Ｍｏ＋
Ｗが３．０％未満ではかかる作用が過少であり、好まし
くは６．０％以上含有させるのがよい。一方、１４％を
越えると炭化物量が多くなり、靱性が低下すると共に、
基地中に溶け込んだＭｏやＷによって残留オーステナイ
トが安定化し、高硬度が得られ難い。
【００１７】Ｖ ：２．０〜８．０％ ＶはＣと結合し高硬度のＭＣ型炭化物を形成し、耐摩耗
性を向上させる。２％未満では炭化物量が少なく、耐摩
耗性が不足する。一方、８．０％を越えると、鋳込み肉
厚を１４０ｍｍ以下に押さえても、偏析の防止が困難に
なる。上記合金成分の他、残部は実質的にＦｅで形成さ
れるが、不純物元素であるＳ、Ｐは材質を脆くするた
め、できるだけ少ないほうがよく、両者とも０．１％以
下に止めるのがよい。
性を向上させる。２％未満では炭化物量が少なく、耐摩
耗性が不足する。一方、８．０％を越えると、鋳込み肉
厚を１４０ｍｍ以下に押さえても、偏析の防止が困難に
なる。上記合金成分の他、残部は実質的にＦｅで形成さ
れるが、不純物元素であるＳ、Ｐは材質を脆くするた
め、できるだけ少ないほうがよく、両者とも０．１％以
下に止めるのがよい。
【００１８】上記外層組成範囲では、外層肉厚（鋳込み
時）が１４０ｍｍ程度までは、鋳込み温度の調整により
偏析の発生を比較的容易に防止することができるが、１
５０ｍｍ以上の厚肉外層を鋳造する場合、鋳込み温度の
調整によっても偏析の発生を阻止することができないよ
うになる。この場合、第４手段に規定した外層組成であ
るＣ：１．５％以下、Ｃｒ：６．０％以下、２Ｍｏ＋
Ｗ：７．０％以下、Ｖ：４．０％以下に止めることによ
り、２００ｍｍ程度の厚肉でも偏析を生じることなく鋳
造することができるようになる。また、高合金成分の含
有量が押さえられるため、その分、内層への混入量も減
り、内層の靱性が向上する。上記第４手段の外層組成の
各成分の上限限定理由は下記の通りである。
時）が１４０ｍｍ程度までは、鋳込み温度の調整により
偏析の発生を比較的容易に防止することができるが、１
５０ｍｍ以上の厚肉外層を鋳造する場合、鋳込み温度の
調整によっても偏析の発生を阻止することができないよ
うになる。この場合、第４手段に規定した外層組成であ
るＣ：１．５％以下、Ｃｒ：６．０％以下、２Ｍｏ＋
Ｗ：７．０％以下、Ｖ：４．０％以下に止めることによ
り、２００ｍｍ程度の厚肉でも偏析を生じることなく鋳
造することができるようになる。また、高合金成分の含
有量が押さえられるため、その分、内層への混入量も減
り、内層の靱性が向上する。上記第４手段の外層組成の
各成分の上限限定理由は下記の通りである。
【００１９】Ｃを１．５％を越えて含有すると、凝固温
度範囲（液相線と固相線との温度差）が広くなり、凝固
時に合金成分が偏し易くなる。一方、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷ
は初晶（初期凝固部）への含有率が低く、最終凝固部に
濃縮される傾向があり、引いては偏析し易いので、偏析
防止の観点からは前記含有量以下に止めるのがよい。ま
た、Ｖは比重の軽いＭＣ型炭化物と共に初晶のオーステ
ナイトとして晶出するが、４．０％を越えると、初晶
（オーステナイト及びＭＣ型炭化物）と未凝固溶湯との
比重差が大きくなり、重力や遠心力により偏析し易くな
る。
度範囲（液相線と固相線との温度差）が広くなり、凝固
時に合金成分が偏し易くなる。一方、Ｃｒ、Ｍｏ及びＷ
は初晶（初期凝固部）への含有率が低く、最終凝固部に
濃縮される傾向があり、引いては偏析し易いので、偏析
防止の観点からは前記含有量以下に止めるのがよい。ま
た、Ｖは比重の軽いＭＣ型炭化物と共に初晶のオーステ
ナイトとして晶出するが、４．０％を越えると、初晶
（オーステナイト及びＭＣ型炭化物）と未凝固溶湯との
比重差が大きくなり、重力や遠心力により偏析し易くな
る。
【００２０】尚、偏析の生成状態は、外層の内周面側に
高合金成分が炭化物の形態で層状に形成されるものであ
るが、かかる偏析層が生成すると、圧延使用層である外
層の有効使用層が減少することになり、また、ロール側
面でＨ形鋼を圧延成形するＨ形鋼圧延用円筒状複合ロー
ルの場合、成形面の圧延疵の原因になる。一方、第３、
第４手段において外層鋳造後に、その内面に鋳込まれる
内層の溶湯組成は、溶着後に下記組成となるように外層
からの溶け込み量を考慮して適宜設定され、例えばＣ含
有量は０．８％以上になることはなく、Ｓｉ含有量につ
いても１．１％以下になることはない。以下、溶着後の
内層鋳鋼材の化学組成（wt％）及びその限定理由につい
て説明する。 ＜溶着後の内層鋳鋼材組成＞ Ｃ ： 0.4〜 0.8％、 Ｓｉ： 1.1〜 3.0％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0％、 Ｎｉ： 0.5％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5％以下、 残部実質的にＦｅ ＜成分限定理由＞ Ｃ ：０．４〜０．８％ Ｃは靱性向上のためには、その含有量が低いほどよい
が、０．４％未満では元湯の凝固点が高くなり過ぎ、外
層材凝固点との温度差が過大になり、溶着不良が発生し
やすくなる。一方、０．８％を越えると鋳造時および高
温熱処理時にネット状セメンタイトが生成するようにな
り、靱性が低下する。
高合金成分が炭化物の形態で層状に形成されるものであ
るが、かかる偏析層が生成すると、圧延使用層である外
層の有効使用層が減少することになり、また、ロール側
面でＨ形鋼を圧延成形するＨ形鋼圧延用円筒状複合ロー
ルの場合、成形面の圧延疵の原因になる。一方、第３、
第４手段において外層鋳造後に、その内面に鋳込まれる
内層の溶湯組成は、溶着後に下記組成となるように外層
からの溶け込み量を考慮して適宜設定され、例えばＣ含
有量は０．８％以上になることはなく、Ｓｉ含有量につ
いても１．１％以下になることはない。以下、溶着後の
内層鋳鋼材の化学組成（wt％）及びその限定理由につい
て説明する。 ＜溶着後の内層鋳鋼材組成＞ Ｃ ： 0.4〜 0.8％、 Ｓｉ： 1.1〜 3.0％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0％、 Ｎｉ： 0.5％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5％以下、 残部実質的にＦｅ ＜成分限定理由＞ Ｃ ：０．４〜０．８％ Ｃは靱性向上のためには、その含有量が低いほどよい
が、０．４％未満では元湯の凝固点が高くなり過ぎ、外
層材凝固点との温度差が過大になり、溶着不良が発生し
やすくなる。一方、０．８％を越えると鋳造時および高
温熱処理時にネット状セメンタイトが生成するようにな
り、靱性が低下する。
【００２１】Ｓｉ：１．１〜３．０％ Ｓｉは溶湯の凝固点を下げ、かつ湯流れ性を向上させる
と共にパーライト変態を促進させる作用を有する。１．
１％未満ではかかる作用が過少であり、好ましくは２．
０％以上含有させるのがよい。一方、３．０％を越える
と材質が脆くなる。 Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる脆化を防
止する作用を有するが、０．２％未満ではかかる作用が
不足し、一方１．０％を越えると材質が脆くなる。
と共にパーライト変態を促進させる作用を有する。１．
１％未満ではかかる作用が過少であり、好ましくは２．
０％以上含有させるのがよい。一方、３．０％を越える
と材質が脆くなる。 Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる脆化を防
止する作用を有するが、０．２％未満ではかかる作用が
不足し、一方１．０％を越えると材質が脆くなる。
【００２２】Ｎｉ：０．５％以下 Ｎｉは基地の強化には有効であるが、焼き入れ性を増
し、パーライト変態を抑制する作用を有する。０．５％
を越えるとパーライト変態の抑制が著しくなり、ベイナ
イト変態が生じ易くなり、靱性が劣化するようになる。 Ｃｒ：１．５％以下、Ｖ：１．５％以下 Ｃｒ、Ｖは焼き入れ性を増し、パーライト変態を抑制す
る。１．５％を越えるとＮｉと同様、ベイナイト変態が
生じて、靱性が劣化するようになる。尚、Ｃｒ０．４
％、Ｍｏ０．２％程度の含有は内層材の靱性を向上させ
るが、通常それ以上の量が外層から不可避的に混入す
る。このため、溶湯成分としてこれらの元素を積極的に
含有させる必要はなく、なるべく低い方がよい。下記の
Ｍｏ、Ｗも同様である。
し、パーライト変態を抑制する作用を有する。０．５％
を越えるとパーライト変態の抑制が著しくなり、ベイナ
イト変態が生じ易くなり、靱性が劣化するようになる。 Ｃｒ：１．５％以下、Ｖ：１．５％以下 Ｃｒ、Ｖは焼き入れ性を増し、パーライト変態を抑制す
る。１．５％を越えるとＮｉと同様、ベイナイト変態が
生じて、靱性が劣化するようになる。尚、Ｃｒ０．４
％、Ｍｏ０．２％程度の含有は内層材の靱性を向上させ
るが、通常それ以上の量が外層から不可避的に混入す
る。このため、溶湯成分としてこれらの元素を積極的に
含有させる必要はなく、なるべく低い方がよい。下記の
Ｍｏ、Ｗも同様である。
【００２３】Ｍｏ：１．０％以下、Ｗ：１．０％以下 Ｍｏ、ＷはＮｉ、Ｃｒと同様、焼き入れ性を増し、パー
ライト変態を抑制する。１．０％を越えるとＮｉ、Ｃｒ
と同様、ベイナイト変態が生じて、靱性が劣化するよう
になる。上記合金成分の他、残部は実質的にＦｅで形成
されるが、不純物元素であるＳ、Ｐは外層と同様、０．
１％以下に止めておくのがよい。次に本発明の製造方法
の具体的実施例として第３手段に基づき説明する。
ライト変態を抑制する。１．０％を越えるとＮｉ、Ｃｒ
と同様、ベイナイト変態が生じて、靱性が劣化するよう
になる。上記合金成分の他、残部は実質的にＦｅで形成
されるが、不純物元素であるＳ、Ｐは外層と同様、０．
１％以下に止めておくのがよい。次に本発明の製造方法
の具体的実施例として第３手段に基づき説明する。
【００２４】なお、第４手段の具体的実施例及び比較例
は省略した。 ＜実施例＞ 内径φ６４０×長さ１３００mmの横型遠心力鋳造用金型
に下記表１に記載したハイス系鋳鉄材を遠心力鋳造し
た。金型回転数は、ＧNo. で１４０、外層鋳込み温度は
１４３５℃、鋳込厚さは７０mmとした。外層の内面温度
が１４００℃になったとき、その内面に、同表に記載し
た内層形成用鋳鋼材溶湯を鋳込厚さで１１５mm分、外層
内面に鋳込んだ。鋳込温度は１５６０℃とした。内層が
凝固した後、金型の回転を止め、型ばらしして、寸法加
工、熱処理を施し、外径φ６００×内径φ３４０×長さ
２１５mmの複数個の円筒状複合ロールを得た。
は省略した。 ＜実施例＞ 内径φ６４０×長さ１３００mmの横型遠心力鋳造用金型
に下記表１に記載したハイス系鋳鉄材を遠心力鋳造し
た。金型回転数は、ＧNo. で１４０、外層鋳込み温度は
１４３５℃、鋳込厚さは７０mmとした。外層の内面温度
が１４００℃になったとき、その内面に、同表に記載し
た内層形成用鋳鋼材溶湯を鋳込厚さで１１５mm分、外層
内面に鋳込んだ。鋳込温度は１５６０℃とした。内層が
凝固した後、金型の回転を止め、型ばらしして、寸法加
工、熱処理を施し、外径φ６００×内径φ３４０×長さ
２１５mmの複数個の円筒状複合ロールを得た。
【００２５】
【表１】
【００２６】該複合ロールを超音波探傷試験に供したと
ころ、外層と内層とは完全に溶着していることが確認さ
れた。また、外層厚さは鋳込み厚さより２５〜３５mm薄
くなっていた。溶着後の内層組成の分析結果を表１に併
せて示す。次に、該複合ロールを１１００℃で２ｈｒ保
持後、強制空冷により焼入れし、その後５５０℃で１０
ｈｒ保持するの焼戻し熱処理を３回繰り返した。かかる
熱処理を施した後、内層から試験片を採取し、引張試験
を行った。その結果、引張強度６８０ＭＰａ、伸び１．
３％で、強靱性に優れることが確かめられた。 ＜比較例＞次に、前記実施例の比較例を示す。
ころ、外層と内層とは完全に溶着していることが確認さ
れた。また、外層厚さは鋳込み厚さより２５〜３５mm薄
くなっていた。溶着後の内層組成の分析結果を表１に併
せて示す。次に、該複合ロールを１１００℃で２ｈｒ保
持後、強制空冷により焼入れし、その後５５０℃で１０
ｈｒ保持するの焼戻し熱処理を３回繰り返した。かかる
熱処理を施した後、内層から試験片を採取し、引張試験
を行った。その結果、引張強度６８０ＭＰａ、伸び１．
３％で、強靱性に優れることが確かめられた。 ＜比較例＞次に、前記実施例の比較例を示す。
【００２７】表２に記載した外層用ハイス系鋳鉄材及び
内層用鋳鋼材を用いて、実施例とほぼ同じ条件により、
円筒状複合ロールを横型遠心力鋳造した。
内層用鋳鋼材を用いて、実施例とほぼ同じ条件により、
円筒状複合ロールを横型遠心力鋳造した。
【００２８】
【表２】
【００２９】該複合ロールの横断面を肉眼観察したとこ
ろ、外層と内層との境界部に溶着不良が認められた。ま
た、溶着後の内層組成の分析結果を表２に併せて示す。
次に、該複合ロールを実施例と同条件により熱処理を施
した後、内層から試験片を採取し、引張試験を行った。
その結果、引張強度は７２０ＭＰａと良好であったが、
伸びは０．３％で、靱性の劣化が著しい。
ろ、外層と内層との境界部に溶着不良が認められた。ま
た、溶着後の内層組成の分析結果を表２に併せて示す。
次に、該複合ロールを実施例と同条件により熱処理を施
した後、内層から試験片を採取し、引張試験を行った。
その結果、引張強度は７２０ＭＰａと良好であったが、
伸びは０．３％で、靱性の劣化が著しい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、内層材として特定のハ
イス系鋳鋼材を用いると共に、特定の外層材を用いるこ
とにより、外層と内層との溶着性に優れ、しかも内層に
おける初晶炭化物の生成が少なく、更に外層の硬化熱処
理の際に内層がベーナイト変態するのを抑制することが
でき、内層の靱性劣化を防止することができる。
イス系鋳鋼材を用いると共に、特定の外層材を用いるこ
とにより、外層と内層との溶着性に優れ、しかも内層に
おける初晶炭化物の生成が少なく、更に外層の硬化熱処
理の際に内層がベーナイト変態するのを抑制することが
でき、内層の靱性劣化を防止することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 19/16 Ｂ２２Ｄ 19/16 Ｆ Ｃ２２Ｃ 37/10 Ｃ２２Ｃ 37/10 38/46 38/46 (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 森川 長 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 辻本 豊 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７−207411（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C22C 38/00 302 B21B 27/00 B22D 13/02 502 B22D 19/16 C22C 37/10 C22C 38/46
Claims (4)
- 【請求項１】 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 残部実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心力鋳造
により１４０ｍｍ以下の肉厚で構成された外層材の内面
に、化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材が遠心力鋳造に
より溶着されていることを特徴とするハイス系複合ロー
ル。 - 【請求項２】 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.5％、 Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ： 3.0〜 7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材を遠心
力鋳造により１４０ｍｍ以上の肉厚で構成された外層材
の内面に化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材が遠心力鋳造に
より溶着されていることを特徴とするハイス系複合ロー
ル。 - 【請求項３】 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.9％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 8.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜14％、Ｖ： 2.0〜 8.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以下の肉厚で遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記外層材との凝固点の差が９０℃
以内で、かつその化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材溶湯を、前記鋳
造された外層材の内面温度が内層材凝固温度以上である
とき、外層材内面に前記内層材溶湯を外層材内面温度以
上として遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に、内
層材を溶着形成することを特徴とするハイス系複合ロー
ルの製造方法。 - 【請求項４】 外層材の化学組成が重量％で、 Ｃ ： 1.0〜 1.5％、Ｓｉ： 0.2〜 1.5％、 Ｍｎ： 1.5％以下、 Ｃｒ： 2.0〜 6.0％、 ２Ｍｏ＋Ｗ：3.0 〜7.0％、Ｖ： 2.0〜 4.0％、 及び残部が実質的にＦｅよりなるハイス系鋳鉄材溶湯を
１４０ｍｍ以上の肉厚に遠心力鋳造し、前記、外層材の
外面が凝固した後、前記外層材との凝固点の差が９０℃
以内で、かつその化学組成が重量％で、 Ｃ ： 0.4〜 0.8 ％、Ｓｉ： 1.1〜 3.0 ％、 Ｍｎ： 0.2〜 1.0 ％、Ｎｉ： 0.5 ％以下、 Ｃｒ： 1.5％以下、 Ｍｏ： 1.0 ％以下、 Ｗ ： 1.0％以下、 Ｖ ： 1.5 ％以下、 及び残部が実質的にＦｅからなる内層材溶湯を、前記鋳
造された外層材の内面温度が内層材凝固温度以上である
とき、外層材内面に前記内層材溶湯を外層材内面温度以
上として遠心力鋳造により鋳込み、外層材の内面に、内
層材を溶着形成することを特徴とするハイス系複合ロー
ルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15757194A JP3266737B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | ハイス系複合ロール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15757194A JP3266737B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | ハイス系複合ロール及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0820842A JPH0820842A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3266737B2 true JP3266737B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=15652603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15757194A Expired - Lifetime JP3266737B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | ハイス系複合ロール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266737B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP15757194A patent/JP3266737B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0820842A (ja) | 1996-01-23 |
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