JP3354543B2 - Composite roll for hot rolling - Google Patents

Composite roll for hot rolling

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JP3354543B2
JP3354543B2 JP2000048443A JP2000048443A JP3354543B2 JP 3354543 B2 JP3354543 B2 JP 3354543B2 JP 2000048443 A JP2000048443 A JP 2000048443A JP 2000048443 A JP2000048443 A JP 2000048443A JP 3354543 B2 JP3354543 B2 JP 3354543B2
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resistance
composite roll
hot rolling
roll
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徹 丹羽
隆 神戸
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は熱間圧延用複合ロー
ルに関する。
[0001] The present invention relates to a composite roll for hot rolling.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間圧延用複合ロールにおいて、その外
層部を構成する外層材には、一般的に耐摩耗性、耐肌荒
れ性、耐熱亀裂性等が要求される。そしてこの要求に応
えることができるロール材として、従来、例えば特開平
1−96355号公報に開示されているような高炭素系
ハイス材料が知られている。この高炭素系ハイス材料
は、Cr、Mo、W、Vを各数%含有し、高温において
良好な耐摩耗性を有し、熱間圧延用ロールとして適して
いる。しかしこの特開平1−96355号公報に開示さ
れている高炭素系ハイス材料を用いた場合には、特殊な
鋳かけ肉盛り法等、生産性や経済性の点で問題のある特
殊な製造方法でしか複合ロールを製造することができ
ず、遠心鋳造法による複合ロールは製造できないという
問題があった。これに対して、高炭素系ハイス材料を外
層材として用いた複合ロールが、特開平5−29547
9号公報に開示されている。ところで、一般的に高炭素
系ハイス材料を外層材として遠心鋳造法で複合ロールを
製造する場合、晶出炭化物と液相との比重差により、晶
出炭化物が遠心分離する結果、偏析を生じるという問題
がある。前記特開平5−295479号公報の材料で
は、前記偏析の問題を解決するために、重量%でC:
1.5〜3.1%、Si:1.5%以下、Mn:1.2
%以下、Cr:5.5〜12.0%、Mo:2.0〜
8.0%、V:3.0〜10.0%、Nb:0.6〜
7.0%を含有し、且つV+1.8Nb≦7.5C−
6.0%と0.2≦Nb/V≧0.8なる式を満足する
成分に限定していることを最大の特徴としている。
2. Description of the Related Art In a composite roll for hot rolling, an outer layer material constituting an outer layer portion is generally required to have abrasion resistance, surface roughening resistance, heat crack resistance and the like. As a roll material that can meet this demand, a high-carbon high-speed steel material as disclosed in, for example, JP-A-1-96355 is conventionally known. This high-carbon high-speed steel material contains several percent of each of Cr, Mo, W, and V, has good wear resistance at high temperatures, and is suitable as a roll for hot rolling. However, when a high-carbon high-speed material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-96355 is used, a special production method having problems in productivity and economy, such as a special casting overlay method, is used. However, there is a problem that a composite roll cannot be manufactured by a centrifugal casting method. On the other hand, a composite roll using a high-carbon high-speed material as an outer layer material is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-29547.
No. 9 discloses this. By the way, in general, when a composite roll is manufactured by a centrifugal casting method using a high-carbon-based high-speed material as an outer layer material, due to a difference in specific gravity between a crystallized carbide and a liquid phase, the crystallized carbide is centrifuged and segregation occurs. There's a problem. In the material disclosed in JP-A-5-295479, in order to solve the problem of the segregation, C:
1.5 to 3.1%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.2
% Or less, Cr: 5.5 to 12.0%, Mo: 2.0 to
8.0%, V: 3.0 to 10.0%, Nb: 0.6 to
7.0%, and V + 1.8Nb ≦ 7.5C−
The greatest feature is that the components are limited to those satisfying the formula of 6.0% and 0.2 ≦ Nb / V ≧ 0.8.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平
5−295479号公報の材料の成分では、硬質の炭化
物を多く晶出し、このため耐摩耗性や耐熱亀裂性には優
れているが、一方、粒状の炭化物が主体のため、突起状
の肌荒れを起こし易く、炭化物の面積率を増加させると
耐熱亀裂性が劣化するという問題があった。以上のよう
に、高炭素系ハイス材料を外層材として複合ロールを遠
心鋳造法で製造する場合には、従来、偏析による問題が
生じたり、また耐肌荒れ性の低下や耐熱亀裂性の低下を
招くという問題があった。
However, in the components of the material disclosed in JP-A-5-295479, a large amount of hard carbide is crystallized, and therefore, it is excellent in wear resistance and heat crack resistance. However, since it is mainly composed of granular carbide, there is a problem that the surface roughness of a projection is easily caused, and the heat crack resistance deteriorates when the area ratio of the carbide is increased. As described above, when a composite roll is manufactured by a centrifugal casting method using a high-carbon-based high-speed material as an outer layer material, conventionally, a problem due to segregation occurs, and a decrease in rough surface resistance and a decrease in heat crack resistance are caused. There was a problem.

【0004】そこで本発明は、上記従来のハイス系材料
を外層材とした熱間圧延用複合ロールの欠点を解消し、
熱間圧延における被圧延材の品質を改善することができ
る、耐摩耗性、耐熱亀裂性、耐肌荒れ性に優れた熱間圧
延用複合ロールの提供を課題とする。
Accordingly, the present invention has solved the above-mentioned drawbacks of the conventional hot rolled composite roll using a high-speed material as an outer layer material,
An object of the present invention is to provide a composite roll for hot rolling that can improve the quality of a material to be rolled in hot rolling and is excellent in wear resistance, heat crack resistance, and surface roughness resistance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の熱間圧延用複合ロールは、外層材と内層材とを遠心
鋳造法によって溶着一体化させてなる熱間圧延用複合ロ
ールであって、前記外層材の成分組成が重量%で、C:
1.4〜2.7%、Si:0.3〜1.0%、Mn:
0.3〜1.0%、Ni:1.0%以下、Cr:5.0
〜12.0%、Mo:3.0〜10.0%、W:2.5
〜4.5%、V+Nb:2.0%未満を含有すると共
に、残部が実質的にFeから成り、且つ次の(1)式と
(2)式を満足することを第1の特徴としている。 (1)…Mo+2W≦1.8Cr (2)…40%≦10C+Cr+1.5Mo+3W≦50% また本発明の熱間圧延用複合ロールは、上記第1の特徴
に加えて、遠心鋳造による外層材の厚み(t)を20m
m≦t≦120mmとしたことを第2の特徴としてい
る。また本発明の熱間圧延用複合ロールは、上記第1又
は第2の特徴に加えて、内層材がダクタイル鋳鉄または
黒鉛鋼からなることを第3の特徴としている。
According to the present invention, there is provided a hot-rolling composite roll in which an outer layer material and an inner layer material are welded and integrated by a centrifugal casting method. The composition of the outer layer material is% by weight, and C:
1.4 to 2.7%, Si: 0.3 to 1.0%, Mn:
0.3-1.0%, Ni: 1.0% or less, Cr: 5.0
112.0%, Mo: 3.0 to 10.0%, W: 2.5
44.5 %, V + Nb: less than 2.0% , the balance being substantially composed of Fe, and satisfying the following expressions (1) and (2) as a first feature. . (1)... Mo + 2W ≦ 1.8Cr (2)... 40% ≦ 10C + Cr + 1.5Mo + 3W ≦ 50% In addition to the first feature, the composite roll for hot rolling according to the present invention has a thickness of an outer layer material formed by centrifugal casting. (T) is 20m
A second feature is that m ≦ t ≦ 120 mm. The third feature of the composite roll for hot rolling of the present invention is that, in addition to the first or second feature, the inner layer material is made of ductile cast iron or graphite steel.

【0006】本発明者は、ハイス系熱間圧延用ロールの
大きな長所である耐摩耗性、耐熱亀裂性を損なうことな
く、耐肌荒れ性を改善できる成分組成であって、しかも
遠心鋳造での偏析を良好に防止できるような外層材を得
るため、次のような技術的論理を進めつつ研究を積み重
ねた結果、本発明を完成した。即ち、先ず高炭素系ハイ
ス材料における凝固過程を考えると、この高炭素系ハイ
ス材料では先ず初晶としてオーステナイト(γ相)がデ
ンドライト状に晶出する。次に、γ−MC共晶反応によ
りデンドライト間の融液からMC型炭化物が晶出する。
更に冷却が進むとγ−MC共晶反応によりMC型炭
化物が晶出する。そして最後にγ−M共晶反応に
よりM型炭化物が晶出する。更に成分によって
は、γ−MC共晶によりセメンタイトが晶出する。こ
のように、凝固の進行に伴って融液から次々と炭化物が
晶出するため、融液と炭化物の比重差により、遠心分離
され、偏析が生じるという問題になるのである。従って
本発明者は、更に次のように論理を推し進めた。即ち、
遠心分離によって炭化物が偏析するためには、晶出した
炭化物が自由に移動できるだけの液相が存在する時に限
定され、固相率の高くなった状態ではもはや炭化物は自
由に移動できなくなるから、偏析も生じにくくなる。し
かして遠心鋳造法における外層融液は金型の存在によっ
て外径部から一方向に冷却され、指向性凝固がなされる
が、従来知られている高炭素ハイス系材料では、融液か
ら初晶が晶出しながら、順次、共晶凝固により炭化物を
晶出するため、遠心分離することが問題となる。そこ
で、外層全体が初晶凝固し、固相率が高くなった後に、
共晶凝固により炭化物が晶出するように、成分組成と外
層厚みの最適化を図れば、偏析の少ない、耐肌荒れ性に
優れ、耐摩耗性、耐熱亀裂性の良好な複合ロールが遠心
鋳造法によって製造することができることに想到し、本
発明に至った。
[0006] The present inventor has proposed a component composition capable of improving the surface roughness resistance without impairing the abrasion resistance and the heat crack resistance, which are the great advantages of the high-speed hot rolling roll, and the segregation in centrifugal casting. In order to obtain an outer layer material that can effectively prevent the occurrence of the above problems, the present inventors have completed the present invention as a result of repeated studies while promoting the following technical logic. That is, first considering the solidification process in a high-carbon high-speed material, in this high-carbon high-speed material, austenite (γ phase) is first crystallized in a dendrite shape as primary crystals. Next, MC type carbide is crystallized from the melt between the dendrites by the γ-MC eutectic reaction.
When the cooling further proceeds, an M 2 C-type carbide is crystallized by a γ-M 2 C eutectic reaction. Finally, an M 7 C 3 type carbide is crystallized by a γ-M 7 C 3 eutectic reaction. Further, depending on the components, cementite is crystallized by γ-M 3 C eutectic. As described above, carbides are successively crystallized from the melt with the progress of solidification, and therefore, there is a problem that a segregation occurs due to a centrifugal separation due to a difference in specific gravity between the melt and the carbides. Therefore, the present inventor further promoted the logic as follows. That is,
The segregation of carbides by centrifugation is limited only when there is a liquid phase that allows the crystallized carbides to move freely, and when the solid fraction is high, the carbides can no longer move freely. Is also less likely to occur. Thus, the outer layer melt in the centrifugal casting method is cooled in one direction from the outer diameter part by the presence of the mold, and directional solidification is performed. While crystallization occurs, carbides are successively crystallized by eutectic solidification, which causes a problem of centrifugation. Then, after the entire outer layer solidifies in the primary crystal and the solid phase ratio becomes high,
By optimizing the composition of the components and the thickness of the outer layer so that carbides are crystallized by eutectic solidification, a composite roll with less segregation, excellent surface roughness resistance, good wear resistance and good heat crack resistance can be centrifugally cast. The present invention has been conceived to be able to be manufactured by the present invention.

【0007】本発明の熱間圧延用複合ロールについて、
その外層を構成する高合金の外層材の成分組成における
各成分元素の含有範囲の限定理由について、以下に説明
する。なお成分組成は全て重量%で示す。
[0007] The composite roll for hot rolling of the present invention comprises:
The reason for limiting the content range of each component element in the component composition of the high alloy outer layer material constituting the outer layer will be described below. In addition, all component compositions are shown by weight%.

【0008】Cの含有量は1.4〜2.7%とする。C
はCr、Mo、W、V、Nb等と結合して、炭化物を晶
出、析出させる重要な元素であるが、1.4%未満では
炭化物の生成量が少なく、充分な耐摩耗性が得られない
と共に、凝固開始温度が高くなり鋳造性が悪く、或いは
凝固収縮による引け巣欠陥を生じ易くなる等の問題があ
る。一方、2.7%を超えると炭化物が多くなり耐摩耗
性に優れ、また鋳造性も良くなるが、初晶γ相の晶出量
が少なくなり、共晶凝固時点の固相率が少なくなり、後
に晶出する炭化物が遠心鋳造の遠心力により分離して偏
析を生じるという問題が生じる。Cの含有量はより好ま
しくは、1.6〜2.5%とするのがよい。
The content of C is set to 1.4 to 2.7%. C
Is an important element that combines with Cr, Mo, W, V, Nb, etc. to crystallize and precipitate carbides. When the content is less than 1.4%, the amount of carbides generated is small, and sufficient wear resistance is obtained. In addition to this, there is a problem that the solidification start temperature is increased and castability is deteriorated, or shrinkage cavities due to solidification shrinkage are easily generated. On the other hand, when the content exceeds 2.7%, the amount of carbides increases, the wear resistance is excellent, and the castability is also improved. However, the crystallization amount of the primary γ phase decreases, and the solid fraction at the time of eutectic solidification decreases. In addition, there arises a problem that carbides to be crystallized later are separated by the centrifugal force of centrifugal casting to cause segregation. The content of C is more preferably 1.6 to 2.5%.

【0009】Siの含有量は0.3〜1.0%とする。
このSiは、溶湯の脱酸と良好な鋳造性のために必要な
量を添加する。1.0%を超えると材料の靭性が低下
し、好ましくない。Siの含有量はより好ましくは、
0.5〜0.9%とするのがよい。
The content of Si is 0.3-1.0%.
This Si is added in an amount necessary for deoxidation of the molten metal and good castability. If it exceeds 1.0%, the toughness of the material decreases, which is not preferable. The content of Si is more preferably
The content is preferably set to 0.5 to 0.9%.

【0010】Mnの含有量は0.3〜1.0%とする。
Mnは溶湯の脱酸、脱硫のために添加する。焼入れ性を
向上させ、耐摩耗性を向上させる作用があるが、1.0
%を超えると靭性が低下し、好ましくない。Mnの含有
量はより好ましくは、0.4〜0.8%とするのがよ
い。
[0010] The content of Mn is 0.3 to 1.0%.
Mn is added for deoxidation and desulfurization of the molten metal. It has the effect of improving hardenability and improving wear resistance.
%, The toughness decreases, which is not preferable. The Mn content is more preferably set to 0.4 to 0.8%.

【0011】Niの含有量は1.0%以下とする。Ni
は焼入れ性を向上させるために、若干量を含有させるこ
とは有効である。が、1.0%を超えると残留オーステ
ナイトの量が過剰となり、硬度の低下や変態割れ等の問
題を生じる。Niの含有量はより好ましくは、0.5%
以下とするのがよい。
The content of Ni is set to 1.0% or less. Ni
It is effective to add a small amount to improve the hardenability. However, when the content exceeds 1.0%, the amount of retained austenite becomes excessive, and problems such as a decrease in hardness and transformation cracking occur. Ni content is more preferably 0.5%
It is better to do the following.

【0012】Crの含有量は5.0〜12.0%とす
る。CrはCと結合してM型の網目状の炭化物を
晶出し、耐肌荒れ性に優れた炭化物組織を形成すると共
に、基地中に固溶して焼入れ性を向上させる。またγ−
共晶反応温度が低いため、外層の固相率が高く
なった後に晶出し、よってその晶出炭化物は遠心分離せ
ず、炭化物偏析を起こし難い。5.0%未満ではM
型等の炭化物の晶出量が少なく、耐肌荒れ性が劣化
し、12.0%を超えると炭化物が過剰に晶出して、耐
熱亀裂性の劣化の問題を生じる。Crの含有量はより好
ましくは、6.0〜11.5%とするのがよい。
[0012] The content of Cr is 5.0 to 12.0%. Cr is crystallized a M 7 C 3 type mesh-like carbide bonded by C, thereby forming an excellent carbide structure to surface roughening resistance, improving the hardenability and solid solution in the base. Also, γ-
Since the M 7 C 3 eutectic reaction temperature is low, the crystallization occurs after the solid phase ratio of the outer layer increases, and thus the crystallized carbide is not centrifuged and hardly causes carbide segregation. If less than 5.0%, M 7 C
The crystallization amount of carbides such as type 3 is small, and the surface roughening resistance is deteriorated. If it exceeds 12.0%, carbides are excessively crystallized, causing a problem of deterioration of heat crack resistance. The content of Cr is more preferably set to 6.0 to 11.5%.

【0013】Moの含有量は3.0〜10.0%とす
る。Moは基地に固溶して基地の高温硬度を高めると共
に、棒状或いは針状のMC型、MC型の炭化物を形
成し、耐摩耗性と耐熱亀裂性の改善に効果がある。Mo
の含有量が3.0%未満ではこれらの炭化物の面積率が
少なく、その効果を期待できない。また10%を超える
と、Wとの共存によりMC型、MC型の炭化物が過
剰に晶出して靭性の低下を招き、好ましくない。Moの
含有量はより好ましくは、4.0〜9.0%とするのが
よい。
The content of Mo is set to 3.0 to 10.0%. Mo forms a solid solution in the matrix to increase the high-temperature hardness of the matrix, and forms rod-like or needle-like carbides of M 6 C type and M 2 C type, which is effective in improving wear resistance and heat crack resistance. Mo
If the content of is less than 3.0%, the area ratio of these carbides is small, and the effect cannot be expected. On the other hand, if it exceeds 10%, M 6 C-type and M 2 C-type carbides are excessively crystallized due to coexistence with W, causing a decrease in toughness, which is not preferable. The content of Mo is more preferably set to 4.0 to 9.0%.

【0014】Wの含有量は2.0〜6.0%とする。W
はMoと同様、Cと結合してMC型、MC型の炭化
物を形成し、耐摩耗性と耐熱亀裂性の改善に効果を発揮
する。また基地へも固溶し、高温軟化抵抗を改善する効
果がある。2.0%未満ではこれらの効果がなく、6.
0%を超えるとMoとの共存によりMC型、MC型
の炭化物が過剰に晶出して靭性が低下し、好ましくな
い。Wの含有量はより好ましくは、2.5〜4.5%と
するのがよい。
The content of W is 2.0-6.0%. W
Like Mo, it combines with C to form M 6 C-type and M 2 C-type carbides, and is effective in improving wear resistance and heat crack resistance. In addition, it has a solid solution in the matrix and has the effect of improving the high-temperature softening resistance. If the content is less than 2.0%, these effects are not obtained.
If it exceeds 0%, M 6 C-type and M 2 C-type carbides are excessively crystallized due to coexistence with Mo, and the toughness is lowered, which is not preferable. The W content is more preferably set to 2.5 to 4.5%.

【0015】VとNbとは、その合計量で2.5%以下
含有させる。VはCと結合してMC型の高硬度の炭化物
を形成し、耐摩耗性の向上に効果があるが、ただし炭化
物面積率が高くなると、圧延により表面に突起状の凹凸
が生成され、摩擦係数の増大や肌荒れをおこす。またγ
−MC共晶反応温度が高く、外層融液の固相率の低い時
点で晶出するため、遠心分離による炭化物偏析を生じ易
いという問題がある。VとNbの含有量はより好ましく
は、その合計量で2.0%以下とするのがよい。
V and Nb are contained in a total amount of 2.5% or less. V combines with C to form MC-type high-hardness carbides, which is effective in improving wear resistance. However, when the area ratio of the carbides is increased, rolling-like projections are formed on the surface, causing friction. Causes an increase in coefficient and rough skin. Also, γ
-MC The eutectic reaction temperature is high, and the crystallization occurs at the time when the solid fraction of the outer layer melt is low, so that there is a problem that carbide segregation is likely to occur due to centrifugation. The contents of V and Nb are more preferably 2.0% or less in total.

【0016】本発明の熱間圧延用複合ロールについて、
その外層を構成する高合金の外層材の成分組成における
各成分元素の含有範囲の限定理由は以上の通りである
が、本発明では、更に成分組成に対する限定条件として
上記(1)式を条件としている。この条件を課する理由
は、(1)式において、Crの値が(Mo+2W)/
1.8の値を超えると、M型のCr炭化物が主体
となり、耐熱亀裂性が劣化するからである。即ち、耐熱
亀裂性を良好に保つために上記条件(1)式が必要とな
る。
The composite roll for hot rolling according to the present invention comprises:
The reason for limiting the content range of each component element in the component composition of the outer layer material of the high alloy constituting the outer layer is as described above, but in the present invention, the above formula (1) is further defined as a limiting condition for the component composition. I have. The reason for imposing this condition is that in equation (1), the value of Cr is (Mo + 2W) /
When the value exceeds 1.8, M 7 C 3 type Cr carbide is mainly used, and the heat crack resistance deteriorates. That is, the condition (1) needs to be satisfied in order to maintain good heat crack resistance.

【0017】更に加えて本発明では、成分組成に対する
第2の限定条件として上記(2)式を条件としている。
この(2)式を課す理由は、(10C+Cr+1.5M
o+3W)の値が40重量%未満であると、初晶γ相の
晶出量が多く、偏析防止に効果があるが、全体の晶出炭
化物量が少なく、耐摩耗性が劣化する。一方、(10C
+Cr+1.5Mo+3W)の値が50重量%を越える
と、全体の晶出炭化物量が多くなりすぎ、耐熱亀裂性が
低下すると共に、初晶γ相の晶出量が少なくなり、炭化
物偏析を生じ易くなるという問題がある。即ち、(2)
式を満足させることにより、従来公知のハイス材料に劣
らない耐熱亀裂性を保持しつつ、遠心鋳造特有の問題で
ある炭化物偏析を改善し、(1)式による炭化物形態の
調整と相俟って、ロール外層に優れた耐摩耗性と耐熱亀
裂性を確保しつつ、耐肌荒れ性を付与することができ
る。
Further, in the present invention, the above-mentioned formula (2) is used as a second limiting condition for the component composition.
The reason for imposing this equation (2) is that (10C + Cr + 1.5M
When the value of (o + 3W) is less than 40% by weight, the crystallization amount of the primary crystal γ phase is large, which is effective in preventing segregation, but the total amount of crystallized carbide is small and the wear resistance is deteriorated. On the other hand, (10C
If the value of (+ Cr + 1.5Mo + 3W) exceeds 50% by weight, the total amount of the crystallized carbide becomes too large, the heat crack resistance is reduced, and the crystallized amount of the primary γ phase is reduced, so that carbide segregation is liable to occur. Problem. That is, (2)
By satisfying the formula, while maintaining the heat-resistant cracking property equivalent to that of the conventionally known high-speed steel, the carbide segregation which is a problem peculiar to centrifugal casting is improved, and the adjustment of the carbide morphology according to the formula (1) is performed. In addition, the outer layer of the roll can be provided with rough surface resistance while ensuring excellent wear resistance and heat crack resistance.

【0018】本発明の上記第2の特徴は、遠心鋳造によ
る外層材の厚み(t)を20mm≦t≦120mmとし
た点にあるが、この理由は次の通りである。即ち、外層
材の成分組成を第1の特徴のように限定しても、外層厚
み(t)によっては、複合ロールの外層部に遠心鋳造に
起因した偏析が生じるおそれがある。本発明において
は、遠心鋳造特有の偏析を防止する機構として、外層全
体が初晶凝固し、固相率が高くなった後に、共晶凝固さ
せることが有効であるとしている。この考えに従えば、
外層厚みが厚くなればなるほど、外層全体の固相率が高
くならないうちに炭化物が晶出し始めるため、遠心力に
よる偏析が生じ易くなる。しかしながら鋳造時の外層厚
み(t)が20mm未満であると、外層が薄くなりすぎ
るため、外層に引き続いて内層を鋳造する際には既に外
層の温度が低下してしまい、外層と内層の密着性が悪く
なるという問題が生じる。また実際の熱間圧延ロールと
しては外層が薄すぎるため、使用寿命が短く、経済上あ
わない。一方、外層厚み(t)が120mmを超える
と、炭化物が偏析したり、微少欠陥が発生し易くなると
いう問題が生じる。即ち、上記第1の特徴による成分組
成に限定した上で、第2の特徴による外層厚み(t)に
限定することで、更にロール外層に偏析がなく、しかも
内層との密着性にも優れた複合ロールとすることができ
る。
The second feature of the present invention resides in that the thickness (t) of the outer layer material by centrifugal casting is set to 20 mm ≦ t ≦ 120 mm for the following reason. That is, even if the component composition of the outer layer material is limited as in the first feature, segregation due to centrifugal casting may occur in the outer layer portion of the composite roll depending on the outer layer thickness (t). In the present invention, as a mechanism for preventing segregation peculiar to centrifugal casting, it is effective to carry out eutectic solidification after the entire outer layer is primary crystal solidified and the solid phase ratio is increased. According to this idea,
As the thickness of the outer layer increases, carbide starts to crystallize before the solid phase ratio of the entire outer layer increases, so that segregation due to centrifugal force is more likely to occur. However, if the outer layer thickness (t) at the time of casting is less than 20 mm, the outer layer becomes too thin, so that when the inner layer is cast following the outer layer, the temperature of the outer layer is already lowered, and the adhesion between the outer layer and the inner layer is reduced. A problem arises. In addition, since the outer layer is too thin as an actual hot-rolling roll, the service life is short, and it is not economical. On the other hand, when the outer layer thickness (t) exceeds 120 mm, there arises a problem that carbides are segregated and minute defects are easily generated. That is, by limiting the composition of the component according to the first feature and limiting the thickness of the outer layer (t) according to the second feature, the outer layer of the roll has no segregation and has excellent adhesion to the inner layer. It can be a composite roll.

【0019】本発明の遠心鋳造法による複合ロールは、
回転する金型に外層となる溶湯を1400〜1650℃
で鋳造し、外層の凝固がほぼ完了した時点で、内層とな
るダクタイル鋳鉄若しくは黒鉛鋼の溶湯を鋳造すること
によって製造される。そしてこのように製造された複合
ロールは、焼入れ・焼戻し処理が施されて、適当な硬さ
と靭性が付与される。前記焼入れ・焼戻し処理は、例え
ば1000℃付近から200〜250℃程度に焼入れ、
550〜600℃程度に1乃至複数回焼戻しが繰り返さ
れることによって行うことができる。
The composite roll formed by the centrifugal casting method of the present invention comprises:
1400-1650 ° C of molten metal to be an outer layer in a rotating mold
When the solidification of the outer layer is almost completed, the inner layer is manufactured by casting a molten iron of ductile cast iron or graphite steel. The composite roll thus manufactured is subjected to a quenching and tempering treatment to give appropriate hardness and toughness. The quenching and tempering treatment is, for example, quenching from about 1000 ° C to about 200 to 250 ° C,
Tempering can be performed by repeating tempering one or more times at about 550 to 600 ° C.

【0020】本発明の熱間圧延用複合ロールは、外層が
高合金で高硬度であるため、耐摩耗性に優れる。そして
この外層材に組み合わされる内層材として、強靭性に優
れた材料、例えばダクタイル鋳鉄若しくは黒鉛鋼を用い
ることで、熱間圧延に十分に耐え得る機械的特性を保持
することができる。前記ダクタイル鋳鉄及び黒鉛鋼は、
それぞれ従来公知のダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼を用いるこ
とができる。
The hot roll composite roll of the present invention has excellent wear resistance because the outer layer is made of a high alloy and has high hardness. By using a material having excellent toughness, for example, ductile cast iron or graphite steel, as the inner layer material combined with the outer layer material, it is possible to maintain mechanical properties enough to withstand hot rolling. The ductile cast iron and graphite steel,
Conventionally known ductile cast iron and graphite steel can be used.

【0021】[0021]

【実施例】実施例1〜7を本発明に係る成分組成をもつ
外層材とし、この実施例1〜7の各溶湯を内径600
φ、高さ300mmの回転する金型に遠心鋳造した。鋳
造時の肉厚が1/2高さのところで200mmとなるよ
うに湯量を注湯した。また遠心力は金型内径位置で10
0Gとした。得られた鋳造体は1000℃から200〜
250℃に焼入れ、550℃と550℃と560℃で3
回焼戻し処理を繰り返し、供資体とした。比較例1〜7
についても実施例と同様に作製した。実施例1〜7及び
比較例1〜7の成分組成及び、式(1)、式(2)を表
1に示す。
EXAMPLES Examples 1 to 7 were used as outer layer materials having the component composition according to the present invention.
It was centrifugally cast into a rotating mold having a diameter of φ and a height of 300 mm. The amount of hot water was poured so that the thickness at the time of casting was 200 mm at a half height. The centrifugal force is 10 at the inner diameter of the mold.
0G. The obtained casting is from 1000 ° C to 200 ~
Quench at 250 ° C, 3 at 550 ° C, 550 ° C and 560 ° C
The tempering treatment was repeated to obtain a supply. Comparative Examples 1 to 7
Was prepared in the same manner as in the example. Table 1 shows the component compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7, and the formulas (1) and (2).

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】得られた各実施例及び比較例の供資体につ
いて、外径より20mmの深さ位置で組織を観察し、画
像解析により炭化物の面積率を求めた。またショア硬度
を測定した。結果を表2に示す。
With respect to the obtained materials of Examples and Comparative Examples, the structure was observed at a depth of 20 mm from the outer diameter, and the area ratio of carbide was determined by image analysis. The Shore hardness was also measured. Table 2 shows the results.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】供資体の1/2高さの位置よりリング状円
盤を採取し、切断面を研磨し、マクロエッチングにより
炭化物偏析の状態と、カラーチェックによる巣欠陥の状
況を評価した。表3にそれぞれの欠陥の範囲を外径から
の距離で示した。
A ring-shaped disk was sampled from the half height of the material, the cut surface was polished, and the state of carbide segregation by macro etching and the state of porosity defects by color check were evaluated. Table 3 shows the range of each defect by the distance from the outer diameter.

【0026】前記リング状円盤の偏析や鋳造欠陥の無い
部分から、摩耗試験片及び熱衝撃試験片を採取した。摩
耗試験を下記の条件で実施し、摩耗減量と摩耗部の表面
粗度を測定した。耐摩耗性は比摩耗量mg/cmで評
価した。結果を表3に示す。数値の小さいほど耐摩耗性
に優れる。耐肌荒れ性は、粗さの最大高さRmaxと中
心線平均高さRで評価した。結果を表3に示す。数値
の小さいほど耐肌荒れ性に優れる。 <摩耗試験> 試験方法 ピンオンディスク法 試験温度 300℃ 荷重 5kg/cm 回転速度 10m/min 摺動距離 20000m
No segregation or casting defects of the ring-shaped disk
From the portions, abrasion test pieces and thermal shock test pieces were collected. Wear
A wear test was performed under the following conditions to determine the loss of wear and the surface of the worn part.
The roughness was measured. Wear resistance is specific wear amount mg / cm2Reputation in
Valued. Table 3 shows the results. The smaller the value, the more wear-resistant
Excellent. Roughness resistance is the maximum height of roughness RmaxAnd inside
Core wire average height RaWas evaluated. Table 3 shows the results. Number
The smaller the is, the more excellent the surface roughening resistance is. <Wear test> Test method Pin-on-disk method Test temperature 300 ° C Load 5kg / cm2  Rotation speed 10m / min Sliding distance 20000m

【0027】[0027]

【表3】 [Table 3]

【0028】熱衝撃試験は、20φ×30mmの試験片
を大気中で所定温度に加熱し、20分保持後、氷水中に
落下投入して急冷した。試験後にカラーチェックを行
い、クラックの発生し始める温度落差で、熱衝撃抵抗と
した。結果を表3に示す。熱衝撃抵抗温度の高いほど、
耐熱亀裂性に優れる。
In the thermal shock test, a test piece of 20 mm × 30 mm was heated to a predetermined temperature in the atmosphere, kept for 20 minutes, dropped into ice water and rapidly cooled. After the test, a color check was performed, and the temperature drop at which cracks began to occur was defined as thermal shock resistance. Table 3 shows the results. The higher the thermal shock resistance temperature,
Excellent heat crack resistance.

【0029】以上の各データから、各実施例1〜7、比
較例1〜7についての、偏析欠陥、耐摩耗性、耐肌荒れ
性、耐熱亀裂性を評価した。表4に評価を示す。◎は優
良、○は良、△は使用可能、×は不良である。
From the above data, segregation defects, abrasion resistance, surface roughness resistance, and heat crack resistance of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7 were evaluated. Table 4 shows the evaluation. ◎ is excellent, ○ is good, Δ is usable, and × is bad.

【0030】[0030]

【表4】 [Table 4]

【0031】V或いはNb添加量の多い比較例1、2で
はMC型炭化物が多く晶出し、偏析し易く、また摩耗試
験後の表面粗度が粗く、耐肌荒れ性が悪い。炭化物の少
ない比較例5、6では耐摩耗性が悪く、特にC量の少な
い比較例6では偏析や微小巣等も生じ易くなる。C量の
多い比較例4や7では偏析や微小巣が発生し易くなると
共に、炭化物量が多くなり、耐熱亀裂性が著しく低下す
る。比較例3は偏析や耐摩耗性及び耐熱亀裂性は良い
が、Cr量が少なく、M 型炭化物が少なくなり、
耐肌荒れ性が悪くなる。
In Comparative Examples 1 and 2 where the amount of added V or Nb was large,
Contains a large amount of MC-type carbide, which tends to segregate.
The surface roughness after the test is rough, and the rough surface resistance is poor. Low in carbide
In Comparative Examples 5 and 6, the abrasion resistance was poor, and the C content was particularly small.
In Comparative Example 6, segregation and microscopic cavities also tend to occur. C amount
In Comparative Examples 4 and 7, where segregation and micro porosity tend to occur,
In both cases, the amount of carbide increases and the heat crack resistance decreases significantly.
You. Comparative Example 3 has good segregation, abrasion resistance and heat crack resistance.
Has a low Cr content,7C 3Type carbide is reduced,
Poor skin resistance.

【0032】熱間圧延におけるロール原単位は、ロール
製造コストを低減することと、ロール材の摩耗量及び熱
亀裂による改削量を減少させることが肝要である。また
圧延鋼材の品質の向上には、耐摩耗性と共に耐肌荒れ性
を向上させることが重要である。このような観点から、
外層材を高合金とした本発明の複合ロールは、Cr、M
o、Wを適宜含有させ、M型炭化物及びM
型、MC型炭化物が適宜晶出し、耐摩耗性、耐熱亀裂
性を劣化させること無く、耐肌荒れ性を向上させた組織
構成とすることができる。更にV、Nbの添加量を制限
すると共に、C量を調整することにより、凝固形態を抑
制し、遠心鋳造での問題点であった偏析を防止すること
ができる。本発明の複合ロールは、熱間仕上げ用ワーク
ロールの他、鋼管圧延用ロール、条鋼圧延用ロール、中
でも耐肌荒れ性を要求される熱間圧延ロールとしての適
性が高い。
It is important to reduce the roll production cost and to reduce the amount of abrasion of the roll material and the amount of remodeling due to thermal cracks in the roll basic unit in hot rolling. Further, in order to improve the quality of the rolled steel material, it is important to improve the wear resistance and the rough surface resistance. From this perspective,
The composite roll of the present invention in which the outer layer material is a high alloy is made of Cr, M
o and W as appropriate, and M 7 C 3- type carbide and M 6 C
It is possible to obtain a structure in which the surface roughness and the M 2 C type carbide are appropriately crystallized, and the abrasion resistance and the heat crack resistance are not deteriorated, and the surface roughness resistance is improved. Furthermore, by limiting the amounts of V and Nb added and adjusting the amount of C, the solidification morphology can be suppressed, and segregation, which is a problem in centrifugal casting, can be prevented. INDUSTRIAL APPLICABILITY The composite roll of the present invention has high suitability as a roll for steel pipe rolling, a roll for strip steel rolling, and in particular, a hot rolling roll requiring surface roughness resistance, in addition to a work roll for hot finishing.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は以上の構成、作用よりなり、請
求項1に記載の熱間圧延用複合ロールによれば、従来の
ハイス材を用いたロールと同等の耐摩耗性や耐熱亀裂性
を有しながら、欠点であった耐肌荒れ性を十分に改善
し、また遠心鋳造にも適した偏析の少ない熱間圧延用ロ
ールを提供することができる。勿論、製造コストも低
い。また請求項2に記載の熱間圧延用複合ロールによれ
ば、上記請求項1の構成による効果に加えて、遠心鋳造
の際の偏析を効果的に抑えて、良好な熱間圧延用ロール
を提供することができると共に、熱間圧延用ロールとし
ての実用に耐えるだけの使用寿命を確保することができ
る。また請求項3に記載の熱間圧延用複合ロールによれ
ば、上記請求項1又は2に記載の構成による効果に加え
て、内層材をダクタイル鋳鉄又は黒鉛鋼とすることで、
強靭性にも優れた良好な熱間圧延用ロールを提供するこ
とができる。
According to the present invention, the composite roll for hot rolling according to the first aspect has the same abrasion resistance and heat crack resistance as a conventional roll made of high-speed steel. Thus, it is possible to provide a hot-rolling roll with sufficient segregation, which has a disadvantage in that the rough surface resistance, which is a drawback, is low, and is suitable for centrifugal casting. Of course, the manufacturing cost is also low. According to the composite roll for hot rolling according to the second aspect, in addition to the effect of the configuration of the first aspect, segregation during centrifugal casting is effectively suppressed, and a good hot rolling roll is provided. In addition to being provided, it is possible to secure a service life enough to withstand practical use as a roll for hot rolling. According to the composite roll for hot rolling according to claim 3, in addition to the effect of the configuration according to claim 1 or 2, the inner layer material is made of ductile cast iron or graphite steel,
A good roll for hot rolling excellent in toughness can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−60289(JP,A) 特開 平6−145888(JP,A) 特開 平2−258949(JP,A) 特開 平5−339673(JP,A) 特開 平6−179947(JP,A) 特開 平11−279680(JP,A) 特開 平10−183289(JP,A) 特開 平9−41072(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 37/00 B21B 27/00 B22D 13/02 502 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-8-60289 (JP, A) JP-A-6-145888 (JP, A) JP-A-2-258949 (JP, A) JP-A-5-258949 339673 (JP, A) JP-A-6-179947 (JP, A) JP-A-11-279680 (JP, A) JP-A-10-183289 (JP, A) JP-A-9-41072 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 37/00 B21B 27/00 B22D 13/02 502

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外層材と内層材とを遠心鋳造法によって
溶着一体化させてなる熱間圧延用複合ロールであって、
前記外層材の成分組成が重量%で、 C : 1.4〜2.7% Si: 0.3〜1.0% Mn: 0.3〜1.0% Ni: 1.0%以下 Cr: 5.0〜12.0% Mo: 3.0〜10.0% W : 2.5〜4.5% V+Nb: 2.0%未満 を含有すると共に、残部が実質的にFeから成り、且つ
次の(1)式と(2)式を満足することを特徴とする熱
間圧延用複合ロール。 (1)‥‥Mo+2W≦1.8Cr (2)‥‥40%≦10C+Cr+1.5Mo+3W≦50%
1. An outer layer material and an inner layer material are formed by centrifugal casting.
A composite roll for hot rolling obtained by welding and integrating,
The component composition of the outer layer material is% by weight, C: 1.4 to 2.7% Si: 0.3 to 1.0% Mn: 0.3 to 1.0% Ni: 1.0% or less Cr: 5.0 to 12.0% Mo: 3.0 to 10.0% W:2.5-4.5% V + Nb:Less than 2.0%  And the balance substantially consists of Fe; and
Heat characterized by satisfying the following expressions (1) and (2)
Composite roll for cold rolling. (1) {Mo + 2W ≦ 1.8Cr (2)} 40% ≦ 10C + Cr + 1.5Mo + 3W ≦ 50%
【請求項2】 遠心鋳造による外層材の厚み(t)を2
0mm≦t≦120mmとしたことを特徴とする請求項
1に記載の熱間圧延用複合ロール。
2. The thickness (t) of the outer layer material obtained by centrifugal casting is 2
2. The composite roll for hot rolling according to claim 1, wherein 0 mm ≦ t ≦ 120 mm. 3.
【請求項3】 内層材がダクタイル鋳鉄または黒鉛鋼か
らなることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱間圧
延用複合ロール。
3. The composite roll for hot rolling according to claim 1, wherein the inner layer material is made of ductile cast iron or graphite steel.
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