JP3945935B2

JP3945935B2 - Composite roll for post-stage stand of hot rolling finished by centrifugal casting with excellent accident resistance

Info

Publication number: JP3945935B2
Application number: JP11162599A
Authority: JP
Inventors: 健司市野; 智也小関
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2019-04-20
Also published as: JP2000303136A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心鋳造性複合ロールに関し、とくに熱間圧延の仕上後段スタンドに好適な熱間圧延用複合ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱間圧延技術の進歩はめざましく、それに伴い、使用される熱間圧延ロールの特性、とくに耐摩耗性の向上が強く要求されてきた。このような耐摩耗性の向上要求に対し、外層を高速度工具鋼組成に類似した組成とし、硬質な炭化物を析出させ、耐摩耗性を格段に向上させた、高性能複合ロール（ハイス系ロール）が開発され実用化されている。
【０００３】
例えば、特開平８−73977 号公報には、重量比で、Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Si：1.5 ％以下、Mn：1.2 ％以下、Cr：6.0 〜20％、Mo：2.0 〜12％、Ｖ：3.0 〜10.0％、Nb：0.6 〜5.0 ％を含有し、10＜6.5C−1.3V−0.7Nb ≦2Cr −２を満足する組成のハイス系の熱間圧延用ロール外層材が提案されている。この複合ロールは、摩擦係数が低く、耐摩耗性、耐肌あれ性と耐バンディング性に優れているとされる。
【０００４】
また、特開平10-183289 号公報には、重量比で、Ｃ：2.4 〜2.9 ％、Si：1 ％以下、Mn：１％以下、Cr：12〜18％、Mo：３〜９％、Ｖ：３〜８％、Nb：0.5 〜４％を含有し、0.27≦Mo/Cr ＜0.7 、およびＣ＋0.2Cr ≦6.2 を満足する組成のハイス系の外層を有する熱間圧延用ロールが提案されている。この熱間圧延用ロールは、炭化物の偏析が少なく耐摩耗性に著しく優れているとされる。
【０００５】
また、特開平10−192916号公報には、連続肉盛鋳造法により常温〜100 ℃における熱膨張係数が12×10^-6／℃以下あるいはさらに熱伝導率が0.12cal /(cm・sec ・℃) 以下の軸材の外周に、ハイス系材の外層を溶着形成した熱間圧延用複合ロールが提案されている。このロールは、耐摩耗性、耐肌あれ性に優れ、さらにサーマルクラウンが小さいとされている。
【０００６】
しかしながら、圧延製品の品質向上と効率的生産の観点から熱間圧延用ロールの使用環境はますます過酷化している。同時に、鋼板品種やサイズの多様化に伴い、ロールの使いやすさへのニーズが大きくなるなど、熱間圧延作業ロールに対する要求もさらに高くかつ多様化している。
例えば、熱間仕上圧延における最終スタンドでは、圧延トラブル等で鋼板が折り畳まれた状態で圧延されるという、いわゆる絞り圧延事故がしばしば発生する。このような絞り圧延事故が発生すると、作業ロール表面には非常に大きな熱負荷と面圧が瞬間的に負荷され、このため、作業ロール表面に粗大な亀裂、いわゆる絞りクラックが形成されることが多い。絞りクラックが形成されたままの作業ロールで圧延を続けると、繰り返し圧延応力の作用により絞りクラックから疲労亀裂が伝播して、ついには作業ロールの割損に至る。
【０００７】
絞り圧延事故の多くは、作業ロールのサーマルクラウンの増加により、ロールギャップが小さくなるためであると考えられている。ロールギャップが小さくなることにより、通板性が低下して、鋼板の蛇行や、鋼板の腹伸び、耳伸び等の圧延トラブルが生じて、鋼板が折り畳まれて圧延されるのである。
耐摩耗性に優れるハイス系ロールは、ロールの消耗量が少なくなるため、サーマルクラウンが見掛け上大きくなって通板性が低下するという問題があった。また、ハイス系ロールでは絞りクラックが発生しやすいという問題もあり、ハイス系ロールの熱間仕上圧延最終スタンドへの適用が制限されていた。
【０００８】
例えば、特開平８−73977 号公報、特開平10−183289号公報に記載された技術で製造された熱間圧延用複合ロールは、炭化物の強化により亀裂発生への抵抗が高いが、硬質な炭化物を多量に含有することから、過大な絞り圧延に遭遇した場合には亀裂が炭化物間を進展して粗大化し、同時に内層と外層の熱膨張係数の違いから、ロール外層に残留応力が存在することに起因して、亀裂の成長が著しく促進されて、スポーリングと呼ばれるロール表面の割損事故が発生する場合があり、熱間仕上圧延の後段スタンド用ロールとして、安定して使用できるまでの特性を有していないという問題があった。
【０００９】
また、特開平10−192916号公報に記載された技術で製造された熱間圧延用複合ロールは、軸材の熱膨張係数と熱伝達率を低下させ、軸材の熱膨張を抑制させることでロールのサーマルクラウンを減少させようとするものであるため、圧延中に最も熱膨張するロール外層の熱膨張の抑制が不十分であり、優れた通板性を確保できるほど圧延中の見掛けのサーマルクラウンを低減できず、圧延トラブルの発生を完全に抑制することができないという問題があった。
【００１０】
このような背景から、熱間仕上圧延の後段スタンドでも安定して使用可能なハイス系ロールが熱望されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、熱間仕上圧延の最終スタンドに安定して適用できる、優れた耐摩耗性と耐肌荒れ性を有し、さらに良好な通板性や耐絞りクラック性などの、耐事故性に優れた遠心鋳造製熱間圧延仕上後段スタンド用複合ロールを提供することを目的とする。また、本発明は、ロール製造時に折損事故が発生する可能性の非常に少ない熱間圧延用ロールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、ハイス系ロール外層材における耐摩耗性、耐肌荒れ性、耐事故性におよぼす合金元素配合量の影響について鋭意研究した。その結果、Cr、Mo含有量を高くし、ＶとNbを複合添加するとともに、Ｃ、CrおよびMo量を最適化することにより、熱膨張係数の低下、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性の向上が同時に可能であることを見いだした。
【００１３】
しかし、良好な通板性を確保し耐事故性を向上させるために、外層材の熱膨張係数を小さくすると、ロール熱処理時の冷却中に、外層材が収縮する量より内層材が収縮する量が非常に大きくなり、熱処理中のロールの内部応力や熱処理後のロールの残留応力を増加させることになる。この熱処理中の応力増加は、熱処理中のロール割損事故の原因となる。また、熱処理後の残留応力の増加は、絞り圧延に遭遇した際のロール表層部の剪断力を増大させ、絞りクラックの生成と粗大化を促進する原因になる。そこで、本発明者らは、残留応力の低い複合ロールを安定して製造するという観点から、内層材の熱収縮量を低減する必要があるという結論に達した。
【００１４】
本発明における複合ロールは、焼入れ後に 500℃前後の温度で応力弛緩処理を兼ねた焼戻処理が１回から複数回実施される。しかし、複合ロールの残留応力は、応力弛緩処理では大きく減少していないのが現状である。複合ロールの残留応力は、焼入れ時に発生した応力に起因しており、残留応力の低減のためには、焼入れ時に発生する応力を低減する必要がある。このことから、本発明者らは、ロール熱処理中の応力や熱処理後の残留応力を低減するには、焼入れ時に、内層材をベイナイト変態させ、変態膨張により内層材の収縮を見掛け上低減し、外層と内層の熱処理での熱収縮量差を低減できることに想到した。
【００１５】
本発明は、上記した知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、第１の本発明は、遠心鋳造で製造された外層と溶着一体化した内層を有する熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が、重量％でＣ：1.5 〜2.31 ％、Si：0.1 〜2.0 ％、Mn：0.1 〜2.0 ％、Cr：7 〜15％、Mo：2.5 〜10％、Ｖ：３〜10％、Nb：0.5 〜５％を含み、さらに次（１）、（２）式
0.27≦Mo (％) ／Cr (％) ≦0.8 ……（１）
Cr (％) ／Ｃ (％) ≧3.3 ……（２）
（ここで、Cr、Mo、Ｃ：各元素の含有量（重量％））
を同時に満足し、あるいはさらにCo：10％以下、Ni：３％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、かつ室温から300 ℃における平均熱膨張係数が11.5×10^-6／℃以下であり、さらに、前記内層が、重量％で、Ｃ：2.5 〜 4.O％、Si：1.5 〜 3.5％、Mn：0.3 〜 2.0％、Cr：0.1 〜 0.8％、Mo：0.1 〜 4.0％、Ｖ：0.1 〜 1.0％、Nb：0.09〜0.5 ％、Ni：1.5 超〜6.0 ％、Mg：0.02〜0.08％を含有し、あるいはさらにCo：10％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、面積率で20％以上のベイナイト相を含む組織を有することを特徴とする耐事故性に優れた熱間圧延仕上後段スタンド用複合ロールである。
【００１６】
また、第２の本発明は、遠心鋳造で製造された外層と内層との間に中間層を有し、該中間層を介して外層と内層が溶着一体化してなる熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が、重量％でＣ：1.5 〜2.31 ％、Si：0.1 〜2.0 ％、Mn：0.1 〜2.0 ％、Cr：７〜15％、Mo：2.5 〜10％、Ｖ：３〜10％、Nb：0.5 〜５％を含み、さらに前記（１）、（２）式を同時に満足し、あるいはさらにCo：10％以下、Ni：３％以下のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、かつ室温から300 ℃における平均熱膨張係数が11.5×10^-6／℃以下であり、さらに、前記内層が、重量％で、Ｃ：2.5 〜 4.O％、Si：1.5 〜 3.5％、Mn：0.3 〜 2.0％、Cr：0.1 〜 0.8％、Mo：0.1 〜 4.0％、Ｖ：0.1 〜 1.0％、Nb：0.09〜0.5 ％、Ni：1.5 超〜6.0 ％、Mg：0.02〜0.08％を含有し、あるいはさらにCo：10％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、面積率で20％以上のベイナイト相を含む組織を有することを特徴とする耐事故性に優れた熱間圧延仕上後段スタンド用複合ロールであり、また、第２の本発明では、前記中間層を、重量％で、Ｃ：1.5 〜３％、Si：0.5 〜3.5 ％、Mn：0.2 〜２％、Cr：1.0 〜6.0 ％、Mo：1.0 〜6.0 ％、Ｖ：３％以下、Nb：２％以下、Ni：４％以下を含有し、あるいはさらに Co ：８％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有するものとするのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の熱間圧延用複合ロールの外層の組成限定理由について説明する。なお、組成における％は重量％である。
Ｃ： 1.5〜2.31 ％
Ｃは、ロールの耐摩耗性を向上するための炭化物形成に必須な元素であり、本発明では 1.5〜2.31 ％の範囲に限定した。本発明の範囲にＣ量を調整することにより、共晶炭化物の多量晶出が抑制されて耐摩耗性と同時に、耐絞りクラック性（耐熱衝撃性）が向上する。Ｃ含有量が 1.5％未満では、炭化物量が不足して耐摩耗性、耐肌荒れ性が劣化する。一方、2.31％を超えると炭化物量が過多となり熱衝撃特性を劣化させ、同時に熱膨張係数をも増加させる。
【００１８】
Si： 0.1〜 2.0％
Siは、脱酸剤として作用するともに、Crと同様に基地に固溶して耐高温酸化性を高める作用もある。このような作用は、0.1 ％以上の含有で認められるが、2.0 ％を超えて添加しても効果が飽和し、経済的に不利となる。このため、Siは0.1 〜 2.0％の範囲に限定した。
【００１９】
Mn： 0.1〜 2.0％
Mnは、溶鋼中のＳをMnS として固定し、Ｓの悪影響を除去するために有用である。また、焼入れ性を向上する効果もある。このような効果を得るためには、0.1 ％以上の含有が必要である。しかし、2.0 ％を超えて含有するとオーステナイトが多量に残留してロール特性を劣化させる。このため、Mnは0.1 〜 2.0％の範囲に限定した。
【００２０】
Cr：７〜15％
Crは、耐摩耗性と耐肌荒れ性を向上させる強固なCr系炭化物を出現させるために必須の元素である。また、Crは、基地に固溶して熱膨張係数を効果的に低下させる作用を有する。さらにCrは、熱伝導率を低下させる強い作用をもち、外層から内層への熱伝達を抑制し、内層が熱膨張することによるサーマルクラウンの増大を抑制する重要な効果を有する。このような効果は、Cr７％以上の含有で認められる。Crが７％未満では、上記した効果が不足し、通板性の向上、耐摩耗性の向上を達成することが不可能となる。一方、15％を超えると炭化物が過多となって耐熱衝撃性が低下する。なお、より好ましくは７〜13％の範囲である。
【００２１】
Cr／Ｃ≧ 3.3
Cr／Ｃは、熱膨張係数に影響を及し、本発明では重要な因子であり、3.3 以上に限定する。Cr／Ｃが、 3.3未満では、基地に固溶するCr量が不足して、所定の熱膨張係数を達成できない。なお、好ましくはCr／Ｃは3.5 〜7.5 の範囲である。
【００２２】
Mo： 2.5〜10％
Moは、Cr炭化物およびMC炭化物中に濃化してこれらのCr系炭化物を強化し、耐肌荒れ性と耐摩耗性および耐熱衝撃性を著しく向上する効果を有する。また、Moは熱膨張係数の低下にも効果的に作用する。このような効果は、2.5 ％以上の含有で認められる。しかし、10％を超える含有は、脆弱なMo系の炭化物が多量に出現し、耐肌荒れ性と耐摩耗性が著しく劣化する。このため、Moは2.5 〜10％の範囲に限定した。
【００２３】
0.27≦Mo（％）／ Cr （％）≦0.8
本発明では、さらにMo/Cr が0.27〜0.8 の範囲となるようにCr含有量に応じMo含有量を調整する。Mo/Cr が0.27未満では、Cr系炭化物の強化が不十分であり、一方、0.8 を超えると、強化されたCr系炭化物に比べて脆弱なMo系の炭化物が多量に出現し、耐肌荒れ性と耐摩耗性が著しく劣化する。
【００２４】
Ｖ：３〜10％
Ｖは、硬質なMC炭化物を形成させ、耐摩耗性を向上させる効果を有し、一定レベルの耐摩耗性を得るために、ハイス系ロールとしては必須な元素である。耐摩耗性の向上は、３％以上の含有で認められるが、10％を超える含有は、溶湯の融点を上昇させるとともに溶湯の流動性を低下させ、遠心鋳造を困難にする。このため、Ｖは３〜10％の範囲に限定した。なお、好ましくは、３〜７％の範囲である。
【００２５】
Nb： 0.5〜５％
Nbは、Ｖと同様に硬質なMC炭化物を形成させ、さらにMoをより効果的にMC炭化物中に濃化させる作用を有し、本発明の範囲のCr、Moとの共存により耐摩耗性を著しく向上する。さらに、MC炭化物を粒状化して、亀裂生成への抵抗力を高める作用も有する。このような効果は、0.5 ％以上の含有で認められるが、５％を超えて添加しても効果が飽和するうえ、MC型炭化物の晶出温度を著しく上昇させ、MC型炭化物の著しい粗大化を招き、炭化物の偏析を助長する。なお、好ましくは、0.5 〜３％である。
【００２６】
Co：10％以下、Ni：３％以下のうちから選ばれた１種または２種
Coは、基地中に固溶するとともに、他元素の基地への固溶量を高めて基地をより強化する効果を有し、必要に応じ含有できる。また、Coは、熱膨張係数を低下する作用も有する。10％を超えて含有してもその効果が飽和するため、Coは10％を上限とするのが好ましい。
【００２７】
Niは、焼入れ性を向上させる作用があり、熱処理での変態挙動を制御するのに有用な元素であり、必要に応じ添加できる。しかし、耐摩耗性を劣化する作用も合わせもつため、３％以下に限定するのが好ましい。Ni含有量が３％を超えると、焼入れ性向上効果も飽和する。
さらに、本発明の外層では、下記の範囲内であれば、Ｗ、Ｂを含有してもよい。
【００２８】
Ｗ：１％以下
Ｗは、硬質な炭化物を形成する元素であり、１％以下であれば含有してもよい。しかし、１％を超えると、耐肌荒れ性や耐熱衝撃性が劣化する。
Ｂ：0.05％以下
Ｂは、Ｎと結合しＮを安定化させる作用を有するため、0.05％以下であれば含有してもよい。本発明では、Cr、Ｖ、Nbなどの合金元素を多量に含有するため、通常の大気溶解では多量のＮが不可避的に溶湯に混入し、Ｎの悪影響も懸念される。ＢはＮとともにＢＮを形成してＮを安定化する作用を有するため、Ｂを0.05％以下であれば含有してもよい。しかし、0.05％を超えると材質が脆くなる。
【００２９】
本発明の複合ロールの外層は、上記した成分以外は残部Feおよび不可避的不純物である。
また、本発明の複合ロールの外層は、室温から 300℃における平均熱膨張係数が11.5×10^-6／℃以下の低熱膨張係数を有する外層である。とくに、外層の熱膨張係数の低減は、ロールのサーマルクラウンを大幅に低減し、ロールの通板性向上に最も有効に作用する。室温から 300℃における平均熱膨張係数が11.5×10^-6／℃を超えると、ロールのサーマルクラウンが大幅に増大する傾向を有し、優れた通板性を確保できなくなる。
【００３０】
本発明の外層は、従来のハイスロールに比べて耐摩耗性も向上しているため、ロール消耗量が小さくなる。このため、外層が従来と同じに膨張すると、従来に比べ、あたかもロールが膨張したように見えてしまう。すなわち、摩耗量が小さくなった分だけ、見掛け上サーマルクラウンが増大したようにみえる。しかし、本発明のロールは、室温から 300℃における熱膨張係数を11.5×10^-6／℃以下と小さく限定されているため、実際にはサーマルクラウンが大幅に低下しており、従来のハイス系ロールに比べて見掛け上のサーマルクラウンも減少する。このため、本発明の熱間圧延用ロールは、通板性が向上するのである。
【００３１】
本発明では、外層を、上記した組成範囲とすることにより、平均熱膨張係数が小さく、耐摩耗性、耐熱衝撃性が向上したロールとなる。つぎに、平均熱膨張係数、耐摩耗性、耐熱衝撃性におよぼす外層組成の影響について、本発明者らが行った実験結果に基づき説明する。
表１に示す組成の溶湯を溶製し、遠心鋳造法で690 mmφのロール外層材（肉厚：80mm）とした。ついで、これら外層材を、1050℃に加熱したのち、焼入れし、さらに500 〜550 ℃で２回焼戻しを実施した。熱処理済み外層材から、試験片を採取し、摩耗試験、熱衝撃試験および熱膨張試験を実施した。
【００３２】
摩耗試験は、相手材（S45C）と試験片の２円盤すべり摩耗方式で実施した。回転数600rpmで回転させながら、相手材を800 ℃に加熱し、試験片を水冷し、試験片と相手材のすべり率を10％として、荷重 100kgで圧接しながら転動させた。この試験を相手材を更新して４回繰り返した後（転動回数：72000 回）、試験片の摩耗減量を測定した。
【００３３】
熱衝撃試験は、加熱回転した円板状の相手材（S45C）を25mm厚の板状の試験片に圧接し、圧接終了直後に水冷する方式で行った。相手材の温度は 800℃から1050℃の間（50℃ピッチ）で変化させた。この熱衝撃試験では、相手材の温度が高いほど試験片への熱負荷が大きくなり、試験片に熱衝撃亀裂が入りやすくなるため、亀裂が発生する温度が高いほど耐熱衝撃性が優れることを意味する。
【００３４】
熱膨張試験は、５mmφ×20mm長さの試験片を用いて、室温（20℃）〜300 ℃における平均熱膨張係数を測定した。
これらの結果を表２に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
本発明範囲の外層例（No.O-1〜No.O-7）では、従来例である外層材No.O-11 （NiG 鋳鉄）と比べて、いずれも摩耗量が1/10程度までに低減しており、極めて優れた耐摩耗性を有している。また、室温から 300℃における熱膨張係数も11.1×10^-6以下と極めて小さい熱膨張係数を有しており、サーマルクラウンの減少による通板性向上が期待できる。
【００３８】
さらに、本発明範囲の外層例（No.O-1〜No.O-7）では、熱衝撃試験における熱衝撃亀裂発生温度が1050℃以上と高く、耐熱衝撃性に優れ、絞りクラックの抑制が達成できる。
なお、本発明の範囲を外れた外層例（No.O-8〜No.O-10 ）は、熱膨張係数が大きいか、耐摩耗性、耐熱衝撃性のいずれかが劣化している。
【００３９】
外層例No.O-8は、Cr量とCr/Cが本発明の範囲を外れたため、熱膨張係数が大きく、耐摩耗性、耐熱衝撃性が著しく劣化している。
外層例No.O-9は、Ｃ量が本発明の範囲を外れたため、耐熱衝撃性が著しく劣化している。
外層例No.O-10 は、Ｗを多量に含有し、Nb量が本発明の範囲を外れたため、熱膨張係数が大きく、耐摩耗性と耐熱衝撃性が著しく劣化している。
【００４０】
本発明では、上記した組成の溶湯を、遠心鋳造法で外層としたのち、さらに内層を静置鋳造して、外層と内層が溶着一体化した複合ロールとする。
静置鋳造される内層は、鋳造性と機械的性質に優れた球状黒鉛鋳鉄を用いるのが好ましい。
つぎに、内層の組成について説明する。
【００４１】
Ｃ：2.5 〜 4.0％
Ｃは、鋳造性の向上と黒鉛を出現させるために添加される。Ｃ含有量が 2.5％未満では黒鉛の量が少なく、鋳造性が劣化し、引け巣が発生しやすくなる。一方、4.0 ％を超えると粗大な黒鉛が出現し内層材質が脆弱となる。このため、Ｃは 2.5〜 4.0％の範囲に限定する。
【００４２】
Si：1.5 〜 3.5％
Siは、Ｃと同様に鋳造性の向上と黒鉛化のために添加される。Si含有量が 1.5％未満では黒鉛化が不十分となり、炭化物の晶出が増加する。このため内層が硬脆化する。一方、 3.5％を超えて含有しても、黒鉛化の効果は飽和するうえ、形の崩れた黒鉛が出現しやすくなり、内層強度が低下する。このため、Siは1.5 〜3.5 ％の範囲に限定する。
【００４３】
Mn：0.3 〜 2.0％
Mnは、溶湯中のＳをMnS として固定し、Ｓの悪影響を除去する作用を有する。このような作用は0.3 ％以上の含有で認められるが、２％を超えて含有すると内層材質が脆化する。
Cr：0.1 〜 0.8％
Crは、パーライト組織を安定にする作用を有し、内層強度を向上させ、さらに熱膨張係数を低下させる効果を有する。この効果は0.1 ％以上の含有で認められるが、0.8 ％を越えて含有すると共晶炭化物の晶出が増加して内層材質が硬脆化する。
【００４４】
Mo：0.1 〜 4.0％
Moは、焼入れ性を向上させる元素であり、内層の熱膨張係数を低下させる作用も有している。この効果を得るためには 0.1％以上含有させる必要があるが、4.0 ％を超えて含有すると炭化物の晶出量が増加して内層材質が硬脆化する。
Ｖ：0.1 〜１％
Ｖは、MC炭化物を形成し、脆弱なセメンタイトの出現を抑制するとともに、内層強度を上昇させる効果を有する。この効果を得るには0.1 ％以上の含有が必要である。一方、１％を超える含有は、内層材質を硬脆化させる。このため、Ｖは 0.1〜１％の範囲に限定する。
【００４５】
Nb：0.09〜0.5 ％
Nbは、Ｖと同様にMC炭化物を形成させ、脆弱なセメンタイトの出現を抑制するとともに、内層強度を上昇させる効果を有する。しかし、0.5 ％を超える含有は、内層材質を硬脆化させる。このため、Nbは0.09〜 0.5％に限定する。
Ni：1.5 超〜6.0 ％
Niは、ベイナイト組織を生成するための必須の元素である。1.5 ％以下の含有では、ベイナイト量が少なく、一方、6.0 ％を超えて含有しても効果が飽和するため、経済的に不利となる。このため、Niは1.5 超〜6.0 ％に限定するのが好ましい。
【００４６】
Mg：0.02〜0.08％
Mgは、黒鉛を球状化して強度を向上するために必須な元素である。黒鉛を球状化するためには、0.02％以上の含有を必要とする。0.02％未満では、黒鉛が球状化度合いが低下する。一方、0.08％を超えると白銑化しやすくなり、また、ドロスなどの介在物欠陥が多くなる。このため、Mgは0.02〜0.08％の範囲に限定する。
【００４７】
Co：10％以下
Coは、熱膨張係数を低下するのに効果をもち、必要に応じ含有できる。しかし、10％を超えて含有しても、効果が飽和する。このため、Coは10％以下に限定するのが好ましい。
なお、内層は、上記した成分以外は残部Feおよび不可避的不純物からなる。不可避的不純物として、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.03％以下とするのが好適である。
【００４８】
内層は、上記した組成を有する球状黒鉛鋳鉄とするのが好ましく、さらに安定したロール製造を可能とするため、面積率で20％以上のベイナイトを含む組織とする。
本発明の複合ロールの熱処理は、焼入れに引き続いて 400〜 600℃での焼戻し処理が１回から複数回実施される。外層と内層の熱処理中あるいは熱処理後の熱膨張差を低減するために、本発明の内層は、20％以上のベイナイトを含む組織とする。
【００４９】
本発明の熱延複合ロールでは、外層の熱膨張係数が小さいことから、内層の熱膨張係数が大きいと、ロール製造における熱処理時に内層と外層との収縮量差が著しく大きくなり、内層に過大な引張応力が、外層には過大な圧縮応力が発生する。内層の過大な引張応力は熱処理でのロール割損事故を発生させ、外層の過大な圧縮残留応力は粗大な絞りクラックの発生原因となる。このため、本発明では、内層を焼入れ時にベイナイトを生成する組成とし、ベイナイト変態による膨張によって内層における見掛けの熱収縮量を低減する。これにより、外層と内層の熱収縮量差を減少でき、内層、外層に発生する応力を制限し、ロール割損事故や粗大絞りクラックの生成を抑制する。
【００５０】
ベイナイト量が20％未満では、外層との熱収縮量の差が大きく、熱処理時の残留応力が低下しない。
本発明では、外層を上記した組成とし、さらに内層を、上記した組成範囲と組織とすることにより、外層との焼入れ時の熱収縮量差が顕著に減少し、熱処理時および熱処理後のロール残留応力を低減でき、製造時のロール割損、熱間圧延時の絞りクラック発生を抑制できる。つぎに、外層との焼入れ時の熱収縮量差におよぼす内層組成の影響について、実験結果に基づき説明する。
【００５１】
表３に示す内層組成の溶湯を溶製し、肉厚50mmの鋳造品を製造した。
まず、内層材から、熱膨張試験片を採取し、焼入れ時の熱収縮挙動、変態後の組織を調査した。なお、表１に示す外層材O-2 から同様の熱膨張試験片を採取し同様の調査を行った。
各材から採取した熱膨張試験片について、変態測定装置を用いて、1050℃に加熱したのち、複合ロール（700 mmφ）の焼入れ冷却速度に相当する冷却速度で室温（20℃）まで冷却し、各材の熱収縮量（＝熱収縮量／試験片長さ×100 ％）を測定した。熱膨張−温度曲線の１例を図１に示す。
【００５２】
図１から、本発明範囲の内層組成を有する内層材I-3 では、300 〜400 ℃間でベイナイト変態による大きな膨張が生じ、その結果、見掛け上の収縮が低減し、外層材O-1 との熱収縮量の差が低減していることがわかる。これに対し、本発明範囲外の内層組成を有する内層材I-5 では、ベイナイト変態による膨張がないため、外層材との熱収縮量の差は大きくなっている。
【００５３】
外層材O-1 と内層各材との焼入れ時熱収縮量差を表４に示す。
【００５４】
【表３】

【００５５】
【表４】

【００５６】
本発明範囲の内層組成を有する内層材（I-1 、I-2 、I-3 、I-4 ）では、ベナイト相の生成が多いため、焼入れ時熱収縮量は小さく、本発明範囲の外層組成を有する外層材（O-1 ）の焼入れ時熱収縮量との差が0.13〜0.25％と少なくなっている。これに対し、本発明範囲の内層組成範囲から外れる内層材（I-5 、I-6 ）では、ベナイト相の生成が少なく、外層材との熱収縮量差が0.29〜0.45％と大きくなっている。
【００５７】
ついで、内層材を、1050℃に加熱したのち、焼入れし、さらに540 ℃で２回焼戻しを実施した。熱処理済み内層材から、試験片を採取し、組織調査、および引張試験を実施し、引張強さを測定した。
これらの結果を表４に併記して示す。
表４から、本発明範囲の内層組成としベイナイト相を20％以上とすることにより、引張強さは、複合ロール内層として十分な580MPa以上の強度を有している。これに対し、本発明範囲を外れる組成の内層材（I-5 、I-6 ）では、ベイナイト相の生成量が少ないが引張強さは500MPa以上であった。Nb、Ｖ含有量が本発明範囲を外れる組成の内層材（I-7 ）では、ベナイト相の生成が多く、熱外層との収縮差は小さくなるが、引張強さが500MPa未満であり、複合ロールの内層としては不適である。
【００５８】
また、本発明の複合ロールでは、外層と内層の間に中間層を設け、内層と外層を溶着一体化させることができる。中間層は、外層を遠心鋳造法で製造したのち、遠心鋳造法で外層の内側に形成させるのが好ましい。中間層の存在は、外層と内層の熱膨張率、ヤング率などの物理的性質や機械的性質の隔たりを埋める緩衡層としての役割をもち、かつ、外層成分、とくに炭化物形成元素（Cr）が内層に過剰に混入し内層が硬脆化するのを防止するのに有効である。
【００５９】
中間層は、１〜３％のＣを含有した合金材料、例えば、過共析鋼、黒鉛鋼、鋳鉄系材料とするのが好ましい。さらにより好ましくは、外層と内層の中間あるいは内層と同等の熱膨張係数をもつことが、ロール製造上、あるいはロール使用上推奨される。
つぎに、中間層の好ましい組成について、説明する。
【００６０】
Ｃ：１〜３％
Ｃは、基地中に溶け込んで強度を確保する。Ｃ含有量が1 ％未満ではその効果が不十分であり、一方、３％を超えると、炭化物が多くなり靱性が低下する。このため、Ｃは1 〜3 ％に限定する。なお、好ましくは1.5 〜3 ％である。
Si：0.5 〜3.5 ％
Siは、硬脆化の抑制と鋳造性確保のため、0.5 ％以上必要である。しかし、3.5 ％を超えるて含有しても効果が飽和する。このため、Siは0.5 〜3.5 ％とするのが好ましい。
【００６１】
Mn：0.2 〜2 ％
Mnは、強度を向上させる効果があり、強度確保のためには0.2 ％以上の含有が必要であるが、２％を超える含有は効果が飽和する。このため、Mnは0.2 〜2 ％とするのが好ましい。
Cr：1.0 〜6.0 ％
Crは、熱膨張係数を低下させるのに有効であり、かつ熱伝導率を低下させる作用もあり、圧延材からの熱が内層に伝導して内層が熱膨張するのを防ぐ効果も併せ有する。これらの効果は、1.0 ％以上の含有で認められる。一方、6.0 ％を超える含有は、炭化物が過多となり、材質を劣化させる。
【００６２】
Mo：1.0 〜6.0 ％
Moは、熱膨張係数を低下させるのに有効であり、外層、内層の熱膨張係数に、近づけるには1.0 ％以上含有させることが好ましい。一方、6.0 ％を超えると脆質な炭化物が多量に出現し、材質を脆化させる。このため、Moは1.0 〜6.0 ％に限定するのが好ましい。
【００６３】
Ｖ：３％以下
Ｖは、中間層の強度を向上させる作用があり、中間層では必ず含有する。しかし、３％を超えて含有すると、中間層にミクロな引け巣が形成されやすくなり、中間層の強度が低下する。このため、Ｖは３％以下に限定するのが好ましい。
Nb：２％以下
Nbは、Ｖと同様に中間層の強度を向上させる作用があり、中間層では必ず含有する。しかし、２％を超えて含有すると、中間層にミクロな引け巣が形成されやすくなり、中間層の強度が低下する。このため、Nbは２％以下に限定するのが好ましい。
【００６４】
Ni：４％以下
Niは、焼入れ性を向上させるために重要な元素であり、中間層をベイナイト変態させるのに有効に作用し、中間層では必ず含有する。４％を超えて含有しても効果が飽和する。このため、Niは４％以下に限定するのが好ましい。
Co：８％以下
Coは、熱膨張係数を低下させる作用を有し、必要に応じ含有できる。８％を超えて含有してもその効果は変化がないため、８％以下に限定するのが好ましい。
【００６５】
なお、中間層は上記した成分以外は残部Feおよび不可避的不純物からなる。不可避的不純物としては、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.03％以下とするのが好適である。また、脱酸剤として、Al、Ti、Zr等を添加してもよい。
なお、本発明の複合ロールにおける中間層は、外層の平均熱膨張係数と内層の平均熱膨張係数との中間の平均熱膨張係数、または内層の平均熱膨張係数と同等の平均熱膨張係数を有するものであることが好ましい。
【００６６】
【実施例】
胴径 690mm、胴長2400mmの複合ロールを以下の手順で製造した。
遠心力 140Ｇで回転する鋳型内に、外層として肉厚80mmになるように、表５に示す組成の溶湯を鋳込んだ。外層が凝固した直後に、外層の内面に肉厚40mmに相当する中間層を鋳造して、外層の内面を７〜20mm再溶解させ、中間層と一体溶着させた。中間層が凝固した後に鋳型の回転を停止し、内層材を鋳造することによって外層−中間層−内層を一体溶着させた。外層の表面温度が80℃以下になるまで冷却した後、鋳型を解体した。
【００６７】
得られた複合ロールは、1050℃から焼入れし、引き続いて 500〜 550℃で３回以上焼戻しする熱処理を実施し、外層の硬さを77〜82Hsとした。
熱処理後、ロール胴端部から外層と中間層の試験材を採取した。外層は化学組成分析用試料、熱膨張試験用試験材を採取し、中間層はその肉厚中央部から化学組成分析用試料、組織観察用試験片を採取した。なお、内層についてはロール軸端の中心部から化学組成分析用試料と、組織観察用試験片を採取した。中間層、内層の組織は、光学顕微鏡で観察し、組織写真（20視野、倍率：100 倍）について画像解析装置によりベイナイト量を測定した。
【００６８】
各複合ロールの外層、中間層、内層の化学組成と、中間層、内層の組織（ベイナイト面積率）および外層の熱膨張係数を表５に示す。
【００６９】
【表５】

【００７０】
本発明例の外層は、いずれも低い熱膨張係数を有している。これに対し、本発明の外層組成範囲を外れる比較例（ロールNo. Ｃ、従来のハイス系ロール）では、高い熱膨張係数を有し、内層組成が本発明範囲を外れ、組織がベイナイトを含まないものとなっている。また、ロールNo. Ｄ（比較例）では、外層が本発明範囲であるが、内層が本発明範囲を外れているため、熱処理中にロール胴端部が割損した。この割損は、内層と外層の熱歪差に基づく過大な熱応力の発生に起因している。なお、仮に熱処理中にロールが割損せずに製造できたとしても、熱間圧延中に、ロールの熱膨張によって割損する可能性が大きく、また、絞り圧延が発生した場合には非常に大きな亀裂が生成しやすくなるものと考えられる。
【００７１】
ロールNo. Ｄを除く、ロールNo. Ａ〜No. Ｃの複合ロールを、熱間仕上圧延ミルのF7スタンドの作業ロールとして投入し、試験圧延を実施した。試験圧延は、圧延距離約200km とした。
本発明例（ロールNo. Ａ、No. Ｂ）は、鋼板の蛇行や耳伸び、腹伸び等の圧延トラブルの発生もなく、極めて良好な通板性が確認された。これに対し、比較例（ロールNo. Ｃ）（従来のハイス系ロール）では、鋼板に腹伸びが生じ、通板性の劣化が認められた。
【００７２】
圧延直後、ロールをミルから引き出し、ロール表面温度の低下推移とロール外径の収縮量の推移を４時間測定し、ロール全体としての見掛け上の熱膨張係数（見掛けの熱膨張係数）を求めた。なお、見掛けの熱膨張係数は、ロール内部の温度を表面温度と同じ温度とみなして熱膨張係数を算出した。このため、内層の温度が表面温度より低い場合にはロール全体の平均熱膨張係数より低くなる。
【００７３】
その結果を図１に示す。
図１から、本発明例（ロールNo. Ａ、Ｂ）では、比較例（ロールNo. Ｃ）（従来のハイス系ロール）と比べて見掛けの熱膨張係数が大幅に低下している。本発明の複合ロールは、外層にCrを多量含有していることにより、内層への熱伝導が抑制され見掛けの熱膨張係数が非常に小さくなっている。このことから、本発明の複合ロールは、サーマルクラウンの抑制効果が極めて大きいことが明らかである。
【００７４】
また、本発明の複合ロールの圧延肌は良好で、肌荒れの発生もなかった。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、熱間仕上圧延の最終スタンドにおいても、良好な通板性を有し、絞り圧延などの圧延トラブルを防止でき、安定した熱間仕上圧延が可能となり、さらに、ロールの耐摩耗性が向上しロール消耗量が減少し、ロール原単位が向上する。また、ロール製造時の割損が防止でき、ロールの安定製造が可能となる効果もある。
【００７６】
なお、本発明の複合ロールは、熱間仕上圧延後段スタンドに適用するのが好適であるが、耐摩耗性と耐肌荒れ性に優れるため熱延仕上げ前段用ロールあるいは熱延粗ミル用ロールとしても適用できることはいうまでもない。また、本発明の複合ロールは、中間層を省略した外層と内層の２層からなるロールとしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】各複合ロールの見掛けの熱膨張係数を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a centrifugally castable composite roll, and more particularly to a composite roll for hot rolling suitable for a post-finishing stand for hot rolling.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the progress of hot rolling technology has been remarkable, and accordingly, there has been a strong demand for improvement in characteristics of the hot rolling roll used, in particular, wear resistance. In response to such demands for improving wear resistance, the outer layer has a composition similar to that of high-speed tool steel, hard carbides are precipitated, and wear resistance is significantly improved (high-speed roll) ) Has been developed and put to practical use.
[0003]
For example, JP-A-8-73977 discloses, in terms of weight ratio, C: 2.5 to 4.0%, Si: 1.5% or less, Mn: 1.2% or less, Cr: 6.0 to 20%, Mo: 2.0 to 12%, V : High speed steel roll outer layer material for hot rolling having a composition satisfying 10 <6.5C-1.3V-0.7Nb ≦ 2Cr-2 is proposed, containing 3.0 to 10.0%, Nb: 0.6 to 5.0% . This composite roll has a low friction coefficient and is said to be excellent in wear resistance, skin resistance and banding resistance.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-183289 discloses that by weight ratio, C: 2.4 to 2.9%, Si: 1% or less, Mn: 1% or less, Cr: 12 to 18%, Mo: 3 to 9%, V : 3-8%, Nb: 0.5-4%, a roll for hot rolling having a high-speed outer layer having a composition satisfying 0.27 ≦ Mo / Cr <0.7 and C + 0.2Cr ≦ 6.2 has been proposed Yes. This hot rolling roll is considered to be extremely excellent in wear resistance with less segregation of carbides.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-192916 discloses that the thermal expansion coefficient at room temperature to 100 ° C. is 12 × 10 6 by continuous overlay casting.^-6A composite roll for hot rolling has been proposed in which an outer layer of a high-speed steel material is welded to the outer periphery of a shaft member having a heat conductivity of 0.12 cal / (cm · sec · ° C.) or less or less than / ° C. This roll is said to be excellent in abrasion resistance and skin resistance and to have a small thermal crown.
[0006]
However, the use environment of hot rolling rolls has become increasingly severe from the viewpoint of improving the quality of rolled products and efficient production. At the same time, with the diversification of steel plate types and sizes, the demand for hot rolling work rolls is increasing and diversifying, such as the need for ease of use of rolls has increased.
For example, in a final stand in hot finish rolling, a so-called drawing rolling accident in which a steel sheet is rolled in a folded state due to rolling trouble or the like often occurs. When such a drawing rolling accident occurs, a very large heat load and surface pressure are instantaneously applied to the surface of the work roll, so that a rough crack, that is, a so-called drawn crack may be formed on the surface of the work roll. Many. If rolling is continued with the work roll with the drawn crack formed, fatigue cracks propagate from the drawn crack due to repeated rolling stress, and eventually the work roll is broken.
[0007]
Many of the drawing and rolling accidents are thought to be because the roll gap becomes smaller due to an increase in the thermal crown of the work roll. By reducing the roll gap, the sheet passing property is lowered, and rolling troubles such as meandering of the steel sheet, belly elongation of the steel sheet, and ear elongation occur, and the steel sheet is folded and rolled.
A high-speed roll having excellent wear resistance has a problem that the thermal crown becomes apparently large and the sheet passing performance is lowered because the amount of wear of the roll is reduced. In addition, there is a problem that drawing cracks are likely to occur in the high-speed roll, and the application of the high-speed roll to the final hot rolling final stand has been limited.
[0008]
For example, a composite roll for hot rolling manufactured by the techniques described in JP-A-8-73977 and JP-A-10-183289 has a high resistance to cracking due to strengthening of carbides, but hard carbides. Therefore, if excessive rolling is encountered, cracks grow between carbides and become coarse, and at the same time, residual stress exists in the outer layer of the roll due to the difference in thermal expansion coefficient between the inner and outer layers. Because of this, the growth of cracks is significantly promoted, and a roll surface breakage accident called spalling may occur, and it is a characteristic that can be used stably as a roll for the stand after hot finishing rolling. There was a problem of not having.
[0009]
Moreover, the composite roll for hot rolling manufactured by the technique described in JP-A-10-192916 reduces the thermal expansion coefficient and heat transfer coefficient of the shaft material and suppresses the thermal expansion of the shaft material. Because it is intended to reduce the thermal crown of the roll, the thermal expansion of the outer layer of the roll, which is the most thermally expanded during rolling, is insufficiently suppressed, and the apparent thermal during rolling is sufficient to ensure excellent sheet-passability. There was a problem that the crown could not be reduced and the occurrence of rolling trouble could not be completely suppressed.
[0010]
From such a background, a high-speed roll that can be used stably even in a subsequent stand of hot finish rolling has been eagerly desired.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, has stable wear resistance and rough skin resistance, and can be stably applied to the final stand of hot finish rolling. Hot-rolling made of centrifugal casting with excellent accident resistance such as crackingFinishing stage standThe purpose is to provide a composite roll. Another object of the present invention is to provide a hot rolling roll that has a very low possibility of breakage during roll production.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied the influence of the alloying element amount on the wear resistance, rough skin resistance, and accident resistance in the high-speed roll outer layer material. As a result, Cr and Mo contents are increased, V and Nb are added together, and C, Cr and Mo contents are optimized to reduce thermal expansion coefficient, wear resistance, rough skin resistance and accident resistance. It was found that the improvement of sex is possible at the same time.
[0013]
However, if the thermal expansion coefficient of the outer layer material is reduced in order to ensure good plate-passability and improve accident resistance, the amount by which the inner layer material shrinks more than the amount by which the outer layer material shrinks during cooling during roll heat treatment. Becomes very large, increasing the internal stress of the roll during the heat treatment and the residual stress of the roll after the heat treatment. This increase in stress during the heat treatment causes a roll breakage accident during the heat treatment. Moreover, the increase in the residual stress after the heat treatment increases the shearing force of the roll surface layer when encountering drawing rolling, and causes the generation and coarsening of drawing cracks. Therefore, the present inventors have come to the conclusion that it is necessary to reduce the amount of heat shrinkage of the inner layer material from the viewpoint of stably producing a composite roll having a low residual stress.
[0014]
The composite roll in the present invention is subjected to a tempering process that doubles as a stress relaxation process at a temperature of about 500 ° C. after quenching. However, at present, the residual stress of the composite roll is not greatly reduced by the stress relaxation treatment. The residual stress of the composite roll is caused by the stress generated during quenching. In order to reduce the residual stress, it is necessary to reduce the stress generated during quenching. From this, in order to reduce the stress during the heat treatment of the roll and the residual stress after the heat treatment, the present inventors, during quenching, bainite transformation the inner layer material, apparently reduced shrinkage of the inner layer material by transformation expansion, It was conceived that the heat shrinkage difference in heat treatment between the outer layer and the inner layer can be reduced.
[0015]
  The present invention has been completed based on the above findings.
  That is, the first aspect of the present invention is a composite roll for hot rolling having an inner layer welded and integrated with an outer layer produced by centrifugal casting, and the outer layer is C: 1.5 to% by weight.2.31 %,Si: 0.1-2.0%, Mn: 0.1-2.0%, Cr: 7-15%, Mo: 2.5-10%, V: 3-10%, Nb: 0.5-5%, and further (1), (2) Formula
          0.27 ≦ Mo (%) / Cr (%) ≦ 0.8 (1)
                Cr (%) / C (%) ≧ 3.3 (2)
(Where Cr, Mo, C: content of each element (% by weight))
At the same time, or further comprising one or two selected from Co: 10% or less, Ni: 3% or less, the balance Fe and inevitable impurities, and from room temperature to 300% Average coefficient of thermal expansion at 1 ℃ is 11.5 × 10^-6C: 2.5-4.O%, Si: 1.5-3.5%, Mn: 0.3-2.0%, Cr: 0.1-0.8%, Mo: 0.1- 4.0%, V: 0.1-1.0%, Nb:0.09~ 0.5%, Ni: more than 1.5 ~ 6.0%, Mg: 0.02 ~ 0.08%, or Co: further containing 10% or less, the composition consisting of the remainder Fe and inevitable impurities, and the area ratio is 20% or more It is a composite roll for a post-stand with a hot rolling finish excellent in accident resistance, characterized by having a structure containing a bainite phase.
[0016]
  The second aspect of the present invention is a composite roll for hot rolling which has an intermediate layer between an outer layer and an inner layer manufactured by centrifugal casting, and the outer layer and the inner layer are welded and integrated through the intermediate layer. And the outer layer has a weight percentage of C: 1.5 to2.31 %,Si: 0.1-2.0%, Mn: 0.1-2.0%, Cr: 7-15%, Mo: 2.5-10%, V: 3-10%, Nb: 0.5-5%, and (1) (2) satisfying the formula at the same time, or further comprising one or two selected from Co: 10% or less, Ni: 3% or less, and having a composition comprising the balance Fe and inevitable impurities, And the average thermal expansion coefficient from room temperature to 300 ℃ is 11.5 × 10^-6C: 2.5-4.O%, Si: 1.5-3.5%, Mn: 0.3-2.0%, Cr: 0.1-0.8%, Mo: 0.1- 4.0%, V: 0.1-1.0%, Nb:0.09~ 0.5%, Ni: more than 1.5 ~ 6.0%, Mg: 0.02 ~ 0.08%, or Co: further containing 10% or less, the composition consisting of the remainder Fe and inevitable impurities, and the area ratio is 20% or more It is a composite roll for a hot-rolling finish post-stand having excellent accident resistance, characterized in that it has a structure containing a bainite phase. In the second aspect of the present invention, the intermediate layer is C% by weight. : 1.5-3%, Si: 0.5-3.5%, Mn: 0.2-2%, Cr: 1.0-6.0%, Mo: 1.0-6.0%, V: 3% or less, Nb: 2% or less, Ni: 4% Contains:Or even more Co : 8% or less,It is preferable to have a composition comprising the balance Fe and inevitable impurities.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  First, the reasons for limiting the composition of the outer layer of the composite roll for hot rolling according to the present invention will be described. In addition,% in a composition is weight%.
  C: 1.5 ~2.31 %
  C is an element essential for carbide formation for improving the wear resistance of the roll.2.31 %It was limited to the range. By adjusting the amount of C within the range of the present invention, a large amount of eutectic carbide is prevented from being crystallized, and at the same time, wear resistance and draw crack resistance (thermal shock resistance) are improved. If the C content is less than 1.5%, the amount of carbide is insufficient and the wear resistance and rough skin resistance deteriorate. on the other hand,2.31If it exceeds 50%, the amount of carbide becomes excessive and the thermal shock characteristics are deteriorated, and at the same time, the thermal expansion coefficient is increased.
[0018]
Si: 0.1-2.0%
Si acts as a deoxidizer and, like Cr, has the effect of increasing the resistance to high-temperature oxidation by dissolving in a matrix. Such an action is recognized at a content of 0.1% or more, but even if added over 2.0%, the effect is saturated, which is economically disadvantageous. For this reason, Si was limited to the range of 0.1 to 2.0%.
[0019]
Mn: 0.1-2.0%
Mn is useful for fixing S in molten steel as MnS and removing the adverse effects of S. It also has the effect of improving hardenability. In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is necessary. However, if the content exceeds 2.0%, a large amount of austenite remains and roll characteristics are deteriorated. For this reason, Mn was limited to the range of 0.1 to 2.0%.
[0020]
Cr: 7-15%
Cr is an essential element for the emergence of strong Cr-based carbides that improve wear resistance and rough skin resistance. In addition, Cr has a function of dissolving in the matrix and effectively reducing the thermal expansion coefficient. Further, Cr has a strong effect of lowering the thermal conductivity, has an important effect of suppressing heat transfer from the outer layer to the inner layer, and suppressing an increase in thermal crown due to thermal expansion of the inner layer. Such an effect is recognized when the Cr content is 7% or more. If Cr is less than 7%, the above-described effects are insufficient, and it becomes impossible to achieve improvement in sheet-passability and improvement in wear resistance. On the other hand, if it exceeds 15%, the carbide is excessive and the thermal shock resistance is lowered. In addition, More preferably, it is 7 to 13% of range.
[0021]
Cr / C ≧ 3.3
Cr / C affects the thermal expansion coefficient and is an important factor in the present invention, and is limited to 3.3 or more. When Cr / C is less than 3.3, the amount of Cr dissolved in the base is insufficient, and the predetermined thermal expansion coefficient cannot be achieved. In addition, Preferably Cr / C is the range of 3.5-7.5.
[0022]
Mo: 2.5-10%
Mo concentrates in Cr carbide and MC carbide to strengthen these Cr-based carbides, and has the effect of significantly improving the rough skin resistance, wear resistance, and thermal shock resistance. Mo also effectively acts to lower the thermal expansion coefficient. Such an effect is recognized when the content is 2.5% or more. However, if the content exceeds 10%, a large amount of fragile Mo-based carbide appears, and the resistance to rough skin and wear resistance deteriorate significantly. For this reason, Mo was limited to the range of 2.5 to 10%.
[0023]
0.27 ≦ Mo (%) / Cr (%) ≦ 0.8
In the present invention, the Mo content is adjusted according to the Cr content so that Mo / Cr is in the range of 0.27 to 0.8. If Mo / Cr is less than 0.27, the strengthening of Cr carbide is insufficient. On the other hand, if it exceeds 0.8, a large amount of Mo-based carbide that is more fragile than the strengthened Cr carbide appears, resulting in rough skin resistance. And the wear resistance is significantly degraded.
[0024]
V: 3-10%
V has an effect of forming hard MC carbide and improving wear resistance, and is an essential element for a high-speed roll in order to obtain a certain level of wear resistance. An improvement in wear resistance is observed at a content of 3% or more, but a content exceeding 10% increases the melting point of the molten metal and decreases the fluidity of the molten metal, making centrifugal casting difficult. For this reason, V was limited to the range of 3 to 10%. In addition, Preferably, it is 3 to 7% of range.
[0025]
Nb: 0.5-5%
Nb, like V, has the effect of forming hard MC carbides and concentrating Mo more effectively in the MC carbides, and provides wear resistance by coexistence with Cr and Mo within the scope of the present invention. Remarkably improved. Furthermore, it has the effect | action which granulates MC carbide | carbonized_material and raises the resistance to crack formation. Such an effect is recognized when the content is 0.5% or more, but even if added over 5%, the effect is saturated, and the crystallization temperature of the MC type carbide is remarkably increased, and the MC type carbide is significantly coarsened. And promotes segregation of carbides. In addition, Preferably, it is 0.5 to 3%.
[0026]
One or two selected from Co: 10% or less, Ni: 3% or less
Co is dissolved in the base and has an effect of further strengthening the base by increasing the amount of other elements dissolved in the base, and can be contained if necessary. Co also has the effect of reducing the thermal expansion coefficient. Even if the content exceeds 10%, the effect is saturated, so Co is preferably made 10% as the upper limit.
[0027]
Ni has an effect of improving hardenability, is an element useful for controlling the transformation behavior in heat treatment, and can be added as necessary. However, since it also has an effect of deteriorating the wear resistance, it is preferably limited to 3% or less. When the Ni content exceeds 3%, the effect of improving hardenability is saturated.
Furthermore, the outer layer of the present invention may contain W and B within the following ranges.
[0028]
W: 1% or less
W is an element that forms a hard carbide, and may be contained if it is 1% or less. However, if it exceeds 1%, the rough skin resistance and the thermal shock resistance deteriorate.
B: 0.05% or less
Since B has an action of binding to N and stabilizing N, it may be contained if it is 0.05% or less. In the present invention, since a large amount of alloy elements such as Cr, V, and Nb are contained, a large amount of N is inevitably mixed in the molten metal in normal melting, and there is a concern about the adverse effect of N. Since B has an action of forming BN together with N and stabilizing N, B may be contained as long as it is 0.05% or less. However, if it exceeds 0.05%, the material becomes brittle.
[0029]
The outer layer of the composite roll of the present invention is the remaining Fe and unavoidable impurities other than the components described above.
The outer layer of the composite roll of the present invention has an average coefficient of thermal expansion of 11.5 × 10 6 from room temperature to 300 ° C.^-6It is an outer layer having a low coefficient of thermal expansion of / ° C. or less. In particular, the reduction of the thermal expansion coefficient of the outer layer greatly reduces the thermal crown of the roll, and it works most effectively on improving the roll penetration of the roll. The average coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ℃ is 11.5 × 10^-6When it exceeds / ° C, the thermal crown of the roll tends to increase greatly, and excellent sheet passing properties cannot be ensured.
[0030]
Since the outer layer of the present invention has improved wear resistance compared to conventional high-speed rolls, the amount of roll consumption is reduced. For this reason, when the outer layer expands in the same manner as in the prior art, it looks as if the roll has expanded as compared with the prior art. That is, it seems that the thermal crown is apparently increased by the amount of wear. However, the roll of the present invention has a coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C of 11.5 × 10^-6Since the temperature is limited to less than / ° C., the thermal crown is actually greatly reduced, and the apparent thermal crown is also reduced as compared with the conventional high-speed roll. For this reason, the rollability of the hot rolling roll of the present invention is improved.
[0031]
In the present invention, by setting the outer layer to the above-described composition range, a roll having a small average thermal expansion coefficient and improved wear resistance and thermal shock resistance is obtained. Next, the influence of the outer layer composition on the average thermal expansion coefficient, wear resistance, and thermal shock resistance will be described based on the results of experiments conducted by the present inventors.
A molten metal having the composition shown in Table 1 was melted and formed into a roll outer layer material (wall thickness: 80 mm) of 690 mmφ by centrifugal casting. Subsequently, these outer layer materials were heated to 1050 ° C., quenched, and further tempered twice at 500 to 550 ° C. Test pieces were sampled from the heat-treated outer layer material and subjected to wear test, thermal shock test and thermal expansion test.
[0032]
The wear test was carried out by the two-disk sliding wear method of the counterpart material (S45C) and the test piece. While rotating at a rotation speed of 600 rpm, the mating material was heated to 800 ° C., the test piece was cooled with water, and the sliding rate between the test piece and the mating material was set to 10% and rolled while being pressed with a load of 100 kg. After this test was repeated 4 times after updating the counterpart material (number of rolling: 72000 times), the weight loss of the test piece was measured.
[0033]
The thermal shock test was performed by a method in which a heated disk-shaped mating material (S45C) was pressed against a 25 mm-thick plate-shaped test piece and water-cooled immediately after completion of the pressure welding. The temperature of the mating material was varied between 800 ° C and 1050 ° C (50 ° C pitch). In this thermal shock test, the higher the temperature of the mating material, the greater the thermal load on the test piece and the easier it is for the thermal shock cracks to enter the test piece. Therefore, the higher the temperature at which cracks occur, the better the thermal shock resistance. means.
[0034]
In the thermal expansion test, an average thermal expansion coefficient at room temperature (20 ° C.) to 300 ° C. was measured using a test piece having a length of 5 mmφ × 20 mm.
These results are shown in Table 2.
[0035]
[Table 1]

[0036]
[Table 2]

[0037]
In the outer layer examples (No.O-1 to No.O-7) within the scope of the present invention, the wear amount is about 1/10 compared to the conventional outer layer material No.O-11 (NiG cast iron). And extremely excellent wear resistance. The coefficient of thermal expansion from room temperature to 300 ° C is also 11.1 × 10^-6It has a very small thermal expansion coefficient as follows, and can be expected to improve the plate-passability by reducing the thermal crown.
[0038]
Furthermore, in the outer layer examples (No.O-1 to No.O-7) within the scope of the present invention, the thermal shock cracking temperature in the thermal shock test is as high as 1050 ° C. or higher, excellent in thermal shock resistance, and suppressing cracking. Can be achieved.
The outer layer examples (No. O-8 to No. O-10) outside the scope of the present invention have a large thermal expansion coefficient, or have deteriorated either wear resistance or thermal shock resistance.
[0039]
In the outer layer example No. O-8, since the Cr amount and Cr / C are out of the range of the present invention, the thermal expansion coefficient is large, and the wear resistance and the thermal shock resistance are remarkably deteriorated.
In the outer layer example No. O-9, the thermal shock resistance is remarkably deteriorated because the C content is out of the range of the present invention.
Outer layer example No. O-10 contains a large amount of W and the amount of Nb is out of the range of the present invention. Therefore, the thermal expansion coefficient is large, and the wear resistance and thermal shock resistance are remarkably deteriorated.
[0040]
In the present invention, the molten metal having the above composition is formed into an outer layer by centrifugal casting, and the inner layer is further statically cast to form a composite roll in which the outer layer and the inner layer are welded and integrated.
For the inner layer to be statically cast, it is preferable to use spheroidal graphite cast iron having excellent castability and mechanical properties.
Next, the composition of the inner layer will be described.
[0041]
C: 2.5-4.0%
C is added to improve castability and to make graphite appear. If the C content is less than 2.5%, the amount of graphite is small, castability deteriorates, and shrinkage cavities tend to occur. On the other hand, if it exceeds 4.0%, coarse graphite appears and the inner layer material becomes brittle. For this reason, C is limited to the range of 2.5 to 4.0%.
[0042]
Si: 1.5-3.5%
Si, like C, is added for improving castability and graphitization. If the Si content is less than 1.5%, graphitization becomes insufficient and crystallization of carbides increases. For this reason, the inner layer becomes hard and brittle. On the other hand, if the content exceeds 3.5%, the effect of graphitization is saturated, and the deformed graphite tends to appear, and the inner layer strength is lowered. For this reason, Si is limited to the range of 1.5 to 3.5%.
[0043]
Mn: 0.3 to 2.0%
Mn has the effect of fixing S in the molten metal as MnS and removing the adverse effects of S. Such an effect is recognized at a content of 0.3% or more, but if it exceeds 2%, the inner layer material becomes brittle.
Cr: 0.1-0.8%
Cr has the effect of stabilizing the pearlite structure, has the effect of improving the inner layer strength, and further reducing the thermal expansion coefficient. This effect is recognized when the content is 0.1% or more. However, when the content exceeds 0.8%, crystallization of eutectic carbide increases and the inner layer material becomes hard and brittle.
[0044]
Mo: 0.1-4.0%
Mo is an element that improves hardenability and also has an action of reducing the thermal expansion coefficient of the inner layer. In order to obtain this effect, it is necessary to contain 0.1% or more, but if it exceeds 4.0%, the amount of carbide crystallization increases and the inner layer material becomes hard and brittle.
V: 0.1 to 1%
V forms MC carbide and suppresses the appearance of fragile cementite and has the effect of increasing the inner layer strength. In order to obtain this effect, a content of 0.1% or more is necessary. On the other hand, the content exceeding 1% causes the inner layer material to hard embrittle. For this reason, V is limited to the range of 0.1 to 1%.
[0045]
  Nb:0.09~ 0.5%
  Nb, like V, has the effect of forming MC carbide, suppressing the appearance of fragile cementite, and increasing the strength of the inner layer. However, the content exceeding 0.5% causes the inner layer material to hard brittle. For this reason, Nb0.09Limited to 0.5%.
  Ni: more than 1.5 to 6.0%
  Ni is an essential element for generating a bainite structure. If the content is less than 1.5%, the amount of bainite is small. On the other hand, if the content exceeds 6.0%, the effect is saturated, which is economically disadvantageous. For this reason, Ni is preferably limited to more than 1.5 to 6.0%.
[0046]
Mg: 0.02-0.08%
Mg is an essential element for improving the strength by spheroidizing graphite. In order to spheroidize graphite, it is necessary to contain 0.02% or more. If it is less than 0.02%, the degree of spheroidization of graphite decreases. On the other hand, when it exceeds 0.08%, whitening tends to occur, and inclusion defects such as dross increase. For this reason, Mg is limited to the range of 0.02 to 0.08%.
[0047]
Co: 10% or less
Co has an effect to lower the thermal expansion coefficient, and can be contained if necessary. However, even if the content exceeds 10%, the effect is saturated. For this reason, Co is preferably limited to 10% or less.
The inner layer is composed of the remaining Fe and unavoidable impurities other than the components described above. As unavoidable impurities, P: 0.05% or less and S: 0.03% or less are suitable.
[0048]
The inner layer is preferably made of spheroidal graphite cast iron having the above-described composition. In order to enable more stable roll production, the inner layer has a structure containing 20% or more bainite by area ratio.
In the heat treatment of the composite roll of the present invention, tempering at 400 to 600 ° C. is performed once to plural times following quenching. In order to reduce the difference in thermal expansion during or after heat treatment of the outer layer and the inner layer, the inner layer of the present invention has a structure containing 20% or more of bainite.
[0049]
In the hot-rolled composite roll of the present invention, since the thermal expansion coefficient of the outer layer is small, if the thermal expansion coefficient of the inner layer is large, the difference in shrinkage between the inner layer and the outer layer is significantly increased during heat treatment in roll production, and the inner layer is excessively large. Tensile stress is generated, and excessive compressive stress is generated in the outer layer. An excessive tensile stress in the inner layer causes a roll breakage accident during heat treatment, and an excessive compressive residual stress in the outer layer causes a coarse drawn crack. For this reason, in this invention, it is set as the composition which produces | generates a bainite at the time of quenching, and the apparent heat shrinkage amount in an inner layer is reduced by the expansion | swelling by a bainite transformation. Thereby, the difference in heat shrinkage between the outer layer and the inner layer can be reduced, the stress generated in the inner layer and the outer layer is limited, and roll breakage accidents and the generation of coarse drawn cracks are suppressed.
[0050]
If the amount of bainite is less than 20%, the difference in thermal shrinkage with the outer layer is large, and the residual stress during heat treatment does not decrease.
In the present invention, the outer layer has the above-described composition, and the inner layer has the above-described composition range and structure, so that the difference in thermal shrinkage during quenching with the outer layer is remarkably reduced, and the roll remains after heat treatment and after heat treatment. Stress can be reduced, and roll cracking during production and drawing cracking during hot rolling can be suppressed. Next, the influence of the inner layer composition on the heat shrinkage difference during quenching with the outer layer will be described based on experimental results.
[0051]
The molten metal having the inner layer composition shown in Table 3 was melted to produce a cast product having a wall thickness of 50 mm.
First, a thermal expansion test piece was collected from the inner layer material, and the heat shrinkage behavior during quenching and the structure after transformation were investigated. In addition, the same thermal expansion test piece was extract | collected from outer-layer material O-2 shown in Table 1, and the same investigation was conducted.
The thermal expansion test specimens collected from each material were heated to 1050 ° C using a transformation measuring device, and then cooled to room temperature (20 ° C) at a cooling rate corresponding to the quenching cooling rate of the composite roll (700 mmφ). The amount of heat shrinkage of each material (= heat shrinkage amount / test piece length × 100%) was measured. An example of the thermal expansion-temperature curve is shown in FIG.
[0052]
From FIG. 1, in the inner layer material I-3 having an inner layer composition within the range of the present invention, a large expansion due to the bainite transformation occurs between 300 and 400 ° C. As a result, the apparent shrinkage is reduced, and the outer layer material O-1 and It can be seen that the difference in the amount of heat shrinkage is reduced. On the other hand, in the inner layer material I-5 having an inner layer composition outside the scope of the present invention, since there is no expansion due to the bainite transformation, the difference in thermal shrinkage from the outer layer material is large.
[0053]
Table 4 shows the difference in heat shrinkage during quenching between the outer layer material O-1 and each of the inner layer materials.
[0054]
[Table 3]

[0055]
[Table 4]

[0056]
In the inner layer material (I-1, I-2, I-3, I-4) having an inner layer composition within the range of the present invention, the amount of heat shrinkage during quenching is small because of the large amount of benite phase, and the outer layer within the range of the present invention. The difference between the amount of heat shrinkage during quenching of the outer layer material (O-1) having the composition is as small as 0.13 to 0.25%. On the other hand, in the inner layer material (I-5, I-6) deviating from the inner layer composition range of the present invention range, the formation of the benite phase is small and the difference in thermal shrinkage with the outer layer material is as large as 0.29 to 0.45%. Yes.
[0057]
Next, the inner layer material was heated to 1050 ° C., quenched, and further tempered twice at 540 ° C. Test pieces were collected from the heat-treated inner layer material, subjected to a structure investigation and a tensile test, and the tensile strength was measured.
These results are shown together in Table 4.
From Table 4, by setting the inner layer composition within the range of the present invention to 20% or more of the bainite phase, the tensile strength has a strength of 580 MPa or more sufficient as the inner layer of the composite roll. On the other hand, in the inner layer materials (I-5, I-6) having a composition outside the scope of the present invention, the amount of bainite phase produced was small, but the tensile strength was 500 MPa or more. In the inner layer material (I-7) having a composition whose Nb and V contents are out of the range of the present invention, the benite phase is often generated and the shrinkage difference from the outer thermal layer is small, but the tensile strength is less than 500 MPa, and the composite It is not suitable as an inner layer of a roll.
[0058]
Moreover, in the composite roll of this invention, an intermediate | middle layer can be provided between an outer layer and an inner layer, and an inner layer and an outer layer can be welded and integrated. The intermediate layer is preferably formed inside the outer layer by centrifugal casting after the outer layer is manufactured by centrifugal casting. The presence of the intermediate layer serves as a buffer layer that fills the gap between physical and mechanical properties such as the thermal expansion coefficient and Young's modulus of the outer layer and inner layer, and the outer layer components, especially carbide-forming elements (Cr) This is effective for preventing the inner layer from being excessively mixed into the inner layer and causing the inner layer to become hard and brittle.
[0059]
The intermediate layer is preferably an alloy material containing 1 to 3% of C, for example, hypereutectoid steel, graphite steel, or cast iron material. Even more preferably, it is recommended for roll production or roll use to have a thermal expansion coefficient equal to or intermediate between the outer layer and the inner layer.
Next, a preferred composition of the intermediate layer will be described.
[0060]
C: 1-3%
C melts into the base to ensure strength. If the C content is less than 1%, the effect is insufficient. On the other hand, if it exceeds 3%, the amount of carbide increases and the toughness decreases. For this reason, C is limited to 1-3%. In addition, Preferably it is 1.5 to 3%.
Si: 0.5-3.5%
Si must be 0.5% or more to suppress hard embrittlement and ensure castability. However, even if the content exceeds 3.5%, the effect is saturated. For this reason, Si is preferably 0.5 to 3.5%.
[0061]
Mn: 0.2-2%
Mn has the effect of improving the strength, and in order to ensure the strength, the content of 0.2% or more is necessary, but the content exceeding 2% saturates the effect. For this reason, Mn is preferably 0.2 to 2%.
Cr: 1.0-6.0%
Cr is effective for lowering the thermal expansion coefficient, has the effect of lowering the thermal conductivity, and also has the effect of preventing heat from the rolled material from being conducted to the inner layer and causing the inner layer to thermally expand. These effects are recognized when the content is 1.0% or more. On the other hand, if the content exceeds 6.0%, the amount of carbide becomes excessive and the material deteriorates.
[0062]
Mo: 1.0-6.0%
Mo is effective for lowering the thermal expansion coefficient, and is preferably contained in an amount of 1.0% or more in order to approach the thermal expansion coefficients of the outer layer and the inner layer. On the other hand, if it exceeds 6.0%, a large amount of brittle carbides appear and the material becomes brittle. For this reason, Mo is preferably limited to 1.0 to 6.0%.
[0063]
  V: 3% or less
  V has the effect of improving the strength of the intermediate layer.In the middle layerThe However, when the content exceeds 3%, a micro shrinkage nest is easily formed in the intermediate layer, and the strength of the intermediate layer is lowered. For this reason, V is preferably limited to 3% or less.
  Nb: 2% or less
  Nb, like V, has the effect of improving the strength of the intermediate layer.In the middle layerThe However, if the content exceeds 2%, micro shrinkage cavities are easily formed in the intermediate layer, and the strength of the intermediate layer is reduced. For this reason, Nb is preferably limited to 2% or less.
[0064]
  Ni: 4% or less
  Ni is an important element for improving the hardenability, and works effectively to transform the intermediate layer into bainite.In the middle layerTo do. The effect is saturated even if the content exceeds 4%. For this reason, it is preferable to limit Ni to 4% or less.
  Co: 8% or less
  Co has the effect of reducing the thermal expansion coefficient, and can be contained if necessary. Even if the content exceeds 8%, the effect does not change, so it is preferable to limit the content to 8% or less.
[0065]
The intermediate layer is composed of the remaining Fe and unavoidable impurities other than the components described above. As unavoidable impurities, P: 0.05% or less and S: 0.03% or less are suitable. Further, Al, Ti, Zr or the like may be added as a deoxidizer.
The intermediate layer in the composite roll of the present invention has an average thermal expansion coefficient intermediate between the average thermal expansion coefficient of the outer layer and the average thermal expansion coefficient of the inner layer, or an average thermal expansion coefficient equivalent to the average thermal expansion coefficient of the inner layer. It is preferable.
[0066]
【Example】
A composite roll having a body diameter of 690 mm and a body length of 2400 mm was manufactured by the following procedure.
In a mold rotating with a centrifugal force of 140 G, a melt having the composition shown in Table 5 was cast so that the outer layer had a thickness of 80 mm. Immediately after the outer layer solidified, an intermediate layer corresponding to a thickness of 40 mm was cast on the inner surface of the outer layer, the inner surface of the outer layer was remelted by 7 to 20 mm, and integrally welded with the intermediate layer. After the intermediate layer solidified, the rotation of the mold was stopped, and the inner layer material was cast to integrally weld the outer layer-intermediate layer-inner layer. After cooling until the surface temperature of the outer layer reached 80 ° C. or lower, the mold was disassembled.
[0067]
The obtained composite roll was quenched from 1050 ° C. and subsequently subjected to a heat treatment of tempering at 500 to 550 ° C. three times or more, so that the hardness of the outer layer was 77 to 82 Hs.
After the heat treatment, test materials for the outer layer and the intermediate layer were collected from the roll barrel end. For the outer layer, a sample for chemical composition analysis and a test material for thermal expansion test were collected, and for the intermediate layer, a sample for chemical composition analysis and a specimen for tissue observation were collected from the center of the thickness. For the inner layer, a sample for chemical composition analysis and a specimen for tissue observation were collected from the center of the roll shaft end. The structure of the intermediate layer and the inner layer was observed with an optical microscope, and the amount of bainite was measured with an image analysis apparatus for a structure photograph (20 fields of view, magnification: 100 times).
[0068]
Table 5 shows the chemical composition of the outer layer, the intermediate layer, and the inner layer of each composite roll, the structure of the intermediate layer, the inner layer (bainite area ratio), and the thermal expansion coefficient of the outer layer.
[0069]
[Table 5]

[0070]
  The outer layers of the examples of the present invention all have a low coefficient of thermal expansion. In contrast, a comparative example (roll No.CThe conventional high-speed roll) has a high thermal expansion coefficient, the inner layer composition is out of the range of the present invention, and the structure does not contain bainite. Roll No.DIn (Comparative Example), the outer layer is within the scope of the present invention, but the inner layer is out of the scope of the present invention, so that the roll barrel end was damaged during the heat treatment. This breakage is caused by the generation of excessive thermal stress based on the thermal strain difference between the inner layer and the outer layer. Even if the roll can be manufactured without breaking during the heat treatment, there is a high possibility of breakage due to the thermal expansion of the roll during hot rolling, and it is very large when drawing rolling occurs. It is thought that cracks are likely to be generated.
[0071]
  Roll No.DRoll No. A to No.CThe composite roll was put in as a work roll for an F7 stand of a hot finish rolling mill, and test rolling was performed. In the test rolling, the rolling distance was about 200 km.
  Example of the present invention (Roll No. A,No.B) Was confirmed to have extremely good sheeting properties without occurrence of rolling troubles such as meandering, ear extension, and belly extension of the steel sheet. In contrast, the comparative example (Roll No.C) (Conventional high-speed roll), the abdominal elongation occurred in the steel sheet, and the deterioration of the sheet passing property was observed.
[0072]
Immediately after rolling, the roll was pulled out of the mill, and the transition of the roll surface temperature and the shrinkage of the roll outer diameter were measured for 4 hours to determine the apparent thermal expansion coefficient (apparent thermal expansion coefficient) of the entire roll. . The apparent thermal expansion coefficient was calculated by regarding the temperature inside the roll as the same temperature as the surface temperature. For this reason, when the temperature of an inner layer is lower than surface temperature, it becomes lower than the average thermal expansion coefficient of the whole roll.
[0073]
  The result is shown in FIG.
  From FIG. 1, the present invention example (Roll No. A, B) In the comparative example (Roll No.C) The apparent thermal expansion coefficient is greatly reduced compared to (conventional high-speed roll). Since the composite roll of the present invention contains a large amount of Cr in the outer layer, heat conduction to the inner layer is suppressed and the apparent thermal expansion coefficient is very small. From this, it is clear that the composite roll of the present invention has an extremely large thermal crown suppressing effect.
[0074]
In addition, the rolled skin of the composite roll of the present invention was good and there was no occurrence of rough skin.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, even in the final stand of hot finish rolling, it has good sheeting properties, can prevent rolling troubles such as draw rolling, enables stable hot finish rolling, and further, roll resistance. Abrasion is improved, roll consumption is reduced, and roll unit consumption is improved. Moreover, there is an effect that breakage at the time of roll production can be prevented and stable production of the roll becomes possible.
[0076]
Note that the composite roll of the present invention is preferably applied to a post-stand after hot finish rolling, but since it is excellent in wear resistance and rough skin resistance, it can also be used as a roll for the first stage of hot rolling finish or a roll for hot rolling rough mill. Needless to say, this is applicable. Further, it goes without saying that the composite roll of the present invention may be a roll composed of two layers of an outer layer and an inner layer in which the intermediate layer is omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing an apparent thermal expansion coefficient of each composite roll.

Claims

A composite roll for hot rolling having an inner layer which integrates welding and the outer layer produced by centrifugal casting, the outer layer, C a weight%: 1.5 ~ 2.31%, Si : 0.1 ~2.0%,
Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 7 to 15%,
Mo: 2.5 to 10%, V: 3 to 10%,
Nb: 0.5-5%
Furthermore, the following formulas (1) and (2) are satisfied at the same time, the composition is composed of the remaining Fe and inevitable impurities, and the average thermal expansion coefficient from room temperature to 300 ° C. is 11.5 × 10 ⁻⁶ / ° C. or less And the inner layer is, by weight,
C: 2.5-4.O%, Si: 1.5-3.5%,
Mn: 0.3 to 2.0%, Cr: 0.1 to 0.8%,
Mo: 0.1-4.0%, V: 0.1-1.0%,
Nb: 0.09 to 0.5%, Ni: more than 1.5 to 6.0%,
Mg: 0.02-0.08%
And a composition comprising the balance Fe and inevitable impurities, and a structure containing a bainite phase of 20% or more in area ratio, a composite roll for a hot-rolling finishing post-stand having excellent accident resistance.
Record
0.27 ≦ Mo (%) / Cr (%) ≦ 0.8 (1)
Cr (%) / C (%) ≧ 3.3 (2)
Here, Cr, Mo, C: Content of each element (% by weight)

A composite roll for hot rolling comprising an intermediate layer between an outer layer and an inner layer produced by centrifugal casting, wherein the outer layer and the inner layer are welded and integrated through the intermediate layer, wherein the outer layer is formed by weight% C: 1.5 to 2.31 %, Si: 0.1 to 2.0%,
Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 7 to 15%,
Mo: 2.5 to 10%, V: 3 to 10%,
Nb: 0.5-5%
Furthermore, the following formulas (1) and (2) are satisfied at the same time, the composition is composed of the remaining Fe and inevitable impurities, and the average thermal expansion coefficient from room temperature to 300 ° C. is 11.5 × 10 ⁻⁶ / ° C. or less And the inner layer is, by weight,
C: 2.5-4.O%, Si: 1.5-3.5%,
Mn: 0.3 to 2.0%, Cr: 0.1 to 0.8%,
Mo: 0.1-4.0%, V: 0.1-1.0%,
Nb: 0.09 to 0.5%, Ni: more than 1.5 to 6.0%,
Mg: 0.02-0.08%
And a composition comprising the balance Fe and inevitable impurities, and a structure containing a bainite phase of 20% or more in area ratio, a composite roll for a hot-rolling finishing post-stand having excellent accident resistance.
Record
0.27 ≦ Mo (%) / Cr (%) ≦ 0.8 (1)
Cr (%) / C (%) ≧ 3.3 (2)
Here, Cr, Mo, C: Content of each element (%)

The outer layer contains one or two selected from Co: 10% or less and Ni: 3% or less, in addition to the composition, in weight percent. A composite roll for a post-stand with a hot rolling finish excellent in accident resistance as described in 1.

The latter stage of hot rolling finishing with excellent accident resistance according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner layer further contains Co: 10% or less by weight in addition to the composition. Composite roll for stand.

The intermediate layer is, by weight,
C: 1.5-3%, Si: 0.5-3.5%,
Mn: 0.2-2%, Cr: 1.0-6.0%,
Mo: 1.0-6.0%, V: 3% or less,
Nb: 2% or less, Ni: contained 4% or less,
Or, further comprising Co: 8% or less, and having a composition comprising the balance Fe and unavoidable impurities, the post-stand after-rolling finish with excellent accident resistance according to any one of claims 2 to 4 Composite roll.