JP4339612B2 - Rolling roll for galvanized steel sheet excellent in spalling resistance and steel material for the rolling roll - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールと該ロール製造用の素材として有用な鋼材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
溶融亜鉛めっきラインでは、めっき鋼板の機械的性質を改善するために、めっき後の鋼板にスキンパス圧延が施される。また、電気亜鉛めっきラインの出側でも、めっき鋼板の平坦度や表面性状を調整するために、スキンパス圧延が施されることがある。スキンパス圧延とは、めっき直後の鋼板を圧延ロールで軽圧下する圧延を指し、圧延ロール表面へ亜鉛を付着させないためや潤滑性を向上させるために、水潤滑環境下で行なわれるのが一般的である。
【0003】
スキンパス圧延に用いられる圧延ロールは、溶製→加熱→鍛造→焼鈍→調質→(表面)焼入れ→仕上げ加工などの工程を経て製造され、必要に応じてさらにダル加工が施される。この圧延ロールを水潤滑環境下で使用し続けると、ロール表面に微細なふくれ疵が生じたり、更には該ふくれ疵の表面が剥離して微細なピット疵が発生することが知られている。ロール表面にこれらの疵が発生すると、この疵がめっき鋼板に転写されて品質劣化の原因となる。また、ロール表面に発生したこれらの疵は疲労亀裂の起点となり、亀裂がロール内部へ進展すると、最終的にスポーリングといわれる脆性破壊現象が生じる。
【0004】
そこで、圧延ロール表面に生じるスポーリングを低減するために種々の技術が提案されている。例えば特許文献1には、亜鉛系めっき鋼板用圧延ロールにクロムめっきを施し、めっき厚とめっき被膜中の水素含有量を限定することによりスポーリング現象を防止する技術が提案されている。しかしロール表面にめっきを施す技術では、▲1▼めっき時に水素が鋼材中へ侵入し易いのでスポーリングが発生し易く、鋼材中の水素含量を調整するために脱水素処理を施す必要がある、▲2▼めっき被膜の硬度が高いため鋼板を傷つける可能性がある、▲3▼めっき被膜が剥離すると該被膜は硬質のため鋼板を傷つける可能性がある、▲4▼めっき処理はコスト高のためロール原単位を増加させてしまう、▲5▼特にCrめっき被膜は平滑度が低いために、めっき表面を研磨しなければならず、その結果コスト高となる、等の問題があった。一方、特許文献2には、ロールの成分組成と表面硬度を規定する他、焼戻し温度条件を特定することによってロール表面損傷(スポーリング)の発生を抑えた亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールが提案されている。しかし本発明者らが検討したところ、この技術はスポーリングの発生防止という観点からすると満足し得るものとはいえず、改善の余地が残されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平2-30309号公報([特許請求の範囲]、第3頁左下欄等参照)
【特許文献2】
特開平6-17196号公報([特許請求の範囲]、[0033]、[0049]等参照)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロール素材としての原単位を高めることなくロール表面損傷の発生を防止できる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを提供すると共に、該圧延ロールの製造に好適な鋼材を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材とは、C:0.6〜1.2%(「質量%」の意味。以下同じ)、Si:0.3〜1.5%、Mn:1%以下(0%を含まない)、Ni:1%以下(0%を含む)、Cr:2〜6%、Mo:1%以下(0%を含まない)、を夫々含有する亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材において、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上を、合計で0.01〜0.30%含有すると共に、N:0.02%以下(0%を含む)に抑制し、残部がFeおよび不可避不純物からなる点に要旨を有する。本発明の鋼材では、更に他の元素として、V:0.01〜0.5%を含むことが好ましい。
【0008】
また、上記課題を解決することのできた本発明に係る耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールとは、上記成分組成の鋼材を用いて製造された圧延ロールであって、前記圧延ロールの表層部はマルテンサイトを主体とする組織であり、且つ、該ロールの表面硬度が80〜100(HS)を満たす点に要旨を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】
前述した通り、水潤滑環境下で使用される亜鉛めっき鋼板用圧延ロールの表面にはふくれ疵が発生し易く、この疵は最終的にスポーリングに発展することが知られている。その理由は次の様に考えられている。
【0010】
即ち、亜鉛めっき鋼板の圧延工程では、圧延ロール表面は亜鉛と水が共存する特殊な環境に曝される。この環境では水素が発生し易く、発生した水素はロール表面から内部へ拡散・侵入して微細な亀裂を誘発し、この亀裂は微細なふくれ疵に発展した後、さらに該ふくれ疵の表面が剥離して微細なピット疵になると考えられている。そして、ピット疵がさらに大きく剥離すると脆性破壊現象となって現れる。
【0011】
そこで本発明者らは、亜鉛と水が共存する特殊な環境で用いられる亜鉛めっき鋼板用圧延ロールに注目してスポーリング発生を抑制すべく、様々な角度から検討してきた。その結果、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上を含む鋼材を用いて圧延ロールを製造してやれば、上記課題が見事に解決されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明の作用効果について説明する。
【0012】
まず、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを製造する際に用いる鋼材について説明する。なお、本発明においてスポーリングとは、圧延ロール表面に発生する微細なふくれ疵やピット疵、亀裂、剥離などの表面性状不良を指し、従って耐スポーリングとは、これらの表面性状不良を生じ難い特性を意味する。
【0013】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用鋼材は、基本成分として、C:0.6〜1.2%、Si:0.3〜1.5%、Mn:1%以下(0%を含まない)、Ni:1%以下(0%を含む)、Cr:2〜6%、Mo:1%以下(0%を含まない)、を夫々含有するものである。これら構成元素の各含有量を定めた理由は次の通りである。
【0014】
C: 0.6 1.2
Cは、FeやCr,Mo等の合金元素と結合して硬い炭化物を形成し、ロールの表面硬度を高めると共に、耐摩耗性を向上させる元素である。また、後述する様に、Ti,Zr,HfおよびNbと化合して炭化物や炭窒化物を形成し、耐スポーリング性の向上にも寄与する。これらの効果を有効に発揮させるには、少なくとも0.6%含有させねばならず、好ましくは0.75%以上とするのがよい。しかし、C含量が1.2%を超えると、炭化物や炭窒化物が粗大化して塊状となったり、ネットワーク状の共晶炭化物が生成して靱性劣化の原因になるので、1.2%以下とする必要がある。好ましくは1.0%以下に抑えるのが良い。
【0015】
なお、本発明で規定するC含量とは鋼材中に含まれる全てのC量を指し、例えば鋼材中に含まれる合金元素と結合状態で存在している炭化物や炭窒化物中のC量、鋼材中に固溶している固溶C量などの総量である。
【0016】
Si: 0.3 1.5
Siは、鋼材に固溶して固溶硬化作用を発揮するほか、焼入れ性の改善や焼戻し軟化抵抗の増大にも寄与する有用な元素である。これらの効果を有効に発揮させるには、0.3%以上含有させる必要があり、好ましくは0.4%以上含有させるのがよい。しかし、Si含量が1.5%を超えると圧延ロール状に加工する際の鍛造性が低下するばかりでなく、ロール自体の耐クラック性や靱性も著しく低下するので、Si含量は1.5%以下に抑える必要がある。好ましくは1.0%以下とするのが推奨される。
【0017】
Mn: 1 %以下( 0 %を含まない)
Mnは、Siと同様に鋼材に固溶して固溶硬化、焼入れ性改善および焼戻し軟化抵抗の向上に寄与する。この様な作用を有効に発揮させるには0.2%以上(より好ましくは0.25%以上)含有させることが推奨される。但し、含量が1%を超えると、特に圧延ロールとしての耐クラック性を著しく劣化させるので、Mn含量は1%以下に抑制する必要がある。
【0018】
Ni: 1 %以下( 0 %を含む)
Ni含量が1%を超えると、ロールのスポーリング感受性を高めてスポーリングを発生し易くなるので、Ni含量は1%以下(より好ましくは0.80%以下)に抑制すべきである。但し、Niは鋼材に固溶して焼入れ性を向上させると共に、ロール自体の靱性を高める元素として作用するので、鋼種によっては必要に応じて含有させるのが好ましい場合がある。これらの作用を有効に発揮させるには、0.30%%以上(より好ましくは0.40%以上)、0.60%以下含有させることが推奨される。
【0019】
Cr: 2 6
Crは、FeやCと結合して(Cr,Fe)236や(Fe,Cr)3C等の複合炭化物を形成し、析出硬化に寄与する元素である。また、Crの一部は鋼材に固溶して焼入れ性の向上にも寄与する。これらの効果を発揮させるには、2%以上含有させるべきであり、好ましくは2.3%以上とするのが望ましい。しかし、Cr含量が6%を超えるとロールの靱性が著しく劣化するので、6%以下に抑える必要がある。好ましくは5.5%以下とするのが推奨される。
【0020】
Mo: 1 %以下( 0 %を含まない)
Moは、鋼内に固溶してロールの焼入れ性を向上させる元素であり、この効果を有効に発揮させるには0.1%以上(より好ましくは0.2%以上)含有させることが推奨される。但し、1%を超えるとMo6C型などの炭化物を形成し、ロールの耐クラック性や靱性を低下させるので、Mo含量は1%以下に抑制する必要がある。好ましくは0.9%以下とするのが望ましい。
【0021】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用鋼材は、上記基本成分に加えて、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上を、合計で0.01〜0.30%含有すると共に、N含量を0.02%以下に抑制したものである。これら構成元素の各含有量を定めた理由は次の通りである。
【0022】
Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上:合計で 0.01 0.30
Ti,Zr,HfおよびNb(以下、「Ti等」と称する場合がある)は、CやNと結合して炭化物や窒化物,炭窒化物(以下、「炭化物等」と称する場合がある)を形成し、ロールの耐スポーリング性を改善するうえで重要な元素である。これらの元素により耐スポーリング性が向上する理由は必ずしも明確にされている訳ではないが、次の様に考えている。
【0023】
即ち、亜鉛と水が共存する環境下では、亜鉛がイオン化する一方で(Zn→Zn2++2e-)、発生した吸着水素原子の一部は再結合(H+H→H2)して水素分子として鋼材外へ放出されるが、一部は鋼材内部へ侵入すると考えられる。この鋼材内部へ侵入した水素は、鋼材表面から内部へ拡散して、スポーリング発生の大きな原因となる。ところが、圧延ロール表面に上記Ti等の炭化物等が存在すると、吸着水素原子の再結合を促進して、鋼材外部への水素放出を増大させる。その結果、鋼材内部への水素侵入を抑制でき、スポーリング発生を低減できる。また水素がロール内部へ拡散・侵入したとしても、前記Ti等の炭化物等は好適な水素トラップサイトとして機能し、水素を無害化するため、耐スポーリング性が飛躍的に向上するものと考えられる。しかも、上記炭化物等は非常に硬質であるので、ロールの耐摩耗性も大幅に高める。
【0024】
本発明において炭化物等とは、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素および/または窒素が結合した炭化物や窒化物、炭窒化物である。即ち、1つの化合物中に、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素または窒素を少なくとも1種含む化合物を指す。従って、1つの化合物中に、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる元素が2種以上含まれる炭化物や窒化物,炭窒化物であっても構わない。
【0025】
こうした効果を有効に発揮させるには、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種の元素を単独で含有させる必要があり、この群から任意に選ばれる2種以上を組み合わせて含有させても勿論構わない。特にTiの炭化物等は水素との結合力が最も高いため最も好ましい。
【0026】
鋼材中に含有させるTi等は、上記効果を発揮させるには合計で0.01%以上含有させる必要がある。好ましくは0.02%以上、より好ましくは0.03%以上含有させるのが望ましい。しかし合計で0.30%を超えて過剰に含有させると、鋼材中に含まれるCやNと結合して粗大な炭化物や窒化物,炭窒化物が析出し、機械的特性を劣化させるので、上限は0.30%とする必要がある。好ましくは0.1%以下である。
【0027】
N: 0.02 %以下( 0 %を含む)
Nは、上記Ti等の元素と結合して窒化物や炭窒化物を形成し、耐スポーリング性の向上に寄与する元素であるが、N含量が0.02%を超えると、粗大な窒化物や炭窒化物を形成して機械的性質を劣化させると共に、スポーリング性が発生し易くなるので、N含量は0.02%以下(より好ましくは0.01%以下)に抑制すべきである。
【0028】
なお、Ti等を含有させた鋼材自体は従来から知られている。ところが、Ti等の元素とCやNが結合して生成する炭化物等は非常に硬質であるため、圧延ロール用鋼材中に含有させると研削性が著しく劣化する原因になると考えられており、Ti等を積極的に含有させた鋼材は圧延ロール用の素材として使用されていなかった。しかし、本発明者らが検討したところ、Ti等の含量を厳密に規定すると共に、C含量やN含量も併せて規定してやれば、Ti等を含有させた鋼材を圧延ロール用素材として採用しても従来の不具合を生じることはなく、むしろ上記Ti等の作用が顕著に発揮されることをつきとめた。よって、Ti等を含有させた鋼材を、亜鉛めっき鋼板用圧延ロール用の鋼材として用いること自体が新たな知見であると考えている。
【0029】
本発明の鋼材における上記基本成分以外の残部成分は実質的にFeであるが、これら以外にも微量成分を含み得る。こうした微量成分としては、不純物、特にPやSなどの不可避不純物が挙げられ、これら不可避不純物は本発明の効果を損なわない限度(例えば、数十ppm)で許容される。
【0030】
本発明の鋼材は、必要に応じて更に他の元素として、Vを0.01〜0.5%含有させることも有効である。好ましい範囲を定めた理由は、次の通りである。
【0031】
V: 0.01 0.5
Vは、Cと結合して非常に硬い炭化物(VC)を形成し、ロールの耐摩耗性を向上させる元素である。また、Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上とVを複合添加すると、VによってTiやZrなどの炭化物等が微細化されるので、炭化物等と母材の界面が増加して水素のトラップサイトを増やすこととなる。このため鋼材内部へ侵入してきた水素を確実にトラップすることができ、耐スポーリング性を一段と高める。これらの効果を有効に発揮させるには、0.01%以上含有させることが好ましい。より好ましくは0.05%以上含有させるのが推奨される。しかし、V含量が0.5%を超えると被削性が劣化するので、V含量は0.5%以下に抑えるのが好ましい。より好ましくは0.30%以下とするのが推奨される。
【0032】
なお、鋼材にVを単独添加した場合、VもTi等と同様にCやNと結合して炭化物等を形成するが、Vの炭化物等は、吸着水素原子の再結合を促進する効果が充分でないことを本発明者らは確認している。また、Vの炭化物等も水素トラップ効果を有しているが、そのトラップ力はTi等の炭化物等と比べると小さく、繰り返し応力が負荷される実機環境では一度トラップした水素を容易に放出すると考えられる。従って、鋼材にVを単独添加しても耐スポーリング性を改善できないと本発明者らは考えている。
【0033】
次に、本発明の亜鉛めっき用圧延ロールについて説明する。
【0034】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールは、上記成分組成の鋼材を用いて製造されるもので、特にロール中にTi等の炭化物等を生成させることによって耐スポーリング性を改善している。
【0035】
但し、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールは、その表面硬度を80〜100(HS)とする必要がある。圧延ロールのスポーリング性を改善するためには、表面硬度はできるだけ低い方が望ましいが、表面硬度が80(HS)未満ではロール表面に肌荒れを生じ易くなると共に、耐摩耗性も劣化するので、表面硬度は80(HS)以上とすることが重要となる。より好ましくは85(HS)以上とするのが望ましい。しかし、表面硬度が100(HS)を超えるとスポーリングが発生しやすくなるので、表面硬度は100(HS)以下とする必要がある。
【0036】
ここで、ロール表面とは、ロール最表面から深さが100mm程度までの領域を指し、本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールはこの領域における硬度が上記範囲となれば良い。なお、表面硬度の測定にはショア硬度計を用いれば良く、測定箇所は少なくとも5箇所とし、得られた測定結果の平均値を表面硬度とする。
【0037】
本発明の圧延ロールにおいては、ロール表面より内側(即ち、ロール内部)の硬度は特に限定されないが、圧延トルクを伝えるための充分な強度を確保するためには、ロール内部の硬度を25(HS)以上とするのが望ましい。しかし、ロール内部の硬度が45(HS)を超えると割れ感受性が高くなる傾向があるので、45(HS)以下とするのが望ましい。ロール内部とは、上記ロール表面より内側の領域を指す。
【0038】
上記好適範囲のロール表面硬度を満足させるには、ロール表層部の組織をマルテンサイト主体とすることが重要である。マルテンサイトは硬化組織だからである。なお、ロール表層部とは、ロール最表面からの深さで少なくとも100mmまでの領域を指す。また、マルテンサイト主体とは、ロール表層部を光学顕微鏡を用いて200〜1000倍で少なくとも10視野観察して算出したマルテンサイト組織の平均面積率が80%以上であることを意味し、数%であれば残留オーステナイト等の組織を含むことも許容できる。
【0039】
本発明の亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを製造する方法は特に限定されないが、例えばロール材に高周波焼入れまたは中周波焼入れを施し、その後に100〜200℃で焼き戻しを行なうことによって本発明で規定する要件を満足する圧延ロールが得られる。殊にロール表層部をマルテンサイト主体の組織とし、表面硬度で80〜100(HS)を確保するには、深く焼入れするために中周波焼入れを施すのが望ましい。
【0040】
本発明の圧延ロールは、めっき後の鋼板にスキンパス圧延を施す際に用いるロールとして好適に用いることができる。
【0041】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【0042】
実機の亜鉛めっき鋼板圧延ロールを模した試験片を作製し、実機環境を模擬した脆化試験を行なって耐スポーリング性と耐摩耗性を評価した。
【0043】
実施例1
下記表1に示す化学成分組成の鋼材を50kg真空溶解炉にて溶製し、鋳造してインゴットを作製した後、冷却した。このインゴットを熱間鍛造して直径:12mmの丸棒を作製した。この丸棒を930℃で2時間加熱してオーステナイト化した後、空冷した。得られた丸棒に対して、表面硬度を90(HS)前後に調整するために110〜150℃で2時間焼戻して試験片を得た。この試験片を用いて亜鉛と水が共存する環境下における圧延ロールの耐スポーリング性を実験的に比較評価した。
【0044】
試験片はダンベル状を呈しており、長さ:150mm、標線間距離:10mmである。両端のつかみ具部は断面が直径:8mmの円形状、中央の薄肉部は断面が直径:4mmの円形状である。試験片の両端には長さ約15mmのねじ部が形成されている。中央の薄肉部と両端のねじ部を除いた部分には、亜鉛めっきを施している。亜鉛めっきを施していない薄肉部は、人工欠陥部分を示しており、実機で用いる圧延ロール表面に亜鉛粉末が付着していない箇所を再現している。一方、亜鉛めっきを施している部分は、実機で用いる圧延ロール表面に亜鉛粉末が付着している箇所を再現している。
【0045】
得られた試験片を水に14日間浸漬し、これを図1に示すSSRT試験(Slow Strain Rate Technique;低歪み速度試験)機に装着して伸びを測定した。図1中、1は試験片、2はSSRT試験機を夫々示しており、3はSSRT試験機内の雰囲気を示している。試験片1は図中に示した矢印方向へ引張られ、伸びが測定される。このときSSRT試験機内の雰囲気は水とし、水中で測定された伸びをEl1とする。クロスヘッド速度は、2×10-3mm/minである。なお、水中で伸びを測定する理由は、この試験では測定に長時間を要するため、伸びの測定中も亜鉛と水が共存する実機環境を模擬するためである。即ち、亜鉛めっきが施されている部分と施されていない部分が水中存在することによって、亜鉛がイオン化する一方で、発生した吸着水素原子が薄肉部へ侵入する環境を模擬している。
【0046】
また、上記で用いたのと同じ試験片(水に14日浸漬しないもの)をそのままSSRT試験機に装着して伸びを測定した。このときSSRT試験機内の雰囲気は大気とし、大気中で測定された伸びをEl0とする。クロスヘッド速度は、2×10-3mm/minである。なお、大気中で伸びを測定する理由は、試験片そのものの特性を評価するためである。
【0047】
測定されたEl0とEl1から下記(1)式によりスポーリング感受性を算出し、この算出値に基づいて下記評価基準で耐スポーリング性を評価した。下記(1)式によるスポーリング感受性の算出値と評価結果を下記表2に示すと共に、スポーリング感受性の算出値をプロットしたグラフを図2に示す。
スポーリング感受性=1−El1/El0 ・・・(1)
【0048】
<耐スポーリング性の評価基準>
◎:スポーリング感受性の算出値が0.3未満であり、耐スポーリング性に極めて優れている
○:スポーリング感受性の算出値が0.3〜0.6未満であり、耐スポーリング性に優れている
×:スポーリング感受性の算出値が0.6以上であり、耐スポーリング性に劣る
【0049】
次に、水に14日間浸漬した後の試験片について、試験片中央の薄肉部(平行部:φ4mm×10mm)を切断し、試験片中へ侵入した水素量を水素昇温分析にて測定した。水素昇温分析は、真空中で、昇温速度:12℃/minで加熱し、50〜600℃の温度域に現れる水素放出ピークを積分して侵入水素量を算出した。算出結果を、下記表2に併せて示す。また、侵入水素量とスポーリング感受性の関係をプロットしたグラフを図3に示す。なお、図3中、●はNo.1〜5の結果、○はNo.6〜18の結果を夫々示している。
【0050】
次に、上記得られた試験片の表面硬度をビッカース硬度計で測定した。測定位置は試験片中央の薄肉部とし、負荷荷重:196N(20kgf)、加重保持時間:10秒とした。測定されたビッカース硬度をショア硬度に換算して結果を下記表2に併せて示す。なお、各試験片の表層部を光学顕微鏡を用いて200〜1000倍で10視野観察したところマルテンサイト主体の組織であった。
【0051】
【表1】

Figure 0004339612
【0052】
【表2】
Figure 0004339612
【0053】
表2や図2〜3から次の様に考察できる。No.1〜5は本発明で規定する何れかの要件を満足しない例である。No.1はTi等の元素を含有していない例、No.2はTi含量が本発明で規定する範囲より少ない例であり、侵入水素量が多く、耐スポーリング性を改善できていない。No.3はTi含量が本発明で規定する範囲より多い例であり、侵入水素量は低減できているものの、粗大なTi窒化物が析出し、機械的特性が劣化するので耐スポーリング性は改善できていない。No.4はTi等の元素を含有していない例であり、耐スポーリング性を改善できていない。No.5はN含量が本発明で規定する範囲より多い例であり、粗大な窒化物や炭窒化物を形成してスポーリングが発生し易くなる。一方、No.6〜18は本発明で規定する要件を満足する例であり、侵入水素量が少なく、耐スポーリング性を改善できている。
【0054】
実施例2
上記表1に示した化学成分組成の鋼材Gを用いて作製した試験片について、熱処理の条件を変更して表面硬度の異なる試験片を作製した。即ち、上記実施例1における空冷後の丸棒に対して、100〜200℃で2時間焼戻して表面硬度の異なる試験片を得た。
【0055】
得られた試験片を用いて、上記実施例1と同様にSSRT試験機で伸びを測定し、上記(1)式より算出したスポーリング感受性の値に基づいて耐スポーリング性を評価した。スポーリング感受性の算出値と評価結果を下記表3に示す。また、上記実施例1と同様に試験片の表面硬度を測定し、結果を下記表3に示す。
【0056】
次に、得られた熱処理後の試験片を用いて、ヘイドン1軸式摩耗試験機で摩耗試験を行った。摩耗試験の相手材には直径:10mmのアルミナを用い、荷重:9.8Nをかけながら1cm×1万回往復させた後の摩耗減量を測定して耐摩耗性を評価した。耐摩耗性の評価基準は次の通りであり、評価結果を下記表3に併せて示す。
【0057】
<耐摩耗性の評価基準>
○:摩耗量が10mg未満であり、耐摩耗性に優れる
△:摩耗量が10〜20mg未満
×:摩耗量が20mg以上であり、耐摩耗性に劣る
また、総合評価は、耐スポーリング性と耐摩耗性に基づいて下記基準で判断した。
【0058】
<総合評価の基準>
○:耐スポーリング性の評価が◎又は○で、且つ、耐摩耗性の評価が○
×:上記○以外の組み合わせ全て
【0059】
【表3】
Figure 0004339612
【0060】
表3から次の様に考察できる。No.19は本発明で規定する要件を満足する例であり、耐スポーリング性も耐摩耗性も良好である。これに対して、No.20とNo.21は表面硬度が小さいので、耐摩耗性が不充分である。No.22は表面硬度が大きいので、スポーリングを発生し易くなる。
【0061】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延ロールにクロムめっき等を施していないので、ロール原単位を高めることなくロール表面損傷の発生を防止できる耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロールを提供することができる。また、本発明によれば、前記圧延ロールの製造に有用な鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 SSRT試験機の概略説明図である。
【図2】 各試験片のスポーリング感受性をプロットしたグラフである。
【図3】 侵入水素量とスポーリング感受性の関係をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
1 試験片
2 SSRT試験機
3 SSRT試験機内の雰囲気[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling roll for galvanized steel sheet excellent in spalling resistance and a steel material useful as a material for producing the roll.
[0002]
[Prior art]
In the hot dip galvanizing line, in order to improve the mechanical properties of the plated steel sheet, skin pass rolling is applied to the steel sheet after plating. Further, skin pass rolling may be performed on the exit side of the electrogalvanizing line in order to adjust the flatness and surface properties of the plated steel sheet. Skin pass rolling refers to rolling in which a steel plate immediately after plating is lightly reduced with a rolling roll, and is generally performed in a water-lubricated environment in order to prevent zinc from adhering to the surface of the rolling roll and to improve lubricity. is there.
[0003]
A rolling roll used for skin pass rolling is manufactured through steps of melting, heating, forging, annealing, tempering, (surface) quenching, finishing, and the like, and further subjected to dull processing as necessary. It is known that when this rolling roll is continuously used in a water-lubricated environment, fine blisters are formed on the roll surface, and further, the surface of the blisters is peeled off to generate fine pit flaws. When these wrinkles occur on the roll surface, the wrinkles are transferred to the plated steel sheet and cause quality deterioration. Further, these wrinkles generated on the roll surface become the starting point of fatigue cracks, and when the cracks progress into the roll, a brittle fracture phenomenon called spalling finally occurs.
[0004]
Therefore, various techniques have been proposed to reduce spalling generated on the surface of the rolling roll. For example, Patent Document 1 proposes a technique for preventing a spalling phenomenon by applying chromium plating to a rolling roll for a zinc-based plated steel sheet and limiting the plating thickness and the hydrogen content in the plating film. However, in the technique of plating on the roll surface, (1) since hydrogen easily penetrates into the steel during plating, spalling is likely to occur, and it is necessary to perform a dehydrogenation treatment in order to adjust the hydrogen content in the steel. (2) There is a possibility of damaging the steel sheet because of the high hardness of the plating film. (3) When the plating film is peeled off, the film is hard and may damage the steel sheet. (4) The plating treatment is expensive. (5) In particular, there is a problem that the roll unit is increased. (5) In particular, since the Cr plating film has low smoothness, the plating surface must be polished, resulting in high costs. On the other hand, in Patent Document 2, there is a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling that regulates the composition of the roll and the surface hardness and suppresses the occurrence of roll surface damage (spoling) by specifying the tempering temperature condition. Proposed. However, as a result of studies by the present inventors, this technique is not satisfactory from the viewpoint of preventing the occurrence of spalling, and there remains room for improvement.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-30309 (see “Claims”, page 3, lower left column, etc.)
[Patent Document 2]
JP-A-6-17196 (see [Claims], [0033], [0049], etc.)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is for a galvanized steel sheet having excellent spalling resistance that can prevent the occurrence of roll surface damage without increasing the basic unit as a roll material. An object of the present invention is to provide a rolling roll and a steel material suitable for manufacturing the rolling roll.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The steel material for a galvanized steel sheet rolling roll excellent in spalling resistance according to the present invention that has solved the above problems is C: 0.6 to 1.2% (meaning “mass%”; the same applies hereinafter). , Si: 0.3 to 1.5%, Mn: 1% or less (excluding 0%), Ni: 1% or less (including 0%), Cr: 2 to 6%, Mo: 1% or less ( In the steel materials for galvanized steel sheet rolling rolls, each containing 1% or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb, 0.01 to 0.30% in total At the same time, N is suppressed to 0.02% or less (including 0%), and the gist is that the balance is made of Fe and inevitable impurities. In the steel material of this invention, it is preferable to contain V: 0.01-0.5% as another element further.
[0008]
Moreover, the rolling roll for galvanized steel sheets excellent in spalling resistance according to the present invention that has solved the above-mentioned problems is a rolling roll manufactured using a steel material having the above-described composition, and the rolling roll The surface layer part is a structure mainly composed of martensite and has a gist in that the surface hardness of the roll satisfies 80 to 100 (HS).
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As described above, it is known that blisters are likely to occur on the surface of a rolling roll for galvanized steel sheet used in a water-lubricated environment, and this wrinkle is finally developed into spalling. The reason is considered as follows.
[0010]
That is, in the rolling process of the galvanized steel sheet, the surface of the rolling roll is exposed to a special environment where zinc and water coexist. In this environment, hydrogen is likely to be generated, and the generated hydrogen diffuses and penetrates from the roll surface to the inside to induce fine cracks. After the cracks develop into fine blisters, the surface of the blisters further peels off. It is thought to be a fine pit trap. When the pits are further separated, a brittle fracture phenomenon appears.
[0011]
Accordingly, the present inventors have studied from various angles in order to suppress the occurrence of spalling by paying attention to a rolling roll for galvanized steel sheet used in a special environment in which zinc and water coexist. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved brilliantly by producing a rolling roll using a steel material containing one or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb, and the present invention has been completed. Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described.
[0012]
First, the steel material used when manufacturing the rolling roll for galvanized steel sheets of this invention is demonstrated. In the present invention, spalling refers to surface texture defects such as fine blisters, pit wrinkles, cracks, and peeling that occur on the surface of the rolling roll. Therefore, spalling resistance is unlikely to cause these surface texture defects. Means a characteristic.
[0013]
The steel materials for rolling rolls for galvanized steel sheets according to the present invention include, as basic components, C: 0.6 to 1.2%, Si: 0.3 to 1.5%, Mn: 1% or less (excluding 0%), Ni: 1% or less ( 0% is included), Cr: 2 to 6%, Mo: 1% or less (not including 0%). The reasons for determining the contents of these constituent elements are as follows.
[0014]
C: 0.6 ~ 1.2 %
C is an element that combines with alloy elements such as Fe, Cr, and Mo to form a hard carbide, increases the surface hardness of the roll, and improves the wear resistance. Further, as will be described later, it combines with Ti, Zr, Hf and Nb to form a carbide or carbonitride, which contributes to an improvement in spalling resistance. In order to exhibit these effects effectively, it should be contained at least 0.6%, preferably 0.75% or more. However, if the C content exceeds 1.2%, the carbides and carbonitrides become coarse and become agglomerates, or network-like eutectic carbides form and cause toughness deterioration. is there. Preferably, it should be suppressed to 1.0% or less.
[0015]
The C content defined in the present invention refers to the total amount of C contained in the steel material, for example, the amount of C in carbides or carbonitrides present in a bonded state with the alloy elements contained in the steel material, steel material. It is the total amount such as the amount of C dissolved in the solution.
[0016]
Si: 0.3 ~ 1.5 %
Si is a useful element contributing to the improvement of hardenability and the increase of temper softening resistance as well as exhibiting a solid solution hardening effect by dissolving in a steel material. In order to exhibit these effects effectively, it is necessary to contain 0.3% or more, preferably 0.4% or more. However, if the Si content exceeds 1.5%, not only the forgeability when processing into a rolled roll is lowered, but also the crack resistance and toughness of the roll itself are significantly reduced, so the Si content must be suppressed to 1.5% or less. There is. Preferably 1.0% or less is recommended.
[0017]
Mn: 1 %Less than( 0 % Not included)
Mn dissolves in the steel material in the same way as Si and contributes to solid solution hardening, hardenability improvement and temper softening resistance improvement. In order to effectively exhibit such an action, it is recommended to contain 0.2% or more (more preferably 0.25% or more). However, if the content exceeds 1%, crack resistance particularly as a rolling roll is remarkably deteriorated, so the Mn content must be suppressed to 1% or less.
[0018]
Ni: 1 %Less than( 0 %including)
If the Ni content exceeds 1%, the spalling sensitivity of the roll is increased and spalling is likely to occur, so the Ni content should be suppressed to 1% or less (more preferably 0.80% or less). However, since Ni acts as an element that improves the hardenability by solid solution in the steel material and enhances the toughness of the roll itself, it may be preferable to contain it depending on the steel type. In order to exert these effects effectively, it is recommended to contain 0.30 %% or more (more preferably 0.40% or more) and 0.60% or less.
[0019]
Cr: 2 ~ 6 %
Cr combines with Fe and C (Cr, Fe)twenty threeC6Ya (Fe, Cr)ThreeIt is an element that forms a composite carbide such as C and contributes to precipitation hardening. Moreover, a part of Cr is dissolved in the steel material and contributes to improvement of hardenability. In order to exert these effects, the content should be 2% or more, preferably 2.3% or more. However, if the Cr content exceeds 6%, the toughness of the roll is significantly deteriorated, so it is necessary to keep it to 6% or less. It is recommended that the content be 5.5% or less.
[0020]
Mo: 1 %Less than( 0 % Not included)
Mo is an element that dissolves in steel and improves the hardenability of the roll. It is recommended to contain 0.1% or more (more preferably 0.2% or more) to effectively exhibit this effect. However, if it exceeds 1%, Mo6Since carbides such as C-type are formed and the crack resistance and toughness of the roll are lowered, the Mo content must be suppressed to 1% or less. Preferably it is 0.9% or less.
[0021]
In addition to the above basic components, the steel material for rolling rolls for galvanized steel sheets according to the present invention contains 0.01 to 0.30% in total of at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb, and also has an N content. Is suppressed to 0.02% or less. The reasons for determining the contents of these constituent elements are as follows.
[0022]
One or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb: 0.01 ~ 0.30 %
Ti, Zr, Hf, and Nb (hereinafter sometimes referred to as “Ti etc.”) combine with C and N to form a carbide, nitride, carbonitride (hereinafter sometimes referred to as “carbide etc.”). Is an important element for improving the spalling resistance of the roll. The reason why the spalling resistance is improved by these elements is not necessarily clarified, but is considered as follows.
[0023]
That is, in an environment where zinc and water coexist, while zinc is ionized (Zn → Zn2++ 2e-), Some of the generated adsorbed hydrogen atoms are recombined (H + H → H2) And released as hydrogen molecules to the outside of the steel material, but some are thought to penetrate into the steel material. The hydrogen that penetrates into the steel material diffuses from the steel material surface to the inside, and becomes a major cause of spalling. However, if carbides such as Ti are present on the surface of the rolling roll, the recombination of adsorbed hydrogen atoms is promoted to increase hydrogen release to the outside of the steel material. As a result, hydrogen intrusion into the steel material can be suppressed, and spalling can be reduced. Even if hydrogen diffuses and penetrates into the roll, the carbides such as Ti function as suitable hydrogen trap sites and make the hydrogen harmless, so it is considered that the spalling resistance is drastically improved. . Moreover, since the carbides and the like are very hard, the wear resistance of the roll is also greatly improved.
[0024]
In the present invention, the carbide or the like is a carbide, nitride, or carbonitride in which at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and Nb is bonded to carbon and / or nitrogen. That is, the compound contains at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb and at least one carbon or nitrogen in one compound. Therefore, a single compound may be a carbide, nitride, or carbonitride containing two or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and Nb.
[0025]
In order to exert such an effect effectively, it is necessary to contain one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb alone, and a combination of two or more elements arbitrarily selected from this group is contained. Of course, it does not matter. In particular, Ti carbide is most preferable because it has the highest bonding strength with hydrogen.
[0026]
Ti or the like contained in the steel material needs to be contained in a total of 0.01% or more in order to exhibit the above effects. The content is preferably 0.02% or more, more preferably 0.03% or more. However, if it exceeds 0.30% in total, it will combine with C and N contained in the steel material, and coarse carbides, nitrides and carbonitrides will precipitate and degrade the mechanical properties, so the upper limit is It should be 0.30%. Preferably it is 0.1% or less.
[0027]
N: 0.02 %Less than( 0 %including)
N is an element that combines with the elements such as Ti to form nitrides or carbonitrides and contributes to the improvement of spalling resistance. However, when the N content exceeds 0.02%, coarse nitrides and N-content should be suppressed to 0.02% or less (more preferably 0.01% or less) because carbonitride is formed to deteriorate mechanical properties and spalling properties are likely to occur.
[0028]
In addition, the steel material itself containing Ti etc. is conventionally known. However, since carbides and the like formed by combining elements such as Ti and C or N are very hard, it is considered that if included in the steel material for rolling rolls, the grindability is significantly deteriorated. The steel material which contains etc. positively was not used as a raw material for rolling rolls. However, when the present inventors studied, while strictly specifying the content of Ti and the like, and also specifying the C content and the N content, a steel material containing Ti and the like was adopted as the material for the rolling roll. However, it has been found that the above-described effects of Ti and the like are remarkably exhibited without causing the conventional problems. Therefore, it is considered that the use of a steel material containing Ti or the like as a steel material for a rolling roll for a galvanized steel sheet is a new finding.
[0029]
The remaining component other than the above basic components in the steel material of the present invention is substantially Fe, but may contain trace components other than these. Examples of such a trace component include impurities, particularly unavoidable impurities such as P and S, and these unavoidable impurities are allowed as long as the effects of the present invention are not impaired (for example, several tens of ppm).
[0030]
It is also effective for the steel material of the present invention to contain V in an amount of 0.01 to 0.5% as another element as required. The reason for determining the preferred range is as follows.
[0031]
V: 0.01 ~ 0.5 %
V is an element that combines with C to form a very hard carbide (VC) and improves the wear resistance of the roll. Further, when V is added in combination with one or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb, carbides such as Ti and Zr are refined by V, so the interface between the carbide and the base material increases. This will increase the number of hydrogen trap sites. For this reason, hydrogen which has penetrated into the steel material can be reliably trapped, and the spalling resistance is further improved. In order to effectively exhibit these effects, it is preferable to contain 0.01% or more. More preferably 0.05% or more is recommended. However, since the machinability deteriorates when the V content exceeds 0.5%, the V content is preferably suppressed to 0.5% or less. More preferably, it is recommended to be 0.30% or less.
[0032]
In addition, when V is added alone to the steel material, V also combines with C and N to form carbides and the like, as with Ti and the like, but V carbides and the like are sufficiently effective in promoting recombination of adsorbed hydrogen atoms. The present inventors have confirmed that this is not the case. V carbides also have a hydrogen trapping effect, but the trapping power is smaller than that of Ti carbides and the like, and it is considered that once trapped hydrogen is easily released in an actual machine environment where repeated stress is applied. It is done. Therefore, the present inventors consider that the spalling resistance cannot be improved by adding V alone to the steel material.
[0033]
Next, the rolling roll for galvanization of this invention is demonstrated.
[0034]
The rolling roll for galvanized steel sheet according to the present invention is manufactured using a steel material having the above component composition, and in particular, spalling resistance is improved by generating carbides such as Ti in the roll.
[0035]
However, the rolling roll for galvanized steel sheet of the present invention needs to have a surface hardness of 80 to 100 (HS). In order to improve the spalling property of the rolling roll, it is desirable that the surface hardness is as low as possible. However, if the surface hardness is less than 80 (HS), the surface of the roll is likely to be rough, and the wear resistance is also deteriorated. It is important that the surface hardness is 80 (HS) or more. More preferably, 85 (HS) or more is desirable. However, if the surface hardness exceeds 100 (HS), spalling is likely to occur, so the surface hardness needs to be 100 (HS) or less.
[0036]
Here, the roll surface refers to a region having a depth of about 100 mm from the outermost surface of the roll, and the rolling roll for galvanized steel sheet according to the present invention may have a hardness in this region within the above range. In addition, a Shore hardness meter may be used for the measurement of the surface hardness, the measurement points are at least five, and the average value of the obtained measurement results is defined as the surface hardness.
[0037]
In the rolling roll of the present invention, the hardness inside the roll surface (that is, inside the roll) is not particularly limited, but in order to ensure sufficient strength for transmitting rolling torque, the hardness inside the roll is 25 (HS ) Or more is desirable. However, if the hardness inside the roll exceeds 45 (HS), the cracking susceptibility tends to increase, so it is desirable that the hardness be 45 (HS) or less. The inside of the roll refers to a region inside the roll surface.
[0038]
In order to satisfy the above-mentioned preferable range of roll surface hardness, it is important that the structure of the roll surface layer is mainly composed of martensite. This is because martensite is a hardened structure. In addition, a roll surface layer part points out the area | region to at least 100 mm in depth from a roll outermost surface. In addition, the martensite main body means that the average area ratio of the martensite structure calculated by observing at least 10 visual fields of the roll surface layer portion at 200 to 1000 times using an optical microscope is 80% or more, and several% If so, it is acceptable to include a structure such as retained austenite.
[0039]
The method for producing the rolling roll for galvanized steel sheet according to the present invention is not particularly limited. For example, the roll material is subjected to induction quenching or medium frequency quenching and then tempered at 100 to 200 ° C. A rolling roll that satisfies the requirements is obtained. In particular, in order to make the roll surface layer part a structure mainly composed of martensite and to secure a surface hardness of 80 to 100 (HS), it is desirable to perform medium frequency quenching for deep quenching.
[0040]
The rolling roll of this invention can be used suitably as a roll used when performing skin pass rolling to the steel plate after plating.
[0041]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
[0042]
Test pieces simulating actual galvanized steel sheet rolling rolls were prepared, and an embrittlement test simulating the actual environment was performed to evaluate the spalling resistance and wear resistance.
[0043]
Example 1
Steel materials having the chemical composition shown in Table 1 below were melted in a 50 kg vacuum melting furnace, cast to produce an ingot, and then cooled. This ingot was hot forged to produce a round bar having a diameter of 12 mm. The round bar was heated at 930 ° C. for 2 hours to austenite, and then air-cooled. The obtained round bar was tempered at 110 to 150 ° C. for 2 hours in order to adjust the surface hardness to about 90 (HS) to obtain a test piece. Using this specimen, the spalling resistance of the rolling roll in an environment where zinc and water coexist was experimentally evaluated.
[0044]
The test piece has a dumbbell shape, and the length is 150 mm and the distance between marked lines is 10 mm. The grip part at both ends has a circular shape with a cross section of 8 mm in diameter, and the thin part at the center has a circular shape with a cross section of 4 mm in diameter. Threaded portions having a length of about 15 mm are formed at both ends of the test piece. The portion except the central thin portion and the screw portions at both ends is galvanized. The thin-walled portion not subjected to galvanization shows an artificial defect portion, and reproduces a portion where zinc powder does not adhere to the surface of the rolling roll used in the actual machine. On the other hand, the galvanized part reproduces the part where the zinc powder adheres to the rolling roll surface used in the actual machine.
[0045]
The obtained test piece was immersed in water for 14 days and mounted on an SSRT test (Slow Strain Rate Technique) machine shown in FIG. 1 to measure elongation. In FIG. 1, 1 indicates a test piece, 2 indicates an SSRT tester, and 3 indicates an atmosphere in the SSRT tester. The test piece 1 is pulled in the direction of the arrow shown in the figure, and the elongation is measured. At this time, the atmosphere in the SSRT tester is water, and the elongation measured in water is El.1And Crosshead speed is 2 × 10-3mm / min. The reason for measuring the elongation in water is that this test takes a long time to measure, so that the actual machine environment in which zinc and water coexist during the elongation measurement is simulated. That is, the presence of the zinc-plated part and the non-plated part in water simulates an environment in which zinc is ionized while the generated adsorbed hydrogen atoms enter the thin-walled part.
[0046]
In addition, the same test piece as used above (not immersed in water for 14 days) was directly attached to an SSRT tester to measure elongation. At this time, the atmosphere in the SSRT tester is air, and the elongation measured in the air is El.0And Crosshead speed is 2 × 10-3mm / min. The reason for measuring the elongation in the atmosphere is to evaluate the characteristics of the test piece itself.
[0047]
Measured El0And El1The spalling sensitivity was calculated from the following equation (1), and the spalling resistance was evaluated based on the calculated value based on the following evaluation criteria. The calculated values and evaluation results of the spalling sensitivity according to the following formula (1) are shown in the following Table 2, and a graph plotting the calculated values of the spalling sensitivity is shown in FIG.
Spalling sensitivity = 1-El1/ El0    ... (1)
[0048]
<Evaluation criteria for spalling resistance>
A: The calculated value of the spalling sensitivity is less than 0.3, and the spalling resistance is extremely excellent.
○: Calculated value of spalling sensitivity is less than 0.3 to 0.6, and has excellent spalling resistance
X: The calculated value of spalling sensitivity is 0.6 or more, and is inferior in spalling resistance
[0049]
Next, for the test piece after being immersed in water for 14 days, the thin part (parallel part: φ4 mm × 10 mm) at the center of the test piece was cut, and the amount of hydrogen that had entered the test piece was measured by hydrogen temperature analysis. . In the hydrogen temperature rising analysis, heating was performed in a vacuum at a temperature rising rate of 12 ° C./min, and the hydrogen release peak appearing in the temperature range of 50 to 600 ° C. was integrated to calculate the amount of invading hydrogen. The calculation results are also shown in Table 2 below. A graph plotting the relationship between the amount of invading hydrogen and the spalling sensitivity is shown in FIG. In FIG. 3, ● represents the results of Nos. 1 to 5, and ○ represents the results of Nos. 6 to 18, respectively.
[0050]
Next, the surface hardness of the obtained test piece was measured with a Vickers hardness tester. The measurement position was the thin part at the center of the test piece, the load was 196 N (20 kgf), and the load retention time was 10 seconds. The measured Vickers hardness is converted to Shore hardness, and the results are also shown in Table 2 below. In addition, when the surface layer part of each test piece was observed by 10 visual fields at 200 to 1000 times using an optical microscope, it was a structure mainly composed of martensite.
[0051]
[Table 1]
Figure 0004339612
[0052]
[Table 2]
Figure 0004339612
[0053]
The following can be considered from Table 2 and FIGS. Nos. 1 to 5 are examples that do not satisfy any of the requirements defined in the present invention. No. 1 is an example that does not contain an element such as Ti, and No. 2 is an example in which the Ti content is less than the range defined in the present invention, and the amount of invading hydrogen is large and the spalling resistance cannot be improved. No. 3 is an example in which the Ti content is greater than the range specified in the present invention, and although the amount of invading hydrogen can be reduced, coarse Ti nitride precipitates and the mechanical properties deteriorate, so the spalling resistance is It has not improved. No. 4 is an example not containing an element such as Ti, and the spalling resistance cannot be improved. No. 5 is an example in which the N content is larger than the range specified in the present invention, and spalling is likely to occur by forming coarse nitrides or carbonitrides. On the other hand, Nos. 6 to 18 are examples that satisfy the requirements defined in the present invention, and the amount of intrusion hydrogen is small and the spalling resistance can be improved.
[0054]
Example 2
About the test piece produced using the steel material G of the chemical component composition shown in the said Table 1, the conditions of heat processing were changed and the test piece from which surface hardness differs was produced. That is, the air-cooled round bar in Example 1 was tempered at 100 to 200 ° C. for 2 hours to obtain test pieces having different surface hardness.
[0055]
Using the obtained test piece, the elongation was measured with an SSRT tester in the same manner as in Example 1, and the spalling resistance was evaluated based on the value of the spalling sensitivity calculated from the above equation (1). The calculated values and evaluation results of spalling sensitivity are shown in Table 3 below. Further, the surface hardness of the test piece was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3 below.
[0056]
Next, using the obtained heat-treated test piece, a wear test was performed with a Haydon uniaxial wear tester. Alumina having a diameter of 10 mm was used as a counterpart material for the wear test, and wear resistance was evaluated by measuring wear loss after reciprocating 1 cm × 10,000 times while applying a load of 9.8 N. The evaluation criteria for wear resistance are as follows, and the evaluation results are also shown in Table 3 below.
[0057]
<Evaluation criteria for wear resistance>
○: Wear amount is less than 10 mg, and wear resistance is excellent
Δ: Wear amount is less than 10 to 20 mg
X: Wear amount is 20 mg or more and inferior in wear resistance
Moreover, comprehensive evaluation was judged on the following reference | standard based on spalling resistance and abrasion resistance.
[0058]
<Comprehensive evaluation criteria>
○: Evaluation of spalling resistance is ◎ or ○, and evaluation of wear resistance is ○
×: All combinations other than the above ○
[0059]
[Table 3]
Figure 0004339612
[0060]
From Table 3, it can be considered as follows. No. 19 is an example that satisfies the requirements defined in the present invention, and has good spalling resistance and wear resistance. On the other hand, No. 20 and No. 21 have insufficient wear resistance due to their low surface hardness. No. 22 has a large surface hardness, so it tends to generate spalling.
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the rolling roll is not subjected to chrome plating or the like, a rolling roll for galvanized steel sheet excellent in spalling resistance capable of preventing the occurrence of roll surface damage without increasing the roll basic unit is provided. Can do. Moreover, according to this invention, the steel material useful for manufacture of the said rolling roll can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an SSRT testing machine.
FIG. 2 is a graph plotting the spalling sensitivity of each test piece.
FIG. 3 is a graph plotting the relationship between the amount of invading hydrogen and the spalling sensitivity.
[Explanation of symbols]
1 Test piece
2 SSRT testing machine
3 Atmosphere in SSRT testing machine

Claims (3)

質量%で、
C :0.6〜1.2%、
Si:0.3〜1.5%、
Mn:1%以下(0%を含まない)、
Ni:1%以下(0%を含む)、
Cr:2〜6%、
Mo:1%以下(0%を含まない)、を夫々含有する亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材において、
Ti,Zr,HfおよびNbよりなる群から選ばれる1種以上を、合計で0.01〜0.30%含有すると共に、
Nを0.02%以下(0%を含む)に抑制し、残部がFeおよび不可避不純物からなることを特徴とする耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板圧延ロール用鋼材。
% By mass
C: 0.6-1.2%
Si: 0.3 to 1.5%,
Mn: 1% or less (excluding 0%),
Ni: 1% or less (including 0%),
Cr: 2-6%
In steel materials for galvanized steel sheet rolling rolls, each containing Mo: 1% or less (excluding 0%),
Containing one or more selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf and Nb in a total of 0.01 to 0.30%,
A steel material for a galvanized steel sheet rolling roll excellent in spalling resistance, characterized in that N is suppressed to 0.02% or less (including 0%), and the balance is made of Fe and inevitable impurities.
更に他の元素として、V:0.01〜0.5%を含むものである請求項1に記載の鋼材。  Furthermore, the steel material of Claim 1 which contains V: 0.01-0.5% as another element. 請求項1または2に記載された鋼材を用いて製造された圧延ロールであって、
前記圧延ロールの表層部である最表面から深さ100mmまでの領域マルテンサイトの平均面積率が80%以上の組織であり、且つ、該ロールの表面硬度が80〜100(HS)を満たすことを特徴とする耐スポーリング性に優れた亜鉛めっき鋼板用圧延ロール。
A rolling roll manufactured using the steel material according to claim 1,
Area to a depth of 100mm from the outermost surface is a surface portion of said rolling roll, the average area ratio of martensite is 80% or more of the tissue, and the surface hardness of the roll satisfies the 80 to 100 (HS) A rolling roll for galvanized steel sheet having excellent spalling resistance.
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