JP4710904B2 - 継目無管圧延用ロール - Google Patents
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Description
本実施の形態による継目無管圧延用ロールは、ロール頸部とロール胴部とを備える。継目無管圧延用ロールとは、継目無管の穿孔又は圧延に利用されるロールである。具体的には、コーン型やバレル型のピアサロール、エロンゲータロール、マンドレルロール、レデューサロール及びサイザロールである。
継目無管圧延用ロールのロール胴部のうち、少なくとも表層は、以下の化学組成からなる。ここで、ロール胴部の表層とは、ロール胴部のうち、被加工材の穿孔又は圧延に利用される表層部分であって、ロール胴部の表面から所定深さを有する部分である。
以降、元素に関する%は質量%を示す。
Cは、黒鉛として晶出し、ロールの噛み込み性を向上する。Cはさらに、後述するV、W、Nbと結合してMC型の高硬度複合炭化物を生成し、ロールの耐摩耗性を向上する。しかし、Cを過剰に含有すれば、複合炭化物が過剰に生成され、ロールの噛み込み性が低下する。さらに、黒鉛が過剰に生成されるため、耐摩耗性が低下し、基地が脆化する。また、Cの過剰な含有は、耐熱き裂性を低下する。したがって、C含有量は1.5〜2.5%にする。
Mnは溶湯を脱酸する。Mnはさらに、鋼中のSと結合してMnSを生成し、基地の脆化を抑制する。しかし、Mnを過剰に含有すれば、靭性が低下する。したがって、Mn含有量は0.1〜2.0%にする。
Niは基地に固溶して強度を向上する。Niはさらに、黒鉛の晶出を促進する。しかし、Niを過剰に含有すれば、黒鉛が過剰に生成され、耐摩耗性が低下する。したがって、Ni含有量は0.5〜8.0%にする。好ましいNi含有量は0.9〜4.0%である。
Crは基地に固溶して強度を向上する。Crはさらに、Cと結合してM7C3型の高硬度複合炭化物を析出し、耐摩耗性及び靭性を向上する。しかし、Crを過剰に含有すれば、M7C3型の複合炭化物が過剰に生成するため、黒鉛やMC型の複合炭化物の生成が阻害される。M7C3型の複合炭化物の硬度は、MC型の複合炭化物の硬度よりも低いため、Crの過剰な含有は、かえって耐摩耗性を低下する場合がある。したがって、Cr含有量は0.1〜2.0%にする。
Moは基地に固溶して高温軟化抵抗を高める。Moはさらに、Cと結合してM6C型やM2C型等の複合炭化物を生成し、耐摩耗性を向上する。しかし、Moを過剰に含有すれば、黒鉛の生成が阻害される。したがって、Mo含有量は0.2〜5.0%にする。好ましいMo含有量は0.5〜4.5%である。
VはCと結合してMC型の高硬度複合炭化物を生成し、耐摩耗性を向上する。Vはさらに、結晶粒を微細化して靭性を向上する。しかし、Vを過剰に含有すれば、黒鉛の生成が阻害される。したがって、V含有量は0.1〜5.0%にする。好ましいV含有量は0.2〜4.0%である。
WはCと結合して高硬度複合炭化物を生成し、耐摩耗性を向上する。Wはさらに、基地に固溶して高温軟化抵抗を高める。しかし、Wを過剰に含有すれば、黒鉛の生成が阻害される。さらに、靭性や耐熱き裂性が低下し、偏析が起こりやすくする。したがって、W含有量は0.1〜5.0%にする。
NbはCと結合してMC型の高硬度複合炭化物を生成し、耐摩耗性を向上する。Nbはさらに、結晶粒を微細化して靭性及び耐熱き裂性を向上する。しかし、Nbの過剰な含有は、黒鉛の生成を阻害する。さらに、Nbの過剰な含有は、靭性や耐熱き裂性を低下する。したがって、Nb含有量は0.1〜5.0%にする。好ましいNb含有量は0.1〜4.5%である。
Coは、基地に固溶して基地の硬度及び高温軟化抵抗を高め、耐摩耗性を向上する。しかし、Coを過剰に含有すれば、炭化物の偏析が起こりやすくなり、基地の靭性が低下する。したがって、Co含有量は0.05〜2.0%にする。
[黒鉛量]
本実施の形態による継目無管圧延用ロールのロール胴部の表層は、黒鉛を含む。表層に含まれる黒鉛の面積率は0.5〜5.0%である。
継目無管圧延用ロールの表層のショア硬度は、30〜50(Hs)であるのが好ましい。ショア硬度が低すぎれば、耐摩耗性が低下し、ショア硬度が高すぎれば、噛み込み性が低下するためである。ショア硬度を30〜50とすれば、高い耐摩耗性が得られ、かつ、黒鉛により噛み込み性も維持できる。なお、継目無管圧延用ロールのショア硬度が上述の範囲外となっても、上記化学組成及び上記面積率の黒鉛を有すれば、噛み込み性及び耐摩耗性は従来よりも向上する。
本実施の形態による継目無管圧延用ロールは、一体ロールとして製造されてもよいし、複合ロールとして製造されてもよい。
本実施の形態による継目無管圧延用ロールを一体ロールとして製造する場合、継目無管圧延用ロールは、静置鋳造や鍛造により製造される。
継目無管圧延用ロールを複合ロールとして製造する場合、外層材を、2.及び3.で述べた化学組成及び組織とすればよい。内層材は、たとえば、ダクタイル鋳鉄、普通鋳鉄、黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、鍛鋼、鋳鋼等の一般的に使用される強靱材であればよい。
10本のビレットを穿孔する時、噛み込み性を目視により判断した。表2の「噛み込み性」欄に判断結果を示す。10本のビレット全てが、ロールとスリップすることなくロールに噛み込まれ、穿孔された場合、ロールの噛み込み性が非常に高いと判断した(表2中「◎」印)。10本のビレットのうち、少なくとも1本がロールとスリップしたものの、ビレット全てが噛み込まれ、穿孔された場合、ロールの噛み込み性が高いと判断した(表2中「○」印)。10本のビレットのうち、少なくとも1本がロールに噛み込まず、穿孔できなかった場合、噛み込み性が低いと判断した(表2中「×」)。
各ロール番号のロールのうち、10本のビレット全てを穿孔できたロールについて、ロールの摩耗量(μm)を調査した。表2の「摩耗量」欄に調査結果を示す。摩耗量は以下の方法で測定した。二次元形状測定器により穿孔前及び10本のビレットを穿孔した後のロール胴部の表面を測定した。穿孔前及び穿孔後の測定データに基づいて、最大摩耗深さを求め、求めた最大摩耗深さ(μm)をロールの摩耗量とした。なお、表2中の「−」は、噛み込み性が低かったため、耐摩耗性を評価できなかったことを示す。
各ロール番号のロールのうち、10本のビレット全てを穿孔できたロールについて、穿孔後のロールに焼付きが発生しているか否かを目視により判断した。表2の「焼付き性」欄に判断結果を示す。穿孔後のロール表面に、穿孔したビレットの一部が溶着していない場合、耐焼付き性が高いと判断した(表2中「○」)。一方、穿孔後のロール表面にビレットの一部が溶着している場合、耐焼付き性が低いと判断した。なお、表2中の「−」は、噛み込み性が低かったため、耐焼付き性を評価できなかったことを示す。
表1及び表2を参照して、ロール番号1〜10のロールは、化学組成及び黒鉛面積率が本発明の範囲内であったため、いずれも噛み込み性が高かった。また、摩耗量は70μm未満と少なく、耐摩耗性が高かった。
Claims (1)
- ロール頸部とロール胴部とを備えた継目無管圧延用ロールであって、
前記ロール胴部の表層は、
質量%で、C:1.5〜2.5%、Si:1.3〜3.5%、Mn:0.1〜2.0%、Ni:0.5〜8.0%、Cr:0.1〜2.0%、Mo:0.2〜5.0%、V:0.1〜5.0%、W:0.1〜5.0%、Nb:0.1〜5.0%、Co:0.05〜2.0%を含有し、残部はFe及び不純物からなり、
面積率で0.5〜5.0%の黒鉛を含み、
前記ロール胴部の表層は、30〜50のショア硬度を有することを特徴とする継目無管圧延用ロール。
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