JP6405894B2 - Hot rolling roll - Google Patents

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Description

本発明は、鋼材などの熱間圧延に使用される熱間圧延用ロールに関し、特に胴部の外層材が、炭化物を分散させた鉄基合金からなる熱間圧延用ロールに関するものである。   The present invention relates to a hot rolling roll used for hot rolling of steel or the like, and more particularly to a hot rolling roll in which an outer layer material of a body portion is made of an iron-based alloy in which carbides are dispersed.

周知のように、熱間圧延用ロールとしては、被圧延材に接する胴部外周面に良好な耐摩耗性を確保するため、鍛鋼やダクタイル鋳鉄等の高靭性を有する内層材(軸材)の外面に、炭化物を分散させた鉄基合金、すなわちいわゆるハイス系合金を外層材として形成した複合ロールが多用されるようになっている。   As is well known, as a roll for hot rolling, an inner layer material (shaft material) having high toughness such as forged steel or ductile cast iron is used to ensure good wear resistance on the outer peripheral surface of the body portion in contact with the material to be rolled. On the outer surface, a composite roll in which an iron-based alloy in which carbides are dispersed, that is, a so-called high-speed alloy is formed as an outer layer material is frequently used.

このようなハイス系合金を外層材とした熱間圧延用ロールに関する従来の技術、とりわけ外層材の炭化物に関する従来の技術として、特許文献1〜3に示されている技術が提案されている。   As a conventional technique related to a hot rolling roll using such a high-speed alloy as an outer layer material, in particular, a conventional technique related to a carbide of the outer layer material, techniques shown in Patent Documents 1 to 3 have been proposed.

特許文献1には、ハイス系合金の組織中にMC型炭化物が面積率で7〜15%、MC型炭化物以外の共晶炭化物が面積率で15%以下分散していることを特徴とする熱間圧延用ロール材に関する技術が開示されている。
特許文献2には、外層表面の硬さがショア硬さ87以上であり、600℃における外層表面の基地硬さがビッカース硬さ350以上であることを特徴とする熱間圧延用ロール材に関する技術が開示されている。
特許文献3には、ハイス系合金の組織中に粒径2μm以下の微小炭化物が1mmあたり60000個以上分散し、隣り合う微小炭化物間の平均距離が10μm以下であることを特徴とする熱間圧延用ロール材に関する技術が開示されている。
Patent Document 1 discloses that heat is characterized in that MC type carbide is dispersed in an area ratio of 7 to 15% and eutectic carbide other than MC type carbide is dispersed in an area ratio of 15% or less in the structure of a high-speed alloy. A technique related to a roll material for hot rolling is disclosed.
Patent Document 2 discloses a technique relating to a roll material for hot rolling, characterized in that the hardness of the outer layer surface is a Shore hardness of 87 or more and the base hardness of the outer layer surface at 600 ° C. is a Vickers hardness of 350 or more. Is disclosed.
Patent Document 3 discloses a hot steel characterized in that 60000 or more of fine carbides having a particle size of 2 μm or less are dispersed in 1 mm 2 in the structure of a high-speed alloy, and the average distance between adjacent fine carbides is 10 μm or less. A technique related to a roll material for rolling is disclosed.

特開2000−51912号公報JP 2000-51912 A 特開2004−114049号公報JP 2004-114049 A 特開平9−99306号公報JP-A-9-99306

最近では、熱間圧延操業における単位時間あたりの生産量の増加に伴うアイドル時間の短縮や、高強度鋼の生産量増加に伴う圧延負荷増大により、圧延用ロールの熱負荷がますます高まっている。
しかしながら、特許文献1〜3に記載されている従来の熱間圧延用ロール材では、特に高熱負荷の操業条件において、基地の選択的な摩耗及び炭化物や基地を進展する熱亀裂に起因したロール肌荒れの両方を同時に抑制することが困難であり、とりわけ熱亀裂に起因したロール肌荒れについては未だ十分な検討がなされておらず、そのため十分な耐摩耗性と十分な耐熱亀裂性とを同時に満足させることは困難であった。
Recently, the heat load of rolling rolls is increasing due to the reduction of idle time associated with increased production per unit time in hot rolling operations and the increased rolling load associated with increased production of high-strength steel. .
However, in the conventional roll material for hot rolling described in Patent Documents 1 to 3, particularly under high heat load operating conditions, roll surface roughness caused by selective wear of the base and thermal cracks that progress through the carbide and base. It is difficult to suppress both of them at the same time, and in particular, the rough surface of the roll due to thermal cracking has not been sufficiently studied, so that sufficient wear resistance and sufficient thermal crack resistance must be satisfied at the same time. Was difficult.

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、耐摩耗性と耐熱亀裂性とが同時に優れた熱間圧延用ロールを提供することを課題としている。   The present invention has been made against the background described above, and it is an object of the present invention to provide a hot rolling roll having excellent wear resistance and thermal crack resistance at the same time.

本発明者らは、上述した課題を解決すべく、ハイス系の鉄基合金中に分散する炭化物の種類及び形状・寸法、さらにはその割合について詳細に実験、検討を重ねたところ、種々の炭化物のうちでも、特定の形状・寸法を有するMC型炭化物には、ロール表面からの亀裂の進展を阻止もしくは抑制する作用があることを新規に見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted detailed experiments and examinations on the types, shapes and dimensions of carbides dispersed in a high-speed iron-based alloy, and their proportions. Among these, the MC type carbide having a specific shape and size has been newly found to have an action of preventing or suppressing the progress of cracks from the roll surface.

すなわち、この種のハイス系の鉄基合金においては、炭化物として、M型、M23型、MC型、MC型で代表される共晶炭化物と、非共晶タイプのMC型炭化物とが生成されて、基地(マトリックス)中に分散することが知られている。前者の共晶炭化物は、鉄基合金の凝固時に共晶の態様で晶出するため、基地中においてネット状もしくは枝分かれ筋状に分散した状態で存在する。これに対してMC型炭化物は、析出によって、粒子状もしくは微小塊状に分散して存在する。ここでこれらの炭化物は、いずれも耐摩耗性の向上に寄与することは良く知られているが、耐熱亀裂性に及ぼす影響については、これまで解明されていなかった。 That is, in this type of high-speed iron-based alloy, as carbides, eutectic carbides represented by M 7 C 3 type, M 23 C 6 type, M 2 C type, M 6 C type, and non-eutectic crystals It is known that types of MC type carbides are produced and dispersed in a matrix. The former eutectic carbide crystallizes in a eutectic form when the iron-based alloy is solidified, and therefore exists in a net-like or branched streak state in the matrix. On the other hand, MC type carbides are dispersed in the form of particles or fine lumps by precipitation. Here, it is well known that all of these carbides contribute to the improvement of wear resistance, but the influence on the heat cracking resistance has not been elucidated so far.

しかるに、本発明者等が、これらの炭化物の種類や形状が耐熱亀裂性に及ぼす影響を詳細に調べたところ、MC型炭化物、とりわけ真球体もしくはそれに近い形状を有するMC型炭化物には、基地中を伝播する亀裂の進展を阻止もしくは抑制する効果があることを新規に知見した。これに対して、共晶炭化物は、亀裂の進展をむしろ助長してしまって、耐熱亀裂性に対して悪影響を及ぼすこと、またMC型炭化物でも、多角形のものや、扁平形状(例えば長楕円形状)のもの、片状(フレーク状)のもの、あるいは表面の凹凸が大きいものなど、真球体から大きく離れた形状のものは、亀裂の進展を阻止もしくは抑制する効果が小さいことを見い出した。   However, when the present inventors examined in detail the influence of the types and shapes of these carbides on the thermal crack resistance, MC type carbides, especially MC type carbides having a sphere or a shape close to that, are in the base. It has been newly found that it has the effect of preventing or suppressing the growth of cracks propagating through the metal. On the other hand, eutectic carbides rather promote the development of cracks and have an adverse effect on heat cracking resistance, and MC type carbides are also polygonal or flat (for example, oblong) It has been found that a shape having a shape far from the true sphere, such as a shape), a piece (flakes), or a surface having a large unevenness, has a small effect of preventing or suppressing the progress of cracks.

そしてこのような真球体もしくはそれに近い形状を有するMC型炭化物が、ある程度以上、多数分散していれば、それによって優れた耐熱亀裂性が担保されるため、耐熱亀裂性に悪影響を与えるおそれがあるMoやCrなどを主な構成元素とした共晶炭化物がある程度存在しても、良好な耐熱亀裂性を確保することが可能となる。すなわち共晶炭化物を生成する合金元素の添加量を増やしても、良好な耐熱亀裂性を確保することが可能となるから、共晶炭化物を生成する合金元素の添加量をある程度増やすことによって、基地の熱間硬度を上昇させたり、共晶炭化物の晶出量を増加させて基地の面積(ネット状に存在する共晶炭化物の間隔)を小さく(したがってネット状に存在する共晶炭化物の網目内のスペースを小さく)したりすることにより、耐摩耗性をも向上させ得ることを見い出した。   And if MC type carbides having such a true sphere or a shape close thereto are dispersed to a certain degree or more, excellent heat cracking resistance is secured thereby, which may adversely affect heat cracking resistance. Even if a certain amount of eutectic carbide containing Mo, Cr or the like as a main constituent element exists, it is possible to ensure good thermal crack resistance. That is, even if the addition amount of the alloy element that generates eutectic carbide is increased, it is possible to ensure good thermal crack resistance. Therefore, by increasing the addition amount of the alloy element that generates eutectic carbide to some extent, Increase the hot hardness of the steel or increase the amount of eutectic carbides to reduce the area of the base (the interval between the eutectic carbides present in the net shape) (and therefore within the network of eutectic carbides present in the net shape). It has been found that the wear resistance can be improved by reducing the space of the material.

結局、真球体もしくはそれに近い形状を有するMC型炭化物を、ある程度以上、多数分散させることによって、耐熱亀裂性と耐摩耗性の両特性を、同時に向上させることが可能であることを見出し、本発明をなすに至った。   Eventually, it was found that by dispersing a large number of MC type carbides having a spherical shape or a shape close to that to a certain degree, both the thermal crack resistance and wear resistance characteristics can be improved at the same time. It came to make.

具体的には、本発明の基本的な態様(第1の態様)の熱間圧延用ロールは、
ロール胴部の外周部分を構成する外層材が、炭化物を分散させた鉄基合金からなる熱間圧延用ロールにおいて;
前記外層材の鉄基合金が、
質量%で、
C:2.5〜4.0%、
Si:0.3〜2.0%、
Mn:0.1〜2.0%、
Cr:5.0〜15.0%、
Mo+0.5×W:5.0〜15.0%、
V:7.0〜15.0%、
残部Fe及び不可避不純物
からなり、
かつ、前記外層材の表面において、鉄基合金中の炭化物として、MC型炭化物が面積率で10〜20%、共晶炭化物が面積率で5〜20%分散されており、
しかも、前記MC型炭化物のうち、表面における等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物が、表面の1mm当たり300個以上存在することを特徴とするものである。
Specifically, the roll for hot rolling of the basic aspect (first aspect) of the present invention is:
In the hot rolling roll in which the outer layer material constituting the outer peripheral portion of the roll body is made of an iron-based alloy in which carbides are dispersed;
The iron-based alloy of the outer layer material is
% By mass
C: 2.5-4.0%
Si: 0.3 to 2.0%,
Mn: 0.1 to 2.0%,
Cr: 5.0 to 15.0%,
Mo + 0.5 × W: 5.0 to 15.0%,
V: 7.0 to 15.0%,
It consists of the balance Fe and inevitable impurities,
And, on the surface of the outer layer material, as the carbide in the iron-based alloy, MC type carbide is dispersed in an area ratio of 10 to 20%, eutectic carbide is dispersed in an area ratio of 5 to 20%,
In addition, among the MC-type carbides, the equivalent area circle has a particle diameter of 5 to 40 μm on the surface and a circumference of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle. There are 300 or more MC-type carbides per 1 mm 2 of the surface.

上記の等価面積円とは、外層材表面に表われているMC型炭化物の粒の面積と同じ面積の真円を意味する。したがって、周長が等価面積円の円周長の1.0倍のMC型炭化物とは、そのMC型炭化物が外層材表面において真円であることを意味する。そして等価面積円の円周長に対する倍率が1.0に近いほど、真円に近いことになる。したがって、周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物とは、外層材表面での形状(二次元形状)が真円もしくは真円に近いMC型炭化物を意味する。   The above-mentioned equivalent area circle means a perfect circle having the same area as the area of MC type carbide grains appearing on the outer layer material surface. Therefore, the MC type carbide whose circumference is 1.0 times the circumference of the equivalent area circle means that the MC type carbide is a perfect circle on the surface of the outer layer material. The closer the magnification to the circumference of the equivalent area circle is to 1.0, the closer to a perfect circle. Therefore, the MC type carbide whose circumference is in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle is a perfect circle or a true circle on the surface of the outer layer material (two-dimensional shape). It means close MC type carbide.

ここで、外層材中に分散するMC型炭化物の粒の形状は、実際は三次元の立体であるが、外層材表面において二次元で見た周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物の個数は、平均的に見れば、外層材表面付近における球体もしくはそれに近い形状のMC型炭化物の個数に実質的に相関する。そこで、ここでは外層材表面における二次元での周長を指標とし、その周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物(但し等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内にありもの)の個数を、1mm当たり300個以上と規定している。 Here, the shape of the MC-type carbide particles dispersed in the outer layer material is actually a three-dimensional solid, but the circumference viewed in two dimensions on the outer layer material surface is 1.0 of the circumference of the equivalent area circle. On average, the number of MC type carbides in the range of -1.1 times substantially correlates with the number of MC type carbides in the vicinity of the surface of the outer layer material or its shape. Therefore, here, MC type carbides (however, the equivalent area) whose circumference is in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle, using the two-dimensional circumference on the outer layer material surface as an index. The number of circles having a particle diameter in the range of 5 to 40 μm is defined as 300 or more per 1 mm 2 .

外層材鉄基合金中に分散する炭化物のうちでも、MC型炭化物であって、しかも等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にある炭化物は、熱亀裂の伝播を阻止する効果がある。そこで以下では、このような粒径条件及び周長条件を満たす粒径・形状のMC型炭化物について、“亀裂抑制型MC型炭化物”と称することとする。そして、この亀裂抑制型MC型炭化物が、外層材表面に1mm当たり300個以上存在することによって、外層材の耐熱亀裂性を確実に向上させることができる。さらに、亀裂抑制型MC型炭化物を含む全MC型炭化物の面積率が10〜20%の範囲内であり、しかも共晶炭化物の面積率が5〜20%の範囲内であれば、耐熱亀裂性ばかりでなく、耐摩耗性をも向上させることができる。
そして本発明では、鉄基合金の成分組成として、前記各炭化物分散条件を満たすことができしかも耐熱亀裂性及び耐摩耗性以外の圧延用ロールに望まれる性能も得られるように、鉄基合金の成分組成を前述のように規定している。
Among the carbides dispersed in the outer layer iron-based alloy, it is MC type carbide, and the particle diameter of the equivalent area circle is in the range of 5 to 40 μm, and the circumference is 1 of the circumference of the equivalent area circle. Carbides in the range of 0.0 to 1.1 times have the effect of preventing the propagation of thermal cracks. Therefore, hereinafter, the MC type carbide having a particle size and shape satisfying such a particle size condition and a circumferential length condition will be referred to as a “crack-inhibiting MC type carbide”. Further, the presence of 300 or more crack-suppressing MC-type carbides per 1 mm 2 on the surface of the outer layer material can reliably improve the heat crack resistance of the outer layer material. Further, if the area ratio of all MC type carbides including crack-suppressing MC type carbides is in the range of 10 to 20% and the area ratio of eutectic carbides is in the range of 5 to 20%, the heat cracking resistance Not only can the wear resistance be improved.
And in the present invention, as the component composition of the iron-based alloy, the iron-based alloy can satisfy the above-mentioned carbide dispersion conditions and also obtain the performance desired for the roll for rolling other than the heat crack resistance and wear resistance. The component composition is defined as described above.

また本発明の第2の態様の熱間圧延用ロールは、前記第1の態様の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、質量%で、Nb:0.1〜5.0%を含有することを特徴とするものである。
The roll for hot rolling according to the second aspect of the present invention is the roll for hot rolling according to the first aspect,
The iron-based alloy further contains Nb: 0.1 to 5.0% by mass.

このようにNbを添加することも、亀裂抑制型MC型炭化物の生成に有効である。   The addition of Nb in this way is also effective in generating crack-suppressing MC type carbides.

さらに本発明の第3の態様の熱間圧延用ロールは、前記第1、第2のいずれかの態様の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、
質量%で、
Ni:0.1〜10%、
Co:0.1〜10%、
B:0.01〜0.5%
のうちから選ばれた1種以上を含有することを特徴とするものである。
Furthermore, the roll for hot rolling according to the third aspect of the present invention is the roll for hot rolling according to any one of the first and second aspects,
The iron-based alloy further comprises
% By mass
Ni: 0.1 to 10%,
Co: 0.1 to 10%,
B: 0.01 to 0.5%
It contains at least one selected from among the above.

このようにNi、Co、Bの一種以上を添加すれば、外層材鉄基合金における基地の硬度を高め、ロールの耐摩耗性を、より向上させることができる。   If one or more of Ni, Co, and B are added in this way, the hardness of the base in the outer layer iron-based alloy can be increased, and the wear resistance of the roll can be further improved.

また本発明の第4の態様の熱間圧延用ロールは、前記第1〜第3のいずれかの態様の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上を、合計の質量%で、0.01〜0.5%含有することを特徴とするものである。
The roll for hot rolling according to the fourth aspect of the present invention is the roll for hot rolling according to any one of the first to third aspects,
The iron-based alloy further contains at least one of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce in a total mass% of 0.01 to 0.5%. .

このようにTi、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上の添加は、MC型炭化物を均一かつ微細に生成させるに寄与し、ひいては前述のような特定の粒径、特定の形状を有する亀裂抑制型MC型炭化物の生成を促進するために有効である。   As described above, the addition of at least one of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce contributes to uniform and fine generation of MC-type carbides, and as a result, the specific particle size and the specific shape as described above. This is effective for promoting the formation of crack-suppressing MC-type carbides having the following.

本発明の第5の態様の熱間圧延用ロールは、前記第1〜第4のいずれかの態様の熱間圧延用ロールにおいて、
等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にある前記MC型炭化物の、表面における面積率が、全てのMC型炭化物の面積率の0.7倍以上であることを特徴とするものである。
The roll for hot rolling according to the fifth aspect of the present invention is the roll for hot rolling according to any one of the first to fourth aspects,
Area ratio on the surface of the MC-type carbide having a particle diameter of an equivalent area circle within a range of 5 to 40 μm and a circumference within a range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle Is 0.7 times or more the area ratio of all MC type carbides.

このように、等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物の面積率、すなわち亀裂抑制型MC型炭化物の面積率を、全MC型炭化物の面積率の0.7倍以上とすることによって、耐熱亀裂性を、いっそう確実に向上させることができる。   Thus, the area ratio of the MC type carbide in which the particle diameter of the equivalent area circle is in the range of 5 to 40 μm and the circumference is in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle, That is, by setting the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide to 0.7 times or more of the area ratio of all MC type carbides, the heat crack resistance can be improved more reliably.

本発明の熱間圧延用ロールは、耐摩耗性が優れると同時に、耐熱亀裂性にも優れており、したがって本発明の熱間圧延用ロールを使用することにより、高熱負荷の操業条件においても摩耗やロール肌荒れの抑制が可能となり、長寿命化を図ることができる。またそれに伴って、ロール原単位向上、製品の表面品位向上、生産性向上を図ることができるなど、その効果は大きい。   The roll for hot rolling of the present invention is excellent in wear resistance and at the same time, is excellent in heat cracking resistance. Therefore, by using the roll for hot rolling of the present invention, it is worn even under operating conditions of high heat load. In addition, it is possible to suppress the rough surface of the roll and the life of the roll. Along with this, the effects such as improvement of the roll basic unit, improvement of the surface quality of the product and improvement of productivity can be achieved.

本発明の熱間圧延用ロールにおける外層材表面の金属組織、とりわけ炭化物の分散状況を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the metal microstructure of the outer-layer material surface in the roll for hot rolling of this invention, especially the dispersion | distribution condition of a carbide | carbonized_material. MC型炭化物の粒子の外層材表面における面積の定義の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the definition of the area in the outer-layer material surface of the particle | grains of MC type carbide | carbonized_material. MC型炭化物の粒子の外層材表面における周長の定義の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the definition of the circumference in the outer-layer material surface of the particle | grains of MC type carbide | carbonized_material.

以下に、本発明の実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の熱間圧延用ロールは、基本的には、鍛鋼やダクタイル鋳鉄などの高靭性の鉄系材料を、ロールの軸部を構成する内層材とし、その外面、特に被圧延材に接する胴部の外周面に鉄基合金からなる外層材を形成したいわゆる複合ロールを前提とし、その外層材を構成する鉄基合金の成分組成及び組織を規定している。そこでまず外層材鉄基合金の成分限定理由について説明する。   The roll for hot rolling of the present invention basically uses a high-toughness iron-based material such as forged steel or ductile cast iron as an inner layer material constituting the shaft portion of the roll, and the outer surface, in particular, a cylinder in contact with the material to be rolled. Assuming a so-called composite roll in which an outer layer material made of an iron-based alloy is formed on the outer peripheral surface of the part, the component composition and structure of the iron-based alloy constituting the outer layer material are defined. First, the reasons for limiting the components of the outer layer iron-based alloy will be described.

<成分組成>
〔C:2.5〜4.0質量%〕
Cは、Cr、Mo、Vと化合し、M型、M23型、MC型、MC型などの共晶炭化物や、MC型炭化物などの炭化物を晶析出させ、耐摩耗性を向上させる。C量が2.5質量%より少なければ、炭化物量が少なくなって十分な耐摩耗性が得られず、4.0質量%より多ければ、基地に固溶するCが多すぎて、基地の靭性が低下する。このような理由から、Cの含有量は2.5〜4.0質量%の範囲内とした。
<Ingredient composition>
[C: 2.5-4.0% by mass]
C combines with Cr, Mo and V to precipitate eutectic carbides such as M 7 C 3 type, M 23 C 6 type, M 2 C type, M 6 C type, and MC type carbides. , Improve wear resistance. If the amount of C is less than 2.5% by mass, the amount of carbide is reduced and sufficient wear resistance cannot be obtained. If it is more than 4.0% by mass, too much C is dissolved in the base, Toughness decreases. For these reasons, the C content is in the range of 2.5 to 4.0% by mass.

〔Si:0.3〜2.0質量%〕
Siは、鉄基合金の鋳造性を向上させる。Si量が0.3質量%より少なければ、その効果が得られず、2.0質量%よりければ、基地が脆化する。このような理由から、Siの含有量は0.3〜2.0質量%の範囲内とした。
[Si: 0.3 to 2.0% by mass]
Si improves the castability of the iron-based alloy. If the amount of Si is less than 0.3% by mass, the effect cannot be obtained, and if it is less than 2.0% by mass, the matrix becomes brittle. For these reasons, the Si content is in the range of 0.3 to 2.0 mass%.

〔Mn:0.1〜2.0質量%〕
Mnには溶湯の脱酸や脱硫の効果がある。Mnが0.1質量%より少なければ、この効果が得られず、2.0質量%より多ければ、基地の靭性が低下する。このような理由から、Mnの含有量は0.1〜2.0質量%の範囲内とした。
[Mn: 0.1 to 2.0% by mass]
Mn has an effect of deoxidation and desulfurization of the molten metal. If Mn is less than 0.1% by mass, this effect cannot be obtained, and if it is more than 2.0% by mass, the toughness of the matrix is lowered. For these reasons, the Mn content is set in the range of 0.1 to 2.0% by mass.

〔Cr:5.0〜15.0質量%〕
Crは、Cと化合してM型、M23型の炭化物、すなわち共晶炭化物を形成るとともに、一部が基地中に固溶して焼入れ性を向上させることによって、耐摩耗性を改善する効果がある。Crが5.0質量%より少なければ、その効果が得られず、15.0質量%より多ければ、全炭化物晶析出量に対する、共晶炭化物であるM型炭化物、M23型炭化物の相対的な割合が大きくなって、MC型炭化物の相対的な割合が小さくなり、その結果、耐熱亀裂性が低下してしまう。このような理由から、Crの含有量は5.0〜15.0質量%の範囲内とした。なおCr量は、5.0〜15.0質量%の範囲内でも、特に6.0〜13.0質量%の範囲内が好ましい。
[Cr: 5.0 to 15.0 mass%]
Cr combines with C to form M 7 C 3 type and M 23 C 6 type carbides, that is, eutectic carbides, and partly dissolves in the matrix to improve hardenability, thereby improving resistance to resistance. It has the effect of improving wear. If the Cr content is less than 5.0% by mass, the effect cannot be obtained. If the Cr content is more than 15.0% by mass, the M 7 C 3 type carbide, which is an eutectic carbide, with respect to the total carbide crystal precipitation amount, M 23 C 6 The relative proportion of type carbides increases, the relative proportion of MC type carbides decreases, and as a result, the thermal crack resistance decreases. For these reasons, the Cr content is in the range of 5.0 to 15.0 mass%. The Cr amount is particularly preferably in the range of 6.0 to 13.0% by mass, even in the range of 5.0 to 15.0% by mass.

〔Mo+0.5W:5.0〜15.0質量%〕
Mo及びWは、いずれもCと化合して、共晶炭化物であるMC型、MC型の炭化物を形成するとともに、一部が基地中に固溶して基地の熱間硬度を上昇させ、耐摩耗性を向上させる。Mo量と、W量の1/2との合計量、すなわちMo+0.5Wが5.0質量%より低ければ、この効果を得られず、15.0質量%より高ければ、全炭化物晶析出量に対する共晶炭化物であるMC型、MC型の炭化物の相対的な割合が大きくなって、MC型炭化物の相対的な割合が小さくなり、その結果、耐熱亀裂性が低下する。このような理由から、Mo+0.5Wの量は5.0〜15.0質量%の範囲内とした。ここで、Mo、Wは、Mo+0.5Wの量が5.0〜15.0質量%の範囲を満たせば、いずれか一方のみを単独で添加しても、両者を同時に添加してもよいが、単独で添加する場合は、Moを添加することによって、Mo+0.5W:5.0〜15.0質量%の条件を満たさせることが好ましい。その理由は、W単独で添加量を増加すれば、基地に固溶するWが多くなりすぎて、基地の靱性が低下するためである。なおMo+0.5Wの量は、5.0〜15.0質量%の範囲内でも、特に6.5〜12.5質量%の範囲内が好ましい。
[Mo + 0.5W: 5.0 to 15.0% by mass]
Both Mo and W combine with C to form eutectic carbides of M 2 C type and M 6 C type carbides, and some of them dissolve in the base to increase the hot hardness of the base. Raise and improve wear resistance. If the total amount of Mo and 1/2 of the W amount, that is, Mo + 0.5W is lower than 5.0% by mass, this effect cannot be obtained, and if it is higher than 15.0% by mass, the total amount of precipitated carbide crystals The relative proportion of M 2 C type and M 6 C type carbides, which are eutectic carbides, increases, and the relative proportion of MC type carbides decreases. As a result, the thermal crack resistance decreases. For this reason, the amount of Mo + 0.5W is set in the range of 5.0 to 15.0% by mass. Here, as for Mo and W, as long as the amount of Mo + 0.5W satisfies the range of 5.0 to 15.0 mass%, either one may be added alone or both may be added simultaneously. When adding alone, it is preferable to satisfy the condition of Mo + 0.5W: 5.0 to 15.0% by mass by adding Mo. The reason is that if the addition amount of W alone is increased, too much W is dissolved in the matrix and the toughness of the matrix decreases. The amount of Mo + 0.5W is particularly preferably in the range of 6.5 to 12.5% by mass even within the range of 5.0 to 15.0% by mass.

〔V:7.0〜15.0質量%〕
VはCと化合してMC型の炭化物を生成する。そして特定の粒径、特定の形状を有するMC型炭化物(亀裂抑制型MC型炭化物)には、亀裂の進展を止める作用があるため、耐摩耗性や耐熱亀裂性を向上させるために大きく寄与する。Vが7.0質量%より少なければ、この効果が得られず、Vが15.0質量%より多ければ、MC型炭化物の凝集及び粗大化が生じるため、凝集したMC型炭化物の欠け落ちが生じやすくなり、また粗大化したMC型炭化物では熱亀裂進展を停止する効果が小さくなり、その結果、耐熱亀裂性が低下し、ひいては耐肌荒れ性が低下する。
[V: 7.0 to 15.0 mass%]
V combines with C to produce MC type carbides. And since MC type carbides (crack-suppressing type MC type carbides) having a specific particle size and a specific shape have an action of stopping the progress of cracks, they greatly contribute to improving wear resistance and thermal crack resistance. . If V is less than 7.0% by mass, this effect cannot be obtained, and if V is more than 15.0% by mass, aggregation and coarsening of MC-type carbides occur. In MC type carbides that are likely to be generated and coarsened, the effect of stopping the propagation of thermal cracks is reduced. As a result, the thermal cracking resistance is lowered, and as a result, the rough skin resistance is lowered.

以上の各合金元素のほかは、基本的にはFe及び不可避的不純物であればよいが、必要に応じて、Vと同様にMC型炭化物生成元素であるNbを添加してもよい。また、基地の硬さ向上を通じて耐摩耗性を一層向上させるためにNi、Co、Bの少なくとも1種類以上を含有していてもよい。さらに、MC型炭化物の均一、微細化のために、Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上を含有していてもよい。これらの元素の添加理由及び添加量限定理由は次の通りである。   In addition to the above alloy elements, basically, Fe and inevitable impurities may be used, but Nb, which is an MC type carbide forming element, may be added as in the case of V if necessary. Further, in order to further improve the wear resistance through the improvement of the hardness of the base, it may contain at least one of Ni, Co and B. Furthermore, at least one of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce may be contained for uniform and refinement of MC type carbide. The reason for addition of these elements and the reason for limiting the addition amount are as follows.

〔Nb:0.1〜5.0質量%〕
Nbは、Vと同様にCと化合してMC型の炭化物を生成する。そして前述の特定の粒径、特定の形状を有するMC型炭化物には、亀裂の進展を止める作用があるため、耐摩耗性や耐熱亀裂性を向上させるためにNbも寄与する。そこで、Vの添加と併せて、Nbを添加してもよい。Nb量が0.1質量%未満では、Nb添加の効果が得られず、一方Nb量が5.0質量%越えれば、MC型炭化物として前述の条件を満たさないものが多くなり(したがって亀裂抑制型MC型炭化物が少なくなり)、耐熱亀裂性を向上させることが困難となる。そこでNbを添加する場合のNb量は、0.1〜5.0質量%の範囲内とした。
[Nb: 0.1 to 5.0% by mass]
Nb, like V, combines with C to produce MC-type carbides. And since the MC type carbide having the above-mentioned specific particle size and specific shape has an action of stopping the growth of cracks, Nb also contributes to improve wear resistance and heat crack resistance. Therefore, Nb may be added together with the addition of V. If the amount of Nb is less than 0.1% by mass, the effect of adding Nb cannot be obtained. On the other hand, if the amount of Nb exceeds 5.0% by mass, many MC-type carbides do not satisfy the above-mentioned conditions (thus preventing cracks). Type MC type carbide), and it becomes difficult to improve the thermal crack resistance. Therefore, the amount of Nb when Nb is added is in the range of 0.1 to 5.0% by mass.

〔Ni:0.1〜10質量%〕
Niの添加は、焼入れ性を向上させて、基地の硬さを高め、耐摩耗性の向上に寄与する。Niが0.1質量%未満ではその効果が得られず、一方Niが10質量%を超えれば、残留オーステナイトが増加しすぎてかえって硬度が低下する。このような理由から、Niを添加する場合のNi量は0.1〜10質量%の範囲内とした。
[Ni: 0.1 to 10% by mass]
The addition of Ni improves the hardenability, increases the hardness of the base, and contributes to the improvement of wear resistance. If Ni is less than 0.1% by mass, the effect cannot be obtained. On the other hand, if Ni exceeds 10% by mass, the retained austenite increases too much, and the hardness decreases. For these reasons, the amount of Ni in the case of adding Ni is set in the range of 0.1 to 10% by mass.

〔Co:0.1〜10質量%〕
Coの添加は、基地の熱間硬度を向上させて、耐摩耗性を向上させるために有効である。Coが0.1%未満ではその効果が得られず、一方10%を超えれば基地の靭性が低下する。このような理由から、Coを添加する場合のCoの添加量は0.1〜10質量%の範囲内とした。
[Co: 0.1 to 10% by mass]
The addition of Co is effective for improving the hot hardness of the base and improving the wear resistance. If Co is less than 0.1%, the effect cannot be obtained, while if it exceeds 10%, the toughness of the base is lowered. For these reasons, the amount of Co added in the case of adding Co is set in the range of 0.1 to 10% by mass.

〔B:0.01〜0.5質量%〕
Bの添加は、組織の結晶粒を微細化させて、基地の硬さ向上させ、耐摩耗性を向上させるために有効である。Bが0.01質量%未満ではその効果が得られず、一方0.5質量%を超えれば、材質が脆化する。このような理由から、Bの添加量は0.01〜0.5質量%の範囲内とした。
[B: 0.01 to 0.5% by mass]
The addition of B is effective for making the crystal grains of the structure finer, improving the hardness of the matrix, and improving the wear resistance. If B is less than 0.01% by mass, the effect cannot be obtained, while if it exceeds 0.5% by mass, the material becomes brittle. For these reasons, the amount of B added is in the range of 0.01 to 0.5% by mass.

〔Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上:合計で0.01〜0.5質量%〕
Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceは、いずれもMC型炭化物を微細均一に析出させる。そこでこれらのいずれか1種以上を添加することにより、鉄基合金中に分散するMC型炭化物として、前述のような粒径、形状の炭化物、すなわち亀裂抑制型MC型炭化物の割合を多くする効果が得られる。Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上が合計で0.01質量%未満ではその効果は小さく、一方合計で0.5%を超えれば、溶湯と激しく反応して鋳造作業が困難となる。このような理由から、Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの1種以上を添加する場合の合計の添加量は、0.01〜0.5質量%の範囲内とした。
[At least one of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce: 0.01 to 0.5 mass% in total]
Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce all precipitate MC type carbide finely and uniformly. Therefore, by adding any one or more of these, the effect of increasing the proportion of the carbide having the particle size and shape as described above, that is, the crack-suppressing MC-type carbide, as the MC-type carbide dispersed in the iron-based alloy. Is obtained. The effect is small if at least one of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, Ce is less than 0.01% by mass in total, while if it exceeds 0.5% in total, it reacts violently with the molten metal for casting work. It becomes difficult. For these reasons, the total amount of addition in the case of adding one or more of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce was set in the range of 0.01 to 0.5 mass%.

<炭化物条件>
本発明のロールにおける外層材の金属組織は、図1に模式的に示しているように、基地(マトリックス)1中に、共晶炭化物3と、MC型炭化物2とが分散したものとなっている。ここで、共晶炭化物3は網目状(ネット状)もしくは枝分かれ状に存在し、一方MC型炭化物2は、種々の形状の粒子として分散している。
このような本発明の熱間圧延用ロールに係る炭化物の各条件、すなわちMC型炭化物の面積率条件、共晶炭化物の面積率条件、亀裂抑制型MC型炭化物を規定する粒径条件及び周長条件、亀裂抑制型MC型炭化物の個数(分散密度)条件、さらに全MC型炭化物の面積率に対する亀裂抑制型MC型炭化物の面積率条件について説明する。
<Carbide conditions>
As schematically shown in FIG. 1, the metal structure of the outer layer material in the roll of the present invention is a matrix (matrix) 1 in which eutectic carbide 3 and MC type carbide 2 are dispersed. Yes. Here, the eutectic carbide 3 exists in a network (net-like) or branched form, while the MC-type carbide 2 is dispersed as particles of various shapes.
Each condition of the carbide related to the roll for hot rolling of the present invention, that is, the area ratio condition of the MC type carbide, the area ratio condition of the eutectic carbide, the particle size condition and the perimeter of the crack-inhibiting MC type carbide The condition, the number (dispersion density) condition of the crack-suppressing MC type carbides, and the area ratio condition of the crack-suppressing MC type carbides with respect to the area ratio of all MC type carbides will be described.

〔MC型炭化物の面積率:10〜20%〕
本発明の外層材鉄基合金の成分系では、MC型炭化物は主としてVによって生成され、またそのほか必要に応じて添加されるNb、さらにTi、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの少なくとも1種類以上も、MC型炭化物の生成に寄与する。MC型炭化物の硬度はHv2500〜3000であり、炭化物の中で最も高い硬度を有する。そのため、前述のようなMC型炭化物を分散させることによって、耐摩耗性の向上にも効果がある。すなわち、前述のように特定の粒径、特定の形状の亀裂抑制型MC型炭化物は、耐熱亀裂性の向上に有効であるが、その特定粒径、特定形状の亀裂抑制型MC型炭化物を含め、MC型炭化物全般に、耐摩耗性を向上させるがある。ここで、外層材表面において全MC型炭化物の面積率が10%より小さければ、充分な耐摩耗性が得られない。一方、全MC型炭化物の面積率を20%より大きくしようとすれば、MC型炭化物を均一かつ微細に分散させることが難しくなる。そのため、前述の特定の粒径、特定の形状の亀裂抑制型MC型炭化物の個数を確保することが困難となって、耐熱亀裂性を充分に向上させることが困難となる。このような理由から、外層材表面における全MC型炭化物の面積率は10〜20%の範囲内とした。なお全MC型炭化物の面積率は、上記範囲内でも、特に12〜17%の範囲内が好ましい。
[Area ratio of MC type carbide: 10-20%]
In the component system of the iron-base alloy of the outer layer material of the present invention, MC type carbide is produced mainly by V, and at least one of Nb, Ti, Zr, Al, Mg, Ca, Ce, which is added if necessary. The above also contributes to the production of MC type carbides. The hardness of the MC type carbide is Hv 2500 to 3000, and has the highest hardness among the carbides. Therefore, by dispersing the MC type carbide as described above, it is effective in improving the wear resistance. That is, as described above, the crack-suppressing MC type carbide having a specific particle size and a specific shape is effective in improving the thermal crack resistance, but includes the crack suppressing MC type carbide having the specific particle size and the specific shape. In general, MC type carbides have improved wear resistance. Here, if the area ratio of all MC type carbides is smaller than 10% on the surface of the outer layer material, sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if the area ratio of all MC type carbides is to be made larger than 20%, it becomes difficult to uniformly and finely disperse MC type carbides. Therefore, it becomes difficult to secure the number of crack-suppressing MC type carbides having the specific particle size and specific shape described above, and it is difficult to sufficiently improve the thermal crack resistance. For these reasons, the area ratio of all MC carbides on the surface of the outer layer material is set within a range of 10 to 20%. The area ratio of all MC type carbides is preferably within a range of 12 to 17%, even within the above range.

〔共晶炭化物の面積率:5〜20%〕
本発明において、共晶炭化物とはM型、M23型、MC型、MC型などの炭化物のことであり、本発明の外層材鉄基合金の成分系では、共晶炭化物は主としてCr、Mo、Wによって生成され、またVも、Cr、Mo(+W)の含有量のバランスによっては、共晶炭化物の生成に関係する。共晶炭化物は、鉄基合金中において、ネット状あるいは枝分かれ状に晶出して、耐摩耗性の向上に寄与する。外層材表面における共晶炭化物の面積率が5%より小さければ、耐摩耗性が十分ではなく、一方、20%より大きくしようとすれば、炭化物の構成元素であるCr、Mo(+W)、Vの各含有量のバランスが変化し、Vが共晶炭化物の形成に寄与してしまう割合が大きくなり、結果的に、最も硬度の高いMC型炭化物の晶析出量が減少してしまって、充分な耐摩耗性の向上が図れなくなるばかりでなく、前述のような特定の粒径、特定の形状の亀裂抑制型MC型炭化物の個数を確保することが困難となって、耐熱亀裂性を充分に向上させることが困難となる。このような理由から、外層材表面におけるMC型炭化物の面積率は5〜20%の範囲内とした。なお共晶炭化物の面積率は、上記範囲内でも、特に8〜17%の範囲内が好ましい。
[Area ratio of eutectic carbide: 5 to 20%]
In the present invention, the eutectic carbide is a carbide such as M 7 C 3 type, M 23 C 6 type, M 2 C type, M 6 C type, and the like in the component system of the outer layer material iron-based alloy of the present invention. The eutectic carbide is mainly produced by Cr, Mo, and W, and V is also related to the production of the eutectic carbide depending on the balance of the content of Cr and Mo (+ W). Eutectic carbides crystallize in the form of nets or branches in the iron-based alloy and contribute to the improvement of wear resistance. If the area ratio of the eutectic carbide on the surface of the outer layer material is less than 5%, the wear resistance is not sufficient. On the other hand, if it is attempted to make the area ratio greater than 20%, the constituent elements of carbides are Cr, Mo (+ W), V The balance of the content of each of the steel changes, and the proportion of V contributing to the formation of the eutectic carbide increases, resulting in a decrease in the amount of crystal precipitation of the MC type carbide with the highest hardness. In addition to the improvement in wear resistance, it becomes difficult to secure the number of crack-inhibiting MC type carbides with the specific particle size and the specific shape as described above, and the heat crack resistance is sufficient. It becomes difficult to improve. For these reasons, the area ratio of the MC type carbide on the surface of the outer layer material is set in the range of 5 to 20%. The area ratio of the eutectic carbide is particularly preferably in the range of 8 to 17% even within the above range.

〔亀裂抑制型MC型炭化物とするMC型炭化物の等価面積円の粒径:5〜40μm〕
等価面積円の粒径が5μmより小さいMC型炭化物では、亀裂進展を阻止もしくは抑制する効果は期待できず、40μmより大きいMC型炭化物の割合が大きくなれば、MC型炭化物の面積率が同じ条件で比較した場合、MC型炭化物の間隔が広がり、亀裂がMC型炭化物に衝突する確率が低下して、耐熱亀裂性が向上しない。このような理由から、亀裂抑制型MC型炭化物としてその個数を規定するMC型炭化物の等価面積円の粒径を、5〜40μmの範囲内と規定した。
[Particle size of equivalent circle of MC type carbide to be crack-suppressed MC type carbide: 5 to 40 μm]
MC type carbide whose particle size of equivalent area circle is smaller than 5μm cannot be expected to prevent or suppress crack growth. If the proportion of MC type carbide larger than 40μm increases, the area ratio of MC type carbide is the same. In comparison, the interval between the MC type carbides increases, the probability that the cracks collide with the MC type carbides decreases, and the thermal crack resistance does not improve. For these reasons, the particle size of the equivalent area circle of MC type carbides that defines the number of crack-suppressing MC type carbides is specified to be in the range of 5 to 40 μm.

〔亀裂抑制型MC型炭化物とするMC型炭化物の周長:等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍〕
粒子のある断面における面積は、その断面での面積が一定であれば、その断面形状が真円である場合に最も周長が短く、真円形状から外れて、断面形状が角張る、扁平する、凹凸部が増えるというように変化するにつれて、真円の円周長に対して粒子の周長は長くなる。すなわち、ある粒子について、その断面積と同じ断面積を有する真円を等価面積円とすれば、断面形状が真円から変化するにしたがって、等価面積円の円周長に対して粒子の周長は長くなる。
[Perimeter length of MC-type carbide used as crack-suppressing MC-type carbide: 1.0 to 1.1 times the circumference length of the equivalent area circle]
If the cross-sectional area of a particle is constant, the cross-sectional shape is the shortest when the cross-sectional shape is a perfect circle. As the unevenness increases, the circumference of the particle becomes longer than the circumference of the perfect circle. That is, for a certain particle, if a true circle having the same cross-sectional area as the equivalent cross-sectional area is defined as an equivalent area circle, the circumference of the particle is larger than the circumference of the equivalent area circle as the cross-sectional shape changes from the true circle. Becomes longer.

本発明の場合、外層材の表面に表われるMC型炭化物の粒子の面積(三次元的には粒子の断面に相当する)と同じ面積の等価面積円を想定し、そのMC型炭化物の粒子の外層材表面での周長が、等価面積円の周長の1.0倍に近い場合、すなわち真円に近い場合には、そのMC型炭化物が亀裂の進展を抑制する作用を示す。一方、MC型炭化物の粒子の外層材表面での周長が、等価面積円の周長の1.0倍から長くなるほど、すなわち断面形状が真円から遠ざかるほど、そのMC型炭化物は、亀裂の進展を抑制する作用を示さなくなる。本発明者等の実験によれば、等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内のMC型炭化物では、その周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内であれば、有効に亀裂の進展を抑制する作用を示すことが確認されている。外層材表面での粒子の周長が、等価面積円の円周長の1.1倍より長いMC型炭化物では、亀裂進展を止める効果は発揮されない。このような理由から、周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にありかつ等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内にあるMC型炭化物を亀裂抑制型MC型炭化物とし、次に述べるように亀裂進展抑制のために必要な亀裂抑制型MC型炭化物の単位面積当たりの個数(分布密度)を規定している。   In the case of the present invention, an equivalent area circle having the same area as the area of MC type carbide particles appearing on the surface of the outer layer material (three-dimensionally equivalent to the cross section of the particle) is assumed, and the MC type carbide particles When the circumference on the surface of the outer layer material is close to 1.0 times the circumference of the equivalent area circle, that is, when it is close to a perfect circle, the MC type carbide exhibits an action of suppressing the progress of cracks. On the other hand, as the circumferential length of the MC type carbide particles on the outer layer material surface increases from 1.0 times the circumferential length of the equivalent area circle, that is, the farther the cross-sectional shape is from the perfect circle, the MC type carbide becomes cracked. It will not show the action to suppress the progress. According to the experiments by the present inventors, in the MC type carbide in which the particle diameter of the equivalent area circle is in the range of 5 to 40 μm, the circumference is 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle. If it is within the range, it has been confirmed that it effectively suppresses the progress of cracks. The MC type carbide whose particle circumference on the surface of the outer layer material is longer than 1.1 times the circumference of the equivalent area circle does not exhibit the effect of stopping crack propagation. For these reasons, MC type carbide having a circumference within the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle and a particle diameter of the equivalent area circle within the range of 5 to 40 μm. The crack-suppressing MC-type carbide is defined, and the number (distribution density) per unit area of the crack-suppressing MC-type carbide necessary for suppressing crack growth is specified as described below.

なお、上記のようにMC型炭化物の形状が耐熱亀裂性に影響を及ぼし、真円に近いほど耐熱亀裂性が優れる理由は未だ明らかにされてはいないが、真円に近いほど、そのMC型炭化物に亀裂が衝突した際にその亀裂進展のエネルギをMC型炭化物が吸収しやすくなると思われる。すなわち、形状が真円から大きく離れて、扁平な形状や、多角形状、さらには表面の凹凸が激しい形状となれば、亀裂が炭化物と基地との界面に沿って進行したり、あるいは炭化物自体が破壊されてしまって、亀裂進展のエネルギをMC型炭化物が吸収する効果が失われてしまうものと考えられる。   Although the shape of the MC-type carbide has an influence on the thermal crack resistance as described above, the reason why the thermal crack resistance is better as it is closer to a perfect circle has not yet been clarified, but the closer it is to a perfect circle, the MC type It seems that when a carbide collides with a crack, the MC type carbide easily absorbs the energy of the crack propagation. That is, if the shape is far away from the perfect circle and becomes a flat shape, polygonal shape, or a shape with severe surface irregularities, the crack progresses along the interface between the carbide and the base, or the carbide itself It is considered that the effect of the MC type carbide absorbing the crack propagation energy is lost due to destruction.

〔亀裂抑制型MC型炭化物の個数:1mm当たり300個以上〕
外層材の表面において、等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の周長を有しかつ等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内にあるMC型炭化物、すなわち亀裂抑制型MC型炭化物の個数が、1mm当たり300個より少なければ、発生した亀裂がMC型炭化物に衝突する確率が低下するため、耐熱亀裂性が充分に向上しない。このような理由から、亀裂抑制型MC型炭化物の個数は、1mm当たり300個以上とした。なお亀裂抑制型MC型炭化物の1mm当たりの個数の上限は特に規定しないが、本発明で規定する鉄基合金の場合、通常は600個程度以下となる。
[Number of crack-suppressing MC type carbides: 300 or more per 1 mm 2 ]
MC type carbide having a circumference of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle and a particle diameter of the equivalent area circle within the range of 5 to 40 μm on the surface of the outer layer material, that is, a crack If the number of restraining MC type carbides is less than 300 per 1 mm 2 , the probability that the generated cracks will collide with the MC type carbides decreases, so that the thermal crack resistance is not sufficiently improved. For this reason, the number of crack-suppressing MC type carbides is set to 300 or more per 1 mm 2 . In addition, although the upper limit of the number per 1 mm < 2 > of crack suppression type MC type carbide is not specified, in the case of the iron base alloy specified by the present invention, it is usually about 600 or less.

〔全MC型炭化物の面積率に対する亀裂抑制型MC型炭化物の面積率:0.7倍以上〕
MC型炭化物の面積率が同じであれば、MC型炭化物の形状によらず(すなわち、全MC型炭化物の面積率に対する亀裂抑制型MC型炭化物の面積率の大きさによらず)、耐摩耗性は実質的に同等となる。一方、耐熱亀裂性については、亀裂抑制型MC型炭化物の面積の割合が大きいほど、向上する。外層材表面における亀裂抑制型MC型炭化物の面積率が全てのMC型炭化物の面積率の0.7倍より小さければ、耐熱亀裂性改善の効果が充分に得られなくなる。このような理由から、等価面積円の粒径が5〜40μm、等価面積円粒径から求めた円周長の1.0〜1.1倍の周長を有する亀裂抑制型MC型炭化物の面積率は、全てのMC型炭化物の面積率の0.7倍以上が好ましい。なお、亀裂抑制型MC型炭化物の面積率の、全てのMC型炭化物の面積率に対する割合は、とりわけ0.8以上が好ましい。
[Area ratio of crack-suppressing MC-type carbide relative to the area ratio of all MC-type carbides: 0.7 times or more]
If the area ratio of MC type carbides is the same, it does not depend on the shape of MC type carbides (that is, regardless of the area ratio of crack-suppressing MC type carbides relative to the area ratio of all MC type carbides), wear resistance Sex is substantially equivalent. On the other hand, the thermal crack resistance is improved as the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide is larger. If the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide on the surface of the outer layer material is smaller than 0.7 times the area ratio of all the MC type carbides, the effect of improving the thermal crack resistance cannot be sufficiently obtained. For these reasons, the area of the crack-suppressing MC type carbide having a particle diameter of the equivalent area circle of 5 to 40 μm and a circumference of 1.0 to 1.1 times the circumference obtained from the equivalent area circle diameter. The rate is preferably 0.7 times or more the area ratio of all MC type carbides. In addition, the ratio of the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide to the area ratio of all MC type carbides is particularly preferably 0.8 or more.

〔MC型炭化物の粒径についての等価面積円の定義〕
一般に分散粒子を扱う技術分野においては、等価面積円の概念は従来から頻繁に用いられており、本発明でも従来の等価面積円の測定方法、定義に従えばよく、本発明でもMC型炭化物の粒径に関する等価面積円の測定方法、定義は特に限定されないが、一例として、幾何学的な定義を次に説明する。
[Definition of equivalent area circle for particle size of MC type carbide]
In general, in the technical field dealing with dispersed particles, the concept of equivalent area circle has been frequently used in the past, and in the present invention, the conventional measurement method and definition of equivalent area circle may be followed. The measurement method and definition of the equivalent area circle related to the particle diameter are not particularly limited, but the geometric definition will be described below as an example.

図2に模式的に示しているように、外層材の表面に、格子のピッチpが例えば0.5μmの正方格子を描き、格子間の多数の正方形(単位格子)のうち、MC型炭化物2の外周部分2Aが横切る単位格子の数をn、それよりも内側(MC型炭化物粒子内部側)の単位格子の数をmとする。そして、これらの合計数P(=m+n;図2で斜線を施した単位格子の合計数)に、一つの単位格子の面積q(上記の例ではq=p=0.25μm)を乗じた値を、一つのMC型炭化物の粒子の外層材表面における面積Sとする。そしてその面積Sを有する真円(等価面積円)を想定して、その円の直径を、等価面積円でのMC型炭化物2の粒径とすればよい。但し実際上は、外層材表面を撮影した画像を用い、画像処理及び演算によって等価面積円でのMC型炭化物の粒径を測定することができる。 As schematically shown in FIG. 2, a square lattice having a lattice pitch p of, for example, 0.5 μm is drawn on the surface of the outer layer material, and among the many squares (unit lattices) between the lattices, MC type carbide 2 The number of unit cells that the outer peripheral portion 2A crosses is n, and the number of unit cells on the inner side (inside the MC type carbide particles) is m. Then, the total number P (= m + n; the total number of unit cells hatched in FIG. 2 ) is multiplied by the area q of one unit cell (q = p 2 = 0.25 μm 2 in the above example). This value is defined as the area S on the surface of the outer layer material of one MC type carbide particle. Then, assuming a perfect circle (equivalent area circle) having the area S, the diameter of the circle may be the particle diameter of the MC type carbide 2 in the equivalent area circle. However, in practice, the particle size of the MC type carbide in the equivalent area circle can be measured by image processing and calculation using an image obtained by photographing the surface of the outer layer material.

〔MC型炭化物の周長の定義〕
外層材表面におけるMC型炭化物の粒子の周長は、例えば図3に模式的に示す如く、前記と同様に外層材の表面に、格子のピッチpが例えば0.5μmの正方格子を描き、格子間の多数の正方形(単位格子)のうち、MC型炭化物2の外周部分2Aが横切る単位格子(図3で斜線を施した単位格子)の数をnとする。ここで、一つの単位格子を横切るMC型炭化物の外周部分の長さは、隣接する単位格子の中心間を結んだ線の総線長合計と見積もることができる。そこで、縦方向及び横方向に隣接する単位格子の中心間の長さをp、斜め方向に隣接する単位格子の中心間の長さを√2×pと見積もり、単位格子が縦方向及び横方向に隣接する箇所の数をa、斜め方向に隣接する箇所の数をbとして(したがってn=a+b)、pにaを乗じた値と√2×pにbを乗じた値の合計値を、一つのMC型炭化物の周長と見積もることができる。
[Definition of circumference of MC type carbide]
For example, as schematically shown in FIG. 3, the circumference of the MC type carbide particles on the surface of the outer layer material is a square lattice having a lattice pitch p of, for example, 0.5 μm on the surface of the outer layer material as described above. Among the many squares (unit cell) between them, the number of unit cells (the unit cell shaded in FIG. 3) that the outer peripheral portion 2A of the MC-type carbide 2 crosses is assumed to be n. Here, the length of the outer peripheral portion of the MC type carbide crossing one unit cell can be estimated as the total total line length of the lines connecting the centers of adjacent unit cells. Therefore, the length between the centers of the unit cells adjacent in the vertical direction and the horizontal direction is estimated as p, and the length between the centers of the unit cells adjacent in the diagonal direction is estimated as √2 × p. Where a is the number of locations adjacent to a, and b is the number of locations adjacent in the diagonal direction (hence n = a + b), the total value of the value obtained by multiplying p by a and the value obtained by multiplying √2 × p by b, The circumference of one MC type carbide can be estimated.

〔ロールの製造方法〕
本発明の熱間圧延用ロールの製造にあたっては、熱処理等により表面硬度をHs80〜90程度に調節して、耐摩耗性の維持を図るため、ロールの強度を確保するため、内層として高靭性を有するダクタイル鋳鉄や鍛鋼を配した複合ロールとする。
[Production method of roll]
In manufacturing the hot rolling roll of the present invention, the surface hardness is adjusted to about Hs 80 to 90 by heat treatment or the like to maintain the wear resistance, and in order to ensure the strength of the roll, the inner layer has high toughness. It is a composite roll with ductile cast iron and forged steel.

ここで、高靭性材からなる内層材(軸部材)の外側に外層材を形成する方法としては、連続鋳掛け肉盛法(CPC法)や遠心鋳造法等を適用することができるが、特に連続鋳掛け肉盛法が好適である。その理由は、連続鋳掛け肉盛法によれば、溶湯に比べて比重が小さいMC型炭化物のロール径方向での偏析を抑制できるためである。   Here, as a method of forming the outer layer material on the outer side of the inner layer material (shaft member) made of a high toughness material, a continuous casting overlay method (CPC method), a centrifugal casting method, or the like can be applied. A cast overlay method is preferred. The reason is that according to the continuous casting overlay method, segregation in the roll radial direction of MC type carbide having a specific gravity smaller than that of the molten metal can be suppressed.

外層材の鉄基合金について、前述のような等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にある亀裂抑制型MC型炭化物を、表面の1mm当たり300個以上生成させるための具体的手段は特に限定されないが、例えば、連続鋳掛け肉盛時もしくは遠心鋳造時のロール径方向の平均凝固速度を5〜10mm/min程度としたり、また鋳込み時の溶湯温度を1550〜1650℃程度として急冷することなどによって、炭化物が均一かつ微細に生成されるように調整すればよい。なお、従来は、エネルギ使用量および設備保全の面で製造コストを低廉に抑えるために、ロール径方向の平均凝固速度を2〜5mm/min、鋳込み時の溶湯温度を1450〜1550℃としており、このような条件以外では、熱間圧延用ロールは製造されていなかった。 For the iron-based alloy of the outer layer material, the particle diameter of the equivalent area circle as described above is in the range of 5 to 40 μm and the circumference is in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle. There are no particular limitations on the specific means for generating 300 or more crack-suppressing MC-type carbides per 1 mm 2 of the surface. For example, the average solidification rate in the roll radial direction during continuous casting or centrifugal casting May be adjusted so that carbides are generated uniformly and finely by setting the molten metal temperature to about 5 to 10 mm / min, or by rapidly cooling the molten metal at the time of casting at about 1550 to 1650 ° C. Conventionally, in order to keep the manufacturing cost low in terms of energy consumption and facility maintenance, the average solidification rate in the roll radial direction is 2 to 5 mm / min, and the molten metal temperature during casting is 1450 to 1550 ° C., The roll for hot rolling was not manufactured except such conditions.

また、前述のようにTi、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの添加は、MC型炭化物を微細均一に析出させるために効果があり、したがって、上記のようなプロセス条件に加えて、これらのTi、Zr、Al、Mg、Ca、Ceの1種以上を添加することも、亀裂抑制型MC型炭化物を多数生成させるために効果的である。   Further, as described above, the addition of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce is effective in precipitating MC type carbides finely and uniformly. Therefore, in addition to the above process conditions, Adding one or more of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce is also effective for generating many crack-suppressing MC-type carbides.

以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。
外層材として、表1〜表4に示す実施例1〜35及び比較例1〜6の成分及び組織を有する熱間圧延用ロールを作成した。ロール寸法はロール直径:800mm、ロール胴部長さ:2000mm、ロール軸の長さ:4000mmとした。また内層材(軸部材)としてはクロムモリブデン鋼(SCM440)を用い、胴部表面に片肉50mmで外層材を形成した複合ロールとした。
Below, the result of the confirmation experiment performed in order to confirm the effectiveness of this invention is demonstrated.
As the outer layer material, hot rolling rolls having the components and structures of Examples 1 to 35 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Tables 1 to 4 were prepared. The roll dimensions were roll diameter: 800 mm, roll body length: 2000 mm, and roll shaft length: 4000 mm. Further, as the inner layer material (shaft member), chromium molybdenum steel (SCM440) was used, and a composite roll was formed in which the outer layer material was formed with a single wall of 50 mm on the surface of the body.

具体的なロールの製造方法としては、次のような方法を適用した。
すなわち、連続鋳掛け肉盛法により、1600℃に均熱した前記成分からなる溶湯を、水冷モールドと内層材との間隙に注入し、ロール径方向の平均凝固速度が7.5mm/minとなるように溶湯を凝固させて、内層材の周囲に外層材を形成し、一体となった内層材及び外層材を断続的に下方へ引き抜いて、実施例1〜35及び比較例1〜5の複合ロールを製造した。一方、比較例6の複合ロールは、連続鋳掛け肉盛法により、従来の製造条件である1500℃に均熱した前記成分からなる溶湯を、水冷モールドと内層材との間隙に注入し、ロール径方向の平均凝固速度が3.0mm/minとなるように溶湯を凝固させて、内層材の周囲に外層材を形成し、一体となった内層材及び外層材を断続的に下方へ引き抜いて製造した。
このような連続鋳掛け肉盛後に、ロール胴部を1000℃に加熱して一定時間均熱した後に、常温近くまで冷却することで焼入れを実施した。次いで、550℃で1回もしくは2回以上の焼戻しを実施し、ショア硬度をHs85〜95程度とした。
As a specific roll manufacturing method, the following method was applied.
That is, the molten metal composed of the above components soaked at 1600 ° C. by continuous casting is poured into the gap between the water-cooled mold and the inner layer material so that the average solidification rate in the roll radial direction becomes 7.5 mm / min. The molten metal is solidified to form an outer layer material around the inner layer material, and the integrated inner layer material and outer layer material are intermittently drawn downward, and the composite rolls of Examples 1-35 and Comparative Examples 1-5 Manufactured. On the other hand, the composite roll of Comparative Example 6 was poured into the gap between the water-cooled mold and the inner layer material by injecting a molten metal composed of the above components soaked at 1500 ° C., which is a conventional production condition, by continuous casting and overlaying. The melt is solidified so that the average solidification rate in the direction is 3.0 mm / min, the outer layer material is formed around the inner layer material, and the integrated inner layer material and outer layer material are intermittently drawn downward and manufactured. did.
After such continuous casting and overlaying, the roll body was heated to 1000 ° C. and soaked for a certain time, and then quenched to near normal temperature. Subsequently, tempering was performed once or twice at 550 ° C., and the Shore hardness was about Hs 85 to 95.

なお、各ロールの外層材の鉄基合金におけるロール表面の炭化物は、FE−SEM(日立ハイテクノロジーズ社製、SU−70電界放出形走査電子顕微鏡)の組織観察像より、画像解析のソフトウェアとして、MediaCybernetics社製Image−ProPlusを用いて画像解析をすることによって調べた。
以下に、具体的な炭化物の測定方法を説明する。
In addition, the carbide on the roll surface in the iron-based alloy of the outer layer material of each roll is, as a software for image analysis, from a structure observation image of FE-SEM (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, SU-70 field emission scanning electron microscope). The image was analyzed by using Image-ProPlus manufactured by Media Cybernetics.
Hereinafter, a specific method for measuring carbide will be described.

全MC型炭化物の等価面積円でのMC型炭化物の粒径及び面積率は、次のようにして調べた。
まず、450μm×600μmの視野を撮影した観察像上にp=0.5μmの正方格子を描き、各MC型炭化物について、格子間の多数の正方形(単位格子)のうち、MC型炭化物の外周部分が横切る単位格子の数をn、それよりも内側(MC型炭化物粒子内部側)の単位格子の数をmとした。そして、これらの合計数P(=m+n)に、一つの単位格子の面積q(=p=0.25μm)を乗じた値を、一つのMC型炭化物の粒子の外層材表面における面積Sとした。さらに、その面積Sを有する真円(等価面積円)を想定して、その円の直径を、等価面積円でのMC型炭化物の粒径とした。次いで、全MC型炭化物の総面積が、450μm×600μm(=0.27mm)の視野内に占める割合を、全MC型炭化物面積率とした。
また、全共晶炭化物の面積率も、MC型炭化物の面積率と同様の方法によって測定した。
The particle size and area ratio of MC type carbides in the equivalent area circle of all MC type carbides were examined as follows.
First, a square lattice of p = 0.5 μm is drawn on an observation image obtained by photographing a field of view of 450 μm × 600 μm, and for each MC type carbide, among the many squares (unit cell) between the lattices, the outer peripheral portion of the MC type carbide The number of unit cells traversed by n is n, and the number of unit cells on the inner side (inside the MC type carbide particles) is m. Then, the total number P (= m + n) multiplied by the area q (= p 2 = 0.25 μm 2 ) of one unit cell is used as the area S on the outer layer material surface of one MC type carbide particle. It was. Further, assuming a perfect circle (equivalent area circle) having the area S, the diameter of the circle was defined as the particle size of the MC type carbide in the equivalent area circle. Next, the ratio of the total area of all MC type carbides in the field of view of 450 μm × 600 μm (= 0.27 mm 2 ) was defined as the total MC type carbide area ratio.
The area ratio of all eutectic carbides was also measured by the same method as that for the MC type carbides.

等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にある亀裂抑制型MC型炭化物の面積率は次のようにして調べた。
前記と同様に、450μm×600μmの視野を撮影した観察像上に格子のピッチpが例えば0.5μmの正方格子を描き、格子間の多数の正方形(単位格子)のうち、MC型炭化物の外周部分が横切る単位格子の数をnとした。そして、縦方向及び横方向に隣接する単位格子の中心間の長さをp、斜め方向に隣接する単位格子の中心間の長さを√2×pと見積もり、単位格子が縦方向及び横方向に隣接する箇所の数をa、斜めで隣接する箇所の数をbとして(n=a+b)、pにaを乗じた値と√2×pにbを乗じた値の合計値を、一つのMC型炭化物の周長とした。次いで、各MC型炭化物について求めた周長と等価面積円でのMC型炭化物の粒径から求めた円周長との比率を取り、等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物を亀裂抑制型MC型炭化物として、亀裂抑制型MC型炭化物の面積率を測定し、亀裂抑制型MC型炭化物の面積率と全MC型炭化物の面積率の比率を求めた。
また、前記操作ごとに各MC型炭化物に番号付けを順次実施しながら、亀裂抑制型MC型炭化物および亀裂抑制型MC型炭化物を除いたMC型炭化物の個数をカウントした後、1mmあたりの全MC型炭化物の個数に換算した。
なお、観察像の視野数は5として、各視野ごとに測定した上記の各指標値についての、5視野の平均を求めた。
The area ratio of the crack-suppressing MC type carbide having the equivalent area circle particle size in the range of 5 to 40 μm and the circumference in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle is as follows: I investigated as follows.
In the same manner as described above, a square lattice having a lattice pitch p of, for example, 0.5 μm is drawn on an observation image obtained by photographing a field of view of 450 μm × 600 μm, and among the many squares (unit lattice) between the lattices, the outer periphery of the MC type carbide The number of unit cells crossed by the part was n. Then, the length between the centers of the unit cells adjacent in the vertical direction and the horizontal direction is estimated as p, and the length between the centers of the unit cells adjacent in the oblique direction is estimated as √2 × p. Where a is the number of locations adjacent to a and b is the number of locations adjacent to each other diagonally (n = a + b), and the total value of the value obtained by multiplying p by a and the value obtained by multiplying √2 × p by b is one The circumference of MC type carbide was used. Next, the ratio of the circumference obtained for each MC type carbide and the circumference obtained from the particle size of the MC type carbide in the equivalent area circle is taken, and the particle diameter of the equivalent area circle is in the range of 5 to 40 μm and The MC-type carbide having a circumference within the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle is defined as a crack-suppressing MC-type carbide, and the area ratio of the crack-suppressing MC-type carbide is measured. The ratio of the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide to the area ratio of all MC type carbides was determined.
Also, while sequentially performing the numbering in each MC type carbide each said operation, after counting the number of MC-type carbide except the crack suppressing type MC-type carbide and crack inhibitory MC type carbides, per 1 mm 2 total Converted to the number of MC type carbides.
In addition, the number of visual fields of the observation image was 5, and the average of five visual fields was calculated | required about said each index value measured for every visual field.

上記のようにして製造した各ロールを、7段のスタンドを有する仕上熱間圧延機の3段目のスタンドに取り付け、入側板厚:13mm、出側板厚:9mm、圧延ピッチ:圧延時間70sec、アイドル時間30sec、板幅1250mm、圧延荷重1700ton、ロール速度165mpmの条件の下で普通鋼(SPHC)を100コイルの圧延を実施した後、圧延ロールの耐摩耗性の評価として摩耗量を調べるとともに、耐熱亀裂性の評価として研削量を測定した。その結果を表3、表4中に示す。なお摩耗量は、最大摩耗深さを測定して、その最大摩耗深さをロール直径で除した値で示した。また耐熱亀裂性の評価としての研削量は、目視によって亀裂(クラック)が完全に消失するまでのロール外周面の研削量で示す。   Each roll manufactured as described above is attached to the third stage stand of a finishing hot rolling mill having a seven-stage stand, the inlet side plate thickness: 13 mm, the outlet side plate thickness: 9 mm, the rolling pitch: rolling time 70 sec, After rolling 100 coils of normal steel (SPHC) under the conditions of an idle time of 30 sec, a plate width of 1250 mm, a rolling load of 1700 ton, and a roll speed of 165 mpm, the amount of wear was examined as an evaluation of the wear resistance of the rolling roll, The amount of grinding was measured as an evaluation of heat cracking resistance. The results are shown in Tables 3 and 4. The amount of wear was expressed as a value obtained by measuring the maximum wear depth and dividing the maximum wear depth by the roll diameter. The amount of grinding as an evaluation of heat cracking resistance is indicated by the amount of grinding of the outer peripheral surface of the roll until the cracks disappear completely by visual inspection.

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なお表3、表4において、「亀裂抑制型MC個数」は、亀裂抑制型MC型炭化物の個数を意味し、「亀裂抑制型MC面積率」は、亀裂抑制型MC型炭化物の面積率を意味する。また「亀裂抑制型を除くMC個数」は、全MC型炭化物の個数から亀裂抑制型MC型炭化物の個数を差し引いた個数を意味する。   In Tables 3 and 4, “number of crack-suppressing MC” means the number of crack-suppressing MC-type carbides, and “crack-suppressing MC area ratio” means the area ratio of crack-suppressing MC-type carbides. To do. The “number of MC excluding crack suppression type” means the number of all MC type carbides minus the number of crack suppression type MC type carbides.

表3、表4に示すように、本発明の規定範囲内の実施例1〜35は、いずれも圧延後の摩耗量及び研削量が、小さいことが判明した。すなわち、実施例1〜35は比較例1〜5の例と比較して、耐摩耗性及び耐熱亀裂性を同時に向上させることができた。
なお、これらの実施例1〜35のうち、実施例8は、全MC型炭化物の面積率に対して亀裂抑制型MC型炭化物の面積率が、0.7倍を下回った例であり、この場合は他の実施例よりも研削量が大きく、耐熱亀裂性が若干劣っていたものの、比較例よりは研削量が小さく、耐熱亀裂性が良好であった。
As shown in Tables 3 and 4, it was found that all of Examples 1 to 35 within the specified range of the present invention had a small wear amount and grinding amount after rolling. That is, Examples 1 to 35 were able to improve wear resistance and thermal crack resistance at the same time as compared with Examples of Comparative Examples 1 to 5.
Of these Examples 1 to 35, Example 8 is an example in which the area ratio of the crack-suppressing MC type carbide is less than 0.7 times the area ratio of all MC type carbides. In this case, the grinding amount was larger than that of the other examples and the thermal crack resistance was slightly inferior, but the grinding amount was smaller than that of the comparative example and the thermal crack resistance was good.

一方、等価面積円の粒径が5〜40μm、等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の周長を有する亀裂抑制型MC型炭化物の個数が少ない比較例1、共晶炭化物面積率が大きい比較例2は、いずれも各実施例に比べて研削量が大きく、耐熱亀裂性に劣ることが確認された。
さらに、全MC型炭化物の面積率が小さい比較例3は、実施例に比べて摩耗量が大きく、耐摩耗性に劣ることが確認された。
また共晶炭化物の面積率が小さい比較例4も、実施例に比べて摩耗量が大きく、耐摩耗性に劣ることが確認された。
さらに、全MC型炭化物の面積率が大きすぎた比較例5では、実施例に比べて重度のMC型炭化物の凝集及び粗大化が生じたために、亀裂抑制型MC型炭化物が1mm当たり300個以上存在するロールを製造することが困難であり、実施例に比べて研削量が大きく、耐熱亀裂性に劣ることが確認された。
さらに、従来の鋳造条件で製造した比較例6では、実施例に比べて重度のMC型炭化物の凝集及び粗大化が生じたために、亀裂抑制型MC型炭化物が1mm当たり300個以上存在するロールを製造することが困難であり、実施例に比べて研削量が大きく、耐熱亀裂性に劣ることが確認された。
On the other hand, Comparative Example 1 in which the number of crack-suppressing MC type carbides having a particle diameter of an equivalent area circle of 5 to 40 μm and a circumference of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle is small, eutectic It was confirmed that Comparative Example 2 having a large carbide area ratio had a larger amount of grinding than the examples and was inferior in heat crack resistance.
Furthermore, it was confirmed that the comparative example 3 with a small area ratio of all MC type carbides has a larger wear amount than the examples and is inferior in wear resistance.
In addition, it was confirmed that Comparative Example 4 in which the area ratio of the eutectic carbide is small also has a larger wear amount than the Examples and is inferior in wear resistance.
Furthermore, in Comparative Example 5 in which the area ratio of all MC carbides was too large, the MC type carbides were more severely aggregated and coarsened than in the examples, and therefore 300 crack-suppressed MC type carbides per 1 mm 2. It was difficult to produce the rolls present above, and it was confirmed that the amount of grinding was larger than that of the Examples and the thermal crack resistance was inferior.
Further, in Comparative Example 6 manufactured under the conventional casting conditions, since the MC type carbides were more agglomerated and coarsened than in the Example, a roll having 300 or more crack-suppressing MC type carbides per 1 mm 2. It was difficult to produce, and it was confirmed that the amount of grinding was larger than that of the Examples and the thermal crack resistance was inferior.

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、これらの実施形態、実施例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。   The preferred embodiments and examples of the present invention have been described above. However, these embodiments and examples are merely examples within the scope of the present invention, and do not depart from the scope of the present invention. Thus, addition, omission, replacement, and other changes of the configuration are possible. That is, the present invention is not limited by the above description, is limited only by the scope of the appended claims, and can be appropriately changed within the scope.

1 基地
2 MC型炭化物
3 共晶炭化物
1 Base 2 MC type carbide 3 Eutectic carbide

Claims (5)

ロール胴部の外周部分を構成する外層材が、炭化物を分散させた鉄基合金からなる熱間圧延用ロールにおいて;
前記外層材の鉄基合金が、
質量%で、
C:2.5〜4.0%、
Si:0.3〜2.0%、
Mn:0.1〜2.0%、
Cr:5.0〜15.0%、
Mo+0.5×W:5.0〜15.0%、
V:7.0〜15.0%、
残部Fe及び不可避不純物
からなり、
かつ、前記外層材の表面において、鉄基合金中の炭化物として、MC型炭化物が面積率で10〜20%、共晶炭化物が面積率で5〜20%分散されており、
しかも、前記MC型炭化物のうち、表面における等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にあるMC型炭化物が、表面の1mm当たり300個以上存在することを特徴とする熱間圧延用ロール。
In the hot rolling roll in which the outer layer material constituting the outer peripheral portion of the roll body is made of an iron-based alloy in which carbides are dispersed;
The iron-based alloy of the outer layer material is
% By mass
C: 2.5-4.0%
Si: 0.3 to 2.0%,
Mn: 0.1 to 2.0%,
Cr: 5.0 to 15.0%,
Mo + 0.5 × W: 5.0 to 15.0%,
V: 7.0 to 15.0%,
It consists of the balance Fe and inevitable impurities,
And, on the surface of the outer layer material, as the carbide in the iron-based alloy, MC type carbide is dispersed in an area ratio of 10 to 20%, eutectic carbide is dispersed in an area ratio of 5 to 20%,
In addition, among the MC-type carbides, the equivalent area circle has a particle diameter of 5 to 40 μm on the surface and a circumference of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle. A roll for hot rolling characterized in that there are 300 or more MC type carbides per 1 mm 2 of the surface.
請求項1に記載の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、質量%で、Nb:0.1〜5.0%を含有することを特徴とする熱間圧延用ロール。
In the hot rolling roll according to claim 1,
The iron-based alloy further includes Nb: 0.1 to 5.0% by mass%, and a roll for hot rolling characterized by the above.
請求項1、請求項2のいずれかの請求項に記載の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、
質量%で、
Ni:0.1〜10%、
Co:0.1〜10%、
B:0.01〜0.5%
のうちから選ばれた1種以上を含有することを特徴とする熱間圧延用ロール。
In the hot rolling roll according to any one of claims 1 and 2,
The iron-based alloy further comprises
% By mass
Ni: 0.1 to 10%,
Co: 0.1 to 10%,
B: 0.01 to 0.5%
A roll for hot rolling characterized by containing one or more selected from among the above.
請求項1〜請求項3のいずれかの請求項に記載の熱間圧延用ロールにおいて、
前記鉄基合金が、さらに、Ti、Zr、Al、Mg、Ca、Ce少なくとも1種類以上を、合計の質量%で、0.01〜0.5%含有することを特徴とする熱間圧延用ロール。
In the hot rolling roll according to any one of claims 1 to 3,
The iron-based alloy further contains at least one kind of Ti, Zr, Al, Mg, Ca, and Ce in a total mass% of 0.01 to 0.5% for hot rolling, roll.
請求項1〜請求項4のいずれかの請求項に記載の熱間圧延用ロールにおいて、
等価面積円の粒径が5〜40μmの範囲内でかつ周長が前記等価面積円の円周長の1.0〜1.1倍の範囲内にある前記MC型炭化物の面積率が、全てのMC型炭化物の面積率の0.7倍以上であることを特徴とする熱間圧延用ロール。
In the hot rolling roll according to any one of claims 1 to 4,
The area ratios of the MC type carbides whose particle diameter of the equivalent area circle is in the range of 5 to 40 μm and whose circumference is in the range of 1.0 to 1.1 times the circumference of the equivalent area circle are all The roll for hot rolling characterized by being 0.7 times or more of the area ratio of the MC type carbide.
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JP4259406B2 (en) * 2003-06-20 2009-04-30 株式会社カントク Hot rolling roll
JP2007175736A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Hitachi Metals Ltd Composite roll for rolling and its production method
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