JP7158312B2 - Hot rolling roll outer layer material, hot rolling composite roll, and method for manufacturing hot rolling roll outer layer material - Google Patents

Hot rolling roll outer layer material, hot rolling composite roll, and method for manufacturing hot rolling roll outer layer material Download PDF

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Description

本発明は、熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールに係り、とくに、鋼板の熱間圧延ミルのワークロールとして好適な熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールならびに熱間圧延用ロール外層材の製造方法に関する。 The present invention relates to a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll, and in particular, a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll suitable as work rolls for a hot rolling mill for steel sheets, and The present invention relates to a method for manufacturing a roll outer layer material for hot rolling.

近年、鋼板の熱間圧延技術の進歩につれてロールの使用環境は苛酷化しており、また、高強度鋼板や薄肉品など圧延負荷の大きな鋼板の生産量も増加している。このため、圧延用ワークロールに要求される品質レベルが高くなっており、偏析やポロシティ、ザク巣等の鋳造欠陥の無い、高性能な圧延用ワークロール(ハイスロール)が求められている。 In recent years, with the progress in hot rolling technology for steel sheets, the environment in which rolls are used has become more severe, and the production of high-strength steel sheets, thin-walled steel sheets, and other steel sheets that require a large rolling load is increasing. For this reason, the quality level required for rolling work rolls is increasing, and high-performance rolling work rolls (high-speed rolls) free from casting defects such as segregation, porosity, and porosity are desired.

このような圧延用ワークロールの外層材として、例えば、特許文献1には、C:1.5~3.5%、Ni:5.5%以下、Cr:5.5~12.0%、Mo:2.0~8.0%、V:3.0~10.0%、Nb:0.5~7.0%を含み、かつ、NbおよびVを、Nb、VおよびCの含有量が特定の関係を満足し、さらにNbとVの比が特定の範囲内となるように含有する圧延用ロール外層材が提案されている。これにより、遠心鋳造法を適用しても外層材における硬質炭化物の偏析が抑制され、耐摩耗性と耐クラック性に優れた圧延用ロール外層材となるとしている。また、特許文献2には、C:1.5~3.5%、Cr:5.5~12.0%、Mo:2.0~8.0%、V:3.0~10.0%、Nb:0.5~7.0%を含み、かつ、NbおよびVを、Nb、VおよびCの含有量が特定の関係を満足し、さらにNbとVの比が特定の範囲内となるように含有する圧延用ロール外層材が提案されている。これにより、遠心鋳造法を適用しても外層材における硬質炭化物の偏析が抑制され、耐摩耗性と耐クラック性が向上し、熱間圧延の生産性向上に大きく貢献するとしている。また、特許文献3には、C、Cr、Moの最適調整を行い、[%C]+0.2[%Cr]≦6.2、0.27≦[%Mo]/[%Cr]<0.7を満たす成分系とする圧延用ロール外層材が提案されている。これにより、炭化物の著しい偏析が大幅に軽減されるとしている。 As an outer layer material of such a rolling work roll, for example, Patent Document 1 discloses C: 1.5 to 3.5%, Ni: 5.5% or less, Cr: 5.5 to 12.0%, Mo: 2.0 to 8.0%, V: 3.0 to 10.0%, Nb: 0.5 to 7.0%, and Nb and V, Nb, V and C content satisfies a specific relationship and the ratio of Nb to V is within a specific range. As a result, the segregation of hard carbides in the outer layer material is suppressed even if the centrifugal casting method is applied, and the outer layer material for rolling rolls is excellent in wear resistance and crack resistance. Further, in Patent Document 2, C: 1.5 to 3.5%, Cr: 5.5 to 12.0%, Mo: 2.0 to 8.0%, V: 3.0 to 10.0 %, Nb: 0.5 to 7.0%, Nb and V, the contents of Nb, V and C satisfy a specific relationship, and the ratio of Nb and V is within a specific range A roll outer layer material for rolling containing so that As a result, segregation of hard carbides in the outer layer material is suppressed even if the centrifugal casting method is applied, and wear resistance and crack resistance are improved, contributing greatly to the improvement of hot rolling productivity. Further, in Patent Document 3, C, Cr, and Mo are optimally adjusted, [%C] + 0.2 [%Cr] ≤ 6.2, 0.27 ≤ [%Mo] / [%Cr] < 0 A rolling roll outer layer material having a component system satisfying .7 has been proposed. This is said to significantly reduce the significant segregation of carbides.

ハイスロールは、多量の合金元素を含有するため、遠心鋳造過程で顕著な炭化物偏析やラミネーション偏析と呼ばれるバンド状(層状)偏析が発生しやすい。このような偏析が発生した領域では、深いヒートクラックが形成されて欠落ちやスポーリングと呼ばれる圧延トラブルが発生しやすい。特許文献4には、遠心鋳造製ロール外殻層の組織を微細かつ均一にして耐肌荒れ性、耐クラック性を向上させるために、鋳型への溶融金属(溶湯)の供給温度(鋳込み温度)を初晶生成温度T(℃)からT+90(℃)にかけての温度域に保って平均積層速度を2~40mm/分に管理する圧延用ロールの製造方法が開示されている。 Since high speed steel rolls contain a large amount of alloying elements, remarkable carbide segregation and band-like (layered) segregation called lamination segregation tend to occur during the centrifugal casting process. In regions where such segregation occurs, deep heat cracks are formed, and rolling troubles called chipping and spalling are likely to occur. In Patent Document 4, in order to improve the surface roughening resistance and crack resistance by making the structure of the outer shell layer of the centrifugal casting roll fine and uniform, the supply temperature (casting temperature) of the molten metal (molten metal) to the mold is A method for producing rolling rolls is disclosed in which the temperature range is maintained from the primary crystal formation temperature T c (° C.) to T c +90 (° C.) and the average lamination speed is controlled at 2 to 40 mm/min.

また、特許文献5には、C:1.5~3.5%、Si:0.1~2.0%、Mn:0.1~2.0%、Cr:5~25%、Mo:2~12%、V:3~10%、Nb:0.5~5%を含み、かつ、MoとCrを、MoとCrの含有量が特定の関係を満足し、さらに半径方向の炭化物量の極大値と極小値の差が平均値の20%以下となる圧延用ロール外層材が提案されている。これにより、組織偏析が無く、且つ耐肌荒れ性と通販性に優れた圧延ロール用外層材となるとしている。 Further, in Patent Document 5, C: 1.5 to 3.5%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 5 to 25%, Mo: 2 to 12%, V: 3 to 10%, Nb: 0.5 to 5%, Mo and Cr, the content of Mo and Cr satisfies a specific relationship, and the amount of carbide in the radial direction A rolling roll outer layer material has been proposed in which the difference between the maximum value and the minimum value of is 20% or less of the average value. As a result, the outer layer material for rolling rolls is free from structural segregation and has excellent surface roughening resistance and mailability.

特開平04-365836号公報JP-A-04-365836 特開平05-1350号公報JP-A-05-1350 特開平10-183289号公報JP-A-10-183289 特許第2778896号公報Japanese Patent No. 2778896 特開2000-239779公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-239779

上述したように、ラミネーション偏析が存在する圧延用ロールを使用すると、圧延中に欠落ちやスポーリングといった圧延トラブルを引き起こし、偏析発生部に存在する微小な凹凸が被圧延材の表面品質の低下を引き起こすなどの問題があり、生産性を低下させていた。また、近年では顧客から要求される被圧延材の表面品質が更に厳しくなっており、先行技術文献で製造された圧延用ロールでは被圧延材の表面品質が不十分な場合が生じ、これまで以上に表面品質の優れた圧延用ロールが求められていた。 As mentioned above, when rolling rolls with lamination segregation are used, rolling troubles such as chipping and spalling occur during rolling, and minute unevenness existing in the segregation areas deteriorates the surface quality of the rolled material. There was a problem such as causing it, and it lowered productivity. In addition, in recent years, the surface quality of the material to be rolled required by customers has become even more stringent. There has been a demand for rolling rolls with excellent surface quality.

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、これら従来技術の問題点を解決し、組織偏析が無く、優れた表面品質を有するロール特性に優れた熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールならびに熱間圧延用ロール外層材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and solves the problems of the prior art, and is free from structural segregation, has excellent surface quality, and has excellent roll characteristics for hot rolling. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a composite roll for rolling and a roll outer layer material for hot rolling.

金属材料を遠心鋳造で製造しようとすると、凝固の過程で溶湯中に晶出したデンドライトあるいは炭化物が、溶湯との比重差によって遠心分離する(溶湯より重い相は外周側、軽い相は中心側に移動する)現象が起こる。一方、ラミネーション偏析はデンドライト濃化層と炭化物濃化層が交互に重なってバンド状に偏析した形態を呈している。バンド状偏析の形成原因は、遠心鋳造での凝固過程における固相-液相界面(固液共存相)の剪断的流動にあると考えられる。大中ら(鋳造工学 第69巻(1997)第3号 第240~246頁)は、横型遠心鋳造でのバンド状偏析の発生には重力(1G)が影響していると報告している。この考え方によれば、重力が鋳型回転方向に作用する横型あるいは斜め型遠心鋳造を行う限り、ラミネーション偏析を回避することは困難である。 When trying to produce a metal material by centrifugal casting, the dendrites or carbides that crystallize in the molten metal during the solidification process are separated by centrifugal separation due to the difference in specific gravity from the molten metal (phases that are heavier than the molten metal are on the outer periphery, and phases that are lighter than the molten metal are on the center side. movement) phenomenon occurs. On the other hand, the lamination segregation presents a morphology in which dendrite-enriched layers and carbide-enriched layers are alternately overlapped and segregated in a band shape. The cause of band-like segregation is considered to be the shear flow at the solid-liquid interface (solid-liquid coexisting phase) during the solidification process in centrifugal casting. Ohnaka et al. (Casting Engineering, Vol. 69 (1997), No. 3, pp. 240-246) reported that the occurrence of band-like segregation in horizontal centrifugal casting is influenced by gravity (1 G). According to this idea, it is difficult to avoid lamination segregation as long as horizontal or oblique centrifugal casting, in which gravity acts in the direction of mold rotation, is performed.

なお、従来の遠心鋳造法では、溶湯に振動や剪断力がなるべくかからないようにし、静かに凝固させた方がよいという基本思想から、外力がなるべく作用しないように、鋳型回転数を極力一定に制御し、かつ鋳造振動を抑えて鋳込むという操業がなされている。しかしながら、この方法ではラミネーション偏析の回避は不可能であった。また、特許文献4に開示された方法では、鋳込み速度が著しく小さいため、凝固が不安定となって外層表面に2枚皮欠陥やスパッタ状欠陥が生じやすい。また、鋳込み速度が非常に小さいことに加え、鋳込み温度もT~T+90℃と低く管理範囲も狭いことから、溶湯の流動性を確保することは困難であり、かつ管理範囲を逸脱しやすく安定した操業を行うことも難しい。 In the conventional centrifugal casting method, the mold rotation speed is controlled as constant as possible to prevent external forces from acting as much as possible, based on the basic idea that the molten metal should be solidified quietly by avoiding vibrations and shearing forces as much as possible. In addition, casting operation is performed by suppressing casting vibration. However, it was impossible to avoid lamination segregation by this method. In addition, in the method disclosed in Patent Document 4, since the casting speed is extremely low, the solidification becomes unstable, and double skin defects and spatter-like defects tend to occur on the surface of the outer layer. In addition to the very low casting speed, the casting temperature is as low as Tc to Tc + 90° C , and the control range is narrow. It is also difficult to operate easily and stably.

本発明者らは、従来の基本思想ではラミネーション偏析を解消できないことに鑑み、
重力の影響でラミネーション偏析が生成するのなら、従来とは逆に溶湯に積極的に回転方向の加速度を付与すれば、そこで生まれた剪断力によってラミネーション偏析を生成させることができるのではないかと考えた。この逆転の発想に基づき、ラミネーション偏析の抑制法を鋭意検討した結果、鋳型回転速度を連続的あるいは断続的に変更して鋳型回転方向に加速度を付与することにより、無数のラミネーション偏析を生成させることも原理的に可能であり、しかるに無数のラミネーション偏析が生成すれば、マクロ的には均一な組織が得られるという知見を得た。さらに、本発明者らの詳細な検討により、遠心鋳造鋳型に鋳込む際の外層材溶湯の供給速度(kg/s)を特定の範囲内に調整することで、所定の硬度差が得られ、ラミネーション偏析が著しく軽減し表面品質に優れた熱間圧延用ロール外層材を得られるという、従来にない知見を得た。
In view of the fact that lamination segregation cannot be eliminated with the conventional basic idea, the present inventors
If lamination segregation is generated by the influence of gravity, we thought that if we positively apply acceleration in the direction of rotation to the molten metal, it would be possible to generate lamination segregation by the shear force generated there. rice field. Based on this idea of reversal, as a result of intensive investigation of methods for suppressing lamination segregation, it was found that by continuously or intermittently changing the mold rotation speed to give acceleration in the direction of mold rotation, countless lamination segregations were generated. is also possible in principle, and it has been found that if countless lamination segregations are generated, macroscopically uniform structure can be obtained. Furthermore, according to detailed studies by the present inventors, a predetermined hardness difference can be obtained by adjusting the supply rate (kg / s) of the molten outer layer material when casting into the centrifugal casting mold within a specific range. We have obtained unprecedented knowledge that lamination segregation can be remarkably reduced and a roll outer layer material for hot rolling with excellent surface quality can be obtained.

本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。
[1]質量%で、C:1.5~3.0%、Si:0.1~2.0%、Mn:0.1~2.0%、Cr:5.0~15.0%、Mo:2.0~12.0%、V:3.0~10.0%、Nb:0.5~5.0%を含有し、かつMoおよびCrの含有量が下記式(1)を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記式(2)で表される炭化物量の変化率Sが20%以下となる炭化物量分布を有し、さらに下記(3)式で表される硬度差が3.0以下を満たすことを特徴とする熱間圧延用ロール外層材。
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
ここで、[%Mo]、[%Cr]は、各元素の含有量(質量%)である。
S=(Xmax-Xmin)×100/Xave (2)
ここで、
max:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値(面積%)
min:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最小値(面積%)
ave:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における平均値(面積%)
である。
ΔHS=HSXmax-HSXmin (3)
ここで、
HSXmax:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値の位置におけるショア硬さ
HSXmin:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最小値の位置におけるショア硬さ
である。
[2]前記熱間圧延用ロール外層材において、質量%で、Co:5.0%以下、Ni:3.0%以下、W:5.0%以下のいずれか1種または2種以上を含有する[1]に記載の熱間圧延用ロール外層材。
[3]外層、中間層、内層の3層構造または外層、内層の2層構造を有する熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が[1]または[2]に記載の熱間圧延用ロール外層材からなることを特徴とする熱間圧延用複合ロール。
[4][1]または[2]に記載の組成を有する溶湯を、注湯し遠心鋳造する際に、ロール外層材の外表面における遠心力が1.0G/s以上で変化するように、遠心鋳造鋳型の回転数を2回以上変動させるとともに、前記溶湯の供給速度を80~200kg/sとすることを特徴とする熱間圧延用ロール外層材の製造方法。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] In mass%, C: 1.5 to 3.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 5.0 to 15.0% , Mo: 2.0 to 12.0%, V: 3.0 to 10.0%, Nb: 0.5 to 5.0%, and the content of Mo and Cr is the following formula (1) and having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities,
It has a carbide amount distribution in which the change rate S of the carbide amount represented by the following formula (2) is 20% or less, and further satisfies the hardness difference represented by the following formula (3) of 3.0 or less. Roll outer layer material for hot rolling.
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
Here, [%Mo] and [%Cr] are the content (% by mass) of each element.
S=(X max -X min )×100/X ave (2)
here,
X max : Maximum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X min : Minimum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X ave : average value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
is.
ΔHS = HS Xmax - HS Xmin (3)
here,
HS Xmax : Shore hardness at the position of the maximum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction HS Xmin : The position of the minimum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction is the Shore hardness at
[2] Any one or more of Co: 5.0% or less, Ni: 3.0% or less, and W: 5.0% or less in mass% in the outer layer material for hot rolling rolls The roll outer layer material for hot rolling according to [1] containing.
[3] A hot rolling composite roll having a three-layer structure of an outer layer, an intermediate layer and an inner layer or a two-layer structure of an outer layer and an inner layer, wherein the outer layer is for hot rolling according to [1] or [2] A composite roll for hot rolling comprising a roll outer layer material.
[4] When the molten metal having the composition described in [1] or [2] is poured and centrifugally cast, the centrifugal force on the outer surface of the roll outer layer material changes at 1.0 G / s or more, A method for producing an outer layer material for hot rolling rolls, characterized in that the number of rotations of a centrifugal casting mold is changed two or more times, and the supply rate of the molten metal is 80 to 200 kg/s.

本発明によれば、組織偏析が無く、優れた表面品質を有する熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll that are free from structural segregation and have excellent surface quality.

図1は、本発明における、炭化物量の分布を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the distribution of carbide content in the present invention. 図2は、鋳型の回転数の変動を説明する図であり、図2(a)は外層材溶湯に作用する遠心力および剪断力を模式的に説明する外層材溶湯の軸方向断面図であり、図2(b)は鋳型の回転数の波形図である。FIG. 2 is a diagram for explaining fluctuations in the number of rotations of the mold, and FIG. 2(a) is an axial cross-sectional view of the molten outer layer material for schematically explaining the centrifugal force and shear force acting on the molten outer layer material. , and FIG. 2(b) is a waveform diagram of the rotation speed of the mold. 図3は、鋳型の回転数変更パターンの例を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a mold rotation speed change pattern. 図4は、遠心鋳造における鋳型の回転方向と溶湯の供給方向を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the rotation direction of the mold and the supply direction of molten metal in centrifugal casting. 図5は、スリーブロールからの炭化物量測定用試験片の採取位置を示す模式図であり、図5(a)はスリーブロールを軸方向から見た正面図であり、図5(b)は採取した試験片の模式図である。5A and 5B are schematic diagrams showing the positions of sampled specimens for measuring the amount of carbide from the sleeve roll, FIG. 5A being a front view of the sleeve roll viewed from the axial direction, and FIG. It is a schematic diagram of the test piece which carried out. 図6は、実施例における炭化物量の分布を示す図であり、図6(a)は表1のNo.1の炭化物量の分布を示す図であり、図6(b)は表1のNo.5の炭化物量の分布を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the distribution of the amount of carbide in Examples, and FIG. 6(b) is a diagram showing the distribution of the carbide content of No. 1 in Table 1. FIG. 5 is a diagram showing the distribution of the amount of carbide in No. 5. FIG. 図7は、スリーブロールから採取した炭化物量測定用試験片における、硬度を測定する位置を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing positions for measuring hardness in a test piece for measuring the amount of carbide taken from a sleeve roll. 図8は、スリーブロールからの試験片採取位置を示す模式図であり、図8(a)はスリーブロールを軸方向から見た正面図であり、図8(b)は図8(a)のA方向から見たスリーブロールの上面図であり、図8(c)は図8(a)のB方向から見たスリーブロールの右側面図である。8A and 8B are schematic diagrams showing the position of a test piece taken from a sleeve roll, FIG. 8A is a front view of the sleeve roll viewed from the axial direction, and FIG. FIG. 8(c) is a right side view of the sleeve roll seen from direction B in FIG. 8(a). 図9は、摩耗試験で使用した試験機の構成および摩耗試験用試験片(摩耗試験片)の形状を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the testing machine used in the wear test and the shape of the test piece for the wear test (wear test piece). 図10は、熱間転動疲労試験で使用した試験機の構成、熱間転動疲労試験用試験片(熱延疲労試験片)、および熱間転動疲労試験用試験片(熱延疲労試験片)の外周面に導入されたノッチの形状、寸法を模式的に示す図である。FIG. 10 shows the configuration of the testing machine used in the hot rolling fatigue test, the hot rolling fatigue test test piece (hot rolling fatigue test piece), and the hot rolling fatigue test test piece (hot rolling fatigue test Fig. 3 is a diagram schematically showing the shape and dimensions of the notch introduced into the outer peripheral surface of the piece). 図11は、本発明に係る圧延試験用ロールの模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a rolling test roll according to the present invention.

本発明の熱間圧延用ロール外層材は、遠心鋳造法により製造され、そのままリングロール、スリーブロールとすることもできるが、熱間仕上げ圧延用として好適な、熱間圧延用複合ロールの外層材として適用される。また、本発明の熱間圧延用複合ロールは、外層と、該外層と溶着一体化した内層とからなる。なお、外層と内層との間に中間層を配してもよい。すなわち、外層と溶着一体化した内層に代えて、外層と溶着一体化した中間層および該中間層と溶着一体化した内層としてもよい。本発明では、内層、中間層の組成はとくに限定されないが、内層は球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル鋳鉄)、中間層は、C:1.5~3.0質量%の高炭素材とすることが好ましい。 The hot rolling roll outer layer material of the present invention is manufactured by a centrifugal casting method and can be used as a ring roll or a sleeve roll as it is, but the outer layer material of a hot rolling composite roll suitable for hot finish rolling applied as Further, the composite roll for hot rolling of the present invention comprises an outer layer and an inner layer welded and integrated with the outer layer. An intermediate layer may be arranged between the outer layer and the inner layer. That is, instead of the inner layer welded and integrated with the outer layer, an intermediate layer welded and integrated with the outer layer and an inner layer welded and integrated with the intermediate layer may be used. In the present invention, the composition of the inner layer and the intermediate layer is not particularly limited, but it is preferable that the inner layer is made of spheroidal graphite cast iron (ductile cast iron) and the intermediate layer is made of a high carbon material containing 1.5 to 3.0% by mass of C. .

まず、本発明の熱間圧延用複合ロールの外層(外層材)の組成限定理由について説明する。なお、以下、質量%は、とくに断らない限り、単に%と記す。 First, the reasons for limiting the composition of the outer layer (outer layer material) of the composite roll for hot rolling of the present invention will be described. In addition, hereinafter, mass % is simply described as % unless otherwise specified.

C:1.5~3.0%
Cは、固溶して基地(マルテンサイト及び/又はベイナイト)の硬さを増加させるとともに、炭化物形成元素と結合し硬質炭化物を形成し、その結果、ロール外層材の耐摩耗性を向上させる作用を有する。C含有量が1.5%未満では、炭化物量が不足するため、耐摩耗性が低下する。一方、3.0%を超える含有は、炭化物の粗大化や共晶炭化物量を過度に増加させ、ロール外層材を硬質、脆化させて、疲労亀裂の発生・成長を促進し、耐疲労性を低下させる。このため、Cは1.5~3.0%に限定する。なお、好ましくは、1.7~2.7%である。
C: 1.5-3.0%
C dissolves into a solid solution to increase the hardness of the matrix (martensite and/or bainite), and combines with carbide-forming elements to form hard carbides, thereby improving the wear resistance of the roll outer layer material. have If the C content is less than 1.5%, the amount of carbide is insufficient, resulting in deterioration of wear resistance. On the other hand, if the content exceeds 3.0%, the carbide is coarsened and the amount of eutectic carbide is excessively increased, making the roll outer layer material hard and embrittled, promoting the occurrence and growth of fatigue cracks, and improving fatigue resistance. lower the Therefore, C is limited to 1.5 to 3.0%. In addition, preferably, it is 1.7 to 2.7%.

Si:0.1~2.0%
Siは、脱酸剤として作用するとともに、溶湯の鋳造性を向上させる元素である。また、Siは基地中に固溶して、基地を強化する作用がある。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなくなり経済的に不利となり、さらには、基地組織を脆化させる場合もある。このため、Siは0.1~2.0%に限定する。なお、好ましくは、0.2~1.5%である。
Si: 0.1-2.0%
Si is an element that acts as a deoxidizing agent and improves castability of the molten metal. In addition, Si dissolves in the matrix and has the effect of strengthening the matrix. In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is required. On the other hand, even if the content exceeds 2.0%, the effect is saturated and the effect corresponding to the content cannot be expected, which is economically disadvantageous and may embrittle the matrix structure. Therefore, Si is limited to 0.1 to 2.0%. Incidentally, it is preferably 0.2 to 1.5%.

Mn:0.1~2.0%
Mnは、SをMnSとして固定し、Sを無害化する作用を有するとともに、一部は基地組織に固溶し、焼入れ性を向上させる効果を有する元素である。また、Mnは基地中に固溶して、基地を強化(固溶強化)する作用がある。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなくなり、さらには材質を脆化する場合もある。このため、Mnは0.1~2.0%に限定する。なお、好ましくは、0.2~1.6%である。
Mn: 0.1-2.0%
Mn is an element that has the effect of fixing S as MnS and detoxifying S, and partly forming a solid solution in the matrix structure and having the effect of improving the hardenability. Moreover, Mn dissolves in the matrix and has the effect of strengthening the matrix (solution strengthening). In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is required. On the other hand, even if the content exceeds 2.0%, the effect is saturated and the effect commensurate with the content cannot be expected, and the material may become embrittled. Therefore, Mn is limited to 0.1 to 2.0%. Incidentally, it is preferably 0.2 to 1.6%.

Cr:5.0~15.0%
Crは、Cと結合して主に共晶炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させるとともに、圧延時に鋼板との摩擦力を低減し、ロールの表面損傷を軽減させ、圧延を安定化させる作用を有する元素である。このような効果を得るためには、5.0%以上の含有を必要とする。一方、15.0%を超える含有は、粗大な共晶炭化物が増加するため、耐疲労性を低下させる。このため、Crは5.0~15.0%に限定する。なお、好ましくは、5.5~13.0%である。
Cr: 5.0-15.0%
Cr combines with C to form mainly eutectic carbide, which improves wear resistance, reduces frictional force with the steel sheet during rolling, reduces surface damage of rolls, and stabilizes rolling. is an element having In order to obtain such effects, a content of 5.0% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 15.0%, the amount of coarse eutectic carbide increases, which reduces the fatigue resistance. Therefore, Cr is limited to 5.0 to 15.0%. Incidentally, it is preferably 5.5 to 13.0%.

Mo:2.0~12.0%
Moは、Cと結合して硬質な炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる元素である。また、Moは、V、NbとCが結合した硬質なMC型炭化物中に固溶して、炭化物を強化するとともに、共晶炭化物中にも固溶し、それら炭化物の破壊抵抗を増加させる。このような作用を介してMoは、ロール外層材の耐摩耗性、耐疲労性を向上させる。このような効果を得るためには、2.0%以上の含有を必要とする。一方、12.0%を超える含有は、Mo主体の硬脆な炭化物が生成し、耐熱間転動疲労性を低下させ、耐疲労性を低下させる。このため、Moは2.0~12.0%に限定する。なお、好ましくは、3.0~9.0%である。
Mo: 2.0-12.0%
Mo is an element that combines with C to form hard carbides and improves wear resistance. In addition, Mo dissolves in hard MC-type carbides in which V, Nb and C combine to strengthen the carbides, and also dissolves in eutectic carbides to increase the fracture resistance of these carbides. Through such actions, Mo improves the wear resistance and fatigue resistance of the roll outer layer material. In order to obtain such an effect, the content of 2.0% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 12.0%, Mo-based hard and brittle carbides are formed, which lowers hot rolling contact fatigue resistance and fatigue resistance. Therefore, Mo is limited to 2.0 to 12.0%. Incidentally, preferably, it is 3.0 to 9.0%.

V:3.0~10.0%
Vは、ロールとしての耐摩耗性と耐疲労性とを兼備させる元素である。Vは、極めて硬質な炭化物(MC型炭化物)を形成し、耐摩耗性を向上させるとともに、共晶炭化物を分断、分散晶出させることに有効に作用し、耐熱間転動疲労性を向上させ、ロール外層材としての耐疲労性を顕著に向上させる元素である。このような効果は、3.0%以上の含有で顕著となる。一方、10.0%を超える含有は、MC型炭化物を粗大化させるため、圧延用ロールの諸特性を不安定にする。また、共晶融液量が減少し、粗大なザク巣が形成される。このため、Vは3.0~10.0%に限定する。なお、好ましくは、4.0~9.0%である。
V: 3.0-10.0%
V is an element that provides both wear resistance and fatigue resistance as a roll. V forms extremely hard carbides (MC-type carbides) to improve wear resistance, and acts effectively to split and dispersely crystallize the eutectic carbides, thereby improving hot rolling contact fatigue resistance. , is an element that remarkably improves the fatigue resistance of the roll outer layer material. Such an effect becomes remarkable at a content of 3.0% or more. On the other hand, if the content exceeds 10.0%, the MC-type carbides become coarse, which destabilizes various properties of the roll for rolling. In addition, the amount of eutectic melt is reduced, and coarse cavities are formed. Therefore, V is limited to 3.0 to 10.0%. Incidentally, it is preferably 4.0 to 9.0%.

Nb:0.5~5.0%
Nbは、MC型炭化物に固溶してMC型炭化物を強化し、MC型炭化物の破壊抵抗を増加させる作用を介し、耐摩耗性、とくに耐疲労性を向上させる。NbとMoとがともに、炭化物中に固溶されることにより、耐摩耗性とさらには耐疲労性の向上が顕著となる。また、Nbは、共晶炭化物の分断を促進させ、共晶炭化物の破壊を抑制する作用を有し、ロール外層材の耐疲労性を向上させる元素である。また、NbはMC型炭化物の遠心鋳造時の偏析を抑制する作用を併せ有する。このような効果は、0.5%以上の含有で顕著となる。一方、含有量が5.0%を超えると、溶湯中でのMC型炭化物の成長が促進され、耐熱間転動疲労性を悪化させる。また、共晶融液量が減少し、粗大なザク巣が形成される。このため、Nbは0.5~5.0%に限定する。なお、好ましくは、0.8~2.5%である。
Nb: 0.5-5.0%
Nb solid-solves in MC-type carbide to strengthen the MC-type carbide, and improves wear resistance, particularly fatigue resistance, through the action of increasing the fracture resistance of MC-type carbide. When both Nb and Mo are solid-solved in the carbide, wear resistance and further fatigue resistance are significantly improved. Further, Nb is an element that promotes the division of eutectic carbide, has the effect of suppressing breakage of eutectic carbide, and improves the fatigue resistance of the roll outer layer material. In addition, Nb also has the effect of suppressing segregation during centrifugal casting of MC type carbide. Such an effect becomes remarkable at a content of 0.5% or more. On the other hand, if the content exceeds 5.0%, the growth of MC-type carbides in the molten metal is accelerated, deteriorating rolling contact fatigue resistance during hot temperatures. In addition, the amount of eutectic melt is reduced, and coarse cavities are formed. Therefore, Nb is limited to 0.5 to 5.0%. In addition, preferably, it is 0.8 to 2.5%.

さらに本発明では、MoおよびCrの含有量が下記(1)式を満足する必要がある。
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
ここで、[%Mo]、[%Cr]は、各元素の含有量(質量%)である。
上記の範囲のMoおよびCrを含有し、かつ、[%Mo]/[%Cr]の値が0.35以上とすると、MC型炭化物中にMoが固溶して固溶強化され、耐摩耗性が向上する。一方、[%Mo]/[%Cr]の値が0.70を超えると、固溶強化に寄与しないMoの量が増大し、脆弱な共晶炭化物が形成されるため、耐肌荒れ性、耐摩耗性が劣化する。より好ましくは、0.40≦[%Mo]/[%Cr]≦0.65である。
Furthermore, in the present invention, the contents of Mo and Cr must satisfy the following formula (1).
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
Here, [%Mo] and [%Cr] are the content (% by mass) of each element.
When Mo and Cr are contained in the above range and the value of [%Mo]/[%Cr] is 0.35 or more, Mo dissolves in the MC type carbide to strengthen the solid solution, resulting in wear resistance. improve sexuality. On the other hand, when the value of [%Mo]/[%Cr] exceeds 0.70, the amount of Mo that does not contribute to solid-solution strengthening increases, and brittle eutectic carbide is formed. Abrasion resistance deteriorates. More preferably, 0.40≦[%Mo]/[%Cr]≦0.65.

本発明では、さらに、Co:5.0%以下、Ni:3.0%以下、W:5.0%以下のいずれか1種または2種以上を含有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to further contain one or more of Co: 5.0% or less, Ni: 3.0% or less, and W: 5.0% or less.

Co:5.0%以下
Coは、基地中に固溶し、耐疲労性を向上させる作用を有する元素である。5.0%を超えて含有しても、効果が飽和し、含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利となる。このため、Coを含有する場合、5.0%以下の範囲に限定する。なお、好ましくは、3.5%以下である。また、このような効果を得るためには、0.2%以上含有することが好ましく、さらに好ましくは0.3%以上である。
Co: 5.0% or less Co is an element that dissolves in the matrix and has the effect of improving fatigue resistance. Even if the content exceeds 5.0%, the effect saturates and the effect corresponding to the content cannot be expected, which is economically disadvantageous. Therefore, when Co is contained, it is limited to a range of 5.0% or less. In addition, preferably, it is 3.5% or less. In order to obtain such effects, the content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more.

Ni:3.0%以下
Niは、基地中に固溶し、熱処理中のオーステナイトの変態温度を低下させ、基地の焼入れ性を向上させる元素である。3.0%を超えて含有すると、オーステナイトの変態温度が低くなりすぎて、熱処理後にオーステナイトが残留しやすくなる。オーステナイトが残留すると、熱間圧延中にクラックが発生するなど、耐熱間転動疲労性を低下させる。そのため、Niを含有する場合、3.0%以下の範囲に限定する。なお、熱処理中の冷却速度が遅くても、マルテンサイトおよび/またはベイナイト組織が得られるという、操業のし易さから、0.2%以上含有することが好ましく、さらに好ましくは0.3%以上である。
Ni: 3.0% or less Ni is an element that forms a solid solution in the matrix, lowers the transformation temperature of austenite during heat treatment, and improves the hardenability of the matrix. If the content exceeds 3.0%, the transformation temperature of austenite becomes too low, and austenite tends to remain after heat treatment. When austenite remains, cracks occur during hot rolling, and the hot rolling fatigue resistance is lowered. Therefore, when Ni is contained, it is limited to a range of 3.0% or less. In addition, even if the cooling rate during heat treatment is slow, the martensite and/or bainite structure can be obtained, so that the operation is easy, so the content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.3% or more. is.

W:5.0%以下
Wは、基地中に固溶し、基地を強化して耐疲労性を向上させる作用を有する元素であり、且つMCまたはMC系の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。5.0%を超えて含有すると、効果が飽和するだけでなく、粗大なMCまたはMC系の炭化物が形成され、耐熱間転動疲労性を低下させる。このため、Wを含有する場合、5.0%以下の範囲に限定する。なお、このような効果を得るため、0.2%以上含有することが好ましく、さらに好ましくは、0.5%以上である。
W: 5.0% or less W is an element that forms a solid solution in the matrix, strengthens the matrix and improves fatigue resistance, and forms M 2 C or M 6 C-based carbides, Improve wear resistance. When the content exceeds 5.0%, not only is the effect saturated, but also coarse M 2 C or M 6 C carbides are formed, which lowers the hot rolling contact fatigue resistance. Therefore, when W is contained, it is limited to a range of 5.0% or less. In order to obtain such effects, the content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.5% or more.

残部はFeおよび不可避的不純物である。なお、不可避的不純物としては、AlやS、P、Cu、Ca、Sb、Ti、Zr、B等が挙げられる。これらは、原料や溶解中に耐火物等から混入する。これらの不可避的不純物は、Al:0.3%以下、S:0.05%以下、P:0.05%以下、Cu:0.20%以下、Ca:0.01%以下、Sb:0.01%以下、Ti:0.05%以下、Zr:0.05%以下、B:0.008%以下であることが好ましく、これらの不可避的不純物の合計量が0.5%以下であれば耐摩耗性や耐熱疲労性に悪影響を及ぼさないため、合計量は0.5%以下であれば良い。なお、より好ましくは、0.4%以下である。 The balance is Fe and unavoidable impurities. In addition, Al, S, P, Cu, Ca, Sb, Ti, Zr, B, etc. are mentioned as an unavoidable impurity. These are mixed from raw materials and refractories during melting. These unavoidable impurities are Al: 0.3% or less, S: 0.05% or less, P: 0.05% or less, Cu: 0.20% or less, Ca: 0.01% or less, Sb: 0 .01% or less, Ti: 0.05% or less, Zr: 0.05% or less, B: 0.008% or less, even if the total amount of these unavoidable impurities is 0.5% or less The total amount should be 0.5% or less because it does not adversely affect wear resistance and thermal fatigue resistance. In addition, more preferably, it is 0.4% or less.

次に、本発明は、上記成分に加え、ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域で最大値と最小値の差が平均値の20%以下となる炭化物量分布を有することを特徴とする。 Next, in addition to the above components, the present invention is characterized by having a carbide amount distribution in which the difference between the maximum value and the minimum value is 20% or less of the average value in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll. .

上述したように、遠心鋳造法で製造した熱間圧延用ロール外層材には、ラミネーション偏析等の組織偏析が存在し、その偏析模様が鋼板表面に転写して鋼板の表面品質が低下する。また、このような組織偏析はロールの耐肌荒れ性や耐クラック性などのロール特性を劣化させる。本発明者らの知見によれば、偏析模様や肌荒れは、ロール半径方向の炭化物量の変化が大きいものほど生じやすい。すなわち、ロール半径方向の炭化物量の変化が大きいと、ロール軸方向においても摩耗量の差が生じ易く、ロール外表面に小さな凹凸ができ、この凹凸が偏析模様や肌荒れとなって目視できるようになる。 As described above, the outer layer material for hot rolling rolls manufactured by the centrifugal casting method has structural segregation such as lamination segregation, and the segregation pattern is transferred to the steel sheet surface, degrading the surface quality of the steel sheet. In addition, such structural segregation deteriorates roll properties such as surface roughening resistance and crack resistance. According to the findings of the present inventors, segregation patterns and surface roughening are more likely to occur as the change in the amount of carbide in the radial direction of the roll increases. That is, if there is a large change in the amount of carbide in the radial direction of the roll, a difference in the amount of wear is likely to occur in the axial direction of the roll, and small unevenness is formed on the outer surface of the roll, and this unevenness becomes a segregation pattern or surface roughness that can be seen visually. Become.

ロール半径方向の炭化物量の変化は、図1に示すように、半径方向の炭化物量分布を測定し、この分布内で最大の炭化物量Xmaxと最小の炭化物量Xminの差(ΔX=Xmax-Xmin)と分布全体の平均炭化物量Xaveの比(=ΔX/Xave×100(%))で評価することができる。このΔX/Xave×100(%)を「炭化物量の変化率S」と定義する。本発明者らは、この差と偏析模様、肌荒れ発生状況との関係を調査した。その結果、この炭化物量の変化率Sが20%を超えると大きな偏析模様や肌荒れを生じるが、20%以下であれば偏析模様や肌荒れは生じないこと、および、かかる分布条件がロール半径方向に外表面から30mmまでの領域で満足されると、圧延用ロールとして十分に使用できることがわかった。したがって、本発明では、下記(2)式で表される、ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域で炭化物量の変化率Sが20%以下となる炭化物量分布を有することとする。
S=(Xmax-Xmin)×100/Xave (2)
ここで、
max:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値(面積%)
min:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最小値(面積%)
ave:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における平均値(面積%)
である。
The change in the amount of carbide in the radial direction of the roll is measured by measuring the distribution of the amount of carbide in the radial direction, as shown in FIG. max −X min ) and the average carbide amount X ave of the entire distribution (=ΔX/X ave ×100 (%)). This ΔX/X ave ×100 (%) is defined as the “change rate S of the amount of carbide”. The present inventors investigated the relationship between this difference, the segregation pattern, and the occurrence of rough skin. As a result, when the change rate S of the amount of carbide exceeds 20%, a large segregation pattern and rough surface occur, but when it is 20% or less, no segregation pattern and rough surface occur, and such a distribution condition is in the radial direction of the roll. It has been found that if the region from the outer surface to 30 mm is satisfied, it can be used sufficiently as a roll for rolling. Therefore, in the present invention, the carbide amount distribution represented by the following equation (2) is such that the change rate S of the carbide amount is 20% or less in the region up to 30 mm from the outer surface in the radial direction of the roll.
S=(X max -X min )×100/X ave (2)
here,
X max : Maximum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X min : Minimum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X ave : average value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
is.

炭化物量の測定方法は特に限定されないが、本発明では、外層材の横断面(ロール軸に直交する断面)をナイタール液で腐食して現出させた金属組織の100倍観察像から画像解析装置により炭化物の面積率(%)を測定し、これを炭化物量とした。また、半径方向の分布を求める際、測定位置は外表面から半径方向に1mmピッチの位置とし、同位置で円周方向の任意の4点で測定した値を平均した値を同位置での炭化物量データとし、測定位置と炭化物量データの関係を図1のようにグラフ化して最大値と最小値を求めた。また、分布の平均値は炭化物量データ全体を平均して求めた。なお、半径方向測定ピッチは1mmに限定されず、適宜選択することができるが、測定ピッチが大きすぎると、最大値または最小値を正確に評価することができないため、0.5~3mmとすることが好ましい。 The method for measuring the amount of carbide is not particularly limited, but in the present invention, the cross section of the outer layer material (the cross section perpendicular to the roll axis) is corroded with a nital liquid to reveal the metal structure. The area ratio (%) of carbide was measured by , and this was taken as the amount of carbide. In addition, when obtaining the distribution in the radial direction, the measurement position is a position with a 1 mm pitch in the radial direction from the outer surface, and the value obtained by averaging the values measured at any four points in the circumferential direction at the same position is the carbide at the same position. The relationship between the measurement position and the carbide amount data was graphed as shown in FIG. 1, and the maximum and minimum values were obtained. Moreover, the average value of the distribution was obtained by averaging the entire carbide amount data. The radial measurement pitch is not limited to 1 mm, and can be selected as appropriate. However, if the measurement pitch is too large, the maximum or minimum value cannot be accurately evaluated, so 0.5 to 3 mm. is preferred.

なお、本発明の熱間圧延用ロール外層材における所望の炭化物量の分布は、後述するように、外層材溶湯の鋳込み中に鋳型(遠心鋳造鋳型)の回転数を変動させるにより得られる。 The desired carbide content distribution in the hot rolling roll outer layer material of the present invention is obtained by varying the rotation speed of the mold (centrifugal casting mold) during casting of the molten outer layer material, as described later.

また、近年では被圧延材の表面品質の要求レベルが一段と厳しくなっている。熱間圧延用ロールに要求される表面品質レベルも更に高く、上記の炭化物量分布の適正化だけでは十分ではなく、本発明者らの鋭意検討の結果、さらに炭化物量分布の最大値と最小値の位置における外層材の硬度差をショア硬さで3.0以下とすることで、圧延中の熱間圧延用ロール外層材表面の凹凸が著しく低減し、表面品質に格段に優れた熱間圧延用ロール外層材になることを見出した。すなわち、本発明では下記式(3)で表される硬度差が3.0以下を満たすこととする。
ΔHS=HSXmax-HSXmin (3)
ここで、
HSXmax:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値の位置におけるショア硬さ
HSXmin:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値の位置におけるショア硬さ
である。
Moreover, in recent years, the required level of the surface quality of the material to be rolled has become more severe. The surface quality level required for hot rolling rolls is even higher, and the optimization of the carbide content distribution is not sufficient. By setting the hardness difference of the outer layer material at the position to 3.0 or less in Shore hardness, the unevenness of the surface of the outer layer material for the hot rolling roll during rolling is significantly reduced, and the surface quality is remarkably excellent. It was found that it can be used as a roll outer layer material. That is, in the present invention, the hardness difference represented by the following formula (3) is to satisfy 3.0 or less.
ΔHS = HS Xmax - HS Xmin (3)
here,
HS Xmax : Shore hardness at the position of the maximum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction HS Xmin : The position of the maximum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction is the Shore hardness at

なお、本発明の熱間圧延用ロール外層材における所望の硬度差は、後述するように、外層材溶湯を鋳型に供給する速度を制御することにより得られる。 A desired hardness difference in the hot rolling roll outer layer material of the present invention can be obtained by controlling the speed at which the molten outer layer material is supplied to the mold, as will be described later.

つぎに、本発明の熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the hot rolling roll outer layer material and the hot rolling composite roll of the present invention will be described.

熱間圧延用ロール外層材を鋳造する場合、まず、内面にジルコン等を主材とした耐火物が1~5mm厚で被覆された、回転する鋳型に、上記した熱間圧延用ロール外層材組成の溶湯(単に外層材溶湯と称する。)を、所定の肉厚となるように注湯し、遠心鋳造する。 When casting the hot rolling roll outer layer material, first, a rotating mold whose inner surface is coated with a refractory mainly made of zircon or the like with a thickness of 1 to 5 mm is coated with the above hot rolling roll outer layer material composition. (simply referred to as outer layer material molten metal) is poured so as to have a predetermined thickness, and is centrifugally cast.

本発明では、外層材溶湯の鋳込み中に、鋳型(遠心鋳造鋳型)の回転数を変動させることにより、所望の炭化物量が得られる。一定の鋳型回転速度で遠心鋳造する従来の横型あるいは斜め型遠心鋳造法では、重力(1G)の影響で固液共存領域に剪断力が作用してラミネーション偏析等の粗大な組織偏析が不可避的に生成する。これに対し、本発明では、図2(a)に示すように、鋳込み中に軸心Oを中心として回転する鋳型1の回転数nを強制的に変動させるようにした。具体的には、図2(b)に示すように、鋳込み材(ロール外層材)の外表面に負荷される遠心力(重力倍数で表す。以下同じ)が1.0G/s以上で変化するように、鋳型の回転数nを増加または減少させる工程を2回以上行う。これにより、鋳込み材に負荷される遠心力Gnを変動させるとともに、鋳込み材に剪断力Gvを連続的あるいは断続的に付与する(Gv≠0)ことができる。したがって、任意に固液共存相の剪断作用と未凝固領域の撹拌作用を付与することができ、それゆえに組織偏析の分散と偏析成分の撹拌均一化を有効に促進できるのである。 In the present invention, a desired amount of carbide can be obtained by varying the rotation speed of the mold (centrifugal casting mold) during casting of the molten outer layer material. In the conventional horizontal or oblique centrifugal casting method in which centrifugal casting is performed at a constant mold rotation speed, shear force acts on the solid-liquid coexisting region due to the influence of gravity (1 G), which inevitably causes coarse segregation such as lamination segregation. Generate. On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 2(a), the rotation speed n of the mold 1 rotating about the axis O during casting is forcibly varied. Specifically, as shown in FIG. 2(b), the centrifugal force (expressed as a multiple of gravity, the same shall apply hereinafter) applied to the outer surface of the cast material (roll outer layer material) changes at 1.0 G/s or more. , the step of increasing or decreasing the number of rotations n of the mold is performed two or more times. As a result, the centrifugal force Gn applied to the casting material can be varied, and the shearing force Gv can be applied to the casting material continuously or intermittently (Gv≠0). Therefore, the shearing action of the solid-liquid coexisting phase and the stirring action of the unsolidified region can be arbitrarily imparted, and therefore the dispersal of the structural segregation and the uniform stirring of the segregated components can be effectively promoted.

鋳型の回転数の変動パターンは特に限定されるものではなく、例えば、振幅、周期とも一定として連続的に変動させるパターン(図3(a))、振幅、周期のいずれか一方または両方を変化させながら連続的に変動させるパターン(図3(b))、断続的に変動させるパターン(図3(c))など、剪断力Gvを付与できるものであればいかなるパターンであってもよい。なお、遠心力の変化する速度が1.0G/sに満たないと、重力によるラミネーション偏析形成作用に打ち勝つことが難しい。また、変動回数が2回未満では、組織偏析の分散や偏析成分の撹拌均一化の効果が得られないため、下限値を2回と限定した。組織偏析の分散や偏析成分の撹拌均一化の効果を得る観点から、変動回数は5回以上が好ましく、上限は100回が好ましい。 The variation pattern of the mold rotation speed is not particularly limited. Any pattern that can apply the shearing force Gv, such as a pattern of continuous variation (FIG. 3(b)) or a pattern of intermittent variation (FIG. 3(c)), may be used. If the speed at which the centrifugal force changes is less than 1.0 G/s, it is difficult to overcome the action of lamination segregation due to gravity. Also, if the number of fluctuations is less than 2, the effect of dispersing the structure segregation and uniform stirring of the segregated components cannot be obtained, so the lower limit is limited to 2. From the viewpoint of obtaining the effect of dispersing the structure segregation and uniforming the stirring of the segregated components, the number of fluctuations is preferably 5 times or more, and the upper limit is preferably 100 times.

また、本発明では、外層材溶湯を鋳型に供給する速度(=溶湯供給速度)を80~200kg/sとすることにより、所望の硬度差が得られる。図4に示すように、遠心鋳造では、回転している鋳型1に溶融供給管2から外層材溶湯3を注ぎ、遠心力をかけた状態で凝固させる。 Further, in the present invention, a desired difference in hardness can be obtained by setting the rate at which the molten outer layer material is supplied to the mold (=melt supply rate) at 80 to 200 kg/s. As shown in FIG. 4, in centrifugal casting, a molten outer layer material 3 is poured into a rotating mold 1 from a melt supply pipe 2 and solidified while centrifugal force is applied.

遠心鋳造では、外層材溶湯3は鋳型1の長手方向と同一の方向に供給されるため、鋳型1に供給された時の外層材溶湯3は、鋳型1の回転とは異なる方向の速度を有している。そのため、溶湯供給速度Vが大きすぎると、鋳型1の回転方向とは異なる方向の流動の影響が強くなることで、局所的に凝固の乱れが生じる(例えば、MC炭化物が局所的に多い領域が形成されるなど)。その結果、生成する炭化物の割合が局所的に変化し、大きな硬度差が生じてしまう。外層材溶湯3の供給速度が80~200kg/sであれば、このような現象は発生せず、半径方向に均一な凝固が進行する結果、炭化物量分布の最大値と最小値の硬度差がショア硬さで3.0以下が得られる。外層材溶湯の供給速度が80kg/sよりも小さくなると、外層材溶湯が鋳型に注入される前に外層材溶湯の温度が低下して固相が生成し、不均一な凝固が生じることで上記の硬度差を満たすことができない。凝固を均一にする観点から、好ましい外層材溶湯の供給速度は90~180kg/sである。なお、外層材溶湯の供給速度は、外層材溶湯の全重量W(kg)を鋳型内に外層材溶湯の注入を開始した時刻と外層材溶湯が鋳型内に全て注入された時刻の差t(s)で除した値(=W/t)である。 In centrifugal casting, since the outer layer material melt 3 is supplied in the same direction as the longitudinal direction of the mold 1, the outer layer material melt 3 when supplied to the mold 1 has a speed in a direction different from the rotation of the mold 1. is doing. Therefore, if the molten metal supply speed V M is too high, the influence of the flow in the direction different from the rotation direction of the mold 1 becomes stronger, causing local disturbance of solidification (for example, a region where MC carbides are locally abundant is formed). As a result, the proportion of carbides produced locally varies, resulting in a large difference in hardness. If the supply speed of the outer layer material molten metal 3 is 80 to 200 kg/s, such a phenomenon does not occur, and as a result of uniform solidification in the radial direction, the hardness difference between the maximum value and the minimum value of the carbide amount distribution becomes Shore hardness of 3.0 or less is obtained. If the supply speed of the molten outer layer material is lower than 80 kg/s, the temperature of the molten outer layer material decreases before the molten outer layer material is poured into the mold, and a solid phase is generated, resulting in uneven solidification. can not meet the hardness difference. From the viewpoint of uniform solidification, the preferred molten outer layer material feed rate is 90 to 180 kg/s. The feed rate of the molten outer layer material is the difference t between the time when the molten outer layer material starts pouring the total weight W M (kg) of the molten outer layer material into the mold and the time when the molten outer layer material is completely poured into the mold. It is a value (=W M /t) divided by (s).

中間層を形成する場合には、外層材の凝固途中あるいは完全に凝固したのち、鋳型を回転させながら、中間層組成の溶湯を注湯し、遠心鋳造することが好ましい。外層あるいは中間層が完全に凝固したのち、鋳型の回転を停止し鋳型を立ててから、内層材を静置鋳造して、複合ロールとすることが好ましい。これにより、ロール外層材の内面側が再溶解され外層と内層、あるいは外層と中間層、中間層と内層とが溶着一体化した複合ロールとなる。 In the case of forming the intermediate layer, it is preferable to pour molten metal having the composition of the intermediate layer while rotating the mold during or after solidifying the outer layer material, and perform centrifugal casting. After the outer layer or the intermediate layer has completely solidified, it is preferable to stop the rotation of the mold and erect the mold, then statically cast the inner layer material to form a composite roll. As a result, the inner surface of the roll outer layer material is melted again to form a composite roll in which the outer layer and the inner layer, the outer layer and the intermediate layer, or the intermediate layer and the inner layer are welded and integrated.

なお、静置鋳造される内層は、鋳造性と機械的性質に優れた球状黒鉛鋳鉄、いも虫状黒鉛鋳鉄(CV鋳鉄)などを用いることが好ましい。遠心鋳造製ロールは、外層と内層が一体溶着されているため、外層材の成分が1~8%程度内層に混入する。外層材に含まれるCr、V等の炭化物形成元素が内層へ混入すると、内層を脆弱化する。このため、外層成分の内層への混入率は6%未満に抑えることが好ましい。 In addition, it is preferable to use spheroidal graphite cast iron, worm-like graphite cast iron (CV cast iron), etc., which are excellent in castability and mechanical properties, for the inner layer to be statically cast. Since the outer layer and the inner layer of the centrifugally cast roll are integrally welded, about 1 to 8% of the components of the outer layer material are mixed into the inner layer. When carbide-forming elements such as Cr and V contained in the outer layer material are mixed into the inner layer, the inner layer becomes brittle. Therefore, it is preferable to suppress the mixing ratio of the outer layer components to the inner layer to less than 6%.

また、中間層を形成する場合は、中間層材として、黒鉛鋼、高炭素鋼、亜共晶鋳鉄等を用いることが好ましい。中間層と外層とは同じように一体溶着されており、外層成分が中間層へ10~95%の範囲で混入する。内層への外層成分の混入量を抑える観点から、外層成分の中間層への混入量はできるだけ低減しておくことが肝要となる。 When forming the intermediate layer, it is preferable to use graphite steel, high-carbon steel, hypoeutectic cast iron, or the like as the material for the intermediate layer. The intermediate layer and the outer layer are similarly welded together, and the outer layer components are mixed into the intermediate layer in a range of 10 to 95%. From the viewpoint of suppressing the amount of the outer layer component mixed into the inner layer, it is important to reduce the amount of the outer layer component mixed into the intermediate layer as much as possible.

以上より、外層、中間層、内層の3層構造または外層、内層の2層構造を有する熱間圧延用複合ロールを得ることができる。 As described above, a composite roll for hot rolling having a three-layer structure of an outer layer, an intermediate layer and an inner layer or a two-layer structure of an outer layer and an inner layer can be obtained.

本発明の熱間圧延用複合ロールは、鋳造後、熱処理を施されることが好ましい。熱処理は、950~1100℃に加熱し空冷あるいは衝風空冷する工程と、さらに450~570℃に加熱保持した後、冷却する工程を2回以上行うことが好ましい。冷却は、平均冷却速度で5~100℃/hが好ましい。 The composite roll for hot rolling of the present invention is preferably subjected to heat treatment after casting. The heat treatment is preferably carried out twice or more by heating to 950 to 1100° C. followed by air cooling or blast air cooling, and further heating and holding at 450 to 570° C. and then cooling. Cooling is preferably performed at an average cooling rate of 5 to 100°C/h.

なお、本発明の熱間圧延用複合ロールの好ましい硬さは、78~90HS(ショア硬さ)、より好ましい硬さは80~88HSである。78HSよりも硬さが低いと、耐摩耗性が劣化し、逆に硬さが90HSを超えると、熱間圧延中に熱間圧延用ロール表面に形成されたクラックを研削により除去し難くなる。このような硬さを安定して確保できるように、鋳造後の熱処理温度、熱処理時間を調整することが好ましい。熱処理時間は、熱処理温度によって異なるが、950~1100℃の焼入れでは30分~50時間、450~570℃の焼戻しでは、一回当たりの焼戻し時間を5~50時間とすることが好ましい。 The hardness of the composite roll for hot rolling of the present invention is preferably 78-90 HS (Shore hardness), more preferably 80-88 HS. If the hardness is lower than 78HS, wear resistance deteriorates, and if the hardness exceeds 90HS, cracks formed on the surface of the hot rolling roll during hot rolling become difficult to remove by grinding. It is preferable to adjust the heat treatment temperature and heat treatment time after casting so that such hardness can be stably secured. The heat treatment time varies depending on the heat treatment temperature, but it is preferable to set the tempering time at 950 to 1100° C. for 30 minutes to 50 hours and for the tempering at 450 to 570° C. for 5 to 50 hours.

表1に示す材料を溶解してなる溶湯を、表1の鋳造条件で横型遠心鋳造機の鋳型に供給し、外径250mm、内径170mm、厚み70mmのスリーブロール(圧延ロール用外層材に相当)を鋳造した。鋳込み温度は全ての条件で1500℃とした。鋳込み中、本発明例では鋳型回転数nを変動させた。以下の2種類の変動パターンを使用し、周期Τ(s)の周期関数n=α+βcos(2π×t/Τ)[rpm](tは鋳込み開始からの時間(s))を採用した。
<変動パターン1>
α=1000rpm
β=40rpm
nの変動範囲:1040~960rpm
Τ=10s
nの平均増減速度:80/(10/2)=16rpm/s
<変動パターン2>
α=900rpm
β=20rpm
nの変動範囲:920~880rpm
Τ=8s
nの平均増減速度:40/(8/2)=10rpm/s
このとき、スリーブロール外表面の遠心力の増減速度について、変動パターン1では、n=1040rpm、960rpmのときの遠心力がそれぞれ151G、129Gであることから平均約4.4G/s(=(151-129)/(10/2))である。また、変動パターン2では、n=920rpm、880rpmのときの遠心力がそれぞれ113G、108Gであることから平均約1.3G/s(=(113-108)/(8/2))である。
A molten metal obtained by melting the materials shown in Table 1 is supplied to a mold of a horizontal centrifugal casting machine under the casting conditions shown in Table 1, and a sleeve roll having an outer diameter of 250 mm, an inner diameter of 170 mm, and a thickness of 70 mm (corresponding to the outer layer material for the rolling roll). was cast. The casting temperature was 1500° C. under all conditions. During casting, the mold rotation speed n was varied in the inventive examples. The following two types of fluctuation patterns were used, and a periodic function n=α+β cos (2π×t/T) [rpm] (t is the time (s) from the start of casting) of period T (s) was adopted.
<Variation pattern 1>
α=1000rpm
β=40rpm
Variation range of n: 1040-960 rpm
T = 10s
Average increase/decrease speed of n: 80/(10/2)=16 rpm/s
<Variation pattern 2>
α=900rpm
β=20rpm
Variation range of n: 920-880 rpm
T = 8s
Average increase/decrease speed of n: 40/(8/2) = 10 rpm/s
At this time, regarding the increase/decrease speed of the centrifugal force on the outer surface of the sleeve roll, in the variation pattern 1, the centrifugal force is 151 G and 129 G at n=1040 rpm and 960 rpm, respectively, so the average is about 4.4 G/s (=(151 −129)/(10/2)). In the variation pattern 2, the centrifugal force is 113 G and 108 G at n=920 rpm and 880 rpm, respectively, so the average is about 1.3 G/s (=(113-108)/(8/2)).

一方、比較例では従来通りnは一定(900rpm)、もしくは、α=950rpm、β=10rpm(すなわちnの変動範囲は960~940rpm)、Τ=20s(すなわちnの平均増減速度は20/(20/2)=2rpm/s)、平均約0.5G/s(=(129-124)/(20/2))の周期関数とした。 On the other hand, in the comparative example, n is constant (900 rpm) as before, or α = 950 rpm, β = 10 rpm (that is, the fluctuation range of n is 960 to 940 rpm), T = 20 s (that is, the average increase/decrease speed of n is 20/(20 /2)=2 rpm/s) and a periodic function with an average of about 0.5 G/s (=(129−124)/(20/2)).

鋳造後、1000℃から焼入れ、500℃で焼戻しを施した後、スリーブロールの円周方向における任意の4箇所から30×20×40mmの炭化物量測定用試験片(30mmはスリーブロールの円周方向、20mmはスリーブロールの厚み方向、40mmはスリーブロールの半径方向である。図5参照。)を合計4個採取した。炭化物量測定用試験片の30×40mmの面を研磨後にナイタールでエッチングして現出させた金属組織を観察し、同断面半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布を前述の要領(半径方向に1mmピッチ、且つ、4個の試験片の平均値)で測定して図6に示すグラフに整理し(図6(a)は表1のNo.1の炭化物量の分布を示す図であり、図6(b)は表1のNo.5の炭化物量の分布を示す図である。)、これら分布の変化率を求めた。その結果を表2に示す。なお、表2には、炭化物量分布内の最大値Xmaxおよび最小値Xmin、最大値と最小値の差、炭化物量分布全体の平均値(全平均)、炭化物量の変化率を示している。 After casting, quenching from 1000 ° C. and tempering at 500 ° C., a 30 × 20 × 40 mm test piece for measuring the amount of carbide (30 mm is the circumferential direction of the sleeve roll) , 20 mm in the thickness direction of the sleeve roll, and 40 mm in the radial direction of the sleeve roll (see FIG. 5)). After polishing a 30 × 40 mm surface of a test piece for measuring the amount of carbides, the metal structure revealed by etching with nital was observed, and the distribution of the amount of carbides in the area from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the cross section was measured as described above. (1 mm pitch in the radial direction and the average value of four test pieces) and arranged in the graph shown in FIG. 6(b) is a diagram showing the distribution of carbide content of No. 5 in Table 1.), and the rate of change of these distributions was obtained. Table 2 shows the results. Table 2 shows the maximum value X max and minimum value X min in the carbide amount distribution, the difference between the maximum value and the minimum value, the average value of the entire carbide amount distribution (overall average), and the change rate of the carbide amount. there is

また、上記炭化物量測定用試験片を4個用いて、JIS Z 2244 の規定に準拠して、ビッカース硬さ計(試験力:50kgf(490N))でビッカース硬さHV50を測定し、JIS換算表でショア硬さHSに換算した。測定位置は、炭化物量分布内の最大値および最小値を示した位置とした。各測定位置で炭化物量測定用試験片4個について任意の合計10点を測定し(図7参照)、測定したショア硬さの最高値およびショア硬さの最低値を削除した平均値をそれぞれ算出し、硬度差を求めた。 In addition, using four test pieces for measuring the amount of carbide, the Vickers hardness HV50 was measured with a Vickers hardness meter (test force: 50 kgf (490 N)) in accordance with the provisions of JIS Z 2244, and the JIS conversion table was obtained. converted to Shore hardness HS. The measurement positions were the positions showing the maximum and minimum values in the carbide content distribution. A total of 10 arbitrary points were measured for 4 test pieces for measuring the amount of carbide at each measurement position (see Fig. 7), and the average value excluding the highest and lowest measured Shore hardness values was calculated. and the difference in hardness was obtained.

また、表1に示す組成を有する外径250mm、内径170mm、厚み70mmのスリーブロールを製造し、1000℃から焼入れ、500℃で焼戻しを施して得られた素材から試験片を作製し、摩耗試験および熱延疲労試験を行った。 In addition, a sleeve roll having an outer diameter of 250 mm, an inner diameter of 170 mm, and a thickness of 70 mm having the composition shown in Table 1 was manufactured, quenched from 1000°C, and tempered at 500°C. and hot-rolling fatigue tests.

摩耗試験方法は次の通りとした。得られたスリーブロールの外表面から10mm内部の位置から摩耗試験片(外径60mm、肉厚10mm、面取り有)を採取した(図8参照)。
摩耗試験は、図9に示すように、試験片と相手材との2円盤すべり転動方式で行った。試験片4を冷却水5で水冷しながら700rpmで回転させ、回転する試験片4に、高周波誘導加熱コイル6で800℃に加熱した相手片(材質:S45C、外径:190mm、幅:15mm、C1面取り)7を荷重980Nで接触させながら、すべり率:9%で転動させた。摩耗試験は300分間実施し、50分毎に相手片を新品に交換して、試験を実施した。従来例を基準とし、基準値に対する各試験片の摩耗量の比を、摩耗比(=(各試験片の摩耗量)/(基準片の摩耗量))で評価し、摩耗比が0.97以上の場合を従来例と同等以上の耐摩耗性を有しているとし、0.97よりも小さい場合を耐摩耗性に劣る、と判定した。
The abrasion test method was as follows. A wear test piece (outer diameter 60 mm, thickness 10 mm, chamfered) was taken from a position 10 mm inside from the outer surface of the obtained sleeve roll (see FIG. 8).
As shown in FIG. 9, the wear test was carried out by a two-disc sliding rolling method using a test piece and a mating member. The test piece 4 is rotated at 700 rpm while cooling with cooling water 5, and the rotating test piece 4 is heated to 800 ° C. with a high-frequency induction heating coil 6 (material: S45C, outer diameter: 190 mm, width: 15 mm, C1 chamfering) 7 was brought into contact with a load of 980 N and rolled at a slip ratio of 9%. The wear test was performed for 300 minutes, and the test was performed by replacing the mating piece with a new one every 50 minutes. Based on the conventional example, the ratio of the amount of wear of each test piece to the reference value was evaluated by the wear ratio (= (amount of wear of each test piece) / (amount of wear of the reference piece)), and the wear ratio was 0.97. It was determined that the wear resistance in the above cases was equal to or higher than that of the conventional example, and that the wear resistance was inferior in the case of less than 0.97.

また、得られたスリーブロールの外表面から10mm内部の位置から熱延疲労試験片(外径60mm、肉厚10mm)を採取して、熱延疲労試験を実施した(図8参照)。なお、疲労試験片には、図10に示すようなノッチ(深さt:1.2mm、周方向長さL:0.8mm)を外周面の2箇所に、0.2mmφのワイヤーを用いた放電加工(ワイヤーカット)で導入した。また、疲労試験片の転動面の端部には1.2Cの面取りを施した。熱延疲労試験は、図10に示すように、ノッチを有する試験片(熱延疲労試験片)と加熱された相手材との2円盤の転がりすべり方式で行った。すなわち、試験片(熱延疲労試験片)8を冷却水5で水冷しながら700rpmで回転させ、回転する試験片8に、高周波誘導加熱コイル6により800℃に加熱した相手片(材質:S45C、外径:190mm、幅:15mm)7を荷重980Nで押し当てながら、すべり率:9%で転動させた。熱延疲労試験片8に導入した2つのノッチ9が折損するまで転動させ、各ノッチが折損するまでの転動回転数をそれぞれ求め、その平均値を熱延疲労寿命とした。そして、熱延疲労寿命が350千回を超える場合を熱延疲労寿命が著しく優れる(耐疲労性に優れる)と評価した。 A hot-rolling fatigue test piece (outer diameter: 60 mm, thickness: 10 mm) was taken from a position within 10 mm from the outer surface of the obtained sleeve roll, and a hot-rolling fatigue test was performed (see FIG. 8). In the fatigue test piece, notches (depth t: 1.2 mm, circumferential length L: 0.8 mm) as shown in FIG. Introduced by electrical discharge machining (wire cutting). Also, the edge of the rolling surface of the fatigue test piece was chamfered by 1.2C. As shown in FIG. 10, the hot-rolling fatigue test was performed by a two-disc rolling-sliding method of a test piece having a notch (hot-rolling fatigue test piece) and a heated mating member. That is, the test piece (hot-rolled fatigue test piece) 8 is cooled with cooling water 5 and rotated at 700 rpm, and the rotating test piece 8 is heated to 800 ° C. by a high-frequency induction heating coil 6 (material: S45C, Outer diameter: 190 mm, width: 15 mm) 7 was pressed with a load of 980 N and rolled at a slip ratio of 9%. The hot-rolling fatigue test piece 8 was rolled until the two notches 9 were broken, and the number of rolling revolutions until each notch was broken was determined, and the average value was taken as the hot-rolling fatigue life. Then, when the hot-rolling fatigue life exceeded 350,000 times, it was evaluated as being remarkably excellent in hot-rolling fatigue life (excellent in fatigue resistance).

また、表1の組成を有する外径250mm、内径170mm、厚み70mmのスリーブロールを素材とし、1000℃から焼入れ、500℃で焼戻しを施した後、外表面から半径方向に10mm研削して研削後の表面を外表面とするロール用外層材(外径230mm×幅40mm)を採取し、図11に示すように、炭素鋼鍛鋼製の軸材に焼嵌めして圧延試験用ロールを作製した。この複合ロールを、4Hiの熱間圧延機に設置し、常温における引張強度590MPaの鋼板(板幅20mm、板厚1.5mm×長さ20m)を被圧延材として、950℃に加熱した被圧延材に板厚減少率20%の熱間圧延を施した。この熱間圧延作業を各ロールについて5回行い、5回圧延後のロールの表面粗さ(算術平均粗さRa)をレーザ変位計で測定した。測定位置は、ロール表面の任意の位置を基準として、基準から90°間隔に周方向の4箇所とした。4箇所の算術平均粗さRaを測定し、その平均値を算出して偏析の有無を評価した。表面粗さが2.0μmよりも大きい場合を偏析有り、1.0~2.0μmの場合を軽微な偏析有り、1.0μmよりも小さい場合を偏析無し、と判定した。 In addition, a sleeve roll having an outer diameter of 250 mm, an inner diameter of 170 mm, and a thickness of 70 mm having the composition shown in Table 1 was used as a material, quenched from 1000 ° C., tempered at 500 ° C., and then ground 10 mm in the radial direction from the outer surface. An outer layer material for a roll (outer diameter 230 mm x width 40 mm) having the surface of the outer surface as the outer surface was sampled and shrink-fitted to a shaft material made of carbon steel forged steel to produce a roll for rolling test. This composite roll is installed in a 4Hi hot rolling mill, and a steel plate (width 20 mm, thickness 1.5 mm x length 20 m) having a tensile strength of 590 MPa at room temperature is used as a material to be rolled, and heated to 950 ° C. The material was subjected to hot rolling with a thickness reduction rate of 20%. This hot rolling operation was performed 5 times for each roll, and the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) of the roll after rolling 5 times was measured with a laser displacement meter. With an arbitrary position on the surface of the roll as a reference, the measurement positions were four points in the circumferential direction at intervals of 90° from the reference. Arithmetic average roughness Ra was measured at four points, and the average value was calculated to evaluate the presence or absence of segregation. It was determined that segregation was present when the surface roughness was greater than 2.0 μm, slight segregation was present when the surface roughness was 1.0 to 2.0 μm, and no segregation was present when the surface roughness was less than 1.0 μm.

ここで、総合評価は、偏析が認められたものを「×」、耐摩耗性および耐疲労性に優れ、且つ軽微な偏析が有るものを「○」、偏析が無いものを「◎」とし、「◎」のみを合格とした。 Here, the overall evaluation is as follows: "X" for segregation, "○" for excellent wear resistance and fatigue resistance and slight segregation, and "◎" for no segregation. Only "double-circle" was made into the pass.

Figure 0007158312000001
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Figure 0007158312000002
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本発明例は耐摩耗性および耐疲労性を有し、且つ、偏析の無い遠心鋳造製圧延ロール用外層材であることが分かる。 It can be seen that the inventive examples are outer layer materials for centrifugally cast rolling rolls that have wear resistance and fatigue resistance and are free from segregation.

したがって、本発明によれば、耐摩耗性および耐疲労性に優れ、且つ、偏析の無い熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールを製造することが可能となる。その結果、被圧延材の表面品質の著しい向上およびロール寿命の向上を達成できるという効果もある。 Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll that are excellent in wear resistance and fatigue resistance and free from segregation. As a result, there is also the effect that the surface quality of the material to be rolled can be remarkably improved and the life of the rolls can be improved.

1 鋳型
2 溶湯供給管
3 外層材溶湯
4 試験片(摩耗試験片)
5 冷却水
6 高周波誘導加熱コイル
7 相手片
8 試験片(熱延疲労試験片)
9 ノッチ
1 mold 2 molten metal supply pipe 3 outer layer molten metal 4 test piece (wear test piece)
5 cooling water 6 high frequency induction heating coil 7 mating piece 8 test piece (hot rolling fatigue test piece)
9 notches

Claims (4)

質量%で、C:1.5~3.0%、Si:0.1~2.0%、Mn:0.1~2.0%、Cr:5.0~15.0%、Mo:2.0~12.0%、V:3.0~10.0%、Nb:0.5~5.0%を含有し、かつMoおよびCrの含有量が下記式(1)を満足し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
下記式(2)で表される炭化物量の変化率Sが20%以下となる炭化物量分布を有し、さらに下記(3)式で表される硬度差が3.0以下を満たすことを特徴とする熱間圧延用ロール外層材。
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
ここで、[%Mo]、[%Cr]は、各元素の含有量(質量%)である。
S=(Xmax-Xmin)×100/Xave (2)
ここで、
max:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値(面積%)
min:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最小値(面積%)
ave:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における平均値(面積%)
である。
ΔHS=HSXmax-HSXmin (3)
ここで、
HSXmax:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最大値の位置におけるショア硬さ
HSXmin:ロール半径方向に外表面から30mmまでの領域の炭化物量分布における最小値の位置におけるショア硬さ
である。
% by mass, C: 1.5 to 3.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 5.0 to 15.0%, Mo: 2.0 to 12.0%, V: 3.0 to 10.0%, Nb: 0.5 to 5.0%, and the Mo and Cr contents satisfy the following formula (1) , having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities,
It has a carbide amount distribution in which the change rate S of the carbide amount represented by the following formula (2) is 20% or less, and further satisfies the hardness difference represented by the following formula (3) of 3.0 or less. Roll outer layer material for hot rolling.
0.35≦[%Mo]/[%Cr]≦0.70 (1)
Here, [%Mo] and [%Cr] are the content (% by mass) of each element.
S=(X max -X min )×100/X ave (2)
here,
X max : Maximum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X min : Minimum value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
X ave : average value (area %) in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the radial direction of the roll
is.
ΔHS = HS Xmax - HS Xmin (3)
here,
HS Xmax : Shore hardness at the position of the maximum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction HS Xmin : The position of the minimum value in the carbide amount distribution in the region from the outer surface to 30 mm in the roll radial direction is the Shore hardness at
前記熱間圧延用ロール外層材において、質量%で、Co:5.0%以下、Ni:3.0%以下、W:5.0%以下のいずれか1種または2種以上を含有する請求項1に記載の熱間圧延用ロール外層材。 The hot rolling roll outer layer material contains, by mass %, any one or more of Co: 5.0% or less, Ni: 3.0% or less, and W: 5.0% or less. Item 1. The roll outer layer material for hot rolling according to Item 1. 外層、中間層、内層の3層構造または外層、内層の2層構造を有する熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が請求項1または2に記載の熱間圧延用ロール外層材からなることを特徴とする熱間圧延用複合ロール。 A hot rolling composite roll having a three-layer structure of an outer layer, an intermediate layer, and an inner layer or a two-layer structure of an outer layer and an inner layer, wherein the outer layer comprises the hot rolling roll outer layer material according to claim 1 or 2. A composite roll for hot rolling characterized by: 請求項1または2に記載の組成を有する溶湯を、注湯し遠心鋳造する際に、ロール外層材の外表面における遠心力の増減速度が1.0G/s以上であるように、遠心鋳造鋳型の回転数を40回以上変動させるとともに、前記溶湯の供給速度を80~137kg/sとすることを特徴とする請求項1または2に記載の熱間圧延用ロール外層材の製造方法。 A centrifugal casting mold so that the rate of increase and decrease of centrifugal force on the outer surface of the roll outer layer material is 1.0 G / s or more when pouring the molten metal having the composition according to claim 1 or 2 and performing centrifugal casting. 3. The method for manufacturing the outer layer material for hot rolling rolls according to claim 1 , wherein the number of revolutions of the roller is changed 40 times or more, and the feed rate of the molten metal is set to 80 to 137 kg/s.
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