JPH01234548A

JPH01234548A - 高靭性圧延用ロール

Info

Publication number: JPH01234548A
Application number: JP5929788A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto; 宏後藤; Katsuhiko Otsuka; 勝彦大塚
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1989-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は鋼材の圧延に用いられる高靭性を有する圧延用
ロールに関する。

〔従来の技術〕

従来、圧延用ロール材に要求される性能として、耐摩耗
性、耐スポーリング性（耐転勤疲労特性）および耐熱衝
撃クラック性の３つが考えられ、これらの性能を同時に
満足させるような材質の開発が為されてきた。

しかしながら、上述の３つの性能を満たすだけでは、い
わゆる工具鋼に必要な性能を満たすにとどまり、高速回
転しながら繰返し接触応力が負荷され、クラックが場合
によってはロール内部にまで進展して、ついには巨大規
模の脆性破壊を生じ易いロールにおいては、もう一つの
特性、すなわち、高靭性化こそが必要欠くべからざる性
能として、近年クローズアップされるに至った。しかし
、従来の圧延用ロール材においては、破壊靭性の向上と
いう観点からみた場合、その点を配慮した開発が為され
ないため、前述の３つの性能を備えていても、優れた破
壊靭性を兼ね備えているとは言い離い。

［発明が解決しようとする課題］ロール材について高靭性化をはかるためのもつとも簡便
な方法としては、得られる硬さを低下させる方法、とり
わけ焼入れ焼戻し工程における焼戻し温度をいわゆる脆
化域温度より高めて高靭性を回復させる手段が考えられ
る。

しかしながらこの場合には、併せて耐熱衝撃クラック性
も改善されるものの、耐摩耗性や耐スポーリング性につ
いては硬さの低下に伴なって、むしろその性能を損なう
ことが明白である。

本発明はこの問題点を解決して耐摩耗性や耐スポーリン
グ性の特性に直接的に影響を及ぼす硬さを低下させるこ
となく、且高靭性を有する新規な圧延用ロール材を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は上述の問題点を解消するために為されたもので
、単なる製造方法の改良のみによっては高靭性化を達成
することが困難であるため、ロール材の化学組成を根本
的に見直して、高靭性化を達成したものである。具体的
には、Ｃｒ−ＭＯ鋼又はＣｒ　−Ｍ　ｏ　−Ｖ鋼をベー
スとして、これにＮｉを含有させＳｉを含有させず不可
避不純物量（Ｓｉ０．１％未満）に制限することにより
従来の硬さを保持したままで高靭性化を達成しようとす
るものである。

すなわち、本発明は、重量パーセントてＣ０，４５〜０
．９５％、Ｍｎ１．０％以下、Ｃｒ４．５〜６．○％、
Ｍｏ０．３〜０．７％、Ｎ１０．６〜２．０％を含有し
、残部がＦｅおよび不可避不純物から成り且つ不可避不
純物としてのＳｉ含有量を０１％未満に抑えたことを特
徴とする高靭性圧延用ロール、もしくは上述の組成に７
０．１〜０．３％含有させた高靭性圧延用ロール、さら
に上述の組成を有する合金粉末をロール表面に粉体プラ
ズマ肉盛溶接して成る高靭性圧延用ロールである。

［作用］以下に本発明の各成分の限定理由を図を参照して説明す
る。

Ｃは第１表に示す組成を有する供試材で得られた第１図
のころがり転勤疲労試験結果から０．４５％以上必要で
あると判断された。又、第１図において、Ｃ含有量が０
．６％を超えると、ころがり疲労寿命の伸びは飽和し、
第１表の供試材により得られた第２図のＣ含有量と熱衝
撃クラック深さとの関係からＣ含有量が０．９５％を超
えると熱衝撃クラック特性の悪化が著しくなることをあ
わせて考慮し、Ｃ含有量の上限を０．９５％とした。

Ｓｉは一般に脱酸剤として使用されるため通常０２〜１
０％の範囲で含有されている。しかし本発明においては
、Ｓｉ靭性に及ぼす効果を明確にずへく、第２表の組成
の供試材にて、室温における破壊靭性値とＳｉ含有量と
の関係を求めたところ、第３図に示す関係が得られ、Ｃ
脱酸時に不可避的に含有する程度のＳｉ含有量である０
、１０％未満では破壊靭性値が著しく向上することが明
らかになったので、本発明では、真空カーボン脱酸法を
採用して造塊することとし、Ｓｉは不可避不純物として
、０．１％未満にその含有量を極力抑えた。

Ｍｎは硬化深度の改善に寄与するが、あまり多量に含有
させるとＭｓ点が極端に低下して焼割れ感受性が高まる
ことになるので、その含有量を１４０％以下に限定した
。

Ｃｒは第３表に示した組成の供試材を用いて、熱衝撃ク
ラック深さとＣｒ含有量との関係を求めたところ、第４
図に示す関係が得られ、４．５％以上で卓効があること
が認められたので、４．５％をその下限とした。一方、
同じく第３表に示した組成の供試材にて、ころがり疲労
寿命とＣｒ含有量との関係を求めたところ、第５図の結
果が得られ、６，０％で寿命が飽和しているので、６．
０％をその上限とした。

Ｍｏは炭化物を生成して、耐摩耗性向上に寄与し、しか
も、焼戻し特性の改善に著しく寄与する。第４表に示す
組成の供試材にて、ショア硬さとＭｏ含有量との関係を
求めたところ、第６図に示す結果が得られ、０３％以上
では硬さが急激に向上するので０３％をＭｏ含有量の下
限値とした。また、第４表に示す組成の供試材にて高温
引張試験を実施して、塑性加工性の評価尺度である絞り
値とＭｏ含有量の関係を求め第７図に示す結果を得た。

同図から０．８％を超えてＭｏを含有させると、絞り値
が低下しはじめるので０．８％をＭｏ含有量の上限値と
した。

Ｎｉについては、第５表に示す組成の供試材にて、常温
における破壊靭性値とＮ１含有量の関係を求め、第８図
に示す結果が得られ、同図よりＮｉ含有量が０．６％未
満であると、靭性値が急激に減少し、また２”、０％を
超えると、再び低下傾向を示すことから、０．６〜２．
０％の範囲に定めた。

第５表（重量％） ■については、第６表に示す組成の供試材にて常温の破
壊靭性値とＶ含有量の関係を求め、第９図の結果を得た
。同図から、０．１％を超える含有量から急激に破壊靭
性値が向上し、０．２％のＶ量にてほぼ飽和することが
明らかになった。−方、本発明鋼ではＶ量の添加によっ
て、同一のオーステナイト化温度による焼入れを行なう
場合には焼入れ深度の減少傾向が認められ、とくに０．
３％を超える含有量では焼入れ硬化深度を損ねて有効な
焼入れ硬化層が得られなくなる。よって靭性と焼入れ深
度の両面の性能を考慮に入れてＶの含有量を０．１〜０
．３％に定めた。なお、本発明鋼では、必要に応じてＶ
を０．１〜０．３％含有させるが、■の含有に伴ない、
焼入れ後の焼戻し温度が同−硬さに対して、１０〜３０
℃高くなり、このことは、残留応力の軽減に作用するの
で、目的に応じてＶの添加が為される。

又、上述の如く限定された組成の合金粉末をロール表面
に、粉体プラズマ溶接法により肉盛溶接された肉盛溶接
金属は一体ロールと同等の性能が得られる。

［実施例］（実施例１）大型熱間圧延用鍛鋼性補強ロールの実施例について述へ
る。

電気炉にて溶解し、真空カーボン脱酸によって２個の本
発明の組成を有する鋼塊を溶製した。また比較のために
８１脱酸した従来材の鋼塊も溶製した。第７表にこれら
の鋼塊の産出組成を示す。

これらの鋼塊を鍛造温度に加熱し、所定形状のロールに
熱間加工成形した。ついでこの成形されたロールに噴水
焼入れを施し、４８０〜５３０℃の範囲で焼戻しを実施
した。このように製造されたロールについて表面硬さ及
び常温の破壊靭性値を測定した。又、これらのロールは
熱間圧延用補強ロールとして使用され、ロール消耗度す
なわち研削量の調査を行なった。それらの結果を第８表
にとりまとめて示す。

第８表第８表で明らかな如く、本発明ロールは比較ロールと表
面硬さがほぼ同等であるにもかかわらず破壊靭性値が４
割かた向上したが為に比較（従来）ロールに比べてクラ
ックの伝播深さも浅くなり、ロール消耗度を示す全研削
量が５割かた軽減している。

（実施例２）つぎに粉体プラズマ肉盛溶接した小型冷延用作動ロール
の実施例について述へる。

第９表に示す従来の組成のロールを削り出して芯材とし
、この」二に第９表に示す本発明の組成のメツシュ＃１
００の合金粉末を第１０表に示す溶接条件にて、粉体プ
ラズマ肉盛溶接を行なって、第９表の組成の肉盛溶接金
属が得られた。この場合、約３ｍｍ厚さの肉盛溶接を行
い、仕上機削後、１５〜２ｍｍの肉盛溶接金属を残存さ
せた。なお、肉盛溶接金属に必要な硬さ（ショア硬さ９
０以上）を付与するために肉盛溶接されたロールに高周
波焼入れ、焼戻しを施した。第１１表に本発明の肉盛溶
接ロールの表面硬さと研削量を従来の一体ロールのそれ
と比較して示す。

第１０表第１１表本発明の肉盛溶接ロールでは破壊靭性値を測る試験片の
採取が困難なため破壊靭性の直接的比較は実施されてい
ないか、第１１表に示した本発明の肉盛溶接ロールは比
較一体ロールと同一の硬さレベルにありなから、比較一
体ロールに比べて、平均研削量か少ないことから実施例
１と同様に破壊靭性か大幅に改善されていることが予測
される。

［発明の効果］本発明の請求項１では、従来のＣｒ−Ｍｏ鋼をペースと
したロール材において、Ｓｉ含有量を不可避不純物とし
て０．１％以下に抑え且つＮｉを０６〜２０％含有させ
ることにより従来ロールと同一の硬さレベルを確保しつ
つ、すなわち耐摩耗性、耐スポーリング性および耐熱衝
撃クラック性をそこなうことなく高靭性を有する圧延用
ロール材を得ることができ、また請求項２では、請求項
１と同様の効果を得られる外、■を含有することにより
、焼戻温度を高くしてロールの残留応力を低減すること
ができる。さらに、請求項３又は４では、それぞれ請求
項１又は２と同様の効果を得られる外、例えば使用済ロ
ールに肉盛溶接することにより、ロールの再使用が可能
となり経済的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１表の組成のロール材のころがり疲労寿命と
Ｃ含有量（重量％）との関係を示す線図、第２図は第１表の組成のロール材の熱衝撃クラック深さ
とＣ含有量（重量％）との関係を示す線図、第３図は第２表の組成のロール材の常温の破壊高靭値と
８１含有量（重量％）との関係を示す線図、第４図は第３表の組成のロール材の熱衝撃クラック深さ
とＣｒ含有量（重量％）との関係を示す線図、第５図は第３表の組成のロール材のころがり疲労寿命と
Ｃｒ含有量（重量％）との関係を示す線図、第６図は第４表の組成のロール材のショア硬さとＭｏ含
有量（重量％）との関係を示す線図、第７図は第４表の
組成のロール材の高温引張試験の絞り値とＭｏ含有量（
重量％）との関係を示す線図、第８図は第５表の組成のロール材の常温の破壊靭性値と
Ｎｉ含有量（重量％）との関係を示す線図、第９図は第６表の組成のロール材の常温の破壊靭性値と
Ｖ含有量（重量％）との関係を示す線図である。特許出願人　株式会社日本製鋼所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量パーセントでＣ０．４５〜０．９５％、Ｍｎ
１．０％以下、Ｃｒ４．５〜６．０％、Ｍｏ０．３〜０
．７％、Ｎｉ０．６〜２．０％を含有し、残部がＦｅお
よび不可避不純物から成り且つ不可避不純物としてのＳ
ｉ含有量を０．１％未満に抑えたことを特徴とする高靭
性圧延用ロール。
（２）請求項１の組成にさらにＶ０．１〜０．３％含有
して成る高靭性圧延用ロール。
（３）請求項１の組成を有する合金粉末をロール表面に
粉体プラズマ肉盛溶接して成る高靭性圧延用ロール。
（４）請求項２の組成を有する合金粉末をロール表面に
粉末プラズマ肉盛溶接して成る高靭性圧延用ロール。