JPH0191901A - 圧延用複合ロールの製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は熱間または冷間圧延用の複合ロールを製造する
方法に関するものであり、特に鋼糸の軸材の外周に高ク
ロム系の外層を溶着させてなる圧延用複合ロールを製造
する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来耐摩耗性が要求される圧延用ロールには。

外層を耐摩耗性の大なる材質にて形成する一方。

内層若しくは軸材を靭性の高い材質にて形成したいわゆ
る複合ロールが広く使用されている。このような複合ロ
ールを製造する手段としては゛、遠心鋳造法が最も有効
な手段であり、前記内外層を冶金的に一体に溶着できる
利点がある。

一方外層として高クロム系の材質を使用すると。

クロム炭化物を形成して耐摩耗性を向上する作用がある
が、クロムの含有量が増大すると、熱伝導率が低下する
ため、圧延作業中に被圧延材と接触する外層の表面温度
が上昇し、耐肌荒性、耐クラ７り性、更には耐摩耗性等
のロール特性を大幅に低下させるという欠点がある。

上記の欠点を改良するために、クロム鋳鉄の組織中に黒
鉛を晶出させて、熱伝導率を向上させようとする提案が
されている（例えば特公昭６１−１６３３６号、同６１
−１６４１５号公報参照）、これらの圧延用ロールは、
外層をクロム炭化物と黒鉛とが共存する組織とすると共
に、内層若しくは軸材を高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄若し
くは黒鉛鋳鋼によって形成し、遠心鋳造法によって製造
するものである。

また最近の圧延用ロールの使用条件は次第に苛酷となっ
てきており、ロールのネック部は勿論のこと内層を初め
として内層と外層との境界部に大なる外力が作用するよ
うになってきている。従うで従来型のロールでは３時代
の要請に応えられないのが現状である。上記欠点を改良
するために。

軸材若しくは内層を形成する材料として鋼を使用する試
みがなされているが未だ充分な特性を有するものが現れ
ていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

まず外層中にクロム炭化物と黒鉛とが共存する均一な組
織を遠心鋳造手段によって得ることは困難を伴う。すな
わち遠心鋳造作業中に溶湯に付与される振動によって偏
析が発生するという問題点がある。このような偏析が発
生した場合には、ロール表面のｍ織異常となって現れ、
ロール表面の局部的な肌荒れ、クラック若しくは異常摩
耗を惹起することとなる。

一方内層若しくは軸材として単に鋼糸のものを使用する
のみでは、健全な複合ロールを得ることはできない、す
なわち耐摩耗鋳鉄によって外層を形成した後、その内側
に内層若しくは軸材を形成すべき鋼の溶湯を注入すると
、−旦凝固した外層の内側が再溶融し、この部分が再凝
固するときにはその内側の鋼の部分より遅れて凝固する
こととなり、引は巣その他の鋳造欠陥が発生する。外層
と内層との境界部に上記のような欠陥が存在すると、そ
の後の熱処理工程、若しくは圧延作業中に欠陥部分を起
点としてクラックが進展し、遂にはロールが破壊すると
いう問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、ネッ
ク部や内層部を鋼すなわち強靭な鋳鋼若しくは鍛鋼によ
って形成し、外層をクロム炭化物と黒鉛とが均一に共存
するＭｌ織を有する耐摩耗性のある鋳鉄によって形成し
た複合ロールを、内外層の境界部に欠陥を発生させるこ
となく製造する方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点を解決するために２本発明におい
ては、外側に誘導加熱コイルを配設した耐火枠と、この
耐火枠の下方に同軸的に設けた冷却型とからなる組合わ
せモールドの内側に形成した空間に、鋼からなる軸材を
同軸的に遊嵌させ。

この軸材と前記組合わせモールドとの間に形成した空間
に、　　Ｃ２，４〜３．４．　　Ｓ　ｉ　　２．０〜４
．０．　Ｍｎ０８３〜１．５．　　Ｐ　Ｏ，１以下、　
　３０．０８以下、Ｎｉ３．６〜１０．０．　　Ｃｒ　
５．０〜１０．Ｏ，Ｍ　ｏ　０．３〜２．５各重量％含
有し、残部実質的にＦｅからなる外層を形成する合金溶
湯を注入し、この合金溶湯を加熱攪拌しながら保持し、
前記軸材を前記組合わせモールドと同軸的に下方に移動
させ、前記合金溶湯を前記冷却型に接触させて合金溶湯
を凝固させると共に前記軸材と溶着させ、軸材の周囲に
連続的に外層を形成する。という技術的手段を採用した
のである。

次に本発明における外層を形成する成分の限定理由につ
いて記述する。

Ｃ：２．４〜３．４％ ＣはＣｒと結合して硬質のクロム炭化物を形成すると共
に、Ｓｉ、Ｎｉ等の黒鉛化元素によって微細な黒鉛を晶
出するものである。２．４％未満では黒鉛の晶出がなく
、一方３．４％を越えると晶出黒鉛量が過剰となり、耐
摩耗性を劣化させるため好ましくない。

Ｓｉ：２．０〜４．０％ 前記黒鉛を晶出させるために必須の元素であり。

２．０％未満ではこの作用がなく、４．０％を越えると
晶出黒鉛量が多過ぎるため、前記のＣと同様に耐摩耗性
を劣化させるため不都合である。

Ｍｎ　：　０．３〜１．５％ Ｍｎは溶湯の脱酸のために必要な元素であり。

前記Ｓｉと共に含有させる。０．３％未満では脱酸作用
が不足し、１．５％を越えると脆化させるため好ましく
ない。

Ｐ：０．１％以下 ０．１％を越えると脆化を招くため不都合である。

Ｓ：０．０８％以下 前記Ｐと同様の不純物であり、　０．０８％を越えると
脆化させるため好ましくない。

Ｎｉ：３．６〜１０．０％ 基地組織の改良と黒鉛晶出のための必須元素である。３
．６％未満では黒鉛晶出作用を期待することができず、
一方１０．０％を越えると晶出黒鉛量が過多となり、耐
摩耗性を劣化させる。また残留オーステナイトを増加さ
せることとなり、この残留オーステナイトは安定である
ため、熱処理によっても消失せず、耐肌荒性を低下させ
るので好ましくない。

Ｃｒ　：　５．０＝１０．０％ 耐摩耗性の向上に寄与する炭化物を晶出させるために５
．０％以上含有させる必要があるが、　１０．０％を越
えると黒鉛の晶出を阻害するので好ましくない。

Ｍ　Ｏ：　１０．３〜２．５％ ＭＯは焼戻し抵抗を高めると共に、炭化物中に入り炭化
物の硬度を高める作用があるが、０．３％未満では上記
作用を期待することができず、一方２．５％を越えると
黒鉛が晶出しなくなるため不都合である。

なお上記成分の他に、材料特性を改善するためにＶ、Ｎ
ｂ、Ｗ等の元素を適宜含有させることもできるが、これ
らの元素は何れも強力な白銑化元素であるので、総量を
１．０％以下とするのが好ましい。

〔作用〕

上記の構成により、軸材の外周にクロム炭化物と黒鉛と
を共存できる外層を一体に溶着させると共に、溶湯は指
向性凝固をするために、鋳造欠陥を伴うことなく前記耐
火物と黒鉛を均一に分散させるという作用を期待できる
のである。

〔実施例〕

図は本発明の実施例において使用する装置の例を示す要
部縦断面図である。同図においてｌは耐火枠であり、耐
熱材料により横断面円形に、かつ上下部に各々テーパ状
のおよび平行な周壁を設けた漏斗状に形成する。耐火枠
ｌの外方には耐火枠ｌを外包するように環状に形成した
誘導加熱用コイル２を配設すると共に、耐火枠１の下端
部には。

耐火枠１の下端部と同一の内径を有する環状に形成した
緩衝型３を耐火枠１と同軸的に設ける。次に緩衝型３の
下部には緩衝型３と路間−の内径を有する水冷鋳型４を
同軸的に配設する。上記の各部材を同軸的に組立てて定
位置に固定し、＆ＩＩ合わせモールド９を構成する。

上記の構成により、ロールの軸部を形成すべき軸材５と
して２００ＩｌｌＩφのＳＣＭ材を組合わせモールド９
（内径３２０ｍｍ）内に垂直に装入し、軸材５の下端部
から若干離れた位置に１組合わせモールド９の内径と路
間−の外径を有する閉止部材（図示せず）を固着すると
共に、軸材５の下端部を軸材昇降機構（図示せず）に装
着する。次に耐火枠１と軸材５とによって形成される空
間内に、ロールの外層を形成すべき溶湯７を注入する。

この場合耐火枠１の上方に加熱手段を設けて、軸材５を
予熱してもよい、、溶湯７の成分を例えばＣ２，９６゜
Ｓ　ｉ３．０３．　　Ｍｎ０．７Ｂ、　　Ｐｏ、０４．
　　Ｓｏ、０１．　　Ｎ　ｉ６．１０゜Ｃｒ　８．５０
．　Ｍ　ｏ　Ｏ，８５各重量％、残部Ｆｅとし、注入温
度を１４５０℃とする。溶湯７の表面は断熱および酸化
防止のため溶融フラツクス６によって被覆すると共に、
誘導加熱用コイル２　（出力４５０ｋＷ）により加熱攪
拌し、溶湯７が凝固しないようにする。図中の矢印Ａは
溶湯７の流動方向を示す。

次に前記閉止部材と共に軸材５を逐次３０＋ｎ＋／分の
速度で降下させると、溶湯７も連動して降下し。

緩衝型３および水冷鋳型４に至り、漸次凝固が始まる。

一方軸材５の表面は溶湯７の熱により一部溶解し、溶湯
７と混合した境界層を形成するが。

上記溶湯７の凝固と共に漸次凝固し、軸材５と外層８と
が完全に溶着する。なお軸材５の下降に伴って溶湯７の
表面も順次下降するから、溶湯７を適宜補給して表面を
一定の水準に保持する一方。

溶湯７と外層８との固液界面７８を水冷鋳型４の範囲に
保持するように制御する。上記のようにして外径３２０
ｍｍ、胴長１０１００Ｏの複合ロールを得た。

次に上記複合ロールの表面を片肉１０ｍｍ切削して外径
３０（１ｍｍとし、研削仕上（＜５３）した後。

ロール表面を腐食液により腐食後マクロ観察を行ったが
、偏析は全く認められなかった。更にロール外径を２８
０ｔｓ＋および２６０＋＊＠に切削後、上記同様のマク
ロ観察を行ったが、上記同様に偏析は認められなかった
。なお上記マクロ観察と併行してミクロ組織を調査した
。この結果、黒鉛はロールの表面から軸材５との境界部
に至るまで晶出しており、大きさも均一であると共に、
共存するクロム炭化物との間の偏析は認められなかった
。

〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
外層の表面から軸材との境界部に至るまで、晶出した黒
鉛およびクロム炭化物を偏析することなく均一に分散さ
せた複合ロールを製造することができる。また外層と軸
材との溶着部は完全であり、鋳造欠陥の全くない複合ロ
ールを得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例において使用する装置の例を示す要
部縦断面図である。 ５：軸材、７：溶湯、８：外層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外側に誘導加熱コイルを配設した耐火枠と、この耐火枠
   の下方に同軸的に設けた冷却型とからなる組合わせモー
   ルドの内側に形成した空間に、鋼からなる軸材を同軸的
   に遊嵌させ、この軸材と前記組合わせモールドとの間に
   形成した空間に、Ｃ２．４〜３．４、Ｓｉ２．０〜４．
   ０、Ｍｎ０．３〜１．５、Ｐ０．１以下、Ｓ０．０８以
   下、Ｎｉ３．６〜１０．０、Ｃｒ５．０〜１０．０、Ｍ
   ｏ０．３〜２．５各重量％含有し、残部実質的にＦｅか
   らなる外層を形成する合金溶湯を注入し、この合金溶湯
   を加熱攪拌しながら保持し、前記軸材を前記組合わせモ
   ールドと同軸的に下方に移動させ、前記合金溶湯を前記
   冷却型に接触させて合金溶湯を凝固させると共に前記軸
   材と溶着させ、軸材の周囲に連続的に外層を形成するこ
   とを特徴とする圧延用複合ロールの製造方法。