JPH02225643A - 耐クラック性および耐スリップ性に優れた高クロム鋳鉄ロール材 - 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、主として熱間圧延に供される圧延用複合ロー
ルの圧延使用層に適用されるロール材に関する。

（従来の技術） 熱間圧延用ロール特にホ・ントストリップミル仕上前段
のワークロールには、従来アダマイトロールが用いられ
ていたが、近年、熱間圧延鋼板の高品質化、薄ゲージ化
および特殊鋼圧延比率の増加等に対応して、圧延使用層
たる外層に耐摩耗性に優れた高クロムロール材が適用さ
れた複合ロールが用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 高クロムロール材は、Ｃ：、　２．０〜３．２　ｗｔ％
、Ｃｒ：１０〜３０ｗｔ％を含み、組繊中に高硬度のＭ
ｆｆＣｆｆ型のクロムカーバイドが多量に生成したもの
であり、耐摩耗性に優れているが、耐スリップ性や耐ク
ラック性に劣るという問題がある。特に、耐クランク性
不足に起因する重大な事故に、所謂、欠は落ち事故があ
る。該欠は落ち事故は、圧延中にロール表面から輻およ
び長さが散開、深さが約１ｍ程度の小片が剥離するもの
である。この様な事故が起ると、前記剥離部分が被圧延
材（鋼板）表面に一定間隔の凸部として転写され、次の
ロールで圧下されて鋼板の表面性状を悪くするばかりで
なく、コイリング時や鋼板加工時に、前記凸部の圧延部
が割れ発生の起点となり、不良品発生の原因となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、優れた
耐スリップ性および耐クラック性を有する高クロムロー
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） 前記目的を達成するためになされた本発明の高クロム鋳
鉄ロール材は、化学組成が重量％でＣ，：ｔ、ａ〜２．
０％、旧＝２．５〜５．０％Ｓｉ　：　　０．３〜２．
０％、　Ｃｒ：　　１１〜１９％Ｍｎ　：　　０．３〜
２．０％、　Ｍｏ　：　０．８〜３．０％残部実質Ｆｓ
から成ることを発明の構成とするものである。

（作　用） 本発明の高クロム鋳鉄ロール材の化学組成は以下の理由
により限定される。単位は重量％である。

Ｃｉ１．３〜２．０％ ＣはＣｒあるいはＭｏと結びついてカーバイドを形成す
る。本発明ではＣ量を従来の高クロム鋳鉄材より減少さ
せ、組織中のカーバイド量を抑えると共に靭性を有する
ＭｌｆｆＣ＆型炭化物を安定に晶出させるために、上記
範囲で含有される。すなわち、１．３％未満ではカーバ
イド量が過少となり耐摩耗性が不足し、２．０％を越え
るとカーバイド量が過多となりかつ高硬度のＬＣＩ型炭
化炭化物出して耐クラック性および耐スリップ性が劣化
する。

Ｓｉ　ｓ　Ｏ，３〜２．０％ Ｓｒは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、０．３％
以上必要である。しかし、２゜０％を越えると基地の脆
化を招来する。

Ｍｎ　：　０．３〜２．０％ Ｍｎは溶湯の脱酸および脱硫のため０．３％以上必要で
ある。しかし、２．０％を越えると機械的性質、特に靭
性の劣化が著しい。

Ｎｌ　：　２．５〜５．０％ Ｎｉは炭化物を生成せず、基地に固溶して基地の強度を
向上させると共に焼入硬化性も向上させるために積極的
に添加するもので、２．５％未満では十分な基地強化が
できず、５％を越えると残留オーステナイトが安定にな
り、後の熱処理において硬度調整を困難にする。

Ｃｒ　：　１１〜１９％ Ｃｒは主としてＭ２３Ｃ６型のカーバイドを適量形成さ
せるために添加する。１１％未満では生成するＣｒカー
バイド量が過少となり、耐摩耗性が劣化する。

一方１９％を越えて含有されると、生成するＣｒカーバ
イド量が過多となり、本発明の目的である耐クラック性
向上を阻害する。

Ｍｏ　：　０．８〜３．０％ ＭｏはＦｅ、　Ｃｒなどと同じく炭化物を形成すると共
に、焼戻し軟化抵抗を高めるのに有効である。０．８％
未満では上記のような効果が少なく、一方、３．０％を
越えて含有されると残留オーステナイトを安定化し十分
な硬度が得難くなる。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は以上の成分のばか残部
実質的にＦｅで形成される。尚、Ｐ、Ｓはいずれも材質
を脆くするので少ない程望ましく、Ｐ：０．０８％未満
、Ｓ：０．０６％未満に止めておくのがよい、また、材
質特性を向上させるためにＦｅの一部に代えてＮｂ、　
　Ｖを必要に応じて含有させることができる。すなわち
、Ｎｂ、　　Ｖは共に鋳造組織の微細化による基地の強
化に効果があり、各々単独又は複合で１．０％以下含有
することができる。しかし、Ｎｂ、　　Ｖを１％を越え
て添加すると、炭化物量が増加して本発明の目的である
耐クラック性を阻害するばかりでなく、コストも高くな
る。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、特にＣ含有量を抑え
ることによって、生成するカーバイド量を耐摩耗性を損
りない範囲で低く抑えると共に靭性を有するＨｔｓＣｂ
型炭化物含炭化物せる。同時にＮｉを積極的に添加して
基地組織の固溶強化を図り、前記ＬｉＣ１型炭化物を強
固な基地組織で支える組織としたところに特色があり、
これによって耐摩耗性を維持しつつ耐クラック性および
耐スリップ性を向上させたものである。

（実施例） 以上説明した高クロム鋳鉄ロール材は、主として熱間圧
延用複合ロールの使用層である外層の鋳造材として使用
されるが、その内層（軸芯）材としては、高級鋳鉄やダ
クタイル鋳鉄等の強靭性のある鋳鉄材又は黒鉛鋳鋼等の
鋳鋼材が適宜使用される。

また、前記複合ロールの製造方法としては、遠心力鋳造
法により外層を鋳造した後、外層を内有した遠心力鋳造
用鋳型を起立させて静置鋳型を構成し、その内部に内層
材溶湯を注湯し、外層と内層とを溶着一体化する方法が
あり、簡便であるので一般に適用されている。

尚、外層と内層との溶着に際して、外層から内層へのＣ
ｒの混入を防止するためには、外層と内層との間に中間
層を設けるとよい。該中間層を設けることによって外層
から内層へのＣｒの混入、拡散が防止できるほか、外層
と内層の境界部の脆化を有効に防止できるからである。

前記複合ロールは、鋳造後、通常、次の熱処理が施され
る。まず、Ａ８点以上の高温に加熱保持してオーステナ
イト中に固溶しているＣｒ、　　Ｃを二次炭化物として
析出させオーステナイト中のＣｒ、　Ｃ濃度を下げ、後
の冷却（焼入れ）過程で変態しやすいオーステナイトに
変える、所謂、オーステナイトの不安定化熱処理を行な
う。そして、焼入れ処理によってオーステナイトを変態
させてマルテンサイト化し、引き続き、熱的に安定した
ｍｍにすると共に変態時に発生する残留応力を低減する
ため、４００〜６００°Ｃの温度で焼戻し熱処理を行な
う。

上記熱処理を施すことによって、ロール外層にＩ（８７
０〜８０の硬度を付与することができる。

尚、本発明でいうロール材とは、上記説明した熱間圧延
用ロールのみならず、冷間圧延用ロールやホットスキン
バスロール、Ｈ型鋼用ロールあるいはＭ材圧延用ロール
などの外層材の他、圧延付帯設備におけるローラにも通
用可能な材質である。

例えば、ホットランテーブルローラ等の中空円筒状ロー
ラの外層材としても適用できる。

次に本発明の高クロム鋳鉄ロール材を圧延使用層たる外
層に適用した複合ロールの具体的製造実施例について説
明する。尚、比較のため、従来例として外層に従来の高
クロム鋳鉄材を用いた複合ロールも製造した。

〈実施例Ａ〉 （１）　　外層材溶湯として第１表に示す高クロム鋳鉄
を用い、これを遠心力鋳造機上で回転する円筒状金型内
に鋳込厚さで１００−分鋳込んだ、この際、前記金型内
面にはレジンサンドから成る塗型剤を厚さ３ｆｆ１ｍ塗
布しており、該金型の回転数はＧＮａで１４０、注湯温
度は両者共１５２０’Ｃであった。

第１表 （２）外層鋳造開始から２２分後に外層は完全に凝固し
た。その後、外層を内有した遠心力鋳造用金型を垂直に
立てて、その両端にロール軸部鋳造用の上型および下型
を連設して静置鋳造鋳型を構成した。その内部に軸心付
溶湯として第２表に示すダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込んで
完全に満した後、上部を押湯保温剤でカバーした。

第２表 （注）単位重量％、残部実質的にＦｅ （３）　　鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、ロール
素材を取り出して機械加工した後、それぞれ下記の熱処
理を施した。

実施例＾−１のロールは、１０３０°Ｃで８ｈ保持後、
１５０°Ｃ／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに
５００’Ｃで３０ｈ焼もどし処理を施した。

実施例Ａ−２のロールは、１１００°Ｃでｉｏｈ保持後
、１５０℃／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに
５１０”Ｃで１５ｈ焼もどし処理を施した。

（４）仕上加工後、製品の外層は第３表の通りであった
。

（以下成葉） 第３表 （５）上記各ロールを実際のホットストリップミル仕上
前段スタンドに設置して圧延に供した。その結果、圧延
成績を、ロール外層が１ｍｓ摩耗する間に圧延した圧延
材の通過Ｔｏｎ数として第４表に示す。

第４表 第４表より、従来例に対して、両実施例共に耐摩耗性の
向上が認められた。また、従来例のロールは、ロール表
面において欠は落ち事故の原因となる微細クラックのピ
ッチが平均０．５ｍであったのに対し、本実施例のロー
ルでは微細クラックのピッチは両者共、平均ｌｌ１ＩＩ
ｌであった。

この事は該ロールがヒートサイクルに対して、鈍感であ
る事を示し、耐クランク性に対して、有利である事がわ
かる。当然本ロールの使用結果として欠は落ち事故がな
かった事はいうまでもない。また、耐スリップ性（かみ
込み性）および耐肌荒性についても従来のロールに比べ
て向上が認められた。

〈実施例Ｂ〉 （１）　　実施例Ａと同様の条件で、第５表に示す外層
材溶湯を遠心力鋳造用金型に鋳込厚さ１０ｈｍで鋳込ん
だ。外層の鋳込開始から１４分後、外層の内周面側の一
部が未凝固状態のとき、該外層の内周面に第４表に示す
中間層材溶湯を鋳込厚さ２５謔鋳込んだ。

（２）外層鋳造開始から３０分後、外層および中間層は
完全に凝固した。その後、外層および中間層を内存した
遠心力鋳造用金型を垂直に立てて、その両端にロール軸
部鋳造用の上型および下型を連設して静置鋳造鋳型を構
成した。その内部に軸心付溶湯として第５表に示すダク
タイル鋳鉄溶湯を鋳込んで完全に満した後、上部を押湯
保温剤でカバーした。

第５表 実施例し２のロールは、１１００”Ｃで１０ｈ保持後、
１５０°Ｃ／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに
５１０°Ｃで１５ｈ焼もどし処理した。

（４）仕上加工後の製品ロールの外層厚さ、中間層厚さ
及び外層の表面硬度を第６表に示した。

（注）単位重量％、残部実質的にＦｅ （３）鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、ロール素材
を取り出して機械加工した後、それぞれ下記の熱処理を
施した。

実施例Ｂ−１のロールは、１０３０℃で８ｈ保持後、１
５０℃／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５０
０℃で３０ｈ焼もどし処理した。

また、両実施例の中間層及び内層のＣｒ含有量は、外層
からのＣｒの混入、拡散により上昇した。

各層のＣｒ含有量を第７表に示した。第７表より、中間
層を形成したことにより内層へのＣｒの混入、拡散が抑
制されたことが認められる。

（５）前記両ロールから、各層の境界面が軸方向に対し
て４５度となるようにして丸棒試験片を採取して圧縮強
度を調べた。その結果を第８表に示した。

第８表 比較のために、前記第５表に示した各外層溶湯と内層溶
湯とを用いて、両者を直接溶着した２層複合ロールを鋳
造したが、この場合の外層と内層との境界部の４５度方
向の圧縮強度は、両者共、約１２０ｋｇ／ａｍ”であり
、前記実施例の圧縮強度に比べて相当低い値であった。

また、前記強度試験の際、本実施例では、外層・内層の
直接溶着で認められた境界の脆化に起因する境界部での
滑り現象は、全く認められなかった。

（発明の効果） 本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、Ｃ含有量を抑えると
共にＮｉを積極的に添加したことによって、生成するカ
ーバイド量を抑えると同時に、靭性を有する１ｂｓｃｉ
型炭化物を晶出させ、該炭化物を強固な基地組織で支え
る組織とすることができた。

このため、耐摩耗性を維持しつつ耐クラック性が向上し
、欠は落ち事故の発生が防止された。また、カーバイド
量を抑えたのでロールと圧延材の間の摩擦係数が上昇し
、耐スリップ性が向上した。さらに、基地組織が強化さ
れたので耐塑性流動性も向上し、耐肌荒性が向上した。

従って、本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、従来の優れ
た耐摩耗性を維持しつつ、優れた耐クラック性、耐スリ
ップ性および耐肌荒性を兼備させることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学組成が重量％で Ｃ：１．３〜２．０％、Ｎｉ：２．５〜５．０％Ｓｉ：
   ０．３〜２．０％、Ｃｒ：１１〜１９％Ｍｎ：０．３〜
   ２．０％、Ｍｏ：０．８〜３．０％残部実質Ｆｅから成
   ることを特徴とする耐クラック性および耐スリップ性に
   優れた高クロム鋳鉄ロール材。