【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は、熱間圧延用ロール外殻材に係り、よ
り詳しくは耐焼付性の特に優れた高クロム材質の
外殻材に関する。
（従来の技術）
一般に、熱間圧延用ロールは、復合ロールとさ
れ、圧延材に接するロール外殻と、外殻に固着さ
れたロール軸芯部とで構成されている。外殻材に
要求される特性としては耐摩耗性、耐ラツク性、
耐焼付性、耐肌荒れ性、咬込み性等があり、ロー
ルが使用される圧延スタンドによつてこれらの特
性が少しずつ異なる。而して、従来、外殻材とし
ては、ダクタイル材、高合金グレン材、アダマイ
ト材、合金チルド材、高クロム材が用いられてい
る。一方、軸芯材としては強靭性が要求され、普
通鋳鉄、ダクタイル材鋳鉄等が用いられている。
（発明が解決しようとする問題点）
近年、従来の普通鋼圧延に加えて特殊鋼の圧延
化率が増えたことから、圧延条件が苛酷になり、
従来の外殻材質では対応し難い状況となつてい
る。すなわち、ステンレス鋼に代表される特殊鋼
は、一般に高温での酸化速度が小さくかつ高温で
の圧延変形抵抗が普通鋼より大きいのでロール外
殻は普通鋼圧延より苛酷な条件となる。圧延材の
酸化速度が高温で小さい圧延材とロール外殻とが
酸化皮膜を介さずに直接接触することになり、ま
た圧延変形抵抗が高いことは、外殻表面における
接触面圧（圧力）が大きくなることを意味し、外
殻材と圧延材とが焼付き易い状況となる。一旦焼
付が生じると、圧延が進行するにつれて焼付き部
の上に更に焼付きが生じ徐々に成長して圧延材の
表面性状に致命的な悪影響を及ぼす。それ故、焼
付が微細なうちにロールを早期に組み替えざるを
得ず、生産性の低下を招来していた。
本発明は、斯かる問題に鑑み、ステンレス鋼等
の圧延条件が苛酷になる特殊鋼の圧延において
も、焼付きが生じ難い耐焼付性の特に優れた熱間
圧延用ロール外殻材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）
上記目的を達成するために、外殻材として、Ｐ
含有量の特に高い高クロム材を開発した。すなわ
ち、化学組成が重量％で
Ｃ：2.0〜4.0％ Ｓ：0.1％以下
Si：0.5〜1.5％ Mi：0.5〜2.0％
Mn：0.5〜1.5％ Cr：10〜25％
Ｐ：0.15〜1.0％ Mo：0.5〜3.0％
残部実質的にFeからなる高クロム材とした。
また、前記クロム材の組織改善のために、前記合
金成分に加えてNb：1.0％以下又は／及びＶ：1.0
％以下を含有させた。
（作 用）
本発明の外殻材は、従来のＰ：0.1％以下の高
クロム材に対して、Ｐを強制的に0.15〜1.0％添
加したから、従来微細であつた高クロム材特有の
M7C3型の共晶炭化物の形状を大きく変えること
ができ、かつ前記炭化物の面積率の増大を図るこ
とができた。更に、減摩材として作用するステダ
イト（Fe3Pと含Ｐオーステナイトの共晶）を積
極的に晶出させ、基地自体を焼付き難い組織にす
ることができた。従来の高クロム材に対する圧延
材の焼付は、組織中のカーバイド上には発生し難
く、基地に生じ易いことが本発明者等の研究によ
り明らかにされていることから、叙上の手段は、
耐焼付性の向上に極めて有効に作用する。
（実施例）
本発明の外殻材は、Ｐ：0.15〜1.0％とした高
クロム材であり、まずその合金成分限定理由につ
いて説明する。尚、成分単位はすべて重量％であ
る。
Ｃ：2.0〜4.0％
Ｃは（Fe―Cr）7C3型炭化物を安定にする範囲
内として、Crとのバランスをとつて目的のカー
バイド量によつて決定される。Ｃ％が2.0％未満
の範囲では炭化物の量が減少し、基地部分が多く
なり耐焼付性に不利になり、一方Ｃ％が4.0％を
越える場合は炭化物量が多すぎ、機械的性質の劣
化を来たす。
Si：0.5〜1.5％
Siは溶湯の脱酸のため0.5％以上は必要である
が1.5％を越えると機械的性質の劣化を来たす。
Mn：0.5〜1.5％
MnはSiの補助脱酸として0.5％は必要であると
共にＳの悪影響をMnSとして防止するのに有用
であるが、1.5％を越えると機械的性質、特に靭
性の点で劣化が著しい。
Ｐ：0.15〜1.0％
Ｐはロール材質に於いては少ない程材質の靭性
面からは望ましいが、焼付性の改善の目的からカ
ーバイド形状を変えかつカーバイド面積の増加と
いう目的で本発明は積極的に添加する。すなわち
0.15％以上からカーバイドの形状変化が認められ
かつ面積も増加するが、この効果は1.0％まで比
例的に認められるが、1.0％を越えるとこの効果
は飽和し、それ以上の添加は材質を脆くさせるた
め上限を1.0以下とした。
Ｓ：0.1％以下
Ｓはロール材質に於いては少ない程望ましく材
質を脆くするという点から0.1％以下とした。
Ni：0.5〜2.0％
Niについては焼入性を向上させるために積極
的に硬度調整のため添加されるが、そのためには
0.5％以上は必要である。また2.0％を越えると熱
的に不安定な残留オーステナイトが増え、硬度が
上がりにくいと共に熱影響が加わつた場合に変態
し、ロール表面に肌荒れが発生する。
Cr：10〜25％
Crは10％未満ではM3C型の炭化物が多く晶出
し、強靭性の低下及び炭化物の微細均一化が得ら
れず、また、25％を越えるとM23C6型炭化物の量
が増え強靭性が低下する。
Mo：0.5〜3.0％
Moは焼入・焼戻し抵抗を高めると同時に炭化
物中に入り、炭化物硬度を高めると共に、焼戻し
軟化抵抗を増すために有効であるが0.5％未満で
はこの効果がうすく、3.0％を越えて添加しても
その効果は飽和するため、コストを考慮して3.0
〜以下とする。
以下の合金成分のほかに、組織の微細化、析出
硬化の促進のために、Nb：1.0％以下又は／及び
Ｖ：1.0％以下を含有することができる。
Nbは鋳造組織の微細化に効果があり、Nbの添
加により析出硬化が促進されるが、1.0％を越え
て添加してもその効果は飽和するため、コストを
考慮して1.0％以下とする。
ＶもNbと同様の目的で添加するが、1.0％を越
えるとVC炭化物が多くなり、Cr炭化物の減少に
つながるため、かえつて強靭性が低下する。この
ため、1.0％以下とする。
次に、本発明の外殻材を用いた熱間圧延用複合
ロールの製造について言及する。
複合ロールの製造法としては中抜鋳造法、遠心
力鋳造法、機械的な固定法等があるが、熱間圧延
用としては外殻と軸芯部が冶金学的に結合してい
る方が望ましく、かつ製造コストの安い遠心力鋳
造法を採用することが望ましい。
外殻にCr含有量の多い材質を適用し、軸芯部
に鋼系材料を適用した場合は外殻内面のCrが軸
芯部に拡散して、Cr含有量の高い軸芯部が形成
されるが、材料の強靭性は余り劣化しないので強
度面では問題ない。しかしこのように軸芯部を鋼
系材料とした場合、上型部の引け巣を防止するた
めの押湯を多く必要とし、コスト的に高くなり、
また弾性係数が大きいので熱応力や残留応力の点
でも不利である。
従つて押湯減少と軸芯部の弾性係数を少なく
し、熱応力、残留応力を軽減するため、軸芯部を
鋳鉄系材料とする事が望ましく、普通鋳鉄又はダ
クタイル鋳鉄が好適である。なお、一般に普通鋳
鉄及びダクタイル鋳鉄とは次の化学組成（単位、
重量％）のものを云う。
普通鋳鉄
Ｃ：2.5〜4.0％ Ni：3.0％以下
Si：0.8〜2.5％ Cr：2.0％以下
Mn：0.2〜1.5％ Mo：2.0％以下
Ｐ：0.01〜0.2％ 残部：実質的にFe
Ｓ：0.01〜0.2％
ダクタイル鋳鉄
Ｃ：2.5〜4.0％ Mi：3.0％以下
Si：1.3〜3.5％ Cr：2.0以下
Ｍ：0.2〜1.5％ Mo：2.0％以下
Ｐ：0.01〜0.2％ Mg：0.1％以下
Ｓ：0.01〜0.2％ 残部：実質的にFe
次に具体的な実施例を従来例と共に掲げて説明
する。
(1) 平鋼圧延の仕上スタンド用複合ロール（胴径
350φmm×700lmm、重量760Kg）を遠心力鋳造に
より製作した。外殻材として第１表のものを用
い、軸芯材としてはダクタイル鋳鉄を用いた。
尚、第１表中従来例は、従来の高クロム材であ
る。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a hot rolling roll shell material, and more particularly to a high chromium shell material having particularly excellent seizure resistance. (Prior Art) Generally, a hot rolling roll is a combination roll, and is composed of a roll outer shell that contacts the rolled material and a roll shaft core fixed to the outer shell. Characteristics required for the outer shell material include wear resistance, resistance to roughness,
It has properties such as seizure resistance, roughening resistance, and bite resistance, and these properties differ slightly depending on the rolling stand in which the roll is used. Conventionally, ductile materials, high-alloy grain materials, adamite materials, chilled alloy materials, and high-chromium materials have been used as outer shell materials. On the other hand, the shaft core material is required to have strong toughness, and ordinary cast iron, ductile cast iron, etc. are used. (Problems to be solved by the invention) In recent years, as the rolling rate of special steel has increased in addition to the conventional rolling of ordinary steel, the rolling conditions have become harsher.
The situation has become difficult to meet with conventional shell materials. That is, since special steels such as stainless steel generally have a lower oxidation rate at high temperatures and a higher rolling deformation resistance at high temperatures than ordinary steels, the roll outer shell is subjected to harsher rolling conditions than ordinary steels. The oxidation rate of the rolled material is low at high temperatures, and the rolled material and the roll outer shell come into direct contact without an oxide film, and the high rolling deformation resistance means that the contact surface pressure (pressure) on the surface of the outer shell is high. This means that the outer shell material and the rolled material are likely to seize. Once seizure occurs, as rolling progresses, further seizure occurs on the seized portion and gradually grows, having a fatal adverse effect on the surface properties of the rolled material. Therefore, the rolls had to be replaced at an early stage while the seizure was still minute, resulting in a decrease in productivity. In view of such problems, the present invention provides a roll shell material for hot rolling that is particularly excellent in seizure resistance and does not easily cause seizure even in the rolling of special steels such as stainless steel, which have severe rolling conditions. The purpose is to (Means for solving the problem) In order to achieve the above purpose, P
We have developed a high-chromium material with a particularly high content. That is, the chemical composition in weight percent is C: 2.0 to 4.0% S: 0.1% or less Si: 0.5 to 1.5% Mi: 0.5 to 2.0% Mn: 0.5 to 1.5% Cr: 10 to 25% P: 0.15 to 1.0% Mo :0.5 to 3.0% The balance was a high chromium material consisting essentially of Fe.
In order to improve the structure of the chromium material, in addition to the alloy components, Nb: 1.0% or less or/and V: 1.0%
% or less. (Function) The outer shell material of the present invention forcibly adds 0.15 to 1.0% P to the conventional high chromium material with P: 0.1% or less.
The shape of the M 7 C 3 type eutectic carbide could be changed significantly, and the area ratio of the carbide could be increased. Furthermore, by actively crystallizing steadite (eutectic of Fe 3 P and P-containing austenite), which acts as an anti-friction material, the base itself could be made into a structure that is difficult to seize. Research by the present inventors has revealed that seizure of rolled materials for conventional high chromium materials is difficult to occur on carbides in the structure, but is more likely to occur on bases.
Works extremely effectively in improving seizure resistance. (Example) The outer shell material of the present invention is a high chromium material with P: 0.15 to 1.0%. First, the reason for limiting the alloy composition will be explained. In addition, all component units are weight %. C: 2.0 to 4.0% C is within the range that stabilizes the (Fe-Cr) 7 C type 3 carbide, and is determined depending on the desired amount of carbide while maintaining a balance with Cr. When C% is less than 2.0%, the amount of carbide decreases and the base portion increases, which is disadvantageous for seizure resistance. On the other hand, when C% exceeds 4.0%, the amount of carbide is too large and mechanical properties deteriorate. will come. Si: 0.5-1.5% Si is required to be at least 0.5% to deoxidize the molten metal, but if it exceeds 1.5%, mechanical properties deteriorate. Mn: 0.5-1.5% Mn is necessary at 0.5% as an auxiliary deoxidizer of Si, and is also useful for preventing the adverse effects of S as MnS, but if it exceeds 1.5%, mechanical properties, especially toughness Significant deterioration. P: 0.15 to 1.0% It is desirable to have a small amount of P in the roll material from the viewpoint of material toughness, but in order to improve seizure properties, the present invention actively changes the carbide shape and increases the carbide area. Added. i.e.
At 0.15% or more, a change in the shape of carbide is observed and the area increases, but this effect is observed proportionally up to 1.0%, but beyond 1.0% this effect is saturated, and adding more than that makes the material brittle. In order to do so, the upper limit was set to 1.0 or less. S: 0.1% or less S is desirably less than 0.1% in the roll material because it makes the material brittle. Ni: 0.5-2.0% Ni is actively added to adjust hardness in order to improve hardenability.
0.5% or more is necessary. If the content exceeds 2.0%, thermally unstable retained austenite increases, making it difficult to increase hardness and transforming when exposed to heat, causing roughness on the roll surface. Cr: 10 to 25% If Cr is less than 10%, many M 3 C type carbides will crystallize, resulting in a decrease in toughness and failure to achieve fine uniformity of carbides, and if it exceeds 25%, M 23 C 6 type carbides will crystallize. The amount of carbides increases and the toughness decreases. Mo: 0.5 to 3.0% Mo increases hardening and tempering resistance, and at the same time enters into the carbide, increasing carbide hardness and increasing temper softening resistance. Mo is effective for increasing hardening and tempering resistance, but if it is less than 0.5%, this effect is weak, and 3.0% Since the effect will be saturated even if it is added in excess of 3.0
~ or less. In addition to the following alloy components, Nb: 1.0% or less and/or V: 1.0% or less may be contained in order to refine the structure and promote precipitation hardening. Nb is effective in refining the casting structure, and precipitation hardening is promoted by the addition of Nb, but the effect is saturated if it is added in excess of 1.0%, so it should be kept at 1.0% or less in consideration of cost. . V is also added for the same purpose as Nb, but if it exceeds 1.0%, VC carbides increase and Cr carbides decrease, resulting in a decrease in toughness. Therefore, it should be kept at 1.0% or less. Next, the production of a composite roll for hot rolling using the shell material of the present invention will be described. Manufacturing methods for composite rolls include hollow casting, centrifugal casting, and mechanical fixing, but for hot rolling, it is better to have the outer shell and core part metallurgically connected. It is desirable to employ centrifugal casting, which is desirable and has low manufacturing costs. If a material with a high Cr content is applied to the outer shell and a steel material is applied to the shaft core, the Cr on the inner surface of the outer shell will diffuse into the shaft core, forming a shaft core with a high Cr content. However, the toughness of the material does not deteriorate much, so there is no problem in terms of strength. However, when the shaft core is made of steel, a large number of feeders are required to prevent shrinkage cavities in the upper die, which increases the cost.
Furthermore, since the elastic modulus is large, it is disadvantageous in terms of thermal stress and residual stress. Therefore, in order to reduce the feeder and the elastic modulus of the shaft core, and to reduce thermal stress and residual stress, it is desirable to use a cast iron material for the shaft core, and ordinary cast iron or ductile cast iron is preferred. Generally speaking, ordinary cast iron and ductile cast iron have the following chemical composition (unit:
% by weight). Ordinary cast iron C: 2.5-4.0% Ni: 3.0% or less Si: 0.8-2.5% Cr: 2.0% or less Mn: 0.2-1.5% Mo: 2.0% or less P: 0.01-0.2% Balance: Substantially Fe S: 0.01 ~0.2% Ductile cast iron C: 2.5~4.0% Mi: 3.0% or less Si: 1.3~3.5% Cr: 2.0 or less M: 0.2~1.5% Mo: 2.0% or less P: 0.01~0.2% Mg: 0.1% or less S: 0.01-0.2% Balance: Substantially Fe Next, specific examples will be described together with conventional examples. (1) Composite roll for finishing stand for flat steel rolling (body diameter
350φmm x 700lmm, weight 760Kg) was manufactured by centrifugal casting. The materials shown in Table 1 were used as the outer shell material, and ductile cast iron was used as the shaft core material.
The conventional examples in Table 1 are conventional high chromium materials.
【表】
(2) 得られた複合ロールの外殻の硬度（Hs）は
次の通りであつた。
実施例１：78.0 実施例２：79.1
実施例３：79.6 従来例：78：５
また、実施例１〜３の外殻の金属組織顕微鏡
写真（倍率400倍）を各々第１図〜第３図に示
し、従来例のそれを第４図に示す。第１図及び
第２図は第４図と比べ、共晶カーバイドの形状
が異なつており、ステダイトも認められる。ま
た第３図は第１図、第２図と比べてNb、Ｖの
影響で組織が微細化されているのが認められ
る。
(3) 実施例１〜３、従来例の複合ロールを圧延機
に実際に設置して最終製品６mm厚、60mm幅に圧
延材（SUP―６）を圧延して圧延性状を観察
した。
従来例の複合ロールでは、圧延開始から10本
目で軽微な焼付が認められ、その後焼付き疵が
成長し、20本目の圧延材でロール替えを余儀無
くされた。これに対し本発明に係る実施例１〜
３のロールでは、予定した150本の全てを圧延
しても焼付きはまつたく認められず良好な肌を
呈していた。
（発明の効果）
以上説明したように、第１の発明に係る熱間圧
延用ロール外殻材は、Ｐ：0.15〜1.0％を有する
特定化学組成の高クロム材質としたから、耐摩耗
性、耐クラツク性に優れることは勿論のこと、耐
焼付性に極めて優れ、圧延材がステンレス鋼等の
圧延条件が荷酷になる特殊鋼の圧延材に対して
も、圧延材の表面性状を良好に維持したまま圧延
することができ、ロールの交換を可及的に減少さ
せることができる。また、第２の発明によれば、
第１の発明に係る外殻材の合金成分に特定濃度の
Nb又は／及びＶを加えたから、組織をより微細
化することができ、外殻材の品質の向上を図るこ
とができる。このように本発明の外殻材は、耐焼
付性の特に必要な圧延用ロール、例えば各種孔型
を有する条鋼ロール、平鋼圧延用ロール、ホツト
ストリツプ前段及び後段ワークロールの外殻材と
して極めて優れその実用的な価値は著大である。[Table] (2) The hardness (Hs) of the outer shell of the obtained composite roll was as follows. Example 1: 78.0 Example 2: 79.1 Example 3: 79.6 Conventional example: 78:5 In addition, metallographic micrographs (400x magnification) of the outer shells of Examples 1 to 3 are shown in Figures 1 to 3, respectively. The conventional example is shown in FIG. The shape of the eutectic carbide in FIGS. 1 and 2 is different from that in FIG. 4, and steadite is also recognized. Furthermore, it can be seen that the structure in FIG. 3 is finer than that in FIGS. 1 and 2 due to the influence of Nb and V. (3) The composite rolls of Examples 1 to 3 and the conventional example were actually installed in a rolling mill, and a rolled material (SUP-6) was rolled into a final product with a thickness of 6 mm and a width of 60 mm, and the rolling properties were observed. With the conventional composite roll, slight seizure was observed on the 10th roll from the start of rolling, and the seizure flaws subsequently grew, making it necessary to change the rolls on the 20th roll. In contrast, Examples 1 to 1 according to the present invention
With the roll No. 3, even after rolling all 150 rolls as planned, no seizure was observed and the surface was good. (Effects of the Invention) As explained above, since the hot rolling roll shell material according to the first invention is made of a high chromium material with a specific chemical composition having P: 0.15 to 1.0%, it has excellent wear resistance and Not only does it have excellent crack resistance, but it also has extremely high seizure resistance, and it improves the surface quality of rolled materials even for rolled materials such as stainless steel, which is subject to harsh rolling conditions. Rolling can be performed while maintaining the rolling conditions, and the number of roll changes can be reduced as much as possible. Further, according to the second invention,
The alloy component of the outer shell material according to the first invention has a specific concentration.
Since Nb and/or V are added, the structure can be made finer and the quality of the outer shell material can be improved. As described above, the outer shell material of the present invention is extremely excellent as an outer shell material for rolling rolls that particularly require seizure resistance, such as long steel rolls with various hole shapes, flat steel rolling rolls, and hot strip front and rear work rolls. Its practical value is enormous.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図〜第３図は本発明実施例の外殻材の金属
組織顕微鏡写真（倍率400倍）であり、第１図は
実施例１に、第２図は実施例２に、第３図は実施
例３に対応した金属組織写真を示し、第４図は従
来例の外殻材の金属組織顕微鏡写真（倍率400倍）
を示す。
Figures 1 to 3 are metallographic micrographs (400x magnification) of the outer shell materials of Examples of the present invention; Figure 1 is for Example 1, Figure 2 is for Example 2, and Figure 3 is for Example 2. shows a metallographic photograph corresponding to Example 3, and Fig. 4 is a metallographic microscopic photograph (400x magnification) of the outer shell material of the conventional example.
shows.