JPH0227431B2 - Kokuenojusurukokuromurooru - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は外殻を形成する高クロム材質中に黒鉛
を鋳造のままで晶出せしめて優れた耐肌荒性、耐
焼付性を有するようにした複合高クロムロールに
関する。 （従来の技術） 耐摩耗性と共に靭性も要求される圧延用ロール
では、耐摩耗性の優れた材質を外殻に、靭性に富
む材質を内殻に用いた複合ロールが従来より造ら
れており、耐摩耗性に優れた材質として高クロム
鋳鉄が多く用いられ、靭性に富む材質としては高
級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、黒鉛鋳鋼等が用いられ
てきた。 しかして従来の高クロムロールは冶金学的に
は、基地中に微細なクロム炭化物を分布して優れ
た耐摩耗性を有しているがその特徴であるが、一
方熱伝導率の低さ及び組織の不均一性から圧延時
に焼付や肌荒れを起こしやすいという欠点があ
り、Cr量を減じて同欠点の緩和を図れば炭化物
の減少による耐摩耗性の低下を招くという矛盾が
あつた。従つて本発明者らは全く新しい観点から
の解決を探究し、その解決策を「特開昭58―
193343」において提案したのである。 すなわち、同提案の要旨は、外殻高クロム材に
おいて、C2.4〜3.4％（重量％以下同）、Si2.0〜
3.4％、Ni4.5〜10％、Cr5〜10％を含有させて耐
摩耗性を維持するに足る炭化物を有し、更に鋳放
しのままで黒鉛を微細に晶出させて優れた耐焼付
性、耐肌荒性を具備させるようにしたのである。 しかしながら前記Niの4.5〜10％含有はコスト
高の招来や、10％もの含有においては残留オース
テナイトの増加傾向やその安定傾向が出はじめ
て、耐肌荒性への影響もではじめるなど検討の余
地を残していた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記の問題点をNi量の一部をCu若し
くはSnの１種又は２種で代替するという手段に
より解決したもので、従つて、その最も特徴とす
るところは、その外殻が Ｃ：2.4〜3.4％ Ni：2.0〜4.5％ Si：2.0〜3.4％ Cr：５〜10％ Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.4〜2.0％ Ｐ：0.1％以下 Ｓ：0.08％以下 Cu若しくはSnの１種又は２種を0.5〜4.0％残部
実質的にFeよりなり、かつ組織中に黒鉛を晶出
している点にある。 （実施例） 第１図は本発明に係る複合高クロムロールの構
造一例を概略的に示した縦断面図であり、１は前
述の成分組成を限定した高クロム鋳鉄によるとこ
ろの外殻であり、２は内殻（軸芯）で高級鋳鉄、
ダクタイル鋳鉄もしくは黒鉛鋳鋼など従来材を用
いてなるものであり、内殻に関しては別段特色は
ない。 また本ロールの製造方法についても上記成分組
成の高クロム鋳鉄を遠心力鋳造して後、公知の複
合化技術により内殻（軸芯）を溶着一体化せしめ
て鋳造することができのである。 次に本発明に係る外殻高クロム鋳鉄の成分組成
の限定理由を詳述する。 Ｃ：2.4〜3.4％（重量％、以下同じ） ＣはCrと結合してクロム炭化物を形成する他、
後述するSi、Ni、Snの黒鉛化生成元素により微
細黒鉛として晶出するもので、2.4％以下ではク
ロム炭化物の減少と共に本発明の最も特微とする
黒鉛が晶出しなくなる。 一方3.4％以上とすると、本発明におけるCr量
が10％を上限としていることに関連して、過飽和
Ｃが前記黒鉛化元素の作用により過剰黒鉛を晶出
して耐摩耗性を劣化させるのである。 Si：2.0〜3.4％ Siは高クロム材質に黒鉛を晶出させるために必
要で、2.0％以下ではこの効果がなく、3.4％以上
では黒鉛量が過多となり耐摩耗性を劣化させる。
なおSiの添加については、鋳込前のSi量を上記限
定範囲より低目にしておき、鋳込時に接種を行い
最終製品の組成で上記範囲に入るように調整する
方が黒鉛の晶出に有効である。 Mn：0.5〜1.5％ Mnは溶湯の脱酸のためにSiと共に積極的に添
加する。0.5％以下ではこの効果が不足し、1.5％
以上では機械的性質特に靭性の劣化が著しくな
る。 Ｐ：0.1％以下 Ｐはロール材質において少ない程望ましく、材
質を脆くするという点から0.1％以下とする。 Ｓ：0.08％以下 ＳもＰと同様に少ない程望ましく、やはり材質
を脆くすることから0.08％以下とする。 Ni：2.0〜4.5％ Niは基地組織の改良と黒鉛を晶出させるため
に積極的に含有させるもので、２％以下では黒鉛
の晶出がない。また4.5％以上ではSiの場合と同
様黒鉛過多となるのである。 既述のようにNiを4.5〜10％として、後述のCu
若しくはSnを含まない場合も黒鉛晶出に同効で
あるが、この場合はNi量が多いだけコストアツ
プにつながると同時に、10％ものNiを含むとき
は残留オーステナイトの増加及びその安定化傾向
が増し、後の熱処理によつてもオーステナイトが
安定で耐肌荒性の傾下傾向が出はじめるのであ
り、この点からも本発明は一歩を進めたものであ
る。 Cr：５〜10％ CrはＣと結合してCr炭化物を形成するが、５
％以下では該炭化物が少なく耐摩耗性の点で劣
り、10％を越えると上記Ni、Si、Cu若しくは／
及びSnの組成範囲では黒鉛の晶出が得られない
のである。 Mo：0.4〜2.0％ Moは焼入焼戻し抵抗を高めると共に、炭化物
中に入り、炭化物硬度を高めると同時に焼戻軟化
抵抗を向上させるのに有効であるが、その含有量
が0.4％以下ではこのような効果が少なく、一方
2.0％以上の含有では白銑化傾向が強く黒鉛の晶
出が得られないのである。 Cu又は／及びSn：0.5〜4.0％ Cu若しくはSnの添加量はNiとのバランスで決
定されるが、Cu又はSn黒鉛化促進元素であると
同時にパーライト強化及び熱的安定化元素であつ
て、0.5％以下ではその効果は過少であり、一方
4.0％以上になると晶出の黒鉛はこのCu又はSnに
よつて微細化され、更にはチル化の方向に進みか
えつて黒鉛晶出が抑制されるのである。 次に本発明の具体的実施例を示すと共に該実施
例外殻材と、従来の高クロム鋳鉄（黒鉛の晶出な
し）との焼付試験結果を第２図、第３図に比較し
て示す。 （具体的実施例） 製品胴径……670mm、胴長……1900mm、全長…
…4000mm、外殻肉厚……80mmの本発明の複合高ク
ロムロールを次のようにして製造した。 ａ 外殻として下記第１表に示す化学組成の高ク
ロム鋳鉄溶湯を、それぞれ遠心力鋳造機上で回
転する金型に1400℃の鋳込温度で鋳込んだ。鋳
込溶湯の重量は共に2300Kgであつた。

【表】 ｂ 上記の外殻は鋳込開始後20分で凝固を完了し
た。 ｃ 上記の凝固完了の外殻を内蔵している遠心力
鋳造金型を垂直に立てて、上部から軸芯材とし
て高級鋳鉄溶湯を1380℃で鋳込み、溶湯が金型
内を完全に満たして後、上端を押湯保温材でカ
バーした。 ｄ 上記鋳造ロールが完全に冷却して後、該ロー
ルを金型から取出し熱処理及び機械加工を行つ
て最終製品のロールとした。 なお、上記熱処理は、歪取り熱処理（500℃×
10Hr）及び組織安定化熱処理（550℃×15Hr）
である。 以上のようにして製造された本発明の複合高ク
ロムロールの胴部について超音波探傷を行つた結
果、外殻と内殻（軸芯部）は完全に結合している
ことが確認された。 また該外殻部について顕微鏡組織を観察した結
果は、いずれも基地中にクロム炭化物及び微細黒
鉛が均一に分布した所期の組織であつた。 次に焼付試験（フアビリー試験）結果について
説明する。 フアビリー試験は第４図に示すようにテストピ
ン（供試材質によつて作る）11の一端を回転機１
２にシアーピン１３によつて固定し、その他端を
一定荷重（負荷荷重）のもとで一対のＶブロツク
１４，１４で挾み付けながら前記テストピン１１
を回転させ、回転に要したトルクから焼付の有
無、程度を調べるもので、第２図は前記実施例１
の外殻材（第１表）の焼付性を、第３図に比較に
用いた従来の高クロム鋳鉄一例（黒鉛の晶出して
いない）の焼付性を試験した結果のグラフであ
る。なお上記従来の高クロム鋳鉄の組成を第２表
に示す。 第２，３図において縦軸はトルク（Kg．cm）及
び荷重（Kg）で、横軸は試験開始後の経過時間
（秒）を示している。

【表】 実線のグラフは試験開始後時間と共にトルクの
変化する様子を示しており、破線のグラフは同荷
重の変化を示しているもので、第３図の従来材の
グラフでは試験開始後12秒で焼付が生じ始め、爾
後強固に焼付の生じていることが判る。 これに対して本発明の実施例１の外殻材（第１
表）では試験開始後54秒で焼付が始まり、63秒後
に到つて相当強く焼付いてはいるものの、前記従
来材に比して遥かに小さい値を示している。また
実施例２の外殻材のフアビリー試験結果も実施例
１の場合と殆ど同様であつた。なおCu及びSiを
前記限定範囲で含む場合も同効であることを付記
する。 フアビリー試験の試験条件は次のとおりであ
る。 テストピン寸法……φ6.5×40（mm） Ｖブロツク寸法……φ12 テストピン回転数……300rpm（0.1m／sec） 負荷荷重Ｐ……35Kg 試験環境……無潤滑 （発明の効果） 以上に述べたとおり、本発明は外殻材質の高ク
ロム鋳鉄の成分組成を調整したことにより、同材
質中の鋳造のまゝで微細黒鉛を均一に晶出せしめ
ることができたもので、従来にない黒鉛を有する
高クロムロールの提供を可能としたものである。 そしてこのように組織中に黒鉛を有するもので
は圧延時における圧延材との接触が滑らかとな
り、焼付試験の結果からも明らかなように優れた
耐焼付性を発揮するのである。耐焼付性に優れる
ことは取りも直さず耐肌荒性の向上につながり、
これらのことは製品の圧延面にも好結果を招来す
る。更に滑らかな接触はロールの損耗を減少させ
る。すなわち耐摩耗性の向上にも寄与しているの
である。 なお本発明の複合高クロムロールでは外殻中の
Cr含有量が比較的少ないため、内殻へのCrの混
入、拡散による該内殻（軸芯材）の強靭性の劣化
が少なくなることも一つの特徴であると共に、黒
鉛晶出効果が大きいにもかゝわらずNiの含有量
が比較的少ないことも有利な点で、更には本発明
における技術内容は中空複合ローラの類にも適用
できるなど本発明の工業的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合高クロムロールの構
造例を概略的に現わした断面図である。第２図は
本発明実施例の外殻材の焼付性を試験した結果の
グラフ、第３図は比較に用いた従来の高クロム鋳
鉄一例の焼付性を試験した結果のグラフである。
第４図は焼付性試験（フアビリー試験）の要領を
示す説明図である。 １……外殻、２……内殻（軸芯）、１１……テ
ストピン、１２……回転機、１３……シアーピ
ン、１４……Ｖブロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化学組成が重量％で Ｃ：2.4〜3.4％ Ni：2.0〜4.5％ Si：2.0〜3.4％ Cr：５〜10％ Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.4〜2.0％ Ｐ：0.1％以下 Ｓ：0.08％以下 Cu若しくはSnの１種又は２種を0.5〜4.0％残部
   実質的にFeからなり、かつ組織中に黒鉛を晶出
   している外殻と、高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄もし
   くは黒鉛鋳鋼からなる内殻とを溶着一体化せしめ
   てなることを特徴とする黒鉛を有する高クロムロ
   ール。