JPH02285047A

JPH02285047A - 熱間圧延用ロール

Info

Publication number: JPH02285047A
Application number: JP10892689A
Authority: JP
Inventors: Kunio Goto; 邦夫後藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-11-22
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH0692625B2

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）この発明は、たとえば鋼材の熱間仕上圧延機のワークロ
ールなどに使用される熱間圧延用ロールに関する。

（従来の技術）従来、熱間仕上圧延機のワークロール又はその外層材に
は高クロム鋳鉄や高台金グレン鋳鉄などが用いられてき
た。しかし最近では熱間圧延工程の省エネルギー化や製
品の高品質化のために、低温強圧下圧延や、スケジュー
ルフリー圧延、或いは形状制御圧延等が行われるように
なった。そのため圧延ロールにかかる負荷がますます増
大し、上記材料のロールでは著しい摩耗と亀裂が生じる
という問題が起こっている。

そこで耐摩耗性と耐熱亀裂性を有する外層材が特開昭５
７−１９８２４２号公報及び特開昭５７−１９８２４３
号公報により提案された。特開昭５７−１９８２４２号
公報に開示された外層材は、チルド材にＣｒ、Ｍｏ、Ｗ
などの高硬度複合炭化物を形成する合金成分を含有させ
て耐摩耗性をもたせ、特開昭５７−１９８２４３号公報
の外層材は、前記特開昭５７−１９８２４２号公報の外
層材にさらにＶを含有させて複合炭化物の形態を変え、
耐摩耗性と耐熱亀裂性を具備させるようにしたものであ
る。しかし、Ｗや■を多量に含む高合金ロールの内層材
又は外層材を遠心鋳造法等により製造すると、つぎのよ
うな問題が生じることが明らかになった。

すなわち、Ｃ，Ｗ、Ｖにより形成されるＷＣやＶＣなど
のＭＣ型高硬度炭化物は、それらの比重（Ｗ　Ｃ：　１
５．６　ｇ　／ｃｍ”、Ｖ　Ｃ：　５．８ｇ／ｃ＋ｓり
がＦｅのそれ（７，８ｇ　／ｃｍ３）と異なるために鋳
造中に偏析を生じる。その結果、残留応力が極度に大き
くなって鋳造割れを起こしたり、硬度と靭性がところに
より異なるために異常摩耗を生じたり、更には偏析部に
亀裂が発生し、耐摩耗性と耐熱亀裂性はかえって悪くな
る。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、従来の熱間圧延ロールの存する問題
点を解消し、高負荷圧延などの苛酷な環境下であっても
、すぐれた耐摩耗性と耐熱亀裂性を有する熱間圧延ロー
ルを提供することにある。

（課題を解決するための手段）遠心鋳造法等により熱間圧延ロールの内層材又は外層材
を鋳造すると、偏析が発生する。

そこで本発明者は、偏析の発生を防止して耐摩耗性と耐
熱亀裂性を具備させる手段を種々検討した結果、下記の
知見を得た。

ａ、ロールの内層材又は外層材を均質にするためには、
Ｗ及びＶをできるだけ少なくし、その代りにＮｂをでき
るだけ多く含有させ、Ｆｅの比重に近い高硬度のＮｂ炭
化物（比重：　７．８　ｇ　／ｃｍ’）を形成させれば
、偏析を生じゃすいＷＣ及びＶＣを全体に分散して晶出
させることができる。

ｂ、Ｎｂ炭化物の硬度（マイクロビッカース硬度：２４
００）は、ＷＣ及びＶＣ（いずれも、マイクロビッカー
ス硬度：２８００）よりわずかに低いが、Ｎｂ炭化物は
多量にしかも均一に分散されるので全体的に硬度が高く
なって耐摩耗・性が向上する。

ｃ、ＷとＭｏの量、■とＮｂの量、および■当量［Ｖ％
＋（２／３）Ｎｂ％］を適正に定めることにより、耐摩
耗性と耐熱亀裂性をともに高めることができる。

この発明は上記知見によりなされたものであり、その要
旨は下記のとおりである。すなわち、少なくとも外層材
が重量％で、Ｃ：　　１．２〜３．０％Ｓｉ：０．２〜１．５％Ｍｎ：　　０．２〜１．５％Ｃｒ：　０．５〜５．０％Ｍｏ：　６．０％以下Ｖ　　：　　５．５％以下Ｗ　　：　　５．０％以下Ｎｂ：２．０〜１Ｏ１０％Ｃｏ：　　０．２〜２．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、かつ
、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、及びＭｏの関係が下記（１）〜（３）
の条件を満たす熱間圧延用ロール、である。

３％≦ｖ％＋（２／３）Ｎｂ％≦１１　　　（＋）Ｗ％
≦２Ｍｏ％　　　　　　　　　　　（２）Ｖ％≦　（２
／３）Ｎｂ％　　　　　　　　　（３）（作用）本発明の熱間圧延ロールの化学組成（重■％で表す）の
限定理由と、■、Ｎｂ、Ｗ、及びＭｏにおいて前記（＋
）〜（３）の条件が必要な理由を述べる。

Ｃ：１．２〜３．５％Ｃは、Ｃ「、Ｍｏ、Ｗ、ＶＳＮｂと結合して高硬度の複
合炭化物を形成してロールの内層材又は外層材の耐摩耗
性を高める。その含有量が１．２％未満では炭化物の形
成量が不足して耐摩耗性が低下する。一方、３．５％を
超えて含有させると炭化物量が増大して靭性が低くなり
、耐熱亀裂性を低下させるのでＣ含有量は１．２〜３．
５％とする。

Ｓ　ｉ　：　０．２〜１．５％Ｓｉは、溶湯の脱酸と湯漬れをよくするために含有され
る。含有量が０．２％未満ではその効果が得られず、逆
に１．５％を超えると靭性の低下を招くため、その含有
量は０．２〜１．５％にする。

Ｍｎ　：　０．２〜１．５％Ｍｎは、脱酸のためにＳｉと共に含有されるが、０．２
％未満では十分な脱酸効果が得られず、１．５％を超え
ると靭性が低下するから、含有量は０．２〜１．５％と
する。

Ｃｒ　：　０．５〜５．０％Ｃｒは、基地中に固溶してそれを強化し、Ｃと結合して
微細な高硬度複合炭化物を形成して耐摩耗性と靭性を高
める働きをする。しかし、０．５％未満ではその効果が
少な（、逆に５．０％を超えるとかえって靭性を低下さ
せるため、その含有量は０．５〜５．０％とする。

Ｍｏ　：　６．０％以下Ｍｏは、基地に固溶して高温軟化抵抗などの高温特性を
改善させるほか、Ｃと結合して微細な高硬度の複合炭化
物を形成して耐摩耗性を向上させる。しかしそれが６．
０％を超えると脱炭を起こしやすくなって靭性低下をま
ねくため６．０％以下にする。

Ｖ：５．５％以下 ■は、Ｃと結合して高硬度の複合炭化物を形成して耐摩
耗性を高めるとともに結晶粒を微細化して靭性を向上さ
せる。しかし５．５％を超えて含有させると炭化物が粗
大化して靭性を低下させ、また炭化物とＦｅとの比重差
により偏析を生じさせるため、■は５．５％以下にする
。

Ｗ　：　Ｓ、Ｏ％以下Ｗは、Ｃと結合して微細な高硬度複合炭化物を形成して
耐摩耗性を高め、また基地に固溶して焼戻し軟化抵抗お
よび耐熱性を高める。しかし５．０％を超えると粗大炭
化物が増えて靭性の低下をまねき、またＷＣ炭化物とＦ
ｅとの比重差によって偏析を生じるようになる。したが
ってＷの含有量は５．０％以下にする。

Ｎｂ：２．Ｏ〜１０．０％Ｎｂは、本発明を特徴づける最も重要な元素であって、
組織を微細にして強度および靭性を高めるほか、Ｃと結
合して高硬度のＮｂ炭化物を形成して耐摩耗性を向上さ
せる。そしてこのＮｂ炭化物の比重はＦｅのそれとほと
んど差がないから偏析せずに均一に分散する。そのため
ＶやＷに較べて多く含有させることができるから、相反
する性質である耐摩耗性と耐熱亀裂性の両方を具備させ
ることができる。しかしその含有量が２．０％未満では
前記効果が得られず、一方、１０．０％を超えると靭性
を低下させる。したがってＮｂの含有量は２．０〜１０
．０％とする。

Ｃｏ　：　０．２〜２．０％Ｃｏは、その大部分が基地に固溶し、Ｎｂ炭化物などの
基地への固溶を助長して高温強度及び耐熱性を高める作
用をする。その含有量が０．２％未満ではその効果がす
くなく、逆に２．０％を超えると炭化物の偏析を助長し
て靭性を低下させるため、Ｃｏ含有量は０．２〜２．０
％とする。

Ｐ及びＳ：これらはいずれも不可避的に含有され、材料
の脆化をまね（ので少ない方がよい、しかしいずれも０
．０８％以下であればそれほどの悪影響を及ぼさないの
で、それ以下にすることが好ましい。

本発明のロールは、炭化物の偏析を防止し、耐摩耗性及
び耐熱亀裂性を向上させるために、上記化学組成範囲内
であって下記の（１）〜（３）の条件を満たすことを特
徴としている。

すなわち、耐摩耗性と耐熱亀裂性を合わせて向上させる
ためには、（Ｖ％＋（２／３）Ｎｂ％）の値を所定の範
囲にあることが必要である。第１図はその値と耐摩耗度
及び耐熱亀裂度の関係を示す図である。なお上記式はＶ
とＮｂはともに析出硬化作用があり、その作用の度合い
がＶの１に対してＮｂはおよそその２／３であることか
ら導き出されたものである。

第１図から明らかなように、上記式の値が３〜１１％の
範囲であれば、耐摩耗度（Ｏ印）は高く、耐熱亀裂度（
Δ印）は低い、すなわち耐摩耗性と耐熱亀裂性がともに
よ（するためには、下記（１）式を満足することが必要
である。

３％≦ｖ％＋（２／３）Ｎｂ％≦１１％　・・（１）な
お第１図における耐摩耗度及び耐熱亀裂度はつぎの式に
より求めた。

ここに、研削量とはロールを再生する場合の削る世のこ
とである。

また第１図中、−線で示す耐熱亀裂度限界とは、熱亀裂
のために圧延製品に悪影響が出て、圧延を継続できなく
なったときの値である。

そしてまた耐摩耗性と耐熱亀裂性を向上させるには、■
炭化物とＷ炭化物の偏析を防止することが必要である。

そのためには■とＮｂ、及びＷとＭｏとが一定の関係を
もつことが必要である。

以下にその関係を説明する。第２図はＶ炭化物の偏析を
防止するための■とＮｂの関係を示す図であり、■及び
Ｎｂが図中の薫の範囲にあれば偏析は生じない、その範
囲は前記■とＮｂの限定含を量、及び上記（１）式に加
えて下記の（２）式によって規定される。

Ｖ％≦（２／３）Ｎｂ％　　　　・・・（２）すなわち
Ｖ炭化物の偏析を防止するためには、■とＮｂが上記（
２）式の条件をも満足しなければならない。

第３図はＷ炭化物の偏析を防止するためのＷとＭｏとの
関係を示す図であり、ＷおよびＭｏが図中の璽の範囲に
あれば偏析を生じない、この範囲は前記ＷとＭｏの限定
含有量と、下記（３）式によって定められる。

Ｗ％≦２Ｍｏ％　　　　　　　　・・・（３）すなわち
Ｗ炭化物の偏析を防止するには、上記（３）式の条件を
満たさなければならない。

本発明のロールは、ロール全体が上述の組成であっても
よく、外層材だけがその組成であってもよい、後者の場
合には内層材としてダクタイル鋳鉄、瞥通鋳鉄、黒鉛鋼
等の強靭材が使用される。

またこのロールは、一体ロールの場合には普通鋳造法に
より製造され、複合ロールの場合には中抜き鋳造法、ス
ライディングゲート法、遠心鋳造法などによって製造さ
れる。こうして製造されたロールは鋳造時の残留応力の
除去とミクロ組織の安定化のために焼きなまし処理が施
され、そのあと切削研磨されて所定の寸法に仕上げられ
る。そしてこのロールは熱間仕上圧延機のワークロール
のほかに、ホットスキンパスミル用ロール、条鋼圧延用
ロール、製管用ロールなど、熱間で用いられるあらゆる
ロールに使用することができる。

（実施例）以下、本発明の熱間圧延ロールを実施例にもとづいて説
明する。

第４図に示すような外層材２と内層材３から構成される
熱間圧延複合ロールｌ（胴部直径７５０ＩｌｌＩ、胴長
１　、８００ｍｍ、全長３，８００ｍｍ）を製造した。

まず遠心鋳造機の回転鋳型に第１表の化学組成を有する
溶湯（Ｎｏ、　１　＝１０が本発明例の場合、Ｎｏ、１
１〜１７が比較例の場合）を鋳込み、肉厚が９０＋ｕ＋
の外層材２を鋳造した。つぎにその外層材２を内装した
ままの鋳型を垂直にして内層材３となるダクタイル鋳鉄
の溶湯を鋳込んで複合ロールを製造した。そのあとこの
ロールに歪み取り及び組ｔａ！ＩＩ整のための熱処理を
施した。

この複合ロールを熱間圧延設備の仕上圧延機に組みこみ
、圧延温度８５０〜９００°Ｃ１圧下率３０〜３５％の
条件のもとて構造用炭素鋼板を圧延し、ロールの耐摩耗
度と耐熱亀裂度を調べた。

その結果を第１表に示す。この表から明らかなように、
本発明のロール（Ｎｏ、　１−１０）の場合には、いず
れも耐摩耗度が高く（高いほど良い）、かつ耐熱亀裂度
が低い（低いほど良い）、すなわち耐摩耗性と耐熱亀裂
性がともに優れている。これに対して本発明の規定する
範囲からはずれた比較例（Ｎｏ、１１〜１７）の場合に
は、耐摩耗度又は耐熱亀裂度のいずれかが悪いか、若し
くはその両方とも悪い。

（以下、余白）（発明の効果）以上説明したように、本発明の熱間圧延用ロールは耐摩
耗性と耐熱亀裂性がともに著しくすぐれている。したが
って苛酷な圧延条件のもとでも長期間の使用に耐える。

そしてこのロールは耐熱亀裂性がよいから、これによっ
て圧延された鋼板の品質はきわめて良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、〔Ｖ％＋（２／３）Ｎｂ％〕と耐摩耗度及び
耐熱亀裂度との関係を示す図、第２図は、本発明におけ
る■とＮｂの含有量の範囲を規定する図、第３図は、本発明におけるＷとＭｏの含有量の範囲を規
定する図、第４図は、本発明の実施例で製造した複合熱間圧延用ロ
ールの図、である。

Claims

【特許請求の範囲】少なくとも外層材が重量％で、Ｃ：１．２〜３．０％Ｓｉ：０．２〜１．５％Ｍｎ：０．２〜１．５％Ｃｒ：０．５〜５．０％Ｍｏ：６．０％以下Ｖ：５．５％以下Ｗ：５．０％以下Ｎｂ：２．０〜１０．０％Ｃｏ：０．２〜２．０％を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、かつ
、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、及びＭｏの関係が下記条件を満たすこ
とを特徴とする熱間圧延用ロール。３％≦Ｖ％＋（２／３）Ｎｂ％≦１１％Ｗ％≦２Ｍｏ％Ｖ％≦（２／３）Ｎｂ％