JPH0288745A

JPH0288745A - 熱間圧延用ロール材

Info

Publication number: JPH0288745A
Application number: JP24124988A
Authority: JP
Inventors: Seiji Otomo; 大友　清司; Mitsuo Hashimoto; 光生橋本; Shuji Ishibashi; 石橋　修次
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1990-03-28
Also published as: JPH0534413B2

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〕本発明は耐摩耗性の高い熱間圧延用の鋳鉄ロール材に関
する。

〔従来の技術〕

熱間圧延用ロール材としては、高温度における耐摩耗性
、耐熱亀裂性が特に要求される。従来この用途のロール
の材質としては、例えばＣ：３．３％。

Ｓ　ｉ　：０．７５％、　Ｍ　ｎ　：　０　、６％、　
Ｎｉ：０．５％、　　Ｃｒ：１．６％、　Ｍ　ｏ　：　
０　、４％、残余はＦｅおよび通常の不純物からなる合
金であり、その硬さはせいぜいＨｓ８５が限度である。

しかし現下の圧延における生産性の向上を目的とするた
めに、さらに高硬度の耐摩耗性のあるロールが要求され
てきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、硬さＨｓ８５以上のロールを製造するとすれ
ば、主として製造時の残留応力の点から、複合構造によ
る製法は困難となり、組立ロール構造を採用する必要が
ある。このような組立ロール構造の場合は、例えば焼ば
めの場合は、円周方向にロールリングを県側する焼ばめ
応力が作用する。

又圧延荷重の作用で、ロールリング内面に前記焼ばめ応
力と同方向の応力が発生する。この応力は、従来の一体
ロールには見られなかった応力であり、この応力の発生
により、組立ロールでは耐摩耗性のみならず、これらの
応力に耐えるために引張り強さや靭性等も高い値が要求
される。

例えば、チルド鋳物で採用している方法であるが、鋳鉄
の硬さを増すためには、構成中のＣを炭化物、主として
Ｆｅ５Ｃにする方法がある。この炭化物は基地に比し非
常に硬いため、この炭化物を増加させると硬さの増加と
ともに耐摩耗性は向上するが材料の強度、靭性を著しく
低下させ、また高温域での耐熱亀裂性についても問題が
あり、高温域で使用されるロールの寿命が短かくなると
いう問題点があった。

本発明は高温での耐摩耗性、耐熱亀裂性に優れ、かつ耐
酸化性を向上させた鋳鉄ロール材を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、Ｃ：　１．０〜３．０％、　　Ｓ　ｉ：０．
３〜２．０％、　Ｍｎ：０．３〜１．５％、　　Ｃｒ：
４．０〜１０％、　Ｍｏ：３．０〜ｌＯ％、　Ｗ７３．
０〜１０％、　　Ｖ：２．０〜ｔｏ％、　　Ｃｏ：５．
０〜１０％、Ｎｉ≦１．０％　ＮｂＳ２．０％、残部は
Ｆｅおよび不可避不純物からなる耐摩耗鋳鉄ロール材材
である。

〔作　用］以下本発明の鋳鉄ロールについて詳細に説明する。先ず
本発明において、上記のような成分に限定した理由につ
いて説明する。

Ｃの含有量を１．０〜３．０％としたのは、炭素は焼入
れ性を上げる重要な元素で、マトリックス硬さを上昇さ
せる。またニオブ、バナジウム、クロム、モリブデン、
タングステンと化合し、硬度の高いＭＣ系炭化物、Ｍ３
Ｃ，Ｍ７Ｃ，系の炭化物を晶出、析出させ、耐摩耗性を
向上させる。下限１％は、それ以下では炭化物の量が少
なく、マトリックスも焼きが入り難く、硬度が低くなる
。上限の３％は、これ以上の添加では炭化物量が多くな
り過ぎ、強度、靭性が落ち、ロール品質も悪くなる。ま
たロール製造技術上難しくなる。

Ｓｉの含有量を０．３〜２．０％としたのは、ケイ素は
鋳造性に影響し、少な過ぎると湯流れ性が悪くなる。ま
た、溶湯中の酸素と化合し脱酸効果もあるため、０．３
〜２％添加する。

Ｍｎの含有量を０．３〜２．０％としたのは、マンガン
はケイ素と同様溶湯の酸素と化合し、ガス欠陥を防止す
る。またＭｎＳで溶湯中のＳを固定するため、０．３〜
１．５％添加する。

Ｃｒの含有量を４．０〜１０％としたのは、クロム徴は
炭素と同様マトリックスの焼入れ性を向上させ、硬度を
上げる。またＣと炭化物をつ（す、全体硬度を上げる。

Ｃｒは４％以上加えないとその効果はなく、１０％以上
になると炭化物が粗大化し、熱疲労特性が悪くなり、圧
延使用中瓶あれ等が発生し、耐摩耗性が悪くなる。

Ｍｏの含有量を３．０〜工０％としたのは、モリブデン
はマトリックスの焼入れ硬度を上昇させる効果的な元素
である。またモリブデンは焼戻し抵抗性の優れた元素で
あり、クロム、タングステンとともに高硬度の複合炭化
物をつくり、高温硬度を上げ耐摩耗性を向上させる。上
限の１０％以上になるとその効果はほとんど変わらなく
なる。

Ｗの含有量を３．０〜１０％としたのは、タングステン
はモリブデン同様マトリックスの焼入れ性を上げ、硬い
炭化物をつくるが、その効果はＭｏより低い。また１０
％以上になると粗大な樹枝状の炭化物ができ、品質上悪
影響を与える。

■の含有量を２．０〜１０％としたのは、バナジウムは
炭素と結合し、ＭＣ系の硬い微細な炭化物を析出し、耐
摩耗性を著しく改善させる。その量は最低２％以上加え
ないと効果はない。１０％以上では炭化物量が増え過ぎ
、マトリックスの固溶Ｃ量が減少するためマトリックス
を軟化させる。

また鋳造作業性においても、■が１０％以上になると溶
湯の渦流性を著しく悪くするため鋳造できなくなる。

Ｃｏの含有量を５．０〜１０％としたのは、コバルトは
ニッケルと同じ効果を有し、焼入れ性を向上させ、マト
リックス組織を緻密にし、マトリックス硬度を上げ高温
硬度を上げる効果がある。またバナジウムを多量に含む
材料にコバルトを入れると熱処理中のスケール発生防止
に効果がある。

Ｎｉの含有量を５１．０％としたのは、ニッケルは出来
るだけ少ない方が好ましいが、１．０％以下であればあ
まり悪影響がないため１％以下とする。

Ｎｂの含有量を５３．０％としたのは、ニオブはＭＣ系
炭化物を形成し、安定な炭化物を形成させ、耐摩耗性を
向上させる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例として、第１表に示す成分のＨＣ（
高クロム）材、従来材２本発明材の鋳鉄ロールについて
、各種試験をおこなった結果を図示する。

第１表第１図はＨＣＣ８４従来材２１本発明材１について、温
度に対する摩耗減量の比較を示すグラフ、第２図は加熱
温度に対するクラック深さの比較を示すグラフ、第３図
は温度にたいする硬度の比較を示すグラフである。以上
のグラフから判るように、本発明材１はＨＣＣ８４従来
材２に比較して何れも優れていることが判る。

第４図は上記成分において、Ｃｏの含有量（％）の変化
に対するロールの各種特性を示すグラフであり、本図か
らは、Ｃｏ量の増加とともに摩耗減量１１酸化増量１２
は小さくなるが、同時に硬度１３゜耐熱亀裂性１４も小
さ（なり、従ってＣｏ量は５〜１０％の範囲が最適であ
ることが判る。

第５図は上記成分において、Ｃｒの含有量（％）の変化
に対するロールの各種特性を示すグラフであり、本図か
らは、Ｃｒ量の増加とともに硬度１３は増加するが炭化
物サイズ１５が粗大化し、また耐熱亀裂性１４が悪くな
り、従ってＣｒ量は４〜１０％の範囲が最適であること
が判る。

第６図〜第８図は、ＨＣ鋳鉄３．従来材２１本発明材１
にて製作した第９図に示すロール試験材２１について、
摩耗量、肌荒れ、ロール表面の粗度プロフィールを測定
した結果をまとめたグラフおよび図面であり、この試験
は、第９図に示すロール配置にて、相手ロール２２とし
ては軟鋼材（Ｓ３４１）を使用し、次の条件にて試験を
おこなった。

〈試験条件〉相手ロール温度９００”Ｃ，荷＊３００ｋｇ試験片温度
５００°Ｃ〜６００°Ｃすべり率　−１０％第６図は摩耗量を比較したグラフであり、本発明材はＨ
Ｃ鋳鉄および従来材と比較して摩耗量は１７３〜１７２
以下と、非常に少なくなる。また第７第８図はロール表
面の粗度プロフィールを示す図面であり、本発明材１の
ロールにおいては他の三者２，３に比較して表面は非常
に滑らかであり、第６図および第７図に示すグラフの結
果と併せ考えても耐肌荒れ性は非常に良好なことが判る
。

以下本発明の耐摩耗鋳鉄ロール材の製造法について説明
する。

第１０図は本発明の耐摩耗鋳鉄ロール材の製造方法の一
例を示す側断面図である。先ず内層になる銅系材料の芯
材３１を架台の上に垂直にセットし、芯材３１の外周部
に外層材３２になる厚みだけの一定の隙間をあけて水冷
モールド３５を配設する。水冷モールド３５の上に耐火
枠３９をセットし、水冷モールド３５と耐火枠３９の間
に隙間がない様に固定する。

加熱コイル３６はこの耐火枠３９の外周に、また予熱コ
イル３６ａは耐火枠３９の上部で芯材３１の周囲にセッ
トする。

外層材３２の鋳造に際して、まず芯材３１を上昇させて
スタートタブ３１ａのある芯材胴部下端を水冷モールド
３５内にセットし、加熱コイル３６と予熱コイル３６ａ
に通電し、芯材３１の表面が所定の温度に達するまで加
熱し、目標の温度に達した時にロール外層材３２になる
溶湯を、予め溶解保持していた溶解炉から耐火枠３９内
に注入する。溶湯は芯材３１と水冷モールド３５の間隙
に流れこみ、水冷モールド３５の抜熱により黒鉛リング
３８を介して凝固する。

なお、外層溶湯と芯材３１の境界で溶着不良等の欠陥が
ない健全な境界層を確保するため、予熱コイル３６ａに
所定の電流を流し、芯材３１を所定の温度まで加熱し、
耐火枠３９内溶湯を加熱コイル３６で通電加熱しながら
溶湯を攪拌、昇温しで境界の溶着を円滑にし、一定の速
度で芯材３１を下降させ、連続的に複合ロールを製造す
る。

なお図中３１ｂはエンドタブ、４３は芯押し装置である
。

第２表には、上記製造方法における施工条件の諸元の概
要を示す。

第２表（重量％）〔発明の効果〕以上説明したごとく本発明による鋳鉄ロール材によれば
、従来のロール材に比し、耐摩耗性、耐熱亀裂性、耐酸
化性に優れるとともに耐肌荒れ性もよくなり、従って熱
間圧延におけるワークロールの寿命を向上させ、また良
質の圧延材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種ロール材の温度に対する摩耗減量をあられ
すグラフ、第２図は各種ロール材の加熱温度におけるク
ラック深さを示すグラフ、第３図は各種ロール材のそれ
ぞれの温度における硬度を示すグラフ、第４図はＣｏ含
有量の変化に対するロールの各種特性を示すグラフ、第
５図はＣｒ含有量の変化に対するロールの各種特性を示
すグラフ、第６図はロール試験材による摩耗量測定結果
を示すグラフ、第７図はロール試験材による肌荒れ測定
結果を示すグラフ、第８図はロール試験材のロール表面
粗度の測定結果を示す図面、第９図はロールの試験要領
を示す側面図、第１０図は耐摩耗鋳鉄ロールの製造方法
の一例を示す側断面図である。１・・・本発明材、２・・・従来材、３・・・高クロム
鋳造ハ。２１・・・ロール試験材、２２・・・相手材、３１・・
・芯材、３２・・・外層材、３５・・・水冷モールド、
３６・・・加熱コイル、３６ａ・・・予熱コイル、３９
・・・耐火枠代理人　弁理士　秋　沢　政　光他１名

Claims

【特許請求の範囲】

　Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｍ
ｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：４．０〜１０％、Ｍｏ：
３．０〜１０％、Ｗ：３．０〜１０％、Ｖ：２．０〜１
０％、Ｃｏ：５．０〜１０％、Ｎｉ≦１．０％　Ｎｂ≦
３．０％、残部はＦｅおよび不可避不純物からなる耐摩
耗鋳鉄ロール材。