JPH0291292A

JPH0291292A - 製紙機械用大形中空ロール及びその製法

Info

Publication number: JPH0291292A
Application number: JP24546788A
Authority: JP
Inventors: Mototaka Sakashita; 阪下　元貴; Akira Yoshitake; 吉竹　晃
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1990-03-30

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）本発明は製紙機械用大形中空ロールの改良に関する。

（従来技術とその問題点）例えば、製紙機械における中空のサクションロールは、
苛酷な腐食環境にさらされ、大きな負荷を受けるため、
フェライトーオーステナイトニ相ステンレス鋳鋼が広く
使用されている。

ところで、フェライト−オーステナイト二相ステンレス
鋳鋼に所望の耐食性を具備させるには、溶体化処理によ
って炭化物を固溶させ、組織を均−にする必要がある。

溶体化処理は、−船釣には１０００乃至１１００℃の温
度に加熱後、水冷することにより行なわれる。しかし、
サクションロールは、通常、外径４００１以上、肉厚４
０ｍｍ以上の大口径、厚内であり、しかも長さ３階以上
もある円筒形であるため、水冷によって急冷されると約
５　ｋｇ／ｓｍ”以上の残留応力が残存する。サクショ
ンロールにこのように大きな残留応力が残ると、短期間
の使用で折損事故が起こり、ロール寿命は極めて短くな
る。このため、従来より、溶体化処理の後、応力除去焼
きなましを施して残留応力を取り除いている。しかし、
応力除去焼なましを施すと、徐冷段階にて金属間化合物
が析出し、耐食性や耐衝撃性の低下を招く問題があった
。

（問題を解決するための手段及び作用）そこで、本発明
者等は、外径４００ｍｍ＋以上、肉厚４０Ｍｌ１１以上
、長さ３ｍ以上の大口径、厚肉の長尺ロールであって、
所定成分の二相ステンレス鋼から形成したロールの熱処
理条件について鋭意研究した結果、１０００乃至１１０
０℃の溶体化処理温度に加熱した接の冷却工程において
、８００℃から４００℃までの温度範囲を、３℃／分〜
８℃／分にコントロールされた速度で冷却すれば、残留
応力を３　ｋｇ／＋ｅ＋＊２以下にすることができ、又
、冷却過程で炭化物等の金属間化合物が析出させること
なく、シャルピー吸収エネルギー８　ｋｇｆ−ｍ以上及
び腐食減量Ｌｏｇ／＋２１１以下の特性を具備させるこ
とができることを見いだした。そして、製紙機械の操業
において、ロール特性と寿命との関係について調べた結
果、これらの３つの特性が前記数値の範囲内にあれば、
ロール寿命を飛躍的に向上することを見いだしたのであ
る。

本発明の製紙機械用大形中空ロールは、重量％にて、Ｃ
：０．０５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：　２゜
０％以下、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎｉ：４〜７％、Ｍｏ
：２〜４％、Ｃｕ：　１．０％以下、Ｃｏ：　２．０％
以下、Ｎ：０．３％以下を含有し、残部実質的にＦｅか
らなるフエライトーオーステナイト二相ステンレス鋳鋼
から形成され、残留応力３ｋｇ／１１１１Ｉｌ以下、シ
ャルピー吸収エネルギー８　ｋｇｆ−ｍ以上及び腐食減
量１０　ｇ／ｍ２ｈ以下の特性を備えている。

本発明のロール材料として上記自余成分の二相ステンレ
ス鋼を用いる理由は次の通りである。

Ｃ：０．０５％以下Ｃはオーステナイト生成元素であり、強度の向上に寄与
するが、含有量が多すぎるとクロム炭化物が析出し易く
なり、局部腐食に対する抵抗性が低下する。このため、
０．０５％を上限とする。

Ｓｉ：２．０％以下Ｓｉは溶鋼の脱酸及び鋳造性確保のために必要な元素で
ある。しかし、多量に含有すると靭性を悪くし、溶接性
を損なうので２．０％を上限とする。

Ｍｎ：２．０％以下Ｍ　ｎは上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用する他、オ
ーステナイト相の安定化に有効な元素である。

しかし、５量に含まれると耐食性が低下するので上限は
２．０％とする。

Ｃｒ：２３〜２５％Ｃｒは耐食性を改善し、対応力腐食割れ性の向上に寄与
する。又、Ｃｒはフェライト生成元素であり、二相組織
におけるフェライト相の形成により強度を高める。一方
、Ｃｒ量は余り多くなると、鋼の靭性低下を招き、且つ
鋳造時に脆弱なσ相が生成する。これ等の理由からＣｒ
量は２３〜２５％に規定する。

Ｎｉ：４〜７％Ｎｉはオーステナイト相を安定化する元素であり、鋼の
靭性の向上をもたらす。又、耐食性の点からも必要な元
素である。含有量が４％に満たないとこれ等の効果を十
分発揮出来ず、一方多量に加えても、対応する効果が得
られず経済的に不利である。又二相組織におけるオース
テナイト相が過剰になって二相組織の量的均衡を失う。

このため、７％を上限とする。

Ｍｏ：２〜４％Ｍｏはステンレス鋼の耐食性の改善に大きな効果を有す
る。このため、少なくとも２％の含有を要する。しかし
、多量に加えても耐食性の改善効果は飽和するだけでな
く、鋳造時にσ相が析出しやすくなり、脱化が著しくな
るので４％を上限とする。

Ｃｕ：　１．０％以下Ｃｕは耐食性を高め、オーステナイト相を固？容強化す
る役割を果たす、しかし余り番こ多く含有すると、金属
間化合物の生成に件１１）靭性の低下を１召くので１．
０％を上限とする。

Ｃｏ：　２．０％以下Ｃｏは、基地に固溶したままで析出物が′ａ集するのを
抑制する作用があり、これ（こよってσ相の析出を防止
できる。微量でも上記効果を発揮させることは出来るが
、０．５％以上含有させること力（望ましい。含有量の
増加に従ってその効果番よ増大するが２．０％までの添
加によって十分な改善効果が得られるので、それを超え
て添加するｌ・要性番よない、又、ＣＯは高価な元素で
あり、それ以上の添加は経済的に不利である。従って、
ＣＯの含有量は２．０％以下、望ましくは０．５〜２，
０２６と規定する。

Ｎ：０．３％以下ＮはＣＯとの協同作用によってフェライト相内のσ相の
析出を抑制する作用がある。微量の含有によってこの効
果を発揮させることは出来るが、０．１％以上含有する
のが望ましい。Ｎ量の増加に伴って効果も増すが、０．
３％を越える窒化物として析出しやすく、耐食性を低下
させる。このため、Ｎ量は０．３％以下望ましくは０．
１〜０．３％とする。

本発明のステンレス鋳鋼は上記成分元素を含有し、残部
は実質的にＦｅからなる。なお、Ｐ、Ｓその他、鋼の溶
製時に不可避的に混入する不純物であって、この種の鋳
鋼に通常許容される範囲内であれば存在しても構わない
。

次に、上記組成の二相ステンレス鋳鋼の供試材について
、熱処理条件と、残留応力、シャルピー吸収エネルギー
、腐食減量との関係を実施例を挙げて説明する。

（実施例）高周波誘導加熱炉で３種類の鋼を溶製し、遠心力鋳造に
て鋳造管を調製した。供試材として、鋳造管又は該鋳造
管から調製した試験片を用いた。

これら供試材の溶体化熱処理を、１０５０℃に加熱後、
８００〜４００℃の温度範囲の冷却速度を種々変えて行
ない、冷却速度と、残留応力、′シャルピー吸収エネル
ギー、腐食減量との関係を調べた　、ｉ！！ｉ金成分を
第１表に、試験結果を第２表に示す。第２表において、
供試材Ｎ０１１〜Ｎ００４は鋳造管、ＮＯ６５〜Ｎｏ、
７は該鋳造管から調製した試験片である。なお、冷却速
度は肉厚中央部での数値を表わす。

各々の試験方法は次の通りである。

残留応力はいわゆるリングカット法によって測定した。

シャルピー吸収エネルギーは、シャルピー衝撃試＠機に
よって試験片を破断するのに要したエネルギーを表す。

試験片は２ｍＩＩＩ■ノツチのＪＩＳ４号を用い、常温
にて試験した。耐衝撃性は、このシャルピー吸収エネル
ギーによって評価した。

腐食減量は、＾ＳＴＭＧ４８に規定されている６％塩化
第二鉄溶液による孔食試験によった。耐食性はこの腐食
減量によって評価した。

（以下余白）第１表において、３種類の鋼（ｉ　Ｈｉｉ　）（ｉｉｉ
　）はいずれも前述したフエライトーオーステナイト二
相ステンレス鋼の望ましい実施例である。

第２表において、供試材Ｎｏ、１及びＮ０９２は、８０
０℃から４００℃の範囲における冷却速度が速いため、
吸収エネルギーが大きく、腐食減量が少ない、即ち、耐
衝撃性及び耐食性は非常にすぐれている。

しかし、残留応力が大きいため、ロールとして使用した
場合、短期の操業で折損事故が発生する虞れがある。

供試材Ｎｏ、５、Ｎｏ、６及びＮｏ、７は、逆に冷却速
度が遅いため、吸収エネルギーが低い。即ち、耐衝撃性
に劣るため、ロールに要求される十分な靭性を確保する
ことができない。又、供試材Ｎ０１７は腐食減量も多い
。

供試材Ｎｏ、３及びＮｏ、４は、冷却速度が３〜ｂ／分
の範囲内にあり、残留応力３　ｋｇ／ｌ１１−以下、シ
ャルピー吸収エネルギー８ｋｇｆ−ｍ以上及び腐食減量
１０ｇ７ｍ２ｂ以下の要件を全て充足している。これら
供試材は、ロールに要求される残留応力、耐衝撃性及び
耐食性の３つの特性において、バランスのとれた性能を
備えている。

（発明の効果）フエライトーオーステナイト二相ステンレス鋼から形成
した本発明の製紙機械用大形中空ロールは、残留応力３
　ｋｇ／ｍｍ以下、シャルピー吸収エネルギー８ｋＨｆ
−ｍ以上及び腐食減量１０ｇ／ｍ２ｈ以下の特性を備え
ており、長期間にわたり、安定した製紙機械の操業を確
保することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にて、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：２．０
％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎ
ｉ：４〜７％、Ｍｏ：２〜４％、Ｃｕ：１．０％以下、
Ｃｏ：２．０％以下、Ｎ：０．３％以下を含有し、残部
実質的にＦｅからなるフェライト−オーステナイト二相
ステンレス鋳鋼から形成され、残留応力３ｋｇ／ｍｍ以
下、シャルピー吸収エネルギー８ｋｇｆ・ｍ以上及び腐
食減量１０ｇ／ｍ＾２ｈ以下の特性を備えていることを
特徴とする、外径４００ｍｍ以上、肉厚４０ｍｍ以上、
長さ３ｍ以上の製紙機械用大形中空ロール。
（２）重量％にて、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：２．０
％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｎ
ｉ：４〜７％、Ｍｏ：２〜４％、Ｃｕ：１．０％以下、
Ｃｏ：２．０％以下、Ｎ：０．３％以下を含有し、残部
実質的にＦｅからなるフェライト−オーステナイト二相
ステンレス鋳鋼から外径４００ｍｍ以上、肉厚４０ｍｍ
以上、長さ３ｍ以上の管体を製造し、該管体の溶体化熱
処理工程において、溶体化温度に加熱した後、８００〜
４００℃の温度範囲を３℃／分〜８℃／分にコントロー
ルされた速度で冷却することにより、残留応力３ｋｇ／
ｍｍ以下、シャルピー吸収エネルギー８ｋｇｆ・ｍ以上
及び腐食減量１０ｇ／ｍ＾２ｈ以下の特性を備える製紙
機械用大形中空ロールを製造する方法。