JPH0310045A

JPH0310045A - 耐摩耗性に優れたロール材

Info

Publication number: JPH0310045A
Application number: JP33764989A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hashimoto; 隆橋本; Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Takeru Morikawa; 長森川; Noburou Maeie; 前家　信朗
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-03-04
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-01-17

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、主として熱間圧延に供される圧延用複合ロー
ルの圧延使用層に適用されるロール材に関する。

（従来の技術）熱間圧延用ロール、特にホットストリップミル仕上前段
のワークロールには、圧延使用層たる外層に耐摩耗性の
良好な高クロムロール材が適用された複合ロールが用い
られている。しかし、近年、熱間圧延鋼板の断面形状や
寸法精度などに対する要求が厳しくなっており、これら
の要求に応えるため、ロールの耐摩耗性をさらに向上す
ることが必要とされている。

（発明が解決しようとする問題点）高クロムロール材は、Ｃ：２，０〜３．２賀ｔ％、Ｃｒ
：１０〜３０Ｇ１　ｔ％を含み、組織中に高硬度のＭ？
Ｃ，型のクロムカーバイドが多量に生成したものであり
、良好な耐摩耗性と耐肌荒性を有している。しかし、上
記の様に炭素含有量が高く、基地組織中の炭素量も高い
ため基地組織が比較的脆く、欠は落ちが生じ易い欠点が
ある。該欠は落ちは、・圧延中にロール表面から幅およ
び長さが数■、深さが約ｌｌ１１１１程度の小片が剥離
するものである。この様な欠は落ちが起ると、前記剥離
部分が被圧延材（鋼板）表面に一定間隔の凸部として転
写され、次のロールで圧下されて鋼板の表面性状を悪（
するばかりでなく、コイリング時や鋼板加工時に、前記
凸部圧延部が割れ発生の起点となり、不良品発生の原因
となる。また、ロールの寿命を著しく損なう結果となる
。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので高クロム
ロール材に比べて優れた耐摩耗性を有するロール材を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するためになされた本発明のロール材は
、化学組成が重量％で、Ｃ：１．５〜２．５％、　Ｍｏ：　１〜１０　％Ｓｔ　
：　０．２〜１．５％、　ｖ：　３〜１０　％Ｍｎ：１
．５％以下、　　Ｃｏ：　　１−１０　　％Ｃｒ：３〜
８％残部実質的にＦｅからなることを発明の構成とするもの
である。

（作　用）本発明のロール材の化学組成は以下の理由により限定さ
れる。単位は重量％である。

Ｃ：１．５〜２．５％Ｃは、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｖと結びついて高硬度の各種カ
ーバイドを形成し耐摩耗性を向上する。１．５％未満で
はカーバイド量が過少となり耐摩耗性が不足し、２．５
％を越えると鋳造時に溶融状態から直接晶出する一次炭
化物が多く晶出し靭性が低下する。

Ｓｉ：０．２〜１．５％Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、また湯漬
れを良くするので鋳造性の向上のため添加する。さらに
、焼入れ温度感受性を小さくし、Ｍｏ、■特殊炭化物の
析出による二次硬化性を向上させる働きもある。一方、
１．５％を越えると材質の脆化を招来する。

Ｍｎ　：　１．５％以下Ｍｎは溶湯の脱酸および脱硫のために添加する。

また、焼入れ性を向上させ、耐摩耗性を向上するが、１
．５％を越えるとオーステナイト結晶粒が粗大化し焼入
れ時の割れの原因となるので好ましくない。

Ｃｒ：３〜８％Ｃｒは一部基地組織中に固溶して基地の焼入性を改善し
、耐摩耗性を向上する。また、Ｃと結合して高硬度の炭
化物を形成し、耐摩耗性をさらに向上する。３％未満で
は炭化物量が少なく耐摩耗性が劣り、８％を越えると、
炭化物量が過多となるので靭性が低下する。

Ｍａｉ１〜１０　　％Ｍｏは基地組織の焼入性を向上すると共にＣと結合して
ＭｏｚＣ型の微細な炭化物を生成して耐摩耗性を向上す
る。１％未満では焼入性向上の効果が顕著に現われず、
まな生成炭化物量もほとんどないため、耐摩耗性に劣る
。１０％を越えると炭化物量が飽和するので、コスト的
に不利になると共に、過飽和に溶は込んだＭｏは、基地
の残留オーステナイトを安定化し十分な硬度が得難くな
る。

ｖ：　３〜１０％ ■は鋳造組織を微細緻密化して基地を強靭化する。また
、Ｃと結合して高硬度のＶカーバイドを形成する。該カ
ーバイドは組織中に微細分散して形成されるので耐摩耗
性を向上する０本発明のＣ含有量の範囲（１，５〜２．
５％）においてＶの上記効果を得るには、３％以上の添
加が望ましい、−方１０％を越えるとその効果は飽和し
、材質も脆くする。

Ｃｏ：１．０〜１０％Ｃｏは高温における組織の安定性を向上するために積極
的に添加される。特に本発明の材質は、耐熱性向上の点
で効果の高いＷを含まないので、これを補うためＣｏを
添加して耐熱性の向上を図っている。耐熱性向上の効果
はζ　１％以上の添加で顕著に現れるようになるが、１
０％を越えるとその効果は飽和するので経済的でない。

本発明のロール材は以上の成分のほか残部実質的にＦｅ
で形成される。尚、Ｐ、Ｓはいずれも材質を脆くするの
で少ない程望ましい。Ｐ：０．０５％未満、Ｓ　：　０
．０５％未満に止めておくのがよい。

本発明のロール材は、Ｃ含有量を低く抑えながら、基地
組織の焼入性を改善すると共に高硬度の炭化物を形成す
るＭｏ、　Ｃｒ、■などを積極的に添加した耐摩耗性に
優れた高合金鋳造材である。

従って、本ロール材は、従来の高クロムロール材に比べ
てＣ含有量が低いが、従来のロールがＣｒカーバイド主
体の組織であるのに対し、本ロール材はＣｒ％　Ｍｏ、
■によって、高硬度の各種形態の複炭化物を基地組織中
に生成させることにより、耐摩耗性を向上させている。

一方、上記基地組織も、Ｃ含有量が低いため、靭性が向
上し、前記複炭化物の生成と相まって、既述の組織の欠
は落ちの発生が防止され、この結果ロール寿命を著しく
向上させることができる。

また、前記鋳造材は比重の特に大きいＷを含まないため
、遠心力鋳造の際にＷおよびＷ系炭化物の重力偏析が起
らず、溶製後、特に鍛造工程を経ることなく、微細な炭
化物が均一に分散した鋳造ｍｍを得ることができる。尚
、Ｗを含まないため、Ｗ系工具鋼に比べて耐熱性が若干
劣るが、本ロール材ではＣｏを添加することにより耐熱
性を改善している。

（実施例）以上説明した本発明のロール材は、主として熱間圧延用
複合ロールの使用層である外層の鋳造材として使用され
るが、その内層（軸芯）材としては、高級鋳鉄やダクタ
イル鋳鉄等の強靭性のある鋳鉄材または黒鉛鋳鋼等の鋳
鋼材が適宜使用される。

また、前記複合ロールの製造方法としては、遠心力鋳造
法により外層を鋳造した後、外層を内有した遠心力鋳造
用鋳型を起立させて静置鋳型を構成し、その内部に内層
材溶湯を注湯し、外層と内層とを溶着一種化する方法が
あり、簡便であるので一般に適用されている。

なお、外層と内層との溶着に際して、外層から内層への
Ｃｒ、　Ｍｏ、■、Ｃｏ等の混入を防止するためには、
外層と内層との間に中間層を設けるとよい。

該中間層を設けることによって外層から内層へのＣｒＳ
Ｍｏ、　Ｖ、Ｃｏ等の混入、拡散が防止でき軸心材の強
靭性が確保されるほか、外層と内層の境界部の脆化を有
効に防止できるからである。

前記複合ロールは、鋳造後、通常、以下の熱処理が施さ
れる。まず、Ａ１点以上の高温に加熱保持した後に焼入
処理を行い、粗大で強度の低いオーステナイト組繊を、
微細で強靭な基地組織（マルテンサイトやベイナイト）
に変態させる。さらに、前記基地組織からの特殊炭化物
の析出による二次硬化、および、残留オーステナイトの
分解のための焼もどし処理を行なう。上記熱処理を施す
ことによって、ロール外層に所定の硬度を付与すること
ができる。

尚、本発明でいうロール材とは、上記説明した熱間圧延
用ロールのみならず、冷間圧延用ロールやホットスキン
パスロール、Ｈ型鋼用ロールなどの外層材の他、圧延付
帯設備におけるローうにも適用可能な材質である。例え
ば、ホットランテーブルローラ等の中空円筒状ローラの
外層材としても適用できる。

次に本発明のロール材を圧延使用層たる外層に適用した
複合ロールの具体的製造実施例について説明する。尚、
比較のため、従来例として外層に従来の高クロム鋳鉄材
を用いた複合ロールも製造した。

■　外層溶湯として第１表に示すＭｏ系高合金材を用い
、これを遠心力鋳造機上で回転する円筒状金型内に鋳込
んだ、この際、鋳造条件はいずれも同一とした。すなわ
ち、鋳込厚さは６０ｆｆＩＩＩ１分であり、前記金型内
面にはジルコンサンドから成る塗型材を厚さ３ｍｍ！！
布しており、咳金型の回転数はＧＮＯで１４０、注湯温
度は１５００°Ｃであった。

第１表（（１）　単位：１ｕ％、　残部実質的にＦｅ■　外層
鋳造開始から９分後に外層は完全に凝固した。その後、
外層を内有した遠心力鋳造用金型を垂直に立ててその両
端にロール軸部鋳造用の上型および下型を連設して静置
鋳造鋳型を構成した。その内部に軸心材溶湯としてダク
タイル鋳鉄溶湯を鋳込んで完全に満たした後、上部を押
湯保温剤でカバーした。

■　鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、ロール素材を
取り出して機械加工した後、それぞれ下記の熱処理を施
した。

実施例−１のロールは、１０５０℃で２時間保持後、２
８０℃まで急冷して焼入れし、該温度で１０時間保持す
ることによりベイナイト変態させた後、常温まで冷却し
た。さらに、５５０°Ｃで１５時間保持して焼もどし処
理した後、該温度から２００°Ｃに冷却し、１０時間保
持して残留オーステナイトを再度二次ベイナイトに変態
させるベイナイト焼戻し処理を施した。

実施例−２のロールは１１００″Ｃで１時間保持後、３
００°Ｃまで急冷して焼入れし、該温度で１０時間保持
した後常温まで冷却した。さらに５４０°Ｃで１５時間
保持して焼戻し処理した後、該温度から３００　’Ｃに
冷却し、２０時間保持してベイナイト焼戻し処理を施し
た。

■　仕上加工後、いずれも胴径４００ｖｎφ、胴長７０
０ｃｍ　Ａ　、全長１５００ｍｍｊ！の製品を得た。ま
た、両製品の外層の硬度を測定した結果を第２表に示す
。

第２表 ■　上記で得たロール外層から摩耗試験用のテストピー
ト１を採取し、第１図に略示する摩耗試験に供した。試
験温度２５℃において、前記テストピース１に胴径１０
０ｍｍ、胴長５ＭのＳＳ材製ローラ２を、６ｋｇの荷重
をかけて押しつけなから１２００Ｏｒｐｍで高速回転し
、３０分後にテストピース１の表面の摩耗深さを測定し
た。また、従来例の高クロム鋳鉄材から成る外層からも
テストピースを採取して、同様の摩耗試験に供した。

上記摩耗試験の結果、実施例のロール材は高クロム鋳鉄
材に比べて、耐摩耗性において実施例−１は６．５〜７
倍程度、実施例−２は５〜７倍程度優れていることが確
かめられた。

（発明の効果）本発明のロール材は、Ｃを低く抑えると共に基地組織の
焼入性の改善および高硬度炭化物の形成のために、Ｍｏ
、　Ｃｒ、　Ｖを積極的に添加した高合金鋳造材である
ので、Ｃ含有量が低い強靭な基地組織中に、Ｍｏ、　Ｃ
ｒ、　Ｖなどから成る高硬度の各種形態の複炭化物が生
成した組織を有している。従って、欠は落ちの発生が防
止され、従来の高クロム鋳鉄ロール材に比べて極めて優
れた耐摩耗性を有するロール材である。

尚、前記鋳造材は、Ｗを含まないので遠心力鋳造法によ
って鋳造を行っても、偏析が少なく、微細な炭化物が均
一に分散した健全な鋳造組繊を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の摩耗試験を示す説明図である。第１ｒｌＩ２８

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学組成が重量％で、Ｃ：１．５〜２．５％、Ｍｏ：１〜１０％Ｓｉ：０．２〜１．５％、Ｖ：３〜１０％Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｏ：１〜１０％Ｃｒ：３〜８％残部実質的にＦｅからなることを特徴とする耐摩耗性に
優れたロール材。