JPH0313540A

JPH0313540A - 耐摩耗性に優れたロール材

Info

Publication number: JPH0313540A
Application number: JP14767089A
Authority: JP
Inventors: Noburou Maeie; 前家　信朗; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Takeru Morikawa; 長森川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-01-22

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課題）高クロムロール材は、Ｃ：　２．０〜３．２　ｗｔ％、
Ｃｒ：１０〜３０ｗ　ｔ％を含み、組織中に高硬度のＭ
、Ｃ３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
び長さが数層、深さが約ＩＩＩＩＩＩｌ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
くするばかりでなく、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、基地の
欠は落ちを防止し、ひいては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）上述の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：　２．０〜３．５％、　　Ｃｒ　：　０．０１〜５
．０％Ｓｉ　：　１．５％以下、　　　Ｍｏ　：　２．
０〜１６．０％Ｍｎ　：　１．５％以下、　　　Ｎｉ　
：　２．０〜１０．０％残部Ｆｅおよび不純物からなる
ことを発明の構成とする。

（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：２．Ｏ〜３．５％Ｃは、Ｃｒ、　Ｍｏと結びついて高硬度の炭化物を生成
し耐摩耗性を向上する。２．０％では生成する炭化物量
が少なく耐摩耗性が不足し、３．５％を越えると鋳造時
に溶融状態から直接品出する一次炭化物が多く晶出し靭
性が低下する。

Ｓｉ　：　１．５％以下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、Ｍ。

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　：　０．０１〜５．０％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。０．０１
％未満では炭化物量が少なく耐摩耗性が劣り、５．０％
を越えると、炭化物量が過多となるので靭性が低下する
。

Ｍｏ　：　２．０〜１６．０％ＭＯは基地組織の焼入性を向上する。特に本発明の材質
の様に多量に添加した場合には、Ｃと結合してＭｏ２Ｃ
型の微細な炭化物を多量に生成して耐摩耗性を向上する
。２．０％未満では炭化物量が少ないため耐摩耗性が劣
り、１６．０％を越えると本発明のＣ含有量では炭化物
量が飽和するので、コスト的に不利になる。さらに、過
飽和に溶は込んだＭ。

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。

Ｎｉ　：　２．０〜１０．０％Ｎｉは炭化物を生成せず、基地に固溶して基地の強度を
向上させると共に焼入硬化性も向上させるために積極的
に添加する。２．０％未満では十分な基地強化ができず
、１０％を越えると残留オーステナイトが安定になり、
後の熱処理において硬度調整を困難にする。

本発明のロール材は以上の成分のほか残部Ｆｅおよび不
純物で形成される。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、Ｍｏを積極的に添加することによ
って、基地組織の焼入性を改善すると共に基地組織中に
高硬度で微細なＭｏ系炭化物を多量に生成させ、さらに
、Ｃｒ系炭化物も生成させることによって耐摩耗性を向
上させている。一方、Ｎｉを積極的に添加することによ
って前記基地組繊の固溶強化を図り、前記両次化物を強
固な基地組織で支える組織としたところに特色があり、
これによって、既述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。

（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又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−株化する方法が
あり、前便であるので一般に適用されている。

尚、外層と内層とのｔ容着に際して、外層から内層への
Ｃｒ、　Ｍｏ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Ｃｒ、　Ｍｏ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織を、
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、前記基地組繊からの特殊炭化物
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
バスロール、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ラ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通用した
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
厚さで６０ａｉ分鋳込んだ、この際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３■塗布しており、
咳金型の回転数はＧ阻で１４０、注湯温度は１５００°
Ｃであった。

第１表（注）単位：重量％、残部Ｆｅおよび不純物■　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、１０５０°Ｃで２時間保持
後、２８０°Ｃまで急冷して焼入れし、該温度で４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。

■　仕上加工後、胴径４００　ｍφ、胴長７００＋ｍｊ
！。

全長１５００ｍｍｊ２の製品を得た。また、製品の外層
の硬度を測定したところ）ｌｓ８４〜８７を得た。これ
に対し、従来の高クロム鋳鉄材を用いたロールの外層の
硬度はＨｓ７０〜７５であった。

■　上記で得たロール外層から摩耗試験用のテストピー
ス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°Ｃにおいて、前記テストピース１に胴径１
００鵬、胴長５ｍｍのＳＳ材製ローラ２を、６　ｋｇ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１．２〜１．３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、ＭｏおよびＮｉを積極的に添加し
たことによって、基地組織の焼入性の改善を図ると共に
主として高硬度で微細なＭｏ系炭化物を多量に生成させ
、該炭化物を強固な基地組織で支える組織とすることが
できた。

このため、欠は落ちの発生が防止され、従来の高クロム
ロールに比べて極めて優れた耐摩耗性を有するロール材
とすることができた。

【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。特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社２２４−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学組成が重量％でＣ：２．０〜３．５％、Ｃｒ：０．０１〜５．０％Ｓｉ
：１．５％以下、Ｍｏ：２．０〜１６．０％Ｍｎ：１．
５％以下、Ｎｉ：２．０〜１０．０％残部Ｆｅおよび不
純物からなることを特徴とする耐摩耗性に優れたロール
材。