JPH0340102B2

JPH0340102B2 -

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Publication number: JPH0340102B2
Application number: JP59122667A
Authority: JP
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1991-06-17
Also published as: JPS61557A

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞本発明は、熱間圧延設備のホツトランテーブル
に使用されるローラに関し、より詳しくは、仕上
圧延工程より冷却用ヘツダまで、行び冷却帯以後
巻取コイラのピンチロールまでの間で使用するロ
ーラに関する。従来、ホツトランテーブルローラは、消耗品的
に考え普通鋼、普通鋳鋼が用いられるか、又は耐
摩耗性を積極的に付与したCr−Mo鋼が用いられ
ていた。前者にあつては、耐摩耗性に劣るためロ
ーラを頻繁に交換しなけらばならず、後者にあつ
ては耐摩耗性には優れるが、耐焼付性、耐クラツ
ク性及び耐事故性に劣るという欠点があつた。後
者においては、耐事故性を上げるため、硬度を下
げるように熱処理を行うこともあるが、そうする
と逆に耐摩耗性に劣ることになり、消耗が激しく
なる。また、叙上のローラは、通常遠心力鋳造により
得られた長尺管体には表面熱処理、肉盛り等の
種々の処理を施して一体物スリーブとし、此れを
ローラ軸に固着して製作されるものであるから、
単重が大きく、多くの駆動エネルギを要し、ラン
ニングコストの面でも不利であつた。更に、前記
一体物スリーブは、ローラ径の制限から通常その
厚さを大きくできないが故に、製造上困難な肉厚
の薄い均一な厚さの長尺管体の遠心力鋳造を余儀
なくされていた。また、一部にスリーブを２層と
したものがあるが、この場合はその製造がより困
難である。即ち、長尺で薄肉の２層スリーブは、
遠心力鋳造により製造されるが、軸方向に亘り均
一な厚さの外殻及び内殻を形成し、また、その境
界において冶金学的な完全溶着がなされる為に
は、金型回転数、鋳込温度、内殻鋳込タイミング
等多くのフアクターを考慮しなけらばならず、工
業的に一定品質のスリーブを得る事が困難であ
る。特に、ホツトランテーブルローラは長尺
（1500mm以上）、片肉使用層（10〜20mm）が少ない
ので、上記製造上の困難は顕著である。＜問題を解決するための手段＞本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、優
れた耐焼付性、耐クラツク性、耐摩耗性及び耐事
故性を兼備し、かつ低ランニングコストで駆動で
き、製造も容易なホツトランテーブルローラを提
供するものであり、その手段は、化学組成が重量
％で、Ｃ：2.4〜3.4％ Si：2.0〜3.4％ Mn：0.5〜1.5％Ｐ：0.1％以下Ｓ：0.08％以下 Ni：4.5〜10％ Cr：５〜10％ Mo：0.4〜1.5％残部実質的にFeからなる黒鉛晶出高クロム鋳鉄
の外殻と、化学組成が重量％で、Ｃ：3.0〜3.8％ Si：1.8〜3.0％ Mn：0.3〜1.0％Ｐ：0.1％以下Ｓ：0.06％以下 Ni：2.0％以下 Cr：5.0％以下 Mo：1.0％以下 Mg：0.02〜0.1％残部実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄材質の
内殻とが溶着一体化されてなりかつ外殻硬度が
Hs65以上である複合スリーブの複数個をローラ
軸に相互に間隔を設けて固着してなることを特徴
とするものである。＜作用＞叙上の手段によれば、本発明のローラは、特定
化学組成の黒鉛晶出高クロム鋳鉄の外殻と特定化
学組成の強靭なダクタイル鋳鉄の内殻とが溶着一
体化された複合スリーブの複数個が相互に間隔を
設けてローラ軸に固着されているから、クロル炭
化物及び晶出した微細黒鉛の作用で耐摩耗性、耐
焼付性、耐クラツク性、及び耐事故性に優れ、か
つローラ単重を軽くすることができる。また、ロ
ーラ軸へは、一体物の複合スリーブを固着せず、
該一体物複合スリーブに対し、短尺の複合スリー
ブの複数個を間隔を設けてローラ軸に固着させる
から、複合スリーブのローラ軸への固着が容易で
あり、更に、複合スリーブの軸方向残留応力が一
体物の複合スリーブに比べて著しく軽減され、そ
れ故耐事故性の向上をローラ構造面からも確保で
きる。また、製造困難な長尺薄肉の一体物の複合
スリーブを作成する必要がなく、複合スリーブの
製作が容易である。＜実施例＞次に図面を参照して本発明の実施例につき詳述
する。第１図は、本発明のホツトランテーブルローラ
１であり、外殻３と内殻４とが溶着一体化された
複合スリーブ２の複数個が、所定の間隔をおいて
ローラ軸（アーバー）５に固着されている。外殻３は耐焼付性、耐クラツク性及び耐摩耗性
に優れた黒鉛晶出高クロム鋳鉄材質であり、その
化学組成（重量％）は下記の限定理由により特定
される。Ｃ：2.4〜3.4％ＣはCrと結びついてクロムカーバイドを形成
する他後述するSi、Niの黒鉛化生成元素により
微細な黒鉛となつて晶出する。Ｃが2.4％未満に
なるとクロムカーバイドが減ると共に黒鉛の晶出
もなくなり本発明の意義がなくなる。次にＣ％が
3.4％を越えるとCr％との関係もあるが、本発明
の場合Cr％が５〜10％と限定しているため過飽
和の炭素が高いSi、Ni％のため黒鉛化し多量の
黒鉛晶出となり耐摩耗性の点で劣る。 Si：2.0〜3.4％ Siは高クロム材質の黒鉛を晶出させるために必
要で2.0％未満ではこの効果がなく3.4％を越える
と黒鉛晶出が過多となり耐摩耗性の点で劣る。
尚、Siについては鋳込時のSiをこの成分範囲より
低目にして鋳込前に接種を行ない最終製品の成分
で上記範囲内に入るようにする方が黒鉛の晶出の
点で有利である。 Mn：0.5〜1.5％ MnはSiの脱酸の補助として少なくとも0.5％以
上の含有量を必要とし、0.5％未満では充分な脱
酸効果が得られない。しかし、1.5％を越えて含
有されると、機械的性質特に靭性の点で劣化が著
しい。Ｐ：0.1％以下Ｐは特にローラ材質においては少ない程望まし
く、材質の脆くするという点からも0.1％以下に
抑えられる。Ｓ：0.08％以下ＳもＰと同様の理由で少ない程望ましく、その
含有量は0.08％以下とする。 Ni：4.5〜10％ Niは基地組織の改良と黒鉛を晶出させるため
積極的に含有させるもので、4.5％未満では黒鉛
の晶出がなく、10％を越えると黒鉛晶出が過多と
なると共に残留オーステナイトが増加し、後の熱
処理によつてもオーステナイト量が軽減されず使
用時に耐肌荒性の点で問題となる。 Cr：５〜10％ CrはＣと結びついてCr炭化物を形成するが５
％未満では炭化物が少なく耐摩耗性の点でも劣
り、10％を越えると上記Ni、Siの成分範囲では
黒鉛の晶出が得られない。 Mo：0.4〜1.5％ Moな焼入焼戻し抵抗を高めると共に同時に炭
化物中に入り炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟
化抵抗を向上させるのに有効であるが、0.4％未
満ではこのような効果は少なく、また1.5％を越
えて含有されると白銑化傾向が強く黒鉛の晶出が
得られない。外殻組成は、以上を含有し残部実質的にFeか
ら構成される。前記外殻３と溶着一体化される内殻４は、靭性
に優れたダクタイル鋳鉄で形成され、その化学組
成は、下記の限定理由により特定される。尚、内
殻溶湯化学組成は、内殻鋳込時に外殻内面が洗わ
れて内殻溶湯中へ混入するので、その分を考慮し
決定されねばならない。Ｃ：3.0〜3.8％Ｃは靭性と強度を付与するために含有させるが
Ｃ含有量が3.0％未満では材質のチル化が進行し
て内殻材の靭性の低下が著しくなる。一方、3.8
％を越えて含有されると、黒鉛化が過剰となり内
殻材の強度が不足し、このことはスリーブとアー
バーの機械的結合（通常焼嵌め方式）時に大きな
嵌め合い代が取れない結果となり、スリーブの軸
方向へのズレ及び内部からの欠損に結びつく。よ
つて、C3.0〜3.8％と規定する。 Si：1.8〜3.0％ Siは外殻Crと混入して材質が脆弱になるのを
防止するために必要であるが、1.8％未満の含有
量では黒鉛化が悪くセメンタイトが多く晶出して
内殻の強度が劣化するため、残留応力により鋳造
時に割れ易くなる。一方、3.0％を越えて含有さ
れると、黒鉛化が促進して強度の劣化を招く。よ
つて、Si含有量は1.8〜3.0％の範囲とする。なお
Si含有量は内殻溶湯の溶製時から上記の高い範囲
に設定することもできるが、内殻溶湯の鋳込み時
に、Ca−SiやFe−Siを同時に0.2〜0.5％（Si％と
して）接種することも非常に有効な方法であつ
て、この場合には当初のSi含有量は上記範囲より
少なくして接種後のSi％を所定範囲内にすること
が必要である。 Mn：0.3〜1.0％ MnはＳと結合して、MnSとしてＳの悪影響を
減少するが、0.3％未満ではこの効果が少なく、
一方1.0％を越えて含有されると、Ｓの悪影響を
防止する作用よりもむしろ材質の劣化作用が著し
くなる。よつて、Mn含有量は0.3〜1.0％の範囲
とする。Ｐ：0.1％以下Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱
にするため低い程望ましく、0.1％以下の含有量
とする必要がある。Ｓ：0.06％以下ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため低い程良
い。また内殻は球状黒鉛鋳鉄であるため、Mg処
理によつて加えられるMgと結合してMgSを形成
し、Ｓが除去されるが、黒鉛を球状化させるため
にもＳは低い含有量であることが必要であり、
0.06％以下に規定される。 Ni：2.0％以下 Niは黒鉛の安定化のため含有され、2.0％を越
えて含有されても顕著な効果がないので、2.0％
以下に押える。 Cr：5.0％以下外殻が高クロム材質であり、外殻からのCrの
混入は避けられないので、内殻溶湯のCr含有量
は低い程望ましく0.5％以下とする。0.5％を越え
て含有されると外殻からの混入量によりCrが5.0
％を越えて含有されて過大となり、材質中のセメ
ンタイトが多くなり強靭性が劣化する。 Mo：1.0％以下 Moは1.0％を越えて含有されると材質が硬くな
り過ぎるため1.0％以下とする。 Mg：0.02〜0.1％ Mgは黒鉛の球状化のために必要な元素である
が、その残留含有量が0.02％未満では球状化不良
となるため、内殻を強靭な球状黒鉛鋳鉄材質とす
ることができない。一方、0.1％を越えて含有さ
れると、Mgのチル化作用及びドロスの点におい
て好ましくない。よつて、Mgの残留含有量は
0.02〜0.1％の範囲とする。なお、内殻溶湯のMg
処理に当つては、MgSやドロス発生によるロス
分を考慮して、所定の残留量が得られるように、
余分に添加することが必要となる。内殻組成は、以上を含有し残部実質的にFeか
ら構成される。叙上の耐焼付性、耐クラツク性及び耐摩耗性に
優れた外殻３と靭性に優れた内殻４とが溶着一体
化した複合スリーブ２の複数個は、所定の熱処理
後ローラ軸５に間隔を置いて分散して焼ばめ、接
着等により固着される。斯かる複合スリーブ２の
分散配置によれば、一体物の複合スリーブをロー
ラ軸に固着した場合に対し、ローラ短重を著しく
軽減でき、従つて駆動エネルギの減少を図ること
ができ、ランニングコストを低下させることがで
きる。また、複合スリーブ２自体も、スリーブの
幅が小さいので、一体物に対し軸方向残留応力を
著しく軽減でき耐事故性の著しい向上を図ること
ができる。前記複合スリーブ２は、遠心力鋳造により、鋳
造容易な長さに設定された複合スリーブ素材を適
宜分割して得られる。この複合スリーブ素材の製
造法を第２図を参照して説明すると、内面に耐火
物を被覆しかつ両端内面に砂型又は耐熱レンガの
バンド７を固定して両端から溶湯が飛散しないよ
うにした遠心力鋳造用金型６を用い、これを遠心
力鋳造機の上で回転し乍ら、先ず外殻溶湯を鋳込
み外殻３′を形成した後、その内面が一部又は全
部未凝固の間に、内殻溶湯を鋳込んで、外殻３′
の内殻４′とを冶金学的に完全に溶着一体化せし
めた複合スリーブ素材８を鋳造するのである。第２図中９は回転ローラ、１０は溶湯取鍋、１
１は鋳込樋を示している。なお、第２図に例示する遠心力鋳造法では、そ
の回転軸が水平である場合の例を示しているが、
無論回転軸が傾斜した状態で遠心力鋳造すること
も可能である。叙上の通り製造された複合スリーブ素材８は、
所期の寸法に分割された後、各分割部分に所定の
熱処理を施し、外殻硬度がHs65以上の複数個の
複合スリーブ２を得る。前記熱処理は、複合スリーブの外殻の黒鉛晶出
高クロム鋳鉄材の耐焼付性、耐摩耗性向上のため
に施される焼入れ焼戻し熱処理であるが、該熱処
理のため外殻には膨張変態に伴う軸方向の残留応
力が発生する。即ち、外面圧縮応力、内面引張応
力が発生し、その大きさは外殻及び内殻の肉厚に
より決定される。従来の一体物長尺複合スリーブ
では、軸方向残留応力は解放されず、ローラの使
用時に内面からのクラツクの発生、割れの可能性
が存在したが、本発明では、複合スリーブを短尺
化することにより軸方向の残留応力を解放させる
ことができ、耐事故性の向上を図ることができ
た。以上のようにして得られた複合スリーブ２は、
個々にローラ軸５に焼ばめ等により固着されホツ
トランテーブルローラ１を得るが、該複合スリー
ブ２は、一体物に比べてかなり小形であるから、
固着作業は極めて容易である。次により具体的な本発明の実施例につき詳述す
る。製品胴径Ｄ＝φ310mm、胴長Ｌ＝1800mmのホツト
ランテーブルローラの製造実施例 (1) 第１表に示す外殻黒鉛晶出高クロム鋳鉄溶湯
を第２図の如く内径φ300mm×1200mmの遠心
力鋳造用金型（回転数800rpm）内に、肉厚40
mm（鋳込重量341Kg）、鋳込温度1400℃で鋳込ん
だ。 (2) 外殻を鋳込み始めてから６分後に、第１表に
示す内殻溶湯を外殻の内面に肉厚40mm（247
Kg）、鋳込温度1400℃で鋳込んだ。 (3) 外殻を鋳込み始めてから、20分後に内殻は完
全に凝固した。その後複合スリーブを型バラシ
して炉内保持して歪取りを行つた。第１表には
該スリーブ素材の製品化学組成を示す。

【表】 (4) 歪取り後、スリーブ素材の両端各150mmを除
去した後、スリーブを４分割し、各分割部分を
950℃で５時間炉内保持し、その後冷却し表面
温度が500℃になつた状態で再び炉内で550℃で
保持し炉冷した。その結果、スリーブ表面にお
ける硬度はHs70であつた。 (5) 各分割部分の内・外面を機械加工により、外
径φ310mm、内径φ200mm、幅200mmの複合スリー
ブを４箇得た。該複合スリーブ４個を第１図の
如く200mm間隔で、外径φ200mmのS35Cローラ軸
に6/1000の焼ばめ率で焼ばめして、所望のホツ
トランテーブルローラを得た。 (6) スリーブ表面から超音波テスト及び解体調査
した結果、複合スリーブの外殻と内殻とは完全
に溶着一体化し、組織的に連続性が認められ
た。また、解体後外殻、内殻よりテストプース
を採取し機械的性質を調べた。その結果は第２
表の通りであつた。尚、境界部の圧縮強度は、
45°方向圧縮で164Kg／mm²と良好であつた。

【表】＜発明の効果＞以上説明した通り、本発明のホツトランテーブ
ルローラは、耐焼付性、耐クラツク性、耐摩耗性
に優れた黒鉛晶出高クロム鋳鉄の外殻と、靭性に
優れたダクタイル鋳鉄の内殻とが溶着一体化して
形成された複合スリーブの複数個をローラ軸に相
互に間隔を設けて固着されているから、耐焼付
性、耐クラツク性、耐摩耗性及び耐事故性が共に
優れ、かつ軽量であり、それ故駆動エネルギも少
なくて済み、また、そのスリーブ自体の製作及び
その固着作業も非常に容易であり、本発明のロー
ラの経済的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホツトランテーブルローラの
一実施例の要部断面図、第２図は本発明のホツト
ランテーブルローラに係る複合スリーブ素材の製
造法を表す概略断面図である。１……ホツトランテーブルローラ、２……複合
スリーブ、３……外殻、４……内殻、５……ロー
ラ軸、６……遠心力鋳造用金型、８……複合スリ
ーブ素材。

Claims

【特許請求の範囲】１化学組成が重量％で、Ｃ：2.4〜3.4％ Si：2.0〜3.4％ Mn：0.5〜1.5％Ｐ：0.1％以下Ｓ：0.08％以下 Ni：4.5〜10％ Cr：５〜10％ Mo：0.4〜1.5％残部実質的にFeからなる黒鉛晶出高クロム鋳鉄
の外殻と、化学組成が重量％で、Ｃ：3.0〜3.8％ Si：1.8〜3.0％ Mn：0.3〜1.0％Ｐ：0.1％以下Ｓ：0.06％以下 Ni：2.0％以下 Cr：5.0％以下 Mo：1.0％以下 Mg：0.02〜0.1％残部実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄の内殻
とが溶着一体化されてなりかつ外殻硬度がHs65
以上である複合スリーブの複数個をローラ軸に相
互に間隔を設けて固着してなることを特徴とする
ホツトランテーブルローラ。