JPH03404A - 鋼板の熱間圧延用ロール - Google Patents

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、耐摩耗性および耐肌荒れ性に優わた鋼板の熱
間圧延用ロールに関する。

［従来の技術］ 鋼板の熱間圧延（以下、熱延と略称する。）には、鋳鋼
系のアダマイトロールあるいは鋳鉄系の高合金グレンロ
ールおよび高クロム鋳鉄ロールが、主に使用されている
。以前に比べると、ロール製造技術が進歩し、優れた品
質のロールが造られるようになり、鉄鋼の生産に大きく
寄生している。しかしながら、ロールの耐摩耗性、耐肌
荒れ性の面において未だ十分とは言えず、過酷な条件下
での圧延の場合、特に近年、より高度の製品寸法あるい
は形状を満足する圧延を行うためにロール径を小さくす
る場合、従来に増して耐摩耗性、耐肌荒れ性に俺れたロ
ールが強く要望される。

現行のロールの中で最も優れたロール材質は、高クロム
鋳鉄であり、このロール材質に関する公知文献は多く、
たとえば、特公昭６４−１２０３号公報、特公昭６１−
１６４１５号公報等がある。また、炭化物の形態を規定
したロール材質に関しては、特公昭５９−２５０２５号
公報に開示されているロール材があるが、こわらのロー
ル材質では、ロールが上に述べた過酷な条件下での圧延
に供される場合、耐摩耗性、耐肌荒れ性は十分ではない
。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、従来の熱延用ロールに比し、格段に耐摩耗性
、耐肌荒れ性に優れたロールを提供することを目的とし
たなされた。

［課題を解決するための手段］ 本発明の特徴とする処は下記の通りである。

１、平均粒径：５〜３０μｍの一次炭化物を、マルテン
サイト、ベイナイトもしくはパーライト素地中に面積率
＝５〜４０’Ｊで一様に分散せしめるとともに１００μ
ｌを超える粗大炭化物のない鋼板の熱間圧延用ロール。

２、一次炭化物が、Ｍ６ＣあるいはＭＣである請求項１
記載の鋼板の熱間圧延用ロール。ただし、Ｍは１種また
は２種以上の金属を意味する。

３、一次炭化物が、Ｍ、ＣあるいはＭＣであって、Ｍが
Ｍｏを主体としさらにＦｅ、　Ｃｒ、　Ｍｎ、　Ｔｉ。

Ｎｂ、　ＶおよびＷのうちの１種または２種以上である
請求項１記載の鋼板の熱間圧延用ロール。

４、−・次炭化物が、ビッカース硬度：　１５００以上
であり、素地が、ビッカース硬度＝５００〜１０００で
あってロールの平均ビッカース硬度が６００〜１０００
である請求項１〜３のいずれか１記載の鋼板の熱間圧延
用ロール。

以下に、本発明の詳細な説明する。

発明者等は先ず、現行のロール材質の中で最も耐摩耗性
、耐肌荒れ性に優れていると言わわる高クロム鋳鉄は、
金属組織中の一次炭化物（溶融金属が凝固するときに晶
出する炭化物）がＭ、Ｃ３の構造を有し、その形態が通
常のＭ３Ｃの構造を有するものより微細であることが特
徴である処から、他の種類の炭化物について、それらの
特性を調べることから始めた。因に、上記Ｍは１種また
は２種以上の金属を意味し、通常冶金学で用いられる表
現であり、鉄−炭素系ではＦｅ、Ｃ（セメンタイト）が
安定した炭化物である。鉄−クロム−炭素系では、（Ｆ
ｅ＋（：ｒ）　、ＩＣ，（Ｆｅｖｅｒ）　、Ｃ３および
（Ｆｅｖｅｒ）　２３Ｃ６の３種類の炭化物が存在する
。さらに、他の合金元素たとえば、Ｍｏ、　Ｗ、　Ｖ、
　Ｔｉ、　Ｎｂ等を添加した場合には、ＭＣ，Ｍ２Ｃ，
Ｍ８Ｃ等元素の電子構造によって種々の炭化物が出現す
る。

発明者等は、これら種々の炭化物を含有する材料につい
て、熱延ロールの圧延シミュレート実験に用いられてい
る高温摩擦試験機によって熱間の摩耗特性について調べ
た。

その結果、合金元素の中ではＭｏを１を以上添加したも
のが、優れた熱間耐摩耗性を有することを見出した。ま
た、Ｍｏ単独ではなく、Ｃｒ＋　Ｍｏ、　Ｃｒ＋Ｍｏ＋
ＶあるいはＣｒ＋　Ｍｏ＋　Ｖ　＋　Ｗとイッた複合添
加がよく、その際、何れもＭｏを含まないものに比し、
Ｍｏを添加したものの特性が良く、Ｍｏの効果は顕著で
ありだ。

次に、熱延ロールの摩耗がどのような機構で生じるのか
を調べるために、摩耗過程におけるロール試験片の表面
をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。その
結果、熱間における摩耗は、ロール表面が５００℃以上
の高温になるために、素地の硬さが低下し、すべりによ
るアブレーシブ（引っ掻き）摩耗を起こすが、このとき
硬い一次炭化物があると、すべりによるアブレーシブ摩
耗を阻止し、この兼合いによって耐摩耗性が支配されて
いることが明らかになった。

また、ロール表面は水冷されるから、加熱・冷却の繰返
しによる熱疲労によって脆い炭化物に亀裂が入り遂には
脱落すると、上記アブレーシブ摩耗阻止効果が消失して
素地の摩耗が進行し、中から新たに炭化物が現れると再
びそこでアブレーシブ摩耗が阻止される、ということの
繰返しであるどう知見も得られた。

さらに、炭化物の硬さは高いほどアブレーシブ摩耗阻止
効果が大きいこと、炭化物の大きさが大であると熱亀裂
か入り易く早期に脱落してしまうこと、また、炭化物の
量が多過ぎると素地が炭化物を十分に保持することがて
きなくなるために不適切であること、が明らかになつっ
た。走査型電子顕微鏡で観察される炭化物の形は種々あ
るが、平均粒径（同面積の円と倣したときの直径の平均
値）で１００μｍを超えるものは１０００回程度０摩耗
で容易に熱亀裂が入るが、３０μｍ以下のものは数１０
００回まで亀裂は見られず、また、亀裂が生じても脱落
し難い。しかしながら、炭化物の粒径が５μｍ未満と小
さくなると、今度はアブレーシブ摩耗阻止効果が殆どな
くなってしまう。従って、最適な炭化物粒径は、５〜３
０μＩである。第２図に、粗大炭化物に見られる熱亀裂
の例を示すが２この成分系は３！にＣ−１５４ＪＣｒで
ある。

炭化物の量の表示方法としては、面積率がよく用いられ
る。アブレーシブ摩耗の阻止という点からは炭化物の量
が多いほど好ましいが、炭化物の１が面積率で４０９６
を超えると、先に述べたように、素地が炭化物を十分に
保持することができなくなるために素地から炭化物が脱
落し易くなる。

−カ、炭化物の晴が面積率で５ｔに満たないと、アブレ
ーシブ摩耗阻止効果が殆どなくなってしまう。

素地組織は、これら炭化物を保持するために強靭でなけ
ればならない。最も好ましい素地組織は、マルテンサイ
トもしくはベイナ・ｒトである。

熱処理時の冷却速度によって、素地組織がパーライトに
なっても、炭化物の効果が失われることはない。

一次炭化物の種類としては、前述のように、耐摩耗性の
良好なＭｏを１ｔ以上含有する材料の組織を調べた処、
Ｍ６ＣまたはＭＣが存在することがわかり、その形態も
微細で丁度３０μＩ以下となっていることから、Ｍ６Ｃ
またはＭＣが最も適当であることがわかった。因みに、
一次炭化物の形態が最も粗大になり易いのはＭ３Ｃであ
り、Ｍ７Ｃｊはそれに比べると数１０μｍ程度までかな
り微細にすることができる。

Ｍ６ＣとＭＣは、同じ凝固速度でもさらに微細になる特
性がある。工具鋼に含まれる炭化物は、通常１種類のみ
ではない。従って、形態も大小様々であるが、Ｍｏを含
むのもはＭ６ＣまたはＭＣの微細炭化物があるために、
アブレージヨンを主体とする摩耗に対する熱間耐摩耗特
性が優れているという知見は、従来なかったものである
。かくして本発明者等は、粗大なあるいは硬度の低い炭
化物を除き、有用な炭化物のみを有するほぼ理想的な熱
延用ロール材質に到達した。

第１図に、本発明による材質のロール試験片の摩耗試験
後の表面のＳＥＭ像を示す。

Ｍ６ＣとＭＣの炭化物の硬さは、Ｍ、ＣおよびＭ２３Ｃ
６よりも硬く、ビッカース硬度で１５００以上である。

こわら炭化物と素地を総合したロールの平均硬さも高い
ほど耐摩耗性は向上するが、素地のビッカース硬度が１
０００以上になると、ロール全体の破壊靭性が低下して
亀裂が著しく伝播し易くなり、ロールとして使用に耐え
なくなる。

勿論、本発明のロール材質はロール表層部のみに用い、
内層を靭性の高い材質とすることは、極自然の発想であ
り、そのようなロール製造方法はそれ自体公知の、たと
えば鋳掛は法によって外層を製造する方法を適用するこ
とができる。

次に、耐肌荒れ性について述べる。肌荒れの機構は種々
あるが、組織の過大さに起因するものが最も多く見られ
る。その意味で本発明は、微細炭化物を分散した組織で
あるために耐肌荒れ性も良好となる。通常、ロール特性
としての耐摩耗性と耐肌荒れ性は、相反するものであり
両者のバランスをとってロールを製造することが常識と
なっている。これは、耐摩耗性を上げるためには炭化物
の量を増やさねばならず、そうするとＭ、Ｃ１Ｍ、Ｃ３
型の炭化物では形態も粗大となり、不拘摩耗を招いて肌
荒れとなるためである。本発明では、Ｍ６ＣもしくはＭ
Ｃ型の炭化物を用いるため、炭化物の量を増しても形態
が粗大になることがなく、従って、耐肌荒れ性にも優れ
ている。

本発明のロールを過酷な圧延条件、特に小径の熱延ロー
ルとして使用するときは、従来の材質では使用に耐えな
い場合でも、十分な耐摩耗性、耐肌荒れ性を発揮してロ
ールとしての機能を果たすことができる。

〔実施例］ 内層ニクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ　ＳＣＭ４４０相当
）２５０ｍｍφ（３６０ｍｍφ）、鍛造により仕上げ外
層：ＣＣｒ　　Ｍｏ　　　Ｗ　　　Ｖ　　　Ｆｅ１．５
　３．０　７．５　４．５　１．０　　残部（重量″ｊ
６） 層厚：　４０ｍｍ（６０ｎ＋ｍ） 連続鋳掛は法により複合体外径が３３０ｍｍφ（４８０
ｎ＋ｍφ）となるように鋳造し、焼入れ、焼戻し処理に
よって硬さ）ｌｖ　＝　７８０とした。この材料を機械
加工仕上げして３１０ｍ１Ｉｌφ（４５０ｍｎ＋φ）の
ロールにした。

組織は、第１図に示すものと同じである。

このロールを、小径ロール圧延機を有するＡ、Ｂの２製
鉄所で使用した処、第１表に示す良好な成績を得た。小
径ロールでは同じ材料の圧延をするのに、径が小さくな
るのに対応して回転数、従って摩耗回数が増大しかつ、
摩耗間隔が短かくなることおよび冷却時間の十分とれな
いこと等のためにロール温度が上昇するから摩耗が著し
く増大し、肌荒れを起こし易い。近年、ロール径が従来
のロール径のＩ７２程度まで小さくなった圧延機が出現
している。

［発明の効果］ 本発明は、以上述べたように構成しかつ作用せしめるよ
うにしたから、小径の熱延ロールとして使用しても十分
な耐摩耗性と耐肌荒れ性を発揮することができ、安価で
高品質の鋼板を高能率で圧延することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のロールの熱間摩耗後の表面金属組織
のＳＥＭ像を示す写真であり、白く見える一次炭化物の
種類は、Ｍ６Ｃである。第２図は、金属ロールの熱間摩
耗実験により粗大炭化物に生じた熱疲労亀裂を示すＳＥ
Ｍによる組織写真で、黒く見える一次炭化物の種類は、
Ｍ７　Ｃ３である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平均粒径：５〜３０μｍの一次炭化物を、マルテン
   サイト、ベイナイトもしくはパーライト素地中に面積率
   ：５〜４０％で一様に分散せしめるとともに１００μｍ
   を超える粗大炭化物のない鋼板の熱間圧延用ロール。 ２、一次炭化物が、Ｍ＿６ＣあるいはＭＣである請求項
   １記載の鋼板の熱間圧延用ロール。ただし、Ｍは１種ま
   たは２種以上の金属を意味する。 ３、一次炭化物が、Ｍ＿６ＣあるいはＭＣであって、Ｍ
   がＭｏを主体としさらにＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ
   、ＶおよびＷのうちの１種または２種以上である請求項
   １記載の鋼板の熱間圧延用ロール。 ４、一次炭化物が、ビッカース硬度：１５００以上であ
   り、素地が、ビッカース硬度：５００〜１０００であっ
   てロールの平均ビッカース硬度が６００〜１０００であ
   る請求項１〜３のいずれか１記載の鋼板の熱間圧延用ロ
   ール。