JPH0356642A - 熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法 - Google Patents
熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法Info
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- JPH0356642A JPH0356642A JP19103189A JP19103189A JPH0356642A JP H0356642 A JPH0356642 A JP H0356642A JP 19103189 A JP19103189 A JP 19103189A JP 19103189 A JP19103189 A JP 19103189A JP H0356642 A JPH0356642 A JP H0356642A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発1リ1は、胴内部及び軸部が強靭性に富みかつIi
#摩粍性、耐恕性に優れた熱間圧延用鍛造ロールとその
製造法に関するものである。
#摩粍性、耐恕性に優れた熱間圧延用鍛造ロールとその
製造法に関するものである。
【従来の技術・1レびにその問題点】
熱間圧延に賞用されている鋳鉄ロールは、一般的に(よ
遠心鋳造複合法により製造されており、圧延使用屑であ
る外層材にNi−グレン鋳鉄あるい(よ品クロム鋳鉄等
の耐摩jL鋳鉄を、内χイ材に4’5級特鉄あるいはダ
クタイル鋳鉄を配した複合構造のものである。 しかるに、熱間圧延用ロールの圧延使用層に要求される
基本的な特性としては、耐摩粍fll:、耐熱性(耐熱
衝撃性、耐熱疲労性)等があるが、上記耐摩耗鋳鉄はこ
れらの特性を兼備しているものと(よ言いがたい。即ち
、耐摩耗鋳鉄は、組織中に、ビッカース硬さ(以下Hv
という)1800以下のM3C型あるいはM t C
3型の共晶炭化物を分散させることにより耐摩耗wしを
付与しているものであるが、これらの共品炭化物は粗大
で、かつ連続状あるいは枠状に晶出するので、多1aに
分散させる程耐摩耗仕は向上するが強靭性、耐熱性は劣
化するという雉点を有している。 更に、これらの複合鋳鉄ロールの耐用強度は内層材の許
容応力に制約されている。 例えば、内層材としてダクタイル鋳鉄を用いた場合でも
、ロールの軸部の同転曲げ疲れ強さは20kgf/一一
程度が限界であり、これ以上の応力が軸部に発生するよ
うな熱間圧延ミル用ロールにこれらの複合鋳鉄ロールを
適用することは不可能である。 一方、最近の熱間圧延においては、宵コストの観点から
ロールの耐摩托性並びに耐熱性の大幅な向Lが強く望ま
れている。 更に、圧延製品の寸法情度、形状、材質の向上を目的と
して出現している高鯖度・高圧下圧延ミルに用いられる
ロールにおいては、圧延荷重及びペンディング荷重によ
って発生する大きな応力に耐えつる胴内部及び軸:Wク
の強靭性に優れたロールであることが、まず第一の前提
条件とべっている。
遠心鋳造複合法により製造されており、圧延使用屑であ
る外層材にNi−グレン鋳鉄あるい(よ品クロム鋳鉄等
の耐摩jL鋳鉄を、内χイ材に4’5級特鉄あるいはダ
クタイル鋳鉄を配した複合構造のものである。 しかるに、熱間圧延用ロールの圧延使用層に要求される
基本的な特性としては、耐摩粍fll:、耐熱性(耐熱
衝撃性、耐熱疲労性)等があるが、上記耐摩耗鋳鉄はこ
れらの特性を兼備しているものと(よ言いがたい。即ち
、耐摩耗鋳鉄は、組織中に、ビッカース硬さ(以下Hv
という)1800以下のM3C型あるいはM t C
3型の共晶炭化物を分散させることにより耐摩耗wしを
付与しているものであるが、これらの共品炭化物は粗大
で、かつ連続状あるいは枠状に晶出するので、多1aに
分散させる程耐摩耗仕は向上するが強靭性、耐熱性は劣
化するという雉点を有している。 更に、これらの複合鋳鉄ロールの耐用強度は内層材の許
容応力に制約されている。 例えば、内層材としてダクタイル鋳鉄を用いた場合でも
、ロールの軸部の同転曲げ疲れ強さは20kgf/一一
程度が限界であり、これ以上の応力が軸部に発生するよ
うな熱間圧延ミル用ロールにこれらの複合鋳鉄ロールを
適用することは不可能である。 一方、最近の熱間圧延においては、宵コストの観点から
ロールの耐摩托性並びに耐熱性の大幅な向Lが強く望ま
れている。 更に、圧延製品の寸法情度、形状、材質の向上を目的と
して出現している高鯖度・高圧下圧延ミルに用いられる
ロールにおいては、圧延荷重及びペンディング荷重によ
って発生する大きな応力に耐えつる胴内部及び軸:Wク
の強靭性に優れたロールであることが、まず第一の前提
条件とべっている。
【発明の[1的】
本発明の目的は、かかる胴内部及び軸11<の強靭性に
優れていることが前提となる高情度・高圧下圧延ミル用
等の熱間圧延用ロールにおいて、耐産耗性及び耐熱性を
も兼備している優れた鍛造ロール並びにその製造法を堤
供しようとする点にある。
優れていることが前提となる高情度・高圧下圧延ミル用
等の熱間圧延用ロールにおいて、耐産耗性及び耐熱性を
も兼備している優れた鍛造ロール並びにその製造法を堤
供しようとする点にある。
本発明者は、先に粒状かつ高硬度のV炭化物(Ilv2
800、MC型)を多く析出させた耐摩耗材であるビル
ガー圧延用ロール材(特公昭6o1392号)及び冷間
工具M(特公昭6259129号)を発明した。 これ
らの高炭素高バナジウl2系耐摩耗材は冷間圧延用ロー
ル等の冷間工具鋼として開発されたものであり、下記の
特徴を有している。 (1)強靭a・鍛造性; 強靭性及び鍛造性を咀書する
粗大む共晶炭化物の晶出ち1を制限している。 したがって、ロールのような大型製品の製造においても
容易に鍛造を行うことができ、ロールの胴内部及び袖部
が強靭性に富む。 (2)耐P?!比性二使用層である胴部表層は熱処理に
よって硬化された基地に粒状かつ高硬度のMC型炭化物
を分散させることによって耐摩耗性が付与されており、
かつ粗大共品炭化物戦が少ないので強靭性にも富む。 これらのことから本発明者は胴内部及び軸部の強靭性が
114提条件となる熱間圧延用ロールに対しても上記高
炭素高バナジウム系耐FIP.粍材が適用されうるごと
に着目した。 しかしμがら、熱間圧延用ロールにあっては、その作用
面が、高温圧延材との接触及び非接触部での冷却により
、500℃以上の加熱と100℃以下の冷却を繰り返し
受けるので、高温域での硬度低下が少なく、かつ熱疲労
及び熱衝雫によるクラックの発生・進展が少ないという
耐熱rkを有することが必゜災となる。 本発明はかかる問題に対処するため、−L記高炭素高バ
ナジウム系冷間工具鋼の優れた特長である強靭性・耐摩
托rtを阻害することむしに、史に耐熱?kを付与しう
る諸条件を探求の結果、次の如<考゛察し、それに堪づ
いた構成を採用することによりその目的を達成したもの
である。 即ち、高炭素高バナジウム系冷間工具鋼においては、作
用面(表面)の温度が比較的低温である冷間圧延用ロー
ル等に用いることを旨としているので、Cr,Mo等の
合金元累は、主として焼入性を制限(特公昭60−13
92号)、もしく{よ付与(特公昭62−59179号
)する観点から添加しているものであり、耐囚性につい
ては殆んど考慮されていムかった。 また熱処理においても、特公昭6 2−5 9 1 7
9号の試験結果及び適用例に示した如く、980℃以
下の焼入温度及び用途に応じた400℃以下の焼もどし
温度で高硬度を得るものであり、堪地硬化のために必要
とされるCζ11[一%VX0.24十0.50〜0.
71%−1もこの熱処理法に即した祿四となっている。 これに対して、本発明においては、高炭素高ノくナジウ
ム系耐摩耗材の強靭性を阻害せしめることなしに、熱間
圧延用ロールとして優れた耐熱性を付与するための最適
な塙地中のCh1、合金元素添加(,1を設定し、並び
に最も適切な熱処理法を確立することによってそのL1
的を達成したものである。
800、MC型)を多く析出させた耐摩耗材であるビル
ガー圧延用ロール材(特公昭6o1392号)及び冷間
工具M(特公昭6259129号)を発明した。 これ
らの高炭素高バナジウl2系耐摩耗材は冷間圧延用ロー
ル等の冷間工具鋼として開発されたものであり、下記の
特徴を有している。 (1)強靭a・鍛造性; 強靭性及び鍛造性を咀書する
粗大む共晶炭化物の晶出ち1を制限している。 したがって、ロールのような大型製品の製造においても
容易に鍛造を行うことができ、ロールの胴内部及び袖部
が強靭性に富む。 (2)耐P?!比性二使用層である胴部表層は熱処理に
よって硬化された基地に粒状かつ高硬度のMC型炭化物
を分散させることによって耐摩耗性が付与されており、
かつ粗大共品炭化物戦が少ないので強靭性にも富む。 これらのことから本発明者は胴内部及び軸部の強靭性が
114提条件となる熱間圧延用ロールに対しても上記高
炭素高バナジウム系耐FIP.粍材が適用されうるごと
に着目した。 しかしμがら、熱間圧延用ロールにあっては、その作用
面が、高温圧延材との接触及び非接触部での冷却により
、500℃以上の加熱と100℃以下の冷却を繰り返し
受けるので、高温域での硬度低下が少なく、かつ熱疲労
及び熱衝雫によるクラックの発生・進展が少ないという
耐熱rkを有することが必゜災となる。 本発明はかかる問題に対処するため、−L記高炭素高バ
ナジウム系冷間工具鋼の優れた特長である強靭性・耐摩
托rtを阻害することむしに、史に耐熱?kを付与しう
る諸条件を探求の結果、次の如<考゛察し、それに堪づ
いた構成を採用することによりその目的を達成したもの
である。 即ち、高炭素高バナジウム系冷間工具鋼においては、作
用面(表面)の温度が比較的低温である冷間圧延用ロー
ル等に用いることを旨としているので、Cr,Mo等の
合金元累は、主として焼入性を制限(特公昭60−13
92号)、もしく{よ付与(特公昭62−59179号
)する観点から添加しているものであり、耐囚性につい
ては殆んど考慮されていムかった。 また熱処理においても、特公昭6 2−5 9 1 7
9号の試験結果及び適用例に示した如く、980℃以
下の焼入温度及び用途に応じた400℃以下の焼もどし
温度で高硬度を得るものであり、堪地硬化のために必要
とされるCζ11[一%VX0.24十0.50〜0.
71%−1もこの熱処理法に即した祿四となっている。 これに対して、本発明においては、高炭素高ノくナジウ
ム系耐摩耗材の強靭性を阻害せしめることなしに、熱間
圧延用ロールとして優れた耐熱性を付与するための最適
な塙地中のCh1、合金元素添加(,1を設定し、並び
に最も適切な熱処理法を確立することによってそのL1
的を達成したものである。
本発明の第1は
C I.5〜2.51’RMt%(以下同じ)S
i 1.2 %以 −ドMn 1.2
%以下 Cr 1.5 〜6.0% ” >Mo−4−0.5W&L”r I .5〜5.。 ヵV 4.5〜8.0% 残11<が不−t−+J M的不純物であって、かつC
=%VxO.24 }(0.4〜1 .0)% 及び0
.3Cr+(Mo+0.5W)が2.6%以七を満足す
ることを特徴とする、胴内部及び軸部が強靭性に富みか
つ耐摩耗性と耐熱性に優れた熱間圧延用鍛造ロールを要
旨とするものであり、第2の発明は L記第1の発明の組成に、 Ni 3.0%以下、Go5.0%以下、Nb 2.0
%以下、’ri2.0%以下の1種以上を添加したこと
を特徴とする熱間圧延用鍛造ロールを要旨とずるもので
あり、 第3の発明は、 L記第1、第2の発明の組戊を有する鋼材を用いて熱間
圧延用鍛造ロールを製造する方法に関するもので、ロー
ルのrf4ilを誘導加熱等の手段で表屑焼入れした後
に500℃以上の温度で焼もどしすることにより胴部の
表面硬さをHs7 0 以上にすることを特徴とする、
熱間圧延用鍛m o−ルの製造法を要旨とするものであ
る。
i 1.2 %以 −ドMn 1.2
%以下 Cr 1.5 〜6.0% ” >Mo−4−0.5W&L”r I .5〜5.。 ヵV 4.5〜8.0% 残11<が不−t−+J M的不純物であって、かつC
=%VxO.24 }(0.4〜1 .0)% 及び0
.3Cr+(Mo+0.5W)が2.6%以七を満足す
ることを特徴とする、胴内部及び軸部が強靭性に富みか
つ耐摩耗性と耐熱性に優れた熱間圧延用鍛造ロールを要
旨とするものであり、第2の発明は L記第1の発明の組成に、 Ni 3.0%以下、Go5.0%以下、Nb 2.0
%以下、’ri2.0%以下の1種以上を添加したこと
を特徴とする熱間圧延用鍛造ロールを要旨とずるもので
あり、 第3の発明は、 L記第1、第2の発明の組戊を有する鋼材を用いて熱間
圧延用鍛造ロールを製造する方法に関するもので、ロー
ルのrf4ilを誘導加熱等の手段で表屑焼入れした後
に500℃以上の温度で焼もどしすることにより胴部の
表面硬さをHs7 0 以上にすることを特徴とする、
熱間圧延用鍛m o−ルの製造法を要旨とするものであ
る。
■C:1.5〜2.5重ht%(以下同じ)V: 4.
5〜8.0% かつ、 C−%VX0.24+(0.4 〜1.0)%
Vは、拉状で高硬度のV炭化物形成元素であり、■が高
い程V炭化物を多く生戚せしめることができ、高温の耐
摩粍性(よ向上する。 これを第I図により説明する。 同図は、硬さをHs8
0 と同一に調整した各種バナジウム含有鋼のV含*
7itと高温ロール摩北試験による庁粍飛との関係を
示したものであるが、V含fT r+! 4 . 5%
以上で優れた高温耐摩托性を発揮する。 しかし、8.0%以しになると鋼塊製造において、■の
偏析が生じ易く、均質な鋼塊を得ることが困難となる。 よって、■の下限を4.5%、L限を8 0%とした。 尚、同図における高温ロール摩耗試験は次のようにして
行った。 ロール相当の供試ロール(φ1 0 0 mmX 2
4 n+mll)と高周波加熱により高温とした圧延材
相当の加熱ロール(φ2 4 0mmX l Bs一巾
)とを、接触、負荷、転動させ、一定転勤数回転後、供
試ロールのtq粍市i+tを測定し、高温におけるロー
ル材の耐摩耗Y[を評価した。 試験条件 ・加熱ロール;加熱温度 800℃、SCM435鋼 ・洪試[J−ル:周速6 0 m/a+in (加熱ロ
ールとの周速差:5%) ・接触荷・Tj; 20kg/a+a・転勤数.
IXIO’ ・摩粍’n : 弔位接触中当りの摩jL+yit
次に、第2図は高バナジウム含ずイ材(4.2%Cr−
2.1%Mo−0.3%W)(V:4.7%、6.6%
)におけるC含T−T損と共品炭化物析出!jlの関係
を説明するものであるが、Cが 2 6%以−1二にム
ると、粗大な』(晶炭化物の析出iIkが急激に増加し
、鍛m Pl、強靭?lを阻害するのみならず熱衝!p
E並びに熱疲労によるクラックの発生・進展を助長して
耐熱性を劣化させる。 また、CはV!’aとの関連において、500’C以上
の高温焼もどし後の硬さを大きく左右する。 第3図はこの関係におけるch1の最適範t+ttを策
定するための試験結果、即ら基地の硬さに寄与するC!
′i!であるAC[−(%C)−(%V)XO.2 4
1と530℃焼もどし後の硬さを、4.2%C『−2.
1%Mo−0.3%W系鋼でV 4i1 3例について
示したものである。 この試験より、高忌焼もどし後の
最高硬さは△C=0.65%付近で得られ実川1ニの所
要硬さは△C=0.4〜1.0%の範囲で得られること
が判った。 尚、この場合の焼入温度=lf2びに焼入
れ時の冷却速度(焼入温度から500℃までの降温速度
)は、後に詳述するようにそれぞれ1050℃及び14
℃/IIinと、実体〔l−ルに即した条件を採用して
いる。 ところで、高温における耐摩耗性は、V炭化物Rkのみ
ならず硬さによっても左右される。 第4図は、高炭素高バナジウム鋼の硬さと高温ロール庁
耗試験による摩耗詐との関係を示したもので、硬さが高
い程耐Pg 托PIEが向上し、従来の高クロl1鋳鉄
(▲)と同等以一ヒの耐摩托仕を確保するために{よ高
炭素高バナジウム鋼においても11s70以]−.の硬
さが必要となる。 尚、供試ロールとして、5%■は後
述実施例lのA,7%Vは実施例2の13鋼を用いた小
型ロールの軸部から採取した試験片を熱処理したものを
用いた。 C並び{こVの成分範囲は、これらの諸要因を勘案し、
Cの上限は、粗大な共晶炭化物の品出Cit増加の悪影
稗を考慮して2.5%、かつ高温焼もどしで高硬度が得
られるV Hlとの関係より、C%VX2,4 +(0
.4 〜1.0)%、下限(よ、■の下限’tt(4.
5%)と−E記との関係から1.5%とした。 ■ Cr: l.5〜6.0% Mo+0 .5 W: 1 .5 〜5 .0%かつ
(0.a Cr十Mo+ 0.5W): 2.6%以」
二C『は焼入性を高めるとともに高温焼もどし硬さを増
大させる。 Moは基地に固溶あるいは基地中jこ微小炭化物を析出
させることにより、焼入性及び焼もどし軟化抵抗の増大
に有効である。 またWはMofaの約1/2でMoと同等の効果を発揮
ずる。 このように、C『、MO及びWの添加は耐熱性
の付与に有効である。 第5図及び第6図は、それぞれCr重及び(Mo十0.
5W)iffと、530℃焼もどし硬さとの関係を示し
たものである。即ち、第5図は2.4l%C6.5%V
− 2.1%(Mo+ 0 . 5 W)系1こおける
高温度焼もどし硬さに及ぼすCrの影響、第6図は2.
39%G−6.5%V−4.1%C『系における(Mo
+0.5W)の影費を示している。 尚、同図の試験に
おいても、第3図の場合と同様に、焼入温度及び焼入時
の冷却速度は、それぞれl050℃及び実体ロールに即
した徐冷(14℃/win)としている。 これらのグラフより、Cr4d及び(Mo−1− 0
. 5 W)量がそれぞれ1.5%以上で、徐冷の場合
でも高温焼もどしでHs7 0 以上の硬さが得られる
ことが判る。 更に、高温焼もどし後の硬さはCr及び(Mo+0.5
W)の複合効果で決定される。 第7図は、2.4%C−6.5%V系高炭素高バナジウ
ム鋼の高温焼もどし後の硬さに及ぼすCr及びMoとW
の関係〔(%CrX0.3)と(%Mo+%wx0.5
))を示すグラフである。 同図より判るように、C『
の効果は(Mo十0 . 5 W)の0.3倍であり、
lIs70以上の硬さを得るには(o.3C r−+−
Mo+0 . 5 W)が2.6%以上必要となる。 一方、C r il及び(M o十0 . 5 W )
ritがそれぞれ6.0%及び5.0%を超えると M
., C J型及びMllC型の祖大共品炭化物の晶
出竜が増大し、鍛造ph及び強靭性を劣化させるので好
ましくない。 よって、Crql及び(Mo+0 . 5 W)Rtの
下限をそれぞれ1.5%、−ヒ限を 6.0%及び5.
0%とし、かつ(0.3 Cr}Mo+ 0.5W)の
ド眼を 2.6%とした。 ■ Si:I.2%以下 Mn: 夏.2%以下 Si及びMnは脱酸調整、流動性改善、焼入性改善を目
的に、通常鋼材と同様 1.2%まで含有させる。 第2の発明に係るfl2 mロールは、以.七の成分に
加え、Ni,Co,Nb,’riを、それぞれ次の理山
により所要星添加することを特徴としている。 ■ Ni: 3.0%以下 Co: 5.0%以下 Ni及びCoはいずれも基地に固溶して焼入性及び耐熱
性の増大に効果があるので、必要に応じそれぞれ3.0
%以下及び5.0%以下添加すると好ましい結果が得ら
れる。 しかし、これらの4tを超えて添加しても効果
の向上は期待できないのでそれぞれ」二記を上限とした
。 ■ Nb: 2.0%以下 Ti: 2.0%以下 本発明においては、高硬度かつ粒状のMe型炭化物を形
成する元素の主体はVであるが、Nb及びTi t)V
と同様のMC型炭化物を形成するのでVとともに添加す
ると効果的である。しかし、添加t,1が多くなると溶
解が困難とムるので、それぞれL限を2.0%とした。
5〜8.0% かつ、 C−%VX0.24+(0.4 〜1.0)%
Vは、拉状で高硬度のV炭化物形成元素であり、■が高
い程V炭化物を多く生戚せしめることができ、高温の耐
摩粍性(よ向上する。 これを第I図により説明する。 同図は、硬さをHs8
0 と同一に調整した各種バナジウム含有鋼のV含*
7itと高温ロール摩北試験による庁粍飛との関係を
示したものであるが、V含fT r+! 4 . 5%
以上で優れた高温耐摩托性を発揮する。 しかし、8.0%以しになると鋼塊製造において、■の
偏析が生じ易く、均質な鋼塊を得ることが困難となる。 よって、■の下限を4.5%、L限を8 0%とした。 尚、同図における高温ロール摩耗試験は次のようにして
行った。 ロール相当の供試ロール(φ1 0 0 mmX 2
4 n+mll)と高周波加熱により高温とした圧延材
相当の加熱ロール(φ2 4 0mmX l Bs一巾
)とを、接触、負荷、転動させ、一定転勤数回転後、供
試ロールのtq粍市i+tを測定し、高温におけるロー
ル材の耐摩耗Y[を評価した。 試験条件 ・加熱ロール;加熱温度 800℃、SCM435鋼 ・洪試[J−ル:周速6 0 m/a+in (加熱ロ
ールとの周速差:5%) ・接触荷・Tj; 20kg/a+a・転勤数.
IXIO’ ・摩粍’n : 弔位接触中当りの摩jL+yit
次に、第2図は高バナジウム含ずイ材(4.2%Cr−
2.1%Mo−0.3%W)(V:4.7%、6.6%
)におけるC含T−T損と共品炭化物析出!jlの関係
を説明するものであるが、Cが 2 6%以−1二にム
ると、粗大な』(晶炭化物の析出iIkが急激に増加し
、鍛m Pl、強靭?lを阻害するのみならず熱衝!p
E並びに熱疲労によるクラックの発生・進展を助長して
耐熱性を劣化させる。 また、CはV!’aとの関連において、500’C以上
の高温焼もどし後の硬さを大きく左右する。 第3図はこの関係におけるch1の最適範t+ttを策
定するための試験結果、即ら基地の硬さに寄与するC!
′i!であるAC[−(%C)−(%V)XO.2 4
1と530℃焼もどし後の硬さを、4.2%C『−2.
1%Mo−0.3%W系鋼でV 4i1 3例について
示したものである。 この試験より、高忌焼もどし後の
最高硬さは△C=0.65%付近で得られ実川1ニの所
要硬さは△C=0.4〜1.0%の範囲で得られること
が判った。 尚、この場合の焼入温度=lf2びに焼入
れ時の冷却速度(焼入温度から500℃までの降温速度
)は、後に詳述するようにそれぞれ1050℃及び14
℃/IIinと、実体〔l−ルに即した条件を採用して
いる。 ところで、高温における耐摩耗性は、V炭化物Rkのみ
ならず硬さによっても左右される。 第4図は、高炭素高バナジウム鋼の硬さと高温ロール庁
耗試験による摩耗詐との関係を示したもので、硬さが高
い程耐Pg 托PIEが向上し、従来の高クロl1鋳鉄
(▲)と同等以一ヒの耐摩托仕を確保するために{よ高
炭素高バナジウム鋼においても11s70以]−.の硬
さが必要となる。 尚、供試ロールとして、5%■は後
述実施例lのA,7%Vは実施例2の13鋼を用いた小
型ロールの軸部から採取した試験片を熱処理したものを
用いた。 C並び{こVの成分範囲は、これらの諸要因を勘案し、
Cの上限は、粗大な共晶炭化物の品出Cit増加の悪影
稗を考慮して2.5%、かつ高温焼もどしで高硬度が得
られるV Hlとの関係より、C%VX2,4 +(0
.4 〜1.0)%、下限(よ、■の下限’tt(4.
5%)と−E記との関係から1.5%とした。 ■ Cr: l.5〜6.0% Mo+0 .5 W: 1 .5 〜5 .0%かつ
(0.a Cr十Mo+ 0.5W): 2.6%以」
二C『は焼入性を高めるとともに高温焼もどし硬さを増
大させる。 Moは基地に固溶あるいは基地中jこ微小炭化物を析出
させることにより、焼入性及び焼もどし軟化抵抗の増大
に有効である。 またWはMofaの約1/2でMoと同等の効果を発揮
ずる。 このように、C『、MO及びWの添加は耐熱性
の付与に有効である。 第5図及び第6図は、それぞれCr重及び(Mo十0.
5W)iffと、530℃焼もどし硬さとの関係を示し
たものである。即ち、第5図は2.4l%C6.5%V
− 2.1%(Mo+ 0 . 5 W)系1こおける
高温度焼もどし硬さに及ぼすCrの影響、第6図は2.
39%G−6.5%V−4.1%C『系における(Mo
+0.5W)の影費を示している。 尚、同図の試験に
おいても、第3図の場合と同様に、焼入温度及び焼入時
の冷却速度は、それぞれl050℃及び実体ロールに即
した徐冷(14℃/win)としている。 これらのグラフより、Cr4d及び(Mo−1− 0
. 5 W)量がそれぞれ1.5%以上で、徐冷の場合
でも高温焼もどしでHs7 0 以上の硬さが得られる
ことが判る。 更に、高温焼もどし後の硬さはCr及び(Mo+0.5
W)の複合効果で決定される。 第7図は、2.4%C−6.5%V系高炭素高バナジウ
ム鋼の高温焼もどし後の硬さに及ぼすCr及びMoとW
の関係〔(%CrX0.3)と(%Mo+%wx0.5
))を示すグラフである。 同図より判るように、C『
の効果は(Mo十0 . 5 W)の0.3倍であり、
lIs70以上の硬さを得るには(o.3C r−+−
Mo+0 . 5 W)が2.6%以上必要となる。 一方、C r il及び(M o十0 . 5 W )
ritがそれぞれ6.0%及び5.0%を超えると M
., C J型及びMllC型の祖大共品炭化物の晶
出竜が増大し、鍛造ph及び強靭性を劣化させるので好
ましくない。 よって、Crql及び(Mo+0 . 5 W)Rtの
下限をそれぞれ1.5%、−ヒ限を 6.0%及び5.
0%とし、かつ(0.3 Cr}Mo+ 0.5W)の
ド眼を 2.6%とした。 ■ Si:I.2%以下 Mn: 夏.2%以下 Si及びMnは脱酸調整、流動性改善、焼入性改善を目
的に、通常鋼材と同様 1.2%まで含有させる。 第2の発明に係るfl2 mロールは、以.七の成分に
加え、Ni,Co,Nb,’riを、それぞれ次の理山
により所要星添加することを特徴としている。 ■ Ni: 3.0%以下 Co: 5.0%以下 Ni及びCoはいずれも基地に固溶して焼入性及び耐熱
性の増大に効果があるので、必要に応じそれぞれ3.0
%以下及び5.0%以下添加すると好ましい結果が得ら
れる。 しかし、これらの4tを超えて添加しても効果
の向上は期待できないのでそれぞれ」二記を上限とした
。 ■ Nb: 2.0%以下 Ti: 2.0%以下 本発明においては、高硬度かつ粒状のMe型炭化物を形
成する元素の主体はVであるが、Nb及びTi t)V
と同様のMC型炭化物を形成するのでVとともに添加す
ると効果的である。しかし、添加t,1が多くなると溶
解が困難とムるので、それぞれL限を2.0%とした。
本発明は、胴径が7000111程度までの熱間圧延用
ロールを対染としているものであり、上記成分範四はこ
れらの大質重の製品においても高温度焼もどしでHs7
0 以上の胴部硬さを確保できる合金元素添加詐とな
っているので焼入性が昔しく良い材質となっている。 第8図及び第9図は、実施例2に示すロール(化学成分
(よ第1表のC)の製作工程中に採取した試料を用いて
求めた本発明鋼の焼入時の加熱瓜度・田びに冷却速度と
高温焼もどし硬さの関係を示したものである。 第8図において、本発明鋼は焼入時の冷却速度(焼入温
度から500℃まで)が23℃/minの場合(胴径が
600問程度の実体ロールを誘専加熱後、衝風冷却した
時の冷却速度に相当)、焼入温度が950℃以1二で1
−1s70 の高温焼もどし硬さを得ることができる
。 一方、第9図において、ほぼ最高焼もどし硬さとなる1
050℃の焼入温度の場合、冷却速度が15℃,/si
n程度の徐冷でもI−{s80以−Eの高温焼もどし硬
さが得られる。 従って、本発明ロールの製造にあたっては、焼入時に、
使用層である胴表層部のみ硬化させ、かつ胴内部には焼
きが入らず強靭wLに富む材質とするために、誘導加熱
等の表層焼入法を採用ずる必要がある。 更に、熱間圧延用ロールの表面温度は500℃以上に達
するので、使用中の変質、軟化を避けるため、焼入後の
焼もどし温度は500℃以上とすることが必要である。
ロールを対染としているものであり、上記成分範四はこ
れらの大質重の製品においても高温度焼もどしでHs7
0 以上の胴部硬さを確保できる合金元素添加詐とな
っているので焼入性が昔しく良い材質となっている。 第8図及び第9図は、実施例2に示すロール(化学成分
(よ第1表のC)の製作工程中に採取した試料を用いて
求めた本発明鋼の焼入時の加熱瓜度・田びに冷却速度と
高温焼もどし硬さの関係を示したものである。 第8図において、本発明鋼は焼入時の冷却速度(焼入温
度から500℃まで)が23℃/minの場合(胴径が
600問程度の実体ロールを誘専加熱後、衝風冷却した
時の冷却速度に相当)、焼入温度が950℃以1二で1
−1s70 の高温焼もどし硬さを得ることができる
。 一方、第9図において、ほぼ最高焼もどし硬さとなる1
050℃の焼入温度の場合、冷却速度が15℃,/si
n程度の徐冷でもI−{s80以−Eの高温焼もどし硬
さが得られる。 従って、本発明ロールの製造にあたっては、焼入時に、
使用層である胴表層部のみ硬化させ、かつ胴内部には焼
きが入らず強靭wLに富む材質とするために、誘導加熱
等の表層焼入法を採用ずる必要がある。 更に、熱間圧延用ロールの表面温度は500℃以上に達
するので、使用中の変質、軟化を避けるため、焼入後の
焼もどし温度は500℃以上とすることが必要である。
次に本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例 l
表1に示す2種の化学成分A及び8を右する鋼材を用い
て、胴径160mm、軸径100+smの小型ロールを
次の工程により製作した。 高周波溶解(1トン炉)ESR電極鋳遣(鋳込温度l4
60℃)−・焼t屯−・ESR溶解(φ250)−・ハ
ンマー鍛伸(加熱温度I100℃)−・焼鈍一・荒削り
一誘導加熱焼入れ(A:I050℃X3′ AC、I3
:I030℃X3’ AC)一焼もどし(530℃X8
hr,2回) 以七の工糧には特に困難はなく、A及びHの完戚硬さと
してそれぞれtls85 及び82が得られた。 これらのロール製作工程中に採取した試験片を用いて行
った評価試験結果を、従来のNi−グレン鋳鉄複合ロー
ル(内層材:ダクタイル鋳鉄)と比較して次に示す。 (1)軸部の強靭PL 本発明による小型ロールA及びBの輔部と、Niグレン
鋳鉄複合ロールの軸部から採取した試験片による引張試
験結果及び回転+ft+げ疲れ試験結果を表2に示す。 ロール軸部の許容応力(よ同転曲げ疲れ強さに比例する
ので、本発明に上るロールの場合には、従来のダクタイ
ル鋳鉄内層材による複合鋳鉄ロールの場合よりも約2.
8倍のrE延荷重及びペンディング荷重に耐えうるとい
う結果を得た。 (2)胴表層部の機械的及び熱的特性 本発明によるロールA及びHの胴表層部と従来のNi−
−グレン鋳鉄ロールの表層部(Hs80)の破壊靭性、
圧縮試験結果、転勤疲労強度及び熱衝撃試験結果を表3
に示す。 尚、熱衝撃試験は直径30mm、巾5+a+aの加熱・
冷却面を有する円筒状の試験片を高周波加熱及び水冷に
より急熱・急冷するものであり、クラツクの発生する表
面加熱温度で耐熱衝撃性を評価するものである。 本発明ロールは、従来のNi−グレン鋳鉄に比し、耐熱
衝撃性に優れるのみならず、圧縮特性、転勤疲労強度及
び破壊靭rhにも優れるので、高精度・高圧下圧延等の
機械的及び熱的負荷が大きい場合でも格段に優れた性能
を発揮できるという結果が{りられた。 実施例 2 表lの化学成分Cを有する鋼材を用いて、胴径4 3
0 as,軸径240+ssのロールを次の工程によっ
て製作した。 アーク式電気炉溶解(l5トン炉)E S R電極鋳造
(鋳込温度1440℃)一焼鈍一誘導加熱焼入れ(10
50℃X10’AC)→焼もどし(530℃xl2h、
2同)。 以上の工程には特に困難はなく、完成硬度
1{R80 が得られた。 本ロールを熱延仕上ミルに使用したところ、従来のNi
−グレン鋳鉄ロールに比較して、耐摩耗性において5〜
6倍の性能を発揮した。 このように本発明の鍛造ロールは、軸部及び胴内部の強
靭性に優れているばかりでなく、胴表層部の耐摩托性、
耐熱性についても画期的な性能を具備するものであって
、熱間圧延用ロールに適用した場合の実用的効果は署大
である。
て、胴径160mm、軸径100+smの小型ロールを
次の工程により製作した。 高周波溶解(1トン炉)ESR電極鋳遣(鋳込温度l4
60℃)−・焼t屯−・ESR溶解(φ250)−・ハ
ンマー鍛伸(加熱温度I100℃)−・焼鈍一・荒削り
一誘導加熱焼入れ(A:I050℃X3′ AC、I3
:I030℃X3’ AC)一焼もどし(530℃X8
hr,2回) 以七の工糧には特に困難はなく、A及びHの完戚硬さと
してそれぞれtls85 及び82が得られた。 これらのロール製作工程中に採取した試験片を用いて行
った評価試験結果を、従来のNi−グレン鋳鉄複合ロー
ル(内層材:ダクタイル鋳鉄)と比較して次に示す。 (1)軸部の強靭PL 本発明による小型ロールA及びBの輔部と、Niグレン
鋳鉄複合ロールの軸部から採取した試験片による引張試
験結果及び回転+ft+げ疲れ試験結果を表2に示す。 ロール軸部の許容応力(よ同転曲げ疲れ強さに比例する
ので、本発明に上るロールの場合には、従来のダクタイ
ル鋳鉄内層材による複合鋳鉄ロールの場合よりも約2.
8倍のrE延荷重及びペンディング荷重に耐えうるとい
う結果を得た。 (2)胴表層部の機械的及び熱的特性 本発明によるロールA及びHの胴表層部と従来のNi−
−グレン鋳鉄ロールの表層部(Hs80)の破壊靭性、
圧縮試験結果、転勤疲労強度及び熱衝撃試験結果を表3
に示す。 尚、熱衝撃試験は直径30mm、巾5+a+aの加熱・
冷却面を有する円筒状の試験片を高周波加熱及び水冷に
より急熱・急冷するものであり、クラツクの発生する表
面加熱温度で耐熱衝撃性を評価するものである。 本発明ロールは、従来のNi−グレン鋳鉄に比し、耐熱
衝撃性に優れるのみならず、圧縮特性、転勤疲労強度及
び破壊靭rhにも優れるので、高精度・高圧下圧延等の
機械的及び熱的負荷が大きい場合でも格段に優れた性能
を発揮できるという結果が{りられた。 実施例 2 表lの化学成分Cを有する鋼材を用いて、胴径4 3
0 as,軸径240+ssのロールを次の工程によっ
て製作した。 アーク式電気炉溶解(l5トン炉)E S R電極鋳造
(鋳込温度1440℃)一焼鈍一誘導加熱焼入れ(10
50℃X10’AC)→焼もどし(530℃xl2h、
2同)。 以上の工程には特に困難はなく、完成硬度
1{R80 が得られた。 本ロールを熱延仕上ミルに使用したところ、従来のNi
−グレン鋳鉄ロールに比較して、耐摩耗性において5〜
6倍の性能を発揮した。 このように本発明の鍛造ロールは、軸部及び胴内部の強
靭性に優れているばかりでなく、胴表層部の耐摩托性、
耐熱性についても画期的な性能を具備するものであって
、熱間圧延用ロールに適用した場合の実用的効果は署大
である。
第1図は、硬さをHs80 と同一に調整した各種バ
ナジウム含行鋼における摩耗芥に及ぼすVの影青を示す
高fA庁耗試験結果のグラフ。 第2図は、4.2%Cr−2.1%Mo−0.3%W系
高炭素高バナジウムの共品炭化物面積に及ぼすC及びV
の影響を示すグラフ。 第3図は、 4.2%Cr−2.1%Mo−0.3%W
系高炭素高バナジウム鋼の高温焼もどし硬さと話地中の
C−hk△Cとの関係を示すグラフ。 第4図は、高炭素高バナジウム鋼における摩耗哨に及ぼ
す硬さの影響を示す高温摩耗拭験結果のグラフ。 第5図は、 2.41%C−6.5%V−2.1%(M
o+0.5W)系の高温焼もどし硬さに及ぼすC『の影
響を示すグラフ。 第6図は、 2.39%C−6.5%V−11%Cr系
の高温焼もどし硬さに及ぼす(Mo+0.5W)の影響
を示すグラフ。 第7図は、2.4%G−6.5%V系高炭素高バナジウ
ム鋼の高温焼もどし硬さに及ぼず(%Cr)×0.3と
〔(%MO+(%w)x 0 .5 )との関係を示す
グラフ。 第8図は、本発明I.IlI(実施例2)における高温
焼もどし硬さに及ぼず焼入温度の影響を示すグラフ。 第9図は、本発明鋼における高温焼もどし硬さに及ぼず
焼入れ時の冷却速度の影響を示すグラフである。
ナジウム含行鋼における摩耗芥に及ぼすVの影青を示す
高fA庁耗試験結果のグラフ。 第2図は、4.2%Cr−2.1%Mo−0.3%W系
高炭素高バナジウムの共品炭化物面積に及ぼすC及びV
の影響を示すグラフ。 第3図は、 4.2%Cr−2.1%Mo−0.3%W
系高炭素高バナジウム鋼の高温焼もどし硬さと話地中の
C−hk△Cとの関係を示すグラフ。 第4図は、高炭素高バナジウム鋼における摩耗哨に及ぼ
す硬さの影響を示す高温摩耗拭験結果のグラフ。 第5図は、 2.41%C−6.5%V−2.1%(M
o+0.5W)系の高温焼もどし硬さに及ぼすC『の影
響を示すグラフ。 第6図は、 2.39%C−6.5%V−11%Cr系
の高温焼もどし硬さに及ぼす(Mo+0.5W)の影響
を示すグラフ。 第7図は、2.4%G−6.5%V系高炭素高バナジウ
ム鋼の高温焼もどし硬さに及ぼず(%Cr)×0.3と
〔(%MO+(%w)x 0 .5 )との関係を示す
グラフ。 第8図は、本発明I.IlI(実施例2)における高温
焼もどし硬さに及ぼず焼入温度の影響を示すグラフ。 第9図は、本発明鋼における高温焼もどし硬さに及ぼず
焼入れ時の冷却速度の影響を示すグラフである。
Claims (3)
- (1)C:1.5〜2.5重量%(以下同じ)Si:1
.2%以下 Mn:1.2%以下 Cr:1.5〜6.0% Mo,W:Mo+0.5Wとして1.5〜5.0%V:
4.5〜8.0% 残部が不可避的不純物であつて、かつ C=%V×0.24+(0.4〜1.0)%及び0.3
Cr+(Mo+0.5W)が2.6%以上を満足するこ
とを特徴とする、胴内部及び軸部が強靭性に富みかつ耐
摩耗性と耐熱性に優れた熱間圧延用鍛造ロール。 - (2)特許請求の範囲第(1)項において、Ni3.0
%以下、Co5.0%以下、Nb2.0%以下、Ti2
.0%以下の1種以上を添加したことを特徴とする、胴
内部及び軸部が強靭性に富みかつ耐摩耗性と耐熱性に優
れた熱間圧延用鍛造ロール。 - (3)特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の
組成を有する鋼材を用いて熱間圧延用鍛造ロールを製造
するに際し、胴部を表層焼入れした後に500℃以上の
温度で焼もどしすることにより胴部の表面硬さをHs7
0以上にすることを特徴とする、熱間圧延用鍛造ロール
の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1191031A JPH0762207B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1191031A JPH0762207B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0356642A true JPH0356642A (ja) | 1991-03-12 |
JPH0762207B2 JPH0762207B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=16267748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1191031A Expired - Fee Related JPH0762207B2 (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 熱間圧延用鍛造ロール及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0762207B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0570884A (ja) * | 1991-09-12 | 1993-03-23 | Kawasaki Steel Corp | 圧延用ロール外層材 |
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JPH0762207B2 (ja) | 1995-07-05 |
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