JPH04191346A

JPH04191346A - 組立式圧延ロール用中空スリーブ材

Info

Publication number: JPH04191346A
Application number: JP32354390A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hattori; 敏幸服部; Ryosaku Nawata; 縄田　良作
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1992-07-09

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〕本発明は組立式圧延ロールに使用するスリーブの材質に
関し、特に１肌あれ性、耐摩耗性に優れた熱間あるいは
冷間圧延用組立式圧延ロールに使用するスリーブの材質
に関するものである。

〔従来の技術及び発明か解決しようとする課題〕熱間あ
るいは冷間圧延用ロールは、線材、棒鋼、形鋼、鋼管等
の圧延において製品品質の向上やロール替やカリバー替
工数削減のため、１肌あれ性及び耐摩耗性か良好である
ことか要求される。このような圧延用ロールとしては、
ロール使用層（スリーブ）と軸部とを別々に作り、焼ば
め等の方法により、両者を組み立ててなる組立式圧延ロ
ールが使用されている。

上記組立式圧延ロールは、圧延に使用する外殻部のみを
高耐摩耗性材質とし、鍛鋼等をアー／＜　−とじた構造
かとれるため、１肌あれ性、耐摩耗性に優れるとともに
靭性に優れた圧延ロールとすることか可能である。

近年このような組立式圧延ロールにはさらに耐摩耗性、
１肌あれ性に優れに優れたものが要求されており、これ
を目的として種々のロールが提案されている。

特公平２−２０６８６号は耐摩耗性及び耐クラック性に
優れた合金粉末を焼結して形成された圧延使用相である
外層と、靭性に優れた鋼材で形成れた内層とからなり、
前記外層は内層の外表面全幅にわたって形成され、外層
と内層とか熱間静水圧加圧により拡散接合されてなるこ
とを特徴とする複合リングのスリーブを開示している。

しかしながら、このような複合リングにより従来の鋳鉄
製ロールに比へて耐摩耗性を飛躍的に向上させることか
可能であるが、製造コストか高く、それに伴い高価とな
り、また加工性か悪いために改削に際しては、高度の加
工技術を必要とし、かっ多大な加工時間・工数を必要ど
するという問題かある。

また特公平２−１９１８１号はバナジウムを多量に含有
させることにより、硬質のＭＣ型炭化物を晶出させてな
る熱間圧延用ロール材を開示している。

この熱間圧延用ロール材は耐摩耗性に優れ、さらに加工
も容易なものであるか、ＶＣ等のＭＣｕ炭化物は基地や
他の炭化物に比へ硬質であるので、圧延材の摩耗に伴い
他の部分か優先的に摩耗し、組織に対応した凹凸を呈す
ることかある。このためＭＣ型炭化物のサイズか粗大な
場合などには、この凹凸が大きなものとなるためロール
肌として不適切になるという問題がある。

したかって本発明の目的は、ＶＣ等のＭＣ型炭化物か微
細均一に分布し、もって良好な肌状態を保つとともに耐
摩耗性に優れ、しかも加工性か良好でかつ比較的安価な
熱間あるいは冷間圧延用組立式圧延ロール用中空スリー
ブ材を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み、本発明者らは、ＶＣ等のＭＣ型炭化物
に起因する凹凸状の摩耗やロールの肌あれの原因につい
て鋭意研究した結果、ＶＣ等のＭＣ型炭化物の偏析及び
粗大化はＭＣ型炭化物形成元素であるＶの含有量か過剰
であることに起因するものであり、この■の含有量を特
定の範囲とすれば、ＭＣ型炭化物の偏析の度合いは小さ
くなり、かつＭＣ型炭化物粒子の１つ１つの大きさが小
さくなり、このようなＶの含有量の化学組成の組立式圧
延ロール用中空スリーブ材からなる圧延ロールは特に１
肌あれ性を要求される分野に好適であることを見出し、
本発明に想到した。

すなわち本発明の組立式圧延ロール用中空スリーブ材は
、化学成分か重量比でＣ１，０〜２．０％、Ｓｉ　０．
２〜１．５％、Ｍｎ　０．３−１．５％、Ｎｉ２．０％
以下、Ｃｒ５．　Ｏ〜２０．０％、Ｍｏ５．０％以下、
Ｗ５．０％以下、７０．５〜２．０％未満、残部実質的
にＦｅであることを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

以下に各元素の含有量（重量比）の特定理由を述へる。

ｆａ）Ｃ：　１．０〜２．０％Ｃは炭化物生成のための必須元素であり、１．０％未満
ては生成する炭化物量か十分てなく、耐摩耗性か低下す
る。一方２．０％を超えると、ＭＣ等の炭化物の晶出す
る量か過多となるので不都合である。ＶＣの量か過多と
なると偏析を生じやすく、かつＶＣ炭化物のサイズか粗
大となるので肌荒れを生じやすい。またその他の炭化物
量も過多となるためビートクラックか入りやすく、肌荒
れの起点となりやすい。好ましいＣの含有量は１．０〜
１．８％である。

（ｂ）　Ｓｉ　：　０．２〜１．５％Ｓｉは脱酸剤として有効であり、０．２％以上は必要で
ある。しかし［５％を超えると材質的に脆化に向かうた
め好ましくない。好ましいＳｉの含有量は０．３〜１．
３％である。

（Ｃ）Ｍｎ　：　０．３〜１．５％ＭｎもＳｉと同様に脱酸剤であるか、ＳをＭｎＳとして
固定する作用かあるため、０．３％以上は必要てある。

しかし１．５％を超えると材質か脆化するため不都合で
ある。好ましいＭｎの含有量は０．３〜ｌ。

３％である。

（ｄｌ　Ｎｉ　：　２．０％以下Ｎｉは基地中に固溶し、オーステナイトを安定化させ、
焼入性を良好にするため、大型ロールの製造の場合に添
加すると有効である。しかし、２．０％を超えるとオー
ステナイトか安定化しすぎ、残留オーステナイトの分解
か困難となるため、硬さや耐摩耗性か十分得られなくな
る。

（ｅ）　Ｃｒ　：　５．０〜２０．０％Ｃｒは焼入性向
上及び硬質のＭ、Ｃ，系炭化物を形成するため添加する
。添加量か５．０％未満ではその添加による効果か十分
てない。また２０．０％を越えると、より硬質のＶＣ炭
化物の量が少なくなりすぎるため、Ｃｒ量は２０．０％
以下とする。好ましいＣｒの含有量は５〜１２％である
。

（ｆｌＭｏ・５．０％以下Ｍｏは焼入性向上及び焼戻し硬さ向上のため添加する。

しかし、５．０％を超えて添加すると、Ｍ２Ｃ系あるい
はＭＩＩＣ系炭化物の晶出か多くなり、より硬質のＶＣ
か減少する。好ましいＭｏの含有量は０．５〜５％であ
る。

（ｇ）Ｗ、：５．０％以下Ｗは焼戻し硬さ向上の作用かあるとともに、ＶＣ炭化物
中に置換固溶し、ＶＣ炭化物の比重を増加し、重力偏析
程度を軽減する作用を持つ。しかし、５゜０％を越えて
添加するとＷ６Ｃ炭化物か多く晶出し、より硬質のＶＣ
炭化物か減少する。好ましいＷの含有量は０．５〜５％
である。

屯Ｖ：０．５〜２．０％未満 ■は硬質のＶＣ炭化物を形成するとともに基地の焼戻軟
化抵抗を増加し、耐摩耗性に大きく寄与する。しかし１
肌あれ性を著しく良好に維持したまま耐摩耗性を向上す
るためには、■を多量に添加しない方か良い。この点で
Ｖを２゜０％未満とする。

一方Ｖの含有量が０．５％未満であると、晶出するＶＣ
炭化物が実質的に認められなくなり耐摩耗性向上に寄与
しなくなる。

上記成分以外に不純物としてＰ及びＳを含有するＰは脆
化防止のため０．０５％以下であるのか好ましく、Ｓは
同様に０．０５％以下であるのか好ましい。

（ｉ）その他の化学成分また本発明においては、上記した成分に加えて、さらに
以下の元素を含有してもよい。

■Ｔｉ及び／又はＮｂ：２．０％以下Ｔｉ及びＮｂは、■と同様に硬質炭化物を形成する元素
であり、■の代替として添加してもよい。しかしこれら
の元素は酸化傾向の強い元素であるので、添加しすぎる
と溶解中にスラグか発生し、鋳造欠陥か発生しゃすくな
る。

■Ｃｏ：１０．０％以下Ｃｏはロール基地に固溶し、ロールの熱間強度を向上さ
せる作用を有する。従って、Ｃｏの添加は、特に熱間圧
延用ロールの耐摩耗性、１肌あれ性の向上に有効である
。しかし１０．０％を超えても含有させると靭性が低下
するため好ましくない。より好ましいＣｏの添加量は３
〜１０％である。

■Ｎ　：　ｌｏＯｐｐｍ以上ＮはＶ、Ｔｉ等と化合物を形成し、ｖｃ炭化物初晶オー
ステナイトの核となるため組織の均一化作用を持つため
１１００ｐｐ以上含有するのが好ましい。より好ましい
Ｎの含有量は１００〜８００ｐｐｍである。

また上述の組成の溶湯を所望のスリーブ形状の砂型等の
鋳型に鋳造し、凝固冷却後、焼鈍等を行い、粗加工及び
必要に応して種々の仕上げ加工を施すことにより組立式
圧延ロール用中空スリーブを製造することかできる。

またこのようにして得られた組立式圧延ロール用中空ス
リーブを用いて圧延ロールを製造するには、ねずみ鋳鉄
、ダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼等からなる軸材に焼ばめ、接
着等の方法により固定すればよい。

〔実施例〕

本発明を更に以下の実施例により詳細に説明する。

実施例１〜３第１表に示す組成の溶湯を直径７０ｍｍ、高さ８０ｍｍ
の００２砂型に注入して、圧延摩耗試験用の小型ロール
素材を鋳造した。この素材に１０００−１１００’Ｃか
らの焼入れ及び５００〜５５０°Ｃての焼戻しの熱処理
を施した後、外径６０ｍｍ、内径３５ｍｍ、長さ４０ｍ
ｍのスリーブ状の試験用ロールを作成した。

各試験用ロールの外殻層表面の硬さをショアー硬さ計に
より測定した結果を第２表に示す。次にこの試験用ロー
ルの圧延摩耗試験を行った。圧延摩耗試験機は第２図に
示す通り、圧延機１と、圧延機ｌに組み込まれた上ロー
ル２及び下ロール３と、圧延材Ｓを予熱する加熱炉４と
、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽５と、圧延中に一定のテ
ンションを与える巻取機６と、テンションを調節するテ
ンションコントローラ７とからなる。試験条件は以下の
通りであった。

圧延材　　：　ＳＵＳ　　３０４、厚さ１ｍｍ、幅１５
ｍｍ圧延距離　：　８００　ｍ圧延温度　、９００°Ｃ圧下率　　１２５％圧延速度　：　１５０　ｍ／分ロール冷却：水　冷試験用ロールの表面に生した摩耗の深さを圧延幅におい
て平均して平均摩耗深さを求めた結果を第２表に示す。

なお比較用の従来の材質としては、高クロム鋳鉄（従来
例Ｉ）及び合金グレンロール材（従来例２）について実
施例１と同様にして試験用ロールを作製した。ただし、
熱処理はこれらの材質に適応した熱処理を施した。実施
例１と同様にして摩耗試験を行い、摩耗深さの実測値及
び硬さ測定結果を第２表に示す。

第　　　　　２　　　　　表実施例４第３表に示す化学成分φ２８５　ｍ１ｎＸ　４００　ｍ
ｒｎのスリーブロールを鋳造し、これをＳＣＭ４４０鍛
鋼製の軸材に固定し、組立式圧延ロールを製造した。

なお、鋳造は遠心鋳造により行い、粗加工後ｌＯ・３０
°Ｃからの焼入と５００〜５５０°Ｃの焼戻しを３回繰
り返した。熱処理後の硬さを第３表に合わせて示す。ま
たこのスリーブロール表面の組織の顕微鏡写真（ｘｌＯ
Ｏ）を第１図に示す。

このようにして得られた組立式圧延ロールに対して圧延
試験を行った。圧延試験は圧延材としてはφ８ｍｍの特
殊鋼の丸棒を使用し、圧下率１３％で圧延した場合の１
回の改削についての、圧延量、摩耗量、改削量を測定し
た。

結果を第４表に示す。なお、比較のために従来のチルド
鋳鉄ロール（比較例１）を用いて同様にして圧延を行っ
た結果を第４表にあわせて示す。

第　　　　　４　　　　　表第４表から明らかなように、実施例４のロールは比較例
１のロールと比べて次回改削まての耐用圧延量が増加し
ており、摩耗量、改削量はそれぞれ大幅に減少している
。なお圧延後のロール肌は非常に良好であり、製品肌か
従来に比へて向上していた。

〔発明の効果〕

本発明により１肌あれ性に優れるとともに、耐摩耗性の
良好なロールを安価に製造することが可能となった。こ
のことはロール原単価の低減のみならず、圧延製品の品
質の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例４のスリーブ材の金属組織を示す顕微鏡
写真であり、第２図はロールの摩耗試験に用いた圧延摩耗試験機の概
略を示す図である。１９１．圧延機２・・・上ロール３・・・下ロールＳ・・・圧延材５・・・冷却水槽６・・・巻取機７・・・テンションコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学成分が重量比でＣ１．０〜２．０％、Ｓｉ０
．２〜１．５％、Ｍｎ０．３〜１．５％、Ｎｉ２．０％
以下、Ｃｒ５．０〜２０．０％、Ｍｏ５．０％以下、Ｗ
５．０％以下、Ｖ０．５〜２．０％未満、残部実質的に
Ｆｅであることを特徴とする組立式圧延ロール用中空ス
リーブ材。
（２）請求項１に記載の組立式圧延ロール用中空スリー
ブ材において、前記化学成分がさらに、Ｔｉ及び／又は
Ｎｂを重量比で２．０％以下含有することを特徴とする
組立式圧延ロール用中空スリーブ材。
（３）請求項１又は２に記載の組立式圧延ロール用中空
スリーブ材において、前記化学成分がさらに重量比でＣ
ｏを１０．０％以下含有することを特徴とする組立式圧
延ロール用中空スリーブ材。
（４）請求項１乃至３のいずれかに記載の組立式圧延ロ
ール用中空スリーブ材において、前記化学成分がさらに
Ｎを１００ｐｐｍ以上含有することを特徴とする組立式
圧延ロール用中空スリーブ材。