JPH04354847A - 複合ロール - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に熱間圧延に使用
するワークロール等に用いるロール、中でもロール胴が
遠心鋳造による内層および外層の２層構造にかかる複合
ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼材の熱間圧延に用いられるロ
ールは、耐摩耗性、耐焼付性、耐熱亀裂性および強靱性
などの種々の特性が要求されることから、これらの諸特
性を単一の材料で実現するには限度があるため、異なる
材質からなる内層及び外層の２層でロール面を構成した
、いわゆる複合ロールが用いられることが多い。

【０００３】すなわち、外層材に、耐摩耗性、耐焼付性
及び耐熱亀裂性に優れる高合金グレン鋳鉄や合金ダクタ
イル鋳鉄等の合金鋳鉄を用いる一方、内層材に、強靱性
を有する黒鉛鋼（特開昭５８−９０３６３号公報参照）
やアダマイト鋼（特開昭５５−１５３６５９　号公報参
照）等の高炭素鋳鉄又は球状黒鉛鋳鉄（特公昭６０−１
８４８４号公報参照）などを用いて、遠心鋳造法にて内
層及び外層を溶着一体化し複合ロールとするのが通例で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが遠心鋳造法は
、まず外層材を鋳造してから内層材を鋳造するため、内
層の鋳造時に外層の合金鋳鉄が再溶解して内層材に混入
し、内層の強度低下が不可避に生じ、ロールの鋳造後や
熱処理の特に冷却過程で、又は圧延ロールとして使用中
に、内層から割れが発生する問題に発展していた。

【０００５】例えば、内層材を黒鉛鋼やアダマイト鋼と
した場合は、外層の高合金鋳鉄が３ｗｔ％程度の炭素を
含む高Ｃ材であるところから、鋳造時の外層材の混入に
より内層材のＣ含有量が著しく高くなって、内層は片状
黒鉛が晶出した組織となり、強度と靱性が低下すること
になる。また、内層材を球状黒鉛鋳鉄とした場合は、内
層の外層との境界部に黒鉛の球状化不良によって生成し
た片状黒鉛鋳鉄層、またはセメンタイトが多量に析出し
たチル層を含む組織となり、同様に強度と靱性が低下す
る。さらに、球状黒鉛鋳鉄は、黒鉛鋼やアダマイト鋼に
比べて強度が低いため、強度の要求が厳しい近年のロー
ルには不向きである。

【０００６】そこでこの発明は、上記の問題を有利に解
消し、特に片状黒鉛の晶出のない高強度の内層をそなえ
る複合ロールを提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、内層に外層
材が混入し内層のＣ量が増加しても片状黒鉛の晶出をま
ねくことのない内層材について鋭意検討したところ、内
層材へのＢｉとＲＥＭ　の含有によって、片状黒鉛の晶
出が抑制されて高強度化に有利な球状黒鉛が晶出するこ
とを新たに知見し、この発明を完成するに到った。

【０００８】すなわち、この発明は、ロール胴が内層及
び外層の２層構造にかかる複合ロールであって、外層を
合金鋳鉄材で形成する一方、内層を、Ｃ：１．４　〜２
．５　ｗｔ％、Ｓｉ：１．５　〜３．０　ｗｔ％、Ｍｎ
：０．３　〜１．０　ｗｔ％、Ｎｉ：１．５　ｗｔ％以
下、Ｃｒ：０．８　ｗｔ％以下、Ｍｏ：０．５　ｗｔ％
以下、Ｂｉ：０．０００６〜０．００５　ｗｔ％及び　
ＲＥＭ：０．００５　〜０．０２ｗｔ％以下、Ｓ：０．
０１５　ｗｔ％以下を含有し、残部鉄および不可避的不
純物よりなる材料で形成したことを特徴とする複合ロー
ルである。また内層は、球状黒鉛を面積率で１〜４％の
範囲にて含む組織を有することが、実施に当たり有利に
適合する。

【０００９】

【作用】次に、この発明の複合ロールにおける、内層材
の成分組成を限定した理由について述べる。 Ｃ：１．４　〜２．５　ｗｔ％（以下単に％と示す）Ｃ
は、その含有量が１．４　％未満だと、内層材の融点が
上昇すると共に流動性が低下し、内層と外層の溶着一体
化が困難になる。これを防止するには高温での鋳造が必
要になるが、高温鋳造は外層の再溶解量を増加して外層
の所要厚さを確保できなくなる上、引け巣の発生頻度が
増大してロール品質を低下することから、高温鋳造を適
用するのは難しい。従って、Ｃ含有量の下限は、１．４
　％とした。一方、２．５　％をこえると球状黒鉛の生
成が困難となり、片状黒鉛が多量に晶出して強度が低下
するため、２．５　％を上限とした。

【００１０】Ｓｉ：１．５　〜３．０　％、Ｓｉは、炭
化物の生成を抑制する作用があり、その含有量が１．４
　％未満だと、黒鉛の生成が困難になって炭化物が多量
に生成して脆化が促進される一方、３．０　％をこえて
含有しても炭化物生成の抑制効果は飽和する上、基地組
織を脆くするため、１．５　〜３．０　％の範囲とした
。

【００１１】Ｍｎ：０．３　〜１．０　％Ｍｎは、Ｓと
結合してＳの悪影響を排除するのに有用な成分であるが
、０．３　％未満ではその効果は得られず、一方、１．
０　％をこえて含有させても効果が飽和する上、炭化物
が生成し易くなって強度及び靱性の低下をまねくため、
０．３　〜１．０　％の範囲とした。

【００１２】Ｂｉ：０．０００６〜０．００５　％、Ｂ
ｉは、球状黒鉛の生成に不可欠の、この発明で最も重要
な成分であり、０．０００６％以上は含有させないと効
果に乏しく、一方、０．００５　％をこえると逆に黒鉛
の生成が困難となるため、０．０００６〜０．００５　
％の範囲とした。

【００１３】ＲＥＭ　：０．００５　〜０．０２％、Ｒ
ＥＭ　は、Ｂｉと複合して含有させることで良好な球状
黒鉛の生成を促進する成分であり、０．００５　％以上
の含有が必要であるが、０．０２％をこえる含有は炭化
物の生成をまねいて強度及び靱性が低下することから、
０．００５　〜０．０２％の範囲とした。

【００１４】Ｓ：０．０１５　％以下 Ｓは、黒鉛の球状化を阻害する成分であり、０．０１０
　％以下に抑制することが好ましく、特に、０．０１５
　％をこえると影響が顕著になるため、０．０１５　％
を上限とした。

【００１５】Ｎｉ，　Ｍｏ及びＣｒは、基地を強化して
靱性を高める効果はあるものの、積極的に含有する必要
のない成分であるが、外層の合金鋳鉄からの混入が不可
避に生じ、その結果炭化物が多量に生成して強度及び靱
性が低下することから、それぞれＮｉ：１．５　％、Ｃ
ｒ：０．８　％及びＭｏ：０．５　％の上限で抑制する
こととした。

【００１６】さらに内層は、球状黒鉛を面積率で１〜４
％の範囲にて含む組織を有することが好ましい。なぜな
ら、この面積率が１％未満であると脆化や強度低下を来
す一方、４％をこえると黒鉛量が過多になって強度低下
をまねくからである。また、片状黒鉛が晶出すると、切
欠きとなって靱性低下をまねく。

【００１７】また、外層には、熱間圧延に適した合金鋳
鉄を用いるが、この合金鋳鉄としては合金ダクタイル鋳
鉄や高Ｃｒ鋳鉄などが好適であるが、これらに限定され
るものではない。

【００１８】なお、この発明に従う複合ロールの製造は
、外層となる合金鋳鉄の溶湯を回転鋳型内に所定厚み相
当量注入し、次いで、内層となる溶湯を注入してロール
軸部を形成する、遠心鋳造法が特に有利に適合する。

【００１９】

【実施例】（実施例１）遠心鋳造法により、ロール胴の
外層には表１に示す成分組成の合金グレン鋳鉄を用い、
一方、内層には表２に示す成分組成の各種高炭素鋳鋼を
用いて、外径：１５００ｍｍ、内径：８５０ｍｍ　及び
軸長：８００ｍｍ　の複合ロールを鋳造した。かくして
得られた複合ロールを４５０　℃で歪取り焼鈍（ＳＲ）
処理した後、内層の金属組織と引張り強さを調べた。そ
の観察及び調査結果を、図１〜７および表２に併記する
。

【００２０】

【００２１】

【表２】

【００２２】図１〜４に金属組織を示すように、この発
明に従う組成の内層Ｎｏ．　１〜４は、いずれも球状黒
鉛が生成している。また、表２から強度の改善も著しい
ことがわかる。これに対して図５及び７に金属組織を示
すように、この発明の範囲外の組成に成る内層Ｎｏ．　
５及び７は、いずれも片状黒鉛が晶出し、また表２から
強度低下も著しいことがわかり、さらに内層Ｎｏ．　６
はＣｒを多量に含有したため、炭化物が多量に晶出し、
強度が低下したことがわかる。

【００２３】（実施例２）遠心鋳造法により、ロール胴
の外層には表３に示す成分組成の合金ダクタイル鋳鉄を
用い、一方内層には表４に示す成分組成の各種高炭素鋳
鋼を用いて、外径：１５００ｍｍ、内径：８５０ｍｍ及
び軸長：８００ｍｍ　の複合ロールを鋳造した。かくし
て得られた複合ロールに、高温熱処理（９５０　℃で１
０時間加熱後に焼入れ）及び焼戻し熱処理（５５０　℃
で２５時間保持）を施した後、内層の金属組織と引張り
強さを調べた。その観察及び調査結果を、図８、９及び
表４に併記する。

【００２４】

【００２５】

【表４】

【００２６】図８に金属組織を示すように、この発明に
従う組成の内層Ｎｏ．　８は、球状黒鉛が生成している
ことがわかり、また表４から強度の改善も著しいのに対
して、図９に金属組織を示す、この発明の範囲外の組成
に成る内層Ｎｏ．　９は、片状黒鉛が晶出し、また表４
から強度低下も著しいことがわかる。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、複合ロールの内層の
強度向上をはかれるため、圧延時のロール割れ等の事故
を防止でき、またロール製造時や熱処理時における内層
に加わる引張り応力の許容度が高くなるため、外層の高
強度化及び強靱化を目的とした低温焼入れや焼入れ時冷
却速度の増大が可能となる。さらにこの発明の複合ロー
ルは、従来のこの種複合ロールの製造と同様の手法及び
設備にて容易に製造できるため、製造コストを抑える利
点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】内層の金属組織写真である。

【図２】内層の金属組織写真である。

【図３】内層の金属組織写真である。

【図４】内層の金属組織写真である。

【図５】内層の金属組織写真である。

【図６】内層の金属組織写真である。

【図７】内層の金属組織写真である。

【図８】内層の金属組織写真である。

【図９】内層の金属組織写真である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロール胴部が内層および外層の２層構
   造よりなる複合ロールであって、外層を合金鋳鉄材で形
   成する一方、内層を、 Ｃ：１．４　〜２．５　ｗｔ％、　　Ｓｉ：１．５　〜
   ３．０　ｗｔ％、Ｍｎ：０．３　〜１．０　ｗｔ％、　
   　Ｎｉ：１．５　ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．８　ｗｔ％以
   下、　　　　Ｍｏ：０．５　ｗｔ％以下、Ｂｉ：０．０
   ００６〜０．００５　ｗｔ％、　　　ＲＥＭ：０．００
   ５　〜０．０２ｗｔ％およびＳ：０．０１５ｗｔ　％以
   下を含有し、残部鉄および不可避的不純物、よりなる材
   料で形成したことを特徴とする複合ロール。
2. 【請求項２】　　内層は、球状黒鉛を面積率で１〜４％
   の範囲にて含む組織を有する請求項１に記載のロール。