JPH04365836A - 圧延用ロール外層材 - Google Patents
圧延用ロール外層材Info
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- JPH04365836A JPH04365836A JP3273597A JP27359791A JPH04365836A JP H04365836 A JPH04365836 A JP H04365836A JP 3273597 A JP3273597 A JP 3273597A JP 27359791 A JP27359791 A JP 27359791A JP H04365836 A JPH04365836 A JP H04365836A
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Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性と耐クラック
性を兼備した圧延用ロール外層材に関する。
性を兼備した圧延用ロール外層材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐摩耗性が要求される熱間圧延用
ロールは、外層と内層からなる複合ロールとされ、外層
材をセメンタイト系の炭化物が晶出した高Ｃｒ鋳鉄、又
はＮｉ−グレン鋳鉄、内層材を靱性の良いねずみ鋳鉄、
又はダクタイル鋳鉄として、遠心力鋳造法によって製造
されている。
ロールは、外層と内層からなる複合ロールとされ、外層
材をセメンタイト系の炭化物が晶出した高Ｃｒ鋳鉄、又
はＮｉ−グレン鋳鉄、内層材を靱性の良いねずみ鋳鉄、
又はダクタイル鋳鉄として、遠心力鋳造法によって製造
されている。
【０００３】然るに、圧延条件の苛酷化及び圧延におけ
る生産性向上の要求等から、より一層の耐摩耗性と耐ク
ラック性を備えた圧延用ロールの提供が要求されている
。
る生産性向上の要求等から、より一層の耐摩耗性と耐ク
ラック性を備えた圧延用ロールの提供が要求されている
。
【０００４】このような状況から、例えば特開昭６０−
１２４４０７ 号、特開昭６１−１７７３５５ 号には
、従来の遠心力鋳造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用
いることが提案されている。
１２４４０７ 号、特開昭６１−１７７３５５ 号には
、従来の遠心力鋳造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用
いることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、遠心力鋳
造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用いる圧延用ロール
では、比重の小さいＶ炭化物が遠心分離し、ロール外層
内の特性が肉厚方向で不均一になる。この傾向は大型ロ
ールで外層肉厚が大なるほど著しく、実用ロールとして
の使用に耐えることができないという問題点がある。
造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用いる圧延用ロール
では、比重の小さいＶ炭化物が遠心分離し、ロール外層
内の特性が肉厚方向で不均一になる。この傾向は大型ロ
ールで外層肉厚が大なるほど著しく、実用ロールとして
の使用に耐えることができないという問題点がある。
【０００６】尚、特開昭５８−８７２４９号、特開平１
−９６３５５ 号には、高速度鋼なみに高合金化した鋳
鋼、鋳鉄を適用したロール材が提案されている。然しな
がら、特開昭５８−８７２４９号は焼嵌め又は組立ロー
ルを対象としたものであり、圧延中に生ずる外層と軸材
間の滑りが問題となる。 また、特開平１−９６３５５ 号は特殊な鋳かけ肉盛法
等、遠心力鋳造法以外の特殊な製造手法しか適用できず
、生産性、経済性の面で問題がある。
−９６３５５ 号には、高速度鋼なみに高合金化した鋳
鋼、鋳鉄を適用したロール材が提案されている。然しな
がら、特開昭５８−８７２４９号は焼嵌め又は組立ロー
ルを対象としたものであり、圧延中に生ずる外層と軸材
間の滑りが問題となる。 また、特開平１−９６３５５ 号は特殊な鋳かけ肉盛法
等、遠心力鋳造法以外の特殊な製造手法しか適用できず
、生産性、経済性の面で問題がある。
【０００７】即ち、圧延用ロールの製造に際し、ロール
外層にＶを多量に含有させることにより、耐摩耗性を著
しく向上させることは可能であるが、複合ロール製造時
に生産性、経済性が最も優れているとして一般に実施さ
れている遠心力鋳造法を採用した場合には、炭化物の遠
心分離を生じ所定の特性を均一に得られないという問題
点がある。
外層にＶを多量に含有させることにより、耐摩耗性を著
しく向上させることは可能であるが、複合ロール製造時
に生産性、経済性が最も優れているとして一般に実施さ
れている遠心力鋳造法を採用した場合には、炭化物の遠
心分離を生じ所定の特性を均一に得られないという問題
点がある。
【０００８】本発明は、外層を形成する合金成分を適正
化し、炭化物組成を限定することにより、生産性、経済
性の優れた遠心力鋳造法を適用しても、偏析等の生じな
い耐摩耗性と耐クラック性の均一な圧延用ロール外層材
を提供することを目的とする。
化し、炭化物組成を限定することにより、生産性、経済
性の優れた遠心力鋳造法を適用しても、偏析等の生じな
い耐摩耗性と耐クラック性の均一な圧延用ロール外層材
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の圧延用ロール外
層材は、Ｃ：１．５ 〜 ３．５％，Ｓｉ：１．５ ％
以下，Ｍｎ： １．２％以下，Ｎｉ：５．５ ％以下，
Ｃｒ：５．５ 〜１２．０％，Ｍｏ：２．０ 〜８．０
％，Ｖ：３．０ 〜１０．０％，Ｎｂ：０．６ 〜７
．０ ％を含有し、且つ下記（１） 式と（２） 式を
満足し、Ｖ＋ １．８Ｎｂ ≦ ７．５ Ｃ−６．
０（％） …（１）０．２ ≦ Ｎｂ
／Ｖ ≦ ０．８
…（２）残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるよう
にしたものである。
層材は、Ｃ：１．５ 〜 ３．５％，Ｓｉ：１．５ ％
以下，Ｍｎ： １．２％以下，Ｎｉ：５．５ ％以下，
Ｃｒ：５．５ 〜１２．０％，Ｍｏ：２．０ 〜８．０
％，Ｖ：３．０ 〜１０．０％，Ｎｂ：０．６ 〜７
．０ ％を含有し、且つ下記（１） 式と（２） 式を
満足し、Ｖ＋ １．８Ｎｂ ≦ ７．５ Ｃ−６．
０（％） …（１）０．２ ≦ Ｎｂ
／Ｖ ≦ ０．８
…（２）残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるよう
にしたものである。
【００１０】
【作用】本発明における各合金元素の含有量の限定理由
及びＶ、Ｎｂ、Ｃ量の限定式について説明する。
及びＶ、Ｎｂ、Ｃ量の限定式について説明する。
【００１１】Ｃ：１．５ 〜３．５ ％Ｃはロール外層
材の耐摩耗性を向上する硬い炭化物を形成するための必
須元素で１．５ ％以上必要であるが、３．５ ％を越
えると耐クラック性が著しく低下するため上限を３．５
％とする。
材の耐摩耗性を向上する硬い炭化物を形成するための必
須元素で１．５ ％以上必要であるが、３．５ ％を越
えると耐クラック性が著しく低下するため上限を３．５
％とする。
【００１２】Ｓｉ：１．５ ％以下
Ｓｉは脱酸剤及び鋳造性の確保のために添加するが、１
．５ ％を越えると耐クラック性を低下するため上限を
１．５ ％とする。
．５ ％を越えると耐クラック性を低下するため上限を
１．５ ％とする。
【００１３】Ｍｎ：１．２ ％以下
Ｍｎも上記Ｓｉと同様の目的で添加するが、１．２ ％
を越えると耐クラック性が低下するため好ましくなく上
限を１．２ ％とする。
を越えると耐クラック性が低下するため好ましくなく上
限を１．２ ％とする。
【００１４】Ｎｉ：５．５ ％以下
Ｎｉは焼入れ性を向上し、基地組織を強化するために添
加するが、５．５ ％を越えると残留γの存在など不安
定な組織を形成するため好ましくなく、上限を５．５％
とする。
加するが、５．５ ％を越えると残留γの存在など不安
定な組織を形成するため好ましくなく、上限を５．５％
とする。
【００１５】Ｃｒ：５．５ 〜１２．０％Ｃｒは炭化物
を形成し、耐摩耗性を向上するために必要な元素で５．
５ ％以上添加するが、１２．０％を越えると本発明が
対象とするＶ、Ｎｂを添加した場合には耐摩耗性が劣化
するため上限を１２．０％とする。
を形成し、耐摩耗性を向上するために必要な元素で５．
５ ％以上添加するが、１２．０％を越えると本発明が
対象とするＶ、Ｎｂを添加した場合には耐摩耗性が劣化
するため上限を１２．０％とする。
【００１６】Ｍｏ：２．０ 〜８．０ ％ＭｏはＣｒと
同様に炭化物を形成して耐摩耗性の向上に有効であると
ともに、基地の焼入性、焼もどし軟化抵抗を向上し、基
地組織の強化に有効であるため２．０ ％以上必要であ
るが、８．０ ％を越えると耐クラック性が低下するた
め、上限を８．０ ％とする。
同様に炭化物を形成して耐摩耗性の向上に有効であると
ともに、基地の焼入性、焼もどし軟化抵抗を向上し、基
地組織の強化に有効であるため２．０ ％以上必要であ
るが、８．０ ％を越えると耐クラック性が低下するた
め、上限を８．０ ％とする。
【００１７】Ｖ：３．０ 〜１０．０％、Ｎｂ：０．６
〜７．０ ％Ｖ、Ｎｂは本発明における最も重要な必
須元素であり、これらの複合添加と含有量制限条件が本
発明の最大の特徴である。
〜７．０ ％Ｖ、Ｎｂは本発明における最も重要な必
須元素であり、これらの複合添加と含有量制限条件が本
発明の最大の特徴である。
【００１８】Ｖは耐摩耗性の向上に最も有効な硬いＭＣ
又はＭ４ Ｃ３ 炭化物を形成するための必須元素で、
その効果を発揮するためには３．０ ％以上必要である
が、１０．０％を越えると耐クラック性の低下、製造上
の問題を生じるため上限を１０．０％とする。
又はＭ４ Ｃ３ 炭化物を形成するための必須元素で、
その効果を発揮するためには３．０ ％以上必要である
が、１０．０％を越えると耐クラック性の低下、製造上
の問題を生じるため上限を１０．０％とする。
【００１９】ＮｂもＶ同様耐摩耗性に有効な硬いＭＣ炭
化物を形成するが単独添加では粗大な塊状炭化物となり
その効果が得られないだけでなく耐クラック性が問題と
なる。
化物を形成するが単独添加では粗大な塊状炭化物となり
その効果が得られないだけでなく耐クラック性が問題と
なる。
【００２０】そこでＶとＮｂを複合添加した場合の母材
硬さに及ぼすＣ量との関係、及び遠心力鋳造したリング
材の炭化物分布に起因する外層、内層間の熱間摩耗比、
熱衝撃試験におけるクラックの最大深さとＮｂ、Ｖの含
有量比Ｎｂ／Ｖとの関係を調べた結果をそれぞれ図１及
び図２に示す。
硬さに及ぼすＣ量との関係、及び遠心力鋳造したリング
材の炭化物分布に起因する外層、内層間の熱間摩耗比、
熱衝撃試験におけるクラックの最大深さとＮｂ、Ｖの含
有量比Ｎｂ／Ｖとの関係を調べた結果をそれぞれ図１及
び図２に示す。
【００２１】図１から熱間圧延用ロールとして必要な硬
さＨｓ ７０以上を得るためには Ｖ＋１．８ Ｎｂ≦７．５ Ｃ−６．０ （％）を満足
する必要があることが明らかとなった。
さＨｓ ７０以上を得るためには Ｖ＋１．８ Ｎｂ≦７．５ Ｃ−６．０ （％）を満足
する必要があることが明らかとなった。
【００２２】尚、図１の実験は、Ｓｉ：０．５ ％，Ｍ
ｎ：０．５ ％，Ｎｉ：２．７ ％，Ｃｒ：７．２％，
Ｍｏ：３．５ ％、２５ｍｍＹ／ブロックについて、１
０００℃焼ならし処理、５５０ ℃焼もどし処理を施し
た試料を用いた。
ｎ：０．５ ％，Ｎｉ：２．７ ％，Ｃｒ：７．２％，
Ｍｏ：３．５ ％、２５ｍｍＹ／ブロックについて、１
０００℃焼ならし処理、５５０ ℃焼もどし処理を施し
た試料を用いた。
【００２３】また、図２から遠心力鋳造法で製造した場
合にも均一な外層材を得ることができ、かつ耐クラック
性も損なわないためには ０．２ ≦Ｎｂ／Ｖ≦０．８ を満足する必要があることが明らかとなった。
合にも均一な外層材を得ることができ、かつ耐クラック
性も損なわないためには ０．２ ≦Ｎｂ／Ｖ≦０．８ を満足する必要があることが明らかとなった。
【００２４】尚、図２において、「摩耗比（内層／外層
）」は、リング材の内層側から採取した試験片の摩耗量
（Ｉｗ ）と外層側から採取した試験片の摩耗量（Ｏｗ
）との比（Ｉｗ ／Ｏｗ ）であり、「熱衝撃クラッ
ク最大深さ」は、熱衝撃試験で発生したクラックの最大
深さである。
）」は、リング材の内層側から採取した試験片の摩耗量
（Ｉｗ ）と外層側から採取した試験片の摩耗量（Ｏｗ
）との比（Ｉｗ ／Ｏｗ ）であり、「熱衝撃クラッ
ク最大深さ」は、熱衝撃試験で発生したクラックの最大
深さである。
【００２５】また、図２の実験は、Ｃ：２．７ ％，Ｓ
ｉ：０．６ ％，Ｍｎ：０．５ ％，Ｎｉ：３．２％，
Ｃｒ：７．４ ％，Ｍｏ：３．７ ％，Ｖ：５．８ ％
，Ｎｂ：０ 〜７．５ ％を遠心力鋳造（１４０ Ｇ）
して得た肉厚１００ｍｍ のリングサンプルについて、
１０００℃焼ならし処理、５５０ ℃焼もどし処理を施
した試料を用いた。
ｉ：０．６ ％，Ｍｎ：０．５ ％，Ｎｉ：３．２％，
Ｃｒ：７．４ ％，Ｍｏ：３．７ ％，Ｖ：５．８ ％
，Ｎｂ：０ 〜７．５ ％を遠心力鋳造（１４０ Ｇ）
して得た肉厚１００ｍｍ のリングサンプルについて、
１０００℃焼ならし処理、５５０ ℃焼もどし処理を施
した試料を用いた。
【００２６】そして、摩耗試験は、φ１９０ ×１５の
相手材とφ５０×１０の試験材の２円盤のすべり摩耗方
式で相手材を８００ ℃に加熱し、荷重１００Ｋｇｆで
圧接した状態で試験材を８００ｒｐｍで回転させ、すべ
り率３．９ ％として１２０ 分後の摩耗減量を測定し
て行なった。
相手材とφ５０×１０の試験材の２円盤のすべり摩耗方
式で相手材を８００ ℃に加熱し、荷重１００Ｋｇｆで
圧接した状態で試験材を８００ｒｐｍで回転させ、すべ
り率３．９ ％として１２０ 分後の摩耗減量を測定し
て行なった。
【００２７】また、熱衝撃試験は、１２００ｒｐｍ で
回転しているローラーに５５×４０×１５の板状試験片
を圧接する方式で、荷重１５０ｋｇｆ、接触時間１５ｓ
の条件で行ない、試験片に発生したクラック長さを測定
した。
回転しているローラーに５５×４０×１５の板状試験片
を圧接する方式で、荷重１５０ｋｇｆ、接触時間１５ｓ
の条件で行ない、試験片に発生したクラック長さを測定
した。
【００２８】
【実施例】表１に示す化学組成の溶湯（本発明材：Ｂ〜
Ｆ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、比較材：Ａ、Ｇ〜Ｒ）を遠心力鋳
造法（１４０Ｇ）により鋳造し、肉厚１００ｍｍ のリ
ングサンプルを試作し、ショアー硬さ、熱間摩耗及び熱
衝撃試験を行なった。
Ｆ、Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、比較材：Ａ、Ｇ〜Ｒ）を遠心力鋳
造法（１４０Ｇ）により鋳造し、肉厚１００ｍｍ のリ
ングサンプルを試作し、ショアー硬さ、熱間摩耗及び熱
衝撃試験を行なった。
【００２９】
【表１】
【００３０】尚、摩耗試験は、リング材の内層側と外層
側からそれぞれφ５０×１０の試験片を採取し、前記条
件と同一の方法で行なった。
側からそれぞれφ５０×１０の試験片を採取し、前記条
件と同一の方法で行なった。
【００３１】また、熱衝撃試験は、リング材の外層側よ
り前記した板状試験片を採取し、同一の条件で行なった
。
り前記した板状試験片を採取し、同一の条件で行なった
。
【００３２】それら摩耗試験と熱衝撃試験の結果を表２
に示す。表２によれば、本発明材は従来のＮｉ−グレン
材（Ａ材）と比べ、硬さは同程度であるが、耐摩耗性、
耐クラック性ともに著しく向上していることが認められ
る。また、比較材Ｇ〜Ｊ材は本発明の限定をはずれてい
るため、Ｇ、Ｊ材については硬さが不足し、Ｈ材につい
ては炭化物の偏析で外層の耐摩耗性が低下し、Ｉ材につ
いては耐クラック性が低下している。また、比較材Ｋ〜
Ｒ材についてみれば、Ｋ材はＣ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｌ材はＳｉ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｍ材はＭｎ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｎ材はＮｉ量が過多であるため硬さ
、耐摩耗性、耐クラック性ともに低下し、Ｏ材はＣｒ量
が過多であるため耐摩耗性、耐クラック性が低下し、Ｐ
材はＭｏ量が過多であるため耐クラック性が低下し、Ｑ
材はＶ量が不足しているため耐摩耗性、耐クラック性が
低下し、Ｒ材はＶ量が過多であるため耐クラック性が低
下している。
に示す。表２によれば、本発明材は従来のＮｉ−グレン
材（Ａ材）と比べ、硬さは同程度であるが、耐摩耗性、
耐クラック性ともに著しく向上していることが認められ
る。また、比較材Ｇ〜Ｊ材は本発明の限定をはずれてい
るため、Ｇ、Ｊ材については硬さが不足し、Ｈ材につい
ては炭化物の偏析で外層の耐摩耗性が低下し、Ｉ材につ
いては耐クラック性が低下している。また、比較材Ｋ〜
Ｒ材についてみれば、Ｋ材はＣ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｌ材はＳｉ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｍ材はＭｎ量が過多であるため耐ク
ラック性が低下し、Ｎ材はＮｉ量が過多であるため硬さ
、耐摩耗性、耐クラック性ともに低下し、Ｏ材はＣｒ量
が過多であるため耐摩耗性、耐クラック性が低下し、Ｐ
材はＭｏ量が過多であるため耐クラック性が低下し、Ｑ
材はＶ量が不足しているため耐摩耗性、耐クラック性が
低下し、Ｒ材はＶ量が過多であるため耐クラック性が低
下している。
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、生産性、
経済性の優れた遠心力鋳造法を適用しても、偏析等の生
じない耐摩耗性と耐クラック性に優れた圧延用ロール外
層材を得ることができる。
経済性の優れた遠心力鋳造法を適用しても、偏析等の生
じない耐摩耗性と耐クラック性に優れた圧延用ロール外
層材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はＶとＮｂの複合添加量とＣ量とが母材硬
さに及ぼす影響を示す線図である。
さに及ぼす影響を示す線図である。
【図２】図２は遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃ：１．５ 〜 ３．５％，Ｓｉ：１
．５ ％以下，Ｍｎ： １．２％以下，Ｎｉ：５．５
％以下，Ｃｒ：５．５ 〜１２．０％，Ｍｏ：２．０
〜８．０ ％，Ｖ：３．０ 〜１０．０％，Ｎｂ：０．
６ 〜７．０ ％を含有し、且つ下記（１） 式と（２
） 式を満足し、 Ｖ＋ １．８Ｎｂ ≦ ７．５ Ｃ−６．０（％）
…（１）０．２ ≦ Ｎｂ／Ｖ
≦ ０．８ …（
２）残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる圧延用ロール
外層材。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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