JPH0448864B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0448864B2
JPH0448864B2 JP60163725A JP16372585A JPH0448864B2 JP H0448864 B2 JPH0448864 B2 JP H0448864B2 JP 60163725 A JP60163725 A JP 60163725A JP 16372585 A JP16372585 A JP 16372585A JP H0448864 B2 JPH0448864 B2 JP H0448864B2
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JP
Japan
Prior art keywords
less
outer layer
resistance
content
carbide
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60163725A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6223964A (en
Inventor
Yoshihiro Nakagawa
Takashi Hashimoto
Tatsuo Nishida
Takeru Morikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP16372585A priority Critical patent/JPS6223964A/en
Publication of JPS6223964A publication Critical patent/JPS6223964A/en
Publication of JPH0448864B2 publication Critical patent/JPH0448864B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02Shape or construction of rolls
    • B21B27/03Sleeved rolls

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、外層と内層(芯部)とが溶着一体化
された熱間圧延用複合ロール、特にホツトストリ
ツプミルの粗スタンドに供される複合ロールの外
層材として用いられる耐スリツプ性の良好な高ク
ロム鋳鉄材に関する。 (従来の技術) ホツトストリツプミルの粗スタンドに使用され
る複合ロールの外層(圧延使用層)に要求される
性質としては、耐摩耗性、耐事故性、耐肌荒性、
耐スリツプ性(噛込性)等を挙げることができる
が、近年、薄板圧延においては高品質化、省エネ
ルギー化が指向されており、叙上の性質のうち特
に耐摩耗性、耐肌荒性の向上が要望されるに及ん
でいる。 従来、前記外層材としては、特殊鋳鋼、アダマ
イト材、鍛鋼焼入れ材、黒鉛鋼、球状黒鉛鋳鉄、
グレン材等が使用されている(単体ロール材とし
て使用されるものもある。)。また、最近、一部の
ミルでは、仕上スタンド前段圧延ロールとして用
いられる高クロム鋳鉄ロールをそのまま粗スタン
ドに用いている例もある。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、アダマイト材及び前記鋼系の外
層材は硬度がHs55以下であり、耐スリツプ性は
良好であるが、耐摩耗性及び耐肌荒性に問題があ
る。 また、球状黒鉛鋳鉄についてはHs50〜75が使
用されているところもあるが、耐摩耗性、耐クラ
ツク性に劣り、更にまた、グレン材については、
Hs65〜75を使用しているところがあるが、耐ク
ラツク性、耐肌荒性に問題がある。 一方、仕上スタンド前段圧延ロールとして用い
られる高クロム鋳鉄ロールは、圧延材とスリツプ
し易く圧延材への噛み込みが悪いうえ、疲労クラ
ツクを発生し易いという問題がある。 本発明はかかる問題に鑑みなされたものであ
り、耐摩耗性及び耐肌荒性に優れ、更に、優れた
耐スリツプ性及び耐クラツク性を兼備した熱間圧
延用複合ロールの外層材を提供することを目的と
する。 (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、複合ロー
ルの外層材を、重量%で、 C:0.91〜1.2% Ni:0.5〜2.0% Si:0.5〜1.5% Cr:8〜16% Mn:0.5〜1.5% Mo:0.9〜2.5% P:0.08%以下 S:0.06%以下 残部Feおよび通常の不純物からなり、組織が
2次炭化物と焼戻しマルテンサイト及びベイナイ
ト組織からなるマトリツクスとM7C3型の共晶ク
ロムカーバイドとの混合組織で、硬度Hs60〜85
を有する低炭素高クロム鋳鉄材で形成した。 (実施例) まず、本発明の外層材の成分限定理由について
述べる。以下、単位は重量%である。 C:0.91〜1.2% Cは高硬度の(Fe、Cr)7C3型炭化物を安定に
する範囲内でCr含有量とバランスをとりつつ目
的とするカーバイド量により決定されるが、Cが
0.8%未満ではカーバイド量が過少となり耐摩耗
性が不足するため、0.91%以上含有させるのがよ
く、一方1.2%を越えるとカーバイド量が過多と
なり耐スリツプ性、耐肌荒性、耐クラツク性が低
下する。 Si:0.5〜1.5% Siは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、最
低でも0.5%は含有する必要がある。しかし、Si
はオーステナイト中のCの溶解度を下げるので過
度の含有は炭化物の生成を不十分にして硬度が得
難くなると共に、機械的性質の劣化を招来するの
で1.5%以下に押える。 Mn:0.5〜1.5% Mnは溶湯の脱酸のため及び有害なSの除去の
ために最低0.5%は必要である。しかし、1.5%を
越えると機械的性質、特に靭性の劣化が著しくな
る。 P:0.08以下 Pはロール材質においては少ない程望ましい元
素で、材質の脆化を防止するために0.08%以下と
する。 S:0.06%以下 SもPと同様に少ない程望ましく、その含有量
は脆化防止のため0.06%以下にする。 Ni:0.5〜2.0% Niは焼入性を向上させ積極的に硬度調整を計
るために含有されるもので、その含有量が0.5%
未満では充分な効果がなく、一方2.0%を越えて
含有されるとオーステナイトを安定化して残留オ
ーステナイトを増加させ、鋳造後の熱処理による
硬度調整を困難にする。 Cr:8〜16% Crは強靭性と耐摩耗性を向上させるために含
有されるが、高硬度の(Fe、Cr)7C3型カーバイ
ドを得るためには、C含有量とバランスさせる必
要がある。本発明のC含有量では、Cr8%未満で
は前記M7C3型のカーバイドを十分得ることがで
きず、一方、16%を越えて含有されるとM23C6
の炭化物量が増加する。この炭化物はM7C3型炭
化物に比べて硬度が低いので、充分な耐摩耗性が
得られ難くなる。 Mo:0.9〜2.5% Moは焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に
入り、炭化物硬度を高めるのに有効であるが、そ
の含有量が0.8%未満ではこのような効果が少な
いため、0.9%以上含有させるのがよく、一方2.5
%を越えて含有されるとオーステナイトが安定化
し、硬度が得難くなる。 本発明に係る外層材は、以上の成分のほか残部
Feおよび通常の不純物で形成される。 前記外層材は、従来の高クロム鋳鉄の場合と同
様に、複合ロールに鋳造された後、高温拡散焼
鈍、焼入れ焼戻し熱処理に供される。 すなわち、C含有量の高い高クロムステイール
においては鋳放しでマトリツクスはオーステナイ
ト組織を呈しているが耐肌荒性、耐摩耗性の点で
ロール材としては適さない。このオーステナイト
組織をマルテンサイトあるいはベイナイト組織に
変態させるにはこのオーステナイトを不安定化す
る必要がある。すなわち、Ac1点以上の温度に保
持する事によつてマトリツクス中に、Cr炭化物
が析出し、マトリツクス中のC、Cr濃度が下が
る。Cr炭化物の形態はその保持温度によつて異
なり、950℃以上がM7C3型の形態をとり易い。 焼入れ組織を得る為には冷却速度はCCTでPs
線と交差しない臨界冷却速度以上が必要である。
高クロム系の場合、比較的遅い冷却でもPs線と
は交差しないが250℃/Hrの冷却速度は必要であ
る。また、焼戻しは熱的に安定な組織を得ると同
時に、製品硬度とのバランスから400〜600℃が適
当である。また歪取り熱処理はロールに発生する
熱応力とのバランスでロールの残留応力を低減す
るため、400〜600℃が適当である。 以上の熱処理の結果、外層材の組織は、マトリ
ツクスと共晶カーバイド(M7C3型)の混合組織
となり、マトリツクス組織は析出した2次炭化物
(M7C3型)と焼戻しマルテンサイト及びベイナイ
ト組織となり、また硬度はHs60〜85となる。 粗スタンド用圧延ロールは、耐摩耗性、耐肌荒
性、耐スリツプ性が特に要求されるが、Hs60未
満では耐摩耗性に劣り、一方、Hs85を越えると
焼入れ組織が残るため、熱影響の大きい粗スタン
ドの使用では耐肌荒性が問題となる。また、耐ス
リツプ性は硬度よりむしろC含有量により左右さ
れることが本発明者により確かめられているが、
本発明の低C%では問題は生じない。 本発明の外層材を用いた複合ロールの内層材
(軸芯材)としては、強靭性に優れたダクタイル
鋳鉄、高級鋳鉄、黒鉛鋼等から適宜選択される。
例えば、好適なダクタイル鋳鉄としては下記成分
(重量%)のものを例示できる。 C:3.0〜3.8% Ni:2.0%以下 Si:1.6〜3.0% Cr:1.5%以下 Mn:1.0%以下 Mo:1.0%以下 P:0.1%以下 Mg:0.02〜0.1% S:0.02%以下 残部実質的にFe 上記成分で、Crは内層材の材質面からは低い
程望ましいが、外層の内面の一部を溶かして軸芯
材と溶着させるにはある程度の混入拡散は回避で
きない。上記成分では、黒鉛化促進元素Siを1.6
〜3.0%含有しているので、このSi範囲では1.5%
まで許容される。1.5%を越えるとSiをより多く
含有させてセメンタイトが過多となり、強靭性の
劣化が著しくなる。尚、他の成分限定理由を下記
に記す。 C:3.0〜3.8% Cが3.0%未満の場合、外層から混入して来る
Crにより、材質のチル化が著しく強靭性低下に
つながり、また3.8%を越える黒鉛化が進み、内
層材の強度不足と共にネツク硬度が低下し、ネツ
ク部が使用中に肌荒れを起こしやすくなる。 Si:1.6〜3.0% Siが1.6%未満の場合、黒鉛化が悪くセメンタ
イトが多く析出し、内層の強度劣化につながり、
3.0%を越えると黒鉛化が促進され強度劣化を来
す。 Mn:1.0%以下 MnはSと結合しMnSとしてSの悪影響を除く
が、1.0%を越えると材質の劣化作用が著しい。 P:0.1%以下 溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にす
るため低い程望ましく、コスト面から0.1%以下
とする。 S:0.02%以下 Pと同様低い程望ましく、かつ内層材はダクタ
イル鋳鉄材であるため、黒鉛を球状化するために
は球状化阻害元素であるSを0.02%以下にするこ
とが必要である。 Ni:2.0%以下 黒鉛の安定化と強靭性の点から添加するが、20
%を越えても顕著な効果はなく、かつ原価的な面
から2.0%以下とする。 Mo:1.0%以下 Moは黒鉛の晶出を阻害するので望ましくない
が、実害のない範囲として1.0%以下とする。 Mg:0.02〜0.1% 黒鉛球状化のためには0.02%は必要で、これ未
満では球状化不良となり、強靭なダクタイル鋳鉄
が得られない。しかし、0.1%を越えるとMgのチ
ル化作用及びドロスの点で望ましくない。 また、前記ダクタイル鋳鉄の内層材を用いた場
合、外層から内層にCrが混入拡散して内層材質
が高Cr化し、強靭性が劣化するのを確実に防止
するために、下記の特定組成(重量%)の鋳鉄材
からなる中間層を両者の間に介在させることが有
効である。 C:1.0〜2.5% Ni:1.5%以下 Si:0.5〜1.5% Cr:3〜10%以下 Mn:0.5〜1.5% Mo:1.0%以下 P:0.1%以下 残部実質的にFe S:0.1%以下 上記中間層の成分限定理由を以下に記す。 C:1.0〜2.5% Cは外層のCrが中間層溶湯によつて溶かされ
てこれが完全に均一混合したとすると、中間層の
Crは合計3〜10%になる。C含有量が1.0%未満
では中間層の鋳込み温度が高くなり、外層が溶か
され易くなつてCr%が更に上省し、Crが軸芯材
に拡散するのを防止するための中間層の意味がな
くなり、また、C含有量が2.5%を越えると炭化
物が多くなり、中間層自体が靭性に欠け中間層を
設けた意味がなくなる。よつてCは1.0〜2.5%と
する。 Si:0.5〜1.5% 溶湯の脱酸のため0.5%は必要である。1.5%を
越えると脆くなり、機械的性質の劣化を招来す
る。 Mn:0.5〜1.5% Siと同様の作用があり、かつ、MnSとなつて
Sの悪影響をなくすため、0.5%は必要であるが、
1.5%を越えて含有されるとその効果も飽和し、
そして、機械的性質の劣化を招来する。 P:0.1%以下 Pは溶湯の流動性を高めるが、ロール材におい
ては材質の靭性を低下させるので0.1%以下とす
る。 S:0.1%以下 Pと同様にロールの材質を脆弱にするので、実
害のない含有量として0.1%以下とする。 Ni:1.5%以下 Niは焼入性、靭性を付与するために含有させ
るのであり、積極的に添加しなくても外層から混
入して0.3%以上になるが、1.5%までの含有では
問題はなく、この効果がある。しかし、その含有
量が1.5%を越えると焼入性が良く、基地が硬く
なり過ぎて、靭性の面、また残留応力の面から望
ましくない。よつて、Ni含有量は1.5%以下とす
る。 Cr:3〜10%以下 Crは中間層を設ける意義からは低い方が望ま
しいが、中間層の鋳込前の取鍋の化学組成として
は工業的に制御し易い1.0%未満とするのがよい。
この場合、鋳込後の組成では外層から入つてくる
Crが加わつてCr含有量が3〜10%と高くなる。
10%を越えると中間層自身の材質劣化が著しくな
る。また、既述した内層材のCrを1.5%以下に押
えるためには中間層のCrは3〜10%の範囲に鋳
造条件で調整する必要がある。従つて、Cr含有
量は3〜10%とする。 Mo:1.0%以下 MoはNiと同様な作用があり、1.0%を越えて
含有されると中間層が硬くなり過ぎるので、この
含有量は1.0%以下とする。 叙上の中間層を用いた場合では、外層から内層
へのCrの混入拡散を確実に防止できるほか、境
界部の脆化を有効に防止できる。すなわち、中間
層を用いないときは、境界部は外層の低C%と内
層の高C%の中間的な組成(比較的高C%、高
Cr%)となり、外層と内層の境界にカーバイド
が層状に晶出し、境界部が脆化するが、この層状
カーバイドの晶出を中間層の介在により阻止する
ことができる。 次に前記複合ロールの製造方法について言及す
る。 一般に、複合ロールの製造方法としては、遠心
力鋳造法を利用するのが簡単である。すなわち、
第1図に示すように、まず所定の遠心力鋳造用鋳
型に上記外層材溶湯を鋳込んで外層Aを遠心力鋳
造し、更に場合によつては、中間層を外層Aの内
面に遠心力鋳造し、しかる後第2図の如く、この
鋳型を垂直もしくは傾斜状に起立して、外層Aを
有する鋳型内に強靭性に富む適宜の内層材溶湯を
鋳込み、外層Aと内層Bとを溶着一体化せしめた
複合ロールを鋳造するのである。かくして内層は
耐折損性に優れる材料で形成され、一方外層は耐
スリツプ性、耐摩耗性等に優れる一体複合ロール
が得られる。 なお第1図において、1は遠心力鋳造用金型、
2はネツク部形成のための砂型、3は回転ローラ
ー、4は駆動モーター、5は注湯樋、6は取鍋を
示し、また第2図において、7は定盤、8はせき
鉢を示している。 次に具体的実施例を掲げて説明する。 実施例 1 胴径900mm×胴長1500mm(全長3800mm)の2層
複合ロールの製造実施例 (1) 3mm厚さのレジンサイドの塗型が内面に形成
された遠心力鋳造用金型をGNo.で140として回
転させ、第1図の如く、第1表に示す外層材溶
湯を1530℃で厚さ100mmになるよう鋳込んだ。 (2) 22分後に金型の回転を停止し、第2図の如く
垂直に立てた後、外層鋳込開始から27分後に第
1表に示す内層材(ダクタイル鋳鉄)溶湯を
12Ton鋳込んだ。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a composite roll for hot rolling in which an outer layer and an inner layer (core) are welded and integrated, particularly an outer layer material of a composite roll used in a roughing stand of a hot strip mill. This invention relates to a high chromium cast iron material with good slip resistance used as a material. (Prior art) The properties required for the outer layer (rolling layer) of a composite roll used in the roughing stand of a hot strip mill include wear resistance, accident resistance, roughness resistance,
For example, slip resistance (biting resistance) can be mentioned, but in recent years, the trend in thin plate rolling has been to improve quality and save energy. There is a need for improvement. Conventionally, the outer layer materials include special cast steel, adamite material, hardened forged steel material, graphite steel, spheroidal graphite cast iron,
Grain materials are used (some are also used as single roll materials). Furthermore, recently, in some mills, high chromium cast iron rolls used as rolling rolls before the finishing stand are used as they are in the roughing stand. (Problems to be Solved by the Invention) However, the hardness of the adamite material and the steel-based outer layer material is Hs55 or less, and although the slip resistance is good, there are problems in wear resistance and roughness resistance. . In addition, Hs50-75 is used in some places for spheroidal graphite cast iron, but it has poor wear resistance and crack resistance.
Some companies use Hs65-75, but they have problems with crack resistance and rough skin resistance. On the other hand, high chromium cast iron rolls used as rolling rolls in the front stage of the finishing stand have problems in that they tend to slip against the rolled material, have poor bite into the rolled material, and are prone to fatigue cracks. The present invention has been made in view of such problems, and provides an outer layer material for a composite roll for hot rolling that has excellent wear resistance and roughness resistance, and also has excellent slip resistance and crack resistance. The purpose is to (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention makes the outer layer material of the composite roll as follows: C: 0.91 to 1.2% Ni: 0.5 to 2.0% Si: 0.5 to 1.5% Cr: 8-16% Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.9-2.5% P: 0.08% or less S: 0.06% or less The balance consists of Fe and normal impurities, and the structure is composed of secondary carbide, tempered martensite, and bainite structure. It has a mixed structure of matrix and M7C3 type eutectic chromium carbide, and has a hardness of Hs60~85 .
Made of low carbon, high chromium cast iron material. (Example) First, the reason for limiting the components of the outer layer material of the present invention will be described. Hereinafter, the unit is weight %. C: 0.91 to 1.2% C is a high hardness (Fe, Cr) 7 C It is determined by the desired amount of carbide while maintaining a balance with the Cr content within the range that stabilizes the type 3 carbide.
If it is less than 0.8%, the amount of carbide will be too low and the wear resistance will be insufficient, so it is better to contain it at 0.91% or more.On the other hand, if it exceeds 1.2%, the amount of carbide will be too large and the slip resistance, roughness resistance, and crack resistance will deteriorate. descend. Si: 0.5-1.5% Si is an element necessary for deoxidizing the molten metal, and must be contained at least 0.5%. However, Si
Since C lowers the solubility of C in austenite, excessive content will result in insufficient carbide formation, making it difficult to obtain hardness and deteriorating mechanical properties, so it should be kept at 1.5% or less. Mn: 0.5-1.5% Mn is required at least 0.5% for deoxidizing the molten metal and removing harmful S. However, if it exceeds 1.5%, mechanical properties, particularly toughness, will deteriorate significantly. P: 0.08 or less P is an element that is preferably as small as possible in the roll material, and should be kept at 0.08% or less to prevent embrittlement of the material. S: 0.06% or less Like P, the lower the S content, the more desirable it is, and the content should be 0.06% or less to prevent embrittlement. Ni: 0.5-2.0% Ni is contained to improve hardenability and actively adjust hardness, and its content is 0.5%.
If the content is less than 2.0%, there will be no sufficient effect, while if the content exceeds 2.0%, it will stabilize austenite and increase residual austenite, making it difficult to adjust the hardness by heat treatment after casting. Cr: 8 to 16% Cr is contained to improve toughness and wear resistance, but in order to obtain high hardness (Fe, Cr) 7 C 3 type carbide, it is necessary to balance it with the C content. There is. Regarding the C content of the present invention, if the C content is less than 8%, it is not possible to obtain a sufficient amount of the above-mentioned M 7 C 3 type carbide, whereas if the C content exceeds 16%, the amount of M 23 C 6 type carbide increases. . Since this carbide has a lower hardness than the M 7 C 3 type carbide, it becomes difficult to obtain sufficient wear resistance. Mo: 0.9 to 2.5% Mo increases tempering resistance and at the same time enters into the carbide and is effective in increasing carbide hardness, but if the content is less than 0.8%, this effect is small, so if it is contained at 0.9% or more. It is better to let 2.5
If the content exceeds %, austenite becomes stabilized and hardness becomes difficult to obtain. In addition to the above components, the outer layer material according to the present invention contains the remaining components.
Formed with Fe and normal impurities. The outer layer material is cast into a composite roll and then subjected to high-temperature diffusion annealing and quenching and tempering heat treatment, as in the case of conventional high chromium cast iron. That is, in high chromium steel with a high C content, the matrix exhibits an austenitic structure when as cast, but it is not suitable as a roll material in terms of roughness resistance and wear resistance. In order to transform this austenite structure into a martensite or bainite structure, it is necessary to destabilize this austenite. That is, by maintaining the temperature at Ac 1 point or higher, Cr carbide precipitates in the matrix, and the C and Cr concentrations in the matrix decrease. The form of Cr carbide varies depending on the holding temperature, and it tends to take the M 7 C 3 type form at temperatures above 950°C. In order to obtain a hardened structure, the cooling rate is Ps in CCT.
A critical cooling rate or higher that does not cross the line is required.
In the case of high chromium systems, the Ps line does not cross even with relatively slow cooling, but a cooling rate of 250°C/Hr is required. Furthermore, tempering is preferably performed at a temperature of 400 to 600°C in view of the balance between obtaining a thermally stable structure and the hardness of the product. In addition, in order to reduce the residual stress of the roll in balance with the thermal stress generated in the roll, the appropriate temperature for the strain relief heat treatment is 400 to 600°C. As a result of the above heat treatment, the structure of the outer layer material becomes a mixed structure of matrix and eutectic carbide (M 7 C 3 type), and the matrix structure consists of precipitated secondary carbide (M 7 C 3 type), tempered martensite, and bainite. It has a hardness of Hs60-85. Rolls for rough stands are particularly required to have wear resistance, roughness resistance, and slip resistance, but if Hs is less than 60, the wear resistance is poor, while if Hs exceeds 85, a quenched structure remains, making it difficult to be affected by heat. Roughness resistance becomes an issue when using large rough stands. Furthermore, the inventor has confirmed that slip resistance is influenced by C content rather than hardness;
No problems arise with the low C% of the present invention. The inner layer material (shaft core material) of the composite roll using the outer layer material of the present invention is appropriately selected from ductile cast iron, high grade cast iron, graphite steel, etc., which have excellent toughness.
For example, suitable ductile cast iron includes the following components (wt%): C: 3.0 to 3.8% Ni: 2.0% or less Si: 1.6 to 3.0% Cr: 1.5% or less Mn: 1.0% or less Mo: 1.0% or less P: 0.1% or less Mg: 0.02 to 0.1% S: 0.02% or less The balance is real Among the above components, Cr is desirably as low as possible from the viewpoint of the material quality of the inner layer material, but some degree of mixing and diffusion cannot be avoided in order to melt a part of the inner surface of the outer layer and weld it to the shaft core material. In the above ingredients, the graphitization promoting element Si is 1.6
~3.0%, so in this Si range it is 1.5%
It is allowed up to If it exceeds 1.5%, Si will be contained in a larger amount and cementite will be excessive, resulting in a significant deterioration in toughness. In addition, other reasons for limiting the components are described below. C: 3.0-3.8% If C is less than 3.0%, it will be mixed in from the outer layer
Cr causes the material to chill, which leads to a significant decrease in toughness, and graphitization of more than 3.8% progresses, resulting in insufficient strength of the inner layer material and a decrease in neck hardness, making the neck part more likely to become rough during use. Si: 1.6-3.0% If Si is less than 1.6%, graphitization is poor and a lot of cementite precipitates, leading to deterioration of the strength of the inner layer.
If it exceeds 3.0%, graphitization will be promoted and strength will deteriorate. Mn: 1.0% or less Mn combines with S and forms MnS to eliminate the adverse effects of S, but if it exceeds 1.0%, the material deteriorates significantly. P: 0.1% or less It increases the fluidity of the molten metal, but since it makes the material brittle, it is preferable to have it as low as possible, and from a cost perspective it should be 0.1% or less. S: 0.02% or less Similar to P, the lower the content, the more desirable it is, and since the inner layer material is ductile cast iron, in order to spheroidize graphite, it is necessary to reduce S, which is an element that inhibits spheroidization, to 0.02% or less. Ni: 2.0% or less Added for stabilization and toughness of graphite, but 2.0% or less
There is no noticeable effect even if it exceeds 2.0%, and from a cost perspective, it should be kept at 2.0% or less. Mo: 1.0% or less Mo is undesirable because it inhibits graphite crystallization, but it should be kept at 1.0% or less as long as it does not cause any actual damage. Mg: 0.02 to 0.1% 0.02% is necessary for graphite spheroidization, and if it is less than this, spheroidization will be poor and strong ductile cast iron will not be obtained. However, if it exceeds 0.1%, it is undesirable in terms of Mg's chilling effect and dross. In addition, when using the inner layer material of ductile cast iron, in order to reliably prevent Cr from mixing and diffusing from the outer layer to the inner layer, increasing the Cr content of the inner layer material and deteriorating its toughness, the following specific composition (weight It is effective to interpose an intermediate layer made of cast iron material (%) between the two. C: 1.0 to 2.5% Ni: 1.5% or less Si: 0.5 to 1.5% Cr: 3 to 10% or less Mn: 0.5 to 1.5% Mo: 1.0% or less P: 0.1% or less The balance is substantially Fe S: 0.1% or less The reasons for limiting the components of the intermediate layer are described below. C: 1.0 to 2.5% C: If the outer layer Cr is melted by the middle layer molten metal and mixed completely uniformly, C will be the middle layer molten metal.
Cr will be 3-10% in total. If the C content is less than 1.0%, the casting temperature of the intermediate layer will be high, and the outer layer will be easily melted, causing the Cr% to further increase.The purpose of the intermediate layer is to prevent Cr from diffusing into the shaft core material. Moreover, if the C content exceeds 2.5%, the amount of carbides increases, and the intermediate layer itself lacks toughness, so there is no point in providing the intermediate layer. Therefore, C should be 1.0 to 2.5%. Si: 0.5-1.5% 0.5% is necessary for deoxidizing the molten metal. If it exceeds 1.5%, it becomes brittle and causes deterioration of mechanical properties. Mn: 0.5-1.5% 0.5% is necessary because it has the same effect as Si and converts into MnS to eliminate the negative effects of S.
If the content exceeds 1.5%, the effect will be saturated,
This leads to deterioration of mechanical properties. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal, but in roll materials it reduces the toughness of the material, so it should be kept at 0.1% or less. S: 0.1% or less Like P, it makes the roll material brittle, so the content should be 0.1% or less without causing any actual damage. Ni: 1.5% or less Ni is included to impart hardenability and toughness, and even if it is not actively added, it will be mixed in from the outer layer and become 0.3% or more, but if it is contained up to 1.5%, there will be no problem. It has this effect. However, if the content exceeds 1.5%, the hardenability is good, but the matrix becomes too hard, which is undesirable from the viewpoint of toughness and residual stress. Therefore, the Ni content should be 1.5% or less. Cr: 3 to 10% or less A lower Cr content is desirable from the point of view of providing the intermediate layer, but the chemical composition of the ladle before casting the intermediate layer is preferably less than 1.0%, which is easy to control industrially. .
In this case, the composition after casting is such that it enters from the outer layer.
When Cr is added, the Cr content increases to 3 to 10%.
If it exceeds 10%, the material deterioration of the intermediate layer itself will become significant. Furthermore, in order to suppress the Cr content of the inner layer material to 1.5% or less, the Cr content of the intermediate layer must be adjusted to a range of 3 to 10% under casting conditions. Therefore, the Cr content is set to 3 to 10%. Mo: 1.0% or less Mo has the same effect as Ni, and if it is contained in an amount exceeding 1.0%, the intermediate layer will become too hard, so this content should be 1.0% or less. When the intermediate layer described above is used, not only can mixing and diffusion of Cr from the outer layer to the inner layer be reliably prevented, but also embrittlement at the boundary can be effectively prevented. That is, when no intermediate layer is used, the boundary part has an intermediate composition between the low C% of the outer layer and the high C% of the inner layer (relatively high C%, high C%).
Cr%), carbide crystallizes in a layered manner at the boundary between the outer layer and the inner layer, and the boundary becomes brittle, but the crystallization of this layered carbide can be prevented by the interposition of the intermediate layer. Next, a method for manufacturing the composite roll will be described. Generally, as a method for manufacturing composite rolls, it is easy to use centrifugal casting. That is,
As shown in Fig. 1, first, the outer layer material molten metal is poured into a predetermined centrifugal force casting mold to centrifugally cast the outer layer A, and in some cases, the intermediate layer is cast on the inner surface of the outer layer A by centrifugal force. After that, as shown in Fig. 2, the mold is stood vertically or inclined, and a suitable molten metal of the inner layer material with high toughness is poured into the mold having the outer layer A, and the outer layer A and the inner layer B are welded. An integrated composite roll is cast. Thus, an integral composite roll is obtained in which the inner layer is made of a material with excellent breakage resistance, while the outer layer has excellent slip resistance, abrasion resistance, etc. In Fig. 1, 1 is a centrifugal casting mold;
2 is a sand mold for forming a neck portion, 3 is a rotating roller, 4 is a drive motor, 5 is a pouring gutter, and 6 is a ladle. In addition, in Fig. 2, 7 is a surface plate, and 8 is a weir bowl. ing. Next, specific examples will be listed and explained. Example 1 Manufacturing example of a two-layer composite roll with a body diameter of 900 mm and a body length of 1500 mm (total length 3800 mm) (1) A centrifugal casting die with a 3 mm thick resin side coating formed on the inner surface was made into a G No. As shown in Fig. 1, the molten metal for the outer layer shown in Table 1 was cast at 1530°C to a thickness of 100 mm. (2) After 22 minutes, stop the rotation of the mold and stand it vertically as shown in Figure 2. After 27 minutes from the start of outer layer casting, pour the molten metal of the inner layer material (ductile cast iron) shown in Table 1.
12Ton was cast.

【表】 (3) 鋳造から3日後に型をばらして、粗加工後、
変態点以上の高温状態に拡散焼鈍し、その後焼
入れ、焼戻し熱処理を施した。 (4) 所定の寸法に機械加工した後の製品ロールの
外層厚さは70〜73mm、表面硬度はHs76〜78で
あつた。また、内層のCrは、外層内面が平均
約15mm溶かされて、外層のCrの一部が内層に
混入拡散したため、溶湯成分より0.6%上昇し、
Cr:0.66%であつた。 (5) 前記複合ロールを仕上げ加工した後、実際の
ホツトストリツプミル粗スタンドに使用した結
果、7000〜7200Ton/mmの実績が得られた。従
来のアダマイトロール(Hs52前後)の圧延成
績は平均4000Ton/mmであるから、本ロールは
従来に対し約1.8倍のTon/mmの向上が図られ、
ロール原単位の大幅な向上につながつた。 また、耐スリツプ性、噛込性についてもアダ
マイトロールに比べて問題はなく、また、肌
荒、クラツクについて全く問題がなかつた。 更に、粗スタンドのアダマイトロールによく
発生するスケールの巻込みによる凹みも、硬度
が高いため全く認められず良好であつた。 実施例 2 胴径900mm×胴長1500mm(全長3800mm)の三層
複合ロールの製造実施例 (1) 実施例1と同様の製造条件で、第2表の外層
材溶湯を厚さ100mmになるように鋳込んだ後、
外層の内面の一部が未凝固状態のとき(外層の
鋳込開始から14分後)、該外層の内面に引きつ
づき第2表の中間層材溶湯を厚さ25mm鋳込ん
だ。 (2) 中間層が完全に凝固した後(外層鋳込開始か
ら30分後)、金型の回転を停止し、垂直に立て
て、第2表の内層材溶湯を鋳込んだ。
[Table] (3) Three days after casting, the mold was taken apart and after rough processing,
Diffusion annealing was performed at a high temperature above the transformation point, followed by quenching and tempering heat treatment. (4) After being machined to predetermined dimensions, the outer layer thickness of the product roll was 70 to 73 mm, and the surface hardness was Hs76 to 78. In addition, the Cr content in the inner layer increased by 0.6% compared to the molten metal component because the inner surface of the outer layer was melted by an average of about 15 mm, and some of the Cr in the outer layer was mixed and diffused into the inner layer.
Cr: 0.66%. (5) After finishing the composite roll, it was used in an actual roughing stand of a hot strip mill, and results of 7000 to 7200 Ton/mm were obtained. The average rolling performance of conventional Adamite rolls (around Hs52) is 4000Ton/mm, so this roll has an approximately 1.8 times improvement in Ton/mm compared to the conventional roll.
This led to a significant improvement in roll consumption. In addition, there were no problems with slip resistance or biting property compared to Adamitrol, and there were no problems with rough skin or cracks. Furthermore, the roll was good, with no dents caused by scale entrainment that often occur in rough-stand Adamite rolls due to its high hardness. Example 2 Manufacturing example of a three-layer composite roll with a body diameter of 900 mm x body length of 1500 mm (total length 3800 mm) (1) Under the same manufacturing conditions as in Example 1, the molten metal of the outer layer material shown in Table 2 was made to have a thickness of 100 mm. After casting into
When a part of the inner surface of the outer layer was in an unsolidified state (14 minutes after the start of casting of the outer layer), the molten metal of the intermediate layer material shown in Table 2 was continuously cast onto the inner surface of the outer layer to a thickness of 25 mm. (2) After the intermediate layer was completely solidified (30 minutes after the start of casting the outer layer), the rotation of the mold was stopped, the mold was stood vertically, and the molten inner layer material shown in Table 2 was poured.

【表】 (3) 鋳造から3日後に型をばらして、粗加工後、
変態点以上の高温状態に拡散焼鈍し、その後焼
入れ、焼戻し熱処理を施した。 (4) 所定の寸法に機械加工した後の製品ロールの
外層厚さは69〜73mm、中間層厚さは23〜26mmで
あり、外層表面硬度はHs77であつた。また、
中間層のCr含有量は外層からのCrの混入拡散
により4.67%、内層のそれは0.33%であつた。 (5) 前記ロールから、各層の境界面が軸方向に対
して45度となるようにして丸棒試験片を採取し
て圧縮強度を調べた。 その結果、本実施例の外層と中間層との境界
部の45度方向の圧縮強度は187.1Kg/mm2、中間
層と内層との境界部のそれは175.7Kg/mm2であ
つた。 比較のために、前記外層材溶湯と内層材溶湯
を用いて、両者を直接溶着した2層複合ロール
を鋳造したが、この場合の外層と内層との境界
部45度方向の圧縮強度は約145Kg/mm2であり、
前記実施例の圧縮強度に比べて相当低い値であ
つた。 また、前記強度試験の際、本発明実施例では
外層・内層の直接溶着で認められた境界の脆化
に起因する境界部での滑り現象は全く認められ
なかつた。 (発明の効果) 以上説明した通り、本発明に係る高クロム鋳鉄
は、C:0.8〜1.2%と低く押えているにも拘ら
ず、十分な(Fe、Cr)7C3型の高温でも安定な高
硬度カーバイドを晶出させるように他の成分を特
定範囲に規制すると共にマトリツクスを2次炭化
物と焼戻しマルテンサイト及びベイナイト組織と
によつて形成しているので、熱間圧延に要求され
る耐摩耗性及び耐肌荒性を損なうことなく、耐ス
リツプ性の向上を図ることができ、更にカーバイ
ドが過度にならないため、耐クラツク性の向上を
も図ることができる。 このように、本発明の外層材は、優れた耐摩耗
性、耐肌荒性を具備すると共に、耐スリツプ性、
耐クラツク性も良好であるので、これらの性質が
共に要求される熱間圧延分野、例えばホツトスト
リツプミルの粗スタンドの複合ロールの外層材と
して利用価値は著大である。
[Table] (3) Three days after casting, the mold was taken apart and after rough processing,
Diffusion annealing was performed at a high temperature above the transformation point, followed by quenching and tempering heat treatment. (4) After being machined to predetermined dimensions, the outer layer thickness of the product roll was 69 to 73 mm, the intermediate layer thickness was 23 to 26 mm, and the outer layer surface hardness was Hs77. Also,
The Cr content in the intermediate layer was 4.67% due to mixing and diffusion of Cr from the outer layer, and that in the inner layer was 0.33%. (5) A round bar test piece was taken from the roll so that the boundary surface of each layer was at 45 degrees with respect to the axial direction, and the compressive strength was examined. As a result, the compressive strength in the 45 degree direction at the boundary between the outer layer and the intermediate layer in this example was 187.1 Kg/mm 2 , and that at the boundary between the intermediate layer and the inner layer was 175.7 Kg/mm 2 . For comparison, a two-layer composite roll was cast using the molten metal for the outer layer material and the molten metal for the inner layer material, in which both were directly welded. In this case, the compressive strength in the 45-degree direction at the boundary between the outer layer and the inner layer was approximately 145 kg. / mm2 ,
This value was considerably lower than the compressive strength of the previous example. Further, during the strength test, in the examples of the present invention, no slipping phenomenon at the boundary caused by the embrittlement of the boundary observed due to direct welding of the outer layer and the inner layer was observed. (Effects of the Invention) As explained above, the high chromium cast iron according to the present invention has sufficient (Fe, Cr) 7 C and is stable even at high temperatures of type 3 , despite having a low C content of 0.8 to 1.2%. Other components are controlled within specific ranges to crystallize high-hardness carbide, and the matrix is formed of secondary carbide, tempered martensite, and bainite structure, so it has the resistance required for hot rolling. Slip resistance can be improved without impairing abrasion resistance and roughness resistance, and since the carbide content is not excessive, crack resistance can also be improved. As described above, the outer layer material of the present invention has excellent abrasion resistance and roughness resistance, as well as slip resistance and
Since it also has good crack resistance, it has great utility in the field of hot rolling where both of these properties are required, for example as an outer layer material for composite rolls of rough stands in hot strip mills.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は複合ロールの製造工程を示
す遠心力鋳造用鋳型の断面図である。
1 and 2 are cross-sectional views of a centrifugal casting mold showing the manufacturing process of a composite roll.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 重量%で、 C:0.91〜1.2% Si:0.5〜1.5% Mn:0.5〜1.5% P:0.08%以下 S:0.06%以下 Ni:0.5〜2.0% Cr:8〜16% Mo:0.9〜2.5% 残部Feおよび通常の不純物からなり、組織が
2次炭化物と焼戻しマルテンサイト及びベイナイ
ト組織からなるマトリツクスとM7C3型の共晶ク
ロムカーバイドとの混合組織で、硬度Hs60〜85
を有する低炭素高クロム鋳鉄材であつて、耐摩耗
性、耐肌荒性、耐クラツク性及び耐スリツプ性の
優れたロール材であることを特徴とする熱間圧延
用複合ロールの外層材。
[Claims] 1% by weight: C: 0.91-1.2% Si: 0.5-1.5% Mn: 0.5-1.5% P: 0.08% or less S: 0.06% or less Ni: 0.5-2.0% Cr: 8-16 % Mo: 0.9 to 2.5% The balance consists of Fe and normal impurities, and the structure is a mixed structure of a matrix consisting of secondary carbide, tempered martensite, and bainite structure, and M7C3 type eutectic chromium carbide, and has a hardness of Hs60. ~85
1. An outer layer material for a composite roll for hot rolling, which is a low carbon, high chromium cast iron material having excellent wear resistance, roughness resistance, crack resistance and slip resistance.
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