JPH0456087B2

JPH0456087B2 -

Info

Publication number: JPH0456087B2
Application number: JP62301110A
Authority: JP
Inventors: Mototaka Sakashita; Akira Yoshitake
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1992-09-07
Also published as: JPH01142019A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、二相ステンレス鋼からなる製紙用サ
クシヨンロール胴部材の製造方法に関する。〔従来の技術〕製紙工程において抄紙された湿潤紙の脱水処理
に使用されるサクシヨンロールの胴部材は、厚肉
大径の長尺部材であり、その周面には、湿潤紙か
ら搾出される水分を吸引排除するための多数の小
孔（サクシヨンホール、孔径、約４〜５mm）が、
約20〜50％もの開口率（ロール１本当たりの孔数
は数十万個に及ぶ）を以て穿設されている。上記サクシヨンロール胴部材は、プレスロール
の押圧作用により湿潤紙から搾出される水分（高
濃度の塩素イオン、約100ppmを含む強酸性腐食
液）に対する腐食抵抗性とプレスロールのニツプ
圧（線圧約50〜100KN／ｍ）の反復作用に耐
え得る強靱性を必要とする。二相ステンレス鋼は、一般耐食性にすぐれてい
ると共に、オーステナイト−フエライト二相の共
存組織による適度の強度と靱性を兼備した耐食材
料として知られ、サクシヨンロール胴部材として
使用されている。二相ステンレス鋼からなるサクシヨンロール胴
部材は、遠心力鋳造により形成された円筒体を素
材とし、これに粗機械加工を加え、溶体化熱処理
を施したうえ、サクシヨンホールの穿孔加工と仕
上機械加工を加えて制作される。溶体化熱処理
（固溶化熱処理）は、クロム炭化物等の固溶、σ
相や金属間化合物相の消滅等と合金元素の均一拡
散固溶等を目的とする熱処理であり、固溶化温度
からの冷却は、降温途中でのクロム炭化物の粒界
析出等を阻止するために急冷（好ましくは水冷）
とされ、溶体化熱処理によつて所期の材料特性が
発現される。〔発明が解決しようとする課題〕サクシヨンロールの胴部材は上記のように周面
に多数の小孔が開口した厚肉大径の中空筒体で、
高濃度の塩素イオンを含有する強酸性腐食液の接
触とプレスロールの高ニツプ圧の作用下に使用さ
れる部材であるので、腐食疲労等による析損事故
等を抑制防止し長期の安定使用を確保するために
は、良好な耐食性を維持しつつ耐力を高めること
が要求される。また、厚肉大径部材であるため、
溶体化熱処理効果を十分に発現させるべく水冷に
よる急速冷却を加えると、不可避的に大きな残留
応力が生じ、これは実機使用時のニツプ圧の重畳
作用により胴部材の損傷を早める原因となるの
で、残留応力は可及的に少なくしておくことが望
まれる。本発明は、上記に鑑み、二相ステンレス鋼から
なる製紙用サクシヨンロールの胴部材についてそ
の耐久性を改良するための新たな製造方法を提供
するものである。〔課題を解決するための手段および作用〕本発明の製紙用サクシヨンロール胴部材の製造
方法は、Ｃ：0.08％以下、Si：0.2〜２％、Mn：
0.2〜２％、Cr：20％以上、23％未満、Ni：４〜
６％、Mo：１〜５％、Cu：0.2〜１％、Co：0.2
〜４％、Ｎ：0.05〜0.25％、残部実質的にFeから
なるステンレス鋼の遠心力鋳造管体を、1050〜
1150℃に加熱保持した後、水冷する溶体化熱処理
に付し、ついで500〜600℃に加熱保持した後、空
冷する焼もどし処理を施すことを特徴としてい
る。以下、本発明方法について詳しく説明する。本発明のサクシヨンロールの胴部材を構成する
二相ステンレス鋼の成分限定理由は次の通りであ
る。Ｃ：0.08％以下Ｃはオーステナイト生成元素であり、かつ強度
の向上に著効を有するが、含有量が多すぎると、
クロム炭化物が析出し易くなり、炭化物近傍にお
けるCr濃度が減少する結果、孔食、すきま腐食、
粒界腐食等の局部腐食に対する抵抗性が低下し、
また腐食疲労強度の低下をみる。このため、0.08
％を上限とする。 Si：0.2〜２％ Siは溶鋼の脱酸および鋳造性確保のため、少な
くとも0.2％を必要とする。しかし、多量の添加
は靱性を悪くし、溶接性をも損なうので、２％を
上限とする。 Mn：0.2〜２％ Mnは通常の脱酸・脱硫過程で、0.2％程度添加
される元素であり、また鋼素地のオーステナイト
相の安定化に有効な元素である。このための含有
量は２％までで十分であり、それをこえる必要は
ない。よつて0.2〜２％とする。 Cr：20％以上、23％未満 Crは耐食性、特に耐粒界腐食性の改善に著効
を有するとともに、耐応力腐食割れ性の向上に寄
与する。また、Crはフエライト生成元素であり、
２層組織におけるフエライト相を形成することに
より強度を高める。本発明では後記Ni量との関
係で20％以上のCrを含有しないと、二相ステン
レス鋼として好ましいフエライト量（面積率で30
％以上）を確保しがたい。よつて、耐食性とフエ
ライト量の点から、Cr量の下限を20％とする。一方、Cr量があまり多くなると、鋼の靱性が
著しく低下し、かつ鋳造時に硬脆なσ相が生成す
る。更に、Ni量との関係からフエライト量が60
％を越え、２相組織におけるオーステナイト相と
のバランスが失われ、耐食性、就中孔食、すきま
腐食に対する抵抗性が低下する。このため、Cr
量は23％未満とする。 Ni：４〜６％ Niはオーステナイト相を安定化する元素であ
り、鋼の靱性を向上させる。また、耐食性の点か
らも必要な元素である。含有量が４％に満たない
と、これらの効果が不足する。前記Cr量との関
係から、フエライト量を60％以下にするためにも
４％以上の添加を必要とする。しかし、Niを多量に加えても、含有量の割に
耐食性、機械的性質の向上効果は少なく経済的に
不利であるばかりか、二相組織におけるオーステ
ナイト相が過剰になつて二相の量的バランスを失
う。このため、Ni量は６％を上限とする。 Mo：１〜５％ Moはステンレス鋼の耐食性、ことに孔食、す
きま腐食抵抗性の改善に著効を奏する。１％の以
上の添加により、非酸化性酸に対する耐食性、ま
た塩化物を含む溶液中での孔食、粒界腐食および
応力腐食割れに対する抵抗性の顕著な向上をみ
る。しかし、多量に加えると、耐食性の改善効果
は飽和するばかりか、σ相の析出による鋳造時の
脆化が著しくなるので、５％を上限とする。 Cu：0.2〜１％ Cuは低濃度の塩素イオンを含む環境中での耐
食性、ことに耐応力腐食割れ性を高める。また、
オーステナイト相を固溶強化する。これらの効果
を十分なものとするために、少なくとも0.2％を
必要とするが、あまり多くなると、金属間化合物
の生成に伴う靱性の低下を惹起するので、１％を
上限とする。 Co：0.2〜４％ Coの添加により、塩素イオンを含む環境での
耐食性が著しく高められる。更に、Coは、基地
に固溶したまま、析出物の凝集を抑制する作用を
有し、従つて、従来の２相ステンレス鋼の大きな
問題点であつたσ相脆性、475℃脆性、とくに溶
接熱影響部でのこれら析出物による脆性の緩和に
大きく寄与する。上記諸効果を発揮させるには、少なくとも0.2
％のCoを必要とする。含有量の増加に従つてそ
の効果は増大するが、４％までの添加により機械
的性質、耐食性、ミクロ組織等の十分な改善効果
が得られるので、それをこえて添加する必要な
い。Coは高価な元素であり、それ以上の添加は
コスト的に不利である。よつて0.2〜４％とする。Ｎ：0.05〜0.25％Ｎはオーステナイト生成元素であり、Ｎの添加
により、同じくオーステナイト生成元素である
Niの添加量を節減することができる。また、Ｎ
の添加により、強度および耐孔食性が高められ
る。これらの効果を得るために、少なくとも0.2
％を必要とする。しかし、多量に加えても、添加
量の割には、その効果の増加は少ないので、0.25
％を上限とする。本発明によれば、上記化学組成を有するステン
レス鋼からなる中空円筒体を遠心力鋳造してサク
シヨンロール胴部の素材とし、これに溶体化熱処
理と焼もどし処理とを施す。溶体化熱処理につづ
いて焼もどし処理が行われる点を除けば、サクシ
ヨンロール胴部の通常の製造工程と特に異なると
ころはなく、溶体化熱処理に先立つては鋳造体表
面に粗機械加工が施され、溶体化熱処理と焼もど
し処理の後は、仕上機械加工、サクシヨンホール
穿孔加工が施され、ついで胴部周面（湿潤紙接触
面）のゴムシートの巻付けおよび所定の組立工程
を経てサクシヨンロールを完成する。上記溶体化熱処理は、温度1050〜1150℃に加熱
保持した後、水冷することにより行われる。固溶
化温度での加熱保持時間は、被処理円筒体の肉厚
１インチ当たり約２時間を目安とし、例えば肉厚
２インチの円筒体では約４時間としてよく、これ
により厚肉材であつても基地中の炭化物等の固溶
および合金元素の均一固溶拡散を十分に達成する
ことができる。溶体化熱処理につづく焼もどし処理は、温度
500〜600℃に適当時間加熱保持した後、空冷する
ことにより達成される。加熱保持時間は、上記溶
体化熱処理と同様に、約２時間／インチを目安と
して決めればよい。処理温度の下限を500℃とす
るのは焼もどし効果を十分に発現させるためであ
り、600℃を上限としたのは、それを越えると、
組織変化が大きく、耐食性や延靱性の大幅な低下
と、それによる耐久性の劣化を招くからである。上記溶体化熱処理と焼もどし処理をうけた二相
ステンレス鋼（フエライト量：30〜60％（面積
率））は、耐食性や延靱性をそれ程損なわれずに、
強度が高められ、また溶体化熱処理での水冷に起
因する残留応力も大幅に減少している。これらの
効果として、高ニツプ圧の反復作用する実機使用
時におけるサクシヨンロールの腐食疲労寿命の向
上、耐析損性の向上等による耐用寿命改善効果が
もたらされる。〔実施例〕横型金型遠心力鋳造による中空円筒体（管体）
に粗機械加工を加え、熱処理を施して供試管体を
得る。第１表に各供試管体の化学組成（各例とも
本発明の規定を満足している）を示し、第２表に
熱処理条件（溶体化熱処理および焼もどし処理の
加熱保持時間は各例とも2Hr／インチ）を示す。
供試管体サイズ（粗機械加工後）は、いずれも外
径140、肉厚30、長さ280（mm）である。各供試管材について、フエライト量、機械性
質、硬さおよび耐食性（孔食減量）等の測定結果
を第３表に示し、腐食疲労強度を第１図に、また
残留応力測定結果を第４表にそれぞれ示す。第２
図および第３図は、第３表の「シヤルピー衝撃吸
収エネルギ」および「腐食減量」と焼もどし処理
温度の関係を図示したものである。上記腐食試験、腐食疲労試験、および残留応力
測定は次の要領で行つた。 (イ) 腐食試験 ASTM G48 Ａ法の孔食紙面（Total
Immersion Ferric Chloride Test）による。供
試管材の肉厚中央部から切出した角板状試験片
（20×20×10，mm）を使用し、同法規定の塩化第
２鉄溶液による腐食減量（ｇ／m²ｈ）を測定す
る。 (ロ) 腐食疲労試験製紙工業協会規定の標準腐食液（TAPPI1）
〔Cl^-：100ppm，SO₄ ^--：100ppm，PH3.5）を腐
食液とし、供試管材の肉厚中央部より切出した試
験片（JIS Z2274 １号試験片、但し平衡部直径
10mm、長さ50mm、肩部半径30mm）を使用し、小野
式回転曲げ法により、応力27Kg／mm²の条件で、腐
食疲労破壊に到るまでの回転数（Ｎ）を測定す
る。 (ハ) 残留応力の測定ザツクス法（Sachs法）により、供試管体（外
径140、肉厚30、長さ280mm）の外表面にひずみゲ
ージを貼着しておき、管内面を切削して肉厚を減
じながら、周方向および管軸方向のひずみ量の変
化を検出して肉厚内部の引張残留応力を求める。上記各試験結果から、溶体化熱処理の後に、温
度500〜600℃の焼もどし処理を施すことにより、
溶体化熱処理のままのものに比べ、耐食性や延靱
性をそれ程損なわずに、良好な腐食疲労強度を維
持しながら、強度応力が高められ、かつ溶体化熱
処理に由来する残留応力も大きく緩和されること
がわかる。

【表】

〔発明の効果〕

本発明方法により製造される製紙用サクシヨン
ロール胴部材は、良好な耐食性、延靱性等を有す
ると共に、高耐力を有し、また溶体化熱処理に由
来する残留応力も大幅に緩和されているので、塩
素イオン等を高濃度に含む腐食液の接触とプレス
ロールの高ニツプ圧が反復作用する使用環境下で
の折損抵抗性にすぐれ、サクシヨンロールの耐用
寿命を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、腐食疲労性と焼もどし温度の関係を
示すグラフ、第２図はシヤルピー衝撃吸収エネル
ギと焼もどし温度の関係を示すグラフ、第３図は
耐食性と焼もどし温度の関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｃ：0.08％以下、Si：0.2〜２％、Mn：0.2〜
２％、Cr：20％以上、23％未満、Ni：４〜６％、
Mo：１〜５％、Cu：0.2〜１％、Co：0.2〜４
％、Ｎ：0.05〜0.25％、残部実質的にFeからなる
ステンレス鋼の遠心力鋳造管体を1050〜1150℃に
加熱保持した後、水冷する溶体化熱処理に付し、
ついで500〜600℃に加熱保持した後、空冷する焼
もどし処理を施すことを特徴とする高耐力高耐食
性二相ステンレス鋼からなる製紙用サクシヨンロ
ール胴部材の製造方法。