【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は複合ロール、特に好適には条鋼仕上げ
スタンドに供されるものの外層材として、耐ヒー
トトラツク性、耐摩耗性に優れると共に耐焼付性
にも優れる新規な合金ロール材に関する。
従来条鋼仕上げ圧延に用いる複合ロールには、
その外層材としてHs75〜85程度のグレン又はチ
ルド材を用いるのが一般的である。しかしてこの
種のロールにおいても、折損トラブル等を防止し
使用寿命を延長する目的から、その外層材として
上記従来材に代わるさらにヒートトラツク性、耐
摩耗性等に優れる材料の出現が要望されていたの
で、本願出願人は特願昭58−4811号において、斯
る外層材を提供した。しかしながら、前記ロール
材にあつても耐焼付性の面で難があり、この面に
も優れた性能を有するロール材の出現が望まれて
いた。
本発明は上記実施例的課題に対応すべくなされ
たもので、複合ロールの外層材として、耐クラツ
ク性、耐摩耗性に優れ、かつ耐焼付性にも優れる
新しい合金ロール材を提供するものであり、その
特徴とするところは、
Ｃ ：1.0〜2.0％ Mn：1.5％以下
Si：0.2〜2.0％ Ni：3.0％以下
Cr：2.5％ Ｖ ：2.0％以
下
Mo：３〜10％ Ｐ ：0.1〜
0.5％
を各重量％で含み、残部Feおよび不純物からな
る点にある。
なお複合ロールの内層材については、ロールの
使用用途（圧延条件）によつて異なり、圧延条件
が厳しくない場合、即ちロールのネツク部に発生
する応力が低い場合には、外層との溶着性に優れ
るFC材、ダクタイル材が望ましく、一方圧延条
件が厳しい場合は黒鉛鋼等の鋳鋼材質とすること
もできる。
以下本発明に係るロール外層材の成分限定理由
について述べる。
Ｃ：1.0〜2.0％
Ｃは硬い複炭化物を形成し、ロール材としての
硬度、耐摩耗性などを向上する。しかしてＣが
2.0％を超えると塊状セメンタイトが増加し靭性
を欠き、また脆弱な塊状セメンタイトの存在は肌
荒れの要因となつて好ましくなく、一方1.0％以
下では晶出セメンタイトが不足して所期の硬度等
が得られない。このためC1.0〜2.0％とする。
Si：0.2〜2.0％
Siは鋳造合金としての湯流れ性を確保するため
必要な元素で、同時に使用原材料からも0.2％程
度は不可避に含有される。しかし乍ら、2.0％を
超えると靭性の低下を招くため好ましくない。
Mn：1.5％以下
Mnについても使用原材料から不可避に含有さ
れるが、1.5％を超えるとやはり靭性の低下をき
たし好ましくない。
Ni：3.0％以下
Niは組織を緻密にし焼入組織の改善に有効な
成分である。通常高速度鋼系材料等の場合では、
その使用目的から塑性加工して使用するので、加
工性を害するNiの存在は好ましくないが、本発
明に係る鋳造合金ロール材の場合では、3.0％以
下のNiの存在は安定な硬度を得るためにむしろ
好ましい。
Cr：２〜５％
クロムは炭化物生成元素であり、本ロール材の
場合硬い共晶炭化物を生成し耐摩耗性の面で必要
な元素である。
Cr量が２％未満では共晶炭化物が少なく耐摩
耗性を確保できない。一方、５％を越えると炭化
物量が過多となり、靭性が低下し問題となる。
Mo：３〜10％
Moは本発明に係るロール材の主要成分の一つ
であつて、高硬度の炭化物を形成して耐摩耗性を
良好にし、かつ歪取り熱処理に於ける軟化抵抗を
与える元素である。Mo含有量の上限を10％とし
たのは、これ以上添加すると共晶炭化物が増大す
るためである。また下限を３％としたのは、これ
以下では所期の飛躍的な耐摩耗性の向上を図るた
めに必要な硬度が得られないからである。
Ｖ：2.0％以下
Ｖは硬い共晶炭化物を形成し非常に優れた耐摩
耗性を与えると同時に、鋳造材に於いてはネツト
状共晶炭化物の生成を防止し、独立した共晶炭化
物を形成せしめて靭性を良好にする。Ｖ含有量は
2.0％を越えて添加すると共晶状セメンタイトが
増加するため2.0％以下とする。
（以上の各成分範囲は、特願昭58−4811号と同一
である。）
Ｐ：0.1〜0.5％
ＰはFe、Mo、Ｃと共に４元共晶を生成し、こ
の４元共晶はロールの圧延に際して、ロール表面
より剥離して潤滑材の作用をなし、耐焼付性を良
好にする。0.1％未満では４元共晶の生成が少な
く耐焼付性の効果が期待できず、一方0.5％を越
えると４元共晶が多くなりすぎ靭性が劣化すると
共に耐クラツク性も悪化する。
本発明のロール材は以上の各成分を重量％で含
み、残部Feおよび通常の不純物からなる。
次に本発明ロール材及び該ロール材を適用した
複合ロールの製造法の一例について述べると、第
１図及び第２図に示すように、遠心力鋳造法と置
注鋳造法との組み合わせによるのが簡便である。
すなわち、まず所定の遠心鋳造用鋳型１に前記特
定材質の外層材溶湯を鋳込んで外層Ａを遠心力鋳
造し、しかる後にこの鋳型を垂直若しくは傾斜状
に起立させ、外層Ａを有する鋳型１内に球状黒鉛
鉄材等の内層材溶湯を鋳込み、外層Ａと内層Ｂと
を溶着一体化し複合ロールを製造する。かくし
て、外層が耐クラツチ性及び耐摩耗性に優れると
共に耐焼付性にも優れる材料で、内層が耐折損性
に優れる複合鋳鉄ロールが得られる。尚、遠心力
鋳造用鋳型１は遠心力鋳造用金型２の両端部内面
に軸部形成用の砂型３が形成されたものであり図
中、４は回転ロール、５は駆動モータ、６は注湯
用樋、７は鋳込み取鍋、８は定盤、９は堰鉢を示
す。
次に実施例、比較例を掲げて説明する。
外径350φ、肉厚30mmの複合ロールの外層の製
造実施例
(1) 化学組成
第１表に示す。尚、第１表に記載の比較例
は、特願昭58−4811号に掲げる外層材に相当す
る。
The present invention relates to a novel alloy roll material that has excellent heat track resistance, wear resistance, and seizure resistance, and is used as an outer layer material of a composite roll, particularly preferably used in a long steel finishing stand. Conventional composite rolls used for finish rolling of long steel include:
It is common to use grain or chilled material with a Hs of about 75 to 85 as the outer layer material. However, for this type of roll as well, in order to prevent breakage problems and extend the service life, there is a demand for a material with even better heat track properties, wear resistance, etc. to replace the above conventional materials as the outer layer material. Therefore, the applicant of the present application provided such an outer layer material in Japanese Patent Application No. 4811/1983. However, even the above-mentioned roll materials have problems in terms of seizure resistance, and there has been a desire for a roll material that has excellent performance in this respect as well. The present invention has been made in response to the above-mentioned practical problems, and provides a new alloy roll material that has excellent crack resistance, wear resistance, and seizure resistance as an outer layer material of a composite roll. Yes, its characteristics are: C: 1.0-2.0% Mn: 1.5% or less Si: 0.2-2.0% Ni: 3.0% or less Cr: 2.5% V: 2.0% or less Mo: 3-10% P: 0.1-
0.5% by weight, with the remainder consisting of Fe and impurities. The inner layer material of the composite roll differs depending on the intended use of the roll (rolling conditions).If the rolling conditions are not severe, that is, if the stress generated at the neck of the roll is low, the weldability with the outer layer may be affected. Excellent FC materials and ductile materials are desirable, but if rolling conditions are severe, cast steel materials such as graphite steel can also be used. The reasons for limiting the components of the roll outer layer material according to the present invention will be described below. C: 1.0 to 2.0% C forms a hard double carbide and improves the hardness, wear resistance, etc. of the roll material. However, C
If it exceeds 2.0%, the amount of lumpy cementite increases and toughness is lost, and the presence of brittle lumpy cementite causes rough skin, which is undesirable. On the other hand, if it is less than 1.0%, there is not enough crystallized cementite to obtain the desired hardness, etc. I can't. For this reason, C is set at 1.0 to 2.0%. Si: 0.2-2.0% Si is a necessary element to ensure the flowability of the casting alloy, and at the same time, about 0.2% is unavoidably contained in the raw materials used. However, if it exceeds 2.0%, it is not preferable because it causes a decrease in toughness. Mn: 1.5% or less Mn is also unavoidably contained in the raw materials used, but if it exceeds 1.5%, the toughness will decrease, which is not preferable. Ni: 3.0% or less Ni is an effective component for densifying the structure and improving the hardened structure. Normally, in the case of high-speed steel materials, etc.
Because it is used after plastic working due to its intended use, the presence of Ni, which impairs workability, is undesirable, but in the case of the cast alloy roll material according to the present invention, the presence of 3.0% or less Ni is necessary to obtain stable hardness. rather preferable. Cr: 2-5% Chromium is a carbide-forming element, and in the case of this roll material, it forms a hard eutectic carbide and is a necessary element in terms of wear resistance. If the Cr content is less than 2%, the amount of eutectic carbides is too small to ensure wear resistance. On the other hand, if it exceeds 5%, the amount of carbides becomes excessive and toughness decreases, causing a problem. Mo: 3 to 10% Mo is one of the main components of the roll material according to the present invention, and forms a high hardness carbide to improve wear resistance and provide resistance to softening during strain relief heat treatment. It is an element. The reason why the upper limit of the Mo content is set to 10% is that adding more than this increases the amount of eutectic carbide. The lower limit is set at 3% because if it is less than 3%, the hardness necessary to achieve the desired drastic improvement in wear resistance cannot be obtained. V: 2.0% or less V forms hard eutectic carbides and provides excellent wear resistance, while at the same time preventing the formation of net-like eutectic carbides in cast materials and forming independent eutectic carbides. At least improve the toughness. The V content is
Adding more than 2.0% increases eutectic cementite, so the content should be 2.0% or less. (The above component ranges are the same as those in Japanese Patent Application No. 1984-4811.) P: 0.1 to 0.5% P forms a quaternary eutectic together with Fe, Mo, and C, and this quaternary eutectic During rolling, it peels off from the roll surface and acts as a lubricant, improving seizure resistance. If it is less than 0.1%, the formation of quaternary eutectic will be small and no effect on seizure resistance can be expected, while if it exceeds 0.5%, the quaternary eutectic will be too large and the toughness will deteriorate as well as crack resistance. The roll material of the present invention contains each of the above components in weight percent, with the balance consisting of Fe and normal impurities. Next, we will discuss an example of the manufacturing method of the roll material of the present invention and a composite roll using the roll material.As shown in FIGS. is simple.
That is, first, the outer layer material molten metal of the specific material is poured into a predetermined centrifugal casting mold 1 to centrifugally cast the outer layer A, and then this mold is stood vertically or inclined, and the inside of the mold 1 having the outer layer A is cast. A molten inner layer material such as spheroidal graphite iron material is cast into the roll, and the outer layer A and the inner layer B are welded and integrated to produce a composite roll. In this way, a composite cast iron roll is obtained in which the outer layer is made of a material that has excellent clutch resistance, wear resistance, and seizure resistance, and the inner layer has excellent breakage resistance. The centrifugal casting mold 1 has a centrifugal casting mold 2 with sand molds 3 for forming a shaft formed on the inner surfaces of both ends, and in the figure, 4 is a rotating roll, 5 is a drive motor, and 6 is a A pouring gutter, 7 a casting ladle, 8 a surface plate, and 9 a weir bowl. Next, examples and comparative examples will be presented and explained. Example of manufacturing the outer layer of a composite roll having an outer diameter of 350φ and a wall thickness of 30 mm (1) Chemical composition is shown in Table 1. The comparative examples listed in Table 1 correspond to the outer layer materials listed in Japanese Patent Application No. 58-4811.
【表】
(2) 鋳造方案
第１図に示す遠心力鋳造法による。
Γ遠心力における金型回転数：1000rpm
但し、各実施例及び比較例共通
Γ鋳込温度：実施例１ 1510℃
実施例２ 1500℃
比較例 1520℃
(3) 熱処理
500℃×20H歪取り熱処理
(4) 機械的性質
以上のようにして製造されたロール外層よ
り、表面下10mm内部の位置でロール軸方向に
10φ×120mmの試験片を採取して、各種機械的
性質を調べた。その結果を第２表に示す。[Table] (2) Casting method According to the centrifugal force casting method shown in Figure 1. Mold rotation speed under Γ centrifugal force: 1000 rpm However, common Γ casting temperature for each example and comparative example: Example 1 1510°C Example 2 1500°C Comparative example 1520°C (3) Heat treatment 500°C x 20H strain relief heat treatment ( 4) Mechanical properties From the outer layer of the roll manufactured as described above, there is a
A test piece of 10φ x 120mm was taken and various mechanical properties were investigated. The results are shown in Table 2.
【表】
(5) 評 価
第２表により、硬度、曲げ強さ及びたわみに
ついては、本発明の実施例１及び２は比較例と
略同等の値を有し、このことは本発明に係る外
層材が特願昭58−4811号のものと同様に耐クラ
ツク性、耐摩耗性を有することを示す。一方、
摩擦係数については、実施例１及び２は比較例
より低くなつており、Ｐの含有量を考慮して考
えると、実施例１はPi0.20％、実施例２はＰ：
0.40％であるから、Ｐが多くなるにつれて摩擦
係数が漸次低下することが判る。ところで、摩
擦係数が小さいということは、圧延に際して、
鋼材との摩擦力が小さく、それ故、ロール表面
が鋼材によりむしられ難く、焼付が少なくなる
ことを意味する。
(6) 実機への適用
以上説明した実施例１及び２、比較例のロー
ル外層材を複合ロールとして、実機に組み込ん
で使用したところ、実施例１及び２を適用した
ロールは、比較例適用のものに対し、1.5〜２
倍の圧延が可能となつた。尚、この場合、焼付
により生じたロール表面の肌荒れが製品にプリ
ントされ、これが明らかに品質不良となる時点
をロール使用限度（寿命）とした。
以上述べた通り、本発明に係る複合ロールの外
層材は、その化学組成を特定の成分で構成したの
で、耐摩耗性及び耐クラツク性に優れつつも、耐
焼付性をも十分兼備させることができ、それ故、
本発明に係る外層材を仕上げ圧延用複合ロールに
適用すれば、その寿命を延長させることができ、
延いては、ロールの交換等の煩雑な作業も可及的
に減少させることができ、生産性の向上に資する
点著大である。[Table] (5) Evaluation According to Table 2, Examples 1 and 2 of the present invention have approximately the same values as the comparative example in terms of hardness, bending strength, and deflection. This shows that the outer layer material has crack resistance and abrasion resistance similar to that of Japanese Patent Application No. 58-4811. on the other hand,
Regarding the coefficient of friction, Examples 1 and 2 are lower than the comparative examples, and when considering the P content, Example 1 has Pi0.20%, and Example 2 has P:
Since it is 0.40%, it can be seen that the friction coefficient gradually decreases as P increases. By the way, a small friction coefficient means that during rolling,
The frictional force with the steel material is small, which means that the roll surface is less likely to be scratched by the steel material, and seizures are reduced. (6) Application to actual equipment When the roll outer layer materials of Examples 1 and 2 and the comparative example explained above were incorporated into an actual equipment as composite rolls, the rolls to which Examples 1 and 2 were applied were as compared to those of the comparative example. 1.5-2 for things
It became possible to roll twice as much. In this case, the rough surface of the roll caused by baking is printed on the product, and the point at which the roughness of the roll surface becomes clearly defective is defined as the roll usage limit (life span). As described above, since the outer layer material of the composite roll according to the present invention has a specific chemical composition, it is possible to have sufficient seizure resistance as well as excellent wear resistance and crack resistance. Can, therefore,
If the outer layer material according to the present invention is applied to a composite roll for finish rolling, its life can be extended,
Furthermore, complicated operations such as roll replacement can be reduced as much as possible, which greatly contributes to improving productivity.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明に係る複合ロールの外層材の製
造方法の概略を示す断面図、第２図は置注鋳造法
の概略を示す断面図である。
１…遠心力鋳造用鋳型、２…遠心力鋳造用金
型、３…砂型、Ａ…外層、Ｂ…内層。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing an outer layer material of a composite roll according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cast casting method. 1...Mold for centrifugal force casting, 2...Mold for centrifugal force casting, 3...Sand mold, A...Outer layer, B...Inner layer.