JPH05339672A

JPH05339672A - 複合ロール

Info

Publication number: JPH05339672A
Application number: JP14775692A
Authority: JP
Inventors: Takeru Morikawa; 長森川; Yoshito Seto; 良登瀬戸; Akitoshi Okabayashi; 昭利岡林; Hiroyuki Kimura; 広之木村; Takashi Shikata; 敬志方
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1992-06-08
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】高合金鋳鉄材の外層と、ダクタイル鋳鉄材の
内層とが溶着一体化した複合ロールの内層における異常
組織の発生を防止する。【構成】高合金鋳鉄材で形成された外層と、該外層の
内周面に溶着された内層とからなる複合ロールにおい
て、前記内層は、化学組成が重量％でＣ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｎｉ：3.0 ％以下、Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：
2.0 ％以下Ｍｇ：0.01〜0.20％、Ｓｎ：0.01〜0.50％および残部実質的にＦｅからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼圧延用等に用いられ
る複合ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼圧延用等の複合ロールは、圧延材等
と接する部分である外層 (使用層) に耐摩耗性が要求さ
れる点から、外層には高合金鋳鉄材が使用され、一方、
ダクタイル鋳鉄で形成された内層 (軸芯部) とが溶着一
体化された複合ロールが使用されている。複合ロール
は、主として遠心力鋳造法で鋳造段階で複合一体化され
る。

【０００３】ところで、外層と内層との溶着に際して
は、あるいは中間層を介して外層から内層のダクタイル
鋳鉄を白銑化する合金元素 (Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｔ
ｉ，Ｍｎ等）が混入する。このため遠心力鋳造ロールの
内層ダクタイル鋳鉄の化学組成において、特にＳｉ％を
高くしており、また、Ｓｉ接種も行なうのが一般的であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ロールのよ
うな大型の鋳物の場合、ダクタイル鋳鉄でなる内層の凝
固速度が遅くなり、前記のようにＳｉ％量を多くすると
局部的、特に凝固の遅い中心付近に球状化不良黒鉛とフ
エライトの混合した異常組織が発生し、強靭性が著しく
劣化し易いという欠点がある。

【０００５】本発明は、前記問題的に鑑み、内層ダクタ
イル鋳鉄の異常組織の発生を防止することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、高合金鋳鉄材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された内層とからなる複合ロールにお
いて、前記内層は、化学組成が重量％でＣ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｎｉ：3.0 ％以下、Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：
2.0 ％以下Ｍｇ：0.01〜0.20％、Ｓｎ：0.01〜0.50％および残部実質的にＦｅからなるようにしたのである。

【０００７】更に、前記化学組成に、Ｃｕ：0.1 〜2.0
％を添加したものである。

【０００８】

【作用】内層のダクタイル鋳鉄にＳｎを0.01〜0.5 ％添
加することにより、異常組織の発生を防止する。また、
内層のダクタイル鋳鉄にＳｎを0.01〜0.5 ％とＣｕを0.
1 〜2.0 ％添加することにより、異常組織の発生を防止
し、更に基地組織が強化されるので、強靭なダクタイル
鋳鉄材の内層が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明に係る外層1 と内層2 とからなる２層複合ロール
であり、図２は外層1 と中間層3 および内層2 とからな
る３層複合ロールである。前記外層1 は高合金鋳鉄材で
あり、該外層1 の内面にダクタイル鋳鉄材で遠心力鋳造
若しくは静置鋳造により一体的に内層2 が溶着形成され
るが、若しくは中間層3 を介して内層2 が溶着形成され
ている。

【００１０】なお、外層1 は適宜の合金成分を含有する
高合金鋳鉄であれば良い。本発明は、内層2 のダクタイ
ル鋳鉄材に特徴があり、化学組成が重量％で下記のとお
りである。Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｎｉ：3.0 ％以下、Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：
2.0 ％以下Ｍｇ：0.01〜0.20％、Ｓｎ：0.01〜0.50％および残部実質的にＦｅからなる。

【００１１】また、上記組成に、Ｃｕ：0.1 〜2.0 ％を
添加したものである。なお、上記化学組成において、
Ｐ, Ｓは0.2 ％以下と少ない程良い。また、Ｗ, Ｖ, Ｎ
ｂ, Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ等を含有する外層との溶着に際して
は、内層にこれら元素が混入するが、Ｗ＋Ｖ＋Ｎｂ＋Ａ
ｌ＋Ｔｉ＋Ｂ≦4.0 ％ならば問題はない。なお、外層か
らのＣｏについては内層のダクタイル鋳鉄を劣化させな
い。

【００１２】以下、前記化学組成の限定理由について説
明する。なお、成分の単位はすべて重量％である。Ｃ：2.5 〜4.0 ％Ｃは黒鉛を晶出させるために必要であり、2.5 ％未満で
は黒鉛量が少ない。一方、4.0 ％を越えると黒鉛量が過
多となり、強度が低下する。

【００１３】Ｍｎ：0.2 〜1.5 ％Ｍｎは基地の強化と共にＳの害を防ぐ作用がある。0.2
％未満ではその作用がほとんど期待できない。一方、1.
5 ％を越えると材質が脆くなる。Ｐ, Ｓ：各々 0.2％以下Ｐ, Ｓは不純元素であるため少ない程よく、0.2 ％以下
に止めるのがよい。

【００１４】低濃度のものは高コストになるため、経済
性を考慮すると、0.01％程度以上の含有は止むを得ない
であろう。Ｎｉ：3.0 ％以下Ｎｉは黒鉛化と基地の強化のために有効であるが、3.0
％を越えると未変態組織が残留し易くなり、強度が劣化
する。

【００１５】Ｃｒ, Ｍｏ：各々 2.0％以下Ｃｒ, Ｍｏは基地の強化作用があるが、多過ぎると黒鉛
化を阻害させる。基地強化のためには、0.1 ％以上含有
させることが望ましい。一方、黒鉛化の阻害を防止する
には、外層からの混入量を含めて2.0 ％以下に止める必
要がある。Ｗ, Ｖ, Ｎｂ：総計で 4.0％以下これら元素は外層から混入する。Ｗ, Ｖ, Ｎｂは内層材
質改善作用はない。従って、これらの元素は不純物とし
て解釈され、内層材の機械的性質を劣化させない範囲と
して、4 ％まで許容される。尚、外層にＡｌ, Ｔｉ, Ｚ
ｒ，Ｂを含む場合、これらの元素も中間層を介して内層
に必然的に混入するが微量であるため、材質上ほとんど
問題にはならない。

【００１６】Ｓｉは黒鉛化促進元素である。ＤＣＩは黒
鉛の球状化のため、Ｍｇが含有される。Ｍｇは強力な黒
鉛化阻害元素であるため、Ｍｇの存在下で黒鉛化を図る
には、Ｓｉ 1.3％以上必要である。一方、3.5 ％を越え
ると、基地を脆くすると共に、多量のフェライトを析出
させ、強度も低下する。Ｍｇは黒鉛を球状化させる作用
を有する。その作用を得るためには0.02％以上必要であ
る。一方、0.1 ％を越えると、黒鉛化を阻害し、又鋳造
欠陥を発生させ易くする。

【００１７】Ｓｎは異状組織を抑制する効果があるた
め、0.01％以上は必要である。一方、0.5 ％を超えて含
有してもその効果が飽和し、逆に脆化の原因となる。Ｃ
ｕは基地のパーライト組織を緻密にし、強靭化に寄与す
る。このために 0.1％は必要であるが、 2.0％を超えて
含有すると逆に脆化する。Ｃｏは外層にＣｏを含有する
ような高合金ロールにおいて、外層から不可避的に混入
するが、内層のダクタイル鋳鉄に悪影響は与えない。

【００１８】なお、外層に溶着する前のダクタイル鋳鉄
の好適な溶湯組成を下記に例示する。Ｃ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｐ：0.2 ％以下、Ｓ：0.2 ％以下、Ｎｉ：
3.0 ％以下Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：2.0 ％以下、Ｍｇ：
0.01〜0.20％Ｓｎ：0.01〜0.50％、Ｃｕ：0.1 〜2.0 ％、残部実
質的にＦｅ以上は、図１に示す外層1 と内層2 とからなる２層複合
ロールについて説明したが、図２に示す中間層3 を介在
させた３層複合ロールであっても良く、特に遠心力鋳造
ロールにおいては、該中間層3 を設けて外層1 から内層
2 への合金元素混入を低減すればなお一層強靭な内層材
が得られる。

【００１９】この際、中間層の化学組成は例示しない
が、公知の中間層材を使用すれば良い。以下、本発明の
具体的実施例と比較例を挙げる。 (具体的実施例１） (1) 内径φ810 の遠心力鋳造金型に表１の外層材を遠
心力鋳造し、外層が完全に凝固した後、金型を立てて表
１の内層材を鋳込み遠心力鋳造により溶着一体化させ
た。その際の外層鋳込厚さは65mmであった。

【００２０】

【表１】

【００２１】(2) 当ロールを解体した結果、内層中心
付近の全長に亘って異常組織は認められなかった。 (3) 製品の内層組成は表２の通りである。

【００２２】

【表２】

【００２３】(4) 内層材の引張試験結果引張強さ： 43.1 kgf/mm² , 伸び： 0.48％ (具体的実施例２） (1) 具体的実施例１における内層ダクタイル鋳鉄の組
成が、下記表３の他は同一である。

【００２４】

【表３】

【００２５】(2) 当ロールを解体した結果、内層中心
付近の全長に亘って異常組織は認められなかった。ま
た、内層は実施例１に比し更に強靭となった。 (3) 製品の内層組成は表４の通りである。

【００２６】

【表４】

【００２７】(4) 内層材の引張試験結果引張強さ：46.2kgf/mm², 伸び：0.52％（比較例） (1) 内径φ810 の遠心力鋳造金型に表１（表５）の外
層材を遠心力鋳造し、外層が完全に凝固した後、金型を
立てて、表５の内層材を鋳込み遠心力鋳造により溶着一
体化させた。その際の外層鋳込み厚さは65mmであった。

【００２８】

【表５】

【００２９】(2) 当ロールを解体した結果、内層中心
付近の全長に亘って、球状化不良黒鉛とフェライトとの
混合した異常組織が認められた。 (3) 製品の内層組成は表６の通りである。

【００３０】

【表６】

【００３１】(4) 異常組織部分から引張試験片を採取
し、試験した。引張強さ： 33.3 kgf/mm² , 伸び： 0.10％以上の具体的実施例１，２と比較例でも明らかな如く、
高Ｓｉ％のダクタイル鋳鉄で、かつその凝固速度が遅く
ても、Ｓｎの特定量を添加しておけば異常組織の発生が
しないことが判った。また、Ｓｎ，Ｃｕの各特定量を添
加することにより強靭性が改善されることが判った。

【００３２】本発明は、上記の説明の通り、複合ロール
について一貫して説明してきたが、単体ロールにも適用
して効果がある。例えば鉄鋼圧延における分塊圧延ロー
ルのような静置鋳造の単体ダクタイル鋳鉄ロールにおい
ても、非常に凝固速度が遅いので異常組織が発生し易い
が、Ｓｎ，ＳｎとＣｕの特定量添加によって防止でき
る。ＳｎとＣｕの併用添加は上記効果以外に基地強化を
計ることができる。又、Ｓｉを多く添加できるので黒鉛
化が促進できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の複合ロール
は、高合金鋳鉄材で形成された外層と、該外層の内周面
に溶着されたダクタイル鋳鉄材でなる内層とからなる複
合ロールにおいて、前記ダクタイル鋳鉄材にＳｎ、若し
くはＳｎとＣｕの特定量を添加することにより、内層の
異常組織の発生を防止し、若しくは更に強靭性が改善さ
れた。その結果、高Ｓｉ％にできるので、外層から白銑
化元素が混入しても内層材のダクタイル鋳鉄が白銑化せ
ず強靭性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２層複合ロールの断面図である。

【図２】本発明の３層複合ロールの断面図である。

【符号の説明】

１外層２内層３中間層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２２Ｄ 19/16 Ｆ 9266−4Ｅ (72)発明者木村広之兵庫県尼崎市西向島町64番地株式会社クボタ尼崎工場内 (72)発明者志方敬兵庫県尼崎市西向島町64番地株式会社クボタ尼崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高合金鋳鉄材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された内層とからなる複合ロールにお
いて、前記内層は、化学組成が重量％でＣ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｎｉ：3.0 ％以下、Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：
2.0 ％以下Ｍｇ：0.01〜0.20％、Ｓｎ：0.01〜0.50％および残部実質的にＦｅからなることを特徴とする複合
ロール。
【請求項２】高合金鋳鉄材で形成された外層と、該外
層の内周面に溶着された内層とからなる複合ロールにお
いて、前記内層は、化学組成が重量％でＣ：2.5 〜4.0 ％、Ｓｉ：1.3 〜3.5 ％、Ｍｎ：
0.2 〜1.5 ％Ｎｉ：3.0 ％以下、Ｃｒ：2.0 ％以下、Ｍｏ：
2.0 ％以下Ｍｇ：0.01〜0.20％、Ｓｎ：0.01〜0.50％、Ｃｕ：
0.1 〜2.0 ％および残部実質的にＦｅからなることを特徴とする複合
ロール。