JPH06145886A

JPH06145886A - 耐摩耗性に優れた圧延ロール用材

Info

Publication number: JPH06145886A
Application number: JP30112492A
Authority: JP
Inventors: Tatsuki Kimura; 達己木村; Masatake Ishii; 正武石井; Kenichi Amano; 虔一天野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】熱間および冷間圧延に使用される圧延ロール
の素材として有利に適合する、耐摩耗性の優れた圧延ロ
ール用材を提供する。【構成】Ｃ：0.5 〜1.5 wt％、Si：2.0 ％以下、Mn：
2.0 wt％以下、Cr：1.0〜10.0wt％、Mo：2.0 〜12.0wt
％、Ｖ：3.0 wt％以下、Ｂ：0.10〜3.0 wt％およびＮ：
0.003 〜0.05wt％を含有し、残部鉄および不可避的不純
物よりなる組成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼あるいは非鉄関連
の分野における、熱間および冷間圧延に使用される圧延
ロールの素材として有利に適合する、圧延ロール用材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱間および冷間圧延は多様化し、
中でも鋼の圧延は、高圧下および高速での連続圧延化、
またステンレス鋼や珪素鋼のような難圧延材の増加、さ
らには製品の薄物化が進み、圧延ロールの使用条件は年
々苛酷になってきている。特に、熱間圧延においては、
ロールの摩耗が激しく、その耐摩耗性向上に対するニー
ズはとりわけ高い。

【０００３】この耐摩耗性に優れたロールについては、
例えば「材料とプロセス」Vol.４（1991）−450 に、高
Ｃ−高Ｖ系の高速度工具鋼を用いることが提案されてい
る。該工具鋼は硬質のＶ炭化物を積極的に利用するた
め、確かに耐摩耗性に優れているが、晶出した炭化物に
沿ってクラックが進展し易く、耐クラック性に問題があ
った。

【０００４】一方、冷間圧延用のワークロールについて
も、特公昭56−9323号、特開昭54−159323号および同57
−47849 号各公報に、耐摩耗性向上のために、硬質の炭
化物を積極的に利用することを基礎とする方法が開示さ
れているが、高合金化に伴う複雑な製造工程の導入によ
って製造性が低下するのを避けるため、成分添加量の制
限が必要となることから、満足する耐摩耗性が得られな
い不利がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を有利に解消し、耐クラック性および製造性を損
なうことのない、耐摩耗性の優れた圧延ロール用材を提
供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、硬質炭化物
を積極的に利用して、耐摩耗性と耐クラック性および製
造性とを両立するには限界があるとの認識に立脚し、硬
質のほう化物、ほう炭化物、そしてほう窒化物の効果に
着目し、上述の問題点を有利に解決する手段を見出し
た。

【０００７】すなわち本発明は、Ｃ：0.5 〜1.5 wt％
（以下、単に％と示す）、Si：2.0 ％以下、Mn：2.0 ％
以下、Cr：1.0 〜10.0％、Mo：2.0 〜12.0％、Ｖ：3.0
％以下、Ｂ：0.10〜3.0 ％およびＮ：0.003 〜0.05％を
含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなることを特
徴とする耐摩耗性に優れた圧延ロール用材である。

【０００８】さて、以下に本発明を完成するに到った実
験結果について説明する。この実験は、Ｂ添加鋼からな
る試験片について、Al₂O₃製砥石を用いて、冷間で試験
片を磨った際の摩耗量（アブレッシブ摩耗）を調べたも
のである。なお、実験は砥石の切り込み深さ：５μｍ／
回および総切り込み量：１mmとしたときの、試験片の単
位面積当たりの摩耗量で評価した。この実験の結果を、
図１〜３に示す。

【０００９】すなわち、図１は、Ｃ：１％、Cr：５％、
Mo：８％、Ｖ：２％およびＮ：0.006 ％を基本成分と
し、これに種々の量のＢを添加した鋼について、Ｂ添加
量と摩耗量との関係を調べた結果である。同図から、Ｂ
添加量が増えるに従って摩耗量は減少し、耐摩耗性が向
上することがわかる。また、図２はＣ：１％、Cr：５
％、Mo：８％、Ｖ：２％およびＮ：0.02％を基本成分と
し、これに種々の量のＢを添加した鋼について、Ｂ添加
量と摩耗量との関係を調べた結果である。高Ｎ含有鋼に
おいても、Ｂ添加量が増えるに従って摩耗量は減少する
ことが判明した。

【００１０】さらに、図３にＣ：１％、Cr：５％、Mo：
８％、Ｖ：２％およびＮ：0.006 ％を基本成分とし、こ
れに種々の量のＢを添加した鋼について、Ｂ添加量と52
5 ℃で２回繰り返して行う焼き戻し処理後の硬さとの関
係を調べた結果である。同図から明らかなように、Ｂ添
加量が増えるに従って硬さは増加する傾向を示した。

【００１１】上記の実験結果に基づいて、鋭意検討した
ところ、ＢさらにはＶの好適範囲を導くに到り、本発明
を完成することができたわけである。

【００１２】

【作用】次に、本発明の成分組成を限定した理由につい
て述べる。Ｃ：0.5 〜1.5 ％、Ｃは、主に焼入れ性向上に寄与する上、ほう化物または
ほう炭窒化物等を形成して耐摩耗性の向上にも寄与す
る。しかしながら、0.5 ％未満の含有では焼入れ性の向
上が期待できず、一方1.5 ％をこえると耐クラック性の
劣化をまねくため、0.5 〜1.5 ％の範囲とした。

【００１３】Si：2.0 ％以下 Siは、脱酸剤および鋳造性の確保のために必要な成分
で、好ましくは 0.2％以上で含有させるが、2.0 ％をこ
える含有は耐クラック性を劣化するため、2.0 ％以下と
する。 Mn：2.0 ％以下 Mnは、Siと同様の目的から含有させるが、2.0 ％をこえ
る含有は耐クラック性を劣化するため、2.0 ％以下とす
る。

【００１４】Cr：1.0 〜10.0％ Crは、ほう炭化物、ほう炭窒化物、ほう窒化物中に存在
して、耐摩耗性を向上する成分であり、また基地に固溶
して焼入れ性を向上する作用もある。しかし、1.0 ％未
満では焼入れ性を向上するのに不十分であり、一方10.0
％をこえると硬さが低下するところから、1.0 〜10.0％
の範囲とした。

【００１５】Mo：2.0 〜12.0％ Moは、２次硬化焼戻し処理において、基地を強化すると
ともに、ほう炭窒化物などの中に存在することで耐摩耗
性の向上に寄与する。また、造塊時の偏析を軽減する成
分でもある。しかし、2.0 ％未満ではこれらの効果がな
く、一方12.0％をこえる含有は耐クラック性を劣化する
ため、2.0 〜12.0％の範囲とした。

【００１６】Ｖ：3.0 ％以下Ｖは、硬質の炭化物、ほう化物、ほう炭化物等を形成
し、耐摩耗性の向上に大きく寄与するが、3.0 ％をこえ
る含有は硬さおよび焼入れ性を低下させるため、熱処理
温度を高温化させる必要があって、熱処理時の割れの危
険を伴うことから、上限を3.0 ％とする。なお、下限は
0.1％とすることが好ましい。

【００１７】Ｂ：0.1 〜3.0 ％Ｂは、本発明において最も重要な成分である。一般に、
Ｂは焼入れ性向上を目的として含有させるが、本発明で
は、ほう化物、ほう炭化物、ほう炭窒化物を形成し、硬
さを高めるとともに耐摩耗性を大きく向上させる。しか
しながら、0.1％未満ではその効果が認められず、一方
3.0 ％をこえて含有させても効果は飽和するところか
ら、0.1 〜3.0 ％の範囲とした。

【００１８】Ｎ：0.003 〜0.05％Ｎは、Ｃと同様の効果を有するが、0.003 ％未満ではそ
の効果が認められず、一方0.05％をこえての含有は、製
鋼および造塊プロセスが複雑となるためコストの上昇を
まねくのに反して、耐摩耗性の向上幅は微々たるもので
あるところから、0.003 〜0.05％の範囲とした。

【００１９】また、上記の成分以外に、不可避的に混入
する不純物として、主にＰおよびＳがあるが、それぞれ
Ｐ：0.025 ％以下およびＳ：0.010 ％以下程度の含有量
であれば許容できる。

【００２０】なお、上記の成分組成になる鋼は、造塊
後、所定の熱処理を施して製品とするが、以下に示す各
工程に従うことが好ましい。すなわち、造塊は、一体物
のエレクトロスラグ再溶解法（ＥＳＲ法）、複合ＥＳＲ
法、軸材に高強度高靱性材を用いた連続肉盛り法および
遠心鋳造法等が好適である。得られた鋼塊に対する鍛造
は、特に必要としないが、鍛造を行う場合は鍛伸成形比
を２Ｓ以下とする。

【００２１】次に、焼入れ加熱温度については、1000〜
1150℃の範囲が好ましい。加熱温度が1000℃に満たない
と、焼戻し処理後に十分な硬さが得られない。一方、11
50℃をこえての加熱は、部分的な溶融をまねくため、11
50℃を上限とすることが好ましい。

【００２２】ここで、Ｃ：１％、Cr：５％、Mo：８％、
Ｖ：２％、Ｂ：１％およびＮ：0.006 ％を含む鋼におけ
る、焼戻し温度と硬さとの関係を図４に示す。図におい
て、白丸が１回焼戻し処理後の硬さを、また黒丸が２回
繰り返し焼戻し処理後の硬さを、それぞれ示すものであ
る。同図から、焼戻し温度が400 ℃未満では優れた耐ク
ラック性を得ることが難しく、一方650 ℃をこえる焼戻
しは軟化を促進させるところから、焼戻し処理は２次硬
化を示す温度範囲、すなわち400 〜650 ℃で行うことと
し、また焼戻しマルテンサイトの安定性を考慮すると、
２回またはそれ以上の繰り返し焼戻し処理を行うことが
好ましい。なお、この焼戻し温度は、上記の好適範囲に
おいて、硬さを確保できるのであれば、極力高くするこ
とが望ましい。

【００２３】

【実施例】表１に示す種々の成分組成になる鋼を溶製
し、900 ℃で４ｈの焼ならし処理後、1100℃での焼入れ
および 525℃で３ｈの２回繰り返し焼戻し処理を施し
た。かくして得られた圧延ロール用材から採取した試験
片について、その硬さおよびAl ₂O₃製砥石を用いて、冷
間で試験片を磨った際の摩耗量（アブレッシブ摩耗）
を、それぞれ調べた。なお、摩耗試験は砥石の切り込み
深さ：５μｍ／回および総切り込み量：１mmとしたとき
の、試験片の単位面積当たりの摩耗量で評価した。これ
らの測定結果を、表１に併記する。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように、本発明に従う圧
延ロール用材は、高Ｃ−高Ｖハイスピード鋼に比し1.2
〜1.4 倍の優れた耐摩耗性が得られた。なお、この傾向
は、熱間での摩耗特性においても同様であった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、耐摩耗性の非常に優れ
た圧延ロール用材を提供することができ、従って圧延の
高効率化およびロール原単位の向上を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｂ添加量と摩耗量との関係を示すグラフであ
る。

【図２】Ｂ添加量と摩耗量との関係を示すグラフであ
る。

【図３】Ｂ添加量と焼戻し処理後の硬さとの関係を示す
グラフである。

【図４】Ｂ含有鋼における焼戻し温度と硬さとの関係を
示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.5 〜1.5 wt％、 Si：2.0 wt％以下、 Mn：2.0 wt％以下、 Cr：1.0 〜10.0wt％、 Mo：2.0 〜12.0wt％、Ｖ：3.0 wt％以下、Ｂ：0.1 〜3.0 wt％およびＮ：0.003 〜0.05wt％を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなることを
特徴とする耐摩耗性に優れた圧延ロール用材。