JPH0627289B2

JPH0627289B2 - ネツク部の強籾な複合ロ−ルの製造方法

Info

Publication number: JPH0627289B2
Application number: JP3970585A
Authority: JP
Inventors: 辰男西田; 長森川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS61199035A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はネック部の強靭な複合ロールの製造方法に関す
る。

（従来の技術）圧延用ロールは圧延材と接する胴表面部と胴芯部及びネ
ック部とで異なった性質が要求されるため、第３図の如
く圧延使用層に当る胴外殻１と、胴芯部２及びネック部
３とを異なる材質で形成した複合ロールとされる場合が
多い。前記胴外殻１に要求される性質としては、耐摩耗
性、耐クラック性、耐肌荒性、耐焼付性等があり、これ
らの性質を満足するものとしてはチルド材、グレン材、
ダクタイル材、アダマイト材、高クロム材等のロール材
が例示できる。一方、胴芯部２及びネック部３に要求さ
れる性質として強靭性があり、ダクタイル鋳鉄、高級鋳
鉄、黒鉛鋼等が用いられている。

ところで近年ホットストリップミルでは、省エネルギー
とストリップの形状制御のために種々の圧延形式が開
発、採用されている。このような新方式に供される圧延
用ロールとしては、胴外殻には既述のごとく圧延使用層
としての諸特性が要求されることは勿論であり、ネック
部は従来以上の強靭性が要求されるに至っている。

前記複合ロールの製造方法としては、通常第４図の如く
胴外殻１を遠心力鋳造した後、該胴外殻１を内有した遠
心力鋳造用合型４を起立させ、その上下部にネック部を
鋳造するための上型７及び下型６を設けて竪型鋳型９を
構成し、該鋳型９に胴芯部及びネック部を形成する芯材
溶湯が鋳込まれる。前記上型７及び下型６は通常砂型等
の徐冷鋳型が用いられるが、ネック部の強靭性向上のた
めに、鋳型の一部又は全部に金型等の急冷鋳型が用いら
れる。尚、第４図中、５は砂型バンドであり、８はせき
鉢である。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、急冷鋳型はネック部表面に鋳造クラック
を生じ易く、また胴芯部との凝固進行の関連からネック
部の内部に収縮孔を作り易い欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、急
冷鋳型を用いることなくネック部の強靭化を向上させる
手段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）叙上の目的を達成するための本発明の特徴とすることろ
は、前記胴芯部及びネック部を重量％で、Ｃ： 3.0〜3.8 ％ Ni： 0.7〜3.0 ％ Si： 1.5〜2.5 ％ Cr： 0.1〜0.6 ％ Mn： 0.2〜1.0 ％ Mo： 0.1〜0.8 ％Ｐ：0.01〜0.2 ％ Mg：0.02〜0.08％Ｓ：0.06 ％以下残部実質的にFeで形成し、前記ネック部の一方又は両方
のみを 800〜950 ℃に加熱してオーステナイト化した
後、 150〜500 ℃／Hrで冷却し、引きつづいて 350〜60
0 ℃で恒温保持して恒温変態させる点にある。

（実施例）本発明の適用対象となる複合ロールについて、その胴外
殻は従来から使用されている既述のチルド材、グレン材
等のロール材が適用されるが、胴芯部及びネック部を形
成する芯材としては、下記に示す特定化学組成のダクタ
イル鋳鉄材が使用される。単位は重量％である。

Ｃ： 3.0〜3.8 ％ Ni： 0.7〜3.0 ％ Si： 1.5〜2.5 ％ Cr： 0.1〜0.6 ％ Mn： 0.2〜1.0 ％ Mo： 0.1〜0.8 ％Ｐ：0.01〜0.2 ％ Mg：0.02〜0.08％Ｓ：0.06 ％以下残部実質的にFe 以下、上記ダクタイル鋳鉄の成分限定理由について説明
する。

Ｃ： 3.0〜3.8 ％Ｃ含有量が3.0 ％未満では黒鉛量が不十分となり、材質
のチル化が促進され強靭の低下が著しく、一方 3.8％を
越えると黒鉛化が過剰となり脆弱となる。

Si： 1.5〜2.5 ％ Siは黒鉛化を促進する元素であるが、 1.5％未満では黒
鉛化が十分進まずセメンタイトが過剰になる。一方 2.5
％を越えると、黒鉛量が過剰となり強度劣化を招来し、
また後述する熱処理上強靭化に対してマイナスとなる。
つまりパーライト変態が生じやすくなるのである。

Mn： 0.2〜1.0 ％ MnはＳの有害性を押えるために有効であるが、0.2 未満
ではその効果が期待できない。また、Mnはマトリクスの
高度を上げるのに有効であるが、多すぎると材質が脆弱
になり易いので、１％以下に押える。

Ｐ： 0.01 〜0.2 ％Ｐは溶湯の流動性を良好にし、また耐摩耗性を付与させ
る。このため、0.01％以上含有させる。しかし、過剰な
添加は材質を脆弱にするため 0.2％以下とする。

Ｓ： 0.06％以下ＳはMgと結合してMgS を形成し、黒鉛球状化の妨げとな
るため 0.06 ％以下とする。

Ni： 0.7〜3.0 ％ Niは黒鉛化の促進とマトリクス硬度を向上させる作用を
有する。 0.7％未満では、その効果が少なく、一方 3.0
％を越えると、マトリクス基地がマルテンサイトに成り
易くなり好ましくない。

Cr： 0.1〜0.6 ％ Crは黒鉛化阻害元素であるが、マトリクス組織の微細化
または厚肉鋳物の組織均一化のために最低 0.1％は必要
である。一方、0.6 ％を越えると黒鉛化が著しく阻害さ
れ材質が脆弱になる。

Mo： 0.1〜0.8 ％ Moはマトリクス組織に固溶して、パーライト変態を遅ら
せ、ベイナイト変態し易くさせるために 0.1％は必要で
あるが、 0.8％を越えると黒鉛化が阻害され好ましくな
い。

Mg： 0.02 〜0.08％ Mgは黒鉛球状化のために含有させるものであるが、0.02
％未満ではその効果が少なく球状化不良を来し、一方
0.08 ％を越えると黒鉛化を阻害しまた鋳造欠陥を発生
し易くなる。

芯材を形成するダクタイル鋳鉄は以上の合金成分をほ
か、残部実質的にFeで構成される。

叙上の複合ロールは、第４図において説明したように、
胴外殻４を遠心力鋳造した後、所定の竪型鋳型９を構成
し、芯材溶湯を鋳込み胴芯部及びネック部が鋳造一体化
される。

次に、叙上のようにして得られた複合ロールは、外殻上
質に従って適正に熱処理された後、ネック部のみをオー
ステンパー処理にかける。

すなわち、例えば第１図の如く、胴外殻部１及び胴芯部
２は大気中に露出させた状態とし、複合ロールのネック
部３のみを加熱炉10に挿入する。胴外殻部１は、回転ロ
ーラ11上に載置し、該回転ロール11によって複合ロール
が回転され、その結果ネック部３が加熱炉10により均等
に加熱されるのである。かかる手段によれば、加熱炉10
も小型ですみ、省エネルギー的見地より優れ、更にネッ
ク部が極めて効率よく加熱される。

前記加熱炉10は、急速加熱が可能な構造とするのがよ
く、例えばネック部周面に指向した多数の加熱バーナー
がその内面に設けられた、いわゆるＤＨ炉を例示でき
る。

尚、第１図では両ネック部3,3 を加熱炉10,10 に挿入し
たものを示しているが、一方のネック部のみ強靭化する
場合はその側のネック部のみを加熱炉10に挿入すればよ
いことは勿論である。

ネック部３は加熱炉10によって、第２図の熱処理線図に
沿ってオーステンパー処理される。すなわち、まず、 8
00〜950 ℃に加熱されオーステナイト化される。本発明
に係る芯材成分系では、オーステナイト化を行うには最
低 800℃は必要であり、一方高温すぎると結晶粒の粗大
化、延いては熱処理後の強靭性劣化を招来するので 950
℃を上限とする。この温度範囲では保持時間は0.5 〜10
Hr となり生産面で実用範囲となる。また、加熱につい
ては、急速加熱するのが好ましい。胴芯部２乃至胴外殻
１へ熱が伝導するのを可及的に防止できるからである。
胴側へ熱が伝導すると、外殻材質の特性に従って既に施
された熱処理の効果を持つ外殻特性が損なわれる危険性
が出てくる。

尚、加熱するに際して、ロール全体を400 〜500 ℃に予
熱しておくことが望ましい。その理由は、ネック部のみ
を熱処理している時に、それ以外の部分との温度差によ
り熱応力割れが発生するのを防ぐためである。

オーステナイト化された後、後述する恒温保持温度（ 3
50〜600 ℃）まで 150〜500 ℃／Hrの冷却速度で冷却す
る。恒温保持温度までマトリクス組織をパーライト変態
させないためには、当成分系では最低150 ℃／Hrは必要
であり、また最高は 500℃／Hrで十分でありそれ以上冷
却速度を大きくしても組織上の効果は同じであり無意味
である。かかる冷却速度は扇風機等による強制空冷や噴
霧水冷により容易に得られる。

恒温保持温度を 350〜600 ℃に設定したのは、350 ℃未
満ではマルテンサイト変態が生じる可能性があり、該変
態が生じると強靭性が損なわれるからであり、一方 600
℃を越えると粗いパーライト変態が生じこれまた強靭性
が劣化するためである。かかる温度では、所定の組織
（ベーナイト組織）を得るために通常１〜10 Hr 恒温保
持される。

恒温変態処理後、複合ロールは空冷され所期のネック部
の強靭な複合ロールが得られる。而して、所期のロール
形状に加工され、最終製品となる。

次により具体的な実施例を比較例と共に掲げて説明す
る。

(1) 胴外殻にグレン材を用い、胴芯部及びネック部に
第１表のダクタイル鋳鉄を用いて、下記寸法のホットス
トリップミル仕上後段用ワークロールを第４図のように
して鋳造した。ネック部を形成する上型、下型は共に砂
型とした。

胴径φ 770mm×胴長1750mm ネック部径φ 450mm、全長4300mm (2) 実施例、比較例を鋳造後、 420℃×25Hrで歪取り
焼鈍し、更に実施例のものについては第１図の如く、そ
のネック部のみを下記の熱処理条件でオーステンパー処
理をした。

オーステナイト化処理 880℃×１Hr オーステナイト域からの冷却速度 200℃／Hr 恒温変態処理 400℃×２Hr (3) 得られたロールのネック部について回転曲げ疲労
強度を調査した。試料採取位置（全て、鋳造肌状態から
の寸法）は下記の通りである。

上ネック…胴端から 800mm 深さ40mmで軸方向に採取下ネック…胴端から 800mm 深さ40mmで軸方向に採取また、使用した試験装置は小野式回転曲げ疲れ試験機で
あり、テストピースは10mmφ平滑試験片である。

その結果、Ｎ＝１０^７レベルで実施例：25kg／mm^２比較例：18kg／mm^２であった。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明方法によれば、複合ロールの
胴芯部及びネック部を特定組成のダクタイル鋳鉄で形成
し、強靭化を望むネック部のみを 800〜950 ℃に急速加
熱してオーステナイト化した後、 150〜500 ℃／Hrで冷
却し、引きつづいて350 〜600 ℃で恒温保持して恒温変
態させるので、ネック部の組織をマルテンサイトや粗い
パーライトを生じさせることなく、ベーナイト組織にす
ることができ、ネック部を著しく強靭化でき、疲労強度
を著しく向上させることができる。また、複合ロールの
ネック部の鋳造に際しても、徐冷鋳型を用いることがで
き、鋳造品質を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理手段を示す一部断面説明
図、第２図は本発明に係るオーステンパー熱処理線図、
第３図は複合ロールの構造を示す断面図、第４図は複合
ロールの製造手段を示す断面説明図である。１……胴外殻、２……胴芯部、３……ネック部、10……
加熱炉。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延使用層に当る胴外殻と、該胴外殻に溶
着一体化された胴芯部と、該胴芯部の両側に一体的に形
成されたネック部とからなる複合ロールに対し、前記胴
芯部及びネック部を重量％でＣ： 3.0〜3.8 ％ Ni： 0.7〜3.0 ％ Si： 1.5〜2.5 ％ Cr： 0.1〜0.6 ％ Mn： 0.2〜1.0 ％ Mo： 0.1〜0.8 ％Ｐ：0.01〜0.2 ％ Mg：0.02〜0.08％Ｓ：0.06 ％以下残部実質的にFeで形成し、前記ネック部の一方又は両方
のみを 800〜950 ℃に加熱してオーステナイト化した
後、 150〜500 ℃／Hrで冷却し、引きつづいて 350〜60
0 ℃で恒温保持して恒温変態させることを特徴とするネ
ック部の強靭な複合ロールの製造方法。