JPH069695B2 - 圧延用複合ロ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間圧延用ワークロールとして使用するのに
好適な耐摩耗性，耐熱き裂性に極めて優れた圧延用複合
ロールの製造方法に関する。

（従来技術および問題点） 一般に、圧延用複合ロールは、遠心力鋳造法など公知の
複合化技術により、高クロム鋳鉄，高合金グレン鋳鉄，
高合金チルド鋳鉄，高合金ダクタイル鋳鉄，アダマイト
材などの高硬度材料からなる外殻層と、強靭鋳鉄，ダク
タイル鋳鉄その他各種高級鋳鉄や普通鋳鉄などの強靭性
に富む鋳鉄からなるアーバとを溶着一体化せしめること
により製造されている。

そして、これらの複合ロールは、鋳放しの状態では残留
応力が高くかつ残留オーステナイトが多量に含まれてい
るため、熱処理により残留応力の低減と組織の安定化を
計る必要がある。このような熱処理としては、ロールの
化学組成，必要硬度あるいは圧延条件等に応じて適宜の
熱処理が行われている。

ところが、本出願人は、特願昭６１−１０７５５２号公
報特公平４−５６０８５号において、鋳鉄の熱処理方法
として、画期的な方法を提案した。

すなわち、網目状の共晶炭化物を有する鋳鉄を〔固相
線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱し保持するこ
とにより、炭化物の円滑な凝集・粒状化が起こり、しか
もこのような炭化物の形状変化は耐摩耗性や耐肌荒れ性
並びに耐熱き裂性に影響を及ぼさないばかりか、靭性改
善効果によつてこれらの特性を一段と向上させることが
できることを開示した。

そして、前記加熱・保持温度が固相線よりも低い温度
と、幾ら長時間加熱・保持したとしても網目状共晶炭化
物の形状を本質的に変化させることが出来ず、一方、固
相線＋８０℃よりも高いと被熱処理材が部分的に溶融し
始めて元の形状を保持出来なくなるから、加熱・保持温
度は〔固相線〕〜〔固相線＋８０℃〕が良いことも開示
した。

しかし、本発明者が、鋭意検討したところ、被熱処理材
を固相線温度を越えるような温度に加熱・保持すると、
たとえ、〔固相線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度があつ
ても、液相と固相の共存状態となり溶融部分を生じてい
るため、小さな応力でも極めて容易に形状変化を来たす
ことがわかつた。

つまり、熱間圧延用ワークロールの如き大形で大重量の
物を〔固相線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱・
保持すると、ロール自身の重量効果と高温軟化により変
形や表面しわなどの溶損障害が誘発され、ロール形状を
完全に維持することができないという問題点が生じたの
である。

このようにロールに生じた損傷は、たとえそれが極めて
軽微なものであつたとしてもロールに対する熱的・力学
的負荷が益々過酷化し、製品の高品質化が要求される今
日においては、致命的な欠陥となるため、本発明の優れ
た効果を有する圧延用複合ロールの製造を実現するに
は、この問題を避けて通ることはできない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、
網目状共晶炭化物を含有する鋳鉄層を有する圧延用複合
ロールをロール自身に悪影響を与えることなく〔固相
線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱・保持するこ
とにより、耐摩耗性，耐肌荒れ性及び耐熱き裂性を一段
と改善せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明の主旨とするところは、第１外殻層
と、この第１外殻層の内側に溶着した第２外殻層と、前
記第２外殻層の内側に溶着したアーバとからなる複合ロ
ールを鋳造し、前記第１外殻層は第２外殻層の〔固相線
＋８０℃〕より高い固相線温度を有する耐熱材料であ
り、前記第２外殻層は、網目状共晶炭化物を含有する鋳
鉄であり、前記アーバは強靭性を有する鋳鉄であって、
前記複合ロール外殻層を第２外殻層の〔固相線〕〜〔固
相線＋８０℃〕の温度域に加熱・保持徐冷した後、前記
第１外殻層を除去することを特徴とする圧延用複合ロー
ルの製造方法である。

以下、本発明の複合ロールの製造方法について詳しく説
明する。

本発明の圧延用複合ロールは、第１図および第２図に示
すように、第１外殻層，第２外殻層およびアーバから構
成されており、前記各層はそれぞれ特定の材料を使用す
るとともに、特定の温度域で熱処理することに特徴があ
る。以下にその理由について説明する。

＜第１外殻層＞ 第１外殻層１は、本発明を特徴付ける最も重要な最外殻
層であり、第１，２外殻層を、第２外殻層材の〔固相
線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱し、所定時間
保持すると第２外殻層は、固液共有状態となり、自重に
より変形するため、加熱・保持の間第２外殻層２の形状
を同心円状に維持させておくために重要な役割を果すも
のである。

したがつて、第１外殻層１を形成する材料は、第２外殻
層２を形成する鋳鉄の〔固相線＋８０℃〕より高い固相
線温度を有する耐熱材料であることが必要である。

さらに、この耐熱材料は、ロール最外殻層にあつて、少
なくとも第２外殻層鋳鉄の〔固相線＋８０℃〕の温度に
おいて膨張，収縮がなく、また変形やき裂が発生しない
高温強度とクリープ強度とを有することが必要である。

具体的には、 フエライト系もしくはオーステナイト系耐熱鋼、Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｂａ，Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｃｒなどの高融点金属もしくは、高融点金属
基台の耐熱合金などが有る。

第１外殻層１の厚みは、第２外殻層２の〔固相線〕〜
〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱・保持される間、ロ
ール形状を維持するために必要な高温強度や第２外殻層
２の鋳込みにより第１外殻層１と混合する溶損代などを
考慮すると、８mm以上が好ましい。

なお、この第１外殻層１は、前記熱処理終了後、研削等
の手段により混合層とともに完全に除去される。

＜第２外殻層＞ 第２外殻層２は、〔固相線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温
度域に加熱し、所定時間保持することにより耐摩耗性，
耐熱き裂性，耐肌荒れ性が著しく改善される高クロム鋳
鉄，高合金グレン鋳鉄，高合金チルド鋳鉄，高合金ダク
タイル鋳鉄などの網目状共晶炭化物含有鋳鉄によつて構
成される。

この第２外殻層２は、圧延に供される際には、最外殻層
として、圧延材と直接接触し、これを加工することにな
る。

＜アーバ＞ アーバ３は、強度，靭性に富んだ強靭鋳鉄、ダクタイル
鋳鉄、その他各種高級鋳鉄や普通鋳鉄など公知の複合ロ
ールアーバ材質によつて構成される。

そして加熱保持時間は、前記したように、第２外殻層の
〔固相線〕〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱・保持
する必要があるが炭化物の十分な凝集・粒状化と経済性
とを考慮すれば〔固相線＋３０℃〕〜〔固相線＋５０
℃〕に２０〜５時間程度保持することが好ましい。

加熱・保持後の冷却速度も、複合ロールの大きさと基地
組織とを考慮して任意に選択すれば良い。更に、この発
明の複合ロール製造後、通常行われる焼入れ・焼戻し等
の熱処理を施して基地組織の強靭化を図ることは一層好
ましいことである。なお、この場合の熱処理は加熱・保
持後の冷却途中に引き続き実施しても良いし、一旦常温
付近にまで冷却した後に再加熱して実施しても良い。

（実 施 例） 次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１） 第１表記載の化学成分を有する溶湯を用い、下記の製造
条件で第１図および第２図に示すような遠心力鋳造複合
ロールを鋳造した。

製造条件 ロール寸法 ： 胴径７５０mm×胴長１７００mm 第１外殻層 ： オーステナイト系耐熱鋼，厚み２０mm
（固相線温度１４００℃） 第２外殻層 ： 高クロム鋳鉄材，厚み５０mm （固相線温度１１６５℃，液相線温度１２７０℃） ア ー バ ： ダクタイル鋳鉄材 そして、この複合ロールを誘導加熱装置により第１，第
２外殻層を１２３０℃まで加熱し、５時間保持した後徐
冷した。

この間、複合ロールは、第１，第２外殻層ともに溶損も
なく常に同心円状に維持されていた。

次に、第１外殻層および第１外殻層と第２外殻層との間
に生じた混合層を研削により完全に除去した後、この複
合ロールに公知の熱処理、すなわち組織調整熱処理およ
び応力低減熱処理を施した。

このあと、複合ロールの硬度検査を行つたところ、第２
外殻層硬度は表面で約Ｈｓ７６であつた。

また、第２外殻層高クロム鋳鉄組織を顕微鏡観察した結
果、鋳造直後に存在した網目状共晶炭化物が、充分に凝
集，粒状化していることが確認された。

（実施例２） 第２表記載の化学成分を有する溶湯を用い、下記の製造
条件で遠心力鋳造複合ロールを鋳造した。

ロール寸法 ： 胴径７５０mm×胴長１７００mm 第１外殻層 ： Ｃｒ基耐熱合金 厚み １３mm（固
相線温度１５８５℃） 第２外殻層 ： 高合金グレン鋳鉄材 厚み ５０mm （固相線温度１０９５℃，液相線温度１１８０℃） ア ー バ ： ダクタイル鋳鉄材 そして、この複合ロールを誘導加熱装置により第１，第
２外殻層を１１４０℃まで加熱し、５時間保持後徐冷し
た。この間、複合ロールの形状は、第１，第２外殻層と
もに同心円状に維持され、溶損もなかつた。

次に、第１外殻層および混合層を研削により完全に除去
した後、組織調整熱処理および応力低減熱処理を施し
た。

このようにして製造された複合ロールの第２外殻層硬度
は、表面で約Ｈｓ７８であつた。

また、第２外殻層高合金グレン鋳鉄組織を顕微鏡観察し
た結果、鋳造直後に存在した編目状共晶炭化物が、充分
に凝集，粒状化していることが確認された。

（効 果） 本発明の製造方法によれば、網目状共晶炭化物含有鋳鉄
層を有する圧延用複合ロールに対して、その〔固相線〕
〜〔固相線＋８０℃〕の温度域に加熱・保持をする熱処
理方法をロール形状に悪影響を与えることなく施すこと
ができ、その結果、耐摩耗性，耐熱き裂性，靭性に極め
て優れた圧延用複合ロールが実現可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に係る複合ロールの一例を示
す縦断面図。第２図は第１図のII−II線からみた横断面
図。 １：第１外殻層 ２：第２外殻層 ３：アーバ １０：複合ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１外殻層と、この第１外殻層の内側に溶
   着した第２外殻層と、前記第２外殻層の内側に溶着した
   アーバとからなる複合ロールを鋳造し、前記第１外殻層
   は第２外殻層の［固相線＋８０℃］より高い固相線温度
   を有する耐熱材料であり、前記第２外殻層は、網目状共
   晶炭化物を含有する鋳鉄であり、前記アーバは強靭性を
   有する鋳鉄であって、前記複合ロール外殻層を第２外殻
   層の［固相線］〜［固相線＋８０℃］の温度域に加熱・
   保持徐冷した後、前記第１外殻層を除去することを特徴
   とする圧延用複合ロールの製造方法。