JPH0742544B2 - 耐肌荒性に優れた圧延ロール用高合金グレン鋳鉄材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強度に優れ、特に耐肌荒性を改善し、鋳造組織
が極めて微細で均一分布している圧延ロール用高合金グ
レン鋳鉄材に関するものである。

［従来の技術］ 特開平１−191746号は、Tiを含有する成分で、恒温変態
でベイナイト組織とし、更に表面に圧縮応力を与える熱
処理を施した熱間圧延用ロール材である。しかしこの圧
延用ロール材の成分範囲では、本発明者等の知見による
と、金属組織を構成する基地、炭化物および黒鉛がミク
ロ的に摩耗摺動面で摩耗差が発生し、凹凸の肌荒れが生
じ易いという問題点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 例えば圧延ロールのように圧延材の肌に直接影響を与え
るような製品では、凹凸は問題になりやすい。

鋳鉄組織中の黒鉛は固体潤滑剤として耐摩耗特性に及ぼ
す効果は大きいものの、その量が多すぎると鋳鉄自体の
強度が低下するので黒鉛量については、自ずと限界が生
じる。

また炭化物についても、それ自体高硬度、高融点を有
し、耐摩耗特性に及ぼす効果は大きいものがある。しか
し黒鉛同様に炭化物の過量は鋳鉄に脆化、加工性の低下
をもたらすためやはり限界が存在する。

かかる理由より耐摩耗性を維持しつつ、耐肌荒性を向上
させるためには、黒鉛および炭化物量は変えずに、均一
に微細分散させる必要がある。その方法として鋳造凝固
速度を上げ、急冷によることが最も容易であるが、高合
金鋳鉄材は、ワレ感受性が高いため凝固速度が大きすぎ
ると鋳造ワレ等の欠陥が発生する。特に、炭化物は比較
的小さな冷却速度で微細分散が可能であるが、黒鉛はあ
る一定以上の冷却速度が得られないと、耐肌荒性を改善
するまでの微細分散組織が得られない。

本発明の目的は、炭化物が微細分散が可能な程度の冷却
速度において黒鉛を均一に微細分散させ耐肌荒性を改善
した高合金鋳鉄材を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明はＢ添加により黒鉛の均一微細分散を図ったもの
で、化学成分が重量比でC:3.0〜4.0％,Si:0.5〜1.5％,M
n:0.4〜1.5％,P:0.1％以下,S:0.05％以下,Ni:3.0〜5.0
％,Cr:1.2〜2.5％,Mo:0.1〜1.4％,B:0.01〜0.20％残部
不純物および実質的にFeからなり、黒鉛晶出量が面積率
で２％以上であることを特徴とする耐肌荒性に優れた圧
延ロール用高合金グレン鋳鉄材である。

［作用］ 上記の組成にすることにより、黒鉛および炭化物を均一
微細分散させ耐肌荒性を改善したものである。

以下合金成分を上記範囲に限定した理由を述べる。

C:3.0〜4.0％の限定について、Ｃは炭化物生成元素であ
り、かつ、後述のSi,Niの黒鉛化生成元素により微細黒
鉛を晶出する。よって炭化物と黒鉛が共存し、耐摩耗性
の劣化が少ない3.0〜4.0％とした。

Si:0.5〜1.5％の限定について、Siは黒鉛晶出に不可欠
な元素であり、黒鉛晶出のための必要量および耐摩耗性
を劣化させない0.5〜1.5％の範囲とした。本成分系は、
Siの接種によって黒鉛晶出量を面積率で２％以上に制御
するために、最終製品の成分で上記範囲内に調整する。

Mn:0.4〜1.5％の限定について、Mnは機械的性質、特に
靭性の劣化を生じない0.4〜1.5％の範囲とした。

P:0.1％以下の限定について、Ｐは材質を脆くするとい
う点から0.1％以下とした。

S:0.05％以下の限定について、Ｓは材質を脆くするとい
う点から0.05％以下とした。

Ni:3.0〜5.0％の限定について、Niはニハード鋳鉄で明
らかなように基地組織の改善元素でありかつ黒鉛化促進
元素である。よって基地組織改善および黒鉛化促進効果
の得られる、3.0〜5.0％の範囲とした。

Cr:1.2〜2.5％の限定について、CrはＣと結合して硬いC
r炭化物を形成するが、耐摩耗性、耐肌荒性を劣化させ
ない1.2〜2.5％の範囲とした。

Mo:0.1〜1.4％の限定について、Moは、焼入れ、焼戻し
抵抗を維持し炭化物中に入り炭化物硬度を高める0.1〜
1.4％の範囲とした。

B:0.01〜0.20％の限定について、Ｂは一般的に鋼に極く
少量添加することにより、高硬度のホウ化物を生成さ
せ、耐摩耗性を改善させている。一方、鋳鉄材では、Ｂ
粉末を鋳型内面に塗布することにより、高硬度のチル層
を得ているが、適用可能な材質が限定され、一般的には
白銑化促進元素として一般鋳鉄材にはあまり好ましい元
素ではない。

本発明は、Ｂの共晶セル増加効果に着眼目し、上記成分
系にある一定範囲内のＢを添加すると、白銑化等の悪影
響がなく、かつ黒鉛を均一微細分散できることを見いだ
したものである。

すなわちＢを過量に添加すると、均一微細分散効果よ
り、むしろ優先的にＢ含有炭化物を生成させ黒鉛量を減
少させかつ鋳鉄の脆化をもたらす。従って0.01〜0.20％
の範囲にした。

本発明に係る成分は以上の成分の他、残部不純物および
実質的にFeで形成される。

次に本発明に至った基礎データ例を説明する。

第１図に黒鉛量とＢ添加の関係を示す。Ｂは0.01％より
黒鉛晶出に対して増加効果をもたらし、0.2％を越える
と急激に低下し、無添加のものより減少する。

第２図に黒鉛微細度を表わす黒鉛粒数とＢ添加の関係を
示す。Ｂは0.01％より粒数を増加させ、0.2％を越える
と黒鉛量と同様急激に低下する。

第３図に炭化物量とＢ添加の関係を示す。炭化物量は、
Ｂ添加量0.2％までは大きな変動はないが、0.2％を越え
ると急激に増加する。これは前述の第１図、第２図よ
り、Ｂが黒鉛化を阻害し、Ｂ含有炭化物を優先的に生成
したことをうかがわせるものである。

第４図に材料強度とＢ添加の関係を示す。材料強度はＢ
添加量0.2％を越えるとＢ含有炭化物の増加と相まって
急激に低下する。

［実施例］ 製品胴径800mmφ、胴長2500mm、全長5120mmの高合金鋳
鉄複合ロールを下記の如く製造し、種々の調査に供し
た。

外層材として第１表に示す化学成分の溶湯を用い、
これを遠心鋳造機上で回転する、内面に塗型を施した円
筒状の金型鋳型に、1320℃の鋳込温度で肉厚105mm（鋳
込4900kg）鋳込んだ。

第１表は本発明で製造した高合金鋳鉄複合ロールの溶湯
化学成分である。

外層が完全に凝固した後（鋳込開始から22.5分後）
に1350℃の軸部芯材用溶湯を同様に遠心鋳造機上で鋳込
み、外層、内層を完全に溶着させた一体型ロールとし
た。

内層鋳込後に鋳型を起立させて、完全に冷却した
後、ロールを鋳型から抜き出し所要の熱処理を実施し
た。

第２表に示す溶湯化学成分にて上述のロール製造法で同
一形状のロールを製造し、両者を比較調査した。

第５図に両者の外層材組織を示す。Ｂ添加したものは、
目的とする黒鉛が、均一微細分散して晶出することが確
認できた。

さらに第３表に両ロールの製造品質を示す。Ｂ添加ロー
ルは材質強度を低下することなく黒鉛の微細化を達成し
ている。

以上のように本発明ロールにおいては、B:0.01〜0.2％
添加により黒鉛を均一微細分散して晶 出することが可能であり、特に耐肌荒れ性の改善に有効
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の圧延ロール用高合金グレ
ン鋳鉄材は従来の高合金鋳鉄材に比べ黒鉛を均一微細分
散して晶出させることにより耐肌荒性を改善することが
出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は晶出黒鉛量とＢ添加の関係を示す図、 第２図は黒鉛粒数とＢ添加の関係を示す図、 第３図は炭化物量とＢ添加の関係を示す図、 第４図は材料強度とＢ添加の関係を示す図、 第５図はＢ添加材と非添加材の金属組織の写真、 である。

フロントページの続き (72)発明者 橋本 光生 福岡県北九州市戸畑区大字中原46―59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内 (56)参考文献 特開 昭64−25940（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−107421（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学成分が重量比で C:3.0〜4.0％,Si:0.5〜1.5％， Mn:0.4〜1.5％,P:0.1％以下， S:0.05％以下,Ni:3.0〜5.0％， Cr:1.2〜2.5％,Mo:0.1〜1.4％， B:0.01〜0.20％ 残部不純物および実質的にFeからなり、黒鉛晶出量が面
   積率で２％以上であることを特徴とする耐肌荒性に優れ
   た圧延ロール用高合金グレン鋳鉄材。