JPH0788555B2 - 高耐摩耗性冷間圧延用ロール材 - Google Patents

高耐摩耗性冷間圧延用ロール材

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JPH0788555B2
JPH0788555B2 JP1102169A JP10216989A JPH0788555B2 JP H0788555 B2 JPH0788555 B2 JP H0788555B2 JP 1102169 A JP1102169 A JP 1102169A JP 10216989 A JP10216989 A JP 10216989A JP H0788555 B2 JPH0788555 B2 JP H0788555B2
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芳一 清野
輝弘 斉藤
謙一 所
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関東特殊製鋼株式会社
川崎製鉄株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、耐熱衝撃性、耐スポーリング性、及び機械的
諸性質を損なうことなく、極めて優れた耐摩耗性を示す
冷間圧延用ロール材に関するものである。
【従来の技術】
冷間圧延用ロール材としては従来、C0.70〜1.20重量%
(以下同じ)、Si0.15〜1.00%、Mn0.15〜1.00%、Cr1.
30〜6.00%、Mo0.20〜0.50%、V0.4%以下を含む鋼が、
シヨアー硬さでHs80〜100の範囲で採用されてきた。 しかし、近年、被圧延材は硬質化、極薄化の方向にあ
り、圧延作業条件は益々苛酷となつてきているため、ロ
ールには従来に増して高い耐摩耗性が要求されている。 このような背景から冷間圧延用ロール材としては高耐摩
耗性能を優先して具備させるために、高合金化傾向の材
料を適用する方法にある。 JIS SKD11鋼、JIS SKH57鋼またはそれらを改良したロー
ル材は、ゼンジミヤーミル、クラスターミル等のロール
に供されているが、直径300mmを超えるロールでは製造
法に種々の制約を受ける。また、圧延使用の面からも、
ロールの表面状態にかかわるマクロ的、ミクロ的な組織
上の解決すべき点が多分にあるのが現状で、高合金化に
伴う偏析、巨大炭化物の脱落等は被圧延材表面を損なう
要因として好ましいものではない。 その他、例えばロール研削性の確保も、特に大型ロール
が用いられるようになると、実用上からも、重要な点で
ある。
【発明の解決すべき課題と手段の要点】
本発明は前述の種々の問題を解決する手段として、既存
の鋼種をベースに合金元素の添加をできる限り抑制し、
代わりに微量のTiを付加することにより冷間圧延用ロー
ルに要求される諸性質を損なうことなく、冷間ダイス鋼
または高速度鋼に相当する高耐摩耗性を付与せしめたも
のである。 ここに、本発明にあっては「耐摩耗性」は圧延に際して
ロール摩耗量の減少として、また所定の初期粗さの長期
間維持、つまり初期摩擦係数の維持として表われる。 本発明の最も重要な特徴は合金の組成成分として微量の
Tiを添加することにある。 Tiの添加は、工業的使用上問題となる程には、ロール研
削材を低下させず、ロール研削によって付与された初期
ロール表面粗度を長期間に渡って維持し得るすぐれた効
果を発揮するのである。 即ち、本発明の要旨は、C0.70〜1.50重量%(以下同
じ)、Si0.15〜1.00%、Mn0.15〜1.50%、Cr2.50〜10.0
0%、Mo1.0%未満、V0.80%未満、Ni1.00%以下、Ti0.0
4〜0.30%を含み、残部がFe及び不可避的不純物である
合金よりなる耐摩耗性に優れた、つまり圧延に際してロ
ール摩耗量が少なくかつ所定の初期粗さを長期維持でき
る冷間圧延用ロール材に存するものであつてこれにより
その目的を達成することに成功したものである。
【成分組成の限定理由】
C:0.70〜1.50% Cは、冷間圧延用ロールとして具備すべき基本的特性で
ある硬さを付与させるために最も大きな影響を及ぼす元
素である。0.70%未満では十分な硬さが得られず、ま
た、1.50%を超えると機械的な性質が著しく劣化するた
め、Cは0.70〜1.50%の範囲に規定した。 Si:0.15〜1.00% Siは、一般に脱酸剤として含有され、また焼入性及び耐
クラツク性の改善に有効であるが、過度の添加は脱酸生
成物によつて鋼の清浄性を損なうほか、靱性の低下をも
たらすので0.15〜1.00%の範囲とした。 Mn:0.15〜1.50% Mnは、Siと同様、脱酸剤であるとともに焼入性の向上に
顕著な効果を有するが過度の添加はMs点の大幅な低下を
招いて焼割れ感受性を高めるので0.15〜1.50%の範囲と
した。 Cr:2.50〜10.00% Crは、焼戻し抵抗性を改善する効果のほか、炭化物を形
成し耐摩耗性を向上させる効果がある。炭化物として
は、M7C3型及びM7C2が形成される。前者は微細炭化物で
あるが、後者は粗大であるので靱性を著しく低下せしめ
る。よって後者の生成を防止するため、Cr/Cの比を適切
な値、例えば6前後とする必要があり、Cの上限1.50%
に対しCrのそれは10.00%とした。 Mo:1.0%未満 Moは、耐摩耗性及び焼戻し抵抗性を向上させる元素とし
て効果が著しいが、1.0%以上となると機械的性質を大
きく劣化させ、硬い炭化物の形成によってロール研削性
を劣化させるとともに、熱処理に制約を受ける。またMo
は高価な元素であるため直径300mmを超える冷間圧延用
ロールとして経済的にも問題があるので、その含有量は
1.0%未満とした。 V:080%未満 Vは、Moと同様、耐摩耗性を改善させる効果が著しいが
0.8以上となるとロールの研削性を著しく阻害する。ま
た、経済的な面よりも0.80%未満に限定した。 Ni:1.00%以下 Niは、焼入性を改善させる重要な元素である。ロールに
要求される焼入深度により適性量を添加する必要がある
が、1.00%を超えると残留オーステナイトが増大し、圧
延作業中ロール通板表面に微細なへこみ疵を生じさせる
原因となる。従つてNiの上限は1.00%とした。 Ti:0.04〜0.30% Tiは、本発明において最も重要な元素であつて、本発明
の目的達成上要求される特性に関与するところが大き
い。よつてこの点について以下具体的に説明する。
【Ti添加の意義】
第1表に示した成分組成を有する各ロール材について、
その諸特性を実験により調べ、結果を第1〜4図に示し
た。 表中の供試材No.1,2は従来ロール材で、冷間圧延用ロー
ル材として代表的な成分組成を有するものである。 No.4〜10は本発明のロール材であり、No.3、No.11およ
びNo12は比較材である。 第1図はTiの添加量と摩耗量の関係を示すグラフで、焼
入れ、焼戻しによりHrC約63の硬さに調質された各供試
材をエンドレスサンドベルターに一定の圧力で一定の時
間押付け、各供試材の摩耗による摩耗量mg/cm2を測定
し、耐摩耗性を比較したものである。図中、( )表示
は供試材のNoである。 Ti量が0.04%未満では、耐摩耗性に余り効果が期待でき
ないが、それ以上では従来材に比べて耐摩耗性が改善さ
れ、その値はTi量が0.15%前後において、従来材5%Cr
材の3倍程度の耐摩耗性向上が認められた。耐摩耗性の
改善は極めて高質な炭化物TiCの生成によるもので、ま
た、TiCは微細かつ均一に分散している。しかし、Ti量
が0.30%を超えるとTiCの偏析の発生やロールの研削性
の低下が起こり、工業的にロール材として実機に供しえ
ないようになる。そこで、Ti量の上限は0.30%とした。 第2図は、Tiの添加量と供試材の機械的性質の関係を説
明するグラフである。 第1表の各供試材を焼入れ、焼戻しによりHrC32の硬さ
に調質し、機械的性質即ち、引張り強さkgf/mm2、伸び
%、絞り%について比較した。同図にみられる如く、Ti
添加量0.04〜0.30%の範囲において、引張り強さ(T.
S.)、伸び(El)、絞り(RA)のいずれにも殆ど変化は
みられなかつた。 これに対して従来ロールにおいては、耐摩耗性を向上さ
せるために、Mo,V,W等の合金元素を多量に添加すること
により開発が進められてきたが、このような合金元素の
多量添加は機械的性質の著しい低下をもたらし、このた
め高硬度が必要とされる冷間圧延用ロールで、胴部の直
径が300mmを超えるロールでは安定した熱処理を施すこ
とが困難てあつた。ところが本発明における、微量Tiの
添加は第1図の如く耐摩耗性の著しい改善をもたらしな
がら、上記のように機械的性質に悪影響を及ぼすことが
なかつた。
【実施例】
次ぎに、本発明のロール材を実機に応用いた場合につい
て、実施例に基づきその効果を具体的に説明する。 第1表の供試材No.5,6と同様の組成を有する合金鋼を用
いて、冷間タンデムブリキ圧延機用のワークロールを製
造し、実機に供した。ロール胴部の直径は610mmであ
る。 6タンデムミル最終スタンドでのブリキ圧延に使用した
実施例の結果を、従来ロール5%Cr鋼と対比して第2表
及び第3〜4図に示した。 第2表は、Tiを添加した本発明ロールと従来ロール(5
%Cr鋼)のロール原単位を示したものである。ここで原
単位とは、最終スタンドにおける圧延量1000t当たりの
ロール消耗量で、本発明ロールは従来ロールに比べ約6
倍の原単位改善を示した。 一方、冷間圧延用ロールは圧延使用前に研削によつて、
所定の粗さをロール表面に付与する必要があるが、第3
図において圧延前のロールプロファイルを考えると、従
来の5%Cr鋼の場合と比較しても本発明にあってはプロ
ファイルの付与、つまりロール研削性が変わらない(同
等である)。また圧延使用過程において、この初期粗さ
が摩耗して細かくならないことが肝要であり、第3図に
示すように本発明の場合、1000km圧延後もその初期表面
粗度がほぼ維持されている。第3図は、本発明ロールと
従来ロールの圧延使用前後におけるロール表面の粗さの
変化を比較して示したものである。 本発明ロールは従来ロールの2倍の圧延量においても、
使用前後のロール表面の粗さプロフイルに大きな変化は
認められなかつた。 ロールの表面粗さは摩擦係数と密接な関係にある。ま
た、摩擦係数は圧延の安定操業上重要な影響因子でもあ
る。通常、圧延に際し、ロール間の摩擦係数(μ)が0.
015以下では圧延操業が不安定になり、スリツプや絞り
込み事故を発生するのでロールを組み替える必要があ
る。 第4図は、本発明ロールと従来ロールの圧延使用過程に
おける圧延距離と摩擦係数の関係(同図a)並びに圧延
距離と圧延スピードの関係(同図b)を示すグラフであ
る。 第4(a)図よりわかるように本発明ロールの摩擦係数
は圧延作業中略々0.02を保ち、従来ロールに比して安定
した状態を維持しており、圧延操業面に大きく貢献して
いる。 また、本発明ロールにあつては、圧延距離が0〜100km
までの初期摩擦係数低下(初期摩耗)が、従来ロールに
比較して少ないため、ロール組替え直後から低い荷重と
なるよう初期粗度を決定することができる。 こうした初期荷重の低減により、第4(b)図に示すよ
うにロール組替え直後からの圧延スピードを高くするこ
とができた。 尚、試験はタンデムミル最終6号スタンドで使用し、摩
擦係数はブランド アンド フオードの式で逆算した。 これら実機による本発明ロールの優れた結果は、高度の
耐摩耗性に基づくもので、Tiの少量添加という極く簡便
かつ安価な手段でもって、予想外にも初期表面粗度の付
与の容易さと圧延過程でのその初期表面粗度の長期間の
維持という通常両立しない特性を共に満足するのであっ
て、工業上与える効果は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Tiの添加量と摩耗量の関係を示すグラフで
( )内の数字は第1表の供試材のNo.を表す。 第2図は、Tiの添加量と機械的性質の関係を説明するグ
ラフで、T.Sは引張り強さ(kgf/mm2)Flは伸び(%)、
RAは絞り(%)を表す。 第3図は、圧延前後のロール表面粗さの比較を示すプロ
フイルである。 第4図(a)は、圧延距離と摩擦係数の関係を示すグラ
フ、同(b)は、圧延距離と圧延スピードの関係を示す
グラフで、実線は本発明ロール、点数は従来ロールであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 輝弘 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 所 謙一 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭57−108248(JP,A) 特開 平2−182861(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.70〜1.50重量% Si:0.15〜1.00重量% Mn:0.15〜1.50重量% Cr:2.50〜10.00重量% Mo:1.00重量%未満 V:0.80重量%未満 Ni:1.00重量%以下 Ti:0.04〜0.30重量% を含み、残部がFe及び不可避的不順物である合金よりな
    る耐摩耗性の優れた冷間圧延用ロール材。
JP1102169A 1989-04-21 1989-04-21 高耐摩耗性冷間圧延用ロール材 Expired - Lifetime JPH0788555B2 (ja)

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