JPH093603A

JPH093603A - 高耐摩耗型冷間圧延用ロール

Info

Publication number: JPH093603A
Application number: JP15498895A
Authority: JP
Inventors: Isao Takeuchi; 勲竹内; Chihiro Oki; 千尋大木; Shigeki Shimizu; 茂樹清水
Original assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Current assignee: Kanto Special Steel Works Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】研削性、耐摩耗性を共に実用上満足できる冷
間圧延用ロールを提供する。【構成】Ｃ：0.70〜1.30％、 Si：0.10〜1.50％、 M
n：0.10〜1.20％、Ni:0.10 〜1.50％、 Cr:4.0〜8.0
％、 Mo：0.10〜1.20％、Ｖ：0.10〜1.0 ％、残部:
鉄および不純物から成り、下記式(1) ないし(4) の関係
式を満足する鋼組成を用いる。 1.0＜５ (Mo＋Ｖ) −Cr／５≦8.0 ・・(1) 5.0≦Mo＋Ｖ＋Cr ≦8.0 ・・・(2) 0.2≦10Ｖ／(C＋Cr) ≦2.0 ・・・(3) 5.0≦Ni＋Cr ≦8.0 ・・・(4)

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高耐摩耗型冷間圧延用
ロール、特に冷間圧延用４段ミルおよび６段ミルのワー
クロールあるいは６段ミルの中間ロールとして用いられ
る高耐摩耗型冷間圧延用ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷間圧延用ワークロールとして
は、例えば特開平１−104750号公報に記載されている５
％Cr系の鍛鋼製焼入ロールが使用され、その目的に応じ
て高深度型および高硬度高深度型の鋼種が使い分けられ
ていた。また、特に耐摩耗性が要求される場合には特開
平１−208437号公報に記載されている冷間ダイス鋼JIS
SKD-11相当の10％Cr系の材質が一部使用されているが、
更なる研削性の改善が要求されていた。ここに、従来よ
り用いられてきた冷間圧延用ワークロールの代表的鋼組
成例を示すと下掲表の通りである。

【０００３】

【表１】

【０００４】一方、中間ロールはワークロールへの再生
を考慮し、ワークロールに使用される材質を用い硬さの
み中間ロールの硬さにして使用されることが多かった。

【０００５】しかし、中間ロール用として、耐摩耗性を
向上させる必要からクロム含有量をアップさせる等の対
応をした材質ではワークロールに再生した時に大幅に研
削性が低下し、実用に耐えなかった。このため、ワーク
ロールへの使用が意図される中間ロール用として研削性
を損なわない範囲で耐摩耗性に優れた鋼種の開発が望ま
れていた。本発明は、もちろん、そのような中間ロール
をも対象とするが冷間圧延用ロールについて、以下本発
明を説明する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここに、すでによく知
られているように、耐摩耗性の向上と研削性の維持は相
反する特性である。このため、ワークロールの耐摩耗性
を向上させるためにCr含有量をアップ (８％超) させた
場合、極端に研削性が低下し実用に耐えなかった。この
ため、研削性を損なわない範囲で耐摩耗性に優れた鋼種
の開発が望まれていたが、若干のクロムアップのみ等の
簡便な対応では、十分な耐摩耗性を付与させることがで
きない。

【０００７】ここに、本発明の目的は、研削性および耐
摩耗性を共に実用上満足できる程度に改善した冷間圧延
用ロールを提供することである。より具体的には従来の
研削砥石でもスクラッチ疵を発生しない研削性および従
来ロールの1.5 倍の耐摩耗性を満足する冷間圧延用ロー
ルを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の目
的を達成すべく検討を重ねた結果、Ｖ、Mo、Cr、Ni、さ
らにＣの間にある一定の関係を満足する場合には、研削
性および耐摩耗性を共に満足する程度にまで改善できる
ことを知り、本発明を完成した。

【０００９】よって、本発明は、質量％で、Ｃ：0.70〜
1.30％、 Si：0.10〜1.50％、 Mn：0.10〜1.20％、N
i:0.10 〜1.50％、 Cr:4.0〜8.0 ％、 Mo：0.10〜
1.20％、Ｖ：0.10〜1.0 ％、残部: 鉄および不純物から
成り、下記式(1) ないし(4) の関係式を満足する鋼組成
を有する耐摩耗性に優れた鍛鋼焼入れロールである。

【００１０】 1.0＜５ (Mo＋Ｖ) −Cr／５≦８.0 ・・・(1) ５.0≦Mo＋Ｖ＋Cr ≦8.0 ・・・(2) 0.2≦10Ｖ／(C＋Cr) ≦2.0 ・・・(3) 5.0≦Ni＋Cr ≦8.0 ・・・(4)

【００１１】

【作用】本発明にあっては、合金成分の組合わせによ
り、研削性を損なわずに耐摩耗性を向上させるのである
が、そのためには、網目状炭化物を発生させない範囲で
Ｃ、Cr、Ｖを増量する。そのバランスは上述の式(1) 〜
(4) を満足する範囲である。

【００１２】従来、冷延ワークロールの耐摩耗性の向上
要求に対し、高クロム化、セミハイス化等、高合金化の
対応もあったが、難研削性、高コスト化等の問題があ
り、適用圧延機も限定されていた。

【００１３】しかし、本発明によれば、網目状炭化物の
析出を抑制すると同時に、連鎖状炭化物をも析出させな
いか、もしくは若干の析出のみに留めることで、研削性
およびその他の特性が損なわれないようにした。

【００１４】併せて、ミクロ組織中に適量のＶＣ系硬質
炭化物を分散させることにより耐摩耗性を著しく向上さ
せることが可能となった。ここに、網目状炭化物の析出
した組織および連鎖状炭化物の析出した組織を金属組織
写真で示すと図１(a) 〜(d) の通りである。

【００１５】かくして本発明によれば、これらの２つの
特性をバランスさせ、研削性および耐摩耗性に優れた冷
間圧延用ワークロールを提供することができるのであ
る。次に、本発明において鋼組成を上述のように限定し
た理由および式(1) ないし式(4) を規定する理由につい
てその作用とともに詳述する。

【００１６】Ｃ：Ｃは鉄鋼材料において、諸性質に著し
い影響を及ぼす元素の一つであり、本発明において用い
る鋼種で重要な元素である。耐摩耗性、研削性などの目
的とする程度に応じて必要な炭化物量が定まることにな
るのでＣ量にも自ら適正範囲が存在する。

【００１７】ここで、残留炭化物の析出形態が、特に研
削性に関与しているので、本発明で用いる鋼では連鎖状
炭化物が析出直前または一部析出した状態とするのが好
ましい。

【００１８】Ｃ量が0.70％より少ないとＣ固溶量が不足
するか、残留炭化物が不足するかして硬さが低くなりサ
ブゼロ等の処理を施しても必要な硬さが得られなくな
る。一方、Ｃ量が1.20％を超えると残留オーステナイト
量が多くなり且つ安定化して、次第に硬さが低くなり、
サブゼロ等の処理を施しても必要な硬度が得られなくな
る。また、同時に耐クラック性並びに靱性も劣ってく
る。そこで本発明にあっては炭素含有量は、0.70〜1.30
％とした。より好ましくは0.80〜1.10％である。

【００１９】Si：Siは主として基地に固溶し焼戻し抵抗
性を高める作用がある。Siは脱酸剤でもあるため不可避
的にある量が必要となる。また、Siは焼戻し抵抗性を高
め、硬度アップに寄与する。このため、0.1 〜1.5 ％と
した。より好ましくは0.20〜1.00％である。

【００２０】Mn：Mnは焼入性をよくする元素であると共
に基地に固溶しやすい。これまでに述べた元素と異なり
変態点を下げるので焼入温度を下げることができる。Si
と同様に脱酸元素であるために必ず含まれている。しか
し、Mnは1.20％を越えると耐クラック性を悪くする。し
たがって、本発明において、Mnは0.1 〜1.20％とした。
より好ましくは0.20〜1.00％である。

【００２１】Ni：Niは鉄鋼材料の靱性向上に有効な元素
であるとともに焼入性も著しく向上させる元素である。
焼入性が著しくよいために鍛造後の熱的過程、焼入焼戻
し過程での割れが発生しやすくなる。炭化物はほとんど
作らないので、必要以上に含有させると残留オーステナ
イト相が安定になり、ロールに必要な硬さが得られなく
なる。従って、Ni：1.50％を上限とした。より好ましく
は0.30〜1.00％である。

【００２２】Cr：Crは炭化物形成元素でその中では高温
のオーステナイト状態に加熱した時に基地に固溶しやす
い元素であり、耐凹み性、耐摩耗性に大きな寄与をす
る。

【００２３】しかし、Crが8.0 ％を超えると網目状炭化
物が顕著になり、靱性が低下すると共に硬さも低くな
る。また、研削性を大幅に阻害するクロム共晶炭化物の
析出があるので4.0 〜8.0 ％とした。より好ましくは5.
0 〜7.0 ％である。

【００２４】Mo：MoはCrと同様に強力な炭化物形成元素
であり、硬さ、耐凹み性、耐摩耗性に影響を与える。さ
らに、焼戻し抵抗性、析出硬化に対してもCr以上に強い
作用を示す元素である。

【００２５】Mo量が0.10％より低いと前記の諸性質に対
する効果が少なく、また、1.20％を超えると熱的取扱い
が困難になるとともに、ミクロ組織的にも共晶炭化物を
形成する傾向を強め靱性の劣化を生じる。従って、本発
明にあっては、Moの範囲は0.10％から1.20％とした。よ
り好ましくは0.20〜1.0 ％である。

【００２６】Ｖ：ＶはＣと結合して安定な炭化物を作る
強力な炭化物形成元素である。また、ＶはCr、Moよりも
基地に固溶しにくく、Moと同様に耐摩耗性、研削性に強
い影響を与える元素である。

【００２７】このようにＶは強力な炭化物形成元素であ
るために、Ｖ量はＣ量によって大きな制限を受けること
になる。Ｖ量が1.0 ％を超えるようになると基地中のＣ
量が減り所要の硬さが得られなくなる。また、0.10％よ
り少ないと耐摩耗性に優れたバナジウム系炭化物が少な
くなり、目的とする性質に対する効果が著しく減少す
る。そこで、前記のＣ量の制限を考慮して0.10〜1.0 ％
の範囲とした。より好ましくは0.20〜0.70％である。こ
こで、本発明において前述の式(1) ないし(4) でもって
鋼組成を規定する理由について説明する。

【００２８】5(Mo＋Ｖ) −Cr/5:この関係式は、耐摩耗
性を表すもので、これが1.0 以下では硬質炭化物の存在
が不充分であり、一方8.0 を超えると却って研削性を大
幅に低下させることとなってしまう。本発明にあって、
1.0 ないし8.0 の範囲の値、好ましくは、2.5 〜4.0 の
範囲内の値をとる。

【００２９】図２は、鋼組成 (C, Cr, V, Mo) を基本組
成としてMo、Cr、V のそれぞれの含有量を変更したとき
の耐摩耗特性の変化を、5(Mo＋Ｖ) −Cr/5の量を横軸と
して表示したグラフであり、これからもその臨界性が明
らかである。摩耗試験は後述する実施例１に準じて行
い、相対的に評価した。なお、従来のロール鋼はこの値
は1.0 程度である。

【００３０】Mo＋Ｖ＋Cr:これは研削の難易性の関係を
示すもので、この値が5.0 未満のときには耐摩耗性が従
来鋼並となってしまい、一方8.0 を越えると難研削がも
たらされる。好ましくはこの式の値は、6.0 〜7.5 の範
囲内にくるようにする。

【００３１】10Ｖ/(Ｃ＋Cr):この関係式は、硬質炭化物
と研削性の関係を表すもので、これが0.2 未満では耐摩
耗性を得るのに不充分であり、一方2.0 を超えると却っ
て難研削となってしまう。本発明にあって、0.2 ないし
2.0 の範囲の値、好ましくは、0.4 〜1.5 の範囲内の値
をとる。

【００３２】図３は、鋼組成 (C, Cr, V, Mo) を基本組
成としてＣ、Cr、V のそれぞれの含有量を変更したとき
の研削特性の変化を、10Ｖ/(Ｃ＋Cr) の量を横軸として
表示したグラフであり、これからもその臨界性が明らか
である。研削性はスクラッチを発生せずに単位時間で研
削できる量をもって相対的に評価した。なお、従来のロ
ール鋼はこの値は＜0.1 程度である。

【００３３】Ni＋Cr:NiもCrもいずれも硬化深度を付与
するために添加するものであり、そのためには両者の合
計量は少なくとも5.0 は必要であるが、その合計量が8.
0 を越えると反対に硬化深度不足となってしまうことが
あるので、5.0 〜8.0 の範囲内とし、より好ましくは6.
0 〜7.0 の範囲内にくるようにする。

【００３４】このようにして、本発明によれば、耐摩耗
性および研削性のいずれもが満足するように改善され、
特に高耐摩耗が求められる冷間圧延用４段ミルおよび６
段ミルのワークロールあるいは６段ミルの中間ロールと
して有用な耐摩耗型冷間圧延用ロールが得られる。次
に、実施例によって本発明の作用についてさらに具体的
に説明する。

【００３５】

【実施例】

(実施例１)表２に実施例１として示す組成を有する鋼を
溶製し、慣用法に従って冷延用ワークロールを製造し
た。得られたロールは称呼寸法が、直径530 ×胴長1400
×全長3900(mm)、硬さがＨＳ97〜98であり、そして硬化
深度がＨＳ90以上の領域、φ70(mm)以上であった。

【００３６】この冷間圧延用ロール素材について、図４
に概要を示す摩耗試験機を使用して摩耗試験を行った。
すなわち、図４において、上記ロール素材から切出され
た直径20mmの試験片10はホルダ12に保持され、所定の回
転が与えられる。このような回転する試験片10が、サン
ドペーパ14を張付けた回転円盤16の上に押付けられる、
所定回転距離を経てからその摩耗量を測定する。

【００３７】この摩耗試験の試験条件は次の通りであっ
た。サンドペーパ: # 120 圧力 : 20 psi 回転速度 : 200 rpm (×4min) 摩耗距離 : 90.48ｍ。

【００３８】結果は図５にグラフで示すが、表１の従来
ロールＡの従来ロールと比較して、本発明にかかるロー
ルは摩耗量がいずれの硬度の場合にも10〜15％程度摩耗
量が減少していることが分かる。参考までにダイス鋼お
よびセミハイス鋼の摩耗量も示すが、本発明の鋼はそれ
らの耐摩耗性鋼と従来ロール材との中間の摩耗特性を示
すことが分かる。

【００３９】図６に本発明によって得られたロール素材
の鋼のミクロ組織の顕微鏡組織写真を示す。図６(a) 、
(b) は倍率が異なるだけで同一ロール素材の金属組織写
真である。

【００４０】(実施例２)本例では表２に実施例２として
示す鋼組成を有するロール素材に対して摩耗性および研
削性、その他の特性を、汎用鋼種である0.9C-5Cr-0.4Mo
鋼のそれと比較した。

【００４１】結果は表３にまとめて示すが、そのときの
摩耗試験は実施例１のそれに同じであり、研削試験は、
下記条件で行った。その他の特性としては、耐事故性、
硬化深度などを総合的に判断して相対的に比較したもの
であった。

【００４２】研削性試験: 寸法：直径530 ×胴長1400×全長3900(mm)のロールにつ
いて、ロール研削砥石を使ってロール表面の砥石研削を
行い、研削後のロール表面のプロファイルを調べた。そ
の結果は、ロール長手方向に３ヶ所で測定したところR
a：0.25〜0.29μｍの表面粗さが得られ、本発明例にあ
っては、平滑な面が得られることが分かる。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐摩耗性の大幅アップと共に中間ロール用としての研削
性が大幅に改善された結果、冷間圧延用ロールとしてば
かりでなく、最初中間ロールとして用い、次いでワーク
ロールへ再生することが可能となり、その実用上の意義
は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) 、(b) は網状炭化物の析出した顕微鏡
金属組織写真、図１(c) 、(d)は連鎖状炭化物の析出し
た顕微鏡金属組織写真である。

【図２】耐摩耗性の相対評価を示すグラフである。

【図３】研削性の相対評価を示すグラフである。

【図４】摩耗試験機の概要を示す図面である。

【図５】本発明鋼の摩耗特性を示すグラフである。

【図６】図６(a) 、(b) は本発明鋼のミクロ組織を示す
顕微鏡組織写真である。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年７月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】図１は鋼の顕微鏡金属組織写真で、（ａ）、
（ｂ）の符号を付したものは網状炭化物の析出した金属
組織を示し、（ｃ）、（ｄ）の符号を付したものは連鎖
状炭化物の析出した金属組織を示す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】図６は本発明鋼のミクロ組織を示す顕微鏡組
織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質量％で、Ｃ：0.70〜1.30％、 Si：0.10〜1.50％、 Mn：0.10〜
1.20％、 Ni:0.10 〜1.50％、 Cr:4.0〜8.0 ％、 Mo：0.10〜
1.20％、Ｖ：0.10〜1.0 ％、残部: 鉄および不純物から成り、下記式(1) ないし(4)
の関係式を満足する鋼組成を有する耐摩耗性に優れた鍛
鋼焼入れロール。 1.0＜５ (Mo＋Ｖ) −Cr／５≦８.0 ・・・(1) ５.0≦Mo＋Ｖ＋Cr ≦8.0 ・・・(2) 0.2≦10Ｖ／(C＋Cr) ≦2.0 ・・・(3) 5.0≦Ni＋Cr ≦8.0 ・・・(4)