JPH0970655A

JPH0970655A - 耐摩耗、耐腐食性に優れた製鉄熱間圧延設備用部材

Info

Publication number: JPH0970655A
Application number: JP25683695A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Saito; 弘道斉藤; Shinichi Sakamoto; 眞一坂本; Atsushi Kawai; 淳河合; Yasuo Narisei; 泰生成清
Original assignee: Fujiko KK; Nippon Steel Corp; Fujikoo KK
Current assignee: Fujiko KK; Nippon Steel Corp; Fujikoo KK
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】耐腐食性、耐摩耗性、耐打ち疵性、耐焼き付
き性を高位の水準に高め、耐久性の優れたコイラー用ラ
ッパーロール、ピンチロール、マンドレル及び鋼板搬送
ローラ等の製鉄用熱間圧延設備用部材を提供する。【解決手段】電磁誘導加熱コイル１１を備えた組み合
わせモールド１０に鋼を素材とする母材１７を同心垂直
に挿入し、母材１７の外周の環状空隙部２０に、別途、
準備した〔Ｃ〕０．５〜２重量％、〔Ｓｉ〕０．１〜
１．５重量％、〔Ｍｎ〕０．１〜１．５重量％、〔Ｃ
ｒ〕２〜１５重量％、〔Ｍｏ〕２〜１０重量％、〔Ｖ〕
１〜８重量％、〔Ｗ〕１〜１０重量％、〔Ｃｏ〕１〜１
５重量％、残部は実質的にＦｅからなる溶湯１９を注入
し、母材１７を断続的に降下させて、母材外表面に溶湯
１９を溶着させながら、冷却により凝固せしめて、母材
１７の外周に肉盛層２１を形成し、所定の熱処理、機械
加工を行った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間圧延設備におけ
るコイラー用ロール、マンドレル、搬送ローラ等の製鉄
熱間圧延設備用部材に係り、更に、詳しくはビートマー
クが鋼板に転写されず、耐腐食性、耐焼き付き性、耐摩
耗性に優れたコイラー用ラッパーロール、ピンチロー
ル、マンドレル、及び鋼板搬送ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延設備におけるコイラー用ラッパ
ーロール、ピンチロール、マンドレル及び搬送ローラ
は、鋼板が断続的に圧延されることにより、鋼板先端部
の衝突力を受ける。また、一般的にこれらのロールの周
速度は、鋼板の巻き取り形状を良くするため、更に、ミ
スコイルのような操業トラブルを防止し、初期巻き付き
を良くするために、鋼板との速度差を持たせており、そ
の結果、ロールと鋼板との間でスリップが発生してい
る。また、圧延機スタンドの前後に配置された鋼板搬送
ローラは、鋼板が圧延機に噛み込む時やリバース反転す
る時に、鋼板との間で激しいスリップが発生する。一
方、高温の鋼板表面に発生したスケールを圧延前に除去
するための高圧水や、鋼板及び、ロール表面を冷却する
ための冷却水が、これらのロール表面に掛かる構造とな
っている。これらのロール表面の耐腐食性、耐摩耗性、
耐打ち疵性を向上させるため、「わが国における最近の
ホットストリップの製造技術」（日本鉄鋼協会、昭和６
２年８月１０日発行）、頁２９５、２９６に示されてい
るように、〔Ｃｒ〕＜１３重量％以下、主として３〜７
重量％ＣｒのＣｒ系の肉盛材料が採用されてきた。具体
的には、構造用鋼、鋳鋼等からなるロール母材の表面に
〔Ｃｒ〕の他、〔Ｃ〕＜０．４重量％、〔Ｍｏ、Ｖ〕＜
１０重量％の組成からなる、鉄系材料を溶接肉盛法によ
り被覆した後、熱処理により硬度をＨｓ＞７０とする、
又は、同組成の鉄系材料を鋳掛けることにより硬化層を
被覆していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記刊
行物に記載されたＣｒ系の肉盛材料においては、Ｃｒ系
合金を用いた肉盛硬化層は、溶接割れを防止するため、
炭素量を多くすることができない。また、Ｃｒ量も鋼板
との焼き付きを防止する観点より、低く抑えているた
め、耐摩耗性と耐腐食性とをバランスさせたような組成
となっている。従って、荷重、温度、スリップ率、腐食
環境ともに厳しい条件下にある熱間圧延設備のコイラー
用ラッパーロール、ピンチロール、マンドレル及び、鋼
板搬送ローラにおいては必ずしも、その耐久性は満足で
きるものではなかった。本発明は、上記の課題を解決す
るため、耐腐食性、耐摩耗性、耐打ち疵性、耐焼き付き
性を高位の水準に高め、耐久性の優れたコイラー用ラッ
パーロール、ピンチロール、マンドレル及び鋼板搬送ロ
ーラ等の製鉄用熱間圧延設備用部材を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の耐摩耗、耐腐食性に優れた製鉄熱間圧延設備用部
材は、電磁誘導加熱コイルを備えた耐火性加熱型の下部
に、冷却型を一体的に配置した組み合わせモールドを用
い、該組み合わせモールドの内部に鋼を素材とする中実
又は、中空の母材を同心垂直に挿入し、同母材の外周の
環状空隙部に、別途、準備した〔Ｃ〕０．５〜２重量
％、〔Ｓｉ〕０．１〜１．５重量％、〔Ｍｎ〕０．１〜
１．５重量％、〔Ｃｒ〕２〜１５重量％、〔Ｍｏ〕２〜
１０重量％、〔Ｖ〕１〜８重量％、〔Ｗ〕１〜１０重量
％、〔Ｃｏ〕１〜１５重量％、残部は実質的にＦｅから
なる溶湯を注入し、前記母材を断続的に降下させて、該
母材外表面に溶湯を溶着させながら、冷却により凝固せ
しめて、該母材の外周に肉盛層を形成し、所定の熱処
理、機械加工を行っている。

【０００５】

【発明の実施の形態】続いて、本発明を具体化した実施
の形態につき説明し、本発明の理解に供する。まず、本
発明の一実施の形態に使用した組み合わせモールド１０
は、図１に示すように、電磁誘導加熱コイル１１が内部
に配置された中空環状の耐火枠１２を備えた耐火性加熱
型１３と、耐火性加熱型１３の下部に配置され、これと
同軸の内孔を有する冷却型１４とを有し、その下部には
図示しない油圧シリンダー等の昇降手段によって上下
し、上部に搭載されたロールからなる製鉄用熱間圧延設
備用部材１５を徐々に下降させる昇降装置１６を備えて
いる。この組み合わせモールド１０を使用して、製鉄用
熱間圧延設備用部材１５を製造する場合には、組み合わ
せモールド１０の中央に中実の母材１７を挿入する。次
いで、別途溶解炉１８にて準備した外層になる肉盛材の
溶湯１９を前記母材１７と組み合せモールド装置１０と
の環状空隙部２０に、電磁誘導加熱コイル１１に電流を
流しながら注入し、母材１７を断続的に降下させる。こ
れによって、溶湯１９は母材１７の表面に溶着しなが
ら、前記冷却型１４によって順次冷却凝固され肉盛層２
１が形成される。

【０００６】この場合において、母材１７の外周に予め
ホウケイ酸ガラス皮膜２２を形成させておき、組み合わ
せモールド１０の上に配置された予熱用の電磁誘導加熱
コイル２３によって母材１７を予熱すると共に、ホウケ
イ酸ガラス皮膜２２が溶融焼成されることによって、母
材１７の表面を清浄に保ちながら肉盛層２１を形成でき
る。なお、図１において、２４は芯出し装置、２５は溶
融部、２６は溶融フラックスを示す。ここで、前記肉盛
層２１の成分、即ち溶湯１９の成分としては、〔Ｃ〕
０．５〜２重量％、〔Ｓｉ〕１〜１．５重量％、〔Ｍ
ｎ〕０．１〜１．５重量％、〔Ｃｒ〕２〜１５重量％、
〔Ｍｏ〕２〜１０重量％、〔Ｖ〕１〜８重量％、〔Ｗ〕
１〜１０重量％、〔Ｃｏ〕１〜１５重量％、残部は実質
的にＦｅからなっている。

【０００７】次に、前記肉盛層２１の化学成分組成を限
定した理由について説明する。Ｃ：０．５〜２重量％ＣはＣｒ、Ｖ、Ｍｏ、ＷなどとＭ₇Ｃ₃、ＭＣ、Ｍ
₂Ｃ、Ｍ₆Ｃ型の極めて硬い炭化物を形成し、耐摩耗性
を向上させる。また、基地に固溶し、焼き入れ性を向上
させるとともに、基地の強度、硬さを向上させる。下限
を０．５重量％としたのは、炭化物が減少し耐摩耗性が
低下するためであり、また、上限を２重量％としたの
は、粒界に晶出したネット状の炭化物が多くなり、靱性
が低下するとともに、Ｃｒ炭化物も増え、基地への固溶
Ｃｒが減少し、耐腐食性を低下せしめるためである。Ｓｉ：０．１〜１．５重量％Ｓｉは脱酸剤として必要であるが、０．１重量％未満で
は効果がなく、また、１．５重量％を超えると脱酸効果
も飽和するため、下限、上限をそれぞれ０．１重量％、
１．５重量％とした。

【０００８】Ｍｎ：０．１〜１．５重量％Ｍｎは脱酸剤として働くほか、不純物として混入する有
害なＳをＭｎＳとして固定するが、０．１重量％未満で
は効果がなく、１．５重量％を超えても、それ以上の効
果はないので下限を０．１重量％、上限を１．５重量％
とした。Ｃｒ：２〜１５重量％Ｃｒは基地に固溶し、硬化性を高めるとともに、耐食
性、耐酸化性を向上させるのに必要であるが、２重量％
未満ではその効果が少なく、１５重量％を超えると耐焼
き付き性を劣化させるため、下限、上限をそれぞれ２重
量％、１５重量％とした。Ｍｏ：２〜１０重量％Ｍｏは一部基地に固溶し、焼き戻し軟化抵抗を高め、ま
たＣと結びついて耐摩耗性に有効なＭ₂Ｃ、Ｍ₆Ｃ炭化
物を形成する。２重量％未満ではその効果がなく、１０
重量％を超えて加えてもその効果は薄く、高価なためＭ
ｏの下限、上限をそれぞれ２重量％、１０重量％とし
た。Ｖ：１〜８重量％Ｖは最も炭化物の形成傾向が大きくＭＣ炭化物を形成
し、１重量％未満では炭化物の分布が少なく、耐摩耗性
が十分得られず、８重量％を超えると機械的性質を低下
せしめることから、下限を１重量％、上限を８重量％と
した。

【０００９】Ｗ：１〜１０重量％Ｗは、Ｍｏ、Ｖと同じように、焼き戻し軟化抵抗を高め
るとともに、耐摩耗性に有効なＭ₆Ｃ炭化物を形成する
が、１重量％未満ではその効果がないため、下限を１重
量％とした。１０重量％を超えて加えても、その効果が
うすいため上限を１０重量％とした。Ｃｏ：１〜１５重量％Ｃｏは、大部分が基地に固溶し、その強度を向上させ、
特に、高温でその効果が大きい。ＭＣ、Ｍ₆Ｃなどの極
めて硬く、耐摩耗性に有効な炭化物が存在する場合、基
地も炭化物にバランスした硬さ、強度がないと炭化物の
周囲の基地が極めて短時間で摩耗し肌荒れをもたらすの
で、炭化物に見合った基地の強度が必要となるためであ
る。また、Ｃｏは耐腐食性に極めて有効である。下限を
１重量％としたのは、それ未満では、効果がないためで
あり、上限を１５重量％としたのは、それを超えて加え
ても効果が少なく、また高価なためである。

【００１０】更には、従来、コイラー用ロール、マンド
レル及び、鋼板搬送ローラの外層は主として、溶接肉盛
法により造られていたが、本発明の上記化学成分組成の
外層材のように、Ｃ、Ｃｒの高い合金鋼は、溶接性が悪
く、溶接時に予熱温度、層間温度等に細心の注意を払っ
ても、なお、割れ発生の懸念があり、安定した品質を得
ることは困難で、しかも、歩留まり、能率も低くならざ
るを得ない。前記したような電磁誘導加熱法を利用した
製鉄用熱間圧延設備用部材の製造方法においては、割れ
発生の懸念もなく、いわば、１パスで極めて厚い肉盛層
を得ることが可能で、高能率で安価に複合材を得ること
ができる。また、水冷モールドによる外表面からの急冷
と、低温母材による内側からの抜熱により急速に凝固冷
却するため、化学成分組成、金属組織とも極めて均一
で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗなどの炭化物も、均一微細で分
布し、十分な耐摩耗、耐腐食性を有する製鉄用熱間圧延
設備用部材となる。

【００１１】

【実施例】以下に、更に本発明に係る耐摩耗、耐腐食性
に優れた製鉄熱間圧延設備用部材の作用、効果を確認す
るために行った実施例を、比較例と共に説明する。表１
は外層材の化学成分組成、硬さ及び、製造法を示したも
ので、比較材Ａ、Ｂ及び、Ｃは従来からのコイラーロー
ル及び、鋼板搬送ローラに適用されている代表的な材料
で、試験材Ｄは本発明材Ｅ及び、Ｆとの比較として用い
た試験材で、Ｃｏを含有せず、Ｃ含有量が高めで、Ｃｒ
含有量が低めの合金鋼である。発明材Ｅ及び、Ｆは本発
明材の代表的な２例である。これらの比較材、試験材及
び発明材は、いずれも所定の焼き入れ、焼き戻し処理を
施した後、使用層たる外層から、それぞれの試験片を切
り出し、焼き付き試験、腐食試験及び、摩耗試験を行
い、耐焼き付き性、耐腐食性及び、耐摩耗性を評価し
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】焼き付き試験結果比較材Ａ、Ｂ及び、Ｃ、試験材Ｄならびに、発明材Ｅ及
び、Ｆの６種について焼き付き試験を行った。焼き付き
試験は、最も焼き付きの発生し易いといわれている、フ
ェライト系ステンレス鋼（低Ｃ−１９Ｃｒ−Ｎｂ）板を
相手材として、７００℃に加熱し、周速６００ｍ／ｍｉ
ｎで回転する試験材のリングを、１０ｋｇｆの荷重で押
し付けながら１時間経過後、試験材のリングの表面に生
じた焼き付きの疵数を点算し、耐焼き付き性を評価し
た。図２は焼き付き試験結果を示したもので、本発明材
は焼き付き疵数が少なく、従来材である比較材Ａ、Ｂ及
び、Ｃと同等以上の耐焼き付き性を有することが判明し
た。

【００１４】腐食試験結果比較材のうちＣ及び、試験材Ｄならびに、発明材Ｅ及
び、Ｆの４種について腐食試験を行った。腐食試験は、
コンデンサーを有する三角フラスコの中に、表２に示す
工業用水を入れて、６０℃に保持し、試験材を浸漬する
ことによって、試験材表面を腐食させ、２６時間、４６
時間、１１０時間経過した後に、表面の腐食生成物を除
去し、腐食減量を試験片表面積で除した値を求め、耐腐
食性を評価した。図３は腐食試験結果を示したもので、
本発明材は比較材に比べて、極めて優れた耐腐食性を有
することが判明した。試験材ＤはＣｏを含有せず、Ｃｒ
も低めで、Ｃが高めであるため、耐焼き付き性及び、耐
摩耗性には優れているものの、耐腐食性は比較材と同等
水準にとどまり、改善されてないことがわかる。

【００１５】

【表２】

【００１６】摩耗試験結果比較材Ｃ、試験材Ｄならびに、発明材Ｅ及び、Ｆの４種
について、摩耗試験を行った。摩耗試験は、１０００ｒ
ｐｍで回転する＃１８０のサンドペーパーに、２ｋｇｆ
の荷重で試験材を押し付け（中心より７０ｍｍ）、５分
後及び、１５分後の摩耗減量を測定し耐摩耗性を評価し
た。図４は摩耗試験結果を示したもので、本発明材は比
較材に比べて、極めて優れた耐摩耗性を有することが判
明した。これらの試験結果から、本発明材は耐腐食性及
び、耐摩耗性に極めて優れ、耐焼き付き性も従来材と比
較して同等以上で、総合的に際立った特性を有すること
が、明らかである。

【００１７】前記実施例の結果から発明材Ｆを、熱間圧
延設備のコイラーのラッパーロールとして実機に使用し
た。その結果、ロール表面の摩耗は軽微で図５に示すよ
うに、比較材ロールと比べてその耐用は、１．５倍に延
長が図れた。また、使用中のロール表面の性状を比較す
ると、比較材ロールは、赤錆の発生が支配的で、打ち疵
の発生及び、顕著なビードマークの出現が認められる
が、本発明材ロールの表面は、黒錆の発生が支配的で焼
き付きの発生もなく、また、打ち疵等の特異な表面性状
も観察されず、極めて良好であった。以上、本発明に係
る耐摩耗、耐腐食性に優れた製鉄熱間圧延設備用部材
を、前記コイラー用ラッパーロールの他、ピンチロー
ル、マンドレル及び、鋼板搬送ローラに適用した場合も
従来のものに比較して、耐腐食性、耐摩耗性、及び耐打
ち疵性が大幅に向上していることが確認された。

【００１８】

【発明の効果】本発明の熱間圧延設備におけるコイラー
用ラッパーロール、ピンチロール、マンドレル及び鋼板
搬送ローラは、特殊鋳掛け法により基地中に微細なＣ
ｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗなどの炭化物及び、これらの成分の複
合の炭化物を均一に分散させているため、以下の効果が
ある。まず、基地が選択的に腐食され、比較的大きな晶
出炭化物が欠落するような腐食摩耗形態が発生しにくい
ため、高硬度の炭化物が安定的に表面に付与され、耐腐
食摩耗性に優れており、優れた耐摩耗性を有する。ま
た、均一に分散した炭化物は搬送材との凝着を防止する
ため、耐焼き付き性においても優れている。その結果、
本発明材ロールの寿命は著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に使用する組み合わせモ
ールドの概略説明図である。

【図２】発明材、試験材及び比較材を使用したロールの
焼き付き疵数を示すグラフである。

【図３】発明材、試験材及び比較材を使用したロールの
単位面積当り腐食減量を示すグラフである。

【図４】発明材、試験材及び比較材を使用したロールの
摩耗減量を示すグラフである。

【図５】発明材、試験材及び比較材を用いた実ロールの
摩耗測定結果である。

【符号の説明】

１０組み合わせモールド１１電磁誘導
加熱コイル１２耐火枠１３耐火性加
熱型１４冷却型１５製鉄用熱
間圧延設備用部材１６昇降装置１７母材１８溶解炉１９溶湯２０環状空隙部２１肉盛層２２ホウケイ酸ガラス皮膜２３予熱用の
電磁誘導加熱コイル２４芯出し装置２５溶融部２６溶融フラックス

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/30 Ｃ２２Ｃ 38/30 Ｆ１６Ｃ 13/00 9037−3ＪＦ１６Ｃ 13/00 Ａ (72)発明者坂本眞一岡山県浅口郡鴨方町鳩ヶ丘１丁目1298番地株式会社フジコー山陽工場内 (72)発明者河合淳福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者成清泰生福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁誘導加熱コイルを備えた耐火性加熱
型の下部に、冷却型を一体的に配置した組み合わせモー
ルドを用い、該組み合わせモールドの内部に鋼を素材と
する中実又は、中空の母材を同心垂直に挿入し、同母材
の外周の環状空隙部に、別途、準備した〔Ｃ〕０．５〜
２重量％、〔Ｓｉ〕０．１〜１．５重量％、〔Ｍｎ〕
０．１〜１．５重量％、〔Ｃｒ〕２〜１５重量％、〔Ｍ
ｏ〕２〜１０重量％、〔Ｖ〕１〜８重量％、〔Ｗ〕１〜
１０重量％、〔Ｃｏ〕１〜１５重量％、残部は実質的に
Ｆｅからなる溶湯を注入し、前記母材を断続的に降下さ
せて、該母材外表面に溶湯を溶着させながら、冷却によ
り凝固せしめて、該母材の外周に肉盛層を形成し、所定
の熱処理、機械加工を行ったことを特徴とする耐摩耗、
耐腐食性に優れた製鉄熱間圧延設備用部材。