JPS5855549A - H型鋼圧延用複合スリ−プロ−ル及びその製造法 - Google Patents

H型鋼圧延用複合スリ−プロ−ル及びその製造法

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JPS5855549A
JPS5855549A JP15587481A JP15587481A JPS5855549A JP S5855549 A JPS5855549 A JP S5855549A JP 15587481 A JP15587481 A JP 15587481A JP 15587481 A JP15587481 A JP 15587481A JP S5855549 A JPS5855549 A JP S5855549A
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rolling
weight
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Takashi Hashimoto
隆 橋本
Akitoshi Okabayashi
昭利 岡林
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主としてHW鋼の圧延分野に使用されている
複合スリーブロールについて、より高性能を有する新し
い種類のロール及びその好適な製造法の提供に関する。
H型鋼の圧延に際しては、生産性、品質確保の面からユ
ニバーサルミルの使用が一般的になっているが、このユ
ニバーサルミルで使用されるロール、スなワチ水平ロー
ル、竪ロール、エツジヤロールは、その殆んどがスリー
ブ方式となっている。
スリーブロールの鋳造に当っては、材質向上の要求また
鋳造歩留p向上の点から、一般に第1図に示される1造
が採用されている。すなわち、先ず外殻を遠心力鋳造し
、それが未凝固時乃至凝固完了後に内殻を遠心力鋳造し
一1両者を溶着せしめる方法である。
この場合、内殻材質はロールを補強するものであるため
、特に強靭性に留意する必要がある。一方外殻材質は圧
延材と接し、耐摩耗性、耐肌荒性等の圧延成績と直!1
に結びつくため、外殻材質の改良は最も重要である。特
に水平ロールの場合、H型鋼のフランジ部との摺動摩耗
が激しく、一般に熱間圧延で要求される特性(耐クラツ
ク性、耐焼付性、耐肌荒性、耐摩耗性)のうち、特に耐
摩耗性が重要である。また翌ロール、エツジヤロールに
ついても、最近の圧延屯数の増大に伴い、より耐摩耗性
向上の要求が強まっている。
従来この種外殻材質としては、H@ s s〜65のア
ダマイト材質が用いられているが、耐焼付性、耐肌荒性
の面で問題が#1す、tた硬度會H,66以上とするこ
とも、製造技術上また使用時の事故の問題から難しい。
また、外殻、内殻の溶着についても、ロール使用時の事
故を防止するために鍵全なものとする必要があり、複合
化技術についても重要な問題とされている。
このような従来技術背景に基いて、本発明は従来ロール
エJ)4耐摩耗性に優れ、かつ充分な耐事故性を備えた
この種複合スリーブロールを新たに創出したものであり
、併せてその好適な製造法をも提供するものである。
すなわち、本発明は下記に詳述するところの高クロム材
質の外殻と、球状黒鉛鋳鉄材質の内殻とを溶着一体化せ
しめてなる外殻硬度Hi70以上を有する新規複合スリ
ーブロールを提供するものであり、同時に遠心力鋳造法
を利用したその製造法を提撫するものである。
本発明のH截調圧延用複合スリーブロールをその外殻及
び内殻の各材質についてから以下に詳述する。まず外殻
材質については硬度Ha70以上を有する高クロム材質
からなり、その各成分範囲及び限定理由は次のように説
明される。
CIC(Fe −Or )yes 111炭化物を安定
にする範凹内でCrとバランスをとりうつ目的のカーバ
イト量により決定されるべきであるが、2.0−未満で
は炭化物の量が少なく耐摩耗性が不足し、一方3.2饅
を越えて含有されると炭化物の量が多くな〕過ぎて機械
的強度特に靭性の点での劣化が著しい。
依って、Ct!2.0〜3.2 %と規定する。
Slは溶湯の脱酸のために必要であシ、0.5s未満で
はその効果がなく、反面1.5−を越えて含有されると
機械的性質の劣化をきたし、またAr1変態点を下げ硬
度が得られ難くなる。依って、Sl含有量Ho、s〜L
5%の範囲とする。
Mn u 81の脱酸の補助としてその含有量は少なく
ともQ、S 4以上必要であり、0.5−未満では脱酸
の効果がない。しかし1.5−を越えて含有されると機
械的性質特に靭性の点で劣化が著しくなる。依って、地
金有量も0.5〜IJ−の範囲とする。
Pは特にロール材質において少なければ少ない程望まし
い元素であり、材質を脆くする点からも0.1%以下と
する。
SはPと同様にロール材質を脆くするため、少なければ
少ない程望ましく、その含有量はO,1%以下とする。
N1ハ焼入性を向上し積極的に硬度調整するために含有
するもので、 0.11 %未満ではその効果がなく、
他方2.5−を越えて含有されると残留オーステナイト
が増加して硬度が上がり離くなる。依って、本発明では
目標硬[Hsyo以上を得るために、N1含有量Ho、
s〜ZS−の範囲とする。
Cr’r1強靭性と耐摩耗性を向上させるためのもので
あるが、その含有量がlOチ未満で’CMICmの炭化
物が多く晶出し、強靭性及び炭化物の微細均一化が得ら
れず、まfrニー26%を越えて含有されると、M、、
CS型の炭化物量が増加する。この炭化物はMyCs型
炭化物に比べて硬度が低く、充分な耐摩耗性が得られな
い。本発明ではMyCsll炭化物の生じる範囲として
、前記C含有量の規定範囲とバランスして、Cr含有量
を10−25%の範邪に規定する。
Moは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に入り
、炭化物量[を高めると共に焼戻し軟化抵抗を促進する
のに有効であり、その含有量が0.54未満ではこのよ
うな効果が少なく、tたtOcsを越えて含有されると
基地中に残留オーステナイトが安定化し、却って硬度低
下を来たす。依って、 M。
含有ttzo、s〜10%の範囲とする。
外殻材質は上記成分を各重量−含み、基本的には残部実
質的にF・より構成されゐが、その他上記以外の成分で
、補助的に添加されて特に効果の認められるものとして
、次のNb、Vが挙げられる。
N′bニ鋳造組織の微細化に効果が117.Nbが含有
されることにより析出硬化が促進されて耐摩耗性が向上
し、特に目標硬度Hm7G以上の範囲で1−含有量が1
.0−未満でこの効果がToカ、1.0−を越えるとこ
の効果は飽和すると共にコスト高となる。
依って、稀の含有量ハエ。0−以下とする@■は隅と同
様の目的で含有されるもので、特に目標硬度Hss70
以上の範囲ではV含有量tIi、oチ未満で良く、1.
0チを越えて含有されると■炭化物が多くなり、靭性の
点で劣化する。依って、■の含有量は1.096以下と
する。
上記成分範囲から構成される外殻高クロム材の鋳造組織
は硬い(F・、Cr )ycs[カーバイドと、残留オ
ーステナイト及び一部マルテンサイトの基地工p成り立
っている。しかし、このような組織状態では圧延中に高
温の圧延材と接することによシ、基地中の残留オーステ
ナイトが一部変IIjAYt開始するため組織としては
非常に不安定であり、このためロールとしての耐肌荒性
、耐摩耗性に劣る。
従って、この種高クロムロールでは鋳造組織を安定化す
るため、その製造工程で熱処理を施すのが通例となって
いる。
この場合、適用される熱処理法には二連カある。
すなわち、変態点以下の温度に加熱して鋳造応力を除去
すると共に、鋳造状態で生じた残留オーステナイトを変
態させてマルテンサイトやパーライト組織とし、圧延中
に組織変態を生じないよう組織を安定化する方法と、変
態点よ〕も高温に加熱昇温して更に後の冷却速度を早め
て鋳造後の冷却速度によっては得られない組織を得る方
法とである。
本発明はこの後者の熱処理方法を利用するものである。
すなわち、上記外殻高クロム材と後に述べる内殻材とを
溶着一体化せしめて鋳造した後、これを904)−11
00℃の温度範囲に加熱昇温して保持し基地中に2次カ
ーバイドを析出させると共に1抜の冷却過程にあっては
冷却速度を100℃/Hr以上に早めてパーライト変態
を阻止し常温近傍でマルテンサイト変態を起生せしめ、
これによって(Fe 、 Cr )y Cs型の主体と
する1次及び2次カーバイドとマルテンサイト會主体と
する基地からなり、かつ外殻硬fHsyo以上を有する
耐摩耗性、耐肌荒性に富むロールを提供するものである
上記熱処理条件中、加熱温度SOO〜1100℃に保つ
理由については、900℃以下の温度では2次カーバイ
ドの析出が得られるもののその形態が(Fe 。
Cr )gsCs型とな9、本発明の特長とする耐摩耗
性を追求t fc (Fe、 Cr )yc3渥カーノ
(イドが得られないためである。すなわち、カーノくイ
ド自身の硬度を比較しても、(Fe%Cr )@@C@
型のものでは(Fe、Cr )ycs型のものに比し約
Hr 40 G  程度軟かくなるためである。従って
、本発明では2次カーバイドとして(Fe 、 Cr 
)FCI製のものを基地中に析出させるためにその加熱
保持温度をSOO℃以上に限定しているのである。−1
加熱保持温度の上限については、組織の粗大化を防止す
る見地並びに長時間加熱保持するためのエネルギー節約
の見地に基づいて1100℃以下に限定している。
また加熱保持後における冷却速度の限定理由については
、上記90G−1100℃の温度範囲から冷却するさい
100℃/Hr以上に急冷しないと冷却途中でパーライ
ト変11t−起し、所期目的とするマルテンサイトの基
地組織が得られなくなるためである。
この100℃/Hr以上の冷却速度は大気中での強制空
冷や噴霧水冷によって達せられる。
H型鋼圧延用スリーブロールげ、周知のようにアーバー
にスリーブを焼嵌め組立てて使用に供されるが、その場
合アーバーとの焼嵌め部即ちスリーブ内面からクラック
を発生して割損する例も多い。しかして、内殻材質につ
いては後に詳述する通りであるが、上記熱処理によれば
外殻材質の改質のみならず、外殻と一体化された内殻材
質中の共晶セメンタイトの黒鉛化を促進してその強靭性
を向上することによる内殻材質の改質にも大きな効果が
得られる。なお上記熱処理後においては、スリーブの割
損に密接な関係のある残留応力を低減するため、適切な
温度で歪取り焼鈍を行うことは勿論である。
以上外殻材質の説明においては、各成分及びその熱処理
条件をその目標硬fem7o以上と関連して説明してい
るが、これu次のような理由に基づ〈。一般にH1li
調圧延用ロールにおいては、側壁とH1l鋼フランジ部
との摩耗特性、側壁部の肌荒れ、耐クラツク性、7ラン
ジ欠損等の抵抗性が要求されるが、ロールの耐摩耗性は
硬度との相関が強く、硬度Hs7G未満でI耐肌荒性、
耐摩耗性が充分に確保で麹ない。すなわち、優れた耐肌
荒性、耐摩耗性、耐事故性、耐クラツク性を確保するた
めには、高クロム材質の場合、硬度HI70以上が必要
とされるためである。
なお外殻材質の硬度の上限については別設規定しないが
、上記成分範囲及び熱処理によって框、また耐事故性の
点について加味すると、一般に外殻材質を硬度Hs9G
以上のものとすることには難がある。
次に、本発明に係るロールの内殻材質について説明する
と、この内殻はいわゆる球状黒鉛鋳鉄材質からなり、そ
の各成分範囲及び限定理由は次のように説明される。な
お内殻材質については鋳造時には先の外殻内面一部が洗
われて溶着するため、この洗われ量を考慮して内殻鋳込
み時における溶湯成分を決定する必要がある。
Ctz靭性と強ft−付与するために含有されるが、C
含有量が2J−未満でセチル化が進行し、内殻材の靭性
の低下が著しくなる。一方、C含有量が3J−を越える
と、黒鉛化が過剰となカ内殻材に強度不足を来たし、H
型鋼圧延用として通常使用されているスリーブとアーバ
ーとの機械的結合(通常は焼嵌め方式)時に大きな嵌合
代が取れないため、スリーブの軸方向へのズレ及び内部
からの欠損に結びつき易い問題を生じる。依って、C含
有量は2.8〜3.8%の範囲に規定する。
Slは外殻のCrが混入して材質が脆弱になるのを防止
するために必要であるが、S1含有量が1.8−未満で
は黒鉛化が悪くセメンタイトが多く晶出して内殻の強度
が劣化するため、残留応力により鋳造時に割れ易くなる
。しかし、3.2%t−越えて含有されると、黒鉛化が
促進され過ぎて強度の劣化を招く。依って、S1含有量
u IJ〜3.2sの範囲とする。なお、外殻材質中の
Crが内殻にまで混入して材質が脆弱になるのを防止す
るために框、上記の如< St含有量に1.8〜3.2
チの高い値をとることが有効であるが、更にその有効な
補助手段として、内殻鋳込時に同時にCa−81やF・
−81を81分として0.2〜0.5 %加えて接種す
ることが挙げられる。
すなわち、この場合にはそのSl含有量は上記必要範囲
の下限近くであっても確実に良好な結果を得ることがで
きるのである。
MnにSと結合・してMnSとしてSの悪影醤を除く作
用を果すが、0.s %未満ではその効果が得られず、
一方OJチを越えて含有されると逆にSの悪影蕃防止作
用むしるの材質の劣化作用が著しく現われる。依って、
止金有量は0.3〜0.8−の範囲とする。
Pは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にする大
め低い程望ましく、0.1%以下とする。
SはPと同様材質を脆弱にするのでその含有量は低い程
良く、又内殻は球状黒鉛鋳鉄であるためMgと結合しM
g8となるSをその球状化促進の見Mg未処理溶湯中O
,Oa−以下)に制限される。
Niハ黒鉛の安定化のために含有されるべきものである
が、1.S%f越えて含有されても顕著な効果がなく、
その含有量ハエ。5−以下とする。
Crハ外殻が高クロム材質であるので、その溶着一体化
に伴いある程度内殻へのCrの混入に避けられず、この
点鋳込み内殻溶湯のCr含有量は低い程望ましいが、S
lとのバランスからその溶湯成分としての含有量は0.
81以下とされる。すなわち、0.8チを越えて含有さ
れると、外殻からの混入量と合計してCr含有量が増大
し、材質のセメンタイトが多くなり強靭性の点で劣化す
るためである。因に、鋳′込前のCr含有量が0.8−
以下であれば、製品時に卦けるCrt有量μ最高1.5
%以下に制限できる。
Moは0.6−を越えて含有されると硬くなり過ぎるた
め、 Mo含有量d 0.6 %以下とする。
Mgは黒鉛の球状化の良めに必要な元素であるが、その
含有量がo、o2s未満では球状化不良とな)、内殻を
強靭な球状黒鉛鋳鉄とすることが出来ず、一方0.1 
%を越えて含有されると狗のチル化作用およびドロスの
点で好ましくなく問題がある。依って、禽の含有量T4
0.02〜0.1sの範囲とする。
内殻材質は上記成分を各重量−含み、基本的には残部実
質的にF@工夛構成される。
本発明に係るH型鋼圧延用複合スリーブロールは以上に
述べた構成を有するものであるが、このロールの遠心力
鋳造法による製造法を第1図の例について説明する。
すなわち、遠心力鋳造機の回転ローラ(5)(5)上に
、内面両端部に砂WまfcU耐熱レンガからなるスリー
ブ(21(21を固定した回転金製(1)を設置し、金
型(1)の回転状態でその中に溶湯取鍋(6)から鋳造
機(7)等を介して、−まず外殻(3)を形成すべき溶
湯を鋳込与、その後外殻(3)の”内面が一部又は全体
が未凝固の間に、内殻(4)を形成すべき溶湯を鋳込む
のである。
しこうして、この両者すなわち外殻(3)、内殻(4)
を冶金学的に完全に結合させて一体のロールとするので
ある。
なお図例の鋳造方案は回転軸が水平である場合を例系し
ているが、これは勿論回転軸を垂直もしくは傾斜状態に
改変して鋳造することを妨げるものではない。まえ内殻
(4)を鋳込む際におい−では、その鋳込側を外殻(3
)の場合と変えて反対側から鋳込むことができ、かくす
れば外殻厚さを均一に確保する上で効果的である。この
ようにして鋳造された複合スリーブロールは更に所定の
熱処理が施されるのは前述の通りである。
次に本発明に係るH型鋼圧延用複合スリーブロールの実
施例について説明する。
〈実施例1〉 C:L2196、Si:0.78%、Mn : 0.9
2L P : G、046チ、S:0.012%、Ni
:1.81%、Cr:1L91%、MO=0.8896
、残部実質的にFeからなる外殻溶湯と、C: 3.3
4%、 St : 2.51%、hln a 0.41
 %、P:0.061チ、 S:0.009%−、Ni
:0.31%、 Cr  6 0.1 1 %、  M
o  :0.18チ、廊:0.038q!11残部実質
的にF・からなる内殻溶湯とを用い、第1図の方法で遠
心力鋳造[1、両者を溶着一体化せしめた。但し、製造
条件は下記の通)である。
金型内径:  ttoo* 熱処理=950℃X2Hr、冷却速度120腎乍rこの
素材から1060*X230j (内径Is 180)
のロールを採出し、側面でその硬度分布を測定した。
この結果を第2図に図示する。
〈実施例2〉 C:L82%、81:0.56%、Mn : 1.18
%、 P : 0.011チ、S:0.03856、N
i:102%、Cr:11L86%、MO:1、11 
sチ、残部実質的にFeからなる外殻溶湯と、C: 3
.52%、81 : LO2L Mn : 0.72%
、P:O,O18チ、S : Q、0211%、Ni:
0.9896、Cr:0.36%、MO:o、 o s
チ、Mg:0.058チ、残部実質的にF・からなフ、
かりF・−81をSt分として0.2チ接種し九内殻溶
湯とを用い、纂1図の方法で遠心力鋳造し、両者を溶着
一体化せしめた。但し、製造条件は下記の通りである。
金紙内径:870夏 ff1tl!12G” 熱処理:  980T、X2Hr、冷却速度180 ’
C/)(rコ(2)素材から830夏X350j(内径
5oojIf)のロールを採出し、その表面硬度を測定
したところ、H878〜82の結果が得られ、tfeそ
のロール表面からZoo Wの位置での化学成分分析結
果は次の通1であつ六。
C: 3.3 fl(81: lt 1%、Mn : 
0.78 %、P:0.017チ、S:0.021%、
Ni:1.0!%、Cr:l16%、MO=0.18%
、 Mg:o、osa*、残Fe本発明は以上詳細に説
明した通りであって、本発8AK係るH属調圧延用複合
スリーブロールにおいては、その外殻を特定化学組成の
高クロム材質で形成し、その内殻を特定化学組成の球状
黒鉛鋳鉄材質で形成してこれらを溶着一体化せしめかつ
これに前記特定条件による高温熱処理を施しているため
、外殻は主として(Fe −Cr )ycs型の1次及
び2次炭化物が多量に存在するマルテンサイト基地から
なり、所期目標とする外殻硬f Ha 70以上を確実
に達成することができ、これによって耐摩耗性に優れ、
実際圧延上の偏摩耗の低減にも著しく寄与するものとな
p1他方内殻は材質的に強靭性に優れ、しかも遠心力鋳
造の特性に基づき外殻からのCrの混入が少なく、加え
て前記熱処理による内殻強靭性向上の付随的効果が発揮
されるため、強靭性に劣化を来たすことなく折損事故に
対する抵抗性に優れるものとなフ、これら外内殻のもつ
優れた特性の相乗作用によって、本ロールは従来品に比
較すると、その圧延成績並びにロール寿命において著し
い改善効果をもたらし、特にH型鋼圧延の分野では極め
て有用なものとなり得る。
【図面の簡単な説明】
尾1図は本発明による製造法1例を表わす概略断面図で
あシ、第2図は本発明に係るロール1例についての硬度
分布を表わす図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、  C2,O〜a、z%、Sio、s 〜1.5%
    、MnO,5〜t、s%、PO11gb以下、80.1
    %以下、Ni O,8N2.5 %、cr 10〜25
    チ、Mo0.5〜2.0−を各重量−含み、残部実質的
    にF・からなり、かつ(F・、Cr)ycaWiの生体
    とする1次及び2次カーバイドとマルテンサイトを主体
    とする基地からなる高クロム材質の外殻と; C2,8〜3.8%、 Si 1.8〜3.2%、Mn
     0.3〜0.8%、PO,1%以下、190.1!%
    以下、Ni1.5%以下、Cr1.5−以下、Mo 0
    .6 %以下、Mg O,02〜O,1%を各重量%含
    み、残部実質的にFeからなる球状黒鉛鋳鉄材質の内殻
    とを溶着一体化せしめてな力、かつ前記外殻硬度がHs
    70以上を有することを特徴とするH温調圧延用複合ス
    リーブロール。 λ 外殻材質が更にNb 1.0 %以下、Vl、Oq
    b以下を各重量−含有する特許請求の範囲II1項記載
    のロール・ 3、 遠心力鋳造法により、C10〜3.2%、 81
    04〜1、s%、 Mn0.5〜1.511G、p O
    ,11以下、SO,l ’4以下、NiO,8〜15%
    、Cr 1 ON2 S s、 Mo O,ト40−を
    各重量−含み、残部実質的にFeからなる高クロム材質
    の外殻溶湯を鋳込んだ後、その内面が一部又は全部未凝
    固の間に、C2−8〜3L8チ、Si1.8〜3.2%
    、Mn0.3〜0.8%、 po、i嘩以下、s o、
     o sチ以下、N11.596以下、Cr0.8−以
    下、Mo0.6−以下、Mg 0.02〜0.1−を各
    重量%含み、残部実質的にF・からなる球状黒鉛鋳鉄材
    質の内殻溶湯を鋳込み、外殻、及び内殻を溶着一体化せ
    しめた後、90G−1100℃に保持しioo℃/Hr
    以上の冷却速度で冷却する熱処理を施すことを特徴とす
    るH温調圧延用複合スリーブロールの製造法。 t 外殻溶湯が更にNb 1.016以下、■1.OI
    s以下ヲ各重量%含有するj#l’i−請求の範囲IN
    3項記載のロールの製造法。
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