JPS5911657B2

JPS5911657B2 - 遠心力鋳造複合ロ−ル

Info

Publication number: JPS5911657B2
Application number: JP55177653A
Authority: JP
Inventors: 義弘中川; 隆橋本; 淳船越; 博彰片山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1980-12-13
Filing date: 1980-12-13
Publication date: 1984-03-16
Also published as: JPS57101643A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、構成簡素にして、優れた耐摩耗性、耐肌荒性
、耐事故性及び形状制御に優れた高い剛性等を備えた遠
心力鋳造複合ロールの提供に関する。

周知の如く、熱間連続薄板圧延機（通称ホットストＩＪ
ツブミル）に於ける仕上圧延機用や、冷間連続圧延機用
等のワークロールは、圧延材と接する該ワークロール胴
部に対し次の特性が要求される。

即ち、：）耐摩耗性：圧延材の表面性状、板厚制御に関
係する重要な要因である。

ＩＩ）耐肌荒性二ロール表面形状は圧延材の品質に大き
な影響を与える。

１１１）耐事故性：異常圧延に対して充分なる強靭性が
要求される。

また、この他、最近の用延動向としては、板厚制御技術
が発達し、ロールのより高い剛性が要求されるに到った
。

而して、従来から、上記特性を持たせた材質としては、
アダマイト、Ｎｉグレン材、ダクタイル材、チルド材、
鋳鋼材及び鍛鋼焼入材等が挙げられ、一般に遠心力鋳造
法で製造されるロール胴部の外殻はこれら特性を有する
種々の材料で形成され、且つロール芯材は一般に、残留
応力の軽減及び鋳造のし易さ、コスト面から鋳鉄系の材
質が使用されている。

然し乍ら、この芯材の材質とされる鋳鉄材は剛性が低い
ことからロール全体としての合成弾性限が単体鋳造のロ
ールに比して低下し、形状制御の応答性が低くなる欠点
がみられた。

本発明はかかる従来の問題点に鑑み、鋭意創成されたも
のであり、以下、本発明の詳細な説明する。

まず、遠心力鋳造複合ロールの外殻１、並びに芯材２の
化学成分範囲及び目標の材質特硅を下記第１表に示す。

次に上記第１表の化学成分範囲等の数値限定理由を、ま
ず外殻１につき示すと次の如くである。

Ｃ２，０〜３．２係この重量係は、（Ｆｅ、Ｃｒ）ＴＣｓ型カーバイ
トを安定にする範囲内としてＣｒとのバランスをとって
目標の炭化物量を決定するもので、この重量係が、２係
以下の範囲では炭化物の量が少く耐摩耗性の点で劣り、
３．２％以上の場合は炭化物量が多すぎ機械的性質の劣
化をきたす。

ＳｉＯ，５〜１．５係この重量係は溶湯の脱酸のため０．５％以上は必要であ
るが、１．５％を越えると機械的性質の劣化をきたし、
またＡｒ１変態点を下げ熱処理で硬度が出にくくな
る。

Ｍｎ０．５〜１．５％この重量係はＳｉの補助脱酸として０．５係は必要であ
ると共に、Ｓの悪影響をＭｎＳとして防止するのに有効
であるが、１．５係を越えると機械的性質のうち特に靭
性の点で劣化が著しい。

よって、Ｍｎの含有量は０．５〜１．５係とする。

Ｐｏ、０８％以下、８０．０６係以下Ｐの重量係はロール材質においては少い程望ましく、材
質を脆うくするという点から上限を０．０８係以下とし
た。

ＳについてもＰと同様の意味から０．０６係を上限とし
た。

Ｎｉ１．Ｏ〜２．０係Ｎｉは焼入性を向上させるために積極的な硬度調整を目
的さして添加されるが、硬度Ｈｓ７０〜８５の範囲で
はＮ１の重量係は１．０〜２．０％が良く、２．０係以
上になれば残留オーステナイ１〜が増え硬度はかえって
低くなる。

Ｃｒ１０〜２５係Ｃｒは１０％以下ではＭ３Ｃ型ノ欠化物が多く晶出し、
強靭性の低下及び炭化物の微細均一化が得られず、また
２５係以上になるとＭ２３Ｃ６型炭化物の量が増え、こ
の炭化物はＭ７Ｃ３型炭化物に比して硬度が低いため、
充分な耐摩耗性が得られない。

ＭＯｏ、５〜２．５１％Ｍｏは焼入焼戻し抵抗を高めると共に炭化物中に入り、
炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟化抵抗を増すために
有効であるが、０．５係以下ではこの効果はうすく、か
つ２．５係以上では本発明の硬度７０〜８５Ｈｓの範囲
を越えるため不必要となる。

Ｎｂ１．０係以下Ｎｂについては鋳造組織の微細化に効果があり、Ｎｂ添
加により析出硬化が促進され、耐摩耗性が向上する。

この効果は１．０係の上限で飽和し、コスト的にも高く
なるため、１．０％以下とする。

■１．０％以下 ■もＮｂと同様、鋳造組織の微細化の目的で添加し、特
に硬度７０〜８５Ｈｓの範囲では■は１．０係以下を含
有すれば良く、１．０係以上を含有させてもその効果は
飽和すると共にコスト的にも高くなる。

よって１．０％以下とする。硬度７０〜８５Ｈ５一般に、熱間及び冷間圧延の仕上ワークロールの耐摩耗
性は硬度との相関が強く、硬度７０Ｈｓ以下になると
耐摩耗性は急激に低下する。

また以上圧延に対するロールの局部的発熱による耐事故
、耐クラツク性に対する抵抗性は８５Ｈｓ以上になると
急激に増加する傾向にある。

従って、優れた耐肌荒性、耐摩耗性、耐事故性及び耐ク
ラツク性を確保するためには高クロムのロールの場合、
７０〜８５Ｈｓの範囲が最適である。

次に、芯材２の化学成分範囲等の数値限定理由を示すと
次の如くである。

高クロムの複合ロールの場合、外殻１のＣｒが芯材２に
まで拡散、混入してくるため、このＣｒの重量％の増加
分を考慮に入れて芯材２の化学組成を選定する必要があ
る。

Ｃ１，０〜２．３％この重量係が１．０係以下の場合は、凝固温度が高く、
その分たけ鋳込み温度も高くなる。

従って、外殻１内へ芯材２を鋳込んだ際の外殻１の洗ワ
レ量が多くなり、Ｃｒの混入拡散も多くなり低炭素量に
したにも拘らず、Ｃｒの重量係の高い脆い材質となる。

また、この重量係が２．３１以上ではセメンタイト量が
多くなり、芯材の強度不足、特に靭性の点で劣化が著し
くなるので上限を２．３％とした。

Ｓｉ０．５〜２．０係この重量係は脱酸のため０．５％以上は必要で、かつＣ
ｒの含有量につれて多い程望ましいが、２．０係以上に
なると脆くなり、機械的性質の劣化をきたす。

よって、０，５〜２０係の範囲とする。Ｍｎ０．５〜１
．５％ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を消すが、０．５係未満
てはこの効果がなく、かつ１．５１以上では逆にＳの悪
影響を防止するよりも、むしろ材質の劣化作用が著しく
、よって１．５％以下とした。

ＰＯ１１％以下、８０．０６％以下Ｐは溶湯の流動性を増加させるが材料を脆弱にするため
低い程望ましく、０．１係以下とする。

ＳはＰと同様、材料を脆弱にするため低い程望ましいが
、工業的な面を考慮して０．０６％以下とする。

Ｎｉ２．０係以下Ｎｉは材質の強靭性確保の面から積極的に添加すべきで
あるが、２．０係を越えると芯材の基地が硬くなり、靭
性を劣化させると共に原価的な面を考えて２．０係以下
とする。

Ｃｒ１．５係以下この重量係は材質の機械的性質から考えて低い程良いが
、外殻が高クロムであるため、ある程度の混入拡散は避
けられず、１．５係以下とした。

この場合、外殻１からの混入量を勘案して、芯材２を鋳
込む溶湯Ｃｒ量を定めなければならない。

Ｍｏ１．０係以下Ｍｏは材質の機械的性質確保のため、この重量係を１．
０％までの添加とすることは望ましいが、１．０％を越
えると焼入性が良くなり、通常の冷却速度でも基地が硬
くなり脆くなるため１．０係を上限とした。

Ｔｉ０．１％以下、ｚｒｏ、１％以下これらは芯材２の材質の脱酸のため、脱酸材として必要
であるが、これ以上含むと脱酸効果よりもＴｉ、Ｚｒの
材質改善の効果が出てくるため、今回の発明の目的に合
致しない。

縦弾性係数１９０００ｋｇ／ｍａ以上一般に複合ロールは外殻１と芯材２の材質が異なるのが
普通である。

そのためロール全体の剛性は各々の材質の縦弾性係数と
その部分の占める面積や、厚さにより変わり、複合ロー
ルの縦弾性係数としては、これらの条件を勘案して合成
縦弾性係数として表わされる。

第２図には、芯材２の材質が夫々、Ｆｃ（縦弾性係数１
２０００ｋｇ／ｍｉ）、ＤＣＩ（同係数１６０００ｋ
ｇ／ｘｉ）及び本発明の一実施例である芯材（同係数
１９００ｏｋｇ／ｍ４）と、曲げ計算用の合成縦弾性
係数との関係を示す。

図示する前二者の如き芯材のように、縦弾性係数が低い
と、ロール全体の合成縦弾性係数は低下する。

これに対し、芯材２の縦弾性係数が１９０００ｋｇ／−
の場合、外殻１（例えば外径６００φ、内径４８０φ程
度）の高クロム材質（縦弾性係数２１０００ｋｇ／ｍ
ａ）の縦弾性係数と合成すれば、その合成縦弾性係数
は２００００ｋｇ／ｍａとなり、これは、従来の単体鋳
造で製作した鋼糸ロールのものと略同値となり、板厚制
御、形状制御の面で制御のしやすいロールとなるのであ
る。

次に、遠心力鋳造複合ロールの製造工程を説明する。

先ず、遠心力鋳造機上で回転し、内面に耐火物を被覆し
た金属製鋳型の中に外殻１を形成すべき鉄溶湯を鋳込む
。

そして、この溶湯を回転する鋳型内で凝固させた後、鋳
型を垂直に立てて上部から芯材２を鋳込み、この三者１
，２を冶金学的に（結合させて一体のロールとする。

尚、この場合、傾斜型遠心力鋳造機を用いて、外殻１が
完全に凝固し終らなくても、その内面の一部が未凝固の
状態で芯材２の溶湯を鋳込んでも良い。

次に、より具体的実施例である実験例を下記すると、製
品胴径６００φ、胴長１４５Ｍ、全長３７０Ｍのロール
を製造する例として、各々の鋳込時の溶湯組成は種々次
の通りである。

上記溶湯組成として、まず、外殻１肉厚が８０關となる
ように１８５０ｋｇの高クラム溶湯を遠心力鋳造機上で
回転する金型１４００°Ｃの鋳込み温度で鋳込んだ。

外殻１を鋳込み始めてから２３分後に外殻１は完全に凝
固し、この凝固後、鋳型を垂直に立て上部から軸心部溶
湯を１４３０℃で鋳込み、鋳型を完全に満たした後、溶
湯保温材でカバーする。

機械加工後、胴部の超音波テスト及び破断調査の結果、
外殻１の厚さは芯材により洗ワレ６８〜７２朋になった
。

外殻１と芯材２は完全に結合し、組織的な連続性も認め
られた。

又、硬度については焼入、焼戻し、熱処理後で夫々７９
．７６Ｈｓが得られた。

芯材２の縦弾性係数については１９２００〜１９５００
に９／−が得られた。

ロール製品の化学組成は種々次の通りである。

本発明によれば、外殻１、芯材２に夫々適切な材質を選
定したことから、優れた耐摩耗性、耐肌荒性等を発揮し
得たのであり、しかもその合性弾性限が単体鋳造のロー
ルに比して低下しないことから形状制御の応答性も高く
維持できたのである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は遠心力鋳造複合ロ
ールの部分断面図、第２図はロール外殻外形と合成縦弾
性係数の関係を示すグラフ図である。１・・・・・・外殻、２・・・・・・芯材。

Claims

【特許請求の範囲】１外殻は、その材質が重量％でＣ２，０〜３．２係、
Ｓｉ０．５〜１．５％、Ｍｎ０．５〜１．５％、ｐ
ｏ、ｏｓ％以下、Ｓｏ、０６％以下、Ｎｉ１．０〜
２．０％、０ｒｌＯ〜２５チ、Ｍｏ０．５〜２．５％、
残部実質的にＦｅｓから成り、かつ硬度７０〜８５Ｈｓ
とされ、一方芯材は、その材質が重量係で０１．０〜２
．３係、ｓｌｏ、５〜２．０％、Ｍｎ０．５〜１．５
％、Ｐｏ、１％以下、８０．０６％以下、Ｎｉ２．０％
以下、Ｃｒ１．５％以下、ＭＯｌ、０％以下、残部
実質的にＦｅから成り、かつ縦弾性係数１９０００ｋ
ｇ／ｍｉ以上とされ、上記外殻内に芯材が溶着一体化さ
れたことを特徴とする遠心力鋳造複合ロール。２外殻は、その材質が重量係で０２．０〜３．２係、
Ｓｉ０．５〜１．５％、Ｍｎ０．５〜１．５％、Ｐｏ
、０８％以下、８０．０６％以下、Ｎｉ１．０〜２．
０％、Ｃｒ１０〜２５％、Ｍｏ０．５〜２．５、■と
Ｎｂの一種又は二種の２．０係以下、残部実質的にＦｅ
から成り、かつ硬度７０〜８５Ｈｓとされ、一方芯材は
、その材質が重量係でＣ１，０〜２．３％、Ｓｉ０．５
〜２．０係、Ｍｎ０．５〜１．５％、ＰＯ１１％以下、
５Ｏ１０６％以下Ｎｉ２．ｏ％以下、ｃｒｌ、ｓ％以下
、Ｍｏ１．０以下、ＴｉとＺｒのいずれが一種の０．１
％以下、残部実質的にＦｅから成り、かつ縦連・性係数
１９０００ｋｇ／−以上とされ、上記外殻内に芯材が溶
着一体化されたことを特徴とする遠心力鋳造複合ロール
。