JPS59129719A - 高クロムロ−ルの製造法 - Google Patents

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】 本発明はいわゆる高クロムロールの製造法に係シ、特に
その熱処理方法の改良に関する。

一般にホットストリップミルやコールドストリップミル
のワークローμあるいはその他条鋼用ローμには、＃摩
耗性、耐クラツク性、耐事故性などが要求されルカ、０
２．０〜３．２　％、Ｃｒ１０〜２５９６ヲ含有する高
クロム鋳鉄は高温におぼろ上記特性に優れるためローμ
外層材として賞月されている。

しかしてこの種ロールに使用されているいわゆる高クロ
ムロールは、外層を上記高クロム材で形成する一方、軸
芯材は高級鋳鉄やダクタイ／Ｌ’鋳鉄の強靭材で形成し
両者を溶着一体化せしめて複合ロールに構成され、その
製造法は遠心力鋳造によるのが通例である。そしてこの
高クロムロールでは、遠心力鋳造で外層を鋳込み、その
後軸芯材を鋳込んで自然放冷しｆＣ，後、熱処理により
目標とする組織と硬度を確保するようにするのが一般的
である。

この熱処理方法には次の二連）がある。すなわち、ム、
変態点以下に加熱保持することを１回以上繰シ返し、残
留オーステナイトを少なくしてパーライト組織全書る方
法と、Ａ１変態点以上の温度に加熱してオーステナイト
化し、焼入れ焼戻し熱処理して、基地中に２次カーバイ
ドの析出した残留オーステナイトの少ないパーライト組
織を得る方法である。

しかしこれらの従来熱処理方法では、ｌ／λずれにして
も鋳造後一旦常温まで自然放冷してから改めて加熱昇温
して熱処理に供するため、処理コストが高くつきかつ又
処理時間が長くなる欠点がある。

本発明はかかる従来熱処理方法のもつ欠点を解消し、熱
処理工程を簡素化すると共に、低コストで所要の特性を
具備する高クロムロールを得ることができる熱処理方法
を提供せんとするものである。

本発明の製造法では、外層、中間層および内層を所定の
タイミングで順次鋳込み高クロムロール（三層複合ロー
／Ｌ／）を鋳造した後、それらが完全に凝固してから引
き続き第１図に示す如き温度曲線に従って冷却コントロ
ールし熱処理することを特徴とするものである。

ここに対象とされる高クロムロールは、外層は勿論高ク
ロム鋳鉄材からなシ、一方軸芯材〔内層）は強靭な高Ｒ
鋳鉄あるいは一ダクタイル鋳鉄からな力、かつ両者の間
に外層から軸芯材へのＯｒの拡散混入防止等を目的とし
て中間的成分組成の中間層を介在せしめてなシ、これら
王者を冶金学的に一体化せしめて鋳造したものである。

外層、中間層および内層の好適な材質の成分具体例を掲
げれば、各々下記の通りである。

・争 化学成分（ｗｔ％） ０　８ｉ　　Ｍｎ　　Ｐ　　Ｓ　　Ｎｉ　　Ｏｒ　　Ｍ
ｏ　　Ｎｂ　　Ｖ外層２・００・５０・５０・“５ 〜３．２〜１．５〜で、５０・賄０・ｏｂ　　　ｔｏ〜
ｂ１・０≧１・０≧〜２．０　　　　　〜２．０ 中間層〜２．５〜１．５〜Ｌ５　　　　　　　”飾　５
〜＋０　ＬＯ逃　−−全上記外層、中間層及び内層の成
分箱面限定理由を説明すると、以下の通シである。

〈外層〉 ＣＹ′ｉ、（Ｆｅ　−Ｃｒｒ　）、　ｃ、型炭化物を安
定にする範囲内でＣｒとバランスをと多つつ目的のカー
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５．２
９６を越えて含有されると炭化物の量が多くなり過ぎて
機械的強度特に靭性の点での劣化が著しい。依って、Ｃ
は２．０〜５．２９６と規定する。

８ｉは溶湯の脱酸のために必要であシ、０．５％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Ａｒ、変態点を下げ硬
度が得られ難くなる。依って、Ｓｉ含有量は０．５〜１
．５９６の範囲とする。

Ｍｎは８ｉの脱酸の補助としてその含有量は少なくとも
０．５％以上必要であシ、０．５％未満では脱酸の効果
がない。しかし１．５９６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。

依って地合有量も０．５〜１．５％の範囲とする。

Ｐｉｊ特にロール材質において少なければ少ない程望ま
しい元素であシ、材質を脆くする点からも０．０８９６
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０．０６％以下とする
。

Ｎｉは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、ｂ、゛５％未満ではその効果がなく、他方
２．０９５”ｉ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＃）離くなるためである。

Ｏｒは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１０％未満ではＭＳＯ型の炭化物が多
く晶出し、強靭性及び炭化物の微細均一化が得られず、
また２５％を越えて含有されると、Ｍ：＊　Ｃ！ｂ型の
炭化物量が増加する。この炭化物はＭ、Ｃ。

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Ｍ、０．型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、Ｏｒ含有量
ヲ１０〜２５９６の範囲に規定する。

ｈｆ、ｏは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に
入シ、炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟化抵抗を促進
するのに有効であシ、その含有量が眠５％未満ではこの
ような効果が少なく、また２、０％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、ＭＯＣ含有量０．５〜２．０９
６の範囲とする。

外層材質は上記成分を各取量％含み、基本的には残部実
質的にＦｅよシ構成されるが、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じ℃
、次のＮｂ、■が挙げられる。

Ｎｂは鋳造組織のａｍ化に効果がち９、Ｎｂが含有され
ることによシ析出硬化が促進されて耐摩耗性が向上し、
Ｎｂ含有量が１．０９６未満でこの効果があシ、ｉ、Ｃ
９６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、Ｎｂの含有量は１．０％以下とする。

■はＮｂと同様の目的で含有されるもので、特に■含有
量は１．０％未満で良く、１．０％を越えて含有される
と■炭化物が多くなシ、靭性の点で劣化する。依って、
■の含有量は１．０％以下とする。

〈中間層〉 欠に中間層について説明する。この中間層は先の外層と
後の内層との間に介在されて、主として高クロム材質か
らなる外殻から内層（軸芯部）にＣｒが混入拡散して内
層材質が高Ｏｒ化によシ強靭性を劣化させるのを防止す
ることを目的とするものである。中間層材質の各成分範
囲及びその限定理由は下記の如く説明される。

まずＣ含有量については、外層と一部混合した状態即ち
製品時においては、１．０〜２．５９６の範囲とされる
。中間層溶湯の鋳込みにさいしては外層内面に鋳造する
と、その内面一部が溶解されて中間層材質のＣ含有量が
変動（高くなり）し、外層溶解量が中間層に完全に均一
混合した場合では゛、そのＣ含有量が増加するので注意
を要する。上記成分限定理由については、０１．０９６
以下の場合中間層の鋳込温度が高くなり、外層が溶がさ
れ易くなって中間層へのＯｒ混入量が更に増加して、Ｏ
ｒの内殻（軸芯部）への拡散を防止するため中間層の存
在意義が無くなるためであシ、またＣ２．５％を越える
と炭化物が多くな勺、中間層自体の靭性が劣化し、これ
もまた中間層の存在意義を喪失するものとなるためであ
る。

８ｉについては溶湯の脱酸効果があシ、０．５％以上は
必要であるが、１．５％を越えると脆くなって中間層の
機械的性質に劣化を来たすため、０．５〜１．５％の範
囲とする。

凧についてもＳｉと同様の作用があり、かつＭｎＳとし
てＳの悪影響を除去するため０．５９６以上は必要であ
るが、１．５粥を越えるとその効果も飽和し、かつ又機
械的性質に劣化を来たすため、０．５〜１．５％の範囲
とする。

Ｐと８はロール材においては材質の靭性を低下させるた
め可及的少ない方が望ましい。

Ｎｉについては別設添加しなくとも外殻材質からの混入
によ勺０゜１５Ａ以上は含有されるが、Ｎｉの１．５％
までの含有は問題とはならない。しかし、１．５９５ｆ
、黙えると焼入性が良くなシ、そのために基地が硬くな
シ過ぎて靭性の点から好ましくなく、がつ又残留応力の
増大を来たすため、Ｃ５９６以下に規制する必要がある
。

Ｏｒについてはその製品成分のＯｒ含有量で５〜１０％
とされる。すなわち外層高クロム材からの拡散混入によ
り中間層にＶ１５９６程度Ｏｒが含有される場合がある
。しかしＯｒ含有量が１ｏ％を超えると、中間層自身の
材質劣化が著しくなる。このため中間層溶湯はＯｒの混
入量を見込んでＯｒ含有量を一定値以下に規制しておく
必要がある。

ＭｏについてはＮｉと同様の作用を営むが、１．’０９
Ｉ５以上含有されると中間層が硬くなシ過ぎるため、実
害のない範囲として１．０９６以下に制限する。

中間層材質は上記成分−を各重量％含み、基本的には残
部実質的にＦｅよシー４構成されるが、その他上記以外
の成分で、必要に応じては脱酸剤として次のＴｉ、　Ａ
７？、　Ｚｒ　　を単独又は複合して添加含有せしめる
ことができる。

〈内層〉 次に又、本発明に係るロールの内層材質について説明す
ると、この内層はいわゆる球状黒鉛鋳鉄からなり、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
内殻材質についても鋳造時には先の中間層内面一部が洗
われて溶着するため、やはりこの洗われ量を考慮して内
層鋳込み時における溶湯成分を決定する必要がある。

Ｃは球状黒鉛鋳鉄の場合、基地中に溶は込み、またグラ
ファイトとなる。（場合によっては、一部共晶セメンタ
イトとなる）Ｃ含有量が３．０％未満では、溶解、鋳造
温度が高くなりコストアツフ。

となる。一方５．８％を超えると、グ／ｌ／７メ２′β
Ｖ吠ｆｔＩ／を４依は嗟毅と２強靭性が劣化する。

依って、Ｃは３．０〜３．８％と規定する。

へ難である。しかし、３．０！ｉ１５’ｉ超えるとフェ
ライト中に溶は込んだＳｉが材質の強靭性を劣化させる
傾向が顕著となる。依って、Ｓｉ含有量は２．３〜６．
０％の範囲とする。

なお、一般にＳｉは黒鉛化を助長するために鋳込直前に
接種することが好結果をもたらすことが知られておシ、
本発明においてもその製造に際してはこの技術を応用し
て、鋳込直前にＣａｄｉ等を添加することができる。

ＭｎはＳと結合してＭｉｓとしてＳの悪影響金線く作用
を果すが、０．３９６未満ではその効果が得られず、一
方１．０％を超えると材質の強靭性劣化が著しくなるた
め、その含有量ｔ−０，３〜１．０９６の範囲とする。

Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め低い程望ましく、０．１９６以下とする。

ＳはＰと同様に材質を脆弱にするためその含有量は低い
程良＜　、　［］、０２９６以下とする。

Ｎｉは材質の変態を遅らせ強靭化に有効であるが、２．
０％以下で必要十分である。

Ｏｒは外層が高クロム材質であるので、外内層の溶着一
体化に伴いある程度内層へのＯｒの混入は避けられず、
この点特に内層溶湯成分の決定に注意する必要がある。

これは外層成分、内層成分、麹造条件によって変化する
が、製品としての内層のＯｒ含有量は１’、５．９１５
以下が適当である。すなわち、ＣｒＦｉ、材質の強靭化
に効果があるが、１．５Φを超えるとグラファイトが晶
出し難くなるため強靭性に却って劣化を来たすためであ
る。

ＭＯはＮｉと同様に強靭性確保の点で重要な元素である
が、１．０％を超えると硬くなって却って脆弱とな・る
ため、ＭＯＣ含有量１，０％以下とする。

狗は黒鉛の球状化のために必要で、凝固時の球状化不良
を防止し、芯材を強靭なダクタイル鋳鉄材質とするため
には、０．０２％以上の含有が必要である。しかし０．
１％を超えるとＭｇのチμ化作用及びドロスの点で問題
を生じ好ましくない。

上記の如き高クロムロールの熱処理は、その内層の鋳造
完了後、外層、中間層および内層が一体的に完全に凝固
してから、第１図に門るように、まず８５０〜１０００
℃の温度範囲で１〜２０時間保持し、しかる後５０〜２
００　℃／Ｈｒの速度で冷却することによシ行なわれる
。

このように熱処理したものでは、その鋳放し組織は、８
５０〜１ｏｏｏ℃で保持したときに析出した２次カーバ
イドと、その後の冷却により生じたパーライト又はマル
テンサイトと少量のオーステナイトからなる。

上記保持温度を８５０〜１０００　”Ｃに限定した理由
は、２次カーバイドを十分に析出させるためにＶｉ８５
０℃以上の温度が必要であ勺、一方１０００″Ｃを超え
るとオーステナイトが粗粒化しローｐの表面性状および
禰械的性質に悪影響を与えるためである。また保持時間
については、２次カーバイドの析出が拡散機構に依存す
るため、必要十分な時間として１〜８０時間の範囲に定
める。

本発明に係る熱処理方法は、基本的には上記の通ｐであ
るが、残留応力の調整および組織、硬度の調整を通して
ロールの使用特性をさらに高める目的では、第１図破線
で示す如く、二段階に冷却曲線をコントロールすること
もできる。すなわち、８５０〜１０ＤＤ℃で１〜２０Ｒ
間保持し５０〜２０１］℃／Ｉｌｒで冷却した後、更に
５００〜６００℃で５〜２０時間保持し放冷するのであ
る。

ここに保持温度會５００〜６００℃にしたのは、５００
℃以下では残留オーステナイトやマルテンサイトの分解
が進行し難いためであシ、−万６００℃以上ではパーラ
イト変態が著して進行するため６しろ圧延ロールとして
の硬度が得られない不都合をきたすためである。ま１ヒ
保持時間については、５時間以下では残留応力の低減お
よび組織の支顔が進行せず、−万２０時間を超える場合
ではそれ以上の改善効果は期待できず必要十分なためで
ある。

次に不発明による製造実施例を掲げて説明する。

胴径７１００、胴長１５００７！の熱間圧延用高クロム
ワークローフｔｚ’６下記の条件で製造した。

化学成分（ｗｔ％） （１）　　外層として上記成分溶湯を鋳込温度１４００
℃で遠心力鋳造機上で回転する金型に肉厚７０ｙｔｓ（
鋳込重量ＩＴ５２０　Ｋｇ　）鋳込んだ。

（２）　　外層を鋳込み始めてから１８分後に、上記中
間層溶湯を鋳込温度１４７０℃で引き続き回転鋳型中に
肉厚３０問（鋳込重量５６０　Ｋｇ　）鋳込んだ。

（３）外層の鋳込み開始から３１゛分後に外層および中
間層は完全に凝固した。

（４）　　その後鋳型を垂直に立てて上部から軸芯材と
して上記内層溶湯を１３８０℃で鋳込み、鋳型を完全に
満たした。

（５）内層の鋳込み開始後６時間で内層は完全に凝固し
た。しかして直ちにロー／ｌ／を鋳型から取出し熱処理
炉に装入した。

（６）内層の鋳込み開始後７時間でロールは９５０℃に
まで冷却され、その後この温度で６時間保持した。

（７）　　その後７０℃／Ｈｒの冷却速度で常温迄冷却
した。

このようにして製造された高クロムロールでは、冷却後
に訃ける胴部表面硬度はＨｓ　７３〜７６であった。ま
たその鋳放し組織は２次カーバイド、パーライトおよび
共晶カーバイドと、若干のオーステナイトであった。

以上の如く本発明の高クロムロール製造法によれば、所
要の外層、中間層および内層の鋳造後、その凝固冷却過
程で引き続いて、８５０〜１０００℃で１−２０時間保
持して２次カーバイドを析出させ、その後５０〜２００
’Ｃ／Ｈｒで冷却しオーステナイトを変態させることに
より、鋳放して従来熱処理法による場合と同様の組織を
得ることができるものである。すなわち、本発明の製造
法によると、ローｐの鋳造後一旦常温迄自然放冷してか
ら改めて加熱し熱処理に供する従来法に比較すると、熱
処理コスト、処理時間が大幅に節約される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ＶＣ係る内層鋳込み後のロール冷却温度
曲線を示す図である。 特許出願人　　久保田鉄工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ！、　外層、中間層および内層を所定のタイミングで順
   次鋳込みロー／Ｌ／を鋳造した後、それらが完全に凝固
   してから８５０〜１０００℃で１〜２０時間保持し、そ
   の後５０〜？００℃／Ｈｒで冷却することを特徴とする
   高クロムローμの製造法。 ２、　外層、中間層および内層を所定のタイミングで順
   次鋳込みロールを鋳造した後、それらが完全に凝固して
   から８５０〜１０００℃で゛ｌ〜２０時間保持し、その
   後５０〜２００℃／Ｈｒ　　で冷却し、さらに５００〜
   ６００℃で５〜２０時間保持することを特徴とする高ク
   ロムロールの製造法。 ８、外層が、Ｃ２，０〜５．２、Ｓｉ　Ｏ，５〜１．５
   、Ｍｎ　Ｑ、５〜１．５、Ｐ　Ｏ，０８以下、５Ｏ１０
   ６以下、Ｎｉ０Ｈ１Ｑ〜２．０、Ｃｒ１０〜２５、Ｍｏ
   　０．５〜２．０、Ｎｂ　１．０以下、■１．０以下を
   各重量％で含み、残部実質的にＩｉ’ｅからな勺、中間
   層が、ｃｌ、ｏ　〜２．５．８ｉ　０．５〜１．５、Ｍ
   ｎ０．５〜１．５、Ｎｉ１，５以下、Ｃｒ５〜１０、Ｍ
   ｏ１．０以下を各重量％で含み、残部実質的にＦｅから
   なフ、内層が、０３．ａ〜３．８、Ｓｉ　２．３〜３．
   ０、ｙｒｎ　□、３〜１　、ｏ。 Ｐｏ、１以下、８０．０２以下、Ｎｉ　２．０以下、Ｃ
   ｒ１．５以下、Ｍｏ１．Ｏ以下、Ｍｇ　Ｏ，０２〜０．
   １　を各重量％で含み、残部実質的にＦｅからなる特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の高クロムロールの製
   造法。