JPS5952931B2

JPS5952931B2 - 熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロ−ルの熱処理方法

Info

Publication number: JPS5952931B2
Application number: JP55032071A
Authority: JP
Inventors: 昌弘福田; 昭利岡林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1980-03-13
Filing date: 1980-03-13
Publication date: 1984-12-22
Also published as: JPS56130422A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方法に
関し、さらに詳しくは、ロールの折損事故のないロール
を得るための熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方
法に関するものである。

一般に、熱間圧延におけるスタンドは、圧延材も高温で
あり、また、圧延速度も遅く極めて熱影響が大きい。

そのため、そこで使用されるロールは熱疲労によるクラ
ックを発生し、さらには、そのクラックが進展し折損事
故を発生する。

従来より熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールは球状黒鉛が存
在するために耐クラツク性が良好であるが、熱的条件の
厳しいスタンドでは折損事故が頻発している。

しかして、ロールの使用状況から判断した粗ロールの理
想形態は、例えば、第２図に示すように、ロールＲのカ
リバ１１のカリバ底１１′付近までは高硬度１２で、カ
リバ底１１′付近から内部は低硬度１３である。

このようなロールＲの内部構成とすることによって、圧
延に必要とされる耐摩耗性を維持することができ、また
、カリバ底１１′からクラックの進展が防止できる。

なお、第２図に示すようにロールＲのダイヤ型カリバ底
１１′が低硬度１３の部分に入っていても、その部分に
おける摩耗は問題にならないのが通例である。

本発明は、上記したような球状黒鉛鋳鉄ロール材質の熱
処理特性を利用して、ロール表面付近（使用部分）は高
硬度で、ロール内部は低硬度としたロールを得る熱間圧
延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方法である。

本発明に係る熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方
法の特徴とするところは、Ｃ３，０〜３．７％、Ｓｉ１
．５〜２．５％、Ｍｎ００２〜１．０％、Ｎｉ００７〜
３．０％、Ｃｒ０．１〜０．５％、ＭＯｏ、１〜１．０
％、ＭｇＯ００２〜０．１％、残部Ｆｅおよび不可避不
純物であるロール形状素材を、６００℃以上における昇
温速度４０℃〜１５０℃／ｈｒで温度を上昇させて８４
０℃〜９００℃の温度で２時間以内のオーステナイト処
理を行なった後に６００℃までの冷却速度を５０℃〜２
００℃／ｈｒとしてから歪取り処理に行なうことにある
。

本発明に係る熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方
法においては、熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの材質を
熱処理することによって、ロールの使用層部の基地を硬
いパーライト（フェライトも一部含まれる。

）、内部の基地を靭性を有するフエライト、パーライト
の混合組織とすることにより耐折損性を改善した熱間圧
延用球状黒鉛鋳鉄ロールを得ることにある。

このようは熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールを得る条件と
しての、ロール材質の成分、成分割合および熱処理条件
について以下詳細に説明する。

Ｃは、含有量が３．０％未満ではセメンタイト、黒鉛の
量が共に少なくロール材質の特色を充分に発揮できず、
また、３．７％に越えて含有されるとロール材質が脆弱
となる。

よって、Ｃ含有量は３．０〜３．７％とする。

Ｓｉは黒鉛化に影響を与える元素であり、含有量が１．
５％未満ではセメンタイトの量が多過ぎ、また２、５％
を越えると黒鉛の量が多くなり過ぎ、かつ、ロール材質
が脆弱となる。

よって、Ｓｉ含有量は１．５〜２．５％とする。

ＭｎはＳと結合してＳによる害を抑えるが、含有量が０
．２％未満ではその効果が少なく、また、Ｍｎは硬度を
上げるが、１．０％を越えて含有されると材質が脆弱と
なる。

よって、Ｍｎ含有量は０．２−１．０％とする。

Ｎｉは材質を脆くすることなく硬度を上げる元素である
が、含有量が０．７％未満ではその効果はあまり期待で
きず、また、含有量が０．３％を越えると組織が熱的に
不安定なベーナイトとなって使用することができない。

よって、Ｎｉ含有量は０．７〜３．０％とする。

Ｃｒは特にセメンタイトの晶出を促進する元素であるが
、含有量が０．１％未満では黒沿量が多くなり過ぎセメ
ンタイト量が減少し過ぎて耐摩耗性が劣化するようにな
り、また、０．５％を越えて含有されるとセメンタイト
の量が多くなり過ぎて靭性が低下する。

よって、Ｃｒ含有量は０．１〜０．５％とする。

ＭＯはＮｉと同様に材質を脆くすることなく硬度を上げ
、かつ、高温時における硬度を低下させ難いという特色
があるが、含有量が０．１％未満ではその効果が期待で
きず、また、１．０％を越えて含有されるとその効果の
増加も少なくなって不必要となる。

よって、Ｍｏ含有量は０．１〜１．０％とする。

Ｍｇは黒鉛の球状化のために必要な元素であり、含有量
が０．０２％未満ではその効果が認められなく、また、
０．１％を越えて含有されると鋳造欠陥を発生し易くな
る。

よって、Ｍｇ含有量は０．０２〜０．１％とする。

次に、熱処理条件について説明すると、この熱処理は、
第３図に示すように、８４０℃〜９００℃の温度におけ
るオーステナイト処理と約６００℃の温度における歪取
りの２つに分けられ、歪取りは第３図では６００℃の温
度になっているが、これはあくまでも歪取りを目的とし
たもので６００℃とする必要はなく一般に５００℃〜６
５０℃の温度範囲が良好な結果が得られる。

即ち、オーステナイト処理温度は、第１図を参考にして
、カリバ底付近およびそれから内部の材質の伸びを大き
くするために８４０℃〜９００℃の温度範囲が適当であ
る。

このことは、カリバ底付近から深い位置では、７８０℃
〜８４０℃の熱処理を施すことが第１図より伸び（靭性
）を大きくするためによいことがわかる。

一方、より表面側では伸びを犠牲にしても耐摩耗性を付
与する必要があるため、その目的のためには８４０℃〜
９００℃の温度が良い。

そして、８４０℃未満の温度にすれば伸びは大きくなる
が、目的とする耐摩耗性は得られ難い。

よって、ロール表面で８４０℃〜９００℃（ただし、カ
リバ底付近から内部では７８０℃〜８４０℃）の温度で
熱処理するのである。

なお、ロール表面と内部との温度差は後述する通りであ
る。

しかして、このオーステナイト処理温度が８４０℃未満
ではフェライト量が多くなり硬度が低くなって、第２図
に示すロールは得られず、また、オーステナイト処理温
度が９００℃を越えると適当な速い冷却速度を与えると
全部パーライトの硬い組織の材質が得られるが、内部も
同じく硬くなって耐クラツク性に劣るようになる。

このオーステナイト処理温度にまで温度を上げるための
昇温速度は、ロール表面と内部との温度差をつけるため
に重要なものであり、第３図では、Ｐ点の６００℃を越
える温度において昇温速度を特定しているが、これは熱
処理時のロール破損を防止するためであり、Ｐ点の６０
０℃未満では上記の意味から昇温速度は遅い方がよいの
である。

そして、ロール径にも関連するが、昇温速度４０℃／ｈ
ｒ未満では、ロール表面と内部との温度差は僅かであっ
て、初期の目的を達成できず、また、昇温速度１５０℃
／ｈｒを越えるとロール表面と内部との温度差は大きい
が、逆にそのためにロールの破損が発生する恐れがあり
、また、熱処理炉の能力の問題から、一応１５０℃／ｈ
ｒとする。

第３図において、点線■は昇温速度４０℃／ｈｒで、実
線■は昇温速度１５０℃／ｈｒである。

■はオーステナイト処理温度８４０℃〜９００℃である
。

そして、オーステティ１〜処理温度８４０℃〜９００℃
の維持時間は、ロール表面と内部との温度差をつけると
いうことからは短かい程よいので、約２時間未満とする
。

２時間を越えるとロール表面と内部との温度差が僅かと
なって初期の目的を達成できなくなる。

このオーステナイト処理後の冷却は、オーステナイトか
ら硬いバーライｌ−を出すということから冷却速度は速
い方が望ましい。

そして、冷却速度５０℃／ｈｒ未満では硬度が低くなり
、また、冷却速度２００℃／ｈｒを越えると実際の操業
上の問題や破損の恐れがあるので、冷却速度は５０℃〜
２００℃／ｈｒとする。

第３図において実線■は冷却速度２００℃／ｈｒで、点
線■は冷却速度５０℃／ｈｒである。

さらに、オーステナイト処理後、歪取りまでの間の冷却
最低速度は、材質が完全に変態を終了するかどうかによ
って決めるべきであるが、上記した成分、成分割合の材
質では６００℃で変態は略終了しており、そのため、６
００℃未満であればどのような温度でも良い。

因に、６００℃以上での昇温速度８０℃／ｈｒ、次いで
、冷却速度１２０℃／ｈｒで熱処理を行なった場合のロ
ール表面温度と内部温度（ロール表面から１５０ｍｍ）
との関係は次表の通りである。

ロール径ロール表面内部６００φ ８６０℃ ８４０℃ ８００φ ８６０℃ ８２０℃ １０００φ ８６０℃ ８００℃ 次に熱処理温度と材質の伸びとの関係について第１図に
より説明する。

Ｃ３，３１％、Ｓｉ２．０２％、Ｍｎ０．５１％、Ｐｏ
、０７６％、５Ｏ６００８％、Ｎｉｌ、８６％、Ｃ
ｒｙ、２２％、Ｍｏ０．３８％、Ｍｇｏ、０４８％、
残部Ｆｅおよび不純物の材質の８００φＸ２０００１
（胴部）のロールにより調子した。

この第１図からもわかるように、熱処理温度が７８０℃
から８４０℃の範囲において、伸びはすぐれている。

本発明に係る熱間圧延用球状黒鉛鋳鉄ロールの熱処理方
法は、この現象を利用したものでロール内部（ロール表
面から１１０ｍｍ以上）では７８０℃〜８４０℃、表面
側ではより高温の熱処理を行なわせることによって、内
部の靭性を高め表面付近では硬度を高くするものである
。

本発明に係る熱間圧延用ロール（ＤＣＩロール）の熱処
理方法の実施例を説明する。

実施例（１）Ｃ３，３８％、Ｓｉｌ、１８％、Ｍｎ０．
３８％、Ｐｏ、０４８％、３０．００７％、Ｎｉｌ、
４９％、Ｃｒｙ、１８％、Ｍｏ０．１７％、Ｍｇ０
．０５１％、残部Ｆｅおよび不純物の材質により、ロー
ル寸法（胴部）８１０φＸ２２００１のロールを通常
の方法により製作した。

（２）熱処理条件昇温速度７４℃／ｈｒオーステナイト８６０℃ Ｑ、５ｈｒ冷却速度
１１４℃／ｈｒ（５３０℃まテ？’６却）歪取り温度６００℃ １０ｈｒ（３）結果第４図に示すように、本発明に係る熱間圧延用ロール（
ＤＣＩロール）の熱処理方法によるロールは実線■で示
すように、ロール表面と内部との硬差の差異は、従来の
ロールの点線■より極めて大きいことがわかる。

また、顕微鏡写真第５図ａはロール表面から１０ｍｍの
所の５０倍のもので、セメンタイト量が多く、また、組
織が微細であり、第５図すは同じ＜４００倍のもので基
地組織を示してあり、全体にほぼ均一な硬いパーライト
を呈している。

（ややフェライトを認められる。

）第５図Ｃはロール表面から１００ｍｍの所の５０倍の
ものでセメンタイト量は少なく、黒鉛が多く組織は粗く
、第５図ｄは同じ＜４００倍のもので゛、フェライト、
パーライト混合組織を呈している（フェライト量は第５
図すよりもはるかに多い。

）。そして、第５図すと第５図ｄとの組織の差は第５図
すは高温、第５図ｄは低温の熱処理が施されているため
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱処理温度と伸びの関係を示すグラフ、第２図
はロールの理想の形態の模型図、第３図は熱処理工程を
示す説明図、第４図はロール表面からの距離と硬度との
関係を示すグラフ、第５図ａ、ｌ）はロール表面か
ら１０ｍｍの顕微鏡写真で第５図ｃ、ｄはロール表
面から１００ｍｍの顕微鏡写真で゛ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１０３．０〜３．７％、Ｓｉｌ、５〜２．５％、Ｍｎ
００２〜１．０％、Ｎｉ００７〜３．０％、Ｃｒ００１
〜０．５％、ＭＯｏ、１〜１．０％、ＭｇＯ，０２〜０
．１％、残部Ｆｅおよび不可避不純物であるロール形状
素材を、６００℃以上における昇温速度４０℃〜１５０
℃／ｈｒで温度を上昇させて、８４０℃−９００℃の温
度で２時間以内のオーステナイト処理を行った後に６０
０℃までの冷却温度を５０℃〜２００℃／ｈｒとしてか
ら歪取り処理を行なうことを特徴とする熱間圧延用球状
黒鉛鋳鉄ロールを熱処理方法。