JPS60121013A - ホツトストリツプミル用複合ロ−ル - 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、ホットストリップミル仕上段用ワークロール
として使用される複合ロールであって、外殻層を第１外
層と第２外層とに分け、ロール直径の減少に伴って必要
特性の異なるスタンドに組み込むことができるロールで
あり、−木ですべてのスタンドで使用可能な複合ロール
に関する。

ポットストリップミルの仕上段において、その前段には
耐肌荒性、耐事故性、耐摩耗性の優れたロールが要求さ
れ、一方後段には耐摩耗性、耐焼付性、耐クラツク性の
優れたロールが要求される。

これらの性質を満すロールとして、従来前段にはアダマ
イトロールが、後段には高合金グレンロールが主として
使用されている。

とのように、仕上段においては少なくとも２種類のロー
ルが必要であシ、ロールの必要本数、常備数が多くなり
取り扱いに窮していた。

また、後段に使用されるロールであって、外殻層が耐摩
耗性を高めつつも熱伝導率を低く押え耐焼付性や耐クラ
ツク性を保持した黒鉛晶出型の高Ｏｒロールが特願昭５
７−７８９４６号において提案され、現在使用されるに
至っており、その優れた性能の故に重宝されているが、
このロールであってもやはり前段には共用できず、前記
取シ扱いの煩雑さの解消には至らなかった。というのは
、このロールを前段に使用すると、ロールの組織に黒鉛
が存在するので黒鉛を起点とした肌荒れが生じ、更に基
地組織が焼入組織を呈しているため圧延材との接触時間
が長いと熱影響によシ肌荒れを一層助長することになシ
、圧延上問題となるからである。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、１本のロールでホットストリップミル仕上
段のすべてのスタンドで順次移行して使用できるロール
であって、しかも後段の使用に当っては特に耐摩耗性に
優れた複合ロールを提供せんとすることにあシ、その特
徴とするところは、第１外層を後段用として特定組成か
らなる黒鉛晶出型窩Ｏｒ材で形成し、第２外層を前段用
として特定組成からなるアダマイト材で形成し、芯部を
靭性に優れた特定組成からなる球状黒鉛鋳鉄材で形成す
ると共に、第１外層と第２外層、及び第２外層と芯部と
が各々溶着一体されてなｊ）　、ＡＩ変態点以上の高温
熱処理にょシ、第１外層の硬度がＨｓ８０以上でかつ第
２外層の硬度がＨｓ５０〜６゜である点にある。

以下本発明について詳述する。

本発明のホットストリップミル用複合ロールの構造を第
１図に示す。（１）は第１外層、（２）は第２外層、（
３）は芯部であシ、第１外層（υと第２外層（２）、及
び第２外層（２）と芯部（３）とは各々冶金的に溶着一
体化してお夛、各々の化学組成は表１の通シである。

尚、表１の第１外層において、実質Ｆθの一部をＮｂ　
：　１．０チ以下、Ｖ：１刀チ以下の内の１種と置き換
えてもよい。

（凍菜） 以下各部の成分限定理由について述べる。

〔第１外層〕 第１外層は、後段スタンドに使用されるための必要な特
性、すなわち特に耐摩耗性を具えつつ、耐焼付性、耐摩
耗性を有する特定組成の黒鉛晶出型の高Ｏｒ材質である
。

Ｃ：２．０〜８．２％ ＣはＯｒと結合してクロムカーバイドを形成する他、後
述するＳｌ、Ｎ１の黒鉛化生成元素によ）微細な黒鉛を
晶出するものである。しかしてＣＪ　２．０１未満では
クロムカーバイドが減少すると共に黒鉛の晶出もなくな
シ、目的とする高クロム鋳鉄が得られなくなるためであ
る。一方ｃ８．２％を越えるとＯｒ含有量との関係にも
よるが、本発明の場合では０ｒｌＯｅＩ）以下に抑えら
れるため、過飽和の炭素が高いＳｌ、Ｎ１含有量のため
黒鉛化し、黒鉛晶出量が過剰となって耐摩耗性の点で劣
化するためである。

Ｓｉ　：　２．０〜８．４チ Ｓｌは高クロム材質に黒鉛を晶出させるために必要で、
２．０％未満ではこの効果がなく、８．４係を越えると
黒鉛晶出が過多となシ耐摩耗性の点で劣化するためであ
る。なおＳｉについては碗込前の８土量を上記成分範囲
よシも低目にしておいて、鋳込時に接種を行ない、最終
製品の成分で上記範囲内に調整する方が黒鉛の晶出に有
効である。

Ｍｎ　：　０．５〜１．５％ Ｍｎは溶湯の脱酸のためにＳｌと共に積極的に添加され
る。Ｍｎ　０．５１未満ではこの効果が不足し、１．５
係を越えると機械的性質特に靭性の点で劣化が著しくな
るためである。

Ｐ：０．］チチェ 下はロール材質においては少ない程望壕しく、材質を脆
くするという点から０．１チ以下とする。

ｓ：ｏ、ｏｓチ以下 ＳもＰと同様に少ない程望ましく、やはり材質を脆くす
ることがらｏ、ｏｓ　１以下とする。

Ｎｉ　：　４．５〜１Ｏｑｂ Ｎ１は基地組織の改良と黒鉛晶出の目的で積極的に含有
される。しかしてｌＪｉ　４．５％未満では黒鉛の晶出
がみられず、一方１０チを越えるとＳｌの場合と同様黒
鉛過多となシ、同時に残留オーステナイトが増加して後
の熱処理によってもオーステナイトが安定で使用時゛に
耐肌荒性の面で問題となると共にコスト高になるためで
ある。

Ｏｒ　：　５〜１０チ ＯｒはＣと結合してＯｒ炭化物を形成するが、５チ未満
では炭化物が少なく耐摩耗性の点で劣シ、一方ｌＯ％を
越えると上記Ｎ１、Ｓｌの成分範囲によっても黒鉛の晶
出が得られないためである。

ＭＯ：　０．４〜１．５チ Ｍｏは焼入焼戻し抵抗を高めると共に炭化物中に入シ、
炭化物硬度を高めると同時に焼戻し軟化抵抗を向上させ
るのに有効であるが、その含有量が０．４％未満ではこ
のような効果が少なく、一方１．５チを越えると白銑化
傾向が強くなって黒鉛の晶出が得られなくなるためであ
る。

Ｎｌ）、　Ｖ　：　１．０％以下 ｌＮｂ、■は共に鋳造組織の微細化に効果がちシ、炭素
と結びついてｖａ　、　Ｎｂｃ　、　Ｎｌ）、Ｏを形成
し黒鉛の晶出を妨げると共にコスト高となるためである
。

〔第２外層〕 第２外層は前段スタンドに使用されるための必要な特性
、すなわち耐肌荒性、耐事故性、耐摩耗性を有すると共
に、第１外層における高Ｏｒ材質から芯部にＯｒが拡散
し、芯部材質がＯｒにより強靭性を劣化するのを防止す
るための特定組成のアダマイト材質である。

ｃ：ｉ、ｏ〜２．０チ Ｃは共晶セメンタイト（以下、セメンタイトと称す。）
の量を決定し、ロール特性に大きく影響を与えると共に
、それ自身が脱ガス作用を持つものである。１．０％未
満ではセメンタイト量が少なく所望の耐摩耗性が発揮で
きない。一方、２．０％を越えて含有されるとセメンタ
イトが過多となシ耐ヒートクラック性が劣化する。

Ｓｉ　：　０．５〜１．５％ Ｓｌは脱酸効果を有するが、０．５チ未満ではその効果
が期待できず、一方１．５チを越えると、フェライト中
に溶は込んだＳｌが材質の強靭性、耐ヒートクラツク性
を劣化させる。

Ｍｎ　：　０．５〜１．５％ ＭｎはＳの害を除去する効果があり、耐摩耗性の向上に
も寄与するためには０．５％以上必要である。

しかし、１．５％を越えると硬くなり過ぎると共に焼戻
し脆性が現れるため、耐ヒートクラツク性の面で問題と
なる。

Ｐ：０．１係以下 Ｐは溶湯の流動性を増し、耐摩耗性を付与する元素では
あるが、材質の強靭性を大きく劣化させ耐ヒートクラツ
ク性の面で問題となる。そのため少ないほど望ましくｏ
、１％以下とする。

Ｓ：０．１％以下 ＳもＰと同様に材質を脆化させるため０．１％以下とす
る。

Ｎｉ　：　０．５〜１．５％ Ｎ１はＡＩ変態を遅らせ基地硬度を上昇させるので耐摩
耗性の向上に効果がある。０，６チ未満ではその効果が
少なく、一方１．５　％を超えると硬く脆くなシ易く、
耐ヒートクツツク性が劣化すると共に未変態組織が残存
し易く耐肌荒性が劣化する。

Ｏｒ　：　２．０〜５．０％ Ｏｒはセメンタイトの安定化と基地の耐摩耗性向上の効
果があシ、この効果を得るためには２．０チ以上必要で
あシ、一方５．０％を越えると鋳造割れを発生し易くな
ると共に耐ヒートクラツク性が劣化する。

Ｍｏ　：　０．２〜１，０％ ＭＯはＮ１と同様な作用があシ、硬度、耐摩耗性の向上
のために０．２チ以上の含有を要し、一方耐ヒートクラ
ツク性、耐肌荒性の面で問題とならないために１．０％
以下に押える。

Ｔ１・：０，１チ以下 Ｔ１は脱酸の為必要であるが、０．１％を越えると溶湯
が過酸化の状態になシ、かつ溶湯の流動性を下げる為０
．１　％以下とする。

〔芯部〕

芯部を形成する強靭性を有するダクタイル鋳鉄について
は、前記第２外層を介在させることによシ第１外層から
のＯｒの混入・拡散を非常に低くすることができるが、
Ｏｒの混入を完全に無くすことはできない。故に鋳込溶
湯については、この若干のＯｒ増号分、即ち、予め０．
５〜１．０％程度を考慮してその成分組成を選定する必
要がある。

Ｃ：　ａ、　Ｏ〜８．８％ まずＯについては、８．０チ未満では材質のチル化が進
行し、内殻層としての靭性低下が著しいためである。ま
たＣ８．８％を越える場合では、黒鉛化が過剰となシ、
内殻材として強度不足となると同時にネック部の硬度が
低下し、ネック部が使用中に肌荒れを起こし易くなるた
めである。

Ｓｉ　：　１．８〜８．０％ ｓｌｌ、８％未満では黒鉛化が悪く、セメンタイトを多
く析出して内殻層の強度劣化を来たし、また残留応力に
ニジ鋳造時に割れ易い欠陥があフ、一方８．０チを超え
ると黒鉛化が促進され過ぎて強度の劣化を来たすためで
ある。

Ｍｎ　：　０．８〜１．０％ Ｍｎは８と結合しＭｎＳとしてＳの悪影響を除くが、０
．８％未満ではこの効果がなく、一方１．０％を越える
とむしろ材質の劣化作用が著しくなるためである。

Ｐ：０．１チ以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが材質を脆弱にするため低い
程望ましく、０．１チ以下とする。

Ｓ：０．０２チ以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため低い程望ましく、
かつ又内殻材質は特にダクタイル鋳鉄であるため黒鉛球
状化に必要なｕｇをＭｇＳとして減少するＳは可及的に
低く抑えることが必要であり、０．０２チ以下とする。

Ｎ１　：　２．Ｏｑｂ以下 Ｎ１は黒鉛の安定化剤として添加されるが、２．０チを
超えても顕著な効果はなく、かつコスト高となるため２
．０チ以下とする。

Ｏｒ　：　１．０チ以下 Ｏｒは外殻層が高クロム材であるため第２外層の介在に
よってもある程度の混入は避けられないが、最終的には
、１．０チ以下のできるだけ低い含有量に抑えることが
必要である。このためにはその鋳込み溶湯成分で、ｓｌ
とバランスしつつＯｒ含有量を０．５１未満に抑えるの
が望ましい。すなわち、冗漫に０．５％以上含有される
と外殻層からの混入分との和で１．０チ以上含有され、
これによって材質中にセメンタイトが多くなシ、内殻層
の強靭性が劣化するためである。

Ｍｏ：１．Ｏチ以下 Ｍｏは実害のない１．０チ以下とする。

Ｍｇ：０．０２〜０，１チ Ｍｇは黒鉛の球状化のために添加されるが、ＭｇＯ１０
２％未満では球状化不良を起こし内殻層を強靭なダクタ
イル鋳鉄材に形成することができない。

しかし、Ｍｇが０．１チを越えて含有されるとｎｇのチ
ル化作用及びドロスの点で好ましくないためである。

上記成分からなる複合ロールは、通常の如く遠心力鋳造
法と置注鋳造法の組み合わせ、又は中抜鋳造法によシ製
作される。

ところで、第１外層と略同じ組成の材質を外殻層とし、
この外殻層のＯｒが芯部材にまで拡散混入してくるのを
緩和す乙ためアダマイト材を外殻層と芯部の間に中間層
として形成したローＩＬ／ｉ−ｉ既述の特願昭５７−７
８９４６号において開示されているが、本発明は第２外
層を積極的にロール材として使用するための化学組成を
提供するのに対し、上記のロールは中間層を使用するこ
となく外殻層を有効に使用しかつ芯部の強靭性を劣化さ
せない方策を提供しているに止まり、本発明とは技術的
思想を根本的に異にする。

次に、熱処理について説明する。

黒鉛を晶出した高Ｏｒ材を第１外層とする本発明に係る
ロールは、鋳造状態では残留オーステナイトを多く有す
る組織を呈しておシ、その結果硬度は低く、組織的にも
、硬度上も仕上後段用ワークローμとしては不適であシ
、しかも第２外層のアダマイト材を使用可能にするため
にはＡ□点以」二の熱処理によシセメンタイトの粒状化
等を行ない硬度を高める必要がある。上記観点から、本
発明に係るローμを鋳造後、ＡＩ変態点以上の高温に再
加熱し、第１外層の残留オーステナイトを不安定化し、
その後の冷却によりマルテンサイト又φびベーナイトに
変態させ、更に周知の如く焼戻し及び残留応力低減熱処
理を施すことによシ、第１外層の硬度をＨｓ８０以上と
することができる。また、上記の熱処理によシ第２外層
も基地組織が微細パーライト化し硬度Ｈ８５０〜６０が
確保される。

尚、鋳造状態で高硬度を得る方法として、　Ｍｏ、■、
Ｍｌ）、Ｔｉ等の合金元素の添加による成分系の変化に
よる硬化方法も挙げられるが、コストの上昇を招来する
。

次に実施例を掲げて説明する。

〈実施例１〉 製品胴径６９０ｙ、胴長１８００　Ａ’　、全長８８０
０７ｇｇの製造実施例。

（１）　第１外層として表２に示す化学組成の高Ｏｒ鋳
鉄溶湯を用い、これを遠心力鋳造機上で回転する金型に
１４１０℃の鋳込温度で肉厚６０鰭（鋳込重量ＩＴ７０
０ｋｇ）鋳込んだ。

（２）第１外層の鋳込開始後１８分後に、同じく表２に
示す第２外層のアダマイト材溶湯を回転金型中の第１外
層内に１４７０℃の鋳込温度で肉厚６０朋（鋳込重量Ｉ
　Ｔ　５００ｋｇ　）鋳込んだ。

（３）　第１外層の鋳込開始後約８０分で第１外層及び
第２外層は完全に凝固した。

（４）　その後金型を垂直に立てて上部から同じく表２
に示す球状黒鉛鋳鉄溶湯を１８８０℃で鋳込み鋳型内を
完全に満たした後、上端を押湯保温材でカバーした。

（５）完全に冷却後、ロールを鋳型から取り出し、８０
０℃で２０時間保持した後空冷し、４００〜６００℃で
焼鈍し、更に歪取シ熱処理を行った後、機械加工を行な
って最終製品の複合ロールを得た。

（６）製品の化学組成を表８に示す。

（７）　この複合ロールの第１外層及び第２外層の硬度
が測定された結果、第１外層はＨｓ８８　、第２外層は
Ｈｓ５５〜５８で６Ｄ、所期の硬度を満足した。尚、第
２外層の硬度測定は、ロール解体後に行なわわたもので
ある。

〈実施例２〉 実施例１と同様の製造方法に従い、表４の化学組成を有
する材料を用いて複合ロールを製造した。

表６には、得られたロールの製品化学組成を示す。

（凍菜） この場合、第１外層及び第２外層の硬度測定結果は各々
Ｈｓ８５、Ｈｓ５４〜５８であった。第１外層について
実施例１と比較すると硬度Ｈ８２の上昇が認められるが
、これはＮｂ添加によシ基地の微細化及び硬化が生じた
ためである。

〈実施例８〉 実施例１と同様の製造方法に従い、表６の化学組成を有
する材料を用いて複合ロールを製造した。

表７には、得られたロールの製品化学組成を示す。

（凍菜） この場合、第１外層及び第２外層の硬度測定結果は各々
Ｈｓ８６、Ｈｓ５５〜５７であった。第１外層について
実施例１と比較すると硬度Ｈｓ８の上昇が認められるが
、これはＶ添加により基地の微細化及び硬化が生じたた
めである。

上記各実施例で製造されたロールの胴部について超音波
探傷を行なった結果では、いすねもその第１外層の厚さ
は第２外層によって洗われて６０羽前後となっていた。

一方、第２外層の厚さはいずれも４５〜５０繭で、その
部分のＯｒ含有量は、溶湯の状態に比べて２〜８チ上昇
していた。そして、第１外層と第２外層、第２外層と芯
部とは各々完全に結合しており、組織的な連続性もｉめ
られた。

次に、上記複合ロールをホットストリップミル仕上段で
後段スタンドから前段スタンドへ移行して使用した結果
、後段スタンドでは焼付も発生せず、前段スタンドでも
肌荒もなく非常に良好であった。

以上説明したように、本発明に係る複合ロールは、ホッ
トストリップミル仕上段の後段で使用される第１外層を
黒鉛晶出型の高Ｏｒ材質を用い所定の熱処理を施したの
で、耐摩耗性に優れつつも、所々に晶出した黒鉛の作用
で熱伝導性を良好にし耐クラツク性、耐焼付性にも優れ
る。また、前段で使用される第２外層を低Ｏｒのアダマ
イト材質を用い所定の熱処理を施したので、高Ｏｒの第
１外層から芯部材へのＯｒの混入・拡散が防止でき、故
に芯部の強靭性劣化を防止できると共に、耐摩耗性を備
えつつ耐肌荒性を具備し、前段に使用されるものとして
も好適である。そして、第１外層と第２外層、及び第２
外層と芯部とを冶金的に溶着一体化したのでロールに割
れが発生し難く、また芯部に強靭性のある球状黒鉛鋳鉄
を用いるので耐折損性にも優れる。更に、１本のロール
で全スタンドに適用できるのでロールの取シ扱い上の煩
雑さも解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合ロールの構造を示す断面図で
ある。 （１）・・・第１外層、（２）・・・第２外層、（３）
・・・芯部。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、化学組成が重量比で、 ０　：　２．０〜８．２　ｑ６ Ｓｉ　：　２．０〜８．４チ Ｍｕ　＊　０．５〜１．５％ Ｐ　：　０．１％以下 ｓ　：　ｏ、ｏｓ％以下 Ｎｉ　：　４．５〜ｌＯ％ Ｏｒ　：　５〜ｌＯチ Ｍｏ　：　０．４〜１．６チ 及び残部が実質的にＦｅからなる第１外層と、化学組成
   が重量比で、 ０　：　１．０〜２．０チ ８１　：　０．５〜１．５％ Ｍｎ　：　０．５〜１．５％ Ｐ　：　０，１％以下 Ｓ：０，１チ以下 Ｎｉ　：　０．５〜１．５　％ Ｏｒ　：　２．０〜５．０　％ ＭＯ：　０−２〜１．０　％ Ｔ１：　０．１　ｑ６以下 及び残部が実質的ＫＦθからなる第２外層と、化学組成
   が重量比で、 ０　：　８．０〜８．８％ Ｂｉ　：　１．８〜Ｂ、０チ Ｍｎ　：　０．８〜１．０％ Ｐ　：　０．１チ以下 ｓ　：　ｏ、ｏｇ％以下 Ｎｉ　：　２．０チ以下 Ｏｒ　：　１．０　％以下 ＭＯ：　１．０％以下 Ｍｇ　：　０．０２〜０，１チ 及び残部が実質的にＦｅからなる芯部とで構成され、第
   １外層と第２外層、及び第２外層と芯部とが各々冶金的
   に溶着一体化されてなり、Ａｔ変態点以上の高温熱処理
   によシ、第１外層の硬度がＨｓ８０以上でかつ第２外層
   の硬度がＨ８５０〜６０であることを特徴とするホット
   ストリップミル用複合ロール。 ２、　化学組成が重量比で、 ０　：　２．０〜Ｂ２チ ｓｉ：２，０〜８．４％ Ｍｎ　：　０．５〜１．５　％ Ｐ　：　０．１チ以下 Ｓ　：　０．０８係以下 Ｎｉ　：　４．５〜１０％ Ｏｒ：５〜１０％ ＭＯ：　０．４〜１．５　％ Ｎｂ、Ｖ：各１．０％以下の内１種 及び残部が実質的にＦｅからなる第１外層と、化学組成
   が重量比で、 ０　：　１．０〜２．０％ Ｓｉ　：　０．５〜１．δチ Ｍｎ　：　０．５〜１．５　％ Ｐ　：　０．１％以下 Ｓ　：　０．１チ以下 Ｎｉ　：　０．５〜１．５　％ Ｏｒ　：　２．０〜５．０　％ ＭＯ：　０，２〜１．０　％ Ｔｉ　：　０．１係以下 及び残部が実質的にＦｅからなる第２外層と、化学組成
   が重量比で、 ０　：　８．０〜８．８チ Ｓｌ：１゜８〜８．０％ Ｍｎ　：　０．８〜１．０　％ Ｐ　：　０．１％以下 Ｓ　：　０．０２％以下 Ｎｉ　：　２，０％以下 Ｏｒ：１．Ｏチ以下 Ｍｏ　：　１，０チ以下 Ｍｇ：　０．０２〜０．１％ 及び残部が実質的にＦｅからなる芯部とで構成され、第
   １外層と第２外層、及び第２外層と芯部とが各々冶金的
   に溶着一体化されてな夛％Ａｌ変態点以上の高温熱処理
   によシ、第１外層の硬度がＨｓ８０以上でかつ第２外層
   の硬度がＨ日５０〜６０　であることを特徴とするホッ
   トストリップミル用複合ロール。