JPS60180609A - 冷間圧延用高クロム鋳鉄ロ−ル - Google Patents

冷間圧延用高クロム鋳鉄ロ−ル

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Publication number
JPS60180609A
JPS60180609A JP3694184A JP3694184A JPS60180609A JP S60180609 A JPS60180609 A JP S60180609A JP 3694184 A JP3694184 A JP 3694184A JP 3694184 A JP3694184 A JP 3694184A JP S60180609 A JPS60180609 A JP S60180609A
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JP
Japan
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core material
outer layer
cast iron
strength
roll
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Pending
Application number
JP3694184A
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English (en)
Inventor
Toshio Okitsu
沖津 俊夫
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60180609A publication Critical patent/JPS60180609A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/06Cast-iron alloys containing chromium
    • C22C37/08Cast-iron alloys containing chromium with nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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】 本発明け、冷間圧媛用胃クロム鋳鉄ロールに関するもの
である。
周知のように冷開圧延用ワークロールには通常鍛fIA
焼入ロールが使用されているが、最近はこれに代って外
層に高クロム鋳鉄、芯材にダクタイル鋳鉄を配した遠心
鋳造製複合ロールが使用される傾向にある。
これけ、#−ロールは耐摩粁性および耐事故性に関して
多くの問題があるためである。
高クロム鋳鉄はこの耐魔耗性を大巾に改善できる材質で
あり銀銅ロールの数倍を記録した例も報告されている。
しかしながら仁の遠心鋳造!!1!!複合高り四ム鋳鉄
ロール社、芯材の機械的性質が劣っており、球状黒鉛鋳
鉄を使用した場合でも引張り強さ35〜55kI/lj
、伸び0.2〜0.5 % −t’ ア、ル。コノ芯材
ノ劣化は、外1−り四ムの芯材部への拡散によってひき
起されたものであり、遠心鋳、造を利用した複合法では
どうしても避けることができない欠点である。
従って遠心鋳造卿被合高クロムー鋳鉄ロールは、芯材の
強妨さ、ひいてはロールの耐事故性(ロール折損)の点
で必ずしも満足すべ負ものではない〇又耐魔範性につい
ても確かに優れてはいるが、必ずしもその件卵が十分に
発揮されているとはいいがたい。
外層の高クロム鋳鉄ロールは、適切な熱処理さえ行えば
、ショアー硬#90以上は容易に上けることができるが
、遠心鋳造11合高クロム鋳鉄ロールではたかだかショ
アー硬度80〜90が限界である0急激なマルテンサイ
ト変態を伴う焼入れではロールが折損するために多くの
残留オーステナイトを残した状態で、数回に分けてテン
ノく一処理を行うために、どうしても一部焼戻し軟化m
、*が起るためである。
遠心鋳造製複合高クロム鋳鉄ロールは、以上のような理
由で耐事故性および1iPI翠耗性でも問題がある。
本発明は−、以上のような問題に鑑みてなされたもので
あり、外層の賃クロム鋳鉄ロールの耐摩耗性を十二分に
発揮させることができると共に、芯材に強靭な@−1鍛
鋼を使用した耐摩耗性、耐4故性共に優ねた新規な複合
ロールを提供せんとするものである。
本発明の第1の特徴は、まず外層材の耐摩耗性を十二分
に発揮させるだめに、その硬度をシヲァー硬#90以上
オで上けたことである。
外層と芯材の複合に遠心鋳造法を使用すると、外層材の
合金成分が芯材へ拡散するためにどうしても祠質の劣化
は避けがたいことは前述のとおりである〇一方芯材に低
合金鋼の組成のものを使用すると、芯材の方が外層材よ
りも融点が高いために、境界部に鋳造欠陥が避けられず
強度が劣化する。従って遠心鋳造製複合高クロム鋳鉄ロ
ールでは、外層材の硬度をその能カ一杯発揮させること
は本漬的に困難であるという観点に立って、本発明では
遠心鋳造法とは別のロール製法を採用した。
即ち、溶湯を使って芯材を形成させる方式では、外層材
合金の芯材への拡散混合は避けられないので予め所要の
成分に調整した固体の中実材(@鋼あるいは鍛鋼)を使
用して、この周囲に所要成分の高クロム鋳鉄の溶湯を冶
金的に強固に接合する手法を採用した。これKよって本
発明では芯材の成分に強靭性を自由に選択できるように
なり、外層材にAIkな熱処理を施しても芯材に何ら損
傷をふえ々いですむようにしたことである。
又第2の特徴として芯材に任意の強靭材を自由に選択で
きるので、ロール折損のような事故を防止で★ることで
ある。更には芯材として通常用いられる一一、鍛餉け、
ダフタイル鋳鉄の弾性辞数1.5〜1.8 X 10’
V−に対し2.1 X 10’ kQ/RAと高いので
圧延荷重によるロールの偏平化が小さくなり、最小板厚
限界を小さくできる利点がある。
以上が本発明の特徴とするところでありその要旨とする
ところは、外層部が高クロム鋳鉄、芯材が鋳−9鍛−か
らなり表面がショアー硬度90以上める複合ロールであ
って、かつ核外層は予め用意された芯材の外周に外層成
分の溶湯を注湯して冶金的に接合〜する方法によって形
成さね、°核外層の高クロム@鉄組成が、重11I%で
C2,5〜5.5%。
St O,5〜L5%、 Mn 0.4〜1.5%、 
NiO,5〜3.0’A 、 Cr8〜259A 、 
Mo 1.0〜5.0 % 、残部実質的にFeより成
り、該芯材の強度および伸びがそれぞれ55 h/*4
.以上、1.0%以上であり、外層・と芯材の境界部の
接合強度が少くとも外層材および芯材の弱い方の強度以
上であることを特徴とする冷1[Jj圧41+、用品ク
ロム断鉄ロールである。
以下に本発明ロールの特徴について更に群述する0 (1)外層材 本発明の外層材の高クロム鋳鉄れその耐摩耗性。
i4碩故性(クラック、スポーリング)が蝦も有効。
に発揮されるようにミクロ組織中の晶出炭化物の形態が
M、 C,系の複炭化物になるように調整されている。
炭化物の晶出形態ハ、合金元素1uIのバランスによっ
て太夫く変化1.てくるので、hV分決定はこのことを
8磨して決められねばならない。特にCとCrの関係が
最も重要である。
各成分の範囲とその駆足理由は次の通9である。
まずCf#であるが、これFi、2.0 %月下の範囲
では炭化物の量が少々いために耐摩耗性の点で劣り、3
.5チ旬上では逆に炭化物の量が多くなり、Ie械的性
質が劣イh−tスー Siは脱#削として添加するが、0.5チリ下ではその
効果がなく、1.5%を越オると機械的性質が劣化する
Mn FiSと反応し、MnSを形成しSによる脆化を
防ぐ。0.4%以下ではその効果がな(,1,5%v上
では耐ヒートクラツク性に劣る。
Niは基地を緻密に17、焼入性を向上させるが、0.
5%未満では効果がな(,3,0%を越オると基地がオ
ーステナイト化し硬度が出にくくなる。従ってNiの含
有量は0.5〜6.0%とする。
0は8%以下ではFe5C型の炭化物が晶出し耐摩耗性
、耐スポーリング性および強靭性が低下する。
25%以上では炭化物形状も劣化し、機械的性質も劣る
。My Cs系炭化物を適正に分布させ、耐摩耗性2強
靭性をはかるために8〜25チとした。
Moはショアー硬度90以上を確保するため如け、1.
0%以下では効果が小さく、5.0チでけその効果れ飽
和してくる。
(2)ロール卿法 本発明ロールは、遠心鋳造法を利用する方法でけ到底不
可能であり実際に具現するためには予め芯材を用意して
、この外周に溶融金属を鋳造して両者を接合しなければ
ならない。
この方法と1〜て例えは、(イ)畦包み法、(ロ)連続
鋳掛は法があり、いずれの方法も採用することが可能で
あるが、単にこの方法を採用するだけで4発・明を達成
することはできない。(イ)、(ロ)の方法はいずれも
冶金的に接合する方法としては有効であるが、接合条件
としては接合強度が非常に弱い場合がある。たとえ冶金
的に接合されていても、境界部の接合強度が外層、芯材
のいずれの強度よりも弱い場合、本発明では熱処理時に
この部分にクラックが発生する。ショアー酸層90以下
であれば緩やかな熱処理を行うことによってクラックを
発生させることなく熱処理できるが、ショアー?FJI
’90以上は困難である。ショアーW度90売上の硬変
を得るためには、芯材および境界部に大きな引張応力が
生じるような週酷な熱処理を行う必要があり、この際一
番弱い接合境界部にクラックが発生する。従って接合条
件をl!li1!整して、接合強度が少くとも例層材お
よび芯材の弱い方の強度以上になるようにする必要があ
る。これによって熱処理時の芯材および境界部に発生す
るクラックの問題は著しく軽減できる。
上記方法では、芯材に@伊あるいけ鍛鋼の固体母材が使
用されているため遠心鋳造製高クロム複合ロールに見ら
れるような境界部に白鉄屑ができない0 (6)芯材 芯材には予め所要成分に調整した鋳鋼あるいは鍛鋼を使
用する。この際、強度および伸びがそれぞれ55kv′
II7.1.04以上の材料を選定する必要がある。
強# 55 key匍以下、伸びが1.0−以下の場合
、外層材のショアー1度を90以上にするための熱処理
の際に、ロール全体に折損が起りやすい。
(4)硬度 外層に使用する高クロム鋳#は、本来適切々熱処理を施
せば容易にショアー硬度90以上にまで上げJとL−ガ
できる。しかしながら遠心鋳造製複合ロールでは、ショ
アー1度8o〜9oが上限であり、これ以上れ困難であ
る。
一般的に冷間圧延用ロールは硬度が高い程耐摩耗性、耐
肌荒性社向上する。従って高クロム鋳鉄“でも当然硬度
1高ければ茜い程望ましい。高クロム鋳鉄ロールでは、
ショアー硬度90以下の場合、摩耗および押キズの点か
ら十分な特性が発揮できない。ショアー硬度90以上で
はこの点が改善され、特にスキンバス圧延ではショアー
硬度95以上のロールが必要とされる。
本発明のショアー硬度90以下に規定するのは以上のよ
うな理由に基づくものである。
次に本発明ロールを具体的な実施例に基づいて説明する
実施例1 本実施例は、胴径450−、帽!1000m/−、全長
2000m+t、芯材径350−のロールに本発明を適
用したときのものである。
(1)外層材 外層材には次の成分組成のクロム鋳鉄を使用した0 (2)芯材 芯材には、引張強さ851Q+/+j 、伸び12チの
クロムモリブデン鋼(SCM材)の鍛鋼を使用した。
(3)製造条件 高周波電流を使用した連続鋳掛は肉盛法で製造した。
肉盛直後、650℃X 5 Hrで歪取り焼針を行った
0 ロール胴部端面から200m中央寄りの位置で直径方向
に、外層と芯材の両方にまたがる部分をカットしてテス
トピースを取出し、接合部′の引張りテストを行った。
破断した箇所は、外層のクロム鋳鉄側であり、破断強さ
は、63 kg/1ノを示し接合強度は外層材の強廖以
上であることを確認できた。
(A)熱処理 熱処理サイクルは、以下のiM ’f)である。
1000℃ 一100℃ (5) (1#!度および組織 ロール表面でショアー硬度96〜97 、42 am内
部でショアー硬度93〜95であった。又基地組峻け、
残留オーステナイトが2%以下となり、焼戻しマルテン
サイトの安定した組織である。
実施例2 実施例1で試作したロールについて、その摩耗特性をこ
ろがり摩耗試験機を用いて比較した。比較側としては遠
心鋳造で作ったシ目アー硬ll″85のロールを採用し
、試験片の直径60−、巾10目とし、相手材は同一寸
法の820C材(ショアー硬度28)を用いた。
実験内容 同転数 106回2回転速度 5000 rflrn接
触圧力 80 kyAj すべり率 12.9% 潤 滑 油 牛脂系エマルジ薔ンタイプ、1滴10.5
g6c摩耗減貴 遠心鋳造1#話クロムロール 57 
m9本方法によるロール 21 m9 以上詳記したように、本発明は外層に高クロム鋳鉄ロー
ル、芯材に強靭な鋳鋼、鍛鋼を使用したものであり、次
のような効果を有する。
+11 耐崖耗性は通常の遠心鋳造製複合高クロム鋳鉄
ロールの1.5倍以上は期待できる。
(2)芯材および境界部の強度不足に関係したロール折
損事故は、はぼ完全に防止できる。
(5)胴部使用層における耐奉故性すなわち、クラック
やスポーリングに対しては、組酷の安定化によって耐事
故性の向上が期待で六る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 外層部が高クロム鋳鉄、芯材が@鉤、鍛鋼からなシ表面
    硬度がショアー硬度90以上ある複合ロールであって、
    かつ該外層は予め用意された芯材の外周に外層成分の溶
    湯を注湯して冶金的に接合する方法によって形成され、
    核外層の高クロム鋳鉄組成が、yIL量係でC2,5〜
    3.5チ*Si O,5〜1.5% 、 Mn 0.4
    〜1.5%、Ni O,5〜3.0%、Cr8〜25チ
    +Mo1.0〜5.0%、残部実質的にFeより成り、
    該芯材の強度および伸びがそれぞれ55 k1F/IJ
     JJ上。 1.0%以上であり、外層と芯材の境界部の接合強度が
    少くと本外層材および芯材の弱い方の強度以上であるこ
    とを特徴とする冷間圧延用高クロム鋳鉄ロール。
JP3694184A 1984-02-28 1984-02-28 冷間圧延用高クロム鋳鉄ロ−ル Pending JPS60180609A (ja)

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Cited By (4)

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