JPS61149458A - 高硬度アダマイトロ−ル材 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、熱延薄板、厚板などを圧延するための熱間
圧延仕上圧延機のワークロール等として使用される耐摩
耗性に優れたアダマイトロール材、特にショア硬さ６５
程度以上の高硬度アダマイトロール材に関するものであ
る。

従来の技術 最近に至り、鋼板の熱間圧延工程、特にｌ板仕上圧延工
程においては生産性の向上や省エネルギー等を目的とし
て、従来よりも高速度、高負荷でしかも低温での圧延が
多くなり、そのため仕上圧延機に使用されるワークロー
ルに対しても従来よりも一層耐摩耗性、耐肌荒性、耐折
損性、耐熱亀裂性等が優れていることが要求されるよう
になっている。

ところで高硬度で耐摩耗性に優れ、かつ耐肌荒れ性、耐
熱亀裂性に優れた熱間圧延仕上圧延機用ワークロール材
としてはＣを１．２〜２．３％程度含有し、そのミクロ
組織中に共晶セメンタイトを有する所謂アダマイトロー
ル材が知られている。従来一般のアダマイトロール材は
、例えば特開昭５７−４１３１９号公報中に記載されて
いるようにＣ１，２〜２．３％、Ｓ　ｌ　０．５〜１．
０％、Ｍｎ００５〜１．５％、ｐ　ｏ、ｏｓ％以下、５
Ｏ１０５％以下、Ｎ１０．３〜１．５％、Ｃｒ　０．５
〜２．５％、ＭＯ０，３〜１．０％を主成分とするもの
であり、通常はロール素材に訪造した後、高温での拡散
熱処理、球状化焼鈍、焼入れ焼もどし処理を施して製造
するのが一般的であり、またその硬度はショア硬さで４
５〜６０程度が一般的である。しかしながらこの程度の
硬さでは前述のような最近の苛酷な条件下で使用される
熱間圧延機仕上圧延機用ワークロールとしては未だ不充
分であり、より一層高硬度で耐摩耗性の高いロール材の
開発が望まれている。

熱処理によってロールの高硬度化を図る技術は公知であ
り、例えば焼入冷却速度を高めて高硬度化を図ることは
良く知られている。しかるに連続熱間圧延設備における
仕上圧延前段ロールのような大きな体積を有するロール
素材の焼入冷却速度を高めることは実際の作業では困難
となることが多い。すなわち焼入冷却速度を高める方法
としては、油冷、噴霧水冷、水冷などがあり、これらの
冷却方法を前記ロールのような大きな体積を有するもの
に適用して急冷することは理論的には可能であっても、
実際の作業では、何ら工夫することなく適用すれば焼削
れ等の事故が発生し、製品歩留りが著しく低下すること
が知られている。

また、上述のように大きな体積を有するロールに対して
所定の冷却速度で急速焼入れを旅した場合、その表面は
所定の冷却速度で冷却できても、質量効果によって肉厚
内部は所定の冷却速度に達せず、その傾向は冷却速度が
速いほど著しく高くなる。特に大径ロールの場合、使用
中の摩耗および研削によっである程度小径となるまで使
用するのが通常であり、したがってロール製作時には表
面からある程度の深さまで高硬度を維持するように作る
ことが望ましいが、上述のように焼入冷却速度を高めて
硬度を上昇させる技術では、肉厚内層まで冷却速度を高
めて硬度を高めることは困■であった。

ところでロールの表面に要求される耐摩耗性、耐肌荒れ
性、耐熱亀裂性と、ロール全体に要求される耐折損性と
を同時に満たすため、最近では表面に高硬度のアダマイ
ト材などを用い、内部に球状黒鉛＃Ｉｌ！４の如き高靭
性材を用いた複合ロールを使用することが多くなってい
る。このような表面にアダマイト材を用いた複合ロール
において、表面の７ダマイト材の硬さを向上させる技術
として、既に特開昭５７−４１３１９号公報あるいは特
開昭５７−４１３２０号公報に記載されている方法が提
案されている。これらの提案の方法は、前述のように焼
入冷却速度を高めて高硬度化するという従来の一般的な
熱処理技術を、ホットストリップミル用仕上前段ロール
のような大きな体積を有するものに適用できるようにす
ることを図ったものである。すなわち、これらの提案の
技術は、外殻層を一般のアダマイト材、内層を特定の球
状黒鉛鋳鉄材とした複合ロール素材を、拡散焼鈍および
球状化焼鈍後、外殻層のみ急速短時間加熱・保持して噴
霧水冷（冷却速度３００℃／ｈｒ程度）を行なった後、
５５０℃程度で歪取り熱処理（焼もどし処理）すること
によって、ショア硬ざＨ３：６０以上の高硬度アダマイ
ト複合ロールを得るというものである。この提案の技術
によれば、外殻層のみの急速短時間加熱後の焼入れを適
用しかつ内層材に球状黒鉛鋳鉄を用いることによって、
焼割れの発生は防止でき、また表面のみの硬さを若干は
向上させることができる。

発明が解決しようとする問題点 既に述べたように、熱間圧延機の仕上圧延前段ロールの
如く体積が大きいロールにおいては、噴霧水冷などの急
速冷却焼入れによる硬度上昇効果を期待しても、ある程
度の肉厚内層まで高硬度を得ることは困難であり、前記
提案の方法でもその欠点は免れ得ず、外殻層の極く表面
しか高硬度化することはできなかった。また通常成分の
７ダマイト材を外層材として用いた前記提案の方法にお
いては、硬さの絶対値の上昇にも限界があり、前記提案
の実施例中にも記載されているようにせいぜいショア硬
さ：Ｈｓ６７以下に過ぎず、したがって最近の苛酷な条
件下で使用されるロールとしは未だ満足できるものは得
られなかった。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、熱処理
条件よりもむしろ成分条件に再検討を加え、最近の苛酷
な圧延条件でも充分に耐え得るように、従来のアダマイ
トロール材よりも格段に高硬度（すなわち８５６５以上
、特にＨｓ６８以上）でしかもある程度内層まで高硬度
を維持できるようにしたアダマイトロール材を提供する
ことを目的とするものである。

１４題点を解決するための手段 この発明のアダマイトロール材は、Ｃ１，８〜２．５％
、Ｓ　ｉ　Ｃ０５〜２．０％、Ｍｎ　Ｃ１５〜２．０％
、ｐ　０．０３０％以下、Ｓ　０．０２０％以下、Ｎｉ
１．０〜４．５％、Ｃｒ　１．５〜６．２９６、ＭＯ０
，５〜２．０％を含有し、かつ成分バランスとして、Ｃ
量（％Ｃ）、５ｉ１（％Ｓｔ）、Ｎｉ量（％Ｎ＋）およ
びＣｒｍ＜％Ｃｒ）が、 ０．７Ｘ　（％Ｃ）　＋　２．６Ｘ　（％Ｓｉ　）　＋
　３．ａｘ　（％Ｎｉ　）　＋　２．１ｘ　（％Ｃｒ）
≧１３を満たすように設定され、残部がＦｅおよび不可
避的不純物よりなることを特徴とするものである。

このように各成分含有旦および成分バランスを定めるこ
とによって、この種のアダマイトロール材に適用される
通常の熱処理によってショア硬さで６５以上、通常は６
８以上の高硬度を得ることができ、また冷却速度を著し
く高めなくても高硬度が得られることから、表面のみな
らず内層まで高硬度を確保することができる。

発明の詳細な説明 先ずこの発明のアダマイトロール材の成分限定理由につ
いて説明する。

Ｃ： Ｃは炭化物を生成するために必要な元素であり、高硬度
を得るためには必要不可欠である。Ｃが１．８％未満で
は生成される炭化物量が少ないため所要の硬さが得られ
ず、一方２．５％を越え机ば、炭化物ｌが過剰となって
硬さは増すが靭性を損うから、１．８〜２．５％の範囲
内に限定した。

Ｓｉ　： Ｓｌは基地硬さを増すとともに炭化物を微細化して耐肌
荒れ一性向上に寄与する元素であり、その効果を充分に
発揮させるためには０．５％以上必要であるが、その反
面Ｓｉ量が過剰となれば靭性な損うから、Ｃ０５〜２．
０％の範囲内とした。

Ｍｎ　： Ｍｎは炭化物を安定化するとともに、焼入硬化性を増し
て耐摩耗性向上に寄与する元素であり、そのためには少
なくとも０．５％を必要とするが、２．０％を越えれば
熱伝導性を低下させてヒートクラックが発生しやすくな
るから、０．５〜２．０％の範囲に限定した。

ｐ、ｓ： ＰｌＳはいずれも不可避的に含有される不純物元素であ
り、非金属介在物生成の原因となるから、その含有員が
可及的に低いことが好ましいが、製造コストとの兼ね合
いから、実用上支障ない最大限で限定することとし、ｐ
　０．０３０％以下、Ｓ０．０２０％以下とした。

Ｎ１　： Ｎ１は焼入硬化能向上元素であって、熱処理後の機械的
性質を向上させるために少なくとも１．０％以上必要で
あるが、その反面、Ｎ１はその添加量のほとんどがフェ
ライト中に固溶されて熱伝導性を阻害するようになるか
ら、４．５％以下とする必要があり、したがって１．０
〜４．５％の範囲内に限定した。なお、Ｎ１を１．５％
未満とした場合には、前記式による成分バランスの関係
から他の合金元素、例えばＣ，Ｍｎ　、Ｃｒの添加量を
上限に近いところで設定しなければならなくなる。そこ
で各合金元素をバランスよく添加するためには、Ｎｉ量
の範囲は１．５〜４．５％とすることが７ましい。

Ｃｒ： Ｃｒは炭化物を安定化するとともに、基地の一人硬化性
を増して耐摩耗性を向上させるために必要な元素であり
、そのためにはＣｒ１．５％以上が必要であるが、６．
２％を越えれば、ロール材の靭性を損う悪影響が強くな
るから、１．５〜６．２％の範囲内に限定した。なお、
Ｃｒを２．０％未満とした場合には、前記式による成分
バランスの関係から、他の合金元素、例えばＣ，Ｍｎ、
Ｎｉの添加量を上限に近いところで設定しなければなら
ず、そこで各合金元素をバランスよく添加するためには
、Ｃｒ量は２．０〜６．２％のｗ！囲内とすることが望
ましい。

ＭＯ： ＭＯは焼戻軟化抵抗を高め、かつ炭化物の硬さを高めて
耐摩耗性を向上させるに有効な元素であり、そのために
は０．５％以上必要であるが、２．０％を越えても添加
量に比例した効果は得られず、したがって経済性を考慮
して０．５〜２．０％の範囲内とした。

以上のような各成分元素のうち、特にｃ、ｓｉ　。

Ｎｌ、Ｃｒの各含有量は、次式を満足する必要がある。

０．７Ｘ　（％Ｃ）　＋２．６Ｘ　（％Ｓｉ　）　＋　
３．６ｘ　（％Ｎｉ　）　＋　２．ＩＸ　（％Ｃｒ）≧
１３上記式は、高硬度を得るための条件を見出すべく本
発明者等が多数の実験を重ねた結果導き出されたもので
ある。すなわち各成分が単にそれぞれの範囲を満たして
いるだけではショア硬さＨ８：６５以上の高硬度を得る
ことは困難であって、上記式を満足する成分パンランス
となったときにはじめてＨｓ：６５以上の硬度が安定し
て得られるのである。

上記式の左辺をパラメータＰとしたときのＰの値とショ
ア硬ざとの関係を第１図に示す。なおここでショア硬さ
は、常法にしたがって高温拡散焼鈍、球状化焼鈍および
焼入れ焼もどしを行なった後の硬さを示す。第１図から
、パラメータＰの値が１３以上ではじめてショア硬さＨ
ｓ６５以上のｓｉ１度が得られることがわかる。

以上のようなこの発明のアダマイトロール材を用いて実
際にロールを製造するにあたっては、例えば遠心鋳造法
によってこの発明のアダマイトロール材を外殻層、普通
鏝鉄材あるいは球状黒鉛鋳鉄材を軸芯部とする複合ロー
ルを鋳造し、その後その複合ロール全体を、常法にした
がって拡散焼鈍、球状化焼鈍し、さらに焼入−焼もどし
する一運の熱処理を厘せば良く、このように熱処理を施
すことによってシ、、：１ア硬さＨｓ６５以上、通常は
６８以上の高硬度ロールを得ることができる。なお焼入
れにおける冷が速度は速いほど好ましいが、空冷程度で
も充分にショア硬さ６５以上の高硬度を得ることができ
る。そしてこのように極端に冷却速度を高める必要がな
いため、表面層のみならず、ある程度内層側まで充分に
高硬度化することができるのである。

なおまた、この発明のアダマイトロール材は上述のよう
な複合ロールの外殻層に限らず、アダマイト単体ロール
にも適用できることはもちろんである。

実施例 ２Ｏｋｏ高周波溶解炉を用いて、第１表のＮｌ１１〜磁
６に示す６種のアダマイト材溶湯を溶製し、各溶湯を幅
３０＋ａｍｘ高さ１５０＋ｕｅｘ艮ざ２１０ａ＋ｍのブ
ロックに鋳造した。各ブロックについて、先ず拡散焼鈍
として１０００℃×５時間加熱した後、放冷した。次い
で球状化焼鈍として、７６０℃×２時間加熱した後、２
０℃／ｈｒの冷却速度で６６０℃まで冷却し、その温度
に２時間保持した後、放冷した。続いて焼入れ処理とし
て、９５０℃で２時間加熱保持後、冷却速度２００℃／
ｈｒで３００℃以下となるまで冷即し、以後放冷した。

さらに５５０℃で２時間の焼もどし処理を行なった。

以上の熱処理を施した各材料についてショア硬さを調べ
た結果を第１表に併せて示す。

第１表 第１表から明らかなように、Ｃ１Ｃｒおよびパラメータ
Ｐがこの発明の範囲を満たしていない漱１の試料では、
ショア硬さ５８と低い硬度しか示さなかった。またパラ
メータＰのみがこの発明の範囲を満たしていない階２の
試料も、ショア硬さが６４と不充分であった。

一方各成分の含有量およびパラメータＰの値が全てこの
発明の範囲を満たしているＮ（Ｌ３〜慰６の場合には、
ショア硬さが６８．５〜７５といずれも著しく高硬度が
得られることが明らかである。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明のアダマ
イトロール材は、従来のアダマイトロール材と比較して
格段に高い硬度を得ることができ、したがって高負荷圧
延や低温圧延の如き苛コな条件下の圧延に使用しても優
れた耐摩耗性を示す。

そしてまた表面のみならずある程度肉厚内層まで高硬度
を確保することができるため、ロールとしての長期間の
使用に耐えることができる。

したがってこの発明のロール材を使用することによって
圧延工程の生産性向上やＯ−ル原単位の低減を■ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はパラメータＰ　（−０，７ｘ　（％Ｃ）＋２．
６Ｘ　（％３ｉ　）　＋　３．６ｘ　（％Ｎｉ　）　＋
　２．１ｘ〈％Ｃｒ１）とショア硬さくＨ８）との関係
を示す相関図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃ１．８〜２．５％（重量％、以下同じ）、 Ｓｉ０．５〜２．０％、 Ｍｎ０．５〜２．０％、 Ｐ０．０３０％以下、 Ｓ０．０２０％以下、 Ｎｉ１．０〜４．５％、 Ｃｒ１．５〜６．２％、 Ｍｏ０．５〜２．０％ を含有し、かつＣ含有量（％Ｃ）、Ｓｉ含有量（％Ｓｉ
   ）、Ｎｉ含有量（％Ｎｉ）およびＣｒ含有量（％Ｃｒ）
   が下記式を満足するように定められ、残部がＦｅおよび
   不可避的不純物よりなることを特徴とする高硬度アダマ
   イトロール材。 記 ０．７×（％Ｃ）＋２．６×（％Ｓｉ）＋３．６×（％
   Ｎｉ）＋２．１×（％Ｃｒ）≧１０