JPS6116331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はＨ型鋼圧延用ロール、特にユニバーサ
ルミルの水平スタンド用スリーブロールに供され
るスリーブに関するものである。 今日、Ｈ型鋼の圧延は生産性、品質確保の見地
から、第１図に示すように、ユニバーサルミルの
使用が一般化している。これを簡単に説明する
と、ユニバーサルミルは上下一対の水平ロール
１，１と左右一対の竪ロール２，２を具備してな
り、圧延材（Ｈ型鋼）３はこれらロール間を通さ
れて、高さ方向と幅方向から同時に圧延成形され
ていくのである。 ここにおいて水平ロール１，１には、そのロー
ルの形状並びに部分的な所要性質の相違に基づ
き、図例のように別体のスリーブ５をロールアー
バ４に焼嵌めて組立たスリーブロールを使用する
のが通例である。すなわち、この種のロールにあ
つては、圧延によつてその使用層が損傷摩耗する
と、そのスリーブ５のみを改削あるいは新品に取
替て再使用に供するのである。 しかして、このようなＨ型鋼圧延用スリーブロ
ールに用いられるスリーブ５についてみると、そ
の圧延材３と接する部分即ち使用層には、耐焼付
性、耐摩耗性、耐クラツチ性が要求され、他方圧
延材３と接しないスリーブ内面側即ち内層には、
焼嵌め応力や圧延時の負荷応力等に耐える強靭性
が要求される。すなわち、アーバ４に焼嵌めて組
立られるスリーブ５には、更にその内外部分によ
り相反する性質を具備することが要求される訳で
ある。そこで、従来よりこの種スリーブロールの
用途には、その使用層と内層とを異材質で形成し
かつ両者を溶着一体化せしめて構成した複合スリ
ーブを利用することも多用されている。 しかし乍ら、最近の圧延材品質の確保に対する
高度な要求に伴い、上記複合スリーブの使用によ
つても、スリーブロールの性能並びに耐用性の維
持向上に充分対応できない問題点が認められつつ
ある。これは、Ｈ型鋼圧延用水平ロールにあつて
は、そのスリーブ５の使用層において、更に部分
的に異なる性質が要求されるためである。すなわ
ち、スリーブ５のウエブ成形部６においては、圧
延材３の熱が集中し易いため図中Ａ部において焼
付を発生し易い問題があり、一方そのフランジ成
形部７においては、比較的低温の圧延材フランジ
先端部と摺動するため、フランジ先端から20〜40
mm位置にまで至る図中Ｂ部の摩耗が激しい問題点
を抱えているが、これに対して、複合スリーブの
使用層材質にかつてのような球状黒鉛鋳鉄を用い
た場合では、焼付防止には有効な反面、上記局部
摩耗の進行が著しく早期にその改削を要する欠点
があり、またアダマイト材質を用いた場合では、
耐摩耗性の向上に有効な反面、上記焼付防止の点
に問題を残し、結局いずれの場合も必要ロール性
能を兼備することができないためである。 そこで最近では、アダマイト材質がフランジ成
形部７の耐摩耗性に良好であり、しかもそのＣ含
有量を高めることによつて、その耐焼付性も一般
に改善されることに着目して、複合スリーブの使
用層材質として、いわゆる高Ｃ％のアダマイト材
質を用いる傾向にある。しかし乍ら、この高Ｃ％
アダマイト材質にあつても、耐事故性を確保する
見地から、そのＣ含有量の増加には限度があり、
従つてウエブ成形部６の焼付問題を完全に解消で
きないのが実情である。 本発明は上記の如きＨ型鋼圧延用スリーブロー
ルの問題点に鑑み、この種ロールに供される複合
スリーブの使用層について必要な耐焼付性、耐摩
耗性、耐事故性の性質を全て満足することができ
るものを提供せんとするものであり、これがため
に本発明は、圧延材と接する使用層を耐焼付性に
優れる材質の第１外層と耐摩耗性に優れる材質の
第２外層の二層に形成し、一方圧延材と接しない
内層を強靭性に優れる材質で形成し、かつこれら
第１外層、第２外層及び内層を溶着一体化せしめ
てなる三層スリーブにおいて、その第１外層、第
２外層及び内層を各々下記に詳述するような特定
化学成分を有する材質で形成することを特徴とす
るものである。 すなわち、本発明に係る三層スリーブは、従来
使用層と内層の二層から構成されていたこの種複
合スリーブを、その使用層について更に異材質か
らなる第１外層と第２外層の二層に構成し、使用
層の各部に要求される異なる性質を同時に満足せ
しめるものである。第２図はこのような三層スリ
ーブの構造例を図示し、ここにおいてａは耐焼付
性に優れる第１外層、ｂは耐摩耗性に優れる第２
外層、ｃは強靭性に優れる内層を示し、各層を形
成する材質の具体例は下記に列記される。 なお、本発明の理解のために述べると、従来か
らもある種の用途に対して三層ロールおよびスリ
ーブの製造及び適用例が存在することが知られて
いるが、この従来公知の三層ロールおよびスリー
ブにあつては、中間層を介在せしめるのは外層と
内層の溶着健全性の向上等を企図するものであつ
て、勿論その中間層は使用に供されず、使用層は
二層ロールおよびスリーブと同じく外層のみであ
る。これに対して本発明に係る三層スリーブは、
上記説明からも明らかなように、第１外層と共に
第２外層も同時に使用層として圧延に直接供され
る部分となり、上記従来の三層ロールおよびスリ
ーブとはその技術的趣旨が明確に区別されるもの
である。また、このような本質的な相違に基づ
き、両者は各層を形成する材質及び層厚において
顕著に異なる構成を具備するものとなろう。 以下本発明に係る三層スリーブの第１外層、第
２外層及び内層を形成するを掲げ、各層について
詳細に説明する。 〔第１外層〕 耐焼付性に優れる外層は、C2.0〜3.2％、Si：
0.6〜2.5％、Mn0.4〜1.5％、P0.1％以下、S0.1％
以下、Ni2.5％以下、Cr0.5〜2.0％でかつ＜1.5Si
％、Mo0.2〜2.0％を各重量％含み、残部Feおよ
び通常の不純物からなる材質、又は上記成分に必
要に応じてTi、Al、Zrの一種又は二種以上を合
計量で0.1重量％以下含有せしめてなる材質から
形成される。 (i) 化学組成（重量％、残部Feおよび通常の不
純物） Ｃ：2.0〜3.2％ Ｃは耐焼付性を主目的とするため2.0％以上
含有せしめる。2.0％未満では、セメンタイト
および黒鉛の量が少なく、耐焼付性は劣化す
る。しかし、3.2％を超えると、セメンタイト
および黒鉛の量が多くなり、耐クラツク性の面
で問題となる。 Si：0.6〜2.5％ Siは黒鉛を晶出させると共に基地の耐焼付性
を向上する。0.6％未満では、耐焼付性を向上
する黒鉛を晶出せず、また基地の耐焼付性も劣
化する。しかし、2.5％を超えると、基地が脆
くなる。 Mn：0.4〜1.5％ MnはＳの害を除き、硬度、耐摩耗性の増加
に寄与する。0.4％未満ではその効果がなく、
一方1.5％を超えると材質が脆くなる。 Ｐ：0.1％以下 Ｐは溶湯の流動性を高め、耐摩耗性、耐焼付
性を付与するが、材質を脆くするため0.1％以
下に抑える。 Ｓ：0.1％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため0.1％
以下に抑える。 Ni：2.5％以下 Niは基地硬度を高めるが、反面組織の高温
安定性を減じ、耐肌荒性を劣化させる。2.5％
を超えると、上記の点で問題をきたす。 Cr：0.5〜2.0％でかつ＜1.5Si％ Crはセメンタイトの安定と共に基地の耐摩
耗性を向上する。0.5％未満では、セメンタイ
トが少なくなると共に耐摩耗性の面で不足す
る。しかし、2.0％を超えると、黒鉛を晶出せ
ず、耐焼付性を劣化する。なおCrの増加によ
つても安定に黒鉛を晶出せしめるためには、Si
含有量との相関関係でCr＜1.5Si％の条件を満
足する必要がある。 Mo：0.2〜2.0％ Moは基地硬度を高めるが、0.2％未満ではそ
の効果が十分でない。しかし、2.0％を超える
と、相応の効果がなく経済的に不利である。 Ti、Al、Zrの単独又は複合：合計量0.1％以下 本材質はＣ含有量が2.0〜3.2％の範囲にある
ため、鋳造巣を発生し易く、上記元素を一種又
は二種以上含有せしめることにより、より健全
な材質が得られる。このさい、上記元素は全て
強力な脱酸剤であるため、過剰の添加は過酸化
状態をきたし、溶湯の流動性を阻害する。この
ため、それらは合計量で0.1％以下に抑えられ
る。 (ii) 接 種 接種は組織の微細化、黒鉛化の助長のために
有効である。本材質についても、接種技術を応
用すれば、より微細なかつ黒鉛の均一に分布し
た材質が得られる。このさい、接種量はSi分と
して0.05〜1.0％が適当である。すなわち、0.05
％未満では接種効果が期待できず、一方1.0％
を超えても相応の効果が得られないためであ
る。接種剤としては、CaSi、FeSiが好適であ
る。なお、接種後のSi含有量は、上記0.6〜2.5
％の範囲に止まるように成分調整される。 (iii) 顕微鏡組織 本材質の顕微鏡組織は、セメンタイト、黒鉛
及び基地の三相からなる。セメンタイトは、耐
摩耗性、耐焼付性に奏効するが、多過ぎると耐
クラツク性を損う。黒鉛は耐焼付性に有効であ
るが、多過ぎると耐摩耗性を減じる。また、基
地はマルテンサイトを析出すると組織の高温安
定性を減じ、使用時に問題を発生するため、パ
ーライト、ベーナイトに調整するのが良い。 (iv) 外層の厚さ ウエブ成形部６はロール表面から10〜50mmで
あり、一方フランジ先端部は通常ロール表面か
ら1000mm程度であるから、その外面から20〜80
mmとする。なお、鋳造にさいしては、外面取代
並びに第２外層との溶着部分を考慮して、30〜
130mmとする。 〔第２外層〕 高Cr材質は耐摩耗性に優れる一方、耐クラツ
ク性、耐焼付性の面で問題がある。本発明では外
層（使用層）を二層に形成し、特に耐焼付性が必
要とされる第１外層は上記の如く球状黒鉛鋳鉄材
質で形成する一方、特に耐摩耗性が必要とされる
第２外層は耐クラツク性、耐焼付性よりも耐摩耗
性に重点をおき、耐摩耗性に優れた高Cr材質を
適用してその圧延成績の向上を可能ならしめるも
のである。すなわち、耐摩耗性に優れる第２外層
は、C2.0〜3.2％、Si0.2〜1.5％、Mn0.4〜1.5％、
P0.1％以下、S0.1％以下、Ni0.5〜3.5％、Cr8.0
〜25.0％、Mo0.5〜2.5％、を各重量％含み、残部
Feおよび通常の不純物、又は上記成分に必要に
応じてTi、Al、Zrの一種又は二種以上を合計量
で0.1重量％以下、及び／又は、Nb1.0％以下、
V1.0％以下の一種又は二種を各重量％含有せし
めてなるいわゆる高Cr材質から形成される。 (i) 化学組成（重量％、残部Feおよび通常の不
純物） Ｃ：2.0〜3.2％ Ｃは（FeCr）₇C₃型炭化物を安定にする範囲
内としてCrとバランスする必要がある。ここ
において、C2.0％未満では炭化物の量が少な
く、所期の耐摩耗性が得られない。一方3.2％
を超えると、炭化物が過多となり強靭性の面で
問題を生じる。 Si：0.3〜1.5％ Siは主として脱酸のために添加されるが、
0.3％未満ではその効果がなない。一方1.5％を
超えると、フエライト中に固溶したSiが材質を
脆弱にする。 Mn：0.4〜1.5％ Mnは脱酸の補助及びＳの害の抑制のために
添加されるが、0.4％未満ではその効果が少な
い。一方1.5％を超えると、強靭性が低下す
る。 Ｐ：0.1％以下 Ｐは溶湯の流動性を高め、耐摩耗性、耐焼付
性を付与するが、材質を脆くするため0.1％以
下に抑える。 Ｓ：0.1％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため0.1％
以下に抑える。 Ni：0.5〜3.5％ Niは基地の焼入性を増し基地硬度を高める
作用を有し、耐摩耗性の向上のために0.5％以
上含有せしめる。しかし、3.5％を超えると基
地の高温安定性を減じ、耐肌荒性を劣化する。 Cr：8.0〜25.0％ Crは炭化物を生成すると共に、基地の焼入
れ性を向上させる。ここにおいて、Cr8.0％未
満では、M₃C型の炭化物が多くなり、炭化物の
微細均一化が得られず強靭性の低下を来たす。
一方25.0％を超えると、M₂₃C₆型の炭化物が増
加し充分な耐摩耗性が得られないためである。 Mo：0.5〜2.5％ Moは基地の焼入性を増し、また高温での安
定性を改善する。0.5％未満ではこのような効
果が少なく、一方2.5％を超えてもその効果は
飽和する。 Ti：Al：Zrの単独又は複合：合計量0.1％以下 これらの元素を一種又は二種以上含有せしめ
ることにより、Ｃ含有量の低い本材質における
鋳造巣の発生を確実に防止でき、より健全な材
質が得られる。このさい上記元素は全て強力な
脱酸剤であるため、過剰の添加は過酸化状態を
きたし、溶湯の流動性を阻害する。このため、
それらの合計量は0.1％以下に抑えられる。 Nb、Ｖ：各々1.0％以下 Nb、Ｖは必要に応じてその一種又は二種が
含有される。すなわち、Nbは鋳造組織の微細
化に効果があり、またNbを含有せしめること
により析出硬化が促進されて耐摩耗性が向上す
る。この効果はNb1.0％以下で十分である。Ｖ
もNbと同様の目的で含有されるもので、その
含有量はやはり1.0％以下でよく、1.0％を超え
ると炭化物が多くなり脆くなる。 (ii) 顕微鏡組織 本材質の顕微鏡組織は、（FeCr）₇C₃型を主体
と炭化物とからなる。基地は目的（要求される
耐摩耗性）に応じて、上記成分組成範囲内でパ
ーライト〜ベーナイト〜マルテンサイトが可能
であり、一部残留オーステナイトが認められる
場合もある。 (iii) 第２外層の厚さ 本スリーブロールの使用層厚さは、フランジ
幅も含めて通常100〜250mmであり、前記第１外
層の厚さを除くと、第２外層は20〜230mmとな
る。なお、鋳造にさいしては、第１外層及び次
の内層との溶着層（中間的な化学成分）を考慮
にいれて、その厚さを30〜240mmとする必要が
ある。 〔内層〕 本スリーブを第１図のように組立てて使用する
場合、内面からの割損が最も大きな問題であり、
そのため内層は強靭性に優れた材質で形成する必
要がある。このような目的に適合するものとして
は、(A)黒鉛鋼、(B)球状黒鉛鋳鉄の二通りの材質が
あり、本発明ではこれらを使用目的等に応じて選
択的に使用する。以下両材質について個別に詳細
に説明する。 (A) 黒鉛鋼 黒鉛鋼を使用する場合、内層は、C1.0〜2.0
％、Si0.6〜3.0％、Mn0.2〜1.0％、P0.1％以
下、S0.1％以下、Ni0.1〜2.0％、Cr0.1〜3.0
％、Mo0.1〜1.0％を各重量％含み、残部Feお
よび通常の不純物からなる材質、又は上記成分
に必要に応じてTi、Al、Zrの一種又は二種以
上を合計量で0.1重量％以下含有せしめてなる
材質から形成される。 (i) 化学組成（重量％、残部Feおよび通常の
不純物） Ｃ：1.0〜2.0％ Ｃは基地中に固溶すると共に黒鉛として現
われる（あるいは一部は共晶セメンタイトと
なる）。しかして、C1.0％未満では溶解、鋳
造温度が高くなり、コストアツプを招く不利
があり、一方2.0％を超えると、黒鉛が球状
でなくなる傾向を示し、強靭性を低下する。 Si：0.6〜3.0％ Siは黒鉛の晶出と密接な関係があり、0.6
％未満では、黒鉛を晶出させることがほとん
ど困難となる。しかし、3.0％を超えると、
基地中に固溶したSiが材質の強靭性を劣化す
る傾向が著しい。 Mn：0.2〜1.0％ MnはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去する
のに有効である。。Mn0.2％未満ではその効
果がなく、一方1.0％を超えると、材質の強
靭性を劣化する。 Ｐ：0.1％以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質を脆く
するため0.1％以下に抑える。 Ｓ：0.1％以下 ＳはＰと同様に材質を脆強にするため0.1
％以下に抑える。 Ni：0.1〜2.0％ Niは材質の変態を遅らせ、強靭性の向上
に有効である。この効果は、Ni0.1％未満で
は少なく、2.0％を超える必要もない。 Cr：0.1〜3.0％ Crは強靭性とセメンタイトの安定に有効
であり、強靭性を確保するために0.1％以上
を含有せしめる。しかし、Cr含有量が多過
ぎるとチル化して脆くなり、しかも内層の
Cr含有量は第２外層と混合して上昇するた
め、低く抑える方が望ましい。黒鉛が晶出す
るための限界としてその上限を3.0％以下と
する。 Mo：0.1〜1.0％ MoはNiと同様に、強靭性確保の点で重要
な元素である。このMoの含有による効果
は、やはり0.1％未満では達せられない。し
かし、1.0％を超えると、硬くなり却つて脆
弱となる。 Ti、Al、Zrの単独又は複合：合計量0.1％以
下 これらの元素を一種又は二種以上含有せし
めることにより、Ｃ含有量が1.0〜2.0％と低
い本材質における鋳造巣の発生を確実に防止
でき、より健全な材質が鋳造される。このさ
い、上記元素は全て強力な脱酸剤であるた
め、過剰の添加は過酸化状態をきたし、溶湯
の流動性を阻害する。このため、それらの合
計量は0.1％以下に抑えられる。 (ii) 接 種 黒鉛化を助長するために、一般に接種によ
るのが好結果をもたらすことが知られてい
る。本材質についても、接種技術を応用し
て、その鋳込直前にCaSi、FeSi等の接種剤
を、Si分として0.1〜１％を添加すると、強
靭性の向上に一層有効である。接種量は、上
記0.1％未満で効果がなく、1.0％を超える必
要もない。この接種の効果はCr量が上昇し
た場合には特に有効である。なお、接種後の
Si含有量は、上記0.6〜3.0％の範囲に止まる
ように成分調整される。 (iii) 顕微鏡組織 本材質の顕微鏡組織は、黒鉛と基地の二相
からなり、一部少量の共晶セメンタイトが含
まれる場合もある。基地はパーライトが主体
である。本材質はいわゆる黒鉛鋼材質であ
る。 (B) 球状黒鉛鋳鉄 球状黒鉛鋳鉄を使用する場合、内層は、
C2.8〜3.8％、Si1.5〜3.2％、Mn0.3〜1.0％、
P0.1％以下、S0.03％以下、Ni2.0％以下、
Cr3.0％以下、Mo0.6％以下、Mg0.02〜0.1％を
各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
らなる材質で形成される。 (i) 化学組成（重量％、残部Feおよび通常の
不純物） Ｃ：2.8〜3.8％ C2.8％未満では材質のチル化が進行し靭
性が低下する。一方3.8％を超えると黒鉛化
が過剰となり強度面で不足を来たす。 Si：1.5〜3.2％ Siは黒鉛化の制御を主目的として含有され
るが、1.5％未満では黒鉛化が不足し、一方
3.2％を超えると黒鉛化が過剰となると共に
フエライト中に固溶したSiが材質を脆弱化す
る。 Mn：0.3〜1.0％ Mnは通常Ｓと結合してＳの悪影響を除去
するのに有効であるが、0.3％未満ではその
効果がなく、一方1.0％を超えると材質を硬
く脆くする。 Ｐ：0.1％以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質を脆く
するため0.1％以下に抑える。 Ｓ：0.03％以下 Ｓは黒鉛の球状化を図るために低く抑えな
ければならず、0.03％以下とする。 Ni：2.0％以下 Niは黒鉛化と基地の強化に有効に作用す
るが、2.0％を超えるとその効果が飽和する
ため経済性の観点から2.0％以下とする。 Cr：3.0％以下 Crはセメンタイトの安定作用を有する
が、3.0％を超えると材質がチル化して脆弱
となる。 Mo：0.6％以下 Moは基地の強化作用を有するが、0.6％を
超えるとその効果が飽和すると共に材質を硬
くする傾向が顕著となるため0.6％以下とす
る。 Mg：0.02〜0.1％ Mgは黒鉛の球状化を行わしめるために添
加するが、0.02％未満ではその効果がなく、
一方0.1％を超えて添加されるとMgのチル化
作用およびドロス等の鋳造欠陥を発生し易く
なる点から好ましくない。 (ii) 接 種 黒鉛化の助長および組織の微細化のため
に、一般に接種によるのが好結果をもたらす
ことが知られている。本材質についても、接
種技術を利用して、その鋳込直前にCaSi、
FeSi等の接種剤をSi分として1.0％以下添加
すると、強靭性の向上に一層有効である。接
種量は上記1.0％を超えてもそれ以上の効果
が得られないためである。なお、接種後のSi
含有量は、上記1.5〜3.2％の範囲に止まるよ
うに成分調整される。 (iii) 顕微鏡組織 内層材質の顕微鏡組織は、球状黒鉛、少量
の共晶セメンタイトおよび基地の三相からな
るいわゆる球状黒鉛鋳鉄材質である。 本発明の三層スリーブは、第１外層、第２
外層及び内層について各々上記のような材質
を有し、これら異材質からなる三層を溶着せ
しめて一体の複合スリーブに構成される。な
お、本発明の三層スリーブにあつては、鋳造
後、材質の強靭性確保及び硬度、耐摩耗性の
調整向上を目的として、通常、オーストナイ
ト城まで昇温する熱処理と、これに付随する
焼戻し、恒温変態、歪取りのための共析変態
温度以下の熱処理が施される。 次に本発明に係る三層スリーブの製造法につい
て簡単に説明する。このような三層スリーブは、
遠心力鋳造法（横型、竪型および傾斜型）を利用
することにより、容易に製造される。例えば、第
３図に示すように、回転金型８の両端内面に砂型
もしくは耐熱レンガ９を装設して構成された遠心
力鋳造用鋳型に、取鍋１０から外層ａ、第２外層
ｂ及び内層ｃの各溶湯を、適宜タイミングで順次
鋳込むことにより、冶金学的に一体結合した所期
の三層スリーブが鋳造される。なお、内層溶湯の
鋳造にさいしては、第４図に示す如く、外層及び
中間層を鋳造した鋳型を直立し、これを静置鋳造
により鋳込むこともできる（但しこの場合は、後
にその芯部を加工して穿孔する）。 このようにして鋳造された三層スリーブは、第
１外層、第２外層、内層の各層間において、互い
に冶金学的に溶着して一体結合している。なお、
各層の境界部においては、不可避にそれらの混合
層が形成される。 ところで、本発明の三層スリーブにあつても、
実際の製造に際しては各層間の溶着、合金元素の
他層への溶け込みに問題を発生する場合が起り得
る。そこで、これらの問題を解消すると共により
良好な性能を発揮するスリーブを製造するために
は、必要に応じてはやはり各層間に更に中間層を
介在せしめるようにすることも望ましい。その場
合、各層間に中間層を介在せしめると、最大五層
のスリーブロールとなるが、中間層の介在有無及
びその介在位置は経済性等の諸点に勘案して総合
的に決める必要がある。なお、本スリーブロール
の場合では、中間層を第２外層と内層との間に設
けるようにするのが一般に効果が大である。 叙上のようにして製造された本発明の三層スリ
ーブは、通常アーバに焼嵌めてスリーブロールと
して使用される。アーバの材質としては従来から
SCM−４、SF−60、鋳鋼、ダクタイル鋳鉄等が
使用され、その直径は通常500〜800mmとされる。
また、焼嵌め率は0.8×10^-3程度とされるが、焼
嵌めに際しては増摩剤や接着剤が使用される場合
もある。上記アーバの材質等は圧延スタンドの設
計、圧延条件（圧延荷重やモータ出力等）によつ
て適宜選択されるものである。尚、アーバの材質
等によつては、スリーブロールの圧延特性である
耐焼付性や耐摩耗性が左右されるものではなく、
また、耐事故性（割損事故に対する抵抗性）は、
スリーブ内面の接線方向の強度と残留応力によつ
て決まり、アーバの材質等と直接関しない。因み
に、これまでの経験から、スリーブの内面の引張
強度（接線方向）が45Kg/mm²以上、残留引張応力
（接線方向）が15Kg/mm²以下であれば問題のないこ
とが知られている。 次に本発明の実施例について、従来例、参考例
と共に説明する。 第１表に記載した材質を用いて複合スリーブ
を製造した。複合スリーブの外径は実施例２が
1130mm、他は1060mmである。同表中、従来例の
外層は高Ｃアダマイト材で形成されたものであ
る。参考例は本発明を利用したものであり、本
発明に係る第１外層、第２外層に補助的元素を
添加し、品質の向上を図つたものである。 尚、実施例１の内層は黒鉛鋼であり、実施例
２及び参考例の内層は球状黒鉛鋳鉄である。

【表】 第１表の複合スリーブを用いて材質試験を行
なつた。 (i) 耐焼付性 高温摩擦係数の測定結果により判断され、
実際圧延上もよく一致することが確かめられ
ている。 スリーブ外表面から10〜30mm深さの位置で
φ300mmの試験片を採取し、下記の試験条件
で高温摩擦係数の測定を行なつた。 相手材：SS50、相手材径：φ270mm 試験幅：20mm、載荷荷重：100Kg 水冷：1.2／分、 試験片回転数：100rpm (ii) 耐摩耗性 大越式摩耗試験の試験結果により判断さ
れ、傾向値として判断すれば、実際圧延結果
と同傾向を示す。 スリーブ外表面から、100mm深さの位置で
軸方向に厚さ10mm、幅20×長さ50mmの試験片
を採取し、下記の試験条件で無潤滑における
比摩耗量を測定した。 すべり速度：3.4ｍ／秒、 すべり距離：200ｍ 最終荷重：17.6〜18.5Kg 回転輪：SUJ2（Ｈ_RC60〜63） (iii) 耐事故性（割損事故に対する抵抗性） スリーブ内面（内層内面）における接線方
向の引張強度、残留応力を測定した。 結 果 (i)〜(iii)の測定結果を第２表に示す。

【表】 尚、参考例のスリーブについて、内層内面の
ほかの部分の接線方向（周方向）の残留応力は
次の通りであつた。 スリーブ外表面……5.3Kg/mm²（圧縮） スリーブ外表面から150mm
……3.6Kg/mm²（圧縮） また、実施例１及び参考例の径方向断面の硬
度分布を第５図に示す。 第２表より、本発明の実施例は従来例に対し
て、スリーブの外表面においては耐焼付性が、ス
リーブの中間部分（フランジ成形部分）では耐摩
耗性が各々極めて優れていることが判る。しか
も、耐事故性についても良好であることが判る。 以上述べたように、本発明はＨ型鋼圧延用ロー
ル、特にユニバーサルミルの水平スタンド用スリ
ーブロールに供されるスリーブについて、その圧
延材と接する使用層と強靭性の要求される内層と
を異材質で形成すると共に、その使用層について
は、部分的に異なる性質の要求に対応すべく、こ
れを更に耐焼付性に優れる材質の第１外層と耐摩
耗性に優れる材質の第２外層の二層に形成し、各
層に所要性質を満足せしめて構成したものである
から、そのウエブ成形部においては耐焼付性に優
れ、フランジ成形部においては耐摩耗性に優れ、
内層においては強靭性を具備するものが得られ
る。従つて、本発明に係るスリーブロールを使用
すれば、圧延時における焼付のトラブルを有効に
防止し、同時に局部摩耗の問題も大きく軽減さ
れ、かつ又割損等に対する十分な耐事故性を具備
して、この種圧延ロールの性能、耐用性及び安全
性の全ての面に優れたものが提供される。 なお、本発明では内層材質として黒鉛鋼又は球
状黒鉛鋳鉄のいずれかを使用するものであるが、
これらはいずれも耐割損性に優れたものである。
すなわち、黒鉛鋼の場合では強靭性に優れ、その
引張強さは60〜70Kg/mm²、伸びは1.0〜4.0％を示
す。一方球状黒鉛鋳鉄の場合では、引張強さ45〜
60Kg/mm²、伸び0.5〜2.0％と黒鉛鋼に比し若干強
靭性に劣るが、残留応力が低温度で解放され易い
利点があり、通常の製造法によればその残留応力
（焼嵌め面接線方向引張残留応力）は黒鉛鋼の場
合の約60％である。

【図面の簡単な説明】

第１図はユニバーサルミルによるＨ型鋼の圧延
状況を現わす要部断面正面図である。第２図は本
発明の三層スリーブ構造例を示す断面図である。
第３図、第４図はいずれも本発明に係る三層スリ
ーブの製造工程を示す断面図である。第５図は本
発明三層スリーブの実施例及び参考例について、
その径方向断面の硬度分布を測定して示す図であ
る。 １……水平ロール、２……竪ロール、３……圧
延材（Ｈ型鋼）、４……アーバ、５……スリー
ブ、６……ウエブ成形部、７……フランジ成形
部、ａ……第１外層、ｂ……第２外層、ｃ……内
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延材と接する使用層を耐焼付性に優れる材
   質の第１外層と耐摩耗性に優れる材質の第２外層
   の二層に形成し、一方圧延材と接しない内層を強
   靭性に優れる材質で形成し、かつこれら第１外
   層、第２外層及び内層を溶着一体化せしめてなる
   三層スリーブにおいて、 前記第１外層は、 Ｃ：2.0〜3.2％、Ni：2.5％以下、 Si：0.6〜2.5％、Cr：0.5〜2.0％で Mn：0.4〜1.5％、かつ1.5×Si％未満、 Ｐ：0.1％以下、Mo：0.2〜2.0％ Ｓ：0.1％以下 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなり、前記第２外層は、 Ｃ：2.0〜3.2％、Ni：0.5〜3.5％、 Si：0.3〜1.5％、Cr：8.0〜25.0％、 Mn：0.4〜1.5％、Mo：0.5〜2.5％ Ｐ：0.1％以下、 Ｓ：0.1％以下 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなり、一方前記内層は、 Ｃ：1.0〜2.0％、Ni：0.1〜2.0％、 Si：0.6〜3.0％、Cr：0.1〜3.0％、 Mn：0.2〜1.0％、Mo：0.1〜1.0％ Ｐ：0.1％以下、 Ｓ：0.1％以下 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなることを特徴とするＨ型鋼圧延ロール用三層
   スリーブ。 ２ 圧延材と接する使用層を耐焼付性に優れる材
   質の第１外層と耐摩耗性に優れる材質の第２外層
   の二層に形成し、一方圧延材と接しない内層を強
   靭性に優れる材質で形成し、かつこれら第１外
   層、第２外層及び内層を溶着一体化せしめてなる
   三層スリーブにおいて、 前記第１外層は、 Ｃ：2.0〜3.2％、Ni：2.5％以下、 Si：0.6〜2.5％、Cr：0.5〜2.0％で Mn：0.4〜1.5％、かつ1.5×Si％未満、 Ｐ：0.1％以下、Mo：0.2〜2.0％ Ｓ：0.1％以下 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなり、前記第２外層は、 Ｃ：2.0〜3.2％、Ni：0.5〜3.5％、 Si：0.3〜1.5％、Cr：8.0〜25.0％、 Mn：0.4〜1.5％、Mo：0.5〜2.5％ Ｐ：0.1％以下、 Ｓ：0.1％以下 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなり、一方前記内層は、 Ｃ：2.8〜3.8％、Ni：2.0％以下、 Si：1.5〜3.2％、Cr：3.0％以下、 Mn：0.3〜1.0％、Mo：0.6％以下、 Ｐ：0.1％以下、Mg：0.02〜0.1％、 Ｓ：0.03％以下、 を各重量％含み、残部Feおよび通常の不純物か
   らなることを特徴とするＨ型鋼圧延ロール用三層
   スリーブ。