JPS6116332B2 - - Google Patents
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Description
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、耐クラツク性が要求され、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
ーブの構造例を問示し、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材質を掲げ、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、C2.2〜3.0%、Si0.2
〜1.5%、Mn0.4〜1.5%、P0.1%以下、S0.1%以
下、Ni2.5%以下、Cr0.5〜4.0%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。すなわち、アダマイト材質は一般
に耐クラツク性に良好であり、強靭性、耐摩耗性
にも優れているが、耐焼付性に劣る傾向にある。
しかし乍ら、共晶セメンタイト量を増し、また合
金成分範囲を適切に調整、特にNi量を低下させ
ることにより耐焼付性は改善される傾向にある。
本発明ではこの主として耐焼付性を改善したアダ
マイト材質により第1外層を形成するものであ
る。
(i) 化学組成(重量%、残部Feおよび通常の不
純物)
C;2.2〜3.0%
Cは耐焼付性の改善に効果を有する共晶セメ
ンタイト量を決定するが、2.2%未満ではこの
炭化物量が少なく耐焼付性の効果が少ない。一
方3.0%を超えると、強靭性、耐クラツク性の
低下が著しい。
Si:0.2〜1.5%
Siは脱酸作用と共に耐焼付性を向上するが、
反面材質を脆弱にする。Si0.2%未満では遠心
力鋳造によつてもガス欠陥を発生し易くなると
共に、耐焼付性が悪化する。一方1.5%を超え
ると、耐クラツク性の面で問題を生じる。
Mn:0.4〜1.5%
MnはSの害を除き、硬度、耐摩耗性の向上
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、組織の高温安定
性を減じ、耐肌荒性を劣化させ、同時に又耐焼
付性も悪化する。Ni含有量が2.5%を超える
と、上記の欠点が顕著に現われ、第1外層の所
期目的に適合しなくなるため2.5%以下に抑え
る必要がある。
Cr:0.5〜4.0%でかつ≧1.5Si%
Crはセメンタイトの強化と共に基地の耐摩
耗性向上に効果があり、0.5%未満では不充分
である。しかし乍ら、Cr含有量が過多となる
と、セメンタイトがネット状に晶出し易くなり
材質の強靭性を劣化するため、4.0%以下とす
る。なおこの場合Crの減少によつても黒鉛を
晶出せしめることなく、所期のセメンタイトオ
ンリーを得るためには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は基地硬度を高め耐摩耗性を向上させる
作用があるが、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、A、Zrの単独又は複合:合計量0.1%以
下
本材質はC含有量が2.2〜3.0%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。しかし乍ら、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。
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
化と共に耐ラツク性の向上に効果があり、特に
1.0%以下でその効果が顕著である。1.0%を超
えても、相応の効果はない。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%以下で必要十分である。
(ii) 顕微鏡組織
本材質の顕微鏡組織は、セメンタイトと基地
の二相からなる。基地は耐焼付性の点からパー
ライトを主体とすることが望ましい(ベーナイ
ト、マルテンサイトはできるだけ避ける)。
(iii) 第1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100mm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〕
耐摩耗性に優れる第2外層は、C1.8〜3.0%、
Si0.2〜1.5%、Mn0.4〜1.5%P0.1%以下、S0.1%
以下、Ni0.5〜3.5%、Cr0.5〜6.0%、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C%アダ
マイト材質から形成される。
(i) 化学組成(重量%、残部Fe及び通常の不純
物)
C:1.8〜3.0%
Cは耐摩耗性を主目的として1.8%以上含有
せしめる。1.8%未満では、セメンタイトの量
が少なく、耐摩耗性は劣化する。しかし、3.0
%を超えると、脆くなり本材質の使用目的に適
合しない。
Si:0.2〜1.5%
本材質ではSiは脱酸を主目的としており、
0.2%未満ではその効果が不足し、一方1.5%を
超えると材質が脆くなる。
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:0.5〜3.5%
Niは基地硬度を高め、耐摩耗性の向上のた
めに0.5%以上を含有せしめる。しかし、その
含有量が多過ぎると、熱的に不安定なマルテン
サイトを析出し、肌荒の原因となるためその上
限を3.5%以下に抑える。
Cr:0.5〜6.0%
Crはセメンタイトの安定と共に、セメンタ
イト中に含まれてその体積を増加し、またセメ
ンタイトを硬く、強くして耐摩耗性の向上に寄
与する。しかし、0.5%未満ではその効果が少
なく、一方6.0%を超えると脆くなる。
Mo:0.5〜2.5%
Moは基地硬度を高め、第2外層材質の必要
性から0.5%以上を含有せしめる。しかし、2.5
%を超えると、相応の効果がなく経済的に不利
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、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を含有せしめると耐
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V又はNb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、セメンタイトと基地
の二相からなる。基地は通常パーライトからな
り、またその耐摩耗性に対する要求度に応じ
て、一部ベーナイト、マルテンサイトを含ませ
ることもできる。
(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100〜2500mm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、内外の溶着部
分を考慮して、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
黒鉛剛を使用する場合、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及び通常の不
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と同様に材質を脆弱にするため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は強靭化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、一般に接触によ
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0.1〜1.0%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及び通常の不
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、オーストナイト域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
第2外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間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、
スリーブ内面の接続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
930mm、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、内層に補助的
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及び参考例1の内層は黒鉛鋼で
あり、実施例2及び参考例2の内層は球状黒鉛
鋳鉄である。
The present invention relates to a sleeve for use in H-type steel rolling rolls, particularly sleeve rolls for horizontal stands of universal mills. Today, from the standpoint of productivity and quality assurance, universal mills are commonly used for rolling H-shaped steel, as shown in Figure 1. To explain this simply, a universal mill is equipped with a pair of upper and lower horizontal rolls 1, 1 and a pair of left and right vertical rolls 2, 2, and the rolled material (H-beam steel) 3 is passed between these rolls, It is rolled and formed simultaneously from the width direction and the width direction. Here, for the horizontal rolls 1, 1, a sleeve roll assembled by shrink-fitting a separate sleeve 5 to the roll arbor 4 as shown in the figure may be used, based on the difference in the shape of the rolls and the required properties of the parts. is customary. That is, in this type of roll, when the used layer is damaged or worn out by rolling, only the sleeve 5 is modified or replaced with a new one for reuse. However, when looking at the sleeve 5 used in such sleeve rolls for H-type steel rolling, the part that comes into contact with the rolled material 3, that is, the layer used, is required to have seizure resistance, wear resistance, and crack resistance. On the inner surface side of the sleeve that does not contact the rolled material 3, that is, on the inner layer,
Toughness is required to withstand shrink-fitting stress, load stress during rolling, etc. That is, the sleeve 5 that is assembled by shrink-fitting into the arbor 4 is required to have contradictory properties depending on its inner and outer parts. Therefore, conventionally, in the application of this type of sleeve roll, a composite sleeve has often been used, in which the working layer and the inner layer are formed of different materials and are welded together. However, with the recent high demands for ensuring the quality of rolled materials, it has been recognized that even with the use of the above composite sleeve, there are problems in that the performance and durability of the sleeve roll cannot be maintained and improved sufficiently. This is because, in the case of horizontal rolls for rolling H-shaped steel, the layers used in the sleeve 5 are required to have partially different properties. That is, in the web forming part 6 of the sleeve 5, the heat of the rolled material 3 tends to concentrate, so there is a problem that seizure is likely to occur in the part A in the figure. 20 to 40 from the flange tip because it slides with the material flange tip.
There is a problem of severe wear in the B part in the figure, which reaches the mm position, but on the other hand, when spheroidal graphite cast iron is used as the layer material of the composite sleeve, as in the past, it is difficult to prevent seizure. Although it is effective, it has the disadvantage that the local wear progresses significantly and requires modification at an early stage, and when adamite material is used,
This is because although it is effective in improving wear resistance, it leaves a problem in the above-mentioned seizure prevention, and in the end, it is impossible to achieve the required roll performance in either case. Recently, attention has been paid to the fact that adamite material has good wear resistance for the flange forming part 7, and that by increasing its C content, its seizure resistance is generally improved. There is a tendency to use a so-called high C% adamite material as the layer material. However, this high C%
Even with adamite materials, there is a limit to the increase in C content from the standpoint of ensuring accident resistance.
Therefore, the reality is that the problem of seizure in the web forming portion 6 cannot be completely resolved. In view of the above-mentioned problems of sleeve rolls for rolling H-shaped steel, the present invention satisfies all the properties of seizure resistance, wear resistance, and accident resistance required for the layer used in the composite sleeve used in this type of roll. For this purpose, the present invention provides a layer in contact with the rolled material consisting of a first outer layer made of a material with excellent seizure resistance and a second outer layer made of a material with excellent wear resistance. In a three-layer sleeve, the first outer layer, the second outer layer, and the inner layer are integrally welded, the inner layer not in contact with the rolled material is formed of a material with excellent toughness, and the first outer layer, The second outer layer and the inner layer are each made of a material having specific chemical components as detailed below. That is, the three-layer sleeve according to the present invention is a composite sleeve of this kind, which conventionally consisted of two layers, a used layer and an inner layer, and the used layer is further made into two layers, a first outer layer and a second outer layer, made of different materials. This structure simultaneously satisfies the different properties required for each part of the layer used. Figure 2 shows an example of the structure of such a three-layer sleeve, where a is the first outer layer with excellent seizure resistance, and b is the second outer layer with excellent wear resistance.
The outer layer c indicates an inner layer having excellent toughness, and specific examples of materials forming each layer are listed below. For the purpose of understanding the present invention, it is known that three-layer rolls and sleeves have been manufactured and applied for certain uses. In the case of sleeves and sleeves, the purpose of interposing the intermediate layer is to improve the integrity of the weld between the outer layer and the inner layer, but of course the intermediate layer is not used, and the layers used are two-layer rolls and Like the sleeve, it only has an outer layer. In contrast, the three-layer sleeve according to the present invention
As is clear from the above description, both the first outer layer and the second outer layer are used as layers that are directly subjected to rolling, and their technical purpose is clearly distinguished from the conventional three-layer roll and sleeve described above. It is something. Moreover, based on such essential differences, the two will have structures that are significantly different in terms of the materials forming each layer and the layer thickness. Hereinafter, the materials forming the first outer layer, second outer layer, and inner layer of the three-layer sleeve according to the present invention will be listed, and each layer will be explained in detail. [First outer layer] The outer layer with excellent seizure resistance is made of C2.2-3.0%, Si0.2
~1.5%, Mn0.4~1.5%, P0.1% or less, S0.1% or less, Ni2.5% or less, Cr0.5~4.0%, and ≧1.5Si
%, Mo 0.2 to 2.0% by weight, the balance consisting of Fe and normal impurities, or the above components, if necessary, contain one or more of Ti, Al, and Zr in a total amount of 0.1 weight %. It is formed from a material containing less than %. That is, adamite materials generally have good crack resistance, toughness, and wear resistance, but tend to have poor seizure resistance.
However, the seizure resistance tends to be improved by increasing the amount of eutectic cementite and appropriately adjusting the range of alloy components, especially by decreasing the amount of Ni.
In the present invention, the first outer layer is mainly formed of adamite material with improved seizure resistance. (i) Chemical composition (wt%, balance Fe and normal impurities) C; 2.2-3.0% C determines the amount of eutectic cementite that is effective in improving seizure resistance, but if it is less than 2.2%, the amount of carbide is There is little effect on seizure resistance. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the toughness and crack resistance will be significantly reduced. Si: 0.2-1.5% Si has a deoxidizing effect and improves seizure resistance, but
On the other hand, it makes the material brittle. If Si is less than 0.2%, gas defects are likely to occur even during centrifugal casting, and seizure resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 1.5%, problems will arise in terms of crack resistance. Mn: 0.4-1.5% Mn removes the harmful effects of S and contributes to improving hardness and wear resistance. If it is less than 0.4%, there is no effect;
On the other hand, if it exceeds 1.5%, the material becomes brittle. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal and imparts wear resistance and seizure resistance, but it should be kept to 0.1% or less as it makes the material brittle. S: 0.1% or less S is 0.1% because it makes the material brittle like P.
Keep it below. Ni: 2.5% or less Ni increases base hardness, but reduces the high-temperature stability of the structure, deteriorates roughness resistance, and at the same time also deteriorates seizure resistance. If the Ni content exceeds 2.5%, the above-mentioned drawbacks will become noticeable and the first outer layer will no longer be suitable for the intended purpose, so it must be kept below 2.5%. Cr: 0.5 to 4.0% and ≧1.5Si% Cr is effective in strengthening cementite and improving the wear resistance of the matrix, and less than 0.5% is insufficient. However, if the Cr content is too large, cementite tends to crystallize in a net shape, deteriorating the toughness of the material, so it is set to 4.0% or less. In this case, in order to obtain the desired cementite-only state without crystallizing graphite even with the decrease of Cr, it is necessary to adjust the correlation with the Si content.
It is necessary to satisfy the condition of Cr≧1.5Si%. Mo: 0.2 to 2.0% MO has the effect of increasing base hardness and improving wear resistance, but if it is less than 0.2%, the effect is not sufficient. However, if it exceeds 2.0%, there is no corresponding effect and it is economically disadvantageous. Ti, A, and Zr alone or in combination: total amount 0.1% or less Since this material has a C content in the range of 2.2 to 3.0%, casting cavities are likely to occur, so it is recommended to contain one or more of the above elements. This results in healthier materials. However, since all of the above elements are strong deoxidizing agents, excessive addition causes a state of overoxidation, which inhibits the fluidity of the molten metal. Therefore, their total amount can be suppressed to 0.1% or less. Nb, V: 1.0% or less each One or both of Nb and V may be contained as necessary. In other words, Nb is effective in making the casting structure finer and improving the resistance to scratches.
The effect is noticeable at 1.0% or less. Even if it exceeds 1.0%, there is no corresponding effect. V is also contained for the same purpose as Nb, and its content is still
1.0% or less is necessary and sufficient. (ii) Microscopic structure The microscopic structure of this material consists of two phases: cementite and matrix. From the viewpoint of seizure resistance, it is desirable that the base is mainly pearlite (bainite and martensite should be avoided as much as possible). (iii) Thickness of the first outer layer The web forming part 6 is 10 to 50 mm from the roll surface, while the flange tip is usually about 100 mm from the roll surface, so it is 20 to 80 mm from the outer surface.
mm. In addition, when casting, take into consideration the outer surface machining allowance and the welded part with the second outer layer,
The length shall be 130mm. [Second outer layer] The second outer layer, which has excellent wear resistance, contains C1.8 to 3.0%,
Si0.2~1.5%, Mn0.4~1.5%P0.1% or less, S0.1%
Below, Ni0.5~3.5%, Cr0.5~6.0%, Mo0.5~2.5
% by weight, the balance being Fe and normal impurities or one or more of Ti, Al, and Zr as necessary in addition to the above components, in a total amount of 0.1% by weight or less, and/
Alternatively, it is formed from a so-called high C% adamite material containing one or both of Nb 1.0% or less and V1.0% or less in respective weight percentages. (i) Chemical composition (wt%, remainder Fe and normal impurities) C: 1.8 to 3.0% C is contained in an amount of 1.8% or more for the main purpose of providing wear resistance. If it is less than 1.8%, the amount of cementite is small and wear resistance deteriorates. But 3.0
If it exceeds %, the material becomes brittle and is not suitable for its intended use. Si: 0.2-1.5% In this material, Si is mainly used for deoxidation.
If it is less than 0.2%, the effect will be insufficient, while if it exceeds 1.5%, the material will become brittle. Mn: 0.4-1.5% Mn removes the harmful effects of S and contributes to increasing hardness and wear resistance. If it is less than 0.4%, there is no effect;
On the other hand, if it exceeds 1.5%, the material becomes brittle. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal and imparts wear resistance and seizure resistance, but it should be kept to 0.1% or less as it makes the material brittle. S: 0.1% or less S is 0.1% because it makes the material brittle like P.
Keep it below. Ni: 0.5 to 3.5% Ni is contained in an amount of 0.5% or more to increase base hardness and improve wear resistance. However, if the content is too high, thermally unstable martensite will precipitate, causing rough skin, so the upper limit is kept to 3.5% or less. Cr: 0.5-6.0% Cr not only stabilizes cementite, but is also included in cementite to increase its volume, and also makes cementite hard and strong, contributing to improved wear resistance. However, if it is less than 0.5%, the effect will be small, while if it exceeds 6.0%, it will become brittle. Mo: 0.5 to 2.5% Mo increases the base hardness and is required to be included in the second outer layer material, so Mo is contained in an amount of 0.5% or more. But 2.5
If it exceeds %, there will be no corresponding effect and it will be economically disadvantageous. Ti, Al, Zr alone or in combination: total amount 0.1% or less By containing one or more of these elements, the occurrence of casting cavities in this material can be reliably prevented and a healthier material can be obtained.
At this time, since all of the above elements are strong deoxidizing agents, excessive addition causes a state of overoxidation and inhibits the fluidity of the molten metal. Therefore, their total amount can be suppressed to 0.1% or less. Nb, V: 1.0% or less each One or both of Nb and V may be contained as necessary. That is, Nb is effective in making the casting structure finer, and the inclusion of Nb improves wear resistance. This effect is sufficient with Nb of 1.0% or less. V is also contained for the same purpose as Nb, and its content may be 1.0% or less. If it exceeds 1.0%, V or Nb carbide increases and becomes brittle. (ii) Microscopic structure The microscopic structure of this material consists of two phases: cementite and matrix. The base is usually made of pearlite, and can also contain a portion of bainite or martensite depending on the degree of wear resistance required. (iii) Thickness of the second outer layer The thickness of the layer used in this sleeve roll is usually 100 to 2500 mm, including the flange width, and
Excluding the thickness of the outer layer, the second outer layer has a thickness of 20 to 230 mm. In addition, when casting, it is necessary to take into consideration the inner and outer welded parts and set it to 30 to 240 mm. [Inner layer] When this sleeve is assembled and used as shown in Figure 1, the biggest problem is breakage from the inside.
Therefore, the inner layer needs to be made of a material with excellent toughness. There are two types of materials that are suitable for this purpose: (A) graphite steel and (B) spheroidal graphite cast iron, and in the present invention, these are selectively used depending on the purpose of use. Both materials will be explained in detail below. (A) Graphite steel When using graphite steel, the inner layer should be C1.0~2.0
%, Si0.6~3.0%, Mn0.2~1.0%, P0.1% or less, S0.1% or less, Ni0.1~2.0%, Cr0.1~3.0
%, Mo 0.1 to 1.0% by weight, the balance consisting of Fe and normal impurities, or the above components and one or more of Ti, Al, and Zr as required, in a total amount of 0.1% by weight. It is formed from a material containing the following: (i) Chemical composition (wt%, remainder Fe and normal impurities) C: 1.0 to 2.0% C is dissolved in the matrix and appears as graphite (or a portion becomes eutectic cementite). However, if C is less than 1.0%, it will dissolve,
The casting temperature becomes high, which has the disadvantage of increasing costs. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the graphite tends to lose its spherical shape, resulting in a decrease in toughness. Si: 0.6 to 3.0% Si has a close relationship with graphite crystallization, and 0.6
%, it becomes almost difficult to crystallize graphite. However, if it exceeds 3.0%,
Si dissolved in the matrix has a remarkable tendency to deteriorate the toughness of the material. Mn: 0.2-1.0% Mn combines with S and is effective in removing the adverse effects of S. If Mn is less than 0.2%, it has no effect, while if it exceeds 1.0%, the toughness of the material deteriorates. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal, but it makes the material brittle, so it should be kept at 0.1% or less. S: 0.1% or less S is 0.1 because it makes the material brittle like P.
% or less. Ni: 0.1 to 2.0% Ni is effective in delaying material transformation and improving toughness. This effect is small when Ni is less than 0.1%, and there is no need to exceed 2.0% Ni. Cr: 0.1 to 3.0% Cr is effective for toughening and stabilizing cementite, and in order to ensure toughness, 0.1% or more is contained. However, if the Cr content is too high, it will become chilled and brittle, and the inner layer will become brittle.
Since the Cr content increases when mixed with the second outer layer, it is desirable to keep it low. The upper limit for graphite crystallization is set at 3.0% or less. Mo: 0.1 to 1.0% Mo, like Ni, is an important element in ensuring toughness. The effect of Mo content cannot be achieved if it is less than 0.1%. However, if it exceeds 1.0%, it becomes hard and on the contrary becomes brittle. Ti, Al, and Zr alone or in combination: Total amount 0.1% or less By containing one or more of these elements, the occurrence of casting cavities in this material with a low C content of 1.0 to 2.0% is reliably prevented. This results in a healthier material being cast. At this time, since all of the above elements are strong deoxidizing agents, excessive addition causes a state of overoxidation and inhibits the fluidity of the molten metal. Therefore, their total amount can be suppressed to 0.1% or less. (ii) Inoculation In order to promote graphitization, contact is generally known to give good results. For this material as well, applying an inoculation technique and adding an inoculant such as CaSi or FeSi in an amount of 0.1 to 1.0% as Si content immediately before casting will be more effective in improving the toughness. The inoculation amount is as above.
There is no effect at less than 0.1%, and there is no need to exceed 1.0%. This inoculation effect is particularly effective when the Cr content increases. In addition, Si after inoculation
The content is adjusted to stay within the above range of 0.6 to 3.0%. (iii) Microscopic structure The microscopic structure of this material consists of two phases: graphite and matrix, and may contain a small amount of eutectic cementite. The base is mainly made of perlite. This material is a so-called graphite steel material. (B) Spheroidal graphite cast iron When using spheroidal graphite cast iron, the inner layer is
C2.8~3.8%, Si1.5~3.2%, Mn0.3~1.0%,
P0.1% or less, S0.03% or less, Ni2.0% or less,
It is formed of a material containing 3.0% or less of Cr, 0.6% or less of Mo, and 0.02 to 0.1% of Mg, with the balance consisting of Fe and normal impurities. (i) Chemical composition (wt%, remainder Fe and normal impurities) C: 2.8 to 3.8% If C is less than 2.8%, the material will become chilled and the toughness will decrease. On the other hand, if it exceeds 3.8%, graphitization will be excessive and strength will be insufficient. Si: 1.5 to 3.2% Si is contained mainly to control graphitization, but if it is less than 1.5%, graphitization will be insufficient.
If it exceeds 3.2%, graphitization becomes excessive and Si dissolved in the ferrite weakens the material. Mn: 0.3-1.0% Mn usually combines with S and is effective in removing the adverse effects of S, but if it is less than 0.3%, it has no effect, while if it exceeds 1.0%, it makes the material hard and brittle. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal, but it makes the material brittle, so it should be kept at 0.1% or less. S: 0.03% or less S must be kept low in order to make the graphite spheroidal, and should be kept at 0.03% or less. Ni: 2.0% or less Ni acts effectively on graphitization and strengthening the base, but if it exceeds 2.0%, the effect is saturated, so from the economic point of view it should be kept at 2.0% or less. Cr: 3.0% or less Cr has a stabilizing effect on cementite, but if it exceeds 3.0%, the material becomes chilled and becomes brittle. Mo: 0.6% or less Mo has a reinforcing effect on the base, but if it exceeds 0.6%, this effect will be saturated and there will be a noticeable tendency to harden the material, so it should be kept at 0.6% or less. Mg: 0.02-0.1% Mg is added to make graphite spheroidized, but if it is less than 0.02%, it has no effect.
On the other hand, if it is added in an amount exceeding 0.1%, it is not preferable because it tends to cause chilling effect of Mg and casting defects such as dross. (ii) Inoculation In order to promote graphitization and refine the structure, inoculation is generally known to give good results. This material also uses inoculation technology to inject CaSi and
Adding an inoculant such as FeSi with a Si content of 1.0% or less is more effective in improving toughness. This is because even if the inoculation amount exceeds the above 1.0%, no further effect can be obtained. In addition, Si after inoculation
The content is adjusted to stay within the above range of 1.5 to 3.2%. (iii) Microscopic structure The microscopic structure of the inner layer material is a so-called spheroidal graphite cast iron material consisting of three phases: spheroidal graphite, a small amount of eutectic cementite, and matrix. In the three-layer sleeve of the present invention, the first outer layer, the second outer layer, and the inner layer each have the above-mentioned materials,
These three layers of different materials are welded together to form an integrated composite sleeve. In addition, in the case of the three-layer sleeve of the present invention, after casting, for the purpose of ensuring the toughness of the material and improving the adjustment of hardness and wear resistance, it is usually heat treated to raise the temperature to the austonite range, and the accompanying heat treatment. Tempering, isothermal transformation, and heat treatment below the eutectoid transformation temperature for strain relief are performed. Next, a method for manufacturing a three-layer sleeve according to the present invention will be briefly described. This kind of three-layer sleeve is
Easily manufactured by using centrifugal casting methods (horizontal, vertical, and inclined). For example, as shown in FIG. 3, the outer layer a, the second outer layer b, and By sequentially casting the molten metals of the inner layer c at appropriate timings, the desired three-layer sleeve metallurgically bonded together is cast. In addition, when casting the inner layer molten metal, as shown in Fig. 4, the mold in which the outer layer and the second outer layer were cast can be stood upright, and the mold can be cast by static casting (however, in this case,
Later, the core is processed and perforated). In the three-layer sleeve thus cast, the first outer layer, second outer layer, and inner layer are metallurgically welded and integrally bonded to each other. In addition,
A mixed layer is inevitably formed at the boundary between each layer. By the way, even with the three-layer sleeve of the present invention,
In actual manufacturing, problems may occur in welding between layers and in the dissolution of alloy elements into other layers. Therefore, in order to solve these problems and manufacture a sleeve that exhibits better performance, it is also desirable to further interpose an intermediate layer between each layer as necessary. In that case, if an intermediate layer is interposed between each layer, the sleeve roll will have a maximum of five layers, but the presence or absence of the intermediate layer and its position must be comprehensively determined in consideration of various points such as economical efficiency. In the case of this sleeve roll, it is generally effective to provide the intermediate layer between the second outer layer and the inner layer. The three-layer sleeve of the present invention produced as described above is usually shrink-fitted into an arbor and used as a sleeve roll. The conventional material for arbor is
SCM-4, SF-60, cast steel, ductile cast iron, etc. are used, and the diameter is usually 500 to 800 mm.
Furthermore, the shrink-fitting ratio is said to be about 0.8×10 -3 , but a lubricant or adhesive may be used during shrink-fitting. The material of the arbor is appropriately selected depending on the design of the rolling stand and rolling conditions (rolling load, motor output, etc.). Furthermore, depending on the material of the arbor, etc., the seizure resistance and abrasion resistance, which are the rolling characteristics of the sleeve roll, are not affected.
In addition, accident resistance (resistance to breakage accidents) is
It is determined by the strength and residual stress of the inner surface of the sleeve in the connecting direction, and is not directly related to the material of the arbor. Incidentally, from past experience, it is known that there is no problem if the tensile strength (tangential direction) of the inner surface of the sleeve is 45 Kg/mm 2 or more and the residual tensile stress (tangential direction) is 15 Kg/mm 2 or less. . Next, embodiments of the present invention will be described together with conventional examples and reference examples. A composite sleeve was manufactured using the materials listed in Table 1. The outer diameter of the composite sleeve is that of Example 2.
930mm, others 1060mm. In the same table, the outer layer of the conventional example is formed of a high C adamite material. The reference example utilizes the present invention, and improves quality by adding auxiliary elements to the first outer layer, second outer layer, and inner layer according to the present invention. The inner layer of Example 1 and Reference Example 1 is made of graphite steel, and the inner layer of Example 2 and Reference Example 2 is made of spheroidal graphite cast iron.
【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(HRC60〜63)
(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。[Table] Material tests were conducted using the composite sleeves shown in Table 1. (i) Seizure resistance Judging from the measurement results of high temperature friction coefficient,
It has been confirmed that there is good agreement in actual rolling. A test piece with a diameter of 300 mm was taken at a depth of 10 to 30 mm from the outer surface of the sleeve, and the high temperature friction coefficient was measured under the following test conditions. Compatible material: SS50, Compatible material diameter: φ270mm Test width: 20mm, Applied load: 100Kg Water cooling: 1.2/min, Test piece rotation speed: 100rpm (ii) Wear resistance Judging from the test results of the Okoshi type abrasion test, the trend value If judged as , it shows the same tendency as the actual rolling results. A test piece with a thickness of 10 mm, width of 20 mm and length of 50 mm was taken in the axial direction at a depth of 100 mm from the outer surface of the sleeve, and the specific wear amount without lubrication was measured under the following test conditions. Sliding speed: 3.4m/sec, Sliding distance: 200m Final load: 17.6~18.5Kg Rotating wheel: SUJ2 (H RC 60~63) (iii) Accident resistance (resistance to breakage accidents) Sleeve inner surface (inner layer inner surface) The tensile strength and residual stress in the tangential direction were measured. Results The measurement results of (i) to (iii) are shown in Table 2.
【表】
尚、参考例1のスリーブについて、内層内面
のほかの部分の接続方向(周方向)の残留応力
は次の通りであつた。
スリーブ外表面………4.8Kg/mm2(圧縮)
スリーブ外表面から150mm
………2.9Kg/mm2(圧縮)
また、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。
以上詳細に述べたように、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50〜
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。[Table] Regarding the sleeve of Reference Example 1, the residual stress in the connection direction (circumferential direction) of other parts of the inner surface of the inner layer was as follows. Sleeve outer surface...4.8Kg/mm 2 (compression) 150mm from sleeve outer surface
………2.9Kg/mm 2 (compression) In addition, the hardness distribution of the radial cross section of the reference example was
As shown in the figure. From Table 2, it can be seen that the embodiment of the present invention has a higher seizure resistance on the outer surface of the sleeve than the conventional example.
It can be seen that the wear resistance of the middle part of the sleeve (flange molded part) is extremely excellent.
Furthermore, it can be seen that the accident resistance is also good. As described in detail above, the present invention relates to a sleeve for use in an H-type steel rolling roll, particularly a sleeve roll for a horizontal stand of a universal mill.
The layer in contact with the rolled material and the inner layer, which requires toughness, are made of different materials, and in order to meet the requirements for partially different properties, the layer is made of different materials with even better seizure resistance. It is formed of two layers, the first outer layer made of a material and the second outer layer made of a material with excellent wear resistance, and each layer satisfies the required properties, so the web forming part has excellent seizure resistance. The flange molded part has excellent wear resistance, and the inner layer has toughness. Therefore, if the sleeve roll according to the present invention is used, the trouble of seizure during rolling can be effectively prevented, and at the same time, the problem of local wear can be greatly reduced, and it also has sufficient accident resistance against breakage, etc. Thus, this type of rolling roll is provided that is excellent in all aspects of performance, durability, and safety. In addition, in the present invention, either graphite steel or spheroidal graphite cast iron is used as the inner layer material.
All of these have excellent resistance to cracking.
That is, graphite steel has excellent toughness, with a tensile strength of 60 to 70 Kg/mm 2 and an elongation of 1.0 to 4.0%. On the other hand, in the case of spheroidal graphite cast iron, the tensile strength is 50~
60Kg/mm 2 , elongation 0.5-2.0%, which makes it slightly inferior in toughness compared to graphite steel, but it has the advantage that residual stress is easily released at low temperatures. The linear tensile residual stress) is approximately 60% of that of graphite steel.
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。
FIG. 1 is a cross-sectional front view of the main part showing the state of rolling of H-shaped steel by a universal mill. FIG. 2 is a sectional view showing an example of the three-layer sleeve structure of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are both sectional views showing the manufacturing process of the three-layer sleeve according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the measured hardness distribution in the radial cross section of a reference example of the three-layer sleeve of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Horizontal roll, 2...Vertical roll, 3...Rolled material (H-shaped steel), 4...Arbor, 5...Sleeve, 6...Web forming part, 7...Flange forming part, a...th 1 outer layer, b...2nd outer layer, c...inner layer.
Claims (1)
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:2.2〜3.0%、Ni:2.5%以下、 Si:0.2〜1.5%、Cr:0.5〜4.0%で Mn:0.4〜1.5%、かつ1.5×Si%以上、 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:1.8〜3.0%、Ni:0.5〜3.5%、 Si:0.2〜1.5%、Cr:0.5〜6.0%、 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:2.2〜3.0%、Ni:2.5%以下、 Si:0.2〜1.5%、Cr:0.5〜4.0%で Mn:0.4〜1.5%、 かつ1.5×Si%以上、 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:1.8〜3.0%、Ni:0.5〜3.5%、 Si:0.2〜1.5%、Cr:0.5〜6.0%、 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。[Scope of Claims] 1. The use layer in contact with the rolled material is formed of two layers: a first outer layer made of a material with excellent seizure resistance and a second outer layer made of a material with excellent wear resistance, while an inner layer not in contact with the rolled material is formed. In a three-layer sleeve made of a material with excellent toughness and in which the first outer layer, second outer layer, and inner layer are welded and integrated, the first outer layer contains C: 2.2 to 3.0%, Ni: 2.5% or less. , Si: 0.2 to 1.5%, Cr: 0.5 to 4.0%, Mn: 0.4 to 1.5%, and 1.5 x Si% or more, P: 0.1% or less, Mo: 0.2 to 2.0%, S: 0.1% or less, each weight% The second outer layer consists of C: 1.8-3.0%, Ni: 0.5-3.5%, Si: 0.2-1.5%, Cr: 0.5-6.0%, Mn: 0.4-1.5. %, Mo: 0.5~2.5%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, and the balance consists of Fe and normal impurities, while the inner layer is C: 1.0~2.0%, Ni: 0.1~ 2.0%, Si: 0.6 to 3.0%, Cr: 0.1 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Mo: 0.1 to 1.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, and the balance is Fe and A three-layer sleeve for H-shaped steel rolling rolls, characterized by comprising ordinary impurities. 2 The layer used in contact with the rolled material is formed of two layers: the first outer layer made of a material with excellent seizure resistance and the second outer layer made of a material with excellent wear resistance, while the inner layer not in contact with the rolled material is made of a material with excellent toughness. In the three-layer sleeve formed by welding and integrating the first outer layer, second outer layer, and inner layer, the first outer layer contains: C: 2.2 to 3.0%, Ni: 2.5% or less, and Si: 0.2 to 1.5. %, Cr: 0.5-4.0%, Mn: 0.4-1.5%, and 1.5×Si% or more, P: 0.1% or less, Mo: 0.2-2.0%, S: 0.1% or less, and the balance is Fe and normal. The second outer layer contains impurities of: C: 1.8-3.0%, Ni: 0.5-3.5%, Si: 0.2-1.5%, Cr: 0.5-6.0%, Mn: 0.4-1.5%, Mo: 0.5- 2.5% Contains P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, and the balance consists of Fe and normal impurities, while the inner layer contains C: 2.8~3.8%, Ni: 2.0% or less, Si: 1.5~ 3.2%, Cr: 3.0% or less, Mn: 0.3 to 1.0%, Mo: 0.6% or less, P: 0.1% or less, Mg: 0.02 to 0.1%, S: 0.03% or less, each weight% contains, the balance is Fe and A three-layer sleeve for H-shaped steel rolling rolls, characterized by comprising ordinary impurities.
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JPS61199051A (en) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Kubota Ltd | Roll material for rolling excellent in heat cracking resistance, wear resistance and seizure resistance |
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