JPS6157083B2 - - Google Patents

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JPS6157083B2
JPS6157083B2 JP56155877A JP15587781A JPS6157083B2 JP S6157083 B2 JPS6157083 B2 JP S6157083B2 JP 56155877 A JP56155877 A JP 56155877A JP 15587781 A JP15587781 A JP 15587781A JP S6157083 B2 JPS6157083 B2 JP S6157083B2
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JP
Japan
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less
outer shell
content
rolling
inner shell
Prior art date
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Application number
JP56155877A
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Japanese (ja)
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JPS5855552A (en
Inventor
Takashi Hashimoto
Akitoshi Okabayashi
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP15587781A priority Critical patent/JPS5855552A/en
Publication of JPS5855552A publication Critical patent/JPS5855552A/en
Publication of JPS6157083B2 publication Critical patent/JPS6157083B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、主としてH型鋼の圧延分野に使用さ
れている複合スリーブについて、より高性能を有
する新しい種類のスリーブ及びその好適な製造法
の提供に関する。 H型鋼の圧延に際しては、生産性、品質確保の
面からユニバーサルミルの使用が一般的になつて
いるが、このユニバーサルミルで使用されるロー
ル、すなわち水平ロール、竪ロール、エツジヤロ
ールは、その殆んどがスリーブ方式となつてい
る。すなわち、水平ロールはスリーブをアーバー
に焼嵌めて組み立てられ、アーバーにトルクを与
えると共に圧延荷重を受け持たせて圧延に使用さ
れるものであり、また、竪ロールはスリーブの内
孔部にベアリングを装着して圧延荷重を受けるも
のである。 スリーブの鋳造に当つては、材質向上の要求ま
た鋳造歩留り向上の点から、一般に第1図に示さ
れる方法が採用されている。すなわち、先ず外殻
を遠心力鋳造し、それが未凝固時乃至凝固完了後
に内殻を遠心力鋳造し、両者を溶着せしめる方法
である。 この場合、内殻材質はスリーブを補強するもの
であるため、特に強靭性に留意する必要がある。
すなわち、例えば水平ロール用のスリーブでは、
その内面に圧延荷重、圧延時の熱応力、焼ばめ時
の熱応力、スリーブ製造に伴なう残留応力が引張
応力として作用するため、この内面引張応力に耐
える必要があり、特に強靭性が要求される。一方
外殻材質は圧延材と接し、耐摩耗性、耐肌荒性等
の圧延成績と直接に結びつくため、外殻材質の改
良は最も重要である。特に水平ロールの場合、H
型鋼のフランジ部との摺動摩耗が激しく、一般に
熱間圧延で要求される特性(耐クラツク性、耐焼
付性、耐肌荒性、耐摩耗性)のうち、特に耐摩耗
性が重要である。また竪ロール、エツジヤロール
についても、最近の圧延屯数の増大に伴い、より
耐摩耗性向上の要求が強まつている。 従来この種外殻材質としては、Hs55〜65のア
ダマイト材質が用いられているが、耐焼付性、耐
肌荒性の面で問題があり、また硬度をHs65以上
とすることも、製造技術上また使用時の事故の問
題から難しい。また、外殻、内殻の溶着について
も、ロール使用時の事故を防止するために健全な
ものとする必要があり、複合化技術についても重
要な問題とされている。 このような従来技術背景に基いて、本発明は従
来スリーブよりも耐摩耗性に優れ、かつ充分な耐
事故性割損事故に対する抵抗性を備えたこの種複
合スリーブを新たに創出したものであり、併せて
その好適な製造法をも提供するものである。 すなわち、本発明は下記に詳述するところの高
クロム材質の外殻と、球状黒鉛鋼材質の内殻と、
この外内殻の間に介在される中間層とを溶着一体
化せしめてなる外殻硬度Hs70以上を有する新規
複合スリーブを提供するものであり、同時に遠心
力鋳造法を利用したその製造法を提供するもので
ある。 本発明のH型鋼圧延用複合スリーブをその外
殻、中間層及び内殻の各材質について以下に詳述
する。まず外殻材質については硬度Hs70以上を
有する高クロム材質からなり、その各成分範囲及
び限定理由は次のように説明される。 Cは(Fe―Cr)7C3型炭化物を安定にする範囲
内でCrとバランスをとりつつ目的のカーバイト
量により決定されるべきであるが、2.0%未満で
は炭化物の量が少なく耐摩耗性が不足し、一方
3.2%を越えて含有されると炭化物の量が多くな
り過ぎて機械的強度特に靭性の点での劣化が著し
い。依つて、Cは2.0〜3.2%と規定する。 Siは溶湯の脱酸のために必要であり、0.5%未
満ではその効果がなく、反面1.5%を越えて含有
されると機械的性質の劣化をきたし、またAr1
態点を下げ硬度が得られ難くなる。依つて、Si含
有量は0.5〜1.5%の範囲とする。 MnはSiの脱酸の補助としてその含有量は少な
くとも0.5%以上必要であり、0.5%未満では脱酸
の効果がない。しかし1.5%を越えて含有される
と機械的性質特に靭性の点で劣化が著しくなる。
依つてMn含有量も0.5〜1.5%の範囲とする。 Pは特にロール材質において少なければ少ない
程望ましい元素であり、材質を脆くする点からも
0.1%以下とする。 SはPと同様にロール材質を脆くするため、少
なければ少ない程望ましく、その含有量0.1%以
下とする。 Niは焼入性を向上し積極的に硬度調整するた
めに含有するもので、0.8%未満ではその効果が
なく、他方2.5%を越えて含有されると残留オー
ステナイトが増加して硬度が上がり難しくなる。
依つて、本発明では目標硬度Hs70以上を得るた
めに、Ni含有量は0.8〜2.5%の範囲とする。 Crは強靭性と耐摩耗性を向上させるためのも
のであるが、その含有量が10%未満ではM3C型の
炭化物が多く晶出し、強靭性及び炭化物の微細均
一化が得られず、また25%を越えて含有される
と、M23C6型の炭化物量が増加する。この炭化物
はM7C3型炭化物に比べて硬度が低く、充分な耐
摩耗性が得られない。本発明ではM7C3型炭化物
の生じる範囲として、前記C含有量の規定範囲と
バランスして、Cr含有量を10〜25%の範囲に規
定する。 Moは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物
中に入り、炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟化
抵抗を促進するのに有効であり、その含有量が
0.5%未満ではこのような効果が少なく、また2.0
%を越えて含有されると基地中に残留オーステナ
イトが安定化し、却つて硬度低下を来たす。依つ
て、Mo含有量は0.5〜2.0%の範囲とする。 外殻材質は上記成分を各重量%含み、基本的に
は残部実質的にFeより構成されるが、その他上
記以外の成分で、補助的に添加されて特に効果の
認められるものとして、次のNb、Vが挙げられ
る。 Nbは鋳造組織の微細化に効果があり、Nbが含
有されることにより析出硬化が促促されて耐摩耗
性が向上し、特に目標硬度Hs70以上の範囲では
Nb含有量が1.0%未満でこの効果があり、1.0%を
越えるとこの効果は飽和すると共にコスト高とな
る。依つて、Nbの含有量は1.0%以下とする。 VはNbと同様の目的で含有されるもので、特
に目標硬度Hs70以上の範囲ではV含有量は1.0%
未満で良く、1.0%を越えて含有されるとV炭化
物が多くなり、靭性の点で劣化する。依つて、V
の含有量は1.0%以下とする。 上記成分範囲から構成される外殻高クロム材の
鋳造組織は硬い(Fe,Cr)7C3型カーバイドと、
残留オーステナイト及び一部マルテンサイトの基
地より成り立つている。残留オーステナイトにつ
いては、その増加、安定化を抑止するように
Ni,Moの添加量を押えて外殻成分を調製してい
るが、それにも拘らず残留オーステナイトが存す
る組織状態では圧延中に高温の圧延材と接するこ
とにより、基地中の残留オーステナイトが一部変
態を開始するため組織としては非常に不安定であ
り、このためスリーブとしての耐肌荒性、耐摩耗
性に劣る。従つて、この種高クロム材では鋳造組
織を安定化するため、その製造工程で熱処理を施
すのが通例となつている。 この場合、適用される熱処理法には二通りあ
る。すなわち、変態点以下の温度に加熱して鋳造
応力を除去すると共に、鋳造状態で生じた残留オ
ーステナイトを変態させてマルテンサイトやパー
ライト組織とし、圧延中に組織変態を生じないよ
う組織を安定化する方法と、変態点よりも高温に
加熱昇温して更に後の冷却速度を早めて鋳造後の
冷却速度によつては得られない組織を得る方法と
である。 本発明はこの後者の熱処理方法を利用するもの
である。すなわち、上記外殻高クロム材と後に述
べる内殻材とを溶着一体化せしめて鋳造した後、
これを900〜1100℃の温度範囲に加熱昇温して保
持し基地中に2次カーバイドを析出させると共に
オーステナイトを不安定化してマルテンサイト変
態開始点(Ms点)を150〜300℃に上昇させ、後
の冷却過程にあつては冷却速度を100℃/Hr以上
に早めてパーライト変態を阻止し常温近傍でマル
テンサイト変態を起生せしめ、これによつて
(FeCr)7C3型の主体とする1次及び2次カーバイ
ドとマルテンサイトを主体とする基地からなり、
かつ外殻硬度Hs70以上を有する耐摩耗性、耐肌
荒性に富み、しかも残留応力が軽減された複合ス
リーブを提供するものである。 上記熱処理条件中、加熱温度を900〜1100℃に
保つ理由については、900℃以下の温度では2次
カーバイドの析出が得られるもののその形態が
(FeCr)23C6型となり、本発明の特長とする耐摩
耗性を追求した(Fe、Cr)7C3型カーバイドが得
られないためである。すなわち、カーバイド自身
の硬度を比較しても、(Fe、Cr)23C6型のもので
は(Fe、Cr)7C3型のものに比し約Hv400程度軟
かくなるためである。従つて、本発明では2次カ
ーバイドとして(Fe、Cr)7C3型のものを基地中
に析出させるためにその加熱保持温度を900℃以
上に限定しているのである。一方加熱保持温度の
上限については、組織の阻大化を防止する見地並
びに長時間加熱保持するためのエネルギー節約の
見地に基づいて1100℃以上に限定しており、また
Ms点を引き上げ変態応力を軽減する観点からも
1100℃以下とするのがよい。 また加熱保持後における冷却速度の限定理由に
ついては、上記900〜1100℃の温度範囲から冷却
するさい100℃/Hr以上に急冷しないと冷却途中
でパーライト変態を起し、所期目的とするマルテ
ンサイトの基地組織が得られなくなるためであ
る。この100℃/Hr以上の冷却速度は大気中での
強制空冷や噴霧水冷によつて達せられる。 H型鋼圧延用スリーブは、周知のようにアーバ
ーにスリーブを焼嵌め組立てて使用に供される
が、その場合アーバーとの焼嵌め部即ちスリーブ
内面からクラツクを発生して割損する例も多い。
しかして、内殻材質については後に詳述する通り
であるが、上記熱処理によれば外殻材質の改質の
みならず、外殻と一体化された内殻材質中の共晶
セメンタイトの黒鉛化を促進してその強靭性を向
上することによる内殻材質の改質にも大きな効果
が得られる。なお上記熱処理後においては、スリ
ーブの割損に密接な関係のある残留応力を低減す
るため、適切な温度で歪取り焼鈍を行うことは勿
論である。 以上外殻材質の説明においては、各成分及びそ
の熱処理条件をその目標硬度Hs70以上と関連し
て説明しているが、これは次のような理由に基づ
く。一般にH型鋼圧延用スリーブにおいては、側
壁とH型鋼フランジ部との摩耗時性、側壁部の肌
荒れ、耐クラツク性、フランジ欠損等の抵抗性が
要求されるが、スリーブの耐摩耗性は硬度との相
関が強く、硬度Hs70未満では耐肌荒性、耐摩耗
性が充分に確保できない。すなわち、優れた耐肌
荒性、耐摩耗性、耐事故性、耐クラツク性を確保
するためには、高クロム材質の場合、硬度Hs70
以上が必要とされるためである。 なお外殻材質の硬度の上限については別段規定
しないが、上記成分範囲及び熱処理によつては、
また耐事故性の点について加味すると、一般に外
殻材質を硬度Hs90以上のものとすることには難
がある。 次に中間層について説明する。この中間層は先
の外殻と後の内殻との間に介在されて、主として
高クロム材質からなる外殻から内殻(軸芯部)に
Crが混入拡散して内殻材質が高Cr化により強靭
性を劣化させるのを防止することを目的とするも
のである。中間層材質の各成分範囲及びその限定
理由は下記の如く説明される。 まずC含有量については、その鋳込時における
溶湯成分で、1.0〜2.0%の範囲に規定され、鋳込
み後における外殻と一部混合した状態即ち製品時
においては、1.3〜2.5%の範囲とされる。すなわ
ち、中間層溶湯を既に鋳造された外殻内面に鋳造
すると、その内面一部が溶解されて中間層材質の
C含有量が変動(高くなり)し、上記外殻材質に
対し1.0〜2.0%のC量の中間層溶湯を用いると、
外殻溶解量が中間層に完全に均一混合した場合で
は、そのC含有量が1.3〜2.5%に増加するのであ
る。この成分限定理由については、その溶湯成分
においてC1.0%以下になると中間層の鋳込温度
が高くなり、外殻が溶かされ易くなつて中間層へ
のCr混入量が更に増加して、Crの内殻(軸芯
部)への拡散を防止するため中間層の存在意義が
無くなるためであり、またC2.0%を越えると炭
化物が多くなり、中間層自体の靭性が劣化し、こ
れもまた中間層の存在意義を喪失するものとなる
ためである。 Siについては溶湯の脱酸効果があり、0.2%以
上は必要であるが、2.0%を越えると脆くなつて
中間層の機械的性質に劣化を来たすため、0.2〜
2.0%の範囲とする。 MnについてもSiと同様の作用があり、かつ
MnSとしてSの悪影響を除去するため0.3%以上
は必要であるが、2.0%を越えるとその効果も飽
和し、かつ又機械的性質に劣化を来たすため、
0.3%〜2.0%の範囲とする。 Pは溶湯の流動性を高めるが、ロール材におい
ては材質の靭性を低下させるため、0.1%以下と
する。 SもPと同様にロール材を脆弱にするため、実
害の無い0.1%以下とする。 Niについては別段添加しなくとも外殻材質か
らの混入により0.2%以上は含有されるが、Niの
2.5%の含有は問題とはならない。しかし、2.5%
を越えると焼入性が良くなり、そのために基地が
硬くなり過ぎて靭性の点から好ましくなく、かつ
又残留応力の増大を来たすため、2.5%以下に規
制する必要がある。なお、鋳込前の中間層溶湯に
ついては、外殻からの混入量を見込んで、その
Ni量を2.0%以下に抑える必要がある。 Crについては中間層を鋳込む意義から低い方
が望ましく、その鋳込溶湯の含有量において工業
的に制御し易い3.0%以下に規制する。すなわ
ち、3.0%を越えてCrが含有されると、鋳造後に
外殻から混入するCr量と合計して中間層の含有
量が上昇し、ひいては内殻(軸芯部)に混入され
るCr量の増加につながつて問題となり、これを
防止するためにはその溶湯成分のCr含有量で3.0
%以下に制限する必要がある。因に、Cr含有量
3.0%以下の中間層溶湯を鋳造した場合、その鋳
造後におけるCr含有量は0.5〜9.0%の範囲とな
る。 MoについてはNiと同様の作用を営むが、1.5%
以上含有されると中間層が硬くなり過ぎるため、
実害のない範囲として1.5%以下に制限する。 中間層材質は上記成分を各重量%含み、基本的
には残部実質的にFeより構成されるが、その他
上記以外の成分で、必要に応じては脱酸剤として
次のTi,Al,Zrを単独又は複合して添加含有せ
しめることができる。すなわち、上記中間層材質
は比較的酸化され易い材質であるため、Ti,
Al,Zrの1種又は2種以上を合計重量%で0.1%
未満添加し脱酸することにより、材質的により健
全な中間層が得られるのである。なお上記添加含
有量の上限については、上記元素はいずれも強力
な脱酸剤であるため、これらが単独又は複合して
0.1%以上含まれると過酸化の状態となり好まし
くなく、同時に又種々の反応生成物としての酸化
物を内在することにもなり、材質の機械的性質に
劣化を招くためである。 次に又、本発明に係るスリーブの内殻材質につ
いて説明すると、この内殻はいわゆる球状黒鉛鋼
材質からなり、その各成分範囲及び限定理由は次
のように説明される。なお内殻材質についても鋳
造時には先の中間層内面一部が洗われて溶着する
ため、やはりこの洗われ量を考慮して内殻鋳込み
時における溶湯成分を決定する必要がある。 Cは黒鉛鋼材質の場合、基地中に溶け込み、ま
たグラフアイトとなる(場合によつては、一部共
晶セメンタイトとなる)。C含有量が1.0%未満で
は、溶解、鋳造温度が高くなりコストアツプとな
る。一方2.0%を超えると、グラフアイトが球状
でなくなる傾向にあり、強靭性が劣化する。依つ
て、Cは1.0〜2.0%と規定する。 Siはグラフアイト晶出と密接な関係があり、
0.6%未満ではグラフアイトを晶出させることは
殆んど困難である。しかし、3.0%を超えるとフ
エライト中に溶け込んだSiが材質の強靭性を劣化
させる傾向が顕著となる。依つて、Si含有量は
0.6〜3.0%の範囲とする。なお、一般にSiは黒鉛
化を助長するために鋳込直前にCaSi等で接種す
ることが好結果をもたらすことが知られており、
本発明においてもその製造に際してはこの技術を
応用して鋳込直前にCaSiをSi分として0.1〜1.0%
添加することができる。この場合、0.1%未満で
は上記黒鉛化の効果が少なく、一方1.0%を超え
てはその効果が飽和し径済的でない。なお接種に
よる場合でも、上記Si成分範囲はCaSi等の添加
後の含有量で規制する。 MnはSと結合してMnSとしてSの悪影響を除
く作用を果すが、0.2%未満ではその効果が得ら
れず、一方1.0%を超えると材質の強靭性劣化が
著しくなるため、その含有量を0.2〜1.0%の範囲
とする。 Pは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱
にするため低い程望ましく、0.1%以下とする。 SはPと同様に材質を脆弱にするためその含有
量は低い程良く、0.1%以下とする。なおCaSiの
添加を行う場合では、Caによつて脱硫されるた
め、一般にはS0.04%以下となる。Niは材質の変
態を遅らせ強靭化に有効であるが、0.1%以上1.0
%以下で必要十分である。なお0.1%未満では上
記効果は不足するが、一般に溶解原材料としてロ
ール故銑を使用する関係上、実際上Ni含有量0.1
%未満の材質を得ることは難しい。 Crは外殻が高クロム材質であるので、外内殻
の溶着一体化に伴いある程度内殻へのCrの混入
は避けられず、この点特に内殻溶湯成分の決定に
注意する必要がある。これは外殻成分、内殻成
分、鋳造条件によつて変化するが、内殻材のCr
含有量は鋳込時に比較して0.2〜1.0%増加する。
製品としての内殻のCr含有量は0.3〜2.0%の範囲
が適当である。すなわち、Crは材質の強靭化に
効果があるが、0.3%未満ではその効果がなく、
一方2.0%を超えるとグラフアイトが晶出し難く
なるため強靭性に却つて劣化を来たすためであ
る。また一方では、この内殻材質のCr含有量を
所定の範囲に規制するためには、上記外殻からの
Cr含有量を勘案して、鋳込時の内殻溶湯につい
てはそのCr含有量を0.1〜1.0%の範囲に規定する
必要がある。 MoはNiと同様に強靭性確保の点で重要な元素
であるが、0.1%未満ではその効果がなく、反面
1.0%を超えると硬くなつて却つて脆弱となるた
め、Mo含有量はは0.1〜1.0%の範囲とする。 内殻材質は上記成分を各重量%含み、基本的に
は残部実質的にFeより構成されるが、その他上
記以外の成分で、必要に応じては脱酸剤として次
のTi,Al,Zrを単独又は複合して添加含有せし
めることができる。すなわち、上記内殻材質はC
含有量が1.0〜2.0%の範囲内であるため、Ti,
Al,Zrの1種又は2種以上を合計重量%で0.1%
未満添加し脱酸することにより、より材質的に健
全で巣のないロールが得られるのである。なお上
記添加含有量の上限については、上記元素はいず
れも強力な脱酸剤であるため、これらが単独又は
複合して0.1%以上含まれると、溶湯が過酸化の
状態になり、かつ溶湯の流動性を低下するためで
ある。 本発明に係るH型鋼圧延用複合スリーブは以上
に述べた構成を有するものであるが、このスリー
ブの遠心力鋳造法による製造法を第1図の例につ
いて説明する。 すなわち、遠心力鋳造機の回転ローラ6,6上
に、内面両端部に砂型または耐熱レンガからなる
スリーブ2,2を固定した回転金型1を設置し、
金型1の回転状態でその中に溶湯取鍋7から鋳込
樋8等を介して、まず外殻3を形成すべき溶湯を
鋳込み、その後外殻3の内面が一部又は全体が未
凝固の間に中間層4を形成すべき溶湯を鋳込み、
更にはそれが凝固後又は未凝固の間に、内殻5を
形成すべき溶湯を鋳込むのでである。しこうし
て、この3者すなわち外殻3、中間層4および内
殻5を治金学的に完全に結合させて一体のスリー
ブとするのである。 なお図例の鋳造方案は回転軸が水平である場合
を例示しているが、これは勿論回転軸を垂直もし
くは傾斜状態に改変して鋳造することを妨げるも
のではない。また内殻4を鋳込む際においては、
その鋳込側を外殻3の場合と変えて反対側から鋳
込むことができ、かくすれば外殻厚さを均一に確
保する上で効果的である。このようにして鋳造さ
れた複合スリーブは更に所定の熱処理が施される
のは前述の通りである。 叙上のようにして製造された複合スリーブは、
水平ロールとして使用する場合アーバーに焼嵌め
てスリーブロールとして使用される。アーバーの
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500〜850mmとされる。また、焼嵌め率は0.8×
10-3程度されるが、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。上記アーバーの材
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、アーバー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(周方向)
の強度と残留応力によつて決まり、アーバーの材
質等と直接関しない。因みに、これまでの経験か
ら、スリーブ内面の引張強度(接線方向)が45
Kg/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。
すなわち、水平ロールの場合、スリーブ内面に働
く接線方向(周方向)の引張応力は圧延荷重2
Kg/mm2、圧延時熱応力6Kg/mm2、最大の焼嵌め応
力12Kg/mm2(これまでの実績)及び残留応力最大
15Kg/mm2を基にして安全率を考慮すると、スリー
ブ内面の強度は45Kg/mm2以上必要になる。 次に、本発明の実施例、参考例を掲げて説明す
る。 第1表は、本発明の実施例1及び2並びに参
考例の溶湯化学組成を示す。これらの溶湯を用
いて、第2表に示す製造条件で、第1図に示す
遠心力鋳造法により、外殻、中間層、内殻が溶
着一体化したスリーブ素材を鋳造し、凝固完了
後、第2表に示す熱処理を施した後、所定の寸
法の複合スリーブを採取した。
The present invention relates to the provision of a new type of composite sleeve having higher performance, which is mainly used in the rolling field of H-beam steel, and a preferable method for manufacturing the same. When rolling H-shaped steel, it is common to use a universal mill from the standpoint of productivity and quality assurance, but most of the rolls used in this universal mill, namely horizontal rolls, vertical rolls, and edge rolls, are It is a sleeve type. In other words, horizontal rolls are assembled by shrink-fitting a sleeve into an arbor, and are used for rolling by applying torque to the arbor and taking the rolling load, while vertical rolls have bearings installed in the inner hole of the sleeve. It is installed and receives rolling load. In casting the sleeve, the method shown in FIG. 1 is generally adopted from the viewpoint of improving the quality of the material and improving the casting yield. That is, first, the outer shell is centrifugally cast, and the inner shell is centrifugally cast when it is unsolidified or after solidification, and the two are welded together. In this case, since the inner shell material reinforces the sleeve, special attention must be paid to its toughness.
That is, for example, in sleeves for horizontal rolls,
Rolling load, thermal stress during rolling, thermal stress during shrink fitting, and residual stress associated with sleeve manufacturing act on the inner surface as tensile stress, so it is necessary to withstand this inner surface tensile stress. required. On the other hand, since the outer shell material is in contact with the rolled material and is directly linked to rolling performance such as wear resistance and roughness resistance, improving the outer shell material is most important. Especially for horizontal rolls, H
Sliding wear on the flange of the shaped steel is severe, and of the properties generally required in hot rolling (crack resistance, seizure resistance, roughening resistance, wear resistance), wear resistance is especially important. . Further, as for vertical rolls and edge rolls, with the recent increase in the number of rolling tons, there is a growing demand for improved wear resistance. Conventionally, adamite material with Hs55 to 65 has been used for this kind of outer shell material, but it has problems in terms of seizure resistance and roughness resistance, and it is difficult to set the hardness to Hs65 or higher due to manufacturing technology. It is also difficult due to the problem of accidents during use. Furthermore, the welding of the outer shell and inner shell must be sound in order to prevent accidents when using the rolls, and composite technology is also an important issue. Based on this background of the prior art, the present invention has created a new composite sleeve of this type that has superior wear resistance than conventional sleeves, and has sufficient accident resistance and resistance to breakage accidents. The present invention also provides a suitable method for producing the same. That is, the present invention includes an outer shell made of a high chromium material, an inner shell made of spherical graphite steel, and
The present invention provides a new composite sleeve having an outer shell hardness of Hs70 or more, which is formed by welding and integrating the intermediate layer interposed between the outer and inner shells, and at the same time provides a manufacturing method thereof using a centrifugal casting method. It is something to do. The composite sleeve for rolling H-shaped steel of the present invention will be described in detail below with respect to the materials of its outer shell, intermediate layer, and inner shell. First, the outer shell material is made of a high chromium material with a hardness of Hs70 or higher, and the range of each component and the reasons for the limitations are explained as follows. C should be determined based on the desired amount of carbide while keeping a balance with Cr within the range that stabilizes (Fe-Cr) 7 C type 3 carbide, but if it is less than 2.0%, the amount of carbide is small and wear resistance is improved. lack of sex, while
If the content exceeds 3.2%, the amount of carbides becomes too large, resulting in significant deterioration in mechanical strength, especially toughness. Therefore, C is defined as 2.0 to 3.2%. Si is necessary for deoxidizing the molten metal, and if it is less than 0.5%, it has no effect; on the other hand, if it is contained in more than 1.5%, it causes deterioration of mechanical properties, and also lowers the Ar 1 transformation point and improves hardness. It becomes difficult to get caught. Therefore, the Si content is in the range of 0.5 to 1.5%. Mn is required to have a content of at least 0.5% as an aid to deoxidizing Si, and if it is less than 0.5%, there is no deoxidizing effect. However, if the content exceeds 1.5%, the mechanical properties, especially the toughness, will deteriorate significantly.
Therefore, the Mn content is also in the range of 0.5 to 1.5%. The less P is an element, the more desirable it is, especially in roll materials, and it also makes the material brittle.
0.1% or less. S, like P, makes the roll material brittle, so the smaller the content, the more desirable it is, and the content should be 0.1% or less. Ni is contained to improve hardenability and actively adjust hardness. If it is less than 0.8%, it has no effect, while if it is contained more than 2.5%, retained austenite increases and hardness increases. Become.
Therefore, in the present invention, in order to obtain the target hardness Hs70 or higher, the Ni content is set in the range of 0.8 to 2.5%. Cr is used to improve toughness and wear resistance, but if its content is less than 10%, many M 3 C type carbides will crystallize, making it impossible to obtain toughness and fine uniformity of carbides. Moreover, when the content exceeds 25%, the amount of M 23 C 6 type carbide increases. This carbide has lower hardness than the M 7 C 3 type carbide and cannot provide sufficient wear resistance. In the present invention, the Cr content is defined as a range of 10 to 25%, in balance with the above-mentioned range of the C content, as the range in which M 7 C 3 type carbide occurs. Mo increases the quenching and tempering resistance and at the same time enters into the carbide, increasing the hardness of the carbide and promoting tempering softening resistance, and its content is
Below 0.5%, this effect is small;
If the content exceeds %, the residual austenite in the matrix becomes stabilized, and on the contrary, the hardness decreases. Therefore, the Mo content should be in the range of 0.5 to 2.0%. The outer shell material contains each of the above components in weight percent, with the remainder essentially consisting of Fe, but other components other than the above, which are added as supplements and have been found to be particularly effective, include the following: Examples include Nb and V. Nb is effective in refining the casting structure, and the inclusion of Nb promotes precipitation hardening and improves wear resistance, especially in the range of target hardness Hs70 or higher.
This effect exists when the Nb content is less than 1.0%, and when it exceeds 1.0%, this effect is saturated and costs increase. Therefore, the Nb content should be 1.0% or less. V is contained for the same purpose as Nb, and especially in the range of target hardness Hs70 or higher, the V content is 1.0%.
If the content exceeds 1.0%, V carbide increases and the toughness deteriorates. Therefore, V
The content shall be 1.0% or less. The cast structure of the outer shell high chromium material composed of the above component range is hard (Fe, Cr) 7 C 3 type carbide,
It consists of a base of retained austenite and some martensite. Regarding retained austenite, it is designed to suppress its increase and stabilization.
Although the outer shell components are prepared by suppressing the amount of Ni and Mo added, in spite of this, in a structure in which retained austenite exists, some retained austenite in the matrix may come into contact with the hot rolled material during rolling. Because it begins to undergo transformation, its structure is extremely unstable, and as a result, it has poor roughness and abrasion resistance as a sleeve. Therefore, in order to stabilize the cast structure of this type of high chromium material, it is customary to perform heat treatment during the manufacturing process. In this case, there are two heat treatment methods that can be applied. In other words, the casting stress is removed by heating to a temperature below the transformation point, and the retained austenite generated in the casting state is transformed into a martensite or pearlite structure, thereby stabilizing the structure so that no structural transformation occurs during rolling. There are two methods: one method is to heat the material to a temperature higher than the transformation point, and the subsequent cooling rate is further accelerated to obtain a structure that cannot be obtained by the cooling rate after casting. The present invention utilizes this latter heat treatment method. That is, after welding and casting the high chromium outer shell material and the inner shell material described later,
This is heated to a temperature range of 900 to 1100°C and maintained to precipitate secondary carbide in the matrix, destabilize austenite, and raise the martensitic transformation start point (Ms point) to 150 to 300°C. In the subsequent cooling process, the cooling rate is accelerated to 100°C/Hr or more to prevent pearlite transformation and cause martensitic transformation to occur near room temperature, thereby forming the (FeCr) 7 C 3 type main body. It consists of a base mainly composed of primary and secondary carbide and martensite,
The present invention also provides a composite sleeve that has an outer shell hardness of Hs70 or higher, has high wear resistance and roughness resistance, and has reduced residual stress. The reason why the heating temperature is kept between 900 and 1100°C during the above heat treatment conditions is that although secondary carbide precipitates at temperatures below 900°C, its form becomes (FeCr) 23 C 6 type, which is a feature of the present invention. This is because (Fe, Cr) 7C3 type carbide, which pursues high wear resistance, cannot be obtained. That is, even when comparing the hardness of the carbide itself, the (Fe, Cr) 23 C 6 type is approximately Hv400 softer than the (Fe, Cr) 7 C 3 type. Therefore, in the present invention, the heating temperature is limited to 900° C. or higher in order to precipitate (Fe, Cr) 7 C 3 type secondary carbide in the matrix. On the other hand, the upper limit of the heating holding temperature is limited to 1100°C or higher based on the viewpoint of preventing tissue enlargement and saving energy for long-term heating holding.
From the viewpoint of raising the Ms point and reducing the transformation stress
It is best to keep the temperature below 1100℃. In addition, the reason for limiting the cooling rate after heating and holding is that when cooling from the temperature range of 900 to 1100°C mentioned above, if it is not rapidly cooled to 100°C/Hr or more, pearlite transformation will occur during cooling, and the desired martensite This is because it becomes impossible to obtain a base organization. This cooling rate of 100°C/Hr or higher is achieved by forced air cooling in the atmosphere or spray water cooling. As is well known, sleeves for rolling H-shaped steel are used by shrink-fitting the sleeve onto an arbor, but in this case, there are many cases in which cracks occur at the shrink-fitting portion with the arbor, that is, from the inner surface of the sleeve, resulting in breakage.
Although the inner shell material will be described in detail later, the above heat treatment not only modifies the outer shell material but also graphitizes the eutectic cementite in the inner shell material that is integrated with the outer shell. A great effect can also be obtained on the modification of the inner shell material by promoting its toughness. After the heat treatment, strain relief annealing is of course performed at an appropriate temperature in order to reduce residual stress that is closely related to breakage of the sleeve. In the above description of the outer shell material, each component and its heat treatment conditions have been explained in relation to its target hardness Hs70 or higher, and this is based on the following reasons. In general, sleeves for rolling H-type steel are required to have resistance to wear between the side wall and H-type steel flange, roughening of the side wall, resistance to cracking, and resistance to flange breakage, but the wear resistance of the sleeve depends on hardness. There is a strong correlation between the two, and if the hardness is less than Hs70, sufficient roughness resistance and wear resistance cannot be ensured. In other words, in order to ensure excellent roughness resistance, abrasion resistance, accident resistance, and crack resistance, high chromium materials must have a hardness of Hs70.
This is because the above is required. The upper limit of the hardness of the outer shell material is not specified separately, but depending on the above component range and heat treatment,
In addition, when considering accident resistance, it is generally difficult to make the outer shell material have a hardness of Hs90 or higher. Next, the middle layer will be explained. This intermediate layer is interposed between the first outer shell and the second inner shell, and is formed from the outer shell mainly made of high chromium material to the inner shell (shaft core).
The purpose of this is to prevent the inner shell material from deteriorating its toughness due to its high Cr content due to mixing and diffusion of Cr. The range of each component of the intermediate layer material and the reason for its limitation will be explained as follows. First, regarding the C content, it is a molten metal component at the time of casting and is specified in the range of 1.0 to 2.0%, and in the state where it is partially mixed with the outer shell after casting, that is, in the product state, it is in the range of 1.3 to 2.5%. be done. In other words, when the intermediate layer molten metal is cast on the inner surface of an already cast outer shell, a part of the inner surface is melted and the C content of the intermediate layer material changes (increases), and it is 1.0 to 2.0% relative to the above outer shell material. When using an intermediate layer molten metal with a C content of
When the dissolved amount of the outer shell is completely and uniformly mixed into the intermediate layer, the C content increases to 1.3 to 2.5%. The reason for this composition restriction is that when the molten metal composition is C1.0% or less, the casting temperature of the intermediate layer becomes high, the outer shell becomes easier to melt, and the amount of Cr mixed into the intermediate layer further increases. This is because the reason for the existence of the intermediate layer is lost because it prevents the diffusion of carbon into the inner shell (shaft core).Also, if the carbon content exceeds 2.0%, the amount of carbides increases, and the toughness of the intermediate layer itself deteriorates. Moreover, the reason for the existence of the middle class will be lost. Si has the effect of deoxidizing the molten metal, and 0.2% or more is necessary, but if it exceeds 2.0%, it becomes brittle and deteriorates the mechanical properties of the intermediate layer, so 0.2% or more
The range shall be 2.0%. Mn also has the same effect as Si, and
0.3% or more of MnS is necessary to eliminate the negative effects of S, but if it exceeds 2.0%, the effect will be saturated and the mechanical properties will also deteriorate.
It should be in the range of 0.3% to 2.0%. P increases the fluidity of the molten metal, but in roll materials it reduces the toughness of the material, so it is kept at 0.1% or less. Like P, S also makes the roll material brittle, so it should be kept at 0.1% or less without causing any actual damage. Regarding Ni, even if it is not added separately, it is contained at 0.2% or more due to contamination from the outer shell material.
A content of 2.5% is not a problem. But 2.5%
If it exceeds 2.5%, the hardenability will improve, but the matrix will become too hard, which is not desirable from the standpoint of toughness, and will also increase residual stress, so it is necessary to limit it to 2.5% or less. Regarding the molten metal in the intermediate layer before casting, the amount of contamination from the outer shell is anticipated, and the
It is necessary to suppress the Ni amount to 2.0% or less. As for Cr, it is desirable to have a low content because of the significance of casting the intermediate layer, and the content of the molten metal for casting is regulated to 3.0% or less, which is easy to control industrially. In other words, when Cr is contained in excess of 3.0%, the content of the intermediate layer increases when combined with the amount of Cr mixed in from the outer shell after casting, and the amount of Cr mixed in the inner shell (shaft core) increases. In order to prevent this, the Cr content of the molten metal should be increased to 3.0.
% or less. Incidentally, the Cr content
When an intermediate layer molten metal containing 3.0% or less is cast, the Cr content after casting is in the range of 0.5 to 9.0%. Mo has the same effect as Ni, but at 1.5%
If the content is more than that, the intermediate layer will become too hard.
Limit it to 1.5% or less as a range that does not cause any real harm. The intermediate layer material contains each of the above components by weight%, and the balance is basically composed of Fe, but other components other than the above, and if necessary, the following Ti, Al, Zr as a deoxidizing agent. These can be added singly or in combination. In other words, since the above-mentioned intermediate layer material is a material that is relatively easily oxidized, Ti,
One or more of Al and Zr in total weight% 0.1%
By adding less than 10% and deoxidizing, an intermediate layer that is more sound in terms of material can be obtained. Regarding the upper limit of the added content above, all of the above elements are strong deoxidizers, so if they are used alone or in combination,
If it is contained in an amount of 0.1% or more, it will become overoxidized, which is undesirable, and at the same time, it will also contain oxides as various reaction products, leading to deterioration in the mechanical properties of the material. Next, the inner shell material of the sleeve according to the present invention will be explained. This inner shell is made of a so-called spherical graphite steel material, and the range of each component and the reason for the limitation will be explained as follows. As for the inner shell material, during casting, part of the inner surface of the previous intermediate layer is washed and welded, so it is necessary to take into consideration the amount of washing when determining the molten metal composition during casting of the inner shell. In the case of graphite steel material, C dissolves into the matrix and becomes graphite (in some cases, a portion becomes eutectic cementite). If the C content is less than 1.0%, melting and casting temperatures will be high, resulting in increased costs. On the other hand, if it exceeds 2.0%, graphite tends to lose its spherical shape and its toughness deteriorates. Therefore, C is defined as 1.0 to 2.0%. Si has a close relationship with graphite crystallization,
If it is less than 0.6%, it is almost difficult to crystallize graphite. However, if it exceeds 3.0%, Si dissolved in ferrite tends to deteriorate the toughness of the material. Therefore, the Si content is
It should be in the range of 0.6 to 3.0%. In addition, it is generally known that inoculating Si with CaSi, etc. immediately before casting brings about good results in order to promote graphitization.
In the present invention, this technology is also applied during production, and CaSi is added at a Si content of 0.1 to 1.0% immediately before casting.
Can be added. In this case, if it is less than 0.1%, the effect of graphitization is small, while if it exceeds 1.0%, the effect is saturated and it is not economical. Even in the case of inoculation, the above Si component range is regulated by the content after addition of CaSi, etc. Mn combines with S to form MnS, which has the effect of eliminating the negative effects of S. However, if it is less than 0.2%, this effect cannot be obtained, while if it exceeds 1.0%, the toughness of the material will deteriorate significantly, so its content should be controlled. It should be in the range of 0.2 to 1.0%. P increases the fluidity of the molten metal, but since it makes the material brittle, it is preferably as low as possible, and should be 0.1% or less. Like P, S makes the material brittle, so the lower the content, the better, and should be 0.1% or less. Note that when CaSi is added, the S content is generally 0.04% or less because it is desulfurized by Ca. Ni is effective in slowing down the transformation of the material and making it tougher, but 0.1% or more
% or less is necessary and sufficient. Note that if the Ni content is less than 0.1%, the above effects will be insufficient, but because roll waste pig iron is generally used as the raw material for melting, in practice the Ni content is 0.1%.
It is difficult to obtain materials with less than %. Since the outer shell of Cr is a high chromium material, it is unavoidable that some amount of Cr will be mixed into the inner shell when the outer and inner shells are welded together, and care must be taken especially when determining the molten metal components of the inner shell. This varies depending on the outer shell component, inner shell component, and casting conditions, but the Cr of the inner shell material
The content increases by 0.2 to 1.0% compared to the time of casting.
The appropriate Cr content of the inner shell as a product is in the range of 0.3 to 2.0%. In other words, Cr is effective in toughening the material, but if it is less than 0.3%, it has no effect.
On the other hand, if it exceeds 2.0%, it becomes difficult for graphite to crystallize, resulting in deterioration of toughness instead. On the other hand, in order to regulate the Cr content of this inner shell material within a predetermined range, it is necessary to
Taking the Cr content into consideration, it is necessary to specify the Cr content of the inner shell molten metal during casting within the range of 0.1 to 1.0%. Like Ni, Mo is an important element in terms of ensuring toughness, but if it is less than 0.1% it has no effect;
If it exceeds 1.0%, it becomes hard and rather brittle, so the Mo content should be in the range of 0.1 to 1.0%. The inner shell material contains each of the above components in weight percent, and the remainder is essentially Fe, but other components other than the above, and if necessary, the following Ti, Al, Zr as deoxidizers. These can be added singly or in combination. That is, the inner shell material is C
Since the content is within the range of 1.0 to 2.0%, Ti,
0.1% total weight of one or more of Al and Zr
By adding less than 100% and deoxidizing, a roll with more sound material and no cavities can be obtained. Regarding the upper limit of the added content, all of the above elements are strong deoxidizing agents, so if they are contained alone or in combination at 0.1% or more, the molten metal will become overoxidized and the molten metal will become overoxidized. This is because it reduces liquidity. The composite sleeve for rolling H-type steel according to the present invention has the above-described structure, and a method for manufacturing this sleeve by centrifugal casting will be explained with reference to the example shown in FIG. That is, a rotary mold 1 with sleeves 2, 2 made of sand mold or heat-resistant bricks fixed to both ends of the inner surface is installed on the rotary rollers 6, 6 of a centrifugal casting machine.
While the mold 1 is rotating, the molten metal to form the outer shell 3 is first poured into it from the molten metal ladle 7 through the pouring gutter 8 etc., and then the inner surface of the outer shell 3 is partially or completely unsolidified. In between, pour the molten metal to form the intermediate layer 4,
Furthermore, the molten metal which is to form the inner shell 5 is cast after solidification or while still unsolidified. In this way, these three parts, ie, the outer shell 3, the intermediate layer 4, and the inner shell 5, are completely metallurgically combined to form an integral sleeve. Note that although the illustrated casting method is exemplified in which the rotating shaft is horizontal, this does not, of course, preclude casting with the rotating shaft changed to a vertical or inclined state. Also, when casting the inner shell 4,
The casting side can be changed from the case of the outer shell 3 and the casting can be performed from the opposite side, which is effective in ensuring a uniform thickness of the outer shell. As described above, the composite sleeve thus cast is further subjected to a predetermined heat treatment. The composite sleeve manufactured as described above is
When used as a horizontal roll, it is shrink-fitted into an arbor and used as a sleeve roll. Conventionally, the materials used for the arbor are SCM-4, SF-60, cast steel, ductile cast iron, etc., and the diameter is usually 500 to 850 mm. In addition, the shrink fit rate is 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.). The material of the arbor does not affect the abrasion resistance, which is a rolling characteristic of sleeve rolls, and the accident resistance (resistance to breakage accidents) depends on the tangential direction (circumference) of the inner surface of the sleeve. direction)
It is determined by the strength and residual stress of the arbor, and is not directly related to the material of the arbor. Incidentally, from past experience, the tensile strength (tangential direction) of the inner surface of the sleeve is 45
Kg/ mm2 or more, residual tensile stress (tangential direction) is 15Kg/
It is known that there is no problem if it is less than mm 2 .
In other words, in the case of horizontal rolls, the tensile stress in the tangential direction (circumferential direction) acting on the inner surface of the sleeve is the rolling load 2
Kg/mm 2 , thermal stress during rolling 6Kg/mm 2 , maximum shrink-fitting stress 12Kg/mm 2 (past results) and maximum residual stress
Considering the safety factor based on 15Kg/mm 2 , the inner surface of the sleeve needs to have a strength of 45Kg/mm 2 or more. Next, examples and reference examples of the present invention will be described. Table 1 shows the chemical compositions of the molten metals of Examples 1 and 2 of the present invention and Reference Examples. Using these molten metals, a sleeve material in which the outer shell, middle layer, and inner shell were welded and integrated was cast by the centrifugal casting method shown in Figure 1 under the manufacturing conditions shown in Table 2. After solidification was completed, After performing the heat treatment shown in Table 2, composite sleeves with predetermined dimensions were collected.

【表】【table】

【表】 得られた複合スリーブの製品化学組成を第3
表に示す。尚、外殻組成は溶湯組成と殆ど同一
につき記載省略した。製品外表面からの試料採
取位置(mm)は下記の通りである。 実施例1,2 参考例 中間層 170 90 内 殻 250 200
[Table] The product chemical composition of the obtained composite sleeve is shown in Table 3.
Shown in the table. The composition of the outer shell is omitted because it is almost the same as the composition of the molten metal. The sample sampling position (mm) from the outer surface of the product is as follows. Examples 1 and 2 Reference example Middle layer 170 90 Inner shell 250 200

【表】 得られた複合スリーブの外表面硬度を測定し
た結果を下記に示す。 実施例1……Hs72 実施例2……Hs75 参考例……Hs74〜76 得られた複合スリーブを用いて材質試験を行
つた。 (i) 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の圧延結果
と同傾向を示すことが知られている。 スリーブ外殻の中央部から厚さ10mm、幅20
×長さ50mmの試験片を軸方向に採取し、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) (ii) 耐事故性(割損事故に対する抵抗性) スリーブ内面(内殻内面)における接線方
向(周方向)の引張強度、残留応力を測定し
た。 (i)及び(ii)の測定結果を第4表に示す。尚、比
摩耗量の測定に際しては、比較のため、下記成
分のアダアイト材(硬度Hs62〜64)について
も測定した。 C:2.12%、Si:0.61%、Mn:0.99%、P:
0.19%、S:0.008%、Ni:1.72%、Cr:1.43
%、Mo:1.02%、残部実質的にFe(単位重量
%)
[Table] The results of measuring the outer surface hardness of the obtained composite sleeve are shown below. Example 1...Hs72 Example 2...Hs75 Reference example...Hs74-76 Material tests were conducted using the obtained composite sleeves. (i) Wear resistance It is determined by the test results of the Ohkoshi type wear test, and it is known that if judged as a trend value, it will show the same trend as the actual rolling results. Thickness 10mm from center of sleeve outer shell, width 20
A test piece with a length of 50 mm was taken in the axial direction, 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 ring: SUJ2 (H RC 60~63) (ii) Accident resistance (resistance to breakage accidents) Sleeve inner surface (inner shell inner surface) The tensile strength and residual stress in the tangential direction (circumferential direction) were measured. The measurement results for (i) and (ii) are shown in Table 4. In addition, when measuring the specific wear amount, measurements were also made on adaite materials (hardness Hs 62 to 64) having the following components for comparison. C: 2.12%, Si: 0.61%, Mn: 0.99%, P:
0.19%, S: 0.008%, Ni: 1.72%, Cr: 1.43
%, Mo: 1.02%, remainder substantially Fe (unit weight %)

【表】 及び第4表より、本発明の複合スリーブ
の外殻は高硬度であり、耐摩耗性に極めて優れ
ていることが判る。しかもスリーブ内面(内殻
内面)の強度も優れ、残留応力も低い値となつ
ており、耐事故性についても良好であることが
判る。 本発明は以上詳細に説明した通りであつて本発
明に係るH型鋼圧延用複合スリーブは、その外殻
において残留オーステナイトの増加、安定化を押
えかつ(Fe,Cr)7C3型の高硬度カーバイドを多
量に生成させるべく、外殻をNi:0.8〜2.5%、
Mo:0.5〜2.0%とした特定化学組成の高クロム
材質で形成し、その内殻を特定化学組成の球状黒
鉛鋳鉄材質で形成してこれらを溶着一体化せしめ
かつこれを900〜1100℃に保持し、基地中に
(Fe,Cr)7C3型の2次カーバイドを析出させると
共にMs点を上昇させ、その後100℃/Hr以上の
速度で冷却することにより低硬度のパーライトの
生成を可及的に阻止し、常温近傍でマルテンサイ
ト変態を生起させるので、外殻は主として
(Fe,Cr)7C3型の1次及び2次炭化物が多量に存
在するマルテンサイト基地からなり、所期目標と
する外殻硬度Hs70以上を確実に達成することが
でき、これによつて耐摩耗性及び耐肌荒性に優
れ、実際圧延上の偏摩耗の低減にも著しく寄与す
るものとなり、しかもMs点の上昇により変態応
力を軽減し、スリーブ内面の残留応力を低減させ
ることができる。他方内殻を形成する黒鉛鋼材質
は材質的に強靭性に優れ、しかも中間層の介在に
よつて外殻からのCr混入による材質脆化の問題
が確実に解消でき、加えて前記熱処理による内殻
強靭性向上の付随的効果が発揮されるため強靭性
を損なうことなく、割損事故に対する抵抗性に優
れるものとなり、これら外内殻のもつ優れた特性
の相乗作用によつて、本スリーブは従来品に比較
するとその圧延成績並びにスリーブ寿命において
著しい改善効果をもたらし、特にH型鋼圧延の分
野では極めて有用なものとなり得る。 また遠心力鋳造による本発明の製造法に従えば
外殻に続き中間層及び内殻も遠心力鋳造によつて
形成するようにしているため、各層相互間の混合
が少なく、しかも特に内殻溶湯のCr量について
は予め外殻からの混入量を見込んで低い含有量に
規制しているため、中間層の介在と相俟つて内殻
材質が高Cr化して強靭性に劣化を来たすことな
く、またその溶着性の面でも良好な結果が得ら
れ、更にその高温熱処理の実施によれば外内殻に
対する上記顕著な改良効果が得られ、所期目的と
する複合スリーブを得るための技術手段として特
に有用なものである。 なお本発明に係るスリーブにあつては、外殻よ
りも内殻のC含有量が低いため、中間層を設けな
い場合では、最終凝固部が外殻内側となるため溶
着部の外側寄りに引巣状欠陥を発生するおそれが
大であるが、中間層を介在せしめたことにより、
この欠点を確実に解消する利点も発揮できるもの
である。
From [Table] and Table 4, it can be seen that the outer shell of the composite sleeve of the present invention has high hardness and extremely excellent wear resistance. Furthermore, the strength of the inner surface of the sleeve (inner shell inner surface) is excellent, the residual stress is also low, and the accident resistance is also found to be good. The present invention has been described in detail above, and the composite sleeve for rolling H-shaped steel according to the present invention suppresses the increase and stabilization of retained austenite in its outer shell and has a high hardness of (Fe, Cr) 7 C 3 type. In order to generate a large amount of carbide, the outer shell is made of Ni: 0.8 to 2.5%,
It is made of a high chromium material with a specific chemical composition of Mo: 0.5 to 2.0%, and its inner shell is made of a spheroidal graphite cast iron material with a specific chemical composition, which are welded together and maintained at 900 to 1100°C. Then, by precipitating (Fe, Cr) 7 C 3 type secondary carbide in the matrix and raising the Ms point, and then cooling at a rate of 100°C/Hr or more, it is possible to generate pearlite with low hardness. The outer shell is mainly composed of a martensite base containing a large amount of primary and secondary carbides of the (Fe, Cr) 7 C 3 type, and the desired target is achieved. It is possible to reliably achieve an outer shell hardness of Hs70 or higher, which provides excellent wear resistance and roughness resistance, and contributes significantly to reducing uneven wear during actual rolling. The transformation stress can be reduced by the increase in the stress, and the residual stress on the inner surface of the sleeve can be reduced. On the other hand, the graphite steel material that forms the inner shell has excellent material toughness, and the presence of the intermediate layer reliably solves the problem of material embrittlement caused by Cr contamination from the outer shell. As the additional effect of improving shell toughness is exhibited, it has excellent resistance to breakage accidents without compromising toughness.The synergistic effect of these excellent properties of the outer and inner shells makes this sleeve Compared to conventional products, the rolling performance and sleeve life are significantly improved, and it can be extremely useful especially in the field of H-type steel rolling. Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention using centrifugal force casting, the intermediate layer and inner shell are also formed by centrifugal force casting following the outer shell, so there is little mixing between each layer, and especially the inner shell molten metal. The amount of Cr is regulated to a low content in advance, taking into consideration the amount of contamination from the outer shell, so that the inner shell material does not become high in Cr due to the presence of the intermediate layer and deteriorate its toughness. In addition, good results were obtained in terms of weldability, and furthermore, by implementing the high-temperature heat treatment, the above-mentioned remarkable improvement effect on the outer and inner shells was obtained, and it can be used as a technical means to obtain the desired composite sleeve. This is particularly useful. In addition, in the case of the sleeve according to the present invention, since the C content of the inner shell is lower than that of the outer shell, if an intermediate layer is not provided, the final solidified part will be inside the outer shell, so that it will be pulled toward the outside of the welded part. Although there is a high risk of generating nested defects, by interposing the intermediate layer,
It also has the advantage of reliably eliminating this drawback.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による製造法1例を表わす概略
断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one example of the manufacturing method according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 C:2.0〜3.2%、Si:0.5〜1.5%、 Mn:0.5〜1.5%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.8〜2.5%、 Cr:10〜25%、Mo:0.5〜2.0%、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなり、か
つ(Fe、Cr)7C3型を主体とする1次及び2次カ
ーバイドとマルテンサイトを主体とする基地から
なる高クロム材質の外殻と; C:1.3〜2.5%、Si:0.2〜2.0%、 Mn:0.3〜2.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.2〜2.5%、 Cr:0.5〜9.0%、Mo:1.5%以下、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる中間
層と; C:1.0〜2.0%、Si:0.6〜3.0%、 Mn:0.2〜1.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.1〜1.0%、 Cr:0.3〜2.0%、Mo:0.1〜1.0%、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる球状
黒鉛鋼材質の内殻とを、引巣状欠陥の発生を防止
して溶着一体化せしめてなり、かつ前記外殻硬度
がHs70以上を有することを特徴とするH型鋼圧
延用複合スリーブ。 2 C:2.0〜3.2%、Si:0.5〜1.5%、 Mn:0.5〜1.5%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.8〜2.5%、 Cr:10〜25%、Mo:0.5〜2.0%、 Nb:1.0%以下又は/及びV:1.0%以下、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなり、か
つ(Fe、Cr)7C3型を主体とする1次及び2次カ
ーバイドとマルテンサイトを主体とする基地から
なる高クロム材質の外殻と; C:1.3〜2.5%、Si:0.2〜2.0%、 Mn:0.3〜2.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.2〜2.5%、 Cr:0.5〜9.0%、Mo:1.5%以下、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる中間
層と; C:1.0〜2.0%、Si:0.6〜3.0%、 Mn:0.2〜1.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.1〜1.0%、 Cr:0.3〜2.0%、Mo:0.1〜1.0%、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる球状
黒鉛鋼材質の内殻とを、引巣状欠陥の発生を防止
して溶着一体化せしめてなり、かつ前記外殻硬度
がHs70以上を有することを特徴とするH型鋼圧
延用複合スリーブ。 3 遠心力鋳造法により、 C:2.0〜3.2%、Si:0.5〜1.5%、 Mn:0.5〜1.5%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.8〜2.5%、 Cr:10〜25%、Mo:0.5〜2.0%、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる高ク
ロム材質の外殻溶湯を鋳込んだ後、その内面が一
部又は全部未凝固の間に、 C:1.0〜2.0%、Si:0.2〜2.0%、 Mn:0.3〜2.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:2.0%以下、 Cr:3.0%以下、Mo:1.5%以下、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる中間
層溶湯を鋳込み、更にその内面が凝固後又は未凝
固の間に、 C:1.0〜2.0%、Si:0.6〜3.0%、 Mn:0.2〜1.0%、P:0.1%以下、 S:0.1%以下、Ni:0.1〜1.0% Cr:0.1〜1.0%、Mo:0.1〜1.0%、 を各重量%含み、残部実質的にFeからなる球状
黒鉛鋼材質の内殻溶湯を鋳込み、外殻、中間層及
び内殻を、引巣状欠陥の発生を防止して溶着一体
化せしめた後、900〜1100℃に保持し100℃/Hr
以上の冷却速度で冷却する熱処理を施すことを特
徴とするH型鋼圧延用複合スリーブの製造法。
[Claims] 1 C: 2.0 to 3.2%, Si: 0.5 to 1.5%, Mn: 0.5 to 1.5%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.8 to 2.5%, Cr: 10 ~25%, Mo: 0.5~2.0%, and the remainder essentially consists of Fe, and mainly consists of primary and secondary carbides mainly of the (Fe, Cr) 7C3 type and martensite. and an outer shell made of a high chromium material consisting of bases; 2.5%, Cr: 0.5 to 9.0%, Mo: 1.5% or less, and an intermediate layer containing each weight% of the following, with the remainder substantially consisting of Fe; C: 1.0 to 2.0%, Si: 0.6 to 3.0%, Mn: 0.2 ~1.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.1 to 1.0%, Cr: 0.3 to 2.0%, Mo: 0.1 to 1.0%, and the remainder essentially consists of Fe. 1. A composite sleeve for rolling H-type steel, characterized in that an inner shell made of spherical graphite steel is integrally welded to prevent the occurrence of nest-like defects, and the outer shell has a hardness of Hs70 or more. 2 C: 2.0-3.2%, Si: 0.5-1.5%, Mn: 0.5-1.5%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.8-2.5%, Cr: 10-25%, Mo: The primary and An outer shell made of a high chromium material consisting of a base mainly composed of secondary carbide and martensite; C: 1.3 to 2.5%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.3 to 2.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.2 to 2.5%, Cr: 0.5 to 9.0%, Mo: 1.5% or less, and an intermediate layer containing each weight% of the following, with the balance substantially consisting of Fe; C: 1.0 to 2.0%, Si: Contains each weight% of 0.6 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.1 to 1.0%, Cr: 0.3 to 2.0%, Mo: 0.1 to 1.0%. , an inner shell made of spherical graphite steel, the remainder of which is substantially composed of Fe, are welded and integrated to prevent the occurrence of nest-like defects, and the outer shell has a hardness of Hs70 or more. Composite sleeve for rolling H type steel. 3 By centrifugal casting method, C: 2.0-3.2%, Si: 0.5-1.5%, Mn: 0.5-1.5%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.8-2.5%, Cr: 10 ~25%, Mo: 0.5~2.0%, each weight%, after casting a high chromium outer shell molten metal with the remainder substantially Fe, while the inner surface is partially or completely unsolidified, C: 1.0-2.0%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.3-2.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 3.0% or less, Mo: 1.5% or less , and the remainder substantially consisting of Fe is cast, and the inner surface is further solidified or unsolidified, C: 1.0 to 2.0%, Si: 0.6 to 3.0%, Mn: 0.2 ~1.0%, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, Ni: 0.1 to 1.0%, Cr: 0.1 to 1.0%, Mo: 0.1 to 1.0%, and the balance is substantially Fe. After pouring the molten graphite steel inner shell and welding the outer shell, middle layer, and inner shell together to prevent the occurrence of nest-like defects, the temperature was maintained at 900 to 1100°C and heated at 100°C/Hr.
A method for manufacturing a composite sleeve for rolling H-type steel, characterized by performing heat treatment for cooling at a cooling rate above.
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