JPS6224806A

JPS6224806A - 複合スリ−ブ

Info

Publication number: JPS6224806A
Application number: JP16372385A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Hideo Fujita; 秀雄藤田; Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Tsunao Kawanaka; 綱夫川中
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1987-02-02
Also published as: JPH0532122B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）ホットストリップミル粗スタンド用等の組立ロールに使
用される複合スリーブに関する。

（従来の技術）圧延使用層を有する圧延用スリーブがアーバーに焼きば
められて組み立てられたロールは組立ロールと称されて
おり、ホットストリップミル粗スタンド用等のワークロ
ールとして使用されている。

例えば、ホットストリップミルの粗スタンドに使用され
る圧延使用層に要求される性質としては、耐摩耗性、耐
事故性、耐肌荒性及び耐スリップ性（噛込性）等を挙げ
ることができる。一方、スリーブの内面側は焼きばめ応
力や圧延時の応力等に耐え得るだけの強靭性が要求され
る。

これらの相異なる要求を満足させるために、アーバーに
焼きばめられるスリーブとしては、第１図及び第２図に
示すように、圧延使用層たる外層２と申層３とを別材質
とした複合スリーブｌが使用されている。第１図中４は
複合スリーブが焼きばめられるアーバーである。

従来、前記外層材としては、特殊鋳鋼、アダマイト材、
鍛鋼焼入れ材、黒鉛鋼、球状黒鉛鋳鉄、グレン材等が使
用されている（単体ロール材として使用されるものもあ
る）。また、最近、一部のミルでは、仕上スタンド前段
圧延ロールとして用いられる高クロム鋳鉄ロールをその
まま粗スタンドに用いている例もある。一方、内層材と
しては、強靭性に優れた高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄等が
使用されている。

（発明が解決しようとする問題点）近年薄板圧延においては高品質化、省エネルギー化が指
向されており、圧延条件もより厳しくなってきている。

それ故、外層材として耐摩耗性、耐肌荒性の向上が、内
層材としてはより高い強靭性が要望されるに及んでいる
。

しかしながら、アダマイト材及び前記鋼糸の外層材は硬
度が）ｌｓ５５以下であり、耐スリップ性は良好である
が、耐摩耗性及び耐肌荒性に問題がある。

また、球状黒鉛鋳鉄についてはＨｓ５０〜７５が使用さ
れているところもあるが、耐摩耗性、耐クラツク性に劣
り、更にまた、グレン材については、Ｈｓ６５〜７５を
使用しているところがあるが、耐クラツク性、耐肌荒性
に問題がある。

一方、仕上スタンド前段圧延ロールとして用いられる高
クロム鋳鉄ロールは、圧延材とスリツブし易く圧延材へ
の噛み込みが悪いうえ、疲労クラックを発生し易いとい
う問題がある。

また、内層材としても十分な強靭性が得られていない。

本発明はかかる問題に鑑みなされたものであって、耐ス
リップ性及び耐クラツク性を低下させることなくより優
れた耐摩耗性及び耐肌荒性を有した外層と、強靭性に極
めて優れた内層とからなる複合スリーブを提供すること
を目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、複合スリーブの外層を重量
％でＣ：０．８〜１．２Ｌ　Ｃｒ：１０〜１４χを有す
る特定組成のＨｓ６５〜８０の低Ｃ高クロム鋳鉄で形成
し、一方、内層をＣ：０．３〜１．０χ、Ｎｉ：０．５
〜２．０χ、Ｃｒ：０．５〜３Ｘ、Ｍｏ：０．１〜０．
８χを有する特定組成の特殊鋳鋼材質で形成した。

（実施例）まず、本発明の外層材の成分限定理由について述べる。

以下、単位は重量％である。

Ｃ：Ｏ，ａ〜１．２％Ｃは高硬度の（Ｆｅ、　Ｃｒ）、Ｃｚ型炭化物を安定に
する範囲内でＣｒ含有量とバランスをとりつつ目的とす
るカーバイド量により決定されるが、Ｃが０．８％未満
ではカーバイド量が過少となり耐摩耗性が不足し、一方
１．２％を越えるとカーバイド量が過多となり耐スリッ
プ性、耐肌荒性、耐クラツク性が低下する。

Ｓｉ　：　０．５〜１．２％Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、最低でも
０．５％は含有する必要がある。しかし、Ｓｉはオース
テナイト中のＣの溶解度を下げるので過度の含有は炭化
粗の生成を不十分にして硬度が得難くなると共に、機械
的性質の劣化を招来するので１．２％以下に押える。

Ｍｎ　：　０．５〜１．２％Ｍｎは溶湯の脱酸のため及び有害なＳの除去のために最
低０．５％は必要である。しかし、１．２％を越えると
機械的性質、特に靭性の劣化が著しくなる。

Ｐ　：　０．０３％以下Ｐはロール材質においては少ない程望ましい元素で、材
質の脆化を防止するために０．０３％以下とする。

Ｓ：０．０３％以下ＳもＰと同様に少ない程望ましく、その含有量は脆化防
止のため０．０３％以下にする。

Ｎｉ　：　０．５〜２．０％Ｎｉは焼入性を向上させ積極的に硬度調整を計るために
含有されるもので、その含有量が０．５％未満では充分
な効果がなく、一方２．０％を越えて含有されるとオー
ステナイトを安定化して残留オーステナイトを増加させ
、鋳造後の熱処理による硬度調整を困難にする。

Ｃｒ：１０〜１４％Ｃｒは強靭性と耐摩耗性を向上させるために含有される
が、高硬度の（Ｆｅ　ＳＣｒ　）？Ｃ３型カーバイドを
得るためには、Ｃ含有量とバランスさせる必要がある。

本発明のＣ含有量では、ＣｒｌＯ％未満では前記Ｍ、Ｃ
，型のカーバイドを十分得ることができず、一方、１４
％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Ｍ、Ｃ，型炭化物に比べて硬度が低
いので、充分な耐摩耗性が得られ難くなる。因みに、Ｍ
７Ｃ３型はＨｖ２３００〜２４００、？ｈ３ｃｈ型は■
シ１５００〜１６００である。

Ｍｏ　：　　１．０〜２．５％Ｍｏは焼入れ焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物を安定
にするのに有効であるが、その含有量が１゜０％未満で
はこのような効果がなく、一方、本発明外層材の成分系
（Ｃ：０．８〜１．２χ＋Ｃｒ：１０〜Ｉ４χ）におい
て、Ｈｓ６５〜８０を得るには、２．５％以下で十分で
ある。

本発明に係る外層材は、以上の成分のほか残部Ｆｅおよ
び不可避的に混入した不純物で形成される。

次に、内層材の成分限定理由について述べる。

以下、単位は重量％である。

Ｃ：０．３〜１．０％０％が低すぎると溶融温度を高（する必要がありコスト
的に問題となる。また、外層と内層との０％差が大きく
なれば溶着部に欠陥を発生するおそれがある。以上の理
由から０．３％以上とする。

一方、セメンタイトを形成させずかつ強靭性を付与する
範囲として１．０％以下とする。

Ｓｉ：　０．２〜１．０％外層の場合と同一の理由により０．２％以上１．０％以
下とする。

Ｍｎ　：　０．２〜１．５％ＭｎはＳと結合してＳの悪影響をなくするが、０゜２％
未満ではこの効果はなく、一方１．５％を超えると材質
の強靭性劣化が著しくなる。

ｐ：ｏ、ｔ％以下Ｐは不純元素であり、材質を脆くするため問題を発生し
ない範囲として０．１％以下とする。

ｓ：０．１％以下ＳもＰと同様に不純元素であり、材質を脆くするため、
その影響の少ない範囲として０．１％以下とする。

Ｎｉ：０．５〜３．０％Ｎｉは焼入性を増し強靭性に有効であるが、０．５％未
満ではその効果は殆どな（、一方経済性の面から３．０
％以下に抑える。

Ｃｒ　：　　０．５〜５．０％Ｃｒは焼入性を増し強靭性に有効であるが、０．５％未
満ではその効果は殆どなく、一方５．０％を超えるとチ
ル化して却って脆（なる。

Ｍｏ　：　　０．１〜０．８％ＭｏはＮｔ、Ｃｒと同様に材質の焼入性を増し強靭化に
寄与する。０．１％未満ではその効果が少な（、一方０
．８％を超えると硬くなりすぎて脆くなる。

以上の成分の他に残部実質的にＦｅから内層材質は構成
されるが、内層の品質を向上させるため必要に応じてＦ
ｅの一部に替えて下記の成分の内、一種又は二種以上を
含有することができる。

Ｎｂ：０．１〜０．８％Ｎｂは組織の微細化に寄与し、０．１％未満ではその効
果が少なく、一方０．８％を超えるとその効果は飽和す
るので経済的な面で不利となる。

Ｔｉ、ＡＩ、Ｚｒ　ニ一種又は二種以上の合計が０．２
％以下内層は外層よりも低Ｃ％であるため欠陥が発生し易い。

そのため０．２％以下を添加する。

本発明に係る複合スリーブは、以上説明した成分を含有
する外層と内層とからなるが、材質の強靭性確保及び目
標とする硬度、耐摩耗性、耐肌荒性、耐クラツク性等の
品質を得るために、後述する製造方法により鋳造された
スリーブ素材をオーステナイト域まで昇温する熱処理と
、それに不随して焼戻し、恒温変態、歪取りを目的とし
た共析変態温度以下の熱処理を施す。

即ち、Ｃ含有量の高い高りロムスティールにおいては、
鋳放してマトリクスはオーステナイト組織を呈している
が、耐摩耗性の点でロール材としては適切でない。この
オーステナイト組織をマルテンサイトあるいはベーナイ
ト組織に変えるには、このオーステナイトを不安定化す
る必要がある。

すなわちＡ　（１点以上の温度に保持する事によりマト
リクス中に０１炭化物が析出し、マトリクス中のＣ，Ｃ
ｒ？ｉ度が下がる。Ｃ１炭化物の形態はその保持温度に
より異なり９５０℃以上刃’Ｍ７Ｃ３の形態をとりやす
い。

焼入れ組織を得る為には、−冷却速度はＯＣＴでＰｓ線
と交差しない臨界冷却速度以上が必要である。高クロム
系の場合、比較的遅い冷却でもＰ。

線とは交差しないが、２５０℃／Ｈ，以上の冷却速度は
必要である。また、焼戻しは熱的に安定な組織を得ると
同時に製品硬度とのバランスから４００〜６００°Ｃが
適当である。ま・た、歪取り処理はロールに発生する熱
応力とのバランスで、ロールの残留応力を低減する為、
４００〜６００℃が適当である。

以上の熱処理の結果、外層材の組織はマトリクス゛と共
晶カーバイド゛（Ｍ　７　Ｃ３型）の混合組織となり、
マトリクス組織は析出した２次炭化物（Ｍ７Ｃ３型）と
焼戻しマルテンサイト及びベーナイト組織となり、硬度
がＨｓ６５〜８０となる。

また、前記熱処理により、内層材の組織はパーライトを
主体とし、一部ベーナイトの混合組織となり、引張強度
が８０〜１２０　ｋｇ／ｍｍ２となり、従来のダクタイ
ル鋳鉄の場合（４０〜４５ｋｇ／ｍｍ２）に比べて２倍
以上の強度の向上が図られる。従って、割損に対する抵
抗性が増してアーバーに強固に焼きばめることが可能に
なり、アーバーから大きな圧延トルクを伝達することが
できる。

次に、前記複合スリーブの製造方法について言及する。

一般に、複合スリーブの製造方法としては、遠心力鋳造
法を利用するのが簡便である。

第３図は、外層２及び内層３を共に遠心力鋳造する場合
を示し、第４図は外層２を遠心力鋳造した後、外層の鋳
込まれた金型を直立させ静置鋳型とし、該鋳型に内層鋳
造材を静置鋳造する場合を示す。同図において、５は遠
心力鋳造用金型、６は金型、砂型又は耐火レンガ等で形
成された湯止め用バンド、７は回転ローラ、８は溶湯取
鍋、９は注湯用樋を示す。尚、第３図は、水平方向に回
転軸をもつ遠心力鋳造法（いわゆる横型遠心力鋳造法）
を示しているが、斜め支は垂直方向に回転軸をもつ遠心
力鋳造法（い′わゆる斜め型遠心力鋳造法、立型遠心力
鋳造法）でも製造可能なことは勿論である。また、第４
図の場合には、鋳造後、素材中心部に軸嵌用の孔を形成
することは当然である。

次に、具体的実施例を掲げて説明する。

胴径９００ｍｍ　ｘ胴長２０００ｍｍ　Ｘ肉厚１４０１
の複合スリーブの製造実施例（１）　　第３図の如く、遠心力鋳造用金型をＧ　Ｎｏ
、で１４０に回転させ、第１表に氷す外層材溶湯を鋳込
温度１ｊｏｏ℃で肉厚１０’Ｏｍｍ（４Ｔ　９００ｋｇ
）鋳込んだ。

（２）外層内面が凝固直前乃至直後（外層鋳込から２０
分後）、同表に示す内層材溶湯を鋳込温度１５５０℃で
肉厚４０’ｍｍ（ＩＴ　７００　ｋｇ）鋳込んだ。

（３）完全に凝固した後、型ばらしして複合スリーブ素
材を取り出し、該素材を１０００℃まで昇温して５時間
保持した後、４００℃まで噴霧水冷（２５０’Ｃ／Ｈｒ
）Ｌ、更に５００℃で１５）１ｒ保持後炉冷した。

（４）得られた複合スリーブを機械加工した後、超音波
探傷したところ、外層と内層との境界は冶金学的に溶着
一体化されているのが確認された。

また、胴部表面硬度はＨｓ７３であり、内層強度は引張
強度９３ｋｇ／ｍｍ２、伸び７％で極めて強靭であった
。また、製品の組成を調べた結果を第１表に示す。

第１表注単位重量％、残部実罰嘗ｅ（発明の効果）以上説明した通り、本発明の複合スリーブの外層に係る
低Ｃ高クロム鋳鉄は、Ｃ：０．８〜１．２％と低く押え
ているにも拘らず、十分な（Ｆｅ　、　Ｃｒ）７Ｃ３型
の高硬度カーバイドを晶出させるように他の成分を特定
範囲に規制しているので、耐摩耗性及び耐肌荒性を損な
うことなく、耐スリップ性の向上を図ることができ、更
にカーバイドが過度にならないため、耐クラツク性の向
上をも図ることができる。

また、内層は特定化学組成の特殊鋳鋼で形成したので引
張強度が８０ｋｇ／ｍｍ”以上の高強度にすることがで
き、強靭性に極めて優れ、スリーブの割損抵抗を著しく
向上させることができる。

このように、本発明に係る複合スリーブは、その内層は
強靭性に極めて優れ、一方外層は優れた耐摩耗性、耐肌
荒性を具備すると共に、耐スリップ性、耐クラツク性も
良好であるので、これらの性質が共に要求される圧延分
野、例えばホットストリップミルの粗スタシドに供され
る組立ロールのスリーブとして利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立ロールの要部縦断面図、第２図は複合スリ
ーブの横断面図、第３図は内層の遠心力鋳造状態を示す
遠心力鋳造用鋳型の断面図、第４図は内層の静置鋳造状
態を示す同鋳型の断面図である。１・−複合スリーブ、２−外層、３−内層。第１図第３　図

Claims

【特許請求の範囲】１、圧延使用層である外層と強靭材で形成された内層と
が溶着一体化された複合スリーブにおいて、外層は重量
％で、Ｃ　：０．８〜１．２％　Ｎｉ：０．５〜２．０％Ｓｉ：０．５〜１．２％　Ｃｒ：１０〜１４％Ｍｎ：０．５〜１．２％　Ｍｏ：１．０〜２．５％Ｐ　：０．０３％以下Ｓ　：０．０３％以下残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるＨｓ６５〜８０
の低炭素高クロム鋳鉄材で形成され、内層は重量％で、Ｃ　：０．３〜１．０％　Ｎｉ：０．５〜３．０％Ｓｉ：０．２〜１．０％　Ｃｒ：０．５〜５．０％Ｍｎ：０．２〜１．５％　Ｍｏ：０．１〜０．８％Ｐ　：０．１％以下Ｓ　：０．１％以下残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる強靭性に極めて
優れた特殊鋳鋼で形成されてなることを特徴とする複合
スリーブ。