JPS6224807A - ホットランテーブルローラー用複合スリーブ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐腐食性、耐摩耗性及び耐クランク性が要求さ
れる例えばホットランテーブル用組立ローラーの複合ス
リーブに関する。

（従来の技術及びその問題点） 従来、ホットランテーブル用ローラーとして、普通鋼、
普通鋳鉄等で形成された単体ローラーや、Ｃｒ−Ｍｏｔ
ｉｆをスリーブとして、これを強靭材で形成されたアー
バーに焼きばめた組立ローラーが使用されている。

前記ローラーは高温のストリップに接し、また冷却水に
も曝され、強い腐食環境におかれており優れた耐腐食性
が要求され、また、耐摩耗性に対する要求も強い。更に
、組立ローラーの場合では、スリーブに対して耐クラン
ク性（耐割損性）も必要とされる。

パシかしながら、鋳鋼は耐腐食性に劣り、また、普通鋼
、Ｃｒ　−Ｍｏ鋼では耐摩耗性の向上のために硬度を上
げると、靭性が劣化し、残留応力等の要因により耐クラ
ツク性が減じるという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、例えばホ
ットランテーブル用等の組立ローラーのスリーブに要求
される性能、すなわち、耐腐食性、耐摩耗性及び耐クラ
ンク性を兼備した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の本発明の手段は、スリーブを
使用層である外層と内層との２ＷＩ構造とした複合スリ
ーブとし、外層をＣ：Ｑ、３〜１．２％、Ｃｒ：１４〜
２５％を含有したＨｓ７０〜８０の低炭素高クロム鋳鉄
材で形成し、一方、内層をＣ：０．３〜１゜０％、Ｎｉ
　：　０．５〜３．０％、Ｃｒ：　０．５〜７．０％、
Ｍ。

＝０．１〜０．８％を含有した強靭性に極めて優れた特
殊鋳鋼で形成した点にある。

（実施例） 第１図は本発明に係る複合スリーブ１をアーバ−４に焼
きばめた組立ローラーの構造を示し、複合スリーブ１は
同図及び第２図の如く、使用層である外Ｊｉｉ２と強靭
性を有する内層３とが溶着一体化されている。

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：Ｑ、８〜１．２％ Ｃは（Ｆｅ、　Ｃｒ）　２１　Ｃｔｓ型型化化物安定に
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腐食性
が低下し、また耐摩耗性の劣る（Ｆｅ、Ｃｒ）７Ｃ３型
炭化物が生成する。

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
物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二０．５〜１．２％ 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
オーステナイトを安定化し、熱処理変態組熾が得難くな
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：　１４〜２５　％ 耐腐食性に優れかつ適度な硬度を有する（Ｆｅ、Ｃｒ）
ｚｚｃｓ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。本発明に係る外層のＣ含有量で
は、Ｃｒ１４％以下では高硬度ではあるが、耐腐食性に
劣るＭ、Ｃ３型のカーバイドとなり、一方、２５％を越
えて含有するとフェライト−相になりカーバイドの晶出
がなくなる。また、外層のＣｒは内層の溶着一体化に際
し不可避的に内層に混入し内層のＣｒ％を上昇させるが
、内層のＣｒ％を規定範囲内にするためにも、外層のＣ
ｒは２５％以下とされる。尚、カーバイドの硬度は、Ｍ
　２３　Ｃ６型がＨｖ１５００〜１６００、Ｍ、ｃ、、
型がＨｖ２３００〜２４００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
において、Ｉｔｓ　７０〜８０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く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％ ｂ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％を越えると材質の
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は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　：　　０．５〜７．０％ 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７．０％を越えるとチ
ル化して却って脆くなる。

Ｍｏ　：　　０．１〜０．８％ ＭｏはＮｉ、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く、一方０
．８％を越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−１一種又は二種以上
を含有することができる。

Ｎｂ：　　ｏ、ｉ〜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％を越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Ｃによる脱酸の代わりにＴｉ、Ａ　１　＋Ｚｒ
の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、耐腐食性、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、歪取りを目的として共析変態
温度以下の熱処理を施す。

すなわち、Ｃ含有量の高い高りロムスティールは鋳放し
で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
にかえるには、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Ａｃ１点以上の温度比保持する事によ
りマトリクス中にＣｒ炭化物が析出し、マトリクス中の
Ｃ１Ｃｒ濃度が下がる。Ｃｒ炭化物の形態はその保持温
度により異なり、１０００℃〜８００℃がＭ　２．　Ｃ
，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ＣＣＴ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Ｐｓ線とは交差
しないが、２５０℃／Ｈｒ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℃が適当であ
る。また、歪取り熱処理は、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の組織は、マトリクスと共晶カ
ーバイド（Ｍ　２３　Ｃｔ−型）の混合組織となリ、マ
トリクス組織は、析出した２次炭化物（Ｍ２３Ｃ６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Ｈｓ７０〜８０となる。

また、前記熱処理により、内層の組織は、パーライト組
織を主体とし一部ベーナイト組織の混合組織となり、引
張強度が８０〜１２０ｋｇ／ｎｕｎ２となり、従来のク
リタイル鋳鉄の場合（４０〜４５ｋｇ／ｍｍ２）に比べ
て２倍以上の強度の向上が図られる。従っ、で、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ｉｉ２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ｉｉ２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、該鋳型の内
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は回転ローラー、８は
ＩＱ？ｉｋ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持つ遠心力鋳造法（いわゆる横型遠
心力鋳造法）を示しているが、斜め又は垂直方向に回転
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３１０鶴×胴長１８００ｍｘ肉厚８０ｍ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ＧＮＯで１４
０に回転させ、第１表に示す外層材溶湯を鋳込温度１４
００℃で肉厚４０ｎ＋　（５００ｋｇ）鋳込んだ。

（２）外層内面が凝固直前乃至直後（外層鋳込から６分
後）、同表に示す内層材溶湯を鋳込温度１５５０℃で肉
厚４０鶴（３６０ｋｇ）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９００℃まで昇温して５時間保
持した後、４００℃まで噴霧水冷（５００℃／、Ｈｒ）
　シ、更に５００℃で１５Ｈｒ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１０２ｋｇ／ｍｍ２、伸び７％で極めて強靭であっ
た。また、製品の組成を稠べた結果を第１表に示す。

第１表 注、　単位重量％、残部実質的にＦｅ （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％と低く押さ
ているもに拘らず、十分な（Ｆｅ、　Ｃｒ）２３Ｃ６型
の耐腐食性に優れた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、耐摩耗性を損なう
ことなく、耐腐食性の付与及びマトリクス組織の耐酸化
性の向上を図ることができ、更にカーバイドが過多にな
らないため、耐腐食性及び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８０　ｋｉｒ　／　ｍｍ　２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を具備
すると共に、耐腐食性、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
トランテーブルに供される組立ローラーのスリーブとし
て利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立ローラーの要部縦断面図、第２図は複合ス
リーブの横断面図１．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。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社第１図 第２面 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、使用層である外層と強靭性に優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：１４〜２５％ 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りかつＨｓ７０〜
   ８０を有する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：０．５〜７．０％ 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。