JPS632552A - 複合ロ−ルの製造方法 - 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、複合ロールの製造方法に関し、特に筒殻状の
外層がダクタイル鋳鉄で、芯部を構成する内層が特殊鋳
鋼という素材の組合わせにかかる熱間、冷間圧延などに
用いられる複合ロールの製造技術に関しての提案である
。

（従来の技術） 近年、熱間圧延の、連続化や生産性向上などを目脂して
圧延技術が進歩し、それに伴い圧延用ロールも苛酷な条
件下で使われることが多くなり色々と改良が行われてき
た。例えば、連続化に関しては、使用成績向上のために
材質についての検討がなされるようになってきており、
特公昭５９−１１６５７号公報などでは外層には耐摩耗
性や、耐肌荒性。

耐事故性を配慮し高クロム材を採用している。−方、生
産性向上に関しては、圧延機の大型化、高速化で対応し
ているが、それに伴って圧延ロールの強靭化を図るべく
複合ロールが採用されるに至っている。そして、最近で
は、その複合ロールの内層をさらに強靭化する傾向の技
術が提案されており、例えば前記特公昭５９−１１６５
７号や、特公昭５９−２０４１７号は芯材強靭化複合ロ
ールについての提案である。

これらの複合ロールに関する従来技術は、外層材質とし
てチルド鋳鉄、グレン鋳鉄、高クロム材やアダマイトな
どが用いられるのが普通であり、−方芯材材質としては
、強靭性が要求されるが故にダクタイル鋳鉄か黒鉛鋼が
用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、複合ロールに要求される特性を考えた場
合、外層については耐摩耗性に重点をおくとすれば鋳鉄
系が望ましく、また芯材については圧延機モータの大型
化に対応させるために高抗張力性が必要となるから鋼材
料が望ましいと云える。

そこで経済性も考慮し、外層材として従来実績のないダ
クタイル鋳鉄を用い、また芯材に特殊鋳鋼を用いるとい
う組合わせに着目した。

しかしながら、この場合上記組合わせでは、外層ダクタ
イル鋳鉄の凝固開始温度が約１１８０℃になるのに対し
、内層（鋳鋼）の凝固開始温度が約１４８０℃になり、
両者の温度差が大きい上、外層材よりも内層材の方が凝
固開始温度が高くなるので、第１図に示すように内外両
者の境界部に巣が発生しやすいという問題点が観察され
た。

本発明の目的は、かような問題点を克服するのに有利な
複合ロールの製造方法を提案するところにある。

（問題点を解決するための手段） 上述した問題点は、次の事項を要旨構成とする方法；即
ち、先ず遠心鋳造によって中空状外層を形成し、その後
該外層内に芯材溶湯を鋳込んで内層とした複合ロールを
製造する方法において、前記外層材として、Ｃ：　２．
８〜３．７ｗｔ％、Ｓｉ：　１．２〜２．４ｗｔ％、Ｍ
ｎ：０．３〜１．０ｗｔ％、Ｐ：０．１　ｗｔ％以下、
Ｓ：０．０４　　ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．３〜３．０ｗ
ｔ％、Ｃｒ：０．７ｗｔ％以下、Ｍｏ：１．０ｗｔ％以
下、およびＭｇ：　０．０２〜０．１ｗｔ％を含有し残
部がＦｅ及び不可避的不純物からなるダクタイル鋳鉄材
料を用い、これを遠心鋳造して外層とし、また、前記内
層材として、Ｃ：０．５〜１．０ｗｔ％、Ｓｉ：０．３
〜０．８ｗｔ％、Ｍｎ：　０．４〜０．９ｉｖｔ％、Ｎ
ｉ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．５ｗｔ％以下、ＭＯ：０
．４ｗｔ％以下を含有し残部がＦｅ及び不可避的不純物
よりなる特殊鋳鋼を用い、これを前記凝固外層の中空部
内に注入し、前記外層がその中に注入する特殊鋳鋼の溶
湯により１２〜４０ｍｍ溶解し滅厚するタイミングとな
る鋳造条件を採用して両者を合体させることを特徴とす
る複合ロールの製造方法を採用することにより、外・内
層両境界付近に巣の発生が全く見られない複合ロールを
得ることで、確実に克服することができる。

要するに、本発明は外層材溶湯の鋳造後、得られた筒殻
状外層の温度が一定化する領域の長時間側のタイミング
で内層材溶湯の注入を行うことで、外層面の溶は込み代
を１２〜４０ＴＩＩＩ１１にコントロールする鋳造条件
とすることにより、前記巣の発生を悉く阻止するように
した技術である。

（作　用） 本発明の第１の特徴は、外層および内層に用いる材料に
ある。そこで、まず外層材の成分組成を限定した理由に
つき、以下に詳述する。

Ｃ：２．８〜３．７ｗｔ％について、 Ｃは、２．８ｗｔ％（以下は単に「％」で略記する）未
満では黒鉛の量が少なくなり、ダクタイル鋳鉄ロール材
質としての特長が十分に発揮できない。

−方、３．７％を超えて含有させると脆弱となるため、
２．８〜３．７％の範囲に規定する。

Ｓｉ　：　１．２〜２．４％について、Ｓｉは、１．２
％未満では黒鉛の量が少なくなり硬くて脆くなる。−方
、２．４％を超えると黒鉛量が多くなりすぎて軟くなり
耐摩耗性が低下するので、１．２〜２．４％の範囲に規
定する。

Ｍｎ　：　０．３〜１．０％について、Ｍｎは、Ｓの害
を抑えるのに有効であるが、０．３％未満ではその効果
が十分でなく、また１６０％を超えると材質を脆化させ
るので、０．３〜１．０％の範囲に規定する。

ｐ：ｏ、ｘ％以下について、 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、０６１％以下とする。

Ｓ：０．０４％以下について、 Ｓは、黒鉛の球状化を阻害するため低く抑える必要があ
り、０．０４％以下とする。

Ｎｉ　：　０．３〜３．０％について、Ｎｉは、黒鉛化
を促進して基地硬度を上昇させるが、０．３％未満では
その効果が不充分であり、３．０％を超えて含有すると
基地が熱的に不安定なベーナイト、マルテンサイトにな
り易く熱間圧延には適しないので、０．３〜３．０％の
範囲に規定する。

Ｃｒ：０．１％以下について、 Ｃｒは、セメンタイトの晶出を促進する元素であり、０
．７％を超えて含有させるとセメンタイト量が多くなり
、脆くなって好ましくないので、０．７％以下とする。

門ｏ：１．０％以下について、 Ｍｏは、基地硬度を高める効果を有するが、１．０％を
超えると脆くなり、また不経済でもあるので、１．０％
以下とする。

Ｍｇ　：　０．０２〜０．１％について、Ｍｇは、黒鉛
の球状化のために必要な元素であるが、その含有量が０
．０２％以下ではその効果が無く、また０、１％を超え
ると、）１ｇドロス等により鋳造欠陥を発生しやすくな
るので、０．０２〜０．１％の範囲に規定する。

次に内層材とする特殊鋳澗材料の成分限定理由について
説明する。

Ｃ：Ｏ，Ｓ〜１．０％について、 Ｃは、強度及び靭性に関係する元素であるが、０．５％
未満では流動性が悪くなり、内外両層境界部にブローホ
ール等の欠陥が発生しやすくなる。

また、１．０％を超えるとセメンタイトが晶出して靭性
が低下するので、０．５〜１．０％の範囲に規定する。

Ｓｉ　：　０．３〜０．８％について、Ｓｉは、脱酸の
ために０．３％以上が必要であるが、０．８％を超えて
も脱酸効果は飽和して変わらないので、０．３〜０．８
％の範囲に規定する。

Ｍｎ　：　０．４〜０．９％ニツイテ、Ｍｎは、Ｓの害
を抑えるのに有効であるが、０．４％未満ではその効果
が十分でなく、また０、９％を超えると材質を脆化させ
るので、０．４〜０．９％の範囲に規定する。

Ｎｉ：２％以下について、 Ｎｉは、材質を脆くすることなく強靭化させる作用を有
するが、２％を超えると焼きが入りやす（なり、かつ不
経済なので、２％以下とする。

Ｃｒ：０．５％以下について、 Ｃｒは、セメンタイトの晶出を促進する元素であり、０
．５％を超えると靭性が低下するので、０．５％以下と
する。

Ｍｏ：０．４％以下について、 Ｍｏは基地硬度を高める効果を有するが、経済的な観点
より、０．４％以下とする。

次に上記ダクタイル鋳鉄外層材と特殊鋳鋼内層材とを使
って鋳造する方法を説明する。

外層の遠心鋳造後、その中空に内層材を注入するに当っ
ては、外層材と内層材とを完全に溶着させると共に内・
外画層境界附近に巣の発生を皆無にすることが重要であ
る。このことに関して種々研究した結果、上記解決手段
で述べたように先に注入した外層の厚みがその後に注入
する内層溶湯により１２〜４０ｍｍ溶解して滅厚する為
うなタイミングの鋳造条件を採用すればよいことがわか
った。

この点についてさらに第２図を基に詳しく説明する。

凝固後の中空状外層のその内面を溶解させる場合、その
溶は込み深さが１２ｍｍ以下の場合は、欠陥（巣）が内
外両層の境界附近に発生するので下限を１２ｍｍとする
。また熔は込み深さの上限に関しては、とかす厚さが増
加すると内層への外層成分混入過多により内層材質の靭
性低下をもたらし、経済的な意味からも４０ｍｍの限定
が必要である。

発明者の知見によれば、かかる鋳造条件を満足させ得る
場合の幾つかを列挙すると次のとおりである。

ｆｌ）　　外層材溶湯の注入温度、成分によって決まる
凝固温度を１００’Ｃ位上廻る加熱温度を採用して鋳造
する。

（２）外層材溶湯の注入後、内層材溶湯注入までの待機
時間を、第３図のように変化する外層内表面の温度変化
に応じ、例えば、外層がダクタイル鋳鉄系の場合には、
曲線の平行部においてＡの如き長時間側になるように設
定し、境界部で欠陥が発生しないようにする。

（３）内層材溶湯の注入温度を、外層がダクタイル鋳鉄
の場合、外層の擬固温度十約３００°Ｃとなるように鋳
造するのが適当である。

（４）内層への外層材混入率としては２０〜３０％を目
標とするように鋳造する。

このような鋳造条件を採用することにより、内層部はも
とより、内・外画層境界部の機械的性質が著しく向上し
、特に引張強さと衝撃値は著しく向上する。

（実施例） （１）第１表にこの実施例で得られた外層材、内層材の
目標化学組成を示した。外径１０２０ｍｍφ、内径５４
０１１１ＩＩＩφ、長さ２０００ｎｏｎのスリーブロー
ル素材を、外層材溶湯厚１１０ｍｍ、残りを内層材溶湯
とした構成で遠心鋳造した。この時の注入温度は外層材
溶湯が１２７０℃、外層材凝固後の中空部内に注入した
内層材溶湯は１５４０℃で、外層材溶湯を遠心鋳鉄後、
１７分経過してから内層材溶湯を注入した。得られたロ
ールは、凝固後熱処理を施し、機械加工を行ってＨ＠用
ユニバーサルミルの竪ロールに施したが、事故もなく順
調に圧延することができた。なお、機械加工時の調査で
は、外層厚の減少は１９〜２３ｍｍであり、内外両層境
界附近の欠陥は皆無であった。

第１表 （２）第２表に別の実施例における外層材、内層材の目
標化学組成を示した。外径１３７０ｍｍφ、内径５９０
ｍｍφ、長さ２０００ｍｍのスリーブロール素材を外層
材溶湯厚１６０ｍｍ、残りを内層材溶湯とした構成で遠
心鋳造をした。この時の注入温度は、外層材溶湯が１２
６０℃、内層材溶湯は１５５０℃で、外層材溶湯の遠心
鋳造後２２分経過してから外層中空内に内層材溶湯を注
入した。このロールは凝固後熱処理を施し、機械加工を
行って継目無鋼管用ピアシングミルロールに供したが、
事故もなく、順調に圧延することができた。なお、機械
加工時の調査では、外層厚の減少は２４〜２７ｍｍであ
り、内外両層境界附近の欠陥は皆無であった。

第２表 （発明の効果） 本発明によれば、ダクタイル鋳鉄を外層とし、内層を特
殊鋳鋼材料とした複合ロールとすることにより、上記実
施例からも明らかなように強度が向上し、Ｈ形鋼用ユニ
バーサルミルのロールや継目無鋼管用ピアシングミルの
ロールに適用しても割損事故等を招くことなく、使用が
可能となった。

従って、この分野へのダクタイル鋳鉄ロールの実質的な
通用が可能となり、その使用成績を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、外層より内層の方が凝固温度が高い材質の組
合わせの場合の内外両層界附近に欠陥が発生するもよう
を示す説明図、 第２図は、外場の減少厚と境界の欠陥数の関係を示すグ
ラフ、 第３図は、外層内表面の温度変化のもようを示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先ず遠心鋳造によって中空状外層を形成し、その後
   該外層内に芯材溶湯を鋳込んで内層とした複合ロールを
   製造する方法において、 前記外層材として、Ｃ：２．８〜３．７ｗｔ％、Ｓｉ：
   １．２〜２．４ｗｔ％、Ｍｎ：０．３〜１．０ｗｔ％、
   Ｐ：０．１ｗｔ％以下、Ｓ：０．０４ｗｔ％以下、Ｎｉ
   ：０．３〜３．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．７ｗｔ％以下、Ｍ
   ｏ：１．０ｗｔ％以下、およびＭｇ：０．０２〜０．１
   ｗｔ％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からな
   るダクタイル鋳鉄材料を用い、 これを遠心鋳造して外層とし、 また、前記内層材として、Ｃ：０．５〜１．０ｗｔ％、
   Ｓｉ：０．３〜０．８ｗｔ％、Ｍｎ：０．４〜０．９ｗ
   ｔ％、Ｎｉ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．５ｗｔ％以下、
   Ｍｏ：０．４ｗｔ％以下、 を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる特殊
   鋳鋼を用い、 これを前記凝固外層の中空部内に注入し、 前記外層がその中に注入する特殊鋳鋼の溶湯により１２
   〜４０ｍｍ溶解し減厚するタイミングとなる鋳造条件を
   採用して両者を合体させることを特徴とする複合ロール
   の製造方法。