JPS6330972B2 - - Google Patents

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JPS6330972B2
JPS6330972B2 JP24984183A JP24984183A JPS6330972B2 JP S6330972 B2 JPS6330972 B2 JP S6330972B2 JP 24984183 A JP24984183 A JP 24984183A JP 24984183 A JP24984183 A JP 24984183A JP S6330972 B2 JPS6330972 B2 JP S6330972B2
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JP
Japan
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steel
hardness
round steel
rod
temperature
Prior art date
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Application number
JP24984183A
Other languages
English (en)
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JPS60141832A (ja
Inventor
Takashi Ueno
Junji Nishino
Takeo Harada
Satoshi Sakaguchi
Takeshi Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS6330972B2 publication Critical patent/JPS6330972B2/ja
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は鉄鉱石や銅鉱石などの破砕に用いるロ
ツドミル用丸鋼の製造方法に係わるものである。 (従来技術) ロツドミル用丸鋼とは第1図イに示す如きロツ
ドミル10の内部に数十本装入されてロツドミル
自身を回転させた中に、鉱石などの被破砕物を装
入しロツドミルの回転により第1図ロに示すよう
にロツド1が落下するエネルギーで被破砕物であ
る鉱石等を砕く、径が50〜150mm程度の鋼材のこ
とを云う。この様なロツドミル10は鉄鉱石や銅
鉱石などの鉱石を砕く鉱山などで多量に使用され
ているが、ロツドミル用丸鋼に必要な特性のうち
重要なものは耐摩耗性と耐切損性である。耐摩耗
性については鉱石単位重量当りの摩耗量を少なく
するためにロツドミル用丸鋼として従来より耐摩
耗性の良いものが求められてきた。耐切損性につ
いてはロツドミル内でロツド1とロツド1が衝突
する過程で折損するもので、切損が生じるとロツ
ドミル下部にある被破砕鉱石を搬出するベルトコ
ンベア2上に切損した棒状の破片がつきささつた
り、ベルトコンベアを破断したりして設備故障を
誘発させることとなる。 ロツドミル用丸鋼の耐摩耗性については第2図
に示す如く表面硬度が高ければ高い程耐摩耗性が
良いことが、一般に知られている。このために従
来より耐摩耗性を上げるには、硬度を上げる事が
重要なポイントで、硬度を上げるためには一度熱
間圧延で得られた丸鋼を熱処理したり、又熱処理
した後の硬度を更に上げるために焼入向上元素
(例えばCr、Ni、Mo等の元素)を添加する様な
方法がとられてきた。 熱処理するという方法は一度熱間圧延で得られ
た丸鋼を焼入、焼戻しする方法で、この方法で行
うと適当な硬さと靭性を得るために2度の加熱す
る工程、即ち焼入及び焼戻しがあり、この様な製
造方法では、この熱費用とともに熱処理を行う作
業費が必要でありコスト的に高価となり大量に使
用する鉱石の破砕用の丸鋼として不向であり、ロ
ツドミル用丸鋼の製造コストの低減が従来からの
課題であつた。又、耐摩耗性を考慮して熱処理後
の表面硬度を更に高いものにするために、Cr、
Mo、Ni等の鋼材の焼入性を向上させる元素を加
える方法も用いられているが、これらの元素のみ
で鋼材の焼入性を向上させる場合には、多量に使
用するこれらの元素のコスト分だけ費用がかかり
更に不都合であつた。 (発明の目的) 本発明は以上の如き不都合に鑑みなされたもの
で、一度熱間圧延製造して得られた鋼材を別途熱
処理するのではなく、丸鋼の熱間圧延後の顕熱を
利用して、強制冷却を行つた後、丸鋼内部に残存
する熱を利用して焼入、焼戻しを行う方法で従来
法よりはるかに安価に熱処理を行う方法であり、
耐摩耗性を向上させる上での硬度を合金元素を用
いずに上げることが可能である。 (発明の構成・作用) 本発明の原理を第3図及び第4図に示す。第4
図は丸鋼の熱間圧延ラインを示す。丸鋼は一般に
ビレツトなる角断面の鋼材を加熱炉3で1000〜
1200℃程度に加熱された後、圧延機4にて熱間圧
延が行なわれる。熱間圧延を行つた後の仕上り温
度は温度計7にて計測される。 圧延を完了する温度はAr3変態点以上の鋼材を
オーステナイト組織の領域で完了した後、クーリ
ングトラフ5で強制冷却を行う。これらの温度履
歴を第3図に示す。圧延完了はAr3変態点以上で
かつ出来るだけAr3変態点直上の温度にコントロ
ールすることが肝要である。その理由としてAr3
変態点直上にて加工終了することによりその後の
結晶粒の成長が抑制され、結晶粒の微細化が図れ
るためである。この微細化によりロツド棒鋼に必
要な耐折損性の向上が望める。従つて本発明の鋼
のAr3変態点温度は700℃〜800℃であり、仕上温
度を800℃直上にコントロールする必要がある。 クーリングトラフで強制冷却を行うと表層部の
温度は急冷されるが丸鋼中心部の温度は表層部に
比較し緩冷却となる。クーリングトラフ出側での
鋼材表面温度は200℃以下になる必要がある。そ
の理由として鋼は一般的に鋼種により異なる、あ
る限界時間内にMs(マルテンサイト変態開始温
度)温度まで冷却することによりマルテンサイト
変態を生じる。C=0.8〜1.0%ではMs温度200℃
程度である。従つてマルテンサイト組織を得るた
めには少なくとも表層が200℃以下にする必要が
ある。 クーリングトラフでの強制冷却が短時間に完了
すると丸鋼内部の温度分布が内部は高く、表面は
低くなりここで丸鋼内部からの熱移動が起こつ
て、丸鋼表面の強制急冷された層はクーリングト
ラフ以降の冷却床での徐冷では逆に加熱されるこ
とになる。その鋼材表面の到達する復熱温度は
400℃以上が良い。その理由として一般には鋼は
焼入組織のままでは硬いかもろい。従つてロツド
棒鋼の様な耐折損性が要求されるところに使用す
るためには焼戻しする必要がある。 C=0.8〜1.0%の鋼では焼戻し温度があまり低
いと250℃もろさの領域となり耐折損性に問題が
あるので、その影響をさけるため復熱温度は400
℃以上がよい。 丸鋼表面には焼戻マルテンサイト組織より内径
側には通常得られると同様のフエライトパーライ
ト組織が得られることとなる。 一般に焼戻マルテンサイト組織は硬度も高いば
かりでなく適度の靭性もかね備えており耐摩耗性
は極めて高い。又中心部のフエライトパーライト
組織は硬度は低く耐摩耗性には欠けるがロツド棒
の切損性に対する靭性を確保しロツドミル用丸鋼
としては耐摩耗性とともに切損性を同時に確保で
きることとなる。特にロツドミル用ロツド棒は一
般にある径からある径までの表層部のみを使用
し、ある一定以下の径になつた場合にはその破砕
性が劣化するかもしくは耐切損性が劣化する等の
理由により使用することがないのが通例である。
本発明法を応用した場合には表層部のみを硬くす
ることができ極めて好都合である。表1に本発明
の成分例を示す。 一般にロツドミル用丸鋼としてはSAE1080〜
SAE1095程度の共析鋼付近の炭素鋼は炭素含有
量が高く、圧延後の硬度が高くて鋼材の費用も廉
価なためロツドミル用丸鋼として多く使用され
る。 本発明法も基本的にSAE1080からSAE1095相
当鋼を基本とし、これに焼入性向上元素Cr、Ni、
Mo等をコストが高くない範囲で添加するもので
ある。 Siについては多量に含むと鋼材がもろくなりか
つ介在物もSi含有量に比例して増加するので用途
上問題ない0.5%以下とした。 表2に本発明法によるものと従来法とを比較し
た実施例について表1のカの成分系を用いた例と
表1のケの成分系を用いた例を選んで示してい
る。
【表】
【表】 本発明法によるSAE1095相当鋼の直径方向の
硬度分布を、第5図イに示す。本発明法は丸鋼中
心部の硬度で310(Hv)程度であるのに対し、表
面近傍の硬度の最大のところでは370(Hv)程度
にも達している。この同一チヤージ、同一成分の
SAE1095相当鋼の直径方向の硬度分布も同図に
示すが、硬度分布は直径方向に均一でなだらかで
あり、平均して硬度は300(Hv)程度となる。 本発明法ではほぼ表層10mm程度のところに最大
硬度が現われ中心部に行くに従つて硬度は低下し
て行き、表層20mmのところで硬度分布がほぼ均一
でなだらかとなる。又本発明法と従来法とも中心
部で硬度が高くなつているのは鋼材の中心偏析の
ために炭素等の鋼中成分が濃化しているためと思
われる。 一般にロツドミル用丸鋼では初期使用直径の20
〜30%程度を摩耗するとロツドミルより搬出して
廃棄している。破砕性と切損性が悪くなるといわ
れ特に切損性はロツドミル内での切損は設備事故
につながりやすいが本発明法はほぼ硬度の高いと
ころは直径100mm程度の丸鋼で直径にて30%を占
めるもので、これより内側の鋼材はやわらかい粘
り性質をもつているため、摩耗して消耗する部分
は硬度が高く、それより中心部の摩耗しない鋼材
部はやわらかい性質を持つことが特徴である。 ちなみに第5図イ中の本発明鋼の表層より最大
硬度までが焼戻しマルテンサイト組織、最大硬度
より硬度が一定となる所までの組織はベーナイ
ト、硬度分布のなだなかになつた所から中心まで
はフエライトパーライト鋼組織となつている。こ
のために本法を用いたロツド用丸鋼の表層は熱戻
しマルテンサイトの耐摩耗性にすぐれた組織、内
部はフエライトパーライト組織の靭性のすぐれた
組織の双方をあわせ持つ理想的な組織となる。 又Cr、Ni、Mo等の焼入性を増大させる元素を
少量添加することは極めて有効である。コストが
顕著に高くならない範囲、即ち0.5%以下のCr、
Ni、Moを添加する場合には加えた合金元素の割
には表層の焼戻しマルテンサイト組織の層の厚み
が増大する効果があるので有効である。 第5図ロにSAE1085相当鋼の本発明法の実施
例を示すが、5図イのSAE1095相当鋼と同様で
あるがC量が少ない分だけ表面硬度及び中心硬度
は低下する。組織の分布はほぼSAE1095相当鋼
と同様であるが耐摩耗性ではSAE1095の方が優
れるが切損性はSAE1085の方が優れている。 本発明法によるロツドミル用丸鋼を実際のロツ
ドミルに装入してテストした結果を第6図に示
す。
【表】 長さ5m、直径100mmのロツドミル用丸鋼を同
一チヤージのもので本法で製造したものと従来圧
延法で製造したものの双方を同一のロツドミルに
複数本装入し耐摩耗試験を行つたものである。尚
このロツドミルは塊状の鉄鉱石を砕くためのもの
である。第6図は摩耗していくロツドミル用丸鋼
の摩耗の寸法をデフオルメして示したものである
が、摩耗は両端側に顕著であるがこれは鉄鉱石が
ロツドミルの両側のトラニオンより供給されるた
めに、あたかも食事に用いる箸の如く摩耗して行
く様子が第6図に示されている。第6図で比較す
ると直径100mmの初期径のロツドミル用丸鋼が従
来法では16万ton程度の鉄鉱石破砕で廃棄径に達
しているのに対して本発明法では19万ton程度の
鉄鉱石の破砕で廃棄径に達している。 鉄鉱石破砕量とロツドミル用丸鋼の消耗量の比
較を第7図に示すが、ほぼ本発明法では従来法の
ものより20%程度ロツドミル用丸鋼の寿命が長い
事がわかる。このことは従来1000ton/年使用し
ていたロツドミルが800ton/年で済むことという
事を示している。 (発明の効果) 以上の如く本発明法で製造したロツドミル用丸
鋼は安価なSAE108〜SAE1095クラスの鋼材につ
いて熱間圧延直後の顕熱を利用して適当な強制急
冷と放冷をほどこし表層部に焼戻しマルテンサイ
ト組織及び中心部にフエライトパーライト組織を
得る方法であるが比較的安価な鋼を本発明法では
焼入及び焼戻しを行つた丸鋼と同等の鋼材として
耐摩耗性の向上を計るものであり、鉄鉱石を破砕
する製鉄所並びにロツドミルを多く有する銅鉱山
ではロツドの消耗量が減ることにより破砕コスト
の低減に寄与でき産業上極めて有効と思われる。
【図面の簡単な説明】
第1図はロツドミルの説明図で、イは側面図、
ロは断面図、第2図は耐摩耗性評価値と硬度との
関係を示す図、第3図は本発明の原理を示す説明
図、第4図は丸鋼の熱間圧延ラインの説明図、第
5図イは本発明によるSAE1095相当鋼の直径方
向の硬度分布を示す図、第5図ロは本発明による
SAE1085相当鋼の直径方向の硬度分布を示す図、
第6図は本発明によるロツドミル用丸鋼をロツド
ミルに装入してテストした結果を示す図、第7図
は鉄鉱石破砕量とロツドミル用丸鋼の消耗量の比
較を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で、 C:0.80〜1.00%、 Mn:0.4〜1.8%、 Si:0.5%以下 を含み、さらに Cr:0.5%以下 Ni:0.5%以下 Mo:0.5%以下 の1種又は2種以上を含み、残りがFeと不可避
    不純物から成る組成を有する鋼を、熱間圧延で
    800℃以上の仕上り温度で圧延した後、鋼材表面
    を強制冷却し、少くとも表面温度を200℃以下ま
    で冷却した後、放冷し鋼材内部の熱により表面温
    度を400℃以上まで復熱させる事を特徴とする耐
    摩耗性の優れた熱間圧延丸鋼の製造方法。
JP24984183A 1983-12-29 1983-12-29 耐摩耗性の優れた熱間圧延丸鋼の製造方法 Granted JPS60141832A (ja)

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