KR100254920B1

KR100254920B1 - 열간압연용 로울외층재 및 열간압연용 로울의 제조방법

Info

Publication number: KR100254920B1
Application number: KR1019950017420A
Authority: KR
Inventors: 겐지 이찌노; 고세끼도모야; 요시다까 사와
Original assignee: 에모또 간지; 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 2000-05-01
Also published as: CN1069234C; EP0698670B1; DE69504613T2; BR9503008A; KR960000349A; EP0698670A1; JP2841276B2; CN1133758A; US5839495A; ES2121265T3; US5674171A; DE69504613D1; JPH0873977A

Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 열간압연용로울외층재 및 열간압연용로울의 제조방법에 관한 것이다.

2.발명이 해결하려고하는 기술적과제

본 발명은 로울내부에 결함이없고 그것에의해 로울의 사용중의 절단손상 사고를 방지할 수 있는 열간압연용로울의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로하는 것이다.

3.발명의 해결방법의 요지

중량비로, C : 2.5∼4.O%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼15%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족시키고,

10.5(%)6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)2ㆍCr(%)-2(%)…(1)

잔여부로서 Fe 및 불가피적불순물로된 로울외층재를 갖는 열간압연용로울.

4.발명의 중요한용도

본 발명은 내표면거칠음성 및 내마모성을 겸비하고 또한 제조시 또는 압연사용시에 절단손상등의 사고가없는 열간압연용로울외층재 및 열간압연용로울의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열간압연용 로울외층재 및 열간압연용 로울의 제조방법

제1도는 C, V, Nb의 관계와 마찰계수와의 상관관계를 나타내는 선도.

제2도는 C, V, Nb, Cr의 관계와 마찰량과의 상관관계를 나타내는 선도.

제3도는 주조시의 중간층의 C첨가량이 경계결함에 미치는 영향을 나타내는 선도.

제4도는 피로에 의해 생기는 탄화물의 균열발생개수와 Mo, Cr량의 관계를 나타내는 선도.

제5도는 Mo/Cr비가 균열발생에 미치는 영향을 나타내는 선도.

제6도는 본발명의 로울과 종래기술의 로울을 압연하중에 대해 비교한 막대그래프.

제7도는 본발명의 로울과 종래기술의 로울을 내마모도에 대해 비교한 막대그래프.

본발명은 내표면거칠음성 및 내마모성을 겸비하고 또한 제조시나 압연사용시에 절단손상 등의 사고가 없는 열간압연용로울외층재 및 열간압연용로울의 제조방법에 관한 것이다.

열연강판은 연속주조 혹은 분괴에의해제조된 130∼300mm두께정도의 슬랩(slab)을 가열로로서 가열하여 혹은 열편인채로 받아서 조압연기 및 끝마무리압연기로서 열간압연해서 1.0∼25mm두께정도의 스트립(strip)으로해서 코일러(coiller)로 코일에 권취하여 냉각후 각종 조정라인에서 조정처리를 하여 제조한다.

종래에 끝마무리압연기의 워크로울의 외층재는 고Cr주철, 애더마이트 및 Ni글렌주철 등이 사용되어왔다.

또 워크로울의 내층재는 강인성이 양호한 회주철(gray cast iron)또는 연성주철이 사용되어왔다.

그리고 이들 외층재와 내층재를 주로해서 원심력주조해서 제조한 복합로울이 사용되어왔다.

그러나 압연조건의 가혹화 및 압연에있어서의 생산성향상등의 요구등으로부터 더한층의 내마모성을구비한 압연용로울의 제공이 요구되어왔다.

이와같은 상황으로부터 예를들면 일본국 특허공개공보 특개소 60-124407호 특개소 61-177355호에는 종래의 원심력주조로울의 외층재로서 고V주철을 사용하는 것이 제안되어있다.

그러나 일반적으로는 원심력주조로울의 외층재로서 고V주철을 사용하면 비중이적은 V탄화물이 원심분리되어 로울외층재내의 특성이 두께방향에서 불균일하게되는 결점이있고 그 때문에 미국특허 5,316,596호 일본국 특개평 4-365836, 특개평 5-1350호, 특개평 5-339673호와같이 Nb를 복합첨가하므로서 편석을 방지하는방법도 제안되어있다.

즉 Nb가 V와 복합탄화물을 형성하여 V단독의 탄화물(비중 5.77)보다도 비중이 크게되어서 모체용탕의 비중(7.0)에 근접하기 때문에 초기결정의 탄화물의 편석이 적게되는 것을 발견하여 Nb/V의 비를 2.0이상으로 취하고 다시 또 공정(共晶)탄화물의 편석을 방지하기위해 W를 기본적으로 첨가하지 않는 것이 제안되어있다.

그러나 본발명자의 발견에 의하면 상술한바와같은 고V 혹은 고V-Nb재로된 로울외층재는 내마모성을 현저히 향상시키는 점에서는 유리하지만 압연중에 경질인 V탄환물이나 Nb탄화물(MC 탄화물)이 로울표면에 돌출부를 형성하고 이것이 못역할을 하여 피압연재와 로울표면의 마찰계수를 증대시킨다.

그 결과로서 이와같은 외층재를 구비한 로울에서는,

(a) 압연하중이 과대하게 된다.

(b) 마찰발열에 의해 피압연재 표면에 2차스케일(scale)이 생성되고 피압연재의 표면거칠음을 일으킨다.

(c) 고압하 압연에서는 마찰발열이 과대하게되어 로울표면이 손상되고 피압연재의 표면거칠음을 일으킨다는 문제가 발생하게되었다.

한편 로울의 내마모성이 향상되었기 때문에 로울교체전까지 로울의 사용 수명이 증대하여 그 때문에 로울표면이 표면 바로아래서의 피로에 따른 로울파손(이하 “밴딩(banding”)이라 칭한다)같은 새로운 문제도 발생하게되었다.

또한 상기한 (a)∼(c)의 문제는 상기한 로울을 열간압연끝마무리 전단압연기등 열적부하가 큰 환경에서 사용된 경우에 현저히 나타난다.

또 로울의 내마모성향상에 수반하여 로울에 걸리는 부하가 증대하여 그 때문에 로울제조중에 발생한 근소한 결함을 기점으로해서 로울절단 손상사고를 일으키는 경우도 있었다.

따라서 본발명은 외층재는 종래와 마찬가지로 내마모성이 우수하면서 마찰계수가 낮고 이것에 의해 상기한 (a)∼(c)의 문제를 해결하는 것을 목적으로하는 것이다.

다시또 본발명은 로울내부에 결함이 없고 그것에의해 로울사용중 절단손상사고를 방지할 수 있는 열간압연용로울의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로하는 것이다.

본발명은 기본적으로는 중량비로, C : 2.5∼4.0%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼15%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족하고,

10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)…(1)

잔여부인 Fe 및 불가피한 불순물로된 열간압연료용로울 외층재이다.

또 본발명은 중량비로, C : 2.5∼4.0%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼12%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족하고,

10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)…(1)

잔여부인 Fe 및 불가피한 불순물로된 외층재를 원심력주조하고 계속해서 C : 0.5%이상을 함유하는 흑연강으로된 중간층재를 원심력주조하고, 다시또 구상흑연주철, 편상흑연주철, 혹은 흑연강 등으로된 축재료를 주조하는 것을 포함하는 열간압연용로울의 제조방법에 있어서, 상기한 중간층재가 하기(2)식을 만족하는 C의 양을 갖도록 주조되는 것을 특징으로한 로울의 제조방법에 관한 것이다.

C(중간층)≥2.0-0.5(C-0.2V-0.11Nb)(외층) …(2)

본 발명의 기타의 사항은 본발명의 상세한설명 및 특허청구범위에 의해 명백해질 것이다.

(A) 본발명의 기본사상

우선 본발명의 기본적인 기술사상을 설명한다.

고V 혹은 고V-Vb로울 외층재의 경우 조직은 입자상탄화물(주로 V, Nb탄화물) 공정탄화물(주로 Cr, Mo, Fe탄화물)의 기초재료로 분류된다.

압연중에는 경도가 낮은 기초재료가 선택적으로 마모되고 경도가 높은 입자상탄화물, 공정탄화물이 돌출되어 있다.

입자상탄화물이 형상으로인해 돌기역할을 하기 때문에, 또한 구조 대부분이 점유하는 매트릭스와 공정탄화물간에 쇼울더(접합면)가 생기기 때문에 마찰계수 증가가 일어난다.

열간압연에서의 압연하중 과대화나 피압연재 표면의 2차스케일 생성을 방지해서 피압연재의 표면거칠음 발생을 차단하려면, 입자상탄화물의 양과 형상을 변경하든가 입자상탄화물과 그이외의 부분과의 쇼울더를 적게해서 마찰력을 저하시키는것을 고려하면된다.

최고경도의 공정탄화물이 함유된 로울외층재의 조직속에 제2의 경도를 가진 공정탄화물을 생성할 수 있다. 따라서, 로울외층재의 조직중에 공정탄화물을 증가시켜 공정탄화물 및 그 이외부분 사이의 쇼울더를 축소하여 로울외층재의 마찰계수를 저하시킬 수 있다.

또 로울표층부의 피로를 저감시키고 밴딩을 억제하기 위해서는 입자상탄화물, 공정탄화물 및 기초재료조직을 강화하는것이 유효하다고 생각된다.

따라서 로울에 첨가하는 적절한 합금원소량을 증대시키면 고용화 혹은 석출현상에 의해 내피로성(밴딩내성)을 개선하는 것이 가능하다고 생각된다.

또한 본 발명의 로울은 특히 열간끝마무리전단에 사용하는 것이 아주적당하다.

이때 열간끝마무리전단이란 압연기의 전체 스탠드(stand)가 n 스탠드인때 제1 스탠드부터 제n/2스탠드(n이 기수인때에는 제[n/2+0.5]스탠드)까지로서 일반적으로는 스탠드출구측에서의 판의 온도가 850∼900℃, 끝마무리스탠드에 들어가기전의 판의 두께를 기준으로한 전체의 압하율 85∼90℃까지의 압연을 행하는 로울군을 지칭한다.

(B)본발명의 로울외층재의 조성

본발명에 있어서의 로울외층재의 조성은 다음과같이 결정된다.

* C : 2.5∼4.0℃

C는 로울외층재의 내마모성을 향상시키기위한 단단한 탄화물형성에 필수의 원소이다.

2.5%미만에서는 탄화물량이 부족해서 내마모성이 떨어짐과 동시에 마찰계수도 증대해서 표면거칠음의 원인이 된다.

한편 4.0%를 초과하면 마찰계수저감효과 및 내마모성이 떨어진다.

또한 아주적당한 범위는 2.8∼3.5%이다.

*Si : 3.0%이하

Si는 탈산제 및 주조성의 확보를 위해 적당량 첨가한다.

그러나 3.0%를 초과하면 효과의 포화상태가 된다.

따라서 상한을 3.0%로 한다.

또한 아주적당한범위는 0.1∼1.5%이다.

*Mn : 3.0%이하

Mn은 S를 MnS로서 제거하고 조직강화를 위해 첨가하는 것이 바람직하다.

그러나 3.0%를 초과하면 효과의 포화상태가 된다.

따라서 상한을 3.0%로 한다.

또한 아주적당한 범위는 1.0∼1.2%이다.

*Cr : 6.0∼20%

Cr은 강인성 공정탄화물을 형성하고 내마모성을 향상시킨다.

또 기초재료중에 고용화(solid-solution)하여 기초재료조직을 강화해서 피로특성을 개선함과 동시에 로울의 산화물층 접착성을 향상시키기 때문에 중요하고 또한 필요한원소로서 6.0%이상 첨가하지만 20%를 초과하면 내마모성효과의 포화 및 내배소서의 열화 현상 때문에 상한을 20%로 한다.

또한 아주적당한 범위는 8.0∼20%이다.

*Mo : 2.0∼15%

Mo은 Cr과 마찬가지로 탄화물을 형성해서 내마모성의 향상에 유효함과 동시에 탄화물중에 농축화해서 탄화물을 강화한다.

또 밴딩내성이 높아진다.

이 효과를 얻기위해서는 2.0%이상 필요하지만 15%를 초과하면 효과의 포화현상이 생기기 때문에 15%를 초과할 필요는없다.

제4도에 2원반의 활강접촉방식으로 전동피로시험을 행한후의 시료표면의 피로균열발생 개수와 Mo, Cr량의 관계를 나타낸다.

Mo가 2.0%를 초과하면 균열개수가 반감하고 약 15%까지는 Mo량이 많아질수록 균열개수가 감소함으로써 Mo의 효과가 명백해진다.

또 Cr이 많은쪽이 효과가 큰 것도 나타내고 있다.

본발명에 있어서의 Mo의 아주적당한 범위는 3∼12%이다.

*Mo/Cr비 : 0.25이상

밴딩내성의 관점에서, Mo/Cr비의 아주적당한 범위가 존재한다.

제5도는 제4도에 나타낸 결과를 가로축에 Mo/Cr비를 취해서 정리한 것이다.

이도면으로부터 Mo/Cr비를 0.25이상으로 하므로서 균열발생개수가 현저히 감소하고 0.3∼1.0의 범위에서 최소로 되는 것을 알 수 있다.

따라서 굽힘방지를 위해서는 Mo/Cr비를 0.25이상 바람직하게는 0.3∼1.0으로하는 것이 좋다.

*Ni : 1.0%이하

Ni는 담금질성을 향상시키기 때문에 담금질시의 조작범위가 넓어지는 장점이 있다. 로울직경이 클 때 Ni 첨가가 더욱 유리하다.

따라서 필요할 때만 첨가된다. 단 1.0%를 초과하면 잔류γ등이 존재하여 불안정조직을 형성하기 때문에 바람직하지않고 상한을 1.0%로한다.

*W : 1.0%이하

W는 C와 결합해서 경질의 탄화물을 형성하지만 본발명에있어서는 W를 첨가해도 로울의 내마모성, 대표면거칠음성(마찰계수의 감소)등에 영향을 미치지 않는다.

또 1.0%를 초과함유하면 탄화물의 편석이 촉진되고 (원심주조시에는 다시 또 편석이 현저하게 된다)내마모성과 내표면거칠음성이 열화된다.

따라서 본 발명에서 W를 모든 경우에 첨가할 필요는 없지만 로울의 사용 조건등에 따라 첨가될 때라도 1.0%이하로 할필요가있다.

*Co : 5%이하

Co는 고온시 조직을 안정화시키며 필요에따라 첨가한다.

단 본발명의 로울의 내마모성, 내표면거칠음성을 향상시키는 효과는 적다. 따라서, 경제성의 관점에서 상한을 5%로한다.

*V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%

V는 내마모성의 향상에 가장 유효한 단단한 MC 또는 M₄C₃탄화물을 형성하기위한 필수원소로서 그 효과를 발휘시키기 위해서는 3.0%이상 필요하지만 10.0%를 초과하면 그 효과가 포화함과 동시에 용해시의 V합금의 용해 불량등의 제조상의 문제를 발생시키기 때문에 상한을 10.0%로한다.

또한 그 아주 적당한 범위는 4.0∼7.0%이다.

V와 마찬가지로 Nb도 내마모성에 유효한 단단한 MC형탄화물을 형성하고 동시에 V탄화물의 편석을 억제해서 원심주조시에도 MC형탄화물이 균일하게 분산된 외층을 얻을수 있다. 효과를 발휘하기 위해서는 0.6%이상 필요하지만 5.0%를 초과하면 그효과가 포화함과 동시에 용해시의 Nb합금의 용해불량등의 제조상의 문제를 발생시키기 때문에 상한을 5.0%로한다.

또 Nb 및 V는 단독 첨가로서는 거칠고 큰 괴상탄화물 혹은 수지상탄화물이되어 내마모성이 현저하게 열화하므로 Nb와 V는 반드시 V와 병용할필요가있다.

Nb의 아주적당한 범위는 1.0∼3.0%이다.

변수 : 10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)

본발명의 가장 큰 특징중 하나는 상기식을 만족시키므로서 우수한 내마모성과 내표면거칠음성을 겸비한 로울이 얻어지는 점이다.

통상 고V-Nb로울은 경질의 V(Nb)C를 형성하므로서 내마모성이 현저히 증대하지만 그 결과 마찰계수가 증대해서 판이 표면거칠음을 일으켜 제품에 중대한 문제를 미치게되었다.

여기서 V와 Nb에 의해 소비되는 C량을 산정한 식,

[6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)]

을 도출함과 동시에 이식과 C의 총첨가량과의 관계를 구하여 마찰계수와의 상관관계를 조사한결과 제1도를 얻을 수 있었다.

즉 고V-Nb계 조성에 있어서 열간압연끝마무리 전단용으로서도 아주적당한 고Cr주철과 동등한 마찰계수(약 0.28)를 얻기위해서는 식[10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)]를 만족시킬 필요가 있음이 평백하다.

한편 상기식을 만족시킨경우에 있어서 Cr량이 적어지면 내마모성과 내피로성이 현저히 기하하는 현상이 확인되었다.

본 발명인은 상기식을 만족시키는 조성일 경우 공정탄화물이 다량으로 형성되지만 Cr량이 적은 경우에는 공정탄화물중에 분배되는 Cr량이 저감되어서 내마모성이 열화한다고 가정하고, 6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)와 Cr량의 관계를 구하여 마모량과의 상관관계을 조사한결과 제2도가 얻어졌다.

즉 10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)를 만족시키고 마찰계수를 저감시킨 경우, 다음과 같은 식;

6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)

을 만족하여 내마모성이 우수한 로울을 얻을 수 있음이 명배해졌다.

이상에의해 우수한 내마모성, 내표면거칠음성을 겸비한 고V-Nb로울을 얻기위해서는,

10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)를 만족시키기는 조성이 되어야만 한다.

또한 제1도, 제2도, 제4도는 실시예의 결과에 기초한 것이다.

(C) 다음에 본발명의 중간층 주조에 있어서 중간층재와 C량을 한정하는 의미에 대해 설명한다.

복합3층로울에서는 그 외층/중간층경계부 및 중간층/내층경계부가 야금처리에 의해 접합되므로 그 경계부에 내부수축등의 결함을 발생시키지않게 할 필요가 있다.

경계부결함의 유무는 로울외면에서 초음파탐지에 의해 조사할 수가 있으나, 절단손상로울이나 무절단손상로울 등은 절단해서 조사한다. 절단손상로울의 외층/중간층경계부에 수축결함이 존재하는 것을 알았다.

경계부의 내부수축은 다음과같은 메카니즘으로 발생한다.

원심주조에서는 냉각된 금형에 대해 우선 외층을 주조한다.

금형에 접하는 외측으로부터 응고가 진행되고 외층전체가 일단 응고한후에 중간층을 주조한다.

주조된 중간층은 외층내면을 일부 재용해시키며, 그후 금형 및 외층을 통한 냉각에 의해 외층 및 중간층(외층성분이 재용해로 혼입되어있다)이 응고된다.

이때 외층의 융점이 중간층의 융점보다도 높든가 동일하면 금형에 가까운 외면에서부터 내면쪽으로 순차응고 진행될 것임이 명백하다.

그러나 외층의 융점이 중간층의 융점보다도 낮은 경우 중간층이 먼저 응고하고 그후 외층/중간층경계부의 외층에 가까운부분이 응고하는 경우가있다.

이때 외층의 응고수축율에 따라 내부수축이 일어난다.

본 발명은 원심력주조(140G)로 외층과 계속해서 중간층을 주조하고 다시 또 축재료(내층;구상흑연주철)를 정치주조한후 외표면으로부터 외층과 중간층의 초음파탐지에 의해 내층과 중간층의 경계결함의 유무를 조사했다.

제3도로부터 경계결함 문제가 실질적으로 없는 범위는,

C(중간층)≥-0.5(C-O.2V-0.11Nb)(외층)+2.0 …(2)

인 것이 명백해졌다.

또한 상기한 (2)식의 중간층의 C농도는 주조시의 값이며 외층을 재용해시켜 혼입된 부분은 포함하지 않는다.

또 상기한 (2)식의 외층의 C, V, Nb의 온도는 주조시의 값이며 제조후 외층으로서 확인할 수 있는 부분의 그것과 동등하다.

또 제3도에서 경계부의 공극결함 유무는 로울외층과 중간층의 경계부의 초음파탐지결과로부터 다음과같이 초음파탐지지수를 구하여 판정한 것이다.

초음파탐지결함지수는 초음파탐지로 확인된 결함총면적에 표준결함시료에 대한 반사에코우-피이크비(echo-peak)를 곱하여 합한것이며 반사 에코우-피이크비 0.2이상을 「경계부공극결함있음」으로서 취급했다.

이것은 로울 외층/중간층 경계부의 초음파탐지시 행하면 결함없는 경계부분에서도 외층/중간층의 조직차에 기인하는 반사에코우가 0.15정도는 있기 때문이다.

또 반사에코우-피이크를 구하는 표준결함시료는 두께 100mm의 C : 4.2%, Si : 0.5%, Mn : 0.5%, Cr : 7.2%, Mo : 3.1%, V : 6.0%, Nb : 2.2%로 된 것으로 두께방향 50mm의 위치에 2mm의 결함을 넣은 것이다.

또 중간층의 C함유량은 상기한 한정식에 관계없이 0.5%이상인 것이 바람직하다.

0.5%미만의 경우 용탕의 점도가 높고 원심주조시에 금형내부에 균등히 탕이 회전되지않고 개소마다의 외층의 용해량에 변동이 지나치게커서 로울로서의 사용층이 확보될수 없기 때문이다.

[실시예 1]

표 1에 나타내는 화학조성의 로울외층재와 같은 시료를 제조하여 1000℃로 담금질, 550℃로 조질(tempering)처리를 행하여 시험재료를 제조했다.

마모시험은 Ф50×10의 시험편과 Ф109×15의 상대재료에 대한 2원반 활강 마모방식이다. 시험편을 800rpm으로 회전시켰으며, 시험재료를 수냉처리하는 동안 900℃로 가열한 상대재료에 상기 시험재료를 하중 100kgf로 압축접촉시킨다.

시험편의 표면손상을 증대시키고 동시에 마찰계수의 상대평가를 가능하게 하기위해 활강율을 14.2%로해서 120분간 시험을 행하여 마모감량과 평균마찰계수를 조사했다.

마모시험결과를 표 2에 나타낸다.

본발명의 한정식,

10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)

을 만족하지 않는 B1∼B8의 시료는 마찰계수가 고Cr주철에 비해 약 30%이나 높고 압연로울에 사용한 경우 압연가중이 증대하기 때문에 판의 표면거칠음이 문제가된다.

또 본발명의 한정식

6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)

을 만족하지 않는 D1∼D5의 시료는 내마모성이 현저히 저하하고 있다.

이들 비교재료에 대조적으로 본발명재료는 마찰계수가 고Cr주철과 동등하고더구나 내마모성은 고Cr주철의 7배를 나타내고 있다.

또한 재료 C1, C2는 W의 함유범위를 벗어난 비교예, 재료C3는 Nb의 함유량을 벗어난 비교예로서 어느것이나 내마모성이 현저히 열화하는 것이 명백하다.

즉 본발명에 의하면 외층재의 성분을 최적화하고 C, Cr, V, Nb량을 상호한정하므로서 내마모성이 우수하고 마찰계수가 낮고 또한 내표면거칠음성이 우수한 열간압연끝마무리전단에 사용해도 아주 적당한 열간압연용로울 외층재를 얻을수가 있다.

[실시예 2]

원심주조(140G)로서 외층재(두께 100mm) 및 중간층재(두께 40mm)를 주조하여 그후 다시또 내층재를 정치주조로서 동체직경 800mm, 동체길이 2,400mm의 복합로울을 제조했다. 외층재 및 중간재으 조성을 표 3에 나타낸다. 또한 내층재로서는 어느것이나 구상흑연주철을 주조했다.

표 4에 각 로울의 경계부공극결함지수를 나타낸다.

여기서 G1∼G6은 (2)의 한정식을 벗어난 비교예이다.

C(중간층)≥2.0-0.5(C-O.2V-0.11Nb)(외층)

이들 로울은 어느것이나 초음파탐지결함지수가 높고 그중 D2, D5 의 로울이 제조시 균열손상되고, 또한 G2∼G5의 로울이 열처리시에 균열손상되었다. 따라서, G1∼G5의 로울은 압연사용시에 사고의 위험이 있다고 판단되어 사용을 중지했다.

이상의 결과를 정리하면 전술한 제3도와 같이되고 중간층재의 C함량은 C≥2.0-0.5(C-O.2V-0.11Nb)(외층재의 성분)으로 한정함으로써 로울내부에 결함이 없는 열간압연용로울을 제조할수있음을 발견했다.

[실시예 3]

표 5에 나타내는 화학조성의 로울외층재와 같은 시료를 제조하여 1000℃로 담금질, 550℃로 조질처리를 행하여 시험편을 제작했다.

마모시험은 Ф190×15의 상대재료와 Ф50×10의 시험편을 사용한 2원반 활강접촉방식에 따른다. 이 시험은 시험편을 800rpm으로 회전시켜 14.2%의 활강율로 200분간 실행하였으며, 시험재료를 수냉처리하는 동안 800℃로 가열한 상대재료에 상기 시험재료를 하중 130kgf로 압축접촉시킨다. 시험종료후의 시험편표면을 SEM관찰하여 탄화물의 균열발생개수를 조사했다.

균열발생개수와 Mo, Cr량의 관계를 제4도에 나타낸다.

균열발생개수는 Mo량이 2%이상이 되면 반감하고 약15%까지는 Mo량이 많아질수록 균열수가 감소하고 있다.

또 7% Cr재료보다도 9% Cr재료쪽이 균열발생개수가 적으므로 Cr량의 효과도 확인할 수 있다. 또한 탄화물이 균열은 시험중의 전동피로나 열피로와 활강응력의 상승작용에의해 발생한다.

따라서, 실제압연시 로울표면의 피로를 모방한 본 실험에서 얻어진 결과는 본발명재료의 탁월한 밴딩내성을 확인할 수 있음이 명백하다.

[실시예 4]

표 3에 나타낸 복합로울에 있어서 본발명의 F3, F4 및 비교예의 G6에 대해서 1050℃로 담금질하고 그후 550℃로 조질처리를 행하는 열처리방식을 실제의 열간압연기의 끝마무리전단스탠드(제2스탠드)에 사용했다.

그결과 본발명의 로울인 F3, F4는 제6도에 나타내는바와 같이 종래로울의 고Cr주철에 필적하는 압연가중이 얻어짐과 동시에 제7도에 나타내는바와 같이 고Cr주철의 6배이상의 내마모성이 실제압연에서 확인되었다.

또한 G6은 외층성분이 6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)=6.29로 한정범위를 벗어나는 비교재이며 압연하중이 고Cr주철로울 보다도 약 20%증가해서 피압연재의 표면거칠음이 발생했다.

또 내마모성도 본발명재료에 비해 떨어졌다.

이상과같이 본발명에 의해 생산성, 경제성이 우수한 원심력주조방법에 의해 열간압연용로울을 제조하는때에 외층의 내마모성이 현저히 우수하고 또한 마찰계수가 낮도, 내표면거칠음성이 우수하고, 동시에 밴딩내성도 우수하고 또한 제조 및 압연시 절단손상사고의 가능성이 대단히 적은 열간압연용로울을 얻을수가 있다.

[표 1a]

[표 1b]

[표 2a]

[표 2b]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

Claims

중량비로, C : 2.5∼4.O%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼15%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족하고,

10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)…(1)

잔여부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하는 로울외층재를 갖는 열간압연용로울.
제1항에 있어서, 로울외층재가 Si : 0.1∼1.5%, Mn : 0.1∼1.2%를 함유하는 로울외층재를 갖는 열간압연용로울.
제2항에 있어서, 로울외층재가 다시또 W : 1.0%이하, Co : 5.0%이하, Ni : 1.0%이하의 1종 또는 2종을 함유하는 로울외층재를 갖는 열간압연용로울.
제1항, 제2항 및 제3항중 어느 한 항에 있어서, 로울외층재의 Mo/Cr 비가 0.25이상인 로울외층재를 갖는 열간압연용로울.
중량비로, C : 2.5∼4.O%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼15%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족하고, 10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)…(1)

잔여부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하는 것으로된 열간압연용로울 외층재.
제5항에 있어서, Si : 0.1∼1.5%, Mn : 0.1∼1.2%인 열간압연용로울외층재.
제6항에 있어서, W : 1.0%이하, Co : 5.0%이하, Ni : 1.0%이하의 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로하는 열간압연용로울외층재.
제5항, 제6항 및 제7항중 어느 한 항에 있어서, Mo/Cr 비가 0.25이상인 열간압연용로울외층재.
중량비로, C : 2.5∼4.O%, Cr : 6.0∼20%, Mo : 2.0∼15%, V : 3.0∼10.0%, Nb : 0.6∼5.0%, Si : 3.0%이하, Mn : 3.0% 이하를 함유하고 또한 하기(1)식을 만족하고, 10.5(%)≤6.5ㆍC(%)-1.3ㆍV(%)-0.7ㆍNb(%)≤2ㆍCr(%)-2(%)…(1) 잔여부로서 Fe 및 불가피한 불순물을 함유하는 열간압연용로울 외층재를 원심력주조하고, 계속해서 C : 0.5%이상을 함유하는 흑연강으로된 중간층재를 원심력주조하고 다시또 축재료를 주조하는 것을 포함하는 열간압연용로울의 제조방법에 있어서, 상기한 중간층재에 함유된 C의 양이 하기(2)식을 만족하는 것을 특징으로하는 열간압연용로울의 제조방법. C(중간층)≥2.0-0.5(C-O.2V-0.11Nb)(외층)…(2)
제9항에 있어서, 열간압연용로울외층재가 Si : 0.1∼1.5%, Mn : 0.1∼1.2%를 함유하는 것을 특징으로하는 열간압연용로울의 제조방법.
제10항에 있어서, 열간압연용로울외층재가 다시또 W : 1.0%이하, Co : 5.0%이하, Ni : 1.0%이하의 1종 또는 2종을 함유하는것을 특징으로하는 열간압연용로울의 제조방법.
제9항, 제10항 및 제11항중 어느 한 항에 있어서, Mo/Cr 비가 0.25이상인 열간압연용로울외층재를 갖는 것을 특징으로하는 열간압연용로울의 제조방법.