KR20140063633A

KR20140063633A - 열간 압연용 원심 주조 복합 롤 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140063633A
Application number: KR1020147004885A
Authority: KR
Inventors: 노조무 오다; 야스노리 노자키; 료타 혼다; 다쿠미 오하타
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-05-27
Also published as: EP2745944A4; CN103813864B; JPWO2013042528A1; KR101956652B1; WO2013042528A1; US9757779B2; ZA201401931B; BR112014006751A2; EP2745944B1; EP2745944A1; CN103813864A; US20140345353A1; BR112014006751B1; JP6036698B2

Abstract

질량%로 0.8∼3.5 %의 C, 0.1∼2.5 %의 Si, 0.1∼2.5 %의 Mn, 1.2∼15 %의 Cr, 1∼5 %의 Ni, 및 1∼10 %의 Mo＋0.5×W를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 외층에, 철계 합금으로 이루어지는 내층을 용착 일체화시켜 이루어지고, 복합 롤의 초경에서의 외층의 쇼어 경도가 67∼82이며, 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 외층의 쇼어 경도의 최고값이, 초경에서의 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높은 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.

Description

열간 압연용 원심 주조 복합 롤 및 그 제조 방법{CENTRIFUGAL CASTED COMPOSITE ROLLER FOR HOT ROLLING AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 내마모성이 우수한 외층 및 인성(靭性)이 우수한 내층으로 이루어지는 복합 구조를 가지는 열간(熱間) 압연용(壓延用) 원심(遠心) 주조(鑄造) 복합 롤, 특히 박강판(薄鋼板)의 열간 압연기(hot strip mill)의 마무리 열간 압연에 바람직한 원심 주조 복합 롤, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

열간 압연기는, 연속 주조 등으로 제조한 두께 수백 밀리의 슬래브(slab)를 가열한 후, 순차로 복수의 거친 압연기 및 복수의 마무리 압연기의 롤 사이에 통하여, 수 밀리∼수십 밀리의 두께로 압연하는 것이다. 마무리 압연기는, 통상 5∼7개의 4중식 압연기 스탠드를 직렬로 배치한 것이며, 특히 7개의 스탠드로 이루어지는 마무리 압연기가 널리 사용되고 있다. 7 스탠드의 마무리 압연기에서는, 제1∼제3 스탠드를 전단(前段) 스탠드라고 하고, 제4∼제7 스탠드를 후단(後段) 스탠드라고 한다.

마무리 압연기에 사용되는 롤은 압연에 의한 열적(熱的) 및 기계적 부하에 견딜 필요가 있으므로, 내마모성이 우수한 외층과 인성이 우수한 내층을 용착(溶着) 일체화한 복합 구조의 원심 주조 복합 롤(단지 「복합 롤」이라고 함)이 사용되고 있다. 그러나, 압연에 의한 열적 및 기계적 부하에 따라서는 외층 표면에 마모, 표면 거칠어짐, 히트 크랙(heat crack) 등의 손상이 발생하므로, 일정 기간 사용한 후에 복합 롤을 압연기로부터 분리하고, 손상을 연삭 제거[개삭(改削)]한다. 개삭에 의해 복합 롤의 보디 직경은 초경(初徑)으로부터 압연에 사용 가능한 최소 직경[폐각경(廢却徑)]까지 서서히 작아진다. 초경으로부터 폐각경까지는 압연 사용 유효 직경(단지 「유효 직경」이라고 함)이라고 한다.

마무리 압연기에는 종래부터, 내마모성이 우수한 하이스계(high speed steel type) 외층과, 강인성(强靭性)이 우수한 주철(鑄鐵) 또는 주조한 철강의 내층을 야금적으로 일체화한 원심 주조 복합 롤이 사용되고 있다. 하이스는, MC형의 V 탄화물, M₆C형 및 M₂C형의 Mo 탄화물 및 W 탄화물, 및 M₇C₃형 및 M₂₃C₆형의 Cr 탄화물 등의 고경도의 탄화물이 석출(析出)되어 있고, 또한 Mo 및 W에 의해 고온에서의 매트릭스 경도의 저하가 억제되어 있으므로, 내마모성이 우수하다. 특히 전단 스탠드에서는, 압연되는 강판이 두껍고, 후단 스탠드와 같이 얇은 강판이 순차로 중첩되어 압연되는 것에 의한 외층의 소모 리스크가 적기 때문에, 내마모성이 양호한 하이스를 외층으로 하는 복합 롤이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 복합 롤은, 회전하는 원심 주조용(鑄造用) 금형에 외층용 용탕(溶湯)을 주탕(注湯)하여 금형 내면에 외층을 응고(凝固)시킨 후, 이 금형을 다른 상형 및 하형과 함께 수직 방향으로 조립에 의해 정치(靜置) 주조용 주형을 구성하고, 정치 주조용 주형 내에 내층용 용탕을 캐스팅(casting)하는 원심 주조법(鑄造法)에 의해, 저비용으로 제조되고 있다.

일본 공개특허 평2―258949호는, 중량비로 C: 1∼4 %, Si: 3% 이하, Mn: 1.5% 이하, Ni: 4% 이하, Cr: 2∼15 %, Mo: 8% 이하, W: 20% 이하, V: 2∼10 %, 및 Ti, Zr 및 Nb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상: 합계 5% 이하를 함유하고, 잔부(殘部)가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 동시에, C%＋0.4 V%의 값이 6.0 이하인 조성(組成)을 가지는 외각층(外殼層)과, 주철 또는 주강제(鑄綱製)의 내층으로 이루어지는 내마모 원심 주조 복합 롤을 개시하고 있다. 이 복합 롤에는, 외층의 변태(變態) 온도 이상의 온도(1000∼1100 ℃)로 가열된 후 일정한 냉각 속도로 냉각시키는 담금질(hardening) 처리, 및 550 ℃에서의 템퍼링 처리가 행해져 있다. 담금질 처리에 의해, 외층의 매트릭스는 마르텐사이트(martensite) 또는 베이나이트(bainite)와 같은 경질인 조직(組織)으로 변태되어, 고경도화된다. 그러나, 열간 압연용 복합 롤과 같은 대형의 복합 롤에서는, 담금질 처리의 냉각 속도는 표면으로부터 내측으로 갈수록 지연되므로, 외층 내부의 경도는 외층 표면의 경도보다 낮다.

일본 공개특허 평6―145887호는, 중량비로 C: 1.8∼3.0 %, Cr: 4.0∼8.0 %, Mo: 2.0∼8.0 %, W: 2.0∼6.0 %, V: 4.0∼10.0 %, 및 Co: 12.0% 이하를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe인 고속도강으로 이루어지는 외층과, 중량비로 C: 1.0∼2.0 %, Si: 1.0∼3.0 %, Mn: 0.2∼1.0 %, 및 Ni: 0.3∼1.5 %를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe인 구형(球形) 흑연 아다마이트로 이루어지는 내층으로 이루어지는 원심 주조 복합 슬리브 롤을 개시하고 있다. 이 복합 슬리브 롤은 1000∼1200 ℃의 고온 에서 담금질된다. 이 복합 슬리브 롤에서는, 외층의 경도는 표면으로부터 약 100㎜의 깊이까지 거의 일정하다.

상기한 바와 같이, 주조 후에 담금질 처리가 행해지는 종래의 원심 주조 복합 롤에서는, 외층의 경도는 표면보다 내부가 낮거나, 어느 정도 깊이까지 거의 일정하다. 이와 같이 종래의 원심 주조 복합 롤에 있어서 외층 내부에서 경도가 저하되는 것은, 당업자에게 있어 널리 인정된 상식이었다.

7 스탠드의 마무리 압연기의 전단 스탠드 및 후단 스탠드의 각 스탠드에서는, 통상 동일 재질의 복합 롤이 사용되고 있다. 예를 들면, 제1∼제3 스탠드로 이루어지는 전단 스탠드의 경우, 두꺼운 강판이 말려들어가는 맨 앞의 제1 스탠드에서는 초경의 복합 롤이 사용되고, 제2 스탠드에서는 개삭에 의해 유효 직경이 작게 된 복합 롤이 사용되고, 제3 스탠드에서는 개삭을 반복함으로써 더 유효 직경이 작게 된 복합 롤이 사용되는 경우가 많다. 이와 같이, 개삭에 의해 유효 직경이 작게 된 복합 롤은 제1 스탠드로부터 제2 스탠드로, 또한 제2 스탠드로부터 제3 스탠드로 각각 옮겨지게 된다.

제1 스탠드의 복합 롤은, 고온의 압연재(壓延材)와 최초에 접촉하므로, 열충격에 의해 깊은 히트 크랙이 발생한다. 히트 크랙을 기점(起点)으로 하는 복합 롤의 표면 거칠어짐에 의해 압연재의 표면 품질이 열화되므로, 히트 크랙을 제거하기 위한 개삭량(改削量)이 많다. 또한 마무리 압연기로의 강판의 말려들어감 불량이나 표면 품위 불량을 방지하기 위해서, 거친 압연기를 통과한 강판의 선단의 불량 부분은 크롭 절단기(crop shear)에 의해 전단(剪斷) 제거되지만, 강재(鋼材) 선단에 전단에 의한 버(burr)나 산화 스케일이 발생하고, 이들이 제1 스탠드의 복합 롤을 손상시킨다는 문제도 있다.

하류의 제2 및 제3 스탠드에 사용되는 복합 롤은, 버나 산화 스케일에 의한 손상의 발생은 없지만, 제4∼제7 스탠드의 전단에 배치되어 있으므로, 표면 거칠기가 작은(매끈한) 압연 표면이 요구된다. 즉, 제1 스탠드에서 사용되는 유효 직경이 큰 복합 롤에는, 버나 산화 스케일에 의한 심한 손상에 대한 저항력(내표면거칠어짐성)이 요구되고, 제3 스탠드에서 사용되는 유효 직경이 작은 복합 롤에는, 매끈한 압연 표면이 요구된다. 그러나, 같은 복합 롤이 유효 직경에 따라 이들 요구를 모두 만족시킬 수는 없다.

따라서 본 발명의 목적은, 유효 직경이 클(초경에 가까울) 때는 히트 크랙에 강하고, 유효 직경이 작을(폐각경에 가까울) 때는 마모에 강한 외층을 가지는 열간 압연용 원심 주조 복합 롤, 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

외층의 표면부보다 심부(深部)를 딱딱하게 하기 위해 예의(銳意) 연구의 결과, (a) 원심 주조법으로 외층을 형성한 복합 롤을 주형 내에서 냉각시키면, 외층 표면부에는 연질의 트루스사이트(troostite)가 출현하고, 외층 심부는 주조된 복합 롤 자체의 열에 의해 1,000℃ 부근에서 천천히 냉각되므로, 매트릭스 중의 탄화물이 석출되어, 담금질성이 향상되므로, 표면부와 같은 트루스타이트는 출현하지 않고, 경질의 베이나이트나 마르텐사이트가 출현하고, 따라서 외층의 표면부보다 심부가 딱딱해지지만, 외면의 경도는 전체적으로 불충분하고, (b) 주조 후에 담금질 처리를 행하면 외층 표면부의 경도는 오르지만, 외층 심부의 경도는 그렇게 오르지 않고, 그 결과 외층의 표면부 쪽이 심부보다 딱딱해지고, (c) 주조 후에 담금질 처리를 하지 않고 템퍼링 처리를 하면, 외층의 표면부보다 심부가 딱딱한 관계를 유지한 채로 외층 전체의 경도가 잔류 오스테나이트의 베이나이트나 마르텐사이트로의 변태에 의해 대폭 상승하고, 따라서 초경에 가까운 유효 직경이 큰 부위에서는 충분한 쇼어 경도(shore hardness)를 가지므로 히트 크랙에 강하고, 폐각경에 가까운 유효 직경이 작은 부위에서는 내마모성이 우수하고, 매끈한 압연 표면을 부여하는 원심 주조 복합 롤을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤은, 질량%로 0.8∼3.5 %의 C, 0.1∼2.5 %의 Si, 0.1∼2.5 %의 Mn, 1.2∼15 %의 Cr, 1∼5 %의 Ni, 및 1∼10 %의 Mo＋0.5×W를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 외층에, 철계(鐵系) 합금으로 이루어지는 내층이 용착 일체로 되어 있고, 상기 복합 롤의 초경에서의 외층의 쇼어 경도가 67∼82이며, 상기 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 상기 외층의 쇼어 경도의 최고값이, 상기 초경에서의 상기 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높은 것을 특징으로 한다.

상기 초경으로부터 30㎜의 깊이까지에서의 상기 외층의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선의 경사 A(Hs/㎜)는 플러스인 것이 바람직하다.

상기 외층이 또한 2∼15 질량%의 V＋Nb를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 외층은 또한 질량%로 1∼10 %의 Co, 0.01∼2 %의 Ti, 0.01∼2 %의 Zr, 및 0.001∼0.15 %의 N 중 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 복합 롤에 있어서, 내층은 덕타일(ductile) 주철로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 외층과 내층의 사이에 중간층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 외층의 상기 초경 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 많고, 상기 외층의 폐각경 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 적은 것이 바람직하다.

(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]은 초경 위치에서 60% 이상인 것이 바람직하다. (M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]는 폐각경 위치에서 60% 이상인 것이 바람직하다.

초경에서의 외층 단면적(斷面績)/내층 단면적의 비는 0.25∼0.8인 것이 바람직하다.

상기 열간 압연용 원심 주조 복합 롤의 제조 방법은, 회전하는 원심 주조용 금형에 외층용 용탕을 캐스팅하고, 얻어진 중공형 외층의 응고 도중 또는 응고 후에 상기 외층의 내주부에 철계 합금으로 이루어지는 내층용 용탕을 캐스팅하고, 상기 외층의 내주부의 재용해에 의해 상기 내층을 상기 외층에 용착 일체화한 후, 상기 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각시키고, 이어서, 외층의 변태 온도 이상의 온도로 가열하는 공정을 거치지 않고 600℃ 이하의 템퍼링 처리를 1회 이상 행하는 것을 특징으로 한다.

상기 원심 주조용 금형의 벽 두께는 100∼600 ㎜인 것이 바람직하다.

본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤에서는, 외층의 쇼어 경도가 초경 위치에서 67∼82이며, 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 외층의 쇼어 경도의 최고값이 초경에서의 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높으므로, 초경에 가까운 큰 유효 직경을 가지는 외층 표층부는 히트 크랙에 강하고, 폐각경에 가까운 작은 유효 직경을 가지는 외층 심부는 매끄러워 마모에 강하다. 그러므로, 본 발명의 복합 롤을 유효 직경이 클 때는 열간 압연기의 마무리 압연기의 상류측의 스탠드에 사용하면 높은 내(耐)히트 크랙성을 이용할 수 있고, 또한 버(burr)나 산화 스케일에 의한 심한 긁힘에도 강하고, 표면 개삭에 의해 유효 직경이 작게 되었을 때는 하류측의 스탠드에 사용하면 높은 내마모성을 이용할 수 있어, 매끈한 압연 표면을 얻을 수 있다.

본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤은 압연 조건의 엄격한 열간 압연기의 공작물(work-object) 롤로서 사용하는 것에 바람직하지만, 물론 선재용(線材用) 열간 압연롤, 형강용(形鋼用) 열간 압연롤 등으로서도 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤을 나타내는 개략 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 실시예 1의 복합 롤에서의 외층의 경도 분포를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 실시예 8의 복합 롤의 외층의 초경 위치에서의 금속 조직을 나타내는 현미경 사진(배율 400배)이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 금속 조직에서의 탄화물의 분포를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4a는 실시예 8의 복합 롤의 외층의 폐각경 위치에서의 금속 조직을 나타내는 현미경 사진(배율 400배)이다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 금속 조직에서의 탄화물의 분포를 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시형태를 이하에 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경할 수 있다. 각각의 실시형태에 관한 설명은, 특별히 한정하지 않는 한 다른 실시형태에도 적용할 수 있다.

[1] 열간 압연용 원심 주조 복합 롤

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤은, 원심 주조법으로 제조된 외층(1)과, 외층(1)의 내면에 일체로 용착한 내층(2)으로 이루어진다. 본 발명을 적용하는 데 바람직한 외층(1)의 외경(外徑)은 200∼1300 ㎜이며, 전체 길이는 500∼3000 ㎜이다. 압연에 사용하기 전의 롤 외경을 「초경」이라고 하고, 초경으로부터 10㎜의 깊이까지를 「초경 부위」라고 한다. 사용 가능한 범위 내에서 개삭에 의해 가장 작게 된 외경을 「폐각경」이라고 하고, 폐각경으로부터 외층 표면측으로 10㎜까지를 「폐각경 부위」라고 한다.

(A) 외층

(1) 조성

본 발명의 복합 롤의 외층은, 경질 탄화물을 석출시켜, 마무리 압연기에 사용하는 것에 필요한 내마모성을 확보하기 위해, 질량%로 0.8∼3.5 %의 C, 0.1∼2.5 %의 Si, 0.1∼2.5 %의 Mn, 1.2∼15 %의 Cr, 1∼5 %의 Ni, 및 1∼10 %의 Mo＋0.5×W를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가진다. 이하의 설명에서 단지 「%」라고 할 때는, 「질량%」를 의미한다.

(a) C: 0.8∼3.5 %

C는, Cr, Mo, W, V 등과 결합하여 고경도의 탄화물(MC, M₂C, M₆C, M₇C₃ 등)을 생성하고, 외층의 내마모성을 높이는 작용을 가진다. C가 0.8% 미만에서는, 생성되는 탄화물의 양이 적기 때문에 충분한 내마모성을 얻을 수 없을뿐만 아니라, 초정(初晶) 온도가 상승하여 주조성이 저하된다. 한편, C가 3.5%를 넘으면 V와의 밸런스가 어긋나기 때문에, VC가 균일하게 분포된 조직이 얻어지지 않아, 내표면거칠어짐성 및 강인성이 뒤떨어지게 된다. C의 함유량은 바람직하게는 1∼3 %이다.

(b) Si: 0.1∼2.5 %

Si는, 용탕의 탈산과 탕류성(湯流性)의 향상에 필요한 원소이다. 또한 M₆C 탄화물을 구성하는 W, Mo 등의 고가의 원소를 치환하므로, 외층의 저비용화에 기여한다. Si가 0.1% 미만에서는 탈산 효과가 부족하고, 주조 결함이 생기기 쉽다. 한편, Si가 2.5%를 넘으면 외층의 인성이 열화된다. Si의 함유량은 바람직하게는 0.15∼2 %이다.

(c) Mn: 0.1∼2.5 %

Mn은, 탈산제로서 작용하고, 불순물인 S를 MnS로서 고정시킨다. Mn이 0.1% 미만에서는, 이들 효과가 부족하다. 한편, Mn이 2.5%를 넘으면, 잔류 오스테나이트가 생기기 쉬워져, 경도를 안정적으로 유지할 수 없다. Mn의 함유량은 바람직하게는 0.1∼2 %이다.

(d) cr: 1.2∼15 %

Cr는 탄화물 생성 원소이며, 1.2% 이상 필요하다. 그러나, Cr이 15%를 넘으면 Cr 탄화물이 과다해진다. M₂₃C₆형의 Cr 탄화물은, MC, M₄C3, M₆C 및 M₂C형의 Cr 탄화물보다 저경도이며, 외층의 내마모성을 열화시키므로 바람직하지 않다. Cr의 함유량은 바람직하게는 3∼10 %이다.

(e) Ni: 1∼5 %

Ni는, 초경 부위보다 폐각경 부위 쪽이 고경도가 되는 경도 분포를 외층에 부여하기 위해 필요한 원소이다. 이 경도 분포는 Ni가 1% 이상일 때 효과적으로 얻어진다. 그러나, Ni가 5%를 넘으면 잔류 오스테나이트의 양이 과잉으로 되어, 경도의 향상을 기대할 수 없다. Ni 함유량은 바람직하게는 1∼4 %이다.

최적의 Ni 함유량은 복합 롤의 초경 D(㎜)에 의존하고, 롤의 초경이 클수록 냉각 속도가 낮으므로, 담금질성(hardenability)을 개선하는 Ni를 많이 필요로 한다. Ni 함유량이 부족하면 트루스타이트가 과잉으로 발생하여, 경도가 부족하다. 반대로 Ni 함유량이 너무 많으면 오스테나이트가 안정화되지 않아, 역시 경도가 나오기 어려워진다. 그러므로, Ni 함유량은, [(0.00175×D)＋0.1]%∼[(0.00175×D)＋1.1]%의 조건을 만족시키는 것이 바람직하고, [(0.00175×D)＋0.3]∼[(0.00175×D)＋0.9]%의 조건을 만족시키는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들면, 복합 롤의 초경이 600㎜의 경우, Ni 함유량은 1.15∼2.15 %가 바람직하다.

(f) Mo＋0.5×W: 1∼10 %

Mo 및 W는 모두 C와 결합하여 경질의 M₆C 탄화물 및 M₂C 탄화물을 생성하는 동시에, 매트릭스 조직을 고용(固溶) 강화하여 외층의 내마모성을 향상시킨다. Mo는 W의 2배의 영향력을 가지므로, (Mo＋0.5×W)의 함유량이 1∼10 %의 범위인 것이 중요하다. 물론, Mo 및 W는 각각 단독으로 함유해도 상관없다. Mo＋0.5×W가 1% 미만에서는 상기 효과가 얻어지지 않고, 또한 10%를 넘으면 M₆C 탄화물이 증가하여, 내표면거칠어짐성이 열화된다. Mo＋0.5×W는 3∼10 %인 것이 바람직하다.

본 발명의 복합 롤의 외층은, 상기 원소 외에, 필요에 따라 이하의 원소를 함유해도 된다.

(g) V＋Nb: 2∼15 %

V 및 Nb는 모두 내마모성에 가장 기여하는 MC 탄화물을 생성하고, 외층의 내마모성을 향상시킨다. V 및 Nb의 일부는 응고 시에 정출(晶出)하는 M₂C 탄화물에도 고용되고, 응고 후 1000℃ 부근에서 M₂C 탄화물이 분해될 때 MC 탄화물을 형성시키고, 따라서 거친 M₂C 탄화물을 미세화하여, 압연 표면을 매끈하게 한다. 복합 롤의 외층을 원심 주조법으로 형성할 때, Nb는 MC 탄화물의 편석(偏析)이 적지 않도록 경감시킨다. Nb의 첨가량은 V의 첨가량에 따라 결정하면 된다. V＋Nb는 바람직하게는 2∼15 %이며, 더욱 바람직하게는 3∼10 %이다.

(h) Co: 1∼10 %

Co는 매트릭스 조직의 강화에 유효한 원소이며, 1% 이상의 함유량으로 효과가 있다. 한편, Co가 10%를 넘으면 외층의 인성은 저하된다. Co 함유량은 바람직하게는 1∼10 %이며, 더욱 바람직하게는 2∼7 %이다.

(i) Ti: 0.01∼2 %

Ti는, V와 마찬가지로 C와 결합하여 MC 탄화물을 생성하고, 외층의 내마모성을 향상시킨다. 용탕 중에서 생성되는 Ti 산화물은 결정핵(結晶核)으로서 작용하므로, 응고 조직이 미세하게 된다. Ti가 0.01% 미만에서는 이 효과는 충분하지 않고, 또한 2%를 넘으면 개재물(介在物)로 되어 바람직하지 않다. Ti 함유량은 바람직하게는 0.01∼2 %이며, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.5 %이다.

(j) Zr: 0.01∼2 %

Zr는, V와 마찬가지로 C와 결합하여 MC 탄화물을 생성하고, 외층의 내마모성을 향상시킨다. 용탕 중에서 생성하는 Zr 산화물이 결정핵으로서 작용하므로, 응고 조직이 미세하게 된다. Zr이 0.01 % 미만에서는 이 효과는 충분하지 않고, 또한 2%를 넘으면 개재물로 되어 바람직하지 않다. Zr 함유량은 바람직하게는 0.01∼2 %이며, 더욱 바람직하게는 0.1∼0.5 %이다.

(k) N: 0.001∼0.15 %

N은 탄화물을 안정화시키는 작용을 가진다. N이 0.15%를 넘으면, 외층과 내층과의 경계부에 결함이 발생하기 쉬워진다. N의 함유량은 바람직하게는 0.001∼0.15 %이며, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.08 %이다.

(m) P 및 S: 0.1 % 이하

불가피적 불순물로서 함유되는 P 및 S는 기계적 성질의 열화를 초래함으로써, P 및 S의 함유량을 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다. P 및 S의 함유량은 각각 0.1% 이하가 바람직하다.

(2) 쇼어 경도

외층의 초경에서의 쇼어 경도는 67∼82이며, 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 외층의 쇼어 경도의 최고값는 초경에서의 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높다. 이와 같이, 본 발명의 복합 롤은, 종래의 담금질 처리한 롤(깊어짐에 따라 경도가 저하됨)과 반대로, 깊어짐에 따라 내마모성이 향상된다. 그러므로, 외층의 초경 부위는 히트 크랙에 강하고, 폐각경 부위는 마모에 강하다는 특징을 가진다.

외층의 초경에서의 쇼어 경도가 67 미만이면, 외층 전체의 내마모성이 불충분하다. 외층의 초경에서의 쇼어 경도는 70 이상이 바람직하다. 한편, 초경에서의 쇼어 경도가 82를 넘으면, 외층의 심부가 너무 딱딱해져 내크랙성이 열화된다. 외층의 초경에서의 바람직한 쇼어 경도는 70∼80이다.

초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 외층의 쇼어 경도의 최고값이 초경에서의 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높으므로, 심부(폐각경 부위측) 쪽이 마모에 강하고, 그 결과, 개삭에 의해 복합 롤이 소경(小徑)으로 되므로 복합 롤의 회전수가 증가해도, 같은 압연량(壓延量)에서의 마모량의 증대가 방지된다. 쇼어 경도의 차는 바람직하게는 2 이상이며, 더욱 바람직하게는 3 이상이다.

초경으로부터 30㎜의 깊이까지의 외층의 쇼어 경도 Hs의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선은, 플러스의 경사 A(Hs/㎜)를 가지는 것이 바람직하다. 그러므로, 외층의 쇼어 경도는 표면으로부터 내부를 향해 서서히 상승하는 경향이 있어, 초경에 가까운 유효 직경이 큰 부위는 히트 크랙에 강하고, 폐각경에 가까운 유효 직경이 작은 부위는 마모에 강하다. 개삭에 의해 복합 롤의 외경이 서서히 작아짐에 따라, 열간 압연기의 상류측의 마무리 스탠드에 적절한 내히트 크랙성 복합 롤로부터 하류측의 마무리 스탠드에 적절한 고내마모성 복합 롤로 변화할 수 있다. 외층의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선의 경사 A는, 더욱 바람직하게는 0.03 이상이며, 가장 바람직하게는 0.05 이상이다. 그리고, 1차 회귀 직선은, 초경으로부터 30㎜의 깊이까지의 범위 내에서 5㎜의 간격으로 측정한 쇼어 경도 Hs와 각 Hs를 측정한 깊이(㎜)로부터, 회귀 분석에 의해 구해진다.

(3) 조직

외층의 초경 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 많고, 외층의 폐각경 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 적다. 그러므로, 초경 위치에서는 분해되지 않은 판형 M₂C 탄화물(길이 약 20㎛ 이상으로 비교적 거칠고 큰)에 의해 제1 스탠드의 복합 롤에 발생되는 버나 산화 스케일 등에 의한 심한 손상을 방지할 수 있고, 폐각경 위치에서는 미세한 MC 및 M₆C 탄화물에 의해 제3 스탠드의 복합 롤에 필요한 매끈한 압연 표면을 얻을 수 있다.

버나 산화 스케일 등에 의한 심한 손상을 방지하기 위해, 초경 위치에서의(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]의 비는 60% 이상인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 초경 위치에서의 M₂C 탄화물의 외층 조직 전체에 대한 면적율은 1% 이상인 것이 바람직하다.

제3 스탠드에서 필요한 매끈한 압연 표면을 얻기 위해, 폐각경 위치에서의(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]의 비는 60% 이상인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 폐각경 위치에서의 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 외층 조직 전체에 대한 면적율은 1% 이상인 것이 바람직하다.

M₂C 탄화물, MC 탄화물 및 M₆C 탄화물 이외에, M₇C₃ 탄화물, M₂₃C₆ 탄화물 등의 다른 탄화물이 정출하는 경우도 있지만, 이들 탄화물에 의해 M₂C 탄화물, MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 작용이 영향을 받지는 않는다.

외층의 금속 조직은 초경으로 1∼20 면적%의 트루스타이트를 함유하고, 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서 10 면적% 미만으로, 또한 초경에서의 면적%보다 적은 트루스타이트를 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 이로써, 외층 표층부는 연질이므로, 히트 크랙이 쉽게 생기지 않아, 외층 심부에서는 고경도 우수한 내마모성을 가진다는 본 발명의 효과가 확실해진다.

(B) 내층

본 발명의 복합 롤의 내층은 강인성이 우수한 주철 또는 주조한 철강에 의해 형성하는 것이 바람직하고, 특히 강인(强靭)한 덕타일 주철에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 강인한 덕타일 주철의 바람직한 조성은, 질량%로 2.5∼4 %의 C, 1.5∼3.1 %의 Si, 0.2∼1 %의 Mn, 0.4∼5 %의 Ni, 0.01∼1.5 %의 Cr, 0.1∼1 %의 Mo, 0.02∼0.08 %의 Mg, 0.1 % 이하의 P, 및 0.1 % 이하의 S를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 내층에 덕타일 주철을 사용하면, 마무리 스탠드에서의 압연 하중에 의해 복합 롤이 파손하는 것을 방지할 수 있다. 물론, 외층과 내층과의 용착에 의해 외층의 성분의 일부가 내층에 혼입되는 경우가 있다.

(C) 중간층

본 발명의 복합 롤에 있어서는, 외층과 내층과의 사이에 성분 혼입의 억제나 완충 등을 위해, 중간층을 형성해도 된다. 중간층에는 외층보다 저합금의 주철, 아다마이트 등이 적합하다. 이와 같은 중간층은, 캐스팅된 내층이 외층과 용착될 때 외층 중의 흑연화 저해 원소가 내층에 용해되는 것을 방지할 수 있다. 외층 성분의 내층으로의 혼입을 확실하게 방지하기 위해서, 중간층의 두께는 5∼50 ㎜가 바람직하다. 중간층은, 회전하는 원심 주조용 금형에 캐스팅한 외층용 용탕의 응고 도중 또는 응고 후에 외층의 내측에 중간층용 용탕을 캐스팅하고, 원심 주조함으로써 형성한다.

(D) 구조

초경에서의 외층 단면적/내층 단면적의 비는 0.25∼0.8이 바람직하다. 초경에서의 외층 단면적/내층 단면적의 비가 0.25 미만에서는, 내층에 대하여 외층이 너무 얇으므로, 캐스팅된 내층의 열에 의해 외층 전체가 충분히 가열되고, 1000 ℃ 부근에서 담금질한 것과 실질적으로 같은 것으로 된다. 한편, 초경에서의 외층 단면적/내층 단면적의 비가 0.8을 넘으면, 외층에 대하여 내층이 너무 작기 때문에, 내층이 캐스팅에 의한 외층의 탄화물 석출이 불충분하게 될 우려가 있다. 초경에서의 외층 단면적/내층 단면적의 비는 더욱 바람직하게는 0.3∼0.6이다. 그리고, 주조한 채의 복합 롤의 외층 단면적/내층 단면적의 비는 0.35∼0.9가 바람직하다.

[2] 제조 방법

본 발명의 열간 압연용 원심 주조 복합 롤의 제조 방법은, 회전하는 원심 주조용 금형에 외층용 용탕을 캐스팅하고, 얻어진 중공형 외층의 응고 도중 또는 응고 후에 상기 외층의 내주부에 철계 합금으로 이루어지는 내층용 용탕을 캐스팅하고, 상기 외층의 내주부의 재용해에 의해 상기 내층을 상기 외층에 용착 일체화한 후, 상기 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각시키고, 이어서, 오스테나이트로의 역변태가 일어나는 외층의 변태 온도 이상의 온도로 가열하는 공정을 거치지 않고 600℃ 이하의 템퍼링 처리를 1회 이상 행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 외층 조성에서는, 오스테나이트로의 역변태가 일어나는 외층의 변태 온도는 700∼850 ℃이다.

주조 후 원심 주조용 금형 내에서 냉각시키므로, 비교적 빠른 냉각에 의해 외층 표면에는 연질의 펄라이트(pearlite) 및 트루스타이트의 조직이 출현하기 쉽고, 외층 내부는 주조된 복합 롤의 열에 의해 1,000℃ 부근에서 천천히 냉각되므로, 매트릭스 중의 과포화탄화물이 석출하고, 매트릭스의 변태 특성(담금질성)이 변화되고, 펄라이트 및 트루스타이트의 발생이 억제되어, 경질의 마르텐사이트 및 베이나이트 조직으로 된다. 그러므로, 초경에 가까운 유효 직경이 큰 부위는 히트 크랙에 강해지고, 폐각경에 가까운 유효 직경이 작은 부위는 마모에 강해진다. 주조 응고 시에 탄화물의 석출을 확실하게 일으키게 하기 위해서는, 외층의 폐각경 위치의 온도를 900℃∼융점의 범위 내로 하고, 그 온도로 30분∼10시간 유지하는 것이 바람직하다.

주조한 채의 복합 롤에서는, 외층 표면의 쇼어 경도는 비교적 낮고, 열간 압연에 사용할 수 없다. 그러나, 주조된 복합 롤의 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각한 후, 외층의 변태 온도 이상으로 가열하는 공정을 거치지 않고 600℃ 이하의 템퍼링 열처리를 1회 이상 행하면, 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트 및 베이나이트로 변태하고, 외층의 쇼어 경도가 현저하게 증가하여, 냉각 시에 생성된 마르텐사이트 및 베이나이트의 템퍼링(tempering)에 의해 외층의 인성이 향상되어, 히트 크랙이 생기기 어려워진다.

그러나, 주조 후에 담금질 처리를 행하면 외층 전체를 균일하게 담금질 온도로 유지한 후, 공냉, 미스트(mist) 냉각 등에 의해 냉각시킴으로써, 롤 내부일수록 냉각 속도는 낮다. 그러므로, 외층의 내부일수록 천천히 냉각된다. 그 결과, 외층의 표면측에서는 고용(固溶)되려는 원소가 매트릭스 조직에 균일하게 고용되는 동시에 탄화물이 매트릭스 조직으로부터 석출하고, 따라서 쇼어 경도가 상승하지만, 외층의 내부에서는 이와 같은 담금질이 남아 일어나지 않기 때문에, 쇼어 경도는 그렇게 오르지 않는다. 그러므로, 외층의 경도는 표면이 가장 높아, 깊어짐에 따라 저하되게 된다. 상기한 바와 같은 점을 감안하여, 본 발명에서는 주조 후에 담금질 처리를 행하지 않고 직접 템퍼링 처리를 행하는 것이 중요하다.

복합 롤 표면을 빠르게 냉각시키고, 내부를 1,000℃ 부근에서 서랭(徐冷)하기 위해, 원심 주조용 금형의 벽 두께를 100∼600 ㎜로 하는 것이 바람직하고, 100∼450 ㎜로 하는 것이 더욱 바람직하다. 원심 주조용 금형은 수평형(水平型), 경사형(傾斜型) 또는 수직형(垂直型) 중 어느 하나라도 된다. 원심 주조용 금형의 재료는 덕타일 주철이 바람직하고, 금형의 내면에 두께 1∼5 ㎜의 도형(塗型; facing material)을 도포하는 것이 바람직하다. 도형은 실리카, 알루미나, 마그네시아, 지르콘 등의 산화물을 주체로 하는 것이 바람직하다.

본 발명을 이하의 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼7, 및 비교예 1∼3

내경(內徑) 848㎜, 길이 2700㎜ 및 두께 276㎜의 덕타일 주철제(鑄鐵製) 원심 주조용 금형(내면에 두께 3㎜의 지르콘계 도형을 도포)을 내면에서의 원심력(遠心力)이 120G로 되는 속도로 회전시키고, 원심 주조용 금형 내에 표 1에 나타낸 조성(질량%)을 가지는 각 외층용 용탕을 캐스팅하고, 응고시켰다. 얻어진 각 외층의 평균 캐스팅 두께는 96.5㎜였다. 각 외층을 내부에 가지는 원심 주조용 금형과 다른 상형 및 하형을 수직으로 조립에 의해 정치 주조용 주형을 구성하였다. 정치 주조용 주형의 캐비티(외층의 내부 및 상형 및 하형 내의 공간으로 이루어짐)에, 질량%로 3.0%의 C, 2.6%의 Si, 0.3%의 Mn, 1.4%의 Ni, 0.1%의 Cr, 0.2%의 Mo, 0.05%의 Mg, 0.03%의 P, 및 0.03%의 S를 함유하고, 잔부가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 덕타일 주철로 이루어지는 내층용 용탕을 1431℃로 캐스팅하였다. 외층의 내주부는 재용해되어 내층은 외층과 용착 일체되었다. 얻어진 각각의 복합 롤을 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각한 후, 주형을 해체했다. 얻어진 복합 롤의 내층의 평균 직경은 655㎜였다.

[표 1]

[표 1 계속]

실시예 1∼7 및 비교예 1의 복합 롤에 대해서는, 외층의 변태 온도 이상의 온도로 가열하지 않고 (담금질 처리 없이), 530℃에서 10시간의 템퍼링 처리를 2회 행하였다. 비교예 2의 복합 롤에 대해서는, 1050℃까지 가열한 후 방냉(放冷)하는 담금질 처리를 행하고, 그 후 530℃의 템퍼링 처리를 2회 행하였다. 비교예 3의 복합 롤에 대해서는, 주조 후 담금질 처리도 템퍼링 처리도 행하지 않았다[생주물 상태(as cast)로 하였다]. 실시예 1∼7 및 비교예 1∼3의 각각의 복합 롤을, 초경이 810㎜로 되도록 기계 가공하였다. 폐각경을 710㎜(외층의 유효 두께: 50㎜)로 하였다.

각각의 복합 롤의 외층 표면의 경도를 쇼어 경도계에 의해 측정하고, 얻어진 쇼어 경도를 표면 경도 Ha로 하였다. 이어서, 30∼50 ㎜의 깊이로 5㎜ 간격으로 순차적으로 기계 가공한 후, 가공 경화부를 전해 연마에 의해 제거하고, 노출된 외층의 경도를 쇼어 경도계에 의해 측정하고, 얻어진 쇼어 경도의 최대값을 심부 경도 Hb로 하였다. 표면 경도 Ha, 심부 경도 Hb, 표면 경도 Ha와 심부 경도 Hb의 차(Hb―Ha), 및 경도의 경사 A를 표 2에 나타낸다. 경도의 경사 A는, 외층의 초경으로부터 30㎜의 깊이까지에서의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선의 경사(Hs/㎜)이다.

도 1은, 실시예 1의 복합 롤에서의 외층의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포를 나타낸다. 표면 경도 Ha는 77이며, 심부 경도 Hb는 80이며, 경도의 차(Ha―Hb)는 3이었다. 또한, 경도의 경사 A(Hs/㎜)는 0.054였다. 50㎜의 유효 직경을 넘으면 쇼어 경도는 약간 저하되었지만, 이것은 내층과의 용착의 영향이 있었기 때문인 것으로 생각된다.

각각의 복합 롤의 외층으로부터 잘라낸 시료에 대하여, 외층 중의 트루스타이트의 면적율(%)을 초경 위치, 및 깊이 30∼50㎜의 범위 내의 5㎜ 간격의 위치에서 각각 측정하였다. 초경에서의 트루스타이트의 면적율을 표면(T)이라고 하고, 깊이 30∼50 ㎜의 범위 내의 트루스타이트의 면적율의 최대값을 심부(T)라고 한다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

주: (1) 30∼50 ㎜의 깊이에서의 외층의 쇼어 경도의 최대값.

(2) 외층의 초경으로부터 30㎜의 깊이까지에서의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선의 경사(Hs/㎜)이다.

표 2로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1∼7의 복합 롤에서는 표면 경도보다 심부 경도 쪽이 1 이상 높았다. 이에 대하여, 비교예 1의 복합 롤은 외층의 Ni 함유량이 본 발명의 범위 밖이므로, 표면 경도 Ha보다 심부 경도 Hb 쪽이 낮았다. 또한, 비교예 2의 복합 롤은, 템퍼링 처리 전에 1050℃로부터 방냉하는 담금질 처리를 행하였으므로, 표면 경도 Ha가 83으로 높았지만, 심부 경도 Hb는 표면 경도 Ha보다 낮았다. 또한, 비교예 3의 복합 롤은, 주조 후 담금질 처리도 템퍼링 처리도 행하지 않았으므로[생주물 상태로 하였으므로], 심부 경도 Hb가 표면 경도 Ha보다 낮았다.

실시예 1∼7의 복합 롤은, 개삭에 의해 외경이 작아지지만, 외경이 810㎜(초경)에서 780㎜까지의 범위에서는 제1 스탠드에 사용하는 데 매우 적합하고, 780㎜ 초과로부터 750㎜까지의 범위에서는 제2 스탠드에 사용하는 데 매우 적합하고, 750㎜ 초과로부터 710㎜까지의 범위에서는 제3 스탠드에 사용하는 데 바람직하다.

실시예 8 및 9, 비교예 4

실시예 1과 같은 원심 주조용 금형에 표 3에 나타낸 조성을 가지는 외층용 용탕을 표 4에 나타낸 캐스팅 온도로 96.5㎜의 두께로 캐스팅하고, 외층이 응고된 후에 실시예 1과 마찬가지로 정치 주조용 주형을 구성하고, 정치 주조용 주형의 캐비티에 실시예 1과 같은 조성을 가지는 덕타일 주철 용탕을 1431℃에서 캐스팅하였다. 외층의 내주부는 재용해되어 내층은 외층과 용착 일체화되었다. 얻어진 각각의 복합 롤을 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각한 후, 주형을 해체했다.

[표 3]

[표 3 계속]

실시예 8 및 9의 복합 롤에 대해서는, 외층의 변태 온도 이상의 온도로 가열하지 않고(담금질 처리 없이), 510℃에서 10시간의 템퍼링 처리를 2회 행하였다. 비교예 4의 복합 롤에 대해서는, 냉각 후 880℃에서 소둔(燒鈍;annealing) 처리를 행한 후, 1000℃로 가열하고, 방냉하는 담금질 처리를 행하고, 또한 510℃에서 10시간의 템퍼링 처리를 3회 행하였다. 실시예 8 및 9, 및 비교예 4의 각각의 복합 롤을, 초경이 810㎜로 되도록 기계 가공하였다. 폐각경을 710㎜(외층의 유효 두께: 50㎜)로 하였다.

표 4에 각각의 복합 롤의 외층의 초경 위치 및 폐각경 위치에서의 분해되지 않은 M₂C의 면적율, M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율을 나타낸다. 분해되지 않은 M₂C 및 M₂C가 분해되어 생성된 MC 및 M₆C 탄화물은, 도 3 및 도 4의 금속 조직에 나타낸 바와 같이 그 형태에 의해 분류하고, 화상 해석 소프트에 의해 면적율을 측정하였다.

도 3a는 실시예 8의 복합 롤의 외층의 초경 위치에서의 금속 조직을 나타내는 현미경 사진(배율 400배)이며, 도 3b는 도 3a에 나타낸 금속 조직에서의 탄화물의 분포를 모식적으로 나타낸다. 또한, 도 4a는 실시예 8의 복합 롤의 외층의 폐각경 위치에서의 금속 조직을 나타내는 현미경 사진(배율 400배)이며, 도 4b는 도 4a에 나타낸 금속 조직에서의 탄화물의 분포를 모식적으로 나타낸다. 도 3 및 도 4에 있어서, 3은 분해되지 않은 판형(M₂C) 탄화물을 나타내고, 4는 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물을 나타내고, 5는 매트릭스를 나타낸다.

[표 4]

주: (1) 분해되지 않은 M₂C.

(2) M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물.

실시예 1과 마찬가지로 외층의 표면 경도 Ha 및 심부 경도 Hb, 이들의 차(Hb―Ha), 심부로의 경도 변화의 경사 A, 및 표면부 및 심부의 트루스타이트의 면적율을 측정하였다. 결과를 표 5에 나타낸다. 실시예 8 및 9에서는 표면 경도 Ha보다 심부 경도 Hb가 높았지만, 비교예 4에서는 표면 경도 Ha 쪽이 심부 경도 Hb보다 높았다.

주: (1) 30∼50㎜의 깊이에서의 외층의 쇼어 경도의 최대값.

Claims

질량%로 0.8∼3.5 %의 C, 0.1∼2.5 %의 Si, 0.1∼2.5 %의 Mn, 1.2∼15 %의 Cr, 1∼5 %의 Ni, 및 1∼10 %의 Mo＋0.5×W를 함유하고, 잔부(殘部)가 실질적으로 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성(組成)을 가지는 외층에, 철계(鐵系) 합금으로 이루어지는 내층이 용착(溶着) 일체화된 열간(熱間) 압연용(壓延用) 원심(遠心) 주조(鑄造) 복합 롤에 있어서,
상기 복합 롤의 초경(初徑)에서의 외층의 쇼어 경도(shore hardness)가 67∼82이며, 상기 초경으로부터 30㎜ 이상 깊은 부위에서의 상기 외층의 쇼어 경도의 최고값이, 상기 초경에서의 상기 외층의 쇼어 경도보다 1 이상 높은,
열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항에 있어서,
상기 초경으로부터 30㎜의 깊이까지에서의 상기 외층의 쇼어 경도의 깊이 방향 분포의 1차 회귀 직선의 경사 A(Hs/㎜)가 플러스인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외층이 2∼15 질량%의 V＋Nb를 더 함유하는, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외층이 질량%로 1∼10 %의 Co, 0.01∼2 %의 Ti, 0.01∼2 %의 Zr, 및 0.001∼0.15 %의 N 중 1종 이상을 더 함유하는, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외층에서의 W의 함유량이 0.1∼20 질량%인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내층이 덕타일(ductile) 주철(鑄鐵)로 이루어지는, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외층과 상기 내층 사이에 중간층이 형성되어 있는, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제3항에 있어서,
상기 외층의 상기 초경 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 많고, 상기 외층의 폐각경(廢却徑) 위치에서는 분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율이 M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율보다 적은, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제8항에 있어서,
(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]이 초경 위치에서 60% 이상인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제8항 또는 제9항에 있어서,
(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)/[(분해되지 않은 M₂C 탄화물의 면적율)＋(M₂C 탄화물의 분해에 의해 생성된 MC 탄화물 및 M₆C 탄화물의 면적율)]이 폐각경 위치에서 60% 이상인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초경에서의 외층 단면적(斷面績)/내층 단면적의 비가 0.25∼0.8인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 열간 압연용 원심 주조 복합 롤을 제조하는 열간 압연용 원심 주조 복합 롤의 제조 방법에 있어서,
회전하는 원심 주조용(鑄造用) 금형에 외층용 용탕(溶湯)을 캐스팅(casting)하고, 얻어진 중공형 외층의 응고(凝固) 도중 또는 응고 후에 상기 외층의 내주부에 철계 합금으로 이루어지는 내층용 용탕을 캐스팅하고, 상기 외층의 내주부의 재용해에 의해 상기 내층을 상기 외층에 용착 일체화시킨 후, 상기 외층의 표면 온도가 600℃ 이하로 될 때까지 냉각시키고, 이어서, 외층의 변태 온도 이상의 온도로 가열하는 공정을 거치지 않고 600℃ 이하의 템퍼링(tempering) 처리를 1회 이상 행하는,
열간 압연용 원심 주조 복합 롤의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 원심 주조용 금형의 벽 두께가 100∼600 ㎜인, 열간 압연용 원심 주조 복합 롤의 제조 방법.