KR960005598B1 - 압연용 로울 외층재료 및 원심력 주조제 복합로울 - Google Patents

압연용 로울 외층재료 및 원심력 주조제 복합로울 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

압연용 로울 외층재료 및 원심력 주조제 복합로울
제 1 도는 V와 Nb와 복합첨가량과, C의 양과가 모재경도에 미치는 영향을 나타내는 선도.
제 2 도는 V와 Nb와 복합첨가량과, C의 양과가 모재경도에 미치는 영향을 나타내는 선도.
제 3 도는 V와 Nb와 복합첨가량과, C의 양과가 모재경도에 미치는 영향을 나타내는 선도.
제 4 도는 V와 Nb와 복합첨가량과, C의 양과가 모재경도에 미치는 영향을 나타내는 선도.
제 5 도는 원심력주조한 링재료의 탄화물 분포에 기인하는 외층과, 내층간의 열간마모비와 열충격시험에 있어서의 균열최대 깊이에 미치는 Nb와 V의 함유량비 Nb/V영향을 나타내는 선도.
제 6 도는 원심력 주조한 링재료의 탄화물 분포에 기인하는 외층과, 내층간의 열간마모비와 열충격시험에 있어서의 균열최대 깊이에 미치는 Nb와 V와의 함유량비 Nb/V의 영향을 나타내는 선도.
제 7 도는 원심력 주조한 링재료의 탄화물 분포에 기인하는 외층과, 내층간의 열간마모비와 열충격시험에 있어서의 균열최대 깊이에 미치는 Nb와 V와의 함유량비 Nb/V의 영향을 나타내는 선도.
제 8 도는 원심력주조한 링재료의 탄화물 분포에 기인하는 외층과, 내층간의 열간마모비와 열충격시험에 있어서의 균열최대 깊이에 미치는 Nb와 V와의 함유량비 Nb/V의 영향을 나타내는 선도.
제 9 도는 실시예 7에 관한 복합로울의 종단면도.
제10도는 실시예 6과 7에서 제조한 복합로울의 실제 기계에서의 압연성적을 종래의 로울의 그것과, 비교해서 나타내는 선도.
종래에 내마모성과 내균열성을 겸비한 압연용 로울 외층재료 및 원심력주조제 복합로울에 관한 것이다.
종래에 내마모성이 요구되는 열간압연용 로울은 외층과 내층으로된 복합로울로 이루어지고, 외층재료를 시멘타이트계의 탄화물이 결정편석된 고 Cr 주철 또는 Ni 그렌주철 내층재료를 인성이 양호한 회색주철 또는 연성주철로해서 원심력 주조법에 의해 제조되고 있었다.
그런데 압연조건의 가혹화 및 압연에 있어서의 생산성 향상의 요구 등으로부터 더한층의 내마모성과 내균열성을 구비한 압연용로울의 제공이 요구되고 있다.
이와 같은 상황으로부터 예를들면, 일본국 특개소 60-124407호 일본국 특개소 61-177355호 공보에는 종래의 원심력주조로울의 외층재료로서, 고 V 주철을 사용하는 것이 제안되어 있다.
그러나 원심력 주조로울의 외층재료로서 고 V 주철을 사용하는 압연용 로울에서는 비중이 적은 V 탄화물이 원심분리에 의해 편석되어 로울외층내의 특성이 두께방향에서 불균일하게 된다.
이 경향은 대형로울에서 외층의 두께가 클수록 현저하고, 실용의 로울로서의 사용에 견딜 수가 없다고 하는 문제점이 있다.
또한 일본국 특개소 58-87249호 일본국 특개평 1-96355호 공보에는 고속도강 및 고합금화한 주강 주철을 적용한 로울재료가 제안되어 있다.
그러나, 일본국 특개소 58-87249호 공보에는 수축끼워 맞춤 또는 조립로울을 대상으로한 것이며, 압연중에 생기는 외층과 축부재간의 활강이 문제가 된다.
또 일본국 특개평 1-96355호 공보는 특수한 주물패딩법등 원심력 주조법 이외의 특수한 제조방법 밖에 적용되지 않고, 생산성 경제성이 면에서 문제가 있다.
즉, 압연용 로울의 제조에 있어서 로울외층에 V를 다량 함유시키므로서, 내마모성을 현저히 향상시키는 것은 가능하지만, 복합로울제조시에 생산성 경제성이 가장 뛰어나다고 해서 일반적으로 실시되고 있는 원심력 주조법을 채용한 경우에는 원심분리에 의한 탄화물의 편석을 발생시켜 소정의 특성을 균일하게 얻을 수 없다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 외층을 형성하는 합금성분을 적정화하고, 탄화물조성을 한정하므로서, 생산성 및 경제성이 우수한 원심력 주조법을 적용해도 편성등이 생기지 않는 내마모성과 내균열성이 균일한 압연용 로울 외층재료 및 원심력 주조제 복합로울을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 압연용 로울 외층재료는, C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.05, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0%, Nb : 0.6-7.0%를 함유하고, 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
0.2≤Nv/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
전여부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진 것이다.
청구항 2에 기재된 압연용 로울 외층재료는, C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Ni : 5.5% 이하, Co : 10.0% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지도록 한 것이다.
청구항 3에 기재된 압연용 로울 외층재료는, C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Cu : 2.0% 이하, W : 1.0% 이하, Ti : 2.0% 이하, Zr : 2.0% 이하, B : 0.1% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 또 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진 것이다.
청구항 4에 기재된 압연용 로울 외층재료는, C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Ni : 5.5% 이하, Co : 10.0% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진 것이다.
청구항 5에 기재된 원심력 주조제 복합로울은 청구항 1-4의 어느 한항에 기재된 외층재료와 용착일체화 된 보통주철 또는 연서주철의 축재료로 이루어진 것이다.
청구항 6에 기재된 원심력 주조제 복합로울은 청구항 5에 기재된 외층재료와 축재료와의 사이에 중간층을 갖고 그 중간층을 거쳐서 외층재료와 축재료와의 용착일체화 해서 이루어진 것이다.
다음에 본 발명에 있어서의 합금원소의 함유량의 한정이유 및 V, Nb, C의 양의 한정식에 대해 설명한다.
C : 1.5-3.5%
C는 로울외층재료의 내마모성을 향상시키는 단단한 탄화물을 형성하기 위한 필수원소로서 1.5% 이상 필요하지만, 3.5%를 초과하면 내균열성을 현저하게 저하시키기 때문에 상한을 3.5%로 한다.
SI : 1.5% 이하
Si는 탈산제 및 주조성의 확보에 필요한 원소로 첨가하지만 1.5%를 초과하면 내균열성을 저하시키기 때문에 상한을 1.5%로 한다.
Mn : 1.2% 이하
Mn도 상기한 Si와 같은 목적으로 필요하지만 1.2%를 초과하면 내균열성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않고, 상한을 1.2%로 한다.
Cr : 5.5-12.0%
Cr을 탄화물을 형성하고, 내마모성을 향상시키기 위해 필요한 원소로서 5.5% 이상 첨가하지만 12.0%를 초과하면, 본 발명이 대상으로 하는 V, Nb를 첨가한 경우에는 내마모성이 열화하기 때문에 상한을 12.0%로 한다.
Mo : 2.0-8.0%
Mo는 Cr과 마찬가지로 탄화물을 형성해서 내마모성의 향상에 유효함과 동시에 기초재료의 경화성 템퍼링연화저항을 향상시키고, 기초재료조직의 강화에 유효하기 때문에 2.0% 이상 필요하지만 8.0%를 초과하면, 내균일성이 저하하기 때문에 상한을 8.0%로 한다.
Ni : 5.5이하, Co : 10.0 이하
Ni는 경화성을 향상시키고, 기초재료 조직의 강화를 위해 첨가하지만 5.0%를 초과하면, 잔류 r의 존재등 불안정한 조직을 형성하기 때문에 바람직하지 않고, 상한을 5.5%로 한다.
Co는 고온에 있어서의 조직을 안정화하기 위해 첨가하지만 10.0%를 초과하면 그 내열성 향상효과가 포화하기 때문에 경제성의 점에서 상한을 10%로 한다.
Cu : 2.0 이하, W : 1.0% 이하
Cu, W는 다같이 기초재료 조직을 강화하고, 고온경도를 향상시키기 위해 첨가하지만 Cu는 2.0%를 초고하면 로울의 표면성상을 열화시킴과 동시에 내마모성 내균열성을 저하시키기 때문에 상한을 2.0%로 하고, W는 비중이 큰 원소이며, 과잉으로 첨가하면, 원심분리에 의한 V계 탄화물의 편석을 조장하기 때문에 상한을 1.0%로 한다.
Ti : 2.0% 이하, Zr : 2.0% 이하, B : 0.1% 이하
Ti, Zr, B는 다같이 거칠고 큰 혼성결정 탄화물의 형성을 억제하고, 내마모성 내균열성을 향상시키기 위해 첨가하지만, Ti와 Zr는 2.0%를 초과하면, V, Nb 복합탄화물의 형상을 열화시키고, 역으로 내마모성을 저하시키기 때문에 상한을 2.0%로 하고, B는 0.1%를 초과하면 입자계면에 편석해서 내균열성을 저하시키기 때문에 상한을 0.1%로 한다.
V : 3.0~10.0%, Nb : 0.6-7.0%
V, Nb는 본 발명에 있어서 가장 중요한 필수원소이며, 이들의 복합첨가와 함유량 제한조건이 본 발명의 최대의 특징이다.
V는 내마모성의 향상에 가장 유효한 단단한 Mc 또는 M4C3탄화물을 형성하기 위한 필수원소로서 그 효과를 발휘하기 위해서는 3.0% 이상 필요하지만 10.0%를 초과하면, 내균열성의 저하 제조상의 문제점을 발생시키기 때문에 상한을 10%로 한다.
Nb도 V와 마찬가지로 내마모성에 유효한 단단한 Mc 탄화물을 형성하지만 단독첨가로서는 거칠과 큰 괴상탄화물이 되고, 그 효과가 얻어지지 않을 뿐 아니라 내균열성이 문제가 된다.
여기서 V와 Nb를 복합첨가한 경우의 모재경도에 미치는 C의 양과의 관계 및 원심력 주조한 링재료의 탄화물 분포에 기인하는 외층 내층간의 열간마모비 열충격 시험에 있어서의 균열의 최대깊이와 Nb, V의 함유량비 Nb/V와의 관계를 조사한 결과를 각각 제 1 도-제 4 도 및 제 5 도-제 8 도에 나타낸다.
제 1 도-제 4 도로부터 내마모열간압연용 로울로서 필요한 경도 Hs75 이상을 얻기위해서는,
V+1.8 Nb≤7.5c-6.0(%)
를 만족시켜야 할 필요가 있는 것이 명백해졌다.
또한 제 1 도의 실험은 Si : 0.5%, Mn : 0.5%, Cr : 6.8%, Mo : 3.2%를 함유하고, C, V, Nb를 변화시킨 용탕을 주조한 25mmY/블록에 대해 1000℃ 노오멀라이징(normalijing) 처리, 550℃, 템퍼링(tempering) 처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 2 도의 실험은, Si : 0.4%, Mn : 0.5%, Ni : 2.7%, Cr : 7.2%, Mo : 3.5%를 함유하고, C, V, Nb를 변화시킨 용탕을 주조한 25mmY-블록에 대해 1000℃ 노오멀라이징처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 3 도의 실험은, Si : 0.4%, Mn : 0.4%, Ni : 1.5%, Cr : 5.7%, Mo : 2.8%, Co : 3.2%를 함유하고, C, V, Nb를 변화시킨 용탕을 주조한 25mmY-블록에 대해 1050℃ 노오멀라이징처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 4 도의 시험은 Si : 0.3%, Mn : 0.4%, Cr : 6.0%, Mo : 3.2%, Co : 4.1%를 함유하고, C, V, Nb를 변화시킨 용탕을 주조한 25mmY-블록에 대해 1050℃ 경화처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용했다.
또 제 5 도-제 8 도로부터 원심력 주조법으로 제조한 경우에도 균일한 외층재료를 얻을 수가 있고, 또한 내균열성을 손상시키지 않기 위해서는,
0.2≤Nb/V≤0.8
를 만족시킬 필요가 있는 것이 명백해졌다.
또한 제5도-제 8 도에 있어서 「마모비(내층/외층)」는 링재료의 내층측으로부터 재취한 시험편의 마모량(IW)와 외층측으로부터 채취한 시험편의 마모량(Ow) 0와의 비(Iw/Ow) 0이며, 「열충격 균열최대 깊이」는 열충격 시험에서 발생한 균열의 최대깊이이다.
또 제 5 도의 실험은, C : 2.5%, Si : 0.5%, Mn : 0.5%, Cr : 6.5%, Mo : 3.5%, V : 5.4%, Nb : 0-8.0%를 함유하는 용탕을 원심력 주조(140G)해서 얻은 두께 100mm의 링시료에 대해 1000℃ 노오멀라이징처리, 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 6 도의 실험은, C : 2.7%, Si : 0.6%, Mn : 0.5%, Ni : 3.2%, Cr : 7.4%, Mo : 3.7%, V : 5.8%, Nb : 0-7.5%를 함유하는 용탕을 웜심력주조(140G)해서 얻은 두께 100mm의 링시료에 대해 1000℃ 노오멀라이징처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 7 도의 실험은, C : 2.3%, Si : 0.4%, Mn : 0.5%, Ni : 0.5%, Cr : 5.5%, Mo : 3.2%, V : 5.4%, Co : 5.2%, Nb : 0-7.2%를 함유하는 용탕을 원심력 주조(140G)해서 얻은 두께 100mm의 링시료에 대해 1050℃ 노오멀라이징처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용하고, 제 8 도의 실험은 C : 2.2%, Si : 0.3%, Mn : 0.4%, Cr : 6.0%, Mo : 3.2%, V : 5.1%, Co : 4.1%, Nb : 0-60%를 함유하는 용탕을 원심력 주조(140G)해서 얻은 두께 100mm의 링시료에 대해 1050℃ 경화처리 550℃ 템퍼링처리를 시행한 시료를 사용했다.
그리고 마모시험은 φ190×15의 상대재료와 φ50×10의 시험재료의 2원판의 미끄럼마모방식으로 상대재료를 800℃로 가열하고, 하중 100kgf로 압축접촉시킨 상태로 시험재료를 800rpm으로 회전시키고 미끄럼율 3.9%로 해서 120분 후의 마모감량을 측정해서 행했다.
또 열충격시험은 1200rpm으로 회전하고 있는 로울러에 55×40×15의 판형상 시험편을 압축접촉하는 방식으로 하중 15kgf 접촉시간 15초의 조건으로 행하고, 시험편에 발생한 균열깊이를 측정했다.
다시 또 본 발명의 로울재료에 시행하는 열처리 조건으로서는 1000-1150℃로 오오스테나이트(anrtenite)화한 후 냉각후의 조직이 베이 나이트(bainite)가 되도록 제어냉각시킨다.
따라서 대상으로 하는 로울재료의 조성 형성 크기에 따라 냉각조건은 달라지게 되는 것이다.
상기한 제 1 도-제 4 도, 제 5 도-제 8 도의 실험에서는 피열처리재료의 크기가 적기 때문에 노오멀라이징(오오스테나이트화후 공냉) 경화처리(오오스테나이트화후 급냉)의 양처리가 모두 가능하게 되어 있다.
더구나 템퍼링처리는 500-600℃의 범위에서 최적조건을 선택해서 실시한다.
[실시예 1]
제 1 표에 나타내는 화학조성의 용탕(본 발명재료 : B-FR.S, 비교재료 : A.G-Q)를 원심력 주조법(140G)에 의해 주조하여 두께 100mm의 링시료를 시작하여 쇼어경도(shore hardness) 열간마모 및 열충격 시험을 행하였다.
또한 마모시험은 링재료의 내층측과 외층측으로부터 각각 φ50×10의 시험편을 채취하여 전기한 조건과 동일한 방법으로 행했다.
또 열충격시험은 링재료의 외층측으로부터 판형상 시험편을 채취하여 동일한 조건으로 행했다.
이들 마모시험과 열충격시험의 결과를 제 2 표에 나타낸다.
제 2 표에 의하면, 본 발명재료는 종래의 Ni-구렌재료(A재료)와 비교해서 경도는 동일정도이지만, 내마모성 내균열성 모두 현저하게 향상되어 있는 것을 확인할 수 있다.
또 비교재료 G-Q 재료는 본 발명의 한정을 벗어나고 있기 때문에 G재료는 탄화물의 편석으로 외층의 내마성이 저하하고, H재료에 있어서는 경도가 부족되고 있음과 동시에, 내균열성이 저하하고, I재료에 있어서는 경도의 부족과 함께 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, J재료에 있어서는 경도가 부족하다.
또 K재료는 C의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, L재료는 Si의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, M재료는 Mn의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, N재료는 Cr의 양이 과다하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, O재료는 Mo의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, P재료는 V의 양이 부족하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, Q재료는 V의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고 있다.
[실시예 2]
제 3 표에 나타내는 화학조성의 용탕(본 발명재료 : B-F, S, T, U, V 비교재료 : A, G-R)을 원심력 주조법(140G)에 의해 주조하여, 두께 100mm의 링시료를 시작하여 쇼어경도 열간마모 및 열충격시험을 행하였다.
또한 마모시험은 링재료의 내층측과 외층측으로부터 각각 φ50×10의 시험편을 채취하여 상기한 조건과 동일한 방법으로 행하였다.
또 열충격시험은 링재료의 외층측으로부터 상기한 판형상 시험편을 채취하여 동일한 조건으로 행했다.
이들 마모시험과 열충격시험의 결과를 제 4 표에 나타낸다.
제 4 표에 의하면, 본 발명의 재료는 종래의 Ni-구렌재료(A재료)와 비교해서 경도는 동일정도이지만, 내마모성, 내균열성 모두 현저하게 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또 비교재료 G-J재료는 본 발명의 한정을 벗어나고 있기 때문에 G, J 재료에 있어서는 경도가 부족하고, H재료에 대해서는 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, I재료에 있어서는 내균열성이 저하하고 있다.
또 비교재료 K-R재료에 대해보면, K재료는 C의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, L재료는 Si의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, M재료는 Ni의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, N재료는 Ni의 양이 과다하기 때문에 경도 내마모성 내균열성이 모두 저하하고, O재료는 Cr의 양이 과다하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, P재료는 Mo의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, Q재료는 V의 양이 부족하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, R재료는 V의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고 있다.
[실시예 3]
제 5 표에 나타내는 화학조성의 용탕[본 발명재료 : B-F, 비교재료 : A, G-R)을 원심력 주조에 의해 주조해서 두께 100mm의 링시료를 시작하여 쇼어경도, 열간마모 및 열충격시험을 행하였다.
또 마모시험은 링재료의 내층측과 외층측으로부터 각각 ψ50×10의 시험편을 채취하여 상기한 조건과 동일한 방법으로 행했다.
이들 마모시험과 열충격시험의 결과를 제 6 표에 나타낸다.
제 6 표에 의하면, 본 발명의 재료는 종래의 Ni-구렌재료(A재료)와 비교해서 경도는 동일정도이지만 내마모성 내균열성 모두 현저히 향상되어 있는 것을 확인할 수 있다.
또 비교재료 G-R재료는 본 발명의 한정을 벗어나고 있기 때문에 G재료는 C의 양이 적기 때문에 경도가 부족함과 동시에 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, H재료는 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, I재료에 있어서는 내균열성이 저하하고, J재료에 있어서는 경도가 부족하다.
또 K재료는 C의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, L재료는 Si의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, M재료는 Mn의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, N재료는 Ni의 양이 과다하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, O재료는 Cr의 양이 과다하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, P재료는 Mo의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고, Q재료는 V의 양이 부족하기 때문에 내마모성 내균열성이 저하하고, R재료는 V의 양이 과다하기 때문에 내균열성이 저하하고 있다.
[실시예 4]
제 7 표에 나타내는 화학조성의 용탕(본 발명재료 : B-E, Q 비교재료 : A, F-P)을 원심력 주조에 의해 주조하여 두께 100mm의 링시료를 시작하여 쇼어경도 열간마모 및 열충격 시험을 행하였다.
또한 마모시험은 링재료의 내층측과 외층측으로부터 각각50×10의 시험편을 채취하여 상기한 조건과 동일한 방법으로 행하였다.
또 열충격시험은 링재료의 외층측으로부터 상기한 판형상 시험편을 채취하여 동일한 조건으로 행했다.
이들 마모시험과 열충격시험의 결과를 제 8 표에 나타낸다.
제 8 표에 의하면, 본 발명의 재료는 종래의 Ni-구렌재료(A재료)와 비교하여 경도는 동일정도이지만 내마모성 내균열성 모두 현저히 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또 비교재료 F-P재료는 본 발명의 한정을 벗어나고 있기 때문에 F재료는 C의 양이 적어서 경도가 부족되고 있음과 동시에, 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, G재료는 탄화물의 편석으로 외층의 내마모성이 저하하고, H재료는 내균열성이 저하하고, I재료는 경도가 부족하다.
또 J재료는 C의 양이 과다해서 내균열성이 저하하고, K재료는 Si의 양이 과다해서 내균열성이 저하하고, L재료는 Mn의 양이 과다해서 내균열성이 저하하고, M재료는 Cr의 양이 과다해서 내마모성 내균열성이 저하하고, M재료는 Mo의 양이 과다해서 내균열성이 저하하고, O재료는 V의 양이 부족해서 내마모성 내균열성이 저하하고, P재료는 V의 양이 과다해서 내균열성이 저하하고 있다.
[실시예 5]
제 9 표에 나타내는 화학조성의 용탕(본 발명재료 : B5-J5 비교재료 A, K5-N5)을 원심력주조에 의해 주조하여 두께 100mm의 링시료를 시작하여 쇼어경도 열간마모 및 열충격시험을 행하였다.
또한 마모시험은 링재료의 내층측과 외층측으로부터 각각 ψ50×10의 시험편을 채취하여 전기한 조건과 동일한 방법으로 행하였다.
또 열충격시험은 링재료의 외층측으로부터 상기한 판형상 시험편을 채취하여 동일한 조건으로 행했다.
이들 마모시험과 열충격시험의 결과를 제10표에 나타낸다.
제10표에 의하면, 본 발명의 재료는 종래의 Ni-구렌재료(A재료)와 비교하여 경도는 동일정도이지만, 내마모성 내균열성 모두가 현저히 향상되어 있는 것이 확인되었다.
또 비교재료 K5-N5재료는, 본 발명의 한정을 벗어나 있기 때문에 K5 재료는 Cu의 양이 과다해서 내마모성 내균열성이 저하하고, L5 재료는 W의 양이 과다해서 탄화물의 편석으로 외층측의 내마모성이 저하하고, M5 재료는 Ti와 B의양이 과다해서 내마모성 내균열성이 저하하고, N5 재료는 Zr의 양이 과다해서 내마모성이 저하해 있다.
[실시예 6]
제11표에 나타내는 조성의 외층 및 내층을 갖고, 동체직경 670mm, 동체길이 1450mm의 복합로울을 다음에 나타내는 수순으로 제조했다.
저주파 용해로에서 외층재료의 용탕을 용해시키고, 이 외층재료 용탕을 원심력 140G로 회전하는 원심주조용 주형내에 1490℃에서 두께 75mm 되도록 주입했다.
외층재료의 주입후 20분 후에 주형의 회전을 정지시키고, 주형을 직립시키고, 외층주입 35분 후에 내층재료 용탕을 1420℃에서 주입했다.
실온까지 냉각후 주형을 해체하여 예비가공을 행한 후, 1050℃로 경화처리하고, 그후 550℃에서 템퍼링처리를 행하는 열처리를 행했다.
열처리후 초음파 탐지등의 검사를 행했으나, 결함이 없는 건전한 로울이며, 끝마무리 가공후의 외층의 두께는 45mm이며, 표면경도는 쇼오경도로 78-82였다.
상기한 복합로울을 실제의 열간압연기의 끝마무리 장치에 사용한 결과, 제10도에 나타내는 바와 같이 종래의 니켈구렌주철로울의 사용성적을 크게 상회하는 것이였다.
또 로울표면의 거칠어짐등도 문제없고, 양호한 결과가 얻어졌다.
[실시예 7]
제12표에 나타내는 조성의 외층, 중간층, 및 내층을 갖고, 제 9 도에 나타내는 동체직경 670mm, 동체길이 1450mm의 복합로울을 다음에 나타내는 수순으로 제조했다.
저주파 용해로로서, 외층재료의 용탕을 용해시켜, 이 외층재료 용탕을 원심력 140G로 회전하는 원심력 주조용 주형내에 1490℃에서 두께 75mm가 되도록 주입했다.
외층재료가 응고한 직후에 중간층의 용탕을 1540℃로 두께 40mm가 되도록 주입했다.
이 중간층이 완전히 응고한 후에 주형의 회전을 정지시키고, 주형을 직립시켜 외층재료 주입 후, 40분 후에 내층재료 용탕을 1450℃에서 주입했다.
실온까지 냉각후 주형을 해체하고, 예비가공을 행한 후, 1050℃로 경화처리하고, 그후 550℃에서 템퍼링처리하는 열처리를 행했다. 열처리 후 초음파 탐지기등의 검사를 행했으나, 외층과 중간층의 경계 및 중간층과 내층과의 겨예 모두에 결함이 발생하지 않고, 내부 성상도 건전한 로울이며, 끝마무리 가공 후의 외층의 두께는 45mm이며, 표면경도는 쇼오경도로 78-82였다.
상기한 복합로울을 실제의 열간압연기의 끝마무리장치에 사용한 결과, 제10도에 나타내는 바와 같이 종래의 니켈구렌주철로울의 사용 성적을 크게 상회하는 것이였다. 또 로울표면의 거칠음도 문제가 없고, 양호한 결과가 얻어졌다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 생산성 및 경제성이 우수한 원심력 주조법을 적용해도 편석등이 생기지 않는 내마모성과 내균열성이 우수한 압연용 복합로울을 얻을 수 있다.
[표1]
[표2]
[표3]
[표4]
[표5]
[표6]
[표7]
[표8]
[표9]
[표10]
[표11]
[표12]

Claims (6)

  1. C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0, V : 3.0-10.0%, Nb : 0.6-7.0%를 함유하고, 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
    V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
    0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
    잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로된 압연용 로울 외층재료.
  2. C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Ni : 5.5% 이하, Co : 10.0% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
    V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
    0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
    잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로된 압연용 로울 외층재료.
  3. C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Cu : 2.0% 이하, W : 1.0% 이하, Ti : 2.0% 이하, Zr : 2.0% 이하, B : 0.1% 이하, 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 또 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
    V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
    0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
    잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로된 압연용 로울 외층재료.
  4. C : 1.5-3.5%, Si : 1.5% 이하, Mn : 1.2% 이하, Cr : 5.5-12.0%, Mo : 2.0-8.0%, V : 3.0-10.0, Nb : 0.6-7.0% 다시 또, Ni : 5.5% 이하, Co : 1.0% 이하의 1종 또는 2종 이상 및 Cu : 2.0% 이하, W : 1.0% 이하, Ti : 2.0% 이하, Zr : 2.0% 이하, B : 0.1% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 또한 하기의 (1)식과 (2)식을 만족시키고,
    V+1.8Nb≤7.5C-6.0(%) ………………………………………………………(1)
    0.2≤Nb/V≤0.8 …………………………………………………………………(2)
    잔여부 Fe 및 불가피적 불순물로된 압연용 로울 외층재료.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 외층재료와 용착일체화된 보통 주철 또는 연성주철의 축재료로된 원심력 주조제 복합로울.
  6. 제 5 항에 있어서, 외층재료와 축재료와의 사이에 중간층을 갖고, 그 중간층을 거쳐서 외층재료와 축재료와를 융착 일체화 해서된 원심력 주조제 복합로울.
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