TWI510646B - 熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥 - Google Patents

熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥 Download PDF

Info

Publication number
TWI510646B
TWI510646B TW102133171A TW102133171A TWI510646B TW I510646 B TWI510646 B TW I510646B TW 102133171 A TW102133171 A TW 102133171A TW 102133171 A TW102133171 A TW 102133171A TW I510646 B TWI510646 B TW I510646B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
roll
outer layer
resistance
hot rolling
rem
Prior art date
Application number
TW102133171A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201420778A (zh
Inventor
Kenji Ichino
Tetsuo Mochida
Hiromitsu Shibata
Original Assignee
Jfe Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jfe Steel Corp filed Critical Jfe Steel Corp
Publication of TW201420778A publication Critical patent/TW201420778A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI510646B publication Critical patent/TWI510646B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B21B27/032—Rolls for sheets or strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287—Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/013—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of a metal other than iron or aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/38—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
    • C22C37/08—Cast-iron alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/56—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.7% by weight of carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥
本發明係關於一種熱軋用複合輥(hot rolling millroll)，尤其係關於一種於耐磨耗性(wear resistance)、耐熱衝擊性(heat shock resistance)及耐表面粗糙性(surface deterioration resistance)方面優異、作為鋼板之熱精軋用而適宜之熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥。
近年來，鋼板或鋼管之熱軋技術之進步驚人，伴隨此，強烈要求提高所使用之熱軋用輥之特性、尤其是耐磨耗性。針對此種耐磨耗性提高之要求，開發出一種將外層組成(surface layer)形成為與高速工具鋼(high-speed tool steel)組成類似之組成、且使硬質之碳化物析出而顯著提高耐磨耗性之高性能輥(以下，亦稱為高速系輥(high-speed steel roll，高速鋼輥))並得以實用化。
另一方面，於鋼板之最終精軋台上易產生被軋材之堆鋼事故(cobble)，且易將輥之表面紋理轉印至鋼板上。因此，組裝入一種含有石墨且耐熱衝擊性優異、輥表面亦較為美麗之Ni晶粒鑄鐵(nickel grain cast iron)輥進行熱軋。然而，先前之Ni晶粒鑄鐵輥之耐磨耗性較差，因此存在輥壽命較短之問題。
另一方面，耐磨耗性優異之高速系輥會因堆鋼事故或黏滯(sticking)之產生而生成粗大之熱衝擊龜裂等，於耐事故性之觀點而 言存在問題。因此，於堆鋼事故之發生頻率較高之鋼板之最終熱精軋後段軋製台上，無法穩定地使用高速系輥，故而依然使用大量之Ni晶粒鑄鐵輥。
針對上述問題，例如，於專利文獻1中提出一種熱軋用輥，其係於Ni晶粒鑄鐵中添加有1.0~5.0重量%之V，使耐磨耗性提高。又，於專利文獻2中提出一種熱軋用輥，其係於Ni晶粒鑄鐵中添加有2.0~8.0重量%之V，且添加有以面積比計為0.5~5%之石墨而使0.2~10%之MC型碳化物出現以提高耐磨耗性。
又，於專利文獻3中提出一種軋製用輥外層材，其係於組織中包含高硬度複合碳化物與石墨之高速系鑄鐵材中，藉由將晶化之石墨微細化而使耐磨耗性與耐表面粗糙性併存。進而，於專利文獻4中提出一種耐磨耗性熱軋用輥，其將Cr、V、Nb之合計含量限制為3重量%以下，使以面積比計為2%以上之石墨晶化，抑制表面粗糙之產生。
又，於專利文獻5、專利文獻6、專利文獻7中提出，複合添加V與Nb而改善MC型碳化物之形態，並且控制Cr量與有效C量，提高耐磨耗性、耐黏滯性、耐表面粗糙性、及耐熱衝擊性。進而，於專利文獻8中，提出一種熱軋用輥外層材，除上述組成限定外，藉由控制石墨組織而更進一步改善耐熱衝擊性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平01-287248號公報
專利文獻2：日本專利特開平06-335712號公報
專利文獻3：日本專利特開平11-229072號公報
專利文獻4：日本專利特開2001-181780號公報
專利文獻5：日本專利特開2003-73767號公報
專利文獻6：日本專利特開2003-342669號公報
專利文獻7：日本專利特開2004-162104號公報
專利文獻8：日本專利特開2004-323961號公報
然而，近來，自軋製品之品質提高與有效率地生產之觀點出發，而實施增加軋製速度、增加連續軋製量等，熱軋用輥之使用環境越來越苛刻化。而且對軋製品之表面品質之要求越來越嚴格化，對此，上述記載之先前技術中無法同時滿足耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性。
本發明之目的在於提出一種有利地解決上述先前技術之問題、耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性均優異之熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥。
本發明者等為了達成上述課題，對影響熱軋用輥之耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性之種種要因進行了努力研討。
其結果發現一重大現象，即於含有Cr、V、及Nb之Ni晶粒鑄鐵中複合添加有REM(Rare Earth Metals，稀土金屬)與Al之情形時，耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性會根據其等添加量之比率而變化，尤其對耐熱衝擊性造成之影響較大。
圖1表示熱衝擊試驗結果。熱衝擊試驗中，自使REM與Al含量改變熔製所得之環狀試驗材中取出25mm厚度之板狀試驗 片，使用圓板狀之對象材(材質：S45C，大小：190mm)，以圖3所示之構成之試驗機實施。藉由高頻加熱線圈加熱至830℃，將以150rpm旋轉之圓板狀之對象材(材質：S45C，大小：190mm)以100kgf之負重壓接於25mm厚度之板狀試驗片上10秒鐘，急速加熱板狀試驗片並卸載，與此同時實施水冷而對板狀試驗片施加熱衝擊。於試驗後，實施浸透探傷試驗，於顯影液之浸滲較多之3個部位切斷而觀察剖面，測定龜裂之最大深度並作為龜裂深度。
如圖1所示，獲得如下見解：於REM與Al之質量比REM/Al未達0.01時熱衝擊龜裂深度較大，於REM/Al為0.01~3.2之範圍時熱衝擊龜裂深度較小，為2.5mm以下，若REM/Al超過3.2，則熱衝擊龜裂深度增大。
進而瞭解，與V、Nb鍵合後之剩餘之C量即有效C量(=C-(0.24×V+0.13×Nb))若並非(Cr+0.2)%以上則出現之石墨量不足，耐熱衝擊性降低(熱衝擊龜裂變深)。另一方面，若超過3.0%則石墨量過剩，耐磨耗性降低。
本發明係根據上述見解，進而實施研討而完成者。
即，本發明，
[1]係一種熱軋用輥外層材，其係用於熱軋用複合輥之外層者，其特徵在於具有如下之組成：以質量百分比計含有：C：2.4~3.5%、Si：1.2~2.4%、Mn：0.2~2.0%、Cr：0.8~2.1%、Mo：0.3~1.1%、Ni：3.0~6.0%、V：1.0~2.2%、Nb：0.1~0.5%、REM：0.0005~0.1%、及Al：0.003~0.05%，且C、Cr、V、Nb、REM、Al之含量滿足以下(1)及(2)式，並包含剩餘部分Fe及不可避免之雜質。
記Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1)
0.01≦REM/Al≦3.2…(2)
此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al：各元素之含量(質量%)。
[2]如[1]之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計進而含有B：0.001~0.05%。
[3]如[1]或[2]之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計進而含有選自Ca：0.04%以下、Ti：0.03%以下之1種或2種。
[4]如[1]至[3]中任一項之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計進而含有選自Co：2.0%以下、W：2.0%以下之1種或2種。
[5]一種熱軋用複合輥，其係於耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性方面優異者，且係將外層與內層熔接一體化而成者，其特徵在於具有如下之組成：上述外層以質量百分比計含有：C：2.4~3.5%、Si：1.2~2.4%、Mn：0.2~2.0%、Cr：0.8~2.1%、Mo：0.3~1.1%、Ni：3.0~6.0%、V：1.0~2.2%、Nb：0.1~0.5%、REM：0.0005~0.1%、及Al：0.003~0.05%，且C、Cr、V、Nb、REM、Al之含量滿足以下(1)及(2)式，並包含剩餘部分Fe及不可避免之雜質。
記Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1)
0.01≦REM/Al≦3.2…(2)
此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al：各元素之含量(質量%)。
[6]如[5]之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成 外，以質量百分比計進而含有B：0.001~0.05%。
[7]如[5]或[6]之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計進而含有選自Ca：0.04%以下、Ti：0.03%以下之1種或2種。
[8]如[5]至[7]中任一項之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計進而含有選自Co：2.0%以下、W：2.0%以下之1種或2種。
根據本發明，可價格低地製造兼具優異之耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性之複合輥，作為鋼板之熱軋之後段軋製台用輥，於產業上發揮顯著之效果。又，本發明之複合輥可穩定地用作於鋼板之熱軋中常發生堆鋼事故之後段軋製台用輥。又，本發明之複合輥亦可作為要求優異之耐磨耗性及耐表面粗糙性之型鋼軋製用輥或鋼管軋製用輥而使用。
圖1係表示熱衝擊龜裂深度與REM/Al之關係之圖。
圖2係表示磨耗試驗之概要之概略說明圖。
圖3係表示熱衝擊試驗之概要之概略說明圖。
首先，對本發明之熱軋用複合輥之外層(外層材)之組成限定理由進行說明。再者，於本說明書中，將組成之質量%僅記為%。
C：2.4~3.4%
C係與V、Nb、Cr、Mo鍵合而形成用以提高輥之耐磨耗性之硬質碳化物所必要之元素，並且係用以使石墨晶化以確保耐熱衝擊性之必要之元素，本發明中，必須含有2.4%以上之C。另一方面，若C之含量超過3.4%，則會大量出現共晶碳化物而導致耐熱衝擊特性劣化，並且石墨粗大化，使耐表面粗糙性降低。因此，將C限定為2.4~3.4%之範圍。再者，較佳為2.8~3.3%。
Si：1.2~2.4%
Si係增加C之活度而使石墨易晶化之元素，且具有使耐熱衝擊特性提高之效果。本發明中為了取得該效果而必須含有1.2%以上之Si。另一方面，若Si之含量超過2.4%，則輥之耐磨耗性與耐表面粗糙性會顯著降低。因此，將Si限定為1.2~2.4%之範圍。
Mn：0.2~2.0%
Mn係將熔鋼中之S作為MnS而固定，使阻礙耐磨耗性之S無害、穩定化，故而為有效。又，Mn亦具有使淬火性提高且使硬度增加之效果。為了取得此種效果，必須含有0.2%以上之Mn。然而，若Mn之含量超過2.0%，則凝固界面會偏析且使材料脆化。因此，將Mn限定為0.2~2.0%之範圍。再者，較佳為0.3~1.0%。
Cr：0.8~2.1%
Cr係使共晶碳化物增量、使其硬質化之元素，且具有抑制輥軋製時之碳化物破壞而使耐磨耗性提高之效果。為了取得此種效果，必須含有0.8%以上之Cr。另一方面，若Cr之含量超過2.1%，則共晶碳化 物會增加而使耐表面粗糙性降低，並且石墨量減少耐熱衝擊性亦降低。因此，將Cr限定為0.8~2.1%。再者，較佳為1.2~2.0%。
Mo：0.3~1.1%
Mo係具有不使共晶碳化物過度增量而強化碳化物或底材之作用，且具有一方面維持優異之耐表面粗糙性一方面使耐磨耗性提高之效果。尤其藉由與Nb複合而含有Mo，發揮強化硬質之MC型碳化物、使耐磨耗性顯著提高之重要之效果。為了取得此種效果，必須含有0.3%以上之Mo。另一方面，若Mo之含量超過1.1%，則共晶碳化物會變硬且脆弱，耐熱衝擊性與耐表面粗糙性會劣化。為確保本發明之優異之耐熱衝擊性與耐表面粗糙性，將Mo限定為0.3~1.1%。再者，較佳為0.4~1.0%。
Ni：3.0~7.0%
Ni具有提高淬火性之效果，為了將底材組織形成為硬質之麻田散鐵或變韌鐵，以確保軋製用輥所必要之肖氏硬度(Hs 76~88)而添加。此種效果於含有3.0%以上之Ni時得以斷定。然而，若Ni之含量超過7.0%，則沃斯田鐵會顯著穩定化，底材組織中軟質之殘留沃斯田鐵量會增加，故而無法取得必要之硬度，並且耐磨耗性亦降低。因此，將Ni限定為3.0~7.0%之範圍。再者，較佳為3.0~5.0%。
V：1.2~2.2%
V係具有形成硬質之MC型碳化物、使耐磨耗性提高之效果之元素。本發明中，為了取得一定程度以上之耐磨耗性，必須含有1.2%以 上之V。另一方面，若V之含量超過2.2%，則硬質之MC型碳化物會於軋製面上凸化而產生輥之表面粗糙。進而，亦會產生耐熱衝擊性劣化等之弊病。因此，將V限定為1.2~2.2%之範圍。再者，較佳為1.4~2.1%。
Nb：0.1~0.8%
Nb係具有固溶於MC型碳化物中且強化碳化物之作用之元素。尤其藉由與既定範圍之Cr、Mo及V複合而含有Nb，具有顯著強化碳化物且使耐磨耗性顯著提高之重要之效果。又，於僅含有V時，MC型碳化物以羽毛狀(feathery)成長而使組織粗大化，誘使輥之表面粗糙。然而，藉由複合含有Nb與V，而可抑制MC型碳化物之羽毛狀化。進而藉由複合添加Al、REM及/或Ti，而使碳化物微細分散，抑制表面粗糙。為了取得此種效果，必須含有0.1%以上之Nb。另一方面，若Nb之含量超過0.8%，則MC型碳化物會以樹枝狀(dendritic)粗大化，反而會產生表面粗糙。又，若以離心鑄造法(centrifugal casting)進行製造，則會產生MC型碳化物之偏析。因此，將Nb限定為0.1~0.8%之範圍。再者，較佳為0.2~0.6%。
REM：0.0005~0.1%
REM係藉由以既定之範圍含有REM與Al，而使耐熱衝擊性、耐表面粗糙性及耐磨耗性提高之極為重要之元素。於REM單質時具有使石墨形狀形成為圓形而提高耐磨耗性之作用。又，REM之比重為6~8，接近Fe，故而亦具有難以引起重力偏析之優點。為了取得REM之此種效果，必須含有0.0005%以上之REM。另一方面，若REM之含 量超過0.1%，則不僅上述特性提高效果會消失，而且會抑制石墨之晶化而使耐熱衝擊特性與耐表面粗糙性惡化。因此，將REM限定為0.0005~0.1%之範圍。再者，較佳為0.001~0.06%。此處，本發明中之REM，係指稀土類元素、稀土(元素符號：Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)，但本發明中係添加該等之2種以上之混合物(Ce與La為主成分)之密鈰合金(misch metal)而使用。再者，關於REM之含量，因難以分別萃取上述稀土或需花費龐大之成本，故而僅分析Ce而使用其2倍之值。
Al：0.003~0.05%
Al係藉由以既定之調配比含有Al與REM，而使耐熱衝擊特性、耐表面粗糙性及耐磨耗性提高之極為重要之元素。於Al單質時具有使石墨形狀形成為細長地伸長之片狀而使耐熱衝擊特性提高之作用。為了取得Al之此種效果，必須含有0.003%以上之Al。另一方面，若Al之含量超過0.05%，則會使石墨粗大化而導致耐熱衝擊特性、耐磨耗性及耐表面粗糙性劣化之重大不良影響。又，鑄造性降低而產生縮孔或微孔(microporosity)。因此，將Al限定為0.003~0.05%之範圍。再者，較佳為0.005~0.050%。
B：0.001~0.05%
B係具有使石墨微細分散之作用，尤其於REM、Al複合共存下若含有0.001%以上之B，則發揮使耐熱衝擊特性提高之效果。另一方面，若B之含量超過0.05%，則耐熱衝擊特性與耐磨耗性會顯著降低。因此，將B限定為0.001~0.05%之範圍。再者，較佳為0.001~0.04%。
選自Ti：0.03%以下、Ca：0.04%以下之1種或2種
Ti、Ca之任一者均具有使MC型碳化物圓形成長、使耐表面粗糙性提高之作用。上述作用係於Ti：0.03%以下、及Ca：0.04%以下時有效地發揮。另一方面，若Ti超過0.03%則石墨形狀會產生變化而使耐熱衝擊性與耐表面粗糙性降低。又，於以離心鑄造法製造輥外層之情形時，會促進MC型碳化物之偏析。又，若Ca超過0.04%，則耐熱衝擊性會降低。進而，於以離心鑄造法製造輥外層之情形時，會促進石墨與MC型碳化物之偏析。較佳為Ti：0.001~0.01%，Ca：0.0002~0.03%。
選自Co：2%以下、W：2%以下之1種或2種
Co係具有固溶於底材金屬中且強化底材之效果。然而，即便含有超過2%之Co，該效果亦飽和，故而將Co限定為2%以下。又，W係具有使碳化物增量而提高耐磨耗性之效果，較佳為少量地含有。然而，若W之含量超過2%，則耐熱衝擊性及耐表面粗糙性會降低，故而將W限定為2%以下。較佳為Co：0.1~1.5%，W：0.1~1.5%。
又，本發明中，設定為上述成分範圍內之後，重要的是進而以滿足以下(1)~(2)式Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1)
0.01≦REM/Al≦3.2…(2)
(此處，C、V、Nb、Cr、REM、Al：各元素之含量(質量%))
之方式來調整各成分之含量。藉此，成為兼具優異之耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性之熱軋作業用輥外層(外層材)。
Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1)
於有效C量未達Cr+0.2時，會抑制石墨之晶化而使耐熱衝擊性與耐表面粗糙性降低。另一方面，若有效C量超過3.0%，則共晶碳化物與石墨會過度增加，使耐熱衝擊性與耐表面粗糙性降低。
0.01≦REM/Al≦3.2…(2)
若分別單獨含有REM與Al，則會出現耐熱衝擊性降低、或耐磨耗性降低之不良影響。然而，於共存之情形時具有彼此中和不良影響之作用，故而必須複合添加。於REM/Al未達0.01時耐表面粗糙性與耐磨耗性會降低。若REM/Al超過3.2則耐熱衝擊性與耐表面粗糙性會降低。本發明之特定成分系中，藉由使0.01≦REM/Al≦3.2，而可獲得兼具優異之耐熱衝擊性、耐表面粗糙性及耐磨耗性之輥材料。再者，REM/Al更佳為0.05~3.0。
本發明中，輥外層材之製造方法並無特別限定。然而，自製造成本之觀點而言，較佳為以離心鑄造法將上述之組成之熔態金屬形成為既定之尺寸形狀之輥外層材。該情形時，較佳為於輥外層材之凝固中途或完全凝固後，停止鑄模之旋轉而將內層材進行靜置鑄造，形成複合輥。藉此，成為使輥外層材之內表面側再熔解而使外層與內層熔接一體化之複合輥。
靜置鑄造之內層較佳為使用鑄造性與機械性質優異之球狀石墨鑄鐵或芋蟲狀石墨鑄鐵或石墨鋼等。又，亦可於外層與內層之間，設置包含石墨鋼或高碳鋼之中間層。於以離心鑄造法製造輥之情形時，中間層係繼外層之離心鑄造後，進而進行離心鑄造即可。
再者，以上之說明主要係以鋼板之熱軋用輥為對象進行說明。然而，本發明當然並不限定於鋼板之熱軋用複合輥，即便應用 於附口徑(caliber)之鋼管軋製用複合輥亦毫無問題。再者，於製造鋼管軋製用之套輥(sleever roll)之情形時，將外層進行離心鑄造後，將球狀石墨鑄鐵、或高碳鋼作為內層材而進行離心鑄造即可。
[實施例]
使具有表1所示之組成之熔態金屬熔解，以Ca-Si進行0.15%量之Si接種(inoculation)之後，藉由離心鑄造法而鑄造環狀試驗材(外徑：250mm，壁厚：80mm)。再者，澆鑄溫度設為1450℃，離心力以重力倍數計設為160G。鑄造後，對試驗材以400~480℃實施回火處理。回火後之硬度為Hs 77~83。再者，將公知之Ni晶粒鑄鐵作為先前例，以430℃進行回火處理而形成Hs 78~80之硬度。
自該等環狀試驗材中取出試驗片，進行組織觀察、磨耗試驗、及熱衝擊試驗。
(1)組織觀察
自環狀試驗材中取出組織觀察用試驗片，於研磨至鏡面為止後觀察石墨組織，又於以硝酸醇溶液腐蝕後觀察碳化物組織。首先，以100倍之光學顯微鏡觀察石墨之有無，以目測之方式調查石墨與碳化物組織之偏析狀況。於以目測判斷時將斷定約超過30%之組織之明確之量的變化或形狀的變化之情形設為偏析「有」，將無法判別偏析之情形設為偏析「無」。
(2)磨耗試驗
自環狀試驗材中取出試驗片(大小：60mm，10mm厚度)，以使對象材(材質：S45C，大小：190mm，20mm厚度)與試驗片之2圓板滑動磨耗方式(圖2)實施磨耗試驗。一面使試驗片以轉速720rpm旋 轉，一面將對象材加熱至830℃，且對試驗片實施水冷，使該冷卻水量變化而使試驗片表面溫度成為440℃。將試驗片與對象材之滑動率設為8%，一面以負重100kgf(980N)進行壓接一面使其轉動160分鐘。於該試驗中每40分鐘更新對象材並進行試驗。試驗後，測定試驗片之磨耗減少量(磨耗量)。各試樣之耐磨耗性之評估係藉由比較將各試樣之磨耗量除以先前例之磨耗量所得之磨耗比，以與先前例之優劣進行評估。
進而，以目測之方式觀察試驗片表面之表面粗糙狀況，將凹凸狀之表面粗糙顯眼之情形(相當於約15~20μm RzJIS 以上(RzJIS ：十點平均粗度))設為表面粗糙「有」，將除此以外之情形設為表面粗糙「無」。再者，RzJIS 、Ra係基於JIS B 0601-2001之值。
(3)熱衝擊試驗
自環狀試驗材中取出25mm厚度之板狀試驗片，使用圓板狀之對象材(材質：S45C，大小：190mm)，以圖3所示之構成之試驗機實施試驗。
藉由高頻加熱線圈加熱至830℃，將以150rpm旋轉之圓板狀之對象材(材質：S45C，大小：190mm)以100kgf之負重壓接於25mm厚度之板狀試驗片10秒鐘，急速加熱板狀試驗片並卸載，與此同時實施水冷並對板狀試驗片施加熱衝擊。於試驗後，實施浸透探傷試驗，於顯影液之浸滲較多之3個部位切斷而觀察剖面，並測定龜裂之最大深度作為龜裂深度，藉由與作為先前例之NiG之比較而評估耐熱衝擊性。
將所得之結果示於表2中。
本發明例之任一者均具有作為耐磨耗性優異、且龜裂深 度較淺而耐熱衝擊性優異，並且亦無偏析、表面粗糙之產生之極為優異之軋製用輥的特性。
另一方面，對於偏離本發明之範圍之比較例，其耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性之至少1個以上顯著降低。

Claims (10)

  1. 一種熱軋用輥外層材，其係用於熱軋用複合輥之外層者，其特徵在於，其具有如下之組成：以質量百分比計，含有C：2.4~3.5%、Si：1.2~2.4%、Mn：0.2~2.0%、Cr：0.8~2.1%、Mo：0.3~1.1%、Ni：3.0~6.0%、V：1.0~2.2%、Nb：0.1~0.5%、REM：0.0005~0.1%、及Al：0.003~0.05%，且C、Cr、V、Nb、REM、Al之含量滿足以下(1)及(2)式，並包含剩餘部分Fe及不可避免之雜質，Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1) 0.01≦REM/Al≦3.2…(2)此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al：各元素之含量(質量%)。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計，進而含有B：0.001~0.05%。
  3. 如申請專利範圍第1項之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Ca：0.0002%以上且0.04%以下、Ti：0.001%以上且0.03%以下之1種或2種。
  4. 如申請專利範圍第2項之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Ca：0.0002%以上且0.04%以下、Ti：0.001%以上且0.03%以下之1種或2種。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之熱軋用輥外層材，其中，除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Co：0.1%以上且2.0%以下、W：0.1%以上且2.0%以下之1種或2種。
  6. 一種熱軋用複合輥，其係於耐磨耗性、耐熱衝擊性、及耐表面粗糙性方面優異者，且係將外層與內層熔接一體化而成者，其特徵在 於，其具有如下之組成：上述外層以質量百分比計，含有C：2.4~3.5%、Si：1.2~2.4%、Mn：0.2~2.0%、Cr：0.8~2.1%、Mo：0.3~1.1%、Ni：3.0~6.0%、V：1.0~2.2%、Nb：0.1~0.5%、REM：0.0005~0.1%、及Al：0.003~0.05%，且C、Cr、V、Nb、REM、Al之含量滿足以下(1)及(2)式，並包含剩餘部分Fe及不可避免之雜質，Cr+0.2≦C-(0.24×V+0.13×Nb)≦3.0…(1) 0.01≦REM/Al≦3.2…(2)此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al：各元素之含量(質量%)。
  7. 如申請專利範圍第6項之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計，進而含有B：0.001~0.05%。
  8. 如申請專利範圍第6項之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Ca：0.0002%以上且0.04%以下、Ti：0.001%以上且0.03%以下之1種或2種。
  9. 如申請專利範圍第7項之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Ca：0.0002%以上且0.04%以下、Ti：0.001%以上且0.03%以下之1種或2種。
  10. 如申請專利範圍第6至9項中任一項之熱軋用複合輥，其中，上述外層除上述組成外，以質量百分比計，進而含有選自Co：0.1%以上且2.0%以下、W：0.1%以上且2.0%以下之1種或2種。
TW102133171A 2012-09-13 2013-09-13 熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥 TWI510646B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012201514A JP5862526B2 (ja) 2012-09-13 2012-09-13 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201420778A TW201420778A (zh) 2014-06-01
TWI510646B true TWI510646B (zh) 2015-12-01

Family

ID=50277920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102133171A TWI510646B (zh) 2012-09-13 2013-09-13 熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9573176B2 (zh)
EP (1) EP2896709B1 (zh)
JP (1) JP5862526B2 (zh)
KR (1) KR101671228B1 (zh)
CN (1) CN104641013B (zh)
IN (1) IN2015DN00773A (zh)
TW (1) TWI510646B (zh)
WO (1) WO2014041778A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105217265A (zh) * 2015-10-23 2016-01-06 辽宁科技大学 一种胶带输送机的耐磨滚筒
WO2018047444A1 (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP6313844B1 (ja) * 2016-12-28 2018-04-18 株式会社クボタ 圧延用複合ロール
WO2018147367A1 (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 日立金属株式会社 圧延用複合ロール及びその製造方法
CN107254640A (zh) * 2017-04-23 2017-10-17 唐世群 一种高频振动电机底座制备工艺
RU2659536C1 (ru) * 2017-12-05 2018-07-02 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
CN112512709B (zh) * 2018-08-08 2023-06-02 株式会社博迈立铖 轧制用离心铸造复合辊及其制造方法
CN113661019B (zh) * 2019-04-03 2022-09-13 日铁轧辊株式会社 通过离心铸造法制造的轧制用复合辊及其制造方法
EP4019155A4 (en) * 2019-10-16 2023-08-16 Proterial, Ltd. CENTRIFUGAL CAST COMPOSITE ROLLER FOR USE IN HOT ROLLING
ES2921973B2 (es) * 2021-02-23 2023-03-17 Fundiciones Balaguer S A Procedimiento de obtención de un cilindro para molinería y producto obtenido

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073767A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Kawasaki Steel Corp 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP2004068142A (ja) * 2001-11-28 2004-03-04 Jfe Steel Kk 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076030B2 (ja) 1988-05-13 1995-01-25 住友金属工業株式会社 圧延用ロール
JP3307501B2 (ja) 1993-03-31 2002-07-24 日立金属株式会社 耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール
JP3766202B2 (ja) 1998-02-13 2006-04-12 株式会社クボタ 耐肌荒れ性にすぐれる黒鉛晶出ハイス系鋳鉄材
JP3343538B2 (ja) 1999-12-20 2002-11-11 虹技株式会社 圧延ロール
JP3412590B2 (ja) * 2000-01-17 2003-06-03 関東特殊製鋼株式会社 圧延用ロール
JP2001279367A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Nippon Steel Corp 遠心鋳造製熱間圧延用ロール
JP3949872B2 (ja) * 2000-05-12 2007-07-25 株式会社クボタ 圧延用ロール外層
JP3859958B2 (ja) * 2000-11-20 2006-12-20 日鉄住金ロールズ株式会社 遠心鋳造製圧延用複合ロールの外層材
JP4254075B2 (ja) * 2001-04-27 2009-04-15 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用ロールの製造方法
JP3925308B2 (ja) * 2002-05-29 2007-06-06 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP4123903B2 (ja) 2002-11-12 2008-07-23 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP4311073B2 (ja) 2003-04-28 2009-08-12 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP2005068462A (ja) * 2003-08-21 2005-03-17 Hitachi Metals Ltd 圧延用ロールの外層材およびそれを用いた圧延用ロール
JP4381210B2 (ja) * 2004-04-06 2009-12-09 株式会社クボタ 高耐摩耗性ロール材及び高耐摩耗性複合ロール
JP4428214B2 (ja) 2004-11-30 2010-03-10 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用高Ｃｒ系ロール外層材および熱間圧延用高Ｃｒ系複合ロール
JP4778863B2 (ja) * 2006-08-28 2011-09-21 日鉄住金ロールズ株式会社 遠心鋳造製圧延用複合ロ−ルの外層材
CN101831590B (zh) * 2009-03-10 2011-07-06 江苏东冶轧辊有限公司 高硼低合金高速钢轧辊及其制造方法
CN101530863B (zh) * 2009-04-28 2010-08-18 江苏环立板带轧辊有限公司 一种合金铸钢轧辊及其制备方法
JP5703718B2 (ja) 2010-11-29 2015-04-22 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および複合ロール
CN103074539B (zh) * 2013-01-07 2014-12-17 鞍钢重型机械有限责任公司 一种离心复合高镍铌耐磨铸铁轧辊及其铸造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073767A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Kawasaki Steel Corp 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP2004068142A (ja) * 2001-11-28 2004-03-04 Jfe Steel Kk 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール

Also Published As

Publication number Publication date
KR101671228B1 (ko) 2016-11-01
EP2896709B1 (en) 2019-11-06
EP2896709A1 (en) 2015-07-22
KR20150043446A (ko) 2015-04-22
JP5862526B2 (ja) 2016-02-16
US20150239026A1 (en) 2015-08-27
CN104641013A (zh) 2015-05-20
US9573176B2 (en) 2017-02-21
JP2014055333A (ja) 2014-03-27
EP2896709A4 (en) 2016-05-11
TW201420778A (zh) 2014-06-01
WO2014041778A1 (ja) 2014-03-20
CN104641013B (zh) 2016-10-26
IN2015DN00773A (zh) 2015-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI510646B (zh) 熱軋用輥外層材及熱軋用複合輥
EP3050636B1 (en) Centrifugally cast, hot-rolling composite roll
EP3050637B1 (en) Centrifugally cast, hot-rolling composite roll
TWI712697B (zh) 軋輥用外層及輥軋用複合輥
TWI577461B (zh) 輥外層材及熱軋用複合輥
JP7400718B2 (ja) 圧延用遠心鋳造複合ロール及びその製造方法
TWI725801B (zh) 離心鑄造製輥軋用複合軋輥及其製造方法
JP5703718B2 (ja) 熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および複合ロール
JP4123912B2 (ja) 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP5434276B2 (ja) 熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール
JP5434249B2 (ja) 熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール
JP2015080813A (ja) 遠心鋳造製圧延用複合ロール
JPH0820837A (ja) 高速度鋼系圧延用ロール外層材
JP2004162104A (ja) 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP2005290533A (ja) 高耐摩耗性ロール材及び高耐摩耗性複合ロール
JP6277040B2 (ja) 圧延用複合ロール
JP5867143B2 (ja) 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール、ならびにそれらの製造方法
JP2022178535A (ja) 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP2013170283A (ja) 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール
JP2000309841A (ja) 熱間圧延用複合ロール
JP2013170282A (ja) 耐疲労性に優れた熱間圧延用遠心鋳造製ロール外層材および熱間圧延用遠心鋳造製複合ロール

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees