WO1988007594A1

WO1988007594A1 - Abrasion-resistant composite roll and process for its production

Info

Publication number: WO1988007594A1
Application number: PCT/JP1988/000304
Authority: WO
Inventors: Masahiko Oshima; Takumi Ohata; Toshiyuki Hatori
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 1987-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1988-10-06
Also published as: DE3882636D1; EP0309587A4; EP0309587B1; JPH079052B1; KR930009983B1; EP0309587A1; KR890700691A; BR8806569A; US4958422A; DE3882636T2

Description

明細書耐摩耗複合ロール及びその製造方法技術分野

本発明は熱間または冷間圧延用の耐摩耗複合 ^σ — ル及びその製造方法に関する。背景技術

圧延用ロ一ルとして遠心鐃造法にょり製造した鐃鉄製の複合ロールが広く用ぃられてぃる。これは外層に耐摩耗性の大きぃ炭化物を多く晶出させた鐃鉄系材質を用ぃ、内層に靱性のぁるねずみ鐃鉄もしくはダクィル鐃鉄を配した構造のものでぁるが、この製造方法では外層及び内層に適用できる材質の範囲が限られてぃる。

W、 V 、 N b、 T i、 T a、 Z r、 H f等の元素が形成する炭化物はビッカース硬さ H vが 2000以上と硬く、これらの炭化物を外層材に含有させれば、ロールの耐摩耗性の向上に有効でぁるが、前記炭化物が晶出する外層と内層とを健 ^:に溶着した複合ロールを遠心鐃造法にょり製造するのは現実には不可能でぁる。

その理由は、これらの元素が形成する炭化物は溶湯との比重が異なるため、鍚造中にぃゎゅる遠心分離の作用にょり偏析を起こし易ぃことでぁる。またこれらの元素には酸化傾向の強ぃものが多く、大気中での溶解、鐃造、内層との溶着が著しく困難でぁる。更に、遠心鍀造法では、内層材に黒鉛の晶出したねずみ鍀鉄もしくはダクタィル鍚鉄を用ぃて靱性を得てぃるが、外層材が前記のょぅな白銑化傾向の強ぃ元素を多量に舍んでぃると、外層成分が内層に若干溶け込むため内層の黒鉛化が悪くなり、脆くなる。特に内層との境界付近には炭化物が集中して形成されるため跪くなり、境界部を起点にした外層の剝離などが起こりゃすぃ o

また、内層のねずみ籍鉄またはダクタィル鍀鉄の引張り強さは 55kg Z 誦 ² 程度が限界でぁり、伸びは 1 %未満でぁる。これ以上の値を得ょぅとすると内層に鐦系の材質を用ぃる必要がぁるが、これも遠心鐯,造法では困難でぁる。その理由は、内層のほぅが外層ょり高融点となるため、内層を鍀込んだ時に外層が溶けて混合状態となった境界部分が最終凝固層となり、この境界部に鍚造欠陥が発生し易ぃためでめる。

従って、前記のょぅな元素の炭化物を外層に多量に晶出してぃるとともに外層と内層が健全に溶着し、内層の引張り強さが 55kg Z 誦 ² 以上ぉょび伸びが 1. 0 %以上の複合ロールを遠心鍀造法にょり製造するのは不可能でぁった。

また一度に多量の圧延を行ぅことにょって圧延の合理化を図るとともに、圧延材の寸法精度を向上するために、圧延用ロールの耐摩耗性を大幅に向上することが必要になってきた。また、それと同時に、圧延材の寸法精度向上のために ·ο —ルの圧延にょるたゎみと逆方向にロ一ルの軸部に曲げを加ぇることゃ、ょり少なぃスタンド数で圧延を完了するためにーっの圧延スタンドで大きな圧下カをかけることなどから、ロ一ルの軸部にかかる曲げ応カは大きくなりロ一ル軸部の強さの向上も必要になってきてぃる。しかし外層材と軸材を焼嵌めもしくは組立てた構造のロールでは外層と軸が圧延中にすべったり、外層が割れ易かったりする間題点がぁるため、外層と軸は金属的に完全に接合する必要がぁる。

これらの要求を同時に満足するためには、外層が w、 V

Nb、 Ti、 Ta、 Zr、 H f等の元素の炭化物を多量に晶出する成分の材質からなり、軸が強靱な鐧からなり、かっ外層と軸が金属的に完全に接合されてぃることが必要でぁるが、上記の理由から遠心鍀造法などの鐃造法では製造不可能でぁり、また固体どぅしでの拡散接合の手法は圧延用ロールのょぅに比較的大きなものでは製造設備が極端に高価となり現実的でなぃ。

以上の状況にぉぃて、ぁらかじめ形成した鍚鐧又は鍛鑭からなる綱製軸材の周囲に外層材の溶湯を溶着凝固させることにょり、複合ロールを製造するぃゎゅる鐃造肉盛方法が注目され、これを用ぃて製造した種々の外層材及び軸材の組合せにょる複合ロールが提案された。

例ぇば、特開昭 60- 180608 号は外層と芯材が冶金的に接合された複合ロ —ルでぁって、外層が重量％で（： 2.0〜 3.5 % . Si : 0. 5 〜 1.5 % . Mn ： 0.4 〜 1.5 % . Cr : 8 〜 25%、 Mo : 0.5 〜 3.0 %、 V ： 10%以下、ぉょび 1.5 % Λ 下の Niから成る高クロム铸鉄から構成され、芯材が 55kg Z 麵 ² 以上の引張り強さ、 1.0 %以上の伸びを有する鐃鐦又は鍛鑭から構成されると共に、該外層は予め用意された芯材の外周に外層成分の溶湯を注湯して冶金的に接合する方法にょって形成され、外層と芯材の境界部の接合強度が少なくとも外層材ぉょび芯材の弱ぃ方の強度以上ぁり、該外層の硬度がショァー硬度 70以上で、表面下 lOOmniまでの硬度低下がショァー硬度 3 以下でぁることを特徵とする耐焼付性、耐肌荒性に優れた熱間圧延用複合ロールを開示してぃる o

また特開昭 60-180609 号は外層部が高ク口ム鑭鉄、： &材が鐃鐧、鍛鐦からなり表面硬度がショァー硬度 90以上ぁる複合ロールでぁって、かっ該外層は予め用意された： S材の外周に外層成分の溶湯を注湯して冶金的に接合する方法にょって形成され、該外層の高ロム鐃鉄組成が、重量％で C 2.5 〜 3.5 % . SiO.5 〜 1.5 %、 MnO; 〜 1.5 %、 NiO. 5 〜3.0 %、 Cr 8 ~25%、 Mol.0 〜 5.0 %、残部実質的に Feょり成り、該芯材の強度ぉょび伸びがそれぞれ 55k_g /薩 ² 以上、： L Q %以上でぁり、外層と芯材の境界部の接合強度が少なぐとも外層材ぉょび芯材の弱ぃ方の強度以上でぁることを特徵とする冷間圧延用高ク口ム鍚鉄ロールを開示してぃる。

しかしながらこれらの圧延用複合ロールにぉぃては外層が高ク π ム鍀鉄で形成されてぃるので、良好な耐摩耗性を有するものの、近年益々高くなってきた要求レべルを満たすには必ずしも十分でなぃ。

また特公昭 51- 24969号は炭素を 0.2 〜 0.6 重量％含み、さらに 2 重量％以下のニッケル、 2 〜 6 重量％のクロ厶、 1 ~ 6 重量％のモリブデン、 1 〜 6 重量％のタングステンぉょび 10重量 %以下のコノルトから選ばれた元素の少なくとも 1 っを含む鉄系マ卜リックス中に， 5 〜 12重量％のパナジゥム、 3 〜 10重量 %のニ才ブぉょび、それらと結合するのに要する量の炭素とが結合してできた炭化物が晶出してぃることを特徵とする超耐摩耗性鐧を開示しこヽる o の超耐摩耗性鋼は圧延ロ一レ等に使用できると述べられてぃるが、複合ロールとする旨の開示はなぃ。

以上に鑑み、本発明の目的は W , V . Nb、 Ti、 Ta. Zr、 Hf等の硬質の炭化物を晶出する成分系の材質を外層材とし強靱な鑭系の材質を軸材とし、外層と軸が金属的に接合され、かっ外層に炭化物の偏析のなぃ耐摩耗性複合ロール及びそれを大気中で比較的安価に鐃造する方法を提供することにぁる。発明の開示

本発明の耐摩耗性複合ロ — ルは、 W、 V 、 Nb、 T i、 Ta、 Zr及び Hfの炭化物の 1 種または 2 種以上を凝固過 ¾ε ί ¾ο 、て溶湯中カヽら晶出する成分の鉄基合金からなる外層と、前記外層に金属的に接合レた鋼製軸とからなり、前記外層の表面硬さがショァー硬さ 70以上、刖記軸の引張強さ及び伸びがそれぞれ 55 kg / mm ² 以上及び 1. 0 %以上でぁり、前記外層と前記軸との境界部の接合強さが前記外層及び前記軸の弱ぃほぅの強さ以上でぁることを特徵とする。

また刖 BH耐摩耗性複合ロ — ルを製造する本発明の方法は誘導加熱コィルで包囲された耐火枠とその枠の下に同軸的に設置された冷却型とからなる組合せモ — ルドの内側に設けられた空間に、前記鋼製軸材を同軸的に遊嵌させ、前記軸と前記モールドとの間に形成された空隙に前記鉄基合金の溶湯表面をフラックスでシールするとともに溶湯を初晶晶出温度乃至それょり 100 まで高ぃ温度範囲内に加熱攪拌しながら保持し、前記軸を前記モールドと同軸的に下方へ移動させて、前記溶湯を前記冷却型に接触させて凝固させるとともに前記軸と溶着させることにょり、前記軸の周囲に連続的に前記外層を形成することを特徵とする。図面の簡单な説明

第 1 図は本発明を実施するのに用ぃる装置の概略断面図でぁり、

第 2 図はロール外層の摩耗試験に用ぃる圧延摩耗試験機を示す概略図でぁり、

第 3 図は本発明及び比較例の圧延摩試験機用試験 D — ルの摩耗プロフィールを示すグラフでぁり、

第 4 図は本発明のー実施例にょる耐摩耗性複合ロールの外層の金属組織にぉける炭化物分布状況を示す顕微鏡写真でぁり、

第 5 図は本発明の一実施例にょる耐摩耗性複合 π —ルの外層と軸との接合状態を示す顕微鏡写真でぁり、

第 6 図は本発明の耐摩耗性 π — ルの外層材を通常の静置鍀造鐃型で鍚造した時の顕微鏡写真でぁる。発明を実施するための最良の形態

本発明の耐摩耗性複合 π —ルは鉄基合金からなる外層と外層に金属的に接合した鑭製軸とからなる。上記鉄基合金は^ ί、 V、 Nb、 Ti、 Ta、 Zr及び Hfの炭化物の 1 種または 2 種以上を凝固過程にぉぃて溶湯中から晶出する成分を有する。特に上記鉄基合金は重量比で 1. 5〜3. 5 %の（：、 0. 3 〜3. 0 %の 3 0. 3 〜 1. 5 %の》^、 2 〜 7 %の Cr、 9 %以下の Mo、 20%以下の W、 3 〜 15%の V及び残部実質的に Fe からなるのが好ましぃ。

C は耐摩耗性向上のための炭化物の形成に必要でぁる。その量が 1. 5 %未満の場合、晶出炭化物量が少なく、耐摩耗性の点で十分でなぃ。また V とのバランスにぉぃて、下限値未満では炭化物が粒界に網目状に析出して靱性ぉょび耐肌荒性にぉぃても本発明の目的を達成できなぃ。ー方 C が 3. 5 %を超ぇると V とのバランスがくずれ、 V Cが均一に分布した組織形態がくずれ、耐肌荒性及び強靱性の点で劣るょぅになる。

S iは脱酸剤として必要な元素でぁり、また M s C 炭化物中に固溶して W、 Mo等の高価な元素を置換し，節減するのに有効でぁる。その量が 0. 3 %未満の場合、脱酸効果がなく、鐯鉄材にぉぃて鍚造欠陥を生じゃすぃ。また 3. 0 %を超ぇると脆化が生じゃすくなる。

Μπは脱酸作用とともに不純物でぁる S を MnS として固定する作用がぁる。その量が 0. 3 %未満では脱酸性に乏しぃ c しかし 1. 5 %を超ぇると残留ォーステナィトが生じゃすくなり、安定して十分な硬さを維持できなぃ。

Crは 2 %未満では焼入れ性に劣り、また 7 %を超ぇるとクロム系炭化物が過多となるため不都合でぁる。すなゎち s

Cr系炭化物例ぇば M₂₃C₆ は MC、 M₄C₃、 M₆C 、 M₂C と比較して硬さが低く、耐摩耗性を低下させる。

Moは焼入れ性と高温硬さを得るために必要でぁるが、 9 %を超ぇると C と V と M。とのバランスにぉぃて M_SC 系炭化物が増加し、靱性ぉょび耐肌荒性の点で好ましくなぃので- Mo舍有量 ©上限は 9 %でぁる。

Wは高温硬さの維持の点で必要でぁるが、 20%を超ぇると M₆C 系炭化物が増加して靱性及び耐肌荒性の点で好ましくなぃので、上限を 20%とする。

V は耐摩耗性の向上に劲果のぁる M C系炭化物を形成するための必須元素でぁる。従って 5 %未満では十分な効果がなく、また i5%ょり多ぃと、上記 Cの範囲とのバランスで M C系炭化物が均ーに分布しにくくなる。

本発明の外層材用鉄基合金は上記元素の他に Ni、 Co、 Nb を単独で又は複合して舍有することができる。

Niは焼入れ性を向上する作用を有する。従って 5 %以下の量添加することができる。しかしそれょり多ぃと残留ォーステナィトの増加を招き、割れゃ圧延中の肌荒れ等の問題が生ずるので最大 5 %まで含有する。

Coは焼戻し軟化抵抗とニ次硬化の点で有用な元素でぁるが、 5 %を超ぇると焼入れ性が悪くなる。

Nbは V と同様に M C系炭化物を形成し耐摩耗性向上の作用を有するが、 5 %を超ぇると酸化が激しくなり大気中での溶解が困難となる。

Ni、 Co、 Nbはそれぞれ単独で添加することができるが、 2 っ以上組合せて添加することもできる。その他に耐摩耗性向上を目的として M C 系炭化物を形成する Ta、 Zr、 Hf、 T iの 1 種又は 2 種以上を適宜添加することができる。

さらに La、 Ce、 Ndの希土類元素を 1 種又は 2 種以上適宜添加することもできる。これらの希土類元素は Nbとともに添加して Nb—希土類炭化物を形成し、微細均ーに分散させ 0

本発明に使用する外層材用鉄基合金はまた N の舍有量が 0. 15% £1下でぁるのが好ましぃ。すなゎち N は本発明材にぉぃて通常 0. 005 〜 0. 10%舍有され，焼戻し硬さの向上に効果がぁる。しかし、過剰になると材質が脆化するので、含有量の上限は 0. 15%以下でぁる。

上記元以外、鉄基合金は不純物を除ぃて実質的に鉄からなる。不純物として主なものは P 及び S でぁるが、 P は脆化防止のため 0. 1 %以下でぁり、 S は同様に 0. 08%以下でぁるのがょぃ。

本発明の複合ロールの軸は鑭製でぁり、鐃鐦又は鍛鋼のぃずれでもょぃ。その引張強さは 55 /讓 ² 以上、伸びは 1. 0 %以上でぁる必要がぁる。これは圧延ロールとして用ぃた場合に、大きな圧下カがかかるとともに、圧延中のたゎみを補正するために軸の両端部にかける曲げカに対して耐ぇられる必要がぁるためでぁる。また軸は上記鉄基合金からなる外層と強固に接合してぃる必要がぁる。このためには両者の境界部の接合強さは外層と軸のぅちの弱ぃ方の機械的強度と同等以上でなければならなぃ。

このょぅに鑭製軸の外周に大きな接合強度で外層を形成 / 0

するには、下記の方法を行ぅ。

製造方法は基本的には特開昭 6 1 - 60256号公報に示されるょぅな、鑼の周囲に高周波コィルを用ぃて連続的に外層を形成する方法でぁる。

第 1 図は本発明の方法を実施するのに使用し得る装置のー例を示す。本装置はテーパ部ぉょび平行部の周壁を有するロート状の耐火枠 1 と、その下に同軸的に設置された冷却型 4 とからなる組合ゎせモールド 10を有する。

耐火枠 1 には、この外周を包囲するょぅに環状の誘導加熱用コィル 2 が配置されてぉり、またその下部に同軸的に耐火枠 1 の下部と同径の内孔を有する環状の緩衝型 3 が設けられてぃる。またその下方の冷却型 4 は緩衝型 3 とほぼ同じ内径を有し、かっ同翰的でぁる。冷却型 4 の入ロ 14から冷却水が連続的に型内に導入され、出ロ 14 ' から排出される。

以上の構成の組合せモールド 10の内側にロールの軸 5 をセットする。軸 5 の下端又は必要に応じて下端から適宜はなれた位置に注入外曆の外径とほぼ同瘙の外径を有する閉止部材（図示せず）を固定し、さらにその下部は軸 5 の昇降機構（図示せず）に取付ける。軸 5 と耐火枠 1 との間の空間に溶湯 7 を注入し、溶湯表面は溶融フラックス 6 で空気に触れなぃょぅにシ一ルする。そして溶湯 7 が凝固しなぃょぅに加熱コィル 2 で加熱攪拌する。溶湯 7 は図中の矢印 Aで示す方向に流動し攪拌運動を起こす。っぎに軸 5 に固定された閉止部材を軸材とともに逐次降下させる。軸材及び閉止部材の降下と連動して溶湯 7 も降下し、緩衝型 3 ぉょび水冷鐯型 4 面で溶湯 7 の凝固が始まる。この凝固のとき軸と外層は完全に金属的に接合される。湯だまりの溶湯の表面も軸材及び閉止部材の降下に併せて低下してくるが、新しぃ溶湯を適宜注入して液面をぁる水準に保持するそして、降下と注入を順次くり返して溶湯を下方から逐次凝固させて外層 8 の成を行ぅ。

このょぅにして得られた複合ロールは、さらに焼入れ、焼戻し等の熱処理を施すことにょり所望の外層硬さを得る得られた複合ロールの外層の表面硬さはショァ一硬さ 70以上、軸の引張強さ 55 kg Z固 ² 以上、伸びは 1. 0 %以上でぁり、外層と軸とは金属的に接合してぃるために、その境界部の接合強さは外層と軸の弱ぃ方の強度以上でぁる。

本発明を更に以下の実施例にょり詳細に説明する。

実施例 1

第 1 表に示す組成の外層用溶湯を直径 70顏、高さ 80画の C o ₂ 砂型に注入して圧延摩耗試験用の小型 π —ル素材を鐃造した。この素材に 1 000〜 1 10 0でからの焼入れ及び 500 〜 550 : での焼戻しの熱処理を施した後、外径 60 mm、内径 3 5 卿、長さ 40誦のスリーブ状の試験用ロールを作製した。

各試験用ロールの外層表面の硬さをショァー硬さ計にょり測定した結果を第 2 表に示す。次にこの試験用ロールの圧延摩耗試験を行った。圧延摩耗試験機は第 2 図に示す通り、圧延機 2 1と、圧延機 2 1に組み込まれた上ロール 22及び下ロール 23と、圧延材 S を予熱する加熱炉 24と、圧延材 S を冷却する冷却水槽 2 5と、圧延中にー定のテンションを与ぇる巻取機 26と、テンションを調節するテンションコント /2

ローラ 27とからなる。試験条件は以下の通りでぁった

圧延材 SUS 304 1 mm、 ife l5ram

圧延距離 800m

圧延温度 900 :

圧下率 25%

圧延速度 150mZ分

π —ル冷却水冷

試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さを触針式表面荒さ計（ SIIRFC0M)を用ぃて測定した。得られた結果をサンプル Nd 1 にっぃて第 3 図（A) に示す。また各ロールにっぃて摩耗深さを圧延幅にぉぃて平均して平均摩耗深さを求めた結果を第 2 表に示す。

比較例 1 2

従来の材質として高ク σ ム铸鉄（比較例 1 ) 及び合金グレンロール材（比較例 2 ) にっぃて実施例 1 と同様にして試験用 σ —ルを作製した。但し熱処理はこれらの材質に適応した熱処理を施した。実施例 1 と同様にして摩耗試験を行ぃ、摩耗深さの実測値をそれぞれ第 3 図（ Β ) (比較例 1 ) 及び（ C ) (比較例 2 ) に示す。また硬さ測定した結果を第 2 表に示す。 /3

1

サンプル外層用鉄基合金溶湯の組成（wt%)

Να C S i M n N i C r M o V W N b

1 2.7 0.8 0.9 0.2 4.4 6.3 7.8 4.2 ―

2 2.9 0.6 1.0 0.2 4.6 6.6 7.9 5.2 ―

3 2.7 1. 0.9 0.03 3.5 5.5 8.5 4.5 2.4

4 2.6 0.8 1.1 0.2 4.2 5.7 8.2 4.1 2.5

5 2.6 0.8 0.8 0.05 4.0 6.2 8.1 ― ―

6 2.8 0.9 1.0 0.1 4.3 6.2 8.3 ― ―

7 2.6 0.8 0.9 0.2 4.3 6.0 8.3 ― 2.1

8 2.9 1.3 1.0 0.05 4.2 6.5 7.8 ― 3.0

9 2.8 0.9 1.0 2.3 4.5 6.3 8.0 4., 3 ―

1 0 2.7 1.1 0.9 3.0 4.0 5.9 8.2 4.4 3.2

1 1 2.7 0.9 0.8 0.3 4.2 6.1 8.5 3.8 2.8

1 2 2.8 0.8 1.0 0.2 4.3 6.2 8.3 3.6 2.7 例

1 3 2.6 0.9 0.9 0.4 4.1 6.0 8.5 4.2 1.6

1 4 2.8 0.8 0.9 0.3 4.5 5.8 8.0 3.2 1.7

1 5 2.9 0.6 0.6 0.4 4.3 5.5 7.8 3.6 1.6

1 6 2.7 0.9 1.0 0.2 4.1 6: 1 7.7 3.8 1.8 比 1 2.6 0.7 1.0 1.3 15.0 1.1

較

例 2 3.3 0.8 0.8 4.2 1.6 0.3

比較例表（続き）

サンプル外層用鉄基合金溶湯の組成（Wt%)

Να C 0 T a H T i し a C e N d

1 1.4

2.0

L6

2.7

施

1 0 3.1

1 1 0.05 0.13 0.06

0.04 0.14 0.05 例

1 3 0.1 0.2 0.1 0.2

1 4 0.1 0.2 0.1 0.2

1 5 0.1 0.2 0.03 0.12 0.04

1 6 0.2 0.2 0.02 0.14 0.03

第 2 表

サンフ ' 硬さ平均摩耗

(HS) 深さ（ im)

1 83 0.6

9 82 0.6

80 0.5

* 4 82 0.4 ς 81 0.7

81 0.6

7 82 0.5 ο 86 0.5 施

Q 85 0.6

83 0.6

1 i 82 0.5

1 2 82 0.5 例

1 3 83 0.5

1 4 82 0.6

1 5 82 0.6

1 6 83 0.6 比 1 75 1.5 較

例 2 78 2.3 / 6

実施例 2

第 3 表及び第 4 表に示す直径及び材質の軸、及び組成の外層用溶湯を用ぃ、第 1 図に示す装置を用ぃて複合ロールを製造した。軸の予熱温度及び外層用溶湯の温度はそれぞれ第 3 表に示す通りでぁる。なぉ溶湯表面は溶融状態のフラックスにょり空気に触れなぃょぅにシールした。このょぅにして得られた複合ロールの寸法は第 3 表に示す通りでぁる。各複合ロールには 1000〜 1100 からの焼入れ及び 500 〜 550 :での焼戾しの熱処理を施した。

複合ロールには上記熱処理にょり割れ等が認められず、健全でぁった。外層表面の硬さをショァー硬さ計にょり測定した結果を第 4 表に示す。

サンプル α ール X寸法：外層用鉄系合金溶湯の組成（Wt %)

No. 胴径 X 胴長 (m CDm) C Si Mo Ni Cr Mo V W Co Nb

1 2.7 0.8 1.0 0.2 4.3 6.4 7.6 4.1 1.5 —

2 600 xlOOO 2.8 0.7 1.0 0.2 4.5 6.6 7.8 5.0

ό 450 x 800 2.7 0.6 0.9 0.1 3.7 5.4 8.2 4.5 2.0 2.3

4 450 x 800 2.6 0.7 1.0 0.2 4.1 5.8 8.0 4.6 2.5

5 330 x 650 2.7 0.8 0.9 0.2 4.0 6.0 8.0 1.8

6 330 x 650 2.7 0.9 1.1 0.1 4.2 6.3 8.4

7 330 x 650 2.6 0.7 1.0 0.2 4.4 6.1 8.1 2.3

8 330 x 650 2.9 0.8 1.0 0.1 4.1 6.5 7.9 2.8 3. 1

サンプル軸材直径軸材予熱外層溶湯外層硬さ軸材材質温度注入温度

No, ( inn)) ( t ) ( :) (HS)

1 鋼 (SCCrM3) 450 600 1600 81〜83

2 鋼 (SCCrM3) 450 600 1600 82〜84

3 鎩綱（SCM440) 320 800 1620 83 -85

4 鍛綱（SCM440) 320 800 1620 8卜 85

5 圧延丸棒（SCM440) 200 900 1640 85〜Π

6 圧延丸棒（SCM440) 200 900 1640 84〜87

7 圧延丸棒（SCM440) 200 900 1640 85〜87

8 圧延丸棒（SCM440) 200 900 1640 85〜88

複合ロ一ル（サンプル Να ΐ ) の胴端から 2 0 0 mmの位置で直径方向に外層と軸の両方にまたがる部分を切断して取り出し、引張り試験を行った。破断した箇所は外層鉄系合金側でぁり、引張強さは 6 4 kg Z mm ² でぁった。

また、ロール各部から試料を切り出し、組織観察を行った。第 4 図に複合ロ — ルの外層の金属組織状態を示す。第 4 図の顕微鏡写真から明らかな通り、硬質のバナジゥム炭化物が粒状に細かく均ーに分散し、良好な鐃造組織となってぃる。

比較として第 6 図に同じ成分で通常の静置籍型に鍀造したものの組織観察例を示す。バナジゥムの炭化物が塊状に比較的大きく発生してぉり、その分布が不均一でぁることカゎかる。

第 5 図に外層と軸の境界部の組織観察結果を示す。同図にぉぃて左側が外層、右側が軸でぁる。' 境界には炭化物が集中するなどの現象は見られず鍀造欠陥もなぃ良好な接合状態となってぃることがゎかる。

実施例 3

下図第 4 表に示す組成の外層材を用ぃ、第 1 図に示す装置を用ぃて複合ロールを製造した。軸材は S C M 440 でぁった。製造条件は実施例 2 と同じでぁる。但し、従来例は従来から用ぃられてぃる遠心铸造法にょり鍀造した合金グレンロールでぁる。外層材組成（wt %)

C Si Mn Ni Cr Mo V W 本上ロ _ ノレ 2.0 0.5 0.5 0.2 6.4 2.3 6.2 4.1 発

明 τロ一ノレ 2.0 0.4 0.4 · 0.2 6.5 2.4 6.3 4.3 従上ロール 3.2 0.9 0.5 3.4 1.4 0.3

来

例 "1 ^ロ一ノレ 3.3 0.8 0.6 3.6 1.4 0.2

さらに本発明複合ロールには 1050 からの焼入れと 530 : での焼戻しの熱処理を施した。得られた複合ロールの寸法は以下の通りでぁる。

胴径： 312mm

胴長： 500誦

軸外径： 230 mra

上記ロールの硬さは第 6 表に示す通りでぁった。

これらのロ一ルを用ぃて平鑭の圧延を行った。圧延本数及び摩耗量を第 6 表に示す。第 6 表

なぉ摩耗量は π — ルの胴中央部をァゥトサィドマィクロメータにょり測定し、ロール直径の減少量で表す。

以上の結果から明らかなょぅに、本発明の複合口ールは高ぃ表面硬さと優れた耐摩耗性を有するとともに、軸の機械的強度も優れ、また外層と軸との接合も強度も十分大きぃ。これに対して、本発明の範囲外の従来組成の外層からなるロールでは耐摩耗性が十分でなぃ。

また本発明の製造方法にょり，铸鑭又は鍛鑭からなる軸を甩ぃ、晶出炭化物の偏析がなく、耐摩耗性に優れ鍀巣の欠陥のなぃ複合ロ一ルを製造することができる。

産業上の利用分野

本発明の複合口ールは良好な機械的強度とともに優れた耐摩耗性を有するので、冷間圧延用及び熟間圧延用のロールとして広く使用することができる。

Claims

請求 . の範囲

1. W、 V 、 Nb、 T i、 Ta、 Z r及び H fの炭化物の 1 種または 2 種以上を凝固過程にぉぃて溶湯中から晶出する成分の鉄基合金からなる外層と、前記外層に金属的に接合した鑭製軸とからなる耐摩耗複合ロールでぁって、前記外層の表面— 硬さがショァー硬さ 70以上、前記軸の引張強さ及び伸びがそれぞれ 55kg Z画 ² 以上及び 1. 0 %以上でぁり、前記外層と前記軸との境界部の接合強さが前記外層及び前記軸の弱ぃほぅの強さ以上でぁることを特徴とする耐摩耗複合ロール 0

2. 請求の範囲第 1 項に記載の耐摩耗複合ロールにぉぃて前記鉄基合金が重量比で 1. 5 〜 3. 5の（：、 0. 3 〜 3. 0 % の Si、 0. 3 〜 1. 5 の Mn、 2 〜 7 %の Cr、 9 %以下の Mo、 20 %以下の W、 3 ~ 15%の V及び残部実質的に Feからなることを特徴とする耐摩耗複合ロール。

3. 請求の範囲第 2 項に記載の耐摩耗複合ロールにぉぃて，前記鉄基合金がさらに重量比で 5 %以下の Niを含有することを特徵とする耐摩耗複合ロール。

4. 請求の範囲第 2 項に記載の耐摩耗複合ロールにぉぃて - 前記鉄基合金がさらに重量比で 5 %以下の Coを含有することを特徵とする耐摩耗複合ロール。

5. 請求の範囲第 2 項に記載の耐摩耗複合ロールにぉぃて、前記鉄基合金がさらに重量比で 5 %以下の Nbを含有することを特徵とする耐摩耗複合ロール。

6. 請求の範囲第 2 項に記載の耐摩耗複合ロールにぉぃて、屮前記鉄基合金がさらに重量比で 5 %以下の N iと、 5 %以下の C oとをさらに含有することを特徴とする耐摩耗複合ロール o

7. 請求の範囲第 2 項に記載の耐摩耗複合 n —ルにぉぃて. 前記鉄基合金がさらに重量比で 5 %以下の N iと、 5 %以下の C oと、 5 %以下の N bとを含有することを特徵とする耐摩耗複合口ール。

8. W、 V、 N b、 T i、 T a、 Z r及び H fの炭化物の 1 種または 2種以上を凝固過程にぉぃて溶湯中から晶出する成分の鉄基合金からなる外層と、前記外層に金属的に接合した鐲製軸とからなる耐摩耗複合ロールを製造する方法にぉぃて、誘導加熱コィルで包囲された耐火捽とその枠の下に同軸的に設置された冷却型とからなる組合ゎせモールドの内側に設けられた空間に、前記纈製軸材を同軸的に遊嵌ざせ、前記軸と前記モールドとの間に形成された空隙に前記鉄基合金の溶湯を注入し、溶湯表面をフラックスでシールするとともに溶籙を初晶晶出温度乃至それょり 100 まで高ぃ温度範囲内に加熟攪拌しながら保持し、前記軸を前記モールドと同軸的に下方へ移動させて、前記溶湯を前記冷却型に接触させて凝固させるとともに前記軸と溶着させることにょり、前記軸の周囲に連続的に前記外層を形成することを特徵とする方法。