JP2007061827A - External layer material for rolling roll, and rolling roll - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールに関するものであり、耐摩耗性に優れるとともに、特に耐凹み疵性に優れる外層材で、薄板圧延機に用いられるワークロールとして好適なものである。 The present invention relates to an outer layer material for a rolling roll and a rolling roll using the same, and is an outer layer material having excellent wear resistance and particularly excellent dent resistance, and suitable as a work roll used in a sheet rolling mill. Is.
圧延の生産性を決定する重要な特性として、圧延ロールの耐摩耗性がある。耐摩耗性が乏しいと、早期にロール表面が摩耗し、被圧延材の寸法精度を損なう。これを防止するためにはロールを頻繁に取り替えなければならず、圧延操業の中断の頻度が増えることによる圧延工場の生産性の低下、ロール表面研削加工に要するコストの増大、さらにロール表面研削量の増大によるロール原単位の低下といった問題が発生する。 An important characteristic that determines the productivity of rolling is the wear resistance of the rolling roll. If the wear resistance is poor, the roll surface is worn early and the dimensional accuracy of the material to be rolled is impaired. In order to prevent this, the rolls must be replaced frequently, resulting in a decrease in rolling mill productivity due to an increase in the frequency of rolling operation interruptions, an increase in the cost required for roll surface grinding, and the amount of roll surface grinding. There arises a problem that the roll basic unit is reduced due to an increase in the number of rolls.
そこで、従来から耐摩耗性の要求に応えることを目論んだ圧延ロール用外層材（圧延使用層）として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどの合金元素を多量に含んだハイス系合金が使用されている。その組織には、Ｃｒを多く含むＭ７Ｃ３型炭化物（Ｍは金属元素を示す、以降同様）、Ｍｏ及びＷを多く含むＭ２Ｃ型炭化物やＭ６Ｃ型炭化物、およびＶを多く含むＭＣ型炭化物などの金属炭化物を含有しているものである。 Therefore, a high-speed alloy containing a large amount of alloy elements such as Cr, Mo, W, and V has been used as an outer layer material (rolling layer) for rolling rolls intended to meet the demand for wear resistance. Yes. In the structure, M 7 C 3 type carbide containing a large amount of Cr (M represents a metal element, hereinafter the same), M 2 C type carbide and M 6 C type carbide containing a lot of Mo and W, and a lot of V are contained. It contains metal carbide such as MC type carbide.
一方、薄板圧延機においては、中間ロールまたはバックアップロールを有する多段式ミルが一般的となっている。この多段式ミルは、板形状の制御に優れるものの、圧延中に発生する様々な異物がワークロールと接触する中間ロールまたはバックアップロールとの間に挟まった場合、その異物に集中的に圧延荷重がかかるため、異物を挟んだ部分のワークロールが局部的に凹み、疵が発生する。この凹み疵がワークロールに発生すると、被圧延材に転写され、被圧延材の表面品質を極度に低下させる。また、ワークロールに凹み疵が入ったまま圧延を続行すると、圧延応力によりこの凹み疵の部分からロール内部にクラックが進展し、さらにはワークロールの割損（スポーリング）に至る場合がある。 On the other hand, in a sheet rolling mill, a multistage mill having an intermediate roll or a backup roll is common. Although this multi-stage mill is excellent in controlling the plate shape, when various foreign substances generated during rolling are sandwiched between an intermediate roll or backup roll that contacts the work roll, the rolling load is concentrated on the foreign substances. For this reason, the work roll of the part which pinched | interposed the foreign material is dented locally, and wrinkles generate | occur | produce. When this dent wrinkle occurs in the work roll, it is transferred to the material to be rolled, and the surface quality of the material to be rolled is extremely lowered. Further, if rolling is continued with the dents in the work roll, cracks may develop from the dents to the inside of the roll due to rolling stress, and the work roll may be spalled.
従来より、この凹み疵の発生を防ぐための手段が種々提案されている。 Conventionally, various means for preventing the occurrence of the dents have been proposed.
例えば、特許文献１には、その化学成分が重量％で、Ｃ：２．４５〜４％、Ｓｉ：１〜２．５％、Ｍｎ：０．６〜２％、Ｎi：０．３〜１．５％、Ｃｒ：６〜８％、Ｍｏ：１１％を超え１５％以下、Ｗ：１０〜２０％、Ｖ：５〜１０％、Ｃｏ：１２〜１６％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、高い硬さと高い摩耗抵抗性を有し、さらに耐凹み疵性に優れたことを特徴とする多段式圧延用作業ロールが開示されている。 For example, in Patent Document 1, the chemical component is expressed by weight, C: 2.45 to 4%, Si: 1 to 2.5%, Mn: 0.6 to 2%, Ni: 0.3 to 1. 0.5%, Cr: 6 to 8%, Mo: more than 11% and 15% or less, W: 10 to 20%, V: 5 to 10%, Co: 12 to 16%, the balance being Fe and inevitable A work roll for multi-stage rolling is disclosed, which is made of mechanical impurities, has high hardness and high wear resistance, and has excellent dent resistance.
また、特許文献１には、基地中に炭化物形成元素であるＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，を固溶させ高温焼もどしでＭＣ，Ｍ６Ｃ型の炭化物を析出させて硬度を上昇させる。また、Ｍｏ及びＷの総量は（２Ｍｏ＋Ｗ）の値が３０％以上で５０％以下の範囲にあるように含むのが好ましく、またＭｏ，Ｗ及びＣｏの総量の好ましい範囲は（２Ｍｏ＋Ｗ＋Ｃｏ）が４２％以上で６６％以下となる範囲で、これにより焼入温度範囲が広く、そして焼もどし温度も１００〜６００℃と広い範囲でＨＲＣ６８以上の高い硬さが得られる。また、ＭＣ，Ｍ６Ｃ，Ｍ７Ｃ３の他にマルテンサイト、残留オーステナイトの金属組織により、高い硬度と高い摩耗抵抗性ならびに耐凹み疵性を向上させ、その作用はさらに効果的となることが記載されている。 In Patent Document 1, carbide, Cr, Mo, W, V, which are carbide forming elements, are dissolved in the base, and MC and M 6 C type carbides are precipitated by high-temperature tempering to increase the hardness. The total amount of Mo and W is preferably included so that the value of (2Mo + W) is in the range of 30% to 50%, and the preferable range of the total amount of Mo, W, and Co is (2Mo + W + Co) is 42%. Thus, in the range of 66% or less, the quenching temperature range is wide, and a high hardness of HRC68 or higher is obtained in a wide range of tempering temperatures of 100 to 600 ° C. In addition to MC, M 6 C and M 7 C 3 , the martensite and retained austenite metallographic structures improve high hardness, high wear resistance and dent resistance, and the action becomes more effective. Is described.
特許文献１によれば、ロールを上記の成分に調製することにより、高温焼もどしより高い硬度と高い摩耗抵抗性ならびに、耐凹み疵性に優れた多段式圧延用作業ロールが得られる。 According to Patent Document 1, by preparing a roll with the above components, a work roll for multi-stage rolling superior in high-temperature tempering hardness, high wear resistance, and dent resistance is obtained.
特許文献２には、鋳鋼または鍛鋼からなる芯材の周囲に、連続鋳掛肉盛法にて外層を形成してなり、前記外層材の化学成分が重量％で、Ｃ：０．８〜２．０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜２．０％、Ｃｒ：４．０〜１０．０％、Ｍｏ：１．０〜６．０％、Ｖ：０．５〜３．０％、Ｗ：０．５〜３．０％からなり、残部がＦｅおよび不可避的成分であり、かつＣｂａｌ＝Ｃ−（０．０６０Ｃｒ＋０．０６３Ｍｏ＋０．０３３Ｗ＋０．２３５Ｖ）を０．１〜１．０からなる冷間圧延用ワークロールにおいて、前記外層に、さらにＴｉ、Ｂ、Ｍｇの１種以上を０．０２〜０．５０％含有したこと特徴とする冷間圧延用ワークロールが開示されている。 In Patent Document 2, an outer layer is formed by a continuous casting overlay method around a core material made of cast steel or forged steel, and the chemical component of the outer layer material is wt%, and C: 0.8-2. 0%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.2-2.0%, Cr: 4.0-10.0%, Mo: 1.0-6.0%, V: 0 0.5 to 3.0%, W: 0.5 to 3.0%, the balance being Fe and unavoidable components, and Cbal = C− (0.060Cr + 0.063Mo + 0.033W + 0.235V) to 0. A work roll for cold rolling comprising 1 to 1.0, wherein the outer layer further contains at least one of Ti, B, and Mg in an amount of 0.02 to 0.50%. Is disclosed.
また、特許文献２によれば、耐摩耗性を向上させるため、硬質の晶出炭化物を利用することを最大の特徴の一つとし、さらに基地組織の硬さをビッカース硬度で７５０以上であることが記載されている。また、炭化物はＶによるＭＣ型あるいはＣｒ・Ｍｏ・ＷによるＭ７Ｃ３型、Ｍ２Ｃ型、もしくはＭ６Ｃ型を主として利用することが記載されている。さらには、従来ロールの場合、高い残留応力をも利用してショア硬度を管理指標としていたが、耐摩耗性、粗度保持性、耐凹性についての耐久性を確保し向上させる上では押し込み型の代表硬度の一つであるビッカース硬度を管理指標として採用し７５０以上、望ましくは８００以上とすることで耐久性の向上を達成したことが記載されている。 Moreover, according to Patent Document 2, in order to improve wear resistance, one of the greatest features is to use a hard crystallized carbide, and the hardness of the base structure is 750 or more in terms of Vickers hardness. Is described. Further, it is described that the carbide mainly uses MC type by V or M 7 C 3 type, M 2 C type, or M 6 C type by Cr, Mo, W. Furthermore, in the case of conventional rolls, shore hardness was used as a management index by utilizing high residual stress. However, in order to ensure and improve the durability of wear resistance, roughness retention, and recession resistance, it is a push-in type. The Vickers hardness, which is one of the representative hardnesses, is adopted as a management index, and it is described that the durability is improved by setting it to 750 or more, preferably 800 or more.
特許文献３には、鋼系または鉄系材料からなる内層の外周に超硬合金からなる外層が接合してなり、外層表面の押し込み硬さがＨＲＡ８６以上であることを特徴とする圧延用複合ロールが開示されている。 In Patent Document 3, an outer layer made of cemented carbide is joined to the outer periphery of an inner layer made of steel or iron-based material, and the indentation hardness of the outer layer surface is HRA86 or more, which is a composite roll for rolling Is disclosed.
特許文献３によれば、内層の外周に超硬合金からなる外層を接合して、超硬合金の表面の押し込み硬さをＨＲＡ８６以上にすることにより、ロール表面の凹み疵の発生を防止することができるため、従来実施していた凹み疵による転写防止のための無駄なロール交換や研磨を省くことができ、生産効率の向上、生産コストの削減を達成でき、被圧延材の板形状制御を良好にできることが記載されている。 According to Patent Document 3, an outer layer made of a cemented carbide is bonded to the outer periphery of the inner layer, and the indentation hardness of the surface of the cemented carbide is set to HRA86 or more, thereby preventing the occurrence of dents on the roll surface. Therefore, it is possible to eliminate unnecessary roll replacement and polishing for preventing transfer due to dents, which has been performed in the past, improving production efficiency and reducing production cost, and controlling the plate shape of the material to be rolled. It is described that it can be done well.
特許文献１には、多量のＭｏおよびＷを含ませることにより多量のＭ６Ｃ型炭化物を形成するとともに、多量のＣｏを含ませることにより基地の硬さを増加させることで耐摩耗性および耐凹み疵性を向上させることが記載されているが、多量のＭ６Ｃ型炭化物および基地硬さの増加はいずれも靭性を低下させるものであり、適用される用途は制限される。 In Patent Document 1, a large amount of M 6 C type carbide is formed by including a large amount of Mo and W, and a hardness of a base is increased by increasing a hardness of the base by including a large amount of Co. Although it is described that the dent strength is improved, a large amount of M 6 C-type carbide and an increase in base hardness both reduce toughness, and the applied application is limited.
特許文献２には、硬質の晶出炭化物を利用することを最大の特徴とし、基地組織の硬さをビッカース硬度で７５０以上とすることで耐摩耗性を向上させることが記載されている。しかしながら、さらに耐摩耗性及び耐凹み疵性を向上させようと目論み、合金添加量を増加させると、炭化物が粗大化し圧延用ロールとしての炭化物の均質性確保が困難になる。 Patent Document 2 describes that the hardest crystallized carbide is used as the greatest feature, and the wear resistance is improved by setting the hardness of the base structure to 750 or more in terms of Vickers hardness. However, if the amount of alloy addition is increased with the aim of further improving the wear resistance and dent resistance, the carbide becomes coarse and it becomes difficult to ensure the homogeneity of the carbide as a rolling roll.
特許文献３に記載の超硬合金はＷＣを多量に含み、一般的なハイス系合金に比べ耐摩耗性に優れる特徴をもつ。特許文献３によれば、超硬合金の押し込み硬さをＨＲＡ８６以上と極めて硬くすることで耐凹み疵性を向上させている。ここで、超硬合金の基地は、主にＣｏ、ＮｉおよびＣｒの合金で構成されており、そのため超硬合金の基地硬さはビッカース硬さで５００以下と、一般的なハイス系合金の基地（ビッカース硬さで５５０以上）にくらべ低い。このため、超硬合金は一般的なハイス系合金にくらべ耐凹み疵性が低下しやすいという問題がある。 The cemented carbide described in Patent Document 3 contains a large amount of WC, and has a feature that is superior in wear resistance as compared with a general high-speed alloy. According to Patent Document 3, the indentation resistance is improved by making the indentation hardness of the cemented carbide extremely hard as HRA86 or more. Here, the base of the cemented carbide is mainly composed of an alloy of Co, Ni and Cr. Therefore, the base hardness of the cemented carbide is 500 or less in terms of Vickers hardness, and is a base of a general high-speed alloy. (Vickers hardness of 550 or higher) lower. For this reason, the cemented carbide has a problem that the dent resistance is easily lowered as compared with a general high-speed alloy.
これらの公知例にみられるように、従来より耐凹み疵性を向上させるためには、いわゆる押し込み硬さを上げればよいことが知られている。しかしながら、硬さを上げることは靭性の低下を招きやすく、また炭化物の均質性確保が困難になる。したがって、本発明は、耐凹み疵性を従来技術と異なる技術的手段で改善することを図ったものであり、優れた耐摩耗性、靭性および炭化物の均質性を具備するとともに、耐凹み疵性に極めて優れた圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールを提供することを目的とする。 As can be seen from these known examples, it is known that the so-called indentation hardness may be increased in order to improve the dent resistance. However, increasing the hardness tends to cause a decrease in toughness, and it is difficult to ensure the homogeneity of the carbide. Therefore, the present invention is intended to improve the dent resistance by a technical means different from the prior art, and has excellent wear resistance, toughness and homogeneity of carbide, and also has a dent resistance. It is an object of the present invention to provide an outer layer material for a rolling roll that is extremely excellent in the above and a rolling roll using the same.
本発明の耐凹み疵性の評価にはロックウェルＣスケール硬さを用いた。これは、凹み疵は、異物がロールに押し付けられることによるロールの変形により発生することから、押し込み硬さの代表的なものとして、ロックウェルＣスケール硬さ（以下ＨＲＣと表す）を耐凹み疵性の評価方法として採用した。 Rockwell C scale hardness was used for evaluation of the dent resistance of the present invention. This is because the dent wrinkles are generated by deformation of the roll due to the foreign matter being pressed against the roll. Therefore, as a typical indentation hardness, the Rockwell C scale hardness (hereinafter referred to as HRC) It was adopted as a method for evaluating sex.
本発明者らはロールに凹み疵が発生した部位よりサンプルを採取し、ＨＲＣ硬さ測定を行なった。種々のサンプル測定の結果、ＨＲＣ硬さが６２未満のものに凹み疵が発生しやすいことが判った。 The present inventors collected a sample from the site where the dents occurred on the roll, and measured the HRC hardness. As a result of various sample measurements, it was found that dent wrinkles are likely to occur in those having an HRC hardness of less than 62.
さらに、本発明者らは、炭化物の種類、量、分布形態および基地硬さの異なる種々のサンプルについてＨＲＣ硬さを測定するとともに、その相関について調査した。なお、基地硬さの測定は、その測定領域が微小領域となるため、ビッカース硬さ（以下Ｈｖ硬さと表す）で試験荷重を５０ｇにて測定した。その結果、ＭＣ炭化物が面積率で２０％以上となると、基地のＨｖ硬さが高いほどＨＲＣ硬さの実測値が大幅に上昇し、優れた耐凹み疵性を発揮させることを見出した。 Furthermore, the present inventors measured the HRC hardness of various samples having different types, amounts, distribution forms, and hardnesses of carbides, and investigated the correlation. In addition, since the measurement area | region becomes a micro area | region, the measurement of base hardness measured the test load by 50 g by Vickers hardness (henceforth Hv hardness). As a result, it has been found that when the MC carbide has an area ratio of 20% or more, the higher the Hv hardness of the base, the more the measured value of the HRC hardness is significantly increased and the excellent dent resistance is exhibited.
また、それらのサンプルについて靭性の評価の一つである破壊靭性値ＫIＣの測定を行ない、従来のハイス系外層材に比して同等以上の靭性が確保できることを確認した。さらに、ＭＣ炭化物の望ましい分散形態、化学成分およびロールの鋳造方法を見出した。 Moreover, the fracture toughness value KIC, which is one of the toughness evaluations, was measured for these samples, and it was confirmed that the toughness equivalent to or higher than that of the conventional high-speed outer layer material could be secured. Furthermore, the desirable dispersion form of MC carbide, chemical composition, and a method for casting a roll have been found.
すなわち、本発明の圧延ロール用外層材は、Ｈｖ硬さが５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ下記（ｓ）式を満足することを特徴とする。
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ）
That is, the outer layer material for rolling rolls of the present invention has a structure in which MC carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60% on a base having an Hv hardness of 550 to 900, and has a Rockwell C scale hardness (HRC). The actual measurement value is 62 or more and satisfies the following expression (s).
(Measured value of Rockwell C scale hardness)-(value F obtained by converting Vickers hardness (Hv) of base to HRC unit by the following equation (t)) ≧ 2 (s)
here,
F = −4.47 × 10 −5 × Hv 2 + 0.106 × Hv + 7.82 (t)
また、本発明の圧延ロール用外層材は、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量が０〜３％分散した組織であって、ロックウェルＣスケール硬さ（ＨＲＣ）の実測値が６２以上で、かつ前記（ｓ）式を満足することを特徴とする。 Further, the outer layer material for rolling rolls of the present invention has M 2 C, M 6 C, and M having a Vickers hardness of Hv 550 to 900, an MC ratio of 20 to 60% MC carbide, and a circle equivalent diameter of 1 μm or more. It is a structure in which the total amount of 7 C 3 carbide is dispersed by 0 to 3%, and the measured value of Rockwell C scale hardness (HRC) is 62 or more and satisfies the formula (s).
前記本発明において、外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことを特徴とする。 In the present invention, a region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more in the structure of the outer layer material does not exceed 150 μm in inscribed circle diameter.
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることを特徴とする。 An average inter-particle distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more in the structure of the outer layer material is 10 to 40 μm.
前記外層材の組織におけるＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０〜５０μｍであることを特徴とする。 An average equivalent circle diameter of MC carbide in the structure of the outer layer material is 10 to 50 μm.
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であることを特徴とする。 The ratio (G / H) of the average inter-particle distance (G) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more in the structure of the outer layer material to the average equivalent circle diameter (H) of MC carbides is 2 or less. It is characterized by.
また、本発明の圧延ルール用外層材は、化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１１．０％を超え４０．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなることを特徴とする。 Further, the outer layer material for rolling rule of the present invention has a chemical component of mass%, C: more than 2.5% and 9.0% or less, Si: more than 0.1% and 3.5% or less, Mn: 0 More than 1% and 3.5% or less, V: more than 11.0% and 40.0% or less, and the balance Fe and unavoidable impurity elements.
また、前記外層材において、質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする。 In the outer layer material, Cr: more than 1.0% and more than 15.0%, Mo: more than 0.5% and less than 20.0%, and W: more than 1.0% and 40.0% by mass. % Or any one or two or more of them.
さらに、前記外層材中のＶの一部を、質量％で下記（１）式を満足する範囲のＮｂで置換することを特徴とする。
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％ ・・・（１）
Furthermore, a part of V in the outer layer material is substituted with Nb in a range satisfying the following expression (1) in mass%.
11.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0% (1)
さらに下記（２）式を満足することを特徴とする。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％ ・・・（２）
Furthermore, the following expression (2) is satisfied.
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0% (2)
さらに質量％で、Ｎｉ：２．０％以下およびＣｏ：１０．０％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。 Further, it is characterized by containing one or two of Ni: 2.0% or less and Co: 10.0% or less in mass%.
さらに質量％で、Ｔｉ：０．５％以下およびＡｌ：０．５％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。 Furthermore, it is characterized by containing any one or two of Ti: 0.5% or less and Al: 0.5% or less by mass%.
また本発明の圧延ロール用外層材が遠心力鋳造で形成されてなることを特徴とする。さらに、本発明の圧延ロール用外層材を用いて形成された圧延ロールであることを特徴とする。 Moreover, the outer layer material for rolling rolls of the present invention is formed by centrifugal casting. Furthermore, it is a rolling roll formed using the outer layer material for rolling rolls of the present invention.
本発明は含まれる炭化物の種類および量をコントロールすることで、優れた耐摩耗性、耐凹み疵性および靭性を達成したことを最大の特徴とする。本発明の圧延ロール用外層材の組織要素について以下に説明する。 The greatest feature of the present invention is that excellent wear resistance, dent resistance and toughness are achieved by controlling the type and amount of carbides contained therein. The structural elements of the outer layer material for rolling rolls of the present invention will be described below.
基地は、ＭＣ炭化物などの炭化物を除く部分であり、おもにＦｅおよび合金元素からなり、熱処理による変態や基地中の極微細な炭化物の析出などにより硬さが変化する。また、基地のＨｖ硬さが５５０未満では、ＨＲＣ硬さ６２を確保することが困難となり、耐凹み疵性を損なうとともに耐摩耗性の向上効果が低下する。耐摩耗性および耐凹み疵性向上の観点から基地の硬さは高いほうが望ましいが、基地のＨｖ硬さが９００を超えると、靭性が低下し好ましくない。基地の硬さのより好ましい範囲は、Ｈｖ硬さで６００〜８５０である。 The base is a portion excluding carbides such as MC carbide, and is mainly composed of Fe and alloy elements, and the hardness changes due to transformation by heat treatment, precipitation of very fine carbides in the base, and the like. Further, if the Hv hardness of the base is less than 550, it is difficult to ensure the HRC hardness 62, and the effect of improving the wear resistance is deteriorated while the dent resistance is impaired. From the standpoint of improving wear resistance and dent resistance, it is desirable that the hardness of the base is high. However, if the Hv hardness of the base exceeds 900, the toughness decreases, which is not preferable. A more preferable range of the hardness of the base is 600 to 850 in terms of Hv hardness.
本発明は種々の炭化物のうち、ＭＣ炭化物を主として利用する。ＭＣ炭化物はＨｖ硬さ２４００〜３２００と他の炭化物に比べ格段に高硬度であるため、耐摩耗性を向上させるとともに、外層材の押し込み硬さを上げ耐凹み疵性を向上させることに寄与する。また、ＭＣ炭化物は粒状になりやすいことから、多く含ませても靭性低下が少ないという特徴を有する。一般には基地のビッカース硬さと全体のロックウェル硬さは比例関係にある。しかしながら、本発明者らは、ＭＣ炭化物が面積率で２０％以上となると、基地のビッカース硬さの上昇割合に比して、全体のロックウェル硬さが大幅に上昇することを見出した。すなわち、必要な靭性を維持しつつ優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮することが可能となった。一方、ＭＣ炭化物が面積率で６０％を超えると耐凹み疵性の改善効果が飽和するとともに、靭性が著しく低下する。よってＭＣ炭化物は面積率で２０〜６０％が好ましい。より好ましい面積率は３０〜５０％である。 The present invention mainly uses MC carbide among various carbides. MC carbide has an Hv hardness of 2400-3200, which is much higher than other carbides, so it improves wear resistance and contributes to increasing the indentation hardness of the outer layer material and improving dent resistance. . Further, since MC carbide tends to be granular, it has a feature that there is little decrease in toughness even if it is included in a large amount. In general, the base Vickers hardness and the overall Rockwell hardness are proportional. However, the present inventors have found that when the MC carbide has an area ratio of 20% or more, the overall Rockwell hardness significantly increases as compared with the increase rate of Vickers hardness of the base. That is, it was possible to exhibit excellent wear resistance and dent resistance while maintaining necessary toughness. On the other hand, if the MC carbide exceeds 60% in area ratio, the effect of improving the dent resistance is saturated and the toughness is remarkably lowered. Therefore, MC carbide is preferably 20 to 60% in terms of area ratio. A more preferable area ratio is 30 to 50%.
なお、最も好ましいＭＣ炭化物としては、Ｖを主体とすることであるが、その一部またはすべてをＮｂに置換しても差し支えない。また、ＭＣ炭化物に含まれる合金成分に、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＦｅ等が含まれても差し支えないが、ＶおよびＮｂの合計量で５０％以上を占めることが望ましい。 The most preferable MC carbide is mainly composed of V, but some or all of them may be replaced with Nb. Further, the alloy components contained in the MC carbide may contain W, Mo, Cr, Fe, etc., but it is desirable that the total amount of V and Nb occupy 50% or more.
本発明の外層材には、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計総量が面積率で０〜３％分散することができる。Ｍ２ＣおよびＭ６Ｃ炭化物はおもにＭｏやＷを多く含み、Ｍ７Ｃ３炭化物はおもにＣｒを多く含む炭化物である。これらは、ＭＣ炭化物に次ぐ硬さを有する炭化物だが、例えばＭ６Ｃ炭化物はビッカース硬さは１６００〜２３００程度であり、耐摩耗性および耐凹み傷性の改善効果はＭＣ炭化物に比べ劣る。また、これらのＭＣ炭化物以外の炭化物は、粗大かつネットワーク状に分布しやすく、過剰に含まれると、圧延事故時のクラックがこれらの炭化物を伝播しやすくなり靭性が低下する。これらの炭化物の総和が面積率で３％を超えると、それらの炭化物が粗大化し耐肌荒れ性や靭性が劣化する。少ないほど好ましく、面積率で０％でもよい。より好ましい面積率は０〜１％である。なお、本発明の外層材においては、ＭＣ、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物以外の各種炭化物を微量含んでもかまわない。 In the outer layer material of the present invention, the total amount of M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides having a circle equivalent diameter of 1 μm or more can be dispersed in an area ratio of 0 to 3%. M 2 C and M 6 C carbides mainly contain a large amount of Mo and W, and M 7 C 3 carbides are a carbide mainly containing a large amount of Cr. These are carbides having hardness next to MC carbide, but M 6 C carbide, for example, has a Vickers hardness of about 1600 to 2300, and the effect of improving wear resistance and dent resistance is inferior to MC carbide. Further, carbides other than these MC carbides are likely to be distributed coarsely and in a network form, and if included excessively, cracks during a rolling accident easily propagate these carbides and lower toughness. If the total of these carbides exceeds 3% in terms of area ratio, the carbides become coarse and the rough skin resistance and toughness deteriorate. The smaller the number, the better. The area ratio may be 0%. A more preferable area ratio is 0 to 1%. The outer layer material of the present invention may contain a small amount of various carbides other than MC, M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides.
ここで前述の式（ｔ）中の（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）のＨＲＣ硬さ換算値）は、ＡＳＴＭ Ｅ１４０ における金属の硬さ換算表規格のビッカース硬さＨｖ硬さ５９５〜９４０（ＨＲＣ５５〜６８）の範囲を２次式で近似して求めた値である。一般的には、ビッカースをＨＲＣ単位で換算した硬さと、ＨＲＣ硬さの実測値は、ほぼ一致する。すなわち前述の式（ｓ）の値がほぼ０となる。本発明の外層材は、硬質のＭＣ炭化物が面積率で２０％以上含まれる効果により、式（ｓ）の値が２以上となる。靭性を維持しつつ、ロックウェル硬さを上昇させ耐凹み疵性を向上させる観点から、式（ｓ）のより好ましい値は、３以上である。一方、式（ｓ）の値が１０以上では、本発明に含まれる炭化物の量では困難である。さらに好ましい式（ｓ）の値の範囲は、４〜８である。 Here, the HRC hardness conversion value of the base Vickers hardness (Hv) in the above formula (t) is Vickers hardness Hv hardness 595-940 (HRC55 of the metal hardness conversion table standard in ASTM E140). ˜68) is obtained by approximating the range by a quadratic expression. In general, the hardness obtained by converting Vickers in HRC units and the measured value of the HRC hardness substantially coincide. That is, the value of the above-described equation (s) is almost zero. In the outer layer material of the present invention, the value of formula (s) becomes 2 or more due to the effect that hard MC carbide is contained in an area ratio of 20% or more. From the viewpoint of increasing the Rockwell hardness and improving the dent resistance, while maintaining toughness, a more preferable value of the formula (s) is 3 or more. On the other hand, when the value of the formula (s) is 10 or more, it is difficult with the amount of carbide included in the present invention. Furthermore, the range of the value of a preferable formula (s) is 4-8.
また、本発明は、炭化物の分散形態をコントロールすることで、より一層優れた後述の特性を発揮することができる。 In addition, the present invention can exhibit further excellent characteristics described later by controlling the dispersion form of carbides.
本発明の外層材の組織において円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことが好ましい。ＭＣ炭化物が円相当直径で１５μｍ未満の場合、炭化物硬さ増分効果が低下する。また、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径を１５０μｍ以下としたのは、この内接円直径より大きい領域が存在すると、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が劣るからである。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１２０μｍを超えないことがより好ましい。さらには８０μｍを超えないことがより望ましい。 In the structure of the outer layer material of the present invention, it is preferable that the region not containing MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more does not exceed 150 μm in inscribed circle diameter. When MC carbide is less than 15 μm in equivalent circle diameter, the carbide hardness increasing effect is reduced. In addition, the inscribed circle diameter of the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is set to 150 μm or less. If there is a region larger than the inscribed circle diameter, variation in the distribution of MC carbide cannot be ignored. This is because the effect of increasing the hardness of the carbide is reduced, the effect of improving the dent resistance of the portion having a small amount of MC carbide is reduced, and the dent resistance as a whole roll is inferior. It is more preferable that the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more does not exceed 120 μm in inscribed circle diameter. Furthermore, it is more desirable not to exceed 80 μm.
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることが好ましい。この平均粒子間距離より小さいと、ＭＣ炭化物が凝集しすぎて、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。この平均粒子間距離より大きいと、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が劣る。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は２０〜３０μｍがより好ましい。 In the structure of the outer layer material of the present invention, the average interparticle distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is preferably 10 to 40 μm. If the distance between the average particles is smaller than this, the MC carbide aggregates too much, and micro unevenness due to the difference in wear occurs between the portion where the MC carbide is large and the portion where the MC carbide is small, thereby impairing the rough skin resistance. When the average inter-particle distance is larger, the dispersion of MC carbide distribution becomes so large that it cannot be ignored, the carbide hardness increment effect is lowered, and the effect of improving the dent rust resistance of the portion with less MC carbide is lowered. The overall dent resistance is inferior. The average interparticle distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is more preferably 20 to 30 μm.
また、本発明の外層材の組織において、分散するＭＣ炭化物の平均円相当直径は１０〜５０μｍが望ましい。ＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０μｍ未満では、炭化物硬さ増分効果が低下する。一方、５０μｍを超えて粗大になると、摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。ＭＣ炭化物の平均円相当直径のより好ましい範囲は、１０〜４０μｍであり、さらに好ましくは１５〜３０μｍである。 In addition, in the structure of the outer layer material of the present invention, it is desirable that the average equivalent circle diameter of the dispersed MC carbide is 10 to 50 μm. If the average equivalent circle diameter of MC carbide is less than 10 μm, the effect of increasing carbide hardness decreases. On the other hand, when it exceeds 50 μm and becomes coarse, micro unevenness due to the difference in wear occurs, and the rough skin resistance is impaired. A more preferable range of the average equivalent circle diameter of the MC carbide is 10 to 40 μm, and more preferably 15 to 30 μm.
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であるのが望ましい。本発明の外層材は、耐摩耗性に優れるＭＣ炭化物を多量に含んでおり、耐摩耗性に優れるが、一方で製造時にはＭＣ炭化物が凝集しやすい。ＭＣ炭化物が凝集すると、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう一因となる。このＧ／Ｈの値が２を超えると、ＭＣ炭化物が凝集傾向にあり、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。さらに、炭化物硬さ増分効果が低下するとともに、ＭＣ炭化物の少ない部位の耐凹み疵性の改善効果が低下し、ロール全体としての耐凹み疵性が低下する。より好ましいＧ／Ｈの値は、１．５以下である。 In the structure of the outer layer material of the present invention, the ratio (G / H) between the average inter-particle distance (G) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and the average equivalent circle diameter (H) of MC carbides is It is desirable that it is 2 or less. The outer layer material of the present invention contains a large amount of MC carbide having excellent wear resistance and is excellent in wear resistance. On the other hand, MC carbide tends to aggregate during production. When the MC carbide aggregates, microscopic unevenness due to a difference in wear occurs in a portion where the MC carbide is large and a portion where the MC carbide is small, which is a cause of impairing the rough skin resistance. When this G / H value exceeds 2, MC carbide tends to agglomerate, and micro unevenness due to a difference in wear occurs between a portion with a large amount of MC carbide and a portion with a small amount of MC carbide, thereby impairing rough skin resistance. In addition, the effect of increasing the carbide hardness is reduced, the effect of improving the dent resistance of a portion with a small amount of MC carbide is reduced, and the dent resistance as a whole roll is reduced. A more preferable value of G / H is 1.5 or less.
ここで、本発明における円相当直径について説明する。図１に円相当直径の概念図を示す。円相当直径とは、対象物（ここでは炭化物を指す）と等しい面積の円の直径を表したものである。図１において、測定対象物Ｅの面積をＡとすると、円相当直径Ｄは測定対象物の面積Ａと等しい面積に相当する円Ｂの直径であり、式（３）で表される。
円相当直径Ｄ＝√（Ａ×４／π） ・・・（３）
Here, the equivalent circle diameter in the present invention will be described. FIG. 1 shows a conceptual diagram of the equivalent circle diameter. The equivalent circle diameter represents the diameter of a circle having the same area as the object (in this case, a carbide). In FIG. 1, when the area of the measuring object E is A, the circle equivalent diameter D is the diameter of the circle B corresponding to the area equal to the area A of the measuring object, and is represented by the equation (3).
Equivalent circle diameter D = √ (A × 4 / π) (3)
このようにして、本発明のＭＣ炭化物の円相当直径Ｄやそれらを平均したＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈを求めた。また、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の円相当直径についても同様の手法で求めた。 Thus, the equivalent circle diameter D of the MC carbide of the present invention and the average equivalent circle diameter H of the MC carbide obtained by averaging them were obtained. Further, the equivalent circle diameters of M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides were also determined by the same method.
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径について説明する。図２に円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の概念図を示す。 The inscribed circle diameter of the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more in the present invention will be described. FIG. 2 shows a conceptual diagram of the inscribed circle diameter in a region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more.
図２において、符号ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、本発明の内接円直径は領域ｅの面に無数に描かれる。図２に示すように、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａ１〜ａ４のすべてに内接する内接円直径ｄが、本発明における内接円直径である。 In FIG. 2, symbols a, a1, a2, a3, and a4 (white coated portions) are MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more, and symbol b (black coated portion) is an MC carbide having an equivalent circle diameter of less than 15 μm, symbol e Is a portion excluding MC carbides a and b, and is a region where the base and M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides exist. In this case, the inscribed circle diameter of the present invention is drawn innumerably on the surface of the region e. As shown in FIG. 2, the inscribed circle diameter d inscribed in all of the MC carbides a1 to a4 of 15 μm or more excluding the MC carbide b of less than 15 μm from the measurement object is the inscribed circle diameter in the present invention. .
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離について説明する。図３に平均粒子間距離の概念図を示す。図３において、符号ａ（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、任意の直線Ｌにおいて、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、直線Ｌ上に存在する１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａにおいて隣接するＭＣ炭化物ａ同士間の最短距離であるＬの線分をＬｎ（ｎは線分の個数）とすると、平均粒子間距離Ｇは、式（４）で表される。なお、Ｘは他の任意の直線であって、直線Ｌ同様に平均粒子間距離Ｇを求める。
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離Ｇ＝
（Σ（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・＋Ｌｎ））／ｎ ・・・（４）
The average interparticle distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more in the present invention will be described. FIG. 3 shows a conceptual diagram of the average interparticle distance. In FIG. 3, symbol a (white coated portion) represents MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more, symbol b (black coated portion) represents MC carbide having an equivalent circle diameter of less than 15 μm, and symbol e excludes MC carbides a and b. This is a region where the base and M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides exist. In this case, in an arbitrary straight line L, MC carbide b of less than 15 μm is excluded from the measurement object, and the shortest distance between adjacent MC carbides a in MC carbide a of 15 μm or more existing on the straight line L is L When the line segment is Ln (n is the number of line segments), the average inter-particle distance G is expressed by Expression (4). Note that X is any other straight line, and the average interparticle distance G is obtained in the same manner as the straight line L.
Average interparticle distance G between MC carbides with equivalent circle diameters of 15 μm or more G =
(Σ (L 1 + L 2 +... + L n )) / n (4)
次に本発明の圧延ロール用外層材の化学成分（質量％）の限定理由について説明する。 Next, the reason for limiting the chemical component (mass%) of the outer layer material for rolling rolls of the present invention will be described.
Ｃ：２．５％を超え９．０％以下
Ｃは、おもにＶもしくはＮｂなどの合金元素と結合しＭＣ炭化物を形成することで耐摩耗性に寄与する必須の元素である。また、合金元素と結合しないＣはおもに基地中に固溶もしくは合金元素とともに極微細に析出し基地を強化することでも耐摩耗性に寄与する。Ｃが２．５％以下ではＭＣ炭化物の量が不足し十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｃが９．０％を超えると、炭化物が過多となり耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＣ含有量は３．５％を超え９．０％以下であり、さらに好ましくは４．５％を超え９．０％以下である。
C: More than 2.5% and not more than 9.0% C is an essential element that contributes to wear resistance by forming MC carbide mainly by combining with alloy elements such as V or Nb. Further, C that does not bond with the alloy element mainly contributes to wear resistance by strengthening the matrix by solid solution or precipitation with the alloy element in the matrix. If C is 2.5% or less, the amount of MC carbide is insufficient and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if C exceeds 9.0%, the amount of carbide becomes excessive and the thermal crack resistance deteriorates. The C content is more preferably more than 3.5% and not more than 9.0%, still more preferably more than 4.5% and not more than 9.0%.
Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下
Ｓｉは、溶湯中で脱酸剤として作用する。Ｓｉが０．1％以下では脱酸効果が不足して鋳造欠陥を生じやすい。また、３．５％を超えると脆化する。より好ましいＳｉ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
Si: more than 0.1% and 3.5% or less Si acts as a deoxidizer in the molten metal. When Si is 0.1% or less, the deoxidation effect is insufficient and casting defects are likely to occur. Moreover, when it exceeds 3.5%, it will embrittle. The Si content is more preferably 0.2 to 2.5%, and still more preferably 0.2 to 1.5%.
Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下
Ｍｎは、溶湯の脱酸や不純物であるＳをＭｎＳとして固定し、０．１％を超えると効果がある。Ｍｎが３．５％を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬さを維持できず、耐摩耗性が劣化しやすくなる。より好ましいＭｎ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
Mn: More than 0.1% and 3.5% or less Mn is effective when deoxidation of molten metal or S, which is an impurity, is fixed as MnS and exceeds 0.1%. When Mn exceeds 3.5%, retained austenite tends to be generated, and the hardness cannot be stably maintained, and the wear resistance is likely to deteriorate. A more preferable Mn content is 0.2 to 2.5%, and further preferably 0.2 to 1.5%.
Ｖ：１１．０％を超え４０．０％以下
Ｖは、おもにＣと結合しＭＣ炭化物を形成する本発明の重要な元素である。本発明の特徴の一つは、外層材に極めて多量のＭＣ炭化物を含むことにある。Ｖが１１．０％以下では、ＭＣ炭化物が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｖが４０．０％を超えるとＭＣ炭化物が過剰となり、靭性が劣化する。より好ましいＶ含有量は１５．０％を超え４０．０％以下であり、さらに好ましくは１８．０％を超え４０．０％以下である。
V: more than 11.0% and not more than 40.0% V is an important element of the present invention which mainly bonds with C to form MC carbide. One of the features of the present invention is that the outer layer material contains a very large amount of MC carbide. When V is 11.0% or less, MC carbide is insufficient and sufficient wear resistance cannot be obtained. On the other hand, if V exceeds 40.0%, MC carbide becomes excessive and toughness deteriorates. The V content is more preferably more than 15.0% and not more than 40.0%, still more preferably more than 18.0% and not more than 40.0%.
Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下
Ｃｒは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。Ｃｒが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。また、１５．０％を超えるとＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＣｒ含有量は３．０〜９．０％である。
Cr: more than 1.0% and 15.0% or less Cr dissolves in the matrix to improve hardenability, and part of it combines with C in the matrix and precipitates as ultrafine carbide to strengthen the matrix. . When Cr is 1.0% or less, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 15.0%, carbides other than MC carbide such as M 7 C 3 carbide particularly increase, coarsen or crystallize in a network shape, and toughness deteriorates. A more preferable Cr content is 3.0 to 9.0%.
Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下
Ｍｏは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。さらに、Ｍｏの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｍｏが０．５％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、２０．０％を超えるとＭ２ＣやＭ６ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＭｏ含有量は２．５〜２０．０％であり、さらに好ましくは２．５〜１０．０％以下である。
Mo: more than 0.5% and not more than 20.0% Mo dissolves in the matrix and enhances hardenability, and partly bonds with C in the matrix and precipitates as ultrafine carbides to strengthen the matrix. Furthermore, a part of Mo forms granular carbide together with V, Nb and the like. When Mo is 0.5% or less, the effect of strengthening the base cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 20.0%, carbides other than MC carbide such as M 2 C and M 6 C are particularly increased, coarsened or crystallized in a network shape, and toughness is deteriorated. A more preferable Mo content is 2.5 to 20.0%, and further preferably 2.5 to 10.0%.
Ｗ：１．０％を超え４０．０％以下
Ｗは、基地部に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。さらに、Ｗの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｗが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、４０．０％を超えるとＭ６ＣやＭ２ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。より好ましいＷ含有量は、５．０〜４０．０％であり、さらに好ましくは５．０〜２０．０％以下である。
W: More than 1.0% and 40.0% or less W is solid-solved in the base part to improve hardenability, and partly bonds with C in the base and precipitates as ultrafine carbide to strengthen the base part. To do. Furthermore, a part of W forms granular carbide together with V, Nb and the like. If W is 1.0% or less, the effect of strengthening the base cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 40.0%, carbides other than MC carbide such as M 6 C and M 2 C are particularly increased, coarsened or crystallized in a network shape, and toughness deteriorates. A more preferable W content is 5.0 to 40.0%, and further preferably 5.0 to 20.0% or less.
本発明の外層材には耐摩耗性を十分に発揮すべく必要な基地を得るために、基地の強化元素であるＣｒ、ＭｏもしくはＷの少なくともいずれか１種または２種以上を含有させることが望ましい。 The outer layer material of the present invention may contain at least one kind or two or more kinds of Cr, Mo or W, which are base strengthening elements, in order to obtain a base necessary for sufficiently exhibiting the wear resistance. desirable.
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％ ・・・（１）
Ｎｂは、ＭＣ炭化物を形成する点でＶと同様の作用がある。質量％でＶが１．０％の場合、Ｎｂは原子量の比より質量％で０．５５×Ｎｂ％でＶと等価となる。よって、（１）式の範囲でＶの一部をＮｂで置換することができる。
11.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0% (1)
Nb has the same action as V in that it forms MC carbides. When V is 1.0% in mass%, Nb is equivalent to V at 0.55 × Nb% in mass% from the atomic weight ratio. Therefore, a part of V can be replaced with Nb within the range of the formula (1).
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％ ・・・（２）
Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が０以下となると、ＭＣ炭化物の量が十分に得られなくなるとともに、基地中にＶやＮｂが過剰となり基地の硬さが得られず耐摩耗性が低下する。また、Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が２．０％を超えると、Ｍ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、靭性が劣化する。
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0% (2)
When the value of C% −0.2 × (V% + 0.55Nb%) is 0 or less, the amount of MC carbide cannot be obtained sufficiently, and V and Nb become excessive in the base, and the hardness of the base is obtained. The wear resistance decreases. When the value of C% −0.2 × (V% + 0.55Nb%) exceeds 2.0%, carbides other than MC carbides such as M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides In particular, it increases, coarsens or crystallizes in a network, and the toughness deteriorates.
また、圧延ロールの用途、使用方法に応じて、本発明の外層材には以下の成分を適宜添加することができる。 Moreover, according to the use and usage method of a rolling roll, the following components can be suitably added to the outer layer material of the present invention.
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは基地に固溶し、基地の焼入れ性を向上させるのに有効である。Ｎｉが２．０％を超えると基地のオーステナイトが安定するため、基地の硬さが十分に得られない。
Ni: 2.0% or less Ni dissolves in the base and is effective in improving the hardenability of the base. If Ni exceeds 2.0%, the base austenite is stabilized, and the base hardness cannot be sufficiently obtained.
Ｃｏ：１０．０％以下
Ｃｏは基地部に固溶し、基地強化の効果がある。また、高温においても基地の硬さを維持できる。Ｃｏが１０．０％を超えると靭性が低下する。一方、Ｃｏは高価であるので、経済性と使用条件を考慮し含有量を決定するのが望ましい。
Co: 10.0% or less Co dissolves in the base portion and has the effect of strengthening the base. In addition, the hardness of the base can be maintained even at high temperatures. If Co exceeds 10.0%, the toughness decreases. On the other hand, since Co is expensive, it is desirable to determine the content in consideration of economy and use conditions.
Ｔｉ：０．５％以下
Ｔｉは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、Ｎと結合して窒化物を形成し、粒状炭化物の核となり、粒状炭化物を微細にする効果がある。また一部はＣと結合して粒状炭化物の一部となる。Ｔｉの効果は０．５％以下で十分である。
Ti: 0.5% or less Ti acts as a deoxidizer in the molten metal, and also has an effect of combining with N to form a nitride, forming a nucleus of granular carbide, and making the granular carbide fine. Part of it is combined with C to become part of granular carbide. A Ti effect of 0.5% or less is sufficient.
Ａｌ：０．５％以下
Ａｌは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、粒状炭化物を微細にする効果がある。０．５％を超えると焼入れ性を悪化させ十分な基地硬さが得がたく好ましくない。
Al: 0.5% or less Al acts as a deoxidizer in the molten metal and has an effect of making the granular carbide fine. If it exceeds 0.5%, the hardenability is deteriorated, and it is difficult to obtain sufficient base hardness.
本発明の圧延ロール用外層材は遠心力鋳造法で形成するのが望ましく、本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材について説明する。図４は本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材を説明するための図である。本発明の外層材は、初晶ＭＣ炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて得られる。図４において、イ部はＭＣ炭化物が密集濃化した層である。ロ部はそれ以外の部位でありＭＣ炭化物の存在が乏しい層である。ハ部は遠心力鋳造によって形成された中空部である。遠心力鋳造後、図４のロ部を、切削加工などにより除去し、図４のイ部を、すなわち本発明の圧延ロール用外層材を得る。つまり、ＭＣ炭化物が濃化した層のイ部を圧延使用層とする。 The outer layer material for rolling rolls of the present invention is preferably formed by a centrifugal casting method, and the outer layer material for rolling rolls formed by centrifugal force casting of the present invention will be described. FIG. 4 is a view for explaining an outer layer material for rolling rolls formed by centrifugal casting according to the present invention. The outer layer material of the present invention forms a concentrated layer of MC carbide on the inner surface side by casting a molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary MC carbide into a casting mold for centrifugal force casting and centrifugal casting. Can be obtained. In FIG. 4, a portion is a layer in which MC carbides are concentrated and concentrated. The part B is the other part and is a layer in which MC carbide is poor. The part C is a hollow part formed by centrifugal casting. After centrifugal casting, the portion shown in FIG. 4 is removed by cutting or the like, and the portion shown in FIG. 4 is obtained, that is, the outer layer material for a roll according to the present invention. That is, the portion A of the layer in which MC carbides are concentrated is used as a rolling use layer.
また、本発明の外層材を用いた圧延用ロールは、被圧延材やバックアップロールと接触する部位に使用する際に効果を発揮するので、中実または中空のどちらの構造でも構わない。また、本発明の圧延ロールは、本発明の外層材と内層材が金属的に溶着した圧延用複合ロールや、その間に１層以上の中間層を設けても構わない。また、本発明の外層材を有するスリーブを軸材に嵌合して構成してもよい。 Moreover, since the roll for rolling using the outer layer material of the present invention exhibits an effect when used in a portion that comes into contact with the material to be rolled or the backup roll, either a solid or hollow structure may be used. Moreover, the rolling roll of this invention may provide the composite roll for rolling in which the outer layer material and inner layer material of this invention welded metally, and one or more intermediate | middle layers may be provided among them. Further, a sleeve having the outer layer material according to the present invention may be fitted to the shaft member.
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮し、圧延工場における生産性の向上、ロール原単位および圧延製品の表面品質の向上に寄与する。 The outer layer material for rolling rolls according to the present invention and the rolling rolls using the same exhibit excellent wear resistance and dent resistance against rolling work rolls in general. In particular, work rolls used in the finishing row of hot sheet rolling mills exhibit extremely excellent wear resistance and dent resistance, improving productivity in rolling mills and improving the roll unit and surface quality of rolled products. Contribute.
本発明の外層材は、初晶粒状炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、鋳型内の内面側にＭＣ炭化物が濃化した層を形成した。供試材Ｎｏ．１〜５は本発明の実施例であり、本発明の遠心力鋳造で形成し、前述の図４のイ部に相当する部位より採取したものである。また、供試材Ｎｏ．６〜８は比較例、供試材Ｎｏ．９および１０は従来例である。供試材Ｎｏ．６は静置鋳造で形成し、供試材Ｎｏ．７〜１０は遠心力鋳造で形成した。 The outer layer material of the present invention is formed by casting molten metal adjusted to a chemical composition for crystallizing primary granular carbide into a casting mold for centrifugal force casting, and casting the centrifugal force to concentrate MC carbide on the inner surface side in the mold. Layer was formed. Specimen No. Examples 1 to 5 are embodiments of the present invention, which are formed by centrifugal casting according to the present invention, and are collected from a portion corresponding to the above-mentioned portion a in FIG. In addition, specimen No. Nos. 6 to 8 are comparative examples, specimen Nos. Reference numerals 9 and 10 are conventional examples. Specimen No. No. 6 is formed by stationary casting. 7-10 were formed by centrifugal casting.
採取した供試材Ｎｏ．１〜８およびＮｏ．１０は、鋳込後１０００〜１２００℃で焼入れを行い、５００〜６００℃で３回焼戻しを行う熱処理を行った。また、供試材Ｎｏ．９は鋳込後４００〜５００℃で加熱し、残留オーステナイト分解兼歪取り熱処理を行った。各供試材はこれらの熱処理の後、各種試験片形状に加工を行った。これらの供試材Ｎｏ．１〜１０の化学成分（質量％）を表１に示す。ここで、表１中の式（１）はＶ％＋０．５５×Ｎｂ％の値、また式（２）はＣ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）の値である。 The collected specimen No. 1-8 and no. No. 10 was subjected to heat treatment after quenching at 1000 to 1200 ° C. and tempering at 500 to 600 ° C. three times. In addition, specimen No. No. 9 was heated at 400 to 500 ° C. after casting and subjected to residual austenite decomposition and strain relief heat treatment. Each specimen was processed into various specimen shapes after these heat treatments. These test materials No. Table 1 shows 1 to 10 chemical components (% by mass). Here, formula (1) in Table 1 is a value of V% + 0.55 × Nb%, and formula (2) is a value of C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%). .
さらにＭＣ炭化物の面積率、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値、基地のＨｖ硬さ、ＨＲＣ硬さ、ＭＣ炭化物の平均円相当直径および円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離の測定をそれぞれ行った。 Further, the area ratio of MC carbide, the total area ratio of M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides with a circle equivalent diameter of 1 μm or more, the inscribed circle of the region not including MC carbides with a circle equivalent diameter of 15 μm or more The maximum diameter, the Hv hardness of the base, the HRC hardness, the average equivalent circle diameter of MC carbide, and the average interparticle distance of MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more were measured.
また、耐摩耗性および耐肌荒れ性の評価として圧延摩耗試験機による摩耗試験の摩耗量および粗さの測定、また靭性評価として破壊靭性値ＫＩＣの測定を行った。 Further, the wear amount and roughness of a wear test using a rolling wear tester were measured as an evaluation of wear resistance and rough skin resistance, and the fracture toughness value KIC was measured as a toughness evaluation.
ＭＣ炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。 The area ratio of MC carbide was determined by first polishing the specimen material and then corroding the MC carbide in black by electrolytic corrosion in an aqueous potassium dichromate solution, followed by an image analysis device (SPICCA- manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.). II) and measured.
また、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に村上試薬によって腐食することによりＭ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物を黒色に腐食または、黒色もしくは灰色に着色した後、画像解析装置を使用し測定した。 In addition, the area ratio of M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides is determined by first polishing the specimen to a mirror surface and then corroding it with Murakami's reagent, so that M 2 C, M 6 C, and M 7 C After the 3 carbides were corroded black or colored black or gray, they were measured using an image analyzer.
これらの画像解析は１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野で面積率の測定を行った。この測定を、各供試材それぞれ任意の２０視野について行い、その平均値を求めた。 In these image analyses, the area ratio was measured in a field of view corresponding to 0.23 mm × 0.25 mm of the specimen. This measurement was performed for any 20 visual fields of each test material, and the average value was obtained.
ＭＣ炭化物の平均円相当直径は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。画像解析の測定範囲は、１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野とし、各供試材それぞれ任意の２０視野について測定し、測定値の平均値を求めた。 The average equivalent circle diameter of MC carbide was determined by first mirror-polishing the test material and then corroding MC carbide in black by electrolytic corrosion in an aqueous potassium dichromate solution, followed by an image analyzer (manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.). Measurement was performed using SPICCA-II). The measurement range of the image analysis was such that one visual field corresponds to 0.23 mm × 0.25 mm of the test material, and each test material was measured for 20 arbitrary visual fields, and the average value of the measured values was obtained.
Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の平均円相当直径は、まず供試材を鏡面研磨し、次に村上試薬によってＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。画像解析の測定範囲は、１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野とし、各供試材それぞれ任意の２０視野について測定し、測定値の平均値を求めた。なお、本発明においては、前記測定方法で識別が容易な円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物を測定対象とした。 M 2 C, the average circle equivalent diameter of M 6 C and M 7 C 3 carbides, the test pieces was mirror-polished first, then by Murakami reagent M 2 C, the M 6 C and M 7 C 3 carbides black After corrosion, measurement was performed using an image analyzer (SPICCA-II manufactured by Nippon Avionics Co., Ltd.). The measurement range of the image analysis was such that one visual field corresponds to 0.23 mm × 0.25 mm of the test material, and each test material was measured for 20 arbitrary visual fields, and the average value of the measured values was obtained. In the present invention, M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides having an equivalent circle diameter of 1 μm or more, which can be easily identified by the measurement method, were measured.
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして、供試材試料の任意の１．０ｍｍ×１．５ｍｍの面の倍率２００倍の光学顕微鏡組織写真を用いて、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離を測定した。 The average interparticle distance between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is that the specimen is first mirror-polished and then the base is corroded with a picric alcohol solution. When observed with an optical microscope, the matrix appears dark gray, the MC carbides appear light gray, and the M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides appear white. In this way, the average interparticle distance of MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more is measured using an optical microscope texture photograph of 200 × magnification of an arbitrary 1.0 mm × 1.5 mm surface of the test material sample. did.
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の測定は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして供試材試料の任意の２．０ｍｍ×３．０ｍｍの面の倍率１００倍の光学顕微鏡組織写真を作製し、本発明の内接円直径の最大値を測定した。 In order to measure the inscribed circle diameter in a region not containing MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more, the specimen is first mirror-polished and then the base is corroded with a picric acid alcohol solution. When observed with an optical microscope, the matrix appears dark gray, the MC carbides appear light gray, and the M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides appear white. In this way, an optical microscope texture photograph of a magnification of 100 times on an arbitrary 2.0 mm × 3.0 mm surface of the test material sample was prepared, and the maximum value of the inscribed circle diameter of the present invention was measured.
基地のビッカース硬さは、供試材を鏡面研磨し、ピクリン酸エタノール溶液を用いて基地を軽く腐食した後、ビッカース硬さ試験機を用いて、荷重５０ｇ〜２００ｇの範囲で測定した。供試材それぞれ任意の５箇所について測定を行いその平均値を求めた。 The Vickers hardness of the base was measured in a load range of 50 g to 200 g using a Vickers hardness tester after mirror-polishing the specimen and slightly corroding the base with a picric acid ethanol solution. Measurements were made at arbitrary five locations for each test material, and the average value was obtained.
ロックウェルＣスケール硬さは、供試材を鏡面研磨した後、ロックウェル硬さ試験機を用いて、Ｃスケール（試験荷重１５０ｋｇｆ）で測定した。供試材それぞれ任意の５箇所について測定を行いその平均値を求めた。 The Rockwell C scale hardness was measured on a C scale (test load 150 kgf) using a Rockwell hardness tester after mirror polishing the specimen. Measurements were made at arbitrary five locations for each test material, and the average value was obtained.
図５は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図５において、圧延摩耗試験機は、圧延機１と、圧延材Ｓを余熱する加熱炉４と、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽５と、圧延材Ｓの巻取り機６とテンションコントローラ７とから構成される。圧延機１には試験用ロール２、３が組み込まれる。試験用ロールは前述の各供試材から作製し、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、幅４０ｍｍの小型スリーブロールを用いた。圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、試験条件が、圧延材料：ＳＵＳ３０４、圧下率：２５％、圧延速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、圧延温度：９００℃、圧延距離：３００ｍ／回、ロール冷却：水冷、ロール数：４重式にて試験を行った。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さと十点平均粗さ（Ｒｚ）を触針式表面粗さ計により測定した。 FIG. 5 shows a schematic view of a rolling wear tester. In FIG. 5, the rolling wear tester includes a rolling mill 1, a heating furnace 4 for preheating the rolled material S, a cooling water tank 5 for cooling the rolled material S, a winder 6 for the rolled material S, and a tension controller 7. Consists of Test rolls 2 and 3 are incorporated in the rolling mill 1. A test roll was prepared from each of the above-described test materials, and a small sleeve roll having an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 40 mm, and a width of 40 mm was used. A test roll is incorporated in the rolling wear tester, and the test conditions are rolling material: SUS304, rolling reduction: 25%, rolling speed: 150 m / min, rolling temperature: 900 ° C., rolling distance: 300 m / time, roll cooling: water cooling The number of rolls: The test was performed by a quadruple type. After rolling, the depth of wear and the ten-point average roughness (Rz) generated on the surface of the test roll were measured with a stylus type surface roughness meter.
破壊靭性値ＫＩＣは、各供試材より破壊靭性値ＫＩＣ測定用の試験片を採取し、ＡＳＴＭ Ｅ３９９に準拠した試験により測定した。測定は各供試材につき２個の試験片について行い、その平均値を求めた。 The fracture toughness value KIC was measured by taking a test piece for measuring the fracture toughness value KIC from each specimen and performing a test based on ASTM E399. The measurement was performed on two test pieces for each specimen, and the average value was obtained.
表２に各種測定した結果を示す。すなわち、ＭＣ炭化物の面積率（％）、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率ＡＡ（％）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値ＢＢ（μｍ）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離Ｇ（μｍ）、ＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈ（μｍ）、基地のＨｖ硬さ、ＨＲＣ実測硬さ、摩耗量（μｍ）、表面粗さＲｚ（μｍ）および破壊靭性値ＫＩＣ（ｋｇ／ｍｍ3/2）を示す。また、表２中の式（ｓ）は式（ｓ）の左項の値を示す。 Table 2 shows the results of various measurements. That is, the area ratio (%) of MC carbide, the total area ratio AA (%) of M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides having an equivalent circle diameter of 1 μm or more, and the MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more The maximum value BB (μm) of the inscribed circle diameter in the region not including the average particle distance G (μm) of MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more, the average equivalent circle diameter H (μm) of MC carbide, Hv hardness, HRC measured hardness, wear amount (μm), surface roughness Rz (μm), and fracture toughness value KIC (kg / mm 3/2 ) are shown. Moreover, the formula (s) in Table 2 shows the value of the left term of the formula (s).
図６に本発明例の供試材Ｎｏ．１の金属組織を示す。図６において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１はＭＣ炭化物が高濃度に分布しているのがわかる。 In FIG. 1 shows a metallographic structure. In FIG. 6, the white part is MC carbide, and the black part is the base. Specimen No. 1 shows that MC carbide is distributed in high concentration.
図７に比較例の供試材Ｎｏ．６の金属組織を示す。図８において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．６はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布しているのがわかる。 In FIG. 6 shows the metal structure. In FIG. 8, the white part is MC carbide and the black part is the base. Specimen No. 6 shows that MC carbide is partially unevenly distributed.
図８に従来例のハイス系ロール材の供試材Ｎｏ．１０の金属組織を示す。図８において、白色の微細粒状の部分がＭＣ炭化物、白色の網目状の部分がＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１０はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布し、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は網目状に分布しているのがわかる。 FIG. 8 shows a specimen No. of a conventional high-speed roll material. 10 metallographic structures are shown. In FIG. 8, the white fine-grained portion is MC carbide, the white mesh-like portion is M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbide, and the black portion is a base. Specimen No. 10 shows that MC carbides are partially unevenly distributed and M 2 C, M 6 C, and M 7 C 3 carbides are distributed in a network.
本発明の供試材Ｎｏ．１〜５の摩耗量は従来材の供試材Ｎｏ．９およびＮｏ．１０に比べ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好であるとともに、破壊靭性値ＫＩＣも従来材以上であり耐事故性を兼ね備えている。さらに、供試材Ｎｏ．１〜５のＨＲＣ硬さは６２以上と高く、耐凹み疵性をよりいっそう発揮することが可能である。 Sample No. of the present invention. The wear amount of 1 to 5 is the test material No. 9 and no. It is less than half compared to 10, wear resistance is extremely good, and fracture toughness value KIC is also higher than that of conventional materials, and it has accident resistance. Furthermore, the test material No. The HRC hardness of 1 to 5 is as high as 62 or more, and it is possible to further exhibit the dent resistance.
比較例のＮｏ．６は、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超え、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超え、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。また、粗さが従来例材以下であり、耐肌荒れ性に劣る。 Comparative Example No. 6, the region not including MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more exceeds 150 μm in inscribed circle diameter, and the average inter-particle distance (G) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more, and the MC carbide The ratio (G / H) to the average equivalent circle diameter (H) exceeds 2, the HRC hardness and the value of the formula (1) are outside the scope of the present invention, and the dent resistance is inferior. Moreover, the roughness is equal to or less than that of the conventional materials, and the skin roughness resistance is poor.
比較例のＮｏ．７は、Ｃ％、Ｎｉ％、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、基地硬さ、ＨＲＣ硬さ、式（１）の値およびＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、摩耗量が従来例材以下であり、耐摩耗性が劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。 Comparative Example No. 7, C%, Ni%, value of formula (2), area ratio of MC carbide, matrix hardness, HRC hardness, value of formula (1), and average equivalent circle diameter of MC carbide are outside the scope of the present invention. And the ratio (G / H) of the average inter-particle distance (G) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and the average equivalent circle diameter (H) of the MC carbide exceeds 2. The amount of wear is less than that of the conventional material, and the wear resistance is poor. Further, the HRC hardness and the value of the formula (1) are outside the scope of the present invention, and the dent resistance is inferior.
比較例のＮｏ．８は、Ｖ％、Ｃｒ％、式（２）の値、式（３）の値、ＭＣ炭化物の面積率、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計面積率が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、粗さおよびＫＩＣが従来例材以下であり、耐肌荒れ性および靭性が劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。 Comparative Example No. 8 is V%, Cr%, the value of formula (2), the value of formula (3), the area ratio of MC carbide, the total area ratio of M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbide of the present invention The ratio (G / H) of the average inter-particle distance (G) between MC carbides having an equivalent circle diameter of 15 μm or more and the average equivalent circle diameter (H) of MC carbides exceeds 2 (G / H). Yes, the roughness and KIC are lower than the conventional materials, and the rough skin resistance and toughness are inferior. Further, the HRC hardness and the value of the formula (1) are outside the scope of the present invention, and the dent resistance is inferior.
従来例のＮｏ．９は、Ｖ％、Ｎｉ％、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、ＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、耐摩耗性が本発明材よりも劣る。さらに、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、耐凹み疵性に劣る。 No. of the conventional example. 9 is V%, Ni%, the value of formula (2), the area ratio of MC carbide, the average equivalent circle diameter of MC carbide is outside the scope of the present invention, and the equivalent carbide diameter between MC carbides of 15 μm or more The ratio (G / H) between the average interparticle distance (G) and the average equivalent circle diameter (H) of MC carbide exceeds 2, and the wear resistance is inferior to that of the present invention material. Further, the HRC hardness and the value of the formula (1) are outside the scope of the present invention, and the dent resistance is inferior.
図９に供試材Ｎｏ．１〜１０のＭＣ炭化物面積率と炭化物硬さ増分（式（ｓ）の値）をプロットしたものを示す。また、プロットに記されている番号は供試材Ｎｏ．を示す。この結果によれば、本発明例１〜５は、ＭＣ炭化物面積率が２０％以上で、式（ｓ）の値が２以上となり、耐凹み疵性が優れるものである。供試材Ｎｏ．６は、表２より（Ｇ／Ｈ）が２を超え、ＨＲＣ硬さおよび式（１）の値が本発明の範囲外であり、式（ｓ）の値が２を下回っているため、耐凹み疵性に劣る。供試材Ｎｏ．７〜１０はいずれも式（ｓ）の値が２を下回っているため、耐凹み疵性に劣る。 In FIG. A plot of MC carbide area ratio of 1 to 10 and carbide hardness increment (value of equation (s)) is shown. In addition, the numbers marked on the plot are the test material No. Indicates. According to these results, Examples 1 to 5 of the present invention have an MC carbide area ratio of 20% or more, a value of formula (s) of 2 or more, and excellent dent resistance. Specimen No. 6 shows that (G / H) exceeds 2 from Table 2, the HRC hardness and the value of formula (1) are outside the scope of the present invention, and the value of formula (s) is less than 2, It is inferior to dent fertility. Specimen No. 7 to 10 are inferior in dent resistance because the value of the formula (s) is less than 2.
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および耐凹み疵性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与するとともに、圧延材の表面品質向上に寄与する。 The outer layer material for rolling rolls of the present invention and the rolling rolls using the same exhibit excellent wear resistance in general work rolls for rolling. In particular, the work rolls used in the finishing rows of hot sheet rolling mills exhibit extremely superior wear resistance and dent resistance, contributing to improved productivity in the rolling mill and roll unit, and rolled material. Contributes to improving the surface quality of
１ 圧延摩耗試験機、 ２ 試験用ロール、 ３ 試験用ロール、 ４ 加熱炉、
５ 冷却水槽、 ６ 巻取り機、 ７ テンションコントローラ、 Ｓ 圧延材、
Ａ 対象物の面積、 Ｂ 円、 Ｄ 円相当直径、 Ｅ 測定対象物、
ａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４） 円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、
ｂ 円相当直径で１５μｍ以下のＭＣ炭化物、 ｃ 内接円、 ｄ 内接円直径、
ｅ ＭＣ炭化物ａ、ｂを除いた領域、 Ｌ 任意の直線、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 粒子間距離、 イ ＭＣ炭化物遠心分離濃化層、
ロ イを除く部位、 ハ 中空部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling wear test machine, 2 Test roll, 3 Test roll, 4 Heating furnace,
5 Cooling water tank, 6 Winder, 7 Tension controller, S Rolled material,
A Area of the object, B circle, D circle equivalent diameter, E Measurement object,
a (a1, a2, a3, a4) MC carbide having an equivalent circle diameter of 15 μm or more,
b MC carbide with an equivalent circle diameter of 15 μm or less, c inscribed circle, d inscribed circle diameter,
e Region excluding MC carbides a and b, L arbitrary straight line,
L1, L2, L3 Interparticle distance, b MC carbide centrifuge concentrated layer,
Part excluding Loi, C Hollow part
Claims (14)
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ） It is a structure in which MC carbide is dispersed in an area ratio of 20 to 60% in a base having a Vickers hardness of Hv550 to 900, and the measured value of Rockwell C scale hardness (HRC) is 62 or more, and the following (s) An outer layer material for a rolling roll characterized by satisfying the formula.
(Measured value of Rockwell C scale hardness)-(value F obtained by converting Vickers hardness (Hv) of base to HRC unit by the following equation (t)) ≧ 2 (s)
here,
F = −4.47 × 10 −5 × Hv 2 + 0.106 × Hv + 7.82 (t)
（ロックウェルＣスケール硬さの実測値）−（基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）を下記（ｔ）式でＨＲＣ単位に換算した値Ｆ）≧２・・・（ｓ）
ここで、
Ｆ＝−４．４７×１０−５×Ｈｖ２＋０．１０６×Ｈｖ＋７．８２・・・（ｔ） A base having a Vickers hardness of Hv 550 to 900 has an area ratio of 20 to 60% of MC carbides, and a total equivalent amount of M 2 C, M 6 C and M 7 C 3 carbides having an equivalent circle diameter of 1 μm or more is 0 to 3%. An outer layer material for rolling rolls, characterized in that the measured value of Rockwell C scale hardness (HRC) is 62 or more and satisfies the following formula (s).
(Measured value of Rockwell C scale hardness)-(value F obtained by converting Vickers hardness (Hv) of base to HRC unit by the following equation (t)) ≧ 2 (s)
here,
F = −4.47 × 10 −5 × Hv 2 + 0.106 × Hv + 7.82 (t)
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％ ・・・（１） 9. The outer layer material for rolling rolls according to claim 7, wherein a part of the V is substituted with Nb in a range satisfying the following formula (1) in mass%.
11.0% <V% + 0.55 × Nb% ≦ 40.0% (1)
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％ ・・・（２） Furthermore, the following (2) Formula is satisfied, The outer layer material for rolling rolls in any one of Claims 7-9 characterized by the above-mentioned.
0 <C% −0.2 × (V% + 0.55 × Nb%) ≦ 2.0% (2)
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