JP2601746B2 - 遠心鋳造製スリーブロールとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性、耐クラック
性、及び強靱性を兼備し、圧延用ロール等として用いて
好適な遠心鋳造製スリーブロールとその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばＨ形鋼用ユニバーサルミル
における圧延ロールには、外層材として特殊アダマイト
鋼、合金ダクタイル鋳鉄或いはニッケルグレーン鋳鉄等
の高硬度系の材料を用い、内層材として靱性に優れる球
状黒鉛鋼又はダクタイル鋳鉄を用いた複合スリーブが多
用されている。

【０００３】前記複合スリーブは、周知の遠心力鋳造に
より鋳造され、所定の熱処理及び機械加工を経て、軸材
に焼嵌によりセットされ、一対組立ロールとされるのが
一般的である。

【０００４】近年の圧延条件の苛酷化及び圧延における
生産性向上の要求から、より一層の耐摩耗性、耐クラッ
ク性及び強靱性を備えた圧延用ロールの提供が要求され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記複合
スリーブの外層材では、圧延側の要求レベル、チャンス
フリー等の長期継続使用に対しては、特に耐摩耗性の点
で限界があり、圧延側の将来構想に対し、ロールがネッ
クになっているのが実状である。従って、このような要
求に対処可能な現材質より著しく性能に優れた外層材の
開発が望まれている。

【０００６】また、内層材に関しても、例えばＨ形鋼圧
延における巾可変用ロール圧延等の高負荷圧延に対して
は、まだ強度が不十分で、巾薄サイズの圧延が困難等の
種々の制約を余儀なくされている。

【０００７】このような状況から、例えば特開昭60-124
407 号、特開昭61-177355 号には、従来の遠心力鋳造ロ
ールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用いることが提案されて
いる。然しながら、遠心力鋳造ロールの外層材として高
Ｖ鋳鉄を用いる圧延用ロールでは、比重の小さいＶ炭化
物が遠心分離し、ロール外層内の特性が肉厚方向で不均
一になる。この傾向は大型ロールで外層肉厚が大なるほ
ど著しく、実用ロールとしての使用に耐えることができ
ないという問題点がある。

【０００８】尚、特開昭58-87249号、特開平1-96355 号
公報には、高速度鋼なみに高合金化した鋳鋼、鋳鉄を用
いたロール材が提案されている。然しながら、特開昭58
-87249号は、遠心鋳造によらない小径の鋳物を対象とし
たもので問題にならない。また、特開平1-96355 号は、
特殊な鋳掛肉盛法、遠心力鋳造法以外の特殊な製造手法
しか適用できず、生産性、経済性の面で問題がある。

【０００９】即ち、圧延用ロールの製造に際し、ロール
外層にＶを多量に含有させることにより、耐摩耗性を著
しく向上させることは可能であるが、複合ロール製造時
に生産性、経済性が最も優れているとして一般に実施さ
れている遠心力鋳造法を採用した場合には、炭化物の遠
心分離を生じ、所定の特性を均一に得られないという問
題点がある。

【００１０】本発明は、外層を形成する合金成分を適正
化し、炭化物組成を限定することにより、遠心力作用下
でも偏析の生じない耐摩耗性と耐クラック性の均一な外
層材を使用するとともに、内層材に強靱性に富む黒鉛鋼
を使用し、外層と内層を冶金学的に完全に結合させて一
体とした遠心鋳造製スリーブロールを提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、外層材と、該外層材と溶着一体化した黒鉛鋼の内層
材とからなる遠心鋳造製スリーブロールであって、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるととも
に、 下記（１）式と（２）式を満足し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／ Ｖ ≦０．８ ．・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓｉ：１．６〜２．４％，Ｍ
ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：０．
７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
るようにしたものである。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、外層材と、該
外層材と溶着一体化した黒鉛鋼の内層材とからなる遠心
鋳造製スリーブロールであって、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ 更に Ｎｉ：８．０％以下，Ｃｏ：１０．０％以下のうちから
選ばれた１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物よりなるとともに、下記（１）式と（２）式を満足
し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／ Ｖ ≦０．８ ・・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓ１：１．６〜２．４％，Ｍ
ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎ１：０．
７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
るようにしたものである。

【００１３】請求項３に記載の本発明は、外層材と、該
外層材と溶着一体化した黒鉛鋼の内層材とからなる遠心
鋳造製スリーブロールであって、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ 更に Ｎｉ：８．０％以下，Ｃｏ：１０．０％以下，Ｃｕ：
２．０％以下， Ｔｉ：２．０％以下，Ｚｒ：２．０％以下， Ｂ：０．１％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるととも
に、下記（１）式と（２）式を満足し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／ Ｖ ≦０．８ ・・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓｉ：１．６〜２．４％，Ｍ
ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：０．
７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
るようにしたものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【作用】

(A) 外層材における合金元素の限定理由 Ｃ：1.0 〜3.5 ％ Ｃはロール外層材の耐摩耗性を向上する硬い炭化物を形
成するための必須元素で1.0 ％以上必要であるが、3.5
％を越えると耐クラック性が著しく低下するため上限を
3.5 ％とする。

【００１７】Ｓｉ：2.0 ％以下 Ｓｉは脱酸剤及び鋳造性の確保に必要な元素で添加する
が、2.0 ％を越えると耐クラック性を低下するため上限
を2.0 ％とする。

【００１８】Ｍｎ：2.0 ％以下 Ｍｎも上記Ｓｉと同様必要であるが、2.0 ％を越えると
耐クラック性が低下するため好ましくなく上限を2.0 ％
とする。

【００１９】Ｃｒ：３．０〜１２．０％ Ｃｒは炭化物を形成し、耐摩耗性を向上するための必須
元素で３．０％以上必要であるが、１２．０％を越える
と本発明が対象とするＶ，Ｎｂを添加した場合には耐摩
耗性が劣化するため上限を１２．０％とする。

【００２０】Ｍｏ：２．０〜８．０％ ＭｏはＣｒと同様に炭化物を形成して耐摩耗性を向上す
るための必須元素で２．０％以上必要であるが、基地の
焼入性、焼もどし軟化抵抗を向上し、基地組織の強化に
有効であるが、８．０％を越えると耐クラック性が低下
するため、上限を８．０％をする。

【００２１】Ｎｉ：8.0 ％以下、Ｃｏ：10.0％以下 Ｎｉは焼入れ性を向上し、基地組織を強化するために添
加するが、8.0 ％を越えると残留γの存在等不安定な組
織を形成するため好ましくなく、上限を 8.0％とする。

【００２２】Ｃｏは高温における組織を安定化させるた
めに添加するが、10.0％を越えるとその耐熱性向上効果
が飽和するため経済性の点から上限を10.0％とする。

【００２３】Ｃｕ：２．０％以下 Ｃｕは 基地組織を強化し、高温硬さを向上するため添加
するが、Ｃｕは２．０％を越えるとロールの表面性状を
劣化するとともに耐摩耗性、耐クラック性を低下するた
め上限を２．０％とする。

【００２４】 Ｔｉ： 2.0％以下、Ｚｒ：2.0 ％以下、Ｂ：0.1 ％以下 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂはともに粗大な共晶炭化物の形成を抑制
し、耐摩耗性、耐クラック性を向上するため添加する
が、ＴｉとＺｒは 2.0％を越えるとＶ，Ｎｂ複合炭化物
の形状を劣化し逆に耐摩耗性を低下するため上限を 2.0
％とし、Ｂは0.1％を越えると粒界に偏析して耐クラッ
ク性を低下するので上限を 0.1％とする。

【００２５】Ｖ：3.0 〜10.0％、Ｎｂ：0.6 〜7.0 ％ Ｖ、Ｎｂは本発明における最も重要な必須元素であり、
これらの複合添加と含有量制限条件が本発明の最大の特
徴である。

【００２６】Ｖは耐摩耗性の向上に最も有効な硬いＭＣ
又はＭ₄ Ｃ₃ 炭化物を形成するための必須元素で、その
効果を発揮するためには3.0 ％以上必要であるが、10.0
％を越えると耐クラック性の低下、製造上の問題を生じ
るため上限を10.0％とする。

【００２７】ＮｂもＶと同様耐摩耗性に有効な硬いＭＣ
型炭化物を形成するが、単独添加では粗大な塊状炭化物
となりその効果が得られないだけでなく耐クラック性が
問題となる。

【００２８】尚、本発明の外層材にあっては、上述のＮ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｂを必ずしも含有す
ることを要しない。

【００２９】更に、本発明の外層材において、ＶとＮｂ
を複合添加した場合の母材硬さに及ぼすＣ量との関係、
及び遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に起因する外
層、内層間の熱間摩耗比、熱衝撃試験におけるクラック
の最大深さとＮｂ，Ｖの含有量比Ｎｂ／Ｖとの関係を調
べた結果をそれぞれ図１〜図４及び図５〜図８に示す。

【００３０】図１〜図４から耐摩耗熱間圧延用ロールと
して必要な硬さＨs 75以上を得るためには Ｖ＋1.8 Ｎ
ｂ≦7.5 Ｃ−6.0 （％）を満足する必要があることが明
らかとなった。

【００３１】尚、図１の実験は、Ｓｉ：0.5 ％，Ｍｎ：
0.5 ％, Ｃｒ：6.8 ％，Ｍｏ：3.2％ を含有し、Ｃ，
Ｖ，Ｎｂを変化させた溶湯を鋳造した25mmＹ／ブロック
について1000℃焼ならし処理、550 ℃焼もどし処理を施
した試料を用い、図２の実験はＳｉ：0.5 ％、Ｍｎ：0.
5 ％、Ｎｉ： 2.7％，Ｃｒ：7.2 ％，Ｍｏ：3.5 ％を含
有し、Ｃ，Ｖ，Ｎｂを変化させた溶湯を鋳造した25mmＹ
−ブロックについて1000℃焼ならし処理、 550℃焼もど
し処理を施した試料を用い、図３の実験は、Ｓｉ：0.4
％，Ｍｎ：0.4 ％，Ｎｉ： 1.5％，Ｃｒ：5.7 ％，Ｍ
ｏ：2.8 ％、Ｃｏ： 3.2％を含有し、Ｃ，Ｖ，Ｎｂを変
化させた溶湯を鋳造した25mmＹ−ブロックについて1050
℃焼ならし処理、550 ℃焼もどし処理を施した試料を用
い、図４の実験は、Ｓｉ：0.3 ％，Ｍｎ：0.4 ％，Ｃ
ｒ：6.0 ％，Ｍｏ：3.2 ％，Ｃｏ： 4.1％を含有し、
Ｃ，Ｖ，Ｎｂを変化させた溶湯を鋳造した25mmＹ−ブロ
ックについて1050℃焼入れ処理、550 ℃焼もどし処理を
施した試料を用いた。

【００３２】また、図５〜図８から遠心力鋳造法で製造
した場合にも均一な外層材を得ることができ、且つ耐ク
ラック性を損なわないためには 0.2 ≦ Ｎｂ／Ｖ ≦ 0.8 を満足する必要があることが明らかとなった。

【００３３】尚、図５〜図８において、「摩耗比（内層
／外層）」は、リング材の内層側から採取した試験片の
摩耗量（Ｉｗ）と外層側から採取した試験片の摩耗量
（Ｏｗ）との比（Ｉｗ／Ｏｗ）であり、「熱衝撃クラッ
ク最大深さ」は、熱衝撃試験で発生したクラックの最大
深さである。

【００３４】また、図５の実験は、Ｃ：2.5 ％，Ｓｉ：
0.5 ％，Ｍｎ：0.5 ％，Ｃｒ：6.5％，Ｍｏ：3.5 ％，
Ｖ： 5.4％，Ｎｂ：0 〜8.0 ％を含有する溶湯を遠心力
鋳造（140 Ｇ）して得た肉厚100mm のリングサンプルに
ついて1000℃焼ならし処理、550 ℃焼もどし処理を施し
た試料を用い、図６の実験は、Ｃ：2.7 ％，Ｓｉ：0.6
％，Ｍｎ：0.5 ％，Ｎｉ：3.2 ％，Ｃｒ：7.4 ％，Ｍ
ｏ：3.7 ％，Ｖ： 5.8％，Ｎｂ：0 〜7.5 ％を含有する
溶湯を遠心力鋳造（140 Ｇ）して得た肉厚100mmのリン
グサンプルについて1000℃焼ならし処理、550 ℃焼もど
し処理を施した試料を用い、図７の実験は、Ｃ：2.3
％，Ｓｉ：0.4 ％，Ｍｎ：0.5 ％，Ｎｉ：0.5 ％，Ｃ
ｒ：5.5 ％，Ｍｏ：3.2 ％，Ｖ： 5.4％，Ｃｏ： 5.2
％，Ｎｂ：0 〜7.2 ％を含有する溶湯を遠心力鋳造（14
0 Ｇ）して得た肉厚100mm のリングサンプルについて10
50℃焼ならし処理、550 ℃焼もどし処理を施した試料を
用い、図８の実験は、Ｃ：2.2 ％，Ｓｉ：0.3 ％，Ｍ
ｎ：0.4 ％，Ｃｒ：6.0 ％，Ｍｏ：3.2 ％，Ｖ： 5.1
％，Ｃｏ： 4.1％，Ｎｂ：0 〜6.0 ％を含有する溶湯を
遠心力鋳造（140 Ｇ）して得た肉厚100mm のリングサン
プルについて1050℃焼入れ処理、550 ℃焼もどし処理を
施した試料を用いた。

【００３５】そして、摩耗試験は、φ190 ×15の相手材
とφ50×10の試験材の２円盤のすべり摩耗方式で相手材
を800 ℃に加熱し、荷重100kgfで圧接した状態で試験材
を800rpmで回転させ、すべり率3.9 ％として120 分後の
摩耗減量を測定して行なった。

【００３６】また、熱衝撃試験は、1200rpm で回転して
いるローラーに55×40×15の板状試験片を圧接する方式
で、荷重150kgf、接触時間15ｓの条件で行ない、試験片
に発生したクラック長さを測定した。

【００３７】更に、本発明の外層材に施す熱処理条件と
しては、1000〜1150℃でオーステナイト化した後、冷却
後の組織がベイナイトになるように制御冷却する。従っ
て、対象とするロール材の組成、形状、サイズにより冷
却条件は異なるものとなる。上述の図１〜図４、図５〜
図８の実験では、被熱処理材のサイズが小さいので、焼
きならし（オーステナイト化後空冷）、焼入れ（オース
テナイト化後急冷）の両処理とも可能となっている。
尚、焼もどしは 500〜 600℃の範囲で最適条件を選んで
実施する。

【００３８】(B) 内層材における合金元素の限定理由 複合ロールにおいては、外層と内層を冶金的に結合させ
るために、外層内面側と内層を混合させることが不可欠
である。然しながら、内層の機能である優れた強靱性を
損なうまで過度に外層を混入させてはならない。このた
め、鋳造条件を選定し、内層部への外層の混入比（内層
材中に混入した外層材重量が、全内層材溶湯重量に対し
てなす重量％）を適切な範囲に保つことが極めて重要で
ある。本発明では、この範囲を5 〜35％に規制するのが
最適であることを見出した。即ち、 5％以下では、遠心
力分離によって外層最内面に形成されたＣ、Ｓｉの濃厚
偏析層が完全に洗われずに残留するため、境界層の健全
性を確保できない。また、35％を越えると、外層成分の
うち、内層黒鉛鋼の特性を特に劣化させるＣｒ、Ｃが多
量に混入し、凝固後の内層組織が高Ｃ−Ｃｒ系となり、
内層の黒鉛形状不良及び著しい白銑化を招き、その機能
が減退する。

【００３９】従って、外層混入比を前記5 〜35％の範囲
で規制し、これによる成分上昇を考慮して凝固後の内層
組成が、下記範囲を満足するように溶湯の化学組成を選
択する必要がある。

【００４０】Ｃ：1.0 〜2.0 ％ Ｃは黒鉛鋼材質の場合、基地中に溶け込んで強度を確保
するとともに、一部グラファイトとなって、収縮巣やガ
ス欠陥の発生を抑止する作用がある。Ｃ含有量が1.0 ％
未満ではその効果が不十分であり、一方、2.0 ％を越え
ると、Ｃは炭化物生成元素でもあるために炭化物が多く
なり強靱性が劣化する。よって、Ｃは1.0 〜2.0 ％と規
定する。

【００４１】Ｓｉ：1.6 〜2.4 ％ Ｓｉはグラファイトを晶出させる効果があるが、1.6 ％
未満ではその効果が期待できず、2.4 ％を越えると、フ
ェライト中に溶け込んだＳｉが材質強度を劣化するの
で、1.6 〜2.4 ％の範囲とする。

【００４２】Ｍｎ：0.2 ％〜1.0 ％ Ｍｎは材質強度を向上させる効果があるが、多過ぎた場
合の粒界への偏析が靱性を劣化させることを考慮して、
0.2 ％〜1.0 ％の範囲とする。

【００４３】Ｐ：0.05％以下 Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め低いほど良く、好ましくは0.05％以下とする。

【００４４】Ｓ：0.03％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため、その含有量は低
いほど良く、0.03％以下とする。

【００４５】Ｎｉ：0.7 ％以下 Ｎｉは強度及び靱性の確保に有効であるが、0.7 ％を越
えるとコストアップになるため、必要かつ十分な0.7 ％
以下とした。

【００４６】Ｃｒ：3.5 ％以下 Ｃｒは強靱性を劣化させるために低い方が望ましいが外
層のＣｒ混入を完全に防止できないため、鋳込み前の溶
湯でのＣｒ含有量は1.0 ％未満とし、外層から再溶解拡
散されて入ってくるＣｒ％との合計で、結果的に3.5 ％
以下となるものである。

【００４７】Ｍｏ：０．０３〜３．０％ ＭｏはＮｉと同様に強靭性確保の点で重要な元素であっ
て０．０３％未満ではその効果が不充分であり０．０３
％以上とするが、３．０％を越えても、添加量の割には
効果が得られないので、経済性を考慮して３．０％以下
とする。

【００４８】また、脱酸剤としてＡｌ、Ｔｉ、Ｚｒ等を
0.1 ％以下使用することもできる。

【００４９】凝固後の内層組成が前記範囲に満足するこ
とにより、内層材として用いる黒鉛鋼の機能が得られる
が、本発明の場合、外層から混入するＶ及びＮｂの含有
により、複合ロール内層としての一般の黒鉛鋼に比べ、
機械的性質が更に向上するという利点がある。

【００５０】これは、凝固後の内層組織を前記範囲に保
つことにより、炭化物の生成が抑制されることに加え、
結晶粒微細化作用を有し、かつ焼入性向上元素であるＶ
及びＮｂが適量含有するため、高温熱処理によって炭化
物の極めて少ない微細なベイナイト基地組織が得られる
ためである。

【００５１】この効果により、従来より更に高負荷圧延
にも使用可能となる他、内層の肉厚を薄くすることが可
能になる。この利点は、例えばＨ型鋼圧延におけるフラ
ンジ脚長の大きい製品を圧延する場合に、極めて有利で
ある。該製品の圧延に用いるロールは、厚い外層厚を必
要とする分、内層厚が薄くなるため、割損の危険を伴
う。従って、従来の実用ロールでは、複合タイプではな
く鋼系の、例えばアダマイト製の一体式ロールが一般に
用いられてきた。このため、ロールの摩耗及び焼付の発
生で、早期のロール交換を強いられていた。

【００５２】本発明によるロールの場合、従来ロールに
比べ内層強度が著しく大きいため、前記製品の圧延に対
しても複合ロールとしての機能を提供できるのである。

【００５３】

【実施例】本発明に係る遠心鋳造製スリーブロールは、
前記詳述した構成を有しているものであり、このロール
の製造方法について図９に示す例によって説明する。

【００５４】先ず、遠心力鋳造機の上で回転し、内面に
耐火物を被覆した金属製鋳型１０の中に、外層１を形成
すべき溶湯を鋳込んだ後、その外層１の内面が未凝固の
間に内層２を鋳込み、この外層１、内層２を完全に冶金
学的に結合させて一体のスリーブ式ロールとする。内層
２の鋳込後も回転を継続し、外層１及び内層２が完全に
凝固するのを待って停止する。

【００５５】図１０は本発明に係る遠心鋳造製スリーブ
ロールであり、アーバー３に内層２の中空部を焼嵌によ
りセットされ、使用に供される。

【００５６】（実験例１）（表１〜表３参照） 製品胴径φ880mm 、内径φ524mm 、巾420mm のロールを
製造した。

【００５７】(1) 外層として肉厚100mm の溶湯を遠心力
鋳造機上で回転する金型に1500℃の鋳込温度で鋳込ん
だ。

【００５８】(2) 外層を鋳込み始めてから22分後に内層
溶湯として肉厚115mm を回転鋳型中に1470℃で鋳込ん
だ。

【００５９】(3) 外層を鋳込み始めてから60分後に外層
及び内層は完全に凝固する。 (4) その後、鋳型を垂直に立て常温まで徐冷する。

【００６０】(5) 完全に冷却後ロールを鋳型から取出
し、熱処理及び機械加工後、アーバーに焼嵌を行なって
最終製品のロールとした。

【００６１】ロール胴部の超音波探傷と切断調査の結
果、外層の厚さは内層の鋳込みにより70mmとなってお
り、内層の厚さは135mm で、Ｃｒ含有量は、1.2 〜1.8
％であった。そして、外層及び内層は互いに完全に結合
しており、組織的な連続性が認められた。

【００６２】外層及び内層の溶湯段階での化学組成は表
１の通りである。

【００６３】

【表１】

【００６４】尚、上記表１の組成で鋳込まれたロールの
外層及び内層の凝固後の化学組成は表２の如くである。

【００６５】

【表２】

【００６６】また、本発明ロール内層の機械的性質を同
一サイズの従来ロールのそれと比較して示せば表３の如
くである。

【００６７】

【表３】

【００６８】表１、表２の組成からなる本発明ロールに
あっては、外層を形成する合金成分を適正化し、炭化物
組成を限定することにより、遠心力作用下でも偏析の生
じない耐摩耗性と耐クラック性の均一な外層材を使用す
るとともに、内層材に強靱性に富む黒鉛鋼を使用し、外
層と内層を冶金学的に完全に結合させて一体とした遠心
鋳造製スリーブロールとすることができる。

【００６９】（実験例２）（表４〜表６参照） 製品胴径φ1060mm、内径φ550mm 、巾460mm のロールを
製造した。

【００７０】(1) 外層として肉厚210mm の溶湯を遠心力
鋳造機上で回転する金型に1505℃の鋳込温度で鋳込ん
だ。

【００７１】(2) 外層を鋳込み始めてから48分後に内層
溶湯として肉厚100mm を回転鋳型中に1480℃で鋳込ん
だ。

【００７２】(3) 外層を鋳込み始めてから100 分後に外
層及び内層は完全に凝固する。 (4) 完全に冷却後ロールを鋳型から取出し、熱処理及び
機械加工後、アーバーに焼嵌を行なって最終製品のロー
ルとした。

【００７３】ロール胴部の超音波探傷と切断調査の結
果、外層の厚さは内層の鋳込みにより180mm となってお
り、内層の厚さは85mmで、Ｃｒ含有量は、0.7 〜0.94％
であった。そして、外層及び内層は互いに完全に結合し
ており、組織的な連続性が認められた。

【００７４】外層及び内層の溶湯段階での化学組成は表
４の通りである。

【００７５】

【表４】

【００７６】尚、上記表４の組成で鋳込まれたロールの
外層及び内層の凝固後の化学組成は表５の如くである。

【００７７】

【表５】

【００７８】また、本発明ロール内層の機械的性質を同
一サイズの従来ロールのそれと比較して示せば表６の如
くである。

【００７９】

【表６】

【００８０】表４、表５の組成からなる本発明ロールに
あっても、外層を形成する合金成分を適正化し、炭化物
組成を限定することにより、遠心力作用下でも偏析の生
じない耐摩耗性と耐クラック性の均一な外層材を使用す
るとともに、内層材に強靱性に富む黒鉛鋼を使用し、外
層と内層を冶金学的に完全に結合させて一体とした遠心
鋳造製スリーブロールとすることができる。

【００８１】（実験例３）（表７〜表９参照） 製品胴径φ1060mm、内径φ550mm 、巾460mm のロールを
製造した。

【００８２】(1) 外層として肉厚150mm の溶湯を遠心力
鋳造機上で回転する金型に1510℃の鋳込温度で鋳込ん
だ。

【００８３】(2) 外層を鋳込み始めてから32分後に内層
溶湯として肉厚160mm を回転鋳型中に1490℃で鋳込ん
だ。

【００８４】(3) 外層を鋳込み始めてから 100分後に外
層及び内層は完全に凝固する。 (4) 完全に冷却後ロールを鋳型から取出し、熱処理及び
機械加工後、アーバーに焼嵌を行なって最終製品のロー
ルとした。

【００８５】ロール胴部の超音波探傷と切断調査の結
果、外層の厚さは内層の鋳込みにより120mm となってお
り、内層の厚さは128mm で、Ｃｒ含有量は、1.33〜1.85
％であった。そして、外層及び内層は互いに結合してお
り、組織的な連続性が認められた。

【００８６】外層及び内層の溶湯段階での化学組成は表
７の通りである。

【００８７】

【表７】

【００８８】尚、上記表７の組成で鋳込まれたロールの
外層及び内層の凝固後の化学組成は表８の如くである。

【００８９】

【表８】

【００９０】また、本発明ロール内層の機械的性質を同
一サイズの従来ロールのそれと比較して示せば表９の如
くである。

【００９１】

【表９】

【００９２】表７、表８の組成からなる本発明ロールに
あっては、外層を形成する合金成分を適正化し、炭化物
組成を限定することにより、遠心力作用下でも偏析の生
じない耐摩耗性と耐クラック性の均一な外層材を使用す
るとともに、内層材に強靱性に富む黒鉛鋼を使用し、外
層と内層を冶金学的に完全に結合させて一体とした遠心
鋳造製スリーブロールとすることができる。

【００９３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外層を形
成する合金成分を適正化し、炭化物組成を限定すること
により、遠心力作用下でも偏析の生じない耐摩耗性と耐
クラック性の均一な外層材を使用するとともに、内層材
に強靱性に富む黒鉛鋼を使用し、外層と内層を冶金学的
に完全に結合させて一体とした遠心鋳造製スリーブロー
ルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はＶとＮｂの複合添加量とＣ量とが母材硬
さに及ぼす影響を示す線図である。

【図２】図２はＶとＮｂの複合添加量とＣ量とが母材硬
さに及ぼす影響を示す線図である。

【図３】図３はＶとＮｂの複合添加量とＣ量とが母材硬
さに及ぼす影響を示す線図である。

【図４】図４はＶとＮｂの複合添加量とＣ量とが母材硬
さに及ぼす影響を示す線図である。

【図５】図５は遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。

【図６】図６は遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。

【図７】図７は遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。

【図８】図８は遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に
起因する外層と内層間の熱間摩耗比と、熱衝撃試験にお
けるクラック最大深さに及ぼすＮｂとＶの含有量比Ｎｂ
／Ｖの影響を示す線図である。

【図９】図９は本発明ロールの製造方法を示す模式図で
ある。

【図１０】図１０は本発明ロールを示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 義弘 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭57−101645（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−258949（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−285047（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−25213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−76119（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外層材と、該外層材と溶着一体化した黒
   鉛鋼の内層材とからなる遠心鋳造製スリーブロールであ
   って、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
   ２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
   Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるととも
   に、下記（１）式と（２）式を満足し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／Ｖ ≦０．８ ・・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓｉ：１．６〜２．４％，Ｍ
   ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：０．
   ７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
   ることを特徴とする遠心鋳造製スリーブロール。
2. 【請求項２】 外層材と、該外層材と溶着一体化した黒
   鉛鋼の内層材とからなる遠心鋳造製スリーブロールであ
   って、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
   ２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
   Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ 更に Ｎｉ：８．０％以下，Ｃｏ：１０．０％以下のうちから
   選ばれた１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純
   物よりなるとともに、下記（１）式と（２）式を満足
   し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／ Ｖ ≦０．８ ・・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓ１：１．６〜２．４％，Ｍ
   ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎｉ：０．
   ７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
   ることを特徴とする遠心鋳造製スリーブロール。
3. 【請求項３】 外層材と、該外層材と溶着一体化した黒
   鉛鋼の内層材とからなる遠心鋳造製スリーブロールであ
   って、 該外層材が、 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：２．０％以下，Ｍｎ：
   ２．０％以下， Ｃｒ：３．０〜１２．０％，Ｍｏ：２．０〜８．０％，
   Ｖ：３．０〜１０．０％， Ｎｂ：０．６〜７．０％ 更に Ｎｉ：８．０％以下，Ｃｏ：１０．０％以下，Ｃｕ：
   ２．０％以下， Ｔｉ：２．０％以下，Ｚｒ：２．０％以下， Ｂ：０．１％以下のうちから選ばれた１種又は２種以上 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなるととも
   に、下記（１）式と（２）式を満足し、 Ｖ＋１．８Ｎｂ≦７．５Ｃ−６．０％ ・・・（１） ０．２≦ Ｎｂ／ Ｖ ≦０．８ ・・・（２） 該内層材が、 Ｃ：１．０〜２．０％，Ｓ１：１．６〜２．４％，Ｍ
   ｎ：０．２〜１．０％， Ｐ：０．０５％以下，Ｓ：０．０３％以下，Ｎ１：０．
   ７％以下， Ｃｒ：３．５％以下，Ｍｏ：０．０３〜３．０％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなり、 内層への外層混入比が５〜３５％の範囲に規制されて な
   ることを特徴とする遠心鋳造製スリーブロール。