JPH02232338A

JPH02232338A - 耐摩耗性に優れたロール材

Info

Publication number: JPH02232338A
Application number: JP5250389A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hashimoto; 隆橋本; Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Takeru Morikawa; 長森川; Noburou Maeie; 前家　信朗
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1990-09-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、主として熱間圧延に供される圧延用複合ロー
ルの圧延使用層に適用されるロール材に関する。

（従来の技術）熱間圧延用ロール、特にホットストリップミル仕上前段
のワークロールには、圧延使用層たる外層に耐摩耗性の
良好な高クロムロール材が通用された複合ロールが用い
られている。しかし、近年、熱間圧延鋼板の断面形状や
寸法精度などに対する要求が厳しくなっており、これら
の要求に応えるため、ロールの耐摩耗性をさらに向上す
ることが必要とされている。

（発明が解決しようとする課題）高クロムロール材は、Ｃ　　：　　２．０〜３．２　ｗ
ｔ％、Ｃｒ：ｌＯ〜３０ｗ　ｔ％を含み、組織中に高硬
度のＭｔＣｚ型のクロムカーバイドが多量に生成したも
のであり、良好な耐摩耗性と耐肌荒性を有している。し
かし、上記の様に炭素含有量が高く、基地組織中の炭素
量も高いため基地組織が比較的脆く、欠け落ちが生じ易
い欠点がある。該欠け落ちは、圧延中にロール表面から
幅および長さが数閣，深さが約１ｍ程度の小片が剥離す
るものである。この様な欠け落ちが起ると、前記剥離部
分が被圧延材（鋼板）表面に一定間隔の凸部として転写
され、次のロールで圧下されて鋼板の表面性状を悪くす
るばかりでなく、コイリング時や鋼板加工時に、前記凸
部圧延部が割れ発生の起点となり、不良品発生の原因と
なる。また、ロールの寿命を著しく損なう結果となる．本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので高クロム
ロール材に比べて優れた耐摩耗性を有するロール材を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するためになされた本発明のロール材は
、化学組成が重量％でＣ　：　．１．５　〜２．５％、　　Ｍｏ：　６〜１０
　％Ｓｉ　：　　０．２〜Ｉ．５％、　　ｖ　：　３〜
ＩＯ　％Ｍｎ：　　１．５　　％以下、　　Ｃｒ：　３
〜８　％残部実質的にＦｅからなることを発明の構成と
するものである。

（作　　用）本発明のロール材の化学組成は以下の理由により限定さ
れる．単位は重量％である．Ｃ：Ｉ．５〜２．５％Ｃは、Ｃｒｓ　Ｍｏ，Ｖと結びついて高硬度の各種カー
バイドを形成し耐摩耗性を向上する．１．５％未満では
カーバイド量が過少となり耐摩耗性が不足し、２．５％
を越えると鋳造時に溶融状態から直接晶出する一次炭化
物が多く晶出し靭性が低下する。

Ｓｉ：０．２〜１．５％Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、また湯流
れを良くするので鋳造性の向上のため添加する。さらに
、焼入れ温度感受性を小さくし、Ｍｏ、ν特殊炭化物の
析出による二次硬化性を向上させる働きもある。一方、
１．５％を越えると材質の脆化を招来する。

Ｍｎ：　　１．５％以下Ｍｎは溶湯の脱酸および脱硫のために添加する。

また、焼入れ性を向上させ、耐摩耗性を向上するが、１
．５％を越えるとオーステナイト結晶粒が粗大″化し焼
入れ時の割れの原因となるので好ましくない。

Ｃｒ：３〜８％Ｃｒは一部基地組織中に固溶して基地の焼入性を改善し
、耐摩耗性を向上する．また、Ｃと結合して高硬度の炭
化物を形成し、耐摩耗性をさらに向上する．３％未満で
は炭化物量が少なく耐摩耗性が劣り、８％を越えると、
炭化物量が過多となるので靭性が低下する。

Ｍｏ：６〜１０％Ｍｏは基地組織の焼入性を向上する．特に本発明の材質
の様に多量に添加した場合は、Ｃと結合してＭｏｚＣ型
の微細な炭化物を生成して耐摩耗性を向上する．６％未
満では炭化物量が少ないため耐摩耗性が劣り、１０％を
越えるとになると炭化物量が飽和するので、コスト的に
不利になる。さらに、過飽和に溶け込んだＮｏは、基地
の残留オーステナイトを安定化し十分な硬度が得難くな
る．■＝　３〜ｌＯ％Ｖは鋳造組織を微細緻密化して基地を強靭化する．また
、Ｃと結合して高硬度のりカーバイドを形成する．該カ
ーバイドは組織中に微細分散して形成されるので耐摩耗
性を向上する．本発明のＣ含有量の範囲（１．５〜２．
５％）においてＶの上記効果を得るには、３％以上の添
加が望ましい。一方１０％を越えるとその効果は飽和し
、材質も脆くする．本発明のロール材は以上の成分のほか残部実質的にＦｅ
で形成される。尚、Ｐ１Ｓはいずれも材質を脆くするの
で少ない程望ましい。Ｐ　　：　　０．０５％未満、Ｓ
　　：　　ｏ．ｏｓ％未滴に止めておくのがよい。

本発明のロール材は、Ｃ含有量を低く抑えながら、基地
組織の焼入性を改善すると共に高硬度の炭化物を形成す
るＭｏ，　Ｃｒ、νなどを積極的に添加した耐摩耗性に
優れた高合金鋳造材である。

従って、本ロール材は、従来の高クロムロール材に比べ
てＣ含有量が低いが、従来のロールがＣｒカーバイド主
体の組織であるのに対し、本ロール材はＣｒ，　ＭｏＳ
Ｖによって、高硬度の各種形態の複炭化物を基地組繊中
に生成させることにより、耐摩耗性を向上させている．
一方、上記基地組織も、Ｃ含有量が低いため、靭性が向
上し、前記複炭化物の生成と相まって、既述の組織の欠
け落ちの発生が防止され、この結果ロール寿命を著しく
向上させることができる。

また、前記鋳造材は比重の特に大きい讐を含まないため
、遠心力鋳造の際にーおよび一系炭化物の重力偏析が起
らず、溶製後、特に鍛造工程を経ることなく、微細な炭
化物が均一に分散した鋳造組織を得ることができる。

（実施例）以上説明した本発明のロール材は、主として熱間圧延用
複合ロールの使用層である外層の鋳造材として使用され
るが、その内層（軸芯）材としては、高級鋳鉄やダクタ
イル鋳鉄等の強靭性のある鋳鉄材又は黒鉛鋳鋼等の鋳鋼
材が適宜使用される。

また、前記複合ロールの製造方法としては、遠心力鋳造
法により外層を鋳造した後、外層を内有した遠心力鋳造
用鋳型を起立させて静置鋳型を構成し、その内部に内層
材溶湯を注湯し、外層と内層とを溶着一体化する方法が
あり、簡便であるので一般に適用されている。

尚、外層と内層との溶着に際して、外層から内層へのＣ
ｒ，　Ｍｏ，　　Ｖ等の合金元素の混入を防止するため
には、外層と内層との間に中間層を設けるとよい。該中
間層を設けることによって外層から内層へのＣｒ，　Ｍ
ｏ，　Ｖ等の合金元素の混入、拡散が防止できるほか、
外層と内層の境界部の脆化を有効に防止できるからであ
る。

前記複合ロールは、鋳造後、通常、以下の熱処理が施さ
れる。まず、Ａ，点以上の高温に加熱保持した後に焼入
処理を行い、粗大で強度の低いオーステナイト組織を、
微細で強靭な基地組織（マルテンサイトやペイナイト）
に変態させる。さらに、前記基地組織からの特殊炭化物
の析出による二次硬化、および、残留オーステナイトの
分解のための焼もどし処理を行う。上記熱処理を施すこ
とによって、ロール外層に所定の硬度を付与することが
できる。

尚、本発明でいうロール材とは、上記説明した熱間圧延
用ロールのみならず、冷間圧延用ロールやホットスキン
パスロール、Ｈ型鋼用ロールなどの外層材の他、圧延付
帯設備におけるローラにも適用可能な材質である．例え
ば、ホットランテーブルローラ等の中空円筒状ローラの
外層材としても適用できる。

次に本発明のロール材を圧延使用層たる外層に適用した
複合ロールの具体的製造実施例について説明する。尚、
比較のため、従来例として外層に従来の高クロム鋳鉄材
を用いた複合ロールも製造した。

■　外層溶湯として第１表に示すＭｏ系高合金材を用い
、これを遠心力鋳造機上で回転する円筒状金型内に鋳込
厚さで６０胴分鋳込んだ。この際前記金型内面にはジル
コンサンドから成る塗型材を厚さ３胴塗布しており、該
金型の回転数はＧＮＯ．で１４０１注湯温度は１５００
゜Ｃであった。

第１表 ■　外層鋳造開始から９分後に外層は完全に凝固した。

その後、外層を内有した遠心力鋳造用金型を垂直に立て
てその両端にロール軸部鋳造用の上型および下型を連設
して静置鋳造鋳型を構成した。その内部に軸心材溶湯と
してダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込んで完全に満たした後、
上部を押湯保温剤でカバーした． ■　鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、ロール素材を
取り出して機械加工した後、１０５０″Ｃで２時間保持
後、２８０゜Ｃまで急冷して焼入れし、該温度で１０時
間保持することによりペイナイト変態させた後、常温ま
で冷却した。さらに５５０　’Ｃで１５時間保持して焼
もどし処理した後、該温度から２００゜Ｃに冷却し、１
０時間保持して残留オーステナイトを再度二次ペイナイ
トに変態させるペイナイト焼戻し処理を施した。

■　仕上加工後、胴径４００Ｍφ、胴長７００ｍｍｆ、
全長１５００ｍｍｊ２の製品を得た。また、製品の外層
の硬度を測定したところＨｓ　８６〜８９を得た。これ
に対し、従来の高クロム鋳鉄材を用いたロールの外層の
硬度はＨｓ　７４〜７６であった。

■　上記で得たロール外層から摩耗試験用のテストピー
ス１を採取し、第１図に略示する摩耗試験に供した。試
験温度２５゜Ｃにおいて前記テストビース１に胴径１０
０胴、胴長５　ｍｍのＳＳ材製ローラ２を、６　ｋｇの
荷重をかけて押しつけながら１２０００　ｒｐａ＋で高
速回転し、３０分後にテストビース１の表面の摩耗深さ
を測定した。また、従来例の高クロム鋳鉄材から成る外
層からもテストビースを採取して、同様の摩耗試験に供
した。

上記摩耗試験の結果、実施例のロール材は高クロム鋳鉄
材に比べて、耐摩耗性において３．８〜４．１倍程度優
れていることが確かめられた。

（発明の効果）本発明のロール材は、Ｃを低く抑えると共に基地組織の
焼入性の改善および高硬度炭化物の形成のために、Ｍｏ
，　Ｃｒ，　Ｖを積極的に添加した高合金鋳造材である
ので、Ｃ含有量が低い強靭な基地組織中に、Ｍｏ，　Ｃ
ｒ，νなどから成る高硬度の各種形態の複炭化物が生成
した組織を有している。従って、欠け落ちの発生が防止
され、従来の高クロム鋳鉄ロール材に比べて極めて優れ
た耐摩耗性を有するロール材である．尚、前記鋳造材は、背を含まないので遠心力鋳造法によ
って鋳造を行っても、偏析が少なく、微細な炭化物が均
一に分散した健全な鋳造組織を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の摩耗試験を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学組成が重量％でＣ：１．５〜２．５％、Ｍｏ：６〜１０％Ｓｉ：０．２〜１．５％、Ｖ：３〜１０％Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：３〜８％残部実質的にＦｅからなることを特徴とする耐摩耗性に
優れたロール材。