【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
【産業上の利用分野］
本発明は、耐スポーリング性及び被削性を損なうことなく、極めて優れた耐摩耗性を示す圧延用補強ロール材に関するものである。
【従来の技術】[Industrial application field]
The present invention relates to a reinforcing roll material for rolling that exhibits extremely excellent wear resistance without impairing spalling resistance and machinability.
[Conventional technology]
従来、圧延用補強ロール材としては、例えば、Ｃ０，４
０〜０．７０％、 Ｓｉ ０．１５〜１．６０％、
Ｍｎ ０．１ ５〜１．６ ０％、 Ｃｒ３．０〜５
．０％、Ｍｏ０．２〜０．６％、Ｖ ０．２０％以下
を含む鋼が、概ねＨｓ５０〜７０の範囲で用いられてお
り、又、これらよりＣｒ及びＭｏを多くした例として、
特公昭５５−１９３０５号の如＜Ｃｒ４．６０〜８．０
０％、Ｍｏ ０．４５〜１．１０％を含む合金よりなる
ロール材も提案されている。
一方、最近の圧延条件の過酷化に伴い、補強ロールの摩
耗は急速に進む傾向にあり、それとともに圧延製品の寸
法精度向上に対する要求が一段と強まったことにより、
補強ロールの交換頻度が大幅に増大しているのが現実で
ある。そしてこれが近年著しく連続化の進んだ圧延作業
の中で生産性を阻害する大きな要因となっており、その
対策として、補強ロールの耐摩耗性向−にが益々熱望さ
れている。ところで、前述の従来鋼種でこの要求に応え
るには、ロールの表面硬さを例えば、ｌ−１ｓ７５程度
まで上昇させる必要があるか、このような高硬度化は靭
性値の大幅な低下を招き、熱衝撃クラツク等が急速に進
展しやすくなるので、長期間使用される補強ロールにお
いては大スポーリング事故をひきおこすおそれが生じて
くる。Conventionally, as reinforcing roll material for rolling, for example, C0,4
0-0.70%, Si 0.15-1.60%,
Mn 0.1 5-1.6 0%, Cr3.0-5
．． 0%, Mo0.2-0.6%, V 0.20% or less is generally used in the range of Hs50-70, and as an example with more Cr and Mo than these,
As in Special Publication No. 55-19305<Cr4.60~8.0
A roll material made of an alloy containing Mo 0.45 to 1.10% has also been proposed. On the other hand, as rolling conditions have recently become more severe, the wear of reinforcing rolls has tended to progress rapidly, and at the same time, demands for improved dimensional accuracy of rolled products have become even stronger.
The reality is that the frequency of replacement of reinforcing rolls has increased significantly. This has become a major factor hindering productivity in rolling operations, which have become extremely continuous in recent years, and as a countermeasure to this problem, improvements in the wear resistance of reinforcing rolls are increasingly desired. By the way, in order to meet this demand with the conventional steel types mentioned above, it is necessary to increase the surface hardness of the roll to, for example, about l-1s75. Since thermal shock cracks and the like tend to develop rapidly, there is a risk of major spalling accidents occurring in reinforcing rolls that are used for a long period of time.
【発明の解決すべき課題と手段の要旨】本発明は、この
ような現状に鑑み、補強ロールに対する要望を満足する
ロール材を提供するためになされたもので、その最も重
要な特徴はＣｒの含有量の増大にある。
即し、本発明は、Ｃ０，５０〜 ０．９０％、Ｓｉ ０
．１５〜１．６０％、Ｍｎ ０．１５〜１．６０％、Ｃ
ｒ ８．１０〜１０．００％、Ｍｏ０．３５〜１．２０
％、Ｖｏ、５０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的
不純物である合金をロール材とすることにより、その目
的を達成することに成功したものである。SUMMARY OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention and Summary of the Means The present invention has been made in view of the current situation and to provide a roll material that satisfies the demands for reinforcing rolls, the most important feature of which is Cr. The content is increasing. That is, in the present invention, C0.50 to 0.90%, Si 0
．． 15-1.60%, Mn 0.15-1.60%, C
r8.10~10.00%, Mo0.35~1.20
%, Vo, 50% or less, and the balance is Fe and unavoidable impurities as a roll material, thereby successfully achieving this objective.
【成分組成の限定理由】
Ｃ・０．５０〜０．９０％
Ｃは、補強ロールとして具備すべき基本的特性である転
勤疲労寿命に大きな影響を及ぼす元素であり、第１図（
Ｃｆ”ｔｌと転勤疲労寿命の関係を示すグラフ）に示す
ように０．５０％未満では充分な転動疲労強度が得られ
ず、又 ０．９０％を超えると靭性の低下によって一部
の材料では早期に割れを発生ずるところとなるので、Ｃ
Ｎｔの範囲は ０．５０〜０．９０％と規定した。
Ｓｉ ； ０．１５〜１．６０％
Ｓｉは、一般に脱酸剤として含有され、又焼入性改善に
有効であるが、過度の添加は脱酸生成物によって鋼の清
浄度を損なう外、靭性の低下をもたらすので、０．１５
〜１．６０％とした。
Ｍｎ ： ０．１５〜１．６０％
Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸剤であるとともに焼入性向上
に顕著な効果を有するが過度の添加はＭｓ点の大幅な低
下を招いて焼割れ感受性を高めるので０．１５〜１．６
０％の範囲とした。
Ｃｒ ； ８．１０〜Ｉ ０．００％
Ｃｒは、本発明において最も重要な元素であって、次の
理由によりその含有量を高く設定したのが本発明の特徴
である。
第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、夫々硬度レベルが、
Ｈｓ７５．１（ｓ７０、ｌ−１ｓ６２におけるＣｒ含有
量と摩耗減量の関係を示すグラフで、実線は接触応力が
Ｉ ５０ ｋｇ「／１１１ｍ’、点線は同２００ ｋｇ
ｒ７’ ＋１１１１１”の時の値を表している。これら
の値は最近の圧延条件の中で、ロールに加わる接触応力
の、夫々標準的な場合と過酷な場合の代表的な数値に相
当するものである。第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を比
較して明らかなように、特公昭５５−１９３０５号公報
記載の鋼や、従来の一般的なｗ４種に相当する３〜８％
Ｏｒ含有−量に着目すると、Ｈｓ６２〜７０〜７５と硬
度が」−界するに従って耐摩耗性の向上が顕著に見られ
、（ａ）図で示すＨｓ７５レベルでの耐摩耗性はより高
いＣｒ含有（ｆｉと比較しても遜色がない。
又、接触応力の大小によっても大きな差は見られない。
従って、硬度をこの程度まで上昇させれば、従来鋼種で
あっても充分な耐摩耗性は得られるが、この場合には補
強ロールに要求される重要な特性である靭性の低下とい
う副作用を免れない。
近年、ロールにおけるクラックの伝播特性を判断する適
切な尺度として破壊靭性値がしばしば用いられる。第３
図は、従来鋼種の補強ロール材における、ショア硬さと
破壊靭性値の関係を示したしのである。が、同図より、
硬度の上昇に伴って靭性の低下する傾向が顕著に読み取
れる。そして、ｌｌ５７０ を超えたいわゆる高硬度補
強ロールではクラックの進展が早く、大きなスポーリン
グ事故を発生しやすいことが経験的にも知られている。
従って、従来鋼種をＨｓ７５ 前後に調整して耐摩耗
性の向上を図ることは、実用上極めて大きな危険を伴う
手段であり、靭性の面を考慮すれば、１−Ｉｓ７０
より低い硬度で優れた耐摩耗性を与えることが要望され
る。
第２図（ｂ）のグラフに見るとおり、）（ｓ７０レベル
における摩耗減量はＣｒ含有ｉｉｌの増加とともに減少
するが、殊に２００ ｋｇｒ／ ｔｔｒｔａ”の高い接
触応力に対して８％を超えるＣｒ含有量ではそれ以下の
場合と比べ、摩耗減量が激減している。この傾向は（Ｃ
）図のＨｓ６２においても同様であって、この知見より
Ｃｒ含有量の下限を８．１０％に設定した本発明のロー
ル材は、高接触応力の過酷な条件下で従来鋼に比し際立
って優れた耐摩耗性を発揮するという特性を有している
のである。
尚、８％を超えるＣｒ含有量の場合は、特公昭５５〜１
９３０５号に述べられているように、ある程度の焼入温
度の上昇は避けられないが、現在では、誘導加熱の採用
を始めとする熱処理技術の進歩によって同等製造上の制
約を受けることなく前述の優れた特性を付与しうるちの
である。
一方、圧延用ロールは使用の度合に応じ、表面の疲労層
や損傷部を研削除去しなければならないので、いかに優
れた耐摩耗性を備えていようとも被削性が不良であれば
実用には供しえない。
第４図は、被削性の評価として、同一条件で研削を行っ
た時に、砥石軸にかかる負荷を用い、これがＣｒ含有量
とともにどのように変化するかを示したグラフである。
同図によれば、Ｃｒ含有量が１０％を超えると砥石軸の
負荷は急激に増大し、被削性が著しく悪化したことが示
されている。又この範囲では研削能率が落ちるだけでな
く、ビビリや送りマークを生じて正常な仕上がりが困難
となる欠点ら有している。
以上の理由によりＣｒ含有量を８．ｌＯ〜ｔｏ、ｏｏ％
の範囲に限定した。
Ｍｏ ； ０．３５〜１．２０％
Ｍｏは、耐摩耗性や焼戻し抵抗性を向上させるばかりで
なく、靭性をも高める有用な元素である。
本鋼種では第５図に示すように ０．３０％を超えた添
加量から破壊靭性値の著しい向」二が認められ、１．２
０％まで漸増するが、それ以上では大きな効果が期待で
きないので０．３５〜ｌ、２０％の範囲とした。
Ｖ、０．５％以下
■は、耐摩耗性向上に極めて有効であるが、０．５０％
を超えた添加では被削性を低下させるので０，５０％以
下に規定した。
尚、以上の外、必要に応じてＮｉを１％以下添加し、焼
入性を高めることも可能である。
以−Ｌのように本発明による補強ロール材は、新規な化
学成分の選定によって、耐スポーリング性及び被削性を
損なうことなく、広い硬度範囲において優れた耐摩耗性
を発揮し、その結果、補強ロールの組込み使用期間の延
長及び圧延製品の寸法精度の向上という工業上の効果を
もたらしたものである
尚、前記説明に用いた各図の実験は次の第１表〜第３表
に示す化学組成（重量％）の供試材によった。
その対応は、第１図は第１表の供試材、第２図は第２表
の供試材、第３図は第２表のｌｌ−２の供試材、第４図
は第２表の供試材、第５図は第３表の供試材を用いたも
のである。
第１〜３表において、二重線の範囲が本発明の組成であ
る。
第１表
重ｔｎ％
第２表
第３表
重量％
重量％[Reason for limiting the composition] C・0.50-0.90% C is an element that has a large effect on the transfer fatigue life, which is a basic characteristic that a reinforcing roll should have, and is shown in Figure 1 (
As shown in the graph showing the relationship between Cf''tl and rolling fatigue life, if it is less than 0.50%, sufficient rolling fatigue strength cannot be obtained, and if it exceeds 0.90%, the toughness decreases and some materials If so, cracks will occur early, so C
The range of Nt was defined as 0.50 to 0.90%. Si; 0.15-1.60% Si is generally contained as a deoxidizing agent and is effective in improving hardenability, but excessive addition not only impairs the cleanliness of steel due to deoxidation products, but also reduces toughness. 0.15.
~1.60%. Mn: 0.15-1.60% Like Si, Mn is a deoxidizing agent and has a remarkable effect on improving hardenability, but excessive addition will cause a significant decrease in the Ms point and increase susceptibility to quench cracking. 0.15 to 1.6 because it increases
The range was 0%. Cr; 8.10 to I 0.00% Cr is the most important element in the present invention, and a feature of the present invention is that its content is set high for the following reason. In Fig. 2 (a), (b), and (c), the hardness level is
This is a graph showing the relationship between Cr content and wear loss in Hs75.1 (s70, l-1s62).The solid line indicates contact stress of I50 kg/111m', and the dotted line indicates contact stress of I200 kg.
r7' + 11111''. These values correspond to typical values of the contact stress applied to the roll under recent rolling conditions, in standard cases and in severe cases, respectively. As is clear from comparing Fig. 2 (a), (b), and (c), the steel described in Japanese Patent Publication No. 55-19305 and the steels 3 to 3 corresponding to the conventional general w4 type 8%
Focusing on the Or content, a remarkable improvement in wear resistance is seen as the hardness increases from Hs62 to 70 to 75, and the wear resistance at the Hs75 level shown in Figure (a) shows that the wear resistance is higher due to the higher Cr content. (It is comparable to fi. Also, there is no big difference depending on the magnitude of contact stress. Therefore, if the hardness is increased to this level, even conventional steel types will not have sufficient wear resistance. However, in this case, the side effect of reducing toughness, which is an important property required for reinforcing rolls, cannot be avoided.In recent years, fracture toughness values are often used as an appropriate measure to judge the crack propagation characteristics in rolls. .3rd
The figure shows the relationship between Shore hardness and fracture toughness of conventional steel reinforced roll materials. However, from the same figure,
It can be clearly seen that the toughness decreases as the hardness increases. It is also known from experience that so-called high-hardness reinforcing rolls with a hardness exceeding 11570 develop cracks quickly and are prone to major spalling accidents. Therefore, trying to improve wear resistance by adjusting conventional steel types to around Hs75 is a measure that involves extremely great practical risks.
It is desired to provide excellent wear resistance with lower hardness. As seen in the graph in Fig. 2(b), the wear loss at the s70 level decreases as the Cr content increases, especially when the Cr content exceeds 8% for a high contact stress of 200 kgr/ttrta. Compared to the case where the amount is less than that, the wear loss is drastically reduced.This tendency is due to (C
) The same is true for Hs62 in the figure, and based on this knowledge, the roll material of the present invention, in which the lower limit of Cr content is set to 8.10%, exhibits outstanding performance under severe conditions of high contact stress compared to conventional steel. It has the property of exhibiting excellent wear resistance. In addition, if the Cr content exceeds 8%, the
As stated in No. 9305, a certain degree of increase in quenching temperature is unavoidable, but due to advances in heat treatment technology, including the adoption of induction heating, it is now possible to achieve the above-mentioned results without being subject to the same manufacturing constraints. It is a material that provides excellent properties. On the other hand, rolling rolls must be ground to remove fatigue layers and damaged areas depending on the degree of use, so no matter how good the wear resistance is, if the machinability is poor, it is not practical. I can't offer it. FIG. 4 is a graph showing how the load applied to the grindstone shaft changes with the Cr content when grinding is performed under the same conditions as an evaluation of machinability. According to the figure, when the Cr content exceeded 10%, the load on the grinding wheel shaft increased rapidly, and machinability significantly deteriorated. In addition, within this range, not only the grinding efficiency decreases, but also chattering and feed marks occur, making it difficult to achieve a proper finish. For the above reasons, the Cr content was reduced to 8. lO~to, oo%
limited to the range of Mo; 0.35 to 1.20% Mo is a useful element that not only improves wear resistance and tempering resistance but also improves toughness. In this steel type, as shown in Figure 5, a significant improvement in fracture toughness was observed with addition amounts exceeding 0.30%, and 1.2%.
Although it gradually increases up to 0%, it is set in the range of 0.35 to 20% since no great effect can be expected beyond that. V, 0.5% or less ■ is extremely effective in improving wear resistance, but 0.50%
Since machinability deteriorates if the addition exceeds 0.50%, it is specified as 0.50% or less. In addition to the above, if necessary, it is also possible to add 1% or less of Ni to improve hardenability. As shown in Figure 1-L, the reinforcing roll material according to the present invention exhibits excellent wear resistance over a wide hardness range without impairing spalling resistance and machinability through the selection of new chemical components, and as a result, This has brought about the industrial effects of extending the usage period of reinforcing rolls and improving the dimensional accuracy of rolled products.The experiments shown in each figure used in the above explanation are shown in Tables 1 to 3 below. Based on the sample material with the chemical composition (weight %) shown. The correspondence is as follows: Figure 1 is the sample material in Table 1, Figure 2 is the sample material in Table 2, Figure 3 is the sample material ll-2 in Table 2, and Figure 4 is the sample material in Table 2. The sample materials in the table and FIG. 5 are those using the sample materials in Table 3. In Tables 1 to 3, the double line range is the composition of the present invention. Table 1 Weight tn% Table 2 Table 3 Weight % Weight %
【実施例】【Example】
第２表１１−４と同様の組成を有する合金鋼を用いて、
従来より摩耗量の大きい６タンデムミルの１ぢ・スタン
ド用補強ロールを製造し実用に供した。
胴部の直径は１４３０ｍｍである。
その結果を従来ロール（５％Ｃｒ）と対比して第６図及
び第７図に示す。
第６図は圧延距離に対するロールの相対摩耗量を示した
図である。ここに相対摩耗量とは、使用後のロール胴部
において、摩耗による直径減少のδ；しい中央部と比較
的摩耗の軽微な胴端部との直径差の１／２ をいい（
第６図（ａ）参照）、圧延時の板形状制御に大きな影響
を及ぼす値である。第６図において、実線範囲は８％Ｃ
ｒの本発明ロール、点線範囲は５％Ｃｒの従来ロールの
相対摩耗量を示４゛。この結果より、本発明のロールは
圧延距離が大きくなるに従って、′従来ロールに比し、
耐摩耗性の効果が顕著なことを知ることができる。
茅７図は一連の使用の前後におけるロール胴部の各位置
における直径を、使用曲の中央部直径との差で示したグ
ラフで絶対摩耗量の比較といえるものである。同図によ
れば、８％Ｃｒの本発明ロールは、５％Ｃｒの従来ロー
ルに比し、胴中央部における絶対摩耗量が小さいばかり
でなく、胴中央部と胴端部の摩耗量の差が少ないことが
明らかにされている。
以上の如く、本発明のロールは第６図、第７図に示され
るように実機の使用において、補強ロールに要求される
優れた性能を具備するものである。Using alloy steel having the same composition as in Table 2 11-4,
We manufactured a reinforcing roll for the 1-stand stand of a 6-tandem mill, which has a greater amount of wear than conventional ones, and put it into practical use. The diameter of the trunk is 1430 mm. The results are shown in FIGS. 6 and 7 in comparison with a conventional roll (5% Cr). FIG. 6 is a diagram showing the relative wear amount of the rolls with respect to the rolling distance. Here, the relative wear amount refers to the difference in diameter of the roll body after use, δ, which is the decrease in diameter due to wear;
(see FIG. 6(a)), this value has a great influence on control of the plate shape during rolling. In Figure 6, the solid line range is 8%C
The dotted line range represents the relative wear amount of the roll of the present invention r and the conventional roll of 5% Cr. From this result, it can be seen that as the rolling distance increases, the roll of the present invention, compared to the conventional roll,
It can be seen that the effect of wear resistance is remarkable. Figure 7 is a graph showing the diameter at each position of the roll body before and after a series of uses, as a difference from the diameter at the center of the used piece, and can be said to be a comparison of the absolute amount of wear. According to the figure, the roll of the present invention with 8% Cr not only has a smaller absolute amount of wear at the center of the body than the conventional roll with 5% Cr, but also has a difference in the amount of wear between the center of the body and the ends of the body. It has been revealed that there are few As described above, the roll of the present invention has the excellent performance required of a reinforcing roll in actual use as shown in FIGS. 6 and 7.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は、Ｃ４１と転勤疲労寿命の関係を示すグラフ、
第２図は、各硬度レベルにおけるＣｒ含有７７λと摩耗
減量の関係を示すグラフで、（ａ）はｌ−ｌ５７５、（
ｂ）はＨｓ７０、（ｃ）はＨｓ６２、各図において実線
は接触応力１５０ ｋｇｆ／ａ＋ｍ”、点線は同２０
０ｋｇｆ／ｍｍ”の時の値を表している。
第３図は、従来鋼種の補強ロール材における、ショア硬
さと破壊靭性値の関係を示すグラフである。
第４図は、Ｃｒ含有ツ１１と、研削時に砥石軸にかかる
負荷の関係を示すグラフで、被削性を評価するものであ
る。
第５図は、Ｍｏの添加用と破壊靭性値の関係を示すグラ
フである。
第６図は、圧延距離に対するロールの相対摩耗量を示す
グラフで、実線の範囲は本発明の、点線の範囲は従来ロ
ールの相対摩耗量を示している。
尚、同図（ａ）は相対摩耗１段の意味を説明する略図で
ある。
第７図は、ロール使用の前後における胴部各位差の直径
を、使用前中央部の直径との差で示したグラフで、△−
△は使用前、実線は本発明ロール、鎖線は従来ロールを
示している。
特許出願人 関東特殊製鋼株式会社
川崎製鉄株式会社Figure 1 is a graph showing the relationship between C41 and transfer fatigue life. Figure 2 is a graph showing the relationship between Cr content 77λ and wear loss at each hardness level.
b) is Hs70, (c) is Hs62, the solid line in each figure is the contact stress of 150 kgf/a+m", the dotted line is the contact stress of 20 kgf/a+m"
0 kgf/mm''. Figure 3 is a graph showing the relationship between shore hardness and fracture toughness of reinforcing roll materials of conventional steel types. , is a graph showing the relationship between the load applied to the grinding wheel shaft during grinding, and is used to evaluate machinability. Figure 5 is a graph showing the relationship between Mo addition and fracture toughness value. Figure 6 is a graph showing the relationship between the addition of Mo and the fracture toughness value. , is a graph showing the relative wear amount of the roll against the rolling distance, where the solid line range shows the relative wear amount of the present invention, and the dotted line range shows the relative wear amount of the conventional roll. This is a schematic diagram for explaining the meaning. Fig. 7 is a graph showing the difference in diameter of each part of the body before and after using the roll, as a difference from the diameter of the central part before use.
△ indicates the roll before use, the solid line indicates the roll of the present invention, and the chain line indicates the conventional roll. Patent applicant Kanto Special Steel Co., Ltd. Kawasaki Steel Co., Ltd.