JPH024387B2

JPH024387B2 -

Info

Publication number: JPH024387B2
Application number: JP57071037A
Authority: JP
Inventors: Kyohiko Nohara; Kenji Watanabe; Hiroshi Ono
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1990-01-29
Also published as: JPS58187252A

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は連続鋳造設備において鋼片内部の未
凝固溶湯を撹拌するための電磁撹拌装置近傍に使
用されるロールなど、非磁性であることが要求さ
れるロールに関するものである。最近の鋼の連続鋳造設備においては、鋼片内部
の中心偏析や非金属介在物の中心部集積等を防止
して、均質な内部性状を有する鋼片を得るため、
モールドから引抜かれた鋼片内部の未凝固溶湯を
電磁力によつて撹拌する電磁撹拌装置を用いるこ
とが多くなりつつある。このような連続鋳造設備
における電磁撹拌装置の近傍のロールとしては非
磁性であることが要求される。すなわち、電磁撹
拌装置近傍のロールが非磁性でなければ、電磁撹
拌装置による磁場による乱れが生じて、鋼片内部
の溶鋼に充分に電磁力が及ばなくなり、その結果
充分な溶鋼撹拌効果が得られなくなることが多い
からである。従来、上述のような連続鋳造設備における電磁
撹拌装置近傍の非磁性ロールとしては、SUH660
に代表されるオーステナイト系超耐熱鋼、あるい
はSUS304に代表されるオーステナイト系ステン
レス鋼、あるいは高Mn非磁性鋼などの耐熱高強
度非磁性材料を鍛造もしくは圧延した一体構造の
ロールを使用するのが通常であつた。しかしなが
らオーステナイト系超耐熱鋼は、鍛造性や熱間加
工性が悪く、そのためロールの製造に際しての歩
留が低いほか、工数も多くなり、高価な原料を多
量に使用することと相俟つて、極めて高コストと
なる問題がある。一方オーステナイト系ステンレ
ス鋼は高温での熱膨張が大きいこと、また高温強
度が低いこと、さらには粒界でのCr炭化物の析
出によりヒートクラツクが発生し易く、また高温
耐食性が低いことなどにより、ロール寿命の低下
を避け得ず、またロール曲がりも生じ易い等の欠
点がある。また高Mn非磁性鋼は、高温耐食性が
低く、またヒートクラツクも生じ易い等の欠点が
あつた。この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので
主として連続鋳造設備の電磁撹拌装置近傍に使用
される非磁性ロールとして、従来製品の欠点を解
消し、製造性が良く、経済性が良好でしかも高温
強度や高温耐食性等の性能も優れた、安価かつ長
寿命の非磁性ロールを提供することを目的とする
ものである。本発明者等は、上述の目的を達成するべく鋭意
実験・検討を重ねた結果、高Mn非磁性鋼の外面
に、高温強度や高温耐食性等の優れたSUH660等
のオーステナイト系超耐熱鋼の外殻層を肉盛溶接
あるいはスリーブ嵌合等により形成することによ
つて高温性能に優れた長寿命の非磁性ロールが低
コストで得られることを見出し、また高Mn非磁
性鋼からなる母材と外殻のオーステナイト系超耐
熱鋼との間にSUS201等のオーステナイト系高
Mnステンレス鋼の層を介在させることによつ
て、外殻と母材との境界層に組織欠陥が生じるこ
とを有効に防止できることを見出し、この発明を
なすに至つたのである。したがつて第１発明の非磁性ロールは、基本的
にはMnを15％を越え30％以下、Ｃを1.0％以下含
有し、かつNi含有量を２％以下、Cr含有量を８
％以下にそれぞれ規制し、残部がFeおよび不可
避的不純物よりなる高Mn非磁性鋼を母材とし、
その外側に、C0.15％以下、Si1.5％以下、Mn2.0
％以下、P0.40％以下、S0.030％以下、Ni20〜38
％、Cr13〜24％を含有しかつMo0.5〜7.0％、
W0.5〜5.0％、Nb0.1〜5.0％、Ti0.5〜5.0％、
Al0.1〜0.3％、V0.1〜0.5％、B0.001〜0.010％、
Cu0.01〜0.1％、Zr0.01〜0.1％のうちから選ばれ
た１種または２種以上を含有する組成のオーステ
ナイト系超耐熱鋼からなる外殻を設けたことを特
徴とするものである。また第２発明の非磁性ロー
ルは、前記母材と外殻との間に中間層として、オ
ーステナイト系高Mnステンレス鋼の層を介在さ
せたことを特徴とするものである。以下この発明の非磁性ロールをさらに詳細に説
明する。第１図および第２図は第１発明による非磁性ロ
ールの一例を略解的に示すものであり、高Mn非
磁性鋼からなる円柱状の母材１の外側には、オー
ステナイト系超耐熱鋼からなる外殻２が設けられ
ている。前記高Mn非磁性鋼は、基本的にはMnを15％
を越え30％以下含有しかつＣを1.0％以下含有す
るFe−Mn−Ｃ系の三元合金であつて、必要に応
じてNiを２％以下、Crを８％以下含有する鋼を
意味する。このような高Mn非磁性鋼はオーステ
ナイト系超耐熱鋼と比較すれば製造性が良好であ
るとともに原材料コストが安価でしかもオーステ
ナイト系超耐熱鋼に近い高温強度を示すから、こ
の高Mn非磁性鋼を母材に使用することによつ
て、コスト面および高温強度の面で有利となる。特にロール胴長が長かつたりまた使用温度が高
かつたりして高温曲げ（高温強度）が問題となる
ような場合には、母材の高Mn非磁性鋼として、
固溶・析出硬化型のものを使用することが望まし
い。すなわち鋼成分組成を、Mnを15％を越え30
％以下、Ｃを1.0％以下、V0.1〜2.0％、Ｎを0.05
〜0.40％それぞれ含有する成分組成として、固
溶・析出硬化型の高Mn鋼としたものを用いるこ
とが望ましい。この場合、Ｖ、Ｎが固溶・析出硬
化を生じさせるための成分であり、Ｖが0.1％未
満、Ｎは0.05％未満では硬化が不充分となり、一
方V2.0％、N0.40％を越えれば高温靭性が低下し
てロール折損のおそれが生じるから、Ｖ、Ｎの範
囲を上述のように規制する。なおMnについて
は、その含有量が15％以下では安定して充分な非
磁性を得ることが困難となり、一方30％を越えれ
ば高温靭性が劣化するから前述のように15％を越
え30％以下の範囲内とする。またＣについては
1.0％を越えれば被削性が損なわれるから、1.0％
以下に規制する。なお母材の高Mn非磁性鋼に
は、前述のように必要に応じてNi、Crを添加し
ても良い。Ni、Crはいずれも耐高温酸化及び耐
高温腐食に効果があるが、Niが２％を越えれば
コスト高を招き、Crが８％を越えれば非磁性が
損なわれるから、その添加量はNi2％以下、Cr8
％以下とする。一方外殻材に使用されるオーステナイト系超耐
熱鋼は、オーステナイト系耐熱ステンレス鋼に
Mo、Ｗ、Ti、Nb、Al、Ｖ、Ｂ、Cu、Zrのうち
から選ばれた１種または２種以上を添加し、かつ
これらの添加によるオーステナイト地の不安定性
をカバーするためNiを20％以上とし、溶体化処
理および時効処理によつて高温強度を著しく高め
たものと定義される。具体的には、C0.15％以下、
Si1.5％以下、Mn2.0％以下、P0.40％以下、
S0.030％以下、Nu20〜38％、Cr13〜24％をそれ
ぞれ含有し、さらにMo0.5〜7.0％、W0.5〜5.0
％、Nb0.1〜5.0％、Ti0.5〜5.0％、Al0.1〜0.3％、
V0.1〜0.5％、B0.001〜0.010％、Cu0.01〜0.1％、
Zr0.01〜0.1％のうちから選ばれた１種または２
種以上を含有する組成とすれば良い。このような
オーステナイト系超耐熱鋼としては、代表的には
SUH660鋼種があり、この鋼はこの発明の非磁性
ロールの外殻材として優れた特性を発揮し得る。
なおSUH660鋼種の組成は、C0.08％以下、Si1.00
％以下、Mn2.00％以下、P0.40％以下、S0.030％
以下、Ni24.00〜27.00％、Cr13.50〜16.00％、
Mo1.00〜0.50％、Ti1.90〜2.35％、B0.001〜
0.010％、残部Feおよび不可避的不純物であり、
また場合によつてV0.1〜0.5％が添加されること
がある。上述のようなオーステナイト系超耐熱鋼は非磁
性であるに加えて、高温耐摩耗性、高温耐食性が
著しく良好であり、したがつて母材の外側に外殻
としてオーステナイト系超耐熱鋼の層を形成する
ことによつてロール全体としての高温特性を著し
く良好にすることができる。オーステナイト系超耐熱鋼からなる外殻を高
Mn非磁性鋼からなる母材の外側に形成する手段
としては、母材の外表面にオーステナイト系超耐
熱鋼を肉盛溶接する方法、あるいは予めオーステ
ナイト系超耐熱鋼によつて中空なスリーブを作成
しておき、この中空スリーブを母材の外側に嵌め
込むスリーブ嵌合法のいずれを採用しても良い。
後者のスリーブ嵌合法の場合、外殻スリーブを焼
ばめしても良く、あるいはスリーブを母材に外挿
してボルト等により機械的に結合しても良い。な
お焼ばめの場合はスリーブの端部を母材の軸に溶
接することが望ましい。オーステナイト系超耐熱鋼からなる外殻の厚み
は、非磁性ロールの使用目的やその外径によつて
も異なるが連続鋳造設備において使用される250
mm程度の外径のロールの場合、５mm〜50mm程度の
厚みとすることが望ましい。その理由は肉盛溶接
の場合５mm未満では外殻が薄すぎて充分な耐熱効
果が期待できず、50mmを越えれば著しく溶接作業
性に困難をきたし、またスリーブ嵌合の場合50mm
を越えればコスト高を招くことになるからであ
る。第３図は第２発明による非磁性ロールの一例を
示すものであり、この場合には高Mn非磁性鋼か
らなる母材１とオーステナイト系超耐熱鋼からな
る外殻２との間にオーステナイト系高Mnステン
レス鋼からなる中間層３が設けられている。この
オーステナイト系高Mnステンレス鋼は、通常の
オーステナイト系ステンレス鋼のNiの一部をMn
で置換してMnを４％〜13％程度含有するオース
テナイト系ステンレス鋼としたものである。この
ような鋼種としては、C0.15％以下、Si1.00％以
下、Mn5.50〜7.50％、P0.60％以下、S0.030％以
下、Ni3.50〜5.50％、Cr16.00〜18.00％、N0.25％
以下、残部実質的にFeなる組成のSUS201鋼種
や、C0.15％以下、Si1.00％以下、Mn7.50〜10.00
％、P0.060％以下、S0.030％以下、Ni4.00〜6.00
％、Cr17.00〜1.00％、N0.25％以下、残部実質的
にFeなる組成のSUS202鋼種が代表的であり、こ
れらのいずれも中間層に使用可能である。このようなオーステナイト系高Mnステンレス
鋼は非磁性であるに加え、超耐熱鋼外殻および高
Mn鋼母材と同様にオーステナイト基地でありし
かもMn含有量が外殻と母材との中間的な値であ
るため、外殻および母材に対するなじみ性が良好
である。したがつてオーステナイト系高Mnステ
ンレス鋼の中間層を外殻と母材との間に介在させ
ることによつて、外殻と母材との境界部分の急激
な組織変化が防止されて、境界部分の欠陥発生が
防止されるとともに外殻材の溶接性や密着性が改
善される。すなわち外殻材を肉盛溶接する場合の
溶接性が良好となり、また外殻材をスリーブ嵌合
により形成する場合にもその密着性が良好とな
る。なおオーステナイト系高Mnステンレス鋼から
なる中間層は、オーステナイト系超耐熱鋼からな
る外殻の場合と同様に、肉盛溶接もしくはスリー
ブ嵌合によつて形成すれば良い。なおまた、中間層のオーステナイト系高Mnス
テンレス鋼のMn含有量が４％未満では非磁性が
損なわれることとなり、13％を越えれば熱間加工
性が劣化するから、Mn含有量を前述のように４
％〜13％とすることが望ましい。また中間層の厚みは、２mm〜20mm程度とするこ
とが望ましく、２mm未満では外殻と母材との境界
層に発生する組織欠陥防止効果が期待できず、20
mmを越えればロールの高温強度を劣化させること
になる。次にこの発明の非磁性ロールの具体的な実施例
および従来の非磁性ロール（ムク材からなる１本
ロール）の比較例とを記す。直径250mmの連続鋳
造機の鋼片支持案内用の非磁性ロールとして、第
１表の試料番号１〜４に示す１本ロールと、試料
番号５〜８に示すこの発明による肉盛溶接ロール
と、試料番号９〜12に示すこの発明によるスリー
ブ嵌合ロールとを作製し、実際に連続鋳造機に組
込んで実用試験を行つた。なお第１表中において
SUS304鋼としては組成がC0.06％、Si0.6％、
Mn1.2％、Ni8.9％、Cr18.3％、P0.03％、S0.008
％、N0.018％のものを用い、またSUS201鋼とし
ては組成がC0.08％、Si0.7％、Mn6.2％、Ni4.5
％、Cr17.8％、P0.04％、S0.012％、N0.15％、の
ものをを用い、SUH660鋼としては組成がC0.05
％、Si0.5％、Mn1.5％、P0.05％、S0.015％、
Ni25.8％、Cr15.4％、Mo0.7％、Ti2.3％、
B0.008％のものを用いた。また第１表中の高Mn
鋼と記載した鋼は組成が１％Ｃ−18％Mn−１％
Ni−３％Crのものであり、また高Mn鋼（Ｖ、Ｎ
含有）と記載した鋼は組成が0.6％Ｃ−20％Mn−
６％Cr−１％Ni−0.5％Ｖ−0.2％Ｎの固溶・析出
硬化型のものである。なおまた、比較例の１本ロ
ールは、SUS304鋼および高Mn鋼のものは圧延
により製造し、おなじく比較例の１本ロールにお
けるSUH660鋼のものは鍛造した。一方この発明
の肉盛溶接ロールは、圧延により得られた母材ロ
ールの表面に、幅75mmのSUS304系の電極で通常
の帯状電極潜弧溶接肉盛用フラツクスを用い、電
流1200A、電圧26V、速度150mm／minで外殻材を
肉盛アーク溶接することによつて製造した。また
この発明のスリーブ嵌合ロールは、圧延により得
られた母材ロールの表面に、鍛造により得られた
スリーブを焼ばめし、ロール端部でスリーブと母
材ロールとを溶接固定し、その後溶接局部の歪取
り焼鈍を行つた。一方中間層の形成については、
No.６及びNo.10が肉盛溶接、No.８及びNo.12がスリー
ブ嵌合である。なおこの発明のロールにおける外
殻の厚みは30mmとし、中間層の厚みは10mmとし
た。これらの各ロールの諸特性、製造コスト、ロー
ル寿命などを第２表に示す。但し第２表において
「肉盛溶接性もしくは嵌合性」は、ロール製造時
における作業性と境界層の組織検査によつて判定
した。また「高温耐力」は600℃での測定結果で
示し、「高温腐食摩耗」は700℃において50時間高
温水蒸気腐食摩耗量試験を行つた結果を示し、さ
らに「耐ヒートクラツク性」は、連続鋳造機にお
ける4000回チヤージ後のクラツク侵入深さによつ
て判定した。 The present invention relates to a roll that is required to be non-magnetic, such as a roll used near an electromagnetic stirring device for stirring unsolidified molten metal inside a steel billet in continuous casting equipment. In recent continuous steel casting equipment, in order to prevent center segregation inside the billet and accumulation of nonmetallic inclusions in the center, etc., and obtain a steel billet with homogeneous internal properties,
Electromagnetic stirring devices that use electromagnetic force to stir unsolidified molten metal inside a steel billet pulled from a mold are increasingly being used. The rolls near the electromagnetic stirring device in such continuous casting equipment are required to be non-magnetic. In other words, if the rolls near the electromagnetic stirring device are not non-magnetic, disturbances will occur due to the magnetic field of the electromagnetic stirring device, and the electromagnetic force will not reach the molten steel inside the billet sufficiently, resulting in a sufficient molten steel stirring effect. This is because it often disappears. Conventionally, SUH660 has been used as a non-magnetic roll near the electromagnetic stirring device in the above-mentioned continuous casting equipment.
Typically, a roll with a monolithic structure is used, which is forged or rolled from a heat-resistant, high-strength non-magnetic material such as austenitic super heat-resistant steel such as SUS304, austenitic stainless steel such as SUS304, or high-Mn non-magnetic steel. It was hot. However, austenitic super heat-resistant steel has poor forgeability and hot workability, resulting in a low yield when manufacturing rolls, a large number of man-hours, and the use of large amounts of expensive raw materials. There is a problem of high cost. On the other hand, austenitic stainless steel has large thermal expansion at high temperatures, low high-temperature strength, is prone to heat cracks due to the precipitation of Cr carbides at grain boundaries, and has low high-temperature corrosion resistance, resulting in long roll life. There are drawbacks such as an unavoidable decrease in the temperature and a tendency for roll bending to occur. In addition, high-Mn nonmagnetic steel has drawbacks such as low high-temperature corrosion resistance and a tendency to cause heat cracks. This invention was made in view of the above circumstances, and is a non-magnetic roll mainly used near the electromagnetic stirring device of continuous casting equipment, which eliminates the drawbacks of conventional products, has good manufacturability, and is economical. The purpose of the present invention is to provide a non-magnetic roll that is inexpensive and has a long life and has excellent properties such as high-temperature strength and high-temperature corrosion resistance. As a result of repeated experiments and studies to achieve the above-mentioned purpose, the present inventors have found that the outer surface of high-Mn non-magnetic steel is made of austenitic super heat-resistant steel such as SUH660, which has excellent high-temperature strength and high-temperature corrosion resistance. It was discovered that by forming the shell layer by overlay welding or sleeve fitting, a long-life non-magnetic roll with excellent high-temperature performance could be obtained at low cost. A high austenitic material such as SUS201 is used between the austenitic super heat-resistant steel of the outer shell.
They discovered that by interposing a layer of Mn stainless steel, it is possible to effectively prevent structural defects from occurring in the boundary layer between the outer shell and the base material, leading to the creation of this invention. Therefore, the non-magnetic roll of the first invention basically contains more than 15% of Mn and less than 30% of Mn, less than 1.0% of C, and has a Ni content of less than 2% and a Cr content of 8%.
The base material is high Mn nonmagnetic steel, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
On the outside, C0.15% or less, Si1.5% or less, Mn2.0
% or less, P0.40% or less, S0.030% or less, Ni20~38
%, contains Cr13~24% and Mo0.5~7.0%,
W0.5~5.0%, Nb0.1~5.0%, Ti0.5~5.0%,
Al0.1~0.3%, V0.1~0.5%, B0.001~0.010%,
It is characterized by having an outer shell made of austenitic super heat-resistant steel having a composition containing one or more selected from Cu0.01-0.1% and Zr0.01-0.1%. . Further, the non-magnetic roll of the second invention is characterized in that a layer of austenitic high-Mn stainless steel is interposed as an intermediate layer between the base material and the outer shell. The non-magnetic roll of the present invention will be explained in more detail below. Figures 1 and 2 schematically show an example of a non-magnetic roll according to the first invention, and the outside of a cylindrical base material 1 made of high-Mn non-magnetic steel is made of austenitic super heat-resistant steel. An outer shell 2 is provided. The high Mn non-magnetic steel basically contains 15% Mn
It is a Fe-Mn-C ternary alloy containing more than 30% and less than 1.0% C, and if necessary, steel containing less than 2% Ni and less than 8% Cr. . This high-Mn non-magnetic steel has good manufacturability and low raw material cost when compared to austenitic super-heat-resistant steel, and also exhibits high-temperature strength close to that of austenitic super-heat-resistant steel. By using this as the base material, it is advantageous in terms of cost and high-temperature strength. In particular, when the roll body length is long or the operating temperature is high, and high temperature bending (high temperature strength) is a problem, use high Mn nonmagnetic steel as the base material.
It is desirable to use a solid solution/precipitation hardening type. In other words, the steel composition should be changed to Mn exceeding 15% and 30
% or less, C 1.0% or less, V 0.1 to 2.0%, N 0.05
It is desirable to use a solid solution/precipitation hardening high Mn steel containing up to 0.40% of each component. In this case, V and N are components to cause solid solution/precipitation hardening, and if V is less than 0.1% and N is less than 0.05%, hardening will be insufficient.On the other hand, V2.0% and N0.40% If the V and N values are exceeded, the high-temperature toughness deteriorates and there is a risk of roll breakage, so the ranges of V and N are regulated as described above. Regarding Mn, if the content is less than 15%, it will be difficult to obtain stable and sufficient non-magnetic properties, while if it exceeds 30%, high temperature toughness will deteriorate, so as mentioned above, it should be more than 15% and less than 30%. within the range of Also regarding C
If it exceeds 1.0%, machinability will be impaired, so 1.0%
The following regulations apply. Note that Ni and Cr may be added to the base material high-Mn nonmagnetic steel as described above, if necessary. Both Ni and Cr are effective in high-temperature oxidation and high-temperature corrosion resistance, but if Ni exceeds 2%, it will increase costs, and if Cr exceeds 8%, non-magnetic properties will be impaired, so the amount of Ni2 added is % or less, Cr8
% or less. On the other hand, the austenitic super heat-resistant steel used for the outer shell material is replaced by the austenitic heat-resistant stainless steel.
One or more selected from Mo, W, Ti, Nb, Al, V, B, Cu, and Zr are added, and Ni is added to 20% to cover the instability of the austenitic base due to these additions. % or more, and is defined as having significantly increased high-temperature strength through solution treatment and aging treatment. Specifically, C0.15% or less,
Si1.5% or less, Mn2.0% or less, P0.40% or less,
Contains S0.030% or less, Nu20~38%, Cr13~24%, and further Mo0.5~7.0%, W0.5~5.0
%, Nb0.1~5.0%, Ti0.5~5.0%, Al0.1~0.3%,
V0.1~0.5%, B0.001~0.010%, Cu0.01~0.1%,
One or two types selected from Zr0.01~0.1%
The composition may contain at least one species. Typical examples of such austenitic super heat-resistant steels are
SUH660 steel is available, and this steel can exhibit excellent properties as an outer shell material for the non-magnetic roll of the present invention.
The composition of SUH660 steel is C0.08% or less, Si1.00
% or less, Mn2.00% or less, P0.40% or less, S0.030%
Below, Ni24.00~27.00%, Cr13.50~16.00%,
Mo1.00~0.50%, Ti1.90~2.35%, B0.001~
0.010%, the balance being Fe and unavoidable impurities,
In some cases, V0.1 to 0.5% may be added. In addition to being non-magnetic, the austenitic super heat-resistant steel described above has extremely good high-temperature wear resistance and high-temperature corrosion resistance. By forming this, the high temperature properties of the roll as a whole can be significantly improved. The outer shell is made of austenitic super heat-resistant steel.
As a means of forming it on the outside of the base material made of Mn non-magnetic steel, there is a method of overlaying austenitic super heat resistant steel on the outer surface of the base material, or a method of making a hollow sleeve using austenitic super heat resistant steel in advance. Any sleeve fitting method may be employed in which the hollow sleeve is fitted onto the outside of the base material.
In the case of the latter sleeve fitting method, the outer shell sleeve may be shrink-fitted, or the sleeve may be fitted onto the base material and mechanically connected using bolts or the like. In the case of shrink fitting, it is desirable to weld the end of the sleeve to the shaft of the base material. The thickness of the outer shell made of austenitic super heat-resistant steel varies depending on the purpose of use of the non-magnetic roll and its outer diameter, but the thickness of the outer shell made of austenitic super heat-resistant steel is 250
In the case of a roll having an outer diameter of about 5 mm, the thickness is preferably about 5 mm to 50 mm. The reason for this is that in the case of overlay welding, if the outer shell is less than 5 mm, the outer shell is too thin and sufficient heat resistance cannot be expected; if it exceeds 50 mm, welding workability becomes extremely difficult, and in the case of sleeve fitting, the outer shell is too thin to provide sufficient heat resistance.
This is because exceeding this will result in higher costs. FIG. 3 shows an example of a non-magnetic roll according to the second invention. In this case, an austenitic roll is formed between the base material 1 made of high-Mn non-magnetic steel and the outer shell 2 made of austenitic super heat-resistant steel. An intermediate layer 3 made of high Mn stainless steel is provided. This austenitic high-Mn stainless steel is made by replacing some of the Ni in normal austenitic stainless steel with Mn.
This makes an austenitic stainless steel containing about 4% to 13% Mn. Such steel types include C0.15% or less, Si1.00% or less, Mn5.50-7.50%, P0.60% or less, S0.030% or less, Ni3.50-5.50%, Cr16.00-18.00. %, N0.25%
Below, SUS201 steel type with a composition where the balance is essentially Fe, C0.15% or less, Si1.00% or less, Mn7.50-10.00
%, P0.060% or less, S0.030% or less, Ni4.00~6.00
%, 17.00 to 1.00% Cr, 0.25% or less of N, and the balance substantially consists of Fe, and any of these can be used for the intermediate layer. In addition to being non-magnetic, such austenitic high-Mn stainless steels have a super heat-resistant steel outer shell and high
Like the Mn steel base metal, it has an austenite base, and the Mn content is intermediate between that of the outer shell and the base metal, so it has good compatibility with the outer shell and base metal. Therefore, by interposing an intermediate layer of austenitic high-Mn stainless steel between the outer shell and the base metal, rapid structural changes at the boundary between the outer shell and the base metal are prevented, and the boundary area The occurrence of defects is prevented, and the weldability and adhesion of the outer shell material are improved. That is, when the outer shell material is overlay welded, the weldability is good, and when the outer shell material is formed by sleeve fitting, the adhesion is also good. Note that the intermediate layer made of austenitic high-Mn stainless steel may be formed by overlay welding or sleeve fitting, as in the case of the outer shell made of austenitic super heat-resistant steel. Furthermore, if the Mn content of the austenitic high-Mn stainless steel in the intermediate layer is less than 4%, nonmagnetism will be impaired, and if it exceeds 13%, hot workability will deteriorate, so the Mn content should be adjusted as described above. to 4
% to 13% is desirable. In addition, it is desirable that the thickness of the intermediate layer be approximately 2 mm to 20 mm; if it is less than 2 mm, the effect of preventing structural defects occurring in the boundary layer between the outer shell and the base material cannot be expected;
If it exceeds mm, the high temperature strength of the roll will deteriorate. Next, specific examples of the non-magnetic roll of the present invention and comparative examples of a conventional non-magnetic roll (one roll made of solid material) will be described. A single roll shown in sample numbers 1 to 4 in Table 1 as a non-magnetic roll for supporting and guiding a steel billet in a continuous casting machine with a diameter of 250 mm, and overlay welding rolls according to the present invention shown in sample numbers 5 to 8, Sleeve-fitting rolls according to the present invention shown in sample numbers 9 to 12 were manufactured, and were actually incorporated into a continuous casting machine for practical testing. In addition, in Table 1
The composition of SUS304 steel is C0.06%, Si0.6%,
Mn1.2%, Ni8.9%, Cr18.3%, P0.03%, S0.008
%, N0.018%, and as SUS201 steel, the composition is C0.08%, Si0.7%, Mn6.2%, Ni4.5
%, Cr17.8%, P0.04%, S0.012%, N0.15%, and the composition of SUH660 steel is C0.05.
%, Si0.5%, Mn1.5%, P0.05%, S0.015%,
Ni25.8%, Cr15.4%, Mo0.7%, Ti2.3%,
B0.008% was used. Also, high Mn in Table 1
Steel described as steel has a composition of 1%C-18%Mn-1%
Ni-3% Cr, and high Mn steel (V, N
Steels listed as 0.6%C-20%Mn-
It is a solid solution/precipitation hardening type of 6% Cr-1% Ni-0.5% V-0.2% N. Furthermore, the single roll of Comparative Example was made of SUS304 steel and high Mn steel by rolling, and similarly the single roll of Comparative Example of SUH660 steel was forged. On the other hand, the overlay welding roll of the present invention uses an ordinary band-shaped electrode submerged arc welding flux on the surface of the base material roll obtained by rolling with a 75 mm wide SUS304 electrode, at a current of 1200 A, a voltage of 26 V, The outer shell material was manufactured by overlay arc welding at a speed of 150 mm/min. In addition, the sleeve-fitting roll of the present invention shrink-fits a sleeve obtained by forging onto the surface of a base material roll obtained by rolling, welds and fixes the sleeve and the base material roll at the end of the roll, and then welds the sleeve to the base material roll obtained by rolling. Local strain relief annealing was performed. On the other hand, regarding the formation of the middle class,
No. 6 and No. 10 are overlay welding, and No. 8 and No. 12 are sleeve fitting. Note that the thickness of the outer shell in the roll of this invention was 30 mm, and the thickness of the intermediate layer was 10 mm. Table 2 shows the characteristics, manufacturing cost, roll life, etc. of each of these rolls. However, in Table 2, "overlay weldability or fitability" was determined based on workability during roll manufacturing and an examination of the structure of the boundary layer. In addition, "high-temperature yield strength" is the result of measurement at 600℃, "high-temperature corrosion wear" is the result of a 50-hour high-temperature steam corrosion wear test at 700℃, and "heat crack resistance" is the result of a continuous casting machine. Judgment was made based on the crack penetration depth after 4000 charges.

【表】【table】

【表】第２表から、従来の１本ロールの場合にはいず
れも一長一短があり、満足すべきものとはいえな
いことが明らかである。これに対しこの発明のロ
ールは各種の結果がいずれも満足すべき結果とな
つており、従来品の欠点を一掃したものであるこ
とが明らかである。そしてこの発明のロールのう
ちでもスリーブ嵌合ロールは肉盛溶接ロールと比
較して、若干のコストアツプを伴うものの寿命が
長いことが判明した。またこの発明のロールはい
ずれも母材としてＶ、Ｎを実質的に含有しない通
常の高Mn鋼を用いた場合よりも、Ｖ、Ｎを含有
する析出硬化型の高Mn鋼を用いた場合の方が高
温強度が高くてロール曲がりが少なく、耐ヒート
クラツク性も良好でロール寿命が長いことが明ら
かとなつた。さらに、この発明のロールのうちで
も、中間層を介在させたロールにおいては、中間
層を介在させないロールに比較して経済性は若干
低下するものの、肉盛溶接性およびスリーブ嵌合
性が良好となつてロール寿命も長くなることが判
明した。以上の説明で明らかなようにこの発明の非磁性
ロールは、製造コストや原材料コストが低くしか
も高温強度が高い高Mn非磁性鋼からなる母材の
外側に、高温耐食性、高温耐摩耗性、ヒートクラ
ツク性等の高温特性に優れたオーステナイト系超
耐熱鋼の外殻を形成したものであるから、従来の
超耐熱鋼からなる一体構造の非磁性ロールと比較
して各段に安価であると同時に、従来のオーステ
ナイト鋼からなる一体構造の非磁性ロールや同じ
く従来の高Mn鋼からなる一体構造の非磁性ロー
ルと比較して高温特性が著しく優れ、その耐用寿
命も従来の超耐熱鋼からなる一体構造ロールと比
較して遜色のない程度である等、極めて優れた長
所を有するものである。なおこの発明は、連続鋳造設備における電磁撹
拌装置近傍のロールのみならず、要は非磁性であ
ることが要求されるようなロールにはすべて適用
可能である。また、各種の支持・案内用ロール、
あるいは矯正用ロール等、ロールとしての本来の
機能を有するもののみならず、ロール形状を有す
るものにはすべて適用可能である。例えば超電導
発電機や超電導モーターの回転子（ローター）は
その形状がロールに類似しているものであるが、
このようなローターにこの発明を適用しても極め
て優れた効果を得ることができる。すなわちこれ
らのローターは磁場を乱さないため非磁性である
ことが要求され、しかも大電磁力と遠心力に耐え
るため高い低温強度や低温耐久性を有していなけ
ればならないが、この発明のロールはその材質か
ら高温特性のみならず低温特性にも優れているか
ら、この発明を適用することによつて低温特性を
低下させずにコスト低減を図ることができる。[Table] From Table 2, it is clear that the conventional single roll rolls have their advantages and disadvantages, and cannot be said to be satisfactory. On the other hand, the roll of the present invention gave satisfactory results in all respects, and it is clear that the drawbacks of the conventional products have been completely eliminated. Among the rolls of this invention, it has been found that the sleeve-fitting roll has a longer lifespan than the overlay welding roll, although it is accompanied by a slight increase in cost. In addition, the rolls of this invention each use precipitation hardening high Mn steel containing V and N as the base material, rather than using normal high Mn steel that does not substantially contain V and N. It has become clear that this type has higher high-temperature strength, less roll bending, better heat crack resistance, and longer roll life. Furthermore, among the rolls of the present invention, rolls with an intervening layer have good overlay weldability and sleeve fitability, although the economical efficiency is slightly lower than that of rolls without an intervening layer. It has been found that the life of the roll becomes longer. As is clear from the above description, the non-magnetic roll of the present invention has high-temperature corrosion resistance, high-temperature abrasion resistance, heat crack resistance, Since the outer shell is made of austenitic super heat-resistant steel, which has excellent high-temperature properties such as strength, it is much cheaper than conventional non-magnetic rolls made of monolithic super heat-resistant steel. Compared to conventional monolithic non-magnetic rolls made of austenitic steel and conventional monolithic non-magnetic rolls made of high-Mn steel, their high-temperature properties are significantly superior, and their service life is also longer than that of conventional monolithic rolls made of ultra-heat-resistant steel. It has extremely superior advantages, such as being comparable to rolls. The present invention is applicable not only to rolls near the electromagnetic stirring device in continuous casting equipment, but also to all rolls that are required to be non-magnetic. In addition, various supporting and guiding rolls,
Alternatively, it can be applied not only to those having the original function as a roll, such as a straightening roll, but also to anything having a roll shape. For example, the rotor of a superconducting generator or motor has a shape similar to a roll,
Even when the present invention is applied to such a rotor, extremely excellent effects can be obtained. In other words, these rotors are required to be non-magnetic so as not to disturb the magnetic field, and they must also have high low-temperature strength and low-temperature durability in order to withstand large electromagnetic and centrifugal forces. Because of its material, it has excellent not only high-temperature properties but also low-temperature properties, so by applying the present invention, it is possible to reduce costs without deteriorating low-temperature properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は第１発明による非磁性ロールの一例を
示す縦断面図、第２図は第１図の−線におけ
る断面図、第３図は第２発明による非磁性ロール
の一例を示す縦断面図である。１……母材、２……外殻、３……中間層。 FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the non-magnetic roll according to the first invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the - line in FIG. 1, and FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of the non-magnetic roll according to the second invention. It is a diagram. 1... Base material, 2... Outer shell, 3... Middle layer.

Claims

【特許請求の範囲】１ Mnを15％（重量％、以下同じ）を越え30％
以下、Ｃを1.0％以下含有し、かつNi含有量を２
％以下、Cr含有量を８％以下にそれぞれ規制し、
残部がFeおよび不可避的不純物よりなる高Mn非
磁性鋼を母材とし、その母材の外側に、C0.15％
以下、Si1.5％以下、Mn2.0％以下、P0.40％以下、
S0.030％以下、Ni20〜38％、Cr13〜24％を含有
しかつMo0.5〜7.0％、W0.5〜5.0％、Nb0.1〜5.0
％、Ti0.5〜5.0％、Al0.1〜0.3％、V0.1〜0.5％、
B0.001〜0.010％、Cu0.01〜0.1％、Zr0.01〜0.1％
のうちから選ばれた１種または２種以上を含有す
る組成のオーステナイト系超耐熱鋼からなる外殻
が形成されていることを特徴とする非磁性ロー
ル。２前記高Mn非磁性鋼が、Mnを15％を越え30
％以下、Ｃを1.0％以下、Ｖを0.1〜2.0％、Ｎを
0.05〜0.40％含有し、かつNi含有量を２％以下、
Cr含有量を８％以下にそれぞれ規制し、残部が
Feおよび不可避的不純物よりなるものである特
許請求の範囲第１項記載の非磁性ロール。３前記外殻が肉盛溶接によつて形成されている
特許請求の範囲第１項記載の非磁性ロール。４前記外殻が前記オーステナイト系超耐熱鋼か
らなる中空のスリーブを母材外側に嵌合させるこ
とによつて形成されている特許請求の範囲第１項
記載の非磁性ロール。５ Mnを15％を越え30％以下、Ｃを1.0％以下含
有し、かつNi含有量を２％以下、Cr含有量を８
％以下にそれぞれ規制し、残部がFeおよび不可
避的不純物よりなる高Mn非磁性鋼を母材とし、
その母材の外表面に、オーステナイト系高Mnス
テンレス鋼からなる中間層が形成され、さらにそ
の中間層の外側に、C0.15％以下、Si1.5％以下、
Mn2.0％以下、P0.40％以下、S0.030％以下、
Ni20〜38％、Cr13〜24％を含有しかつMo0.5〜
7.0％、W0.5〜5.0％、Nb0.1〜5.0％、Ti0.5〜5.0
％、Al0.1〜0.3％、V0.1〜0.5％、B0.001〜0.010
％、Cu0.01〜0.1％、Zr0.01〜0.1％のうちから選
ばれた１種または２種以上を含有する組成のオー
ステナイト系超耐熱鋼からなる外殻が形成されて
いることを特徴とする非磁性ロール。６前記高Mn非磁性鋼が、Mnを15％を越え30
％以下、Ｃを1.0％以下、Ｖを0.1〜2.0％、Ｎを
0.05〜0.40％含有し、かつNi含有量を２％以下、
Cr含有量を８％以下にそれぞれ規制し、残部が
Feおよび不可避的不純物よりなるものである特
許請求の範囲第５項記載の非磁性ロール。７前記中間層が肉盛溶接によつて形成されてい
る特許請求の範囲第５項記載の非磁性ロール。８前記中間層がオーステナイト系高Mnステン
レス鋼からなる中空のスリーブを母材外側に嵌合
させることによつて形成されている特許請求の範
囲第５項記載の非磁性ロール。９前記外殻が肉盛溶接によつて形成されている
特許請求の範囲第５項記載の非磁性ロール。１０前記外殻が前記オーステナイト系超耐熱鋼
からなる中空のスリーブを母材外側に嵌合させる
ことによつて形成されている特許請求の範囲第５
項記載の非磁性ロール。[Scope of Claims] 1 Mn exceeding 15% (weight %, the same shall apply hereinafter) and 30%
Below, the C content is 1.0% or less and the Ni content is 2.
% or less, Cr content is regulated to 8% or less,
The base material is high Mn nonmagnetic steel, the balance of which is Fe and unavoidable impurities, and 0.15% C is applied to the outside of the base material.
Below, Si1.5% or less, Mn2.0% or less, P0.40% or less,
Contains S0.030% or less, Ni20-38%, Cr13-24%, and Mo0.5-7.0%, W0.5-5.0%, Nb0.1-5.0
%, Ti0.5~5.0%, Al0.1~0.3%, V0.1~0.5%,
B0.001~0.010%, Cu0.01~0.1%, Zr0.01~0.1%
1. A non-magnetic roll comprising an outer shell made of austenitic super heat-resistant steel having a composition containing one or more selected from among the above. 2 The high Mn nonmagnetic steel contains Mn exceeding 15%30
% or less, C 1.0% or less, V 0.1-2.0%, N
Contains 0.05 to 0.40%, and the Ni content is 2% or less,
The Cr content is regulated to 8% or less, and the remaining
The non-magnetic roll according to claim 1, which comprises Fe and unavoidable impurities. 3. The non-magnetic roll according to claim 1, wherein the outer shell is formed by overlay welding. 4. The non-magnetic roll according to claim 1, wherein the outer shell is formed by fitting a hollow sleeve made of the austenitic super heat-resistant steel to the outside of the base material. 5 Contains more than 15% Mn and 30% or less, C 1.0% or less, Ni content 2% or less, and Cr content 8
The base material is high Mn nonmagnetic steel, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
An intermediate layer made of austenitic high-Mn stainless steel is formed on the outer surface of the base material, and furthermore, on the outside of the intermediate layer, C0.15% or less, Si1.5% or less,
Mn2.0% or less, P0.40% or less, S0.030% or less,
Contains Ni20~38%, Cr13~24%, and Mo0.5~
7.0%, W0.5~5.0%, Nb0.1~5.0%, Ti0.5~5.0
%, Al0.1~0.3%, V0.1~0.5%, B0.001~0.010
%, Cu0.01~0.1%, Zr0.01~0.1%, and one or more types selected from Zr0.01~0.1%. Non-magnetic roll. 6 The high Mn nonmagnetic steel contains more than 15% Mn and 30
% or less, C 1.0% or less, V 0.1-2.0%, N
Contains 0.05 to 0.40%, and the Ni content is 2% or less,
The Cr content is regulated to 8% or less, and the remaining
The non-magnetic roll according to claim 5, which comprises Fe and unavoidable impurities. 7. The non-magnetic roll according to claim 5, wherein the intermediate layer is formed by overlay welding. 8. The non-magnetic roll according to claim 5, wherein the intermediate layer is formed by fitting a hollow sleeve made of austenitic high-Mn stainless steel to the outside of the base material. 9. The non-magnetic roll according to claim 5, wherein the outer shell is formed by overlay welding. 10 Claim 5, wherein the outer shell is formed by fitting the hollow sleeve made of the austenitic super heat-resistant steel to the outside of the base material.
Non-magnetic roll as described in section.