JPH03199346A - Roll material for glass molding - Google Patents
Roll material for glass moldingInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
〔産業上の利用分野〕
本４６明は、ガラス成形用ロール材に関するものである
。
〔従来の技術〕
一般にガラス成形用ロール材には、現在１３Ｃｒマルテ
ンサイトステンレス鋼（ＪＩＳ ５ＵＳ４２０Ｊ２等）
が−船釣に使用されている。
また、前記１３ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼の改
良鋼として特公昭５７−５８７１号に開示される鋼が知
られており、本出願人が平成１年９月１日付（特願平１
〜２２７１８７号）で出願したガラス成形金型用鋼も同
用途に適用が進められている。
さらに特開昭５５〜７６０４８号には、「ガラス板圧延
用ロール材」として、１６％Ｃｒ系のロール材も開示さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ガラス成形ロールの寿命原因は、高温酸化による肌あれ
、芒硝による化学的腐食によるくもりと、型面の昇温に
よる型材の降伏にともなう型表面の凹凸模様の生成や、
ヒートクラック、耐摩耗性不足による摩耗状肌あれなど
が主なものである。これらのうち、表面の凹凸模様、ヒ
ートクラックや摩耗は、型材の高温強度が不足して発生
するが、近年、成形温度の高いけい酸ガラスの成形量が
増えるなどを背景に、成形温度が上昇したため、よリー
層これらのことがロールの耐久性に関して。
問題となっている。
これに対し、１６ｚＣｒ系のロール材や１３Ｃｒマルテ
ンサイトステンレス鋼、特公昭５７−５８７１号に開示
された鋼は、いずれも上記問題を醒消することができな
かった。
本発明は、高温強度を向上させ、特にヒートクラックの
光生を抑制し、寿命を向上させたガラス成形用ロール材
の提供を課題とする。[Industrial Application Field] This 46th issue relates to a roll material for glass forming. [Prior art] Currently, 13Cr martensitic stainless steel (JIS 5US420J2, etc.) is generally used as roll material for glass forming.
- It is used for boat fishing. In addition, the steel disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-5871 is known as an improved steel of the 13cr martensitic stainless steel, and the present applicant filed the patent application on September 1, 1999 (Japanese Patent Application No. 1999).
-227187)) is also being applied for the same purpose. Further, JP-A-55-76048 also discloses a 16% Cr roll material as a "roll material for rolling glass plates." [Problem to be solved by the invention] The causes of the lifespan of glass forming rolls are roughness due to high-temperature oxidation, clouding due to chemical corrosion due to mirabilite, and formation of uneven patterns on the mold surface due to yielding of the mold material due to rising temperature of the mold surface. or,
The main problems include heat cracks and abrasion-like roughness due to lack of wear resistance. Among these, surface irregularities, heat cracks, and wear occur due to insufficient high-temperature strength of the mold material, but in recent years, molding temperatures have increased due to an increase in the amount of molded silicate glass, which has a high molding temperature. Because of this, these layers make the rolls more durable. This has become a problem. On the other hand, 16zCr roll material, 13Cr martensitic stainless steel, and the steel disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-5871 were all unable to overcome the above problems. An object of the present invention is to provide a roll material for glass molding that has improved high-temperature strength, particularly suppresses the generation of heat cracks, and has an improved lifespan.
本発明は、従来広く用いられている１３Ｃｒマルテンサ
イトステンレス鋼等より、Ｃｒ量を低めに設定すること
により、ロール材に高温強度を付与し、熱伝導性を高め
、ヒートクラック発生までの成形数を著しく伸長させる
ことができることを見出したこと、およびＮｂ添加によ
り、高目の温度で焼入する時の結晶粒の粗大化を抑制し
て、靭性を低下させることなく高温焼入を可能として、
ロール材に高温強度および軟化抵抗を付与し、ヒートク
ラック発生までの成形数を著しく伸長させることを見出
したことによるものである。
すなわち本Ｉｌｌ明は、重量％でＣ００１〜０．３％、
ＳＬ０．１〜３％、Ｍｎ １．５％以下、Ｃｒ ８〜１
１．５％、Ｗ、Ｍ。
の一種または二種を１７２Ｗ＋Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ
０．１〜１％、 Ｎｂ ０．０１〜 ０．５０％を含み
、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴と
するガラス成形用ロール材、重量％でＣ０．１〜０．３
％、Ｓｉ０．１〜３％、 Ｍｎ １．５％以下、Ｃｒ
８〜１１．５％、Ｗ、Ｍｏの一種または二種を１７２Ｗ
＋Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ ０．１〜１％、Ｎｂ ０．
０１〜０．５０％およびＣｏ ０．１〜８％を含み、残
部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
ガラス成形用ロール材、重量％でＣ０．１〜０，３％、
Ｓｔ ０．１〜３％、Ｍｎ１．５％以下、Ｎｉ １．５
％以下、Ｃｒ８〜１．１．５％、Ｗ、Ｍｏの一種または
二種を１７２Ｗ十Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ ０．１〜１
％、Ｎｂ ０．０１〜０．５０％を含み、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物からなることを＃徴とするガラス成形
用ロール材、および重量％でＣ０．１〜０，３％、Ｓｉ
０．１〜３％、Ｍｎ１．５％以下、Ｎｉ １．５％以
下、Ｃｒ ８〜１１．５％、Ｗ、Ｍｏの一種または二種
を１７２Ｗ＋Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ ０．１〜１％、
Ｎｂ０．０１〜０，５０％およびＣｏ ０．１〜８％を
含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることを特
徴とするガラス成形用ロール材である。
〔作用〕
次に本発明のロール材の成分範囲の限定理由について述
べる。
Ｃは、オーステナイト形成元素として添加し熱処理によ
りマルテンサイト組織として常温、高温の強度を高める
ために必要であり、かつ炭化物を形成し、耐摩耗性を付
与し、また結晶粒の粗大化を阻止するなどの効果のため
に含有せしめるものである。
多すぎると本ロール材の特徴である高温強度を低下させ
、耐ヒートクラツク性等を低下させ、また靭性も低下さ
せるので、上限を０．３％とし、低すぎると上記効果が
得られないので０．１０％以上とする。
Ｓｉは、耐酸化性を向上させ、かつＡ１変態点を上げる
ために含有せしめるものであるが、多すぎると熱伝導率
、靭性を低下させるので、上限を３．００％とし、低す
ぎると含有効果が得られないので下限を０．１０％とす
る。
Ｍ ｒ＋は、脱酸剤として添加されるが、多すぎると耐
酸化性を劣化するので１．５％以下に限定する。
Ｎｉは、Ｃｏとともにロールの表面酸化物の密着性を大
きくシ、ロールとガラスの離れ性を良（するとともにロ
ール寿命の向上効果をもたらすが、多すぎるとＡ１変態
点を下げ、また本ロール材の特徴である高温強度を低下
させるので上限を１％とする。
Ｃｒは、ガラス成形用ロールの基本的な要求特性である
耐酸化性を付与するため必要な元素であり、かつＡ１変
態点を高め、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を
高める作用を有するものである。
Ｃｒの設定は、本ロール材の優れた高温強度を付与しつ
つ、優れた耐酸化性を維持するために重要である。すな
わち、多すぎると高温強度を低ドさせるが、少なすぎる
と、耐酸化性が不足する。
本Ｊａ明においては、十分な高温強度を確保するべくＣ
ｒ量の上限を１１．５％とし、また必要最低限の耐酸化
性を維持するべく下限を、８％とする。
Ｗ、Ｍｏは、単独または複合で添加することができ、焼
もどし時微細な炭化物を析出して高温強度を増加させる
効果を有する。多すぎると靭性を低下させるのでＷおよ
びＭｏの一種または二種を１７２Ｗ＋Ｍｏで２ｚ以下と
し、低すぎると上記添加の効果が得られないので０．５
％以上とする。
■は、焼もどし時、凝集しにくい微細な炭化物を析出し
、高い温度域における強度を与える。多すぎると靭性を
低下させるので、上限を１％とする。
また、０．１％未満では上記効果を得られないので０．
１％以上とする。
Ｃｏは、Ｎｉとともに緻密で密着性の良い表面酸化膜を
ロール表面上に形成し、ロールとガラスとの離れ性の向
上、ロール寿命向上効果をもたらす。
また、固溶体強化による高温強度向上効果も大きい、上
記効果を得るためには、０．１％以上必要であるが、多
すぎると靭性を下げ、また焼なまし硬さを上げ、機械加
工性を低下させるので８．０％以下とする６
Ｎｂは、高温強度と軟化抵抗を高めるために、高目の温
度で焼入する時の結晶粒の粗大化を抑制する効果を有し
、本発明のロール材の特徴である優れた高温強度をもた
らすための重要な元素である。多すぎると、固溶しにく
い炭化物を形成し、靭性を低下させるため０．５０％以
下とする。低すぎると上記添加の効果が得られないので
０．０１％以上とする。
〔実施例〕
次に実施例に基づき本発明の詳細な説明する。
まず、第１表に示す組成の鋼からなるロールを鋳造によ
り２本ずつ製作し、うち１本からは、引張試験片、耐ヒ
ートクラツク性試験片、熱膨張係数測定用試料、焼入結
晶粒度測定用試料、軟化抵抗測定用試料、シャルピー衝
撃試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０２４号試験片）を採取し
、もう１本は実用テストに供した。
なお、熱処理条件および硬さを第２表に示す。
第１表
第２表
単位：ｋｇｆ／ｍｍ”
第３表は、常温、高温（７００’Ｃ）における引張試験
による引張強さを示す。本発明ロール材Ａ、Ｂ。
Ｃ，Ｄは、比較材Ｅ、従来材Ｆ、Ｇと比べ、高温域の強
度が特に優れていることがわかる。
第１図は１本発明ロール材Ａと従来材Ｆを高温（７００
℃）に各時間保持後の硬さで表した軟化抵抗を示したも
のである。本発明ロール材の軟化抵抗は従来材と比べ、
大幅に優れていることがわかる。
これらの結果は１本発明ロール材のＣｒ量が低めに設定
されていること、および標準的な焼入温度が従来網に比
較して高いためである。
第４表は、本発明ロール材Ａと従来材Ｇについて焼入温
度と焼入Ｍｌ＆のオーステナイト結晶粒度と靭性（２ｘ
ｍＵノツチシャルピー衝撃値）の関係を示したものであ
る。
第５表は耐ヒートクラツク性を示したもので、試験片を
ガスバーナーで、６００℃に加熱後２０℃まで水冷し、
これを１，０００回繰り返したものである。
本邦明ロール材Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは比較材、従来材に比べ
優れた耐ヒートクラツク性を有していることがわかる。
第６表は、熱膨張係数（２０〜７００℃の平均）を示し
たもので、従来材とほぼ同レベルでガラスの熱膨張係数
に近く、良好であることがわかる。
第７表
第７表に実用テストによるロール寿命を示す。
ガラスの成形温度は１４２０℃である。第７表に示した
ように本発明ロール材のロールの廃却までの寿命時間は
、比較材、従来材と比べはるかに大きい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によるガラス成形ロール材
は、１３％Ｃｒ系ロール材のＣｒ量を低減し、Ｎｂを添
加することにより、結晶粒の粗大化を抑制するので、高
温焼入を可能にして高温強度と軟化抵抗を高め、ヒート
クラックの発生を抑えて、ロールの寿命を大幅に向上さ
せることができる。By setting a lower Cr content than conventionally widely used 13Cr martensitic stainless steel, etc., the present invention imparts high-temperature strength to the roll material, increases thermal conductivity, and improves the number of forming steps before heat cracks occur. It was discovered that the addition of Nb suppresses the coarsening of crystal grains during quenching at high temperatures, enabling high-temperature quenching without reducing toughness.
This is based on the discovery that it imparts high-temperature strength and softening resistance to roll materials, and significantly increases the number of moldings until heat cracks occur. That is, this Ill light has C001 to 0.3% by weight,
SL0.1-3%, Mn 1.5% or less, Cr 8-1
1.5%, W, M. 0.5 to 2% of one or two types of 172W+Mo, V
A roll material for glass forming characterized by containing 0.1-1% of Nb, 0.01-0.50% of Nb, and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, C0.1-0.3 by weight%
%, Si0.1-3%, Mn 1.5% or less, Cr
8 to 11.5%, one or two of W and Mo to 172W
+Mo 0.5-2%, V 0.1-1%, Nb 0.
0.1 to 0.50% Co and 0.1 to 8% Co, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities, a roll material for glass forming characterized by containing 0.1 to 0.3% Co by weight%,
St 0.1-3%, Mn 1.5% or less, Ni 1.5
% or less, Cr8-1.1.5%, W, one or both of Mo at 172W + Mo 0.5-2%, V 0.1-1
%, Nb 0.01 to 0.50%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and C0.1 to 0.3% by weight, Si
0.1-3%, Mn 1.5% or less, Ni 1.5% or less, Cr 8-11.5%, one or two of W and Mo in 172W+Mo 0.5-2%, V 0.1 ~1%,
A glass forming roll material containing 0.01 to 0.50% of Nb and 0.1 to 8% of Co, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities. [Function] Next, the reasons for limiting the range of components of the roll material of the present invention will be described. C is added as an austenite-forming element and is necessary to increase the strength at room temperature and high temperature as a martensitic structure through heat treatment, and also forms carbides, imparts wear resistance, and prevents coarsening of crystal grains. It is included for the following effects. If it is too high, the high temperature strength, which is a characteristic of this roll material, will be reduced, the heat crack resistance etc. will be reduced, and the toughness will also be reduced, so the upper limit is set at 0.3%. .10% or more. Si is included to improve oxidation resistance and raise the A1 transformation point, but if it is too large, it will reduce thermal conductivity and toughness, so the upper limit is set at 3.00%, and if it is too low, the content will decrease. Since no effect can be obtained, the lower limit is set at 0.10%. M r+ is added as a deoxidizing agent, but if it is too large, the oxidation resistance deteriorates, so it is limited to 1.5% or less. Ni, together with Co, greatly increases the adhesion of the surface oxide of the roll, improves the separation between the roll and the glass (and improves the life of the roll, but if it is too large, it lowers the A1 transformation point, and the roll material The upper limit is set at 1% because it reduces the high temperature strength, which is a characteristic of glass forming rolls. It combines with C to form carbides and has the effect of increasing wear resistance.The setting of Cr gives this roll material excellent high temperature strength while maintaining excellent oxidation resistance. In other words, if it is too large, the high temperature strength will be lowered, but if it is too small, the oxidation resistance will be insufficient.
The upper limit of the amount of r is set to 11.5%, and the lower limit is set to 8% in order to maintain the minimum necessary oxidation resistance. W and Mo can be added alone or in combination, and have the effect of precipitating fine carbides during tempering and increasing high-temperature strength. If the amount is too high, the toughness will be reduced, so one or both of W and Mo should be 172W+Mo and the content should be 2z or less, and if it is too low, the effect of the above addition cannot be obtained, so 0.5
% or more. (2) Precipitates fine carbides that are difficult to agglomerate during tempering, providing strength in high temperature ranges. If it is too large, the toughness will be reduced, so the upper limit is set at 1%. Also, if it is less than 0.1%, the above effect cannot be obtained, so 0.1% is less than 0.1%.
1% or more. Together with Ni, Co forms a dense and highly adhesive surface oxide film on the roll surface, which improves the separation between the roll and glass and improves the life of the roll. In addition, solid solution strengthening has a large effect of improving high-temperature strength.To obtain the above effect, 0.1% or more is required, but if it is too high, it will reduce toughness, increase annealing hardness, and reduce machinability. 6 Nb has the effect of suppressing coarsening of crystal grains during quenching at a high temperature in order to increase high-temperature strength and softening resistance. It is an important element for providing the excellent high-temperature strength that is characteristic of roll materials. If it is too large, carbides that are difficult to form a solid solution are formed and the toughness is lowered, so the content should be 0.50% or less. If it is too low, the effect of the above addition cannot be obtained, so the content should be 0.01% or more. [Examples] Next, the present invention will be explained in detail based on Examples. First, two rolls each made of steel with the composition shown in Table 1 were manufactured by casting, and one of them was used to test a tensile test piece, a heat crack resistance test piece, a sample for measuring the coefficient of thermal expansion, and a sample for measuring the quenched grain size. A test sample, a sample for softening resistance measurement, and a Charpy impact test piece (JIS Z 22024 test piece) were taken, and another test piece was used for practical testing. The heat treatment conditions and hardness are shown in Table 2. Table 1 Table 2 Unit: kgf/mm" Table 3 shows the tensile strength measured by a tensile test at room temperature and high temperature (700'C). Invention roll materials A and B. C and D are comparative materials It can be seen that the strength in the high temperature range is particularly excellent compared to conventional materials F and G.
The table shows the softening resistance expressed in hardness after holding for each time at ℃). Compared to conventional materials, the softening resistance of the roll material of the present invention is
It turns out that it's significantly better. These results are due to the fact that the Cr content of the roll material of the present invention is set to be low, and the standard quenching temperature is higher than that of the conventional mesh. Table 4 shows the quenching temperature, quenched Ml& austenite grain size, and toughness (2x
This figure shows the relationship between mU Notch Charpy impact value). Table 5 shows the heat crack resistance.The test piece was heated to 600°C with a gas burner and then cooled with water to 20°C.
This was repeated 1,000 times. It can be seen that Japanese Akira roll materials A, B, C, and D have superior heat crack resistance compared to comparative materials and conventional materials. Table 6 shows the coefficient of thermal expansion (average from 20 to 700°C), and it can be seen that the coefficient of thermal expansion is almost the same as that of conventional materials and close to that of glass, which is good. Table 7 Table 7 shows the roll life according to practical tests. The glass forming temperature is 1420°C. As shown in Table 7, the life time of the roll material of the present invention until it is discarded is much longer than that of the comparative material and the conventional material. [Effects of the Invention] As explained above, the glass forming roll material according to the present invention suppresses coarsening of crystal grains by reducing the amount of Cr in the 13% Cr roll material and adding Nb. It enables high-temperature quenching, increases high-temperature strength and softening resistance, suppresses the occurrence of heat cracks, and significantly extends the life of the roll.
第１図は、本発明のロール材Ａと従来材Ｆを７００℃に
各時間保持した後の硬さの変化を示す図凋し侍ｖＦ闇
（Ｈｒ）Figure 1 is a diagram showing changes in hardness of roll material A of the present invention and conventional material F after being held at 700°C for various times.
Claims (1)
Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ８〜１１．５％、Ｗ、Ｍｏの一
種または二種を１／２Ｗ＋Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ０．
１〜１％、Ｎｂ０．０１〜０．５０％を含み、残部Ｆｅ
および不可避的不純物からなることを特徴とするガラス
成形用ロール材。 ２ 重量％でＣ０．１〜０．３％、Ｓｉ０．１〜３％、
Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ８〜１１．５％、Ｗ、Ｍｏの一
種または二種を１／２Ｗ＋Ｍｏで０．５〜２％、Ｖ０．
１〜１％、Ｎｂ０．０１〜０．５０％およびＣｏ０．１
〜８％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とするガラス成形用ロール材。 ３ 重量％でＣ０．１〜０．３％、Ｓｉ０．１〜３％、
Ｍｎ１．５％以下、Ｎｉ１．５％以下、Ｃｒ８〜１１．
５％、Ｗ、Ｍｏの一種または二種を１／２Ｗ＋Ｍｏで０
．５〜２％、Ｖ０．１〜１％、Ｎｂ０．０１〜０．５０
％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とするガラス成形用ロール材。 ４ 重量％でＣ０．１〜０．３％、Ｓｉ０．１〜３％、
Ｍｎ１．５％以下、Ｎｉ１．５％以下、Ｃｒ８〜１１．
５％、Ｗ、Ｍｏの一種または二種を１／２Ｗ＋Ｍｏで０
．５〜２％、Ｖ０．１〜１％、Ｎｂ０．０１〜０．５０
％およびＣｏ０．１〜８％を含み、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなることを特徴とするガラス成形用ロー
ル材。[Claims] 1% by weight: C0.1-0.3%, Si0.1-3%,
Mn 1.5% or less, Cr 8-11.5%, one or both of W and Mo in 1/2W+Mo 0.5-2%, V0.
1-1%, Nb 0.01-0.50%, balance Fe
and unavoidable impurities. 2% by weight: C0.1-0.3%, Si0.1-3%,
Mn 1.5% or less, Cr 8-11.5%, one or both of W and Mo in 1/2W+Mo 0.5-2%, V0.
1-1%, Nb0.01-0.50% and Co0.1
A roll material for glass forming, characterized in that it contains Fe at a content of ~8%, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities. 3% by weight: C0.1-0.3%, Si0.1-3%,
Mn 1.5% or less, Ni 1.5% or less, Cr8-11.
5%, W, one or both of Mo at 1/2W+Mo 0
．． 5-2%, V0.1-1%, Nb0.01-0.50
%, with the remainder consisting of Fe and unavoidable impurities. 4% by weight: C0.1-0.3%, Si0.1-3%,
Mn 1.5% or less, Ni 1.5% or less, Cr8-11.
5%, W, one or both of Mo at 1/2W+Mo 0
．． 5-2%, V0.1-1%, Nb0.01-0.50
% and 0.1 to 8% of Co, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33916689A JP2883135B2 (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Roll material for glass forming |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33916689A JP2883135B2 (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Roll material for glass forming |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH03199346A true JPH03199346A (en) | 1991-08-30 |
| JP2883135B2 JP2883135B2 (en) | 1999-04-19 |
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ID=18324866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33916689A Expired - Fee Related JP2883135B2 (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Roll material for glass forming |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2883135B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016052966A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 日本電気硝子株式会社 | Molding roll, and plate glass manufacturing method |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP33916689A patent/JP2883135B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2016052966A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 日本電気硝子株式会社 | Molding roll, and plate glass manufacturing method |
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| JP2883135B2 (en) | 1999-04-19 |
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