JPH0353043A

JPH0353043A - 耐クラック性および耐スリップ性に優れた高クロム鋳鉄ロール材

Info

Publication number: JPH0353043A
Application number: JP19021689A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Takeru Morikawa; 長森川; Noburou Maeie; 前家　信朗
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1991-03-07
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0776408B2

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、従来アダマイトロールが用いられて
いたが、近年、熱間圧延鋼板の高品質化、薄ゲージ化お
よび特殊鋼圧延比率の増加等に対応して、圧延使用層た
る外層に耐摩耗性に優れた高クロムロール材が適用され
た複合ロールが用いられている。

（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：１０〜３０−ｔ％を含み、組織中に高硬度
のＭ？Ｃ３型のクロムカーバイドが多量に生成したもの
であり、耐摩耗性に優れているが、耐スリンプ性や耐ク
ラック性に劣るという問題がある。特に、耐タラック性
不足に起因する重大な事故に、所謂、欠け落ち事故があ
る。該欠け落ち事故は、圧延中にロール表面から幅およ
び長さが数叩、深さが約１ｍｍ程度の小片が剥離するも
のである。この様な事故が起ると、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。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、優れた
耐スリップ性および耐クラック性を有する高クロム鋳鉄
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高クロム鋳
鉄ロール材は、化学組威が重量％でＣ：１．３〜２．０
％、　Ｃｒ　：　　１１　〜１９％Ｓｉ　：　　０．３
〜１．５％、　Ｍｏ　：　　０．８〜３．０％Ｍｎ　：
　　０．３−１．５％、Ｎｉ：０．５〜２．４％、残部実質的にＦｅからなることを発明の構或とするもの
である。

さらに、上記組或のロール材のＦｅの一部に代えて、Ｔ
ｉ　：　Ｏ．ｌ＝１．０重景％、または、Ｎｂ：０．１
〜１．０重量％を含有するとよい。

（作　　用）本発明の高クロム鋳鉄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　：　１．３〜２．０％ＣはＣｒあるいはＭｏと結びついてカーバイドを形威す
る。本発明ではｃｌを従来の高クロム鋳鉄材より減少さ
せ、組織中のカーバイド量を抑えると共に靭性を有する
Ｍ２３Ｃ＆型炭化物を安定に晶出させるために、上記範
囲で含有される。すなわち、１．３％未満ではカーバイ
ド量が過少となり耐摩耗性が不足し、２．０％を越える
とカーハイド量が過多となりかつ高硬度のＭ．Ｃ．型炭
化物が晶出して耐クラック性および耐スリップ性が劣化
する。

Ｓｉ：０．３〜１．５％Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、０．３％
以上必要である。しかし、１．５％を越えると基地の跪
化を招来する。

Ｍｎ　：　　０．３〜１．５％Ｍｎは溶湯の脱酸および脱硫のため０．３％以上必要で
ある。しかし、１．５％を越えると機械的性質、特に靭
性の劣化が著しい。

Ｎｉ　　：　　０．５〜２．４％Ｎｉは炭化物を生或せずに基地に固溶して基地の強度を
向上させると共に焼入硬化性も向上させる。

０．５％未満では基地強化が十分でない。一方、２．４
％を越えてでも５％程度までは基地強化効果は認められ
るが、製造コストが高くつく欠点がある．また、多量に
添加すると残留オーステナイトが安定になり、後の熱処
理において硬度調整が困難になり易い。

Ｃｒ　：　　１１　〜１９％Ｃｒは主としてＬ３Ｃ６型のカーバイドを適量形威させ
るために添加する。１１％未満では生成するＣｒカーバ
イド量が過少となり、耐摩耗性が劣化する。

一方、１９％を越えて含有されると、生戊するＣｒカ−
バイド量が過多となり、本発明の目的である耐クラック
性向上を阻害する。

Ｍｏ　：　　０．８〜３．０％ＭｏはＦｅ，Ｃｒなどと同じく炭化物を形戒すると共に
、焼戻し軟化抵抗を高めるのに有効である。０．８％未
満では上記のような効果がなく、一方３．０％を越えて
含有されると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。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、上記戒分の他に、Ｔ
ｉまたはＮｂを下記の範囲で含有させることもできる。

Ｔｉ：０．１〜１．０％ＴｉはＭｏ炭化物の約２倍の硬度を有する高硬度炭化物
を形成し、耐摩耗性向上の効果がある。また、Ｍｏと同
様に焼戻し軟化抵抗を高めるのにも有効である。０．１
％未満では上記のような効果がなく、一方、１．０％を
越えるとロール外層として遠心力鋳造によって製作する
際に、比重の違いから偏析を生ずるようになり、好まし
くない。

Ｎｂ：　　ｏ．ｔ〜１．０％Ｎｂは鋳造組織を微細緻密化して基地を強化すると共に
焼戻し軟化抵抗性も向上する。０．１％未満では上記の
効果が認められず、一方１％を越えると製造コストが高
くなる。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は以上の戒分のはかＦｅ
および不純物で形威される。尚、Ｐ，　　Ｓはいずれも
材質を脆くするので少ない程望ましく、Ｐ：０．０８％
未満、Ｓ：０．０６％未満に止めておくのがよい。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、特にＣ含有量を抑え
ることによって、生戊するカーバイド量を耐摩耗性を損
なわない範囲で低く抑えると共に靭性を有するＭｔｚＣ
ｈ型炭化物を晶出させる。そして、該炭化物をＮｉによ
って固溶強化された基地組織で支える組織どしたところ
に特色があり、これによって耐摩耗性を維持しつつ耐ク
ラック性および耐スリップ性を向上させたものである。

また、上記組織にＴｉを積極的に添加して、靭性を有す
るＭｚ３Ｃｂ型炭化物の他に、高硬度のＴｉ炭化物を形
威し、前記両炭化物を上記Ｎｉで固溶強化された組織で
支える組織とすることもできる。これによって、特に耐
摩耗性を向上することができる。

あるいは、前記組織にＮｂを積極的に添加して、基地組
織を微細緻密化し、基地組織のより一層の強化を図るこ
ともできる。これによって、前記１’ｌｚｓＣ６型炭化
物をより強固な基地組織で支える組織とし、耐摩耗性を
維持しつつ特に耐クラック性を向上させることができる
。

（実施例）以上説明した高クロム鋳鉄ロール材は、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璽れる。

＼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靜置鋳型を構或し、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。

代、外層と内層との溶着に際して、外層から内面へのＣ
ｒ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、次の熱処理が施され
る。まず、Ａ，点以上の高温に加熱保持してオーステナ
イト中に固溶しているＣｒ，　Ｃを二次炭化物として析
出させオーステナイト中のＣｒ，　Ｃ濃度を下げ、後の
冷却（焼入れ）過程で変態しやすいオーステナイトに変
える、所謂、オーステナイ１〜の不安定化熱処理を行う
。そして、焼入れ処理によってオーステナイトを変態さ
せてマルテンサイト化し、引き続き、熱的に安定した組
織にすると共に変態時に発生する残留応力を低減するた
め、４００〜６００゜Ｃの温度で焼戻し熱処理を行う。

上記熱処理を施すことによって、ロール外層にＨｓ７５
〜８５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
バスロール、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。

次に本発明の高クロム鋳鉄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。

〈実施例Ａ〉（１）外層材溶湯として第１表に示す高クロム鋳鉄を用
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１００Ｉｌｌｌ分鋳込んだ。この際、前記金型
内面にはレジンサンドから成る塗型剤を厚さ：３１１１
１塗布しており、該金型の回転数はＧＮαで１４０、注
湯温度は全て１５１０　’Ｃであった。

第１表（２）外層鋳造開始から２０〜２２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或した。その内部に
軸芯材溶湯として第２表に示すダクタイノレ鋳鉄溶湯を
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。

次　　　　　　　葉第２表住Ｄ単位、重量％．残部実質的にＦｅ（３）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、それぞれ第３表に示す熱処理を施した。

第３表（４）仕上加工後、製品の外層は第４表の通りであった。

第４表（５）上記各ロールを実際のホットストリップミル仕上
前段スタンドに設置して圧延に供した。

各ロールの圧延成績を、ロール外層が１　ｍｍ摩耗する
間の被圧延材の通過Ｔｏｎ数として第５表に示す。

第５表第５表より、本実施例の各ロールの耐摩耗性は、いずれ
も従来例より向上していることが確認された。

また、従来例のロールは、ロール表面において欠け落ち
事故の原因となる微細クラックのピッチが平均０．５　
ｙｔｍであったのに対し、本実施例のロールでは微細ク
ラックのピッチは実施例Ａ１、実施例Ａ−２および実施
例Ａ−３共平均１ｍｍであった。この事は、該ロールが
ヒートサイクルに対して鈍感である事を示し、耐クラッ
ク性に対して有利であることがわかる。

当然本ロールの使用結果として欠け落ち事故がなかった
ことはいうまでもない。また、耐スリップ性（かみ込み
性）および耐肌荒性についても従来例のロールに比べて
向上が認められた。

く実施例Ｂ〉（１）実施例Ａと同様の条件で、第６表に示す実施例Ｂ
−１、実施例Ｂ−２および実施例Ｂ−３から或る外層材
溶湯を遠心力鋳造用金型に鋳込厚さ１００閣で鋳込んだ
。外層の鋳込開始から約１４分後、外層の内周面側の一
部が未凝固状態のとき、該外層の内周面に各々第６表に
示す中間材溶湯を鋳込厚さ２５ｍに鋳込んだ。

（２）外層鋳造開始から約３０分後、外層および中間層
は完全に凝固した。その後、外層および中間層を内有し
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
構或した。その内部に軸心材溶湯として各々第６表に示
すダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込んで完全に満した後、上部
を押湯保温材でカバーした。

次　　　　　　　葉（３）鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、それぞれ第７表に示す熱処理を施した。

第７表（４）仕上加工後の製品ロールの外層および中間層の厚さと、外層の表面硬度は第８表の通りであった。

第８表また、各ロールの中間層および内層において、外層から
のＣｒの混入、拡散によるＣｒ含有量の増加が認められ
た。これを第９表に示した。

第９表（注）単位、重量％（５）前記各ロールから、各層の境界面が軸方向に対し
て４５度となるようにして丸棒試験片を採取して圧縮強
度を調べた．その結果を第ｌＯ表に示す。

第１０表比較のために、前記各外層溶湯と内層溶湯を用いて、両
者を直接溶着した２層複合ロールを鋳造したが、この場
合の外層と内層との境界部の４５度方向の圧縮強度はい
ずれも１２０　ｋｇ　／　ｔｏｎ　”程度であり、前記
実施例の圧縮強度に比べて相当低い値であった。

また、前記強度試験の際、本実施例では両者共外層・内
層の直接溶着で認められた境界の脆化に起因する境界部
での滑り減少は全く認められなかった。

（発明の効果〉本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、Ｃ含有量を抑えると
共にＮｉを添加したことによって、生成するカーバイド
量を抑えると同時に、靭性を有するＬ！Ｃ＆型炭化物を
晶出させ、該炭化物を強固な基地組織で支える組織とす
ることができた。このため、耐摩耗性を維持しつつ耐ク
ラック性が向上し、欠け落ち事故の発生が防止された。

また、カーバイド量を抑えたのでロールと圧延材の間の
摩擦係数が上昇し、耐スリップ性が向上した。さらに、
基地組織が強化されたので耐塑性流動性も向上し、耐肌
荒性が向上した。

また、Ｔｉを積極的に添加することによって、靭性を有
するＭｚ３Ｃｈ型炭化物と共に高硬度のＴｉ炭化物を晶
出させ、両炭化物を強固な基地組織で支える組織とする
ことができた。このため、上述の効果に加えて特に耐摩
耗性を向上することができた。

あるいは、Ｎｂを積極的に添加することによって、基地
組織を微細緻密化し、基地組織のより一層の強化を図り
、前記ＦＩｚｚＣｂ型炭化物をより強固な基地組織で支
える組織とすることができた。このため、上述の効果に
加えて、特に耐クラック性および耐肌荒性を向上するこ
とができた。

従って、本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、従来の優れ
た耐摩耗性を維持あるいは向上しつつ、優れた耐クラッ
ク性および耐スリップ性を兼備させることができた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学組成が重量％でＣ：１．３〜２．０％、Ｃｒ：１１〜１９％Ｓｉ：０．
３〜１．５％、Ｍｏ：０．８〜３．０％Ｍｎ：０．３〜
１．５％、Ｎｉ：０．５〜２．４％、残部実質的にＦｅから成ることを特徴とする耐クラック
性および耐スリップ性に優れた高クロム鋳鉄ロール材。
（２）請求項（１）記載のロール材のＦｅの一部に代え
てＴｉ：０．１〜１．０重量％を含有することを特徴と
する耐クラック性および耐スリップ性に優れた高クロム
鋳鉄ロール材。
（３）請求項（１）記載のロール材のＦｅの一部に代え
てＮｂ：０．１〜１．０重量％を含有することを特徴と
する耐クラック性および耐スリップ性に優れた高クロム
鋳鉄ロール材。