JPH04141553A

JPH04141553A - 熱間圧延用複合ロール

Info

Publication number: JPH04141553A
Application number: JP26339090A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hattori; 敏幸服部; Masahiko Oshima; 昌彦大島
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-05-15
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JP2981915B2

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、熱間圧延用複合ロールに関し、特に耐ヒート
クラツク性の向上した熱間圧延用複合ロールに関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来か
ら一般に熱間圧延用の作業ロールとしては、遠心鋳造法
により製造した鋳鉄製のロールが広く用いられている。

近年、このような熱間圧延用ロールには、耐摩耗性、耐
ヒートクラツク性等の向上の要求がますます高まってい
る。

しかしながら従来の遠心鋳造ロールでは、外層材の重力
偏析の抑制等のために、外層材の化学組成に制約がある
。従って、耐摩耗性及び耐ヒートクラツク性がともに十
分に高い化学組成とすることができないという問題があ
る。

そこで、本発明者らは、外層材の化学組成の制約が少な
い新しいロールの製造方法として、鋼材からなる芯材の
周囲に高周波コイルを用いて連続的に外層を形成するい
わゆる連続肉盛鋳造法によるものを提案した（特開昭６
１−６０２５６号、特願昭６３−５０２７０２号）。こ
のような製造方法の開発により、硬質の炭化物を形成す
るＶ、Ｗ、Ｍｏ等の元素を外層材に多量に添加できるよ
うになり、従来の遠心鋳造ロールと比較して耐摩耗性及
び耐ヒートクラツク性の向上したロールの製造が可能と
なったのである。

しかしながら熱間圧延においては、熱的負荷の増大をと
もなうため、このようなロールにおいても耐ヒートクラ
ツク性は必ずしも十分に満足されるものではない。

そこで本発明者らは、耐ヒートクラツク性の向上とロー
ル組織について検討した結果、上記熱間圧延用複合ロー
ルのヒートクラックはロール材のミクロ組織と密接な関
係があり、これを改善、制御することにより、耐ヒート
クラツク性を向上できることを見出した。

したがって本発明の目的は、耐摩耗性が良好であるとと
もに、耐ヒートクラツク性の向上した熱間圧延用複合ロ
ールを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、熱間圧
延用複合ロールの外層の組織中に非粒状、特に網目状に
生成する炭化物が多く存在すると、熱応力によりこの炭
化物の部位に優先的に微細なりラックが発生するが、こ
のクラックはロールの表面付近にとどまり、深部にまで
進展しないことを見出し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の熱間圧延用複合ロールは、面積比て
、粒状炭化物５〜３０％と、非粒状炭化物６％以上とを
含有する組織からなり、かつ基地の硬さがビッカース硬
さ（Ｈｖ）で５５０以上の外層材と、鋼製の芯材とから
なることを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明において粒状炭化物とは、ＭＣ，ＭａＣ＊等で表
される炭化物のことである。前記粒状炭化物は一般に高
い硬度を有する。外層材中上記粒状炭化物の含有量は面
積率で５〜３０％である。粒状炭化物の含有量が５％未
満では十分な耐摩耗性向上の効果がなく、３０％を超え
ると均一に分散するのが困難となる。

また本発明において、非粒状炭化物とは、ＬｓＣａｋＡ
ｔＣｓ、ＭＩＣ、ＬＣ等で表される共晶炭化物が成長す
ることにより形成される非粒状組織のことである。外層
材中の上記非粒状炭化物の含有量は、面積率で６％以上
である。非粒状炭化物の含有量が６％未満では、熱応力
により生じたクラックの分散か不十分であり、ロール内
部にまで深く進展し、耐ヒートクラツク性か低下する。

また基地の硬さはビッカース硬さ　（）Ｉｖ）で、５５
０以上である。基地のビッカース硬さが５５０未満であ
ると耐摩耗性が低下する。

粒状炭化物及び非粒状炭化物を上述の面積率で含有する
組織を有し、上記ビッカース硬さを育するには、具体的
には以下の組成の材質を外層とするのが好ましい。すな
わちその外層の化学成分はＣ１，０〜４．０重量％、Ｓ
ｉ　３．０重量％以下、Ｍｎ　１．５重量％以下、Ｃｒ
２〜１０重量％、Ｍｏ９重量％以下、Ｗ２０重量％以下
、７２〜１５重量％、Ｐ　０．０８重量％以下、３０．
０６重量％以下、８５００ｐｐｍ以上、残部Ｆｅ及び不
純物元素からなる。

熱間圧延用複合ロールの外層の化学成分の限定理由は以
下の通りである。

Ｃは耐摩耗性向上のための炭化物の形成に必要である。

その量が１．０重量％未満の場合、晶出炭化物量が少な
く、耐摩耗性の点で十分でない。

方Ｃが４．０重量％を超えると炭化物量か過剰になり、
材質が脆化する。

Ｓｉは脱酸剤として必要な元素である゛。また溶湯の流
動性を保つためにも必要である。その量が３゜０重量％
を超えると脆化しやすくなり不都合である。

Ｍｎは脱酸作用とともに不純物であるＳをＭｎＳとして
固定する作用がある。その量が１．５重量％を超えると
残留オーステナイトが生じやすくなり、安定して十分な
硬さを維持できない。

Ｃｒは２重量％未満では焼入れ性に劣り、また耐ヒート
クラツク性に有効な非粒状炭化物が十分でない。１０重
量％を超えるとクロム系炭化物が過多となるため不都合
である。すなわちＣｒ系炭化物例えばＭ２１Ｃ＠はＭＣ
，Ｍ４Ｃ，、Ｍ、Ｃと比較して硬さが低く、耐摩耗性を
低下させる。

Ｍｏは焼入れ性と高温硬さを得るために必要であるが、
９重量％を超えるとＣとＶとＭｏとのバランスにおいて
Ｍ、Ｃ系炭化物か増加しすぎ、靭性および１肌あれ性の
点て好ましくないので、Ｍｏ含有量の上限は９重量％で
ある。

Ｗは高温硬さの維持の点て必要であるか、２０重量％を
超えるとＭ、Ｃ系炭化物か増加して靭性の点て好ましく
ないので、上限を２０重量％とする。

■は耐摩耗性の向上に効果のあるＭＣ系炭化物を形成す
るための必須元素である。従って２重量％未満では十分
な効果がなく、また１５重量％より多いと、溶湯の酸化
が激しくなり、大気中での溶解が困難になって（る。

上記元素以外、鉄基合金は不純物を除いて実質的に鉄か
らなる。不純物として主なものはＰ及びＳであるが、Ｐ
は脆化防止のため０．０８重量％以下であり、Ｓは同様
に０．０６重量％以下であるのがよい。

さらに外層材中には微量のＢが含まれる。Ｂは基地中の
非粒状炭化物の生成を助長し、また鋼の深部までその硬
度を増す作用を有する。このため非粒状炭化物に沿って
、マイクロクラックか分散され、しかもロール深部まで
硬度が向上しているので、クラックがロールの深くにま
で進展するのが抑制される。このような効果を得るため
にはＢの濃度は５００ｐｐｍ以上は必要である。Ｂの濃
度が５００ｐｐｍ未満の場合には基地中に非粒状炭化物
が十分に生成されないため、ヒートクラックかロールの
深部にまで進展しやすくなる。

本発明の熱間圧延用複合ロールの外層には、上記各成分
の他に必要に応じてＮｉ、　Ｃｏ５Ｎｂを添加すること
ができる。

Ｎｉは焼入れ性を向上させる作用を有する。このため、
特に大型ロールのような焼入れ速度を速くできないもの
には添加するのが好ましい。しかしその含有量が５重量
％を超えると、オーステナイトが安定化しすぎ、熱処理
後の残留オーステナイトが過多となり、十分な硬さが得
られない。

Ｃｏは、材質の靭性を向上させ、かつ熱間硬さを向上さ
せる作用がある。従ってＣｏを添加することにより耐摩
耗性の向上をはかることができる。上記向上効果はその
含有量が５重量％で、はぼ飽和することから、その上限
は５重量％である。

ＮｂはＶと同様に粒状炭化物を形成する。さらに粒状炭
化物であるＭＣ炭化物を微細にする作用を育する。これ
により、耐摩耗性を改善する。しかしその含有量か５重
量％を超えると溶湯の酸化か激しくなり、大気中での溶
解、鋳造か困難になる。

本発明の熱間圧延用複合ロールの芯材には鋳鋼や鍛鋼等
の鋼材を用いるが、この組成は一般的に用いられている
もので良く、特に制限されない。

上述の組成の外層と、鋼製の芯材とからなる熱間圧延用
複合ロールを製造するには、通常の連続肉盛鋳造法によ
り、芯材のまわりに外層を形成した後、加工すればよい
が、本発明のようにＢの含有量を５００ｐｐｍ以上とす
るためには、肉盛前の芯材表面の被覆及び外層用溶湯表
面の被覆に使用するフラックスとして、Ｂ又はＢ化合物
を含むものを使用するのが好ましい。

上記フラックスとしては、例えばＳｔＬ、ＮａｚＯ及び
／又はに２０　、Ｂ、０．その他アルカリ金属、アルカ
リ土類金属の酸化物、ハロゲン化物等からなるものを用
いればよい。

このようなフラックスを用いれば、フラックス中に存在
するＢか外層用溶湯に拡散するために、外層内にＢが多
量に含まれることになり好ましい。

〔作用〕

本発明の熱間圧延用複合ロールは、耐ヒートクラック性
が向上している。このような効果が得られる理由は、外
層の基地がその深部まで十分に硬化しているうえ、熱負
荷により微細なりラックが生じても、非粒状炭化物に沿
って、分散されるので、クラックがロール深部にまで進
展することがないためと思われる。

また、本発明の熱間圧延用複合ロールは、耐摩耗性も良
好であるが、これは外層の基地においてＶＣ等の粒状炭
化物の量の減少を防止し、かつ基地の硬さもある程度以
上であるためと考えられる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１及び比較例１第１表に示す組成の素材を鋳造し、熱処理を施し、後述
する試験用の試験片（直径３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ）を
作製した。

また比較のためにＢ含有量か５００ｐｐｍ未満の試験片
を実施例１と同様にして作製した（比較例１）。

これらの試験片の片方の端面を７００℃のソルトバスと
、３０°Ｃの水とに交互に浸漬する操作を５回繰り返し
た後、ロールを縦方向に切断し、表面に生じたヒートク
ラックの深さを測定した。

結果を、粒状炭化物及び非粒状炭化物の面積率とともに
第１表に合わせて示す。

なお、ヒートクラックの深さは上記測定値の５回の平均
で表した値である。

第１表より実施例１のロールのヒートクラックの深さは
、比較例１のロールの約半分であり、本発明のロールは
、ヒートクラックが発生しても深部にまで進展しないこ
とが示された。

〔発明の効果〕

本発明の熱間圧延用複合ロールは、その外層材が非粒状
炭化物を所定量以上含有している。このため熱的負荷に
より、クラックが発生しても、それがロールの深部にま
で進展するのが抑制されている。

これにより、耐ヒートクラツク性の向上した熱間圧延用
複合ロールとなっている。またＶＣ系の硬質炭化物を含
有しているので、耐摩耗性も良好である。

このため、熱間圧延用ロールの寿命が長くなり、しかも
、ロールの破損等も極めておこりにくくなっている。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）面積比で、粒状炭化物５〜３０％と、非粒状炭化
物６％以上とを含有する組織からなり、かつ基地の硬さ
がビッカース硬さ（Ｈｖ）５５０以上の外層材と、鋼製
の芯材とからなることを特徴とする熱間圧延用複合ロー
ル。
（２）請求項１に記載の熱間圧延用複合ロールにおいて
、前記外層の化学成分がＣ１．０〜４．０重量％、Ｓｉ
３．０重量％以下、Ｍｎ１．５重量％以下、Ｃｒ２〜１
０重量％、Ｍｏ９重量％以下、Ｗ２０重量％以下、Ｖ２
〜１５重量％、Ｐ０．０８重量％以下、Ｓ０．０６重量
％以下、Ｂ５００ｐｐｍ以上、残部Ｆｅ及び不純物元素
からなることを特徴とする熱間圧延用複合ロール。
（３）請求項１又は２に記載の熱間圧延用複合ロールに
おいて、前記外層がＮｉを５．０重量％以下含有するこ
とを特徴とする熱間圧延用複合ロール。
（４）請求項１乃至３のいずれかに記載の熱間圧延用複
合ロールにおいて、前記外層がＣｏを５．０重量％以下
含有することを特徴とする熱間圧延用複合ロール。
（５）請求項１乃至４のいずれかに記載の熱間圧延用複
合ロールにおいて、前記外層がＮｂを５．０重量％以下
含有することを特徴とする熱間圧延用複合ロール。