JPH076029B2 - High chrome roll material with crystallized graphite - Google Patents

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
ルの圧延使用層たる外層材に係り、優れた耐摩耗性と耐
焼付性とを兼備せしめたロール材に関する。Description: (Industrial field of application) The present invention mainly relates to an outer layer material that is a layer used for rolling of a composite roll for rolling that is subjected to hot rolling, and has excellent wear resistance and seizure resistance. It relates to a roll material that has been combined.

（従来の技術） 高クロムロール材は、冶金学的にはその基地組織中に微
細な高硬度炭化物を含んでおり、耐摩耗性に優れるのが
特長である。かかる高クロムロール材によって圧延用ロ
ールの外層（圧延使用層）が形成された複合ロールは、
熱間圧延用ロール特にホットストリップミル仕上列前段
ワークロールとして用いられている。(Prior Art) A high chromium roll material has a feature that it has excellent wear resistance because metallurgically contains fine high hardness carbide in its matrix structure. The composite roll in which the outer layer (rolling use layer) of the rolling roll is formed by such a high chrome roll material,
It is used as a hot rolling roll, especially as a hot strip mill finishing row front stage work roll.

しかし、高クロムロール材は熱伝導性に劣り、耐焼付性
に難があった。However, the high chromium roll material is inferior in thermal conductivity and has a difficulty in seizure resistance.

そこで、本発明者は、特公昭61−16415号において開示
した通り、高クロムロール材として組織中に黒鉛を晶出
せしめたロール材を提案した。このロール材は、耐摩耗
性と耐焼付性とを兼備しており、圧延性能の向上に寄与
することができた。Therefore, the present inventor has proposed a roll material in which graphite is crystallized in the structure as a high chromium roll material, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-16415. This roll material has both abrasion resistance and seizure resistance, and was able to contribute to the improvement of rolling performance.

（発明が解決しようとする問題点） 上記黒鉛が晶出した高クロムロール材は、耐摩耗性と耐
焼付性のみならず、強靭性も有しておりロール材として
好適なものであるが、カーバイドが従来から熱間圧延用
ロール材として使用されているグレンロール材や高合金
ダクタイル材に比べて小さく耐摩耗性の点で改善の余地
があり、更には耐焼付性向上の要求も強い。(Problems to be solved by the invention) The high chrome roll material in which the above graphite is crystallized is suitable not only for wear resistance and seizure resistance but also for toughness as a roll material, Carbide is smaller than grain roll materials and high alloy ductile materials that have been conventionally used as hot rolling materials, and there is room for improvement in terms of wear resistance, and there is a strong demand for improved seizure resistance.

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、従来に増
さる優れた耐摩耗性と耐焼付性とを備えた黒鉛が晶出し
た高クロムロール材を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high chromium roll material in which graphite is crystallized, which is more excellent in wear resistance and seizure resistance than ever before.

（問題点を解決するための手段） 叙上の目的を達成するためになされた本発明のロール材
は、化学組成が重量％で、 C:2.8〜3.6％、Ni:4.5〜10％ Si:2.5〜4.0％、Cr:5〜10％ Mn:0.5〜1.5％、Mo:1.7〜3.0％ P:0.15〜0.5％ S:0.08％以下 残部実質的にFeからなり、組織中に黒鉛が晶出している
ことを構成するものである。(Means for Solving Problems) The roll material of the present invention made to achieve the above object has a chemical composition of wt%, C: 2.8 to 3.6%, Ni: 4.5 to 10% Si: 2.5-4.0%, Cr: 5-10% Mn: 0.5-1.5%, Mo: 1.7-3.0% P: 0.15-0.5% S: 0.08% or less The balance consists essentially of Fe, and graphite crystallizes in the structure. It is what constitutes a thing.

（作用及び実施例） 以下、本発明のロール材の成分限定理由について述べる
と共に、複合ロールへの適用について言及する。(Operations and Examples) Hereinafter, the reasons for limiting the components of the roll material of the present invention will be described and the application to the composite roll will be mentioned.

本発明の黒鉛晶出高クロムロール材の化学組成（単位重
量％）は、以下の理由により限定される。The chemical composition (unit weight%) of the graphite crystallized high chromium roll material of the present invention is limited for the following reasons.

C:2.8〜3.6％ ＣはCrと結合してクロムカーバイドを、またMoと結合し
てMoCを形成するほか、後述するSi,Niの黒鉛化生成元素
により微細な黒鉛を晶出する。2.8％未満ではクロムカ
ーバイド,Mo₂Cが減少すると共に黒鉛の晶出もなくな
り、目的とする黒鉛晶出の高クロム鋳鉄が得られず、一
方、3.6％を越えるとCr10％,Mo3.0％以下にに抑えられ
ているため過飽和の炭素が高いSi,Ni含有量のため黒鉛
化し、黒鉛晶出量が過剰となって耐摩耗性が劣化する。C: 2.8 to 3.6% C combines with Cr to form chromium carbide, and also combines with Mo to form MoC, and crystallizes fine graphite due to the graphitization-forming elements of Si and Ni described later. If it is less than 2.8%, chromium carbide and Mo ₂ C decrease and the crystallization of graphite also disappears, and the desired high-chromium cast iron with graphite crystallization cannot be obtained, while if it exceeds 3.6%, Cr 10%, Mo 3.0% Since it is suppressed to the following level, the supersaturated carbon is graphitized due to the high Si and Ni contents, and the graphite crystallization amount becomes excessive, resulting in deterioration of wear resistance.

Si:2.5〜4.0％ Siは高クロム材質に黒鉛を晶出させるために必要であ
る。2.5％未満ではこの効果がほとんど期待できず、一
方、4.0％を越えると黒鉛の晶出が過多となり、耐摩耗
性が劣化する。尚、黒鉛を有効に晶出させるには、鋳込
前のSi量を上記成分範囲よりも低目にしておいて、鋳込
時に接種を行い、最終製品の成分で上記範囲内に調整す
ることが好ましい。Si: 2.5-4.0% Si is necessary to crystallize graphite in high chromium materials. If it is less than 2.5%, this effect can hardly be expected. On the other hand, if it exceeds 4.0%, crystallization of graphite becomes excessive and wear resistance deteriorates. In order to effectively crystallize graphite, keep the amount of Si before casting lower than the above range of ingredients, inoculate during casting, and adjust the ingredients of the final product within the above range. Is preferred.

Mn:0.5〜1.5％ Mnは溶湯の脱酸のためにSiと共に積極的に添加される。
Mn0.5％未満ではこの効果が不足し、1.5％を越えると機
械的性質に靱性の点で劣化が著しくなるためである。Mn: 0.5-1.5% Mn is positively added together with Si for deoxidation of the molten metal.
If Mn is less than 0.5%, this effect is insufficient, and if it exceeds 1.5%, the mechanical properties are significantly deteriorated in terms of toughness.

P:0.15〜0.5％ ＰはFe₃Pを形成し耐摩耗性の向上に寄与する。0.15％未
満ではその効果が期待できず、0.5％を越えると材質の
脆化が著しい。P: 0.15-0.5% P forms Fe ₃ P and contributes to improvement of wear resistance. If it is less than 0.15%, the effect cannot be expected, and if it exceeds 0.5%, the material becomes brittle.

S:0.08％以下 Ｓは材質の脆化の原因となるため、少ないほど望まし
く、上限を0.08％とする。S: 0.08% or less Since S causes embrittlement of the material, it is preferable that the content is small, and the upper limit is 0.08%.

Ni:4.5〜10％ Niは基地組織の改良と黒鉛晶出の目的で積極的に含有さ
れる。しかしてNi4.5％未満では黒鉛の晶出がみられ
ず、一方10％を越えるとSiの場合と同様黒鉛過多とな
り、同時に残留オーステナイトが増加して後の組織安定
化熱処理によってもオーステナイトが安定で使用時に耐
肌荒性の面で問題となるためである。Ni: 4.5-10% Ni is positively contained for the purpose of improving the matrix structure and crystallization of graphite. However, if the Ni content is less than 4.5%, no crystallization of graphite is observed, while if it exceeds 10%, too much graphite is present as in the case of Si, and at the same time the retained austenite increases and the austenite is stabilized by the subsequent heat treatment for stabilizing the structure. This is because there is a problem in terms of resistance to rough skin during use.

Cr:5〜10％ CrはＣと結合してCr炭化物を形成するが、５％未満では
炭化物が少なく耐摩耗性の点で劣り、一方10％を越える
と、上記Ni,Siの成分範囲によっても黒鉛の晶出が得ら
れないためである。Cr: 5-10% Cr combines with C to form Cr carbide, but if it is less than 5%, the amount of carbide is small and the wear resistance is inferior. This is because the crystallization of graphite cannot be obtained.

Mo:1.7〜3.0％ MoはＣと結合してMo₂Cを形成し、耐摩耗性の向上に寄与
する。この効果を発揮させるためには1.7％以上必要で
ある。しかし、3.0％を越えるとその効果は飽和し、更
に白銑化傾向を強めるため黒鉛の晶出が困難になる。Mo: 1.7 to 3.0% Mo combines with C to form Mo ₂ C, which contributes to improvement of wear resistance. 1.7% or more is required to exert this effect. However, if it exceeds 3.0%, the effect is saturated, and the tendency toward white pig iron is further strengthened, so that crystallization of graphite becomes difficult.

本発明の外殻層は以上の成分のほか残部実質的にFeで形
成されるが、その材質特性を向上させるためにFeに代え
て、下記のNb、Ｖを必要に応じて含有することができ
る。In addition to the above components, the outer shell layer of the present invention is composed of Fe as the balance, and in order to improve the material properties thereof, it may contain the following Nb and V instead of Fe, if necessary. it can.

Nb、V:一種以上の合計が1.0％以下 Nb、Ｖは共に鋳造組織の微細化に効果があり、必要に応
じ単独又は複合で1.0％以下含有される。すなわち、そ
れらが合計量で1.0％以上含まれると、炭素と結びつい
てVC、NbC、Nb₂Cを形成し黒鉛の晶出を妨げると共にコ
スト高となるためである。Nb, V: The total of one or more is 1.0% or less Nb and V are both effective in refining the cast structure, and are contained individually or in a combination of 1.0% or less as necessary. That is, when they are contained in a total amount of 1.0% or more, they combine with carbon to form VC, NbC, and Nb ₂ C, which hinders the crystallization of graphite and increases the cost.

本発明の黒鉛晶出ロール材は、従来（特公昭61−16415
号）のものに比べて特にＰとMoの含有範囲にその特色が
ある。The graphite crystallization roll material of the present invention has been manufactured according to the conventional method (Japanese Patent Publication No. 61-16415).
No.), it has a special feature in the content range of P and Mo.

すなわち、従来の黒鉛晶出ロール材は、高クロム鋳鉄の
組織中にクロムカーバイドと黒鉛とを晶出させることに
より耐摩耗性と耐焼付性とを付与したものであるが、本
発明においては、そのほかに、Ｐを積極的に添加してFe
₃P共晶を組織中に生成させて耐焼付性を大幅に向上させ
ると共に、Moを多量に添加して高硬度のMoCを析出さ
せ、更にMoの過飽和の添加によって基地中にMoを固溶さ
せ、この両者によって耐摩耗性の大幅な向上を達成した
ものである。That is, the conventional graphite crystallization roll material is one that imparts wear resistance and seizure resistance by crystallizing chromium carbide and graphite in the structure of high chromium cast iron, but in the present invention, Besides, P is added positively to Fe
₃ with the P eutectic greatly improve the seizure resistance by generating into the tissue, the addition of Mo in a large amount to precipitate a MoC of high hardness, further solid solution of Mo in the base by the addition of supersaturation of Mo Both of them achieve a great improvement in wear resistance.

尚、Moの多量の添加は白銑化傾向を著しく助長し、黒鉛
の晶出を困難にする。これを回避するためには、C,Siを
高目に添加すると共にSiは鋳込時に接種の形で添加し、
黒鉛の晶出を促す必要がある。Incidentally, the addition of a large amount of Mo remarkably promotes the tendency of white pig iron to make the crystallization of graphite difficult. In order to avoid this, C and Si are added at a higher level and Si is added in the form of inoculation at the time of casting,
It is necessary to promote crystallization of graphite.

以上説明した黒鉛晶出高クロムロール材は、主として圧
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れる。The graphite crystallized high chromium roll material described above is mainly used as a casting material for the outer layer, which is the layer used in the composite roll for rolling. A cast iron material having good properties or a cast steel material such as graphite cast steel is appropriately used.

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静置鋳型を構成し、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、簡更であるので一般的に適用されている。Further, as the method for producing the composite roll, after casting the outer layer by the centrifugal force casting method, the centrifugal force casting mold having the outer layer is erected to form a stationary mold, and the inner layer material molten metal is inside thereof. There is a method in which the outer layer and the inner layer are welded and integrated by pouring the molten metal, and it is generally applied because it is simple.

尚、本発明でいうロール材とは、上記説明した圧延用ロ
ールのみならず圧延付帯設備におけるローラに適用可能
な材質であることを意味する。従って、本発明のロール
材は圧延用ロールの外層材に限らず、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適
用できることは勿論である。The roll material in the present invention means a material that can be applied not only to the above-described rolling roll but also to a roller in an auxiliary equipment for rolling. Therefore, it goes without saying that the roll material of the present invention is not limited to the outer layer material of the rolling roll but can be applied as the outer layer material of the hollow cylindrical roller such as the hot run table roller.

次に本発明の黒鉛晶出高クロムロール材を適用した下記
寸法の複合ロールの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、外層に特公昭61−16415号
のロール材を用いた複合ロールも製造した。Next, a description will be given of a production example of a composite roll having the following dimensions to which the graphite crystallized high chromium roll material of the present invention is applied. still,
For comparison, as a conventional example, a composite roll using the roll material of Japanese Patent Publication No. 61-16415 as the outer layer was also manufactured.

（１） ロール寸法（単位mm） 製品胴径:680φ 胴長:1800 全長:3800 （２）製造方法 外層材溶湯として第１表に示す高クロム鋳鉄溶湯を
用い、これを遠心力鋳造機上で回転する鋳型に1400℃の
鋳込温度で肉厚80mm（鋳込重量2T400kg）分鋳込んだ。(1) Roll size (Unit: mm) Product barrel diameter: 680φ Body length: 1800 Overall length: 3800 (2) Manufacturing method The high chromium cast iron molten metal shown in Table 1 was used as the molten metal for the outer layer, and it was placed on a centrifugal casting machine. A rotating mold was cast at a casting temperature of 1400 ° C for a wall thickness of 80 mm (cast weight 2T400 kg).

外層が完全に凝固した後（鋳込開始から22〜23分
後）、この遠心力鋳造用鋳型を垂直に立てて、第１表に
外層材溶湯と共に示した軸芯材溶湯を鋳型上部から1380
℃で鋳込み、鋳型内を完全に満たした後、上端を押湯保
温材でカバーした。After the outer layer was completely solidified (22 to 23 minutes after the start of casting), the centrifugal casting mold was stood vertically, and the molten core material shown in Table 1 together with the molten outer layer material from the upper part of the mold 1380.
After pouring at 0 ° C to completely fill the inside of the mold, the upper end was covered with a riser heat insulating material.

完全に冷却した後、ロールを鋳型から取出し、組織
安定化熱処理（550×10Hr）と鋳造応力除去のための熱
処理（550℃×10Hr）を行った。After cooling completely, the roll was taken out from the mold, and heat treatment for stabilizing the structure (550 × 10 Hr) and heat treatment for removing casting stress (550 ° C. × 10 Hr) were performed.

（３） 製品組成、機械的性質等 製品ロールの軸芯部の化学組成を第２表に示す。
尚、外層は溶湯組成と同一であるため記載省略する。 (3) Product composition, mechanical properties, etc. Table 2 shows the chemical composition of the shaft core of the product roll.
The description of the outer layer is omitted because it has the same composition as the molten metal.

実施例１および２の外層の表面硬度を測定したとこ
ろHs81〜82であった。 The surface hardness of the outer layers of Examples 1 and 2 was Hs 81 to 82.

ロール胴部について超音波探傷を行った結果、実施
例、従来例ともに外層と軸芯部とは完全に一体結合して
いることが確認された。As a result of ultrasonic flaw detection on the roll body, it was confirmed that the outer layer and the shaft core were completely integrally bonded in both the example and the conventional example.

（４） 圧延成績 実施例および従来例に係るロールを、実際にホットスト
リップミル仕上前段スタンドに設置し、ステンレスの板
圧延に供した。その結果、両ロールとも焼付き状肌荒れ
はなく健全であった。一方耐摩耗性については、外層1m
m当りの圧延量につき、従来例が2800Ton/mmであったの
に対して本発明実施例では3350Ton/mmであり、圧延量に
ついて従来に対して約20％の改善がみられた。(4) Rolling Results The rolls according to the example and the conventional example were actually installed on a hot strip mill finishing front stand and subjected to stainless steel plate rolling. As a result, both rolls were sound with no seizure-like rough skin. On the other hand, for wear resistance, the outer layer is 1 m
The rolling amount per m was 2800 Ton / mm in the conventional example, while it was 3350 Ton / mm in the example of the present invention, and the rolling amount was improved by about 20% as compared with the conventional example.

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の黒鉛晶出高クロムロール材
は、特にP:0.15〜0.5％、Mo:1.7〜3.0％を含有した特定
組成の高クロム鋳鉄材質で形成したので、晶出黒鉛とFe
₃Pとの作用によって優れた耐焼付性を具備するものとな
り、またクロムカーバイドとMoCおよびMoによる基地の
強化によって優れた耐摩耗性を具備するものとなり、特
に熱間圧延用ロールの外層材として利用価値は著大であ
る。(Effect of the invention) As described above, the graphite crystallized high chromium roll material of the present invention is formed of a high chromium cast iron material having a specific composition containing P: 0.15 to 0.5% and Mo: 1.7 to 3.0%. , Crystallized graphite and Fe
_{It has} excellent seizure resistance due to the action with ₃ P, and also has excellent wear resistance due to the strengthening of the matrix with chromium carbide and MoC and Mo, especially as an outer layer material for hot rolling rolls. The utility value is enormous.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】化学組成が重量％で、 C:2.8〜3.6％、Ni:4.5〜10％ Si:2.5〜4.0％、Cr:5〜10％ Mn:0.5〜1.5％、Mo:1.7〜3.0％ P:0.15〜0.5％ S:0.08％以下 残部実質的にFeからなり、組織中に黒鉛が晶出している
ことを特徴とする黒鉛が晶出した高クロムロール材。1. The chemical composition is% by weight, C: 2.8 to 3.6%, Ni: 4.5 to 10% Si: 2.5 to 4.0%, Cr: 5 to 10% Mn: 0.5 to 1.5%, Mo: 1.7 to 3.0. % P: 0.15 to 0.5% S: 0.08% or less A chrome-rolled high chromium roll material, characterized in that the balance consists essentially of Fe and graphite crystallizes in the structure.