JPH0762430A - 耐摩耗性棒鋼の製造方法 - Google Patents

耐摩耗性棒鋼の製造方法

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JPH0762430A
JPH0762430A JP20774293A JP20774293A JPH0762430A JP H0762430 A JPH0762430 A JP H0762430A JP 20774293 A JP20774293 A JP 20774293A JP 20774293 A JP20774293 A JP 20774293A JP H0762430 A JPH0762430 A JP H0762430A
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JP
Japan
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steel
steels
steel bar
toughness
round steel
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Pending
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JP20774293A
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English (en)
Inventor
Susumu Kiyokiba
進 清木場
Masaki Sakamoto
雅紀 坂本
Iwao Kosaka
岩男 香坂
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真直性が小さく、耐摩耗性、靱性が良好な高
寿命のグラインディングロッド用丸鋼を提供する。 【構成】C: 0.40〜1.20%、Si: 0.15〜0.50%、Mn: 0.
30〜1.60%、P: 0.035 %以下、S: 0.035 %以下、C
r: 0.5 %超1.60%以下、Mo: 0.01〜0.60%、sol.Al:
0.010 〜0.100 %を含有し、さらに必要により、B:0.00
05〜0.0030%およびTi:0.005〜0.05%、および/または
Nb:0.005〜0.100 %、残部が鉄および不可避的不純物か
ら成る鋼組成を有する丸鋼をオーステナイト域まで加熱
後、冷却速度2℃/sec以上で軸方向に連続的に焼入れ処
理を行い、次いで焼戻し処理をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性棒鋼の製造方
法、特に硬砂岩、鉱石などの破砕用ロッドミル内に装入
される耐摩耗性丸鋼の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ロッドミル内に装入される耐摩耗性丸
鋼、つまりグラインディングロッド用丸鋼は、硬砂岩、
鉱石などの破砕すべき原料と共にロッドミル内で攪拌さ
れ、それらを細かく砕く役目をするもので、通常、一つ
のロッドミル内に10〜30トン程度装入されている。この
丸鋼は、所定サイズまで摩耗した段階で廃却される。こ
れは破砕製品の粗さを管理する目的と、丸鋼の折損によ
るトラブルを回避するためでもある。廃却した時点で、
新しい丸鋼を必要数だけ追加装入してから再びロッドミ
ルによる粉砕操業を続ける。
【0003】かかる用途に使用する破砕用丸鋼の重要な
特性としては、湿式ミルでは真直性、耐摩耗性であり、
乾式ミルでは靱性も考慮されなければならない。
【0004】通常、この丸鋼には炭素鋼 (C≒0.40〜1.
00%) が用いられているが、その硬さは約HRC 35以下と
あまり高くないため、耐摩耗性は十分ではなく、高寿命
は期待できない。
【0005】また、焼入れ焼戻しにより硬さ、靱性向上
は期待できるものの、従来のバッチ式での焼入れでは焼
入れ後の曲がりが2mm/m以上あり、これではロッドミル
への装入が困難になること、破砕製品のメッシュにバラ
ツキを生ずること、などの障害があるため、焼戻し後に
矯正が必要である。したがって、焼戻し温度を高目に管
理し、硬さは低めに調整しなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】最近、破砕鉱石などの
破砕製品のコストダウンおよび人手不足の観点から丸鋼
の入替え頻度低減を目的として、グラインディングロッ
ド用の丸鋼について耐摩耗性、靱性向上の要望が強くな
っている。
【0007】したがって、本発明の目的は、真直性、耐
摩耗性、靱性が良好な高寿命のグラインディングロッド
用丸鋼として使用する耐摩耗性棒鋼の製造方法を提供す
ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成させ
るために、焼入れ・焼戻し組織とすることに着目し、C
r:0.5%超、Mo:0.01 〜0.60%と低合金鋼組成とすると
ともに連続的に焼入れ、焼戻し処理することで、真直性
と耐摩耗性が特に顕著に改善されることを知り、本発明
に至った。
【0009】ここに、本発明の特徴とするところは、重
量%で、以下に示す鋼組成の丸鋼をオーステナイト域ま
で加熱し、冷却速度2℃/sec以上で軸方向に連続的に焼
入れ、焼戻し処理することである。
【0010】C: 0.40〜1.20%、Si: 0.15〜0.50%、M
n: 0.30〜1.60%、P: 0.035 %以下、S: 0.035 %以
下、Cr: 0.5 %超〜1.60%以下、Mo: 0.01〜0.60%、so
l.Al: 0.010 〜0.100 %を含有し、さらに必要に応じ
て、B:0.0005〜0.0030%およびTi:0.005〜0.05%、およ
び/またはNb:0.005〜0.100 %、残部が鉄および不可避
的不純物から成る鋼組成。
【0011】
【作用】本発明における上述の鋼組成限定および熱処理
条件の限定理由について以下説明する。
【0012】C:Cは焼入れ性、強度確保のため下限を
0.40%とした。上限を1.20%としたのは、これを超えて
含有すると靱性が低下するからである。
【0013】Si:Siは固溶強化および溶製時の脱酸を促
進するために添加する元素であって、それらの効果を考
慮し、下限を0.15%とした。上限を0.50%としたのは、
これを超えて含有すると靱性が低下するからである。
【0014】Mn:Mnは焼入れ性を確保するため添加さ
れ、そのためのMnの下限を0.30%とし、一方、焼割れ防
止のため1.60%を上限とした。
【0015】P、S:P、Sは不純物として鋼中に含ま
れており、余り多量に存在すると靱性の劣化を来たすた
め、それぞれ0.035 %を上限とした。
【0016】Cr:Crは焼入れ性を確保するため0.5 %超
添加し、コストの面から上限を1.60%とした。
【0017】Mo:Moは靱性、焼入れ性、焼戻し軟化抵抗
向上のため、下限を0.01%として添加され、一方、コス
ト面から上限を0.60%とした。
【0018】sol.Al:sol.Alは脱酸とオーステナイト結
晶粒粗大化防止のため添加するもので、下限を0.010 %
とした。上限を0.100 %としたのは、これを超えて含有
しても上記効果が期待できないためである。
【0019】B:Bは焼入れ性向上のために、必要に応
じて、0.0005%以上添加するが、一方、0.0030%超添加
してもそのような作用効果は期待されないから、上限を
0.0030%とする。
【0020】Ti:Tiは有効Bを確保し、焼入れ性向上の
ため、Bとともに必要に応じて、0.005%以上添加する
が、一方、0.05%超添加してもそのような作用効果は期
待されないから、上限を0.05%とする。
【0021】Nb:Nbは任意添加成分であり、オーステナ
イト結晶粒粗大化防止のために添加する。0.005 〜0.10
0 %としたのは、その範囲を外れると所期の効果が得ら
れないからである。
【0022】次に、かかる鋼組成を有する丸鋼は、オー
ステナイト域にまで加熱してから焼入・焼戻しを行う
が、そのときの焼入れ条件の設定理由について述べる。
【0023】(1) 冷却速度は、内部まで充分に焼入れマ
ルテンサイト組織になるよう、下限を2℃/secとした。
これよりゆっくりした冷却では焼入れによるマルテンサ
イト組織を得ることができないからである。
【0024】(2) 丸鋼を軸方向に連続的に焼入れするの
は、円周方向を同時に均一に冷却することで、焼入れ後
の曲がりが小さくなるのである。具体的操作としては、
丸鋼、つまりロッド状の鋼をスパイラル状に回転させな
がら一端から順次、例えば水噴射によって冷却する。
【0025】なお、従来にあって、グラインディングロ
ッドとしては焼入れ、焼戻し組織は余り利用されなかっ
たが、それは焼入れ、焼戻しによる曲がりが大きかった
ためであり、従って、焼入れ、焼戻しを行う場合にあっ
ては焼戻し温度を高くしてある程度軟化し、矯正を行う
必要があった。
【0026】
【実施例1】次に、本発明の実施例を示し、その作用効
果を一層具体的に説明する。
【0027】表1に用いた供試材 (鋼A〜鋼E) の化学
組成を示す。
【0028】
【表1】
【0029】本発明の範囲内の組成を有する鋼A、B、
C、および比較鋼D、Eはいずれも転炉で溶製、連続鋳
造にて鋳片にし、さらに分塊圧延を行い180 ×180(mm)
の鋼片にした。
【0030】この鋼片を直径90.0mmに圧延したものを、
鋼A、B、Cについては連続炉で 850〜950 ℃に加熱し
て、同温度に約10〜15分間保持し、水噴射方式により軸
方向に連続的に焼入れを行った。引き続き連続炉により
鋼A、B、Cを 250〜300 ℃に約15〜20分間加熱して焼
戻し処理を行った。比較鋼については熱処理は行わなか
った。
【0031】次に、鋼A、B、Cおよび熱処理を施こし
ていない比較鋼D、Eの表面から25.4mm内部に入った位
置からJIS 3号衝撃試験片を採取し、シャルピー試験を
行った。また、横断面の硬さ測定も行った。それらの結
果を表2にまとめて示す。
【0032】
【表2】
【0033】鋼A、Bは、比較鋼Dと比較すると、同等
以上の靱性、硬さを示すことが分かる。一方、鋼Cは、
比較鋼Eとの比較において同等以上の靱性、硬さを示し
ていることが分かる。
【0034】次に丸鋼の曲がりについての調査結果を表
3に示す。
【0035】同表において、鋼A'、B'、C'は各々鋼A、
B、Cと同一チャージを従来のバッチ式の熱処理炉で焼
入れ焼戻しを施したものである。すなわち、バッチ炉で
850〜950 ℃に約10〜15分間保持し、水槽内に投入して
焼入れを行い、次に連続炉で250 〜300 ℃に約15〜20分
間加熱して焼戻し処理を行ったものである。
【0036】一方、本発明例である鋼A、B、Cは前述
のようにして連続的に焼入れ、焼戻し処理を行った。
【0037】
【表3】
【0038】鋼A、B、Cは熱処理を施していない比較
鋼D、Eに比較して若干曲がりは大きいものの、バッチ
式焼入れ・焼戻しを施こした比較鋼A'、B'、C'より曲が
りは小さくなっている。
【0039】また、最大曲がり1.3mm/m 以下は、使用上
有害な曲がりではなく、操業に支障を来すものではな
い。
【0040】次に、このようにして得られた鋼Aないし
鋼Eについて、実際にグラインデング丸鋼( 直径90mm×
長さ3700mm) を構成し、ロッドミル内に15〜20トン装入
して硬砂岩の粉砕試験を行った。
【0041】結果は、使用期間( 月) に対する摩耗断面
積(mm2) でグラフにまとめ、図1に示す。本発明で製造
した鋼A、B、Cは、比較鋼D、Eに比較して約2〜6
倍の耐摩耗性を有することが分かる。なお、摩耗断面積
とは、直径の平均減少量を求め、それをもって得られる
断面積の減少量をいう。
【0042】
【実施例2】表4に本例で用いた供試材 (鋼F〜鋼J)
の化学組成を示す。
【0043】
【表4】
【0044】本発明に供した鋼F、G、Hはいずれも転
炉で溶製し、連続鋳造にて鋳片に、さらに分塊圧延を行
い180 ×180(mm) の鋼片にした。
【0045】この鋼片を直径90.0mmに圧延したものを、
鋼F、G、Hについては連続炉で 850〜950 ℃に加熱し
て、同温度に約10〜15分間保持し、水噴射方式により軸
方向に連続的に焼入れを行った。引き続き連続炉により
鋼F、G、Hを 250〜300 ℃に約15〜20分間加熱して焼
戻し処理を行った。
【0046】次に、鋼F、G、Hの表面から25.4mm内部
に入った位置からJIS 3号衝撃試験片を採取し、シャル
ピー試験を行った。また、横断面の硬さ測定も行った。
それらの結果を表5にまとめて示す。
【0047】
【表5】
【0048】鋼F、Gは、実施例1の比較鋼Dと比較す
ると、同等以上の靱性、硬さを示すことが分かる。一
方、鋼Hは、同じ前述の比較鋼Eとの比較において同等
以上の靱性、硬さを示していることが分かる。
【0049】次に丸鋼の曲がりについての調査結果を表
6に示す。
【0050】同表において、鋼F' 、G' 、H' は各々
鋼F、G、Hと同一チャージを従来のバッチ式の熱処理
炉で焼入れ焼戻しを施したものである。熱処理条件は、
バッチ炉で 850〜950 ℃に約10〜15分間保持し、水槽内
に投入して焼入れを行い、次に連続炉で250 〜300 ℃に
約15〜20分間加熱して焼戻し処理を行ったものである。
【0051】
【表6】
【0052】鋼F、G、Hは熱処理を施していない実施
例1の比較鋼D、Eの曲がりと大差なく、バッチ式焼入
れ・焼戻しを施こした比較鋼F' 、G' 、H' より曲が
りは小さくなっている。
【0053】また、最大曲がり1.3mm/m 以下は、使用上
有害な曲がりではなく、操業に支障を来すものではな
い。
【0054】次に、実施例1と同様にして実際にグライ
ンディング丸鋼を構成して硬砂岩の粉砕試験を行った。
【0055】結果は図2にグラフで示す。比較鋼D、E
についても併せて示してある。
【0056】
【発明の効果】従来のグラインディングロッド用丸鋼
は、炭素鋼の圧延まま材が主体で耐摩耗性、靱性が悪
く、高寿命化は期待できなかった。
【0057】本発明により、高耐摩耗性高靱性を有した
グラインディングロッド用丸鋼の製造が可能となり、破
砕製品のコストダウンおよびロッド用丸鋼の入替頻度削
減を実現できる。
【0058】本発明によれば、耐用寿命で従来のものと
比較してほぼ2〜6倍の改善が見られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】湿式のロッドミルでの摩耗試験による鋼A、
B、C、D、Eの摩耗状況を表わすグラフである。
【図2】湿式のロッドミルでの摩耗試験による鋼F、
G、H、D、Eの摩耗状況を表わすグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 雅紀 北九州市小倉北区許斐町1番地 住友金属 工業株式会社小倉製鉄所内 (72)発明者 香坂 岩男 北九州市小倉北区許斐町1番地 住友金属 工業株式会社小倉製鉄所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C: 0.40〜1.20%、Si: 0.15〜0.50%、Mn: 0.30〜1.60
    %、 P: 0.035 %以下、S: 0.035 %以下、Cr: 0.5 %超1.
    60%以下、 Mo: 0.01〜0.60%、sol.Al: 0.010 〜0.100 %を含有
    し、 残部が鉄および不可避的不純物から成る鋼組成を有する
    丸鋼をオーステナイト域まで加熱後、冷却速度2℃/sec
    以上で軸方向に連続的に焼入れ処理を行い、次いで焼戻
    し処理をすることからなる耐摩耗性棒鋼の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記鋼組成がさらにB:0.0005〜0.0030
    %およびTi:0.005〜0.05%を含む、請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 前記鋼組成がさらにNb:0.005〜0.100 %
    を含む、請求項1または2記載の方法。
JP20774293A 1993-08-23 1993-08-23 耐摩耗性棒鋼の製造方法 Pending JPH0762430A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104109810A (zh) * 2014-08-01 2014-10-22 宁国市南方耐磨材料有限公司 一种高碳耐磨钢球
CN105063313A (zh) * 2015-07-23 2015-11-18 柳州市众力金铭热处理有限公司 一种用于石英砂棒磨机的40Cr钢棒调质热处理方法
CN105170249A (zh) * 2015-07-23 2015-12-23 柳州市众力金铭热处理有限公司 一种具有高耐磨性的用于石英砂棒磨机的40Cr钢棒
JP2016094644A (ja) * 2014-11-14 2016-05-26 株式会社小松製作所 チゼル用鋼およびチゼル

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Effective date: 20030204