JPS5810983B2 - Tough and wear-resistant composite roll - Google Patents
Tough and wear-resistant composite rollInfo
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- JPS5810983B2 JPS5810983B2 JP54015725A JP1572579A JPS5810983B2 JP S5810983 B2 JPS5810983 B2 JP S5810983B2 JP 54015725 A JP54015725 A JP 54015725A JP 1572579 A JP1572579 A JP 1572579A JP S5810983 B2 JPS5810983 B2 JP S5810983B2
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- roll
- composite roll
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、その外殻を強度が大きくしかも従来材質より
も優れた耐摩耗性を有するチルド材質で形成した複合ロ
ールに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a composite roll whose outer shell is made of a chilled material having high strength and superior wear resistance to conventional materials.
従来強度と耐摩耗性が共に要求される熱間鋼圧延用ロー
ルなどには、外殻を白銑部とし内殻を鼠銑部とする単体
チルドロールや、白銑化したチルド材質の外殻に普通鋳
鉄や強靭鋳鉄を鋳込んで内殻を形成した複合チルドロー
ルが多く使用されている。Traditionally, rolls for hot steel rolling that require both strength and wear resistance include single chilled rolls with an outer shell made of white iron and an inner shell made of gray iron, and outer shells made of chilled material that has become white. Composite chilled rolls whose inner shells are formed by casting ordinary cast iron or strong cast iron are often used.
この単体ロールや複合ロールの外殻材に用いられるチル
ド材質の化学組成は、C:3.O〜4.0%、Si:0
.2〜0.6%、Mn:0.2〜0.6%、Ni:O〜
4.0%(複合ロールでは0〜4.5%)、Cr:0〜
1.2%(複合ロールでは0.2〜1.2%)、Mo:
0〜0.3%(複合ロールではO〜0.5%)、P:0
.4%前後、S:0.06%前後であるが、この種従来
のチルド材質における1つの特徴はCrが一般的に1.
2%以下であることであり、これはこの程度で充分チル
化が達成されるからである。The chemical composition of the chilled material used for the outer shell material of this single roll or composite roll is C:3. O~4.0%, Si:0
.. 2-0.6%, Mn: 0.2-0.6%, Ni: O~
4.0% (0 to 4.5% for composite rolls), Cr: 0 to
1.2% (0.2-1.2% for composite rolls), Mo:
0-0.3% (O-0.5% for composite rolls), P: 0
.. 4%, S: around 0.06%, but one characteristic of this type of conventional chilled material is that Cr is generally 1.
The content should be 2% or less, because chilling can be achieved sufficiently at this level.
又複合ロールの場合でもP含有量が高いのであるが、こ
れは湯流れ等の理由にもよるが、これによって生起され
るステダイトの量を多くしセメンタイトと共に耐摩耗性
の向上に寄与させるためである。Also, in the case of composite rolls, the P content is high, but this is due to reasons such as melt flow, but it is also because it increases the amount of steadite produced and contributes to improving wear resistance together with cementite. be.
それ故、材質の脆化を嫌いP含有量を低くした場合では
、耐摩耗性に劣ることになる訳である。Therefore, if the P content is lowered to avoid embrittlement of the material, the wear resistance will be poor.
ところで、チルド材質の耐摩耗性を向上するためには、
セメンタイトの量を増しセメンタイト自体の硬さ及び強
さを増すことと、マトリックスの硬さを増すことにより
主として達成されるものと考えられるのであるが、上記
従来タイプのチルド材質ではセメンタイト量を増しマト
リックスの硬さを増すことだけでは、先ず鋳造時にワレ
易くその製造が困難となるばかりでなく、使用に当って
はクラック、チルハゲ、欠けなどが発生し易く耐事故性
に問題があるものとなる。By the way, in order to improve the wear resistance of chilled materials,
It is thought that this is mainly achieved by increasing the amount of cementite, increasing the hardness and strength of the cementite itself, and increasing the hardness of the matrix. Merely increasing the hardness of the material not only makes it difficult to manufacture as it cracks easily during casting, but also tends to cause cracks, chipping, and chipping during use, resulting in problems with accident resistance.
即ち、チルド材質に優れた耐摩耗性を具備せしめるため
には、同時に高い強靭性が要求されるのである。That is, in order to provide a chilled material with excellent wear resistance, high toughness is also required.
本発明は強靭でしかも優れた耐摩耗性を有するものに改
良されたチルド材質を外殻に用いることによって、特に
耐摩耗性に優れた複合チルドロールの開発に成功したも
のであり、本発明の複合ロールにおいて特徴とする処は
、外殻を、C:3.4〜3.9%、Si :o、2〜i
、o%、Mn : 0.2〜0.8%、Ni : 3.
0〜5.0%、Mo : 0.2〜0.8%、Cr:1
.3〜2.2%、P:0.06%以下、S:O,O%以
下、更にMg、Ce等の希土類元素の残留合計が0.0
15〜0.05%で残部Feから成り、かつショア硬さ
80°〜90°を有するチルド材質で形成すると共に、
内殻を、普通鋳鉄、合金鋳鉄又はダクタイル鋳鉄で形成
した点にある。The present invention has succeeded in developing a composite chilled roll with particularly excellent wear resistance by using a chilled material improved to be strong and with excellent wear resistance for the outer shell. The characteristics of the composite roll are that the outer shell contains C: 3.4 to 3.9%, Si: o, 2 to i
, o%, Mn: 0.2-0.8%, Ni: 3.
0 to 5.0%, Mo: 0.2 to 0.8%, Cr: 1
.. 3 to 2.2%, P: 0.06% or less, S: O, O% or less, and the total residual of rare earth elements such as Mg and Ce is 0.0
It is made of a chilled material consisting of 15 to 0.05% with the balance being Fe and has a Shore hardness of 80° to 90°,
The inner shell is made of ordinary cast iron, alloy cast iron, or ductile cast iron.
以下本発明を詳述するに当り、先ず複合ロールの外殻に
用いるチルド材質の改良に係りその要点となる事項を下
記に列記し説明する。In describing the present invention in detail below, the main points regarding improvement of the chilled material used for the outer shell of the composite roll will be listed and explained below.
(1)従来C含有量が3.5〜3.7%と高くなると脆
くなり、熱間鋼圧延用ロールとしては好ましくないと云
われてきたが、P、Sの低い場合では=−C量が高くと
も強度が余り低下しないことが判明した。(1) Conventionally, it has been said that when the C content is as high as 3.5 to 3.7%, it becomes brittle and is not desirable as a roll for hot steel rolling, but when P and S are low, = -C content It was found that the strength did not decrease much even when the temperature was high.
(2)Pはチルド材質の強度を悪化するものであるが、
従来ロールではこのPを0.4%程度含有するものを用
い、これによって多量に生起されるステダイトとセメン
タイトにより耐摩耗性の向上を図るものとなっていた。(2) P deteriorates the strength of chilled materials,
Conventional rolls contain about 0.4% of this P, and the abrasion resistance is improved by the large amounts of steadite and cementite produced.
然るに本発明では、高いC含有量によってセメンタイト
量を多くシ、しかもCr添加量を多くすることにより、
強くてしかも優れた耐摩耗性を有するものが得られるこ
とが実証された。However, in the present invention, by increasing the amount of cementite due to the high C content, and by increasing the amount of Cr added,
It has been demonstrated that a product that is strong and has excellent wear resistance can be obtained.
(3)Cr量は1.5〜2.0%で最大強度が得られる
ことが判明した。(3) It was found that maximum strength can be obtained with a Cr content of 1.5 to 2.0%.
(4)S含有量を低下しMgを適量含有せしめることは
、その脱硫脱酸により黒鉛存在の有無に依らず強度を増
すことが判明した。(4) It has been found that reducing the S content and incorporating an appropriate amount of Mg increases the strength regardless of the presence or absence of graphite due to its desulfurization and deoxidation.
更に黒鉛の存在が見られる場合では、Mgの白銑化傾向
により黒鉛量及び黒鉛数が共に減少するのが確認された
。Furthermore, in cases where the presence of graphite was observed, it was confirmed that both the amount of graphite and the number of graphites decreased due to the tendency of Mg to become white.
而して、本発明の複合ロールにおいてその外殻に使用す
る改良されたチルド材質の各成分について更に詳しく説
明する。Each component of the improved chilled material used for the outer shell of the composite roll of the present invention will now be explained in more detail.
C:3.4〜3.9%
熱間鋼圧延用ロール以外のロールでは、C量、8%前後
のものが多く使用されているが、熱間鋼圧延用ロールで
は、その強靭性を確保する意味で03.1〜3.6%と
比較的低いのが通例となっている。C: 3.4-3.9% Rolls other than rolls for hot steel rolling often have a C content of around 8%, but rolls for hot steel rolling ensure their toughness. In this sense, it is customary to have a relatively low value of 03.1 to 3.6%.
これに対して本発明ではC量を高くするのであるが、同
時にP含有量を低く抑えであるため、後述の試験結果か
らも明らかとなるように強靭性を損うことはないのであ
る。On the other hand, in the present invention, the C content is increased, but at the same time the P content is kept low, so that the toughness is not impaired, as will be clear from the test results described below.
Cは殆んど黒鉛とはならないで大部分は初晶セメンタイ
トとなり、耐摩耗性の向上にはこの初晶セメンタイトを
可及的多量とすることが望まれる。Almost no C becomes graphite, and most of it becomes primary cementite, and it is desirable to increase the amount of primary cementite as much as possible in order to improve wear resistance.
それ数本発明では、耐摩耗性が充分確保される40%を
越えての初晶セメンタイトが得られるようC量の下限を
3.4%とするのである。However, in the present invention, the lower limit of the C content is set to 3.4% so that primary crystal cementite exceeding 40%, which ensures sufficient wear resistance, can be obtained.
然し乍ら、C量が余り高過ぎると鋳造組織が内部で粗く
なり、表面から内部に至る迄に不拘−組織となって不適
当であり、このためその上限を3.9%とするのである
。However, if the C content is too high, the cast structure becomes rough inside and becomes an unrestricted structure from the surface to the inside, which is inappropriate, and therefore the upper limit is set at 3.9%.
Si:0.2〜1.0% Siは0.2%以下では脱酸不充分となる。Si: 0.2-1.0% If Si is less than 0.2%, deoxidation will be insufficient.
然し、Siは黒鉛の現出を促進するものであり、1.0
%以上になると他の成分範囲との関係においても、やや
黒鉛が多くなるため不適である。However, Si promotes the appearance of graphite, and 1.0
% or more, it is unsuitable because the amount of graphite increases to a certain extent even in relation to other component ranges.
Mn : 0.2〜0.8% Mnは0.2%以下では脱酸不充分となる。Mn: 0.2-0.8% If Mn is less than 0.2%, deoxidation becomes insufficient.
然し、MnはSi 、Crと共に焼入組織の歪取り後に
おける脆化に影響し、この点Mn0.8%以上では問題
となる。However, Mn, together with Si and Cr, affects the embrittlement of the hardened structure after strain relief, and in this respect, a problem occurs when Mn is 0.8% or more.
Ni : 3.0−5.0%、Mo : 0.2〜0.
8%Ni及びMoは高硬度を得るのに最も効果的なもの
であり、歪取り熱処理にもよるが、この組成範囲におい
てはN i 1%につき硬度Hs6°程度、Mo1%に
つき硬度Hs12°程度と大巾に硬度を上昇せしめるも
のである。Ni: 3.0-5.0%, Mo: 0.2-0.
8% Ni and Mo are the most effective for obtaining high hardness, and depending on the strain relief heat treatment, in this composition range, the hardness is about Hs 6° for 1% Ni, and about 12° hardness for 1% Mo. This greatly increases the hardness.
そして、上記Si及びMnについてはその成分範囲で硬
度に大きく影響しないものである。The above-mentioned Si and Mn do not significantly affect the hardness within their component ranges.
そこでNiについてから述べると、これは主としてMo
の上限0.8%との相関関係において、目標とする硬度
を得るためにその下限を3.0%とするのであるが、一
方その上限を5.0%としたのは、この成分範囲の組合
せでそれ以上ではオーステナイトが安定化し鋳造ワレ等
を生じるからである。So, let's talk about Ni first. It is mainly Mo.
In correlation with the upper limit of 0.8%, the lower limit is set at 3.0% in order to obtain the target hardness, but the upper limit is set at 5.0% because of this component range. This is because if the combination exceeds this limit, the austenite will become stabilized and casting cracks will occur.
次にMoについては、0.2%がその有効な下限であり
、又0.2%程度では材質の強靭性にも寄与するからで
ある。Next, regarding Mo, 0.2% is the effective lower limit, and about 0.2% also contributes to the toughness of the material.
一方Moの上限0.8%についてはNiとMoの量の相
関関係において、Moは高価でありその経済性から決定
されたものである。On the other hand, the upper limit of 0.8% for Mo was determined based on the economic efficiency of Mo, which is expensive in the correlation between the amounts of Ni and Mo.
尚、通常Moは0.3%程度が目標材質組織を得るため
に最も経済的な量である。It should be noted that the most economical amount of Mo is usually about 0.3% in order to obtain the target material structure.
Cr : 1.3〜2.2%
Crは後述の試験結果からも明らかとなるように強靭性
の向上に大きく寄与する元素である。Cr: 1.3 to 2.2% Cr is an element that greatly contributes to improving toughness, as will be clear from the test results described below.
従来Crはチル化させるための主要な元素として、Si
量Ni量とバランスして決定されていたのであるが、本
発明では材質の強靭性を最大とする観点よりその範囲を
1.3〜2.2%とするのである。Conventionally, Cr has been used as the main element for chilling.
The amount was determined in balance with the amount of Ni, but in the present invention, the range is set to 1.3 to 2.2% from the viewpoint of maximizing the toughness of the material.
P:0.06%以下
Pは後述の試験結果からも明らかとなるように、強靭性
の劣化に大きく影響し、特にMg等の希土類で処理した
場合では一般的に0.06%以上で強靭性を大きく低下
させ、このためPo、06%以下とする。P: 0.06% or less As will be clear from the test results described later, P has a large effect on the deterioration of toughness, and in particular, when treated with rare earths such as Mg, toughness is generally reduced at 0.06% or more. Therefore, Po is set to 0.6% or less.
S:0.03%以下
SはMg処理等によるチル化傾向を安定にするため0.
03%以下とする。S: 0.03% or less S is 0.03% or less to stabilize the chilling tendency caused by Mg treatment, etc.
03% or less.
通常Sは0.01〜0.02%程度含有されるが、これ
はMg等と結合して残留したものと考えられる。S is usually contained in an amount of about 0.01 to 0.02%, but it is thought that this remains after combining with Mg and the like.
Mg、Ce等の希土類元素
Mg又はこれに類するCe等の希土類元素はチル化の安
定に作用するものであるが、この残留4・合計を0.0
15〜0.05%としたのは、0.015%以下ではS
量及びその他者成分とのバランスによりチル化傾向が不
安定となり易いからであり、一方0.05%以上では不
純物が異物となり易く、又材質に変化を来すからである
。Rare earth elements such as Mg and CeMg or similar rare earth elements such as Ce act to stabilize chilling, but if this residual 4. total is 0.0
The reason why we set it to 15-0.05% is that below 0.015%, S
This is because the chilling tendency tends to become unstable depending on the amount and the balance with other components, and on the other hand, if it exceeds 0.05%, impurities tend to become foreign substances and the material quality changes.
尚、上記各成分範囲でMg0.015〜0.05%とし
た場合でも、使用部の外殻組織中のCは殆んどセメンタ
イトであるが一部塊状の黒鉛を含む場合がある。Incidentally, even when Mg is 0.015 to 0.05% in the above-mentioned component ranges, most of the C in the outer shell structure of the used part is cementite, but some lumps of graphite may be included.
複合ロールの外殻に用いるチルド材質の各成分範囲は以
上の通りであるが、本発明の複合ロールでは、外殻をこ
のようなチルド材質で形成すると共に、その内殻(芯材
)は従来の複合チルドロールの場合と同様にその使用分
野用途に応じて普通鋳鉄、合金鋳鉄又はダクタイル鋳鉄
によって形成するのである。The range of each component of the chilled material used for the outer shell of the composite roll is as described above, but in the composite roll of the present invention, the outer shell is formed of such a chilled material, and the inner shell (core material) is made of a conventional material. As in the case of composite chilled rolls, they are made of ordinary cast iron, alloyed cast iron, or ductile cast iron, depending on the field of use.
本発明複合ロールの具体的一例を挙げれば、下記の通り
である。A specific example of the composite roll of the present invention is as follows.
実施例
ロール寸法330φX5101、使用厚さ20m鳳外殻
厚さ32mm
次に本発明複合ロールにおける外殻チルド材の特性を示
すため、下記の試験を実施した。Example roll dimensions: 330 φ x 5101 mm, thickness used: 20 m, outer shell thickness: 32 mm Next, in order to demonstrate the characteristics of the chilled outer shell material in the composite roll of the present invention, the following tests were carried out.
即ち、第1表記載の各種チルド材について、各々340
φX5801X45tのロール素材を製作し、これを第
2表の試験に供したのである。That is, for each chilled material listed in Table 1, 340
A roll material of φX5801X45t was manufactured and subjected to the tests shown in Table 2.
ここで、各ロール素材はGNO140での金型遠心力鋳
造で鋳造されロール製造時と略同等の冷却条件に冷却し
、更には300℃に10時間保持ナス熱処理を2回施し
て製作されたものであり、又抗折試験に用いられた試験
片は各ロール素材の外表面から15mm位置を中心とし
て20φX1401に採取したものであり、これをスパ
ン]、20mmでロール素材の外表面側に当る部分を下
にして試験を行ない、試験結果は4本の平均値を示す。Here, each roll material was cast by centrifugal force casting using a GNO140 mold, cooled to approximately the same cooling conditions as during roll manufacturing, and further subjected to eggplant heat treatment twice at 300°C for 10 hours. The test piece used for the bending test was taken at a 20φ x 1401 mm centering on a position 15 mm from the outer surface of each roll material, and the part corresponding to the outer surface side of the roll material at 20 mm The test was conducted with the glass facing down, and the test results show the average value of the four pieces.
このような試験結果を基に強靭性(抗折力)に対するC
、Cr及びPの影響を図示するのが第1図乃至第3図の
グラフ図であり、第1図によればC量の増加にもかかわ
らず本発明に係るものでは左稈抗折力が低下しないのが
判り、第2図によればCrの増量が抗折力の向上に大き
く寄与するのが判り、第3図によればPの増大が著しく
抗折力を低下させるものであることが判る。Based on these test results, C for toughness (transverse rupture strength)
, Cr and P are illustrated in the graphs of FIGS. 1 to 3. According to FIG. 1, the left culm transverse rupture strength is It can be seen that the transverse rupture strength does not decrease, and according to Fig. 2, it can be seen that increasing the amount of Cr greatly contributes to improving the transverse rupture strength, and according to Fig. 3, the increase in P significantly reduces the transverse rupture strength. I understand.
次に又、Mgと共に希土類元素を含有せしめた場合の実
施例を下記に掲げる。Next, examples in which a rare earth element is contained together with Mg are listed below.
但し、供試材の製造条件及び試験条件は前例の場合と同
じである。However, the manufacturing conditions and testing conditions for the sample materials are the same as in the previous example.
以上の試験結果よりも明らかなように、本発明で使用す
る外殻チルド材質では、従来材質のものに比べて強度、
硬度が共に優れたものであり、特にその強度は著しく改
善されたものである。As is clear from the above test results, the chilled outer shell material used in the present invention has higher strength and strength than conventional materials.
Both the hardness and the strength are significantly improved.
そして、このチルド材によって形成される複合チルドロ
ールにおいては、従来のチルド外殻材の引張強さが16
〜25kg/mm2程度であるに対し、40〜50kg
/mAのものが得られ、しかもその硬度はショアー硬さ
で80°〜90°のものとなるのである。In the composite chilled roll formed from this chilled material, the tensile strength of the conventional chilled shell material is 16
~25kg/mm2, while 40~50kg
/mA, and its hardness is 80° to 90° in terms of Shore hardness.
従って、本発明の複合ロールでは従来実質的に不可能で
あった高硬度を外殻材が有するものとなって、その耐摩
耗性が飛躍的に増大すると共に、外殻材には同時に高い
強靭性を備えたものであるが故に、鋳造時にはワレを発
生することもなく、使用時にはクランク、チルハゲ、欠
は等を発生する惧れも少なくその耐事故性が著しく良好
なものとなる。Therefore, in the composite roll of the present invention, the outer shell material has a high hardness that was virtually impossible in the past, and its wear resistance is dramatically increased. Because of its properties, it does not crack during casting, and there is little risk of cracking, chipping, chipping, etc. during use, and its accident resistance is extremely good.
本発明の複合ロールは、外殻チルド材の強度を同時に高
めることによりその耐摩耗性を最大限に向上させたもの
であるが、本発明の複合ロールの使用用途としては、叙
述の熱間鋼圧延用ロールをはじめとする圧延用ロールや
、その他矯正機ローラー、耐摩耗ローラー等の複合チル
ドロール及びローラー全般に適用されるものであり、更
にはその優れた外殻チルド材単独で各種の耐摩耗部品に
利用することも可能である。The composite roll of the present invention maximizes its wear resistance by simultaneously increasing the strength of the chilled outer shell. It is applicable to rolling rolls including rolling rolls, other composite chilled rolls and rollers such as straightening machine rollers and wear-resistant rollers, and furthermore, its excellent outer chilled material alone can be used for various types of durability. It can also be used for wear parts.
第1図はチルド材質におけるC量の抗折力に対する影響
を示すグラフ図、第2図は同Cr量の抗折力に対する影
響を示すグラフ図、第3図は同P量の抗折力に対する影
響を示すグラフ図である。Figure 1 is a graph showing the effect of the amount of C on the transverse rupture strength in chilled materials, Figure 2 is a graph showing the effect of the same amount of Cr on the transverse rupture strength, and Figure 3 is the effect of the same amount of P on the transverse rupture force. It is a graph diagram showing the influence.
Claims (1)
.0%、Mn : 0.2〜0.8%、Ni:3.0−
5.0%、M。 :0.2〜0.8%、Cr : 1.3〜2.2%、P
: 0.06%以下、S : 0.03%以下、更に
Mg、Ce等の希土類元素の残留合計が0.015〜0
.05%で残部Feからなり、かつショア硬さ80°〜
90°を有するチルド材質で形成すると共に、内殻を、
普通鋳鉄合金鋳鉄又はダクタイル鋳鉄で形成したことを
特徴とする強靭耐摩耗性複合ロール。[Claims] 1. The outer shell is made of C: 3.4 to 3.9%, Si: 0.2 to 1
.. 0%, Mn: 0.2-0.8%, Ni: 3.0-
5.0%, M. : 0.2-0.8%, Cr: 1.3-2.2%, P
: 0.06% or less, S: 0.03% or less, and the total residual amount of rare earth elements such as Mg and Ce is 0.015 to 0.
.. 05% with the remainder being Fe, and Shore hardness of 80°~
The inner shell is made of a chilled material having an angle of 90°, and
A tough and wear-resistant composite roll characterized by being formed of ordinary cast iron alloy cast iron or ductile cast iron.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54015725A JPS5810983B2 (en) | 1979-02-10 | 1979-02-10 | Tough and wear-resistant composite roll |
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JP54015725A JPS5810983B2 (en) | 1979-02-10 | 1979-02-10 | Tough and wear-resistant composite roll |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS55107757A JPS55107757A (en) | 1980-08-19 |
JPS5810983B2 true JPS5810983B2 (en) | 1983-02-28 |
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ID=11896723
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JP (1) | JPS5810983B2 (en) |
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