JPS5925025B2 - Roll material with excellent wear resistance and breakage resistance - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐摩耗性および耐折損性にすぐれたロール材
およびその製造法に関スる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a roll material with excellent wear resistance and breakage resistance, and a method for manufacturing the same.

ロール材はその使用目的上、高荷重下にも折損せず、か
つ摩耗量の少ないことが必要である。Due to the intended use of roll materials, it is necessary that they do not break under high loads and have a small amount of wear.

特に熱間圧延設備における鋼片、形鋼、棒鋼等の圧延の
ための粗および中間スタンドの圧延ロールは、高温の材
料を圧下しながら回転するので摩耗量が多く、しかもこ
れらのロールは一般に製品の形状に応じたカリバー（孔
型）が設けられているため、摩耗による該カリバーの形
状変化を修正するに要する改削量は、平滑なロールの場
合よりも多くなる。In particular, the rolling rolls of the rough and intermediate stands for rolling billets, sections, steel bars, etc. in hot rolling equipment are subject to a large amount of wear as they rotate while rolling down hot materials, and these rolls are generally used for rolling products. Since a caliber (hole shape) corresponding to the shape of the roll is provided, the amount of modification required to correct changes in the shape of the caliber due to wear is greater than in the case of a smooth roll.

一方、これらのスタンドでは、圧下量が比較的多く、ロ
ールに高い曲げ応力が発生するため、カリバーの応力集
中部等における表面ファイアクラックを起点として、圧
延中にクラックが深く進展し、折損事故に到ることも少
な（ない。On the other hand, with these stands, the rolling reduction is relatively large and high bending stress is generated on the rolls, so cracks can start from surface fire cracks in stress concentration areas of the caliber and grow deeper during rolling, resulting in breakage accidents. It rarely happens (none).

従来、これら問題に対処するためにいく種かのロール材
が使用されている。In the past, several types of roll stock have been used to address these issues.

しかしながら、耐摩耗性と耐折損性（靭性）とは一般的
に相反する材質的特性であって、一方を重視すれば他方
が犠牲にされるという傾向があり、両特性をともに満足
させることは困難である。However, wear resistance and breakage resistance (toughness) are generally contradictory material properties, and if one is emphasized, the other tends to be sacrificed, and it is impossible to satisfy both properties. Have difficulty.

例えば、高炭素（０，８〜１．２％Ｃ）鋳鋼または鍛鋼
ロールは、耐折損性にすぐれるが、そのために耐摩耗性
を犠牲にしたものであり、また亜共晶（１，４〜２．５
％Ｃ）鋳鉄ロールは耐折損性に劣るという欠点がある。For example, high carbon (0.8-1.2% C) cast steel or forged steel rolls have excellent breakage resistance, but this comes at the expense of wear resistance; ~2.5
%C) Cast iron rolls have the disadvantage of poor breakage resistance.

更に、一般の鋳鉄（３〜４％Ｃ）ロールは、仕上スタン
ドにはよく用いられるが、耐折損性が低いため粗スタン
ドなどには適用し難い。Further, although general cast iron (3 to 4% C) rolls are often used for finishing stands, they have low breakage resistance and are therefore difficult to apply to rough stands.

本発明は、上記従来の問題を克服するためになされたも
のであって、亜共晶成分にＣｒおよびＭｏを添加した所
謂「アダマイト鋼」相当の成分系を有する鋳鋼をベース
として種々研究を行なった結果、造塊過程において粗大
な炭化物を晶出させ、得られる鋳塊に一定の鍛錬比の鍛
造加工を加えることによって特定のミクロ組織を与えれ
ば、ロール折損の原因となる円周方向クラックの伝播抵
抗が、従来のロールに比べて飛躍的に向上し、折損しに
くく、かつクラックを除去するに要する改削量も少なく
なり、しかも使用による摩耗量も著しく減少せしめ得る
ことを見出し本発明を完成するに到った。The present invention was made to overcome the above-mentioned conventional problems, and various studies were conducted based on cast steel having a composition system equivalent to so-called "adamite steel" in which Cr and Mo are added to the hypoeutectic component. As a result, if coarse carbides are crystallized during the ingot making process and the resulting ingot is forged at a certain forging ratio to give it a specific microstructure, circumferential cracks that cause roll breakage can be prevented. We have discovered that the propagation resistance is dramatically improved compared to conventional rolls, that they are less likely to break, that the amount of rework required to remove cracks is reduced, and that the amount of wear due to use can be significantly reduced. It has been completed.

すなわち、本発明は、Ｃ１，２〜２．５％、Ｓｉ１．５
％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ Ｏ，５〜５．０％、
Ｎｉ ０．１〜２．５％およびＭｏ ０．１〜２．０％
を含有し、必要に応じて該成分のほか、Ｖｌ、０％以下
、Ｗｌ、０％以下、Ｃｏ１．０％以下またはＴｉ０．５
％以下の１種または２種以上の元素を含み、残部鉄およ
び不可避の不純物から成り、かつ長さ２００〜４００μ
ｍ１幅５０〜１００μｍで体積率５〜２０％の粗大共晶
炭化物が均一に分散した組織を有するロール材、並びに
該成分組成の溶湯な鋳型に注入し、冷却速度約３．０℃
／分以下で冷却凝固させたのち、得られた鋳塊を、その
胴部の鍛錬比的１．５〜５．０にて鍛造するようにした
ロール材の製造方法を提供するものである。That is, in the present invention, C1.2 to 2.5%, Si1.5
% or less, Mn 1.5% or less, CrO, 5-5.0%,
Ni 0.1-2.5% and Mo 0.1-2.0%
In addition to the above components as necessary, Vl, 0% or less, Wl, 0% or less, Co 1.0% or less, or Ti 0.5
% or less of one or more elements, the remainder consists of iron and unavoidable impurities, and has a length of 200 to 400μ
A roll material having a structure in which coarse eutectic carbide with a volume fraction of 5 to 20% is uniformly dispersed with a m1 width of 50 to 100 μm, and a molten metal having the above component composition is poured into a mold, and the cooling rate is about 3.0 ° C.
The present invention provides a method for producing a roll material, in which the obtained ingot is cooled and solidified at a speed of 1.5 to 5.0 minutes, and then the obtained ingot is forged at a forging ratio of 1.5 to 5.0.

なお、従来にもアダマイト鋼をベースにして、各種成分
の調整および熱間加工を施して材質上の改善を企図した
提案もいくつかなされている。In addition, several proposals have been made in the past that aim to improve the material quality by adjusting various components and subjecting it to hot working based on adamite steel.

しかしながら、従来の通念では、ロール材として必要な
靭性を与えるには組織中に分布する炭化物は微細なほど
良いとされ、そのサイズもせいぜい５０μｍ程度であり
、これまでの提案はいづれも炭化物の均一微細化を目的
としていた。However, conventional wisdom holds that the finer the carbide distributed in the structure, the better, in order to provide the necessary toughness for a roll material, and the size of the carbide is at most about 50 μm. The purpose was miniaturization.

これに対し、本発明では、粗大炭化物を形成させるよう
にした点で、従来技術と全く異なり、かかる特異の組織
を与えることにより、ロール材、とりわけ、熱間ワーク
ロール材等として必要な耐摩耗性と耐折損性の両特性を
共に満足させることに成功したのである。In contrast, the present invention is completely different from the conventional technology in that coarse carbides are formed, and by providing such a unique structure, the wear resistance required for roll materials, especially hot work roll materials, etc. They succeeded in satisfying both properties of durability and breakage resistance.

本発明ロール材は次のごとき成分組成を有する。The roll material of the present invention has the following component composition.

Ｃは、共晶炭化物の形成に必要であり、そのために１．
２％以上、好ましくは１．７％以上添加される。C is necessary for the formation of eutectic carbides and therefore requires 1.
It is added in an amount of 2% or more, preferably 1.7% or more.

但し、多量に存在すると、鍛造が困難となり、かつ炭化
物が粗大になり過ぎて脆化するので２．５％を上限とし
、好ましくは２．２％以下とする。However, if it exists in a large amount, forging becomes difficult and the carbide becomes too coarse and brittle, so the upper limit is 2.5%, preferably 2.2% or less.

Ｓｉは、多量に存在するとグラファイトが析出し、所要
量の炭化物が得られなくなるので１，５％を上限とする
。If Si is present in a large amount, graphite will precipitate, making it impossible to obtain the required amount of carbide, so the upper limit is set at 1.5%.

Ｍｎは、多量に加えられると靭性の低下をもたらすので
、１．５％以下に規定される。Since Mn causes a decrease in toughness if added in a large amount, it is specified at 1.5% or less.

Ｃｒは、炭化物形成のための必須の元素であり、後記の
ごとき共晶炭化物を得るために、０．５〜５．０％、好
ましくは０．８〜３．５％の範囲で加えられる。Cr is an essential element for carbide formation, and is added in an amount of 0.5 to 5.0%, preferably 0.8 to 3.5%, in order to obtain a eutectic carbide as described below.

なお、従来においてはＣｒ量が２．５％を越えると鍛造
が不可能になるとの見解もあるが、本発明では、そのよ
うな問題はなかった。In the past, there was a view that forging became impossible if the Cr content exceeded 2.5%, but the present invention did not have such a problem.

Ｍｏは、前記Ｃｒと同様に炭化物を形成すると共に基地
（マトリックス）の靭性を高め、特に高温における硬度
を高めるので、熱間ロールの耐摩耗性に寄与するために
必要な元素であり、０．１％以上含有せしめる必要があ
るが、一方２．０％を越えて含有せしめると、熱間加工
性が悪くなる。Like Cr, Mo forms carbides and increases the toughness of the base (matrix), especially the hardness at high temperatures, so it is an element necessary to contribute to the wear resistance of hot rolls. It is necessary to contain 1% or more, but on the other hand, if the content exceeds 2.0%, hot workability deteriorates.

したがってＭｏ０．１〜２．０％とする。Therefore, Mo is set at 0.1 to 2.0%.

Ｎｉ焼入性を増し、基地（マトリックス）の靭性を高め
るのに有効な元素であり、０．１％以上含有せしめる必
要があるが、５．０％を越えて含有せしめると炭素の黒
鉛化が促進され、ロールとして使用する際の耐摩耗性が
著しく損われる。Ni is an effective element for increasing the hardenability and toughness of the base (matrix), and it must be contained at 0.1% or more, but if it is contained in excess of 5.0%, carbon graphitization may occur. The wear resistance when used as a roll is significantly impaired.

さらに好ましくは２．５％以下であって２．５％を越え
ても効果は飽和し実用性を欠く。More preferably, it is 2.5% or less, and even if it exceeds 2.5%, the effect is saturated and it is not practical.

したがって、Ｎｉ０８１〜２．５％とする。Therefore, the Ni content is set to 081 to 2.5%.

上記元素のほか、必要に応じて更に以下の元素の１種ま
たは２種以上を添加することにより材質的特性を改善す
ることができる。In addition to the above elements, the material properties can be improved by further adding one or more of the following elements as required.

Ｖ、Ｗ、ＣｏおよびＴｉは、いずれも基地（マトリック
ス）を微細化し靭性を高めると共に、基地中に微細な炭
化物として析出するなどして、粗大共晶炭化物と相まっ
て耐摩耗性をさらに改善する。V, W, Co, and Ti all refine the base (matrix) and increase toughness, and also precipitate as fine carbides in the base, and in combination with coarse eutectic carbides, further improve wear resistance.

このためＶｌ、０％以下、Ｗｌ、０％以下、Ｃ。１．０
％以下および／またはＴｉ０．５％以下を添加してよい
。Therefore, Vl is 0% or less, Wl is 0% or less, and C. 1.0
% or less and/or Ti0.5% or less may be added.

なお、ｐ、ｓ、ヒ素、スズその他の不純物は、通常この
種の材料に許容される範囲内であれば、本発明の趣旨は
損われず、例えばＰおよびＳは、約０．０３％を上限と
して存在してもかまわない。Note that the spirit of the present invention is not impaired as long as p, s, arsenic, tin and other impurities are within the range normally allowed for this type of material; for example, P and S may be contained in an amount of approximately 0.03% It does not matter if it exists as an upper limit.

本発明によれば、上記のごとき成分組成の溶湯を適当な
鋳型に注入し、凝固温度を通過する際の冷却速度３．０
°Ｃ／分以下、好ましくは約０．５℃／分前後にて冷却
凝固せしめる。According to the present invention, the molten metal having the above-mentioned composition is poured into a suitable mold, and the cooling rate when passing through the solidification temperature is 3.0.
It is cooled and solidified at a temperature of 0.degree. C./min or less, preferably around 0.5.degree. C./min.

従来アダマイト鋼は、一般に金型鋳造やエレクトロスラ
グ溶解法が適用されていることから分るようにその冷却
速度は比較的高いが、本発明では、むしろ冷却速度を抑
制し、ゆるやかに凝固させることが必要である。Conventionally, adamite steel has a relatively high cooling rate, as can be seen from the fact that die casting and electroslag melting methods are generally applied, but in the present invention, the cooling rate is rather suppressed and the steel is slowly solidified. is necessary.

鋳込まれた溶湯の冷却速度はその鋳造体の大きさに左右
されることは言うまでもなく、従ってその形状・重量に
応じた適当な冷却条件を施すことが必要であり、このた
めに、例えば、砂型と金型との中間的な冷却条件を与え
るように、砂型の中に冷し金を埋設したもの、あるいは
金型の内面に砂を内張り（例えば砂層厚約１５ｍｍ）し
た鋳型等が好ましく用いられる。It goes without saying that the cooling rate of the cast molten metal depends on the size of the cast body, and therefore it is necessary to provide appropriate cooling conditions according to its shape and weight. In order to provide intermediate cooling conditions between a sand mold and a metal mold, it is preferable to use a sand mold with a cooling metal embedded in it, or a mold whose inner surface is lined with sand (for example, a sand layer thickness of about 15 mm). It will be done.

上記冷却条件下に得られた鋳塊は、従来のものに比し、
粗大な共晶炭化物の分散した組織を有する。Compared to conventional ingots, the ingots obtained under the above cooling conditions are
It has a structure in which coarse eutectic carbides are dispersed.

該炭化物の量は体積率にして５〜２０％を占める。The amount of carbide accounts for 5 to 20% by volume.

かく得られた鋳塊は、ついで常法に従って鍛造工程に付
される。The ingot thus obtained is then subjected to a forging process according to a conventional method.

該鍛造加工は、ロールの径方向に対し直角方向に加えら
れ、これによって鋳造組織中の粗大共晶炭化物を延伸し
、該炭化物の形状を、長さ２００〜４００μｍ１幅５０
〜１００μｍ１好ましくは、長さ３００μｍ、幅７０ｔ
ｔｍ程度とする。The forging process is applied perpendicularly to the radial direction of the roll, thereby elongating the coarse eutectic carbide in the cast structure and changing the shape of the carbide to a length of 200 to 400 μm and a width of 50 μm.
~100μm1 Preferably length 300μm width 70t
Approximately tm.

なお、上記各寸法は粗大炭化物の平均値であり、当然上
記の寸法範囲より大きいものや小さいものが存在しても
よい。In addition, each of the above-mentioned dimensions is an average value of coarse carbides, and naturally there may be ones larger or smaller than the above-mentioned size range.

該粗大共晶炭化物のサイズが長さ４００μｍを越えまた
幅１００μｍを越える場合は炭化物が過度に粗大化して
もろくなり、局部的に「欠は落ち」を生じたり、ロール
表面の肌あれを起し易くなる。If the size of the coarse eutectic carbide exceeds 400 μm in length and 100 μm in width, the carbide becomes excessively coarse and brittle, causing local "chips to fall off" or roughening of the roll surface. It becomes easier.

一方、長さ２００μｍ未満、幅５０μｍ未満では従来の
ロール材と変わらず、耐摩耗性、耐折損性の向上が認め
られなくなる。On the other hand, if the length is less than 200 μm and the width is less than 50 μm, it is no different from conventional roll materials, and no improvement in wear resistance or breakage resistance is observed.

また体積率についても、それが５％未満の場合は同様の
欠点があり、一方２０％を越えると炭化物同士が連続す
るようになって、かえって亀裂が伝播し易くなり、「欠
は落ち」などが発生する。Regarding the volume ratio, if it is less than 5%, there is a similar drawback, whereas if it exceeds 20%, carbides become continuous, making it easier for cracks to propagate, and "chips fall off". occurs.

該鍛造加工は、鍛錬比１５〜５．０で行なわれるが、該
炭化物がロール軸方向に並ぶように鍛伸することが望ま
しく、この点から鍛錬比をやや高めにし２４〜５．０で
行なうと−そう好ましい。The forging process is performed at a forging ratio of 15 to 5.0, but it is desirable to forge and stretch the carbides so that they line up in the roll axis direction, and from this point of view, the forging ratio is set a little higher and is performed at a forging ratio of 24 to 5.0. And - so desirable.

鍛造後の熱処理には特別の条件を付加する必要はなく、
従来どおりの焼入れ・焼もどし処理条件に従えばよ（、
例えば温度約９００℃からミスト冷却し、ついで温度約
５００〜６５０℃で焼もどし処理することができる。There is no need to add special conditions to heat treatment after forging.
Just follow the conventional quenching and tempering treatment conditions (,
For example, it can be mist cooled from a temperature of about 900°C and then tempered at a temperature of about 500 to 650°C.

上述のような製造条件下に得られた本発明ロール材と、
従来ロール材（アダマイト鋼）の鍛造後のミクロ組織を
第６図■（従来のロール材）および■（本発明ロール材
）に示す（倍率はいづれも５０倍）。The roll material of the present invention obtained under the manufacturing conditions as described above,
The microstructure of the conventional roll material (adamite steel) after forging is shown in FIG.

図から認められるように、本発明ロール材では、凝固過
程で樹枝状晶（テンドライト）の枝と枝の間に粗大な共
晶炭化物（同写真中、白い部分）が形成され（体積率的
１０％）、鍛造によって該炭化物がはｙロールの軸方向
に並んだ状態第６図■となり（長さ約３００μｍ１幅約
７０μｍ）微細な共晶炭化物が分散した従来ロール材（
第６図■）とは、著しく異なる特異の組織を備えている
ことが判る。As can be seen from the figure, in the roll material of the present invention, coarse eutectic carbides (white parts in the same photo) are formed between the branches of dendrites during the solidification process (volume fraction 10 %), and as a result of forging, the carbides are arranged in the axial direction of the Y roll (Fig. 6).
It can be seen that it has a unique structure that is significantly different from that shown in Figure 6 (■).

本発明ロール材は、このような粗大共晶炭化物の存在、
特にロール軸方向にはｙ平行に延伸した形態での存在に
より、後記実施例にも示されるように、破壊靭性試験や
疲労亀裂伝播試験等においてすぐれた特性を示し、また
実ロールにおける摩耗や亀裂の発生も非常に少なく、従
来材に比し卓越した耐摩耗性と耐折損性を発揮する。The roll material of the present invention is characterized by the presence of such coarse eutectic carbides,
In particular, due to its existence in a form stretched parallel to y in the roll axis direction, it exhibits excellent properties in fracture toughness tests, fatigue crack propagation tests, etc., as shown in the examples below, and also prevents wear and tear in actual rolls. The occurrence of this material is extremely low, and it exhibits superior wear resistance and breakage resistance compared to conventional materials.

次に実施例を挙げて本発明ロール材の緒特性について具
体的に説明する。Next, the properties of the roll material of the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例 １ 第１表に示す成分組成の溶湯を鋳造し、Ａ−Ｅについて
は本発明方法に従って鋳造（凝固温度付近の冷却速度０
．３〜２．０°Ｃ／分）、および鍛造（鍛錬比２０〜５
．０）を行なうことにより第６図■に示されるごとき組
織を得、一方Ｆについては、通常の条件に準じた鋳造お
よび鍛造を行なって同図■に示されるような組織を得た
。Example 1 A molten metal having the composition shown in Table 1 was cast, and A to E were cast according to the method of the present invention (cooling rate around the solidification temperature was 0).
．． 3-2.0°C/min), and forging (forging ratio 20-5
．． By carrying out step 0), a structure as shown in FIG.

かく得られたそれぞれの試験材のミクロ組織における共
晶炭化物の形態を測定するとともに試片を採取調製し、
疲労亀裂伝播試験および破壊靭性試験を行なった。The morphology of eutectic carbide in the microstructure of each test material thus obtained was measured, and specimens were collected and prepared.
Fatigue crack propagation tests and fracture toughness tests were conducted.

〔〔ミクロ組織 各供試材の共晶炭化物の形態は第２表に示すごとくであ
った。[[Microstructure The morphology of the eutectic carbides in each sample material was as shown in Table 2.

なお、炭化物の長さおよび幅の数値は共晶炭化物の該寸
法の平均値である。Note that the numerical values for the length and width of the carbide are average values of the dimensions of the eutectic carbide.

〔Ｗ 疲労亀裂伝播試験 コンパクトテンション型試験片を用いた疲労亀裂伝播試
験結果を第１図に示す。[W Fatigue Crack Propagation Test The results of a fatigue crack propagation test using a compact tension type specimen are shown in Figure 1.

該試験片は第４図に示すよう板状体（５０ｍｍＸ ５０
ｍｍＸ１６ｍｍｔ）に、ロール軸方向に対して直角方向
に、幅２．５ｍｍの溝を設けたものであり、矢印方向に
７００ｋｇの引張荷重をくり返し加えたときに該溝先端
部に発生する亀裂の長さａ（ｍｍ）を測定し、初期クラ
ックＬ２ｍｍからの挙動を調べた。The test piece was a plate-shaped body (50 mm x 50 mm) as shown in Figure 4.
mm x 16 mmt) with a groove of width 2.5 mm perpendicular to the roll axis direction, and the length of the crack that occurs at the tip of the groove when a tensile load of 700 kg is repeatedly applied in the direction of the arrow. The diameter a (mm) was measured, and the behavior from the initial crack L2mm was investigated.

第１図の縦軸は亀裂長さく ｍｍ ）、横軸は引張荷重
のくり返し数（Ｘ １０’ ｃｙｃｌｅｓ）である。The vertical axis in FIG. 1 is the crack length (mm), and the horizontal axis is the number of repetitions of the tensile load (X 10' cycles).

図中、曲線Ａ、ないしＥはそれぞれ本発明ロール材Ａ、
ないしＥ、曲線Ｆは従来ロール材Ｆの性能を示す。In the figure, curves A and E are roll material A of the present invention,
to E, curve F shows the performance of conventional roll material F.

図から、本発明ロール材Ａ−Ｅの亀裂成長速度は、従来
ロール材Ｆに比し、非常に低（、靭性にすぐれ、高い耐
折損性を備えることがうかがわれる。From the figure, it can be seen that the crack growth rate of the roll materials A to E of the present invention is very low compared to the conventional roll material F, and that they have excellent toughness and high breakage resistance.

第２図は、上記結果を、応力拡大係数範囲ΔＫ（ｋｇ・
ｍｍ−３／２ ）と亀裂伝播速度（ｍｍ／ ｃｙｃｌｅ
）との関係で示したグラフであり（図中の記号は第１
図と同じ）、同図からも亀裂の発生・成長に対する両者
の抵抗力に明瞭な差異があることが判る。Figure 2 shows the above results in the stress intensity factor range ΔK (kg・
mm-3/2) and crack propagation velocity (mm/cycle
) (The symbol in the figure is the first
(Same as the figure), and the figure also shows that there is a clear difference in the resistance of the two to crack initiation and growth.

この事実は、従来一般に言われているように、粗大な炭
化物の存在により材料が脆弱化し、強度が低下するとの
見解は正しくなく、むしろ適当な大きさの粗大炭化物の
存在は亀裂の成長を阻止するという好ましい効果をもた
らすと考えられる。This fact indicates that the conventionally commonly held view that the presence of coarse carbides makes the material brittle and reduces its strength is not correct; rather, the presence of coarse carbides of an appropriate size prevents the growth of cracks. It is thought that this has the desirable effect of

■ 破壊靭性試験 前記と同様のコンパクトテンション型試験片（試片採取
方向はロール軸方向）を用いて破壊靭性試験（破壊進行
方向はロール径方向）で得られた破壊靭性値（Ｋｒ ｃ
Ｘｋｇ−ｍｍ−３／２）を第３表に示す。■ Fracture toughness test The fracture toughness value (Kr c
Xkg-mm-3/2) is shown in Table 3.

上記表に示されるように、本発明ロール材の破壊靭性値
は従来ロール材と同等もしくはそれ以上であり、このこ
とからも、従来一般の見解すなわち、炭化物を微細に分
散させれば靭性が向上するとの考えは妥当でなく、むし
ろ本発明のように粗大化する方が有効なことが判る。As shown in the table above, the fracture toughness value of the roll material of the present invention is equal to or higher than that of the conventional roll material, and this also shows that the conventional general opinion that finely dispersing carbides improves toughness. This idea is not valid, and it turns out that coarsening as in the present invention is more effective.

なお、実ロールにおける亀裂伝播方向は一般にロール径
方向であるが、本発明ロール材では、粗大炭化物かや一
ロール軸方向に延伸した形状で存在するため、該炭化物
によって亀裂の進行方向が粗大炭化物に沿ってロール軸
方向に変向する。Note that the crack propagation direction in an actual roll is generally in the roll radial direction, but in the roll material of the present invention, since the coarse carbide exists in a shape stretched in the roll axis direction, the crack propagation direction is caused by the coarse carbide. along the roll axis.

そのため、亀裂が進行しても折損しに（く継続使用が可
能であり、耐折損性の点からみた本発明ロール材の耐久
力は、従来ロール材に比し、上記第３表に示される数値
の比較具−Ｌにすぐれるものである。Therefore, even if the crack progresses, it will not break and can be used continuously, and the durability of the roll material of the present invention from the viewpoint of breakage resistance is as shown in Table 3 above compared to the conventional roll material. It is superior to numerical comparison tool-L.

αＶ 摩耗試験 第３図に本発明ロール材Ａと従来ロール材Ｆとを同一条
件の摩耗試験に付して得られた結果を示す。αV Wear test FIG. 3 shows the results obtained when the roll material A of the present invention and the conventional roll material F were subjected to an abrasion test under the same conditions.

同試験は、第５図（図１は正面図、■は側面図）に示す
ように、リング状試験片Ｔを硬度（Ｈｖ）８８０の基準
片Ｓ（回転速度８００ｒｐｍ）に一定の接触圧力（Ｐｍ
ａｘ：１４０ｋｇ／ｍｉ）にて押圧し、両者間のすべり
率が３０％となるように周速度を異ならしめて回転さぜ
ることにより行ない、そのときの摩耗量（初期の試１験
片屯量に対する重量減少量）を測定して耐摩耗性を評価
した。In this test, as shown in Fig. 5 (Fig. 1 is a front view and Pm
ax: 140 kg/mi) and rotated at different circumferential speeds so that the slip rate between the two was 30%. The abrasion resistance was evaluated by measuring the amount of weight loss (weight loss).

図に示されるように、本発明ロール材Ａと従来ロール材
Ｆとは、はぼ同じ炭素含有量であるにもかかわらず、本
発明ロール材の方が、はるかに耐摩耗性にすぐれている
ことが判る６、このことは、素地よりも硬度の高い炭化
物の量が同じ場合には、微細に分散する場合よりも、本
発明材のようにある程度の大きさで存在する方が摩耗に
対する抵抗としてより有効であることを示している。As shown in the figure, although the roll material A of the present invention and the conventional roll material F have almost the same carbon content, the roll material of the present invention has much better wear resistance. 6. This means that when the amount of carbide, which is harder than the base material, is the same, resistance to abrasion is better when the carbide exists in a certain size like the material of the present invention than when it is finely dispersed. It has been shown to be more effective as

但し、炭化物が過度に粗大化すると、かえってもろ（な
り、局部的に「欠は落ち」を生じたり、ロール表面の肌
あれを起し易くなるので前記のごとき範囲のサイズで分
散させることが望ましい。However, if the carbide becomes excessively coarse, it will become brittle, causing local "chip-off" and roughening of the surface of the roll, so it is desirable to disperse the carbide within the size range mentioned above. .

実施例 ２ 前記実施例１０本発明ロール材Ａおよび従来材Ｆからそ
れぞれロールを製造し、連続鋼片ミル（６スタンドミル
）の第３スタンドで両ロールを上下に組合せて使用した
。Example 2 Rolls were manufactured from the roll material A of the present invention and the conventional material F in Example 10, and the two rolls were used in combination vertically in the third stand of a continuous billet mill (six-stand mill).

このときの各ロールのクラック発生状況および摩耗状況
を第４表に示す。Table 4 shows the crack occurrence and wear conditions of each roll at this time.

上記第４表に示されるように、本発明ロールはクラック
の発生状況、摩耗量のいづれも従来ロールよりすぐれて
いることがわかる。As shown in Table 4 above, it can be seen that the roll of the present invention is superior to the conventional roll in both the occurrence of cracks and the amount of wear.

第７図■は、上記実機試験における本発明ロール使用後
のロール表面（カリバ一部）状況を示す（倍率約１／２
）。Figure 7 ■ shows the roll surface (part of the caliber) after using the roll of the present invention in the above actual machine test (magnification: approximately 1/2).
).

第７図■は従来材の写真である。Figure 7 (■) is a photograph of the conventional material.

両者を比較すると、従来ロールでは、カリバー底部に沿
った円周方向のクラックが発生し折損の危険がうかがわ
れるのに対し、本発明ロールではそのようなりラックは
全くなく、微細な亀甲状ファイアクラックのみであり、
なお長期間の使用に耐え得ることを示している。Comparing the two, it can be seen that with the conventional roll, cracks occur in the circumferential direction along the bottom of the caliber, indicating the risk of breakage, whereas with the roll of the present invention, there is no such rack at all, and minute tortoise-like fires occur. Only crack,
This indicates that it can withstand long-term use.

以上のように、本発明ロール材は、硬度および靭性のい
づれにもすぐれ、実ロールとしての使用において、良好
な耐摩耗性と耐折損性を発揮し、従来ロールに比し、１
回当りの改削量が少なくてすみ、それによって使用寿命
が長くなり、また組替周期を長くすることができる。As described above, the roll material of the present invention has excellent hardness and toughness, and when used as an actual roll, exhibits good wear resistance and breakage resistance, and is 1.
The amount of modification per cycle is small, thereby extending the service life and lengthening the recombination cycle.

更に折損の危険性も低く、長期安定した円滑な圧延操業
が保証される。Furthermore, the risk of breakage is low, ensuring stable and smooth rolling operations over a long period of time.

実施例 ３ 第５表に示す成分組成の溶湯な、本発明方法に従って鋳
造（凝固温度付近の冷却速度３．０℃／分）、および鍛
造（鍛造比３．０）を行なった。Example 3 A molten metal having the composition shown in Table 5 was cast (cooling rate around solidification temperature 3.0° C./min) and forged (forging ratio 3.0) according to the method of the present invention.

得られた各供試材（本発明材）の共晶炭化物の形態は第
６表に示すごとくであった。The morphology of the eutectic carbide of each of the obtained test materials (materials of the present invention) was as shown in Table 6.

これらの供試材について、実施例１と同様にして、第５
図に示すような摩耗試験片を用いて転勤摩耗試験を行な
った。Regarding these test materials, the fifth
A transfer wear test was conducted using the wear test piece shown in the figure.

その結果を第７表に示す（参考に前記供試材Ａについて
のデータも併記する）。The results are shown in Table 7 (data for the sample material A are also listed for reference).

上記結果から明らかなように、Ｖ、Ｗ、Ｃｏおよび／ま
たはＴｉを添加することにより、本発明材Ａよりもさら
に耐摩耗性が向上する。As is clear from the above results, by adding V, W, Co and/or Ti, the wear resistance is further improved than that of the material A of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は、疲労亀裂伝播試験による亀裂長さと荷重負荷
くり成し回数との関係を示すグラフ、第２図は、応力拡
大係数範囲と亀裂伝播速度の関係を示すグラフ、第３図
は、摩耗試験における回転数と摩耗減量の関係を示すグ
ラフ、第４図は、コンパクトテンション型試験片の形状
を示す平面図、第５図は、摩耗試験要領説明図（同図１
は正面図、■は側面図）、第６図１およびＴＩは、それ
ぞれ従来ロール材および本発明ロール材のミクロ組織を
示す図面代用写真、第７図ＩおよびＩＩは、それぞれ実
機試験機における使用後の本発明ロール材および従来ロ
ール材のロール表面（カリバ一部）状況を示す図面代用
写真である。Fig. 1 is a graph showing the relationship between the crack length and the number of load simulations in the fatigue crack propagation test, Fig. 2 is a graph showing the relationship between the stress intensity factor range and the crack propagation speed, and Fig. 3 is the graph showing the relationship between the stress intensity factor range and the crack propagation speed. A graph showing the relationship between rotational speed and wear loss in the wear test, Figure 4 is a plan view showing the shape of the compact tension type test piece, and Figure 5 is an explanatory diagram of the wear test procedure (Figure 1
6 is a front view, ■ is a side view), FIGS. 6 1 and TI are photographs substituted for drawings showing the microstructures of the conventional roll material and the roll material of the present invention, respectively. It is a photograph substituted for a drawing showing the condition of the roll surface (part of the caliber) of the roll material of the present invention and the conventional roll material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃ１，２〜２．５％、Ｓｉ１．５％以下、Ｍｎ１
．５％以下、Ｃｒ ０．５〜５．０％、Ｎｉ Ｏ，１〜
２．５％およびＭｏ０．１〜２．０％を含み、残部鉄お
よび不可避の不純物から成り、かつ長さ２００〜４００
μｍ、幅５０〜１００μｍで体積率５〜２０％の粗大共
晶炭化物が均一に分散した組織を有することを特徴とす
る耐摩耗性および耐折損性にすぐれたロール材。 ２ Ｃ１，２〜２．５％、Ｓｉ１．５％以下、Ｍｎ１
．５％以下、Ｃｒ Ｏ，５〜５．０％、Ｎｉ Ｏ，１〜
２．５％およびＭｏ ０．１〜２．０％を含有し、さら
にＶｌ、０％以下、Ｗｌ、０％以下、Ｃｏ１．０％以下
、またはＴｉ０．５％以下の１種または２種以上の元素
を含み、残部鉄および不可避の不純物から成り、かつ長
さ２００〜４００μｍ、幅５０〜１００μｍで体積率５
〜２０％の粗大共晶炭化物が均一に分散した組織を有す
ることを特徴とする耐摩耗性および耐折損性にすぐれた
ロール材。 ３ Ｃ１，２〜２．５％、Ｓｉ１．５％以下、Ｍｎ１
．５％以下、Ｃｒ Ｏ，５〜５．０％、Ｎｉ Ｏ，１〜
２．５％およびＭｏ０．１〜２．０％を含み、残部鉄お
よび不可避の不純物から成る溶湯を鋳型に注入し、冷却
速度３．０℃／分以下で冷却凝固させたのち、得られた
鋳塊を、その胴部の鍛錬比１．５〜５．０にて鍛造する
ことにより、長さ２００〜４００μｍ１幅５０〜１００
μｍで体積率５〜２０％の粗大共晶炭化物が均一に分散
した組織とすることを特徴とする耐摩耗性および耐折損
性のすぐれたロール材の製造法。[Claims] I C1, 2 to 2.5%, Si 1.5% or less, Mn1
．． 5% or less, Cr 0.5-5.0%, NiO, 1-
2.5% and Mo0.1-2.0%, the balance consists of iron and unavoidable impurities, and has a length of 200-400%.
A roll material having excellent abrasion resistance and breakage resistance, characterized by having a structure in which coarse eutectic carbides with a volume fraction of 5 to 20% are uniformly dispersed with a width of 50 to 100 μm. 2 C1, 2-2.5%, Si 1.5% or less, Mn1
．． 5% or less, CrO, 5~5.0%, NiO, 1~
2.5% and Mo 0.1 to 2.0%, and one or more of Vl, 0% or less, Wl, 0% or less, Co 1.0% or less, or Ti 0.5% or less. The balance consists of iron and unavoidable impurities, and the length is 200 to 400 μm, the width is 50 to 100 μm, and the volume fraction is 5.
A roll material with excellent wear resistance and breakage resistance, characterized by having a structure in which ~20% of coarse eutectic carbides are uniformly dispersed. 3 C1,2~2.5%, Si1.5% or less, Mn1
．． 5% or less, CrO, 5~5.0%, NiO, 1~
A molten metal containing 2.5% Mo and 0.1-2.0% Mo with the balance iron and unavoidable impurities was poured into a mold and solidified by cooling at a cooling rate of 3.0°C/min or less. By forging the ingot at a forging ratio of 1.5 to 5.0 for the body, the ingot has a length of 200 to 400 μm and a width of 50 to 100 μm.
A method for producing a roll material having excellent wear resistance and breakage resistance, characterized by forming a structure in which coarse eutectic carbides having a volume fraction of 5 to 20% in μm are uniformly dispersed.