JPH02290942A - 耐クラック性、耐スリップ性および耐焼付性に優れた高クロム鋳鉄ロール材 - Google Patents

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、主として熱間圧延に供される圧延用複合ロー
ルの圧延使用層に適用されるロール材に関する。

（従来の技術） 熱間圧延用ロール特にホットストリップミル仕上前段の
ワークロールには、従来アダマイトロルが用いられてい
たが、近年、熱間圧延鋼板の高品質化、薄ゲージ化およ
び特殊銅圧延比率の増加等に対応して、圧延使用層たる
外層に耐摩耗性に優れた高クロムロール材が適用された
複合ロールが用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 高クロムロール材は、Ｃ　：　　２．Ｏ〜３．２　ｗｔ
％、Ｃｒ：１０〜３０　ｉｙｔ％を含み、組織中に高硬
度のＭ，Ｃ．型のクロムカーバイドが多量に生成したも
のであり、耐摩耗性に優れているが、耐スリップ性や耐
クラック性に劣るという問題がある。特に、耐クランク
性不足に起因する重大な事故に、所謂、欠け落ち事故が
ある。該欠け落ち事故は、圧延中にロール表面から幅お
よび長さが数ｍｍ、深さが約１　ｍｍ程度の小片が剥離
するものである。この様な事故が起ると、前記剥離部分
が被圧延材（銅板）表面に一定間隔の凸部として転写さ
れ、次のロールで圧下されて鋼板の表面性状を悪くする
ばかりでなく、コイリング時や鋼板加工時に、前記凸部
圧延部が割れ発生の起点となり、不良品発生の原因とな
る．本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、優
れた耐スリップ性、耐クランク性および耐焼付性を有す
る高クロムロール材を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するためになされた本発明の高クロム鋳
鉄ロール材は、化学組成が重量％でＣ：１．３〜２．０
％、　Ｃｒ：１１〜１９％Ｓｉ　：　　０．３−２．０
％、　Ｍｏ　：　　０．８〜３．０％Ｍｎ　：　　０．
３〜２．０％、　Ｖ：０．５〜３．０％Ｎｉ：０．５〜
５．０％ 残部実質的にＦｅからなることを発明の構成とするもの
である。

（作　　用） 本発明の高クロム鋳鉄ロール材の化学組成は以下の理由
により限定される。単位は重量％である。

Ｃ：１．３〜２．０％ ＣはＣｒ．ＭｏあるいはＶと結びついてカーバイドを形
成する。本発明ではＣ量を従来の高クロム鋳鉄材より減
少させ、組織中のカーバイド量を抑えると共に靭性を有
するＭｔｘＣｂ型炭化物を安定に晶出させるために、上
記範囲で含有される。すなわち、１．３％未満ではカー
バイド量が過となり耐摩耗性が不足し、２．０％を越え
るとカーバイド量が過多となりかつ高硬度のＭｒＣｚ型
炭化物が晶出して耐クラック性および耐スリップ性が劣
化する。

Ｓｉ：０．３〜２．０％ Ｓｔは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、０．３％
以上必要である。しかし、２．０％を越えると基地の脆
化を招来する。

Ｍｎ　：　０．３〜２．０％ Ｍｎは溶湯の脱酸および脱硫のため０．３％以上必要で
ある。しかし、２．０％を越えると機械的性質、特に靭
性の劣化が著しい。

後の熱処理において硬度調整が困難になり易い。

（１：　　１１　〜１９％ Ｃｒは主としてＭｔ３Ｃｈ型のカーバイドを適量形成さ
せるために添加する。１１％未満では生成するＣｒカー
バイド量が過少となり、耐摩耗性が劣化する．一方１９
％を越えて含有されると、生成するＣｒカーバイド量が
過多となり、本発明の目的である耐クラック性向上を阻
害する。

Ｍｏ　：　　０．８〜３．０％ ＭｏはＦｅ，　Ｃｒなどと同じく炭化物を形成すると共
に、焼戻し軟化抵抗を高めるのに有効である。０．８％
未満では上記のような効果が少なく、一方３．０％を越
えて含有されると残留オーステナイトを安定化し十分な
硬度が得難くなる。

Ｎｉ：０．５〜５．０％ Ｎｉは炭化物を生成せず、基地に固溶して基地の強度を
向上させると共に焼入硬化性も向上させる゛ために積極
的に添加するもので、０．５％から５％の範囲において
はＮｉの増加にともない基地強化がなされる。０．５％
未満では十分な基地強化ができず、５％を越えると残留
オーステナイトが安定になり、後の熱処理において硬度
調整を困難にする。

Ｖ　　：　　０．５〜３．０％ ■は鋳造組織を微細緻密化して基地を強化するために積
極的に添加される。また生成する■力一バイドは組織中
に微細分散して生成するため、耐摩耗性および耐焼付性
向上の点でも効果が得られる。０．５％未満では十分な
基地強化が得られず、３％を越えると脆化するほか、ロ
ール外層として遠心力鋳造によって製作する際に、比重
の違いから偏析を生ずるようになる。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は以上の成分のほか残部
実質的にＦｅで形成される。尚、Ｐ，Ｓはいずれも材質
を脆くするので少ない程望ましく、Ｐ：０．０８％未満
、Ｓ：０．０６％未満に止めておくのがよい。

本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、特にＣ含有量を抑え
ることによって、生成するカーバイド量を耐摩耗性を損
なわない範囲で低く抑えると共に靭性を有するｌ’ｈｊ
ｃ６型炭化物を晶出させる。そしてＮｉを積極的に添加
して基地組織の固溶強化を図ると同時に、■も積極的に
添加して、基地組織を微細緻密化して基地組織の強化並
びに耐焼付性の向上を図り、前記！’ｈｊｃ６型炭化物
を強固な基地組織で支える組織としたところに特色があ
り、これによって耐摩耗性、耐スリップ性および耐焼付
性を向上させたものである。

（実施例） 以上説明した高クロム鋳鉄ロール材は、主として熱間圧
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。

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、簡便であるので一般に適用されている。

尚、外層と内層との溶着に際して、外層から内層へのＣ
ｒの混入を防止するためには、外層と内層との間に中間
層を設けるとよい。該中間層を設けることによって外層
から内層へのＣｒの混入、拡散が防止できるほか、外層
と内層の境界部の脆化を有効に防止できるからである。

前記複合ロールは、鋳造後、通常、次の熱処理が施され
る。まず、Ａ３点以上の高温に加熱保持してオーステナ
イト中に固溶してぃるＣｒ，Ｃを二次炭化物として析出
させオーステナイト中のＣｒ，　Ｃ濃度を下げ、後の冷
却（焼入れ）過程で変態しゃすいオーステナイトに変え
る、所謂、オーステナイトの不安定化熱処理を行う。そ
して、焼入れ処理によってオーステナイトを変態させて
マルテンサイト化し、引き続き、熱的に安定した組織に
すると共に変態時に発生ずる残留応力を低減するため、
４００〜６００　’Ｃの温度で焼戻し熱処理を行う。

上記熱処理を施すことによって、ロール外層にＩｔｓ７
５〜８５の硬度を付与することができる。

尚、本発明でいうロール材とは、上記説明した熱間圧延
用ロールのみならず、冷間圧延用ロールやホットスキン
パスロール、Ｈ型ｆｉ用ロールあるいは八２材圧延用ロ
ールなどの外層材の他、圧延付帯設備におけるローラに
も適用可能な材質である。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も適用でき
る。

次に本発明の高クロム鋳鉄ロール材を圧延使用層たる外
層に適用した複合ロールの具体的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従来の高
クロム鋳鉄材を用いた複合ロールも製造した。

〈実施例Ａ〉 （１）外層材溶湯として第１表に示す高クロム鋳鉄を用
い、これを遠心力鋳造機上で回転する円筒状金型内に鋳
込厚さで１００　ｍｍ分鋳込んだ。この際、前記金型内
面にはレジンサンドから成る塗型剤を厚さ３ｆｆｌｌＩ
＋塗布しており、咳金型の回転数はＧ　Ｎｏ．で１４０
、注湯温度は各実施例共１５２０゜Ｃであった。

次　　　　　　　　葉 第１表 （２）外層鋳造開始から約２２分後に外層は完全に凝固
した．その後、外層を内有した遠心力鋳造用金型を垂直
に立てて、その両端にロール軸部鋳造用の上型および下
型を連設して静置鋳造鋳型を構成した。その内部に軸芯
材溶湯として第２表に示すダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込ん
で完全に満たした後、上部を押湯保温剤でカバーした。

次　　　　　　　　葉 第２表 第　　３　　表 （３）それぞれ下記の熱処理を施した．実施例Ａ−１の
ロールは、１０３０゜Ｃで８ｈ保持後、１５０゜ｃ／ｈ
冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５００゜Ｃで３０
ｈ焼もどし処理した。

実施例Ａ−２のロールは、９５０゜Ｃで１０ｈ保持後、
２００℃／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５
００℃で１５ｈ焼もどし処理した．実施例八一３のロー
ルは、１１００゜Ｃで１０ｈ保持後、１５０゜Ｃ／ｈの
冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５１０゜Ｃで１５
ｈ焼もどし処理した．（４）仕上加工後、製品の外層は
第３表の通りであった． （５）上記各ロールを実際のホットストリップミル仕上
前段スタンドに設置して圧延に供した。その結果、圧延
成績を、ロール外層が１　ｍｍ摩耗する間に圧延した圧
延材の通過Ｔｏｎ数として第４表に示す。

第　　４　　表 第４表より、従来例に比べて、各実施例共、耐摩耗性の
大幅な向上が認められた。

また、従来例のロールは、ロール表面において欠け落ち
事故の原因となる微細クラックのピッチが平均０．５ｍ
ｍであったのに対し、本実施例のロールでは微細クラン
クのピッチは各実施例共平均１　ｍｍであった。この事
は、該ロールがヒートサイクルに対して鈍感である事を
示し、耐クラック性に対して有利であることがわかる。

当然本ロールの使用結果として欠け落ち事故がなかった
ことはいうまでもない。また、耐スリップ性（かみ込み
性）および耐肌荒性についても従来例のロールに比べて
向上が認められ、焼付事故の発生も認められなかった。

さらに、上記圧延後、各実施例及び従来例のロール胴部
表面を改削、斉整した後、再びホットストリップミル仕
上前段スタンドに設置して、ステンレス鋼の圧延に供し
たところ、従来例のロールには両ロール共焼付事故が多
く発生したが、本実施例のロールには焼付事故の発生が
なく、耐焼付性の向上が認められた。

く実施例Ｂ〉 （１）実施例Ａと同様の条件で、第５表に示す外層材溶
湯を遠心力鋳造用金型に鋳込厚さ１００　ｍｍで鋳込だ
。外層の鋳込開始から約１４分後、外層の内周面側の一
部が未凝固状態のとき、該外層の内周面に第５表に示す
中間材溶湯を鋳込厚さ２５ＩＩＩＩＩｌ鋳込だ。

（２）外層鋳造開始から約３０分後、外層および中間層
は完全に凝固した。その後、外層および中間層を内有し
た遠心力鋳造用金型を垂直に立てて、その両端にロール
軸部鋳造用の上型および下型を連設して静置鋳造鋳型を
構成した。その内部に軸心材溶湯として第５表に示すダ
クタイル鋳鉄溶湯を鋳込んで完全に満した後、上部を押
湯保温剤でカバーした。

次　　　　　　　　葉 （３）鋳造から３日後、上記鋳型を解体し、それぞれ下
記の熱処理を施した。

実施例Ｂ−１は、１０３０゜Ｃで８ｈ保持後、１５０゜
Ｃ／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５００゜
Ｃで３０ｈ焼もどし処理した。

実施例Ｂ−２は、９５０゜Ｃで１０ｈ保持後、２００゜
Ｃ／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５００゜
Ｃで１５ｈ焼もどし処理した。

実施例Ｂ−３は、ｌ１００゜Ｃで１０ｈ保持後、１５０
゜Ｃ／ｈの冷却速度で冷却して焼入れし、さらに５１０
゜Ｃで１５ｈ焼もどし処理した。

（４）仕上加工後の製品ロールの、外層厚さ、中間層厚
さ及び外層の表面硬度を第６表に示した。

第　　６　　表 また、各実施例の中間層及び内層のＣｒ含有量は外層か
らのＣｒの混入、拡散により上昇した。

各層のＣｒ含有量を第７表に示した。

第　　７ 表 （５）前記各ロールから、各層の境界面が軸方向に対し
て４５度となるようにして丸棒試験片を採取して圧縮強
度を調べた。その結果を第８表に示した。

第　　８　　表 比較のために、前記第５表に示した各外層溶湯と内Ｎ溶
湯とを用いて、両者を直接溶着した２層複合ロールを鋳
造したが、この場合の外層と内層との境界部の４５度方
向の圧縮強度は三者共約１２０　ｋｇ／＋ｎｍ２であり
、前記第８表に示した実施例の圧縮強度に比べて相当低
い値であった。

また、前記強度試験の際、本実施例では三者共外層、内
層の直接溶着で認められた境界の脆化に起因する境界部
での滑り減少は全く認められたなかった。

（発明の効果） 本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、Ｃ含有量を抑えると
共にＮｉおよび■を積極的に添加したことによって、生
成するカーバイド量を抑えると同時に、靭性を有するＭ
２３Ｃ６型炭化物を晶出させ、該炭化物を強固な基地組
織で支える組織とすることができた。

このため、耐摩耗性を維持向上しつつ耐クランク性が向
上し、欠け落ち事故の発生が防止された．また−、カー
バイド量を抑えたのでロールと圧延材の間の摩擦係数が
上昇し、耐スリップ性が向上した。また、生成カーバイ
ド中に微細分散した■カーバイドを含むため耐焼付性が
向上した。さらに、基地組織が強化されたので耐塑性流
動性も向上し、耐肌荒性が向上した。

従って、本発明の高クロム鋳鉄ロール材は、従来の優れ
た耐摩耗性に加えて、優れた耐クラック性、耐スリップ
性、耐焼付性および耐肌荒性を兼備させることができた
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学組成が重量％で Ｃ：１．３〜２．０％、Ｃｒ：１１〜１９％Ｓｉ：０．
   ３〜２．０％、Ｍｏ：０．８〜３．０％Ｍｎ：０．３〜
   ２．０％、Ｖ：０．５〜３．０％Ｎｉ：０．５〜５．０
   ％ 残部実質的にＦｅからなることを特徴とする耐クラック
   性、耐スリップ性および耐焼付性に優れた高クロム鋳鉄
   ロール材。