JPH0250977B2

JPH0250977B2 -

Info

Publication number: JPH0250977B2
Application number: JP16372485A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; Hideo Fujita; Hiroaki Katayama; Tsunao Kawanaka
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1990-11-06
Also published as: JPS6224807A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は耐腐食性、耐摩耗性及び耐クラツク性
が要求されるホツトランテーブル用組立ローラー
の複合スリーブに関する。（従来の技術及びその問題点）従来、ホツトランテーブル用ローラーとして、
普通鋼、普通鋳鉄等で形成された単体ローラー
や、Cr―Mo鋼をスリーブとして、これを強靭性
で形成されたアーバーに焼きばめた組立ローラー
が使用されている。前記ローラーは高温のストリツプに接し、また
冷却水にも曝され、強い腐食環境におかれており
優れた耐腐食性が要求され、また、耐摩耗性に対
する要求も強い。更に、組立ローラーの場合で
は、スリーブに対して耐クラツク性（耐割損性）
も必要とされる。しかしながら、普通鋳鉄は耐腐食性に劣り、ま
た、普通鋼、Cr―Mo鋼では耐摩耗性の向上のた
めに硬度を上げると、靭性が劣化し、残留応力等
の要因により耐クラツク性が減じるという問題が
ある。本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、
ホツトランテーブル用の組立ローラーのスリーブ
に要求される性能、すなわち、耐腐食性、耐摩耗
性及び耐クラツク性を兼備したスリーブを提供す
ることを目的とする。（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明の手段は、ス
リーブを使用層である外層と内層との２層構造と
した複合スリーブとし、外層をＣ：0.8〜1.2％、
Cr：14〜25％（但し、Cr14％を含まず。）を含有
したHs70〜80の低炭素高クロム鋳鉄材で形成し、
一方、内層をＣ：0.3〜1.0％、Ni：0.5〜3.0％、
Cr0.5〜7.0％、Mo：0.1〜0.8％を含有した強靭性
に極めて優れた特殊鋳鋼で形成した点にある。（実施例）第１図は本発明に係る複合スリーブ１をアーバ
ー４に焼きばめた組立ローラーの構造を示し、複
合スリーブ１は同図及び第２図の如く、使用層で
ある外層２と強靭性を有する内層３とが溶着一体
化されている。まず、本発明の外層材の成分限定理由について
述べる。以下、単位は重量％であある。Ｃ：0.8〜1.2％Ｃは（Fe、Cr）₂₃C₆型炭化物を安定にする範囲
内でCr含有量とバランスをとりつつ目的とする
カーバイド量により決定されるが、Ｃが0.8％未
満ではカーバイト量が過少となり耐摩耗性が不足
し、一方1.2％を越えるとカーバイド量が多過と
なり耐腐食性が低下し、また耐摩耗性の劣る
（Fe、Cr）₇C₃型炭化物が生成する。 Si：0.5〜1.2％ Siは溶湯の脱酸のために必要な元素であり、最
低でも0.5％は含有する必要がある。しかし、Si
はオーステナイト中のＣの溶解度を下げるので過
度の含有は炭化物の生成を不十分にして硬度が得
難くなると共に、機械的性質の劣化を招来するの
で1.2％以下に押える。 Mn：0.5〜1.2％ Mnは溶湯の脱酸のため及び有害なＳの除去の
ために最低0.5％は必要である。しかし、1.2％を
越えるとオーステナイトを安定化し、熱処理変態
組織が得難くなる。Ｐ：0.03％以下Ｐはロール材質においては少ない程望ましい元
素で、材質の脆化を防止するために0.03％以下と
する。Ｓ：0.03％以下ＳもＰと同様に少ない程望ましく、その含有量
は脆化防止のため0.03％以下にする。 Ni：0.5〜2.0％ Niは焼入性を向上させ積極的に硬度調整を計
るために含有されたもので、その含有量が0.5％
未満では充分な効果がなく、一方2.0％を越えて
含有されるとオーステナイトを安定化して残留オ
ーステナイトを増加させ、鋳造後の熱処理による
硬度調整を困難にする。 Cr：14〜25％（但し、Cr14％を含まず。）耐腐食性に優れかつ適度な硬度を有する（Fe、
Cr）₂₃C₆型カーバイドを得るためには、Ｃ含有量
とバランスさせる必要がある。本発明に係る外層
のＣ含有量では、Cr14％以下では高硬度ではあ
るが、耐腐食性に劣るM₇C₃型のカーバイドとな
り、一方、25％を越えて含有するとフエライト一
相になりカーバイドの晶出がなくなる。また、外
層のCrは内層の溶着一体化に際し不可避的に内
層に混入し内層のCr％を上昇させるが、内層の
Cr％を規定範囲内とするためにも、外層のCrは
25％以下とされる。尚、カーバイドの硬度は、
M₂₃C₆型がHv1500〜1600、M₇C₃型がHv2300〜
2400である。 Mo：1.0〜2.5％ Moは焼入れ焼戻し抵抗を高めると同時に炭化
物を安定にするのに有効であるが、その含有量が
1.0％未満ではこのような効果がなく、一方、本
発明外層材の成分系において、Hs70〜80を得る
には、2.5％以下で十分である。本発明に係る外層材は、以上の成分のほか残部
Feおよび不可避的に混入した不純物で形成され
る。次に、内層材の成分限定理由について述べる。
以下、単位は重量％である。Ｃ：0.3〜1.0％Ｃ％が低すぎると溶融温度を高くする必要があ
りコスト的に問題となる。また、外層と内層との
Ｃ％差が大きくなれば溶着部に欠陥を発生するお
それがある。以上の理由から0.3％以上とする。
一方、セメンタイトを形成させずかつ強靭性を付
与する範囲として1.0％以下とする。 Si：0.2〜1.0％外層の場合と同一の理由により0.2％以上1.0％
以下とする。 Mn：0.2〜1.5％ MnはＳと結合してＳの悪影響をなくするが、
0.2％未満ではこの効果はなく、一方1.5％を越え
ると材質の強靭性劣化が著しくなる。Ｐ：0.1％以下Ｐは不純元素であり、材質を脆くするため問題
を発生しない範囲として、0.1％以下とする。Ｓ：0.1％以下ＳはＰと同様に不純元素であり、材質を脆くす
るため、その影響の少ない範囲として0.1％以下
とする。 Ni：0.5〜3.0％ Niは焼入性を増し強靭性に有効であるが、0.5
％未満ではその効果は殆なく、一方経済性の面か
ら3.0％以下に抑える。 Cr：0.5〜7.0％ Crは焼入性を増し強靭性に有効であるが、0.5
％未満ではその効果は殆んどなく、一方7.0％を
越えるとチル化して却つて脆くなる。 Mo：0.1〜0.8％ MoはNi、Crと同様に材質の焼入性を増し強靭
化に寄与する。0.1％未満ではその効果が少なく、
一方0.8％を越えると硬くなりすぎて脆くなる。以上の成分の他に残部実質的にFeから内層材
質は形成される。本発明に係る複合スリーブは、以上説明した成
分を含有する外層と内層とからなるが、材質の強
靭性確保及び目標とする硬度、耐摩耗性、耐腐食
性、耐クラツク性等の品質を得るために、後述す
る製造方法により鋳造されたスリーブ素材をオー
ステナイト域まで昇温する熱処理と、それに不随
して焼戻し、歪取りを目的として共折変態温度以
下の熱処理を施す。すなわち、Ｃ含有量の高い高クロムステイール
は鋳放しでマトリクスはオーステナイト組織を呈
しているが、耐摩耗性の点でロール材としては適
切でない。このオーステナイト組織をマルテンサ
イトあるいはベーナイト組織にかえるには、この
オーステナイトを不安定化する必要がある。すな
わちAc₁点以上の温度に保持する事によよりマト
リクス中にCr炭化物が析出し、マトリクス中の
Ｃ、Cr濃度が下がる。Cr炭化物の形態はその保
持温度により異なり、1000℃〜800℃がM₂₃C₆の
形態をとりやすい。焼入れ組織を得る為には、冷却速度はCCTで
Ps線と交差しない離界冷却速度以上が必要であ
る。高クロム系の場合、比較的遅い冷却でもPs
線とは交差しないが、250℃／Hr以上の冷却速度
は必要である。また、焼戻しは、熱的に安定な組
織を得ると同時に、製品硬度とのバランスから
400〜600℃が適当である。また、歪取り熱処理
は、ロールに発生する熱応力とのバランスでロー
ルの残留応力を低減する為、400〜600℃が適当で
ある。以上の熱処理の結果外層の組織は、マトリクス
と共晶カーバイト（M₂₃C₆型）の混合組織とな
り、マトリクス組織は、析出した２次炭化物
（M₂₃C₆型）と焼戻しマルテンサイト及びベーナ
イト組織となり、硬度がHs70〜80となる。また、前記熱処理により、内層の組織は、パー
ライト組織を主体とし一部ベーナイト組織の混合
組織となり、引張強度が80〜120Kg／mm²となり、
従来のダクタイル鋳鉄の場合（40〜45Kg／mm²）に
比べて２倍以上の強度の向上が図られる。従つ
て、割損に対する抵抗性が増してアーバーに強固
に焼きばめることが可能になる。次に、前記複合スリーブの製造方法について言
及する。一般に、複合スリーブの製造方法としては、遠
心力鋳造法を利用するのが簡便である。第３図は、外層２及び内層３を共に遠心力鋳造
する場合を示し、第４図は外層２を遠心力鋳造し
た後、外層の鋳込まれた金型を直立させ静置鋳型
とし、該鋳型の内層鋳造材を静置鋳造する場合を
示す。同図において、５は遠心力鋳造用金型、６
は金型、砂型又は耐火レンガ等で形成された湯止
め用バンド、７は回転ローラー、８は溶湯取鍋、
９は注湯用樋を示す。尚、第３図は、水平方向に
回転軸を持つ遠心力鋳造法（いわゆる横型遠心力
鋳造法）を示しているが、斜め又は垂直方向に回
転軸をもつ遠心力鋳造法（いわゆる斜め型遠心力
鋳造法、立型遠心力鋳造法）でも製造可能なこと
は勿論である。また、第４図の場合には、鋳造
後、素材中心部に軸嵌用の孔を形成することは当
然である。次に具体的実施例を掲げて説明する。実施例Ａ胴径310mm×胴長1800mm×肉厚80mmの複合スリ
ーブの製造実施例 (1) 第３図の如く、遠心力鋳造用金型をGNo.で
140に回転させ、第１表に示す外層材溶湯を鋳
込温度1400℃で肉厚40mm（500Kg）鋳込んだ。 (2) 外層内面が凝固直前乃至直後（外層鋳込から
６分後）、同表に示す内層材溶湯を鋳込温度
1550℃で肉厚40mm（360Kg）鋳込んだ。 (3) 完全に凝固した後、型ばらしして複合スリー
ブ素材を取り出し、該素材を900℃まで昇温し
て５時間保持した後、400℃まで噴霧水冷（500
℃／Hr）し、更に500℃で15Hr保持後炉冷し
た。 (4) 得られた複合スリーブを機械加工した後、超
音波探傷したところ、外層と内層との境界は冶
金学的に溶着一体化されているのが確認され
た。また、胴部表面硬度はHs73であり、内層
強度は引張強度102Kg／mm²、伸び７％で極めて
強靭であつた。また、製品の組成を調べた結果
を第１表に示す。

【表】実施例Ｂ胴径300mm×胴長1800mm×肉厚70mm（外層25mm、
内層45mm）の複合スリーブの製造実施例 (1) 実施例Ａと同様にして下記第２表の製品組成
の複合スリーブを製作した。比較のため、従来
例１として普通鋳鉄の単体ローラーを鋳造し、
また従来例２としてCr―Mo鋼を鍛造して孔加
工した単層スリーブを製作した。該単層スリー
ブには粗加工後、850℃で5Hr保持後、油冷し、
550℃で20Hr保持した後、急冷する熱処理を施
した。従来例のローラー材の各組成を第２表に
併せて示す。

【表】 (2) ローラーの製作の際、実施例の外層並びに従
来例１および２より10×20×厚さ５（mm）の試
料を採取し、耐腐食性試験に供した。試験方法
は１の水中に試料を浸漬し、所定期間経過
後、取り出して試料表面のさびをエメリーペー
パー（＃600）で研磨して除去した後、重量測
定を行い、腐食減量を求めた。その結果を第３
表に示す。

【表】 (注) 数値は単位cm²当りの腐食減量を示す。
第３表より、従来例１の普通鋳鉄の腐食は著
しく、実施例および従来例２のCr―Mo鋼の耐
腐食性は良好であることが認められる。 (3) また、ローラー製作の際、実施例の内層およ
び従来例２より引張試験片を採取し、同試験を
実施したところ、引張強度は実施例：98Kg／mm² 従来例２：95Kg／mm² であり、Ｃ％が同量であるにも拘らず、実施例
の方が高強度であることが認められた。 (4) 実施例および従来例のローラーをホツトスト
リツプミル仕上げスタンド前のホツトランテー
ブルに設置し、所定期間経過後の摩耗量（直径
減量）とヒ―トクラツクの深さとを測定した。
その結果を第４表および第５表に示す。

【表】 (注) 単位mm

【表】 (注) 単位mm
第４表および第５表より、実施例のスリーブ
は、従来例１および２と比較して耐摩耗性およ
び耐ヒートクラツク性が共に優れていることが
認められる。特に従来例２に対して２倍以上向
上していることが分かる。（発明の効果）以上説明した通り、本発明の複合スリーブの外
層に係る低Ｃ高クロム鋳鉄は、Ｃ：0.8〜1.2％と
低く押さているもに拘らず、十分な（Fe、
Cr）₂₃C₆型の耐腐食性に優れたカーバイドを晶出
させるように他の成分を特定範囲に規制している
ので、耐摩耗性を損なうことなく、耐腐食性の付
与及びマトリクス組織の耐酸化性の向上を図るこ
とができ、更にカーバイドが過多にならないた
め、耐腐食性及び耐クラツク性の向上をも図るこ
とができる。また、内層は特定化学組織の特殊鋳鋼で形成し
たので引張強度が80Kg／mm²以上の高強度にするこ
とができ、強靭性に極めて優れ、スリーブの割損
抵抗を著しく向上させることができる。このように、本発明に係る複合スリーブは、そ
の内層は強靭性に極めて優れ、一方外層は優れた
耐摩耗性を具備すると共に、耐腐食性、耐クラツ
ク性も良好であるので、これらの性質が共に要求
されるホツトランテーブルに供される組立ローラ
ーのスリーブとして利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立ローラーの要部縦断面図、第２図
は複合スリーブの横断面図、第３図は内層の遠心
力鋳造状態を示す遠心力鋳造用鋳型の断面図、第
４図は内層の静置鋳造状態を示す同鋳型の断面図
である。１…複合スリーブ、２…外層、３…内層。

Claims

【特許請求の範囲】１使用層である外層と強靭性に優れた内層とが
溶着一体化された複合スリーブにおいて、外層は
重量％で、Ｃ：0.8〜1.2％ Ni：0.5〜2.0％ Si：0.5〜1.2％ Cr：14〜25％ Mn：0.5〜1.2％（但し、Cr14％を含まず。）Ｐ：0.03％以下 Mo：1.0〜2.5％Ｓ：0.03％以下残部Feおよび不可避的不純物からなりかつ
Hs70〜80を有する低炭素高クロム鋳鉄材で形成
され、内層は重量％で、Ｃ：0.3〜1.0％ Ni：0.5〜3.0％ Si：0.2〜1.0％ Cr：0.5〜7.0％ Mn：0.2〜1.5％ Mo：0.1〜0.8％Ｐ：0.1％以下Ｓ：0.1％以下残部Feおよび不可避的不純物からなる強靭性
に極めて優れた特殊鋳鋼で形成されてなることを
特徴とする複合スリーブ。