JPH03248799A

JPH03248799A - 製鋼用ロール

Info

Publication number: JPH03248799A
Application number: JP4830390A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsumoto; 松本　弘司; Katsuhiko Kishitake; 勝彦岸武
Original assignee: SUUPAA HAADOROI KK
Current assignee: SUUPAA HAADOROI KK
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-11-06

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、熱間圧延用ロール、搬送用ロール等の製鋼用
ロールに間する。詳細には、高温下ここざらされても硬
度が低下しない、高温耐摩耗性の被覆層が形成されてい
る製鋼用ロールに間する。

（従来の技術）製鋼用ロールとしては、十分な硬度と耐摩耗性が要求さ
れる。特に、熱間圧延加工に供されるロールにあっては
、高い熱と圧力とが加わるため、より高い硬度と耐摩耗
性とが要求される。

従来の製鋼用ロールとしては、特閘昭６３−１９９０９
２号公報に記載されたものがある。

この製鋼用ロールは、靭性を有する鋼材りこよるロール
芯部の外周に、プラズマ粉体溶接によって肉盛層が形成
され、この肉盛層はその組成が重量％て、Ｃ：　　１．５〜２．５　　％、Ｓｉ：０．１〜１．５
　　％、Ｍ　ｎ　：　０．１〜１．０　　％、Ｎ　ｉ　
：　０．１〜１．５　　％、Ｃｒ　：　１．０〜５．０
　　％、Ｍ　ｏ　：　１．０〜５．０　　％、Ｃｏ：　
５．０−１５．０％、Ｗ　　：　５．０〜１５．０％、
Ｖ：６．Ｏ〜１５．０％、及び残部実質的にＦｅからなることを特徴とするもので
ある。

（発明が解決しようとする課題）製鋼用ロールの硬度及び耐摩耗性は、ロール外層におけ
るＣ含有量に依存している。

ところが、上記製鋼用ロールにあっては、そのＣ含有量
カ月、５〜２．５重量％であり、硬度及び耐摩耗性とい
う点では不十分なものであった。このため、長期に渡っ
て使用するにつれてロール表面が摩耗し、逐次ロールの
取り替えを必要としていた。

該製鋼用ロールの被覆層の硬度及び耐摩耗性は、Ｃ含有
量を増やすことによって向上させることができるのであ
るが、この場合、高温で焼き戻したとき、生成炭化物が
粗大化して、ロール外層における炭素を含むセメンタイ
ト組織の体積分布が小さくなり、この結果、外層の硬度
及び耐摩耗性が著しく低下するという事態を招いていた
。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高温下
にさらされても硬度が低下しない、高温耐摩耗性の被覆
層が形成されている製鋼用ロールを提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）上記目的を達成
するため、本発明にあっては、以下に示す■〜■の組成
の高炭素鉄合金の急冷凝固粉末材料による被覆層が形成
されていることを特徴とする製鋼用ロールをその要旨と
した。

■：Ｃ：３．５〜６．０重量％、Ｍｏ：Ｃｒ：Ｆ　ｅ： ■：Ｃ：Ｍｏ二Ｃｒ二Ｃｏ：Ｆ　ｅ： ■：３．０〜１０．０重量％、５．０〜１５．０重量％、残部。

３．５〜６．０重量％、３．０〜１０．０重量％、５．０〜１５．０重量％、５．０〜１５．０重量％及びＮ　ｉ　：　５．０〜２０
．０重量％のうち少なくとも一方を含み、残部。

■：まず、 ■若しくは■に対し、Ｖ１．０−１０．０重量％及びＷ
１．０〜１５　、帽１　％のうち少なくとも一方を含む
、 ■、■若しくは■に対し、Ｓ　ｉ　Ｏ，５〜２．０重量
％及びＡ　Ｑ　０．５〜５．０重量％のうち少なくとも
一方を含む。

■の高炭素鉄合金の急冷凝固粉末材料について説明する
。

Ｃは、炭化物形成元素であるＭｏ及びＣｒとの間で炭化
物を形成してロール表面の被覆層の硬度を向上せしめる
元素である。高炭素鉄合金中のＣ量は、３．５〜６．０
重量％である必要がある。というのは、Ｃ量が３．５重
量％未満ては形成される炭化物量が少なくなり、被覆層
の硬度が不足することになる。一方、Ｃ量が６．０重量
％を超えると被覆層の靭性が低下するからである。

Ｃｒは、Ｃとの間で炭化物を形成して、ロールの被覆層
の硬度を向上させる元素である。このＣｒ量は５．０〜
１５．０重量％である必要がある。というのは、Ｃｒ量
が５．０重量％未満では６００℃以上の焼き戻しで炭化
物の粗大化が起こり、被覆層の硬度が低下する。一方、
ＣｒＪｌカ月５．０重量％を超えても、被覆層の硬度及
び焼き戻し軟化抵抗は変わらない反面、　（Ｆ　ｅ　、
Ｃｒ　）　？Ｃ３なる炭化物が生成され脆くなるからで
ある。

Ｍｏは、Ｃとの間で炭化物を形成して、ロールの被覆層
の硬度を向上せしむるとともに靭性を向上させ、更には
、６００℃以上の焼き戻し時における炭化物の粗大化を
抑制する機能を有する元素である。Ｍｏの働きのうち特
に高温での焼き戻し時における炭化物の粗大化を抑制す
る機能を十分に発揮せしめるため、Ｍ　ｏ　Ｉｔが３．
０重量％以上である必要がある。一方、Ｍｏの添加効果
は、１０．０重量％で飽和化し、それ以上の量を添加し
ても上記機能の向上はなく、又、コストの面から１００
０重量％が上限である。

次に、■の組成を有する高炭素鉄合金の急冷凝固粉末材
料について説明する。

■の粉末材料は、■の粉末材料に、更にＣＯ及び又はＮ
ｉを含有せしめたものである。

Ｃｏは、ロールの被覆層の硬度及び焼き戻し軟化抵抗に
対しては殆ど影響はなく、被覆層の靭性を向上させる元
素である。ＣＯ添加量は５．０重量％未満ては被覆層の
靭性を向上させる機能は不十分である。一方、ＣＯ添加
量カ月５．０重量％を超えると、８００℃以上で焼き戻
したとき、炭化物の分解を促進し、結果的に被覆層の硬
度を低下させるので１５．０重量％が上限となる。

Ｎ１は、耐食性、特に酸乞こ対する耐食性を向上させる
元素である。その添加量は５．０重量％未満ては上記性
能が発現されず、２０．０重量％を超えると、被覆層の
硬度の低下と共に焼き戻し軟化抵抗をも低下するので、
Ｎｉ量は５．０〜２０．０重量％の範囲となる。

尚、ＣｏとＮ１とをともに添加する場合、これらを併せ
た添加量が２５．０重量％以下であることが好ましい。

■の粉末材料は、■若しくは■の粉末材料に、更にＶ及
び又はＷを含有せしめたものである。

■及びＷは、共に強い炭化物形成元素であり、被覆層の
硬度を向上させる効果があり、特にＣｏ、Ｎｉ存在下で
は、高温での焼き戻し時における黒鉛化防止に有効であ
る。このＶ及びＷの添加効果は、いずれも１．０重量％
未満では顕著なものではない。逆に、Ｖ量は１０００重
量％、Ｗ量は１５．０重量％を超えると、ロールの被覆
層の靭性が低下するため、各々１０００重量％、１５．
０重量％が上限となる。

■の組成の粉末材料は、■、■若しくは■の粉末材料に
、更にＳｉ及び又はＡＱを含有せしめたものである。

Ｓｉ及びＡ２は、ロールが高温大気中に曝された場合に
、５１０２、Ａｇ２Ｏ３なる緻密な酸化被膜を形成して
、より以上の高温酸化を防止することから、耐熱性及び
耐久性を高める一方、Ｓｉは強い、ＡＱは弱くはあるが
、いずれも黒鉛化促進傾向を持つために、あまり多量に
入れると、被覆層の硬度を低下させることになる。この
ため、Ｓｌにあっては、０．５〜２．０重量％、Ａ２ζ
こあっては、０．５〜５．０重量％の範囲で添加するの
が好ましい。

本発明の高炭素鉄合金の急冷凝固粉末材料は、ガスアト
マイズ法等の急冷凝固粉末生成法によって生成され、そ
の粒径は１０〜２００μｍである。また、急冷凝固した
ままの組織は、平衡固溶限以上の固溶原子を含む過飽和
固溶体と、均一に分散した微細な炭化物とからなってお
り、これを８００℃以上の高温で焼き戻した場合でも、
炭化物の大きさに余り大きな変化がみられず、高い硬度
と耐摩耗性を保持しているものと考えられる。

この粉末材料を用い、肉盛溶接法、熱間静水り成形法（
）ＩＩＰ法）、溶射法なとの従来より知られた被覆層を
形成する方法によって、ロール表面に被覆層が形成され
ているのである。

′ＬＩＬｆＩＪ１試料Ｎ。

組成（重量％）ガスアトマイズ法によって上記試料Ｎｏ１〜６に示す組
成の急冷凝固粉末材料を生成し、この粉末材料を用い、
熱間搬送用ロールの表面に、１３５Ａ、３４Ｖ、送り速
度７０ｍｍ＃ｎ　ｉｎ、粉末送り量的１２３／ｍｉｎな
る条件でプラズマ粉体肉盛溶接をした。ロール表面の溶
接部の硬度と、それを１０００℃までの各温度で５時間
焼き戻した後の硬度の変化を第１図に示す。

又、試料Ｎｏｌを６００℃×１時閏の加熱処理したもの
の組織を第２図に、試料Ｎｏｌを８００℃×１時間の加
熱処理したものの組織を第３図にそれぞれ顕微鏡組織写
真で示す。これら第２図及び第３図の倍率は共に１００
倍である。この顕微鏡組織写真から６００℃×１時間の
加熱処理したものは、初晶炭化物とレデブライト共晶か
らなっており、共晶組織が非常に微細であり、炭化物が
均一微細に分散されていることが判る。また、８００℃
×１時閏の加熱処理をしたものの組織においても殆ど変
化がないことが判る。

寛厳■ユ試料Ｎ　ｏ　？　［Ｃ：５−０．Ｃｒ：１０−０．Ｍｏ
：５．０．Ｓｉ：１．０．Ａｆｌ：］、０．Ｆｅ：残部
（重量％）］の組成の粉末材料を用い、直径３００ｍｍ
、　　長さ９００ｍｍの胴部を有する熱間金属材運搬用
ロールの表面に、実施例１と同様の条件のプラズマ粉体
肉盛溶接で層厚５ｍ＋ｎとなる様に溶着し、従来のこの
種のロールである高Ｃ「鋼製ロールと共に、同条件下で
６力月閏の実機テストを行った。

この結果を第１表に示す。

試料Ｎｏ７を用いた溶接部の高温時での６力月間使用し
た後のロールの写真を第４図に示す。

支鞭土ユガスアトマイズ法によって実施例２で使用した試料Ｎｏ
７の組成の急冷凝固粉末材料を生成し、この粉末材料を
用い、試験片（５０■Ｘ１０ｔ）の表面に、プラズマ粉
体肉盛溶接及びプラズマ溶射によってそれぞれ被覆層を
形成する。そして、これらの試験片を、第５図に示すよ
うに、５４５Ｃよりなる相手片（１９０■Ｘ１０ｔ）に
摺合わせ状態に設け、試験片を５５０℃の温度とし、３
０ｋｇの荷重をかけつつ３００ｒｐｍの速度で回転させ
る。一方、相手片にあっても９００℃の温度とし、３０
ｋｇの荷重をかけつつ１１００ｒｐの速度で回転させ、
各試験片の被覆層の摩耗量（ｍｇ）を測定した。

又、上記試験片の他に、ステライ）　Ｎｏ６を用い、試
験片の表面にプラズマ粉体肉盛溶接によって被覆層を形
成したものや、チッ化鋼（ＳＡＣＭ６４５）を用いたも
ので、同様に試験を行った。

この結果を第６図に示す。第６図から試料Ｎｏ７の組成
の粉末材料を用いたものは、高温での焼き戻しても軟化
しないことが判る。これは炭素含有量が高いため、また
、Ｃｒ及びＭｏの添加により、炭化物及びレデブライト
共晶が成長しないためと考えられる。

（発明の効果）以上述べた如く、請求項１記載の発明の製鋼用ロールに
よれば、被覆されたままのロールの被覆層の硬度は、Ｓ
ＫＤ、　　ＳＫＳあるいは高速度鋼を用いた被膜のそれ
と略同じであり、その後の高温焼き戻しでは、上記従来
品が急速にその硬度を低下させるのに対し、本発明のロ
ールの被覆層は高温焼き戻し処理を施しても硬度の低下
は殆どみられ無い。

又、従来の製鋼用ロールに比へ、ロール表面の摩耗をよ
り低く抑えることができ、ロールの取り替え頻度を少な
くすることができる。

請求項２記載の製鋼用ロールによれば、ロール表面の被
覆層の靭性及び又は耐食性を更に向上せしめることがで
きる。

請求項３記載の製鋼用ロールによれば、ロール表面の被
覆層の硬度をより向上させることができ、特にＣｏ、Ｎ
】存在下ては、高温での焼き戻し時における黒鉛化を防
止することができる。

請求項４記載の製鋼用ロールによれば、該製鋼用ロール
が高温大気中にさらされた場合でも、ＳｉＯ２、Ａ１１
２０３なる緻密な酸化被膜を形成して、ロール表面の被
覆層の高温酸化を防止し、耐酸化性及び耐久性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の焼き戻し温度の変化に伴う硬度の変
化を示すグラフ、第２図は試料Ｎｏｌを６００℃×１時
間の加熱処理したものの顕微鏡組織写真、第３図は試料
Ｎｏｌを８００℃×１時閏の加熱処理したものの顕微鏡
組織写真、第４図は実施例２の試料Ｎｏ７を用いた溶接
部の高温時での６力月間使用後のロールの拡大写真、第
５図は実施例３の試験装置を示した模式図、第６図は実
施例３における試験片の摩耗量（ｍ８）と回転数との関
係を示したグラフである。第１図、Ｎｏ、６第２図第ご（１〈ＸりＱノゼｔ第５図第６図回Ｒ数（町

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｆｅ以外に３．５〜６．０重量％のＣを含み、更
に、炭化物形成元素であるＭｏとＣｒとが含まれており
、その含有量がＭｏ３．０〜１０．０重量％、Ｃｒ５．
０〜１５．０重量％である高炭素鉄合金の急冷凝固粉末
材料による被覆層が形成されていることを特徴とする製
鋼用ロール。
（２）前記高炭素鉄合金に、Ｃｏ５．０〜１５．０重量
％及びＮｉ５．０〜２０．０重量％のうち少なくとも一
方が含まれていることを特徴とする請求項１記載の製鋼
用ロール。
（３）前記高炭素鉄合金に、炭化物形成元素としてＶ１
．０〜１０．０重量％及びＷ１．０〜１５．０重量％の
うち少なくとも一方が含まれていることを特徴とする請
求項１又は２記載の製鋼用ロール。
（４）前記高炭素鉄合金に、Ｓｉ０．５〜２．０重量％
及びＡｌ０．５〜５．０重量％のうち少なくとも一方が
含まれていることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の製鋼用ロール。