【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は、外層と内層（芯部）とが溶着一体化
された複合ロール、特にホツトストリツプミルの
粗スタンドに供される複合ロールの外層材として
好適な耐スリツプ性の良好な高クロム鋳鉄材に関
する。
（従来の技術）
ホツトストリツプミルの粗スタンドに使用され
る複合ロールの外層（圧延使用層）に要求される
性質としては、耐摩耗性、耐事故性、耐肌荒性、
耐スリツプ性（噛込性）等を挙げることができる
が、近年、薄板圧延においては高品質化、省エネ
ルギー化が指向されており、叙上の性質のうち特
に耐摩耗性、耐肌荒性の向上が要望されるに及ん
でいる。
従来、前記外層材としては、特殊鋳鋼、アダマ
イト材、鍛鋼焼入れ材、黒鉛鋼、球状黒鉛鋳鉄、
グレン材等が使用されている（単体ロール材とし
て使用されるものもある。）。また、最近、一部の
ミルでは、仕上スタンド前段圧延ロールとして用
いられる高クロム鋳鉄ロールをそのまま粗スタン
ドに用いている例もある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、アダマイト材及び前記鋼系の外
層材は硬度がHs55以下であり、耐スリツプ性は
良好であるが、耐摩耗性及び耐肌荒性に問題があ
る。
また、球状黒鉛鋳鉄についてはHs50〜75が使
用されているところもあるが、耐摩耗性、耐クラ
ツク性に劣り、更にまた、グレン材については、
Hs65〜75を使用しているところがあるが、耐ク
ラツク性、耐肌荒性に問題がある。
一方、仕上スタンド前段圧延ロールとして用い
られる高クロム鋳鉄ロールは、圧延材とスリツプ
し易く圧延材への噛み込みが悪いうえ、疲労クラ
ツクを発生し易いという問題がある。
本発明はかかる問題に鑑みなされたものであ
り、耐摩耗性及び耐肌荒性に優れ、更に、優れた
耐スリツプ性及び耐クラツク性を兼備した圧延用
複合ロールの外層材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に本発明は、複合ロー
ルの外層材を、重量％で、
Ｃ：0.8〜1.2％ Ni：0.5〜2.0％
Si：0.5〜1.5％ Cr：８〜16％
Mn：0.5〜1.5％ Mo：3.1〜６％
Ｐ：0.08％以下
Ｓ：0.06％以下
残部Feおよび通常の不純物からなる低炭素高
クロム鋳鉄材で形成した。
（作用および実施例）
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％である。
Ｃ：0.8〜1.2％
Ｃは高硬度の（Fe、Cr）7C3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％未満ではカーバイド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
が過多となり耐スリツプ性、耐肌荒性、耐クラツ
ク性が低下する。
Si：0.5〜1.5％
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1.5％以下に押える。
Mn：0.5〜1.5％
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、1.5％を
越えると機械的性質、特に靭性の劣化が著しくな
る。
Ｐ：0.08％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0.08％以下と
する。
Ｓ：0.06％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0.06％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
るために含有されるもので、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：８〜16％
Crは強靭性と耐摩耗性を向上させるために含
有されるが、高硬度の（Fe、Cr）7O3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。本発明のＣ含有量では、Cr8％未満で
は前記M7C3型のカーバイドを十分得ることがで
きず、一方、16％を越えて含有されるとM23C6型
の炭化物量が増加する。この炭化物はM7C3型炭
化物に比べて硬度が低いので、充分な耐摩耗性が
得られ難くなる。
Mo：3.1〜６％
Moは焼戻し抵抗を高めると同時にCr炭化物中
に入り、Cr炭化物硬度を高めるのに有効である
が、その含有量が2.7％未満ではMo炭化物（主と
してMo2C）が基地中に析出しなくなり、Mo炭
化物による耐摩耗性の向上効果が期待できなくな
る。よつて、Mo炭化物を確実に析出させるよう
に3.1％以上含有させる。一方、６％を越えると
その効果が飽和し経済的でない。
本発明に係る外層材は、以上の成分のほか残部
Feおよび通常の不純物で形成される。
前記外層材は、従来の高クロム鋳鉄の場合と同
様に、複合ロールに鋳造された後、高温拡散焼
鈍、焼入れ焼戻し熱処理に供される。
すなわち、Ｃ含有量の高い高クロムステイール
においては鋳放しでマトリツクスはオーステナイ
ト組織を呈しているが耐肌荒性、耐摩耗性の点で
ロール材としては適さない。このオーステナイト
組織をマルテンサイトあるいはベイナイト組織に
変態させるにはこのオーステナイトをAc1点以上
の温度に保持して不安定化する必要がある。この
際、Ac1点以上の温度に保持する事によつてマト
リツクス中に、Cr炭化物およびMo炭化物が析出
し、マトリツクス中のＣ、Cr濃度が下がる。析
出するCr炭化物の形態はその保持温度によつて
異なり、950℃以上がM7C3型の形態をとり易い。
焼入れ組織を得る為には冷却速度はCCTでPs
線と交差しない臨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
減するため、400〜600℃が適当である。
以上の熱処理の結果、外層材の組織は、マトリ
ツクスと共晶カーバイド（（Fe、Cr、Mo）7C3型）
の混合組織となり、マトリツクス組織は析出した
CrおよびMoの２次炭化物と焼戻しマルテンサイ
ト及びベイナイト組織となり、また硬度はHs65
〜90となる。
粗スタンド用圧延ロールは、耐摩耗性、耐肌荒
性、耐スリツプ性が特に要求されるが、Hs60未
満では耐摩耗性に劣り、一方、Hs90を越えると
焼入れ組織が残るため、熱影響の大きい粗スタン
ドの使用では耐肌荒性が問題となる。また、耐ス
リツプ性は硬度よりむしろＣ含有量により左右さ
れることが本発明者により確かめられているが、
本発明の低Ｃ％では問題は生じない。
本発明の外層材を用いた複合ロールの内層材
（軸芯材）としては、ダクタイル鋳鉄、高級鋳鉄、
黒鉛鋼等の靭性に優れた鉄系鋳造材から適宜選択
される。例えば、好適なダクタイル鋳鉄としては
下記成分（重量％）のものを例示できる。
Ｃ：3.0〜3.8％ Ni：2.0％以下
Si：1.6〜3.0％ Cr：1.5％以下
Mn：1.0％以下 Mo：1.0％以下
Ｐ：0.1％以下 Mg：0.02〜0.1％
Ｓ：0.02％以下 残部実質的にFe
上記成分で、Crは内層材の材質面からは低い
程望ましいが、外層の内面の一部を溶かして軸芯
材と溶着させるにはある程度の混入拡散は回避で
きない。上記成分では、黒鉛化促進元素Siを1.6
〜3.0％含有しているので、このSi範囲では1.5％
まで許容される。1.5％を越えるとSiをより多く
含有させてもセメンタイトが過多となり、強靭性
の劣化が著しくなる。尚、他の成分限定理由を下
記に記す。
Ｃ：3.0〜3.8％
Ｃが3.0％未満の場合、外層から混入して来る
Crにより、材質のチル化が著しく強靭性低下に
つながり、また3.8％を越えると黒鉛化が進み、
内層材の強度不足と共にネツク硬度が低下し、ネ
ツク部が使用中に肌荒れを起こしやすくなる。
Si：1.6〜3.0％
Siが1.6％未満の場合、黒鉛化が悪くセメンタ
イトが多く析出し、内層の強度劣化につながり、
3.0％を越えると黒鉛化が促進され強度劣化を来
す。
Mn：1.0％以下
MnはＳと結合しMnSとしてＳの悪影響を除く
が、1.0％を越えると材質の劣化作用が著しい。
Ｐ：0.1％以下
溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にす
るため低い程望ましく、コスト面から0.1％以下
とする。
Ｓ：0.02％以下
Ｐと同様低い程望ましく、かつ内層材はダクタ
イル鋳鉄材であるため、黒鉛を球状化するために
は球状化阻害元素であるＳを0.02％以下にするこ
とが必要である。
Ni：2.0％以下
黒鉛の安定化と強靭性の点から添加するが、
2.0％を越えても顕著な効果はなく、かつ原価的
な面から2.0％以下とする。
Mo：1.0％以下
Moは黒鉛の晶出を阻害するので望ましくない
が、実害のない範囲として1.0％以下とする。
Mg：0.02〜0.1％
黒鉛球状化のためには0.02％は必要で、これ未
満では球状化不良となり、強靭なダクタイル鋳鉄
が得られない。しかし、0.1％を越えるとMgのチ
ル化作用及びドロスの点で望ましくない。
また、前記ダクタイル鋳鉄の内層材を用いた場
合、外層から内層にCrが混入拡散して内層材質
が高Cr化し、強靭性が劣化するのを確実に防止
するために、下記の特定組成（重量％）の鋳鉄材
からなる中間層を両者の間に介在させることが有
効である。
Ｃ：1.0〜2.5％ Ni：1.5％以下
Si：0.5〜1.5％ Cr：３〜10％以下
Mn：0.5〜1.5％ Mo：1.0％以下
Ｐ：0.1％以下 残部実質的にFe
Ｓ：0.1％以下
上記中間層の成分限定理由を以下に記す。
Ｃ：1.0〜2.5％
Ｃは外層のCrが中間層溶湯によつて溶かされ
てこれが完全に均一混合したとすると、中間層の
Crは合計３〜10％になる。Ｃ含有量が1.0％未満
では中間層の鋳込み温度が高くなり、外層が溶か
され易くなつてCr％が更に上昇し、Crが軸芯材
に拡散するのを防止するための中間層の意味がな
くなり、また、Ｃ含有量が2.5％を越えると炭化
物が多くなり、中間層自体が靭性に欠け中間層を
設けた意味がなくなる。よつてＣは1.0〜2.5％と
する。
Si：0.5〜1.5％
溶湯の脱酸のさめ0.5％は必要である。1.5％を
越えると脆くなり、機械的性質の劣化を招来す
る。
Mn：0.5〜1.5％
Siと同様の作用があり、かつ、MnSとなつて
Ｓの悪影響をなくすため、0.5％は必要であるが、
1.5％を越えて含有されるとその効果も飽和し、
そして、機械的性質の劣化を招来する。
Ｐ：0.1％以下
Ｐは溶湯の流動性を高めるが、ロール材におい
ては材質の靭性を低下させるので0.1％以下とす
る。
Ｓ：0.1％以下
Ｐと同様にロールの材質を脆弱にするので、実
害のない含有量として0.1％以下とする。
Ni：1.5％以下
Niは焼入性、靭性を付与するために含有させ
るのであり、積極的に添加しなくても外層から混
入して0.3％以上になるが、1.5％までの含有では
問題はなく、この効果がある。しかし、その含有
量が1.5％を越えると焼入性が良く、基地が硬く
なり過ぎて、靭性の面、また残留応力の面から望
ましくない。よつて、Ni含有量は1.5％以下とす
る。
Cr：３〜10％以下
Crは中間層を設ける意義からは低い方が望ま
しいが、中間層の鋳込前の取鍋の化学組成として
は工業的に制御し易い1.0％未満とするのがよい。
この場合、鋳込後の組成では外層から入つてくる
Crが加わつてCr含有量が３〜10％と高くなる。
10％を越えると中間層自身の材質劣化が著しくな
る。また、既述した内層材のCrを1.5％以下に押
えるためには中間層のCrは３〜10％の範囲に鋳
造条件で調整する必要がある。従つて、Cr含有
量は３〜10％とする。
Mo：1.0％以下
MoはNiと同様な作用があり、1.0％を越えて
含有されると中間層が硬くなり過ぎるので、この
含有量は1.0％以下とする。
叙上の中間層を用いた場合では、外層から内層
へのCrの混入拡散を確実に防止できるほか、境
界部の脆化を有効に防止できる。すなわち、中間
層を用いないときは、境界部は外層の低Ｃ％と内
層の高Ｃ％の中間的な組成（比較的高Ｃ％、高
Cr％）となり、外層と内層の境界にカーバイド
が層状に晶出し、境界部が脆化するが、この層状
カーバイドの晶出を中間層の介在により阻止する
ことができる。
次に前記複合ロールの鋳造方法について言及す
る。
一般に、複合ロールの鋳造方法としては、遠心
力鋳造法を利用するのが簡便である。すなわち、
第１図に示すように、まず所定の遠心力鋳造用鋳
型に上記外層材溶湯を鋳込んで外層Ａを遠心力鋳
造し、更に場合によつては、中間層を外層Ａの内
面に遠心力鋳造し、しかる後第２図の如く、この
鋳型を垂直もしくは傾斜状に起立して、外層Ａを
有する鋳型内に強靭性に富む適宜の内層材溶湯を
鋳込み、外層Ａと内層Ｂとを溶着一体化せしめた
複合ロールを鋳造するのである。かくして内層は
耐折損性に優れる材料で形成され、一方外層は耐
スリツプ性、耐摩耗性等に優れる一体複合ロール
が得られる。
なお第１図において、１は遠心力鋳造用金型、
２はネツク部形成のための砂型、３は回転ローラ
ー、４は駆動モーター、５は注湯樋、６は取鍋を
示し、また第２図において、７は定盤、８はせき
鉢を示している。
次に具体的実施例を掲げて説明する。
実施例 １
胴径900mm×胴長1500mm（全長3800mm）の２層
複合ロールの製造実施例
(1) ３mm厚さのレジンサンドの塗型が内面に形成
された遠心力鋳造用金型をGNO.で140として回
転させ、第１図の如く、第１表に示す外層材溶
湯を1530℃で厚さ100mmになるよう鋳込んだ。
(2) 22分後に金型の回転を停止し、第２図の如く
垂直に立てた後、外層鋳込開始から27分後に第
１表に示す内層材（ダクタイル鋳鉄）溶湯を
12Ton鋳込んだ。
(Industrial Application Field) The present invention is a composite roll in which an outer layer and an inner layer (core) are integrally welded together, and in particular a durable material suitable as an outer layer material of a composite roll used in a roughing stand of a hot strip mill. Concerning high chromium cast iron material with good slip properties. (Prior art) The properties required for the outer layer (rolling layer) of a composite roll used in the roughing stand of a hot strip mill include wear resistance, accident resistance, roughness resistance,
For example, slip resistance (biting resistance) can be mentioned, but in recent years, the trend in thin plate rolling has been to improve quality and save energy. There is a need for improvement. Conventionally, the outer layer materials include special cast steel, adamite material, hardened forged steel material, graphite steel, spheroidal graphite cast iron,
Grain materials are used (some are also used as single roll materials). Furthermore, recently, in some mills, high chromium cast iron rolls used as rolling rolls before the finishing stand are used as they are in the roughing stand. (Problems to be Solved by the Invention) However, the hardness of the adamite material and the steel-based outer layer material is Hs55 or less, and although the slip resistance is good, there are problems in wear resistance and roughness resistance. . In addition, Hs50-75 is used in some places for spheroidal graphite cast iron, but it has poor wear resistance and crack resistance.
Some companies use Hs65-75, but they have problems with crack resistance and rough skin resistance. On the other hand, high chromium cast iron rolls used as rolling rolls in the front stage of the finishing stand have problems in that they tend to slip against the rolled material, have poor bite into the rolled material, and are also prone to fatigue cracks. The present invention was made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide an outer layer material for a composite roll for rolling that has excellent wear resistance and roughness resistance, and also has excellent slip resistance and crack resistance. purpose. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention makes the outer layer material of the composite roll, in weight%, C: 0.8 to 1.2% Ni: 0.5 to 2.0% Si: 0.5 to 1.5% Cr: 8 to 16% Mn: 0.5 to 1.5% Mo: 3.1 to 6% P: 0.08% or less S: 0.06% or less The balance was formed from a low carbon, high chromium cast iron material consisting of Fe and normal impurities. (Operations and Examples) First, the reasons for limiting the components of the outer layer material of the present invention will be described. Hereinafter, the unit is weight %. C: 0.8 to 1.2% C is a high hardness (Fe, Cr) 7 C It is determined by the desired amount of carbide while maintaining a balance with the Cr content within the range that stabilizes the type 3 carbide.
If it is less than 0.8%, the amount of carbide will be too small and wear resistance will be insufficient, while if it exceeds 1.2%, the amount of carbide will be too much and slip resistance, roughness resistance and crack resistance will deteriorate. Si: 0.5-1.5% Si is an element necessary for deoxidizing the molten metal, and must be contained at least 0.5%. However, Si
Since C lowers the solubility of C in austenite, excessive content will result in insufficient carbide formation, making it difficult to obtain hardness and deteriorating mechanical properties, so it should be kept at 1.5% or less. Mn: 0.5-1.5% Mn is required at least 0.5% for deoxidizing the molten metal and removing harmful S. However, if it exceeds 1.5%, mechanical properties, particularly toughness, will deteriorate significantly. P: 0.08% or less P is an element that is preferably as small as possible in the roll material, and should be kept at 0.08% or less in order to prevent the material from becoming brittle. S: 0.06% or less Like P, the lower the S content, the more desirable it is, and the content should be 0.06% or less to prevent embrittlement. Ni: 0.5-2.0% Ni is contained to improve hardenability and actively adjust hardness, and its content is 0.5%.
If the content is less than 2.0%, there will be no sufficient effect, while if the content exceeds 2.0%, it will stabilize austenite and increase residual austenite, making it difficult to adjust the hardness by heat treatment after casting. Cr: 8 to 16% Cr is included to improve toughness and wear resistance, but in order to obtain high hardness (Fe, Cr) 7 O 3 type carbide, it is necessary to balance it with the C content. There is. Regarding the C content of the present invention, if the C content is less than 8%, it is not possible to obtain a sufficient amount of the above-mentioned M 7 C 3 type carbide, whereas if the C content exceeds 16%, the amount of M 23 C 6 type carbide increases. . Since this carbide has a lower hardness than the M 7 C 3 type carbide, it becomes difficult to obtain sufficient wear resistance. Mo: 3.1-6% Mo increases the tempering resistance and at the same time enters into the Cr carbide and is effective in increasing the hardness of the Cr carbide, but if its content is less than 2.7%, the Mo carbide (mainly Mo 2 C) becomes the base. Mo carbide will no longer precipitate inside, and the effect of improving wear resistance due to Mo carbide can no longer be expected. Therefore, in order to reliably precipitate Mo carbides, the content is made to be 3.1% or more. On the other hand, if it exceeds 6%, the effect is saturated and it is not economical. In addition to the above components, the outer layer material according to the present invention contains the remaining components.
Formed with Fe and normal impurities. The outer layer material is cast into a composite roll and then subjected to high-temperature diffusion annealing and quenching and tempering heat treatment, as in the case of conventional high chromium cast iron. That is, in high chromium steel with a high C content, the matrix exhibits an austenitic structure when as cast, but it is not suitable as a roll material in terms of roughness resistance and wear resistance. In order to transform this austenite structure into a martensite or bainite structure, it is necessary to destabilize this austenite by holding it at a temperature of Ac 1 or higher. At this time, by maintaining the temperature at Ac 1 point or higher, Cr carbide and Mo carbide precipitate in the matrix, and the C and Cr concentrations in the matrix decrease. The form of the precipitated Cr carbide varies depending on the holding temperature, and it tends to take the M 7 C 3 type form at temperatures above 950°C. In order to obtain a hardened structure, the cooling rate is Ps in CCT.
A critical cooling rate or higher that does not cross the line is required.
In the case of high chromium systems, the Ps line will not cross even with relatively slow cooling, but a cooling rate of 250°C/Hr or higher is required. In addition, tempering is performed at temperatures of 400 to 600℃ in order to obtain a thermally stable structure and at the same time to balance the hardness of the product.
is appropriate. In addition, in order to reduce the residual stress of the roll in balance with the thermal stress generated in the roll, the appropriate temperature for the strain relief heat treatment is 400 to 600°C. As a result of the above heat treatment, the structure of the outer layer material is a matrix and eutectic carbide ((Fe, Cr, Mo) 7 C 3 type)
A mixed structure was obtained, and the matrix structure was precipitated.
Secondary carbides of Cr and Mo, tempered martensite and bainite structure, and hardness is Hs65.
~90. Rolls for rough stands are particularly required to have wear resistance, roughness resistance, and slip resistance, but if Hs is less than 60, the wear resistance is poor, while if Hs exceeds 90, a quenched structure remains, making it difficult to be affected by heat. Roughness resistance becomes an issue when using large rough stands. Furthermore, the inventor has confirmed that slip resistance is influenced by C content rather than hardness;
No problems arise with the low C% of the present invention. The inner layer material (shaft core material) of the composite roll using the outer layer material of the present invention includes ductile cast iron, high-grade cast iron,
Appropriately selected from iron-based cast materials with excellent toughness such as graphite steel. For example, suitable ductile cast iron includes the following components (wt%): C: 3.0 to 3.8% Ni: 2.0% or less Si: 1.6 to 3.0% Cr: 1.5% or less Mn: 1.0% or less Mo: 1.0% or less P: 0.1% or less Mg: 0.02 to 0.1% S: 0.02% or less The balance is real Among the above components, Cr is desirably as low as possible from the viewpoint of the material quality of the inner layer material, but some degree of mixing and diffusion cannot be avoided in order to melt a part of the inner surface of the outer layer and weld it to the shaft core material. In the above ingredients, the graphitization promoting element Si is 1.6
~3.0%, so in this Si range it is 1.5%
It is allowed up to If it exceeds 1.5%, cementite will be excessive even if a large amount of Si is contained, and the toughness will deteriorate significantly. In addition, other reasons for limiting the components are described below. C: 3.0-3.8% If C is less than 3.0%, it will be mixed in from the outer layer
Cr chills the material, leading to a significant decrease in toughness, and if it exceeds 3.8%, graphitization progresses.
Along with the lack of strength of the inner layer material, the neck hardness decreases, making the neck part more likely to become rough during use. Si: 1.6-3.0% If Si is less than 1.6%, graphitization is poor and a lot of cementite precipitates, leading to deterioration of the strength of the inner layer.
If it exceeds 3.0%, graphitization will be promoted and strength will deteriorate. Mn: 1.0% or less Mn combines with S and forms MnS to eliminate the adverse effects of S, but if it exceeds 1.0%, the material deteriorates significantly. P: 0.1% or less It increases the fluidity of the molten metal, but since it makes the material brittle, it is preferable to have it as low as possible, and from a cost perspective it should be 0.1% or less. S: 0.02% or less Similar to P, the lower the content, the more desirable it is, and since the inner layer material is ductile cast iron, in order to spheroidize graphite, it is necessary to reduce S, which is an element that inhibits spheroidization, to 0.02% or less. Ni: 2.0% or less Added to stabilize graphite and strengthen it, but
Even if it exceeds 2.0%, there is no noticeable effect, and from the cost perspective, it should be kept at 2.0% or less. Mo: 1.0% or less Mo is undesirable because it inhibits graphite crystallization, but it should be kept at 1.0% or less as long as it does not cause any actual damage. Mg: 0.02 to 0.1% 0.02% is necessary for graphite spheroidization, and if it is less than this, spheroidization will be poor and strong ductile cast iron will not be obtained. However, if it exceeds 0.1%, it is undesirable in terms of Mg's chilling effect and dross. In addition, when using the inner layer material of ductile cast iron, in order to reliably prevent Cr from mixing and diffusing from the outer layer to the inner layer, increasing the Cr content of the inner layer material and deteriorating its toughness, the following specific composition (weight It is effective to interpose an intermediate layer made of cast iron material (%) between the two. C: 1.0 to 2.5% Ni: 1.5% or less Si: 0.5 to 1.5% Cr: 3 to 10% or less Mn: 0.5 to 1.5% Mo: 1.0% or less P: 0.1% or less The balance is substantially Fe S: 0.1% or less The reasons for limiting the components of the intermediate layer are described below. C: 1.0 to 2.5% C: If the outer layer Cr is melted by the middle layer molten metal and mixed completely uniformly, C will be the middle layer molten metal.
Cr will be 3-10% in total. If the C content is less than 1.0%, the casting temperature of the intermediate layer will be high, the outer layer will be easily melted, and the Cr% will further increase, and the purpose of the intermediate layer to prevent Cr from diffusing into the shaft core material will be reduced. Furthermore, if the C content exceeds 2.5%, the amount of carbides increases, and the intermediate layer itself lacks toughness, so there is no point in providing the intermediate layer. Therefore, C should be 1.0 to 2.5%. Si: 0.5-1.5% 0.5% is necessary to deoxidize the molten metal. If it exceeds 1.5%, it becomes brittle and causes deterioration of mechanical properties. Mn: 0.5-1.5% 0.5% is necessary because it has the same effect as Si and converts into MnS to eliminate the negative effects of S.
If the content exceeds 1.5%, the effect will be saturated,
This leads to deterioration of mechanical properties. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal, but in roll materials it reduces the toughness of the material, so it should be kept at 0.1% or less. S: 0.1% or less Like P, it makes the roll material brittle, so the content should be 0.1% or less without causing any actual damage. Ni: 1.5% or less Ni is included to impart hardenability and toughness, and even if it is not actively added, it will be mixed in from the outer layer and become 0.3% or more, but if it is contained up to 1.5%, there will be no problem. It has this effect. However, if the content exceeds 1.5%, the hardenability is good, but the matrix becomes too hard, which is undesirable from the viewpoint of toughness and residual stress. Therefore, the Ni content should be 1.5% or less. Cr: 3 to 10% or less A lower Cr content is desirable from the point of view of providing the intermediate layer, but the chemical composition of the ladle before casting the intermediate layer is preferably less than 1.0%, which is easy to control industrially. .
In this case, the composition after casting is such that it enters from the outer layer.
When Cr is added, the Cr content increases to 3 to 10%.
If it exceeds 10%, the material deterioration of the intermediate layer itself will become significant. Furthermore, in order to suppress the Cr content of the inner layer material to 1.5% or less, the Cr content of the intermediate layer must be adjusted to a range of 3 to 10% under casting conditions. Therefore, the Cr content is set to 3 to 10%. Mo: 1.0% or less Mo has the same effect as Ni, and if it is contained in an amount exceeding 1.0%, the intermediate layer will become too hard, so this content should be 1.0% or less. When the intermediate layer described above is used, not only can mixing and diffusion of Cr from the outer layer to the inner layer be reliably prevented, but also embrittlement at the boundary can be effectively prevented. That is, when no intermediate layer is used, the boundary part has an intermediate composition between the low C% of the outer layer and the high C% of the inner layer (relatively high C%, high C%).
Cr%), carbide crystallizes in a layered manner at the boundary between the outer layer and the inner layer, and the boundary becomes brittle, but the crystallization of this layered carbide can be prevented by the interposition of the intermediate layer. Next, a method for casting the composite roll will be described. Generally, it is convenient to use centrifugal casting as a method for casting composite rolls. That is,
As shown in Fig. 1, first, the outer layer material molten metal is poured into a predetermined centrifugal force casting mold to centrifugally cast the outer layer A, and in some cases, the intermediate layer is cast on the inner surface of the outer layer A by centrifugal force. After that, as shown in Fig. 2, the mold is stood vertically or inclined, and a suitable molten metal of the inner layer material with high toughness is poured into the mold having the outer layer A, and the outer layer A and the inner layer B are welded. An integrated composite roll is cast. Thus, an integral composite roll is obtained in which the inner layer is made of a material with excellent breakage resistance, while the outer layer has excellent slip resistance, abrasion resistance, etc. In Fig. 1, 1 is a centrifugal casting mold;
2 is a sand mold for forming a neck portion, 3 is a rotating roller, 4 is a drive motor, 5 is a pouring gutter, and 6 is a ladle. In addition, in Fig. 2, 7 is a surface plate, and 8 is a weir bowl. ing. Next, specific examples will be listed and explained. Example 1 Manufacturing example of a two-layer composite roll with a body diameter of 900 mm and a body length of 1500 mm (total length 3800 mm) (1) A centrifugal casting mold with a 3 mm thick resin sand coating formed on the inner surface was made into a GNO As shown in Fig . 1, the molten outer layer material shown in Table 1 was cast at 1530°C to a thickness of 100 mm. (2) After 22 minutes, stop the rotation of the mold, stand it vertically as shown in Figure 2, and pour the molten inner layer material (ductile cast iron) shown in Table 1 27 minutes after the start of outer layer casting.
12Ton was cast.
【表】
(3) 鋳造から３日後に型をばらして、粗加工後、
変態点以上の高温状態で拡散焼鈍し、その後焼
入れ、焼戻し熱処理を施した。
(4) 所定の寸法に機械加工した後の製品ロールの
外層厚さは70〜73mm、表面硬度はHs78〜80で
あつた。また、内層のCrは、外層内面が平均
約15mm溶かされて、外層のCrの一部が内層に
混入拡散したため、溶湯成分より0.6％上昇し、
Cr：0.65％であつた。
(5) 前記複合ロールを仕上げ加工した後、実際の
ホツトストリツプミル粗スタンドに使用した結
果、8000〜8200Ton／mmの実積が得られた。従
来のアダマイトロール（Hs52前後）の圧延成
績は平均4000Ton／mmであるから、本ロールは
従来に対し２倍以上のTon／mmの向上が図ら
れ、ロール原単位の大幅な向上につながつた。
また、耐スリツプ性、噛込性についてもアダ
マイトロールに比べて問題はなく、また、肌
荒、クラツクについても全く問題がなかつた。
更に、粗スタンドのアダマイトロールによく
発生するスケールの巻込みによる凹みも、硬度
が高いため全く認められず良好であつた。
実施例 ２
胴径900mm×胴長1500mm（全長3800mm）の三層
複合ロールの製造実施例
(1) 実施例１と同様の製造条件で、第２表の外層
材溶湯を厚さ100mmになるように鋳込んだ後、
外層の内面の一部が未凝固状態のとき（外層の
鋳込開始から14分後）、該外層の内面に引きつ
づき第２表の中間層材溶湯を厚さ25mm鋳込ん
だ。
(2) 中間層が完全に凝固した後（外層鋳込開始か
ら30分後）、金型の回転を停止し、垂直に立て
て、第２表の内層材溶湯を鋳込んだ。[Table] (3) Three days after casting, the mold was taken apart and after rough processing,
Diffusion annealing was performed at a high temperature above the transformation point, followed by quenching and tempering heat treatment. (4) After being machined to predetermined dimensions, the outer layer thickness of the product roll was 70 to 73 mm, and the surface hardness was Hs78 to 80. In addition, the Cr content in the inner layer increased by 0.6% compared to the molten metal component because the inner surface of the outer layer was melted by an average of about 15 mm, and some of the Cr in the outer layer was mixed and diffused into the inner layer.
Cr: 0.65%. (5) After finishing the composite roll, it was used in an actual roughing stand of a hot strip mill, and as a result, an actual capacity of 8000 to 8200 Ton/mm was obtained. The average rolling performance of conventional Adamite rolls (around Hs52) is 4000Ton/mm, so this roll has more than doubled the Ton/mm compared to the conventional roll, leading to a significant improvement in roll consumption. . Furthermore, there were no problems with respect to slip resistance or biting property compared to Adamitrol, and there were no problems with rough skin or cracks. Furthermore, the roll was good, with no dents caused by scale entrainment that often occur in rough-stand Adamite rolls due to its high hardness. Example 2 Manufacturing example of a three-layer composite roll with a body diameter of 900 mm x body length of 1500 mm (total length 3800 mm) (1) Under the same manufacturing conditions as in Example 1, the molten metal of the outer layer material shown in Table 2 was made to have a thickness of 100 mm. After casting into
When a part of the inner surface of the outer layer was in an unsolidified state (14 minutes after the start of casting of the outer layer), the molten metal of the intermediate layer material shown in Table 2 was continuously cast onto the inner surface of the outer layer to a thickness of 25 mm. (2) After the intermediate layer was completely solidified (30 minutes after the start of casting the outer layer), the rotation of the mold was stopped, the mold was stood vertically, and the molten inner layer material shown in Table 2 was poured.
【表】
(3) 鋳造から３日後に型をばらして、粗加工後、
変態点以上の高温状態で拡散焼鈍し、その後焼
入れ、焼戻し熱処理を施した。
(4) 所定の寸法に機械加工した後の製品ロールの
外層厚さは68〜72mm、中間層厚さは22〜25mmで
あり、外層表面硬度はHs79であつた。また、
中間層のCr含有量は外層からのCrの混入拡散
により4.65％、内層のそれは0.30％であつた。
(5) 前記ロールから、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、本実施例の外層と中間層との境界
部の45度方向の圧縮強度は186.0Kg／mm2、中間
層と内層との境界部のそれは175.1Kg／mm2であ
つた。
比較のために、前記外層材溶湯と内層材溶湯
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約145Kg／mm2であり、
前記実施例の圧縮強度に比べて相当低い値であ
つた。
また、前記強度試験の際、本発明実施例では
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現象は全く認められ
なかつた。
尚、本発明の外層材は、上記ホツトストリツプ
ミル粗スタンドに供される複合ロール外層材とし
てのほか、コールドストリツプミルワークロー
ル、ホツトスキンパス用ロール、Ｈ型鋼圧延用ロ
ール、Al圧延用ワークロール等の外層材として
も利用することができる。
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明に係る高クロム鋳鉄
はＣ：0.8〜1.2％と低く押えているにも拘らず、
十分な量の（Fe、Cr）7C3型のCrカーバイド及び
Moカーバイドを生成させるように他の成分を特
定範囲に規制しているので、耐摩耗性及び耐肌荒
性を損なうことなく、耐スリツプ性の向上を図る
ことができ、更にカーバイドが過度にならないた
め、耐クラツク性の向上をも図ることができる。
このように、本発明の外層材は、優れた耐摩耗
性、耐肌荒性を具備すると共に、耐スリツプ性、
耐クラツク性も良好であるので、これらの性質が
共に要求される圧延分野、例えばホツトストリツ
プミルの粗スタンドの複合ロールの外層材として
利用価値は著大である。[Table] (3) Three days after casting, the mold was taken apart and after rough processing,
Diffusion annealing was performed at a high temperature above the transformation point, followed by quenching and tempering heat treatment. (4) After being machined to predetermined dimensions, the outer layer thickness of the product roll was 68 to 72 mm, the intermediate layer thickness was 22 to 25 mm, and the outer layer surface hardness was Hs79. Also,
The Cr content in the intermediate layer was 4.65% due to mixing and diffusion of Cr from the outer layer, and that in the inner layer was 0.30%. (5) A round bar test piece was taken from the roll so that the boundary surface of each layer was at 45 degrees with respect to the axial direction, and the compressive strength was examined. As a result, the compressive strength in the 45-degree direction at the boundary between the outer layer and the intermediate layer in this example was 186.0 Kg/mm 2 , and that at the boundary between the intermediate layer and the inner layer was 175.1 Kg/mm 2 . For comparison, a two-layer composite roll was cast using the molten outer layer material and the molten inner layer material, in which both were directly welded. In this case, the compressive strength in the 45-degree direction at the boundary between the outer layer and the inner layer was approximately 145Kg/ mm2 ,
This value was considerably lower than the compressive strength of the previous example. Further, during the strength test, in the examples of the present invention, no slipping phenomenon at the boundary caused by the embrittlement of the boundary observed due to direct welding of the outer layer and the inner layer was observed. The outer layer material of the present invention can be used not only as an outer layer material of a composite roll provided to the hot strip mill rough stand, but also as a cold strip mill work roll, a hot skin pass roll, an H-type steel rolling roll, and an Al rolling roll. It can also be used as an outer layer material for work rolls, etc. (Effect of the invention) As explained above, although the high chromium cast iron according to the present invention has a low C content of 0.8 to 1.2%,
Sufficient amount of (Fe, Cr) 7 C 3 type Cr carbide and
Since other components are regulated within a specific range to generate Mo carbide, it is possible to improve slip resistance without impairing wear resistance and roughness resistance, and furthermore, carbide does not become excessive. Therefore, crack resistance can also be improved. As described above, the outer layer material of the present invention has excellent abrasion resistance and roughness resistance, as well as slip resistance and
Since it also has good crack resistance, it has great utility in the rolling field where both of these properties are required, for example as an outer layer material for composite rolls of rough stands in hot strip mills.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図及び第２図は複合ロールの鋳造工程を示
す遠心力鋳造用鋳型の断面図である。
1 and 2 are cross-sectional views of a centrifugal casting mold showing the process of casting a composite roll.