JPH0332490A - 肉盛ロール - Google Patents

肉盛ロール

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Publication number
JPH0332490A
JPH0332490A JP1167273A JP16727389A JPH0332490A JP H0332490 A JPH0332490 A JP H0332490A JP 1167273 A JP1167273 A JP 1167273A JP 16727389 A JP16727389 A JP 16727389A JP H0332490 A JPH0332490 A JP H0332490A
Authority
JP
Japan
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roll
overlay
hot
weld metal
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP1167273A
Other languages
English (en)
Inventor
Shogo Natsume
夏目 松吾
Yasuo Murai
康生 村井
Yasutaka Komai
駒井 泰隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
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Publication of JPH0332490A publication Critical patent/JPH0332490A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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) 本発明は肉盛ロールに係り、更に詳しくは、高温におけ
る繰返し加熱、冷却下で使用されるロールにおいて、優
れた耐熱亀裂性、耐摩耗性並びに耐食性を有する肉盛ロ
ールに関するものである。 (従来の技術及び解決しようとする課題)高温の金属片
の移送或いは圧延等に使用される熱間ロール、例えば連
続鋳造用引抜きロール等は、高温金属片との接触による
加熱、及び水や水蒸気による冷却を繰返し受け、極めて
苛酷な使用条件となる。か)る条件下において長期間使
用するためには、高度な耐摩耗性、耐食性及び耐熱亀裂
性を有する材料によってロールを製作する必要がある。 従来、このような連続鋳造用引抜きロールとしては、低
合金鋼によって製作した素地ロールの外周面に13Cr
−Ni系鋼を肉盛溶接した肉盛ロールが提案され、実用
化されている。13cr−Ni系鋼としては13Cr−
2Ni系、13Cr−4Ni系などがあり、これに類す
るものとして13Cr系或いは16Cr−3Ni系等が
ある。また、これらの成分糸に若干量のMo或いはV等
を添加したものもみられる。 しかしながら、このような肉盛ロールでは、使用中の加
熱、冷却の繰返しによる熱応力のためにロール表面に亀
裂が発生し、ロールの使用寿命が著しく低下するという
問題があり、その改善が望まれていた。 か)る問題は、連続鋳造用引抜きロールの場合に限らず
、他の熱間用肉盛ロールにおいても同様であり、特に優
れた耐熱亀裂性を有する熱間肉盛ロール或いは熱間ロー
ル材料の開発が望まれているのが実情である。勿論、こ
の種の肉盛ロールは、耐摩耗性並びに耐食性の面におい
ても充分な性能を備えるべきことは云うまでもない。 本発明は、か)る要請に応え目べくなされたものであっ
て、特に優れた耐熱亀裂性を有する熱間肉盛ロールを提
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) 本発明者等は、前記課題を解決するべく種々の肉盛溶接
材料を試作すると共に性能試験を行い、検討を重ねた。 その際、性能については特に耐熱亀裂性を重視すると共
に、溶接金属の衝撃特性がある水準以上であること及び
溶接割れが発生しないことなどの項目についても、併せ
て評価しながら肉盛ロール用溶接材料の開発を推進した
。 その結果、鉄を主成分として、C,Ni、Cr、Mo、
Nb、V、Wをそれぞれ所定量範囲に規制し、或いは更
に若干量のCuを含有させた肉盛溶接部をロール表面に
形成することにより、前記課題を解決することが可能で
あることを見い出し、ここに本発明をなしたものである
。 すなわち、本発明は、熱片移送或いは熱間圧延等の熱間
で用いられるロールにおいて、ロール表層部が鉄を主成
分とし、かつ、C:0.07〜0゜2%、Ni:0,5
〜2%、Cr:9〜14%、Mo二0.2〜1.5%、
Nb:0,03〜0.3%、V:0゜1〜1%及びW:
0.2〜2%を含み、必要に応じ更にCu: 0 、3
〜2%を含む組成を有することを特徴とする肉感ロール
を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳述する。 (作用) 本発明に係る肉盛ロールにおけるロール表層部の化学成
分の限定理由は以下のとおりである。 C: 0.07〜0.2% Cはδフェライトの生成を抑制し、組織をマルテンサイ
トにする効果がある。またNb、V等の元素と結合して
炭化物を形成し、高温強度を向上させる効果がある。他
元素との関連もあるが、組織をマルテンサイトとし、高
温強度を確保するためには、0.05%以上含有させる
必要がある。 しかし、0.2%を超えて含有させると溶接性、特に低
温割れ性が劣化すると共に残留オーステナイトが形成さ
れ易くなり、ヒートクラック性が低下する。したがって
、C量は0.05〜0.2%の範囲が適正である。 Ni:0.5〜2% Niはオーステナイト生成元素であり、溶接金属のδフ
ェライトの生成を抑制すると共に、溶接金属の衝撃特性
を向上させるのに効果がある。マルテンサイト組織とす
ると共に、衝撃特性を改善するためには、0.5%以上
含有させることが必要である。しかし、2%を超えて含
有させると残留オーステナイトが生威し易くなると共に
、線膨張係数が高くなり、ヒートクラック性が劣化する
。 したがって、Ni量は0.5〜2%の範囲とする。 Cr:9〜14% 熱間ロールの使用環境において充分な耐食性を確保する
ためには、Crを9%以上含有させる必要がある。しか
し、14%を超えて含有させても耐食性はあまり改善さ
れず、却ってδフェライトが生成され易くなるため、ヒ
ートクラック性が劣化する。したがって、Cr量は9〜
14%が適正である。 Mo:0.2〜1.5% Moは溶接金属の高温強度を増加するのに効果があり、
その効果を発揮させるためには、0.2%以上含有させ
る必要がある。しかし、1.5%を超えて含有させると
δフェライトの生成を抑えることが難しくなり、ヒート
クラック性が阻害される。したがって、Mo量は0.3
〜1.5%の範囲とする。 W:0.2〜2% Wは溶接金属の高温強度を増加させる効果があり、0.
2%以上含有させるとその効果が発揮される。しかし、
2%を超えて含有させるとその効果の度合いはあまり変
わらむいばかりか、δフェライトの生成によるヒートク
ラック性の低下を招く。したがって、WJiは0.2〜
2%の範囲とする。 V:0.1〜1% ■は溶接金属の高温強度並びに軟化抵抗の増加に大きく
寄与するものであり、0.1%以上の含有によりその効
果が顕著になる。しかし、1%を超えて含有させると溶
接金属の衝撃特性が劣化すると共に、溶接作業性におけ
るスラグ剥離性が劣化する傾向がみられる。したがって
、V量は0゜1〜1%の範囲が適正である。 Nb:0,03〜0.3% Nbは、■と同様、高温強度の増加に寄与し。 0.03%以上含有させるとその効果が発揮される。し
かし、0.3%を超えて含有させると溶接金属の靭性が
著しく低下する傾向がみられる。したがって、Nb量は
0.03〜0.3%の範囲とする。 Cu:0.2〜1% Cuは高温水蒸気に対する耐食性向上に効果があるので
、必要に応じて添加することができる。 添加する場合は、0.2%以上でその効果が発揮される
。しかし、1%を超えて含有させると溶接金属に高温割
れが発生し易くなるので、Cutは0.2〜1%の範囲
とする。 なお、残部は実質的に鉄であるが、St、Mnについて
は、脱酸剤或いは強度確保のため、それぞれ0.1〜1
%及び0.1〜2%の範囲で適宜含有させても良い、ま
たP、Sについても極く少量。 不純物の形で含有され得る。 以上の構成の肉盛溶接金属をロール表層部に形成させる
ことにより、極めて優れた耐熱亀裂性並びに充分な耐摩
耗性、耐食性を有する熱間ロールを提供することができ
る。 該肉盛溶接金属をロール表層部のみに形成する場合のロ
ール素材(すなわち、母材)としては、軟鋼等々の適宜
材質のものを使用できることは云うまでもない、その場
合、同様の成分でスリーブを製造し、これをロール素材
に装着しても同様の効果が得られる。 また、当然のことながら、本発明による上記成分範囲の
材料でロール材全体を製作しても、同様の性能を得るこ
とができる。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失凰爽よ 第1表に示す組成の肉盛Wj接金金属、以下の施工条件
にてバンドアーク溶接で軟鋼板上に肉盛溶接し、600
℃X2hrのSR処理を施した。 〈溶接施工条件〉 被溶接材:525C1 32tX 300wX 500 Q 溶接方法:帯状電極サブマージアーク溶接使用電極:1
3Cr系鋼(市販USB−410)0.4mmtX 5
0mmw 極   性:DC,RP 溶接電流:650A 溶接電圧:25v 溶接速度:19c鳳/讃in 予熱、バス間温度:200〜350℃ 積層方法:4パス1層で3層盛 (衝撃試験片採取用は2バス1層で7層盛)SR処理後
、溶接部からヒートクラック試験片並びに溶接金属の衝
撃試験片を採取し、各種試験を行い、ヒートクラック性
及び衝撃性能を評価した。その結果を第1表に示す。 なお、ヒートクラック試験は、高周波コイルにより試験
片表面を急速加熱し1次いで表面から水冷し、これを繰
返す方式により行い、具体的条件としては、試験片表面
温度において700℃と150℃との繰返しを800回
行った。試験後、試験片を切断し、亀裂の最大深さを測
定した。第1図にヒートクラック試験における加熱コイ
ル及び試験片の状況を示し、第2図に付与熱サイクルパ
ターンを示す。 衝撃試験は、JIS  Z  22024号の形状の試
験片を用い、20℃で試験した。 肉盛溶接金属の性能の評価に関し、ヒートクラツク性に
ついては、従来の肉盛溶接金属の性能を大幅に上回るこ
とを目標とし、上記試験条件において最大割れ深さが0
.4mm以下のものを合格とした。 また、衝撃性能については、20℃の吸収エネルギーが
0.5kgf−s+に満たないものについては不合格と
した。 更に、溶接金属に高温割れ等の欠陥が発生したものも不
合格とした。 第1表において、&1〜NQ8は本発明例、Nα9〜&
19は比較例であり、以下の如く考察される。 Nb、V及びWのいずれも含有していない比較例&9は
、高温での強度が不充分であり、また、ヒートクラック
性が満足しなかった。 C量が過少である比較例Haloは、δフェライトが生
成し、ヒートクラック性が劣化した。C:!1が過剰で
ある比較例NQll及びNi量が過剰である比較例Nd
I3は、いずれも残留オーステナイトが生成したため、
ヒートクラック性を満足せず、&13については線膨張
係数の増大による上記性能の劣化も考えられる。 Nb或いはVが過剰な比較例Na12、&17は、靭性
が劣化すると共にδフエライト生成によるヒートクラッ
ク性の低下がみられた。 Cr量が不足し、Cが過剰である比較例Nα14は、残
留オーステナイトの生成によりヒートクラック性を満足
しなかった。Cr量が過剰の比較例Na15や、Mo量
が過剰である比較例&16、及びW量が過剰である比較
例Nα18は、それぞれδフェライトの生成により、ヒ
ートクラック性を満足しなかった。 Cu量が過剰であった比較例尚19は、溶接金属に高温
割れが発生したため、評価試験を行わなかった。 これらの比較例に対し、本発明例Na 1〜Nα8は、
いずれも極めて優れたヒートクラック性を有すると共に
所定の衝撃性能を有していることが確認された。
【以下余白1 去壜044 実施例1において得られた溶接金属のうち、本発明例の
N111.N13及び&8の溶接金属から3tX25X
35の寸法の腐食試験片を採取し、高温水蒸気酸化試験
を行った。試験条件は700℃×8hrとし、試験後の
酸化増量を計測した。 試験結果を第2表に示すように、Cuを所定量含有させ
たN117及び&8は、Cuを含有していないNalに
比べて酸化増量が小さくなっており、所定量のCu添加
により耐食性が向上することが確認された。 第  2  表 実機への適用性を確認するため、 連続鋳造設備 における引抜きロールに本発明による肉盛ロールと従来
の肉盛ロールをそれぞれ組込み、使用時の損傷度合い(
亀裂発生度合い)について比較調査した。 組込み肉盛ロールは、胴部が380φのドライブロール
であり、ロール素材(母材)として低合金耐熱鋼を用い
、このロール素材の表層部に厚さ約5■にわたって第3
表に示す組成の肉盛溶接金属をそれぞれ形成させたもの
である。 本発明例による肉感ロールの組込み位置は、連鋳ロール
群における矯正ゾーンとし、比較例の肉感ロールについ
てもこのゾーンにおけるものを対象とした。 それぞれの肉感ロールを組込んだ後、約3000チヤー
ジ使用後のロール表面の亀裂発生状態並びに亀裂の最大
深さ(クラックメーターで計測)を調査した。その結果
を第4表に示す。 第4表から明らかなように、従来の肉感ロールは、ロー
ル円周上に連続した線状の亀裂が発生していると同時に
、深い亀裂が入っている。これに対して、本発明例によ
る肉盛ロールは、短い線状亀裂は若干みられるものの、
深さは浅く、損傷の度合いはかなり小さいことが確認さ
れた。 【以下余白】 (発明の効果) 以上詳述したように1本発明によれば、優れた耐熱亀裂
性を有し、耐摩耗性並びに耐食性の面においても充分な
性能を備えた肉感ロールを提供することができる。連続
鋳造用引抜きロール等々の各種熱間ロールとして使用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第■図及び第2図はヒートクラック試験の要領を説明す
る図で、第1図は試験片加熱部の概要を示し、第2図は
試験片表面温度パターンを示す図、第3図及び第4図は
実施例3の肉盛ロールの亀裂発生状態を示す図で、第3
図は本発明例、第4図は比較例の場合である。 1・・・試験片、2・・・熱電対挿入孔、3・・・加熱
用コイル。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱片移送或いは熱間圧延等の熱間で用いられるロ
    ールにおいて、ロール表層部が鉄を主成分とし、かつ、
    重量%で(以下、同じ)、C:0.07〜0.2%、N
    i:0.5〜2%、Cr:9〜14%、Mo:0.2〜
    1.5%、Nb:0.03〜0.3%、V:0.1〜1
    %及びW:0.2〜2%を含む組成を有することを特徴
    とする肉盛ロール。
  2. (2)前記ロール表層部が更にCu:0.3〜2%を含
    む請求項1に記載の肉盛ロール。
JP1167273A 1989-06-29 1989-06-29 肉盛ロール Pending JPH0332490A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS61213348A (ja) * 1985-03-16 1986-09-22 Daido Steel Co Ltd 合金工具鋼

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