JPH04191347A

JPH04191347A - 組立式圧延ロール用中空スリーブ材

Info

Publication number: JPH04191347A
Application number: JP32156290A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Hattori; 敏幸服部; Ryosaku Nawata; 縄田　良作
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-09

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〕本発明は組立式圧延ロールに使用するスリーブの材質に
関し、特に耐摩耗性、１肌あれ性に優れた熱間あるいは
冷間圧延用組立式圧延ロールに使用するスリーブの材質
に関するものである。

〔従来の技術及び発明か解決しようとする課題〕熱間あ
るいは冷間圧延用ロールは、線材、棒鋼、形鋼、鋼管等
の圧延においては製品品質の向上やロール替やカリバー
替工数削減のため耐摩耗性、１肌あれ性か要求される。

このような圧延用ロールとしては、ロール使用層（スリ
ーブ）と軸部とを別々に作り、焼はめ、接着等の方法に
より、両者を組み立ててなる組立式圧延ロールか使用さ
れている。

上記組立式圧延ロールは、圧延に使用する外殻部のみを
高耐摩耗性材質とし、鍛鋼等をアーバーとした構造かと
れるため、耐摩耗性、１肌あれ性に優れるとともに靭性
に優れた圧延ロールとすることか可能である。

近年このような組立式圧延ロールにはさらに耐摩耗性、
１肌あれ性に優れたものか要求されており、これを目的
として種々の０−ルか提案されている。

特公平２−２０６８６８号は耐摩耗性及び耐クラツク性
に優れた合金粉末を焼結して形成された圧延使用相であ
る外層と、靭性に優れた鋼材で形成れた内層とからなり
、前記外層は内層の外表面全幅にわたって形成され、外
層と内層とか熱間静水圧加圧により拡散接合されてなる
ことを特徴とする複合リングのスリーブを開示している
。

しかしなからこの複合リングは従来の鋳鉄製ロールに比
へて耐摩耗性か飛躍的に向上しているか、製造コストか
高く、また加工性か悪いために改削に際しては、高度の
加工技術を必要とし、かつ多大な加工時間・工数を必要
とするという問題かある。

また特公平２−１９１８１号はバナジウムを多量に含有
させることにより、硬質のＭＣ型炭化物を晶出させてな
る熱間圧延用ロール材を開示している。

この熱間圧延用ロール材は耐摩耗性に優れ、さらに加工
も容易なものであるが、■ＶＣ型炭化炭化物析しやすい
ため組織むらを生じやすく、１肌あれ性か必ずしも十分
でない。■ＶＣ型炭化炭化物鉄溶湯よりも比重か小さい
ため、遠心鋳造法では最内面に、静置鋳造では押湯部に
浮上偏析しやすく、■の歩留りが低下するとともに場合
によってはクラックを生じやすいという問題がある。

したかって本発明の目的は、ＶＣ等のＭＣ型炭化物か均
一に分布し、もって耐摩耗性、１肌あれ性に優れた、熱
間あるいは冷間圧延用組立式圧延ロール用中空スリーブ
材を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

ＶＣをはじめとする硬質炭化物を含有する組立式圧延ロ
ール用中空スリーブ材を製造する際の問題点は、溶湯と
の比重か相違するＶＣ炭化物か遠心分離あるいは浮上偏
析することである。この問題点につき本発明者は種々の
実験を行った結果、ＶＣ炭化物の偏析程度は、ＶＣ炭化
物の初晶での晶出か少ない化学組成であれば極く小さい
ものであることを見い出した。つまり、重量比で、Ｃ１
，０〜４．０％、Ｓｉ３．０％以下、Ｍｎ　１．５％以
下、Ｃｒ２．０〜１５．０％、Ｍｏ１０゜０％以下、Ｗ
２０．０％以下、１２．０〜１２．０％、残部実質的に
Ｆｅ及び不可避的不純物元素からなるとともに、６％＋
０．４ｖ％の値が６．０以下の組成範囲とすれば、初晶
としてＶＣ炭化物かはとんと晶出しないため、ＶＣ炭化
物の内側部分での偏析か少なく、かつ耐摩耗性の良好な
スリーブ材を得ることかでき、さらに、このような初晶
■Ｃ炭化物か晶出しない化学組成であればＶＣ炭化物の
組織ムラも少なく、１肌あれ性も良好であることを見出
し、本発明に想到した。

すなわち本発明の組立式圧延ロール用中空スリーブ材は
、化学成分か重量比てＣ１，０〜４．０％、Ｓｉ３．０
％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ２．０〜１５．０？４
、Ｍｏ１０．０％以下、Ｗ２０．０％以下、Ｖ２．０〜
１２．０％、残部実質的にＦｅ及び不可避的不純物元素
からなるとともに、６％＋０．４Ｖ％の値が６．０以下
であることを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

以下に各元素の含有量（重量比）の特定理由を述へる。

（ａｒｃ　：　１．０〜４．０％Ｃは耐摩耗性の向上に必要な炭化物を構成する元素であ
る。１．０％未満ては炭化物量か十分てなく、十分な耐
摩耗性か得られない。一方、Ｃ量を多くすると、初晶■
Ｃ炭化物の晶出する量か過多となるので制限される。こ
の量はＶ量によっても制限を受けるか、Ｃか４．０％を
超えるといずれのＶ量の場合にも初晶において炭化物の
晶出か過多となり、鋳造の際にＶＣ炭化物の著しい偏析
か生じるので不都合である。好ましいＣの含有量は１〜
３％である。

（ｂｉ　Ｓｉ　：　３．０％以下Ｓ１は脱酸剤として有効であるか、３．０％を超えると
材質的に脆化するため不都合である。好ましいＳｌの含
有量は０．２〜２％である。

［Ｃ）Ｍｎ　：　１．５％以下ＭｎもＳｉと同様脱酸剤であるか、ＳをＭｎＳとして固
定する作用もある。しかし１．５％を超えると材質か脆
化するため不都合である。好ましいＭｎの含有量は０．
１−１％である。

（ｄ）　Ｃｒ　：　２．０〜１５．０％Ｃｒは焼入性向
上及び硬質のＭＴＣ３系炭化物を形成するため添加する
。添加量か２．０％未満てはその添加による効果か十分
でない。また１５，０％を越えると、より硬質のＶＣ炭
化物の量か少なくなりすぎるため、Ｃｒ量は１５％以下
とする。好ましいＣｒの含有量は３〜１２％である。

（ｅ）Ｍｏ　：　１０．０％以下Ｍｏは焼入性向上及び焼戻し硬さ向上のため添加する。

しかし、１０．０％を超えて添加すると、Ｍ２Ｃ系ある
いはＭ、Ｃ系炭化物の晶出か多くなり、より硬質のＶＣ
か減少する。好ましいＭＯの含有量は０．５〜６％であ
る。

（ｆｌ　Ｗ　：　２０．０％以下Ｗは焼戻し硬さ向上の作用かあるとともに、ＶＣ炭化物
中に置換固溶し、ＶＣ炭化物の比重を増加し、重力偏析
程度を軽減する作用を持つ。しかし、２０％を越えて添
加するとＷ６Ｃ炭化物か多く品出し、より硬質のＶＣ炭
化物が減少する。好ましいＷの含有量は０．５〜ｌＯ％
である。

ｆｇ）Ｖ：２．０〜１２．０％ ■は本発明のスリーブ材の耐摩耗性に最も寄与する元素
である。つまり、■は非常に炭化物形成作用の強い元素
てあり、硬質のＶＣを形成する。このＶが２．０％未満
ては、ＶＣ炭化物の晶出か十分てはない。一方Ｖの含有
量か多すぎると、初晶の粒状ＶＣ炭化物か過多となり、
遠心鋳造時の遠心力によって比重の軽いＶＣ炭化物が内
側部分に偏析する。

従ってＶの含有量は１２．０％以下にする必要かある。

好ましいＶの含有量は３〜８％である。

またこのようなＶ量は２、主としてＣ量によって制限さ
れる。本発明者は種々実験を重ねることにより、このよ
うな初晶ＶＣ炭化物の晶出か少なく、鋳造時での偏析か
問題とならない組成範囲を求めた。すなわち、重量比に
て、０％＋０．４Ｖ％か６゜０以下となるような組成で
あれば、初晶でのＶＣ炭化物の晶出か十分少なくなる。

従って、このような組成範囲であれば鋳造によってスリ
ーブ材を鋳造しても、内面側へのＶやＣの偏析か少なく
、はぼ均一な組成に形成することかできる。

（社）その他の化学成分また本発明においては、上記した成分に加えて、さらに
以下の元素を含有してもよい。

■Ｎｉ：２．０％以下Ｎｉは基地中に固溶し、オーステナイトを安定化させ、
焼入性を良好にするため゛、大型ロールの製造の場合に
添加すると有効である。しかし、２．０％を超えるとオ
ーステナイトが安定化しすぎ、残留オーステナイトの分
解が困難となるため、硬さや耐摩耗性か十分得られなく
なる。より好ましいＮｉの含有量は１．５％以下である
。

■Ｔｉ、　Ｚｒ及びＮｂのうちの少なくとも１種、５．
０％以下Ｔｉ、　Ｚｒ及びＮｂは、■と同様に硬質炭化物を形成
する元素であり、これらをロールのスリーブ材に導入す
ることて、耐摩耗性の向上を図ることかてきる。Ｔ１、
Ｚｒ及びＮｂの１種又は２種以上の成分の配合割合は、
合計で５．０％以下とする。これらの元素の合計か５．
０％を超える量とすると、ＶＣ炭化物の量か少なくなり
すぎるため好ましくない。より好ましい含有量は３％以
下である。

■Ｃｏ：１５．Ｏ％以下Ｃｏはロール基地に固溶し、ロールの熱間強度を向上さ
せる作用を有する。従って、ＣＯの添加は、特に熱間圧
延用ロールの耐摩耗性、１肌あれ性の向上に有効である
。この効果はＣＯの添加量か１５．０％であれば十分で
あり、また１５．０％を超えても耐摩耗性及び１肌あれ
性の向上か特にみられないので、経済性の点から１５．
０％以下とする。より好ましいＣｏの含有量は３．０〜
１２．０％である。

また上述の組成の溶湯を所望のスリーブ形状の砂型等の
鋳型に鋳造し、凝固冷却後、焼鈍等を行い、粗加工及び
必要に応して種々の仕上げ加工を施すことにより組立式
圧延ロール用中空スリーブを製造することかてきる。

またこのようにして得られた組立式圧延ロール用中空ス
リーブを用いて圧延ロールを製造するには、ねずみ鋳鉄
、ダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼等からなる軸材に焼はめ等の
方法により固定すればよい。

〔実施例〕

本発明を更に以下の実施例により詳細に説明する。

実施例１〜３第１表に示す組成の溶湯を直径７０ｍｍ、高さ８０ｍｍ
のＣＯ２砂型に注入して、圧延摩耗試験用の小型ロール
素材を鋳造した。この素材に１０００〜ｌ　１００　’
Ｃからの焼入れ及び５００〜５５０°Ｃての焼戻しの熱
処理を施した後、外径６０ｍｍ、内径３５ｍｍ、長さ４
０ｍｍのスリーブ状の試験用ロールを作成した。

各試験用ロールの外殻層表面の硬さをショアー硬さ計に
より測定した結果を第２表に示す。次にこの試験用ロー
ルの圧延摩耗試験を行った。圧延摩耗試験機は第３図に
示す通り、圧延機ｌと、圧延機ｌに組み込まれた上ロー
ル２及び下ロール３と、圧延材Ｓを予熱する加熱炉４と
、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽５と、圧延中に一定のテ
ンションを与える巻取機６と、テンションを調節するテ
ンションコントローラ７とからなる。試験条件は以下の
通りであった。

圧延材　　　ＳＯ３３０４、厚さ１ｍｍ、幅１５ｍｍ圧
延距離　・８００ｍ圧延温度　・９００″Ｃ圧下率　　。２５％圧延速度　　１５０ｍ／分ロール冷却・水　冷試験用ロールの表面に生した摩耗の深さを圧延幅におい
て平均して平均摩耗深さを求めた結果を第２表に示す。

なお比較用の従来の材質としては、高クロム鋳鉄（従来
例１）及び合金グレンロール材（従来例２）について実
施例１と同様にして試験用ロールを作製した。たたし、
熱処理はこれらの材質に適応した熱処理を施した。実施
例１と同様にして摩耗試験を行い、摩耗深さの実測値及
び硬さを測定した結果を第２表に示す。

実施例４第３表に示す化学成分の本発明材（ａ）及び従来材（ｂ
）を鋳型内径４５０ｍｍφ、胴長７５０ｍｍの金型を用
いて遠心鋳造し、肉厚６０ｍｍのスリーブロールを製造
した。回転数はスリーブロール内面の遠心力か１４０Ｇ
となるよう設定した。

第２図に各スリーブの鋳放し表面から内面までのＶＣ炭
化物量の変化の指標となるＶ量の変化を示す。また第１
図に本発明材の２０ｍｍの位置の１００倍の金属組織の
顕微鏡写真を示す。

第２図から明らかなように本発明材（ａ）では、ＶＣ炭
化物の内面側への偏析か少ないのに対し、従来材（ｂｌ
では偏析程度が大きく、特にスリーブ内面倒において、
Ｖ量が著しく増加していることかわかる。

実施例５第４表に示す組成の化学成分にてφ２８５　ｍｍＸ　４
００　ｍｍのスリーブロールを鋳造し、これをＳＣＭ４
４０鍛鋼製の軸鍛鋼面定し、組立式圧延ロールを製造し
た。

鋳造は遠心鋳造により行い、粗加工後１０３０°Ｃから
の焼入と５００〜５５０°Ｃの焼戻しを３回繰り返した
。熱処理後の硬さを第４表に合わせて示す。

このようにして得られた組立式圧延ロールに対して圧延
試験を行った。圧延試験は圧延材としてはφ８ｍｍの特
殊鋼の丸棒を使用し、圧下率１３％で圧延した場合に一
回の改削についての、圧延量、摩耗量、改削量を測定し
た。

結果を第５表に示す。なお、比較のために従来のチルド
鋳鉄ロール（比較例１）を用いて同様にして圧延を行っ
た結果を第５表にあわせて示す。

第５表から明らかなように、実施例５のロールは比較例
１のロールと比へて次回改削まての耐用圧延量がか２．
７倍であり、摩耗量、改削量もそれぞれ比較例の１／２
　、Ｉ／４となっている。なお圧延後のロール肌は良好
であり、十分使用に耐えうるちのであった。

〔発明の効果〕

本発明により従来の鋳鉄ロール材の２倍以上の耐摩耗性
を有する組立式圧延ロールを安価に製造することか可能
となった。このことはロールの寿命延長のみならず、ロ
ール交換頻度の低減、製品形状の改善、圧延スケジュー
ル自由度の増加等の効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例４のスリーブ材の金属組織を示す顕微
鏡写真であり、第２図は本発明のスリーブロール及び従来材質のスリー
ブロールのＶ量変化を示すグラフであり、第３図はロー
ルの摩耗試験に用いた圧延摩耗試験機の概略を示す図で
ある。１　　　圧延機２・・・上ロール３・・・下ロールＳ・・・圧延材５・・・冷却水槽６・・・巻取機７・・・テンションコントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学成分が重量比でＣ１．０〜４．０％、Ｓｉ３
．０％以下、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ２．０〜１５．０
％、Ｍｏ１０．０％以下、Ｗ２０．０％以下、Ｖ２．０
〜１２．０％、残部実質的にＦｅ及び不可避的不純物元
素からなるとともに、Ｃ％＋０．４Ｖ％の値が６．０以
下であることを特徴とする組立式圧延ロール用中空スリ
ーブ材。
（２）請求項１に記載の組立式圧延ロール用中空スリー
ブ材において、前記化学成分がさらに重量比でＮｉ２．
０％以下を含有することを特徴とする組立式圧延ロール
用中空スリーブ材。
（３）請求項１又は２に記載の組立式圧延ロール用中空
スリーブ材において、前記化学成分がさらに、Ｔｉ、Ｚ
ｒ及びＮｂからなる群から選ばれる１種又は２種以上の
成分の合計を重量比で５．０％以下含有することを特徴
とする組立式圧延ロール用中空スリーブ材。
（４）請求項１乃至３のいずれかに記載の組立式圧延ロ
ール用中空スリーブ材において、前記化学成分がさらに
重量比でＣｏを５．０％以下含有することを特徴とする
組立式圧延ロール用中空スリーブ材。