JPH04270004A - 複合ロール - Google Patents

複合ロール

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JPH04270004A
JPH04270004A JP3042191A JP3042191A JPH04270004A JP H04270004 A JPH04270004 A JP H04270004A JP 3042191 A JP3042191 A JP 3042191A JP 3042191 A JP3042191 A JP 3042191A JP H04270004 A JPH04270004 A JP H04270004A
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roll
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Akitoshi Okabayashi
昭利 岡林
Takeru Morikawa
長 森川
Hiroyuki Kimura
広之 木村
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼圧延用の複合ロール
に関する。
【0002】
【従来の技術】複合ロールは、通常、耐摩耗性に優れた
高合金ロール材によって形成された圧延使用層たる外層
の内面に、強靭性鋳鉄材により形成された内層が一体的
に溶着されて構成されており、耐摩耗性と強靭性とを兼
備したものである。複合ロールの形態は、一般的には中
実状であるが、形鋼圧延用のものでは中空状のもの(ス
リーブロールと呼ばれる。)もある。
【0003】しかし、外層と内層とを溶着すると、外層
材の高合金成分が内層材溶湯に混入し、内層材の強靭性
を劣化させる。このため、近年、外層と内層とを別途製
作しておき、両者を嵌合し、熱間等方圧加圧(HIPと
いう。)により拡散接合した複合ロールが製作されてい
る。この場合、溶着性や鋳造性を考慮する必要がないた
め、内層材としては強靭性鋼材が使用されるのが通例で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】複合ロールは、製作後
、通常外層を高硬度化し、耐摩耗性を付与するために、
ロール全体に焼入れ、焼戻し熱処理が施される。このと
き、外層は変態により膨張し、圧縮応力が残留する。一
方、内層は外層の膨張に起因して引張応力が付加される
。HIPにより外層、内層を複合する場合、溶着代を考
慮する必要がないため、外層肉厚は薄くなる傾向にある
。それ故、叙上の残留応力により外層が破損したり、接
合界面における品質上の欠陥(例えばピンホールの発生
)を招来し易い。尚、HIP処理から冷却する過程でも
、外層が変態し、同様の問題が生じる。
【0005】本発明はかかる問題に鑑みなされたもので
、外層肉厚が薄くても、製造過程で破損し難く、また外
・内層の境界においても健全性が確保された、HIPに
より接合された複合ロールを提供することを目的とする
。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の複合ロールは、
高合金ロール材で形成された外層と、強靭材で形成され
た内層とが熱間等方圧加圧により拡散接合された複合ロ
ールにおいて、内層材がダクタイル鋳鉄材により形成さ
れている。内層材として好適なダクタイル鋳鉄としては
、組成が重量%で、 C  :2.8 〜3.8 %、    Si:1.5
 〜3.2 %、    Mn:0.1 〜1.0 %
、Ni:0.1 〜4.0 %、    Mg:0.0
2〜0.10%、残部Feおよび不可避的不純物からな
るものがある。
【0007】
【作用】ダクタイル鋳鉄材は、従来内層材として使用さ
れている鋼材に比べて、常温強度は若干低くなるが外層
の高合金成分が混入しない限り、軸強度としては十分で
ある。一方、HIP処理からの冷却時や熱処理時におい
て、高温域における強度は20kg/mm2 程度と鋼
材に比して著しく低くなる。このため、外層の変態によ
り生じた膨張に追随して塑性変形し、外層および内層の
残留応力を軽減することができ、また境界部の接合欠陥
の防止を図ることができる。
【0008】
【実施例】図1および図2は本発明に係る複合ロールを
示しており、図1は中実ロール、図2はスリーブロール
であり、外層1 と内層2 とはHIPにより拡散接合
されている。これらのロールは、従来と同様にして、図
3および図4に示すように、各々別途鋳造した外層部材
1A内面に内層部材2Aを嵌合 (すきまばめ) し、
軟鋼板カプセル3 によって包み込み、その内部を真空
脱気 (望ましくは 0.1 Torr 以下)した後
、HIP処理を施すことにより両部材を拡散接合する。 接合後は、カプセル3 を除去し、粗加工後、焼入れ・
焼戻し熱処理を施し、仕上げ加工を施す。図3中、4 
は軟鋼 (SS材)製スペーサであり、カプセル3 除
去時に同時に切削除去される。HIP処理条件は、80
0 〜1100℃、500 kgf/cm2 以上が適
当である。尚、外層部材と内層部材との間に、例えばJ
IS規格BNi−3のようなNi基ろう材を入れておく
ことにより、HIP温度を 980〜1050℃にする
必要があるが、圧力を下げることができる。
【0009】前記外層1 を形成する高合金ロール材と
しては、ハイス系工具鋼材、高クロム鋳鉄ロール材、黒
鉛晶出高クロムロール材等、種々のものを利用すること
ができる。耐摩耗性に優れた高合金鋳鉄ロール材の組成
例および限定理由を下記に示す。単位はwt%である。 C  :1.8 〜3.4 %、  Si:0.3 〜
2.0 %、  Mn:0.1 〜1.0 %、Cr:
 3  〜 12 %、  Mo: 3  〜 12 
%、  V  : 1〜 8  %、W  : 10 
%以下、  残部実質的にFe C:1.8 〜3.4 % 1.8 %未満では炭化物量が少なくなり、耐摩耗性が
劣化する。又、鋳造性も悪くなる。3.4 %以上では
靭性が低下する。 Si:0.3 〜2.0 % 溶湯の酸化防止と鋳造性の付与のため、0.3 %以上
添加する。また、Cr炭化物 (Crを多く含む複炭化
物) を除く炭化物中に固溶し、炭化物量を増加させる
効果があるが、2.0 %を越えると材質が脆くなる。 Mn:0.1 〜1.0 % 不純物として混入するSをMnSとして固定するため 
0.1%以上添加する。一方、1.0 %を越えると高
温でオーステナイト粒が粗大化し、脆化する。 Cr:3 〜12% 通常、焼入性・耐酸化性を増加させるために添加するが
、3 %未満では効果が小さい。一方、12%を越える
とCrを多く含む複炭化物が多くなる。Crを多く含む
複炭化物は、W, V, Moなどの複炭化物ほど硬く
ないため、全炭化物量に対する相対的割合は少ない方が
好ましい。 Mo:3 〜12% Moは高硬度の炭化物を形成する。又、一部基地中に固
溶し、焼もどし安定性を向上させる。3 %未満では効
果が過小である。また、Vと複炭化物を形成し、Vの比
重分離を抑制する効果があるが、12%を越えると共晶
炭化物が増加し、強度低下を招く。 V:1 〜8 % 高硬度のMC型炭化物を形成し、耐摩耗性を増加させる
が、比重分離防止の観点から8 %以下の添加が好まし
い。一方、1 %未満では効果が小さい。 W:10%以下 Wは基地の高温軟化抵抗を増加させる効果がある。また
、Moと同様の効果がありMo:W=1:2の割合でM
oと置換可能であるが、Moに較べて分子量(従って比
重も)が極端に高いため、10%を越える添加では溶湯
の比重が増大し、Vの複炭化物との比重差が大きくなり
、Vの偏析を起こしやすくする。
【0010】本ロール材は上記合金成分の他、残部実質
的にFeで形成されるが、Feの一部に代えてCoを 
1〜12%含有させることができる。Coはマトリック
スに固溶し、高温硬度や耐摩耗性を向上させるが、1 
%未満では効果が小さく、一方12%を越えるとその効
果は飽和する。前記内層2 はダクタイル鋳鉄材により
形成されるが、その好適な組成例および限定理由を下記
に示す。単位はwt%である。
【0011】C  :2.8 〜3.8 %、  Si
:1.5 〜3.2 %、  Mn:0.1 〜1.0
 %、Ni:0.1 〜4.0 %、  Mg:0.0
2〜0.10% 残部Feおよび不可避的不純物 C:2.8 〜3.8 % C2.8 %未満では材質のチル化が進行し靭性が低下
する。一方 3.8%を越えると黒鉛化が過剰となり強
度面で不足を来たす。 Si:1.5 〜3.2 % Siは黒鉛化の制御を主目的として含有されるが、1.
5 %未満では黒鉛化が不足し、一方 3.2%を越え
ると黒鉛化が過剰となると共にフェライト中に固溶した
Siが材質を脆弱化する。 Mn:0.1 〜1.0 % Mnは通常Sと結合してSの悪影響を除去するのに有効
であるが、0.1%未満ではその効果がほとんどなく、
一方 1.0%を越えると材質を硬く脆くする。 Ni:0.1 〜4.0 % Niは黒鉛化と基地の強化に有効に作用するが、0.1
 %未満では効果が小さく4 %を越えて添加すると、
 (特に大型鋳物で) 鋳造われが発生しやすくなる。 Mg:0.02〜0.1 % Mgは黒鉛の球状化を行わしめるために添加するが、 
0.02 %未満ではその効果がほとんどなく、一方 
0.1%を越えて添加されるとMgのチル化作用および
ドロス等の鋳造欠陥を発生し易くなる点から好ましくな
い。
【0012】尚、不純物であるP, Sは、P:0.1
 %以下、S:0.03%以下に止めておくのがよい。 Pは溶湯の流動性を高めるが、材質を脆くするため、0
.1 %以下に抑えるのがよい。一方、Sは黒鉛の球状
化を阻害するので、0.03%以下とするのがよい。内
層部材の鋳造に際しては、接種を行うのがよい。黒鉛化
の助長および組織の微細化のために、一般に接種による
のが好結果をもたらすことが知られている。本材質につ
いても、接種技術を利用して、その鋳込直前にCaSi
、FeSi等の接種剤をSi分として 1.0%以下添
加すると、強靭性の向上に一層有効である。接種量は上
記 1.0%を越えてもそれ以上の効果が得られないた
めである。なお、接種後のSi含有量は、上記 1.5
〜3.2 %の範囲に止まるように成分調整される。
【0013】次に具体的実施例を掲げる。 (1)  外層部材および内層部材を鋳造により形成し
た。 各部材の組成 (wt%、残部実質的にFe) を表1
に示す。
【0014】
【表1】
【0015】(2)  鋳造後、下記寸法に加工し、両
部材をすき間ばめし、真空度 0.07 〜 0.08
Torrで軟鋼製カプセルに脱気封入した。 ■  実施例1 外層部材:外径φ330 ×内径φ270 ×長さ56
0 (mm)、円筒体 内層部材:φ270 ×長さ1450 (mm) 、中
実体■  実施例2 外層部材:外径φ590 ×内径φ530 ×長さ21
0 (mm)、円筒体 内層部材:外径φ530 ×内径φ270 ×長さ21
0 (mm)、円筒体 (3)  前記カプセルを、温度1050℃、圧力12
00kgf/cm2 、処理時間3 Hrの条件でHI
P処理を行ない、処理後、カプセル等を除去し、粗加工
した。 (4)  複合ロール素材を1100℃まで昇温し、3
時間保持後、実施例1は250 ℃/Hr, 実施例2
は400 ℃/Hr程度の冷却速度で焼入れを行った。 次に、両実施例共550 ℃で焼戻しを行った。実施例
1および2の外層部材の肉盛はいずれも30mmと薄い
ものであったが、HIP処理および熱処理の際に破損は
生じなかった。 (5)  外層から硬度試験片を採取し硬度を測定した
ところ実施例1および2共、HR C63(Hsでは8
5/90に相当) であった。
【0016】また、内層から引張試験片を採取し、試験
したところ、実施例1および2共、引張強度63kgf
/mm2 、伸び 2.4%であった。更に、外層・内
層の境界部から、境界が試験片のほぼ中央に、かつ引張
り方向(試料軸方向) に対して直角となるように試験
片を採取した。 接合境界を観察したところ、ピンホールもなく健全であ
った。また、引張試験に供したところ、境界ではなく内
層材部分で破断した。
【0017】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の複合ロール
は、内層をダクタイル鋳鉄材で形成し、高合金ロール材
で形成された外層とHIPにより拡散接合したので、外
層から内層への高合金元素の混入を防止でき、内層材質
の靭性劣化を防止でき、しかも熱処理等の際、外層の変
態膨張に伴なって、内層が塑性変形するので、外層・内
層の残留応力の軽減、ひいては製造中の外層の破損の防
止並びに接合部における健全性を確保することができる
。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中実状複合ロールの断面図である。
【図2】本発明のスリーブ状複合ロールの断面図である
。
【図3】中実状複合ロール素材のHIP処理用カプセル
封入状態を示す断面図である。
【図4】スリーブ状複合ロール素材のHIP処理用カプ
セル封入状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1   外層 1A  外層部材 2   内層 2A  内層部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高合金ロール材で形成された外層と、
    強靭材で形成された内層とが熱間等方圧加圧により拡散
    接合された複合ロールにおいて、内層材がダクタイル鋳
    鉄材により形成されていることを特徴とする複合ロール
    。
  2. 【請求項2】  ダクタイル鋳鉄材は、その組成が重量
    %で、C  :2.8 〜3.8 %、  Si:1.
    5 〜3.2 %、  Mn:0.1 〜1.0 %、
    Ni:0.1 〜4.0 %、  Mg:0.02〜0
    .10%、残部Feおよび不可避的不純物からなる請求
    項1の複合ロール。
JP03030421A 1991-02-25 1991-02-25 複合ロール Expired - Lifetime JP3105274B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007245217A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Kubota Corp 圧延用複合ロール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007245217A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Kubota Corp 圧延用複合ロール

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