【発明の詳細な説明】
本発明は６段圧延機列の前段スタンド用中間ロ
ールに関する。
近年、冷間圧延においては４段圧延機に代え、
バツクアツプロールとワークロールとの間にロー
ルを設け、該ロールの巾方向への左右動により形
状性制御が行ないうる６段圧延機が使用されるに
至つている。この中間ロールはロール端部におい
て局所的に接触面圧の高い個所を生じるため、摩
耗されやすい。
本発明者らは先に上記のような６段圧延機用中
間ロールとして、C0.6〜1.6％、Si0.15〜1.6％、
Mn0.15〜1.6％、Cr3.5〜15％を含み、ＣとCrと
の関係が
16Cr％＋15×Ｃ％27
Cr％40×Ｃ％−16
を同時に満足する関係にあり、かつMn0.4〜３
％、V0.2〜２％の１種又は２種を含み、残部鉄
及び不順物からなり、表面硬度をHv620〜750に
調整したものが優れた性状を示すことを見い出
し、特許出願した（特願昭55−123207号）。
しかしながら、その後さらに研究を重ねた結
果、特に６段圧延機列の前段スタンドでは圧下量
を大きくした高圧下圧延が行われるため、圧延材
との咬み込みが充分に行われうように従来の４段
圧延機のワークロールより表面粗さの大きい高硬
度ワークロールを用いるので、該ワークロールと
転動接触する中間ロールはいわば「やすりがけ」
の状態下におかれ、著しく摩耗する傾向が見られ
ることを知り、このため、６段圧延機列は特に前
段スタンド用中間ロールの組替周期は短く、優れ
た耐摩耗性を中間ロール材に付与することが急務
であることを知つた。
そこで、本発明者らは、中間ロールにおける上
述の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、マ
トリツクス硬度の増大に伴なつて耐摩耗性は向上
するが、材料中に含まれる炭化物粒子が摩耗に対
して抵抗する役割を果すものと考えられ、炭化物
大きさがある値までは同一硬度のマトリツクスで
も炭化物の体積率の増大に伴なつて耐摩耗性が向
上することを見い出し、本発明を完成するに至つ
た。
すなわち、本発明はＣ 0.9〜1.4％、Si 0.15〜
1.6％、Mn 0.15〜1.6％、Cr ８〜20％を含み、Ｃ
とCrとの関係が
27＜Cr％＋15×Ｃ％34
Cr％40×Ｃ％−16
の両関係式を同時に満足する関係にあり、炭化物
体積率が12％以上、炭化物サイズが30μm2以下で
あり、残部鉄および不純物からなる耐摩耗性に優
れた硬度Hv700以上の６段圧延機列の前段スタン
ド用中間ロールを提供せんとするものである。
本発明に係る中間ロールを使用すれば、６段圧
延機列の前段スタンドのワークロールとして一般
に用いられる例えば0.85C−3.5Cr材であつて、硬
度Hv800、表面粗さRmax＝12μｍのワークロー
ルを用いても摩耗されにくくロールの寿命を延長
することができる。
以下、本発明をさらに具体的に説明する。
本発明において、ＣおよびCrは強度を向上さ
せ、かつ、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ
る元素であり、好ましくは0.9〜1.4％の範囲で用
いる。
下限量未満ではその効果が少なく、上限を越え
ると炭化物のサイズが粗大となり、逆に硬度や耐
摩耗性を劣化させる。そして、これはＣとCrの
量的関係に依存しているため、本発明では後記の
試験に基づいてＣとCrとの関係式を規定する。
第１図は、中間ロールの硬さと耐摩耗性を検討
するため、ワークロールとして0.85C−3.5Cr材
（硬さHv800、表面粗さRmax＝12μｍ）を用いる
一方、中間ロールとして0.85C−3.5Cr材であつて
硬度Hvが600〜800の範囲にある材料を用い、西
原式転動摩耗試験法（30φリング片２個を転動接
触させる方法）に基づき、接触面圧200Kg／mm2と
し、エマルジヨン潤滑下で試験を行い、結果を硬
さHv600の中間ロールの摩耗減量を１とし、他の
硬さ（Hv）の中間ロールの摩耗減量を相対的に
表わしたグラフである。
このグラフから明らかなように、硬さHv700以
上では摩耗減量はほとんど変化しないので、前段
スタンド用中間ロールとしてはHv700以上が好ま
しい。実際には、中間ロールは焼入れ後低温で焼
もどし処理が行われるので、焼入れ硬さHv750以
上が適当である。
硬さが同じであつても、ロール材組成によつて
耐摩耗性に変化が見られる。例えば、第２図に示
すように、中間ロール材の硬さをHv700に設定す
る一方、ロール材成分、特にＣおよびCrの含有
量を調整し、上記と同様の試験を行なうと、Ｃお
よびCrの含有量が増加すると伴い、摩耗減量が
減少してロールの耐摩耗性が向上することが見い
出される。
これは、ＣおよびCrの増加に伴い、炭化物の
形成量が多くなり、この炭化物が耐摩耗性を向上
させるものと思われる。例えば、第３図に示すよ
うに、炭化物体積率（％）に対し上記と同様の試
験条件下において５時間後の摩耗減量（mg）を求
めると、炭化物体積率（％）の増加に伴い、摩耗
減量が減少し、耐摩耗性が向上することがわか
る。しかしながら、ＣおよびCrの増加、主とし
てCrの増加により第４図に示すように炭化物サ
イズも次第に増大し、C0.9〜1.4％の範囲では
Cr15％で摩耗減量が最少となり、以後Crの増加
とともに増大に転ずる。また、炭化物サイズが
30μｍを越えると、粗大炭化物にクラツクがみら
れたり、炭化物が脱落して好ましくない。
以上の観点から、ＣとCrとの関係をまとめる
と、
焼入れ硬度がHv750以上となる領域は第５図
の直線Ａより右側の領域にあり、この直線Ａは
Cr％＝40×Ｃ％−16
の関係式で表わされるから、焼入れ硬度Hv750
以上であるためには、
Cr％40×Ｃ％−16
であることが必要となる。
炭化物体積率（％）からみると、炭化物体積
率（％）は12％以上必要である。この領域は第
５図の直線Ｂより上側の領域であり、いまこの
直線Ｂは
Cr％＋15×Ｃ％＝27
の関係式で表わされるから、炭化物体積率が12
％以上であるためには、
Cr％＋15×Ｃ％＞27
であることが必要である。
また、炭化物サイズからみると、炭化物サイ
ズは30μｍ以下であることが必要である。この
領域は第５図において直線Ｃより下側の領域で
あり、いまこの直線Ｃは
Cr％＋15×Ｃ％＝34
の関係式で表わされるから、炭化物サイズあ
30μｍ以下であるためには、
Cr％＋15×Ｃ％34
であることが必要である。
なお、ロールの鍛造性を確保するためには、
C1.4％以下であることが必要である。これは第
５図において直線Ｄの左側の領域である。
尚、本発明においては、脱酸剤として更には
焼入れ性が性改善元素としてSi、Mnを含有せ
しめるが過剰に添加すると脱酸生成物が増加
し、鋼の清浄度に悪影響を及ぼすので、Si0.15
〜1.6％、Mn0.15〜1.6％とする。
したがつて、Ｃ 0.9〜1.4％、Si 0.15〜1.6
％、Mn 0.15〜1.6％、Cr ８〜20を含み、Ｃと
Crとが
27＜Cr％＋15×Ｃ％＜34
Cr＝％40×Ｃ％−16
の両関係式を同時に満足する関係にあり、残部
鉄および不純物からなるロールはその硬度およ
び耐摩耗性の関係から、６段圧延機列の前段ス
タンド用中間ロールとして最適である。
なお、その他合金元素、特にMo0.4〜３％、
Ｖ 0.2〜２％、Ni １％以下が添加されてもよ
い。
実施例
下記第１表に示す成分からなる６段圧延機前段
スタンド用中間ロールを溶製し、焼入れ、焼戻し
処理して試験材の硬度をHv700に調製し、さらに
研削にて表面粗さをRmax＝1.5μｍに調製し、一
方ワークロールとして0.85 Ｃ−3.5Cr材（硬さ
Hv800、表面粗さRmax＝12μｍ）を用いて、西
原式転動摩耗試験法により、接触面圧200Kg／mm2
とし、エマルジヨン潤滑下に、その摩耗減量を測
定した。その結果を第１表に示す。表中、No.１〜
６は本発明の中間ロール、No.７〜15は比較例であ
る。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an intermediate roll for a front stand of a six-high rolling mill row. In recent years, cold rolling has been replaced by a four-high rolling mill,
A six-high rolling mill has come into use in which a roll is provided between a back-up roll and a work roll, and the shape can be controlled by moving the roll laterally in the width direction. This intermediate roll has a locally high contact surface pressure at the end of the roll, so it is easily worn. The present inventors have previously developed an intermediate roll for a six-high rolling mill as described above, with C0.6 to 1.6%, Si0.15 to 1.6%,
Contains Mn0.15~1.6%, Cr3.5~15%, and has a relationship between C and Cr that simultaneously satisfies 16Cr%+15×C%27 Cr%40×C%−16, and Mn0.4 ~3
%, V0.2 to 2%, the balance is iron and impurities, and the surface hardness is adjusted to Hv620 to 750.We found that the product showed excellent properties, and applied for a patent. (Gan Sho 55-123207). However, as a result of further research, it was found that since high-reduction rolling with a large reduction amount is performed especially in the front stand of a 6-high rolling mill row, the conventional Since a high-hardness work roll with a surface roughness greater than that of a corrugating mill work roll is used, the intermediate roll that comes into rolling contact with the work roll is "sanded" so to speak.
For this reason, in the six-high rolling mill row, the replacement cycle of the intermediate roll for the front stand is short, and the intermediate roll material has excellent wear resistance. I realized that it was an urgent task to grant this. Therefore, the present inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems with intermediate rolls, and have found that although the wear resistance improves as the matrix hardness increases, the carbide particles contained in the material wear out. They discovered that the wear resistance of a matrix with the same hardness increases as the volume fraction of carbides increases up to a certain value, and completed the present invention. I came to the conclusion. That is, the present invention contains C 0.9-1.4% and Si 0.15-1.4%.
Contains 1.6%, Mn 0.15-1.6%, Cr 8-20%, C
The relationship between It is an object of the present invention to provide an intermediate roll for a front stand of a six-high rolling mill row, which has a hardness of Hv700 or more and has excellent wear resistance and is made of iron and impurities with the remainder being iron. If the intermediate roll according to the present invention is used, a work roll made of, for example, 0.85C-3.5Cr material, which is generally used as a work roll for the front stand of a six-high rolling mill row, and has a hardness of Hv800 and a surface roughness Rmax = 12 μm. It is difficult to wear even when used, and the life of the roll can be extended. The present invention will be explained in more detail below. In the present invention, C and Cr are elements that improve strength and form carbides to improve wear resistance, and are preferably used in a range of 0.9 to 1.4%. If the amount is less than the lower limit, the effect will be small, and if the amount exceeds the upper limit, the size of the carbide will become coarse, which will conversely deteriorate the hardness and wear resistance. Since this depends on the quantitative relationship between C and Cr, the present invention defines a relational expression between C and Cr based on tests described later. Figure 1 shows that in order to examine the hardness and wear resistance of the intermediate roll, 0.85C-3.5Cr material (hardness Hv800, surface roughness Rmax = 12μm) was used as the work roll, while 0.85C-3.5Cr material was used as the intermediate roll. Using a Cr material with a hardness Hv in the range of 600 to 800, the contact surface pressure was set to 200 Kg/mm 2 based on the Nishihara rolling wear test method (a method in which two 30φ ring pieces are brought into rolling contact). , a test was conducted under emulsion lubrication, and the results are a graph showing the relative wear loss of intermediate rolls with other hardnesses (Hv), with the wear loss of the intermediate roll having a hardness of 600 Hv set at 1. As is clear from this graph, when the hardness is Hv700 or more, the abrasion loss hardly changes, so it is preferable that the intermediate roll for the front stage stand has a hardness of Hv700 or more. In reality, since the intermediate roll is tempered at a low temperature after being quenched, a quenching hardness of Hv750 or higher is appropriate. Even if the hardness is the same, the wear resistance changes depending on the composition of the roll material. For example, as shown in Figure 2, when the hardness of the intermediate roll material is set to Hv700, and the roll material components, especially the content of C and Cr, are adjusted and the same test as above is performed, C and Cr It has been found that as the content of C increases, the wear loss decreases and the wear resistance of the roll improves. This is thought to be because as C and Cr increase, the amount of carbides formed increases, and these carbides improve wear resistance. For example, as shown in Fig. 3, when the wear loss (mg) after 5 hours is determined for the carbide volume fraction (%) under the same test conditions as above, as the carbide volume fraction (%) increases, It can be seen that the wear loss is reduced and the wear resistance is improved. However, due to the increase in C and Cr, mainly due to the increase in Cr, the carbide size gradually increases as shown in Figure 4, and in the range of C0.9 to 1.4%, the carbide size gradually increases.
At 15% Cr, the wear loss is the minimum, and after that it starts to increase as the Cr content increases. Also, the carbide size is
If it exceeds 30 μm, cracks may appear in the coarse carbide or the carbide may fall off, which is not desirable. From the above point of view, to summarize the relationship between C and Cr, the area where the quenching hardness is Hv750 or higher is on the right side of straight line A in Figure 5, and this straight line A is Cr%=40×C%-16 Since it is expressed by the relational expression, quenching hardness Hv750
In order to meet the above requirements, it is necessary that Cr%40×C%-16. Looking at the carbide volume fraction (%), the carbide volume fraction (%) needs to be 12% or more. This region is above the straight line B in Figure 5, and since this straight line B is expressed by the relational expression Cr% + 15 x C% = 27, the carbide volume fraction is 12
% or more, it is necessary that Cr%+15×C%>27. Furthermore, in terms of carbide size, it is necessary that the carbide size is 30 μm or less. This region is below the straight line C in Figure 5, and since this straight line C is expressed by the relational expression Cr% + 15 x C% = 34, the carbide size is
In order to have a thickness of 30 μm or less, it is necessary that Cr%+15×C%34. In addition, in order to ensure the forgeability of the roll,
It is necessary that C1.4% or less. This is the area to the left of straight line D in FIG. In the present invention, Si and Mn are contained as deoxidizers and as elements that improve hardenability, but if excessively added, deoxidation products increase and have a negative effect on the cleanliness of steel, so Si0 .15
~1.6%, Mn 0.15~1.6%. Therefore, C 0.9-1.4%, Si 0.15-1.6
%, Mn 0.15-1.6%, Cr 8-20, C and
Cr is in a relationship that simultaneously satisfies both the following relational expressions: 27<Cr%+15×C%<34 Cr=%40×C%−16, and a roll made of iron and impurities as the balance has a relationship of hardness and wear resistance. Therefore, it is ideal as an intermediate roll for the front stand of a 6-high rolling mill row. In addition, other alloying elements, especially Mo0.4-3%,
0.2 to 2% of V and 1% or less of Ni may be added. Example: An intermediate roll for the front stand of a 6-high rolling mill consisting of the components shown in Table 1 below was melted, hardened and tempered to adjust the hardness of the test material to Hv700, and then ground to a surface roughness of Rmax. = 1.5μm, and 0.85C-3.5Cr material (hardness
Hv800, surface roughness Rmax = 12μm), and the contact pressure was 200Kg/mm 2 using the Nishihara rolling wear test method.
The wear loss was measured under emulsion lubrication. The results are shown in Table 1. In the table, No. 1~
No. 6 is an intermediate roll of the present invention, and Nos. 7 to 15 are comparative examples. 【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は硬さHv800、表面粗さRmax＝12μｍ
のワークロールに対し中間ロールの硬さをHv600
〜800まで変化させたときの相対摩耗減量との関
係を示すグラフ、第２図は硬さHv700でＣおよび
Crの含有量を変化させたときの摩耗減量との関
係を示すグラフ、第３図は炭化物体積率（％）と
摩耗減量との関係を示すグラフ、第４図はCr含
有量（％）と炭化物サイズとの関係および相対摩
耗減量との関係を併記したグラフ、第５図はＣお
よびCrについて焼入れ硬度、炭化物体積率、炭
化物サイズおよび鋳造性との関係を総合的に表示
したグラフで、●印は炭化物サイズの分布を示
す。
Figure 1 shows hardness Hv800 and surface roughness Rmax=12μm
The hardness of the intermediate roll is Hv600 for the work roll of
A graph showing the relationship with relative wear loss when changing the hardness up to 800. Figure 2 shows the hardness of C and Hv700.
A graph showing the relationship between the wear loss when changing the Cr content. Figure 3 is a graph showing the relationship between the carbide volume fraction (%) and the wear loss. Figure 4 is a graph showing the relationship between the Cr content (%) and the wear loss. Figure 5 is a graph that shows the relationship between carbide size and relative wear loss. Figure 5 is a graph that comprehensively shows the relationship between quenching hardness, carbide volume fraction, carbide size, and castability for C and Cr. Marks indicate carbide size distribution.