JPH0536122B2

JPH0536122B2 -

Info

Publication number: JPH0536122B2
Application number: JP62005606A
Authority: JP
Inventors: Kunio Goto
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-01-13
Filing date: 1987-01-13
Publication date: 1993-05-28
Also published as: JPS63174706A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、圧延用ロール、特に、熱間圧延の仕
上後段ワークロールとして使用するのに好適であ
つて耐エツジ摩耗性に極めて優れた圧延用ロール
に関する。（従来の技術）従来、熱間圧延の仕上後段スタンドに使用され
るロールは白鋳鉄もしくは黒鉛鋳鉄が使用されて
いる。白鋳鉄は、耐摩耗性に極めて優れる他、表面肌
も大変美麗である。しかし、耐事故性に劣るとい
う欠点を有している。なお、「耐事故性」とは、
かみどめ、絞込みなどの圧延事故に対して充分な
強靭性を有することである。一方、黒鉛鋳鉄は、欠落し易い微細黒鉛が多数
晶出していることから、それだけ白鋳鉄に比べ
て、耐摩耗性に劣るものの黒鉛の応力緩和効果に
より耐事故性に優れている。このようなことから、熱間圧延の仕上後段スタ
ンドでは、通常は安定操業の観点から、耐摩耗性
を多少犠牲にしても耐事故性を優先し、黒鉛鋳鉄
が多用されている。しかし、これによつてロール表面の通板エツジ
付近には、エツジ摩耗、あるいはキヤツツイヤー
と一般に称されている局部摩耗が発生しやすくな
り、製品品質確保や同一幅圧延量の制約のためロ
ール原単位の増加やサイクル圧延量の低下をまね
き大きな問題となつている。エツジ摩耗の原因は、次のように推察される。
つまり、被圧延材のエツジ部分は、他の部分より
も表面温度が低くなるためスケール発生が少な
い。その結果、圧延の際には、金属接触に近い状
態つまり極めて厳しい摩擦状態になる。したがつ
て、これに対応するロール表面の通板エツジ部に
局部摩耗が生じるのである。従来、このエツジ摩耗に対しては、ワークロー
ルシフト法（ワークロールを幅方向に移動させる
ことにより摩耗を分散させる手法）やエツジ部潤
滑強化法などの外的アプローチ、ロール通板エツ
ジ部にメツキを施す方法やセラミツクスまたはサ
ーメツトの溶射被覆を施す方法などの内的アプロ
ーチ両面から対策がとられてきたが、解決するに
は至つていない。特開昭61−165212号にはNi、Crまたはその合
金をめつきすることにより焼付け防止を図つた熱
間圧延用ロールが開示され、そのときのメツキロ
ール基体はCr：10〜25％の高Cr鋳鉄の外殻部と
鋳鉄の軸芯部とから構成するのである。この方法
は耐エツジ摩耗性の改善法としては前述のメツキ
法に相当する。特開昭60−87910号には、セラミツクスまたは
サーメツトを溶射被覆することにより耐摩耗性向
上を図つた圧延用ロールが開示されている。ところで、一般の圧延用ロールの表層部は、同
一化学成分組成つまり同一材質もしくは同一組織
とすることが一般的な技術通念でありロール表面
部において材質もしくは組織が異なる部分を有す
るものとしては、わずかに特公昭59−50406号に
おいて、条鋼圧延用ロールとして使用するに好適
な外殻軸方向に部分的な化学成分の異なる材質を
有する部分複合圧延用ロールが、開示されている
にすぎない。（発明が解決しようとする問題点）特に近年に至り製造コストの引き下げの要請に
応じ、圧延コストの引き下げも検討されており、
その実現のため圧延ロールの原価低減そして圧延
製品の品質改善が意図され、その対策の１つとし
てエツジ摩耗の防止が企図されている。したがつて、本発明者は、まず、摩耗特性に応
じた材質の選定が第１義であることに着目し、摩
耗が必ず表面から生じるという極めて当然のこと
から出発し、問題解決の糸口を求めた。つまり、本発明の目的は、エツジ摩耗を可及的
に少なくすべく、鋳込のままで外層部が軸方向に
異なる組織を有する圧延ロールを提供することで
ある。（問題点を解決するための手段）しかして、本発明者は、鋭意研究の結果、既存
鋳造技術を利用して、同一化学成分でもロール外
層部に軸方向で異なる組織を形成することが簡単
に実現可能であることを見い出した。これに基づきさらに検討をつづけたところ、鋳
鉄の場合、同じ化学成分組成であつても白鋳鉄ま
たは黒鉛鋳鉄となることから、本発明者は、ロー
ル通板エツジ付近を耐摩耗性に優れた白鋳鉄で、
それ以外を耐事故性に優れた黒鉛鋳鉄で構成する
ことによりロール全体としての強靭性を低下させ
ることなく耐エツジ摩耗性に優れた圧延用ワーク
ロールとすることができることを知見し、本発明
を完成した。すなわち、本発明の要旨とするところは、ロール胴部の少なくとも外層が重量％で、Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.2〜2.2％、 Mn：0.2〜1.5％、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.08％以下、Ni：0.8〜4.5％、 Cr：0.5〜5.0％、Mo：0.2〜1.5％、残部が実質的にFe からなる組成を有する鋳鉄であつて前記外層の胴
中央部が黒鉛鋳鉄、胴端部が白鋳鉄からなること
を特徴とする、耐エツジ摩耗性と耐事故性に優れ
た圧延用ロールである。（作用）次に添付図面に関連させて本発明をさらに詳述
する。第１図は、本発明にかかる圧延用ロールの略式
説明図であり、胴端部の外層１は白鋳鉄から、胴
中央部の外層部２は黒鉛鋳鉄からそれぞれ構成さ
れている。軸芯部３は通常完全焼なまし鋳鉄から
構成されるが、これは特に制限されない。ロール
軸芯としての強度、靭性を備えておれば特に制限
はない。必要によれば、この軸芯部３だけは別途
製造し、これに上述の胴端部１および胴中央部２
を鋳ぐるみ法によつて複合化してもよい。なお、
胴端部の外層部１と胴中央部の外層部２との境界
部の位置がどこにくるかについては特に制限はな
いが、少なくとも耐エツジ摩耗性が要望される領
域は胴端部として扱うのである。本発明にかかるロール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：2.5〜3.7％Ｃは、高硬度複炭化物を形成しロール材として
の硬度、耐摩耗性などを向上させる。また、Ｃは
後述するSi、Niの黒鉛化生成元素の作用により
黒鉛を晶出するもので、黒鉛鋳鉄組織を得るため
に重要な元素である。しかして、2.5％未満では
黒鉛の晶出が困難となり黒鉛組織が得られなくな
る。一方、3.7％超では、常に黒鉛が晶出するよ
うになり白鋳鉄組織が得られなくなる。好ましく
は、2.8〜3.3％である。 Si：0.2〜2.2％ Siは、黒鉛を晶出させるため、つまり黒鉛鋳鉄
組織を得るために必要で、0.2％未満では、この
効果がなく、2.2％超では黒鉛晶出が促進されす
ぎるため白鋳鉄組織が得られなくなる。 Mn：0.2〜1.5％ Mnは、溶湯の脱酸のためにSiと共に積極的に
添加される。Mnが、0.2％未満ではこの効果が不
足し、1.5％超では靭性の点で劣化が著しくなる。Ｐ：0.1％以下Ｐは、ロール材質においては少ない程望ましく
材質を脆くするという点から0.1％以下とする。Ｓ：0.08％以下ＳもＰと同様に少ない程望ましく、やはり材質
を脆くすることから0.08％以下とする。 Ni：0.8〜4.5％ Niは、基地組織の改良と黒鉛晶出の目的で積
極的に添加される。しかして、0.8％未満ではこ
の効果が不足し、一方、4.5％超になると、常に
黒鉛が晶出するようになり、白鋳鉄組織が得られ
なくなる。 Cr：0.5〜5.0％ Crは、耐摩耗性、靭性の向上に大きな効果を
発揮する。しかして、0.5％未満では、この効果
がなく、一方5.0％超になると白銑化傾向が強く
なり黒鉛鋳鉄組織が得られなくなる。 Mo：0.2〜1.5％ Moは、焼入焼戻し抵抗を高めると共に炭化物
中に入り、炭化物硬度を高めるのに有効である。
0.2％未満では、この効果がなく、一方1.5％超で
は、白銑化傾向が強くなり所望のロールが得られ
なくなる。次に、本発明にかかる圧延用ロールの製造方法
について述べる。一般に、圧延用ロールの製造方法としては、中
抜鋳造法、遠心力鋳造法などが考えられるが、本
発明の場合も常法の設備を利用して簡単に鋳造す
ることができる。つまり、第１図に示すような本発明にかかるロ
ールの製造に関しては、従来の前記鋳造設備の他
に次のような設備を有することが必要である。すなわち、第２図に示すようにロールの胴中央
部２の黒鉛鋳鉄、および胴端部１の白鋳鉄に相当
する部分をそれぞれ砂型４、金型５で構成した鋳
型６を使用し、これを用いて中抜鋳造法または遠
心力鋳造法により製造する。最も簡便にはこのよ
うに金型と砂型とを使い分けることで白鋳鉄と黒
鉛鋳鉄とが同一組成で出現するのである。その他
胴部全体を白鋳鉄に鋳造後、胴中央部のみに対し
て黒鉛化処理を行つてもよい。なお、符号７は軸芯部３の砂型を、符号８はバ
ツクアツプ用の金型をそれぞれ示す。また、鋳型材質の急激な変化は、鋳造組織の不
連続性を生み、割れなどの問題を生じるので望ま
しくない。そこで、砂型４、および金型５の境界部は、第
３図に示すような構造とし鋳型材質の不連続性を
なくし、鋳造組織についても可及的に連続的変化
を期している。第３図に示す境界領域は、鋳造組
織の連続的変化を実現するために必要であるが、
それを設ける場合、好ましくは、その長さは下記
の範囲とするのがよい。（砂型４の厚み）／２≦境界領域の長さそこで、第２図の鋳型を使い、砂型と金型との
境界領域を第３図に示すようにして構成し、遠心
力鋳造を行つた。この境界領域における鋳造組織
の連続性を黒鉛量の変化で調べた。この結果、組
織境界部は、第４図にグラフにまとめて示すよう
に滑らかな黒鉛量変化をしており、黒鉛鋳鉄組織
から白鋳鉄組織への遷移が良好に行われているこ
とを示している。さらに、鋳造組織領域内に発生する応力はでき
るだけ小さくなるように鋳造後の熱処理によつて
調整することが好ましい。例えば、350〜500℃で10Hr以上保持する歪取
り熱処理等を施すのが好ましい。なお、本発明のロールの軸芯部の材質は外層部
と同じ成分の鋳鉄であつてもよいし、異材質を用
いてもよい。異材質とする場合は、従来から用い
られているダクタイル鋳鉄、普通鋳鉄等でよい。次に、本発明の具体的実施例と従来例とを共に
掲げて本発明をさらに説明する。実施例本例では胴直径100mm、胴長250mmの圧延用ロー
ルの製造例を示す。第１表に示す組成を有する溶
湯を第２図および第３図の鋳型内に遠心力鋳造造
法により1310℃で鋳込鋳造した。完全凝固後、ロ
ールを型からばらし、炉内で歪取り熱処理、基地
調整熱処理を施した。なお、本例では、遷移領域
はロール中心から45〜60mmの領域にくるように設
定した。単に砂型、金型を使用することで黒鉛鋳
鉄、白鋳鉄が出現した。本発明にかかるロールと従来のロールとを用い
た同一条件下での圧延実験の結果、それぞれ第５
図ａ、同図ｂのような摩耗プロフイールが得られ
た。なお、この従来のロールは同じく第１表に示
す組成を有し、全体が黒鉛鋳鉄で構成されていた
ものであつた。なお、いずれの場合にもかみどめ、絞込みなど
の圧延事故はみられなかつた。第５図ａ，ｂを比較すれば明らかなように本発
明にかかるロールは、従来例に比べて、エツジ摩
耗が極めてよく改善されていることがわかる。

【表】（発明の効果）以上説明した通り、本発明にかかる圧延用ロー
ルは、胴中央部が黒鉛鋳鉄、胴端部が白鋳鉄で形
成してなる圧延用ロールであつて、特に耐エツジ
摩耗性に優れるものである。つまり、本発明にかかる圧延用ロールは胴中央
部を晶出黒鉛により優れた耐事故性を示す黒鉛鋳
鉄にそして胴端部（通板エツジ付近の近似端）を
耐摩耗性に優れた白鋳鉄にすることにより耐事故
性と耐摩耗性という相反する性質を局部的にでは
あるが兼ね備えている。これによつて胴端部の耐摩耗性、耐肌荒性、耐
焼付性に優れるばかりでなく耐事故性も従来と比
べ遜色のない圧延用ロールが得られる。このような特徴を有する圧延用ロールは熱間圧
延の仕上後段ワークロールとして特に適する。し
かも、このような技術思想は、製板用ロールに限
らず製管用ロール、鍛鋼用ロールなどの圧延用ロ
ール一般に適用しても同様な効果が得られること
は言うまでもない。また、本発明にかかる圧延用ロールは、２層以
上の複数層からなる複合ロール材の外層材として
も複合スリーブロールの外層材としても同様に適
用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる耐エツジ摩耗性に優
れた圧延用ロールの縦断面図；第２図は、第１図
に示す圧延用ロールの鋳造設備の概略図；第３図
は、鋳型の金型、砂型境界部の詳細を示した略式
説明図；第４図は、白鋳鉄と黒鉛鋳鉄境界部の黒
鉛量変化を示したグラフ；および第５図は、本発
明にかかる圧延用ロールと従来のロールの圧延実
験後の摩耗プロフイールである。１：胴端部、２：胴中央部、３：軸芯部。

Claims

【特許請求の範囲】１ロール胴部の少なくとも外層が重量％で、Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.2〜2.2％、 Mn：0.2〜1.5％、Ｐ：0.1％以下、Ｓ：0.08％以下、Ni：0.8〜4.5％、 Cr：0.5〜5.0％、Mo：0.2〜1.5％、残部が実質的にFe からなる組成を有する鋳鉄であつて前記外層の胴
中央部が黒鉛鋳鉄、胴端部が白鋳鉄からなること
を特徴とする、耐エツジ摩耗性と耐事故性に優れ
た圧延用ロール。