JPH0617538B2 - H型鋼圧延用強靭スリ−ブロ−ル - Google Patents

H型鋼圧延用強靭スリ−ブロ−ル

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JPH0617538B2
JPH0617538B2 JP59146609A JP14660984A JPH0617538B2 JP H0617538 B2 JPH0617538 B2 JP H0617538B2 JP 59146609 A JP59146609 A JP 59146609A JP 14660984 A JP14660984 A JP 14660984A JP H0617538 B2 JPH0617538 B2 JP H0617538B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、ユニバーサルミルに使用されるH型鋼圧延用
スリーブロールに関する。
<従来の技術> 通常、H型鋼の圧延に際しては、生産性、品質確保の面
から一般的に第1図に示すようなユニバーサルミルが使
用されており、圧延材16は水平ロール1及び堅ロール1
により所定の形状に圧延され、前記水平ロール1は、通
常アーバー2にスリーブロール3を焼ばめして組立てら
れており、一方堅ロール4は、スリーブロール5にベア
リング17を嵌め込んで遊動ロールとしてミルに組込まれ
ている。
これらのスリーブロール3、5には一般に次のような特
性が要求されている。即ち、内面側は、焼ばめ応力や圧
延時の応力等に耐え得るだけの強靭性が、外面側は、製
品の品質確保のための耐焼付性、耐摩耗性、耐クラック
性、耐肌荒性が要求される。
これらの要求を満たすため、従来からスリーブロール
は、第1図及び第2図に示すように、外層6と内層7と
を別材質とした複合ロールが使用されており、従来、外
層材質としては、球状黒鉛鋳鉄、高C%アダマイト材質
が使用されており、内層材質としては、球状黒鉛鋳鉄、
黒鉛鋼、アダマイト材質が使用されている。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、最近の圧延材品質の確保に対する高度な
要求に伴い、外層材質については、球状黒鉛鋳鉄の場
合、耐摩耗性が、高C%アダマイトの場合は、耐焼付性
の点で問題を残している。
また内層材質については、近年、省エネ対策あるいは技
術革新等で圧延条件がますます厳しくなっており、その
結果従来の材質では内層の強度不足のためにロールの放
射方向に割れが発生し、割損事故に至るという問題が生
じている。
第3図は水平ロール用スリーブロール3の割れ発生状況
を示し、第4図は堅ロール用スリーブロール5の割れ発
生状況を示す。後者の場合、通常ロール端部にはベアリ
ング押え蓋8をボルト締めするためのボルト孔9が螺設
されており、強度的により厳しい状況にあるといえる。
同図において、10はスリーブロール3、5に発生した割
れを示す。
<問題を解決するための手段> 本発明は上記問題点に対処すべく、外層材質として耐焼
付性、耐摩耗性を備え、内層材質として強靭性の優れた
性質を有するH型鋼圧延用複合スリーブロールを提供す
るものであって、そのために次の手段を講じた。即ち、
化学組成が重量%で、 C:2.0〜3.2% P:0.1以下 Si:0.6〜2.5% S:0.1%以下 Mn:0.4〜1.5% Ni:2.5以下 Cr:0.5〜2.0%でかつ1.5Si%未満 Mo:0.2〜2.0% 残部実質的にFeからなり、組織がパーライトを主体とす
る基地と黒鉛、セメンタイトからなる黒鉛晶出高炭素ア
ダマイト材質で形成された外層と、化学組成が重量%で C:0.3〜0.95% S:0.1以下 Si:0.2〜1.0 Ni:0.5〜3.0% Mn:0.2〜1.5% Cr:0.5〜2.5% P:0.1%以下 Mo:0.1〜0.8% 及びNb:0.1〜0.8%を含有し、残部実質的にFe
からなる鋳鋼で形成された内層とが溶着一体化されてな
る複合構造とした。
<実施例> 以下、本発明の実施例につき、図面を参照してその製造
方法と共に詳述する。
本発明は、スリーブロールの外層に黒鉛を晶出させた高
C%アダマイト材質を用い、内層に特殊鋳鋼を使用する
ものであり、その製造手段として遠心力鋳造法が好適で
ある。
第5図は、外層6及び内層7を共に遠心力鋳造する場合
を示し、第6図は外層6を遠心力鋳造した後、外層の鋳
込まれた金型を直立させ静地鋳型とし、該鋳型に内層鋳
造材を静置注造する場合を示す。このような鋳造法によ
れば、外層6と内層7とが容易に冶金的に溶着一体化す
る。同図において、11は遠心力鋳造用金型、12は金型、
砂型又は耐火レンガ等で形成された湯止め用バンド、13
は回転ローラ、14は溶湯取鍋、15は注湯用樋を示す。
尚、第5図は、水平方向に回転軸をもつ遠心力鋳造法
(いわゆる横型遠心力鋳造法)を示しているが、斜め又
は垂直方向に回転軸をもつ遠心力鋳造法(いわゆる斜め
型遠心力鋳造法、立型遠心力鋳造法)でも製造可能なこ
とは勿論である。
尚、本発明に係るスリーブロールの製造に際しては、各
層間の溶着の問題と合金元素の他層への溶込みの問題を
生じる場合がある。この問題点を確実に解決するための
手段として、必要な場合各層間の任意箇所に更に中間層
を設けることができる。しかし中間層の介在は必要性の
軽重と経済性を比較考慮の上決定すべきである。
次に、本発明スリーブロールの材質の詳細について既述
する。まず、耐焼付性、耐クラック性、耐摩耗性に優れ
る外層は、重量%で、C2.0〜3.2%、Si0.6〜2.5%、Mn
0.4〜1.5%、P0.1以下、S0.1%以下、Ni2.5%以下、Cr
0.5〜2.0%でかつ<1.5Si%、Mo0.2〜2.0%を各重量%
含み、残部Feおよび通常の不純物からなる材質、又は上
記成分に必要に応じてTi、Al:Zrの一種又は二種以上を
合計量で0.1重量%以下含有せしめてなる材質から形成
される。
(1)化学組成(重量%、残部Feおよび通常の不純物) C:2.0〜3.2% Cは耐焼付性を主目的とするため2.0%以上含有せしめ
る。2.0%未満では、セメンタイト及び黒鉛の量が少な
く、耐焼付性は劣化する。しかし、3.2%を超えると、
セメンタイト及び黒鉛の量が多くなり、耐クラック性の
面で問題となる。
Si:0.6〜2.5% Siは黒鉛を晶出させると共に基地の耐焼付性を向上す
る。0.6%未満では、耐焼付性を向上する黒鉛を晶出せ
ず、また基地の間接耐焼付性も劣化する。しかし、2.5
%を超えると、基地が脆くなる。
Mn%0.4〜1.5% MnはSの害を除き、硬度、耐焼付性の増加に寄与する。
0.4%未満ではその効果がなく、一方1.5%を超えると材
質が脆くなる。
P:0.1%以下 Pは溶湯の流動性を高め、耐摩耗性、耐焼付性を付与す
るが、材質を脆くするため0.1%以下に抑える。
S:0.1%以下 SはPと同様に材質を脆弱にするため0.1%以下に抑え
る。
Ni:2.5%以下 Niは基地硬度を高めるが、反面組織の高温安定性を感
じ、耐肌荒性を劣化させる。2.5%を超えると、上記の
点で問題をきたす。
Cr:0.5〜2.0%でかつ1.5×Si%未満 Crはセメンタイトの安定と共に基地の耐摩耗性を向上す
る。0.5%未満では、セメンタイトが少なくなる共に耐
摩耗性の面で不足する。しかし、2.0%を超えると、黒
鉛を晶出せず、耐焼付性を劣化する。なおCrの増加によ
っても安定に黒鉛を晶出せしめるためには、Si含有量と
の相対関係で1.5×Si%未満の条件を満足する必要があ
る。
Mo:0.2〜2.0% Moは基地硬度を高めるが、0.2%未満ではその効果が十
分でない。しかし、2.0%を超えると、相応の効果がな
く経済的に不利である。
Ti、Al、Zrの単独又は複合:合計量0.1%以下 本材質はC含有量が2.0〜3.2%の範囲にあるため、鋳造
巣を発生し易く、上記元素を一種又は二種以上含有せし
めることにより、より健全な材質が得られる。このさ
い、上記元素は全て強力脱酸剤であるため、過剰の添加
は過酸化状態をきたし、溶湯の流動性を阻害する。この
ため、それらは合計量で0.1%以下に抑えられる。
一方、強靭性に優れる内層は、重量%でC:0.3〜0.95
%、Si:0.2〜1.0%、Mn:0.2〜1.5%、P:0.1%以
下、S:0.1%以下、Mi:0.5〜3.0%、Cr:0.5〜2.5
%、Mo:0.1〜0.8%、Nb:0.1〜0.8%、残部実
質的にFeからなり、その成分限定理由は以下の通りであ
る。
C:0.3〜0.95% C%が低すぎると溶融温度を高くする必要がありコスト
的に問題となる。また、外層と内層とのC%差が大きく
なれば溶着部に欠陥を発生するおそれがある。以上の理
由から0.3%以上とする。一方、セメンタイトを形成さ
せずかつ強靭性を付与する範囲として0.95%以下とす
る。
Si:0.2〜1.0% Siは脱酸のため添加されるが、0.2%未満ではその効果
が期待できず、一方、1.0%を越えるとフェライト中に
溶け込み材質を脆くする。
Mn:0.2〜1.5% MnはSと結合してSの悪影響をなくすが、0.2%未満で
はこの効果はなく、一方1.5%を越えると材質の強靭性
劣化が著しくなる。
P:0.1%以下 Pは不純元素であり材質を脆くするため、問題を発生し
ない範囲として0.1%以下とする。
S:0.1%以下 SもPと同様に不純元素であり、材質を脆くするため、
その影響の少ない範囲として0.1%以下とする。
Ni:0.5〜3.0% Niは焼入性を増し強靭性に有効であるが、0.5%未満で
はその効果は殆どなく、一方経済性の面から3.0%以下
に抑える。
Cr:0.5〜2.5% Crは焼入性を増し強靭化に有効であるが、0.5%未満
ではその効果は殆どなく、一方2.5%を越えるとチル化
して却って脆くなる。
Mo:0.1〜0.8% MoはNi、Crと同様に材質の焼入性を増し強靭化に寄与す
る。0.1%未満ではその効果が少なく、一方0.8%を越え
ると硬くなりすぎて脆くなる。
Nb:0.1〜0.8% Nbは組織の微細化及びNbカーバイトの生成による基地
の低C化引いては強靭化に寄与し、0.1%未満ではその
効果が少なく、一方0.8%を越えるとその効果は飽和す
るので経済的な面で不利となる。
以上の成分の他に内層材質をより向上させるには、Fe
の一部に代えて下記の成分を含有させるとよい。
Ti、Al、Zr:1種又は2種以上の合計が0.2%以下 内層は外層よりも低C%であるため欠陥が発生し易い、
そのため外層の場合と同一の理由により0.2以下を添加
する。
本発明に係るスリーブロールは、以上説明した成分を含
有する外層と内層とからなるが、材質の強靭性確保及び
目標とする硬度、耐摩耗性を得るためにオーステナイト
域まで昇温する熱処理と、それに不随して焼戻し、恒温
変態、歪取りを目的とした共析変態温度以下の熱処理を
施す。
次により具体的な実施例につき詳述する。
ロール径950φ、外層厚さ80mm、内層厚さ110mmの複合ス
リーブロールの製造実施例。
(1) 遠心力鋳造用金型を所期の回転(650rpm)にし、
第1表に示す外層材溶湯を、鋳込温度1390℃にて鋳込ん
だ。
(2) 外層が略凝固した頃、外層内面に第1表に示す内
層材溶湯を、(1)と同一回転下で、鋳込温度1540℃にて
鋳込んだ。
(3) 得られたスリーブロールを断面観察した結果、外
層と内層とは完全に溶着一体化しているのが確認され
た。また、内層の機械的性質を調べたところ、試料No.
1(比較例)では引張強さ91.0kg/mm2、伸び2.3%と従
来のダクタイル材質の場合(40〜50kg/mm2、0.5〜1.0
%)に比べて相当な靭性の向上が見られ、試料No.2
(実施例)では、引張強さ99.0kg/mm2、伸び3.3%とNb
を添加しない場合に比較して、引張強さ、伸びともに向
上している。これは組織の微細上と、Nbカーバイド生成
により低C%材質の特性を示したことによる。
<発明の効果> 以上説明した通り、本発明のH型鋼圧延用強靭スリーブ
ロールは、その外層を特定化学組成、特定組織の黒鉛晶
出高Cアダマイト材質で形成し、内面を特定化学組成の
特殊鋳鋼で形成し、両者を溶着一体化したから、耐摩耗
性、耐焼付性、耐クラック性及び強靭性を兼備させるこ
とができた。特に、内層をC:0.3〜0.95%、N
b:0.1〜0.8%含有した特殊鋳鋼により形成した
ので、セメンタイトの生成を抑制する一方、組織の微細
化とNbカーバイトの生成による基地の低C化を図るこ
とができ、高強度、高伸びを有し、優れた強靭性を備え
る。従って、該スリーブロールをユニバーサルミルに使
用すれば、ロールの割れ発生を確実に防止できると共
に、使用によるロールの消耗焼付をも防止でき、それ故
ロール交換等の作業をも可及的に減少させることがで
き、生産性の向上に資する点著大である。
【図面の簡単な説明】
第1図はH型鋼圧延時のユニバーサルミルにおけるロー
ルの要部断面図、第2図はスリーブロールの横断面図、
第3図及び第4図は割れ発生状況を示すスリーブロール
の側面図、第5図は内層の遠心力鋳造状態を示す遠心力
鋳造用金型の断面図、第6図は内層の静置鋳造状態を示
す静置鋳型の断面図である。 1……水平ロール、3・5……スリーブロール、4……
竪ロール、6……外層、7……内層、10……割れ、11…
…遠心力鋳造用金型、12……バンド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】化学組成が重量%で、 C :2.0〜3.2 % Si:0.6〜2.5 % Mn:0.4〜1.5 % P :0.1以下 S :0.1%以下 Ni:2.5 %以下 Cr:0.5〜2.0 %でかつ1.5 Si%未満 Mo:0.2〜2.0 % 残部実質的にFeからなり、組織がパーライトを主体と
    する基地と黒鉛、セメンタイトからなる黒鉛晶出高炭素
    アダマイト材質で形成された外層と、化学組成が重量%
    で、 C :0.3〜0.95% Si:0.2〜1.0 % Mn:0.2〜1.5 % P :0.1%以下 S :0.1%以下 Ni:0.5〜3.0% Cr:0.5〜2.5 % Mo:0.1〜0.8 % Nb:0.1〜0.8 % 残部実質的にFeからなる鋳鋼で形成された内層とが溶
    着一体化されてなることを特徴とするH型鋼圧延用強靭
    スリーブロール。
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