JPH0841580A - 遠心鋳造製スリーブロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐肌荒れ性と耐摩耗性を兼備した圧延用ロー
ル等の遠心鋳造製スリーブロールの提案。 【構成】 重量％で、Ｃ： 3.5％超 5.0％以下、Si：
1.5％以下、Mn： 1.2％以下、Cr： 5.5〜12.0％、Mo：
2.0〜8.0 ％、Ｖ： 3.0〜10.0％、Nb： 0.6〜7.0％を含
有し、かつNb／Ｖ≧２を満足し、残部実質的にFeからな
る外層材とＣ： 1.0〜2.0 ％、Si： 1.6〜2.4 ％、Mn：
0.2〜1.0 ％、Ni： 0.7％以下、Cr： 3.5％以下、Mo：
3.0％以下を含有し、残部実質的にFeからなる内層材と
必要によりその中間にＣ：1.65〜2.4 ％、Si： 0.4〜1.
2 ％、Mn： 0.3〜1.0 ％、Ni： 0.1〜2.5 ％、Cr： 1.0
％以下、Mo： 0.1〜2.0 ％、Ｐ： 0.1％以下、Ｓ： 0.1
％以下を含有し、残部実質的にFeからなる中間層材から
なる遠心鋳造製のスリーブロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐肌荒れ性と耐摩耗性
を兼備し、圧延用ロール等として用いて好適な遠心鋳造
製スリーブロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばＨ形鋼用ユニバーサルミル
における圧延ロールには、外層材として特殊アダマイト
鋼、合金ダクタイル鋳鉄あるいはニッケルグレン鋳鉄等
の高硬さ系の材料を用い、内層材として靱性に優れる黒
鉛鋼又はダクタイル鋳鉄を用いた複合スリーブが多用さ
れている。

【０００３】前記複合スリーブは、周知の遠心力鋳造に
より鋳造され、所定の熱処理及び機械加工を経て、軸材
に焼嵌によりセットされ、上下一対の組立ロールとされ
るのが一般的である。ところが、圧延条件の苛酷化およ
び圧延における生産性向上の要求等から、より一層の耐
摩耗性と耐クラック性を備えた圧延用ロールの提供が望
まれている。

【０００４】このような状況から、たとえば特開昭60−
124407号公報、特開昭61−177355号公報には、従来の遠
心力鋳造ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用いることが
提案されている。しかしながら、一般的には遠心力鋳造
ロールの外層材として高Ｖ鋳鉄を用いると、比重の小さ
いＶ炭化物が遠心分離し、ロール外層内の特性が肉厚方
向で不均一になるという欠点があり、そのため、特開平
４−365836号公報、特開平５−1350号公報、特開平５−
339673号公報のようにNbを複合添加することにより、偏
析を防止する方法も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような高Ｖあるいは高Ｖ−Nb材は耐摩耗性を著しく向
上する点では有利であるが、圧延中に硬質なＶ炭化物や
Nb炭化物（MC炭化物）がロール表面に凸状に浮き出し、
そのスパイク作用によって被圧延材とロール表面の摩擦
係数を増大せしめ、その結果として、圧延荷重が過大に
なったり、被圧延材表面の温度上昇により２次スケール
が生成し、被圧延材の肌荒れを発生させるという問題が
残された。

【０００６】そこで、本発明は、前述の問題点を解決
し、摩擦係数が低くしかも耐摩耗性に優れた外層材と強
靭性に富む黒鉛鋼を使用した内層材とからなる遠心鋳造
製スリーブロールを提供することを第一の目的とするも
のである。また、上記第一の目的にかなった摩擦係数が
低くしかも耐摩耗性に優れた外層材と強靭性に富む黒鉛
鋼を使用した内層材とからなる遠心鋳造製スリーブロー
ルを鋳造する場合、外層材の凝固温度が1180℃前後と低
いのに対し、内層材の黒鉛鋼の凝固温度が1300℃前後と
高く、そのため図５に示すように外層材の既凝固ゾーン
Ｔの凝固方向Ｘが内層３方向に向かうのに対し、内層材
の追加注入ゾーンＩの凝固方向Ｙが外層１方向に向かう
ので、内外層境界部の再溶解ゾーンＲの凝固が遅れ、こ
の部分に収縮巣Ｚを生じ易かった。本発明は、この点も
解決した遠心鋳造製スリーブロールを提供することを第
二の目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
外層材と、該外層材と溶着一体化した黒鉛鋼の内層材と
からなる遠心鋳造製スリーブロールであって、該外層材
が、重量％で、Ｃ： 3.5％超 5.0％以下、Si： 1.5％以
下、Mn： 1.2％以下、Cr： 5.5〜12.0％、Mo： 2.0〜
8.0％、Ｖ： 3.0〜10.0％、Nb： 0.6〜7.0 ％を含有
し、かつ下記（１）式を満足し、 Nb／Ｖ≧0.2 ………（１） 残部Fe及び不可避的不純物よりなり、該内層材が重量％
で、Ｃ： 1.0〜 2.0％、Si： 1.6〜 2.4％、Mn： 0.2〜
1.0％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.03％以下、Ni： 0.7％
以下、Cr： 3.5％以下、Mo：3.0 ％以下を含有し、残部
Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする遠心鋳
造製スリーブロールであり、外層材にさらに合金成分と
して、重量％でNi： 5.5％以下を含有させることも有効
である。

【０００８】またこの発明において、内層材中に混入し
た外層材重量の全内層材溶湯重量に対する重量％を５〜
35％とすることが望ましい。また、本発明の第二の発明
は、第一の発明の組成を満足する外層材と内層材との間
に、外層材及び内層材とそれぞれ溶着一体化した下記の
組成の中間層材を設けた遠心鋳造製スリーブロールであ
る。

【０００９】すなわち、中間層材の組成は、重量％で、
Ｃ： 1.65 〜2.4 ％、Si：0.4 〜1.2 ％、Mn：0.3 〜1.
0 ％、Cr：10％以下、Mo： 0.1〜 2.0％、Ni： 0.1〜2.
5 ％、Ｐ： 0.1％以下、Ｓ： 0.1％以下を含有し、残部
Fe及び不可避的不純物よりなるものである。

【００１０】

【作用】まず、本発明の基本的な技術的思想を説明す
る。高Ｖあるいは高Ｖ−Nbロール材の場合、組織は大き
く、粒状炭化物（主にＶ、Nb炭化物）、共晶炭化物（主
にCr、Mo、Fe炭化物）と基地に分けられる。圧延中は硬
さの低い基地が選択的に摩耗し、硬さの高い粒状炭化
物、共晶炭化物が凸部になっている。摩擦係数が増大す
るのは粒状炭化物がその形状から突起としての役割をす
ることと、組織中のかなりの多くの面積を占める基地と
に大きな段差が生じるためである。そこで、摩擦係数を
低下させるためには粒状炭化物の形状を変えるか、粒状
炭化物とそれ以外の部分との段差を少なくすることを考
えればよい。

【００１１】組織中にはやはり硬さの高い共晶炭化物が
存在する。そのため、組織中に共晶炭化物を増加させる
ことで粒状炭化物とそれ以外の部分との段差をなくし、
摩擦係数を低下させることが可能である。本発明は、こ
のような基本的考え方に基づいて構成されたものである
が、次に本発明における各合金元素の含有量の限定理由
をまず外層材について説明する。

【００１２】Ｃ： 3.5％超 5.0％以下（重量％以下同
じ） Ｃはロール外層材の耐摩耗性を向上する硬い炭化物を形
成するための必須元素で、Ｃの一部は粒状炭化物（主に
Ｖ、Nbとともに）、共晶炭化物（主にCr、MoFeととも
に）になる。図１にＣと摩擦係数の関係を示す。前述し
たように共晶炭化物の増加により、摩擦係数を高Cr鋳鉄
なみにするには 3.5％超必要である。一方、5.0 ％を超
えると研削性が極端に悪化するので上限を 5.0％とす
る。

【００１３】なお図１の実験はＣ： 2.0〜5.5 ％、Si：
0.6％、Mn： 0.5％、Cr： 9.4％、Mo： 3.7％、Ｖ：
5.8％、Nb： 3.1％を含有する溶湯を遠心力鋳造（ 140
Ｇ）して得た肉厚 100mmのリングサンプルについて1000
℃焼ならし処理、 550℃焼もどし処理を施した試料を用
いた。そして、摩擦係数を求める試験は、直径 190mm×
厚み15mmの相手材（Ｓ45Ｃ)と直径50mm×厚み10mmの試
験材の２円盤のすべり摩耗方式で相手材を 900℃に加熱
し、荷重100kgfで圧接した状態で試験材を800rpmで回転
させ、すべり率 3.9％として10分経過後の試験が安定し
た段階で、そのときの圧接荷重と回転トルクから摩擦係
数を求めた。

【００１４】Si： 1.5％以下 Siは脱酸材及び鋳造性の確保に必要な元素であるが、
1.5％を超えるとその効果は飽和する。そのため上限を
1.5％とする。 Mn： 1.2％以下 MnはＳをMnS として除去するために添加するが 1.2％を
超えるとその効果は飽和する。そのため上限を 1.2％と
する。

【００１５】Cr： 5.5〜12.0％ Crは炭化物を形成し、耐摩耗性を向上するために必要な
元素で 5.5％以上添加するが、12.0％を超えると耐焼き
付き性が劣化するため上限を12.0％とする。 Mo： 2.0〜 8.0％ MoはCrと同様に炭化物を形成して耐摩耗性の向上に有効
であるとともに、基地の焼入性、焼もどし軟化抵抗を向
上させ、基地組織の強化に有効であるため 2.0％以上必
要であるが、 8.0％を超えるとその効果は飽和するため
上限を 8.0％とする。

【００１６】Ｖ： 3.0〜10.0％、Nb： 0.6〜7.0 ％ Ｖは耐摩耗性の向上に最も有効な硬いMCまたはM₄C₃炭化
物を形成するための必須元素で、その効果を発揮するた
めには 3.0％以上必要であるが、10.0％を超えるとその
効果が飽和するとともに、製造上の問題を生じるため上
限を10.0％とする。

【００１７】NbもＶと同様耐摩耗性に有効な硬いMC型炭
化物を形成し、その効果を発揮するためには 0.6％以上
必要であるが、 7.0％を超えるとその効果が飽和すると
ともに製造上の問題を生じるため上限を7.0 ％とする。
ただし、単独添加では粗大な塊状炭化物となりその効果
が得られない。そこで遠心力鋳造したリング材の炭化物
分布に起因する外径面側、内径面側の熱間摩耗比とNb、
Ｖの含有量比Nb／Ｖとの関係を調べた結果を図２に示
す。

【００１８】また図２から遠心力鋳造法で製造した場合
にも均一な外層材を得ることができるのは、 Nb／Ｖ≧0.2 を満足する必要があることが明らかとなった。なお、図
２において「摩耗比（内径面／外径面）」はリング材の
内層側から採取した試験片の摩耗量（Iw）と外径面側か
ら採取した試験片の摩耗量（Ow) との比（Iw／Ow) であ
る。

【００１９】また図２の実験はＣ： 4.0％、Si： 0.6
％、Mn： 0.6％、Cr： 7.4％、Mo： 3.7％、Ｖ： 5.8
％、Nb：０〜7.5 ％を含有する溶湯を遠心力鋳造（ 140
Ｇ）して得た肉厚 100mmのリングサンプルについて1000
℃焼ならし処理、 550℃焼もどし処理を施した試料を用
いた。そして、摩耗試験は、前記条件と同一の方法で行
った。ただし、摩耗減量は実験開始後 120分での値であ
る。

【００２０】Ni： 5.5％以下 Niは焼入れ性を向上させるため焼入れ時の操作範囲が広
がる優位点がある。ロール径の大きなものに対しより有
効である。ただし 5.5％を超えると残留γの存在など不
安定組織を形成するため好ましくなく、上限を 5.5％と
する。 内層への外層の混入比：５〜35％ 複合ロールにおいては、外層と内層を冶金的に結合させ
るために、外層内面側と内層を混合させることが不可欠
である。しかしながら、内層の機能である優れた強靭性
を損なうまで過度に外層を混入させてはならない。この
ため鋳造条件を選定し、内層への外層の混入比（内層材
中に混入した外層材重量の全内層材溶湯重量に対する重
量％）を適切な範囲に保つことが極めて重要である。本
発明では、この範囲を５〜35％に規制するのが最適であ
ることを見出した。即ち、５％未満では遠心力分離によ
って外層最内面に形成されたＣ、Siの濃厚偏析層が完全
に洗われずに残留するため、境界層の健全性を確保でき
ない。また、35％を超えると外層成分のうち、内層黒鉛
鋼の特性を特に劣化させるCr、Ｃが多量に混入し、凝固
後の内層組織が高Ｃ−Cr系となり、内層の黒鉛形状不良
及び著しい白銑化を招き、その機能が減退する。

【００２１】従って、外層混入比を前記５〜35％の範囲
で規制し、これによる成分上昇を考慮して凝固後の内層
組織が下記範囲を満足するように、溶湯の化学組成を選
択する必要がある。 Ｃ： 1.0〜 2.0％ Ｃは黒鉛鋼材質の場合、基地中に溶け込んで強度を確保
するとともに、一部グラファイトとなって、収縮巣やガ
ス欠陥の発生を抑止する作用がある。Ｃ含有量が 1.0％
未満ではその効果が不十分であり、一方、 2.0％を超え
るとＣは炭化物生成元素でもあるために炭化物が多くな
り、強靭性が劣化する。よって、Ｃは 1.0〜2.0 ％と規
定する。

【００２２】Si： 1.6〜 2.4％ Siはグラファイトを晶出させる効果があるが、 1.6％未
満ではその効果が期待できず、 2.4％を超えると、フェ
ライト中に溶け込んだSiが材質強度を劣化するので、
1.6〜 2.4％の範囲とする。 Mn： 0.2〜 1.0％ Mnは材質強度を向上させる効果があるが、多過ぎた場合
の粒界への偏析が靭性を劣化させることを考慮して 0.2
〜 1.0％の範囲とする。

【００２３】Ｐ：0.05％以下 Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め低いほど良く、好ましくは0.05％以下とする。 Ｓ：0.03％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため、その含有量は低
いほど良く、0.03％以下とする。

【００２４】Ni： 0.7％以下 Niは強度及び靭性の確保に有効であるが、 0.7％を超え
るとコストアップになるため、必要かつ十分な 0.7％以
下とした。 Cr： 3.5％以下 Crは強靭性を劣化させるために低い方が望ましいが外層
のCr混入を完全に防止できないため、鋳込み前の溶湯で
のCr含有量は 1.0％以下とし、外層から再溶解拡散され
て入ってくるCr％との合計で、結果的に 3.5％以下とす
るものである。

【００２５】Mo：3.0 ％以下 MoはNiと同様に強靭性確保の点で重要な元素であるが、
3.0％を超えても、添加量の割には効果が得られないの
で、経済性を考慮して3.0 ％以下とする。また脱酸剤と
してAl、Ti、Zr等を 0.1％以下使用することもできる。
凝固後の内層組成が前記範囲を満足することにより、内
層材として用いる黒鉛鋼の機能が得られるが、本発明の
場合、外層から混入するＶ及びNbの含有により、複合ロ
ール内層としての一般の黒鉛鋼に比べ、機械的性質が更
に向上すると言う利点がある。

【００２６】これは、凝固後の内層組織を前記範囲に保
つことにより、炭化物の生成が抑制されることに加え、
結晶粒微細化作用を有し、かつ焼入性向上元素であるＶ
及びNbが適量含有されるため、高温熱処理によって炭化
物の極めて少ない微細なベイナイト基地組織が得られた
めである。この効果により、従来より更に高負荷圧延に
も使用可能となる他、内層の肉厚を薄くすることが可能
になる。この利点は、例えばＨ形鋼圧延におけるフラン
ジ脚長の大きい製品を圧延する場合に、極めて有利であ
る。該製品の圧延に用いるロールは、厚い外層厚を必要
とする分、内層厚が薄くなるため、割損の危険を伴う。
従って、従来の実用ロールでは、複合タイプではなく鋼
系の、例えばアダマイト製の一体式ロールが一般に用い
られてきた。このため、ロールの摩耗及び焼付の発生
で、早期のロール交換を強いられていた。

【００２７】本発明によるロールの場合、従来ロールに
比べ内層強度が著しく大きいため、前記製品の圧延に対
しても複合ロールとしての機能を提供できるのである。
次に、上記した外層及び内層からなる本発明に係る遠心
鋳造製スリーブロールの内外層間にさらに中間層を設け
ることの技術的思想を説明する。本発明の外層材の凝固
温度が1180℃前後と低いのに対し、内層材の黒鉛鋼の凝
固温度が1300℃前後と高く、そのため図５に示すように
外層材の既凝固ゾーンＴの凝固方向Ｘが内層３方向に向
かうのに対し、内層材の追加注入ゾーンＩの凝固方向Ｙ
が外層１方向に向かうので、内外層境界部の再溶解ゾー
ンＲの凝固が遅れ、この部分に収縮巣Ｚを生じ易いこと
は、前述した通りである。

【００２８】本発明では、このような場合、外層材と内
層材との間に、外層材及び内層材とそれぞれ溶着一体化
した下記の組成の中間層材を設け、収縮巣の発生を抑制
したものである。また、この中間層材は、摩擦係数が低
くしかも耐摩耗性に優れた外層材の特性を損なうもので
はなく、また強靭性に富む内層材の特性を損なうもので
はない。

【００２９】すなわち、本発明の中間層材はアダマイト
系材料であり、ハイス系材料の外層材と黒鉛鋼の内層材
との中間の凝固温度を有するものであり、ロールの機械
的特性を維持しながら収縮巣の発生を抑制したものであ
る。そのためには、凝固後の成分変動を考慮して中間層
組織が下記範囲を満足するように、中間層材の溶湯の化
学組成を選択する必要がある。

【００３０】Ｃ： 1.65 〜2.4 ％ Ｃは外層材のＣ（高Ｃ系）と内層材のＣ（低Ｃ系）の中
間とすることにより、中間層材の凝固温度を両者の中間
とすることができ、それぞれの境界部に収縮巣の発生の
ない健全な品質のロールが得られる。1.65 ％未満で
は、内層の黒鉛鋼の凝固温度と近くなり、外層の凝固温
度との差が大きい上に外層の凝固温度よりも高くなるの
で、外層と中間層との境界に巣が生じ易くなる。一方、
2.4 ％を超えると、外層のハイス系材料の凝固温度と近
くなり、内層の凝固温度との差が大きい上に内層の凝固
温度の方が高くなるので、中間層と内層との境界に収縮
巣が生じ易くなる。また2.4 ％を超えると、炭化物量が
増えるので脆くなり、耐事故性が劣化する。従って、Ｃ
は 1.65 〜2.4 ％の範囲に限定する。

【００３１】Si：0.4 〜1.2 ％ Siは脱酸を主目的に添加するが、0.4 ％未満ではその効
果が不足し、一方1.2％を超えると材質が脆くなるので
0.4 〜1.2 ％の範囲に限定する。 Mn：0.3 〜1.0 ％ MnはＳの害を抑えるのに有効であるが、0.3 ％未満では
その効果が充分でなく、また1.0 ％を超えると材質を脆
化させるので0.3 〜1.0 ％の範囲に限定する。

【００３２】Cr：10％以下 Crは白銑化元素であり、低い方が望ましく、そのため鋳
込前の溶湯でのCr含有量は 1.0％以下とし、外層から再
溶解拡散されて入ってくるCr％との合計で結果的に 1〜
10％となるようにする。 Mo： 0.1〜 2.0％ MoはNiと同様に強靭性を増加させる。しかし、 0.1％未
満ではその効果はなく、一方 2.0％を超えると相応の効
果がなく経済的に不利なので 0.1〜 2.0％の範囲に限定
する。

【００３３】Ni： 0.1〜2.5 ％ Niは材質の強度及び靭性の確保に有効であるが、 0.1％
未満では効果はなく、2.5 ％を超えても効果はほとんど
飽和し、しかもコスト上昇を招くため、その含有量は必
要かつ充分な 0.1〜2.5 ％とする。 Ｐ： 0.1％以下 Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め 0.1％以下に限定する。

【００３４】Ｓ： 0.1％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため 0.1％以下に限定
する。本発明に係る遠心鋳造製スリーブロールは、前記
詳述した構成を有しているものであり、このロールの製
造方法について図３及び図６に示す例によって説明す
る。

【００３５】図３（ａ）は金属製鋳型５にスリーブロー
ル（外層１、内層３）を鋳込んだ状態を、図６（ａ）は
金属製鋳型５にスリーブロール（外層１、中間層２、内
層３）を鋳込んだ状態をそれぞれ示す側断面図であり、
図３（ｂ）及び図６（ｂ）はそれぞれのスリーブロール
の横断面図である。まず、遠心力鋳造機の上で回転し、
内面に耐火物を被覆した金属製鋳型５の中に、外層１を
形成すべき溶湯を鋳込んだ後、その外層１の内面が未凝
固の間に必要に応じて中間層２を鋳込み、中間層２の内
面が未凝固の間に内層３を鋳込み、この外層１、中間層
２、内層３を完全に冶金学的に結合させて一体のスリー
ブ式ロールとする。内層３の鋳込後も回転を継続し、外
層１、中間層２及び内層３が完全に凝固するのを待って
停止する。

【００３６】図４及び図７は本発明に係る遠心鋳造製ス
リーブロールであり、アーバー４に内層３の中空部が焼
嵌によりセットされ、使用に供される。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）表１に示す化学組成の溶湯（本発明材：Ｃ
１〜Ｃ12、比較材Ａ、Ｂ、Ｄ１〜Ｄ12）を遠心力鋳造
（ 140Ｇ）により鋳造し、肉厚 100mmの外層材用リング
サンプルを試作し、熱間摩耗試験を行った。

【００３８】なお、摩耗試験はリング材の内層側と外層
側からそれぞれ直径50mm×厚み10mmの試験片を採取し、
図２の場合と同一の方法で行った。また、このときの圧
接荷重と回転トルクから摩擦係数を求めた。この摩耗試
験の結果を表２に示す。表２によれば、かねてより熱間
圧延仕上げ前段に用いられてきた高Cr鋳鉄に対し、例え
ば特開平５−1350号公報の範囲である従来の高Ｖ−Nbロ
ール材は、耐摩耗性は大幅に向上しているが摩擦係数が
２割程度高くなっている。それに対し、本発明材は、耐
摩耗性については従来の高Ｖ−Nbロール材ほどは高くは
ないものの、高Cr鋳鉄に比べればはるかに高いレベルに
ある。しかも摩擦係数は高Cr鋳鉄なみの低いものになっ
ている。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】Ｄ１〜Ｄ12は本発明の限定範囲を外れてい
るものである。Ｄ１〜Ｄ３はＣ含有量が少ないために耐
摩耗性はよいものの摩擦係数が高い。Ｄ４はNi含有量が
過多のために基地中の残留γが多く、あまりに基地が脆
弱で耐摩耗性が悪い。Ｄ５、Ｄ７はCrまたはMo含有量が
少なく、共晶炭化物が少ないために耐摩耗性が悪い。Ｄ
６はCr含有量が過多のため焼き付きが発生した。Ｄ８、
Ｄ10はＶまたはNb含有量が少なく、粒状炭化物が少ない
ために耐摩耗性が悪い。Ｄ９、Ｄ11はＶまたはNb有量が
過多のため溶解時に未溶のＶ、Nbが残存した。Ｄ12は炭
化物の偏析で外層の耐摩耗性が悪い。

【００４２】次に、製品胴径φ 880mm、内径φ 524mm、
巾 420mmのスリーブロールを製造した。 （１）外層として肉厚 100mmの溶湯を遠心力鋳造機上で
回転する金型に1490℃の鋳込温度で鋳込んだ。外層の溶
湯段階での化学組成は表３の通りである。 （２）外層を鋳込み始めてから24分後に内層溶湯として
肉厚 115mmを回転鋳型中に1470℃で鋳込んだ。内層の溶
湯段階での化学組成は表３の通りである。

【００４３】（３）外層を鋳込み始めてから62分後に外
層及び内層は完全に凝固する。 （４）その後、鋳型を垂直に立て常温まで徐冷する。 （５）完全に冷却後ロールを鋳型から取出し、熱処理及
び機械加工後、アーバーに焼嵌を行って最終製品のロー
ルとした。製品段階の外層、内層の化学組成を表４に示
す。

【００４４】ロール胴部の超音波探傷と切断調査の結
果、外層の厚さは内層の鋳込みにより70mmとなってお
り、内層の厚さは 135mmでCr含有量は 1.2〜1.8 ％であ
った。そして、外層及び内層は互いに完全に結合してお
り、組織的な連続性が認められた。また、本発明ロール
内層の機械的性質を同一サイズの従来ロールのそれと比
較して示せば表５の通りである。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】（実施例２）表６に示す外層、中間層及び
内層の化学組成の溶湯を用いて製品胴径φ 880mm、内径
φ 524mm、巾 420mmのスリーブロールを製造した。 （１）外層として肉厚 100mmの溶湯を遠心力鋳造機上で
回転する金型に1490℃の鋳込温度で鋳込んだ。

【００４９】（２）外層を鋳込み始めてから25分後に中
間層溶湯として肉厚35mmを回転鋳型中に1500℃で鋳込ん
だ。 （３）その後、外層を鋳込み始めてから32分後に内層溶
湯として肉厚80mmを回転鋳型中に1470℃で鋳込んだ。 （４）外層を鋳込み始めてから70分後に外層、中間層及
び内層は完全に凝固する。

【００５０】（５）その後、鋳型を垂直に立て常温まで
徐冷する。 （６）完全に冷却後ロールを鋳型から取出し、熱処理及
び機械加工後、アーバーに焼嵌を行って最終製品のロー
ルとした。製品段階の外層、中間層及び内層の化学組成
を表７に示す。 ロール胴部の超音波探傷と切断調査の結果、外層の厚さ
は中間層の鋳込みにより70mmとなっており、中間層の厚
さは25mm、内層の厚さは 110mmであり、外層と中間層及
び内層は互いに完全に結合しており、収縮巣などの鋳造
欠陥もなく組織的な連続性が認められた。

【００５１】また、実施例２の本発明ロールの機械的性
質は実施例１の本発明ロールと比較して勝るとも劣らな
かった。

【００５２】

【表６】

【００５３】

【表７】

【００５４】

【発明の効果】以上にように本発明により、生産性、経
済性の優れた遠心力鋳造法によって、外層の耐摩耗性が
肉厚方向に均一で、かつ、摩擦係数が低くしかるに耐肌
荒れ性に優れ、しかも同時に耐摩耗性にも優れ、かつ、
収縮巣などの鋳造欠陥もなく組織的に健全で圧延使用中
の折損事故の可能性が非常に少ない圧延ロールが得られ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｃ含有量と摩擦係数の関係を示すグラフであ
る。

【図２】遠心力鋳造したリング材の炭化物分布に起因す
る外層と内層間の熱間摩耗比と、NbとＶの含有量比Nb／
Ｖの影響を示す線図である。

【図３】（ａ）は金属性鋳型にスリーブロールを鋳込ん
だ状態を示す側断面図であり、（ｂ）はスリーブロール
の横断面図である。

【図４】スリーブロールにアーバーを焼嵌セットした状
態を示す側断面図である。

【図５】遠心力鋳造したリング材の外層と内層間に収縮
巣ができる状況を示す説明図である。

【図６】（ａ）は金属性鋳型にスリーブロールを鋳込ん
だ状態を示す側断面図であり、（ｂ）はスリーブロール
の横断面図である。

【図７】スリーブロールにアーバーを焼嵌セットした状
態を示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 外層 ２ 中間層 ３ 内層 ４ アーバー ５ 金属性鋳型 Ｔ 既凝固ゾーン Ｒ 再溶解ゾーン Ｉ 追加注入ゾーン Ｘ 凝固方向 Ｙ 凝固方向 Ｚ 収縮巣

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外層材と、該外層材と溶着一体化した黒
   鉛鋼の内層材とからなる遠心鋳造製スリーブロールであ
   って、該外層材が、重量％で、Ｃ： 3.5％超 5.0％以
   下、Si： 1.5％以下、Mn： 1.2％以下、Cr： 5.5〜12.0
   ％、Mo： 2.0〜 8.0％、Ｖ： 3.0〜10.0％、Nb： 0.6〜
   7.0 ％を含有し、かつ下記（１）式を満足し、 Nb／Ｖ≧0.2 ………（１） 残部Fe及び不可避的不純物よりなり、該内層材が重量％
   で、Ｃ： 1.0〜 2.0％、Si： 1.6〜 2.4％、Mn： 0.2〜
   1.0％、Ｐ：0.05％以下、Ｓ：0.03％以下、Ni： 0.7％
   以下、Cr： 3.5％以下、Mo：3.0 ％以下を含有し、残部
   Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とする遠心鋳
   造製スリーブロール。
2. 【請求項２】 外層材にさらに合金成分として、重量％
   でNi： 5.5％以下を含有することを特徴とする請求項１
   記載の遠心鋳造製スリーブロール。
3. 【請求項３】 内層材中に混入した外層材重量の全内層
   材溶湯重量に対する重量％を５〜35％としたことを特徴
   とする請求項１又は２記載の遠心鋳造製スリーブロー
   ル。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の組成を満足する外
   層材と内層材との間に、溶着一体化した中間層材を設け
   た遠心鋳造製スリーブロールであって、該中間層材が、
   重量％で、Ｃ：1.65〜2.4 ％、Si：0.4 〜1.2 ％、Mn：
   0.3 〜1.0 ％、Cr：10％以下、Mo： 0.1〜 2.0％、Ni：
   0.1〜2.5 ％、Ｐ： 0.1％以下、Ｓ： 0.1％以下を含有
   し、残部Fe及び不可避的不純物よりなることを特徴とす
   る遠心鋳造製スリーブロール。