JPH11302768A - 圧延ロール用外層材とそれを用いた圧延ロール - Google Patents

圧延ロール用外層材とそれを用いた圧延ロール

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JPH11302768A
JPH11302768A JP13115498A JP13115498A JPH11302768A JP H11302768 A JPH11302768 A JP H11302768A JP 13115498 A JP13115498 A JP 13115498A JP 13115498 A JP13115498 A JP 13115498A JP H11302768 A JPH11302768 A JP H11302768A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間圧延に適したものとして、耐摩耗性と耐
肌荒性に優れた圧延ロール用外層材とそれを用いた圧延
ロールの提供を課題とする。 【解決手段】 圧延ロール用外層材は、重量パーセント
で、Cを1.0 〜2.0 %、Siを0.2 〜3.0 %、Mnを0.2 〜
2.0 %、Crを3.0 〜10.0%、Moを6.0 %以下、Wを6.0
%以下、Vを5.0 〜20.0%、Coを10.0%以下(無添加の
場合を含む)含有し、残部が実質的にFeからなり、且つ
前記Vの含有量とMo及びWの含有量との関係がV(%)
≧Mo(%)+W(%)に調整されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ロール用外層
材とそれを用いた圧延ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、熱間圧延ロールには、耐肌荒
性、耐摩耗性、耐事故性(耐亀裂性)が要求され、この
要求に応える材料として、Cr、Mo、W、V、Co等を各数
%含有するハイス系ロール材が知られている。このハイ
ス系ロール材は高温において良好な耐摩耗性を有してい
るため、複合ロールの使用層を形成する外層材として好
適である。また前記ハイス系複合ロールの製造技術とし
ては、複合連続鋳造法、遠心鋳造法、粉末HIP 法等が知
られている。ところが、従来のハイス系ロール材はCr、
Mo、W、V等の多くの炭化物形成元素を含有しているた
めに、凝固過程でMC、M2C 、M6C 、M7C3等の多種類の一
次炭化物を晶出するが、使用中に基地が優先的に摩耗
し、その結果、炭化物が突出した後、欠落してロール表
面の肌荒れが発生しやすい問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
従来のハイス系ロール材における問題点を解消し、熱間
圧延に適したものとして、耐摩耗性のほか耐肌荒性にも
優れた圧延ロール用外層材とそれを用いた圧延ロールの
提供を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】熱間圧延ロール用の外層
材における耐肌荒性の向上は、一次炭化物を微細均一に
晶出させ、且つ適正な焼入れ・焼戻し処理を施し、基地
中に微細な二次炭化物を多く析出させることで達成でき
る。本発明者は晶出炭化物のうち、M2C 型炭化物を低減
し、主として粒状のMC型炭化物を均一に分散させること
で、基地の摩耗に伴う炭化物の欠落を低減し、耐肌荒性
に優れた熱間圧延に適した圧延ロール用外層材と、それ
を用いた圧延ロールを発明した。
【0005】即ち、本発明の圧延ロール用外層材は、重
量パーセントで、C:1.0 〜2.0 %、Si:0.2 〜3.0
%、Mn:0.2 〜2.0 %、Cr:3.0 〜10.0%、Mo:6.0 %
以下、W:6.0 %以下、V:5.0 〜20.0%、Co:10.0%
以下(無添加の場合を含む)を含有し、残部が実質的に
Feから成り、且つ前記Vの含有量とMo及びWの含有量と
の関係がV(%)≧Mo(%)+W(%)に調整されてい
ることを第1の特徴としている。また本発明の圧延ロー
ル用外層材は、上記第1の特徴に加えて、1000〜1200℃
から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻すことを第2の特徴
としている。また本発明の圧延ロールは、上記第1の特
徴に示す成分組成の溶湯を、連続鋳造法により、鋼系芯
材の外側周に溶着一体化させてなることを第3の特徴と
している。また本発明の圧延ロールは、上記第3の特徴
に加えて、溶着一体化させた後に、少なくともロール外
層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻
すことを第4の特徴としている。また本発明の圧延ロー
ルは、上記第1の特徴に示す成分組成の溶湯からなる外
層材溶湯を、遠心鋳造法により、ダクタイル鋳鉄或いは
黒鉛鋼からなる内層材溶湯と溶着一体化させてなること
を第5の特徴としている。また本発明の圧延ロ−ルは、
上記第5の特徴に加えて、溶着一体化させた後に、少な
くともロール外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜
600 ℃で焼き戻すことを第6の特徴としている。
【0006】上記第1、第2の特徴によれば、該特徴に
おいて限定された成分組成の材料を用いることにより、
鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭化物を面積率で
3.0%以下とすることができ、且つ主として粒状のMC型
炭化物を均一に分散させることができる。そして更に、
これを適切な焼入れ・焼戻し処理である1000〜1200℃か
らの焼入れ、及び500 〜600 ℃での焼き戻しを行うこと
で、基地中に微細な二次炭化物を多く析出させることが
できる。これによって、良好な耐摩耗性と耐肌荒性に優
れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得ることが
できる。また第3、第4の特徴によれば、第1の特徴に
より限定された成分組成の材料からなる溶湯を、連続鋳
造法により、鋼系芯材の外側周に溶着一体化させて圧延
ロールに構成しているので、内層部においては鋼系材料
による特性を保持し、且つ外層部においては良好な耐摩
耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロールを、機械的な継ぎ
目無く、容易に提供することが可能となる。そして、溶
着一体化させた後に、ロール外層材を1000〜1200℃から
焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻しすることで、熱間圧延
等に適した前記外層部の耐摩耗性と耐肌荒性を一層好ま
しく確保することができる。また第5、第6の特徴によ
れば、第1の特徴に示す成分組成の溶湯からなる外層材
溶湯を、遠心鋳造法により、ダクタイル鋳鉄或いは黒鉛
鋼からなる内層材溶湯と溶着一体化させて圧延ロールに
構成しているので、内層部においてはダクタイル鋳鉄或
いは黒鉛鋼による靱性に優れた特性を保持し、且つ外層
部においては良好な耐摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延
ロールを、機械的な継ぎ目無く、容易に提供することが
可能となる。そして、溶着一体化させた後に、ロール外
層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻
しすることで、熱間圧延等に適した前記外層部の耐摩耗
性と耐肌荒性を一層好ましく確保することができる。
【0007】圧延ロールの場合、その性能を決定する外
層材の化学成分は最重要項目であり、請求項1に記載の
化学成分範囲の限定理由を次に説明する。
【0008】Cの含有量は1.0 重量%以上で2.0 重量%
以下とする。CはCr、Mo、W、Vと結合して、高硬度の
炭化物(MC、M2C 、M6C 、M7C3)を形成してロールの耐
摩耗性を高める。その含有量が1.0 重量%未満では炭化
物の生成量が不足して、熱間での耐摩耗性が不足する。
一方2.0 重量%を越えると、全体の炭化物量が増大し、
耐亀裂性が低下するため、上限を2.0 重量%とした。
【0009】Siの含有量は0.2 重量%以上で3.0 重量%
以下とする。Siは、溶湯の脱酸と鋳造性を改善する効果
がある。0.2 重量%未満では十分な効果が不足し、一方
3.0重量%を越えると靱性、機械的性質が劣化する。従
ってSi含有量は0.2 〜3.0 重量%とした。
【0010】Mnの含有量は0.2 重量%以上で2.0 重量%
以下とする。Mnには脱酸効果があり、その含有量が0.2
重量%未満では十分な効果が得られず、一方2.0 重量%
を越えると靱性が低下する。従ってMnの含有量は0.2 〜
2.0 重量%とした。
【0011】Crの含有量は3.0 重量%以上で10.0重量%
以下とする。Crは耐摩耗性を向上させる炭化物を構成す
る主要元素の一つであると共に、基地硬度の向上にも不
可欠な元素であり、3.0 重量%未満では炭化物の生成量
が不足するため、硬度が低下し、一方、10.0重量%を越
えると炭化物が増大し、靱性が低下する。従ってCrの含
有量は3.0 〜10.0重量%とした。
【0012】Moは6.0 重量%以下で含有させる(無添加
を含まない)。Moは基地に固溶して、焼入れ性を向上さ
せ、高温軟化抵抗を改善するほか、Cと結合してM2C 、
M6C等の高硬度の炭化物を形成し、熱間での耐摩耗性を
向上させる効果がある。しかし6.0 重量%を越えると粗
大なM2C 型炭化物が増大して靱性の低下を招き、且つ耐
肌荒性を低下させるため、Moの含有量は6.0 重量%以下
とした。
【0013】Wは6.0 重量%以下で含有させる(無添加
を含まない)。Wは基地に固溶して、焼戻し軟化抵抗や
耐熱性を高めるほか、Cと結合してM2C 、M6C 等の高硬
度の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。しかし6.
0 重量%を越えると、炭化物が粗大化すると共に、製造
時に偏析が発生しやすくなり、且つ耐肌荒性を低下させ
るため、Wの含有量は6.0 重量%以下とした。
【0014】Vの含有量は5.0 重量%以上で20.0重量%
以下とする。Vは本発明のポイントとなる元素であり、
VはCと結合して、耐摩耗性の向上に最も有効な高硬度
のMC型炭化物を形成する。V(重量%)≧Mo(重量%)
+W(重量%)とすることにより、主として粒状のMC型
炭化物が微細均一に晶出する。従来のハイス系ロール材
においては多種類の一次炭化物(MC、M2C 、M6C 、M
7C3)を晶出し、中でもM2C 、M6C 等の炭化物は基地の
摩耗に伴いロール表面の肌荒れを引き起しやすい。これ
に対し、本発明では、M2C 型炭化物を面積率で3.0 %以
下とし、且つ粒状のMC型炭化物を主体にしてこれを均一
分散させることが可能となり、耐肌荒性の改善に成功し
た。前記耐肌荒性の改善の効果は、Vが5.0 重量%未満
ではMC型炭化物は棒状となり、20.0重量%を越えるとMC
型炭化物が粗大化して、耐肌荒性が低下するため、Vの
含有量は5.0 〜20.0重量%とした。
【0015】Coの含有量は10.0重量%以下とする(無添
加の場合を含む)。Coは基地中に固溶し、基地硬度の向
上と共に、高温での炭化物形成元素の基地中への固溶量
を増大させる効果がある。これにより焼戻し時に多量の
二次炭化物を析出させることが可能となり、耐摩耗性を
向上させることができる。10.0重量%を越えて添加して
も効果は飽和するので、Coの含有量は10.0重量%以下と
した。
【0016】上記のような成分組成とした圧延ロール用
外層材は、その鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭
化物を面積率で3.0 %以下とし、主としてMC型炭化物を
均一に分散させることができる。そしてこれを、1000℃
以上で1200℃以下の温度からの焼入れ、及び500 ℃以上
で600 ℃以下の温度において焼き戻しを行うことで、基
地中に微細な二次炭化物を多く析出させることができ
る。勿論、上記第1の特徴において示した成分の外層材
溶湯を、連続鋳造法により、鋼系芯材に対して溶着一体
化させて、圧延ロールを構成するようにしてもよい。ま
た上記第1の特徴において示した成分の外層材溶湯と、
ダクタイル鋳鉄からなる内層材溶湯、或いは黒鉛鋼から
なる内層材溶湯とを、遠心鋳造法により、溶着一体化さ
せて、圧延ロールを構成するようにしてもよい。これら
外層材と内層材とを上記の連続鋳造法や遠心鋳造法で一
体化して圧延ロールに構成してゆくものにおいては、前
記外層材を芯材や内層材に一体化した後に、少なくとも
外層材に上記の焼入れ・焼戻しを施すことで、外層材の
組織を上記耐摩耗性、耐肌荒性に優れたものに調整する
ことになる。
【0017】本発明の圧延ロール用外層材及びそれを用
いた圧延ロールは、熱延用仕上げワークロールに用いる
他、線材圧延ロール、条鋼圧延ロール、鋼管用ロール
等、熱間又は冷間で使用されるあらゆるロールに適用す
ることができる。
【0018】
【実施例】本発明の圧延ロール用外層材の実施例(No.1
〜No.5)と従来例(No.6〜No.9)の成分を表1に示す。
尚、残部はFeである。
【0019】
【表1】
【0020】各圧延ロール用外層材には、鋳込んだ後
に、組織調整及び硬度調整、残留応力除去のための熱処
理として、1000〜1200℃からの焼入れ、及び500 〜600
℃での焼戻し処理を施した。
【0021】これらの各圧延ロール用外層材の評価法と
して、ショア硬度、組織、摩擦摩耗試験、焼付試験を実
施した。
【0022】尚、上記の組織評価は、EPMA面分析と
画像解析により、炭化物形態ごとの面積率の測定を行っ
た。摩擦摩耗試験は下記条件で摩擦係数、摩耗減量を測
定した。焼付試験は下記に示すファレックス法により焼
付荷重、焼付トルクを測定した。各試験結果を表2に示
す。 <摩擦摩耗試験> 試験方法 :ピンオンディスク法 試験片温度 :300 ℃ 荷重 :5kg/cm2 回転速度 :10m/min 摺動距離 :20000 m <焼付試験> 試験方式 :ファレックス法(KF型焼付試験機) 試験片サイズ :φ10(φ6.5 )×32L 相手材(Vブロック):SUS304 回転速度 :284rpm
【0023】
【表2】
【0024】実施例の成分系のロール材は従来例と比較
すると、摩耗減量が少なくなり、且つ耐焼付性も向上す
るという結果が得られている。また実施例の中でもM2C
型炭化物が減少し、MC炭化物が増加するにつれて摩耗減
量の低減、耐焼付性の向上の効果が確認できる。即ち、
M2C 型炭化物を減少させ、粒状のMC型炭化物を微細均一
に分散させることにより、基地の優先摩耗を軽減し、従
来のハイス系ロール材質における耐肌荒性の問題をかな
り改善できる効果がある。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用効果からな
り、請求項1に記載の圧延ロール用外層材によれば、該
請求項1において限定された成分組成の材料を用いるこ
とにより、鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭化物
を面積率で3.0 %以下とすることができ、且つ主として
粒状のMC型炭化物を均一に分散させることができる。そ
して更に、これに適切な焼入れ・焼戻し処理を施すこと
により、基地中に微細な二次炭化物を多く析出させるこ
とが可能となり、これによって、良好な耐摩耗性と耐肌
荒性に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得
ることが可能となる。また、良好な耐摩耗性と耐肌荒性
に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得るこ
とができることで、圧延製品の品質向上及び圧延作業の
高生産性を実現することが可能となる。また、請求項2
に記載の圧延ロール用外層材によれば、上記請求項1に
記載の構成による効果に加えて、当該成分組成の材料を
1000〜1200℃から焼入れ、500〜600 ℃で焼き戻すよう
にしたので、基地中に微細な二次炭化物を現に多く析出
させることができ、これによって、良好な耐摩耗性と耐
肌荒性に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を
現に得ることができる。また、請求項3に記載の圧延ロ
ールによれば、請求項1に示す成分組成の溶湯からなる
外層材溶湯を、連続鋳造法により、鋼系芯材の外側周に
溶着一体化させて圧延ロールを構成しているので、内層
部においては鋼系材料による特性を保持し、且つ外層部
においては良好な耐摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロ
ールを、機械的な継ぎ目無く、容易に提供することが可
能となる。これによって圧延製品の品質向上及び圧延作
業の高生産性を実現することが可能となる。また、請求
項4に記載の圧延ロールによれば、上記請求項3に記載
の構成による効果に加えて、溶着一体化させた後に、ロ
ール外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で
焼き戻すようにしたので、熱間圧延等に適した前記外層
部の耐摩耗性と耐肌荒性とを現に一層好ましく確保する
ことができる。また、請求項5に記載の圧延ロールによ
れば、請求項1に示す成分組成の溶湯からなる外層材溶
湯を、遠心鋳造法により、ダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼
からなる内層材溶湯と溶着一体化させて圧延ロールを構
成しているので、内層部においてはダクタイル鋳鉄或い
は黒鉛鋼による靱性に優れた特性を保持し、且つ外層部
においては良好な耐摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロ
ールを、機械的な継ぎ目無く、容易に提供することが可
能となる。これによって圧延製品の品質向上及び圧延作
業の高生産性を実現することが可能となる。また、請求
項6に記載の圧延ロールによれば、溶着一体化させた後
に、少なくともロール外層材を1000〜1200℃から焼入
れ、500 〜600 ℃で焼き戻すようにしたので、熱間圧延
等に適した前記外層部の耐摩耗性と耐肌荒性とを現に一
層好ましく確保することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年9月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 圧延ロール用外層材とそれを用いた圧
延ロール
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ロール用外層
材とそれを用いた圧延ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、熱間圧延ロールには、耐肌荒
性、耐摩耗性、耐事故性(耐亀裂性)が要求され、この
要求に応える材料として、Cr、Mo、W、V、Co等を各数
%含有するハイス系ロール材が知られている。このハイ
ス系ロール材は高温において良好な耐摩耗性を有してい
るため、複合ロールの使用層を形成する外層材として好
適である。ところが、従来のハイス系ロール材はCr、M
o、W、V等の多くの炭化物形成元素を含有しているた
めに、凝固過程でMC、M2C 、M6C 、M7C3等の多種類の一
次炭化物を晶出するが、使用中に基地が優先的に摩耗
し、その結果、炭化物が突出した後、欠落してロール表
面の肌荒れが発生しやすい問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
従来のハイス系ロール材における問題点を解消し、熱間
圧延に適したものとして、耐摩耗性のほか耐肌荒性にも
優れた圧延ロール用外層材とそれを用いた圧延ロールの
提供を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】熱間圧延ロール用の外層
材における耐肌荒性の向上は、一次炭化物を微細均一に
晶出させ、且つ適正な焼入れ・焼戻し処理を施し、基地
中に微細な二次炭化物を多く析出させることで達成でき
る。本発明者は晶出炭化物のうち、M2C 型炭化物を低減
し、主として粒状のMC型炭化物を均一に分散させること
で、基地の摩耗に伴う炭化物の欠落を低減し、耐肌荒性
に優れた熱間圧延に適した圧延ロール用外層材と、それ
を用いた圧延ロールを発明した。
【0005】即ち、本発明の圧延ロール用外層材は、重
量パーセントで、C:1.0 〜2.0 %、Si:0.2 〜3.0
%、Mn:0.2 〜2.0 %、Cr:3.0 〜10.0%、Mo:6.0 %
以下、W:6.0 %以下、V:5.0 〜20.0%、Co:10.0%
以下(無添加の場合を含む)を含有し、残部が実質的に
Feから成り、且つ前記Vの含有量とMo及びWの含有量と
の関係がV(%)≧Mo(%)+W(%)に調整されてい
ることを第1の特徴としている。また本発明の圧延ロー
ル用外層材は、上記第1の特徴に加えて、1000〜1200℃
から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻すことを第2の特徴
としている。また本発明の圧延ロールは、上記第1の特
徴に示す成分組成の溶湯を、鋼系芯材の外側周に溶着一
体化させてなることを第3の特徴としている。また本発
明の圧延ロールは、上記第3の特徴に加えて、溶着一体
化させた後に、少なくともロール外層材を1000〜1200℃
から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻すことを第4の特徴
としている。また本発明の圧延ロールは、上記第1の特
徴に示す成分組成の溶湯からなる外層材溶湯を、遠心鋳
造法により、ダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼からなる内層
材溶湯と溶着一体化させてなることを第5の特徴として
いる。また本発明の圧延ロ−ルは、上記第5の特徴に加
えて、溶着一体化させた後に、少なくともロール外層材
を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻すこ
とを第6の特徴としている。
【0006】上記第1、第2の特徴によれば、該特徴に
おいて限定された成分組成の材料を用いることにより、
鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭化物を面積率で
3.0%以下とすることができ、且つ主として粒状のMC型
炭化物を均一に分散させることができる。そして更に、
これを適切な焼入れ・焼戻し処理である1000〜1200℃か
らの焼入れ、及び500 〜600 ℃での焼き戻しを行うこと
で、基地中に微細な二次炭化物を多く析出させることが
できる。これによって、良好な耐摩耗性と耐肌荒性に優
れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得ることが
できる。また第3、第4の特徴によれば、第1の特徴に
より限定された成分組成の材料からなる溶湯を、鋼系芯
材の外側周に溶着一体化させて圧延ロールを構成してい
るので、内層部においては鋼系材料による特性を保持
し、且つ外層部においては良好な耐摩耗性と耐肌荒性を
保有した圧延ロールを、機械的な継ぎ目無く、容易に提
供することが可能となる。そして、溶着一体化させた後
に、ロール外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜60
0 ℃で焼き戻しすることで、熱間圧延等に適した前記外
層部の耐摩耗性と耐肌荒性を一層好ましく確保すること
ができる。また第5、第6の特徴によれば、第1の特徴
に示す成分組成の溶湯からなる外層材溶湯を、遠心鋳造
法により、ダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼からなる内層材
溶湯と溶着一体化させて圧延ロールを構成しているの
で、内層部においてはダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼によ
る靱性に優れた特性を保持し、且つ外層部においては良
好な耐摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロールを、機械
的な継ぎ目無く、容易に提供することが可能となる。そ
して、溶着一体化させた後に、ロール外層材を1000〜12
00℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻しすることで、
熱間圧延等に適した前記外層部の耐摩耗性と耐肌荒性を
一層好ましく確保することができる。
【0007】圧延ロールの場合、その性能を決定する外
層材の化学成分は最重要項目であり、請求項1に記載の
化学成分範囲の限定理由を次に説明する。
【0008】Cの含有量は1.0 重量%以上で2.0 重量%
以下とする。CはCr、Mo、W、Vと結合して、高硬度の
炭化物(MC、M2C 、M6C 、M7C3)を形成してロールの耐
摩耗性を高める。その含有量が1.0 重量%未満では炭化
物の生成量が不足して、熱間での耐摩耗性が不足する。
一方2.0 重量%を越えると、全体の炭化物量が増大し、
耐亀裂性が低下するため、上限を2.0 重量%とした。
【0009】Siの含有量は0.2 重量%以上で3.0 重量%
以下とする。Siは、溶湯の脱酸と鋳造性を改善する効果
がある。0.2 重量%未満では十分な効果が不足し、一方
3.0重量%を越えると靱性、機械的性質が劣化する。従
ってSi含有量は0.2 〜3.0 重量%とした。
【0010】Mnの含有量は0.2 重量%以上で2.0 重量%
以下とする。Mnには脱酸効果があり、その含有量が0.2
重量%未満では十分な効果が得られず、一方2.0 重量%
を越えると靱性が低下する。従ってMnの含有量は0.2 〜
2.0 重量%とした。
【0011】Crの含有量は3.0 重量%以上で10.0重量%
以下とする。Crは耐摩耗性を向上させる炭化物を構成す
る主要元素の一つであると共に、基地硬度の向上にも不
可欠な元素であり、3.0 重量%未満では炭化物の生成量
が不足するため、硬度が低下し、一方、10.0重量%を越
えると炭化物が増大し、靱性が低下する。従ってCrの含
有量は3.0 〜10.0重量%とした。
【0012】Moは6.0 重量%以下で含有させる(無添加
を含まない)。Moは基地に固溶して、焼入れ性を向上さ
せ、高温軟化抵抗を改善するほか、Cと結合してM2C 、
M6C等の高硬度の炭化物を形成し、熱間での耐摩耗性を
向上させる効果がある。しかし6.0 重量%を越えると粗
大なM2C 型炭化物が増大して靱性の低下を招き、且つ耐
肌荒性を低下させるため、Moの含有量は6.0 重量%以下
とした。
【0013】Wは6.0 重量%以下で含有させる(無添加
を含まない)。Wは基地に固溶して、焼戻し軟化抵抗や
耐熱性を高めるほか、Cと結合してM2C 、M6C 等の高硬
度の炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。しかし6.
0 重量%を越えると、炭化物が粗大化すると共に、製造
時に偏析が発生しやすくなり、且つ耐肌荒性を低下させ
るため、Wの含有量は6.0 重量%以下とした。
【0014】Vの含有量は5.0 重量%以上で20.0重量%
以下とする。Vは本発明のポイントとなる元素であり、
VはCと結合して、耐摩耗性の向上に最も有効な高硬度
のMC型炭化物を形成する。V(重量%)≧Mo(重量%)
+W(重量%)とすることにより、主として粒状のMC型
炭化物が微細均一に晶出する。従来のハイス系ロール材
においては多種類の一次炭化物(MC、M2C 、M6C 、M
7C3)を晶出し、中でもM2C 、M6C 等の炭化物は基地の
摩耗に伴いロール表面の肌荒れを引き起しやすい。これ
に対し、本発明では、M2C 型炭化物を面積率で3.0 %以
下とし、且つ粒状のMC型炭化物を主体にしてこれを均一
分散させることが可能となり、耐肌荒性の改善に成功し
た。前記耐肌荒性の改善の効果は、Vが5.0 重量%未満
ではMC型炭化物は棒状となり、20.0重量%を越えるとMC
型炭化物が粗大化して、耐肌荒性が低下するため、Vの
含有量は5.0 〜20.0重量%とした。
【0015】Coの含有量は10.0重量%以下とする(無添
加の場合を含む)。Coは基地中に固溶し、基地硬度の向
上と共に、高温での炭化物形成元素の基地中への固溶量
を増大させる効果がある。これにより焼戻し時に多量の
二次炭化物を析出させることが可能となり、耐摩耗性を
向上させることができる。10.0重量%を越えて添加して
も効果は飽和するので、Coの含有量は10.0重量%以下と
した。
【0016】上記のような成分組成とした圧延ロール用
外層材は、その鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭
化物を面積率で3.0 %以下とし、主としてMC型炭化物を
均一に分散させることができる。そしてこれを、1000℃
以上で1200℃以下の温度からの焼入れ、及び500 ℃以上
で600 ℃以下の温度において焼き戻しを行うことで、基
地中に微細な二次炭化物を多く析出させることができ
る。勿論、上記第1の特徴において示した成分の外層材
溶湯を、鋼系芯材に対して溶着一体化させて、圧延ロー
ルを構成するようにしてもよい。また上記第1の特徴に
おいて示した成分の外層材溶湯と、ダクタイル鋳鉄から
なる内層材溶湯、或いは黒鉛鋼からなる内層材溶湯と
を、遠心鋳造法により、溶着一体化させて、圧延ロール
を構成するようにしてもよい。これら外層材と内層材と
を上記の製造法で溶着一体化して圧延ロールに構成して
ゆくものにおいては、前記外層材を芯材や内層材に溶着
一体化した後に、少なくとも外層材に上記の焼入れ・焼
戻しを施すことで、外層材の組織を上記耐摩耗性、耐肌
荒性に優れたものに調整することになる。
【0017】本発明の圧延ロール用外層材及びそれを用
いた圧延ロールは、熱延用仕上げワークロールに用いる
他、線材圧延ロール、条鋼圧延ロール、鋼管用ロール
等、熱間又は冷間で使用されるあらゆるロールに適用す
ることができる。
【0018】
【実施例】本発明の圧延ロール用外層材の実施例(No.1
〜No.5)と従来例(No.6〜No.9)の成分を表1に示す。
尚、残部はFeである。
【0019】
【表1】
【0020】各圧延ロール用外層材には、鋳込んだ後
に、組織調整及び硬度調整、残留応力除去のための熱処
理として、1000〜1200℃からの焼入れ、及び500 〜600
℃での焼戻し処理を施した。
【0021】これらの各圧延ロール用外層材の評価法と
して、ショア硬度、組織、摩擦摩耗試験、焼付試験を実
施した。
【0022】尚、上記の組織評価は、EPMA面分析と
画像解析により、炭化物形態ごとの面積率の測定を行っ
た。摩擦摩耗試験は下記条件で摩擦係数、摩耗減量を測
定した。焼付試験は下記に示すファレックス法により焼
付荷重、焼付トルクを測定した。各試験結果を表2に示
す。 <摩擦摩耗試験> 試験方法 :ピンオンディスク法 試験片温度 :300 ℃ 荷重 :5kg/cm2 回転速度 :10m/min 摺動距離 :20000 m <焼付試験> 試験方式 :ファレックス法(KF型焼付試験機) 試験片サイズ :φ10(φ6.5 )×32L 相手材(Vブロック):SUS304 回転速度 :284rpm
【0023】
【表2】
【0024】実施例の成分系のロール材は従来例と比較
すると、摩耗減量が少なくなり、且つ耐焼付性も向上す
るという結果が得られている。また実施例の中でもM2C
型炭化物が減少し、MC炭化物が増加するにつれて摩耗減
量の低減、耐焼付性の向上の効果が確認できる。即ち、
M2C 型炭化物を減少させ、粒状のMC型炭化物を微細均一
に分散させることにより、基地の優先摩耗を軽減し、従
来のハイス系ロール材質における耐肌荒性の問題をかな
り改善できる効果がある。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用効果からな
り、請求項1に記載の圧延ロール用外層材によれば、該
請求項1において限定された成分組成の材料を用いるこ
とにより、鋳放し状態の組織において晶出M2C 型炭化物
を面積率で3.0 %以下とすることができ、且つ主として
粒状のMC型炭化物を均一に分散させることができる。そ
して更に、これに適切な焼入れ・焼戻し処理を施すこと
により、基地中に微細な二次炭化物を多く析出させるこ
とが可能となり、これによって、良好な耐摩耗性と耐肌
荒性に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得
ることが可能となる。また、良好な耐摩耗性と耐肌荒性
に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を得るこ
とができることで、圧延製品の品質向上及び圧延作業の
高生産性を実現することが可能となる。また、請求項2
に記載の圧延ロール用外層材によれば、上記請求項1に
記載の構成による効果に加えて、当該成分組成の材料を
1000〜1200℃から焼入れ、500〜600 ℃で焼き戻すよう
にしたので、基地中に微細な二次炭化物を現に多く析出
させることができ、これによって、良好な耐摩耗性と耐
肌荒性に優れ、熱間圧延に適した圧延ロール用外層材を
現に得ることができる。また、請求項3に記載の圧延ロ
ールによれば、請求項1に示す成分組成の溶湯からなる
外層材溶湯を、鋼系芯材の外側周に溶着一体化させて圧
延ロールを構成しているので、内層部においては鋼系材
料による特性を保持し、且つ外層部においては良好な耐
摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロールを、機械的な継
ぎ目無く、容易に提供することが可能となる。これによ
って圧延製品の品質向上及び圧延作業の高生産性を実現
することが可能となる。また、請求項4に記載の圧延ロ
ールによれば、上記請求項3に記載の構成による効果に
加えて、溶着一体化させた後に、ロール外層材を1000〜
1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼き戻すようにした
ので、熱間圧延等に適した前記外層部の耐摩耗性と耐肌
荒性とを現に一層好ましく確保することができる。ま
た、請求項5に記載の圧延ロールによれば、請求項1に
示す成分組成の溶湯からなる外層材溶湯を、遠心鋳造法
により、ダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼からなる内層材溶
湯と溶着一体化させて圧延ロールを構成しているので、
内層部においてはダクタイル鋳鉄或いは黒鉛鋼による靱
性に優れた特性を保持し、且つ外層部においては良好な
耐摩耗性と耐肌荒性を保有した圧延ロールを、機械的な
継ぎ目無く、容易に提供することが可能となる。これに
よって圧延製品の品質向上及び圧延作業の高生産性を実
現することが可能となる。また、請求項6に記載の圧延
ロールによれば、溶着一体化させた後に、少なくともロ
ール外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で
焼き戻すようにしたので、熱間圧延等に適した前記外層
部の耐摩耗性と耐肌荒性とを現に一層好ましく確保する
ことができる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】即ち、本発明の圧延ロール用外層材は、重
量パーセントで、C:1.0〜2.0%、Si:0.2
〜3.0%、Mn:0.2〜2.0%、Cr:3.0〜
10.0%、Mo:6.0%以下、W:6.0%以下、
V:5.0〜20.0%を含有し、残部が実質的にFe
から成り、且つ前記Vの含有量とMo及びWの含有量と
の関係がV(%)≧Mo(%)+W(%)に調整されて
いることを第1の特徴としている。また本発明の圧延ロ
ール用外層材は、上記第1の特徴に加えて、1000〜
1200℃から焼入れ、500〜600℃で焼き戻すこ
とを第2の特徴としている。また本発明の圧延ロール
は、上記第1の特徴に示す成分組成の溶湯を、鋼系芯材
の外側周に溶着一体化させてなることを第3の特徴とし
ている。また本発明の圧延ロールは、上記第3の特徴に
加えて、溶着一体化させた後に、少なくともロール外層
材を1000〜1200℃から焼入れ、500〜600
℃で焼き戻すことを第4の特徴としている。また本発明
の圧延ロールは、上記第1の特徴に示す成分組成の溶湯
からなる外層材溶湯を、遠心鋳造法により、ダクタイル
鋳鉄或いは黒鉛鋼からなる内層材溶湯と溶着一体化させ
てなることを第5の特徴としている。また本発明の圧延
ロールは、上記第5の特徴に加えて、溶着一体化させた
後に、少なくともロール外層材を1000〜1200℃
から焼入れ、500〜600℃で焼き戻すことを第6の
特徴としている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】Coは10.0重量%以下添加することが
できる。が、必須添加元素ではない。Coは基地中に固
溶し、基地硬度の向上と共に、高温での炭化物形成元素
の基地中への固溶量を増大させる効果がある。これによ
り焼戻し時に多量の二次炭化物を析出させることが可能
となり、耐摩耗性を向上させることができる。10.0
重量%を超えて添加しても効果は飽和するので、Coの
添加は10.0重量%以下とする。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B21B 27/03 510 B21B 27/03 510 B22D 11/00 B22D 11/00 A G 13/02 502 13/02 502J C21D 5/00 C21D 5/00 A 9/38 9/38 Z C22C 37/04 C22C 37/04 Z 38/00 302 38/00 302Z 38/38 38/38 (72)発明者 神戸 隆 兵庫県姫路市大津区吉美403 虹技株式会 社姫路西工場内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量パーセントで、 C: 1.0 〜2.0 % Si: 0.2 〜3.0 % Mn: 0.2 〜2.0 % Cr: 3.0 〜10.0% Mo: 6.0 %以下 W: 6.0 %以下 V: 5.0 〜20.0% Co: 10.0%以下(無添加の場合を含む) を含有し、残部が実質的にFeから成り、且つ前記Vの含
    有量とMo及びWの含有量との関係がV(%)≧Mo(%)
    +W(%)に調整されていることを特徴とする圧延ロー
    ル用外層材。
  2. 【請求項2】 1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃
    で焼き戻すことを特徴とする請求項1に記載の圧延ロー
    ル用外層材。
  3. 【請求項3】 請求項1に示す成分組成の溶湯を、連続
    鋳造法により、鋼系芯材の外側周に溶着一体化させてな
    る圧延ロール。
  4. 【請求項4】 溶着一体化させた後に、少なくともロー
    ル外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼
    き戻すことを特徴とする請求項3に記載の圧延ロール。
  5. 【請求項5】 請求項1に示す成分組成の溶湯からなる
    外層材溶湯を、遠心鋳造法により、ダクタイル鋳鉄或い
    は黒鉛鋼からなる内層材溶湯と溶着一体化させてなる圧
    延ロール。
  6. 【請求項6】 溶着一体化させた後に、少なくともロー
    ル外層材を1000〜1200℃から焼入れ、500 〜600 ℃で焼
    き戻すことを特徴とする請求項5に記載の圧延ロール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5950048B2 (ja) * 2013-09-25 2016-07-13 日立金属株式会社 遠心鋳造製熱間圧延用複合ロール
JP5950047B2 (ja) * 2013-09-25 2016-07-13 日立金属株式会社 遠心鋳造製熱間圧延用複合ロール

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US9718106B2 (en) 2013-09-25 2017-08-01 Hitachi Metals, Ltd. Centrifugally cast, hot-rolling composite roll
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