JPS5920417B2 - 芯材の強靭な高クロムロ−ルの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、外層を高クロム材で形成する圧延用複合ロー
ルの製造に際し、外層内に鋳造される芯材が外層からの
Ｃｒ拡散によりその強靭性が阻害されるのを防止する新
規な製造方法の提供に関する。

ホットストリップミルやコールドストリップミル、その
他鉄調圧延用ロールとして、外層を高クロム材で形成し
た複合ロールが用いられている。

こめ複合ロールの外層材として用いられている高クロム
材は、一般に下記のような化学組成（重量％）から成る
ものであり、その高いＣｒ量によって、耐摩耗性、耐肌
荒性に優れ、しかも高硬度で強度を備えているのが特長
である。

一方上記複合ロールの芯材としては、鋳鋼、高級鋳鉄、
又はダクタイル鋳鉄が用いられるが、残留応力や使用時
の熱応力の低減効果、更には製造時における外層との溶
着性の点から鋳鉄材の方が望ましい場合が多く、従って
芯材としては上記鋳鉄材の使用が通例である。

ところで、複合ロールの製造に際しては、主に遠心力鋳
造法が採用されているが、上記の如き外層を高クロム材
とし芯材を鋳鉄材とする複合ロールを造る場合では、遠
心力鋳造で外層を形成した後、この外層内に芯材溶湯を
鋳込むと、Ｃｒ含有量の高い外層の内面一部が再溶解さ
れて、鋳造後における芯材のＣｒ含有量が高くなるとい
う間須がある。

すなわち、鋳鉄材では一般にそのＣｒ含有量が増大する
につれて黒鉛化が阻害され炭化物の多い組織となる傾向
があり、炭化物の多い組織では材質的に硬くその強靭性
が低下するものとなり、結局芯材に強靭性を具備せしめ
ようとする複合ロール本来の目的が損われる不都合が生
じるのである。

上記問題点に鑑みて１本発明は遠心力鋳造により外層を
高クロム材、芯材を強靭な鋳鉄材とする複合ロールを製
造するに際し、芯材のＣｒ含有量増大による強靭性の劣
化を接種により防止しようとするものであり、このよう
な技術的課題を達成する上で本発明製造法がその特徴と
なすところは。

外層を（：ｒ１３〜２７％を含む高クロム材で形成し、
芯材をダクタイル鋳鉄又は高級鋳鉄で形成する複合ロー
ルの製造法において、先ず外層を遠心力鋳造法にて形成
した後、該外層内に芯材溶湯を鋳込むに際し、芯材溶湯
にＦｅ−８ｉ等の接種剤をＳｉ量で０．１〜１．０％添
加する点にある。

以下本発明について詳述すると、第１図は本発明方法に
よって製造しようとする複合ロールを示し、その外層１
は前記組成の高クロム材、一方芯材２は高級鋳鉄又はダ
クタイル鋳鉄で形成されるものである。

この複合ロールは先ず遠心力鋳造法によってその外層１
が形成されるが、一般には第２図の如き横型遠心力鋳造
法により、両端内面に砂型部３，３を設けた遠心力鋳造
鋳型（金型）４に取鍋から植付の鋳込用セキ鉢５などを
介して外層溶湯を鋳込み、外層１を形成するのが通例で
ある。

勿論、外層１の鋳造に当っては、他の傾斜型。竪型遠心
力鋳造法の適用も可能である。

上記の如く、遠心力鋳造法によって形成された外層１内
には、第２工程として芯材溶湯が鋳込まれ、これによっ
て外層１と芯材２とを一体に溶着せしめた複合ロールが
鋳造されるのである。

そこで先ず、従来の芯材鋳造法についてから説明してお
くと、上記横型遠心力鋳造された外層１の場合について
は、第３図に示す如く、外層１の凝固完了後これを内有
したままの遠心力鋳造鋳型４と、別途準備される下型６
．上型７及び鋳込用セキ鉢８とにより、外層１内に複合
ロールの芯部及びネック部を鋳造するための上注ぎの竪
型鋳型９を構成し、その上端セキ鉢８から芯材溶湯を注
入して外層１内に芯材２を鋳造するのが通例である。

なお、第３図において下型６及び上型７を遠心力鋳造鋳
型４の上下に接続して用いるのは、製造される複合ロー
ルのロール長が鋳型４よりも長寸であるためであり、従
って鋳型４が十分長尺でしかもその両端内面にセットさ
れる砂型部３，３をロールネック部の鋳造キャビティを
形成するように延長すれば、下型６及び上型７の使用は
不要となり、この場合には遠心力鋳造鋳型４を外層鋳造
後起立せしめてその上開口部より芯材溶湯を注入するこ
とができる訳である。

然るに、このような従来の芯材鋳造法によれば、外層１
内に鋳込まれた芯材溶湯が外層１の内面一部を再溶解し
、この結果外層１と芯材２との溶着による一体化が図ら
れるのであるが、半面この際芯材溶湯には、外層内面の
溶損に伴い外層１に含有されたＣｒが拡散混合される結
果を招来するのである。

例えば外層１の鋳込厚さが］−００ｍＭで、その鋳込重
量が３ ｔｏｎの場合では、外層内面の溶損量が１５ｍ
ｍ程度となるため、外層材の拡散・混合量は約４００ｋ
ｇとなり、Ｃｒ量はそのうちの１３〜２７チである。

一方芯材２の鋳込重量が６ｔｏｎで、その溶湯時のＣｒ
含有量が０．１φであるとすれば、鋳造後における芯材
２のＣｒ含有量は０．９７〜１．９０％となるのである
。

このように芯材２を形成する鋳鉄材のＣｒ含有量が増大
すると、その強靭性特に靭性が著しく損われることにな
る。

以上の説明では、外層１を横型遠心力鋳造法にて形成す
る場合について述べたが、他の傾斜型又は竪型遠心力鋳
造法で外層１を形成する場合においては、外層形成後そ
の回転を停止することなく引続いて外層１内に芯材溶湯
を鋳込む方法が採られている。

然し乍ら、この場合でも外層内面が溶損され、矢張り芯
材２に高クロム化を招来するのは同様である。

このように従来の芯材鋳造法では、芯材２の高クロム化
を不可避に招来するものとなる問題がある。

さて、このような問題点を解消するための本発明につい
て説明すれば、本発明製造法では、先ず複合ロールの外
層１を形成するに際しては、前述した従来実施されてい
る遠心力鋳造法（横型は勿論、傾斜型、竪型）によるの
である。

而して、外層凝固後、外層１内に芯材溶湯を鋳込みネッ
ク部を含めたロール芯部を鋳造するに際しては、矢張り
第３図に示す従来法の場合と同様に行うのであるが、こ
の際水沫では芯材溶湯にＦｅ−３ｉ。

Ｃａ−８ｉ等の接種剤を適量添加し、この接種効果によ
って芯材２を形成する鋳鉄材の黒鉛化を促進し、その強
靭性の確保を図るものである。

即ち、芯材溶湯を鋳込むに際しては、第４図に示す如く
。

外層１を内有した遠心力鋳造鋳型４と、下型６、上型７
とにより、第３図の場合と同様の上注ぎの竪型鋳型９を
構成し、これら遠心力鋳造鋳型４の内面の外層１及び砂
型３，３と、下型６、−ｈ型７の内面に夫々セットされ
である砂型１０．ｌｉとによって所定の鋳造キャビティ
が形成された鋳型９内には、上型７上に載置された鋳込
用セキ鉢８を介し取鍋１２等から芯材溶湯が注入され、
その際セキ鉢８の上方に設けられたホッパー１３からセ
キ鉢８内の芯材溶湯に連続的に接種剤１４を添加をする
のである。

以上のような本発明法によれば、外層１をＣ４１３〜２
７％を含む高クロム材、芯材２を高級鋳鉄又はダクタイ
ル鋳鉄とする複合ロールにおいて、芯材２を形成する鋳
鉄材が外層１からのＣｒ拡散混合によりそのＣｒ含有量
が増大しても、その黒鉛化を促し、炭化物の少ない組織
が得られ、目標とする芯材２の強靭性を確保することが
可能である。

これに対して、従来例の場合では、例えば芯材２として
ダクタイル鋳鉄を用いる場合を例にとると、その溶湯組
成をＣ３，６係、Ｓｉ２．５％（Ｓｉ量増大）、ＣｒＯ
，２％以下（Ｃｒ量減少）とし、黒鉛球状化処理後、取
鍋でＦｅ−８ｉ等によりＳｉ量で０．１〜０．５係の接
種を施しても、その鋳込までの時間及び鋳込後凝固する
までの間のフェーディング現象により、十分接種効果つ
まり黒鉛化作用が得られないものとなった。

又高級鋳鉄を用いる場合では、一般にはＣ３，０〜３．
６係、ＳｉＯ，９〜１．５％、Ｃｒ０．２〜０．８％が
その通常組成であるが、この場合でもＣｒ量を０．２％
以下に抑えると共に、黒鉛化を促すためにＳｉ量１．５
〜２．０％に高める対策が採られているが、矢張りその
黒鉛化には限度があったのである。

本性により芯材溶湯に添加される接種剤１４の添加量に
ついて説明すると、ダクタイル鋳鉄の場合ではそのＣｒ
量が０．９〜２．０％にまで増大することがあり、この
ような場合にはその接種量はＳｉ量で０．１％以上が必
要とされる。

然し、接種量がＳｉ量でｉ、ｏ％以上になると、接種剤
の溶解滓量が増加し、多層と芯材との境界に異物が介在
し易く、複合ロールの製造には適さないものとなる。

この接種剤の添加量は高級鋳鉄の場合でも同じ＜０．１
〜１．０％が有効適正範囲で−ある。

接種剤１４の添加に際しては、鋳込まれる芯材溶湯全部
に亘り均一に添加されるよう、一定の割合で連続的に添
加することが重要である。

なお本性では、外層１からのＣｒ拡散混合によりＣｒ量
が増大される芯材溶湯に、その鋳込時に適正なる接種を
施し、Ｃｒ量が増大しても芯材２の黒鉛化を促進させ、
その強靭性を確保するものではあるが、芯材２の強靭性
を可及的向上せしめる観点において、鋳込まれる芯材溶
湯自体のＣｒ含有量を可及的少量（０，２％程度以下）
とすることが所要である。

ここで今一度拳法が対象とする複合ロールの外層材、芯
材について説明すれば、外層１を形成する高クロム材を
Ｃｒ１３〜２７ヂを含むものに特定している理由は、圧
延用ロール外層材として、この範囲のものが耐摩耗性と
耐肌荒性とを兼備するものとして一般化していること、
又この範囲以下の場合では芯材２へのＣｒ拡散量が少く
、芯材２の強靭性に及ぼす影響が左程問題とはならない
ことによる。

又芯材２としては、強靭性を具備するものであれば、上
記高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄以外に鋳鋼材の適用も可能
であるが、この場合にはそのＣｒ含有量が０．９〜１．
５％程度に増大しても、強靭性の点で大きな影響を受け
ないものであり、結局本性の適用趣旨と合致しないもの
となる。

次に本発明の実施例を比較例と共に挙げて説明する。

各々下記第１表に示す化学組成の溶湯を用いて、第３図
に示す従来法、第４図に示す本性によりロール寸法６５
０φＸ１４２２Ｊ！！、外層鋳込厚９０ｍｒｎ（鋳込重
量６２００ｋｇ）のホットストリップミル仕上前段ワー
クロール用高クロムロールを製造した。

ここで、従来法は芯材のダクタイル鋳鉄をＭｇ処理後、
取鍋にてＦｅ−８ｉをＳｉ量で０．５％添加する接種を
施したもので、接種後のＳｉ量は上記２．３１％である
。

但し、この場合取鍋接種後鋳込までに１５分の時間経過
があった。

一方本発明法の場合、当初取鍋内での芯材溶湯Ｏ８ｉ量
は上記１．９９％であったが、第４図に示すセキ鉢で鋳
込溶湯に添加する方法にて、鋳込時にＦｅ−８ｉをＳｉ
量で０．５％添加し、そのＳｉ量は１．９９％＋０．５
％−２，４９％（計算値）である。

但し、実際にはＦｅ−８ｉの歩留が１００％ではないの
で２．４９％以下となる。

而して１両方法で得られたロールの胴中央部位置から試
験片を採取し１分析並びに機械的性質の測定に供した結
果、第２表の結果を得た。

上表によれば１本発明法ではロール芯部には。

矢張り０．９％以上の高いＣｒ量が含有されるものとな
っているにもかかわらず、その強靭性が著しく改善（特
に強度４０ｋｇｚ４＋”以上）されているのが確認され
る。

父上記客試験片の顕微鏡組織を示せば、第５図、第６図
の通りであり、第６図に示す本法の場合では、炭化物の
少ない目標組織が得られているのが認められ、組織の上
からも本法の接種効果が確められる。

以上詳細に説明したように、本発明によれば外層をＣｒ
１３〜２７係を含む高クロム材、芯材を高級鋳鉄又はダ
クタイル鋳鉄で形成する高クロムロームの製造に際し、
遠心力鋳造法によって形成された外層内に鋳造される芯
材が、外層からのＣｒ拡散によりその強靭性が阻害され
るのを芯材溶湯に対する鋳込時の適正なる接種により防
止することのできるものであり、これによってロールネ
ック部を含めたロール芯部の強靭性を著しく改善する効
果が得られる。

従って、本発明によれば使用時において優れた耐事故性
を有、する高寿命の圧延用複合ロールが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合ロールを説明する断面図、第２図は複合ロ
ールの外層を形成するための遠心力鋳造法を説明する断
面図、第３図は従来の芯材鋳造法を説明する断面図、第
４図は本発明に係る芯材鋳造法を説明する断面図であり
、第５図、第６図はロール芯部における組織を対比して
示す顕微鏡写真で、第５図は従来例、第６図は本発明例
を示している。 １・・・外層、２・・・芯材、４・−・遠心力鋳造鋳型
、６・・・下型、７−・・上型、８・・・鋳込用セキ鉢
、９・・・竪型鋳型、１２・・・取鍋、１３・・・ホッ
パー、１４・・・接種剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外層をＣｒ１３〜２７％を含む高クロム材で形成し
   、芯材をダクタイル鋳鉄又は高級鋳鉄で形成する複合ロ
   ールの製造法において、先ず外層を遠心力鋳造法にて形
   成した後、該外層内に芯材溶湯な鋳込むに際し、芯材溶
   湯にＦｅ Ｓｉ等の接種剤をＳｉ量で０．１〜１．０
   ％添加することを特帝とする芯材の強靭な高クロムロー
   ルの製造法。