JPS6032688B2

JPS6032688B2 - 複合ロ−ルの製造法

Info

Publication number: JPS6032688B2
Application number: JP5313380A
Authority: JP
Inventors: 史朗中村; 昌弘福田; 昭利岡林
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1985-07-30
Also published as: JPS56148464A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複合ロールの製造法に関し、さらに詳しくは、
８同折損やメタル折損を防止することができる複合ロー
ルの製造法に関する。

一般に、鋳鉄製のロールによる鋼の熱間圧延においては
、熱疲労によりロール胴部にクラックが発生し、このク
ラックが進展して折損事故につながる場合がある。

そして、このようなことは複合ロールにおいても同様に
起り、即ち、複合ロールの外殻に発生したクラックが内
殻との境界に達した場合に折損事故につながるのである
。また、従来において鋳鉄製の複合ロールの製造時に３
００ｏ〜７００ｑ０の温度で歪取熱処理を行なってい
るが、球状黒鉛鋳鉄により構成されている内殻の強級性
は鋳造のままと殆んど変らないので、熱間圧延の際の圧
延荷重や熱疲労によるクラツクが集展してロールが折損
してしまう場合がある。

本発明は上記した従来の複合ロールにおける胴折損およ
びメタル折損を防止することを目的としたものであって
、即ち、鋳鉄製の複合ロールの内殻を強轍化することに
よって、圧延荷重や熱疲労によるクラツクの発生によっ
てロ−ル胴部およびメタル部の折損や折損による事故を
防止することのできる複合ロールの製造法である。本発
明に係る複合ロールの製造法の特徴とするところは、鋳
鉄ロール材質を用いて遠心力鋳造によって外殻を中空状
に鋳造し、鋳造された外殻が凝固後、外殻の中空部にＣ
３．０〜３．７％、Ｓｉｌ．５〜２．５％、Ｍｎｏ．２
〜１．０％、Ｎｊ３％以下、Ｃｒｏ．４％以下、Ｍｏｌ
％以下、Ｍｇ０．０２〜０．１％、残部不可避不純物お
よびＦｅよりなる球状黒鉛鋳鉄を内殻として鋳込んで完
全に溶着させたロール形状素材を、８４０ｏ〜９６０
℃の温度に加熱してから空冷または水冷する熱処理にお
いて、ロール内殻の球状黒鉛鋳造が７８０ｏ〜８４０
ｑｏの温度範囲に規制するように、ロール表面と内部に
温度差を設けることにある。

この操作については急速加熱およびロール表面が８４０
ｏ〜９６０ｏｏの温度範囲における保持時間を短くし、
後の冷却を早くする方法による。次に、本発明に係る後
合ロ−ルの製造法について詳細に説明する。

本発明に係る複合ロールの製造法において、複合ロール
の外殻としては、通常使用されている材質、即ち、チル
ドロール材質、グレンロール材質、および、球状黒鉛鋳
鉄ロール材質等が使用される。

これは鋼の熱間圧延に対して、耐熱、耐摩耗性が要求さ
れるからである。そして、これらの何れかの材料を使用
して遠○鋳造により中空状に外殻を鋳造し、鋳造後中空
状の外殻に内殻を鋳造するのである。この内殻としては
、球状黒鉛鋳鉄を使用し、その成分と成分割合は、Ｃ３
．０〜３．７％、Ｓｉｌ．５〜２．５％、Ｍｎｏ．２〜
１．０％、Ｎｉ３％以下、Ｃｒｏ．４％以下、Ｍｏｌ％
以下、Ｍｇ０．０２〜０．１％残部不可避不純物および
Ｆｅよりなるもので、以下に具体的に説明する。

即ち、Ｃは強度と靭性向上のために必要な元素であるが
、Ｃ含有量が３．０％未満では黒鉛が少なくてセメンタ
ィトの多い組織となり鋳造上問題が発生し、靭性も劣り
、また、３．７％を越えて含有されると黒鉛化が急速に
進行し充分な強度が得られず脆弱になる。

よって、Ｃ含有量は３．０〜３．７％とする。Ｓｉは黒
鉛化に影響を与える元素であり、その含有量が１．５％
未満では黒鉛化が悪くセメンタィトの量が多くなって強
度が劣化し鋳造上の問題も生じ易く、また、２．５％を
越えて含有されるとマトリックスが脆弱となり靭性が劣
る。

よって、Ｓｉ含有量は１．５〜２．５％とする。Ｍｎは
Ｓと結合してＳの悪影響を阻止するが、その含有量が０
．２％未満ではその効果が少なく、かつ、低Ｍｎの溶湯
が得られ難く、また、Ｍｎは硬度を上昇させるが１．０
％を越えて含有されるとセメンタィトが多くなり、また
、マトリツククスも硬くなりすぎ脆弱となる。

よって、Ｍｎ含有量は０．２〜１．０％とする。Ｎｉは
材質を脆くしないで強靭化し硬度を上昇させる元素であ
るが、３％を越えて含有されると熱的に不安定なべーナ
ィトになり易いばかりか経済的ではない。

よって、Ｎｉは３％以下とする。Ｃｒはセメントタイト
の晶出を促進させる元素であり、０．４％を越えて含有
されるとセメントタイトが多くなり過ぎて鯛性が低下す
る。よって、Ｃｒ含有量は０．４％以下とする。Ｍｏは
Ｎｉと同様に材質を脆くしないで硬度を上昇させる元素
であるが、１．０％を越えて含有されてもそれ程効果は
なく、経済的でもない。

よって、Ｍｏ含有量は１％以下とする。Ｍｇは黒鉛を球
状化するための元素であるが、含有量が０．０２％未満
ではその効果が認められなく、また、０．１％を越えて
含有されると鋳造欠陥を発生し易くなる。

よって、Ｍｇ含有量は０．０２〜０．１％とする。この
ような成分と成分割合の内殻は、外殻と完全に溶着して
いるから外殻と内殻とは剥離することは全くないのであ
る。

本発明に係る複合ロールの製造法における熱処理につい
て説明する。

本発明に係る複合ロールの製造法においては、上記した
成分および成分割合の内殻と上記材質の外殻とよりなる
ロール形状素材を、その表面が槌ｏｏ〜９６０ｏｏの
温度に加熱した後、空冷または水冷して外殻に所望の耐
摩耗性、硬度を付与するとともに内殻の球状黒鉛鋳鉄を
７８００〜８４００Ｃの温度範囲に規制して、それに籾
性を付与するのである。

そして、この場合、外殻は８００ｑｏ以上でオーステナ
イト化し冷却時にパーライト或し、はべーナィトまたは
マルテンサィトに変態する。

このオーステナィトからの変態については、冷却速度、
合金成分によって変化し、各々ロールの使用目的に応じ
て決定する。また、上記熱処理後、歪取り暁銘を実施す
るのが一般的であるが、その歪取り暁鈍温度も基地に影
響を及ぼすためその選定も重要であることは勿論である
。そして、ロール表面温度を８４０ｏ〜９６０ｏｏと
するのは、８４０ｑｏ未満の温度では外殻に充分な硬度
、耐摩耗性を付与することができず、また、９６０００
を越える温度ではそれ以上の温度の必要がなく、内殻の
温度を８４０ｏ未満とするのが困難となるからである。

また、ロール内穀の球状黒鉛鋳鉄を７８０ｏ〜８４０℃
の温度範囲とすることについて第１図により説明すると
、ｃ３．３２％、Ｓｊｏ．９５％、Ｍｎｏ．斑％、Ｎｉ
３．２７％、Ｃｒｌ．１５％、Ｍｏｏ．２７％、ＰＯ．
０５８％、ＳＯ．０１５％残部Ｆｅよりなる外殻材を遠
心力鋳造により外殻が凝固してから、外殻中空部にＣ３
．４５％、Ｓｉ２．１６％、Ｍｎｏ．４１％、Ｎｉｏ．
８７、Ｃｒｏ．２０％、ＭＯＯ．１３％、ＰＯ．０４５
％、ＳＯ．０１０％、Ｍｇ０．０４８％残部Ｆｅよりな
る内殻材を鋳込んで完全に溶着させて冷却した。

この場合、外殻の厚さは４仇帆である。第１図に示す温
度に雌時間保持して後、内殻、外殻の境界から内殻部へ
３仇奴の位置でテストピースを採取した。抗張力はすべ
て５０〜５５【９／めであった。また、伸びは７８００
〜８４００○の温度範囲内においては２．６〜３％で
あり、７８０ｏ０未満や８４０ｑ０を越える温度では伸
びが２％以下となっている。このことから明らかなよう
に、７８００〜８４０ｏｏの温度範囲に加熱すること
によって内殻の靭性は極めて優れたものとなる。さらに
、球状黒鉛鋳鉄ロール材質（本発明に係る複合ロールの
製造法で用いられている含有成分と成分割合の範囲内）
は７８０ｏ〜８４０３○の温度に加熱し、冷却すれば基
地組織はフェライト、パーラィト２相混合組織となるも
のであり、即ち、この温度において基地は完全オーステ
ナィトではなく、フェライトとオーステナィト．が共存
するためであり、それからの冷却時においてオーステナ
イトがパーラィトに変態する。

このようにして得られた、フェライト、パーラィト２相
混合組織は、比較的硬度が高く強度に優れる一方伸びも
大きい。

これは、クラツクの進展過程においてフェライト部分が
進展を阻害するためである。そして、７８０ｑｏ未満の
温度では基地のパーライトの粒状化が起り硬度が低くな
り強度もやや低下する。

しかしながら伸びはフェライト、パーラィト２相組織の
ものよりも小さい。また、８４０００を越える温度では
基地は完全オーステナィトとなり後の冷却により性質が
さまり、全パーラィトとなる。この場合、硬度が高くな
り強度にも優れるが伸びが小さくなる。さらに、ロ−ル
の耐事故性にとっては伸びが重要であり、その伸びと加
熱温度との関係は第１図に示した通りである。さらに、
本発明に係る複合ロールの製造法においてロール表面と
内部との間に温度差をつけることは、急速加熱と保持時
間および冷却速度によって行なわれるが、特に重要なこ
とは昇温と保持との操作である。

例えば、４５０？のロール（外殻厚さ６仇舷）を７００
ｑｏに予熱した後表面温度で３００℃′Ｈｒの昇温速度
によって９００００まで加熱し１０分間保持した後、１
００ｏＣ／Ｈｒ〜２５００Ｃ／Ｈｒで冷却した場合には
、ロール表面から６仇肋の位置では最高温度は８２５ｑ
○となる。この場合、外殻材は一旦オーステナィトとな
り、後の冷却速度および合金成分量によって性質は変化
するが、その他加熱温度によっても変化する。

即ち、他の条件を同一とした場合でも高い温度に加熱す
れば高硬度となり、低い温度では低硬度となる。本発明
に係る複合ロールの製造法によれば、ロール付近と内部
では温度差があるため、外殻内であっても、表面に比較
して内部は低硬度となっているが、この程度では実際の
ロール使用上の問題とはならないのである。次に、本発
明に係る複合ロールの製造法の実施例を説明する。

実施例Ｃ３．２０％、Ｓｉｏ．２８％、Ｍｎｏ．２６％、Ｎｉ
３．２５％、Ｃｒｌ．２６％、Ｍｏｏ．２４％、ＰＯ．
０６７％、ＳＯ．０１０％、Ｆｅ残部よりなるチルドロ
ール材質の外殻を中空状に遠心力鋳造により鋳造し凝固
してから、Ｃ３．５１％、Ｓｉ２．２６％、Ｍｈｏ．４
７％、Ｎｉｌ．２５％、Ｃｒｏ．１７％、Ｍｏｏ．１５
％、ＰＯ．０４２％、ＳＯ．０１０％、Ｍ劉．０４２％
Ｆｅ残部よりなる球状黒鉛鋳鉄の内殻を鋳込んで完全に
外殻と溶着させる。

この時のロール寸法（胴部）は、３７００×８００そで
あり、外殻の厚さは４５肋である。このようにして作ら
れたロール形状素材を、７５０ｑｏに予熱し、３時間保
持した後、４０ぴＣ／Ｈｒの昇温速度で８８０℃まで加
熱し、５分間保持後６００℃以下に空中放冷し（冷却速
度１５０℃′Ｈｒ）、５５０００の温度に５時間保持し
て歪取りを行なった。この結果、腕表面硬度ショア硬さ
船〜７０、また、球状黒鉛鋳鉄の内殻の強度は斑．８ｋ
９／磯、伸びは２．９％であった。このロールを小型ア
ングル仕上スタンドで使用したが、折損事故のない耐摩
耗性の良好なものであった。以上説明したように、本発
明に係る複合ロールの製造法は上記の構成を有している
ものであるから、鋼の熱間圧延においてもロール胴部に
熱疲労によるクラックが発生した場合でも、そのクラッ
クが進展して折損事故の発生をなくする優れた級性を有
する内殻のロールを作ることができ、さらに、耐摩耗性
に優れた外殻を有している複合ロールを製造することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合ロールの製造法における熱処
理温度と伸びとの関係を示すグラフである。簾ｌ図

Claims

【特許請求の範囲】

１鋳鉄ロール材質を用いて遠心力鋳造によつて外殻を
中空状に鋳造し、鋳造された外殻が凝固後、外殻の中空
部にＣ０．３〜３．７％、Ｓｉ１．５〜２．５％、Ｍｎ
０．２〜１．０％、Ｎｉ３％以下、Ｃｒ０．４％以下、
Ｍｏ１％以下、Ｍｇ０．０２〜０．１％、残部不可避不
純物およびＦｅよりなる球状黒鉛鋳鉄を内殻として鋳込
んで完全に溶着させたロール形状素材を８４０°〜９６
０℃の温度に加熱してから空冷または水冷する熱処理に
おいて、ロール内殻の球状黒鉛鋳鉄の最高加熱温度を７
８０°〜８４０℃の温度範囲にすることを特徴とする複
合ロールの製造法。