JPS61199035A - ネツク部の強籾な複合ロ−ルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はふツク部の強靭な複合ロールの製造方法に関す
る。

（従来の技術） 圧延用ロールは圧延材と接する胴表面部と胴芯部及びネ
ック部とで異なった性質が要求されるため、第３図の如
く圧延使用層に当る胴外殻１と、胴芯部２及びネック部
３とを異なる材質で形成した複合ロールとされる場合が
多い。前記胴外殻１に要求される性質としては、耐摩耗
性、耐タラ。

り性、耐肌荒性、耐焼付性等があり、これらの性質を満
足するものとしてはチルド材、グレン材、ダクタイル材
、アダマイト材、高クロム材等のロール材が例示できる
。一方、胴芯部２及びネ、り部３に要求される性質とし
て強靭性があり、ダクタイル鋳鉄、高級鋳鉄、黒鉛鋼等
が用いられている。

ところで近年ホットストリップミルでは、省エネルギー
とストリップの形状制御のために種々の圧延形式が開発
、採用されている。このような新方式に供される圧延用
ロールとしては、胴外殻には既述のごとく圧延使用層と
しての緒特性が要求されることは勿論であり、ネック部
は従来以上の強靭性が要求されるに至っている。

前記複合ロールの製造方法としては、通常第４図の如く
胴外殻１を遠心力鋳造した後、該胴外殻１を内部した遠
心力鋳造用金型４を起立させ、その上下部にネック部を
鋳造するための上型７及び下型６を設けて竪型鋳型９を
構成し、該鋳型９に胴芯部及びふツク部を形成する芯材
溶湯が鋳込まれる。前記上型７及び下型６は通常砂型等
の徐冷鋳型が用いられるが、ネック部の強靭性向上のた
めに、鋳型の一部又は全部に金型等の急冷鋳型が用いら
れる。尚、第４図中、５は砂型バンドであり、８はせき
鉢である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、急冷鋳型はネック部表面に鋳造クラック
を生じ易く、また胴芯部との凝固進行の関連からネック
部の内部に収縮孔を作り易い欠点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、急
冷鋳型を用いることなくネック部の強靭化を向上させる
手段を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 叙上の目的を達成するだめの本発明の特徴とすることろ
は、前記胴芯部及びネック部を重量％で、Ｃ，：３．Ｏ
〜３．８％　　Ｎｉ：０．７〜３．０％Ｓｉ　：　　１
．５〜２．５％　　Ｃｒ：　　０．１〜０．６％Ｍｎ　
：　　０．２〜１．０％　　Ｍｏ：　　０．１〜０．８
％Ｐ；０．叫〜０．２％　　Ｍｇ　：　０．０２〜０．
０８％Ｓ　：　０．０６　　％以下 残部実質的にＦｅで形成し、前記ネック部の一方又は両
方のみを８００〜９５０℃に加熱してオーステナイト化
した後、１５０〜５００°Ｃ／）ｌｒで冷却し、引きつ
づいて３５０〜６００℃で恒温保持して恒温変態させる
点にある。

（実施例） 本発明の通用対象となる複合ロールについて、その胴外
殻は従来から使用されている既述のチルド材、グレン材
等のロール材が通用されるが、胴芯部及びネック部を形
成する芯材としては、下記に示す特定化学組成のダクタ
イル鋳鉄材が使用される。単位は重量％である。

Ｃ：３．０〜３．８％　　Ｎｔ：０．７〜３．０％Ｓｉ
　：　　１．５〜２．５％　　Ｃｒ：　　ｏ、ｉ　〜０
．６％Ｍｎ　：　　０．２〜１．０％　　Ｍｏ：　　０
．１〜０．８％Ｐ：０．０１〜０．２％　　Ｍｇ　：　
０．０２〜０．０８％Ｓ：０．０６　　％以下　　残部
実質的にＦｅ以下、上記ダクタイル鋳鉄の成分限定理由
について説明する。

Ｃ，：ａ、Ｏ〜３．８％ Ｃ含有量が３．０％未満では黒鉛量が不十分となり、材
質のチル化が促進され強靭の低下が著しく、一方３．８
％を越えると黒鉛化が過剰となり脆弱となる。

５ｉ：ｔ、５〜２．５％ Ｓｉは黒鉛化を促進する元素であるが、１．５％未満で
は黒鉛化が十分進まずセメンタイトが過剰になる。一方
２．５％を越えると、黒鉛量が過剰となり強度劣化を招
来し、また後述する熱処理上強靭化に対してマイナスと
なる。つまりパーライト変態が生じやすくなるのである
。

Ｍｎ二〇、２〜１．０％ ＭｎはＳの有害性を押えるために有効であるが、０．２
％未満ではその効果が期待できない。また、Ｍｎはマト
リクスの高度を上げるのに有効であるが、多すぎると材
質が脆弱になり易いので、１％以下に押える。

Ｐ　：　　０．０１〜０．２％ Ｐは溶湯の流動性を良好にし、また耐摩耗性を付与させ
る。このため、０．０１％以上含有させる。

しかし、過剰な添加は材質を脆弱にするため０．２％以
下とする。

ｓ：ｏ、ｏｅ％以下 ＳはＭｇと結合してＭｇＳを形成し、黒鉛球状化の妨げ
となるため０．０６％以下とする。

Ｎｉ：０．７〜３．０％ Ｎｉは黒鉛化の促進とマトリクス硬度を向上させる作用
を有する。０．７％未満では、その効果が少なく、一方
３．０％を越えると、マトリクス基地がマルテンサイト
に成り易くなり好ましくない。

Ｃｒ　：　　０．１〜０．６％ Ｃｒは黒鉛化阻害元素であるが、マトリクス組織の微細
化または厚肉鋳物の組織均一化のために最低０．１％は
必要である。一方、０．６％を越えると黒鉛化が著しく
阻害され材質が脆弱になる。

Ｍｏ：０．１〜０．８％ ｉｏはマトリクス組織に固溶して、パーライト変態を遅
らせ、ベイナイト変態し易くさせるために０．１％は必
要であるが、０．８％を越えると黒鉛化が阻害され好ま
しくない。

Ｍｇ　：　　０．０２〜０．０８％ Ｍｇは黒鉛球状化のために含有させるものであるが、０
．０２％未満ではその効果が少な（球状化不良を来し、
一方０．０８％を越えると黒鉛化を阻害しまた鋳造欠陥
を発生し易くなる。

芯材を形成するダクタイル鋳鉄は以上の合金成分をほか
、残部実質的にＦｅで構成される。

叙上の複合ロールは、第４図において説明したように、
胴外殻４を遠心力鋳造した後、所定の竪型鋳型９を構成
し、芯材溶湯を鋳込み胴芯部及びネック部が鋳造一体化
される。

次に、叙上のようにして得られた複合ロールは、外殻材
質に従って適正に熱処理された後、ネック部のみをオー
ステンパー処理にかける。

すなわち、例えば第１図の如く、胴外殻部１及び胴芯部
２は大気中に露出させた状態とし、複合ロールのネック
部３のみを加熱炉１０に挿入する。

胴外殻部ｌは、回転ローラ１１上に載置し、該回転ロー
ラ１１によって複合ロールが回転され、その結果ネック
部３が加熱炉１０により均等に加熱されるのである。か
かる手段によれば、加熱炉１０も小型ですみ、省エネル
ギー的見地より優れ、更にネック部が極めて効率よく加
熱される。

前記加熱炉１０は、急速加熱が可能な構造とするのがよ
く、例えばネック部周面に指向した多数の加熱バーナー
がその内面に設けられた、いわゆるＤＨ炉を例示できる
。

尚、第１図では両ネック部３．３を加熱炉１０．１０に
挿入したものを示しているが、一方のネック部のみ強靭
化する場合はその側のネック部のみを加熱炉１０に挿入
すればよいことは勿論である。

ネック部３は加熱炉１０によって、第２図の熱処理線図
に沿ってオーステンパー処理される。すなわち、まず、
８００〜９５０℃に加熱されオーステナイト化される０
本発明に係る芯材成分系では、オーステナイト化を行う
には最低８（１０℃は必要であり、一方高温すぎると結
晶粒の粗大化、延いては熱処理後の強靭性劣化を招来す
るので９５０℃を上限とする。この温度範囲では保持時
間は０．５〜１０Ｈｒとなり生産面で実用範囲となる。

また、加熱については、急速加熱するのが好ましい。胴
芯部２乃至胴外殻ｌへ熱が伝導するのを可及的に防止で
きるからである。胴側へ熱が伝導すると、外殻材質の特
性に従って既に施された熱処理の効果を持つ外殻特性が
損なわれる危険性が出てくる。

尚、加熱するに際して、ロール全体を４００〜５００℃
に予熱しておくことが望ましい、その理由は、ネック部
のみを熱処理している時に、それ以外の部分との温度差
により熱応力割れが発生するのを防ぐためである。

オーステナイト化された後、後述する恒温保持温度（３
５０〜６００℃）まで１５０〜５００°Ｃ／ｌｌｒの冷
却速度で冷却する。恒温保持温度までマトリクス組織を
パーライト変態させないためには、光成分系では最低１
５０℃／Ｈｒは必要であり、また最高は５００℃／ｌｌ
ｒで十分でありそれ以上冷却速度を大きくしても組織上
の効果は同じであり無意味である。

かかる冷却速度は扇風機等による強制空冷や噴霧水冷に
より容易に得られる。

恒温保持温度を３５０〜６００°Ｃに設定したのは、３
５０℃未満ではマルテンサイト変態が生じる可能性があ
り、該変態が生じると強靭性が損なわれるからであり、
一方６００℃を越えると粗いパーライト変態が生じこれ
また強靭性が劣化するためである。かかる温度では、所
定の組織（ヘーナイト組織）を得るために通常１〜１０
　）１ｒ恒温保持される。

恒温変態処理後、複合ロールは空冷され所期のネック部
の強靭な複合ロールが得られる。而して、所期のロール
形状に加工され、最終製品となる。

次により具体的な実施例を比較例と共に掲げて説明する
。

＋１１　　胴外殻にグレン材を用い、胴芯部及びネック
部に第１表のダクタイル鋳鉄を用いて、下記寸法のホッ
トストリップミル仕上後段用ワークロールを第４図のよ
うにして鋳造した。ネック部を形成する上型、下型は共
に砂型とした。

胴径φ７７０１■×胴長１７５０ｍ１ ネック部径φ４５０龍、全長４３００龍第　　１　　表 （２）実施例、比較例を鋳造後、４２０℃Ｘ２５Ｈｒで
歪取り焼鈍し、更に実施例のものについては第１図の如
く、そのネック部のみを下記の熱処理条件でオーステン
パー処理をした。

オーステナイト化処理８８０℃Ｘ１ｌｌｒオーステナイ
ト域からの冷却速度２００℃／Ｈｒ恒温変態処理　　　
　４００℃Ｘ２Ｈｒ（３）得られたロールのネック部に
ついて回転曲げ疲労強度を調査した。試料採取位置（全
て、鋳造肌状態からの寸法）は下記の通りである。

上ネック・・・胴端から８００ｍｊ！　　深さ４０鶴で
軸方向に採取 下ネック・・・胴端から８００ｗｍ６　　深さ４０ｍｍ
で軸方向に採取 また、使用した試験装置は小野式回転曲げ疲れ試験機で
あり、テストピースは１０龍φ平滑試験片である。

その結果、Ｎ＝１０７レベルで 実施例：２５ｋｇ／ｗｍ２ 比較例：１８ｋｇ／關２ であった。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明方法によれば、複合ロールの
胴芯部及びネック部を特定組成のダクタイル鋳鉄で形成
し、強靭化を望むネック部のみを８００〜９５０℃に急
速加熱してオーステナイト化した後、１５０〜ｂ ３５０〜６００℃で恒温保持して恒温変態させるので、
ネック部の組織をマルテンサイトや粗いパーライトを生
じさせることなく、ベーナイト組織にすることができ、
ネック部を著しく強靭化でき、疲労強度を著しく向上さ
せることができる。また、複合ロールのネック部の鋳造
に際しても、徐冷鋳型を用いることができ、鋳造品質を
良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理手段を示す一部断面説明図
、第２図は本発明に係るオーステンパー熱処理線図、第
３図は複合ロールの構造を示す断面図、第４図は複合ロ
ールの製造手段を示す断面説明図である。 １・・・胴外殻、２・・・胴芯部、３・・・ネック部、
ＩＯ・・・加熱炉。 第７　図 処２　図 第３員 Ｒ４ＦＡ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧延使用層に当る胴外殻と、該胴外殻に溶着一体化
   された胴芯部と、該胴芯部の両側に一体的に形成された
   ネック部とからなる複合ロールに対し、前記胴芯部及び
   ネック部を重量％でＣ：３．０〜３．８％　Ｎｉ：０．
   ７〜３．０％　Ｓｉ：１．５〜２．５％　Ｃｒ：０．１
   〜０．６％　Ｍｎ：０．２〜１．０％　Ｍｏ：０．１〜
   ０．８％　Ｐ：０．０１〜０．２％　Ｍｇ：０．０２〜
   ０．０８％　Ｓ：０．０６％以下　残部実質的にＦｅで
   形成し、前記ネック部の一方又は両方のみを８００〜９
   ５０℃に加熱してオーステナイト化した後、１５０〜５
   ００℃／Ｈｒで冷却し、引きつづいて３５０〜６００℃
   で恒温保持して恒温変態させることを特徴とするネック
   部の強靭な複合ロールの製造方法。