JPH01225751A - 耐スポーリング性に優れた高負荷冷間圧延用ワークロールおよびその製造方法 - 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〉 本発明はビッカース硬さ（Ｈｖ）が８００以上の表面硬
さを有する冷間圧延用ワークロールおよびその製造方法
に関し、とくにスポーリング破損などの事故に対する耐
久性を高めようとするものである。

〈従来の技術〉 冷間圧延においては、近年変形抵抗の高い材料や、より
肉厚の薄いものを圧延することへの要望が強いため、ワ
ークロールへの負荷はますます増大する傾向にある。そ
のため、ロールの摩耗が著しくなり、ロールの交替頻度
が増し圧延能率などの低下を生じており、硬さを増加し
たり、あるいは炭化物量を増加したりして、耐摩耗性を
向上させる方法が利用されている。一方、ワークロール
にかかる負荷の増大は、ロールの損傷確率も上昇する傾
向にあり、ロールの耐事故性の向上も必要である。とこ
ろが硬さの増加、炭化物量の増加は、耐事故性を低下さ
せる傾向であり、耐事故性の向上が一層要望されていた
。

特公昭６１−２１３００号公報には２〜４％（重量％以
下同じ）　Ｃｒを含有し、かつＣを１〜２％、■を１〜
２％含有し、含有炭化物量を増加させることにより耐摩
耗性を増加させ、同時に耐クラツク性。

耐折損性を改善した大径のワークロールが開示されてい
る。また特開昭５７−４７８４９号公報には、０．４〜
３．０％Ｍｏ、　０．２〜２％Ｖを含む高Ｃｒ系冷延用
ワークロールが提案されている。これは硬さをＨｖ８０
０以下と制限し、合金炭化物量の増大により耐摩耗性を
向上させたものだが、硬さを低く抑えているため、圧延
時のロールのへこみの問題が懸念され、しかもＣ、Ｃｒ
、　Ｍｏ＋　　Ｖが高いため、鍛造性が悪く、製造コス
トも高かった。

〈発明が解決しようとする課題〉 これら従来の技術では、鍛造性が劣り、しかも高価な合
金元素を多量に含有しており、またＶ。

Ｍｏ、　Ｃｒ等の含有量を富め硬さを増加しているので
、靭性が劣り、ロール寿命が短く、特に耐スポーリング
性に問題を残していた。

本発明は高負荷圧延において、スポーリングなどの事故
発生の少ない、しかも耐摩耗性のすぐれたロールおよび
その製造方法を提供するものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は（１１重量％で、Ｃ：　０．８０〜１．００％
、Ｓｉ：０．１０〜０．６５％、　Ｍｎ　：　０．２０
〜１．６０％＋　Ｃｒ：　　４．Ｏ〜６．５％、　Ｎｉ
　：　０．１０〜０．７０％、　Ｍｏ　：　０．３０％
以下、■：Ｏ，ＸＯ％以下、Ｐ：０．２５％以下、　　
Ｓ　：　　０．０１０％以下、残部Ｆｅおよび不可避的
不純物からなり、表層部の硬度がビッカース硬度でｌｌ
ｖ　８００を超え、かつ残留オーステナイト量が、体積
率で５％以上有することを特徴とする耐スポーリング性
に優れた高負荷冷間圧延用ワークロールおよび（２）重
量％で、Ｃ：　０．８０〜１．００％、　Ｓｉ　：　０
．１０〜０．６５％、　Ｍｎ　：　０．２０〜１．６０
％、　Ｃｒ　：　４．０〜６．５％、　Ｎｉ　：　０．
１０〜０．１０％。

Ｍｏ　：　０．３０％以下、Ｖ：ｏ、ｔｏ％以下、Ｐｌ
、２５％以下、　　ｓ　：　　ｏ、ｏｔｏ％以下、残部
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鋼を所定の形状に鍛
造後、焼入焼戻処理をし、次いで誘導加熱により表層部
を９３０〜１０００℃の温度範囲に昇温しオーステナイ
ト化し、焼入れ処理後Ｏ〜−５０℃の温度範囲で゛サブ
ゼロ処理を施し、引続き１１０〜１５０’Ｃの温度範囲
で焼戻しすることを特徴とする耐スポーリング性に優れ
た高負荷冷間圧延用ワークロールの製造方法である。

く作　用〉 冷間圧延用ワークロールの耐事故性の指標として、転勤
疲労により導入されたクラックが起点となり大きなスポ
ーリングが生じることから、転勤疲労寿命が挙げられる
。転勤疲労寿命が長いことはロールの耐事故性を高める
ことになる。そこで、転勤疲労寿命をとくに高い面正に
おいて各種の要因をかえて検討した結果、残留オーステ
ナイト量と化学成分の適正な組合せにより転勤疲労寿命
が大きく変化することを発見した。

第１図には本発明の組成範囲の鋼およびＣｒが低い鋼の
転勤疲労試験結果と残留オーステナイト量の関係につい
て示したもので、本発明の範囲の鋼であれば、残留オー
ステナイトが５％以上（体積率）で転勤疲労寿命が著し
く長時間側となり、スポーリング発生まで長時間の負荷
に耐えうることが分かる。このように残留オーステナイ
トがロールの耐事故性に重要な要因であるが、とくに転
勤疲労寿命に及ぼす残留オーステナイトの効果は、化学
組成−により大きく変化し第１図かられかるように、Ｃ
ｒｆｉの低い場合には、残留オーステナイトの効果が顕
著でない。

硬さの高いロールでは、クランクが発生すると、直ちに
大きく損傷し、事故につながるので転勤疲労寿命を高め
ることが重要である。そのためには、安定な残留オース
テナイト量の確保が必要となるが、従来は硬さを確保す
るために残留オーステナイト量の減少をもっばらはかる
考え方であったが、本発明はこのように別の思想に基づ
くものである。

本発明のロールは表面硬さがビッカース硬度でＨｖ’　
８００以上に限定されるが、これは高負荷冷間圧延用ワ
ークロールとしての耐摩耗性の点およびへこみ発生の防
止の点から必要な硬度である。

つぎに、本発明の成分限定理由について述べる。

ｃ　：　ｏ、ｓｏ〜１．００％ 本成分系で、Ｃは一部基地中に固溶し、焼入性を向上さ
せる元素であり、Ｃｒ、　Ｍｏ＋　　ｖと炭化物を形成
し、耐摩耗性を向上させる。しかし、０．８０％未満で
は焼入性に対してその効果が少なく　、１．００％を超
えると巨大な共晶炭化物を晶出し、加工性を害するため
、Ｃは０．８０〜１．００％の範囲に制限される。

Ｓｉ　：　０．１０〜０．６５％ Ｓｉは、焼入性と焼戻軟化抵抗を高める効果や、マルテ
ンサイトの分解を遅滞する効果があるが、０．１％未満
ではその効果が少なく　、０．６５％を超えると脆化を
助長するため、０．１０〜０．６５％の範囲に制限され
る。

Ｍｎ　：　０．２０〜１．６０％ Ｍｎは焼入性を増加させかつオーステナイトを安定化さ
せる元素であるが、０．２％未満ではその効果が小さく
　、１’、６０％を超えると脆化を生ずるため、０．２
０〜１．６０％の範囲とした。

（：ｒ：　　４．０〜６．５％ Ｃｒは炭化物形成元素であり、炭化物はマトリックス中
に分散し耐摩耗性を向上させるとともに、一部は固溶し
てオーステナイトを安定化し、焼入性を増加させる。Ｃ
ｒ量の増加により、Ｃｒ炭化物量の増加をもたらし耐摩
耗性を向上させることが従来から知られている。本発明
ではさらに、４．０％以上添加し、Ｎｉ添加量との組合
せで熱処理を適正化することにより、安定な残留オース
テナイト量が増加し、転勤疲労特性が向上することを見
いだした。しかしＣｒ１ｌが６．５％を越えると炭化物
量の増加によりマトリックス中に固溶するＣ量が減少す
るため焼入性が阻害される。したがって、Ｃｒ量は４．
０〜６．５％の範囲とした。

旧１．１０〜０．７０％ Ｎｉは焼入性を増加させ、さらに残留オーステナイトを
安定に増加させる元素であり高負荷圧延ロールに必要な
元素である。０．１％未満では、その効果が少なく、０
．７％を越えると硬さ確保の効果は飽和し、経済的でな
いので０．１０〜０，７０％の範囲とした。

台ｏ　：　０．３０％以下 Ｍｏは焼入性１耐摩耗性を増加させる元素であるが、多
量の添加は熱間加工性を害することおよび経済性の観点
から０．３０％以下に制限される。

Ｖ：０．１０％以下 ■は炭化物形成元素であり、Ｃｒと同様に、マトリック
ス中に分散して耐摩耗性を向上させるが、０．１０％を
越えると研削性が劣化するため、０．１０％以下とした
。

Ｓ　：　　０．０１０％以下 Ｓは介在物量を増し疲労寿命を低下させるので、ｏ、ｏ
ｉｏ％以下に制限される。

Ｐ　：　　０．０２５％以下 ＰはＳと同様、有害元素で脆化を助長するため、その量
を減少させる必要があり、０．０２５％以下に制限され
る。

上記の化学成分の組成になる鋼塊は、鍛造後、−通常の
次の熱処理が施される。

まず、焼ならし、球状化焼ならし処理を行い、内質の均
一性を得る。さらに焼入れ焼戻し処理によりロール内部
の靭性を確保する。

その後、硬化に必要な表層領域のみ９３０〜１０００℃
の温度範囲に昇温しで表面焼入れを実施する。

この表面焼入れには誘導加熱を用いる。硬化領域すなわ
ち、ロール使用領域においては、硬くかつ耐事故性が良
好でなくてはならない。加熱温度が９３０℃未満では硬
さが低（、加熱温度が１０００℃を越えると残留オース
テナイトが多量に残存し、サブゼロ処理を施しても硬さ
が低い。

次のサブゼロ処理により不安定なオーステナイトを変態
させ、硬さの上界をはかる。一方安定な残留オーステナ
イト量を５％以上得ることが、耐事故性の向上に必要で
ある。

Ｃ：　０．９５％、　Ｓｉ　：　０．６０％、　Ｍｎ　
：　０．４０％＋Ｎｉ：０．１５％、　Ｃｒ：　　５．
０％、　Ｍｏ　：　０．３０％、Ｖ：０．０７％。

Ｐ　：　　０．０１２％、　　Ｓ　：　　０．００３％
の鋼について、その加熱温度と一３０″Ｃサブゼロ処理
、１２０”Ｃ焼戻しにより得られたロールの表面硬さと
の関係を第２図に示す。

焼入温度が９３０℃未満の温度では必要十分な硬さが得
られない、一方、１０００℃を超えると、残留オーステ
ナイト量の増加を招き、硬さの著しい低下を招くととも
に、オーステナイト粒径が粗大化となり、靭性が低下し
逆効果となる。そこで、焼入温度は９２５〜１０００℃
の範囲に制限される。また、サブゼロ処理温度の上限は
、Ｈｖ　８００を超える硬さを確保するため０℃とし、
第３図に示すように５％以上の残留オーステナイトを得
るためには一５０℃を下限とした。

〈実施例〉 第１表に示す組成の鋼を電気炉ついで取鍋精錬炉で溶製
し造塊した。これらの鋼塊は鍛造により直径６００　ｒ
ｔａのロール形状に成形された。次に１０００℃に加熱
焼入れし７００’Ｃで焼戻し処理した、各ロールに第２
表に示す熱処理を施し、熱処理後の製品について残留オ
ーステナイト、硬さ、転勤寿命比をそれぞれ調べた。そ
の結果を第２表に併せて示す、なお熱処理は誘導加熱に
より表層下２５ｍｍ程度まで焼入れ温度に加熱し、焼入
れは水中に焼入れた。

〈発明の効果〉 本発明によれば、比較的少ない合金添加により高負荷冷
間圧延時におけるロールの寿命の大幅な延長が期待でき
ロール原単位の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は転勤疲労寿命に及ぼす残留オーステナイ１３の
影響を示す測定図、第２図は焼入温度と硬さの関係を示
す測定図、第３図はサブゼロ処理温度と残留オーステナ
イｌ−ｆｆ１との関係を示すグラフである。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第１図 り（冒ｒＲ（％〕 第２図 九心渡（℃） 第３図 サブゼロ処理温度（℃）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ：０．８０〜１．００％、Ｓｉ：０
   ．１０〜０．６５％、Ｍｎ：０．２０〜１．６０％、Ｃ
   ｒ：４．０〜６．５％、Ｎｉ：０．１０〜０．７０％、
   Ｍｏ：０．３０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｐ：０．
   ２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅおよび不
   可避的不純物からなり、表層部の硬度がビッカース硬度
   でＨｖ８００を超え、かつ残留オーステナイト量が、体
   積率で５％以上有することを特徴とする耐スポーリング
   性に優れた高負荷冷間圧延用ワークロール。
2. （２）重量％で、Ｃ：０．８０〜１．００％、Ｓｉ：０
   ．１０〜０．６５％、Ｍｎ：０．２０〜１．６０％、Ｃ
   ｒ：４．０〜６．５％、Ｎｉ：０．１０〜０．７０％、
   Ｍｏ：０．３０％以下、Ｖ：０．１０％以下、Ｐ：０．
   ２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、残部Ｆｅおよび不
   可避的不純物からなる鋼を所定の形状に鍛造後、焼入焼
   戻処理をし、次いで誘導加熱により表層部を９３０〜１
   ０００℃の温度範囲に昇温しオーステナイト化し、焼入
   れ処理後０〜−５０℃の温度範囲でサブゼロ処理を施し
   、引続き１１０〜１５０℃の温度範囲で焼戻しすること
   を特徴とする耐スポーリング性に優れた高負荷冷間圧延
   用ワークロールの製造方法。