JPS59178111A - Ｈ型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ル及びその製造法 - 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】 本発明は、主としてＨ型鋼の圧延分野に使用されている
複合スリーブロールについて、より高性能を有する新し
い種類のロール及びその好適外製造法の提供に関する。

■（型鋼の圧延に際しては、生産性１品質確保の面から
ユニバーサルミルの使用が一般的釦なっているが、この
ユニバーサルミルで使用されるロール、スなワチ水平ロ
ール、竪ロール、エツジヤロールは、その殆んどがス１
）−ブ方式と々つている０スリーブロールの鋳造に当っ
ては、材質向上の要求まだ鋳造歩留り向上の点から、一
般に第１図に示される方法が採用されている。すなわち
、先ず外殻を遠心力鋳造し、それが未凝固時乃至凝固完
了後に内殻を遠心力鋳造し、両者を溶着せしめる方法で
ある。

この場合、内殻材質はロールを補強するものであるため
、特に強靭性に留意する必要がある。一方外殻材質は圧
延材と接し、耐摩耗性、耐肌荒性等の圧延成績と直接に
結びつくため、外殻材質の改良は最も重要である。特に
水平ロールの場合、Ｈ型鋼のフランジ部との摺動摩耗が
激しく、一般に熱間圧延で要求される特性（耐クラツク
性。耐焼付性、耐肌荒性、耐摩耗性）のうち、特に耐摩
耗性が重要である。また竪ロール、エツジヤロールにつ
いても、最近の圧延電数の増大に伴い、より耐摩耗性向
上の要求が強まっている。

従来この種外殻材質としては、’Ｅ（８５５〜６５のア
ダマイト材質が用いられているが、耐焼付性、耐肌荒性
の面で問題があり、捷た硬度をＨｓ　６５以上とするこ
とも、製造技術上また使用時の事故の問題から難しい。

捷た。外殻、内殻の溶着についても、ロール使用時の事
故を防止するために健全々ものとする必要があり、複合
化技術についても重要な問題とされている。

このような従来技術背景に基いて、本発明は従来ロール
よりも耐摩耗性に優れ、かつ充分な耐事イ 散性を備えだこの種複合スリーブロールを新たに創出し
たものであり、併せてその好適な製造法をも提供するも
のである。

すなわち、本発明は下記に詳述するところの高クロム材
質の外殻と球状黒鉛鋼材質の内殻とを溶着一体化せしめ
てなる外殻硬度Ｅ（９６５〜８０を有する新規複合スリ
ーブロールを提供するものであり。

同時に遠心力鋳造を利用したその製造法を提供するもの
である。

本発明のＨ型鋼圧延用複合スリーブロールをその外内殻
材質についてから以下に詳述する。まず外殻材質につい
ては硬度Ｈ８６５〜８０を有する高クロム材質からなり
、その各成分範囲（ｗｔ％で表示）及び限定球出は次の
ように説明される。

Ｃは（Ｆｅ　−Ｏｒ　）、Ｃ，型炭化物を安定にする範
囲内でＣｒとバランスをとりつつ目的のカーバイト量に
より決定されるべきである７５；、　２．０％未満では
炭化物の量が少々く耐摩耗性が不足し、一方３．２％を
越えて含有されると炭化物の量が多くなり過ぎて機械的
強度特に靭性の点での劣化が著しい。

依って、Ｃは２．０〜３．２％と規定する。

Ｓｉは溶湯の脱酸のために必要であり、０．５％未満で
はその効果がなく９反面１．５％を越えて含有されると
機械的性質の劣化をきだし、またＡｒ、変態点を下げ硬
度が得られ難く々る。依って、Ｓｉ含有量は０．５〜１
．５％の範囲とする。

ＭｎはＳｉの脱酸の補助としてその含有量は少なくとも
０，５％以上必要であり、０．５％未満では脱酸の効果
がない。しかし１．５％を越えて含有されると機械的性
質特に靭性の点で劣化が著しくなる。

依ってＭｎ含有量も０．５〜１．５％の範囲とする。

Ｐは特にロール材質において少なければ少ない程望捷し
い元素であり、材質を脆くする点からも０．１％以下と
する。

ＳばＰと同様にロール材質を脆くするため、少なければ
少ない程望せしく、その含有＃は０．１％以下とする。

Ｎｉは焼入性を向上し＠極内に硬度調整するために含有
するもので、０．８％未満ではその効果が々〈、他方２
．５％を越えて含有されると残留オーステナイトが増加
して硬度が上がり難くなる。依って、大発明では目標硬
度Ｈｓ　６５〜８０を得るために、ｉｑｉ含有量は０．
８〜２．５％の範囲とする。

Ｏｒは強靭性と耐摩耗性を向上させるためのものである
が、その含有量が１０％未満ではＭ、Ｃ型の炭化物が多
く晶出し１強靭性及び・炭化物の微細均一化が得られず
、まだ２５％を越えて含有されると。

Ｍ、、Ｃ，型の炭化物量が増加する。この炭化物はＭ、
Ｃ。

型炭化物に比べて硬度が低く、充分な耐摩耗性が得られ
々い。大発明ではＭ、Ｃ，型炭化物の生じる範囲として
、前記Ｃ含有量の規定範囲とバランスして、Ｏｒ含有量
を１０〜２５％の範囲に規定する。

ＭＯは焼入焼戻し抵抗を高めると同時に炭化物中に入り
、炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟化抵抗を促進する
のに有効であり、その含有量が０．５％未満ではこのよ
うな効果が少なく１寸だ２．０％を越えて含有されると
基地中に残留オーステナイトが安定化し、却って硬度低
下を来たす。依ってＭＯＣ含有量０．５〜２．０％の範
囲とする。

外殻材質は上記成分の他に、外殻基地組織を強靭化する
目的でＮｂ、■が含有される。

Ｎｌ）は鋳造組織の微細化に効果があす、Ｎｂが含有さ
れることにより析出硬化が促進されて耐摩耗性が向上し
、特に目標硬度Ｈ８６５〜８０の範囲ではＮ’ｂ含有量
が１．０９６未満でこの効果があり、１．０％を越える
とこの効果は飽和すると共にコスト高となる。

依って、Ｎｂの含有量は１．０％以下とする。

■けＮｂと同様の目的で含有されるもので、特に目標硬
度Ｈ８６５〜８０の範囲で１ｄ■含有量は１．０％未満
でよ＜、１．Ｏ％を越えて含有されると■炭化物が多く
な沙、靭性の点で劣化する。依って、■の含有量は１．
０％以下とする。

外殻材質は、以上の各成分を含み残部が実質的にＦｅか
ら構成される。

以上外殻材質の説明においては、各成分を主としてその
目標硬度Ｔ（３６５〜８０と関連して説明しているが、
これは次のような理由に基づく。一般にＨ型鋼圧延ロー
ルにおいては、側壁とＨ型鋼フランジ部との摩耗特性、
側壁部の肌荒れ、耐クラック性、フランジ欠損等の抵抗
性が要求され、ロールの耐摩耗性は硬度との相関が強く
、硬度Ｈｓ　６５未満では耐肌荒性、耐摩耗性が急激に
低下する。

しかし乍ら、一方では異常圧延におけるロールの局部的
発熱に対する耐事故性、耐クランク性の抵抗性捷だ大き
な圧延負荷に対するフランジ欠損等の抵抗性は、硬度Ｈ
８８’Ｏを境にして急激に劣化す０る傾向にある。従っ
て、優れだ耐肌荒性、ｍｉ耗性、耐４１故性、耐クラツ
ク性を硲保するためには。

高クロム材質の場合、硬度Ｈ９６５〜８ｏの範囲が適し
ているのである。

次にロール内殻材質について説明すると、この内殻はい
わゆる球状黒鉛鋼材質からなり、その各成分範囲及び限
定理由は次のように説明される。

なお内殻材質は鐙迫時に外殻の内面一部が洗われて溶着
するため、この洗われ量を考慮して内殻鋳込み時におけ
る溶湯成分を決定する必要がある。

Ｃは黒鉛鋼材質の場合、基地中に溶は込み１才だグラフ
ァイトとなる。（場合によっては、一部共晶セメンタイ
トとなる）Ｃ含有量が１．０％未満では、溶解、鋳造湿
度が高くなりコストアッ゛プとなる。一方２．０％を超
えると、グラファイトが球状でなくなる傾向にあり、強
靭性が劣化する。依って、Ｃけ１．０〜２．０１％と規
定する。

Ｓｉはグラファイト晶出と密接な関係があり、０．６％
未満ではグラファイトを晶出させることは殆んど困難で
ある。しかし、３，０％を超えるとフェライト中に溶は
込んだＳｉが材質の強靭性を劣化させる傾向が顕著とな
る。依って、ｓ１含有量は。、６〜３．０％の範囲とす
る。なお、一般にＳｉは黒鉛化を助長するためにゾを送
直前にＣａＳ　ｉ等で接種することが好結果をもたらす
ことが知られており、本発明においてもその槽重に際し
てはこの技術を応用して、鋳込直前にＣａＳｉをＳｊ−
分として０．１〜１．０％添加することができる。この
場合、０．１％未満では上記黒鉛化の効果が少なく、一
方１．０％を超えてはその効果が、飽和し経済的で々い
。なお接種による場合でも、上記Ｓｊ−成分範囲けＣａ
５ｊ−等の添加後の含有量で規制する。

ＭｎはＳと結合してＭｎＳとしてＳの悪影響を除く作用
を果すが、０．２％未満ではその効果が得られず、一方
１．○％を超えると材質の強靭性劣化が著しくなるだめ
、その含有量を０．２〜１．０％の範囲とする。

Ｐけ溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め低い程２１しく、０．１％以下とする。

ＳはＰと同様に材質を脆弱にするためその含有量は低い
程良く、０．１％以下とする。なおＣａ５ｊ−の添加を
行う場合では、Ｃａによって脱硫されるため１（ｉは材
質の変態を遅らせ強靭化に有効であるが。

０．１％以上１．０％以下で必要十分である。なお０．
１％未満では上記効果は不足するが、一般に溶解原材料
としてロール故銑を使用する関係上、実際上Ｎｊ−含有
量０．１％未満の材質を得ることは難しい。

Ｃｒは外殻が高クロム材質であるので、外内殻の溶着一
体化に伴いある程度内殻へのＯｒの混入は避けられず、
この点特に内殻溶湯成分の決定に注意する必要がある。

これは外殻成分、内殻成分、鋳造条件によって変化する
が、内殻材のＣｒ含有量は鋳込時に比較して０．２〜１
．０％増加する。製品としての内殻のＣｒ含有量は０．
３〜２．０％の範囲が適当である。すなわち、　Ｃｒは
材質の強靭化に効果があるが、０．３％未満ではその効
果がなく、一方、２．０％を超えるとグラファイトが晶
出し難くなるため強靭性に却って劣化を来だすためであ
る。また一方では、この内殻材質のＣｒ含有量を所定の
範囲に規制するためには、上記外殻からのＣｒ含有量を
勘案して、鋳込時の内殻溶湯についてはそのＣｒ含有旦
を０．１〜１．０％の範囲に規定する必要がある。

ＭＯはＮｊ−と同様に強靭性確保の点で重要な元素であ
るが、０．１％未満ではその効果がなく、反面１・０％
を超えると硬くなって却って脆弱と々るだめ。

ＭＯＣ含有量０．１〜１．０％の範囲とする。

内殻材質は上記成分を各車量％含み、基本的には残部が
外殻から不可避的に混入したＮｌ）、■及び実質的にＦ
ｅより構成されるが、その他上記以外の成分で１．必要
に応じては脱酸剤として次のＴｌ、Ａｌ。

ｚｒを単独又は複合して添加含有せしめることができる
。すなわち、上記内殻材質はＣ含有量が１．○−２，０
％の範囲内であるだめ、　Ｔｉ　、　Ａ４　、Ｚｒの１
種又は２種以上を合計重量％で０．１％未満添加し脱酸
することにより、より材質的に健全で巣のないロールが
得られるのである。なお上記添加含有量の上限について
は、上記元素はいずれも強方な脱酸剤であるため、これ
らが単独又は複合して０．１％以上含寸れると、溶湯が
過酸化の状態になり、かつ溶湯の流動性を低下するため
である。

大発明に係るＨ型鋼圧延用複合スリーブロールは以上に
述べた構成を有するものであるが、このロールの遠心力
鋳造法による製造法を第１図の例について説明する。

すなわち、遠心力鋳造機の回転ローラｉ５１　ｉ５）上
に内面両端部に砂型または耐熱レンガからなるスリーブ
［２＋　＋２１を固定した回転金型Ｆｌ）を設置し、金
型＋１＋の回転状態でその中に溶湯取鍋（６）から鋳込
側（７）等を介して、まず外殻（３）を形成すべき溶湯
を鋳込みしかる後外殻（３）の内面が一部又は全体が未
凝固の間に内殻（４）を形成すべき溶湯を鋳込む。しこ
うして、この両者す々わち外殻（３）と内殻（４）とを
冶金学的に完全に結合させて一体のロールとするのであ
る。

なお図例の鋳造方案は回転軸が水平である場合を例示し
ているが、これは勿論回転軸を傾斜状態に改変して鋳造
することを妨げるものではない。

また内殻（４）を鋳込む際においては、その鋳込側を　
　。

外殻（３）の場合と変えて反対側から鋳込むことができ
、斯くすれば外殻厚さを均一に確保する上で効集的であ
る。

次に大発明の実施例、比較例及び従来例を掲げて説明す
る。

■　第１表は、大発明の実施例１〜３、比較例１２及び
従来例の溶湯化学組成を示す。斯る溶湯を用いて、第２
表に示す製造条件で、第１図に示す遠心力鋳会法により
、外殻と内殻とが溶着一体化したロール素材を仏込み、
凝固完了後。

第２表に示す寸法の複合スリーブロール（幅２３０悶）
を採取した。

第２表 ■　第３表は、得られた製品の外殻の肉厚中央部におけ
る機械的性質を示す。

壕だ、製品の外殻を化学分析した結果、各外殻の製品化
学組成（於、外殻肉厚中央部）は。

溶湯化学組成と略同−であった。捷だ、実施例１につい
ての内殻の製品化学組成（於、内殻肉厚中央部）は下記
の通りであった（単位：ｗｔ％）記 Ｃ：　１．５２％　　　Ｓ　：０．０１０％Ｓｉ−：　
１．８８％　　　Ｎｉ：　０．５３％Ｍｎ　：　　Ｑ、
５１　％　　　　Ｏｒ　＋　　０．６８　％Ｐ　　：　
　０．０１５　％　　　　ＭＯ：　　０．３０　％残Ｓ
＝不可避的に混入したＮｌ）　、　Ｖ及び実質的にＦｅ 第　　３　　表 尚、実施例１のロール表面硬度はＨｓ　６９であった。

■評価 第３表より、大発明の実施例１〜３は、従来例に対して
、外殻の硬度の向上が著しく、シかも所期の値を満足し
ている。寸だ、比較例と比較しても、靭性の向上が顕著
である。

大発明は以上に詳細に説明した通りであって。

大発明に係るＨ短調圧延用複合スリーブロールにおいて
は、その外殻を特定化学組成の高クロム材質で形成し、
その内殻を特定化学組成の黒鉛鋼材質で形成し、両者を
溶着一体化せしめているため。

外殻は主として（Ｆｅ−Ｃｒ）７ＣＩ型の炭化物が多量
に存在することにより、所期目標とする外殻硬度Ｈｓ６
５〜８０を確実に達成することができ、更に、組織自体
がｔｑｂ　、　ｖにより強靭化され、こｈＫよって耐摩
耗性に優れ、実際圧延上の偏摩耗の低絨にも著しく寄与
するものとなり、他方内殻は強靭性に優れ、折損事故に
対する抵抗性に優れるものとなり、これら外内殻のもつ
優れた特性の相乗作用によって、大ロールは従来品に比
較すると、その圧延成績並びにロール寿命において著し
い改善効果をもたらし、特にＨ型鋼圧延の分野では極め
て有用Ａものとなり得る。

寸だ遠心力鋳造による大発明の製造法に従えば、外殻に
続き内殻も遠心力鋳造によって形成するようにしている
ため、外殻と内殻との混合が少なく。

しかも特に内殻溶湯のＣｒ量については予め外殻からの
混入量を見込んで低い含有量に規制しているため、内殻
材質が高Ｏｒ化して強靭性に劣化を来たすこと−ｉ＜、
−ｔたその溶着性の面でも良好な結果が得られ、所期目
的複合スリルブロールを得るための技術手段として特に
有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は大発明の製造法１例を表わす概略断面図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量％で、　Ｃ：　２．０〜３．２％Ｓｉ二０．５
   〜１．５％ Ｍｎ　：　０．４５〜１．５％ Ｐ　：　０．１．％以下 Ｓ　：　０．１％以下 Ｎｉ　：　０．８〜２．５％ Ｃｒ　：　］、○〜２５％ ＭＯ：　０．５〜２．０％ Ｎｌ）　：　１．０％以下 Ｖ　：　１．０％以下 残部実質的にＦｅから々る高クロム材質の外殻と、重化
   ％で、Ｃ：　］、、Ｏ〜２．０％ Ｓｌ　：　０．６〜３．０％ Ｍｎ　　：　　０．２〜１．０　　％ Ｐ　：　０．１％以下 Ｓ　：　０．１％以下 Ｎｉ　　：　　Ｏ，：Ｌ　〜１．ｏ　％Ｃｒ　　：　　
   ０．３〜２．Ｑ％ ＭＯ：　　０．１　〜１０　　％ 残部が外殻から不可避的に混入したＮｂ　、　Ｖ及び実
   質的ＫＦｅからなる球状黒鉛鋼材質の内殻とを溶着一体
   化せしめてなり、かつ前記外殻硬度がＨＢ　６５〜８０
   を有することを特徴とするＨ型鋼圧延用複合スリーブロ
   ール。 ２　遠心力鋳造法により、重量％で、 Ｃ：　２．０〜３．２％ ｓｉ：　０．５〜１．５％ Ｍｎ　：　０．５〜１．５　％ Ｐ　：　０．１％以下 Ｓ　：　０．１％以下 Ｎｉ：　Ｏ，ａ〜２．５％ Ｃｒ　：　１０〜２５９６ １〜’＋Ｏ：　Ｑ、５〜２．０％ Ｎｂ　：　１．０％以下 Ｖ：：ｔ、Ｏ％以下 残部実質的にＦｅからなる高クロム材質の外殻溶湯を鋳
   込んだ後、その内面が一部又は全部未凝固の間に１重量
   ％で、 Ｃ：　１．０〜２．０％ Ｓｉ：　０．６〜３．０％ １ｖｌｎ　：　０．２〜１．０％ Ｐ　：　０．１％以下 Ｓ　：　０．１％以下 Ｎｉ　：　０．１〜１．０％ Ｃｒ　：　０．１〜１．０％ ＭＯ：　０．１〜１．０％ 残部実質的にＦｅからなる球状黒鉛鋼材質の内殻溶湯を
   祷込み、外内殻を溶着一体化せしめることを特徴とする
   Ｈ型鋼圧延用複合スリーフ゛ロールの製造法。