JPS5924568A - Ｈ型鋼圧延用ロ−ル - 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】 大発明はＨ型鋼の圧延に用いられるロールの改良に関す
る。

Ｈ型鋼（１）の圧延に際しては、生産性向上１品質？＋
ｆｆ１．保の面から第１図に示すよう々ユニバーザルミ
ルを使用するのが一般的である。このユニバーサルミル
を構成するロールのうちその水平ロール（スリーブ）（
２）は、第１図に示すように、アーバー（３）に焼ばめ
て組立られるため、圧延時の熱心ソバ圧延荷重による応
力またロールに内在する残留応力の他に、焼ばめによる
応力が発生し焼ばめ面からの割損事故の例が多い。一方
竪ロール（４）については、第２図に示すように、ベア
リングが挿入される空洞（５）を有していると共に％該
空洞（５）のすぐ外側に図例の如き貝通形式（あるいは
盲孔の１１１（ネジ形式）のベアリング固定用孔（５）
ｌを有しているため、このベアリング固定用孔（５）１
の緑Ｉｆ＜で圧延時の熱応力、圧延荷重による応力およ
び残留応力が集中し、割損事故の発生率が高い。

そζで従来から、この種圧延用ロールについては、その
使用層（外層）と内層とに分けて、残留応力の低減と内
層の強靭化の対策がとられている。

しかし乍ら、残留応力除去のための熱処理を施すと、外
層の耐摩耗性を劣化させる場合もあり限度がある。また
従来その内層に適合する材質として。

ダクタイル鋳鉄、マレアプル鋳鉄、黒鉛鋼が一般に知ら
れており、このうちでは黒鉛鋼が最も良好な特性を示す
が、この場合でも圧延条件の厳しい場合では割損事故を
発生している。

このような問題に鑑み、大発明は第１図に示すＨ型鋼圧
延用ロール（水平ロール（２１，ｉロール（４１）につ
いて、従来よりも耐割損性を改善し、がっ耐摩耗性に優
れるロールを提供するものである。すなわち、木発り１
はＨ型鋼圧延用ロールと、して、各々下記に詳述する材
質からなる外層と内層とを溶着一体化せしめてなる新規
な複合構造のものを提供するものである。

以下大発明のロールを構成する外内層側室について説明
する。

〔外層〕

外層は圧延材と直接接触するため、耐摩耗性、耐焼付性
、耐肌荒性が必要であわ、寸だ残留応力を大きくしない
ことにも留意すべきである。しかして外層相貫には、パ
ーライトを主体とする基地　−組織を有するところの次
の如き成分組成のいわゆる高Ｃ％アダマイト側室が適合
している。すなわち外層は、０１．８〜２．８、Ｓｉ　
０．２〜１．２、Ｍｎ　０．４〜１．５、ｐｏ、ｉ以下
、８０．１以下、Ｎｉ　Ｏ，５〜２．２　、　Ｏｒ　０
．５〜２．０゜Ｍｏ　０．５〜２．０を各重量％含み、
残部１ｐｅおよび不純物からなり、硬度Ｈｓ　５５〜７
２を有することを特徴としている。以下に上記成分範囲
等の限定理由を列記する。

Ｃ１，８〜２．８％ 外層はＣ含有員によって共晶セメンタイト（以下単にセ
メンタイトという）の量が゛決まり、材質の耐摩耗性、
耐クラツク性がほぼ決定される。ＣｌＢ％未満ではセメ
ンタイト量が少なく、目的とする耐摩耗性が発揮できな
い。一方２．８９６を超えて含まれるとセメンタイト量
が多くなり過ぎて、耐ヒートクラツク性が劣化し、また
欠は落ち摩耗を発生して好成績が期待できないためであ
る。

Ｓｉ　　Ｏ，２〜１．２％ Ｓｌは脱酸効果があるため含有さ九る。０．２９１）未
満ではその効果が期待できず、一方１．２％を超えると
フェライト中に溶は込んだＳｌが材質の強靭性を劣化す
る傾向が顕著となり問題となるだめである。

Ｍｎ　０．４〜１．５％ ＭｎはＳの書を除き、硬度、耐摩耗性を増す効果がある
が、０．４％未満ではその効果が少なく、一方１．５９
６を超えると材質が脆くなるためである。

Ｐ　Ｏ，１％以下 Ｐは溶湯の流動性を増し、耐摩耗性、耐焼伺性を向上す
るが、材質を脆くするため少ない程良く、０．１％以下
とする。

Ｓ　ｏ、ｉ　９６以下 ＳもＰと同様に材質を脆くするため０．１％以下とする
。

Ｎｉ　Ｏ，５〜２．２％ 旧は材質のＡ１変態においてパーライト変態を長時間側
に移行し、基地を硬いパーライト卦よびベーナイトとし
て硬度、耐摩耗性の向上に寄与する。

しかしてこの効果を得るためには、０．５％以上の含有
が必要である。しかし２．２％を超えて含オれると。

パーライト変態、ベーナイト変な―が遅延され過ぎてマ
ルテンサイトが出易くなり、耐肌荒性、残留応力の面で
問題を生じるためである。

Ｃｒ　Ｏ，５〜２．０％ Ｏｒはセメンタイトの安定化と基地の耐摩耗性向上に効
果があり、この目的から０．５％以上必要である。しか
し乍ら、２．０９６を超えて含まれるとセメンタイトが
ネット状になり易く、まだ鋳造割れを発生し易くなるだ
め、２．０９６をその上限とする。

Ｍｏ　０．５〜２．０％ ＭｏにはＮ１と同様の作用があり、硬度、耐摩耗性、強
靭性の向上のだめに０．５％以上必要である。しかし２
，０％を超えると、硬くなり過ぎて却って脆くな）、ま
た経済的な面からも不利となるためである。

外層相貫は基本的には以上の成分を含み、残部Ｆθ訃よ
び不純物からなる。なお外層相貫には必要に応じ　１ｉ
′１ｅに代えて次のような元素を各適月含有することが
できる。

’ｒｉ、ｊ’Ｊ、Ｚｒの一種又は二種以上上記外層桐質
は遠心力鋳βにより鋳造すると、ガスによる鋳造欠陥を
発生し易い。そこで、脱酸脱窒剤としてＴｉ、ＡＪ又は
Ｚｒを単独もしくは複合添加すると、その健全性が高め
られる。なおこれらは余り多く添加されると、溶湯の流
動性を阻害するだめ、合計量で０．１重量％以下に抑え
られる。

Ｎｂ、　Ｖの一種又は二種 Ｎｂ及び■け共に鋳造組織の微細化に効果があり。

また硬いカーバイドを生成して耐摩耗性の向上に寄与す
る。そのためＮｂと■を単独又は複合して含有させれば
、より圧延成績の向」二を計ることが可能である。しか
し乍ら、上記効果も１．０９６を超えると飽和するため
、各々１．０重：Ｉｉｉ％をその上限とする。

硬度　Ｉ（８５５〜　７２ 外７ＦＩは耐摩耗の面から、　Ｈ［！５５以」二の硬度
を有することが必要である。すなわち、Ｈ８５５未満で
は＃摩耗性の面で充分で在く、寸た圧縮強度も低くなる
だめ、高圧延荷重による圧縮破壊を発生するためである
。一方Ｈ８７２を超える場合については、そのマルテン
ザイト析出量を多くしなければならず、その場合には塑
性流動に上り耐肌荒性は劣化し、また残留応力は不可Ａ
ｌｌ　Ｋ　ＪＶＩ大される問題を来たす。」二記の大発
明に係る外層桐質では、後述する適当な熱処即を施すこ
とにより、この所期目標とする硬度範囲の″ものが得ら
れる。

〔内層〕

内層は強靭性特に疲労強度を大きくする必要がある。し
かして大発明でＣ１０、内層ｔ＝ｘ　Ｃ１，２〜１．８
、Ｓ１１．０〜２．２、Ｍｎ　０．２〜１．０、Ｐｏ、
１以下、Ｓ　Ｑ、１以下、Ｎｉ　１．２〜２．４　、　
Ｏｒ　０．１〜１．ＯｌＭ　ｏ　０．３〜１．０を各ｇ
＋’、　Ｊｅｔ％含み、残部Ｆｅおよび不純物からなり
、硬度）−Ｉｑ４５〜５５を有することを特徴としてい
る。以下に上記成分範囲等の限定理由を列記する。

Ｃ１，２〜１，８％ 内１１・１は黒鋭）を晶出させることによってセメンタ
イトの晶出を抑え、強靭性を付与することを特徴とする
いわゆる黒鉛鋼からなる。木相貫ではＣ含有量が低い程
強靭性に優れているが、反面鋳造性が悪くなり、また外
層材質とのＣ含有量の差が大きくなるとその境界部に巣
状欠陥を発生し易くなる。寸た一方Ｃ含有月が高過ぎる
と黒鉛形状が片状となり、所望の強靭性が発揮できなく
なる。そこで、とれらの問題を惹起せず所望の強靭性を
発揮する）１６Σ囲として、Ｃ１，２〜１．８９６に限
定する。

Ｓｔ　　１．０〜２．２％ ５１ｉｉ黒鉛の晶出を促進する元素であり、１．０％未
満でＶｉ黒鉛量が少なく強靭性に不足し、一方２．２％
を超えると、黒鉛聞の面では問題ないが、フェライト中
に固溶したｓｉが基地を脆くし問題となるためである。

Ｍｎ　０．２〜１．０　％ ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去するのに有効であ
る。しかしてＭｎ　Ｏ，２９り未満ではその効果がなく
、一方１．０９６を超えると梢貿の強靭性を劣化するだ
めである。

９００１％以下 Ｐ　ｌ′Ｊ：溶湯の流動性を高めるが、イア１質を脆く
するだめ０．１％以下とする。

Ｓ　Ｏ，１％以下 ＳもＰと同様に（」質を脆弱にするだめ０．１９６以下
とする。

Ｎｉ　１，２〜２．４％ 旧は相貫の焼入れ性を増すので、強靭性特に疲労強度の
向」二に効果が大きい。木材質で（」、特に疲労強度が
必要とされるだめ、その所望の疲労強度を確保すべく　
’Ｎｉ　１．２％以上を含有せしめる。ただし２．４％
を超えると、マルテンーリーイトが生成し易くなり、靭
性の面で劣化するだめ２４％以下とする。

Ｏｒ　０．１〜１．０９１ｙ Ｃｒは強靭イビ゛とセメンタイトの安定に有効であり、
強靭性を確保するため０．１％以上含有させるが、１．
０％を超えると黒鉛が殆んど晶出せず、却って強靭性を
劣化するため１０％以下とする。

Ｍｎ　　０．３〜１．０　％ ＭＯには旧と同様の作用があり、強靭性離係のため０．
３％以上含捷れるが、反面材質を硬く脆くする１、０％
以下に抑える。

内層材質は基本的には以上の成分を含み、残部Ｆｅおよ
び不純物からなる。な訃内層祠質に烈必要に応じ、　Ｆ
ｅに代えて次のような元素を各適量含有することができ
、また接種処理を施しておくこともできる。

Ｔ１、Ａ４．Ｚｒの一種又は二種以上 内層材質についても鋳造に際してガスによる鋳造欠陥を
発生し易いため、これらの元素を添加してその健全性の
向」二を図ることができる。この場合、上記元素はいず
れも強力な脱ガス剤であるだめ、余り添加量が多いとや
はり溶湯の流動性を悪化し却ってシ＃造欠陥を発生し易
くなるため、それらの添加ｈ（は合計量で０．１重量％
以下に抑えら五る。

接種 一般に黒鉛化の促進、組ｔ＆微紹Ｉ化の目的のため、接
種を行なうと好結果が得られると吉が知られている。木
材質についても、接種技術を応用して、その鋳込前にＣ
ａ５ｔ　、　ＦｅＳｉ等の接種剤を８１分として０．１
〜１．０％添加すると１強靭性の向上に一層有効となる
。接種Ｊｆｔは０．１％未満では効果が認められず、咬
だ１，０％を超えるとその効果が飽和するだめである。

なお、接種による場合においても、その接種後の８１含
有ｍは前記１．０〜２．２％の範囲となるように成分調
整される。

硬度Ｈ日４５〜５５ 内層は強靭性の面からＨ８４５以上の硬度を有すること
が必要である。すなわち、強靭性は硬度とも相関関係を
有し、Ｈ８４５未満では強靭性特に疲労強度が低くなる
ため、長期の使用に卦いて割損事故の発生率が高くなる
ためである。一方Ｈ８５５を超えると、疲労強度の面で
は問題ないが、靭性の面で劣化し、衝撃的な荷重に対す
る安全性が低下して却って割損４ｒ故を発生し易い。上
記、の大発明に係る内層材質では、後述する適当な俤処
アｌ！を施すことにより、この所期目標の硬度力１森囲
のものが得られる。

次に大発明に係るロールの製造法について簡単に説明す
る。このような目的とする中空ロール（スリーブ）は遠
心カシｆ造法（横型、竪型および傾斜型）を利用するこ
とにより容易に製造される。

例えば第３図に示すように、回転金型（６）の両端内面
に砂型もしくは耐熱レンガ（７）を装設しそ構成された
遠心力ＳＯ造用鋳型に、取鍋（８）カーら外層ａ及び内
層すの各溶湯を適宜タイミングで順次鋳込むことにより
、冶金学的に一体結合した所期の複合ロールがＶｆ造さ
れる。なお、内層溶湯の鋳込みにさいしては、第４図に
示す如く、外層へを鋳造したＳＯ型を直立し、これを静
置鋳造によシ鐙込むとともできる（イ日しこの場合は後
にその芯部を穿孔する）。

このように外層を遠心力鋳造した後、内層を遠心力鋳造
又は静置鋳造することによって、所望の形状、肉厚を有
するものが容易に製造できる。ところで、上記のように
製造したものでは、その外層と内層の境界部に厚さ１０
〜２０ｔｎｍの混合層（外層と内層の中聞的材質）が生
成されることは避けられないが、この混合層の生成ｔよ
余９問題とはならない。なお、内層のＣ含有量が低く外
層に比較してその差が大きい場合には、凝固形態からそ
の境界近傍に引巣状欠陥を発生し易いと吉がある。

この場合には、その対策として必要に応じ中間層（外層
と内層の中間的なＣ含有量の材質）を厚さ１０〜４０問
介在させてｋ　７３するのが有効となる。

大発明に係るロールの熱処理方法については、材質の強
靭性の確保、硬度調整及び耐摩耗性の調整向上等を目的
として、オーステナイト域まで昇温する熱処理と、これ
に付随する焼戻し、歪取シのための共析変ａ！８湿度以
下の熱処理が施される。

次に大発明の実施例を比較例と共に下ハＳ、に掲げる。

〈実施例〉 下表に記載の外層および内層材質を用いて、各々１０６
０−の複合ロールを製造した。実施例品の硬度分布を第
５図に示す。

但し　外層厚さ　１８０問 内層厚さ　　９５ｍｍ（このうち外層と内層の中間的な
相貫範囲は２０間） 表　化学組成（重量％） 硬度測定値：ロール表面から２５０間 実施例　Ｈａ　４７．７　（第５図参照）比較例　Ｈ日
、４０．３ 機械的性質：ロール表面から２５０間 引張強さ　　伸び　　疲労強度（回転曲げ１０′回）実
施例　　６５．３即４ｒｌ　１．９３％　　２９にφｄ
比較例　　６２．９Ｋｌｌ／／ＩＪ　２．２４％　　２
２φノ残留応力値：内面接線方向 実施例　　１２．３　Ｋφｄ 比較例　　１１．８　Ｋｔ／ｍｒ１ 以上詳細に説明したように、本発明はＨ型鋼の圧延に供
する水平ロール、竪ロールについて、その外層はｌ特定
成分組成を有し微細パーライトを主体とする基地組織を
具備してなる高Ｃ％アダマイト祠質で形成し、一方円層
は特定成分組成の強靭性特に疲労強度に優れる黒鉛鋼で
形成し、これらを溶着一体化せしめて構成したものであ
るから、従来のものに比較して耐摩耗性、耐肌荒性１面
１焼付性等の使用特性に優れると同時に、耐割損性に優
れた安全なものが提供された。

【図面の簡単な説明】

第１図はユニバーザルミルによるＨ型鋼の圧延状況を現
わす一部断面正面図である。第２図（１）、（ｂ）ｌ−
，１：その竪ロールを示す正面断面図と側面図である。 第３図、第４図はいずれも本発明に係る複合ロールの製
造工稈を示す断面図である。第５図は本発明ロールの一
実施例について、その半径方向の硬度分布を測定して示
す図である。 ａ・・・外層、ｂ・・・内Ｊｌグ 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社手　続補　
正　書（自発） 昭和５７年１０月４日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５７年　　特許願第１３４０４３　　号２　発明の
名称 Ｈ空調圧延用ロール ３、補正をする者 事件との関係′特許出願人 り　ボ　Ｐテラクラ （１０５）久保田鉄工株式会社 ４、代理人 住　所　　大阪府東大阪市御Ｔｇ１１０１３番地　電Ｊ
、状阪ｆ０６１＋７Ｒ２）［ＨＫ　’Ａ５　拒絶１１ｉ
山通知の日イ・ｊ 昭和　　　年　　　月　　　　日　（自　発）６、補正
の対象 ・舊し一一書 ２、特許請求の範囲 １、Ｃ１，８〜２，８、Ｓｉ　Ｏ，２〜１．２、出０．
４〜１．５、Ｐｏ、１以下、５Ｏ１１以下、Ｎｉ　Ｏ，
５〜２．０、Ｃｒ　Ｏ，５〜２．０、Ｍｎ　０．５〜２
．０を各重量％含み、残部Ｆｅおよび不純物からなる硬
度Ｈｓ５５〜７２の外層と、 Ｃ１，２〜１．８、Ｓｉ１．０〜２，２、Ｍ　ｎ　０．
２〜１．０、ＰＯ１１以下、Ｓ　、０．１以下、Ｎｉ　
１．２〜２．４、Ｃｒ　Ｏ，１〜１．０、Ｍｏ０．３〜
１．０を各重石％含み、残部Ｆ’ｅおよび不純物からな
る硬度１１ｓ４５〜５５の内層とを溶首一体化せしめて
なることを特徴とするＨ空調圧延用ロール。 ２、外層がＦｅに代えて、Ｔｉ、　Ａｔ、　Ｚｒの一種
又は二種以上を合計量で０．１重隈％以下含む特ｉｔ】
請求の範囲第１項記載の圧延用ロール。 ３、外層がＦｅに代えて、Ｎｂ、■の一１重又は二種を
各々１．０爪量％以下含む特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の圧延用ロール。 ４、　内層がＦｅに代えて、’ｌ゛ｉ、　Ａｔ、　Ｚｒ
の一種又は二種以上を合計量で０．１重量％以下含む特
許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の圧延用ロ
ール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　Ｃ１，８〜２．８、Ｓｉ　Ｏ，２〜１．２、Ｍｎ
   　Ｏ，４〜１．５　、　Ｐ’０．１以下、３０．１以下
   、旧０．５〜２．０、Ｍｏ　０．５〜２．０を各重量％
   含み、残部Ｆｅ、Ｉ、−よび不純物からなる硬度Ｈ日５
   ５〜７２の外層と、 Ｃ１，２〜１．８、Ｓｉ　１．０〜２．２　、　Ｍｎ　
   ０．２〜１．ＯｌＰ　Ｏ，１以下、５Ｏ１１以下、旧１
   ．２〜２．４、ｃｒ　ｏ、ｉ　〜１．０　。 Ｍｏ　０．３〜１．０を各重量％含み、残部Ｆｅ訃よび
   不純物からなる硬度Ｈ８４５〜５５の内層とを溶着一体
   化せしめてなることを特徴とするＨ　Ｑｐ　ｊｌｉｌ圧
   延用ロール。 ２　外層がＦｅに代えて、Ｔｉ、Ａ４　、　Ｚｒの一種
   又は二種以」二を合計量で０．１重量％以下含む特許請
   求の範囲第１項記載の圧延用ロール。 ＆　外層がＦｅに代えて、Ｎｂ、　Ｖの一種又は二種を
   各々１０重量％以下含む特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の圧延用ロール。 表　内層がＦｅに代えて、　Ｔｉ、　Ａｌ、　Ｚｒの一
   種又は二種以上を合計量で０．１重量％以下含む特許請
   求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の圧延用ロール
   。