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JP6606977B2 - Method for producing composite roll for hot rolling - Google Patents

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JP6606977B2 JP2015212851A JP2015212851A JP6606977B2 JP 6606977 B2 JP6606977 B2 JP 6606977B2 JP 2015212851 A JP2015212851 A JP 2015212851A JP 2015212851 A JP2015212851 A JP 2015212851A JP 6606977 B2 JP6606977 B2 JP 6606977B2
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Description

本発明は、耐摩耗性、耐焼付き性及び耐事故性に優れた外層と靱性に優れた軸芯部とが中間層を介して一体化された熱間圧延用複合ロールを製造する方法に関し、特に薄鋼板のホットストリップミルの仕上げ圧延用ワークロールに好適な熱間圧延用複合ロールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a hot-rolling composite roll in which an outer layer excellent in wear resistance, seizure resistance and accident resistance and a shaft core portion excellent in toughness are integrated via an intermediate layer, In particular, the present invention relates to a method for producing a hot-rolling composite roll suitable for a finish-rolling work roll of a hot strip mill of a thin steel plate.

連続鋳造等で製造した厚さ数百mmの加熱スラブは、粗圧延機及び仕上げ圧延機を有するホットストリップミルで数〜数十mmの厚さの鋼板に圧延される。仕上げ圧延機は通常、5〜7スタンドの四重式圧延機を直列に配置したものである。7スタンドの仕上げ圧延機の場合、第一スタンドから第三スタンドまでを前段スタンドと呼び、第四スタンドから第七スタンドまでを後段スタンドと呼ぶ。   A heated slab having a thickness of several hundred mm manufactured by continuous casting or the like is rolled into a steel sheet having a thickness of several to several tens mm by a hot strip mill having a roughing mill and a finish rolling mill. The finish rolling mill is usually a series of 5-7 stand quadruple rolling mills. In the case of a 7-stand finishing mill, the first stand to the third stand are referred to as the front stand, and the fourth stand to the seventh stand are referred to as the rear stand.

このようなホットストリップミルに用いられるワークロールは、熱間薄板に接触するので、熱的及び機械的な圧延負荷により外層表面に生じた摩耗、肌荒れ、ヒートクラック等の損傷が生じる。従って、これらの損傷を研削除去した後、ワークロールは再び圧延に供される。ロール外層の表層部の損傷の研削除去は「改削」と呼ばれる。ワークロールは、初径から圧延に使用可能な最小径(廃却径)まで改削された後、廃却される。初径から廃却径までを圧延有効径と呼ぶ。圧延有効径では、熱間圧延用ロールはヒートクラックのような大きな表面損傷を防止するために、外層は優れた耐摩耗性、耐焼付き性及び耐事故性を有するのが望ましい。   Since the work roll used in such a hot strip mill is in contact with the hot thin plate, damage such as abrasion, rough skin, heat cracks, and the like generated on the surface of the outer layer due to thermal and mechanical rolling loads occurs. Therefore, after grinding and removing these damages, the work roll is subjected to rolling again. Grinding and removing the damage on the surface layer of the outer layer of the roll is called “machining”. The work roll is discarded after being cut from the initial diameter to the minimum diameter (disposal diameter) that can be used for rolling. The diameter from the initial diameter to the scrap diameter is called the effective rolling diameter. At the effective rolling diameter, it is desirable that the outer layer has excellent wear resistance, seizure resistance and accident resistance in order to prevent the hot rolling roll from causing large surface damage such as heat cracks.

改削には、通常の圧延摩耗による表面損傷を除去するための軽改削と、圧延事故による表面損傷を除去するための重改削とがある。特に後段の仕上げスタンドでは、折れ込んだり切れたりした圧延鋼板が重なって圧延される「絞り込み」と呼ばれる圧延事故が起こり易い。このような事故が起こるとロール表面が局部的に強圧を受け、鋼板がロール表面に焼き付くので、高熱及び高負荷によりクラックが入り、進展しやすい。特に圧延事故で発生したクラックは極めて深いことが多い。従って、熱間圧延用ロールは、圧延による摩耗が少ない(優れた耐摩耗性を有する)だけでなく、圧延事故でも焼き付きにくく(優れた耐焼付き性を有し)、クラックの進展が少ない(優れた耐事故性を有する)ことが要求される。   The alteration includes light alteration for removing surface damage due to normal rolling wear and heavy alteration for removing surface damage due to a rolling accident. In particular, in a finishing stand at a later stage, a rolling accident called “squeezing” in which rolled steel sheets that are folded or cut are overlapped and rolled easily occurs. When such an accident occurs, the roll surface is subjected to a strong pressure locally, and the steel sheet is seized on the roll surface. In particular, cracks caused by rolling accidents are often extremely deep. Therefore, the roll for hot rolling is not only less worn by rolling (having excellent wear resistance), but also difficult to seize even in a rolling accident (having excellent seizure resistance), and has little crack development (excellent) Having accident resistance).

このように優れた耐摩耗性、耐焼付き性及び耐事故性が要求されるホットストリップミルの仕上げ後段スタンド用のワークロールとして、耐焼付き性が良好な高合金グレン鋳鉄に耐摩耗性を向上させるためにMo、V等の硬質炭化物形成元素を添加した合金を外層材とした複合ロールが提案されている。   As a work roll for a post-stand stand of a hot strip mill that requires such excellent wear resistance, seizure resistance, and accident resistance, it improves the wear resistance of high alloy grain cast iron with good seizure resistance. Therefore, a composite roll using an alloy to which a hard carbide forming element such as Mo or V is added as an outer layer material has been proposed.

例えば、特許文献1(特開2005-105296号)は、質量基準で、C:2.5〜3.5%、Si:1.0〜2.5%、Mn:0.3〜1%、Ni:3〜5%、Cr:1.5〜2.5%,Mo:1.0〜4%、V:1.4〜3.0%、Nb:0.1〜0.5%、B:0.0005〜0.2%を含み、残部がFe及び不可避的不純物からなる組成と、少なくとも基地の一部に最大長さ:0.1〜5μmの微細炭化物を50000〜1000000個/mm2含む組織とを有する耐摩耗性及び耐肌荒れ性に優れた熱間圧延用ロール外層を開示している。特許文献1は、Niグレンロールの耐摩耗性をMC炭化物により向上させる際に、肌荒れを防止するために基地中に二次炭化物を析出させており、そのために800〜950℃の焼き入れを行うのが好ましいと記載している。しかし、このような焼き入れ処理から冷却する過程でロール表面と内部に温度差が生じ、ロール表面側に圧縮残留応力が付加される。この応力は外層の変態膨張による圧縮残留応力に重畳され、ロール表面の圧縮残留応力は非常に高くなる。このように圧縮残留応力が高いとクラックが発生しやすい。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-105296) is based on mass, C: 2.5 to 3.5%, Si: 1.0 to 2.5%, Mn: 0.3 to 1%, Ni: 3 to 5%, Cr: 1.5 -2.5%, Mo: 1.0-4%, V: 1.4-3.0%, Nb: 0.1-0.5%, B: 0.0005-0.2%, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities and at least one base An outer layer of a roll for hot rolling excellent in wear resistance and surface roughness resistance having a structure containing 5000 to 100000 pieces / mm 2 of fine carbide having a maximum length of 0.1 to 5 μm in the part is disclosed. In Patent Document 1, when the wear resistance of Ni grain roll is improved by MC carbide, secondary carbide is precipitated in the base to prevent rough skin, and quenching at 800 to 950 ° C is performed for that purpose. It is described that it is preferable. However, in the process of cooling from the quenching process, a temperature difference occurs between the roll surface and the inside, and compressive residual stress is added to the roll surface side. This stress is superimposed on the compressive residual stress due to transformation expansion of the outer layer, and the compressive residual stress on the roll surface becomes very high. Thus, when the compressive residual stress is high, cracks are likely to occur.

また特許文献2(特開2004-82209号)は、外殻層の化学成分が基準でC:3.0〜4.0%、Si:0.8〜2.5%、Mn:0.2〜1.2%、Ni:3.0〜5.0%、Cr:0.5〜2.5%、Mo:0.1〜3.0%、V:1.0〜5.0%、残部Fe及び不可避的不純物からなり、軸芯部がC:2.5〜4.0%を含有する普通鋳鉄又は球状黒鉛鋳鉄で形成されており、外殻層の厚み(T)と軸芯部の半径(R)が0.03≦T/R≦0.5の関係を満足する遠心鋳造製熱間圧延用複合ロールを開示している。この複合ロールは耐焼付性及び耐摩耗性を有するとともに、製造時の大根割れ及び使用時のチル剥げを防止している。しかし、熱処理として430℃の焼戻し処理を行っているだけであるので、ロール外層の硬さは十分でなく、従って耐摩耗性も劣る。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-82209) is based on the chemical composition of the outer shell layer as a reference: C: 3.0 to 4.0%, Si: 0.8 to 2.5%, Mn: 0.2 to 1.2%, Ni: 3.0 to 5.0% , Cr: 0.5-2.5%, Mo: 0.1-3.0%, V: 1.0-5.0%, balance Fe and unavoidable impurities, plain cast iron or spheroidal graphite cast iron containing C: 2.5-4.0% Disclosed is a composite roll for hot rolling made by centrifugal casting that satisfies the relationship 0.03 ≦ T / R ≦ 0.5 in which the thickness (T) of the outer shell layer and the radius (R) of the shaft core portion are satisfied. . This composite roll has seizure resistance and wear resistance, and prevents radish cracking during production and chill peeling during use. However, since only the tempering treatment at 430 ° C. is performed as the heat treatment, the hardness of the outer layer of the roll is not sufficient, and therefore the wear resistance is also poor.

特許文献3(特開2002-88444号)は、耐摩耗鋳鉄で形成された外層と、外層の内周面に溶着された中間層と、中間層の内周面に溶着された軸芯部とからなり、前記外層の化学組成は重量基準で、C:1.0〜3.0%、Si:0.1〜2.0%、Mn:0.1〜2.0%、Ni:0.1〜4.5%、Cr:3.0〜10.0%、Mo:0.1〜9.0%、W:1.5〜10.0%、V及び/又はNb:合計3.0〜10.0%、及び残部実質的にFeからなり、前記中間層の化学組成は重量基準で、C:1.0〜2.5%、Si:0.2〜3.0%、Mn:0.2〜1.5%、Ni:4.0%以下、Cr:4.0%以下、Mo:4.0%以下、W及び/又はV:合計12%以下、W,V及びNbの少なくとも一種:合計12%以下、及び残部実質的にFeからなり、前記軸芯部は片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄又は黒鉛鋼からなる複合ロールを開示している。しかし、外層は3.0〜10.0%と非常に多いCrを含有するので、黒鉛が晶出しにくくなり耐焼付き性及び破壊靭性に劣る。また、Cr炭化物(M7C3、M23C6等)の晶出により破壊靱性が低い。破壊靱性が低いと、圧延事故で発生したクラックが進展しやすくなる。 Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-88444) describes an outer layer formed of wear-resistant cast iron, an intermediate layer welded to the inner peripheral surface of the outer layer, and a shaft core portion welded to the inner peripheral surface of the intermediate layer. The chemical composition of the outer layer is, on a weight basis, C: 1.0 to 3.0%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 0.1 to 2.0%, Ni: 0.1 to 4.5%, Cr: 3.0 to 10.0%, Mo: 0.1 to 9.0%, W: 1.5 to 10.0%, V and / or Nb: total 3.0 to 10.0%, and the balance substantially consisting of Fe, and the chemical composition of the intermediate layer is C: 1.0 to 2.5% by weight , Si: 0.2 to 3.0%, Mn: 0.2 to 1.5%, Ni: 4.0% or less, Cr: 4.0% or less, Mo: 4.0% or less, W and / or V: 12% or less in total, W, V and Nb At least one type: a total roll of 12% or less, and the balance substantially consists of Fe, and the shaft core part discloses a composite roll made of flake graphite cast iron, spheroidal graphite cast iron or graphite steel. However, since the outer layer contains a very large amount of Cr, which is 3.0 to 10.0%, graphite is difficult to crystallize and is inferior in seizure resistance and fracture toughness. Also, fracture toughness is low due to crystallization of Cr carbide (M 7 C 3 , M 23 C 6 etc.). If the fracture toughness is low, cracks generated in a rolling accident are likely to progress.

特許文献4(特開平09-170041号)は、黒鉛を含有する外層とダクタイル鋳鉄(球状黒鉛鋳鉄)製軸芯とが黒鉛鋼の中間層を介して溶着一体化した遠心鋳造製ロールであって、前記外層は、C:2.5〜4.7%、Si:0.8〜3.2%、Mn:0.1〜2.0%、Cr:0.4〜1.9%、Mo:0.6〜5.0%、V:3.0〜10.0%、及びNb:0.6〜7.0%を含有するとともに、下記式(1)〜(4):2.0+0.15V+0.10Nb≦C(%)・・・(1)、1.1≦Mo/Cr・・・(2)、Nb/V≦0.8・・・(3)、及び0.2≦Nb/V・・・(4)を満足し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、前記軸芯は、C:2.8〜3.8%、Si:2.0〜3.0%、Mn:0.3〜1.0%、P:0.10%以下、S:0.04%以下、Ni:0.3〜2.0%、Cr:1.5%以下、及びMo:1.0%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなり、前記中間層は、C:1.0〜2.0%、Si:1.6〜2.4%、Mn:0.2〜1.0%、P:0.05%以下、S:0.03%以下、Ni:0.1〜3.5%、Cr:1.5%以下、及びMo:0.1〜0.8%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物からなる遠心鋳造製ロールを開示している。しかし、黒鉛鋼の中間層の場合、外層よりも中間層の凝固開始温度が高いので、外層又は中間層に引け巣等の鋳造欠陥が発生しやすいという問題がある。   Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 09-170041) is a centrifugal casting roll in which an outer layer containing graphite and a shaft core made of ductile cast iron (spherical graphite cast iron) are welded and integrated through an intermediate layer of graphite steel. The outer layer is C: 2.5 to 4.7%, Si: 0.8 to 3.2%, Mn: 0.1 to 2.0%, Cr: 0.4 to 1.9%, Mo: 0.6 to 5.0%, V: 3.0 to 10.0%, and Nb: In addition to containing 0.6 to 7.0%, the following formulas (1) to (4): 2.0 + 0.15V + 0.10Nb ≦ C (%) (1), 1.1 ≦ Mo / Cr (2), Nb /V≦0.8 (3) and 0.2 ≦ Nb / V (4) are satisfied, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities. The shaft core has C: 2.8 to 3.8%, Si: 2.0-3.0%, Mn: 0.3-1.0%, P: 0.10% or less, S: 0.04% or less, Ni: 0.3-2.0%, Cr: 1.5% or less, and Mo: 1.0% or less, the balance Fe and Consisting of inevitable impurities, the intermediate layer is C: 1.0-2.0%, Si: 1.6-2.4%, Mn: 0.2-1.0%, P: 0.05% or less, S: 0.03% or less, Ni 0.1 to 3.5% Cr: 1.5% or less, and Mo: contains 0.1 to 0.8%, discloses a centrifugal cast roll and the balance Fe and unavoidable impurities. However, in the case of the intermediate layer of graphite steel, there is a problem that casting defects such as shrinkage cavities are likely to occur in the outer layer or the intermediate layer because the solidification start temperature of the intermediate layer is higher than that of the outer layer.

また、遠心鋳造製圧延用複合ロールの外層に耐焼付き性、潤滑性及び亀裂伝搬抑制作用を有する黒鉛、及び耐摩耗性を向上させる炭化物を生成させるために、2.5〜3.5質量%の炭素と2.5質量%以上のMoを添加した鋳鉄を用いると、外層とダクタイル鋳鉄製軸芯部との境界部に引け巣等の欠陥が発生するおそれがあることが分った。また、境界部では引張残留応力がかかるので、圧延による繰り返し応力によりロールが破壊するおそれがあることも分った。従って、外層と軸芯部との境界部に発生する引け巣等の欠陥を確実に防止する必要がある。   Further, in order to generate graphite having seizure resistance, lubricity and crack propagation suppressing action, and carbide for improving wear resistance in the outer layer of the composite roll for centrifugal casting, 2.5 to 3.5% by mass of carbon and 2.5 It has been found that when cast iron to which Mo of at least mass% is added is used, defects such as shrinkage cavities may occur at the boundary between the outer layer and the ductile cast iron shaft core. It was also found that there is a possibility that the roll may break due to repeated stress due to rolling because a tensile residual stress is applied at the boundary portion. Therefore, it is necessary to reliably prevent defects such as shrinkage nests that occur at the boundary between the outer layer and the shaft core.

特開2005-105296号公報JP 2005-105296 A 特開2004-82209号公報JP 2004-82209 A 特開2002-88444号公報JP 2002-88444 A 特開平09-170041号公報JP 09-170041 A

従って本発明の目的は、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ、高い破壊靱性値を有するために耐事故性に優れ、かつ外層及び軸芯部の溶着が良好であり、ホットストリップミルの仕上げ後段用ワークロールに好適な熱間圧延用複合ロールを製造する方法を提供することである。   Accordingly, the object of the present invention is to provide excellent wear resistance and seizure resistance, high fracture toughness value, excellent accident resistance, good outer layer and shaft core welding, and subsequent finishing of the hot strip mill. It is providing the method of manufacturing the composite roll for hot rolling suitable for a work roll.

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、外層と軸芯部との間に中間層を設けることにより、外層中のMo、Cr等の軸芯部への拡散が中間層により緩和され、中間層にMo、Cr等の濃度分布ができるので、境界部に引け巣等の欠陥が発生するのを確実に防止することができることを発見し、本発明に想到した。   As a result of intensive research in view of the above-mentioned purpose, by providing an intermediate layer between the outer layer and the shaft core part, diffusion of Mo, Cr, etc. in the outer layer to the shaft core part is alleviated by the intermediate layer, and Mo is formed in the intermediate layer. Since the concentration distribution of Cr and the like can be achieved, it has been found that defects such as shrinkage can be reliably prevented from occurring at the boundary, and the present invention has been conceived.

すなわち、本発明の熱間圧延用複合ロールの製造方法は、(a) 質量基準で、C:2.5〜3.5%、Si:1.3〜2.4%、Mn:0.2〜1.5%、Ni:3.5〜5.0%、Cr:0.8〜1.5%、Mo:2.5〜5.0%、V:1.8〜4.0%、及びNb:0.2〜1.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、Nb/Vの質量比が0.1〜0.7で、Mo/Vの質量比が0.7〜2.5であり、かつ2.5≦V+1.2 Nb≦5.5の条件を満たす化学組成と、面積基準で0.3〜10%の黒鉛相を有する組織とを有する鋳鉄からなる外層と、(b) ダクタイル鋳鉄からなる軸芯部と、(c) 前記外層と前記軸芯部の間にあって、Mo濃度が前記外層との境界から前記軸芯部との境界まで徐々に低下する鋳鉄製中間層とを有する熱間圧延用複合ロールを製造する方法であって、
(1) 遠心鋳造用円筒状金型と静置鋳造用の上型及び下型とを個別に具備する第一の鋳型、又は遠心鋳造用キャビティ部と静置鋳造用キャビティ部とを一体的に具備する第二の鋳型を使用し、
(2) 第一の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記遠心鋳造用円筒状金型に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記円筒状金型の上下端に前記上型及び前記下型を設けて静置鋳造用鋳型を構成し、(iv) 前記上型、前記円筒状金型及び前記下型により構成されるキャビティに軸芯部用溶湯を鋳込み、
(3) 第二の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記鋳型の前記遠心鋳造用キャビティ部に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記静置鋳造用キャビティ部に軸芯部用溶湯を鋳込むことを特徴とする。
That is, the method for producing a composite roll for hot rolling according to the present invention comprises: (a) C: 2.5 to 3.5%, Si: 1.3 to 2.4%, Mn: 0.2 to 1.5%, Ni: 3.5 to 5.0% on a mass basis. , Cr: 0.8-1.5%, Mo: 2.5-5.0%, V: 1.8-4.0%, and Nb: 0.2-1.5%, the balance consists of Fe and inevitable impurities, and the mass ratio of Nb / V is A chemical composition satisfying a condition of 0.1 to 0.7, a Mo / V mass ratio of 0.7 to 2.5, and 2.5 ≦ V + 1.2 Nb ≦ 5.5, and a structure having a graphite phase of 0.3 to 10% on an area basis An outer layer made of cast iron having (b) a shaft core portion made of ductile cast iron, and (c) between the outer layer and the shaft core portion, and a Mo concentration from the boundary with the outer layer to the boundary with the shaft core portion. A method of manufacturing a composite roll for hot rolling having a cast iron intermediate layer that gradually decreases,
(1) A first mold having a cylindrical mold for centrifugal casting and an upper mold and a lower mold for stationary casting separately, or a cavity for centrifugal casting and a cavity for stationary casting are integrally formed. Use the second mold provided,
(2) When using the first mold, (i) casting the molten outer layer having the chemical composition into the rotating cylindrical mold for centrifugal casting, and (ii) the inside of the outer layer during or after solidification (Iii) After the solidification of the intermediate layer, the upper mold and the lower mold are provided on the upper and lower ends of the cylindrical mold to constitute a stationary casting mold, and (iv) Casting molten metal for the shaft core into a cavity constituted by the upper mold, the cylindrical mold and the lower mold,
(3) When using the second mold, (i) casting the outer layer molten metal having the chemical composition into the centrifugal casting cavity of the rotating mold, and (ii) the outer layer during or after solidification. (Iii) After the solidification of the intermediate layer, the melt for the shaft core portion is cast into the stationary casting cavity.

前記中間層内で、前記軸芯部との境界部におけるMo含有量は、(a) 2.1質量%未満であるか、(b) 2.1質量%以上5.0質量%未満で、Mo含有量−(Cr含有量/3)が1.7質量%未満であるのが好ましい。   In the intermediate layer, the Mo content at the boundary with the shaft core part is (a) less than 2.1% by mass, or (b) 2.1% by mass or more and less than 5.0% by mass, and the Mo content− (Cr The content / 3) is preferably less than 1.7% by weight.

前記外層はさらに0.1〜5.0質量%のWを含有しても良い。   The outer layer may further contain 0.1 to 5.0% by mass of W.

前記外層の化学組成は下記式(1)〜(3):
Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]・・・(1)、
(C−0.2 V−0.13 Nb)+(Cr+Mo+0.5 W) ≦9.5・・・(2)、及び
1.5≦Mo+0.5 W≦5.5・・・(3)
の条件を満たすのが好ましい。
The chemical composition of the outer layer is represented by the following formulas (1) to (3):
Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0.62] ... (1),
(C−0.2 V−0.13 Nb) + (Cr + Mo + 0.5 W) ≦ 9.5 (2), and
1.5 ≦ Mo + 0.5 W ≦ 5.5 (3)
It is preferable to satisfy the following condition.

前記外層はさらに、質量基準でTi:0.003〜5.0%、Al:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜0.5%、B:0.001〜0.5%、及びCo:0.1〜10.0%からなる群から選ばれた少なくとも一種を含有しても良い。   The outer layer was further selected from the group consisting of Ti: 0.003-5.0%, Al: 0.01-2.0%, Zr: 0.01-0.5%, B: 0.001-0.5%, and Co: 0.1-10.0% on a mass basis. You may contain at least 1 type.

前記外層の基地は560以上のビッカース硬さを有するのが好ましい。   Preferably, the outer layer base has a Vickers hardness of 560 or more.

ロール軸方向中央における前記外層表面の円周方向圧縮残留応力は廃却径で150〜500 MPaであるのが好ましい。   The circumferential compressive residual stress on the outer layer surface at the center in the roll axis direction is preferably 150 to 500 MPa in terms of the discarded diameter.

前記外層の破壊靭性値KICは18.5 MPa・m1/2以上であるのが好ましい。 The fracture toughness value K IC of the outer layer is preferably 18.5 MPa · m 1/2 or more.

前記外層の基地中のSi含有量は3.2質量%以下であるのが好ましい。   The Si content in the base of the outer layer is preferably 3.2% by mass or less.

前記軸芯部は35%以下のフェライト面積率を有するダクタイル鋳鉄からなるのが好ましい。   The shaft core portion is preferably made of ductile cast iron having a ferrite area ratio of 35% or less.

本発明の方法により製造される熱間圧延用複合ロールは、外層が耐摩耗性及び耐焼付き性に優れているだけでなく高い破壊靱性値を有するために耐事故性にも優れ、圧延によりロール破壊の起点となるような欠陥が外層と軸芯部の境界部になく、外層と軸芯部が健全に接合しているので、ホットストリップミルの仕上げ後段用ワークロールに好適である。   The composite roll for hot rolling produced by the method of the present invention is not only excellent in wear resistance and seizure resistance in the outer layer, but also has high fracture toughness value, so it is excellent in accident resistance. Since there is no defect at the boundary between the outer layer and the shaft core portion, and the outer layer and the shaft core portion are joined firmly to each other, it is suitable for a work roll for the subsequent stage of the hot strip mill.

基地組成相当合金のSi含有量と破壊靭性値KICとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the Si content of a matrix composition equivalent alloy and the fracture toughness value K IC . 圧延摩耗試験機を示す概略図である。It is the schematic which shows a rolling abrasion tester. 摩擦熱衝撃試験機を示す概略図である。It is the schematic which shows a friction thermal shock tester. 中間層及びその近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を概略的に示すグラフである。It is a graph which shows roughly distribution of Mo, Cr, V, and Nb in an intermediate layer and its neighborhood. Crの分布から境界部を決める方法を示すグラフである。It is a graph which shows the method of determining a boundary part from distribution of Cr. 中間層と軸芯部との境界部付近を示す部分拡大断面図であって、前記境界部付近におけるMo、Cr、V及びNbの含有量の定義を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the boundary part vicinity of an intermediate | middle layer and an axial center part, Comprising: It is a partial expanded sectional view which shows the definition of content of Mo, Cr, V, and Nb in the said boundary part vicinity. 供試材No. A-8の中間層及びその近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を示すグラフである。4 is a graph showing the distribution of Mo, Cr, V and Nb in the intermediate layer of test material No. A-8 and in the vicinity thereof. 供試材No. A-9の中間層及びその近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を示すグラフである。5 is a graph showing the distribution of Mo, Cr, V and Nb in the intermediate layer of test material No. A-9 and in the vicinity thereof. 供試材No. A-10の中間層及びその近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を示すグラフである。4 is a graph showing the distribution of Mo, Cr, V, and Nb in an intermediate layer of specimen No. A-10 and in the vicinity thereof. 供試材No. A-1の外層の金属組織を示す顕微鏡写真である。4 is a photomicrograph showing the metal structure of the outer layer of specimen No. A-1. 破壊靱性値測定用試験片を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the test piece for a fracture toughness value measurement.

本発明の実施形態を以下詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変更をしても良い。特に断りがなければ、単に「%」と記載しているときは「質量%」を意味する。   Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to them, and various modifications may be made without departing from the technical idea of the present invention. Unless otherwise specified, when “%” is simply described, it means “mass%”.

[1] 熱間圧延用複合ロールの構成
(A) 外層
(1) 組成
(i) 必須組成
(a) C:2.5〜3.5質量%
CはV、Nb、Cr、Mo及びWと結合して硬質の炭化物を生成し、耐摩耗性の向上に寄与する。またSi及びNi等の黒鉛化促進元素により組織中に黒鉛として晶出し、もって外層に耐焼付性を付与するとともに、外層の靭性を向上させる。Cが2.5質量%未満では黒鉛の晶出が不十分であるだけでなく、硬質の炭化物の晶出量が少なすぎて外層に十分な耐摩耗性を付与することができない。さらに、Cが2.5質量%未満では、オーステナイト晶出から共晶炭化物晶出までの温度差が大きいので、オーステナイトが遠心力により外周側に移動し、外層内部の溶湯では炭素が濃化しやすくなる。その結果、炭素濃化溶湯中でオーステナイトの粗大デンドライトの発生及び成長が起こりやすくなる。オーステナイトのデンドライトはベイナイト及び/又はマルテンサイトに変態し、粗大な斑点状偏析となる。
[1] Composition of composite roll for hot rolling
(A) Outer layer
(1) Composition
(i) Essential composition
(a) C: 2.5 to 3.5% by mass
C combines with V, Nb, Cr, Mo and W to form hard carbides, which contributes to improved wear resistance. In addition, the graphitization promoting elements such as Si and Ni crystallize in the structure as graphite, thereby giving seizure resistance to the outer layer and improving toughness of the outer layer. When C is less than 2.5% by mass, not only the crystallization of graphite is insufficient, but also the amount of hard carbides crystallized is too small to provide sufficient wear resistance to the outer layer. Furthermore, when C is less than 2.5% by mass, the temperature difference from austenite crystallization to eutectic carbide crystallization is large, so austenite moves to the outer peripheral side by centrifugal force, and carbon tends to concentrate in the molten metal inside the outer layer. As a result, austenite coarse dendrite is likely to be generated and grown in the carbon-concentrated molten metal. Austenitic dendrite transforms into bainite and / or martensite, resulting in coarse speckled segregation.

一方、Cが3.5質量%を超えると黒鉛が過剰となるとともに、その形状も紐状となり、外層の強度が低下する。また炭化物の晶出量が過多となって外層の靱性が低下し、耐クラック性が低下するため、圧延によるクラックが深くなり、ロール損失が増加する。Cの含有量の下限は好ましくは2.55質量%であり、より好ましくは2.65質量%である。またCの含有量の上限は好ましくは3.45質量%であり、より好ましくは3.4質量%であり、最も好ましくは3.35質量%である。   On the other hand, when C exceeds 3.5% by mass, the graphite becomes excessive and the shape thereof becomes string-like, so that the strength of the outer layer is lowered. Moreover, since the amount of carbide crystallization is excessive, the toughness of the outer layer is lowered and the crack resistance is lowered, so that cracks due to rolling become deep and roll loss increases. The lower limit of the C content is preferably 2.55% by mass, more preferably 2.65% by mass. The upper limit of the C content is preferably 3.45% by mass, more preferably 3.4% by mass, and most preferably 3.35% by mass.

(b) Si:1.3〜2.4質量%
Siは溶湯の脱酸により酸化物の欠陥を減少するとともに、黒鉛の晶出を助長する作用を有し、耐焼付き性及び亀裂の進展の抑制に寄与する。Siが1.3質量%未満では溶湯の脱酸作用が不十分であり、黒鉛晶出の作用も少ない。一方、Siが2.4質量%を超えると合金基地が脆化し、外層の靱性は低下する。Siの含有量の下限は好ましくは1.4質量%であり、より好ましくは1.5質量%である。Siの含有量の上限は好ましくは2.3質量%であり、より好ましくは2.25質量%であり、最も好ましくは2.2質量%である。
(b) Si: 1.3-2.4% by mass
Si has a function of reducing oxide defects by deoxidation of the molten metal and promoting crystallization of graphite, and contributes to seizure resistance and suppression of crack propagation. If Si is less than 1.3% by mass, the deoxidizing action of the molten metal is insufficient, and the action of crystallization of graphite is small. On the other hand, if Si exceeds 2.4% by mass, the alloy matrix becomes brittle and the toughness of the outer layer decreases. The lower limit of the Si content is preferably 1.4% by mass, and more preferably 1.5% by mass. The upper limit of the Si content is preferably 2.3% by mass, more preferably 2.25% by mass, and most preferably 2.2% by mass.

(c) Mn:0.2〜1.5質量%
Mnは溶湯の脱酸作用の他に、不純物であるSをMnSとして固定する作用を有する。Mnが0.2質量%未満ではそれらの効果は不十分である。一方、Mnが1.5質量%を超えてもさらなる効果は得られない。Mnの含有量の下限は好ましくは0.3質量%であり、より好ましくは0.4質量%であり、最も好ましくは、0.5質量%である。Mnの含有量の上限は好ましくは1.4質量%であり、より好ましくは1.3質量%であり、最も好ましくは1.2質量%である。
(c) Mn: 0.2 to 1.5 mass%
In addition to the deoxidizing action of the molten metal, Mn has an action of fixing S as an impurity as MnS. If Mn is less than 0.2% by mass, these effects are insufficient. On the other hand, even if Mn exceeds 1.5% by mass, further effects cannot be obtained. The lower limit of the Mn content is preferably 0.3% by mass, more preferably 0.4% by mass, and most preferably 0.5% by mass. The upper limit of the Mn content is preferably 1.4% by mass, more preferably 1.3% by mass, and most preferably 1.2% by mass.

(d) Ni:3.5〜5.0質量%
Niは黒鉛を晶出させる作用があり、耐焼付き性に寄与する。Niはまた基地組織の焼入れ性を向上させる作用を有する。本発明ではロール表面の圧縮残留応力を制限するために焼き入れを行わないのが望ましく、焼き入れを行わない場合、鋳造後の冷却により外層が硬化する必要がある。このため、遠心鋳造鋳型内での冷却によりパーライト変態を起こさずにべイナイト変態又はマルテンサイト変態を起こさせる焼き入れ性が必要となる。Niが3.5質量%未満ではその作用が十分に得られない。一方、Niが5.0質量%を超えるとオーステナイトが安定化しすぎ、ベイナイト又はマルテンサイトに変態しにくくなる。Niの含有量の下限は好ましくは3.6質量%であり、より好ましくは3.8質量%であり、最も好ましくは3.9質量%である。Niの含有量の上限は好ましくは4.9質量%であり、より好ましくは4.8質量%であり、最も好ましくは4.7質量%である。
(d) Ni: 3.5-5.0% by mass
Ni has the effect of crystallizing graphite and contributes to seizure resistance. Ni also has the effect of improving the hardenability of the base structure. In the present invention, it is desirable not to perform quenching in order to limit the compressive residual stress on the roll surface. If quenching is not performed, the outer layer needs to be cured by cooling after casting. For this reason, the quenchability which raise | generates a bainitic transformation or a martensitic transformation is not required by causing the pearlite transformation by cooling in a centrifugal casting mold. If Ni is less than 3.5% by mass, the effect cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when Ni exceeds 5.0% by mass, austenite is excessively stabilized, and transformation to bainite or martensite is difficult. The lower limit of the Ni content is preferably 3.6% by mass, more preferably 3.8% by mass, and most preferably 3.9% by mass. The upper limit of the Ni content is preferably 4.9% by mass, more preferably 4.8% by mass, and most preferably 4.7% by mass.

(e) Cr:0.8〜1.5質量%
Crは焼き入れ性を向上させるとともに、基地をベイナイト又はマルテンサイトにして硬さを保持し、耐摩耗性を維持するのに有効な元素である。Crが0.8質量%未満ではその添加効果は不十分である。一方、Crが1.5質量%を超えると、黒鉛の晶出を阻害するだけでなく、粗大な共晶炭化物を形成し、破壊靭性値を低下させる。Crの含有量の上限は好ましくは1.45質量%であり、より好ましくは1.4質量%であり、最も好ましくは1.35質量%である。
(e) Cr: 0.8 to 1.5 mass%
Cr is an element effective for improving the hardenability and maintaining the hardness by making the base a bainite or martensite and maintaining the wear resistance. If Cr is less than 0.8% by mass, the effect of addition is insufficient. On the other hand, if Cr exceeds 1.5% by mass, it not only inhibits crystallization of graphite, but also forms coarse eutectic carbides and lowers the fracture toughness value. The upper limit of the Cr content is preferably 1.45% by mass, more preferably 1.4% by mass, and most preferably 1.35% by mass.

(f) Mo:2.5〜5.0質量%
MoはCと結合して硬質のMo炭化物(M6C、M2C)を形成し、外層の硬さを増加させるとともに、基地の焼入れ性を向上させる。また、MoはV及びNbとともに強靭かつ硬質なMC炭化物を生成し、耐摩耗性を向上させる。その上、Moは合金溶湯の凝固過程で残留共晶溶湯の比重を増加させ、初晶γ相の遠心分離を防ぎ、ベイナイト及び/又はマルテンサイトのデンドライトの斑点状偏析の出現を抑える。Moが2.5質量%未満ではそれらの効果は不十分である。一方、Moが5.0質量%を超えると、外層の靭性が劣化し、白銑化傾向が強くなるので黒鉛の晶出を阻害し、かつ破壊靭性値を低下させる。Moの含有量の下限は好ましくは2.6質量%であり、より好ましくは2.7質量%である。Moの含有量の上限は好ましくは4.6質量%であり、より好ましくは4.4質量%であり、最も好ましくは4.2質量%である。
(f) Mo: 2.5-5.0 mass%
Mo combines with C to form hard Mo carbides (M 6 C, M 2 C), increasing the hardness of the outer layer and improving the hardenability of the matrix. Mo also produces tough and hard MC carbides together with V and Nb to improve wear resistance. In addition, Mo increases the specific gravity of the residual eutectic melt during the solidification process of the alloy melt, prevents centrifugation of the primary γ phase, and suppresses the appearance of spotted segregation of bainite and / or martensite dendrites. If Mo is less than 2.5% by mass, these effects are insufficient. On the other hand, if Mo exceeds 5.0% by mass, the toughness of the outer layer deteriorates and the tendency to whitening becomes strong, so that crystallization of graphite is inhibited and the fracture toughness value is lowered. The lower limit of the Mo content is preferably 2.6% by mass, more preferably 2.7% by mass. The upper limit of the Mo content is preferably 4.6% by mass, more preferably 4.4% by mass, and most preferably 4.2% by mass.

(g) V:1.8〜4.0質量%
VはCと結合して硬質のMC炭化物を生成する元素である。このMC炭化物は2500〜3000のビッカース硬さHvを有し、炭化物の中でも特に硬い。Vが1.8質量%未満では、MC炭化物の晶出量は不十分である。一方、Vが4.0質量%を超えると、比重の軽いMC炭化物が遠心鋳造中の遠心力により外層の内側に濃化し、MC炭化物の半径方向偏析が著しくなるだけでなく、MC炭化物が粗大化して合金組織が粗くなり、圧延時に肌荒れしやすくなる。MC炭化物はV、Nb又はMoが主体の炭化物であり、後述するようにこの晶出量はVだけでなくNbの量にも関係する。さらに、Vと他元素との相互作用により、後述するように基地中へのSi固溶量及び粗大炭化物の形成量が変化する。Vの含有量の下限は好ましくは2.0質量%であり、より好ましくは2.1質量%であり、最も好ましくは2.2質量%である。Vの含有量の上限は好ましくは3.9質量%であり、より好ましくは3.8質量%であり、最も好ましくは3.7質量%である。
(g) V: 1.8-4.0% by mass
V is an element that combines with C to form hard MC carbide. This MC carbide has a Vickers hardness Hv of 2500 to 3000, and is particularly hard among the carbides. When V is less than 1.8% by mass, the amount of crystallization of MC carbide is insufficient. On the other hand, when V exceeds 4.0% by mass, MC carbide with a low specific gravity is concentrated inside the outer layer due to the centrifugal force during centrifugal casting, and not only the radial segregation of MC carbide becomes significant, but also MC carbide becomes coarse. The alloy structure becomes rough, and the surface becomes rough during rolling. MC carbide is a carbide mainly composed of V, Nb, or Mo. As will be described later, the amount of crystallization is related not only to V but also to the amount of Nb. Furthermore, the interaction between V and other elements changes the amount of Si solid solution and the amount of coarse carbides formed in the matrix, as will be described later. The lower limit of the content of V is preferably 2.0% by mass, more preferably 2.1% by mass, and most preferably 2.2% by mass. The upper limit of the V content is preferably 3.9% by mass, more preferably 3.8% by mass, and most preferably 3.7% by mass.

(h) Nb:0.2〜1.5質量%
NbはCと結合してMC炭化物を生成する。NbはV及びMoとの複合添加により、MC炭化物に固溶してMC炭化物を強化し、外層の耐摩耗性を向上させる。NbC系のMC炭化物は、VC系のMC炭化物より溶湯密度との差が小さいので、MC炭化物の偏析を軽減させる。さらに、Nbは合金溶湯の凝固過程で残留共晶溶湯の比重を増加させ、初晶γ相の遠心分離を防ぎ、オーステナイトから変態したデンドライト状のベイナイト及び/又はマルテンサイトが斑点状に偏析するのを抑える。Nbが0.2質量%未満ではこれらの効果は不十分である。一方、Nbが1.5質量%を超えると、MC炭化物が凝集し、健全な外層を得にくくなる。Nbの含有量の下限は好ましくは0.3質量%であり、より好ましくは0.4質量%である。Nbの含有量の上限は好ましくは1.4質量%であり、より好ましくは1.3質量%であり、最も好ましくは1.2質量%である。
(h) Nb: 0.2 to 1.5 mass%
Nb combines with C to form MC carbide. Nb, combined with V and Mo, solidifies in MC carbide and strengthens MC carbide, improving the wear resistance of the outer layer. The NbC-based MC carbide has a smaller difference from the molten metal density than the VC-based MC carbide, thereby reducing the segregation of the MC carbide. Furthermore, Nb increases the specific gravity of the residual eutectic melt during the solidification process of the molten alloy, prevents centrifugation of the primary γ phase, and dendritic bainite and / or martensite transformed from austenite segregates in the form of spots. Suppress. If Nb is less than 0.2% by mass, these effects are insufficient. On the other hand, when Nb exceeds 1.5% by mass, MC carbides aggregate and it becomes difficult to obtain a healthy outer layer. The lower limit of the Nb content is preferably 0.3% by mass, more preferably 0.4% by mass. The upper limit of the Nb content is preferably 1.4% by mass, more preferably 1.3% by mass, and most preferably 1.2% by mass.

(i) Nb/V:0.1〜0.7、Mo/V:0.7〜2.5、及びV+1.2 Nb:2.5〜5.5質量%
V、Nb及びMoはいずれも耐摩耗性に必須な硬質MC炭化物を増加させる作用を有するので、これらの元素の合計添加量を所定のレベル以上にする必要がある。また、Vは溶湯の比重を低下させる元素であるのに対し、Nb及びMoは溶湯の比重を増加させる元素である。従って、Vに対してNb及びMoの含有量がバランスしていないと、溶湯の比重とオーステナイトの比重との差が大きくなり、遠心力によるオーステナイトの外層側への移動により炭素が顕著に濃化され、その結果オーステナイトのデンドライトが偏析2しやすくなる。
(i) Nb / V: 0.1 to 0.7, Mo / V: 0.7 to 2.5, and V + 1.2 Nb: 2.5 to 5.5% by mass
Since V, Nb, and Mo all have the effect of increasing hard MC carbide essential for wear resistance, the total amount of these elements needs to be set to a predetermined level or more. V is an element that decreases the specific gravity of the molten metal, whereas Nb and Mo are elements that increase the specific gravity of the molten metal. Therefore, if the contents of Nb and Mo are not balanced with respect to V, the difference between the specific gravity of the molten metal and the specific gravity of austenite becomes large, and carbon is significantly concentrated due to the movement of austenite to the outer layer side by centrifugal force. As a result, the austenite dendrite tends to segregate.

そのため、Nb/Vの質量比を0.1〜0.7とし、Mo/Vの質量比を0.7〜2.5とし、かつV+1.2 Nbを2.5〜5.5質量%とする。Nb/V、Mo/V及びV+1.2 Nbがこれらの範囲内であると、Vを主体とする炭化物中に適量のNb及びMoが入って炭化物が重くなり、炭化物の分散が均一化され、もってベイナイト及び/又はマルテンサイトのデンドライトの斑点状偏析の発生が防止される。特に、V+1.2 Nbが5.5質量%を超えると、過剰に晶出した比重の小さいMC炭化物が遠心鋳造過程で外層の内側に濃化し、中間層との溶着を阻害する。   Therefore, the mass ratio of Nb / V is 0.1 to 0.7, the mass ratio of Mo / V is 0.7 to 2.5, and V + 1.2 Nb is 2.5 to 5.5 mass%. If Nb / V, Mo / V, and V + 1.2 Nb are within these ranges, carbides based on V will contain appropriate amounts of Nb and Mo, the carbides will become heavy, and the dispersion of the carbides will be uniformed. Therefore, the occurrence of spot-like segregation of bainite and / or martensite dendrite is prevented. In particular, when V + 1.2 Nb exceeds 5.5% by mass, MC carbides that are excessively crystallized and have a small specific gravity are concentrated inside the outer layer during the centrifugal casting process, thereby inhibiting welding with the intermediate layer.

Nb/Vの質量比の下限は好ましくは0.12であり、より好ましくは0.14であり、最も好ましくは0.18である。Nb/Vの質量比の上限は好ましくは0.6であり、より好ましくは0.55であり、最も好ましくは0.5である。   The lower limit of the mass ratio of Nb / V is preferably 0.12, more preferably 0.14, and most preferably 0.18. The upper limit of the mass ratio of Nb / V is preferably 0.6, more preferably 0.55, and most preferably 0.5.

Mo/Vの質量比の下限は好ましくは0.75であり、より好ましくは0.8であり、最も好ましくは0.85である。Mo/Vの質量比の上限は好ましくは2.2であり、より好ましくは1.95であり、最も好ましくは1.75である。   The lower limit of the mass ratio of Mo / V is preferably 0.75, more preferably 0.8, and most preferably 0.85. The upper limit of the mass ratio of Mo / V is preferably 2.2, more preferably 1.95, and most preferably 1.75.

V+1.2 Nbの下限は好ましくは2.6質量%であり、より好ましくは2.7質量%であり、最も好ましくは2.8質量%である。V+1.2 Nbの上限は好ましくは5.35質量%であり、より好ましくは5.2質量%であり、最も好ましくは5.0質量%である。   The lower limit of V + 1.2 Nb is preferably 2.6% by mass, more preferably 2.7% by mass, and most preferably 2.8% by mass. The upper limit of V + 1.2 Nb is preferably 5.35% by mass, more preferably 5.2% by mass, and most preferably 5.0% by mass.

(ii) 任意組成
熱間圧延用複合ロールの外層は、上記必須組成要件の他に、少なくとも一種の下記の元素を含有しても良い。
(ii) Optional composition The outer layer of the composite roll for hot rolling may contain at least one of the following elements in addition to the above essential composition requirements.

(a) W:0.1〜5.0質量%
WはCと結合して硬質のM6C及びM2Cの炭化物を生成し、外層の耐摩耗性向上に寄与する。またMC炭化物にも固溶してその比重を増加させ、偏析を軽減させる作用を有する。しかし、Wが5.0質量%を超えると、溶湯の比重を重くするため、炭化物偏析が発生しやすくなる。従って、Wを添加する場合、その好ましい含有量は5.0質量%以下である。一方、Wが0.1質量%未満ではその添加効果は不十分である。Wの含有量の上限は好ましくは4.5質量%であり、より好ましくは4.0質量%であり、最も好ましくは3.0質量%である。
(a) W: 0.1-5.0% by mass
W combines with C to form hard M 6 C and M 2 C carbides and contributes to improved wear resistance of the outer layer. It also has the effect of reducing the segregation by increasing the specific gravity by dissolving in MC carbide. However, if W exceeds 5.0% by mass, the specific gravity of the molten metal is increased, so that carbide segregation is likely to occur. Therefore, when adding W, the preferable content is 5.0 mass% or less. On the other hand, when W is less than 0.1% by mass, the effect of addition is insufficient. The upper limit of the W content is preferably 4.5% by mass, more preferably 4.0% by mass, and most preferably 3.0% by mass.

(b) Ti:0.003〜5.0質量%
Tiは黒鉛化阻害元素であるN及びOと結合し、酸化物又は窒化物を形成する。酸化物又は窒化物は溶湯中に懸濁されて核となり、MC炭化物を微細化及び均質化する。しかし、Tiが5.0質量%を超えると、溶湯の粘性が増加し、鋳造欠陥が発生しやすくなる。従って、Tiを添加する場合、その好ましい含有量は5.0質量%以下である。一方、Tiが0.003質量%未満ではその添加効果は不十分である。Tiの含有量の下限は好ましくは0.005質量%である。Tiの含有量の上限はより好ましくは3.0質量%であり、最も好ましくは1.0質量%である。
(b) Ti: 0.003 to 5.0 mass%
Ti combines with N and O, which are graphitization inhibiting elements, to form oxides or nitrides. Oxides or nitrides are suspended in the molten metal to become nuclei, and MC carbides are refined and homogenized. However, if Ti exceeds 5.0% by mass, the viscosity of the molten metal increases and casting defects are likely to occur. Therefore, when adding Ti, the preferable content is 5.0 mass% or less. On the other hand, when Ti is less than 0.003 mass%, the effect of addition is insufficient. The lower limit of the Ti content is preferably 0.005% by mass. The upper limit of the Ti content is more preferably 3.0% by mass, and most preferably 1.0% by mass.

(c) Al:0.01〜2.0質量%
Alは黒鉛化阻害元素であるN及びOと結合して、酸化物又は窒化物を形成し、それが溶湯中に懸濁されて核となり、MC炭化物を微細均一に晶出させる。しかし、Alが2.0質量%を超えると、外層が脆くなり、機械的性質の劣化を招く。従って、Alの好ましい含有量は2.0質量%以下である。一方、Alの含有量が0.01質量%未満では、その添加効果は不十分である。Alの含有量の上限はより好ましくは1.5質量%であり、最も好ましくは1.0質量%である。
(c) Al: 0.01 to 2.0 mass%
Al combines with N and O, which are graphitization-inhibiting elements, to form oxides or nitrides, which are suspended in the molten metal to form nuclei, and MC carbides are crystallized finely and uniformly. However, if Al exceeds 2.0% by mass, the outer layer becomes brittle, leading to deterioration of mechanical properties. Therefore, the preferable content of Al is 2.0% by mass or less. On the other hand, when the Al content is less than 0.01% by mass, the effect of addition is insufficient. The upper limit of the Al content is more preferably 1.5% by mass, and most preferably 1.0% by mass.

(d) Zr:0.01〜0.5質量%
ZrはCと結合してMC炭化物を生成し、外層の耐摩耗性を向上させる。また溶湯中で生成したZr酸化物は結晶核として作用するために、凝固組織が微細になる。またMC炭化物の比重を増加させ偏析を防止する。しかし、Zrが0.5質量%を超えると、介在物を生成し好ましくない。従って、Zrの含有量は0.5質量%以下が好ましい。一方、Zrが0.01質量%未満では、その添加効果は不十分である。Zrの含有量の上限は好ましくは0.3質量%であり、より好ましくは0.2質量%であり、最も好ましくは0.1質量%である。
(d) Zr: 0.01 to 0.5 mass%
Zr combines with C to form MC carbide, improving the wear resistance of the outer layer. Moreover, since the Zr oxide produced | generated in the molten metal acts as a crystal nucleus, the solidification structure becomes fine. It also increases the specific gravity of MC carbide and prevents segregation. However, when Zr exceeds 0.5% by mass, inclusions are generated, which is not preferable. Therefore, the Zr content is preferably 0.5% by mass or less. On the other hand, when Zr is less than 0.01% by mass, the effect of addition is insufficient. The upper limit of the content of Zr is preferably 0.3% by mass, more preferably 0.2% by mass, and most preferably 0.1% by mass.

(e) B:0.001〜0.5質量%
Bは炭化物を微細化する作用を有する。また微量のBは黒鉛の晶出に寄与する。しかし、Bが0.5質量%を超えると、白銑化効果が強くなり黒鉛が晶出しにくくなる。従って、Bの含有量は0.5質量%以下が好ましい。一方、Bが0.001質量%未満では、その添加効果は不十分である。Bの含有量の上限は好ましくは0.3質量%であり、より好ましくは0.1質量%であり、最も好ましくは0.05質量%である。
(e) B: 0.001 to 0.5 mass%
B has the effect of refining the carbide. A small amount of B contributes to crystallization of graphite. However, if B exceeds 0.5% by mass, the whitening effect becomes strong and the graphite becomes difficult to crystallize. Therefore, the content of B is preferably 0.5% by mass or less. On the other hand, when B is less than 0.001% by mass, the effect of addition is insufficient. The upper limit of the B content is preferably 0.3% by mass, more preferably 0.1% by mass, and most preferably 0.05% by mass.

(f) Co:0.1〜10.0質量%
Coは基地組織の強化に有効な元素である。また、Coは黒鉛を晶出し易くする。しかし、Coが10質量%を超えると外層の靱性は低下する。従って、Coの含有量は10質量%以下が好ましい。一方、Coが0.1質量%未満では、その添加効果は不十分である。Coの含有量の上限は好ましくは8.0質量%であり、より好ましくは6.0質量%であり、最も好ましくは4.0質量%である。
(f) Co: 0.1-10.0 mass%
Co is an element effective for strengthening the base organization. Co also facilitates crystallization of graphite. However, when Co exceeds 10% by mass, the toughness of the outer layer decreases. Therefore, the content of Co is preferably 10% by mass or less. On the other hand, if Co is less than 0.1% by mass, the effect of addition is insufficient. The upper limit of the Co content is preferably 8.0% by mass, more preferably 6.0% by mass, and most preferably 4.0% by mass.

(g) Mo/Cr:1.7〜5.0
Mo/Crの質量比は1.7〜5.0の範囲内であるのが好ましい。Mo/Crの質量比が1.7未満では、Mo含有量がCr含有量に対して十分でなく、Moを主体とした炭化物粒子の面積率が低下する。一方、Mo/Crの質量比が5.0超ではMoを主体とする炭化物が多すぎ、炭化物が粗大化するので破壊靭性が劣る。従って、Mo/Crの質量比は1.7〜5.0が好ましい。Mo/Crの質量比の下限はより好ましくは1.8である。Mo/Crの質量比の上限はより好ましくは4.7であり、最も好ましくは4.5である。
(g) Mo / Cr: 1.7-5.0
The mass ratio of Mo / Cr is preferably in the range of 1.7 to 5.0. When the mass ratio of Mo / Cr is less than 1.7, the Mo content is not sufficient with respect to the Cr content, and the area ratio of carbide particles mainly composed of Mo decreases. On the other hand, if the mass ratio of Mo / Cr exceeds 5.0, there are too many carbides mainly composed of Mo, and the carbides become coarse, so the fracture toughness is poor. Accordingly, the Mo / Cr mass ratio is preferably 1.7 to 5.0. The lower limit of the mass ratio of Mo / Cr is more preferably 1.8. The upper limit of the Mo / Cr mass ratio is more preferably 4.7, and most preferably 4.5.

(iii) 好ましい組成関係
(a) Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]・・・(1)
耐事故性を改善するため、ロール外層の破壊靭性値を、例えばホットストリップミルの後段用ワークロールの場合、18.5 MPa・m1/2以上と高い破壊靱性を有する必要がある。ロール外層の基地の破壊靱性値を測定することはできないので、ロール外層の基地に相当する(炭化物の影響を排除した)合金について、Si固溶量と破壊靱性値との関係を調べれば、ロール外層の基地のSi固溶量と破壊靱性値との関係を推定することができる。従って、まず炭化物量の影響を排除する目的で、C含有量を1質量%にするとともにV、Nbなどの炭化物形成元素の含有量を低減して、ロール外層の基地に相当する組成を有する種々の合金試料を作製し、各試料の破壊靱性値を測定した。図1は基地組成相当合金のSi固溶量と破壊靱性値との関係を示す。図1に示すように、基地組成相当合金中のSi固溶量が3.2%以下では試料の破壊靱性値はほぼ22 MPa・m1/2以上であるが、3.2%を超えると19 MPa・m1/2以下に低下する。これから、ロール外層の基地の破壊靱性値も、基地のSi固溶量が3.2%を超えると急激に低下すると推定できる。基地中のSi固溶量を制限する合金組成について鋭意研究の結果、基地中のSi固溶量を3.2%以下とするには、Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]の条件を満たす必要があることが分った。
(iii) Preferred compositional relationship
(a) Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0.62] ... (1)
In order to improve the accident resistance, the fracture toughness value of the outer layer of the roll needs to have a high fracture toughness of, for example, 18.5 MPa · m 1/2 or more in the case of a work roll for the latter stage of the hot strip mill. Since the fracture toughness value of the base of the outer layer of the roll cannot be measured, for the alloy corresponding to the base of the outer layer of the roll (excluding the influence of carbide), if the relationship between the amount of Si solid solution and the fracture toughness value is investigated, the roll The relationship between the amount of Si solid solution and the fracture toughness value at the base of the outer layer can be estimated. Therefore, for the purpose of eliminating the influence of the amount of carbides first, the C content is reduced to 1% by mass and the contents of carbide forming elements such as V and Nb are reduced to have various compositions corresponding to the base of the roll outer layer. The alloy samples were prepared, and the fracture toughness value of each sample was measured. Figure 1 shows the relationship between the amount of Si solid solution and the fracture toughness value of the matrix composition equivalent alloy. As shown in Fig. 1, the fracture toughness value of the sample is approximately 22 MPa · m 1/2 or more when the Si solid solution amount in the matrix composition equivalent alloy is 3.2% or less, but if it exceeds 3.2%, 19 MPa · m Decrease below 1/2 . From this, it can be estimated that the fracture toughness value of the base of the outer layer of the roll also decreases rapidly when the Si solid solution amount of the base exceeds 3.2%. As a result of earnest research on the alloy composition that limits the amount of Si solid solution in the matrix, Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0 .62] was found to be necessary.

(b) (C−0.2 V−0.13 Nb)+(Cr+Mo+0.5 W)≦9.5・・・(2)
V、Nb、Cr、Mo及びWを含有する鋳鉄の凝固過程では、まずV及びNb等の粒状のMC炭化物及びオーステナイトが晶出した後、Cr、Mo及びWは液相中に濃化し、M2C、M6C、M7C3、M23C6、M3C等のネットワーク状の共晶炭化物として晶出する。外層の破壊靭性値は炭化物の量及び形状に大きく依存し、特にネットワーク状の共晶炭化物が多いか粗大であると、破壊靭性値は著しく低下する。MC炭化物を形成するV及びNbに対してCが過剰で、かつ凝固過程で液相中に濃化するCr、Mo及びWが過剰な場合、粗大炭化物が形成され、外層の破壊靭性値が低下する。V及びNbに対してCが過剰か否かは(C−0.2 V−0.13 Nb)の項により判定され、Cr、Mo及びWが過剰か否かは(Cr+Mo+0.5 W)の項により判定される。鋭意研究の結果、破壊靭性値を低下させないための組成条件は、(C−0.2 V−0.13 Nb)+(Cr+Mo+0.5 W)≦9.5を満たすことであることが分った。破壊靭性値を18.5 MPa・m1/2以上とするには、左辺の値を9.5以下にする必要がある。
(b) (C−0.2 V−0.13 Nb) + (Cr + Mo + 0.5 W) ≦ 9.5 ... (2)
In the solidification process of cast iron containing V, Nb, Cr, Mo and W, first, granular MC carbides such as V and Nb and austenite crystallize, then Cr, Mo and W are concentrated in the liquid phase. Crystallized as a network-like eutectic carbide such as 2 C, M 6 C, M 7 C 3 , M 23 C 6 , and M 3 C. The fracture toughness value of the outer layer greatly depends on the amount and shape of the carbide, and the fracture toughness value is remarkably lowered particularly when the network-like eutectic carbide is large or coarse. If C is excessive with respect to V and Nb that form MC carbide, and Cr, Mo, and W that are concentrated in the liquid phase during the solidification process, coarse carbide is formed, and the fracture toughness value of the outer layer decreases. To do. Whether C is excessive with respect to V and Nb is determined by the term (C−0.2 V−0.13 Nb), and whether Cr, Mo and W are excessive is determined by the term (Cr + Mo + 0.5 W). The As a result of intensive studies, it has been found that the composition condition for preventing the fracture toughness value from decreasing is that (C−0.2 V−0.13 Nb) + (Cr + Mo + 0.5 W) ≦ 9.5. In order to make the fracture toughness value 18.5 MPa · m 1/2 or more, the value on the left side needs to be 9.5 or less.

(c) 1.5≦Mo+0.5 W≦5.5・・・(3)
Mo及びWはMC、M2C又はM6Cの硬質炭化物を形成する作用を有する。Moの作用はWの作用の2倍であるので、Mo及びWの合計含有量は(Mo+0.5 W)で表すことができる。(Mo+0.5 W)はM2C、M6Cの炭化物を形成し耐摩耗性を向上させるため、1.5%以上である必要があるが、多すぎるとネットワーク状の共晶炭化物が多くなるので、5.5%以下である必要がある。
(c) 1.5 ≦ Mo + 0.5 W ≦ 5.5 (3)
Mo and W have the effect of forming MC, M 2 C or M 6 C hard carbides. Since the action of Mo is twice that of W, the total content of Mo and W can be expressed as (Mo + 0.5 W). (Mo + 0.5 W) forms M 2 C and M 6 C carbides and improves wear resistance, so it should be 1.5% or more, but if too much, network-like eutectic carbides will increase. , 5.5% or less.

(iv) 不純物
外層組成の残部は実質的にFe及び不可避的不純物からなる。不可避的不純物のうち、P及びSは機械的性質の劣化を招くので、できるだけ少なくするのが好ましい。具体的には、Pの含有量は0.1質量%以下が好ましく、Sの含有量は0.1質量%以下が好ましい。その他の不可避的不純物として、Cu、Sb、Te、Ce等の元素は合計で0.7質量%以下であれば良い。
(iv) Impurities The balance of the outer layer composition is substantially composed of Fe and inevitable impurities. Of the inevitable impurities, P and S cause deterioration of mechanical properties, so it is preferable to reduce them as much as possible. Specifically, the P content is preferably 0.1% by mass or less, and the S content is preferably 0.1% by mass or less. As other inevitable impurities, elements such as Cu, Sb, Te, and Ce may be 0.7% by mass or less in total.

(2) 組織
熱間圧延用複合ロールの外層の組織は、基地、黒鉛、MC炭化物、セメンタイト、MC炭化物及びセメンタイト以外の炭化物(M2C、M6C等)を有する。熱間圧延用複合ロールの外層の組織は0.3〜10面積%の黒鉛相を有する。外層組織はまた、3〜20面積%のMC炭化物を有するのが好ましい。外層の基地組織は実質的にマルテンサイト、ベイナイト又はパーライトからなるのが好ましい。外層の基地組織はさらに15〜45面積%のセメンタイト相を有するのが好ましい。
(2) Structure The structure of the outer layer of the composite roll for hot rolling has base, graphite, MC carbide, cementite, MC carbide, and carbides other than cementite (M 2 C, M 6 C, etc.). The structure of the outer layer of the composite roll for hot rolling has a graphite phase of 0.3 to 10 area%. The outer layer structure also preferably has 3 to 20 area% MC carbides. The outer layer base structure is preferably substantially composed of martensite, bainite or pearlite. The outer layer base structure preferably further has a cementite phase of 15 to 45 area%.

(a) 黒鉛相の面積率:0.3〜10%
外層組織に晶出する黒鉛相(黒鉛粒子)の面積率は0.3〜10%である。黒鉛相の面積率が0.3%未満では、外層の耐焼付性向上の効果が不十分である。一方、黒鉛相が10面積%を超えると、外層の機械的性質は低下する。黒鉛相の面積率は好ましくは0.5〜8%であり、より好ましくは1〜7%である。
(a) Graphite phase area ratio: 0.3 to 10%
The area ratio of the graphite phase (graphite particles) crystallized in the outer layer structure is 0.3 to 10%. When the area ratio of the graphite phase is less than 0.3%, the effect of improving the seizure resistance of the outer layer is insufficient. On the other hand, when the graphite phase exceeds 10 area%, the mechanical properties of the outer layer are lowered. The area ratio of the graphite phase is preferably 0.5 to 8%, more preferably 1 to 7%.

(b) MC炭化物の面積率:3〜20%
外層組織に晶出するMC炭化物の面積率が3%未満であると、外層は十分な耐摩耗性を有さないことがある。また黒鉛との共存関係によりMC炭化物の面積率を20%超にするのは困難である。
(b) MC carbide area ratio: 3-20%
If the area ratio of MC carbide crystallized in the outer layer structure is less than 3%, the outer layer may not have sufficient wear resistance. In addition, due to the coexistence with graphite, it is difficult to make the MC carbide area ratio more than 20%.

(3) 特性
(a) 耐摩耗性
外層の耐摩耗性は、MC、M2C、M6C等の硬質炭化物及び硬質な基地組織により得られる。特にV及びNb等からなるMC炭化物は非常に硬質であり、(V+1.2 Nb)が2.5質量%以上のとき、十分なMC炭化物が晶出する。また硬質な基地組織はMo、W等の元素により得られる。
(3) Characteristics
(a) wear resistance of the wear-resistant outer layer, MC, M 2 C, obtained by hard carbides and a hard base structure, such as M 6 C. In particular, MC carbides composed of V, Nb, etc. are very hard. When (V + 1.2 Nb) is 2.5% by mass or more, sufficient MC carbides are crystallized. Moreover, a hard base structure is obtained by elements such as Mo and W.

(b) 耐焼付き性
絞り込み時の鋼板の焼き付きを防止するために、所定量の炭化物及びSiを含有するとともに、所定量の黒鉛を有するのが効果的である。このために、2.5質量%以上のC及び1.3質量%以上のSiが必要である。
(b) Seizure resistance In order to prevent seizure of the steel sheet during narrowing, it is effective to contain a predetermined amount of carbide and Si and a predetermined amount of graphite. For this purpose, 2.5% by mass or more of C and 1.3% by mass or more of Si are required.

(c) 耐事故性
発生したクラックの進展に対する抵抗の指標として破壊靱性値がある。破壊靭性値は、炭化物の形態、大きさ及び量、及び基地の靱性に依存する。炭化物が粗大であると、クラックが進展しやすい。粗大炭化物の生成は、MC炭化物晶出後に溶湯に残ったCの量と、粗大炭化物を形成しやすいCr、Mo及びWの量に依存することが分った。その結果、MC炭化物晶出後の残留C量を表す(C−0.2 V−0.13 Nb)の項と、Cr、Mo及びWの合計量を表す(Cr+Mo+0.5 W)との和が9.5質量%以下であれば、破壊靭性値を低下させる粗大炭化物の発生が抑制されていると判定できる。
(c) Accident resistance Fracture toughness is an index of resistance to the development of cracks that have occurred. Fracture toughness values depend on carbide morphology, size and amount, and matrix toughness. If the carbide is coarse, cracks tend to progress. It was found that the formation of coarse carbide depends on the amount of C remaining in the molten metal after MC carbide crystallization and the amount of Cr, Mo and W that easily form coarse carbide. As a result, the sum of the term (C−0.2 V−0.13 Nb) indicating the amount of residual C after crystallization of MC carbide and the total amount of Cr, Mo and W (Cr + Mo + 0.5 W) is 9.5% by mass. If it is below, it can be judged that generation | occurrence | production of the coarse carbide | carbonized_material which reduces a fracture toughness value is suppressed.

また基地の破壊靱性は、3.2質量%を超えるSiが固溶すると著しく低下することが分った。基地中のSi量を3.2質量%以下とするためには、Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]の条件を満たせば良い。   It was also found that the fracture toughness of the base was significantly reduced when more than 3.2 mass% Si was dissolved. In order to reduce the amount of Si in the base to 3.2 mass% or less, the condition of Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0.62] may be satisfied.

(d) 圧縮残留応力
ロール外層には、クラック発生防止のために所定の圧縮残留応力が必要である。しかし、圧縮残留応力の所定値を超えると、クラックの進展を助長し早める。残留応力は外層と軸芯部の歪差による弾性変形により発生するので、外層が薄くなるとその分だけ弾性変形も大きくなり、圧縮残留応力も増大する。本発明では、圧縮残留応力が最大となる廃却径で、かつロール軸方向中央で外層表面の円周方向圧縮残留応力の値を求める。クラックの発生を防止するとともに、クラックの進展を助長しないように、ロール軸方向中央で廃却径における外層の圧縮残留応力は好ましくは150〜500 MPaであり、より好ましくは200〜400 MPaである。
(d) Compressive residual stress The outer layer of the roll needs a predetermined compressive residual stress to prevent the occurrence of cracks. However, if the compressive residual stress exceeds a predetermined value, the progress of cracks is promoted and accelerated. Since the residual stress is generated by elastic deformation due to the difference in strain between the outer layer and the shaft core portion, the elastic deformation increases correspondingly and the compressive residual stress increases as the outer layer becomes thinner. In the present invention, the value of the circumferential compressive residual stress on the outer layer surface is obtained at the center of the roll axis direction at the waste diameter where the compressive residual stress is maximized. The outer layer compressive residual stress at the scrap diameter at the center of the roll axis is preferably 150 to 500 MPa, more preferably 200 to 400 MPa so as to prevent the occurrence of cracks and not promote the progress of cracks. .

このような圧縮残留応力を得るため、鋳造後に450〜550℃の焼戻し処理を1回以上行う。450〜550℃の保持は1時間以上が好ましい。この焼戻し処理温度により残留オーステナイトは硬質のマルテンサイト又はベイナイトに変態し、この変態膨張によりロール表面に圧縮残留応力が付与される。このような変態により基地硬度が上がり、耐摩耗性が向上する。なお外層の基地のオーステナイト化温度(約770℃以上)以上にロールを加熱する焼き入れを行うと、ロール表面での圧縮残留応力が500 MPa超になるので、クラックの進展が早くなりやすい。   In order to obtain such compressive residual stress, tempering at 450 to 550 ° C. is performed once or more after casting. The holding at 450 to 550 ° C is preferably 1 hour or longer. Residual austenite is transformed into hard martensite or bainite by this tempering temperature, and compressive residual stress is imparted to the roll surface by this transformation expansion. Such transformation increases the base hardness and improves the wear resistance. If quenching is performed by heating the roll above the austenitizing temperature of the outer layer base (about 770 ° C. or higher), the compressive residual stress on the roll surface exceeds 500 MPa, so that the cracks tend to progress quickly.

(e) ビッカース硬さ
外層基地のビッカース硬さは560以上が好ましい。外層基地のビッカース硬さが560未満であると、圧延により基地部の優先的摩耗や炭化物の脱落が大きい。560以上のビッカース硬さは、Mo及びWを1.5≦(Mo+0.5 W)を満たすように添加することにより得られる。
(e) Vickers hardness The Vickers hardness of the outer base is preferably 560 or more. When the Vickers hardness of the outer base is less than 560, rolling causes significant wear of the base part and falling off of carbides. A Vickers hardness of 560 or more can be obtained by adding Mo and W so as to satisfy 1.5 ≦ (Mo + 0.5 W).

(B) 軸芯部
ロールの軸芯部は靭性に優れるダクタイル鋳鉄(球状黒鉛鋳鉄)からなるのが好ましい。さらに、外層の長寿命化に応じてジャーナル部(軸芯部)の寿命も長くするために、ジャーナル部の耐摩耗性向上は必要である。ジャーナル部の摩耗により軸受との間のガタが大きくなると、遠心鋳造製複合ロールを廃却せざるを得ない。高耐摩耗性のジャーナル部を提供するため、軸受と接触する部位のあるジャーナル部を形成した軸芯部にフェライト面積率が35%以下のダクタイル鋳鉄を使用するのが好ましい。ダクタイル鋳鉄では、球状黒鉛によりその周囲の炭素量が低下し、低硬度のフェライト組織となりやすい。フェライト面積率が多くなるほど基地の硬さは低下し、よって耐摩耗性が低下する。軸芯部用ダクタイル鋳鉄のフェライト面積率は好ましくは32%以下であり、最も好ましくは29%以下である。
(B) Shaft Core Part The roll core part is preferably made of ductile cast iron (spheroidal graphite cast iron) having excellent toughness. Furthermore, in order to extend the life of the journal part (shaft core part) in accordance with the extension of the life of the outer layer, it is necessary to improve the wear resistance of the journal part. If the backlash between the bearing and the bearing becomes large due to the wear of the journal part, the centrifugally cast composite roll must be discarded. In order to provide a highly wear-resistant journal part, it is preferable to use ductile cast iron having a ferrite area ratio of 35% or less for the shaft core part in which the journal part having a portion in contact with the bearing is formed. In ductile cast iron, the amount of carbon around it decreases due to spheroidal graphite, and it tends to be a low-hardness ferrite structure. As the ferrite area ratio increases, the hardness of the base decreases, and thus the wear resistance decreases. The ferrite area ratio of the ductile cast iron for the shaft core is preferably 32% or less, and most preferably 29% or less.

ダクタイル鋳鉄の組成は、質量基準でC:2.3〜3.6%、Si:1.5〜3.5%、Mn:0.2〜2.0%、Ni:0.3〜2.0%、Cr:0.05〜1.0%、Mo:0.05〜1.0%、Mg:0.01〜0.08%、及びV:0.05〜1.0%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなるのが好ましい。上記必須元素の他に、Nb:0.7%以下及びW:0.7%以下を含有しても良い。さらに、フェライト面積率を低下させるために、Cu、Sn、As及びSbの少なくとも一種を合計で0.005〜0.5%添加しても良い。Pは通常不純物元素として0.005〜0.05%程度ダクタイル鋳鉄に入っているが、フェライト面積率を低下させるために0.5%まで添加しても良い。ダクタイル鋳鉄は、鉄基地がフェライト及びパーライトを主体とし、その他は黒鉛及び微量のセメンタイトを主に含む。   The composition of ductile cast iron is C: 2.3-3.6%, Si: 1.5-3.5%, Mn: 0.2-2.0%, Ni: 0.3-2.0%, Cr: 0.05-1.0%, Mo: 0.05-1.0% by mass Mg: 0.01 to 0.08%, and V: 0.05 to 1.0%, and the balance is preferably composed of Fe and inevitable impurities. In addition to the above essential elements, Nb: 0.7% or less and W: 0.7% or less may be contained. Furthermore, in order to reduce the ferrite area ratio, a total of at least one of Cu, Sn, As, and Sb may be added in an amount of 0.005 to 0.5%. P is usually contained in the ductile cast iron as an impurity element of about 0.005 to 0.05%, but may be added up to 0.5% in order to reduce the ferrite area ratio. Ductile cast iron mainly contains ferrite and pearlite at the iron base, and mainly contains graphite and a small amount of cementite.

(C) 中間層
本発明の方法により得られる熱間圧延用複合ロールは、外層と軸芯部の間に鋳鉄からなる中間層を有し、前記中間層ではMo濃度が外層側から軸芯部側にかけて徐々に低下する構造を有する。
(C) Intermediate layer The hot-rolling composite roll obtained by the method of the present invention has an intermediate layer made of cast iron between the outer layer and the shaft core portion, and the Mo concentration in the intermediate layer is from the outer layer side to the shaft core portion. It has a structure that gradually decreases toward the side.

遠心鋳造法により円筒状外層の内面に直接軸芯部を鋳造すると、外層の最内面が再溶解された後に軸芯部が凝固するので、外層最内面の再溶解された部分は、軸芯部と混合した組成を有する境界部となる。その結果、外層から軸芯部に拡散するMoにより軸芯部の凝固温度が低下してしまい、境界部の凝固温度が軸芯部の凝固温度より低くなって、軸芯部の方が境界部より早く凝固して引け巣が発生しやすくなることが分った。   When the shaft core is cast directly on the inner surface of the cylindrical outer layer by the centrifugal casting method, the shaft core is solidified after the innermost surface of the outer layer is remelted. Therefore, the remelted portion of the outermost inner surface of the outer layer is the shaft core portion. It becomes a boundary part which has a composition mixed with. As a result, the solidification temperature of the shaft core portion is reduced by Mo diffusing from the outer layer to the shaft core portion, the solidification temperature of the boundary portion is lower than the solidification temperature of the shaft core portion, and the shaft core portion is the boundary portion. It has been found that it solidifies faster and shrinkage cavities are more likely to occur.

鋭意検討の結果、外層に軸芯部を一体的に鋳造する際に外層と軸芯部との間に鋳鉄製中間層を介在させると、Mo濃度が外層との境界から軸芯部との境界まで徐々に低下するようになり、引け巣等の欠陥を防止できることが分った。中間層の内面に軸芯部を鋳造するので、中間層の内面側の部分が再溶解し、軸芯部との間に成分元素の拡散が起こる。そこで、再溶解して成分元素の拡散が起こった中間層の内面側領域を「軸芯部との境界部」、又は単に「境界部」と呼ぶ。なお、外層と中間層との間にも成分元素の拡散が起こり、成分元素の濃度が変化する境界領域ができるが、「軸芯部との境界部」との混同を防ぐために、外層と中間層との間を単に「境界」と呼ぶ。   As a result of intensive studies, when casting an intermediate layer made of cast iron between the outer layer and the shaft core part when casting the shaft core part integrally with the outer layer, the Mo concentration is changed from the boundary between the outer layer and the shaft core part. It has been found that it is possible to prevent defects such as shrinkage nests. Since the shaft core portion is cast on the inner surface of the intermediate layer, the inner surface side portion of the intermediate layer is re-dissolved, and the diffusion of the component elements between the shaft core portion occurs. Therefore, the inner surface side region of the intermediate layer in which the constituent elements are diffused by re-dissolution is referred to as a “boundary portion with the shaft core portion” or simply as a “boundary portion”. In addition, the diffusion of the component elements also occurs between the outer layer and the intermediate layer, and a boundary region where the concentration of the component element changes is formed, but in order to prevent confusion with the “boundary portion with the shaft core portion” The space between the layers is simply called the “boundary”.

一方、外層から軸芯部まで拡散するCrは軸芯部の凝固温度を上昇させる作用を有するので、外層からのMoの拡散量が多い場合、境界部におけるCrの拡散量を多くすれば良いことも分った。そのため、(a) 中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量を2.1質量%未満とすると、境界部での凝固引け巣を確実に防止でき、かつ(b) 中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量が2.1質量%以上5.0質量%未満の場合、[Mo含有量−(Cr含有量/3)]を1.7質量%未満とすることにより、Crによる凝固温度上昇効果がMoの影響を相殺し、境界部での凝固引け巣を確実に防止できる。(a) の場合、中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量は2.0質量%未満が好ましい。   On the other hand, Cr diffusing from the outer layer to the shaft core has the effect of increasing the solidification temperature of the shaft core, so if the amount of Mo diffusion from the outer layer is large, the amount of Cr diffusion at the boundary should be increased. I also understood. Therefore, if (a) the Mo content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is less than 2.1% by mass, solidification shrinkage at the boundary can be reliably prevented, and (b) the shaft in the intermediate layer When the Mo content at the boundary with the core is 2.1 mass% or more and less than 5.0 mass%, the solidification temperature rises due to Cr by setting [Mo content-(Cr content / 3)] to less than 1.7 mass%. The effect offsets the influence of Mo, and solidification shrinkage at the boundary can be reliably prevented. In the case of (a), the Mo content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is preferably less than 2.0% by mass.

外層及び軸芯部との溶着を良好にするために、中間層の平均厚さを1〜70 mmとするのが好ましく、3〜50 mmとするのがより好ましく、5〜30 mmとするのが最も好ましい。なお中間層は接合部全体の領域にわたって均一な厚みを有するとは限らず、接合部の一部が薄くなることもある。   In order to improve the welding between the outer layer and the shaft core, the average thickness of the intermediate layer is preferably 1 to 70 mm, more preferably 3 to 50 mm, and 5 to 30 mm. Is most preferred. The intermediate layer does not necessarily have a uniform thickness over the entire region of the joint, and a part of the joint may be thin.

(1) 中間層用溶湯の組成
中間層を形成するための鋳鉄溶湯は、境界部での凝固引け巣を確実に防止するため、0〜3.0質量%のMo及び0.8〜3.0質量%のCrを含有するのが好ましい。具体的には、中間層用溶湯の組成は、質量基準でC:1.6〜3.8%、Si:0.2〜3.5%、Mn:0.2〜2.0%、Ni:0〜5.0%、Cr:0.8〜3.0%、Mo:0〜3.0%、V:0〜2.0%、Nb:0〜2.0%、及びW:0〜3.0%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなるのが好ましい。V及びNbのそれぞれの含有量の上限は0.5質量%がより好ましい。
(1) Composition of melt for intermediate layer The cast iron melt for forming the intermediate layer contains 0 to 3.0 mass% Mo and 0.8 to 3.0 mass% Cr in order to reliably prevent solidification shrinkage at the boundary. It is preferable to contain. Specifically, the composition of the melt for the intermediate layer is C: 1.6 to 3.8%, Si: 0.2 to 3.5%, Mn: 0.2 to 2.0%, Ni: 0 to 5.0%, Cr: 0.8 to 3.0% on a mass basis , Mo: 0 to 3.0%, V: 0 to 2.0%, Nb: 0 to 2.0%, and W: 0 to 3.0%, and the balance is preferably composed of Fe and inevitable impurities. The upper limit of each content of V and Nb is more preferably 0.5% by mass.

(2) 中間層の凝固組成
外層内面に中間層及び軸芯部が順に形成されるので、中間層の外側領域(外層内面に近い側)に外層成分が拡散する。そのため、中間層の凝固組成は中間層用溶湯の組成と異なるだけでなく、ロール半径方向に勾配を有する。
(2) Solidification composition of the intermediate layer Since the intermediate layer and the shaft core are sequentially formed on the inner surface of the outer layer, the outer layer components diffuse to the outer region of the intermediate layer (the side closer to the inner surface of the outer layer). Therefore, the solidified composition of the intermediate layer is not only different from the composition of the molten metal for the intermediate layer, but has a gradient in the roll radial direction.

中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量を2.1質量%未満とすることにより、境界部での凝固引け巣を確実に防止できる。前記境界部におけるMo含有量は0質量%超え2.0質量%未満が好ましい。また、前記境界部におけるMo含有量が2.1質量%以上5.0質量%未満の場合(好ましくは2.1質量%以上3.0質量%未満の場合)、[Mo含有量−(Cr含有量/3)]を1.7質量%未満とすることにより、Crによる凝固温度上昇効果がMoの凝固温度低下効果を相殺し、境界部での凝固引け巣を確実に防止できる。   By setting the Mo content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer to be less than 2.1% by mass, solidification shrinkage at the boundary can be reliably prevented. The Mo content at the boundary is preferably more than 0% by mass and less than 2.0% by mass. Further, when the Mo content in the boundary portion is 2.1% by mass or more and less than 5.0% by mass (preferably in the case of 2.1% by mass or more and less than 3.0% by mass), [Mo content− (Cr content / 3)] is set to 1.7. By setting it to less than mass%, the effect of increasing the solidification temperature by Cr offsets the effect of decreasing the solidification temperature of Mo, and solidification shrinkage at the boundary can be reliably prevented.

外層内面に中間層が遠心鋳造法により形成され、かつ中間層内面に軸芯部が静置鋳造法により形成されるので、外層と中間層との境界で両者の成分が拡散しあうだけでなく、中間層と軸芯部との境界でも両者の成分が拡散しあう。そのため、合金元素の濃度は、中間層を介して外層から軸芯部まで概ね徐々に低下する。特に炭化物形成元素であるMo及びCrの濃度が異なる中間層と軸芯部との境界部では、これらの元素の濃度は大きく低下する。   The intermediate layer is formed on the inner surface of the outer layer by centrifugal casting, and the shaft core is formed on the inner surface of the intermediate layer by static casting, so that not only the components of both diffuse at the boundary between the outer layer and the intermediate layer. Both components diffuse at the boundary between the intermediate layer and the shaft core. Therefore, the concentration of the alloy element generally gradually decreases from the outer layer to the shaft core portion through the intermediate layer. In particular, the concentration of these elements is greatly reduced at the boundary portion between the intermediate layer and the shaft core portion having different concentrations of Mo and Cr as carbide forming elements.

中間層と軸芯部との境界部におけるMo、Cr、V及びNbの濃度変化を調べた結果、図4-1に概略的に示すように、(a) Mo、V及びNbの濃度は中間層から軸芯部にかけて徐々に低下するので、境界部の範囲を特定しにくいが、(b) Crの濃度は外層から中間層までほとんど変化しないが、中間層と軸芯部との境界部で急激に低下し、軸芯部でまた一定になることが分った。従って、境界部の範囲を特定するのにCrの濃度変化を用いるのが良いと言える。そこで、図4-2に示すように、Crの濃度曲線の変曲点A1,A2の位置をそれぞれ境界部の半径方向外側位置及び内側位置と定義する。このような境界部の位置を求めるためには、半径方向に3 mm以下のピッチでCrの濃度を分析するのが好ましい。   As a result of examining the change in the concentration of Mo, Cr, V and Nb at the boundary between the intermediate layer and the shaft core, as shown schematically in Fig. 4-1, (a) the concentration of Mo, V and Nb is intermediate. Since it gradually decreases from the layer to the shaft core, it is difficult to specify the boundary range. (B) The Cr concentration hardly changes from the outer layer to the intermediate layer, but at the boundary between the intermediate layer and the shaft core. It was found that it dropped rapidly and became constant again at the shaft core. Therefore, it can be said that it is better to use the change in Cr concentration to specify the boundary range. Therefore, as shown in FIG. 4-2, the positions of the inflection points A1 and A2 of the Cr concentration curve are defined as the radially outer position and the inner position of the boundary, respectively. In order to obtain the position of such a boundary portion, it is preferable to analyze the Cr concentration at a pitch of 3 mm or less in the radial direction.

図4-3は境界部付近における複合ロールの横断面(軸線方向に垂直な断面)を拡大して示す。図4-3に示すように、境界部の端部20の半径方向位置は一般に一定ではない。このような端部20を有する境界部の付近において、Mo、Cr、V及びNbの濃度を半径方向直線Lに沿って一定のピッチPで測定するが、測定点M1,M2,M3・・・のいずれかが境界部の端部20に位置することはほとんどない。すなわち、境界部の外端A1は測定点M1,M2,M3・・・のいずれとも一致しないことの方が多い。そこで、半径方向直線L上に、外端A1から距離X(=2 mm)だけ離れた半径方向外側の位置A3を設定し、(a) 位置A3にいずれかの測定点が一致する場合には、位置A3におけるMo及びCrの濃度を採用し、(b) 位置A3にいずれの測定点も一致しない場合には、位置A3から最も近い外側の測定点(図示の例ではM2)におけるMo及びCrの濃度を採用する。従って、位置A3又はそれに最も近い外側の測定点M2におけるMoの含有量を「中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量」と定義する。同様に、位置A3又はそれに最も近い外側の測定点M2におけるCr含有量を「中間層内で軸芯部との境界部におけるCr含有量」と定義する。位置A3又はそれに最も近い外側の測定点M2におけるV含有量を「中間層内で軸芯部との境界部におけるV含有量」と定義する。さらに、位置A3又はそれに最も近い外側の測定点M2におけるNb含有量を「中間層内で軸芯部との境界部におけるNb含有量」と定義する。M1,M2,M3・・・の例を図4-2にも記入する。   Figure 4-3 shows an enlarged cross section (cross section perpendicular to the axial direction) of the composite roll near the boundary. As shown in FIG. 4-3, the radial position of the end 20 of the boundary is generally not constant. In the vicinity of the boundary portion having such an end portion 20, the concentrations of Mo, Cr, V, and Nb are measured along the radial straight line L at a constant pitch P, but the measurement points M1, M2, M3,. Is hardly located at the end 20 of the boundary. That is, the outer end A1 of the boundary portion is often not coincident with any of the measurement points M1, M2, M3. Therefore, on the radial straight line L, set a position A3 in the radial direction that is a distance X (= 2 mm) away from the outer end A1, and (a) if any measurement point coincides with the position A3 , Adopting the concentration of Mo and Cr at position A3, (b) If no measurement point coincides with position A3, Mo and Cr at the outermost measurement point (M2 in the example shown) from position A3 The concentration of is adopted. Therefore, the Mo content at the position A3 or the nearest outer measurement point M2 is defined as “Mo content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer”. Similarly, the Cr content at the position A3 or the outermost measurement point M2 is defined as “Cr content at the boundary between the intermediate layer and the shaft core”. The V content at the position A3 or the outermost measurement point M2 closest to the position A3 is defined as “the V content at the boundary with the shaft core portion in the intermediate layer”. Furthermore, the Nb content at the position A3 or the outermost measurement point M2 is defined as “the Nb content at the boundary between the intermediate layer and the shaft core”. Enter examples of M1, M2, M3, etc. in Figure 4-2.

また、(a) 中間層内で軸芯部との境界部におけるCr含有量が外層の廃却径におけるCr含有量の80%以上である要件、及び(b) 中間層内で軸芯部との境界部におけるV及びNbの合計量が外層の廃却径におけるV及びNbの合計量の70%以下である要件は、外層と中間層、及び中間層と軸芯部との間に高い接合強度(引張強度が300 MPa以上)を得るのに好ましい。   In addition, (a) the requirement that the Cr content at the boundary with the shaft core portion in the intermediate layer is 80% or more of the Cr content in the discarded diameter of the outer layer, and (b) the shaft core portion in the intermediate layer The requirement that the total amount of V and Nb at the boundary of the outer layer is 70% or less of the total amount of V and Nb in the outer diameter of the outer layer is high bonding between the outer layer and the intermediate layer, and between the intermediate layer and the shaft core. It is preferable for obtaining strength (tensile strength of 300 MPa or more).

要件(a) について、中間層内で軸芯部との境界部におけるCr含有量は外層の廃却径におけるCr含有量の82%以上が好ましく、85%以上がより好ましい。またその上限は300%以下が好ましく、200%以下がより好ましい。   Regarding requirement (a), the Cr content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is preferably 82% or more, more preferably 85% or more of the Cr content in the discarded diameter of the outer layer. The upper limit is preferably 300% or less, and more preferably 200% or less.

要件(b) について、中間層内で軸芯部との境界部におけるV及びNbの合計量はいずれも、外層の廃却径におけるV及びNbの合計量の68%以下が好ましく、65%以下がより好ましい。   Regarding requirement (b), the total amount of V and Nb at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is preferably 68% or less, and 65% or less of the total amount of V and Nb in the discarded diameter of the outer layer. Is more preferable.

(D) ロールサイズ
本発明の遠心鋳造製複合圧延ロールのサイズは特に限定されないが、好ましい例は、外層の外径が200〜1300 mmで、ロール胴長が500〜6000 mmで、外層の圧延使用層(圧延有効径)の厚さが50〜200 mmである。
(D) Roll size The size of the centrifugally cast composite rolling roll of the present invention is not particularly limited, but preferred examples include an outer layer having an outer diameter of 200 to 1300 mm, a roll body length of 500 to 6000 mm, and outer layer rolling. The thickness of the used layer (rolling effective diameter) is 50 to 200 mm.

[2] 遠心鋳造製圧延用複合ロールの製造方法
本発明の熱間圧延用複合ロールの製造方法は、遠心鋳造用円筒状金型と静置鋳造用の上型及び下型とを個別に具備する第一の鋳型、又は遠心鋳造用キャビティ部と静置鋳造用キャビティ部とを一体的に具備する第二の鋳型を使用する。
[2] Method for producing composite roll for rolling made by centrifugal casting The method for producing a composite roll for hot rolling according to the present invention comprises a cylindrical mold for centrifugal casting and an upper mold and a lower mold for stationary casting separately. Or a second mold integrally including a centrifugal casting cavity and a stationary casting cavity.

第一の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記遠心鋳造用円筒状金型に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記円筒状金型の上下端に前記上型及び前記下型を設けて静置鋳造用鋳型を構成し、(iv) 前記上型、前記円筒状金型及び前記下型により構成されるキャビティに軸芯部用溶湯を鋳込む工程を有する。   When using the first mold, (i) casting the molten outer layer having the chemical composition into the rotating cylindrical mold for centrifugal casting, and (ii) the intermediate layer inside the outer layer during or after solidification (Iii) after solidification of the intermediate layer, the upper mold and the lower mold are provided on the upper and lower ends of the cylindrical mold to constitute a stationary casting mold, and (iv) the upper mold, There is a step of casting the molten metal for the shaft core into a cavity constituted by the cylindrical mold and the lower mold.

第二の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記鋳型の前記遠心鋳造用キャビティ部に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記静置鋳造用キャビティ部に軸芯部用溶湯を鋳込む工程を有する。   When using the second mold, (i) casting the outer layer molten metal having the chemical composition in the centrifugal casting cavity of the rotating mold, and (ii) intermediate in the outer layer during or after solidification. (Iii) after solidifying the intermediate layer, casting the melt for the shaft core into the stationary casting cavity.

(A) 外層の形成
(1) 溶湯
外層用溶湯の化学組成は、質量基準でC:2.5〜3.5%、Si:1.3〜2.4%、Mn:0.2〜1.5%、Ni:3.5〜5.0%、Cr:0.8〜1.5%、Mo:2.5〜5.0%、V:1.8〜4.0%、及びNb:0.2〜1.5%を含有し、残部はFe及び不可避的不純物からなり、Nb/Vの質量比が0.1〜0.7であり、Mo/Vの質量比が0.7〜2.5であり、V+1.2 Nbが2.5〜5.5%である。
(A) Formation of outer layer
(1) Molten metal The chemical composition of the molten metal for the outer layer is C: 2.5-3.5%, Si: 1.3-2.4%, Mn: 0.2-1.5%, Ni: 3.5-5.0%, Cr: 0.8-1.5% on a mass basis. Mo: 2.5-5.0%, V: 1.8-4.0%, and Nb: 0.2-1.5%, the balance consists of Fe and inevitable impurities, the mass ratio of Nb / V is 0.1-0.7, Mo / The mass ratio of V is 0.7 to 2.5, and V + 1.2 Nb is 2.5 to 5.5%.

(2) 鋳込み温度
外層用溶湯の鋳込み温度は、Ts+30℃〜Ts+180℃(ただし、Tsはオーステナイト晶出開始温度である。)の範囲内である。この範囲内の鋳込み温度により、液相が残存する時間を短くし、液体から凝固により晶出したγ相の遠心分離を抑制し、偏析を抑えることができる。鋳込み温度がTs+30℃より低いと、鋳込んだ溶湯の凝固が速すぎ、微細な介在物などの異物が遠心力による分離の前に凝固するため、異物欠陥が残存しやすい。一方、鋳込み温度がTs+180℃より高いと、外層内部に粗大なデンドライトが集合した斑点状領域(偏析域)が生成される。鋳込み温度は好ましくはTs+30℃〜Ts+100℃であり、より好ましくはTs+80℃〜Ts+100℃である。なお、オーステナイト晶出開始温度Tsは、示差熱分析装置により測定した凝固発熱の開始温度である。通常外層用溶湯は取鍋から漏斗、注湯ノズル等を介して、又はタンディッシュから注湯ノズル等を介して、遠心鋳造用金型内に鋳込まれるので、本発明でいう鋳込み温度は、取鍋内又はタンディッシュ内の溶湯の温度をいう。
(2) Casting temperature The casting temperature of the outer layer molten metal is within the range of Ts + 30 ° C. to Ts + 180 ° C. (where Ts is the austenite crystallization start temperature). By the casting temperature within this range, the time during which the liquid phase remains can be shortened, the centrifugal separation of the γ phase crystallized from the liquid by solidification can be suppressed, and segregation can be suppressed. When the casting temperature is lower than Ts + 30 ° C., solidification of the cast molten metal is too fast, and foreign matters such as fine inclusions solidify before separation by centrifugal force, so foreign matter defects tend to remain. On the other hand, when the casting temperature is higher than Ts + 180 ° C., a spot-like region (segregation region) in which coarse dendrites gather inside the outer layer is generated. The casting temperature is preferably Ts + 30 ° C. to Ts + 100 ° C., more preferably Ts + 80 ° C. to Ts + 100 ° C. The austenite crystallization start temperature Ts is a start temperature of solidification exotherm measured by a differential thermal analyzer. Usually, the outer layer molten metal is cast into a centrifugal casting mold from a ladle through a funnel, a pouring nozzle, etc., or from a tundish through a pouring nozzle, etc. The temperature of the molten metal in the ladle or tundish.

(3) 遠心力
遠心鋳造用金型で外層を鋳造するときの遠心力は、重力倍数で60〜150 Gの範囲内である。この範囲内の重力倍数で鋳込むと、凝固時の加速度を制限してγ相の移動速度を遅くし、もってγ相の遠心分離を抑制する(偏析を抑える)ことができる。重力倍数が60 G未満では、外層用溶湯の巻き付きが不足する(レーニング)。一方、重力倍数が150 Gを超えると、γ相の遠心分離が顕著になり、γ相の少ない溶湯残液に粗大なデンドライトが生成する。その結果、外層内部にベイナイト及び/又はマルテンサイトのデンドライトの斑点状偏析が生成される。重力倍数(G No.)は、式:G No.=N×N×D/1,790,000[ただし、Nは金型の回転数(rpm)であり、Dは金型の内径(外層の外周に相当)(mm)である。]により求められる。
(3) Centrifugal force Centrifugal force when casting an outer layer with a centrifugal casting mold is in the range of 60 to 150 G in terms of multiple of gravity. When casting is performed at a gravitational multiple within this range, the acceleration during solidification is limited to slow the movement speed of the γ phase, thereby suppressing the γ phase centrifugation (suppressing segregation). If the gravity multiple is less than 60 G, the outer layer melt is insufficiently wound (leaning). On the other hand, when the gravity multiple exceeds 150 G, γ-phase centrifugation becomes prominent, and coarse dendrites are generated in the molten metal residue with little γ-phase. As a result, spotted segregation of bainite and / or martensite dendrite is generated inside the outer layer. Gravity multiple (G No.) is the formula: G No. = N x N x D / 1,790,000 [where N is the number of revolutions of the mold (rpm) and D is the inner diameter of the mold (corresponding to the outer circumference of the outer layer) ) (Mm). ].

(4) 遠心鋳造用金型
遠心鋳造用円筒状金型は厚さ120〜450 mmの強靭なダクタイル鋳鉄からなるのが好ましい。金型が120 mm未満と薄いと、金型の冷却能が不足するため、外層内に引け巣欠陥が発生しやすい。一方、金型の厚さが450 mmを超えても冷却能は飽和している。金型のより好ましい厚さは150〜410 mmである。遠心鋳造用金型は水平型、傾斜型又は垂直型のいずれでも良い。
(4) Centrifugal Casting Mold The centrifugal casting cylindrical mold is preferably made of tough ductile cast iron having a thickness of 120 to 450 mm. If the mold is as thin as less than 120 mm, the cooling capacity of the mold is insufficient, and shrinkage defects are likely to occur in the outer layer. On the other hand, the cooling capacity is saturated even when the thickness of the mold exceeds 450 mm. A more preferable thickness of the mold is 150 to 410 mm. The centrifugal casting mold may be a horizontal mold, an inclined mold, or a vertical mold.

(5) 塗型
外層が金型に焼付くのを防止するために、金型内面にシリカ、アルミナ、マグネシア又はジルコンを主体とする塗型を0.5〜5 mmの厚さに塗布するのが好ましい。塗型が5 mmより厚いと、溶湯の冷却が遅く液相の残存時間が長いので、γ相の遠心分離が起こりやすく、偏析が発生しやすい。一方、塗型が0.5 mmより薄いと、外層の焼付き防止効果が不十分である。塗型のより好ましい厚さは0.5〜4 mmである。
(5) Coating mold In order to prevent the outer layer from sticking to the mold, it is preferable to apply a coating mold mainly composed of silica, alumina, magnesia or zircon to a thickness of 0.5 to 5 mm on the inner surface of the mold. . If the coating mold is thicker than 5 mm, cooling of the molten metal is slow and the remaining time of the liquid phase is long, so that the γ phase is easily centrifuged and segregation is likely to occur. On the other hand, if the coating mold is thinner than 0.5 mm, the effect of preventing seizure of the outer layer is insufficient. A more preferable thickness of the coating mold is 0.5 to 4 mm.

(6) 接種剤
黒鉛の晶出量を調整するため、溶湯にFe-Si、Ca-Si等の接種剤を添加しても良い。その場合、接種剤の添加による組成変化を考慮に入れて溶湯組成を決める。接種方法としては、溶解炉から出る溶湯に接種剤を添加する方法、取鍋、タンディッシュ、漏斗等の中の溶湯に接種剤を添加する方法、鋳型中の溶湯に接種剤を直接添加する方法等がある。
(6) Inoculum In order to adjust the crystallization amount of graphite, an inoculum such as Fe-Si or Ca-Si may be added to the molten metal. In that case, the molten metal composition is determined in consideration of the composition change due to the addition of the inoculum. As an inoculation method, a method of adding the inoculum to the molten metal coming out of the melting furnace, a method of adding the inoculum to the molten metal in a ladle, tundish, funnel, etc., a method of adding the inoculum directly to the molten metal in the mold Etc.

(B) 中間層の形成
鋳込んだ外層の凝固中又は凝固後に、中間層用溶湯を鋳込む。外層の内面が再溶解した後中間層が凝固するので、両者は金属接合する。
(B) Formation of the intermediate layer The intermediate layer melt is cast during or after solidification of the cast outer layer. After the inner surface of the outer layer is redissolved, the intermediate layer is solidified, so that they are metal-bonded.

(C) 軸芯部の形成
中間層の凝固後に外層及び中間層を有する円筒状金型を起立させ、その上下端にそれぞれ上型及び下型を設けて静置鋳造用鋳型を構成する。上型及び下型の中空部は円筒状金型の中空部(中間層の内部)に連通しているので、上型、外層及び中間層を有する金型及び下型は一体的なキャビティを形成する。そのキャビティに軸芯部用溶湯であるダクタイル鋳鉄を鋳込む。中間層の内面が再溶解した後、軸芯部が凝固するので、両者は金属接合する。
(C) Formation of shaft core portion After solidifying the intermediate layer, a cylindrical mold having an outer layer and an intermediate layer is erected, and an upper die and a lower die are provided at the upper and lower ends thereof to constitute a stationary casting mold. The upper mold and the lower mold hollow part communicate with the hollow part of the cylindrical mold (inside the intermediate layer), so that the mold having the upper mold, the outer layer and the intermediate layer and the lower mold form an integral cavity. To do. Ductile cast iron, which is a molten metal for the shaft core, is cast into the cavity. After the inner surface of the intermediate layer is redissolved, the shaft core portion is solidified, so that both are metal-bonded.

外層と中間層との境界部で両層の元素が相互に拡散するので、凝固した中間層の組成はその溶湯組成と異なるだけでなく、勾配を有する。   Since the elements of both layers diffuse to each other at the boundary between the outer layer and the intermediate layer, the composition of the solidified intermediate layer is not only different from the melt composition but also has a gradient.

(D) 熱処理
複合ロールの廃却径でかつロール軸方向中央で外層表面の円周方向圧縮残留応力を150〜500 MPaとするために、軸芯部の鋳造後400〜550℃の焼戻し処理を1回以上行うが、焼入れは行わないのが望ましい。
(D) Heat treatment A tempering treatment of 400 to 550 ° C after casting of the shaft core portion is performed to reduce the circumferential compressive residual stress of the outer layer surface at the center diameter in the roll axis direction to 150 to 500 MPa at the disposal diameter of the composite roll. It should be done once or more, but it should not be quenched.

本発明を以下の例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited thereto.

例1(供試材No. A-1〜A-7及びB-1〜B-5)
(1) 複合ロールの製造
表1に示す組成(質量%)の各溶湯を、高速回転する内径400 mm、長さ1500 mm、及び厚さ276 mmのダクタイル鋳鉄製の遠心鋳造用円筒状金型(内面に厚さ3 mmのジルコンを主体とする塗型を塗布)に鋳込み、外層を遠心鋳造した。外層用溶湯の鋳込み温度はTs+80℃〜Ts+100℃(ただし、Tsはオーステナイト晶出開始温度である。)の間であった。外層外周における重力倍数は120 Gであった。得られた外層の平均厚さは96 mmであり、廃却径は表面から65 mmであった。
Example 1 (Sample Nos. A-1 to A-7 and B-1 to B-5)
(1) Manufacture of composite rolls Cylindrical molds for centrifugal casting made of ductile cast iron with a high-speed rotating inner diameter of 400 mm, length of 1500 mm, and thickness of 276 mm for each molten metal having the composition (mass%) shown in Table 1 The inner layer was cast by casting and the outer layer was centrifugally cast. The casting temperature of the outer layer melt was between Ts + 80 ° C. and Ts + 100 ° C. (where Ts is the austenite crystallization start temperature). The gravity multiple at the outer perimeter was 120 G. The average thickness of the outer layer obtained was 96 mm and the scrap diameter was 65 mm from the surface.

外層の最内面が凝固完了する前に、外層内面に、質量基準でC:3.1%、Si:1.5%、Mn:0.9%、Ni:2.8%、Cr:1.0%、Mo:0.2%、及びV:0.1%を含有し、残部Fe及び不可避的不純物(P:0.03%以下、S:0.02%以下、他の不純物)の組成を有する中間層用溶湯を鋳込み、中間層を遠心鋳造した。中間層用溶湯の鋳込み温度は1362℃であった。得られた中空状中間層は15 mmの平均厚さを有していた。   Before solidification of the innermost surface of the outer layer, C: 3.1%, Si: 1.5%, Mn: 0.9%, Ni: 2.8%, Cr: 1.0%, Mo: 0.2%, and V on the inner surface of the outer layer : Melted intermediate layer having a composition of 0.1%, balance Fe and inevitable impurities (P: 0.03% or less, S: 0.02% or less, other impurities) was cast, and the intermediate layer was centrifugally cast. The casting temperature of the melt for the intermediate layer was 1362 ° C. The resulting hollow intermediate layer had an average thickness of 15 mm.

中空状中間層が凝固した後、遠心鋳造用円筒状金型の回転を止め、円筒状金型の上下端にそれぞれ上型(長さ1000 mm)及び下型(長さ1000 mm)を設けて静置鋳造用鋳型を構成した。上型、円筒状金型及び下型からなる静置鋳造用鋳型のキャビティに、C:3.2%、Si:2.6%、Mn:0.6%、P:0.03%以下、Ni:0.6%、Cr:0.1%、Mo:0.1%、V:0.1%、Mg:0.07%を含有し、残部が実質的にFe及び不可避的不純物の組成を有するダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込み、軸芯部を静置鋳造した。軸芯部用ダクタイル鋳鉄溶湯の鋳込み温度は1450℃であった。   After the hollow intermediate layer has solidified, stop the rotation of the cylindrical mold for centrifugal casting, and install the upper mold (length 1000 mm) and the lower mold (length 1000 mm) at the upper and lower ends of the cylindrical mold, respectively. A stationary casting mold was constructed. C: 3.2%, Si: 2.6%, Mn: 0.6%, P: 0.03% or less, Ni: 0.6%, Cr: 0.1 in the cavity of the stationary casting mold consisting of the upper mold, cylindrical mold and lower mold %, Mo: 0.1%, V: 0.1%, Mg: 0.07%, and the balance was cast with a molten ductile iron having substantially the composition of Fe and inevitable impurities, and the shaft core portion was statically cast. The casting temperature of the ductile cast iron melt for the shaft core was 1450 ° C.

軸芯部の凝固完了後、静置鋳造用鋳型を解体して、得られた複合ロールを取り出し、500℃で10時間の焼戻し処理を行った。このようにして、本発明の範囲内の複合ロール(供試材No. A-1〜A-7)、及び本発明の範囲外の複合ロール(供試材No. B-1〜B-5)を得た。   After completion of solidification of the shaft core part, the stationary casting mold was disassembled, and the obtained composite roll was taken out and tempered at 500 ° C. for 10 hours. Thus, the composite roll (test material No. A-1 to A-7) within the scope of the present invention, and the composite roll (test material No. B-1 to B-5) outside the scope of the present invention. )

外層の組成を表1-1及び表1-2に示し、Nb/V、Mo/V、Mo/Cr、(V+1.2 Nb)、(Mo+0.5 W)及び下記式(1) の右辺の値、及び下記式(2) の左辺の値を表1-3に示す。
Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]・・・(1)
(C−0.2 V−0.13 Nb)+(Cr+Mo+0.5 W)≦9.5・・・(2)
The composition of the outer layer is shown in Table 1-1 and Table 1-2. Nb / V, Mo / V, Mo / Cr, (V + 1.2 Nb), (Mo + 0.5 W) and the right side of the following formula (1) The values and the value on the left side of the following formula (2) are shown in Table 1-3.
Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0.62] ... (1)
(C−0.2 V−0.13 Nb) + (Cr + Mo + 0.5 W) ≦ 9.5 ... (2)

注:(1) 外層組成の残部はFe及び不可避的不純物。
(2) 上記式(1) の右辺の値。
(3) 上記式(2) の左辺の値。
Notes: (1) The balance of the outer layer composition is Fe and inevitable impurities.
(2) Value on the right side of equation (1) above.
(3) The value on the left side of equation (2) above.

(2) 組織の測定
(a) 外層における黒鉛粒子及びMC炭化物の面積率
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの外層(ロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置)から切り出した試験片の光学顕微鏡写真から、画像解析ソフトを用いて、黒鉛粒子及びMC炭化物の面積率を求めた。
(2) Organization measurement
(a) Area ratio of graphite particles and MC carbide in outer layer Outer layer of composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) From the optical micrograph of the test piece cut out from a position approximately 100 mm away in the axial direction), the area ratio of graphite particles and MC carbide was determined using image analysis software.

(b) 外層基地中のSi含有量(質量%)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの外層(ロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置)から切り出した試験片に対して、エネルギー分散型X線分析装置(EDX)により基地中のSi含有量を測定した。
(b) Si content (% by mass) in the outer base
Cut out from the outer layer of the composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) (position about 100 mm away from the roll barrel end surface in the roll axis direction) For the test piece, the Si content in the base was measured by an energy dispersive X-ray analyzer (EDX).

(c) 組織の均質性
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5))の複合ロールの外層表面(ロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置)からそれぞれ10 mm、30 mm及び50 mmの深さの面を鏡面研磨し、過硫酸アンモニウム水溶液で約1分間腐食した後、組織写真(倍率:5〜10倍)を撮影した。各組織写真について、ベイナイト及び/又はマルテンサイトのデンドライトの直径1.5 mm以上の斑点状偏析の有無を観察し、下記基準により組織の均質性を評価した。
○:直径1.5 mm以上の斑点状偏析なし。
×:直径1.5 mm以上の斑点状偏析あり。
(c) Homogeneity of the structure The outer surface of the composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) (approx. in the roll axis direction from the end surface of the roll body) Surfaces with depths of 10 mm, 30 mm, and 50 mm from the position 100 mm away were mirror-polished, corroded with an aqueous ammonium persulfate solution for about 1 minute, and then a tissue photograph (magnification: 5 to 10 times) was taken. . About each structure | tissue photograph, the presence or absence of the spot-like segregation with a diameter of 1.5 mm or more of the bainite and / or martensite dendrite was observed, and the homogeneity of structure | tissue was evaluated by the following reference | standard.
○: No spot-like segregation with a diameter of 1.5 mm or more.
×: Spotted segregation with a diameter of 1.5 mm or more.

図6は供試材No. A-1の外層の金属組織写真である。これは腐食液としてピラクルを用いて腐食したものである。図6において、21はMC炭化物を示し、22は黒鉛を示し、23はM6C炭化物を示し、24は基地を示し、25はセメンタイトを示す。 FIG. 6 is a photograph of the metal structure of the outer layer of specimen No. A-1. This is one that corrodes using Pilacle as the corrosive liquid. In FIG. 6, 21 represents MC carbide, 22 represents graphite, 23 represents M 6 C carbide, 24 represents matrix, and 25 represents cementite.

(d) 軸芯部(ジャーナル部)のフェライト面積率(%)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5))の複合ロールの軸芯部(ジャーナル部)から切り出した試験片の光学顕微鏡写真において、画像解析ソフトを用いてフェライトの面積率(%)を測定した。
(d) Ferrite area ratio (%) of shaft core (journal part)
Image analysis in optical micrographs of test specimens cut from the shaft core (journal part) of the composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) The area ratio (%) of ferrite was measured using software.

(3) 特性の測定
(a) 外層の破壊靱性値(KIC)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの外層の破壊靱性値KICをASTM規格E399に準拠して測定した。具体的には、図7に示すように、ASTM規格E399に準拠して破壊靱性値KICを測定するために各複合ロールの外層(ロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置)から切り出した試験片30(48 mm×50 mm×15 mm)は、ロール外層表面に対して平行に延在する中央ノッチ31と、ノッチ31の両側に位置する保持用の孔32,32とを有する。まず孔32,32に係合した部材によりノッチ31を開く方向に弱い応力F,Fをかけてノッチ31の底部を起点に予め亀裂33を入れた。次いで、試験片30にノッチ31を開く方向の応力F,Fを再度かけて亀裂33を進展させ、破壊に至るまでノッチ31の開口端Pで亀裂開口変位を測定した。応力と亀裂開口変位から破壊靱性値KIC(MPa・m1/2)を求めた。
(3) Measurement of characteristics
(a) Outer layer fracture toughness (K I C)
Each sample (No. A-1~A-7, No. B-1~B-5) of the fracture toughness value K I C of the outer layer of the composite roll was measured according to ASTM standard E399. Specifically, as shown in FIG. 7, a distance of about 100 mm in the roll axial direction from the outer layer (the roll barrel end faces of the composite roll in order to measure the fracture toughness value K I C according to ASTM E399, The test piece 30 (48 mm × 50 mm × 15 mm) cut out from the position) has a central notch 31 extending parallel to the outer surface of the roll and holding holes 32, 32 located on both sides of the notch 31. And have. First, a weak stress F, F was applied in the direction of opening the notch 31 by the member engaged with the holes 32, 32, and a crack 33 was previously made from the bottom of the notch 31 as a starting point. Next, the test piece 30 was re-applied with stresses F and F in the direction of opening the notch 31 to cause the crack 33 to propagate, and the crack opening displacement was measured at the opening end P of the notch 31 until failure. It was determined stress and crack opening displacement fracture from toughness value K I C (MPa · m 1/2 ).

(b) 外層の基地のビッカース硬さ(Hv)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの外層(ロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置)から切り出した試験片に対して、マイクロビッカース硬さ試験機により荷重200gで基地のビッカース硬さを測定した。
(b) Outer base Vickers hardness (Hv)
Cut out from the outer layer of the composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) (position about 100 mm away from the roll barrel end surface in the roll axis direction) The Vickers hardness of the base was measured with a load of 200 g using a micro Vickers hardness tester.

(c) 外層のショア硬さ(Hs)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの製品初径に位置する外層の表面をショア硬さ計によりショア硬さを測定した。
(c) Shore hardness of outer layer (Hs)
The surface of the outer layer located at the initial diameter of the composite roll of each sample material (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5) was measured for Shore hardness with a Shore hardness meter. .

(d) 外層の廃却径での圧縮残留応力(MPa)
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の複合ロールの外層のロール軸方向中央で、外層の廃却径まで機械加工により除去した。各複合ロールの外層の廃却径(製品初径表面から深さ50 mm)でかつロール軸方向中央で外層表面の円周方向圧縮残留応力をX線回折残留応力測定装置により測定した。
(d) Compressive residual stress (MPa) at the disposal diameter of the outer layer
At the center in the roll axial direction of the outer layer of the composite roll of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5), the removal diameter of the outer layer was removed by machining. The circumferential diameter compressive residual stress of the outer layer surface was measured with an X-ray diffraction residual stress measuring device at the center of the roll axis at the diameter of the outer layer of each composite roll (depth 50 mm from the surface of the initial diameter of the product).

組織の測定結果を表2に示し、特性の測定結果を表3に示す。   Table 2 shows the measurement results of the tissues, and Table 3 shows the measurement results of the characteristics.

注:(1) デンドライトの直径1.5 mm以上の斑点状偏析の有無により判定。
Note: (1) Judged by the presence or absence of spotted segregation of dendrites with a diameter of 1.5 mm or more.

注:(1) 破壊靱性値(KIC)。
(2) 廃却径での圧縮残留応力。
Notes: (1) Fracture toughness value (K I C).
(2) Compressive residual stress at the disposal diameter.

(4) 性能試験
各供試材(No. A-1〜A-7、No. B-1〜B-5)の外層を用いて、外径60 mm、内径40 mm、及び幅40 mmのスリーブ構造の試験用ロールを作製した。耐摩耗性を評価するため、図2に示す圧延摩耗試験機を用いて、各試験用ロールに対して摩耗試験を行った。圧延摩耗試験機は、圧延機1と、圧延機1に組み込まれた試験用ロール2,3と、圧延材8を予熱する加熱炉4と、圧延材8を冷却する冷却水槽5と、圧延中に一定の張力を与える巻取機6と、張力を調節するコントローラ7とを具備する。圧延摩耗条件は以下の通りであった。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さを触針式表面粗さ計により測定した。結果を表4に示す。
圧延材:SUS304
圧下率:25%
圧延速度:150 m/分
圧延材温度:900℃
圧延距離:300 m/回
ロール冷却:水冷
ロール数:4重式
(4) Performance test Using the outer layer of each specimen (No. A-1 to A-7, No. B-1 to B-5), the outer diameter is 60 mm, the inner diameter is 40 mm, and the width is 40 mm. A test roll having a sleeve structure was produced. In order to evaluate the wear resistance, a wear test was performed on each test roll using the rolling wear tester shown in FIG. The rolling wear tester includes a rolling mill 1, test rolls 2 and 3 incorporated in the rolling mill 1, a heating furnace 4 for preheating the rolled material 8, a cooling water tank 5 for cooling the rolled material 8, and a rolling A winder 6 that applies a constant tension to the winder 6 and a controller 7 that adjusts the tension. The rolling wear conditions were as follows. After rolling, the depth of wear generated on the surface of the test roll was measured with a stylus type surface roughness meter. The results are shown in Table 4.
Rolled material: SUS304
Rolling rate: 25%
Rolling speed: 150 m / min Rolling material temperature: 900 ° C
Rolling distance: 300 m / time Roll cooling: Water cooling Number of rolls: Quadruple

耐焼付き性を評価するため、図3に示す摩擦熱衝撃試験機を用いて、各試験用ロールに対して焼付試験を行った。摩擦熱衝撃試験機は、ラック11に重り12を落下させることによりピニオン13を回動させ、試験材14に噛み込み材15を強く接触させるものである。焼付きの程度を焼付き面積率により下記の通り評価した。結果を表4に示す。焼付きが少ないほど耐焼付き性が良い。
○:焼付き無し(焼付き面積率が40%未満)
△:僅かな焼付き有り(焼付き面積率が40%以上60%未満)。
×:著しい焼付き有り(焼付き面積率が60%以上)。
In order to evaluate seizure resistance, a seizure test was conducted on each test roll using a frictional thermal shock tester shown in FIG. The frictional thermal shock testing machine rotates the pinion 13 by dropping the weight 12 on the rack 11 and brings the biting material 15 into strong contact with the test material 14. The degree of seizure was evaluated by the seizing area ratio as follows. The results are shown in Table 4. The less seizure, the better the seizure resistance.
○: No seizure (seizure area ratio is less than 40%)
Δ: Slight seizure (seize area ratio is 40% or more and less than 60%).
X: Significant seizure (seize area ratio is 60% or more).

表2〜表4から明らかなように、供試材No. A-1〜A-7の外層のいずれも0.3〜10%の範囲内の黒鉛粒子の面積率、及び3〜20%の範囲内のMC炭化物の面積率を有し、基地中のSi含有量が3.2質量%以下であり、かつ組織の均質性に優れており、また軸芯部(ジャーナル部)のフェライト面積率は35%以下であった。さらに供試材No. A-1〜A-7の外層のいずれも、18.5 MPa・m1/2以上の破壊靱性値、560以上の基地のビッカース硬さ、及び150〜500 MPaの廃却径での圧縮残留応力を有し、かつ優れた耐摩耗性、耐焼付性及び耐事故性を有していた。 As is clear from Tables 2 to 4, the outer layer of each of the test material Nos. A-1 to A-7 has an area ratio of graphite particles in the range of 0.3 to 10%, and in the range of 3 to 20%. MC carbide has an area ratio of Si, the Si content in the matrix is 3.2% by mass or less, and is excellent in the homogeneity of the structure, and the ferrite area ratio of the shaft core (journal part) is 35% or less Met. Furthermore, all of the outer layers of test materials No. A-1 to A-7 have a fracture toughness value of 18.5 MPa · m 1/2 or more, a Vickers hardness of 560 or more, and a scrap diameter of 150 to 500 MPa. And had excellent wear resistance, seizure resistance and accident resistance.

これに対して、供試材No. B-1の外層は破壊靱性値が17.9 MPa・m1/2と低く、摩耗の深さ(耐摩耗性)も2.61μmと比較的大きかった。供試材No. B-2の外層は破壊靱性値が17.1 MPa・m1/2と低く、耐焼付性も不十分であった。供試材No. B-3の外層は1.29%のMC炭化物面積率を有するので、摩耗の深さが3.11μmと大きかった。供試材No. B-4の外層は基地のビッカース硬さHvが532と低く、組織の均質性が悪く、また黒鉛粒子の面積率が0.12%と小さいために耐焼付性に劣っていた。供試材No. B-5の外層は組織の均質性が悪く、また黒鉛粒子の面積率が0.28%と小さいために耐焼付性に劣っていた。 On the other hand, the outer layer of specimen No. B-1 had a low fracture toughness value of 17.9 MPa · m 1/2 and a relatively large wear depth (wear resistance) of 2.61 μm. The outer layer of specimen No. B-2 had a fracture toughness value as low as 17.1 MPa · m 1/2, and the seizure resistance was insufficient. Since the outer layer of specimen No. B-3 has an MC carbide area ratio of 1.29%, the depth of wear was as large as 3.11 μm. The outer layer of specimen No. B-4 had a base Vickers hardness Hv as low as 532, poor homogeneity of the structure, and the area ratio of the graphite particles was as small as 0.12%, so the seizure resistance was poor. The outer layer of specimen No. B-5 was inferior in seizure resistance due to the poor homogeneity of the structure and the area ratio of the graphite particles being as small as 0.28%.

例2(供試材No. A-8)
例1と同じ方法により、表5に示す組成(質量%)の外層用溶湯及び中間層用溶湯を、内径760 mm、長さ2700 mm、及び厚さ320 mmのダクタイル鋳鉄製の遠心鋳造用円筒状金型(内面に厚さ3 mmのジルコンを主体とする塗型を塗布)に鋳込み、遠心鋳造法により平均厚さ91 mmの外層、及び平均厚さ20 mmの中間層を形成した。その後、例1と同じ方法により表5に示す組成(質量%)の軸芯部用ダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込み、軸芯部を形成した。
Example 2 (Sample No. A-8)
Using the same method as in Example 1, the outer layer melt and the intermediate layer melt having the composition (mass%) shown in Table 5 are made of ductile cast iron with an inner diameter of 760 mm, a length of 2700 mm, and a thickness of 320 mm. Cast into a metal mold (coating mold mainly composed of 3 mm thick zircon on the inner surface), and an outer layer having an average thickness of 91 mm and an intermediate layer having an average thickness of 20 mm were formed by centrifugal casting. Thereafter, a ductile cast iron melt for the shaft core part having the composition (mass%) shown in Table 5 was cast by the same method as in Example 1 to form the shaft core part.

軸芯部の凝固完了後、静置鋳造用鋳型を解体して、得られた複合ロールを取り出し、500℃で10時間の焼戻し処理を行い、本発明の範囲内の供試材No. A-8の複合ロールを得た。外層の廃却径は表面から65 mmであった。   After the solidification of the shaft core part is completed, the stationary casting mold is disassembled, and the resulting composite roll is taken out and subjected to a tempering treatment at 500 ° C. for 10 hours. 8 composite rolls were obtained. The discarded diameter of the outer layer was 65 mm from the surface.

注:(1) Fe及び不可避的不純物。
Note: (1) Fe and inevitable impurities.

得られた複合ロールのロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置から切り出した試験片に対して、中間層近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を測定した。結果を図5-1に示す。図5-1から明らかなように、廃却径の位置から境界部の端部(A3)の位置までの距離は約28 mmであった。表6は、外層の廃却径の位置及び中間層内で軸芯部との境界部におけるMo、Cr、V及びNbの含有量、並びにVとNbの合計量、境界部におけるMo−(Cr/3)、境界部におけるMo含有量/廃却径位置におけるMo含有量の比、境界部におけるCr含有量/廃却径位置におけるCr含有量の比、境界部におけるV含有量/廃却径位置におけるV含有量の比、境界部におけるNb含有量/廃却径位置におけるNb含有量の比、及び境界部におけるVとNbの合計量/廃却径位置におけるVとNbの合計量の比を示す。   The distribution of Mo, Cr, V, and Nb in the vicinity of the intermediate layer was measured on a test piece cut out from a position about 100 mm away from the roll barrel end face of the obtained composite roll in the roll axis direction. The results are shown in Figure 5-1. As is clear from Fig. 5-1, the distance from the position of the scrap diameter to the end of the boundary (A3) was about 28 mm. Table 6 shows the position of the outer diameter of the outer layer and the contents of Mo, Cr, V and Nb at the boundary with the shaft core in the intermediate layer, and the total amount of V and Nb, Mo- (Cr / 3), Mo content at the boundary / Mo content at the disposal diameter position, Cr content at the boundary / Cr content ratio at the disposal diameter position, V content / disposition diameter at the boundary Ratio of V content at the location, ratio of Nb content at the boundary / Nb content at the disposal diameter position, and ratio of V and Nb at the boundary / total amount of V and Nb at the disposal diameter position Indicates.

例3(供試材No. A-9)
例1と同じ方法により、表7に示す組成(質量%)の外層用溶湯及び中間層用溶湯を、内径795 mm、長さ2700 mm、及び厚さ302.5 mmのダクタイル鋳鉄製の遠心鋳造用円筒状金型(内面に厚さ3 mmのジルコンを主体とする塗型を塗布)に鋳込み、遠心鋳造法により平均厚さ85 mmの外層、及び平均厚さ10 mmの中空状中間層を形成した。
Example 3 (Sample No. A-9)
Using the same method as in Example 1, the outer layer melt and the intermediate layer melt of the composition (mass%) shown in Table 7 were made into ductile cast iron cylinders with an inner diameter of 795 mm, a length of 2700 mm, and a thickness of 302.5 mm. Cast into a metal mold (coating mainly composed of 3 mm thick zircon on the inner surface), and an outer layer with an average thickness of 85 mm and a hollow intermediate layer with an average thickness of 10 mm were formed by centrifugal casting. .

中間層が凝固した後、遠心鋳造用円筒状金型の回転を止め、円筒状金型の上下端にそれぞれ上型(長さ1000 mm)及び下型(長さ1000 mm)を設けて静置鋳造用鋳型を構成した。上型、中間層を有する金型及び下型からなる静置鋳造用鋳型のキャビティに、表7に示す組成(質量%)の軸芯部用ダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込み、軸芯部を静置鋳造した。軸芯部用ダクタイル鋳鉄溶湯の鋳込み温度は1450℃であった。   After the intermediate layer has solidified, stop the rotation of the cylindrical mold for centrifugal casting, and place the upper mold (length 1000 mm) and the lower mold (length 1000 mm) on the upper and lower ends of the cylindrical mold, respectively. A casting mold was constructed. The ductile iron melt for the shaft core part having the composition (mass%) shown in Table 7 is cast into the cavity of the stationary casting mold composed of the upper mold, the mold having the intermediate layer, and the lower mold, and the axial core part is cast by static casting. did. The casting temperature of the ductile cast iron melt for the shaft core was 1450 ° C.

軸芯部の凝固完了後、静置鋳造用鋳型を解体して、得られた複合ロールを取り出し、500℃で10時間の焼戻し処理を行った。このようにして、本発明の範囲内の供試材No. A-9の複合ロールを得た。外層の廃却径は表面から65 mmであった。   After completion of solidification of the shaft core part, the stationary casting mold was disassembled, and the obtained composite roll was taken out and tempered at 500 ° C. for 10 hours. In this way, a composite roll of specimen No. A-9 within the scope of the present invention was obtained. The discarded diameter of the outer layer was 65 mm from the surface.

注:(1) Fe及び不可避的不純物。
Note: (1) Fe and inevitable impurities.

得られた複合ロールのロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置から切り出した試験片に対して、中間層近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を測定した。結果を図5-2に示す。図5-2から明らかなように、廃却径の位置から境界部の端部(A3)の位置までの距離は約18 mmであった。表8は、外層の廃却径の位置及び中間層内で軸芯部との境界部におけるMo、Cr、V及びNbの含有量、並びにVとNbの合計量、境界部におけるMo−(Cr/3)、境界部におけるMo含有量/廃却径位置におけるMo含有量の比、境界部におけるCr含有量/廃却径位置におけるCr含有量の比、境界部におけるV含有量/廃却径位置におけるV含有量の比、境界部におけるNb含有量/廃却径位置におけるNb含有量の比、及び境界部におけるVとNbの合計量/廃却径位置におけるVとNbの合計量の比を示す。   The distribution of Mo, Cr, V, and Nb in the vicinity of the intermediate layer was measured on a test piece cut out from a position about 100 mm away from the roll barrel end face of the obtained composite roll in the roll axis direction. The results are shown in Figure 5-2. As is clear from Fig. 5-2, the distance from the disposal diameter position to the end of the boundary (A3) was about 18 mm. Table 8 shows the position of the diameter of the outer layer discarded and the contents of Mo, Cr, V and Nb at the boundary with the shaft core in the intermediate layer, and the total amount of V and Nb, Mo- (Cr / 3), Mo content at the boundary / Mo content at the disposal diameter position, Cr content at the boundary / Cr content ratio at the disposal diameter position, V content / disposition diameter at the boundary Ratio of V content at the location, ratio of Nb content at the boundary / Nb content at the disposal diameter position, and ratio of V and Nb at the boundary / total amount of V and Nb at the disposal diameter position Indicates.

例4(供試材No. A-10)
例1と同じ方法により、表9に示す組成(質量%)の外層用溶湯及び中間層用溶湯を、内径760 mm、長さ2700 mm、及び厚さ320 mmのダクタイル鋳鉄製の遠心鋳造用円筒状金型(内面に厚さ3 mmのジルコンを主体とする塗型を塗布)に鋳込み、遠心鋳造法により平均厚さ91 mmの外層、及び平均厚さ20 mmの中間層を形成した。その後、例1と同じ方法により表9に示す組成(質量%)の軸芯部用ダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込み、軸芯部を形成した。
Example 4 (Sample No. A-10)
Using the same method as in Example 1, a melt for outer layer and a melt for intermediate layer having the composition (mass%) shown in Table 9 is a cylinder for centrifugal casting made of ductile cast iron having an inner diameter of 760 mm, a length of 2700 mm, and a thickness of 320 mm. Cast into a metal mold (coating mold mainly composed of 3 mm thick zircon on the inner surface), and an outer layer having an average thickness of 91 mm and an intermediate layer having an average thickness of 20 mm were formed by centrifugal casting. Thereafter, a ductile cast iron melt for a shaft core part having a composition (mass%) shown in Table 9 was cast by the same method as in Example 1 to form a shaft core part.

軸芯部の凝固完了後、静置鋳造用鋳型を解体して、得られた複合ロールを取り出し、500℃で10時間の焼戻し処理を行い、本発明の範囲内の供試材No. A-10の複合ロールを得た。外層の廃却径は表面から65 mmであった。   After the solidification of the shaft core part is completed, the stationary casting mold is disassembled, and the resulting composite roll is taken out and subjected to a tempering treatment at 500 ° C. for 10 hours. Ten composite rolls were obtained. The discarded diameter of the outer layer was 65 mm from the surface.

注:(1) Fe及び不可避的不純物。
Note: (1) Fe and inevitable impurities.

得られた複合ロールのロール胴部端面からロール軸方向に約100 mm離れた位置から切り出した試験片に対して、中間層近傍におけるMo、Cr、V及びNbの分布を測定した。結果を図5-3に示す。図5-3から明らかなように、廃却径の位置から境界部の端部(A3)の位置までの距離は約23 mmであった。表6は、外層の廃却径の位置及び中間層内で軸芯部との境界部におけるMo、Cr、V及びNbの含有量、並びにVとNbの合計量、境界部におけるMo−(Cr/3)、境界部におけるMo含有量/廃却径位置におけるMo含有量の比、境界部におけるCr含有量/廃却径位置におけるCr含有量の比、境界部におけるV含有量/廃却径位置におけるV含有量の比、境界部におけるNb含有量/廃却径位置におけるNb含有量の比、及び境界部におけるVとNbの合計量/廃却径位置におけるVとNbの合計量の比を示す。   The distribution of Mo, Cr, V, and Nb in the vicinity of the intermediate layer was measured on a test piece cut out from a position about 100 mm away from the roll barrel end face of the obtained composite roll in the roll axis direction. The results are shown in Figure 5-3. As is clear from Fig. 5-3, the distance from the position of the disposal diameter to the end of the boundary (A3) was about 23 mm. Table 6 shows the position of the outer diameter of the outer layer and the contents of Mo, Cr, V and Nb at the boundary with the shaft core in the intermediate layer, and the total amount of V and Nb, Mo- (Cr / 3), Mo content at the boundary / Mo content at the disposal diameter position, Cr content at the boundary / Cr content ratio at the disposal diameter position, V content / disposition diameter at the boundary Ratio of V content at the location, ratio of Nb content at the boundary / Nb content at the disposal diameter position, and ratio of V and Nb at the boundary / total amount of V and Nb at the disposal diameter position Indicates.

例2、例3及び例4(供試材No. A-8、A-9及びA-10)の複合ロールのいずれでも、(a) 中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量は2.1質量%未満であるか、(b) 中間層内で軸芯部との境界部におけるMo含有量は2.1質量%以上5.0質量%未満で、Mo含有量−(Cr含有量/3)が1.7質量%未満であり、(c) 中間層内で軸芯部との境界部におけるCr含有量は外層の廃却径におけるCr含有量の80%以上であり、かつ(d) 中間層内で軸芯部との境界部におけるV及びNbの合計量は、外層の廃却径におけるV及びNbの合計量の70%以下であった。超音波探傷により検査した結果、得られた軸芯部と中間層の境界部に引け巣はなく、両者は健全に溶着していたことが確認できた。   In any of the composite rolls of Example 2, Example 3 and Example 4 (Sample Nos. A-8, A-9, and A-10), (a) Mo content in the boundary with the shaft core in the intermediate layer The amount of Mo is less than 2.1% by mass, or (b) the Mo content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is 2.1% by mass or more and less than 5.0% by mass, and Mo content− (Cr content / 3) Is less than 1.7% by mass, and (c) the Cr content at the boundary with the shaft core in the intermediate layer is 80% or more of the Cr content in the discarded diameter of the outer layer, and (d) in the intermediate layer Thus, the total amount of V and Nb at the boundary with the shaft core portion was 70% or less of the total amount of V and Nb in the discarded diameter of the outer layer. As a result of inspection by ultrasonic flaw detection, it was confirmed that there was no shrinkage nest at the boundary between the obtained shaft core and the intermediate layer, and that both were welded soundly.

例2、例3及び例4の外層について、例1と同様に組織及び特性の測定を行った。組織の測定結果を表2に示し、特性の測定結果を表3に示す。表2及び表3から明らかなように、例2、例3及び例4においても、外層は0.3〜10%の範囲内の黒鉛面積率を有し、基地中のSi含有量は3.2質量%以下であり、かつ組織の均質性に優れており、軸芯部(ジャーナル部)のフェライト面積率は35%以下であった。また、例2、例3及び例4の外層も18.5 MPa・m1/2以上の破壊靱性値、560以上の基地のビッカース硬さ、及び150〜500 MPaの範囲内の廃却径での圧縮残留応力を有していた。 For the outer layers of Example 2, Example 3 and Example 4, the structure and properties were measured in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the measurement results of the tissues, and Table 3 shows the measurement results of the characteristics. As is clear from Table 2 and Table 3, also in Example 2, Example 3 and Example 4, the outer layer has a graphite area ratio in the range of 0.3 to 10%, and the Si content in the matrix is 3.2% by mass or less. In addition, the homogeneity of the structure was excellent, and the ferrite area ratio of the shaft core portion (journal portion) was 35% or less. The outer layers of Example 2, Example 3 and Example 4 also have a fracture toughness value of 18.5 MPa · m 1/2 or more, a Vickers hardness of 560 or more base, and a compression with a waste diameter in the range of 150 to 500 MPa. Has residual stress.

例2、例3及び例4の外層について、例1と同様に性能試験を行った。性能試験の結果を表4に示す。表4から明らかなように、例2、例3及び例4の外層も優れた耐摩耗性、耐焼付性及び耐事故性を有していた。   For the outer layers of Example 2, Example 3 and Example 4, performance tests were conducted in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the results of the performance test. As is clear from Table 4, the outer layers of Examples 2, 3 and 4 also had excellent wear resistance, seizure resistance and accident resistance.

1・・・圧延機
2・・・試験用ロール
3・・・試験用ロール
4・・・加熱炉
5・・・冷却水槽
6・・・巻取機
7・・・コントローラ
11・・・ラック
12・・・重り
13・・・ピニオン
14・・・試験材
15・・・噛み込み材
20・・・境界部の端部
21・・・MC炭化物
22・・・黒鉛
23・・・M6C炭化物
24・・・基地
25・・・セメンタイト
1 ... Rolling mill
2 ... Test roll
3 ... Test roll
4 ... heating furnace
5 ... Cooling water tank
6 ... Winding machine
7 ... Controller
11 ... Rack
12 ... Weight
13 ... Pinion
14 ... Test material
15 ... Bite material
20 ... End of boundary
21 ... MC carbide
22 ... graphite
23 ・ ・ ・ M 6 C carbide
24 ... Base
25 ... Cementite

Claims (11)

(a) 質量基準で、C:2.5〜3.5%、Si:1.3〜2.4%、Mn:0.2〜1.5%、Ni:3.5〜5.0%、Cr:0.8〜1.5%、Mo:2.5〜4.4%、V:1.8〜4.0%、及びNb:0.2〜1.5%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、Nb/Vの質量比が0.1〜0.7で、Mo/Vの質量比が0.7〜2.5であり、かつ2.5≦V+1.2 Nb≦5.5の条件を満たす化学組成と、面積基準で0.3〜10%の黒鉛相を有する組織とを有する鋳鉄からなる外層と、(b) ダクタイル鋳鉄からなる軸芯部と、(c) 前記外層と前記軸芯部の間にあって、Mo濃度が前記外層との境界から前記軸芯部との境界まで徐々に低下する鋳鉄製中間層とを有し、前記中間層内で、前記軸芯部との境界部におけるMo含有量が、(ア) 2.1質量%未満であるか、(イ) 2.1質量%以上5.0質量%未満で、Mo含有量−(Cr含有量/3)が1.7質量%未満である熱間圧延用複合ロールを製造する方法であって、
(1) 遠心鋳造用円筒状金型と静置鋳造用の上型及び下型とを個別に具備する第一の鋳型、又は遠心鋳造用キャビティ部と静置鋳造用キャビティ部とを一体的に具備する第二の鋳型を使用し、
(2) 第一の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記遠心鋳造用円筒状金型に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記円筒状金型の上下端に前記上型及び前記下型を設けて静置鋳造用鋳型を構成し、(iv) 前記上型、前記円筒状金型及び前記下型により構成されるキャビティに軸芯部用溶湯を鋳込み、
(3) 第二の鋳型を使用する場合、(i) 回転する前記鋳型の前記遠心鋳造用キャビティ部に前記化学組成を有する外層用溶湯を鋳込み、(ii) 凝固中又は凝固後の前記外層の内部に中間層用溶湯を鋳込み、(iii) 前記中間層の凝固後に、前記静置鋳造用キャビティ部に軸芯部用溶湯を鋳込むことを特徴とする方法。
(a) by weight, C: 2.5~3.5%, Si: 1.3~2.4%, Mn: 0.2~1.5%, Ni: 3.5~5.0%, Cr: 0.8~1.5%, Mo: 2.5~ 4.4%, V : 1.8-4.0%, and Nb: 0.2-1.5%, the balance consists of Fe and inevitable impurities, the mass ratio of Nb / V is 0.1-0.7, the mass ratio of Mo / V is 0.7-2.5 And an outer layer made of cast iron having a chemical composition satisfying 2.5 ≦ V + 1.2 Nb ≦ 5.5 and a structure having a graphite phase of 0.3 to 10% on an area basis, and (b) an axial core made of ductile cast iron and parts, be between the axis section (c) and the outer layer, Mo concentration possess a cast iron intermediate layer gradually decreases from the boundary between the outer layer to a boundary between the shaft core portion, said intermediate layer In the above, the Mo content at the boundary with the shaft core part is (a) less than 2.1% by mass, or (b) 2.1% by mass or more and less than 5.0% by mass, and Mo content− (Cr content / 3) the hot composite roll for rolling is lower than 1.7 wt% A method of forming,
(1) A first mold having a cylindrical mold for centrifugal casting and an upper mold and a lower mold for stationary casting separately, or a cavity for centrifugal casting and a cavity for stationary casting are integrally formed. Use the second mold provided,
(2) When using the first mold, (i) casting the molten outer layer having the chemical composition into the rotating cylindrical mold for centrifugal casting, and (ii) the inside of the outer layer during or after solidification (Iii) After the solidification of the intermediate layer, the upper mold and the lower mold are provided on the upper and lower ends of the cylindrical mold to constitute a stationary casting mold, and (iv) Casting molten metal for the shaft core into a cavity constituted by the upper mold, the cylindrical mold and the lower mold,
(3) When using the second mold, (i) casting the outer layer molten metal having the chemical composition into the centrifugal casting cavity of the rotating mold, and (ii) the outer layer during or after solidification. (Iii) A method of casting the molten metal for the shaft core into the stationary casting cavity after the solidification of the intermediate layer.
請求項1に記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層の化学組成におけるMo濃度が2.5〜4.2質量%であることを特徴とする方法。 2. The method for producing a composite roll for hot rolling according to claim 1, wherein the Mo concentration in the chemical composition of the outer layer is 2.5 to 4.2% by mass . 請求項1又は2に記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記中間層用溶湯の組成は、質量基準でC:1.6〜3.8%、Si:0.2〜3.5%、Mn:0.2〜2.0%、Ni:0〜5.0%、Cr:0.8〜3.0%、Mo:0〜3.0%、V:0〜2.0%、Nb:0〜2.0%、及びW:0〜3.0%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなることを特徴とする方法。 3. The method for producing a composite roll for hot rolling according to claim 1 or 2 , wherein the composition of the melt for the intermediate layer is C: 1.6 to 3.8%, Si: 0.2 to 3.5%, Mn: 0.2 to 2.0 on a mass basis. %, Ni: 0 to 5.0%, Cr: 0.8 to 3.0%, Mo: 0 to 3.0%, V: 0 to 2.0%, Nb: 0 to 2.0%, and W: 0 to 3.0%, the balance being A method comprising Fe and inevitable impurities . 請求項1〜3のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層がさらに0.1〜5.0質量%のWを含有することを特徴とする方法。 The method for producing a composite roll for hot rolling according to any one of claims 1 to 3 , wherein the outer layer further contains 0.1 to 5.0% by mass of W. 請求項1〜4のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層の化学組成が下記式(1)〜(3):
Si≦3.2/[0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb)+0.62]・・・(1)、
(C−0.2 V−0.13 Nb)+(Cr+Mo+0.5 W) ≦9.5・・・(2)、及び
1.5≦Mo+0.5 W≦5.5・・・(3)
の条件をみたすことを特徴とする方法。
In the manufacturing method of the composite roll for hot rolling in any one of Claims 1-4 , the chemical composition of the said outer layer is following formula (1)-(3):
Si ≦ 3.2 / [0.283 (C−0.2 V−0.13 Nb) +0.62] ... (1),
(C−0.2 V−0.13 Nb) + (Cr + Mo + 0.5 W) ≦ 9.5 (2), and
1.5 ≦ Mo + 0.5 W ≦ 5.5 (3)
A method characterized by satisfying the following conditions.
請求項1〜5のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層がさらに質量基準でTi:0.003〜5.0%、Al:0.01〜2.0%、Zr:0.01〜0.5%、B:0.001〜0.5%、及びCo:0.1〜10.0%からなる群から選ばれた少なくとも一種を含有することを特徴とする方法。 In the manufacturing method of the composite roll for hot rolling in any one of Claims 1-5 , the said outer layer is further Ti: 0.003-5.0% by mass reference | standard, Al: 0.01-2.0%, Zr: 0.01-0.5%, B: A method comprising at least one selected from the group consisting of 0.001 to 0.5% and Co: 0.1 to 10.0%. 請求項1〜6のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層の基地が560以上のビッカース硬さを有することを特徴とする方法。 The method for producing a composite roll for hot rolling according to any one of claims 1 to 6 , wherein the outer layer base has a Vickers hardness of 560 or more. 請求項1〜7のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、ロール軸方向中央における前記外層表面の円周方向圧縮残留応力が廃却径で150〜500 MPaであることを特徴とする方法。 In the hot method for manufacturing a rolling composite roll according to any one of claims 1 to 7 that circumferential compressive residual stress in the outer layer surface in the roll axial direction center is 150 to 500 MPa in the waste却径Feature method. 請求項1〜8のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層の破壊靭性値KICが18.5 MPa・m1/2以上であることを特徴とする方法。 The method for producing a composite roll for hot rolling according to any one of claims 1 to 8 , wherein the fracture toughness value K IC of the outer layer is 18.5 MPa · m 1/2 or more. 請求項1〜9のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記外層の基地中のSi含有量が3.2質量%以下であることを特徴とする方法。 The method for producing a composite roll for hot rolling according to any one of claims 1 to 9 , wherein the Si content in the base of the outer layer is 3.2 mass% or less. 請求項1〜10のいずれかに記載の熱間圧延用複合ロールの製造方法において、前記軸芯部が35%以下のフェライト面積率を有するダクタイル鋳鉄からなることを特徴とする方法。 The method for producing a composite roll for hot rolling according to any one of claims 1 to 10 , wherein the shaft core portion is made of ductile cast iron having a ferrite area ratio of 35% or less.
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