JP7136037B2 - Roll outer layer material for hot rolling and composite roll for hot rolling - Google Patents
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Description
本発明は、熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールに係り、とくに、鋼板の熱間圧延ミルのワークロールとして好適な熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll, and more particularly to a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll suitable as work rolls for hot rolling mills for steel sheets. .
近年、鋼板の熱間圧延技術の進歩につれてロールの使用環境は苛酷化しており、また、高強度鋼板や薄肉品など圧延負荷の大きな鋼板の生産量も増加している。このため、圧延用ワークロールに要求される品質レベルが高くなっており、高性能な圧延用ワークロールが求められている。熱間仕上げ圧延機の後段スタンドには、耐事故性に優れたグレン系鋳鉄材または高合金グレン系鋳鉄材を外層材とするワークロールが用いられている。熱間仕上げ圧延機の後段スタンドで発生する圧延事故として、絞り事故が挙げられる。絞り事故は、被圧延材の端部が折れ重なってロール間に噛み込む現象である。絞り事故が発生すると、被圧延材がロール表面に焼付き、ロールに大きな熱的および機械的な負荷が発生して、ロール表面にクラックが発生することがある。このようなクラックは、1mm以上の深さになることもあり、ロール表面を研削してクラックを除去する作業が必要となるため、作業コストの増大およびロールの短寿命化といった問題がある。そのため、絞り事故が発生しても、クラックが発生・進展し難い熱間圧延用ワークロールが求められている。 In recent years, with the progress in hot rolling technology for steel sheets, the environment in which rolls are used has become more severe, and the production of high-strength steel sheets, thin-walled steel sheets, and other steel sheets that require a large rolling load is increasing. Therefore, the quality level required for rolling work rolls is increasing, and high-performance rolling work rolls are required. Work rolls having an outer layer made of grainen cast iron or high-alloy grain cast iron, which are excellent in accident resistance, are used in the latter stage of the hot finishing rolling mill. A drawing accident can be mentioned as a rolling accident that occurs in the latter stand of a hot finishing mill. A drawing accident is a phenomenon in which the ends of a material to be rolled are folded and caught between rolls. When a drawing accident occurs, the material to be rolled is seized on the roll surface, and a large thermal and mechanical load is generated on the roll, and cracks may occur on the roll surface. Such cracks may have a depth of 1 mm or more, and it is necessary to remove the cracks by grinding the roll surface, which poses problems of increased work costs and shortened roll life. Therefore, even if a drawing accident occurs, there is a demand for a work roll for hot rolling in which cracks are less likely to occur and propagate.
このような熱間圧延用ワークロールの外層材として、例えば、特許文献1には、質量%で、C:3.0%を超えて4.0%以下、Si:3.0%以下、Ni:2.3~5.5%、Cr:1.0~2.0%、V:0.3~10.0%、Ti:0.01~2.0%を含有し、残部Feおよび不純物元素からなり、金属組織中に黒鉛とMC系炭化物を有し、黒鉛の球状化率が0.5以上であることを特徴とする圧延用ロール外層材が提案されている。特許文献1では、黒鉛の形状を微細な球状にするとともに、黒鉛が金属組織中に均一に分散され、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性が向上するとしている。 As an outer layer material of such a work roll for hot rolling, for example, Patent Document 1 describes, in mass%, C: more than 3.0% and 4.0% or less, Si: 3.0% or less, Ni : 2.3-5.5%, Cr: 1.0-2.0%, V: 0.3-10.0%, Ti: 0.01-2.0%, the balance being Fe and impurities A rolling roll outer layer material has been proposed which is composed of elements, has graphite and MC-based carbide in the metal structure, and is characterized in that the graphite has a spheroidization rate of 0.5 or more. Patent Document 1 states that the graphite is finely spherical and dispersed uniformly in the metal structure to improve wear resistance, surface roughness resistance, and accident resistance.
また、特許文献2には、質量%で、C:3.0~4.5%、Si:0%を超えて2.0%以下、Mn:0%を超えて1.5%以下、Ni:3.0~5.0%、Cr:1.4~4.0%、Mo:0.1~1.5%、V:0%を超えて3.0%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物元素からなり、C、Si、Crが、4.0%≦C+Si/3+Cr/7.5≦5.5%であり、外層の圧延に供される周面の金属組織は、セメンタイトの面積率が40%以上46%未満であることを特徴とする圧延用複合ロールが提案されている。特許文献2では、硬質なセメンタイトが多量に存在するため、耐摩耗性、耐肌荒れ性に優れた圧延用複合ロールとなるとしている。
In addition, in
高級鋼板の製造または熱間圧延の生産性向上の観点から、熱間圧延の圧延環境は年々厳しくなっており、耐摩耗性向上といった、より高品質な熱間圧延用ワークロールが求められている。特に、絞り事故に遭遇した際にクラックが発生・進展しにくい耐事故性に優れる熱間圧延用ロールが求められており、特許文献1、2で製造された熱間圧延用ロールでは耐事故性が十分であるとは言い難い。 From the viewpoint of manufacturing high-grade steel sheets or improving hot rolling productivity, the rolling environment for hot rolling is becoming more severe year by year, and higher quality work rolls for hot rolling, such as improved wear resistance, are required. . In particular, there is a demand for hot rolling rolls with excellent accident resistance in which cracks are less likely to occur or propagate when a drawing accident is encountered. is not sufficient.
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、従来と同等の耐摩耗性を有し、且つ耐事故性に優れた熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a roll outer layer material for hot rolling and a composite roll for hot rolling that have the same wear resistance as the conventional ones and are excellent in accident resistance. With the goal.
グレン系鋳鉄材または高合金グレン系鋳鉄材を外層材とする熱間圧延用ロールは、金属組織中に黒鉛を含有することで絞り事故に遭遇しても被圧延材が焼付きにくく、クラックの発生・進展を抑えている。その一方で、耐事故性を向上させるために黒鉛の面積率を増加させると、黒鉛が炭化物や基地に比べて軟質であるため、耐摩耗性が低下するという問題がある。このような問題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、ロール外層材の横断面(ロール軸に垂直な断面)における黒鉛面積率Stを半径方向断面(ロール外表面に平行な面)における黒鉛面積率Ssよりも大きくすれば(St>Ss)、耐摩耗性を劣化させずに、絞り事故によって発生したクラックが進展し難くなり、耐事故性が向上するという従来にない知見を得た。 Hot rolling rolls with an outer layer made of grain cast iron or high-alloy grain cast iron contain graphite in the metal structure. Suppressing the occurrence and progression of On the other hand, if the area ratio of graphite is increased in order to improve accident resistance, since graphite is softer than carbides and matrixes, there is a problem that wear resistance decreases. In order to solve such problems, the present inventors conducted extensive studies, and as a result, the graphite area ratio S t in the cross section (cross section perpendicular to the roll axis) of the roll outer layer material was calculated as the radial cross section (on the roll outer surface If it is larger than the graphite area ratio S s in the parallel plane) (S t > S s ), the crack caused by the drawing accident does not deteriorate, and the accident resistance is improved. I obtained unprecedented knowledge.
本発明は上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は次のとおりである。
[1]質量%で、C:3.0~4.0%、Si:0.4~3.5%、Cr:1.0~2.5%、Ni:3.0~5.5%、V:0.1~2.5%を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
金属組織が、黒鉛、セメンタイトおよびMC型炭化物を有し、ロール外層材のロール軸に対して垂直な断面における黒鉛の面積率が、ロール外層材のロール軸に対して平行な断面における黒鉛の面積率よりも大きいことを特徴とする熱間圧延用ロール外層材。
[2]さらに、質量%で、Mn:0.2~1.5%、Nb:0.1~1.5%、Mo:0.1~2.0%、W:0.1~1.5%、Co:0.1~2.0%、B:0.003~0.050%のいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする[1]に記載の熱間圧延用ロール外層材。
[3]C、Si、Ni、Cr、Mo、V、NbおよびWの含有量が下記式(1)を満足することを特徴とする[1]または[2]に記載の熱間圧延用ロール外層材。
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])≦1.80 (1)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Ni]、[%Cr]、[%Mo]、[%V]、[%Nb]、[%W]は、各元素の含有量(質量%)であり、含有していない元素の含有量は0とする。
[4]外層、中間層、内層の3層構造または外層、内層の2層構造を有する熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が[1]~[3]のいずれかに記載の熱間圧延用ロール外層材からなることを特徴とする熱間圧延用複合ロール。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] In mass%, C: 3.0 to 4.0%, Si: 0.4 to 3.5%, Cr: 1.0 to 2.5%, Ni: 3.0 to 5.5% , V: 0.1 to 2.5%, with the balance consisting of Fe and unavoidable impurities,
The metal structure has graphite, cementite, and MC type carbide, and the area ratio of graphite in the cross section perpendicular to the roll axis of the roll outer layer material is the area of graphite in the cross section parallel to the roll axis of the roll outer layer material A roll outer layer material for hot rolling characterized in that it is greater than the modulus.
[2] Furthermore, in mass %, Mn: 0.2 to 1.5%, Nb: 0.1 to 1.5%, Mo: 0.1 to 2.0%, W: 0.1 to 1.0%. 5%, Co: 0.1 to 2.0%, B: 0.003 to 0.050%, any one or more of the hot rolling according to [1] roll outer layer material.
[3] The hot rolling roll according to [1] or [2], wherein the content of C, Si, Ni, Cr, Mo, V, Nb and W satisfies the following formula (1) Outer layer material.
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[% W]) ≤ 1.80 (1)
Here, [%C], [%Si], [%Ni], [%Cr], [%Mo], [%V], [%Nb], [%W] are the contents of each element ( % by mass), and the content of elements not contained is set to 0.
[4] A hot rolling composite roll having a three-layer structure of an outer layer, an intermediate layer and an inner layer or a two-layer structure of an outer layer and an inner layer, wherein the outer layer is the heat according to any one of [1] to [3] A composite roll for hot rolling characterized by comprising a roll outer layer material for hot rolling.
本発明によれば、従来と同等以上の耐摩耗性を有し、且つ耐事故性に著しく優れた熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll which have wear resistance equal to or higher than that of conventional rolls and which are remarkably excellent in accident resistance.
本発明の熱間圧延用ロール外層材は、遠心鋳造法により製造され、そのままリングロール、スリーブロールとすることもできるが、熱間仕上げ圧延用として好適な、熱間圧延用複合ロールの外層材として適用される。また、本発明の熱間圧延用複合ロールは、外層と、該外層と溶着一体化した内層とからなる。なお、外層と内層との間に中間層を配してもよい。すなわち、外層と溶着一体化した内層に代えて、外層と溶着一体化した中間層および該中間層と溶着一体化した内層としてもよい。本発明では、内層、中間層の組成はとくに限定されないが、内層は球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル鋳鉄)、中間層は、C:1.5~3.0質量%の高炭素材とすることが好ましい。 The hot rolling roll outer layer material of the present invention is manufactured by a centrifugal casting method and can be used as a ring roll or a sleeve roll as it is, but the outer layer material of a hot rolling composite roll suitable for hot finish rolling applied as Further, the composite roll for hot rolling of the present invention comprises an outer layer and an inner layer welded and integrated with the outer layer. An intermediate layer may be arranged between the outer layer and the inner layer. That is, instead of the inner layer welded and integrated with the outer layer, an intermediate layer welded and integrated with the outer layer and an inner layer welded and integrated with the intermediate layer may be used. In the present invention, the composition of the inner layer and the intermediate layer is not particularly limited, but it is preferable that the inner layer is made of spheroidal graphite cast iron (ductile cast iron) and the intermediate layer is made of a high carbon material containing 1.5 to 3.0% by mass of C. .
まず、本発明の熱間圧延用複合ロールの外層(外層材)の組成限定理由について説明する。なお、以下、質量%は、とくに断らない限り、単に%と記す。 First, the reasons for limiting the composition of the outer layer (outer layer material) of the composite roll for hot rolling of the present invention will be described. In addition, hereinafter, mass % is simply described as % unless otherwise specified.
C:3.0~4.0%
Cは、基地(マルテンサイト及び/又はベイナイト)の硬さを増加させるとともに、Fe、V、Cr等の炭化物形成元素と結合して硬質の炭化物を形成し、耐摩耗性の向上に寄与する。さらにSiやNi等の黒鉛化促進元素により金属組織中に黒鉛として晶出し、耐事故性も向上させる元素である。C含有量が3.0%未満では、炭化物や黒鉛の量が不足するため、耐摩耗性や耐事故性が低下する。一方、4.0%を超える含有は、炭化物の粗大化を引き起こし、耐肌荒れ性を低下させる。このため、Cは3.0~4.0%に限定する。なお、好ましくは、3.0~3.6%である。
C: 3.0-4.0%
C increases the hardness of the matrix (martensite and/or bainite) and combines with carbide-forming elements such as Fe, V, and Cr to form hard carbides, contributing to improved wear resistance. Furthermore, it is an element that crystallizes as graphite in the metal structure due to graphitization promoting elements such as Si and Ni, thereby improving accident resistance. If the C content is less than 3.0%, the amount of carbide and graphite is insufficient, resulting in deterioration of wear resistance and accident resistance. On the other hand, if the content exceeds 4.0%, coarsening of carbides is caused and the rough surface resistance is lowered. Therefore, C is limited to 3.0 to 4.0%. In addition, preferably, it is 3.0 to 3.6%.
Si:0.4~3.5%
Siは、脱酸剤として作用するとともに、溶湯の鋳造性を向上させる元素である。また、Siは黒鉛化促進元素であり、Cを黒鉛として晶出させる作用を有する。このような効果を得るためには、0.4%以上の含有を必要とする。一方、3.5%を超えて含有すると、基地組織が脆化する。このため、Siは0.4~3.5%に限定する。なお、好ましくは、0.6~2.5%であり、より好ましくは0.6~2.0%である。
Si: 0.4-3.5%
Si is an element that acts as a deoxidizing agent and improves castability of the molten metal. In addition, Si is a graphitization promoting element and has the effect of crystallizing C as graphite. In order to obtain such an effect, the content of 0.4% or more is required. On the other hand, when the content exceeds 3.5%, the matrix structure becomes embrittled. Therefore, Si is limited to 0.4 to 3.5%. The content is preferably 0.6 to 2.5%, more preferably 0.6 to 2.0%.
Cr:1.0~2.5%
Crは、Cと結合して主に硬質なCr系炭化物(M7C3、M23C6等)を形成し、さらには基地の焼入れ性を向上させて基地をマルテンサイト及び/又はベイナイトにして、耐摩耗性を向上させる元素である。このような効果を得るためには、1.0%以上の含有を必要とする。一方、2.5%を超える含有は、粗大なCr系炭化物が増加するため、クラックが進展し易くなり、好ましくない。このため、Crは1.0~2.5%に限定する。なお、好ましくは、1.2~2.2%である。
Cr: 1.0-2.5%
Cr combines with C to form mainly hard Cr - based carbides ( M7C3 , M23C6 , etc.), and further improves the hardenability of the matrix to transform the matrix into martensite and/or bainite. It is an element that improves wear resistance. In order to obtain such an effect, the content of 1.0% or more is required. On the other hand, if the Cr content exceeds 2.5%, coarse Cr-based carbides increase, and cracks tend to develop, which is not preferable. Therefore, Cr is limited to 1.0 to 2.5%. In addition, preferably, it is 1.2 to 2.2%.
Ni:3.0~5.5%
Niは、基地中に固溶し、熱処理中のオーステナイトの変態温度を低下させて基地の焼入れ性を向上させる元素であり、また黒鉛化を促進して黒鉛の生成量を増加させる元素である。含有量が3.0%未満であると、これらの効果が不十分となり、5.5%を超えると、オーステナイトの変態温度が低くなりすぎて、熱処理後にもオーステナイトが残留してしまい、耐摩耗性を低下させる。そのため、Niの含有量は、3.0~5.5%に限定する。なお、好ましくは、3.5~4.8%である。
Ni: 3.0-5.5%
Ni is an element that dissolves in the matrix and lowers the transformation temperature of austenite during heat treatment to improve the hardenability of the matrix, and also promotes graphitization to increase the amount of graphite produced. If the content is less than 3.0%, these effects are insufficient, and if it exceeds 5.5%, the transformation temperature of austenite becomes too low, and austenite remains even after heat treatment, resulting in wear resistance. reduce sexuality. Therefore, the Ni content is limited to 3.0 to 5.5%. In addition, preferably, it is 3.5 to 4.8%.
V:0.1~2.5%
Vは、極めて硬質なV系炭化物(MC型炭化物)を形成し、耐摩耗性を向上させる元素である。このような効果は、0.1%以上の含有で得られる。一方、2.5%を超える含有は、MC型炭化物を粗大化させ、さらには黒鉛の生成量を低下させるため、圧延用ロールの諸特性を不安定にする。このため、Vは0.1~2.5%に限定する。なお、好ましくは、0.3~2.2%である。
V: 0.1-2.5%
V is an element that forms extremely hard V-based carbides (MC-type carbides) and improves wear resistance. Such an effect is obtained at a content of 0.1% or more. On the other hand, if the content exceeds 2.5%, the MC-type carbides become coarse and the amount of graphite produced is reduced, thus destabilizing various properties of the roll for rolling. Therefore, V is limited to 0.1 to 2.5%. In addition, preferably, it is 0.3 to 2.2%.
さらに本発明では、以下の元素のうち1種または2種以上を選択的に含有することができる。 Furthermore, in the present invention, one or more of the following elements can be selectively contained.
Mn:0.2~1.5%
Mnは、SをMnSとして固定し、Sを無害化する作用を有するとともに、一部は基地組織に固溶し、焼入れ性を向上及び基地を強化(固溶強化)させる効果を有する元素である。このような効果を得るためには、0.2%以上の含有を必要とする。一方、1.5%を超えて含有しても、効果が飽和し含有量に見合う効果が期待できなくなり、さらには材質を脆化する場合もある。このため、Mnを含有する場合は0.2~1.5%に限定する。なお、好ましくは、0.3~1.4%である。
Mn: 0.2-1.5%
Mn is an element that has the effect of fixing S as MnS and detoxifying S, and partly dissolving in the matrix structure, improving hardenability and strengthening the matrix (solution strengthening). . In order to obtain such an effect, the content of 0.2% or more is required. On the other hand, even if the content exceeds 1.5%, the effect is saturated and the effect commensurate with the content cannot be expected, and the material may become embrittled. Therefore, when Mn is contained, it is limited to 0.2 to 1.5%. Incidentally, preferably, it is 0.3 to 1.4%.
Nb:0.1~1.5%
Nbは、MC型炭化物に固溶してMC型炭化物を強化し、MC型炭化物の破壊抵抗を増加させる作用を介し、耐摩耗性を向上させる元素である。また、NbはMC型炭化物の遠心鋳造時の偏析を抑制する作用を併せ有する。このような効果は、0.1%以上の含有で顕著となる。一方、含有量が1.5%を超えると、溶湯中でのMC型炭化物の成長が促進され、耐肌荒れ性が低下する。このため、Nbを含有する場合は、0.1~1.5%に限定する。なお、好ましくは、0.2~1.2%である。
Nb: 0.1-1.5%
Nb is an element that dissolves in MC-type carbide to strengthen the MC-type carbide and improves wear resistance through the action of increasing the fracture resistance of MC-type carbide. In addition, Nb also has the effect of suppressing segregation during centrifugal casting of MC type carbide. Such an effect becomes remarkable at a content of 0.1% or more. On the other hand, if the content exceeds 1.5%, the growth of MC-type carbides in the molten metal is promoted, and the rough surface resistance is lowered. Therefore, when Nb is contained, it is limited to 0.1 to 1.5%. Incidentally, preferably, it is 0.2 to 1.2%.
Mo:0.1~2.0%
Moは、Cと結合してセメンタイトに固溶し、耐摩耗性を向上させる元素である。また、Moは、V、NbとCが結合した硬質なMC型炭化物中に固溶して、炭化物を強化する。このような作用を介してMoは、ロール外層材の耐摩耗性を向上させる。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超える含有は、粗大なMo系炭化物が生成し、耐肌荒れ性を低下させる。このため、Moを含有する場合は、0.1~2.0%に限定する。なお、好ましくは、0.2~1.8%である。
Mo: 0.1-2.0%
Mo is an element that combines with C to form a solid solution in cementite and improves wear resistance. Mo also dissolves in hard MC-type carbides in which V, Nb, and C combine to strengthen the carbides. Mo improves the wear resistance of the roll outer layer material through such action. In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, coarse Mo-based carbides are formed, and the rough surface resistance is lowered. Therefore, when Mo is contained, it is limited to 0.1 to 2.0%. Incidentally, it is preferably 0.2 to 1.8%.
W:0.1~1.5%
Wは、基地中に固溶し、基地を強化して耐摩耗性を向上させる作用を有する元素であり、且つセメンタイトに固溶し、耐摩耗性を向上させる。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、1.5%を超えて含有すると、効果が飽和するだけでなく、粗大なM2CまたはM6C系の炭化物が形成され、耐肌荒れ性を低下させる。このため、Wを含有する場合は、0.1~1.5%の範囲に限定する。なお、好ましくは0.2~1.2%である。
W: 0.1-1.5%
W is an element that dissolves in the matrix and strengthens the matrix to improve wear resistance, and dissolves in cementite to improve wear resistance. In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is required. On the other hand, when the content exceeds 1.5%, not only the effect saturates, but also coarse M 2 C or M 6 C carbides are formed, reducing the roughening resistance. Therefore, when W is contained, it is limited to the range of 0.1 to 1.5%. Incidentally, it is preferably 0.2 to 1.2%.
Co:0.1~2.0%
Coは、基地中に固溶し、基地を強化して耐摩耗性を向上させる作用を有する元素である。このような効果を得るためには、0.1%以上の含有を必要とする。一方、2.0%を超える含有は、効果が飽和して含有量に見合う効果が期待できなくなり、経済的に不利となる。このため、Coを含有する場合は、0.1~2.0%の範囲に限定する。なお、好ましくは、0.2~1.5%である。
Co: 0.1-2.0%
Co is an element that dissolves in the matrix and has the effect of strengthening the matrix and improving wear resistance. In order to obtain such an effect, the content of 0.1% or more is required. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, the effect is saturated and the effect commensurate with the content cannot be expected, which is economically disadvantageous. Therefore, when Co is contained, it is limited to the range of 0.1 to 2.0%. Incidentally, it is preferably 0.2 to 1.5%.
B:0.003~0.050%
Bは基地の焼入れ性を向上させ、基地をマルテンサイト及び/又はベイナイトにして、耐摩耗性を向上させる元素である。このような効果は0.003%以上の含有で得られる。一方、0.050%を超える含有は、脆い硼炭化物が形成するため好ましくない。そのため、Bを含有する場合は、0.003~0.050%の範囲に限定する。なお、好ましくは、0.005~0.040%である。
B: 0.003-0.050%
B is an element that improves the hardenability of the matrix, transforms the matrix into martensite and/or bainite, and improves wear resistance. Such an effect is obtained at a content of 0.003% or more. On the other hand, a content exceeding 0.050% is not preferable because brittle borocarbides are formed. Therefore, when B is contained, it is limited to the range of 0.003 to 0.050%. In addition, preferably, it is 0.005 to 0.040%.
さらに本発明では、C、Si、Ni、Cr、Mo、V、NbおよびWが下記式(1)を満足することが好ましい。
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])≦1.80 (1)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Ni]、[%Cr]、[%Mo]、[%V]、[%Nb]、[%W]は、各元素の含有量(質量%)であり、含有していない元素の含有量は0とする。
Furthermore, in the present invention, C, Si, Ni, Cr, Mo, V, Nb and W preferably satisfy the following formula (1).
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[% W]) ≤ 1.80 (1)
Here, [%C], [%Si], [%Ni], [%Cr], [%Mo], [%V], [%Nb], [%W] are the contents of each element ( % by mass), and the content of elements not contained is set to 0.
([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])が0.70よりも小さいと、炭化物形成元素の量が多すぎて黒鉛が生成し難くなり、ロール外表面に対して垂直な方向に伸長した黒鉛が得られない。一方、([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])が1.80よりも大きいと、炭化物形成元素が不足し、耐摩耗性が低下する。より好ましくは、0.75≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])≦1.70である。 ([% C] + 0.3 × [% Si] + 0.02 × [% Ni]) / ([% Cr] + [% Mo] + [% V] + [% Nb] + [% W]) If it is less than 0.70, the amount of the carbide-forming element is too large, making it difficult to produce graphite, and graphite elongated in the direction perpendicular to the outer surface of the roll cannot be obtained. On the other hand, ([% C] + 0.3 × [% Si] + 0.02 × [% Ni]) / ([% Cr] + [% Mo] + [% V] + [% Nb] + [% W] ) is greater than 1.80, the carbide-forming element is insufficient, resulting in a decrease in wear resistance. More preferably, 0.75 ≤ ([% C] + 0.3 × [% Si] + 0.02 × [% Ni]) / ([% Cr] + [% Mo] + [% V] + [% Nb ]+[% W])≦1.70.
残部はFeおよび不可避的不純物である。なお、不可避的不純物としては、AlやS、P、Sb、Ti、Mg、Cu等が挙げられる。これらは、原料や溶解中に耐火物等から混入する。これらの不可避的不純物は、Al:0.3%以下、S:0.05%以下、P:0.1%以下、Sb:0.2%以下、Ti:0.1%以下、Mg:0.1%以下、Cu:0.1%以下であることが好ましい。 The balance is Fe and unavoidable impurities. In addition, Al, S, P, Sb, Ti, Mg, Cu, etc. are mentioned as an unavoidable impurity. These are mixed from raw materials and refractories during melting. These unavoidable impurities are Al: 0.3% or less, S: 0.05% or less, P: 0.1% or less, Sb: 0.2% or less, Ti: 0.1% or less, Mg: 0 0.1% or less and Cu: 0.1% or less.
本発明の熱間圧延用ロール外層材は、金属組織に黒鉛、セメンタイトおよびMC型炭化物を含有する。ロール外表面に存在する黒鉛は、絞り事故が発生した時に被圧延材がロール表面に焼付くことを抑制または軽減してクラックの発生を抑え、さらにはロール内部に存在する黒鉛がクラックの進展を抑制することにより耐事故性に寄与する、最も重要な要素である。また、セメンタイトとMC型炭化物は、耐摩耗性を確保するために重要な要素である。黒鉛の面積率は、1.0~7.0%が好ましく、より好ましくは1.2~6.5%である。セメンタイトの面積率は12.0~45.0%が好ましく、より好ましくは、14.0~42.0%である。また、MC型炭化物の面積率は0.1~10.0%が好ましく、より好ましくは0.2~8.0%である。なお、金属組織の残部としては、マルテンサイト、ベイナイト、パーライト、残留オーステナイトが挙げられる。 The hot rolling roll outer layer material of the present invention contains graphite, cementite and MC type carbide in its metal structure. The graphite present on the outer surface of the rolls suppresses or reduces the seizure of the material to be rolled onto the roll surface when a drawing accident occurs, thereby suppressing the occurrence of cracks. It is the most important factor that contributes to accident resistance by suppressing it. In addition, cementite and MC type carbide are important elements for ensuring wear resistance. The area ratio of graphite is preferably 1.0 to 7.0%, more preferably 1.2 to 6.5%. The area ratio of cementite is preferably 12.0 to 45.0%, more preferably 14.0 to 42.0%. The area ratio of MC type carbide is preferably 0.1 to 10.0%, more preferably 0.2 to 8.0%. The remainder of the metal structure includes martensite, bainite, pearlite, and retained austenite.
さらに本発明では、ロール外層材のロール軸に対して垂直な断面における黒鉛の面積率St(%)が、ロール外層材のロール軸に対して平行な断面(ロール外表面に平行な面)における黒鉛の面積率Ss(%)よりも大きい(St>Ss)ことが必要である。St>Ssとすることにより、絞り事故で発生したクラックの進展が抑制され、クラックを浅くすることが可能となり、耐事故性が著しく向上する。なお、このような効果を得るためには、StがSsに比べて0.3%以上大きい(St-Ss≧0.3%)ことが好ましく、より好ましくは0.4%以上大きい(St-Ss≧0.4%)ことが好ましい。この黒鉛面積率の関係式(St>Ss)は、圧延使用されるロール最大径に相当する位置から半径方向に20mm内部の範囲で満たすことが好ましい。 Furthermore, in the present invention, the area ratio S t (%) of graphite in the cross section perpendicular to the roll axis of the roll outer layer material is the cross section parallel to the roll axis of the roll outer layer material (plane parallel to the roll outer surface) It is necessary that the area ratio S s (%) of graphite in is greater than (S t >S s ). By satisfying S t >S s , the propagation of cracks caused by a throttle accident is suppressed, the cracks can be made shallow, and the accident resistance is remarkably improved. In order to obtain such an effect, S t is preferably 0.3% or more larger than S s (S t −S s ≧0.3%), more preferably 0.4% or more. Large (S t −S s ≧0.4%) is preferred. This relational expression of the graphite area ratio (S t >S s ) is preferably satisfied within a range of 20 mm in the radial direction from the position corresponding to the maximum diameter of the roll used for rolling.
黒鉛の面積率の測定方法は特に限定されないが、本発明では以下の方法で黒鉛の面積率を測定した。図1に示すように、圧延使用されるロール最大径を外径とするロール外層材から垂直断面観察用試験片および平行面観察用試験片をそれぞれ採取し、観察面を鏡面研磨した後、100倍で5箇所の視野の金属組織写真を撮影した。この時、平行断面観察用試験片では観察面全体の中で任意の5箇所を撮影し、垂直断面観察用試験片では観察面の中でロール外表面から半径方向に1mm内部の領域で任意の5箇所を撮影した。得られた金属組織写真を元に画像解析で黒鉛の面積率を測定し、垂直断面観察用試験片から求められる黒鉛の面積率をロール外層材のロール軸に対して垂直な断面における黒鉛の面積率St(%)、ロール外層材のロール軸に対して平行な断面(ロール外表面に平行な面)における黒鉛の面積率Ss(%)とし、StとSsの平均値を算出して当該試験片の黒鉛の面積率とした。 Although the method for measuring the area ratio of graphite is not particularly limited, the area ratio of graphite was measured by the following method in the present invention. As shown in FIG. 1, a test piece for vertical section observation and a test piece for parallel plane observation were taken from a roll outer layer material having an outer diameter equal to the maximum diameter of the roll used for rolling. Metallographic photographs of five fields of view were taken at magnification. At this time, for the test piece for parallel section observation, arbitrary 5 points were photographed in the entire observation surface, and for the test piece for vertical section observation, arbitrary images were taken in an area within 1 mm in the radial direction from the outer surface of the roll in the observation surface. I took 5 shots. Based on the obtained metal structure photograph, the area ratio of graphite was measured by image analysis, and the area ratio of graphite obtained from the test piece for vertical cross section observation was calculated as the area of graphite in the cross section perpendicular to the roll axis of the outer layer material of the roll. S t (%), the area ratio S s (%) of graphite in the cross section parallel to the roll axis of the roll outer layer material (plane parallel to the outer surface of the roll), and the average value of S t and S s is calculated. and the area ratio of graphite in the test piece was obtained.
また、セメンタイトおよびMC炭化物の面積率は、平行断面観察用試験片の観察面を鏡面研磨後に、3%ナイタールで腐食した試験片を用いて測定した。セメンタイトの面積率は100倍で任意の5箇所の視野の金属組織写真を撮影し、MC型炭化物は500倍で任意の5箇所の視野の金属組織写真を撮影して、画像解析で面積率を算出し、その平均値を算出して当該試験片のセメンタイトまたはMC型炭化物の面積率とした。画像解析によるMC炭化物およびセメンタイト面積率の算出は、以下の手法で実施した。MC炭化物の面積率は、円相当径が10μm以下の白色領域の面積を画像解析で測定し、観察視野全体の面積で除して算出した。セメンタイト面積率は、白色領域の面積を画像解析で測定し、観察視野全体の面積で除して算出した。なお、500倍の金属組織写真における10μm以下の小さい白色領域はMC炭化物であり、100倍の金属組織写真における白色領域はセメンタイトである。 In addition, the area ratios of cementite and MC carbide were measured using a test piece corroded with 3% nital after the observation surface of the test piece for parallel section observation was mirror-polished. The area ratio of cementite is 100 times, and the metal structure photograph of arbitrary 5 fields of view is taken. The area ratio of cementite or MC type carbide in the test piece was calculated by calculating the average value. Calculation of MC carbide and cementite area ratio by image analysis was performed by the following method. The area ratio of MC carbides was calculated by measuring the area of a white region with an equivalent circle diameter of 10 μm or less by image analysis and dividing it by the area of the entire observation field. The cementite area ratio was calculated by measuring the area of the white region by image analysis and dividing it by the area of the entire observation field. Small white regions of 10 μm or less in the 500-fold metallographic photograph are MC carbides, and white regions in the 100-fold metallographic photograph are cementite.
つぎに、本発明の熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the hot rolling roll outer layer material and the hot rolling composite roll of the present invention will be described.
熱間圧延用ロール外層材を鋳造する場合、まず、内面にジルコン等を主材とした耐火物が0.5~5mm厚で被覆された鋳型を回転させ、上記した熱間圧延用ロール外層材組成の溶湯を、所定の肉厚となるように注湯し、縦型(回転軸が鉛直方向)、横型(回転軸が水平方向)または傾斜型(回転軸が斜め方向)の遠心鋳造法によって遠心鋳造する。 When casting the hot rolling roll outer layer material, first, a mold whose inner surface is coated with a refractory mainly made of zircon or the like with a thickness of 0.5 to 5 mm is rotated to obtain the above hot rolling roll outer layer material. Molten metal with the composition is poured to a predetermined thickness and cast by vertical (vertical axis of rotation), horizontal (horizontal axis of rotation) or inclined (diagonal axis of rotation) centrifugal casting. Centrifugal casting.
従来の方法で製造された熱間圧延用ロール外層材は、黒鉛が球形に近い形状をしているため、StとSsはほぼ同一であり、両者の差異は0≦|St-Ss|≦0.1程度である。そのため、本発明において、ロール外層材のロール軸に垂直な断面における黒鉛の面積率が、ロール外層材のロール軸に対して平行な断面における黒鉛の面積率よりも大きい(St>Ss)ロール外層材を得るためには、黒鉛をロール外表面に対して垂直な方向に伸長した形状にすることが必要である。前述したように、本発明の熱間圧延用ロール外層材または熱間圧延用複合ロールの外層は縦型(回転軸が鉛直方向)、横型(回転軸が水平方向)または傾斜型(回転軸が斜め方向)の遠心鋳造法によって製造される。本発明では、この時の外層溶湯の外表面における遠心力が重力倍数GNoで150Gよりも大きいことが必要である(重力倍数GNoは、遠心鋳造用鋳型の回転数をN(rpm)、遠心鋳造用鋳型の内径をD(mm)とした時、GNo=N×N×D/1790000、で求められる)。遠心力が150G以下であると、凝固組織(デンドライト)が大きく成長しないため、ロール外表面に対して垂直な方向に伸長した黒鉛が得られない。好ましくは160G以上である。 In the hot rolling roll outer layer material manufactured by the conventional method, the graphite has a nearly spherical shape, so S t and S s are almost the same, and the difference between them is 0≦|S t −S s |≦0.1. Therefore, in the present invention, the area ratio of graphite in the cross section of the roll outer layer material perpendicular to the roll axis is larger than the area ratio of graphite in the cross section of the roll outer layer material parallel to the roll axis (S t >S s ). In order to obtain the roll outer layer material, it is necessary to make the graphite elongated in the direction perpendicular to the roll outer surface. As described above, the outer layer of the hot rolling roll outer layer material or the hot rolling composite roll of the present invention may be of a vertical type (rotation axis is in the vertical direction), horizontal type (rotation axis is in the horizontal direction) or inclined type (rotation axis is in the horizontal direction). oblique direction) centrifugal casting method. In the present invention, it is necessary that the centrifugal force on the outer surface of the outer layer molten metal at this time is greater than 150 G in terms of gravity multiple GNo (gravity multiple GNo is the rotation speed of the centrifugal casting mold N (rpm), centrifugal casting GNo=N×N×D/1790000, where D (mm) is the inner diameter of the casting mold). When the centrifugal force is 150 G or less, the solidified structure (dendrite) does not grow large, so graphite elongated in the direction perpendicular to the outer surface of the roll cannot be obtained. Preferably it is 160G or more.
また、上記に加えて、外層溶湯の厚みと遠心鋳造鋳型の厚みの比R(R=外層溶湯厚み/遠心鋳造鋳型厚み)が、0.20≦R≦0.60であることが必要である。ここで、外層溶湯の厚みは、外層溶湯が遠心鋳造鋳型内に注湯されて中空状(スリーブ状)になった時のスリーブ厚みであり、外層溶湯の重量と密度および遠心鋳造鋳型の内径と長さから計算できる。Rが0.20よりも小さいと、黒鉛の成長速度に比べて外層溶湯の凝固が速くなり、ロール外表面に対して垂直な方向に伸長した黒鉛が得られない。一方、Rが0.60よりも大きいと、外層溶湯の凝固が著しく遅延するため外層溶湯の内面から凝固が進行してしまい、外層内部の品質が悪化する。より好ましくは、0.25≦R≦0.55である。 In addition to the above, the ratio R between the thickness of the outer layer molten metal and the thickness of the centrifugal casting mold (R = outer layer molten metal thickness / centrifugal casting mold thickness) must be 0.20 ≤ R ≤ 0.60. . Here, the thickness of the outer layer molten metal is the thickness of the sleeve when the outer layer molten metal is poured into the centrifugal casting mold and becomes hollow (sleeve shape), the weight and density of the outer layer molten metal, and the inner diameter of the centrifugal casting mold. It can be calculated from length. If R is less than 0.20, the outer layer melt solidifies faster than the growth rate of graphite, and graphite elongated in the direction perpendicular to the outer surface of the roll cannot be obtained. On the other hand, when R is larger than 0.60, the solidification of the outer layer molten metal is significantly delayed, so that solidification proceeds from the inner surface of the outer layer molten metal, and the quality inside the outer layer deteriorates. More preferably, 0.25≦R≦0.55.
中間層を形成する場合には、外層材の凝固途中あるいは完全に凝固した後、鋳型を回転させながら、中間層組成の溶湯を注湯し、遠心鋳造することが好ましい。外層あるいは中間層が完全に凝固した後、鋳型の回転を停止し鋳型を立ててから、内層材を静置鋳造して、複合ロールとすることが好ましい。これにより、ロール外層材の内面側が再溶解され外層と内層、あるいは外層と中間層、中間層と内層とが溶着一体化した複合ロールとなる。 When forming the intermediate layer, it is preferable to pour a molten metal having the composition of the intermediate layer while rotating the mold during or after solidifying the outer layer material, and perform centrifugal casting. After the outer layer or the intermediate layer has completely solidified, it is preferable to stop the rotation of the mold and erect the mold, and then statically cast the inner layer material to form a composite roll. As a result, the inner surface of the roll outer layer material is melted again to form a composite roll in which the outer layer and the inner layer, the outer layer and the intermediate layer, or the intermediate layer and the inner layer are welded and integrated.
なお、静置鋳造される内層は、鋳造性と機械的性質に優れた球状黒鉛鋳鉄、いも虫状黒鉛鋳鉄(CV鋳鉄)などを用いることが好ましい。遠心鋳造製ロールは、外層と内層が一体溶着されているため、外層材の成分が1~8%程度内層に混入する。外層材に含まれるCr、V等の炭化物形成元素が内層へ混入すると、内層を脆弱化する。このため、外層成分の内層への混入率は6%未満に抑えることが好ましい。 In addition, it is preferable to use spheroidal graphite cast iron, worm-like graphite cast iron (CV cast iron), etc., which are excellent in castability and mechanical properties, for the inner layer to be statically cast. Since the outer layer and the inner layer of the centrifugally cast roll are integrally welded, about 1 to 8% of the components of the outer layer material are mixed into the inner layer. When carbide-forming elements such as Cr and V contained in the outer layer material are mixed into the inner layer, the inner layer becomes brittle. Therefore, it is preferable to suppress the mixing ratio of the outer layer components to the inner layer to less than 6%.
また、中間層を形成する場合は、中間層材として、黒鉛鋼、高炭素鋼、亜共晶鋳鉄等を用いることが好ましい。中間層と外層とは同じように一体溶着されており、外層成分が中間層へ10~95%の範囲で混入する。内層への外層成分の混入量を抑える観点から、外層成分の中間層への混入量はできるだけ低減しておくことが肝要となる。 When forming the intermediate layer, it is preferable to use graphite steel, high-carbon steel, hypoeutectic cast iron, or the like as the material for the intermediate layer. The intermediate layer and the outer layer are similarly welded together, and the outer layer components are mixed into the intermediate layer in a range of 10 to 95%. From the viewpoint of suppressing the amount of the outer layer component mixed into the inner layer, it is important to reduce the amount of the outer layer component mixed into the intermediate layer as much as possible.
以上より、外層、中間層、内層の3層構造または外層、内層の2層構造を有する熱間圧延用複合ロールを得ることができる。 As described above, a composite roll for hot rolling having a three-layer structure of an outer layer, an intermediate layer and an inner layer or a two-layer structure of an outer layer and an inner layer can be obtained.
本発明の熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールは、鋳造後、熱処理を施すことが好ましい。熱処理は、鋳造後に鋳型からロールを取り出した後、400~550℃に加熱保持した後、徐冷する工程を行うことが好ましい。 The hot rolling roll outer layer material and the hot rolling composite roll of the present invention are preferably subjected to heat treatment after casting. The heat treatment is preferably carried out by removing the roll from the mold after casting, heating and holding at 400 to 550° C., and then slowly cooling.
なお、本発明の熱間圧延用複合ロールの好ましい硬さは、74~88HS(ショア硬さ)、より好ましい硬さは76~86HSである。74HSよりも硬さが低いと、耐摩耗性が劣化し、逆に硬さが88HSを超えると、絞り事故で発生したクラックが進展し易くなる。このような硬さは、熱処理温度を調整することで得ることができる。 The hardness of the composite roll for hot rolling of the present invention is preferably 74-88 HS (Shore hardness), more preferably 76-86 HS. If the hardness is lower than 74HS, wear resistance deteriorates, and if the hardness exceeds 88HS, cracks caused by drawing accidents tend to propagate. Such hardness can be obtained by adjusting the heat treatment temperature.
表1に示す材料を溶解してなる1400℃の溶湯を、表1の鋳造条件で横型遠心鋳造機の鋳型に供給し、外径250mm、奥行き70mmのスリーブロール(圧延ロール用外層材に相当)を鋳造した。なお、外層溶湯の厚みと遠心鋳造鋳型の厚みの比R(R=外層溶湯厚み/遠心鋳造鋳型厚み)を変化させるため、厚みが60mm、100mm、150mm、200mmの鋳型を使用し、厚み200mmの鋳型は0.10≦R<0.20、厚み150mmの鋳型は0.20≦R<0.30、厚み100mmの鋳型は0.30≦R<0.50、厚み60mmの鋳型は0.50≦R<0.80のスリーブロールの鋳造に使用した。また、鋳型内面のジルコン系耐火物の厚みは0.5mmである。鋳造後、スリーブロールを410℃で10時間加熱した後に徐冷し、各種試験片を採取した。 A molten metal of 1400 ° C. obtained by melting the materials shown in Table 1 is supplied to the mold of a horizontal centrifugal casting machine under the casting conditions shown in Table 1, and a sleeve roll having an outer diameter of 250 mm and a depth of 70 mm (corresponding to the outer layer material for the rolling roll). was cast. In order to change the ratio R between the thickness of the outer layer molten metal and the thickness of the centrifugal casting mold (R = outer layer molten metal thickness / centrifugal casting mold thickness), molds with a thickness of 60 mm, 100 mm, 150 mm, and 200 mm were used, and a thickness of 200 mm was used. 0.10 ≤ R < 0.20 for the mold, 0.20 ≤ R < 0.30 for the mold with a thickness of 150 mm, 0.30 ≤ R < 0.50 for the mold with a thickness of 100 mm, 0.50 for the mold with a thickness of 60 mm Used for casting sleeve rolls with ≦R<0.80. Moreover, the thickness of the zircon-based refractory on the inner surface of the mold is 0.5 mm. After casting, the sleeve roll was heated at 410° C. for 10 hours and then slowly cooled to obtain various test pieces.
表1に示す試験材No.1~22は本発明例、試験材No.24~28は比較例である。なお、試験材No.23はVを含有しない従来例である。 Test material No. shown in Table 1. 1 to 22 are examples of the present invention, test material Nos. 24 to 28 are comparative examples. In addition, test material No. No. 23 is a conventional example containing no V.
黒鉛面積率を評価するため、組織観察を実施した。スリーブロール外表面を切削加工で削り、外径250mmを240mmとした後、図1に示すような垂直断面観察用試験片および平行断面観察用試験片を、スリーブロール奥行き方向中央で周方向に任意の位置から採取した。試験片のサイズは、30mm×20mm×tmmである(30mmはスリーブロールの周方向、20mmはスリーブロールの奥行き(軸)方向、tmmはスリーブロールの半径方向であり、外層溶湯の厚みと遠心鋳型厚みの比Rの関係から、tは25~42mmの範囲である)。試験片の観察面を鏡面研磨した後、100倍で5箇所の視野の金属組織写真を撮影した。この時、平行断面観察用試験片では観察面(30mm×20mmの面)全体の中で任意の5箇所を選択し、垂直断面観察用試験片ではロール外表面から半径方向に1mm内部の領域で任意の5箇所を選択した。得られた金属組織写真を元に画像解析で黒鉛の面積率を測定し、垂直断面観察用試験片から求められる黒鉛の面積率をロール外層材のロール軸に対して垂直な断面における黒鉛の面積率St(%)、ロール外層材のロール軸に対して平行な断面(ロール外表面に平行な面)における黒鉛の面積率Ss(%)とした。ここでは、面積率の差St-Ssが0.1を超えるものを合格とした。 Structure observation was performed in order to evaluate the graphite area ratio. After cutting the outer surface of the sleeve roll by cutting to reduce the outer diameter from 250 mm to 240 mm, a test piece for observing a vertical section and a test piece for observing a parallel section as shown in FIG. taken from the position of The size of the test piece is 30 mm × 20 mm × t mm (30 mm is the circumferential direction of the sleeve roll, 20 mm is the depth (axis) direction of the sleeve roll, t mm is the radial direction of the sleeve roll, and the thickness of the outer layer melt and the centrifugal mold From the relationship of the thickness ratio R, t is in the range of 25 to 42 mm). After the observation surface of the test piece was mirror-polished, photographs of the metallographic structure were taken at 100 times the field of view at five locations. At this time, for the test piece for parallel section observation, select arbitrarily 5 points in the entire observation surface (30 mm × 20 mm surface), and for the test piece for vertical section observation, in the area within 1 mm in the radial direction from the outer surface of the roll Randomly selected 5 locations. Based on the obtained metal structure photograph, the area ratio of graphite was measured by image analysis, and the area ratio of graphite obtained from the test piece for vertical cross section observation was calculated as the area of graphite in the cross section perpendicular to the roll axis of the outer layer material of the roll. ratio S t (%), and the area ratio S s (%) of graphite in the cross section parallel to the roll axis of the roll outer layer material (plane parallel to the roll outer surface). In this case, samples having a difference S t −S s in area ratio of more than 0.1 were regarded as acceptable.
セメンタイトおよびMC型炭化物の面積率は、前述の測定方法と同様の方法で測定した。 The area ratios of cementite and MC-type carbide were measured by the same method as the above-described measurement method.
また、ショア硬さ(HS)は以下の方法で測定した。垂直断面観察用試験片について、JIS Z 2244 の規定に準拠して、ビッカース硬さ計(試験力:50kgf(490N))でビッカース硬さHV50を測定し、JIS換算表でショア硬さHSに換算した。なお、測定位置は観察面の任意の位置であり、10点測定して、最高値と最低値を削除した8点の平均値を算出し、当該試験材の硬さとした。 Shore hardness (HS) was measured by the following method. Vickers hardness HV50 is measured with a Vickers hardness tester (test force: 50 kgf (490 N)) in accordance with the provisions of JIS Z 2244, and converted to Shore hardness HS using the JIS conversion table. did. In addition, the measurement position is an arbitrary position on the observation surface, 10 points are measured, the average value of 8 points is calculated by removing the highest value and the lowest value, and the hardness of the test material is obtained.
耐摩耗性を評価するため摩耗試験を実施した。図2に示すように、得られたスリーブロールの外表面から5mm内部の位置から摩耗試験片(外径60mm、肉厚10mm、面取り有)を採取した。摩耗試験は、図3に示すように、試験片と相手片との2円盤すべり転動方式で行った。試験片1を冷却水2で水冷しながら700rpmで回転させ、回転する試験片1に、高周波誘導加熱コイル3で外表面を800℃に加熱した相手片4(材質:S45C、外径:190mm、幅:15mm、C1面取り)を荷重980Nで接触させながら、すべり率:9%で転動させた。摩耗試験は300分間実施し、50分毎に相手片を新品に交換して、試験を実施した。従来例を基準とし、基準値に対する各試験片の摩耗量の比を、摩耗比(=(基準片の摩耗量)/(各試験片の摩耗量))で評価し、摩耗比が0.97以上の場合を従来例と同等以上の耐摩耗性を有しているとし、0.97よりも小さい場合を耐摩耗性に劣る、と判定した。
A wear test was performed to evaluate wear resistance. As shown in FIG. 2, an abrasion test piece (
耐事故性を評価するため、図4に示す落重式摩擦熱衝撃試験機を用いて熱衝撃試験を実施した。試験片については、図5に示すように、得られたスリーブロールの外表面から5mm内部の位置から、30mm×25mm×20mmの試験片を採取した(30mmはスリーブロールの周方向、25mmはスリーブロールの奥行き方向、20mmはスリーブロールの半径方向である)。落重式摩擦熱衝撃試験機は、図4に示すように、ラック5に重錘6を落下させてピニオン7を回転させ、試験片8の30mm×25mmの面に相手片9(材質:軟鋼)を擦り付けるものである。耐事故性は、試験片8に発生したクラックの深さで評価した。具体的には、図6(a)に示すように、試験片8表面に相手片9が擦り付けられた箇所(圧痕10)の長手方向中央(圧痕の長さをLとしたとき、0.5Lの位置)で試験片8を圧痕10に対して垂直に切断して切断面を鏡面研磨した後、図6(b)に示すように、光学顕微鏡で切断面の金属組織を観察し、クラック11の深さtを測定した。クラックが複数存在する場合は、その中の最大の深さを当該試験材のクラック深さとした。従来例を基準とし、基準値に対する各試験片のクラック深さの比を、クラック比(=(各試験片のクラック深さ)/(基準片のクラック深さ))で評価し、クラック比が0.60以下の場合を耐事故性に優れるとし、0.60よりも大きい場合を耐事故性に劣る、と判定した。
In order to evaluate the accident resistance, a thermal shock test was performed using a drop weight friction thermal shock tester shown in FIG. As for the test piece, as shown in FIG. 5, a test piece of 30 mm×25 mm×20 mm was taken from a
上記耐摩耗性および耐事故性の評価を元に、総合評価を行った。耐摩耗性が従来と同等以上(摩耗比≧0.97)且つ耐事故性に優れる(クラック比≦0.60)ものを○、それ以外を×とし、○のみを合格とした。 Comprehensive evaluation was performed based on the above evaluations of wear resistance and accident resistance. Abrasion resistance equal to or higher than the conventional one (abrasion ratio ≧0.97) and excellent accident resistance (crack ratio ≦0.60) was evaluated as ◯, and others were evaluated as x, and only ◯ was evaluated as acceptable.
本発明例は従来と同等以上の耐摩耗性を有し、且つ、優れた耐事故性を有することが分かる。また、図7に試験材No.10の組織写真の一例を示す。図7(a)は垂直断面の観察試験片の金属組織であり、図7(b)は平行断面の観察試験片の金属組織である。このように、本発明例では、ロール外表面に対して垂直な方向に伸長した黒鉛が生成し、垂直断面と平行断面で黒鉛面積率に大きな差異が生じることが分かる。 It can be seen that the examples of the present invention have wear resistance equal to or higher than that of the conventional one, and also have excellent accident resistance. Moreover, test material No. is shown in FIG. An example of 10 tissue photographs is shown. FIG. 7(a) shows the metallographic structure of the observation specimen of the vertical section, and FIG. 7(b) shows the metallographic structure of the observation specimen of the parallel section. As described above, it can be seen that in the present invention example, graphite elongated in the direction perpendicular to the outer surface of the roll is produced, and there is a large difference in the graphite area ratio between the perpendicular cross section and the parallel cross section.
したがって、本発明によれば、耐摩耗性および耐事故性に優れた熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロールを製造することが可能となる。その結果、被圧延材の表面品質の著しい向上および熱間圧延の生産性向上を達成できるという効果もある。 Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a hot rolling roll outer layer material and a hot rolling composite roll that are excellent in wear resistance and accident resistance. As a result, there is also the effect that the surface quality of the material to be rolled can be remarkably improved and the productivity of hot rolling can be improved.
1 試験片(摩耗試験片)
2 冷却水
3 高周波誘導加熱コイル
4 相手片
5 ラック
6 重錘
7 ピニオン
8 試験片(熱衝撃試験片)
9 相手片
10 圧痕
11 クラック
L 圧痕の長さ
t クラックの深さ
1 test piece (wear test piece)
2 cooling
9
Claims (4)
金属組織が、黒鉛、セメンタイトおよびMC型炭化物を有し、ロール外層材のロール軸に対して垂直な断面で圧延使用されるロール最大径を外径とするロール外層材の外表面から半径方向に1mm内部の領域における黒鉛の面積率が、ロール外層材のロール軸に対して平行で圧延使用されるロール最大径を外径とするロール外層材の外表面における黒鉛の面積率よりも大きいことを特徴とする熱間圧延用ロール外層材。 % by mass, C: 3.0 to 4.0%, Si: 0.4 to 3.5%, Cr: 1.0 to 2.5%, Ni: 3.0 to 5.5%, V: It contains 0.1 to 2.5%, and has a component composition consisting of the balance Fe and inevitable impurities,
In the radial direction from the outer surface of the roll outer layer material having the outer diameter of the maximum diameter of the roll used for rolling in the cross section perpendicular to the roll axis of the roll outer layer material, the metal structure having graphite, cementite, and MC type carbide The area ratio of graphite in the region inside 1 mm is larger than the area ratio of graphite on the outer surface of the outer surface of the roll outer layer material whose outer diameter is the maximum diameter of the roll used in rolling parallel to the roll axis of the roll outer layer material. A roll outer layer material for hot rolling characterized by:
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[%W])≦1.80 (1)
ここで、[%C]、[%Si]、[%Ni]、[%Cr]、[%Mo]、[%V]、[%Nb]、[%W]は、各元素の含有量(質量%)であり、含有していない元素の含有量は0とする。 3. The hot rolling roll outer layer material according to claim 1 or 2, wherein the contents of C, Si, Ni, Cr, Mo, V, Nb and W satisfy the following formula (1).
0.70≦([%C]+0.3×[%Si]+0.02×[%Ni])/([%Cr]+[%Mo]+[%V]+[%Nb]+[% W]) ≤ 1.80 (1)
Here, [%C], [%Si], [%Ni], [%Cr], [%Mo], [%V], [%Nb], [%W] are the contents of each element ( % by mass), and the content of elements not contained is set to 0.
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