JPS6132382B2

JPS6132382B2 -

Info

Publication number: JPS6132382B2
Application number: JP4243984A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakamura; Masahiro Fukuda; Akitoshi Okabayashi
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1986-07-26
Also published as: JPS59173239A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はカリバ切削加工成形による球状黒鉛鋳
鉄カリバロールについて、そのカリバ周辺部特に
カリバ底近傍が従来のものに対し高硬度であつ
て、かつ耐折損性にも優れた新しい球状黒鉛鋳鉄
カリバロールの提供に関する。

熱間圧延における粗スタンドでは、圧延材が高
温でありまたその圧延速度も遅いため、ロールに
受ける熱影響の度合が極めて大きい。そのため、
この箇所で使用されるロールは、熱疲労によるク
ラツクを発生し易く、著しくはそのクラツクが進
展して折損事故を発生する頻度が大である。

一般に、球状黒鉛鋳鉄ロール（以下DCIロール
と称す）は、球状黒鉛が存在するため耐クラツク
性に良好であるが、それでも上記熱的条件の厳し
いスタンドで使用した場合でも、やはり折損事故
の発生が認められる。一方、粗スタンドでは圧延
期間が長く、またDCIロールは硬度落が大きいた
め、深いカリバを有するこの種ロールでは、耐摩
耗性の面で満足できる成績を挙げることができな
い例も多い。

このように粗スタンドで使用されるDCIカリバ
ロールについては、耐事故性、耐摩耗性の両面で
優れていることが要求されるが、現在一般に使用
されているDCIカリバロールでは、これらの性質
を共に満足することができない事情にある。

そして、従来ではいわゆるカリバ鋳造法によつ
てこの問題に対処していたのであるが、反面カリ
バ鋳造法は鋳造コストが高くつき、また鋳造欠陥
による不良が発生し易い難点があるため、現在で
はあまり実施されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、耐摩耗性及び耐事故性
の両面に優れたDCIカリバロールを提供するにあ
り、その特徴とするところは、カリバ切削加工成
形によるDCIカリバロールにおいて、カリバ底の
硬度がフランジ部における同深さ位置の硬度より
もHs2〜10高硬度であつて、かつカリバ底におけ
る球状黒鉛量がフランジ部における同深さ位置の
球状黒鉛量と略同等である点にある。

以下本発明のDCIカリバロールをその製造法と
共に説明して行く。

そこで先ず、本発明に係るDCIロール材質の成
分範囲をその限定理由と併せて下記に説明する。

Ｃ：3.0〜3.7％ C3.0％未満では、セメンタイト、黒鉛の量が
共に少なくなり、DCIロール材質の特長が充分に
発揮できない。一方3.7％を超えると材質が脆弱
となる。

Si：1.5〜2.5％ Si1.5％未満では、セメンタイト量が多過ぎ硬
くて脆くなる。他方2.5％を超えると、黒鉛量が
多くなり過ぎ軟くなると共に基地組織が脆弱とな
る。

Mn：0.2〜1.0 MnはＳの害を抑えるのに有効であるが、0.2％
未満ではその効果が少ない。またMnは容易に基
地硬度を上げるが、あまりその含有量が増すと材
質を脆くするため1.0％を限度とする。

Ｐ：0.01〜0.2％Ｐは容湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱
にするため0.2％以下とする。Ｐは低い程望まし
いが、0.01％未満では上記影響が僅かであり、ま
た実際上その含有量を0.01％未満に規制すること
は困難であるため、0.01％を下限とする。

Ｓ：0.06％以下ＳはＰと同様に材質を脆弱にし、また黒鉛の球
状化を阻害するため可及的低くする必要があり、
0.06％以下とする。

Ni：0.7〜3.0％ Niは黒鉛化と基地硬度に関係する元素であ
り、0.7％未満では黒鉛化が不充分であり、また
基地硬度も低い。他方3.0％を超えると、セメン
タイトが少なくなると共に基地が熱的に不安定な
ベーナイト、マルテンサイトになり易く、熱間圧
延には適さない。

Cr：0.05〜0.6％ Crは主としてセメンタイト量に関係するもの
であり、0.05％未満ではセメンタイトが殆んど晶
出せず、耐摩耗性の上で問題となる。他方0.6％
を超えると、セメンタイトが多くなり過ぎ脆くな
る。

Mo：0.1〜0.6％ Moはセメンタイト量と基地硬度に関係するも
のであり、0.1％未満ではセメンタイト量が少な
くなり、また基地硬度が低くなる。しかし0.6％
を超えると、セメンタイト量が多くなり過ぎ、同
時に基地硬度を高くする効果が少なくなるため経
済的でない。

Mg：0.02〜0.1％ Mgは黒鉛の球状化のために必要であるが、
0.02％未満ではその効果が不足し、逆に0.1％を
超えると鋳造欠陥を発生し易くなる。

本発明で使用されるDCI材質は以上の成分を各
重量％含み、残部は勿論Feおよび通常の不純物
から構成される。

しかして、このような材質からなる本発明の
DCIカリバロールをその製造行程順に詳述する。

熱処理前加工本発明は鋳造によつて得られたDCIカリバロー
ル素材を、その熱処理に先だち、予めそのカリバ
部を切削成形する粗加工を実施することに１つの
特徴がある。第１図は１例としてダイヤカリバを
有するカリバロールについての粗加工状態を示
し、図示実線は熱処理前の粗加工状態、図示点線
は熱処理後の製品寸法を示している。この場合、
勿論図示ａ部分がそのカリバ部に相当し、ｂ部分
がそのフランジ部に相当する。このカリバ部を粗
加工するに当つては、その余肉（図中寸法ｄ）を
１〜20mm（片側）を残すようにする。すなわち、
この余肉は小さい程効果的であるが、１mm未満で
は最終のカリバ仕上げ加工において熱処理時の表
面脱炭層を完全に除去できず、一方20mmを超える
と表面削代が過大となり、本発明の効果が小さく
なるためである。なお、フランジ部の余肉や胴長
余肉については、本発明の目的から特に規定する
必要がないが、一般にフランジ部は片肉３mm程
度、胴長は片側５mm程度が１例として挙げられ
る。また、ネツク部やメタル部の余肉についても
重要な事項とはなり得ず、場合によつてはフラン
ジ部、胴長、ネツク部およびメタル部については
加工を加えないで熱処理することもできる。

熱処理上記の如く粗加工を加えた鋳造素材に対し、本
発明は第３図のように熱処理を施すことを特徴と
している。すなわち、第３図は本発明に係る熱処
理の加熱冷却曲線を図示しているが、このうち特
にＢゾーンが重要である。そこで先ず、加熱温度
についてから述べると、この適正温度は第２図の
試験結果をも参考にしつつ、次の理由により800
〜900℃の範囲に決定される。すなわち、その主
たる理由は、加熱保持温度が900℃を超えると、
伸びが小さくなり耐クラツク性の面で問題が生じ
るためであり、逆に800℃未満の場合では基地が
充分にオーステナイト化せず硬度が低くなるため
である。

なお、第２図の参考試験についても説明してお
くと、これはロール寸法：600φ×1800（胴
部）、化学成分：C3.42、Si1.98、Mn0.51、
P0.078、S0.012、Ni1.45、Cr0.22、Mo0.18、
Mg0.052（各重量％）の各試料毎に熱処理温度を
変えて、各々保持時間6Hr、冷却速度230℃/Hrの
条件で熱処理し、その各採出試験片（採出位置は
各々胴中央部の表面から120mm位置）について伸
びを測定し、これをグラフに表示したものであ
る。

次にその保持時間については、これを10時間以
内に制限する必要がある。この加熱保持時間は基
地のオーステナイト化に必要とされる時間である
が、800〜900℃までの昇温速度（一般に20〜100
℃/Hr）についても考慮すれば、瞬間（OHr）で
よい場合もある。しかし乍ら、保持時間が10Hr
を超えると、セメンタイトの黒鉛化、組織の粗大
化の点で好ましくない影響が現われてくる。

次に又、加熱保持後の冷却処理についても、本
発明における特に重要な因子であり、その冷却速
度は50〜300℃/Hrに制限される。これは50℃/Hr
未満の冷却速度では基地組織の微細化による硬度
向上の効果があまり得られないためであり、他方
300℃/Hrを超える冷却速度は鋳造素材の表面の
みから冷却する通常の冷却方法では事実上困難で
あり、実際的な上限となることによる。

なお第３図において、Ａゾーンは昇温過程を示
し、またＣゾーンは冷却処理後の歪取り焼鈍過程
を示しているが、ともに別段特色となく、歪取り
温度については一般に400〜650℃とされる。

このようにして粗加工後所定の熱処理を施され
たDCIカリバロール素材は、そのカリバ部および
その他部分の余肉を切削除去して、最終的に製品
カリバロールに仕上げられる。

以上のような製造方により得られた本発明の
DCIカリバロールにおいては、その強靭性の向上
と共にカリバ部特にカリバ底における硬度を高め
ることができると共に、カリバ底における球状黒
鉛量を減少させることなく、フランジ部における
同深さ位置の球状黒鉛量と略同等とすることがで
きる。次に実施結果に基いて説明すると、第４図
は１例として下記の条件で製造されたカリバロー
ルの硬度分布測定結果を対応する従来例と対比し
て図示するものである。

但し、供試材質：前記第２図の試験供試材質と同一カリバ形状：ボツクス（幅160、深さ80）粗加工：カリバ部熱処理前余肉８mm 熱処理条件：加熱保持850℃×2Hr 冷却速度180℃/Hr この図から、本発明に係るDCIカリバロールで
は、そのカリバ部における硬度が、フランジ部の
同深さ位置での硬度に比し、別言すれば従来品の
カリバ部における硬度に比し、目標とするHs2〜
10の硬度上昇が容易に達成されることが確認でき
る。なお、本発明ロールにあつては、その硬度上
昇目標をHs2〜10としているが、これはHs2未満
の硬度上昇によつて圧延成績の上で殆んど改善効
果が得られないためであり、他方Hs10を超える
硬度上昇を図ることは本発明の製造法によつては
困難となることに起因する。

更に本発明の実施例を下記に掲げる。

実施例ロール寸法：600φ×1600 硬度：指定Hs50〜55 化学成分（重量％）：C3.32、Si2.01、 Mn0.62、P0.011、S0.005、Ni1.83、 Cr0.22、Mo0.31、Mg0.48 硬度：カリバ底でHs46（従来品ではHs42程
度）圧延成績：摩耗量で従来品に比し25％低減以上詳細に述べたように、本発明のDCIカリバ
ロールは、DCIをカリバロール材として用いカリ
バ底の硬度がフランジ部における同深さ位置の硬
度よりHs2〜10高硬度としたので、型鋼の熱間圧
延時に、成形加工上熱的条件が特に厳しいカリバ
底において耐摩耗性に優れ、更に、カリバ底にお
ける球状黒鉛量がフランジ部における同深さ位置
の球状黒鉛量と略同等としたので、たとえばクラ
ツクがカリバ底に発生しても、カリバ底に多量に
存在する球状黒鉛の作用で、その進行を可及的に
阻止することができ、耐事故性についても優れ
る。このように、本発明のDCIカリバロールは、
熱間圧延における粗スタンドに使用されるロール
としてその使用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はカリバロールの粗加工状態１例を表わ
す説明図である。第２図はDCIロール材質の熱処
理温度と伸びとの関係を表わす図である。第３図
は本発明に係る熱処理の加熱冷却曲線１例を表わ
す図である。第４図は本発明の実施例ロールにつ
いてそのロール胴部の硬度分布を従来品と対比し
て表わす図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：3.0〜3.7％ Si：1.5〜2.5％ Mn：0.2〜1.0％Ｐ：0.01〜0.2％Ｓ：0.06％以下 Ni：0.7〜3.0％ Cr：0.05〜0.6％ Mo：0.1〜0.6％ Mg：0.02〜0.1％残部Feおよび通常の不純物からなり、かつカリ
バ切削加工成形による球状黒鉛鋳鉄カリバロール
において、カリバ底の硬度がフランジ部における
同深さ位置の硬度よりもHs2〜10高硬度であつ
て、かつカリバ底における球状黒鉛量がフランジ
部における同深さ位置の球状黒鉛量と略同等であ
ることを特徴とする球状黒鉛鋳鉄カリバロール。