(57)【要約】      （修正有）【課題】外層材の熱伝導率を低減させ、優れた耐摩耗性および耐事故性を具備するとともに、サーマルクラウン成長の抑制を図り、通板性に優れた圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールを提供する。【解決手段】圧延ロール用外層材イは、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量で０〜５％分散した組織であって、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。【選択図】図４
2006346744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％分散した組織であって、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする圧延ロール用外層材。
【請求項２】
ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量で０〜５％分散した組織であって、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする圧延ロール用外層材。
【請求項３】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロール用外層材。
【請求項４】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項５】
前記組織におけるＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項６】
前記組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項７】
外層材は化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１１．０％を超え４０．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項８】
さらに質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７に記載の圧延ロール用外層材。
【請求項９】
前記Ｖの一部を、質量％で下記（１）式を満足する範囲のＮｂで置換することを特徴とする請求項７または８に記載の圧延ロール用外層材。
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【請求項１０】
さらに下記（２）式を満足することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
【請求項１１】
さらに質量％で、Ｎｉ：２．０％以下およびＣｏ：１０．０％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項１２】
さらに質量％で、Ｔｉ：０．５％以下およびＡｌ：０．５％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項１３】
遠心力鋳造で形成されてなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の圧延ロール用外層材。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の圧延ロール用外層材を用いて形成されたことを特徴とする圧延ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールに関するものであり、耐摩耗性および耐事故性に優れるとともに、特に被圧延材の通板性に優れ、熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールおよびその外層材として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延の生産性を決定する重要な特性として、圧延ロールの耐摩耗性がある。耐摩耗性が乏しいと、早期にロール表面が摩耗し、被圧延材の寸法精度を損なう。これを防止するためにはロールを頻繁に取り替えなければならず、圧延操業の中断の頻度が増えることによる圧延工場の生産性の低下、ロール表面研削加工に要するコストの増大、さらにロール表面研削量の増大によるロール原単位の低下といった問題が発生する。
【０００３】
そこで、従来から耐摩耗性の要求に応えることを目論んだ圧延ロール用外層材（圧延使用層）として、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどの合金元素を多量に含んだハイス系合金が使用されている。その組織には、Ｃｒを多く含むＭ７Ｃ３型炭化物（Ｍは金属元素を示す、以降同様）、Ｍｏ及びＷを多く含むＭ2Ｃ型炭化物やＭ6Ｃ型炭化物、およびＶを多く含むＭＣ型炭化物などの金属炭化物を含有しているものである。
【０００４】
また、鋼板などを圧延する熱間薄板圧延機の仕上列においては、特に通板性および耐事故性が要求される。通板性が乏しいと、被圧延材に蛇行、中伸びや耳伸びなどが発生し、品質低下や形状不良による歩留低下などの問題が発生する。蛇行や中伸びが発生すると、被圧延材の端部が何らかの要因で２枚重ねで圧延されるいわゆる“絞り”とよばれる圧延トラブルの発生頻度が増大する。この絞り事故では、被圧延材がロールに巻き付くため圧延停止を余儀なくされる。また、この際に、熱応力と絞り事故による局所的な強圧下によりロール表面にクラックを生じる。耐事故性が乏しいと、このクラックがロール深部まで進展し、ロールの割損（スポーリング）に至る場合がある。
【０００５】
通板性に影響を及ぼす要因は種々あるが、ロールの特性に起因するものとして、圧延ロールの熱膨張変形いわゆるサーマルクラウンが挙げられる。サーマルクラウンとは、被圧延材からの加熱や、ロールとの摩擦熱によりロール表面温度が上昇し、ロールが熱膨張変形を起こすことをいう。一般にサーマルクラウンは、ロールの軸方向の中央部付近が端部付近よりも温度が高くなり、ロールの軸方向の中央部付近がより大きく膨張する。サーマルクラウンが圧延制御の範囲を超えると、ロールの軸方向の中央部付近のロールギャップが小さくなるため通板性が劣化する。
【０００６】
そこで、従来より、通板性を向上させるために、サーマルクラウンを抑制する手段が種々提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、連続肉盛鋳造法により、軸材の外周に外層を溶着形成した熱間圧延用複合ロールにおいて、軸材の常温〜１００℃における熱膨張係数が１２×１０−６／℃以下である熱間圧延用複合ロールが記載されている。また、軸材の常温〜１００℃における熱伝導率が０．１２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃（５０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）以下であることが記載されている。
【０００８】
また、特許文献１には、好ましい外層として重量％で、Ｃ：１．０〜４．０％、Ｓｉ：０．２〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：２〜１２％、Ｍｏ：９％以下、Ｖ：３〜１５％、Ｗ：２０％以下、残部実質的にＦｅからなるハイス系材が記載されている。さらに、前記元素以外にＮｉ：５％以下、Ｃｏ：１０％以下、Ｎｂ：５％以下、Ｔｉ：５％以下、Ｚｒ：５％以下の何れか１種又は２種以上を添加することが記載されている。
【０００９】
特許文献１によれば、複合ロールの軸材の熱膨張係数、熱伝導率を適正な範囲に小さくすることにより、複合ロールのサーマルクラウンを低減させ板平坦度を高水準に確保できるものである。
【００１０】
特許文献２には、外層と中間層と芯材からなる複合ロールにおいて、中間層の材料の熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合ロールが記載されている。そして、中間層が時効硬化性銅合金または時効硬化性アルミニュウム合金からなることが記載されている。
【００１１】
また、特許文献２には、好ましい外層として、Ｃ：０．４〜２．０％、Ｃｒ：１〜２０％、Ｍｏ：０〜１０％、Ｗ：０〜２０％、Ｖ：０〜１０％、Ｃｏ：０〜２０％、残部Ｆｅからなるハイス材が記載されている。
【００１２】
特許文献２によれば、中間層に熱伝導率が高い材料を用いることにより、ロールの胴長部方向への熱の拡散を促進し、ロールの胴中央部での温度上昇量を小さくして、ロールの胴端部での温度上昇量を大きくすることにより、ロールの胴長方向の温度差に起因するサーマルクラウンの成長を抑制することができるものである。
【００１３】
特許文献３には、外層と芯材とを備え、前記外層の厚さはロール胴長方向の中央部またはその近傍において最も厚いとともに、前記中央部またはその近傍から前記ロール胴長方向の端部に向うにつれて薄くなることを特徴とする圧延用複合ロールが開示されている。
【００１４】
また、特許文献３には、好ましい外層として、外層材の合金成分は重量％でＣ：１．０％〜３．０％、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：１２％以下、Ｍｏ：１０％以下、Ｗ：２０％以下、Ｖ：３％〜１０％、Ｃｏ：１０％以下、残部Ｆｅからなるハイス材が記載されている。また、このハイス材の線膨張係数は１０×１０−６／℃程度であることが記載されている。
【００１５】
特許文献４には、遠心鋳造で製造された外層と内層との間に中間層を有し、該中間層を介して外層と内層が溶着一体化してなる熱間圧延用複合ロールであって、前記外層が、重量比でＣ：１．５〜２．６％、Ｓｉ：０．１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：７〜１５％、Ｍｏ：２．５〜１０％、Ｖ：３〜１０％、Ｎｂ：０．５〜５％を含み、さらに０．２７≦Ｍｏ（％）／Ｃｒ（％）≦０．８、Ｃｒ（％）／Ｃ（％）≧３．３の２式を同時に満足し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、かつ室温から３００℃における平均熱膨張係数が１１．５×１０−６／℃以下であり、前記内層の、室温から５００℃までの平均熱膨張係数が１３．５×１０−６／℃以下である熱間圧延用複合ロールが記載されている。
【００１６】
また、特許文献４には前記内層が、重量比で、Ｃ：２．５〜４．０％、Ｓｉ：１．５〜３．５％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ｃｒ：０．３〜８．０％、Ｍｏ：０．５〜４．０％、Ｖ：０．１〜１．０％、Ｎｂ：０．５％以下、Ｎｉ：１．５％以下、Ｍｇ：０．０２〜０．０８％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることが記載されている。
【００１７】
さらに、前記中間層が、重量比で、Ｃ：１．５〜３％、Ｓｉ：０．５〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜２％、Ｃｒ：１．０〜６．０％、Ｍｏ：１．０〜６．０％、Ｖ：３％以下、Ｎｂ：２％以下、Ｎｉ：２％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなることが記載されている。
【００１８】
特許文献４によれば、ハイス系外層材のＣｒ、Ｍｏ含有量を高くし、ＶとＮｂを複合添加するとともに、Ｃ、ＣｒおよびＭｏ量を最適化することにより、熱膨張係数の低下が可能であることを見出したものである。耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐事故性が向上し、また、外層の熱膨張係数が低く、かつ残留応力の低い複合ロールを安定して製造するという観点から、内層材の熱膨張係数を低減する必要があるという結論に達したものである。
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−１９２９１６号公報
【特許文献２】特開平１０−２３０３０７号公報
【特許文献３】特開２０００−２８８６０６号公報
【特許文献４】特開２０００−３０３１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
これらの公知例にみられるように、従来よりあらゆる観点でサーマルクラウンの成長を抑制することが提案されている。
【００２１】
しかしながら、特許文献１は、軸材の熱膨張係数および熱伝導率を抑制させることで、ロールのサーマルクラウンを軽減しようとする。このため、圧延中に最も熱影響を受けやすい外層材の熱伝導率の抑制が不十分である。また、外層材の熱伝導率を抑制し、ロールの軸方向中央部付近およびその内部の温度上昇を低減する観点からサーマルクラウンを軽減することは考慮されていない。
【００２２】
また、特許文献２は、熱伝導率の高い中間層を介在させることで、ロールのサーマルクラウンを抑制しようとする。このため、特許文献１同様、外層材自体の熱伝導率の抑制は不十分である。また、特許文献２は、熱伝導率の高い中間層を介し内層（芯材）の温度上昇が増加するため、ロールの熱膨張量自体は増加する。このようなロールは圧延中に連続的にロール径が増大しやすいことから、ロールギャップ等の圧延制御量が増大し、圧延が不安定となりやすい。加えて、中間層に銅合金やアルミニウム合金といった鉄系以外の低融点合金を使用するため製造が難しく、製造コストの高騰を招きやすい。また、中間層に銅合金等を用いた場合、鉄源としてのリサイクルが極めて困難となる。
【００２３】
また、特許文献３は、外層と芯材をそれぞれ特殊な形状の断面構造とする必要があり、製造が極めて煩雑で製造コストの高騰を招きやすい。また、外層材の熱伝導率を抑制し、ロールの軸方向中央部付近およびその内部の温度上昇を低減する観点からサーマルクラウンを軽減することは考慮されていない。
【００２４】
また、特許文献４は、外層材の成分を最適化することにより熱膨張係数を低くしようとするものであり、外層材の熱膨張係数は１０．３〜１１．２×１０−６／℃（表２参照）であり、外層材の熱膨張の抑制に寄与する。しかし、外層材の熱伝導率を抑制し、ロールの軸方向中央部付近およびその内部の温度上昇を低減する観点からサーマルクラウンを軽減することは考慮されていない。
【００２５】
本発明は、外層材の熱伝導率に着目し、これを従来技術と異なる技術的手段で低減することを図ったものであり、優れた耐摩耗性および耐事故性を具備するとともに、サーマルクラウン成長の抑制を図り、通板性に優れた圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
圧延ロールのおけるサーマルクラウンは、ロールの軸方向中央部付近と端部との温度差によりロールの熱膨張量が異なり、ロールの軸方向で凸形状となることにより発現する。すなわち、ロールの軸方向中央部付近がより高温になることによりサーマルクラウンが発現する。近年、圧延の生産性向上を目論み、例えば圧延本数の増加や連続圧延などの手法により、１回の圧延に連続使用される時間が飛躍的に増大する傾向にある。このようなミルでは、ロール表面で発生した加工熱が内部により多く伝達することとなり、ロールの軸方向中央部付近のロール内部の温度がより上昇するためサーマルクラウンが増大しやすい。そこで、本発明者らは、ロールの表面側の圧延使用層を構成する外層材自体のロールの軸方向中央部付近およびそのロール内部への伝熱を低減し温度上昇を抑え、サーマルクラウンの成長を抑制することを図った。
【００２７】
また、ロールを構成する外層材および内層材は、熱膨張係数に従い膨張するが、一般的に高温になるほど熱膨張係数は増大する。したがって、ロール内部への伝熱を低減させ温度上昇を抑制することは、ロールの熱膨張自体をよりいっそう抑制させるという観点からも、サーマルクラウンの抑制に好ましい。
【００２８】
本発明者らは、外層材の熱伝導率に及ぼす因子について鋭意研究した結果、化学成分の最適化はもとより、金属組織の構成要素の最適化が熱伝導率に大きく影響を及ぼすことに想到し、主に外層材の金属組織中に熱伝導率の低いＭＣ炭化物を多量に均一に分散させることにより、優れた耐摩耗性を発揮させるとともに、従来のハイス系外層材に比して熱伝導率を低減できることを見出した。
【００２９】
すなわち、本発明の圧延ロール用外層材は、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％分散した組織であって、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の第２の圧延ロール用外層材は、ビッカース硬さがＨｖ５５０〜９００の基地に、面積率でＭＣ炭化物が２０〜６０％、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の総量で０〜３％分散した組織であって、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。
【００３１】
前記本発明において、前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことを特徴とする。
【００３２】
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることを特徴とする。
【００３３】
前記外層材の組織におけるＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００３４】
前記外層材の組織における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であることが望ましい。
【００３５】
また、本発明の圧延ロール用外層材は、化学成分が質量％で、Ｃ：２．５％を超え９．０％以下、Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下、Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下、Ｖ：１１．０％を超え４０．０％以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物元素からなることを特徴とする。
【００３６】
さらに前記外層材において、化学成分が質量％で、Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下およびＷ：１．０％を超え４０．０％以下のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の外層材の化学成分において、前記Ｖの一部を、質量％で下記（１）式を満足する範囲のＮｂで置換することを特徴とする。
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【００３８】
さらに、下記（２）式を満足することを特徴とする。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
【００３９】
さらに質量％で、Ｎｉ：２．０％以下およびＣｏ：１０．０％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。
【００４０】
さらに質量％で、Ｔｉ：０．５％以下およびＡｌ：０．５％以下のいずれか１種または２種を含有することを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の圧延ロール用外層材が遠心力鋳造で形成されてなることを特徴とする。さらに、本発明の圧延ロール用外層材を用いて形成された圧延ロールであることを特徴とする。
【００４２】
まず、本発明の圧延ロール用外層材の組織要素について説明する。
基地は、ＭＣ炭化物などの炭化物を除く部分であり、おもにＦｅおよび合金元素からなり、熱処理による変態や基地中の極微細な炭化物の析出などにより硬さが変化する。基地の硬さがビッカース硬さでＨｖ５５０未満では耐摩耗性が低下する。耐摩耗性向上の観点から基地の硬さは高いほうが望ましいが、Ｈｖ９００を超えると、基地の靭性が低下する。基地の硬さのより好ましい範囲は、Ｈｖ６５０〜８５０である。さらに好ましい範囲は、Ｈｖ６５０〜７５０である。
【００４３】
本発明はＭＣ炭化物の分散形態をコントロールすることが最大の特徴である。ＭＣ炭化物はＦｅ系の基地に比べ熱伝導率が小さいため、外層材の熱伝導率を小さくするには効果的である。ＭＣ炭化物のうち、特にＶＣ炭化物の熱伝導率は４Ｗ／ｍ・Ｋ程度、ＮｂＣ炭化物のそれは１４Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり、基地の３０〜５０Ｗ／ｍ・Ｋ程度に比べると極めて小さい。一方、ＷＣ炭化物の熱伝導率は３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度であり好ましくない。最も好ましいＭＣ炭化物としては、Ｖを主体とすることであるが、その一部またはすべてをＮｂに置換しても差し支えない。また、ＭＣ炭化物に含まれる合金成分に、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＦｅ等が含まれても差し支えないが、ＶおよびＮｂの合計量で５０％以上を占めることが望ましい。
【００４４】
また、ＭＣ炭化物は、他の炭化物に比べると高硬度であり、耐摩耗性の向上に寄与する。さらに、ＭＣ炭化物は高温で安定であり、被圧延材と金属結合しにくいことから、耐焼付き性改善にも優れた効果を発揮する。ＭＣ炭化物は粒状になりやすいことから、多く含ませても靭性低下が少ない特徴を有する。本発明のＭＣ炭化物は、面積率で２０％未満では耐摩耗性および耐焼付き性が不十分であり、ＭＣ炭化物が面積率で６０％を超えると耐焼付き性改善効果が飽和するとともに、靭性が著しく低下する。よってＭＣ炭化物は面積率で２０〜６０％が好ましい。より好ましい面積率は３０〜５０％である。
【００４５】
本発明の外層材は３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。本発明の外層材はＭＣ炭化物の分散形態を特定することにより、格段に小さい熱伝導率を達成しうる。これにより、ロールの軸方向中央部付近およびその内部の温度上昇を低減させ、サーマルクラウンの成長を抑制し、通板性を向上させることができる。３００℃における熱伝導率のより好ましい範囲２３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、さらに好ましい範囲としては２１Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
【００４６】
本発明の外層材には、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計総量が面積率で０〜５％分散することができる。Ｍ２ＣおよびＭ６Ｃ炭化物はおもにＭｏやＷを多く含み、Ｍ７Ｃ３炭化物はおもにＣｒを多く含む炭化物である。これらは、ＭＣ炭化物に次ぐ硬さを有する炭化物だが、粗大かつネットワーク状に分布しやすい。これらＭＣ炭化物以外の炭化物が過剰に含まれると、圧延事故時のクラックがこれらの炭化物を伝播しやすくなり靭性が低下する。これらの炭化物の総和が面積率で５％を超えると、それらの炭化物が粗大化し耐肌荒れ性や靭性が劣化する。少ないほど好ましく、面積率で０％でもよい。より好ましい面積率は０〜１％である。なお、本発明の外層材においては、ＭＣ、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物以外の各種炭化物を微量含んでもかまわない。
【００４７】
本発明の外層材の組織において円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超えないことが好ましい。ＭＣ炭化物が円相当直径で１５μｍ未満の場合、ＭＣ炭化物が本来有する耐焼付き性の向上効果を期待できない。また、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径を１５０μｍ以下としたのは、この内接円直径より大きい領域が存在すると、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、耐焼付き性に劣る。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１２０μｍを超えないことがより好ましい。さらには８０μｍを超えないことがより望ましい。
【００４８】
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離が１０〜４０μｍであることが好ましい。この平均粒子間距離より小さいと、ＭＣ炭化物が凝集しすぎて、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。この平均粒子間距離より大きいと、ＭＣ炭化物の分布のばらつきが無視できないほど大きくなり、耐焼付き性に劣る。円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は２０〜３０μｍがより好ましい。
【００４９】
また、本発明の外層材の組織において、分散するＭＣ炭化物の平均円相当直径は１０〜５０μｍが望ましい。圧延時にロール表面は圧延鋼板からの高熱に晒される。特に熱負荷が高い場合は、ロール表面から１０μｍ程度熱影響を受け、ロール基地が軟化し、ロールの耐摩耗性、耐肌荒れ性の劣化の要因となる。ＭＣ炭化物の平均円相当直径が１０μｍ未満では、前述の軟化した基地をＭＣ炭化物が支持することができず、耐摩耗性、耐肌荒れ性が劣化する。一方、５０μｍを超えて粗大になると耐焼付き性の向上効果が飽和するとともに、靭性が低下する。ＭＣ炭化物の平均円相当直径のより好ましい範囲は、１０〜４０μｍであり、さらに好ましくは１５〜３０μｍである。
【００５０】
また、本発明の外層材の組織において、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２以下であるのが望ましい。本発明の外層材は、耐摩耗性に優れるＭＣ炭化物を多量に含んでおり、耐摩耗性に優れるが、一方で製造時にはＭＣ炭化物が凝集しやすい。ＭＣ炭化物が凝集すると、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう一因となる。このＧ／Ｈの値が２を超えると、ＭＣ炭化物が凝集傾向にあり、ＭＣ炭化物の多い部分と少ない部分で摩耗差によるミクロ的な凹凸を生じ、耐肌荒れ性を損なう。より好ましいＧ／Ｈの値は、１．５以下である。
【００５１】
ここで、本発明における円相当直径について説明する。図１に円相当直径の概念図を示す。円相当直径とは、対象物（ここでは炭化物を指す）と等しい面積の円の直径を表したものである。図１において、測定対象物Ｅの面積をＡとすると、円相当直径Ｄは測定対象物の面積Ａと等しい面積に相当する円Ｂの直径であり、式（３）で表される。
円相当直径Ｄ＝√（Ａ×４／π）    ・・・（３）
【００５２】
このようにして、本発明のＭＣ炭化物の円相当直径Ｄやそれらを平均したＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈを求めた。
【００５３】
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径について説明する。図２に円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の概念図を示す。
【００５４】
図２において、符号ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、本発明の内接円直径は領域ｅの面に無数に描かれる。図２に示すように、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａ１〜ａ４のすべてに内接する内接円直径ｄが、本発明における内接円直径である。
【００５５】
また、本発明における円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離について説明する。図３に平均粒子間距離の概念図を示す。図３において、符号ａ（白塗り部）は円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、符号ｂ（黒塗り部）は円相当直径で１５μｍ未満のＭＣ炭化物、符号ｅはＭＣ炭化物ａおよびｂを除いた部分であり、基地とＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の存在する領域である。この場合、任意の直線Ｌにおいて、１５μｍ未満のＭＣ炭化物ｂを測定対象から除外して、直線Ｌ上に存在する１５μｍ以上のＭＣ炭化物ａにおいて隣接するＭＣ炭化物ａ同士間の最短距離であるＬの線分をＬｎ（ｎは線分の個数）とすると、平均粒子間距離Ｇは、式（４）で表される。なお、Ｘは他の任意の直線であって、直線Ｌ同様に平均粒子間距離Ｇを求める。
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離Ｇ＝
（Σ（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・＋Ｌｎ））／ｎ    ・・・（４）
【００５６】
次に本発明の圧延ロール用外層材の化学成分（質量％）の限定理由について説明する。なお、本発明の外層材の化学成分は、溶湯の成分ではなく、最終製品における外層材の化学成分を示す。
【００５７】
Ｃ：２．５％を超え９．０％以下
Ｃは、おもにＶもしくはＮｂなどの合金元素と結合しＭＣ炭化物を形成することで耐摩耗性に寄与する必須の元素である。また、合金元素と結合しないＣはおもに基地中に固溶もしくは合金元素とともに極微細に析出し基地を強化することでも耐摩耗性に寄与する。Ｃが２．５％以下ではＭＣ炭化物の量が不足し十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｃが９．０％を超えると、炭化物が過多となり耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＣ含有量は３．５％を超え９．０％以下であり、さらに好ましくは４．５％を超え９．０％以下である。
【００５８】
Ｓｉ：０．１％を超え３．５％以下
Ｓｉは、溶湯中で脱酸剤として作用する。Ｓｉが０．1％以下では脱酸効果が不足して鋳造欠陥を生じやすい。また、３．５％を超えると脆化する。より好ましいＳｉ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
【００５９】
Ｍｎ：０．１％を超え３．５％以下
Ｍｎは、溶湯の脱酸や不純物であるＳをＭｎＳとして固定し、０．１％を超えると効果がある。Ｍｎが３．５％を超えると残留オーステナイトを生じやすくなり安定して硬さを維持できず、耐摩耗性が劣化しやすくなる。より好ましいＭｎ含有量は０．２〜２．５％であり、さらに好ましくは０．２〜１．５％である。
【００６０】
Ｖ：１１．０％を超え４０．０％以下
Ｖは、おもにＣと結合しＭＣ炭化物を形成する本発明の重要な元素である。本発明の特徴の一つは、外層材に極めて多量のＭＣ炭化物を含むことにある。Ｖが１１．０％以下では、ＭＣ炭化物が不足し、十分な耐摩耗性が得られない。一方、Ｖが４０．０％を超えるとＭＣ炭化物が過剰となり、靭性が劣化する。より好ましいＶ含有量は１５．０％を超え４０．０％以下であり、さらに好ましくは１８．０％を超え４０．０％以下である。
【００６１】
Ｃｒ：１．０％を超え１５．０％以下
Ｃｒは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。Ｃｒが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。また、１５．０％を超えるとＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＣｒ含有量は３．０〜９．０％である。
【００６２】
Ｍｏ：０．５％を超え２０．０％以下
Ｍｏは、基地に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地を強化する。さらに、Ｍｏの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｍｏが０．５％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、２０．０％を超えるとＭ２ＣやＭ６ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＭｏ含有量は２．５〜２０．０％であり、さらに好ましくは２．５〜１０．０％以下である。
【００６３】
Ｗ：１．０％を超え４０．０％以下
Ｗは、基地部に固溶し焼入性を高め、また一部は基地中でＣと結合し極微細な炭化物として析出し基地部を強化する。さらに、Ｗの一部はＶやＮｂなどとともに粒状炭化物を形成する。Ｗが１．０％以下では、基地強化の効果が十分に得られない。一方、４０．０％を超えるとＭ６ＣやＭ２ＣなどのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、耐熱亀裂性が劣化する。より好ましいＷ含有量は、５．０〜４０．０％であり、さらに好ましくは５．０〜２０．０％以下である。
【００６４】
本発明の外層材には耐摩耗性を十分に発揮すべく必要な基地を得るために、基地の強化元素であるＣｒ、ＭｏもしくはＷの少なくともいずれか１種または２種以上を含有させることが望ましい。
【００６５】
１１．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％    ・・・（１）
Ｎｂは、ＭＣ炭化物を形成する点でＶと同様の作用がある。質量％でＶが１．０％の場合、Ｎｂは原子量の比より質量％で０．５５×Ｎｂ％でＶと等価となる。よって、（１）式の範囲でＶの一部をＮｂで置換することができる。
【００６６】
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が０以下となると、ＭＣ炭化物の量が十分に得られなくなるとともに、基地中にＶやＮｂが過剰となり基地の硬さが得られず耐摩耗性が低下する。また、Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が２．０％を超えると、Ｍ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物などのＭＣ炭化物以外の炭化物が特に増加、粗大化もしくは網目状に晶出し、耐熱亀裂性が劣化する。
【００６７】
また、圧延ロールの用途、使用方法に応じて、本発明の外層材には以下の成分を適宜添加することができる。
【００６８】
Ｎｉ：２．０％以下
Ｎｉは基地に固溶し、基地の焼入れ性を向上させるのに有効である。Ｎｉが２．０％を超えると基地のオーステナイトが安定するため、基地の硬さが十分に得られない。
【００６９】
Ｃｏ：１０．０％以下
Ｃｏは基地部に固溶し、基地強化の効果がある。また、高温においても基地の硬さを維持できる。Ｃｏが１０．０％を超えると靭性が低下する。一方、Ｃｏは高価であるので、経済性と使用条件を考慮し含有量を決定するのが望ましい。
【００７０】
Ｔｉ：０．５％以下
Ｔｉは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、Ｎと結合して窒化物を形成し、粒状炭化物の核となり、粒状炭化物を微細にする効果がある。また一部はＣと結合して粒状炭化物の一部となる。Ｔｉの効果は０．５％以下で十分である。
【００７１】
Ａｌ：０．５％以下
Ａｌは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、粒状炭化物を微細にする効果がある。０．５％を超えると焼入れ性を悪化させ十分な基地硬さが得がたく好ましくない。
【００７２】
本発明の圧延ロール用外層材は遠心力鋳造法で形成するのが望ましく、本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材について説明する。図４は本発明の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材を説明するための図である。本発明の外層材は、初晶ＭＣ炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて得られる。図４において、イ部はＭＣ炭化物が密集濃化した層である。ロ部はそれ以外の部位でありＭＣ炭化物の存在が乏しい層である。ハ部は遠心力鋳造によって形成された中空部である。遠心力鋳造後、図４のロ部を、切削加工などにより除去し、図４のイ部を、すなわち本発明の圧延ロール用外層材を得る。つまり、ＭＣ炭化物が濃化した層のイ部を圧延使用層とする。
【００７３】
また、内層材の外周に本発明の外層材を形成させた複合圧延ロールにおいて、内層材の熱膨張抑制を目論み、熱膨張係数の小さい内層材を使用することにより、いっそうサーマルクラウンが抑制され通板性が向上する。内層材の常温〜３００℃における平均熱膨張係数が１２×１０−６／℃を超えると、サーマルクラウンが増大しやすく、通板性が劣化する。内層材としては、常温〜３００℃における平均熱膨張係数が１２×１０−６／℃以下が好ましく、特にダクタイル鋳鉄が望ましい。また、複合圧延ロールにおいて、本発明の外層材と内層材の間に１層以上の中間層を設けても構わない。さらに、本発明の圧延ロールは、本発明の外層材を形成させた中実または中空ロールであればよく、本発明の外層材を有するスリーブを軸材に嵌合して構成してもよい。
【発明の効果】
【００７４】
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性および通板性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および通板性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７５】
本発明の外層材は、初晶粒状炭化物を晶出する化学組成に調整した溶湯を遠心力鋳造用鋳型内に鋳込み、遠心力鋳造することにより、鋳型内の内面側にＭＣ炭化物が濃化した層を形成した。供試材Ｎｏ．１〜５は本発明の実施例であり、本発明の遠心力鋳造で形成し、前述の図４のイ部に相当する部位より採取したものである。また、供試材Ｎｏ．６〜８は比較例、供試材Ｎｏ．９および１０は従来例である。供試材Ｎｏ．６は静置鋳造で形成し、供試材Ｎｏ．７〜１０は遠心力鋳造で形成した。
【００７６】
採取した供試材Ｎｏ．１〜８およびＮｏ．１０は、鋳込後１０００〜１２００℃で焼入れを行い、５００〜６００℃で３回焼戻しを行う熱処理を行った。また、供試材Ｎｏ．９は鋳込後４００〜５００℃で加熱し、残留オーステナイト分解兼歪取り熱処理を行った。各供試材はこれらの熱処理の後、各種試験片形状に加工を行った。これらの供試材Ｎｏ．１〜１０の化学成分（質量％）を表１に示す。ここで、表１中の式（１）はＶ％＋０．５５×Ｎｂ％の値、また式（２）はＣ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）の値である。また、表１における外層材の化学成分は、溶湯の成分ではなく、最終製品における外層材の化学成分を示す。
【００７７】
【表１】
2006346744.tif 000003
【００７８】
次に、各供試材の３００℃における熱伝導率の測定を行った。熱伝導率の測定は、供試材を直径１０ｍｍ、厚み１ｍｍに加工した試験片を用い、レーザーフラッシュ法にて測定した。
【００７９】
また、各供試材の常温〜３００℃における平均熱膨張係数の測定を行った。熱膨張係数の測定は、供試材を８ｍｍ×８ｍｍ×１７ｍｍに加工した試験片を用いて、常温〜３００℃における平均熱膨張係数を熱応力歪測定装置（セイコー電子工業株式会社製ＳＳＣ／５２００）にて測定した。
【００８０】
さらに、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値、基地のビッカース硬さ、ＭＣ炭化物の平均円相当直径および円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離の測定をそれぞれ行った。
【００８１】
また、耐摩耗性および耐肌荒れ性の評価として圧延摩耗試験機による摩耗試験の摩耗量および粗さの測定、耐焼付き性の評価として摩擦熱衝撃試験による焼付き面積率の測定、また靭性評価として破壊靭性値ＫＩＣの測定を行った。
【００８２】
ＭＣ炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。
【００８３】
また、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の面積率は、まず供試材を鏡面研磨し、次に村上試薬によって腐食することによりＭ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物を黒色に腐食または、黒色もしくは灰色に着色した後、画像解析装置を使用し測定した。なお、識別が容易な、円相当直径で１μｍ以上のＭ２Ｃ、Ｍ６Ｃ、およびＭ７Ｃ３炭化物を測定対象とした。
【００８４】
これらの画像解析は１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野で面積率の測定を行った。この測定を、各供試材それぞれ任意の２０視野について行い、その平均値を求めた。
【００８５】
ＭＣ炭化物の平均円相当直径は、まず供試材を鏡面研磨し、次に重クロム酸カリウム水溶液中で電解腐食することによりＭＣ炭化物を黒色に腐食した後、画像解析装置（日本アビオニクス株式会社製ＳＰＩＣＣＡ−ＩＩ）を使用し測定した。画像解析の測定範囲は、１視野が供試材の０．２３ｍｍ×０．２５ｍｍに相当する視野とし、各供試材それぞれ任意の２０視野について測定し、測定値の平均値を求めた。
【００８６】
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして、供試材試料の任意の１．０ｍｍ×１．５ｍｍの面の倍率２００倍の光学顕微鏡組織写真を用いて、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離を測定した。
【００８７】
円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の測定は、まず供試材を鏡面研磨し、次にピクリン酸アルコール溶液で基地を腐食する。これを光学顕微鏡で観察すると、基地は濃い灰色、ＭＣ炭化物は薄い灰色、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は白色に見える。このようにして供試材試料の任意の２．０ｍｍ×３．０ｍｍの面の倍率１００倍の光学顕微鏡組織写真を作製し、本発明の内接円直径の最大値を測定した。
【００８８】
基地のビッカース硬さは、供試材を鏡面研磨し、ピクリン酸エタノール溶液を用いて基地を軽く腐食した後、ビッカース硬さ試験機を用いて、荷重５０ｇ〜２００ｇの範囲で測定した。供試材それぞれ任意の５箇所についてその平均値を求めた。
【００８９】
図５は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図５において、圧延摩耗試験機は、圧延機１と、圧延材Ｓを余熱する加熱炉４と、圧延材Ｓを冷却する冷却水槽５と、圧延材Ｓの巻取り機６とテンションコントローラ７とから構成される。圧延機１には試験用ロール２、３が組み込まれる。試験用ロールは前述の各供試材から作製し、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、幅４０ｍｍの小型スリーブロールを用いた。圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、試験条件が、圧延材料：ＳＵＳ３０４、圧下率：２５％、圧延速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、圧延温度：９００℃、圧延距離：３００ｍ／回、ロール冷却：水冷、ロール数：４重式にて試験を行った。圧延後、試験用ロールの表面に生じた摩耗の深さと十点平均粗さ（Ｒｚ）を触針式表面粗さ計により測定した。
【００９０】
図６は摩擦熱衝撃試験機の概略図を示す。この試験は、ラック８に重り９を落下させることによりピニオン１０を回動させ、試験材１１に噛み込み材１２を強く接触させるものである。この試験により、試験材１１に圧痕がつき、その一部もしくは全面に噛み込み材が焼付き付着する。焼付き面積率は焼付き付着面積を圧痕面積で割ったものを百分率で表したものである。この試験を各供試材につきそれぞれ２回行い、焼付き面積率の平均を求めた。
【００９１】
破壊靭性値ＫＩＣは、各供試材より破壊靭性値ＫＩＣ測定用の試験片を採取し、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９に準拠した試験により測定した。測定は各供試材につき２個の試験片について行い、その平均値を求めた。
【００９２】
表２に各種測定した結果を示す。すなわち、円相当直径が１μｍ以上のＭＣ炭化物の面積率（％）、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計の面積率ＡＡ（％）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域の内接円直径の最大値ＢＢ（μｍ）、３００℃における熱伝導率ＤＤ（Ｗ／ｍ・Ｋ）、常温〜３００℃における平均熱膨張係数ＣＣ（×１０−６／℃）、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物の平均粒子間距離Ｇ（μｍ）、ＭＣ炭化物の平均円相当直径Ｈ（μｍ）、基地のビッカース硬さ（Ｈｖ）、摩耗量（μｍ）、表面粗さＲｚ（μｍ）、焼付き面積率（％）および破壊靭性値ＫＩＣ（ｋｇ／ｍｍ3/2）を示す。
【００９３】
【表２】
2006346744.tif 000004
【００９４】
図７に本発明例の供試材Ｎｏ．１の金属組織を示す。図７において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１はＭＣ炭化物が高濃度に分布しているのがわかる。
【００９５】
図８に比較例の供試材Ｎｏ．６の金属組織を示す。図８において、白色の部分がＭＣ炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．６はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布しているのがわかる。
【００９６】
図９に従来例のハイス系ロール材の供試材Ｎｏ．１０の金属組織を示す。図９において、白色の微細粒状の部分がＭＣ炭化物、白色の網目状の部分がＭ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物であり、黒色の部分は基地である。供試材Ｎｏ．１０はＭＣ炭化物が部分的に偏在して分布し、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物は網目状に分布しているのがわかる。
【００９７】
図１０に熱伝導率の比較図を示す。図１０において、横軸は温度（℃）、縦軸は熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、供試材Ｎｏ．１（本発明例）、Ｎｏ．６（比較例）、Ｎｏ．１０（従来例）それぞれを示す。
【００９８】
本発明の供試材Ｎｏ．１〜５の３００℃における熱伝導率は、すべて２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、サーマルクラウンの大幅な抑制が可能である。これはＭＣ炭化物が面積率で２０％以上分散分布していることが大きく寄与する。なかでも、ＭＣ炭化物の面積率が３０％を超えると、３００℃における熱伝導率が２１Ｗ／ｍ・Ｋ以下となり効果を発揮するのがわかる。
【００９９】
摩耗量は従来材の供試材Ｎｏ．９およびＮｏ．１０に比べ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好であるとともに、破壊靭性値ＫＩＣも従来材以上であり耐事故性を兼ね備えている。また、常温〜３００℃における平均熱膨張係数は、比較例および従来例のＮｏ．６〜１０より低く、サーマルクラウンの抑制の効果をよりいっそう発揮することが可能である。
【０１００】
比較例のＮｏ．６は、円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物を含まない領域が内接円直径で１５０μｍを超え、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超える本発明の範囲外であり、粗さおよび焼付き面積率が従来例材以下であり、耐肌荒れ性および耐焼付き性が劣る。
【０１０１】
比較例のＮｏ．７は、Ｃ％、Ｎｉ％、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、基地硬さ、ＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、摩耗量および焼付き面積率が従来例材以下であり、耐摩耗性および耐焼付き性が劣る。さらに、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋを超え、サーマルクラウンの成長を十分に抑制できない。
【０１０２】
比較例のＮｏ．８は、Ｖ％、Ｃｒ％、式（１）の値、式（２）の値、ＭＣ炭化物の面積率、Ｍ２Ｃ、Ｍ６ＣおよびＭ７Ｃ３炭化物の合計面積率が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、粗さおよびＫＩＣが従来例材以下であり、耐肌荒れ性および靭性が劣る。また、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋを超えサーマルクラウンの抑制が十分でない。
【０１０３】
従来例のＮｏ．９は、Ｖ％、Ｎｉ％、式（１）の値、ＭＣ炭化物の面積率、ＭＣ炭化物の平均円相当直径が本発明の範囲外であり、また円相当直径が１５μｍ以上のＭＣ炭化物間の平均粒子間距離（Ｇ）と、ＭＣ炭化物の平均円相当直径（Ｈ）との比（Ｇ／Ｈ）が２を超えるものであり、耐摩耗性が本発明材よりも劣る。また、３００℃における熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・Ｋを超えサーマルクラウンの抑制が十分でない。
【０１０４】
本発明の圧延ロール用外層材を用いて圧延ロールを製造し、実際に圧延を行ったところ、耐摩耗性、耐肌荒れ性および耐焼付き性に優れることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の圧延ロール用外層材およびそれを用いた圧延ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性および通板性を発揮する。特に熱間薄板圧延機の仕上列に用いられるワークロールで極めて優れた耐摩耗性および通板性を発揮し、圧延工場における生産性の向上やロール原単位の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】円相当直径を説明するための図である。
【図２】内接円直径を説明するための図である。
【図３】平均粒子間距離を説明するための図である。
【図４】本発明の圧延ロール用外層材を説明するための図である。
【図５】圧延摩耗試験機の概略図である。
【図６】摩擦熱衝撃試験機の概略図である。
【図７】本発明の供試材Ｎｏ．１の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図８】比較例の供試材Ｎｏ．６の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図９】従来例の供試材Ｎｏ．１０の光学顕微鏡による金属組織写真である。
【図１０】熱伝導率の比較図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  圧延摩耗試験機、  ２  試験用ロール、  ３  試験用ロール、  ４  加熱炉、
５  冷却水槽、  ６  巻取り機、  ７  テンションコントローラ、  Ｓ  圧延材、
８  ラック、  ９  重り、  １０  ピニオン、  １１  試験材、
１２  噛み込み材、  Ａ  対象物の面積、  Ｂ  円、  Ｄ  円相当直径、
Ｅ  測定対象物、
ａ（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４）  円相当直径で１５μｍ以上のＭＣ炭化物、
ｂ  円相当直径で１５μｍ以下のＭＣ炭化物、  ｃ  内接円、  ｄ  内接円直径、
ｅ  ＭＣ炭化物ａ、ｂを除いた領域、  Ｌ  任意の直線、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  粒子間距離、  イ  ＭＣ炭化物遠心分離濃化層、
ロ  イを除く部位、  ハ  中空部
【図１】
2006346744.tif 000005
【図２】
2006346744.tif 000006
【図３】
2006346744.tif 000007
【図４】
2006346744.tif 000008
【図５】
2006346744.tif 000009
【図６】
2006346744.tif 000010
【図７】
2006346744.tif 000011
【図８】
2006346744.tif 000012
【図９】
2006346744.tif 000013
【図１０】
2006346744.tif 000014