(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量％で、Ｃ：４．５％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：１８．０％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外層と、前記外層の内面に金属接合された化学成分が質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％を含有したＦｅ基合金からなる内層を有することを特徴とする圧延用複合ロール。
【請求項２】
さらに、前記外層にＣｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え１０．０％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１に記載の圧延用複合ロール。
【請求項３】
前記外層中のＶの一部またはすべてを、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１または２に記載の圧延用複合ロール。
１８．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【請求項４】
さらに前記外層が下記（２）式を満足す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用複合ロール。
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％    ・・・（２）
【請求項５】
さらに前記外層が質量％で、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）およびＣｏ：１０．０％以下（０％を含む）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１〜４のいずれかに記載の圧延用複合ロール。
【請求項６】
さらに前記外層が質量％で、Ｔｉ：０．５％以下（０％を含む）およびＡｌ：０．５％以下（０％を含む）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１〜５のいずれかに記載の圧延用複合ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極めて優れた耐摩耗性をもつ圧延ロール用外層材を用いた圧延用複合ロールに関するものであり、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として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧延工場のさらなる生産性の向上やロール原単位の向上が求められており、特に熱間薄板圧延機に用いられるワークロールには高い耐摩耗性が要求される。さらに最近では、たとえば極微細粒径鉄鋼などに代表されるような被圧延材の機械的特性改善の為、圧延工程において高負荷操業が徐々に増加しており、それに使用されるロールには、耐摩耗性を飛躍的に向上させることが望まれている。
【０００３】
そのため、耐摩耗性向上の要求に応えることを目論んだ圧延用ロールとして、遠心力鋳造で製造されてなるハイス系合金の外層をもつ遠心力鋳造製ハイスロールが使用されている。このハイス系外層材は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖなどの合金元素を多量に含んでおり、その組織には、硬質な炭化物を含んでいる。ハイス系外層材は、これらの硬質な炭化物により硬さを高めるとともに、基地中の合金元素により室温および高温での高硬度を得たものである。
【０００４】
この種の従来の技術として例えば特許文献１には、化学成分が重量％で、Ｃ：１．０〜３．０％、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｃｒ：２．０〜１０．０％、Ｍｏ：０．１〜１０．０％、Ｖ：１．０〜１０．０％、Ｗ：０．１〜１０．０％の範囲で、かつＭｏ＋Ｗ≦１０．０％の式の満たす合金成分および残部がＦｅおよび不純物からなる外層と、鋳鉄または鋳鋼の内層からなる中実または中空の遠心力鋳造複合ロールが記載されている。
【０００５】
特許文献１によれば、外層材に付与させるべき耐摩耗性の確保のため添加するＣｒ，Ｖ，Ｍｏ，Ｗ等の合金成分のうち、Ｍｏ，Ｗの含有量を最適の範囲とし、外層の耐摩耗性を確保しつつ前記の炭化物の偏析を防止し、実際の圧延におけるロールの偏摩耗、肌荒れを防止するものである。
【０００６】
特許文献２には、Ｃ：３．５〜５．５％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ：０．１〜１．２％、Ｃｒ：４．０〜１２．０％、Ｍｏ：２．０〜８．０％、Ｖ：１２．０〜１８．０％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間圧延用工具鋼が記載されている。前記熱間圧延用工具鋼について、またＮｂ：８．０％以下を含有すること、さらにＮｉ：５．５％以下を含有することが記載されている。また、熱間圧延用工具鋼からなる遠心力鋳造ロール用外層材において、０．２≦Ｎｂ／Ｖ  を満足する遠心力鋳造ロール用外層材が記載されている。
【０００７】
特許文献２によれば、耐摩耗性、耐クラック性、耐焼付き性を兼備し、工具として使用したときに相手材表面に損傷を発生させない熱間圧延用工具鋼を得ることができる。また、遠心鋳造しても偏析等を生じさせない圧延ロール用外層材を得ることができるものである。
【０００８】
また、特許文献３には、Ｃ含有量が２.０〜３.２％(重量％、以下同じ)であるハイス系鋳鉄材の外層の内面に、Ｃ：０.８〜１.９％、Ｓｉ：３.０％以下、Ｍｎ：２.０％以下、Ｃｒ：６.０％以下、Ｍｏ：５.０％以下、Ｗ：５.０％以下、Ｖ：５.０％以下、残部実質的にＦｅからなる中間層が溶着一体化され、該中間層の内面に、Ｃ：０.２〜０.８％、Ｓｉ：０.２〜３.０％、Ｍｎ：０.２〜２.０％、Ｃｒ：１.５％以下、Ｍｏ：１.０％以下、Ｗ：１.０％以下、Ｖ：１.５％以下、但しＣｒ＋Ｍｏ≧０.３％であり、残部実質的にＦｅからなる鋳鋼材の内層が溶着一体化されてなり、前記外層を構成するハイス系鋳鉄材は、Ｃ：２.０〜３.２％、Ｓｉ：０.１〜２.０％、Ｍｎ：０.１〜２.０％、Ｃｒ：３〜１０％、２×Ｍｏ＋Ｗ：５〜２２％、Ｖ：３〜８％、残部実質的にＦｅからなる圧延用複合ロールが記載されている。
【０００９】
特許文献３によれば、外層、中間層及び内層との溶着状態が良好であり、かつ、外層は所定の耐摩耗性を具備し、内層は所定の強靱性を具備することができるから、高品質の鉄鋼圧延用ロールを製造することができるものである。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−６０２８９号公報
【特許文献２】特開平９−２５６１０８号公報
【特許文献３】特開平９−２０９０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
圧延ロールの耐摩耗性を向上させる手段として、ＣおよびＣと結合し金属炭化物を形成する合金元素を多く含ませ、ロール材の硬さを増すことが一般的に知られている。合金元素のうち特にＶは、Ｃと結合し硬質なＭＣ型炭化物を形成し耐摩耗性を向上させる。また、ＮｂもＶと同様にＭＣ型炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。
【００１２】
しかしながら、ＶやＮｂが過剰に含まれた溶湯を遠心力鋳造すると、遠心分離による偏析が発生する。たとえば特許文献１には、Ｖが１０．０％を超えると、遠心力鋳造法の場合には形成される炭化物が軽いため内面に浮上し、圧延に用いる外層材外表面では含有量相当の炭化物が含まれないことが記載されている。このような現象は、遠心力鋳造鋳型内に鋳込まれた溶湯が凝固する際、その溶湯が初晶にてＭＣ型炭化物を晶出する場合発生しやすい。この初晶ＭＣ型炭化物は比重が６ｇ／ｃｍ３程度と溶湯残液（比重７〜８ｇ／ｃｍ３程度）に対して比重が軽く、過剰に晶出すると遠心力により内面側に分離する為である。
【００１３】
ＣおよびＶやＮｂがある一定範囲を超えると溶湯より初晶ＭＣ型炭化物を形成し、その範囲は初晶投影状態図として種々のものが報告されている。たとえば、Ｆｅおよび合金よりなるＣ−Ｖ初晶投影状態図では、質量％でＣが２．５％以上かつＶが９．５％以上の領域では初晶にてＭＣ型炭化物が晶出することが報告されている。また、Ｆｅ系合金よりなるＣ−Ｎｂ初晶投影状態図では、質量％でＣが１．５％以上かつＮｂが４．０％以上の領域では初晶にてＭＣ型炭化物が晶出することが報告されている。そこで、従来の遠心力鋳造されてなる圧延ロール用外層材は、初晶ＭＣ型炭化物を抑制し偏析を発生させないために、ＣおよびＶやＮｂの含有量を制限している。
【００１４】
また、炭化物の比重を大きくすることで遠心分離による偏析を防止する手段も提案されている。たとえば、前述の特許文献２には、ＶＣ炭化物はその比重が母溶湯に対して小さく、遠心力鋳造を行なうと偏析する。ＮｂはＶと複合炭化物{Ｖ，Ｎｂ}Ｃを形成し、Ｖ単独の炭化物のときより比重を増大させる。それにより、遠心分離による偏析を防止することが記載されている。また、遠心力鋳造法で製造した場合に均一なロール用外層材を得るためには、０．２≦Ｎｂ／Ｖとしなければならないことが記載されている。また、Ｖが１８．０％を超えると焼付き性向上の効果が飽和するとともに、溶解不良等の製造上の問題を生じる危険がある。ＮｂはＶと複合炭化物{Ｖ，Ｎｂ}Ｃを形成するが、８．０％を超えると溶解不良等の製造上の問題を生じることが記載されている。
【００１５】
また、このような多量の合金成分が添加された外層の内面に内層を形成する場合、外層と内層との間に引け巣や炭化物偏析等の溶着不良が発生したり、外層から内層へ多量の合金成分が混入するため、内層の強靱性が劣化するという問題があった。特許文献３には、高Ｃ材料の外層と低Ｃ材料の内層を有する複合ロールを遠心力鋳造により作製するに際し、中間層を設けることで前記の問題を抑制できることが記載されている。
【００１６】
このように、従来の遠心力鋳造製ハイス系外層材の耐摩耗性を飛躍的に向上させるには、ＶおよびＮｂを多量に添加すればよいが、前述の通り実際には製造上極めて困難である。また、ＶおよびＮｂの炭化物の量が増加すると、耐摩耗性に優れる一方で、炭化物の比重により外層材の内面に偏析が生じ、内面との溶着部分に炭化物偏析が発生するため、外層材と内層材の溶着が困難となる。
【００１７】
そこで本発明は、従来の遠心力鋳造製ハイス系外層材における問題点を解消し、格段に耐摩耗性に優れるとともに、外層と内層が健全に溶着された圧延用複合ロールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の圧延用複合ロールは、特にＣ、Ｖ等の合金量が格段に多く添加されている外層の内面に、最適成分の内層を設けたことに最大の特徴がある。つまり本発明では、前記内層の最適なＣ、Ｓｉ、Ｍｎの成分範囲を見出した。
【００１９】
すなわち、本発明の圧延用複合ロールは、遠心力鋳造により、遠心力鋳造用鋳型の内面側にＭＣ炭化物を濃化した層を形成させて、ロールの外面側のＭＣ炭化物の存在が乏しい層を除去した後、得られる外層であって、化学成分が質量％で、Ｃ：４．５％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：１８．０％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外層と、前記外層の内面に金属接合された化学成分が質量％で、Ｃ：０．５〜３．０％、Ｓｉ：０．１〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％を含有したＦｅ基合金からなる内層を有することを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記外層にＣｒ：１．０％を超え１５．０％以下、Ｍｏ：０．５％を超え１０．０％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。
【００２１】
前記外層中のＶの一部またはすべてを、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。
１８．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％      ・・・（１）
【００２２】
さらに前記外層が下記（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）
【００２３】
さらに前記外層が質量％で、Ｎｉ：２．０％以下（０％を含む）およびＣｏ：１０．０％以下（０％を含む）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。
【００２４】
さらに前記外層が質量％で、Ｔｉ：０．５％以下（０％を含む）およびＡｌ：０．５％以下（０％を含む）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。
【００２５】
まず、本発明における外層の化学成分（質量％）の限定理由について説明する。なお、本発明の外層の化学成分とは、溶湯成分ではなく、最終ロール製品における外層の成分である。
【００２６】
Ｃ：４．５％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型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、残部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４．５％以下ではＭＣ型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、炭化物の総量が過多となり耐クラック性が劣化する。
【００２７】
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。好ましい範囲は０．２〜２．５％であり、さらに好ましい範囲としては０．２％〜１．５％である。
【００２８】
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、耐摩耗性や耐肌荒れ性が劣化しやすくなる。好ましい範囲は０．２〜２．５％であり、さらに好ましい範囲は０．２〜１．５％である。
【００２９】
Ｖ：１８．０％を超え４０．０％以下
Ｖは、おもにＣと結合しＭＣ型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型炭化物を含むことにある。Ｖが１８．０％以下では、ＭＣ型炭化物の量が不足し、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型炭化物が過剰になり、基地が不足する。基地が不足すると、クラックが組織中の炭化物を伝播して拡大するため耐クラック性が劣化する。
【００３０】
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などＭＣ型炭化物以外の炭化物が特に増加もしくは粗大化し、耐クラック性が低下する。より好ましいＣｒの範囲は、３．０％〜９．０％である。
【００３１】
Ｍｏ：０．５％を超え１０．０％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ＭＣ型炭化物を形成する。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、１０．０％を超えるとＭ３ＣやＭ６ＣなどＭＣ型炭化物以外の炭化物が特に増加もしくは粗大化し、耐クラック性が低下する。より好ましいＭｏの範囲としては、０．５％を超え５．０％以下である。
【００３２】
Ｗ：１．０％を超え４０．０％以下
Ｗ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、Ｗの一部はＶやＮｂなどとともにＭＣ型炭化物を形成する。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％を超えると特にＭ６ＣなどＭＣ型炭化物以外の炭化物が生成もしくは過剰に増加し、耐クラック性が低下する。より好ましいＷの範囲としては、５．０％〜４０．０％であり、さらに好ましくは、５．０％〜２０．０％である。
【００３３】
本発明の外層材には耐摩耗性を十分に発揮する為に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。
【００３４】
１８．０％＜Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％≦４０．０％
Ｎｂは、ＭＣ型炭化物を形成する点でＶと同様の作用がある。Ｎｂは原子量の比より質量％で１Ｖ％に対し０．５５×Ｎｂ％で等価式で代替可能であるため、前式の範囲で含まれるＶの一部もしくはすべてをＮｂで置換することができる。
【００３５】
０＜Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）≦２．０％
Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５Ｎｂ％）の値が０以下となると、ＭＣ型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、ＭＣ型炭化物以外の炭化物が形成もしくは増加し、耐クラック性が劣化する。
【００３６】
また、圧延用ロールの用途、使用方法等に応じて、本発明の外層材には以下の成分を選択的に添加することができる。
【００３７】
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、基地硬さが十分に得られない。
【００３８】
Ｃｏ：１０．０％以下
Ｃｏは基地に固溶し、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ればよい。
【００３９】
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、ＭＣ型炭化物の核となり、ＭＣ型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ＭＣ型炭化物の一部となる。Ｔｉの効果は０．５％以下で十分である。
【００４０】
Ａｌ：０．５％以下
Ａｌは、溶湯中で脱酸剤として作用するほか、ＭＣ型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。
【００４１】
次に、本発明の内層について説明する。本発明の外層は耐摩耗性を確保するため高合金成分である。そのため、外層と内層を接合した場合、外層から内層に合金成分が混入し靭性が劣化する。さらに、外層が高合金成分であるため、特にＶおよびＮｂの炭化物が多量に存在し、遠心力鋳造を行った場合、炭化物の比重により外層材の内面に偏析が生じ、内面との溶着部分に偏在する炭化物層が発生するため、外層材と内層材の溶着が困難となる。そこで、内層の成分を特定させることで、炭化物層の発生を抑制することにより、外層と内層の溶着の健全性及び強化を図った。内層の成分（質量％）の限定理由を次に説明する。なお、本発明の内層の成分とは、溶湯成分ではなく、最終ロール製品における内層の成分である。
【００４２】
Ｃ：０．５〜３．０％
Ｃは強度向上に寄与するが、０．５％未満では溶着が不十分になりやすく、外層と内層の境界部に鋳巣等の欠陥が生成しやすい。また、Ｃが３．０％を超えると炭化物が過多となり強度が低下しやすい。より好ましいＣの範囲は０．８〜２．４％である。
【００４３】
Ｓｉ：０．１〜３．０％
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、３．０％を超えると焼入れ性が低下し脆化するため、内層としては不適となる。Ｓｉのより好ましい範囲は０．２〜１．５％であり、さらに好ましい範囲としては０．２％〜１．０％である。
【００４４】
Ｍｎ：０．１〜３．０％
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３．０％を超えると脆化しやすくなり内層としては不適となる。Ｍｎのより好ましい範囲は０．２〜１．５％であり、さらに好ましい範囲は０．２〜１．０％である。
【００４５】
内層には上記以外にも、目的に応じて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｌ等の合金元素が混入してもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の圧延用複合ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。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】
【００４７】
図１は本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールの断面図である。本発明の外層材は、初晶ＭＣ型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、内面側に初晶ＭＣ型炭化物を濃化した層を形成させる。図１において、イ部は初晶ＭＣ型炭化物が濃化した層である。ハ部は内層である。ロ部はそれ以外の部位である。圧延用複合ロールは、図１のロ部を、切削加工などにより除去して得ることができる。すなわち、初晶ＭＣ型炭化物が濃化した層のイ部を圧延使用層とした。
【００４８】
本発明の外層の実施例（供試材Ｎｏ．１〜５）を遠心力鋳造で形成させた。そして、図１のイ部に相当する部位について調査した。また、比較例（供試材Ｎｏ．６〜７）および従来例（供試材Ｎｏ．８）を遠心力鋳造で形成した。各供試材は、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なった。これらの供試材において化学成分分析および圧延摩耗試験機による摩耗試験を行なった。また、これらの供試材から耐クラック性の評価として破壊靭性値用の試験片を取り出し破壊靭性値ＫＩＣを測定した。
【００４９】
図２は圧延摩耗試験機の概略図を示す。図２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。試験用ロールは前記の供試材から作製し、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を触針式表面粗さ計により測定した。
【００５０】
表１に本発明の圧延ロール用外層材の実施例（供試材Ｎｏ．１〜５）と比較例（供試材Ｎｏ．６〜７）および従来例（供試材Ｎｏ．８）の図１のイ部から分析した化学成分（質量％）と摩耗試験結果を示す。なお、表１中の式（１）はＶ％＋０．５５×Ｎｂ％の値であり、式（２）はＣ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）の値である。
【００５１】
【表１】
0004650730.tif 000002
【００５２】
ここで図３に本発明の供試材Ｎｏ．１の金属組織を示す。図４に従来材の供試材Ｎｏ．８の金属組織を示す。図３において、白色に見える部分がＭＣ型炭化物であり、黒色の部分は基地である。図４において、白色の微細粒状の部分がＭＣ型炭化物、それ以外の白色の部分はＭＣ型でない炭化物であり、黒色の部分は基地である。本発明材は従来材に比べＭＣ型炭化物を多量に含んでいることが分かる。
【００５３】
本発明の供試材Ｎｏ．１〜５の摩耗量は、従来材の供試材Ｎｏ．８に比べ半分以下であり、耐摩耗性が極めて良好である。また、本発明材は破壊靭性値ＫＩＣも従来材以上であり、耐クラック性にも優れることがわかった。
【００５４】
比較例の供試材Ｎｏ．６は、Ｃ％および  Ｃ％−０．２×（Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％）の値が本発明の範囲外であり、本発明よりも破壊靭性値ＫＩＣは良好であるものの耐摩耗性が極めて劣る。
【００５５】
比較例の供試材Ｎｏ．７は、Ｖ％、Ｃr％、Ｖ％＋０．５５×Ｎｂ％、の値が本発明の範囲外であり、本発明より耐摩耗性は劣る。また、破壊靭性値ＫＩＣも劣る。
【００５６】
次に、本発明の圧延用複合ロールの内層について検討を行った。表２に内層の最終製品における化学成分（質量％）を示す。供試材Ｎｏ．１１〜１３は本発明の内層材質である。供試材Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１５は比較例であり、供試材Ｎｏ．１６は従来の内層材質である球状黒鉛鋳鉄である。これらの材質を使用して、以下の溶着試験を行った。
【００５７】
溶着試験に用いる外層は表１に示す本発明材Ｎｏ．１とした。内径５００ｍｍ、長さ１２００ｍｍの金型および遠心力鋳造機を用いて表１のＮｏ．１に示す外層になるように調製された溶湯を注入し、所定の時間が経過した後、さらに表２のＮｏ．１１〜１６に示す内層になるように調製された溶湯を注入した。このようにして複合ロールの製造を行った。
【００５８】
上記の試験ロールは鋳型と共に自然冷却し、ロールが室温になった時点で解体を行い、試験ロール素材を取り出した。ロール素材の胴体部において炭化物の少ない部分（図１のロ部）を旋盤加工にて除去し、外径３５０ｍｍ、胴長６００ｍｍの試験ロールを製造した。試験ロールに適正な熱処理を行った後、ロール胴体中央部よりステッキ加工により円盤型素材（ロール外層、内層を含む素材）を切り出し、前記円盤型素材より各種試験片を採取した。
【００５９】
【表２】
0004650730.tif 000003
【００６０】
表２に示すように、本発明の供試材Ｎｏ．１１〜１３の境界は正常に溶着しており、境界強度も４８ｋｇ／ｍｍ２以上であり内層に適していることが判った。一方、Ｃ％の低い供試材Ｎｏ．１４では、境界部に鋳巣が多量に発生しているのが認められ、境界強度も非常に低い。また、Ｃ％の高い供試材Ｎｏ．１５およびＮｏ．１６は境界周辺に多量の炭化物偏析が認められ、境界強度も非常に低いことが判った。
【００６１】
図５は本発明の圧延用複合ロールの種々の形態を示す概略断面図である。図５の（ａ）は、本発明の外層イと内層ハよりなる中実ロールである。図５（ｂ）は本発明の外層イと内層ハよりなる中空スリーブロールである。ヘは中空部である。図５（ｃ）は本発明の外層イと内層ハよりなる中空スリーブロールを金属製の軸材ホに嵌合させたものである。
【００６２】
また、本発明の圧延用複合ロールを製造し、実際に圧延を行ったところ、極めて優れた耐摩耗性を発揮することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の圧延用複合ロールは、圧延用ワークロール全般で優れた耐摩耗性を発揮する。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】
【００６４】
【図１】本発明の遠心力鋳造されてなる圧延用複合ロールを説明するための図である。
【図２】圧延摩耗試験機の概略図である。
【図３】本発明の供試材Ｎｏ．１の光学顕微鏡による組織写真である。
【図４】従来材の供試材Ｎｏ．８の光学顕微鏡による組織写真である。
【図５】本発明に係る圧延用複合ロールの種々の形態の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
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、
イ  ＭＣ型炭化物遠心分離濃化層、  ロ  イを除く部位、  ハ  内層、  ホ  軸材、
ヘ  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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