熱軋用輥外層材料以及熱軋用復(fù)合輥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱乳用復(fù)合棍（hot rolling mill roll)，尤其是涉及耐磨性 (wear resistance)、耐熱沖擊性（heat shock resistance)以及耐表面粗糖性（surface deterioration resistance)優(yōu)秀且優(yōu)選用于鋼板的熱乳精乳機(jī)的熱乳用棍外層材料以及 熱軋用復(fù)合輥。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年，鋼板、鋼管的熱軋技術(shù)的進(jìn)步顯著，與此相伴，強(qiáng)烈要求所使用的熱軋用 輥的特性、特別是耐磨性的提高。針對(duì)這樣的耐磨性提高的要求，開發(fā)出一種外層組成 (surface layer)為與高速工具鋼（high-speed tool steel)組成類似的組成并析出硬 質(zhì)碳化物從而使耐磨性格外提高的高性能棍（以下，也稱為高速系棍（high-speed steel roll))，并使其實(shí)用化。
[0003] 另一方面，在鋼板的最終軋制機(jī)座容易發(fā)生被軋制件的減徑軋制事故（cobble)， 并且輥的表面紋理圖案容易轉(zhuǎn)印至鋼板。因此，安裝含有石墨而耐熱沖擊性優(yōu)秀且輥表面 紋理也比較漂亮的Ni灰鑄鐵（nickel grain cast iron)棍，來進(jìn)行熱乳。然而，現(xiàn)有的Ni 灰鑄鐵輥的耐磨性較差，因此存在輥壽命較短的問題。
[0004] 另一方面，耐磨性優(yōu)秀的高速系輥因減徑事故、熱粘（sticking)的產(chǎn)生而生成粗 大的熱沖擊裂縫等，從而從耐事故性的觀點(diǎn)考慮存在問題。因此，在減徑軋制事故的產(chǎn)生頻 率較高的鋼板的熱軋最終加工后段機(jī)座中，無法穩(wěn)定地使用高速系輥，依然使用大量的Ni 灰鑄鐵輥。
[0005] 針對(duì)這樣的問題，例如，在專利文獻(xiàn)1中提出一種向Ni灰鑄鐵添加1. 0~5. 0重 量％的V來提高耐磨性的熱軋用輥。另外，在專利文獻(xiàn)2中提出一種向Ni灰鑄鐵添加2. 0~ 8. 〇重量％的V且以面積率表示除〇. 5~5 %的石墨之外還出現(xiàn)0. 2~10 %的MC型碳化物 來提高耐磨性的熱軋用輥。
[0006] 另外，在專利文獻(xiàn)3中，提出一種通過在組織中具有高硬度復(fù)合碳化物與石墨的 高速系鑄鐵材料中使結(jié)晶出的石墨微細(xì)化來兼得耐磨性與耐表面粗糙性的軋制用輥外層 材料。并且，在專利文獻(xiàn)4中，提出一種將Cr、V、Nb的總含量限制在3重量％以下且以面積 率表示結(jié)晶出2%以上的石墨而抑制表面粗糙的產(chǎn)生的耐磨性熱軋用輥。
[0007] 另外，在專利文獻(xiàn)5、專利文獻(xiàn)6、專利文獻(xiàn)7中，提出一種復(fù)合添加V與Nb改善MC 型碳化物的形態(tài)并控制Cr量與有效C量從而提高耐磨性、耐熱粘性、耐表面粗糙性以及耐 熱沖擊性的情況。并且，在專利文獻(xiàn)8中，提出一種除上述組成限定之外還控制石墨組織來 進(jìn)一步改善耐熱沖擊性的熱軋用輥外層材料。
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平01-287248號(hào)公報(bào) [0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開平06-335712號(hào)公報(bào) [0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平11-229072號(hào)公報(bào) [0011] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2001-181780號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開2003-73767號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開2003-342669號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)7:日本特開2004-162104號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開2004-323961號(hào)公報(bào)
[0016] 然而，最近，從軋制成品的品質(zhì)提高與高效的生產(chǎn)的觀點(diǎn)考慮，實(shí)施軋制速度的增 加、連續(xù)軋制量的增加等，熱軋用輥的使用環(huán)境越來越苛刻。而且，對(duì)軋制成品的表面品質(zhì) 的要求越來越嚴(yán)格，與此相對(duì)，依靠上述記載的現(xiàn)有技術(shù)無法同時(shí)滿足耐磨性、耐熱沖擊性 以及耐表面粗糙性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明能夠有利地解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題，其目的在于提出耐磨性、耐熱沖擊性 以及耐表面粗糙性均優(yōu)秀的熱軋用輥外層材料以及熱軋用復(fù)合輥。
[0018] 本發(fā)明的發(fā)明人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)上述課題，對(duì)影響熱軋用輥的耐磨性、耐熱沖擊性以 及耐表面粗糙性的各種重要因素深入地進(jìn)行了研宄。
[0019] 其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)如下重大現(xiàn)象：在向含有Cr、V以及Nb的Ni灰鑄鐵復(fù)合添加REM 與A1的情況下，耐磨性、耐熱沖擊性以及耐表面粗糙性根據(jù)上述添加量的比例而變化，特 別是對(duì)耐熱沖擊性的影響較大。
[0020] 圖1表示熱沖擊試驗(yàn)結(jié)果。熱沖擊試驗(yàn)是從改變REM與A1的含量并對(duì)其熔煉 而成的環(huán)狀試料選取25mm厚的板狀試驗(yàn)片，使用圓板狀的對(duì)方材料（材質(zhì)：S45C，大?。?190mmcp )在圖3所示的結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)機(jī)實(shí)施的。通過高頻加熱線圈加熱到83〇°C，并以 l〇〇kgf的載荷將以150rpm旋轉(zhuǎn)的圓板狀的對(duì)方材料（材質(zhì)：S45C，大?。?90mm(p )壓 接于25_厚的板狀試驗(yàn)片10秒鐘，快速加熱板狀試驗(yàn)片，在除去載荷的同時(shí)進(jìn)行水冷，對(duì) 板狀試驗(yàn)片實(shí)施熱沖擊。試驗(yàn)后，實(shí)施浸透探傷試驗(yàn)，在顯影液滲透較多的3處位置切斷來 觀察剖面，測(cè)定裂縫的最大深度，并將其設(shè)為裂縫深度。
[0021] 得到如下見解：如圖1所示，在REM與A1的質(zhì)量比REM/A1不足0. 01時(shí)，熱沖擊裂 縫深度較大，在REM/A1處于0. 01~3. 2的范圍內(nèi)時(shí)，熱沖擊裂縫深度較小在2. 5_以下， 若REM/A1超過3. 2則熱沖擊裂縫深度增大。
[0022] 并且，若與V、Nb結(jié)合的剩余部分的C量即有效C量（=C-(0. 24XV+0. 13XNb)) 不為（Cr+0. 2) %以上，則出現(xiàn)的石墨量不足，從而耐熱沖擊性降低（熱沖擊裂縫變深）。另 一方面，還發(fā)現(xiàn)如下情況：若超過3. 0%則石墨量過度，從而耐磨性降低。
[0023] 本發(fā)明是基于上述見解并進(jìn)一步進(jìn)行研宄而完成的。
[0024] 即，在本發(fā)明中，
[0025] 〔 1〕涉及一種熱軋用輥外層材料，其用于熱軋用復(fù)合輥的外層，上述輥外層材料的 特征在于，以質(zhì)量％表示，含有C :2. 4%~3. 5%、Si :1. 2%~2. 4%、Mn :0? 2%~2. 0%、 Cr :0. 8%~2. l%、Mo :0. 3%~1. l%、Ni :3. 0%~6. 0%、V :1. 0%~2. 2%、Nb :0. 1%~ 0.5%、1?]\1:0.0005%~0.1%、六1:0.003%~0.05%，并且(：、0、￥、恥、1?]\^1的含量滿 足下述（1)式以及（2)式，且剩余部分為由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成。
[0026] 其中
[0027] Cr+0. 2 ^ C-(0. 24XV+0. 13XNb) ^ 3. 0 ... (1)
[0028] 0? 01 彡 REM/A1 彡 3. 2 ... (2)
[0029] 此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al表示各元素的含量，以質(zhì)量％表示，
[0030] 〔 2〕根據(jù)〔1〕所記載的熱軋用輥外層材料，其特征在于，除上述組成之外，以質(zhì)量％ 表示，還含有B:0. 001%~0. 05%。
[0031] 〔3〕根據(jù)〔1〕或〔2〕所記載的熱軋用輥外層材料，其特征在于，除上述組成之外，以 質(zhì)量％表示，還含有從Ca:0. 04%以下、Ti :0. 03%以下中選擇的1種或2種。
[0032] 〔4〕根據(jù)〔1〕~〔3〕中任一項(xiàng)所記載的熱軋用輥外層材料，其特征在于，除上述組 成之外，以質(zhì)量％表示，還含有從Co :2. 0%以下、W :2. 0%以下中選擇的1種或2種。
[0033] 〔5〕涉及一種熱軋用復(fù)合輥，其將外層與內(nèi)層熔敷一體化而構(gòu)成，耐磨性、耐熱沖 擊性以及耐表面粗糙性優(yōu)秀，上述熱軋用復(fù)合輥的特征在于，以質(zhì)量％表示，上述外層含有 C :2. 4%~3. 5%、Si :1. 2%~2. 4%、Mn :0? 2%~2. 0%、Cr :0? 8%~2. l%、Mo :0? 3%~ 1. 1%、Ni :3. 0%~6. 0%、V :1. 0%~2. 2%、Nb :0? 1%~0? 5%、REM :0? 0005%~0? 1%、 Al:0.003%~0.05%，并且C、Cr、V、Nb、REM、Al的含量滿足下述⑴式以及⑵式，且剩 余部分具有由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成。
[0034] 其中
[0035] Cr+0. 2 ^ C-(0. 24XV+0. 13XNb) ^ 3. 0 ... (1)
[0036] 0? 01 彡 REM/A1 彡 3. 2 …（2)
[0037] 此處，C、Cr、V、Nb、REM、Al表示各元素的含量，以質(zhì)量％表示。
[0038] 〔6〕根據(jù)〔5〕所記載的熱軋用復(fù)合輥，其特征在于，除上述組成之外，以質(zhì)量％表 示，上述外層還含有B 001 %~0. 05%。
[0039] 〔7〕根據(jù)〔5〕或〔6〕所記載的熱軋用復(fù)合棍，其特征在于，除上述組成之外，以質(zhì) 量％表示，上述外層還含有從Ca :0. 04%以下、Ti :0. 03%以下中選擇的1種或2種。
[0040] 〔8〕根據(jù)〔5〕~〔7〕中任一項(xiàng)所記載的熱軋用復(fù)合輥，其特征在于，除上述組成之 外，以質(zhì)量％表示，上述外層還含有從Co :2. 0%以下、W :2. 0%以下中選擇的1種或2種。 [0041] 根據(jù)本發(fā)明，作為鋼板的熱軋的后段軋制機(jī)座用輥，能夠廉價(jià)地制造兼?zhèn)鋬?yōu)秀的 耐磨性、耐熱沖擊性以及耐表面粗糙性的復(fù)合輥，而在工業(yè)上