ハイス鋼複合ロールは、ロールの作業層材料として高硬度と優れた耐摩耗性を備えたハイス鋼を使用し、コア材料として遠心鋳造複合材を介して高強度で良好な靭性を備えた合金ダクタイル鉄または鋳鋼を使用します ロール。
ハイス複合ロール
1 ハイスロールの概要
高度な圧延機と高効率の圧延技術の出現により、鉄鋼圧延産業の急速な発展が促進されると同時に、ロール製造業は新しい技術分野に昇格しました。 圧延機のニーズに合わせてロールの耐用年数をいかに改善するかは、ロール開発者にとって新たな課題です。 トピック。 近年、ロール開発者の努力により、ハイス材のロール製造への応用が飛躍的な発展を遂げています。
ハイス鋼は耐摩耗性と焼入れ性が高く、特に高温での赤色硬度が高いため、ロール製造用の素材として非常に適しています。 まず、熱延連続圧延機の前部で仕上げ圧延を行うハイスロールが使用されます。 その後、仕上圧延部、粗圧延台も兼用。 ロール交換の回数を減らし、ロールの使用を増やし、在庫を減らし、ロールの消費とコストを削減します。 同時に、圧延片の精度向上により、予定外の圧延なども実現できます。
現在、ハイスロールは線材や棒材の圧延機にも展開しており、幅広い応用分野と応用展望を持っています。 過去に使用されたロールの作業層の構造は、ほとんどがマトリックス上に分布するM3C共晶炭化物であり、構造が粗く、硬度が低いのに対し、高速度鋼ロールの作業層は一般に高合金でできています。 炭素および高バナジウム系ハイス鋼であり、加工層のマトリックスが分布しています。 高硬度MCおよびM6C炭化物、およびバナジウム含有量の増加に伴い、高速度鋼の鋳放し構造のフィッシュボーン状M6C炭化物が減少し、MC炭化物が増加し、焼入れ後のマトリックス構造は焼戻しマルテンサイトです そしてベイナイト。
2 ハイス複合ロールの開発と製造プロセス
2.1作業層の化学組成と役割のコアの決定
2.1.1 作業層の組成の決定
(1) カーボン
簡単に言えば、ハイスの主な特徴は、高硬度に焼入れでき、比較的高い温度で硬度を維持できることです。 したがって、炭素はその最も重要な構成要素です。 ハイス中の炭素の一部は基地に固溶し、一部は合金炭化物中に化合物の状態で存在します。
ハイスロールの組成設計では、炭素は次のように計算されます。マトリックスには 0.3% の炭素が必要であり、15vol% の合金炭化物には 1.5% の炭素が必要です。 したがって、炭素含有量は 1.6% から 2.0% に選択されます。 ご存知のように、従来のハイス鋼の炭素含有量はわずか 0.8% ですが、ハイス鋼ロールの炭素含有量は 2% に近くなっています。
これは、ハイスロールが一般的なハイス工具とは異なるためです。 最初は圧延工具で、ここでは熱間圧延工具です。 第二に、それは鋳造であり、それは大きな鋳造です。 ロールの高温硬度を維持し、圧延片との接着を減らすために、ロールには十分な炭化物がなければなりません。 繰り返しますが、高炭素は低固相線を意味し、鋳造には流動性が非常に重要です。 もちろん、炭素が多いとオーステナイト化温度を上げられず、熱処理の制約となります。 ただし、ハイスロールはかさばり、焼入れに塩炉を使用しないため、焼入れ温度を高くすることができないため、通常のハイス鋼のように熱処理温度と炭素量の制約関係を考えることができません。
(2) バナジウムとニオブ
高速度鋼の液体金属の外層がモデル内で固化すると、バナジウムとニオブの炭化物が最初に析出します。
一般に、高速度鋼の鋳放し中のバナジウムとニオブは95%以上が初晶炭化物（共晶炭化物を含む）の状態で析出しています。 鋳造ロールは一次炭化物を多用しています。 一次炭化物の中では、バナジウムカーバイドとニオブカーバイドの形態が最も良好であり、体積的にも最も良好です。 もちろん、バナジウムもニオブも高価で、特にニオブは高価です。
ただし、高速度鋼の遠心複合ロールの場合、ロールのコアが合金ダクタイル鉄でできている場合、焼入れ加熱温度が高すぎて、コア材料が変形したり、溶けたりすることさえあります。 したがって、高速度鋼遠心複合ロールの熱処理は、作業層効果で高速度鋼の焼入れを確実にするだけでなく、ロールのコア材料も考慮に入れる必要があります。
3 試作結果
焼入れ温度が 1150°C で焼戻し温度が 550°C の場合、高速度鋼には二次硬化現象があり、焼戻し後の硬度は焼入れ後の硬度よりも 3HS 高くなります。 どの温度で焼入れ焼戻ししても硬度は低下し、特に600℃での焼戻しでは大幅に硬度が低下します。 950℃焼入れ＋500℃焼戻しの場合、硬度も低下しますが、83HSの最終硬度は達成可能です。
上記のテスト結果によると、2 つの熱処理スキームがあります。 2 つ目は、950°C での焼入れ + 500°C での焼戻しです。
3.1 硬度
ロールの硬度は、技術的要件の主な指標であるだけでなく、ロールの耐摩耗性を保証する重要な要素でもあります。 したがって、ロールの耐用年数を確保するために、ロールごとに硬度試験を行う必要があります。
3.2 金属組織
ロールの構造は、ロールの性能を左右する重要な要素です。 ハイス複合ロールの場合、作業層構造は非常に微細な焼戻しマルテンサイトだけでなく、炭化物が均一に分布している必要があります。 したがって、ロールの作業層の金属組織検査を実行する必要があります。
しかし、ハイス鋼は非常に微細な組織であるため、現場のワーク顕微鏡では識別できず、マトリックス組織の種類や分布を把握するためには、実験室でサンプルを採取して高倍率で観察する必要があります。 そして炭化物。 走査型電子顕微鏡観察により、構造中に多数のMC型炭化物が存在することがわかりました。 このタイプの MC カーバイドは、自由粒子の状態で、サイズが小さく、構造内により均一に分布しており、硬度が高く (HV3000)、耐摩耗性に優れています。
3.3 ロールネック強度
ロールネックの引張強度は、技術的要件の重要な指標であるだけでなく、機械でのロールの評価に対する重要な保証でもあります。 したがって、ロールを機械で使用するために必要な基準を提供するために、ロールのバッチごとにサンプリング検査を実行する必要があります。 ロール コア材料が合金ダクタイル鋳鉄でできている場合、ロール ネックの引張強度は 550MPa 以上に達することがあります。 ロール コア材料が鋳鋼でできている場合、ロール ネックの引張強度は 800MPa に達することがあります。
3.4 ロール使用
試作した高速度鋼複合ロールは、熱間圧延された細帯鋼ミルの完成したスタンドで使用されます。 1回あたりの圧延量は元の高ニッケルクロムモリブデン無限チルド鋳鉄ロールの2.5～3倍、研削量は元の1/4にとどまり、総合寿命は 純正の10倍以上。
4 結論
ロールの作業層材にはハイス鋼、芯材には合金ダクタイル鋳鉄または鋳鋼が使用されます。 2 つの異なる材料を遠心鋳造して、ハイス鋼複合ロールを作成します。 ロール本体は硬度が高く、耐摩耗性に優れています。 同時に、ロールの芯の強度も高く、ロールが折れにくい。 このタイプのロールを熱間圧延された細帯鋼の最終製品フレームに使用することで、総合耐用年数を 10 倍以上に延ばすことができることがわかります。
