軋輥外層材料及熱軋用復合軋輥的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及構成鋼板的熱乳精乳機（hotrollingfinishingmill)用的熱乳用 復合乳輯（compositerollforhotrolling)的外層（outerlayer)的乳輯外層材料 (rollouterlayermaterial)及具有由該乳輯外層材料構成的外層的熱乳用復合乳車昆。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著鋼板的熱乳技術的進步，乳輥的使用環(huán)境越發(fā)嚴酷。另外，近年來，高 強度鋼板和薄壁制品等乳制負荷（rollingload)大的鋼板的生產(chǎn)量不斷增加。因此，產(chǎn)生 由熱乳用乳輯的乳制面的疲勞引起的表面劣化（surfacedeterioration)、碎肩剝離缺陷 (chipping)的情況變多。此外，此處的熱乳用乳輥是指用于精乳的工作乳輥。
[0003] 如今，在熱乳中多使用高速鋼系乳輯（high-speedsteelroll)，該高速鋼系 乳輥通過在鋼中添加幾％量的V而使硬質碳化物大量出現(xiàn)，從而使耐磨性（abrasi〇n resistance)提高。
[0004] 例如，在專利文獻1、專利文獻2中提出了高速鋼系的熱乳用乳輥外層材料。專 利文獻1所記載的熱乳用乳輥外層材料含有C:1. 5~3. 5%、Ni:5. 5%以下、Cr:5. 5~ 12. 0%、M〇 :2. 0 ~8. 0%、V:3. 0 ~10. 0%、Nb:0? 5 ~7. 0%。并且，專利文獻 1 所記載的 熱乳用乳輥外層材料以Nb、V及C的含量滿足特定的關系、并且Nb與V之比處于特定范圍內 的方式含有Nb及V。由此，即使適用離心鑄造法（centrifugalcastingmethod)也能抑制 外層材料中的硬質碳化物（hardcarbide)的偏析（segregation)，成為耐磨性（abrasion resistance)和抗裂性（crackresistance)優(yōu)異的熱乳用乳輯外層材料。
[0005] 另外，專利文獻2所記載的熱乳用乳輥外層材料含有C :1. 5~3. 5%、Cr :5. 5~ 12. 0%、M〇 :2. 0 ~8. 0%、V :3. 0 ~10. 0%、Nb:0? 5 ~7. 0%。并且，專利文獻 2 所記載的 熱乳用乳輥外層材料以Nb、V及C的含量滿足特定的關系、并且Nb與V之比處于特定范圍 內的方式含有C、Nb及V。由此，即使適用離心鑄造法，也能夠抑制外層材料中的硬質碳化 物的偏析，從而熱乳用乳輥的耐磨性和抗裂性提高。因此，專利文獻2所記載的技術有助于 能夠高效率地進行熱乳。
[0006] 但是，為了實現(xiàn)熱乳而成的產(chǎn)品的質量提高（improvedquality)和生產(chǎn)能力提高 (increaseinproductivity)，熱乳用乳輯的使用環(huán)境不斷嚴酷化。另外，對熱乳產(chǎn)品的表 面質量（surfacequality)的要求變得嚴格，同時鋼板的連續(xù)乳制量增加，因此，與磨損相 比，抑制表面劣化等乳輥表面的疲勞損傷成為更大的課題。
[0007] 針對這樣的課題，專利文獻3中提出以下了離心鑄造制復合乳輥，該復合乳輥含 有C:2. 2 ~2. 6%、Cr:5. 0 ~8. 0%、Mo:4. 4 ~6. 0%、V:5. 3 ~7. 0%、Nb:0? 6 ~1. 3%， 并且以使Mo+V、C一 0. 24V- 0. 13Nb處于特定范圍內的方式調整C、Mo、V、Nb的含量而成。 該離心鑄造制復合乳輯的熱乳環(huán)境下的乳輯表層的耐疲勞性（fatigueresistance)優(yōu)異。
[0008] 專利文獻1:日本特開平04 - 365836號公報 [0009] 專利文獻2:日本特開平05 - 1350號公報
[0010] 專利文獻3:日本特開2009 - 221573號公報

【發(fā)明內容】

[0011] 但是，近年的乳制技術以驚人的速度向乳制鋼板的高質量化和高級化進步。另外， 同時對于乳制嚴格地追求低成本化。這樣，熱乳用乳輥的使用環(huán)境愈加嚴峻。特別是，以熱 乳用乳輥表面的粗大碳化物的破壞為主因的表面劣化、碎肩剝落等熱乳用乳輥表面的疲勞 損傷（fatiguedamages)的產(chǎn)生被視為問題。即使適用專利文獻3所示的技術，也確認到 上述的疲勞損傷的產(chǎn)生。
[0012] 本發(fā)明的目的在于，解決上述現(xiàn)有技術的問題，提供一種表層的耐疲勞性（在 此，將抑制熱乳中在乳輥表層部產(chǎn)生的表面劣化、碎肩剝落等疲勞損傷的性能稱為"耐疲 勞性"）優(yōu)異的熱乳用的乳輥外層材料、和使用該乳輥外層材料形成外層而成的熱乳用離 心鑄造制復合車L車昆（compositerollforhotrollingproducedthroughcentrifugal casting)(在本說明書中，有時稱為熱乳用復合乳輯（compositerollforhot rolling)〇 )〇
[0013] 本申請發(fā)明人為了實現(xiàn)上述目的，對因熱乳（hotrolling)而產(chǎn)生了表面劣化或 碎肩剝落的乳輥表面進行詳細觀察和調查，得到了如下重要的見解：因在以圓當量直徑計 超過50ym的粗大的碳化物中產(chǎn)生（initiation)及傳播（propagation)的裂紋，而導致乳 輥表層產(chǎn)生破壞，從而引起表面劣化或碎肩剝落。因此，本申請發(fā)明人對于如何控制碳化物 形態(tài)（carbidemorphology)會提高耐疲勞性（fatigueresistance)，詳細調查了熱乳用復 合乳輯的外層表面的碳化物的損傷形態(tài)（damagemorphology)，通過這些措施等進行了深 入研究。結果發(fā)現(xiàn)了如下新的現(xiàn)象：若以圓當量直徑計為50ym以上的粗大碳化物的數(shù)量 減少并且微細的碳化物（以圓當量直徑計為3~30ym的各種尺寸的碳化物混合存在）大 量出現(xiàn)，則熱乳用復合乳輥的外層表面的損傷被顯著地抑制。
[0014] 本申請發(fā)明人為了在技術方面具體實現(xiàn)耐疲勞性的顯著提高，進一步進行了深入 研究，明確了粗大碳化物和微細碳化物的定量的最佳范圍。
[0015] 另外，對于化學組成也進行了研究，也明確了優(yōu)選的成分范圍，并且得到以下以往 沒有的見解：通過以使V量和（Cr+Mo)量滿足特定關系的方式調整各元素的含量，熱乳時的 乳輥的耐疲勞性會顯著提高。
[0016] 首先，說明作為本發(fā)明的基礎的實驗結果。
[0017] 為了制作圓當量直徑為50ym以上的粗大碳化物數(shù)量和圓當量直徑為3~30ym 的微細碳化物的數(shù)量發(fā)生變化的熱滾動接觸疲勞試驗片（hotrollingcontactfatigue testspecimens)的原料，通過高頻爐（high-frequencyfurnace)制備具有如下組成 的恪融金屬，并通過離心鑄造法鑄造與乳輯外層材料相當?shù)沫h(huán)狀乳輯材料（ringroll material)(外徑：巾250mm、寬度：75mm、壁厚：55mm)，上述恪融金屬的組成為：以質量％計， 含有C:1. 9 ~2. 9%、Si:0? 3 ~0? 9%、Mn:0? 4~L0%，并且使Cr在 3. 7 ~13. 6% 的范 圍、Mo在4. 1~7. 0%的范圍、V在4. 5~8. 1 %的范圍、Nb在0~3. 6%的范圍、Al在0~ 0. 046%的范圍、以及REM在0~0. 027%的范圍內變化，余量由Fe及不可避免的雜質構成。 在此，饒鑄溫度（castingtemperature)為 14f50 ~I53CTC，離心力（centrifugalforce) 以重力倍數(shù)計為180G。另外，在鑄造后，實施多次從1050°C開始的淬火處理、530~560°C 下的回火處理，使上述環(huán)狀乳輯材料的肖氏硬度（shorehardness)為HS80~87。
[0018] 從所得到的環(huán)狀乳輥材料采集熱滾動接觸疲勞試驗片（外徑巾60mm、壁厚IOmm)， 實施了熱滾動接觸疲勞試驗（日本特開2010