[发明专利]复合辊及轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在钢铁等金属制品的制造工序中的轧制加工工序中所使用的复合辊及轧制方法。特别是涉及在热轧中所使用的轧制用复合辊及轧制方法。

本申请基于2012年7月9日在日本申请的日本特愿2012-153880号主张优先权，在此引用其内容。

背景技术

对于在轧制加工工序中所使用的轧辊，使用在金属基体中碳化物等陶瓷成分分散而成的硬度高的材料。这样的轧辊通常用铸造法制造。通过实现成分调整或热处理条件等的最优化，使具有用于作为轧辊使用所需要的强度和硬度的材料的制造得到实现。

另一方面，作为用铸造法以外的方法制造的轧辊，也已知有由通过组合成为金属基体的粉末颗粒和陶瓷纤维、利用烧结法制造所强化而成的纤维强化复合金属(Fiber Reinforced Metals：FRM)材料构成的轧辊(专利文献1、2及4)。另外，也已知用这样的制造方法所获得的轧辊比用铸造法所获得的轧辊具有更优良的耐磨性、防烧伤性、防表面粗糙性。另外，也已知有通过向成为金属基体的粉末颗粒中添加陶瓷粉末颗粒来强化而成的轧辊(专利文献3)。但是，在这些文献中所记载的技术中含有以下列举的课题。

专利文献1涉及在钢制的轴的周边设有由耐磨性材料构成的外层的轧制用复合辊。由该耐磨性材料构成的外层是通过向铁基合金粉末中添加陶瓷纤维的小片并进行烧结而制造的。但是，本发明人们发现：由于将大量陶瓷纤维添加到辊外层，有辊的表面粗糙度增大以及辊外层的强度降低而在辊外层发生裂纹的情况。本发明人们发现：向铁基合金粉末中添加45体积％的陶瓷纤维的小片制造了辊外层时，在辊外层产生了裂纹等材料缺陷。这样的见解在专利文献1中没有公开。

专利文献2涉及通过添加陶瓷纤维所强化而成的金属。添加有该陶瓷纤维的金属是通过对将金属粉末和陶瓷纤维混合而成的混合物进行烧结而制造的。在专利文献2中记载：在进行该烧结工序时，需要将烧结用的炉的内部的压力设为比较低的压力即0.1～7.0MPa。但是，在这样的压力下所烧结的陶瓷纤维添加金属并不适合作为在使用中承受大的负荷的轧辊的外层材料来使用。其原因在于，在烧结时没有被充分地加压的烧结材料含有很多空隙，该空隙在烧结体受到大的负荷时成为裂纹产生的起点。为了用作轧辊的外层材料，需要通过在高压下进行的热等静压成型(Hot Isostatic Pressing：HIP)来实施烧结工序。

专利文献3涉及对将铁基合金的粉末与SiC颗粒或B₄C颗粒混合而成的粉末进行烧结而制造的轧辊的外层材料。但是，SiC及B₄C不优选作为用于与铁基合金的粉末混合使用的陶瓷粉末的成分。其原因在于，SiC及B₄C在烧结时会与铁发生反应而形成合金。合金的形成阻碍由添加陶瓷引起的烧结金属的强度提高。本发明人们确认了：在将SiC及B₄C的粉末与铁基合金粉末混合的情况下，从混合粉末所获得的烧结体不具有足以作为轧辊的外层材料的强度。

专利文献4涉及具有外层材料的复合构件结构的轧辊，该外层材料是对在直径为10μm以下的碳化物结晶了的铁基合金粉末中混合氧化物陶瓷纤维的小片而成的混合物进行烧结而形成的，该轧辊将利用烧结法使理论密度提高到99％以上的材料作为外层材料来使用。但是，即使理论密度为99％以上，也不能使因陶瓷纤维的凝聚而生成的微小的缺陷从外层材料完全消失，在将具有该外层材料的轧辊在轧制中使用的情况下，不可避免会产生以微小的缺陷为起点的微小裂纹。下述情况成为课题：由于该微小裂纹的进展而产生材料从轧辊的表面的脱落并产生轧辊的表面粗糙。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-28508号公报

专利文献2：日本特开2003-119554号公报

专利文献3：日本特开平11-061349号公报

专利文献4：日本特开2001-59147号公报

发明内容

发明要解决的问题