ローラープレスは、セメントクリンカーの予備粉砕に特に適した、高効率で省エネな粉砕設備として広く使用されています。また、石灰石、高炉スラグ、石灰砂岩、原炭、石膏、石英砂、鉄鉱石などの粉砕にも有効です。ローラープレスの主な特徴は、50～300MPaの高圧下で材料を押し出し、粉砕目的を達成することです。ローラープレスロールの表面は、非常に過酷な作業条件下で高応力の摩耗にさらされ、一定期間の使用で摩耗は避けられません。さらに、鉄塊などの異物や不適切な操作によりロールギャップが過度に狭くなると、ローラープレスロールスリーブに剥離や低サイクル疲労剥離が発生する可能性があります。

ロール本体の材質は鍛造鋼34CrNiMoAまたは42CrMo鋼であり、非常に高価です。多くの場合、交換は不可能で、現場での修理が唯一の選択肢となります。そのため、ローラープレスの製造段階では、押出ロールの表面に効果的な保護を施す必要があります。現在、押出ロールの表面に耐摩耗性材料を表面処理することが、最も効果的で簡便な方法であると認識されています。

高硬度ロール表面耐摩耗層とロール本体材料との間には、強度に大きな差があります。耐摩耗層をロール本体に直接表面処理すると、広範囲の剥離が発生しやすくなります。そのため、表面処理の信頼性を確保するためには、ロール表面耐摩耗性表面処理層とロール本体材料の強度レベルが異なる表面処理材を設計する必要があります。ロール表面パターン層の耐摩耗性を確保するだけでなく、遷移層の耐疲労剥離性も保証する必要があります。そのため、ローラープレスの遷移層表面処理材は、優れた可塑性と靭性を備えていなければなりません。

ロールスリーブの材質は、一般的に中炭素合金鋼であり、例えば42CrMo鋼は鍛造後に焼入れ焼戻し処理されます。42CrMo鋼は、強度、焼入れ性、靭性、焼入れ時の変形量、高温でのクリープ強度、破断強度に優れています。35CrMo鋼よりも高強度で、焼入れ焼戻し断面が大きい鍛造品の製造に使用されます。42CrMoの総合炭素当量は0.78％です。炭素当量が高いため、硬化傾向が強く、比較的溶接が難しい材料です。MnやMoなどの元素は、白斑感受性を高め、遅れ割れを起こしやすい性質があります。PやSの含有量も高いと、高温割れが発生しやすくなります。高温割れを防ぐには、C、P、S含有量が低く、Mn含有量が高く脱硫効果の高い溶接ワイヤを選択する必要があります。焼入れ・焼戻し後の微細構造は、マルテンサイト配向を維持した焼戻しソルバイトです。

山東鑫源博通のTシリーズ溶接ワイヤは、鉄-Cr-C系高クロム鋳鉄フラックス入り溶接ワイヤで、自己遮蔽性、スラグ発生量最小、またはスラグフリーを特徴とし、スラグ形成剤を一切添加していません。中国におけるオープンアーク肉盛溶接のパイオニアとして、これらの溶接ワイヤは高い市場シェアを誇り、業界で広く認められています。合金耐摩耗性にも優れ、350℃を超える高温下でも良好な硬度と耐摩耗性を維持します。肉盛後の耐摩耗加工層の硬度はHRC 60以上と高く、マイクロクラックも多数存在します。

耐摩耗性フラックス入り溶接ワイヤを母材に直接溶接する場合、耐摩耗層の溶着金属と母材の溶融温度差が大きいため、溶融が非同期となります。低融点金属は早期に溶融し、高融点金属との接合が不十分になったり、たるんだりする原因となります。また、高融点金属が先に凝固収縮するため、まだ凝固が不十分で弱い状態にある低融点金属に応力がかかり、割れが発生する可能性が高くなります。

さらに、2つの微細組織の線膨張係数は大きく異なります。冷却収縮の不均一性により、大きな内部肉盛応力が生じ、深刻な場合には肉盛割れにつながる可能性があります。高温運転時には熱応力が発生しますが、この熱応力は除去できません（溶接後の熱処理で溶接残留応力を除去することは可能ですが、使用中は熱応力が発生します）。

上記の作業条件から判断すると、この条件はもはや異種鋼の溶接、例えばF（フェライト）、M（マルテンサイト）、A（オーステナイト）異種鋼の溶接には該当しません。この作業条件は、中炭素合金鋼と耐摩耗性高クロム白鋳鉄の溶接に該当します。特別に開発された遷移層材料は、高い靭性と亀裂停止性能を備え、表面金属は優れた耐亀裂性と衝撃靭性を備えていなければなりません。これにより、ロール表面の溶接亀裂や疲労亀裂がロール本体に向かって伸展・進展するのを効果的に防止し、ロール本体を損傷から効果的に保護します。

中炭素合金鋼と耐摩耗性表面処理層との間に絶縁肉盛法を用いる。遷移層のフィラー金属としては、線膨張係数の差による熱応力を低減するため、両金属の中間の線膨張係数を持つ金属を選択する。上記の問題を解決するには、コストの問題も考慮する必要がある。化学工業やボイラー圧力容器業界とは異なり、絶縁層の厚さは大きい。従来のオーステナイト系ステンレス鋼（18-8）溶接材料を絶縁層の肉盛に使用すると、コストが非常に高くなる。さらに、耐摩耗性表面処理層との融合領域の靭性および可塑性を考慮する必要がある。この層では炭素の移動が発生し、浸炭および脱炭遷移領域が生じる。これらの領域での硬度の急激な変化は悪影響を引き起こし、これらの領域で疲労破壊が発生しやすくなる。

しかし、ニッケル資源の希少性と近年の価格高騰により、コスト削減のためにニッケルを他の元素に置き換える必要が生じています。マンガンのオーステナイトに対する影響はニッケルと同様であるため、マンガンをニッケルの代わりに使用することで、低コストのオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料を製造することができます。

炭素は強力なオーステナイト形成元素であり、そのオーステナイト形成能はニッケルの30倍です。しかし、耐食ステンレス鋼には添加できません。なぜなら、炭素は鋭敏化腐食を引き起こし、溶接後に粒界腐食の問題を引き起こすからです。この作業条件では、耐摩耗性フラックス入り溶接ワイヤの肉盛後の炭素含有量は4%を超えています。炭素含有量が高すぎると、溶接部の硬度と脆性が高まり、靭性の向上に悪影響を及ぼします。

18-8などのクロムニッケルステンレス鋼の粒界腐食を克服するために、鋼中の炭素含有量は通常0.03%未満に低減されるか、クロムよりも炭素との親和性が高い元素（チタンやニオブなど）が添加されてクロム炭化物の形成が抑制されます。高硬度と耐摩耗性が主な要件となるこの使用条件では、鋼中の炭素含有量を増加させることで、硬度と耐摩耗性の要件を満たします。

マンガンとニッケルはどちらもオーステナイト形成元素であり、鉄と無限に混和する固溶体（オーステナイト）を形成できます。しかし、マンガンの役割はオーステナイトを形成することではなく、鋼の臨界焼入れ速度を低下させ、冷却中のオーステナイトの安定性を高め、オーステナイトの分解を抑制し、高温で形成されたオーステナイトを室温で保持できるようにすることです。マンガンは鋼の耐食性を向上させる効果がほとんどありません。したがって、耐食性が要求されないこの作業条件では、Niの代わりにMnを使用して単相オーステナイト組織を得ることは完全に実現可能です。同時に、MnはNiよりも固溶強化効果が大きく、鋼の性能を向上させることができます。さらに、形成されたMnSはFeSを置き換えることができ、高温割れを防ぐことができるため、溶接に有利です。マンガンは、いくつかの有害元素の悪影響を相殺することができ、凝固割れに対する感受性を低下させる元素でもあります。

窒素も強力なオーステナイト形成元素であり、そのオーステナイト形成能はニッケルの30倍です。しかし、窒素は気体であるため、気孔の問題を避けるために、添加できる窒素の量は限られています。ニッケル当量式からわかるように、マンガンを添加してもオーステナイト形成にはあまり効果がありません。しかし、マンガンを添加すると、ステンレス鋼により多くの窒素が溶解する可能性があります。窒素は非常に強力なオーステナイト形成元素です。窒素含有量が0.25％の場合、オーステナイト形成能はニッケル7.5％に相当します。ただし、マンガン含有量が多すぎると、凝固および高温使用中に粗大結晶が発生しやすくなり、材料の脆さが増します。したがって、マンガンと窒素を過剰に添加することはできません。

ニッケル含有量がゼロまたは低い場合、100%オーステナイト組織を形成するために、シェフラー線図を参考にしてクロムの添加量を減らすことができます。これにより耐食性は低下しますが、衝撃と摩耗のみで、腐食が全くないか、わずかに腐食する程度の使用条件下では可能です。クロム含有量を減らし、炭素含有量を高くした場合、クロム炭化物の形成を抑制するために、ニオブやチタンなどの強力な炭化物形成元素を一定量添加することができます。

200系ステンレス鋼では、ニッケルを置換するのに十分な量のマンガンと窒素が使用され、100%オーステナイト組織が形成されます。ニッケル含有量が低いほど、必要なマンガンと窒素の量は多くなります。例えば、201系ステンレス鋼にはニッケルが4.5%、窒素が0.25%しか含まれていません。ニッケル当量式によると、この窒素含有量はニッケル7.5%に相当するオーステナイト形成能を持つため、100%オーステナイト組織を形成することも可能となります。これが200系ステンレス鋼の形成原理です。

上記の考えに基づき、当社は配合実験を経てT96特殊絶縁肉盛用フラックス入り溶接ワイヤの開発に成功しました。肉盛後の硬度は180～220HBで、耐腐食性、耐衝撃性、耐高圧応力性を備えた溶接金属合金です。

ロールスリーブ遷移層の性能要件を満たしながら、18-8クロムニッケルオーステナイト系ステンレス鋼と比較して45%のコスト削減を実現しています。貴重なニッケル資源を節約するだけでなく、コストも削減します。T96フラックス入り溶接ワイヤは、ローラープレスロールスリーブの新規製造・修理に適しているだけでなく、鋳鋼製垂直圧延ロールスリーブの新規製造・修理にも適しています。また、高衝撃荷重や回転荷重を受けるワークの肉盛溶接にも使用できます。マンガン鋼耐摩耗部品の肉盛溶接および補修溶接における遷移層溶接に適しています。