JP2001105011A - 圧延機用転がり軸受 - Google Patents

圧延機用転がり軸受

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 浸炭焼入れ鋼を用いた従来の圧延機用転がり
軸受の性能を維持しながら、より有効な防錆機能を有
し、従来のこの種の軸受に比してより長期にわたって使
用可能な圧延機用転がり軸受を提供する。 【解決手段】 内輪1a,1b、外輪2a,2b,2c
および転動体5のうち、少なくとも外輪2a,2b,2
cの材質をマルテンサイト系ステンレス鋼とし、かつ、
少なくともその軌道面を含む表面硬化層SHを形成し、
その硬化層SHの硬さをHRC57以上、それ以外の部
分の硬さをHRC28〜47とすることによって、浸炭
焼入れ鋼を用いた従来のこの種の転がり軸受と同等の靱
性を備え、しかも置き錆の発生に起因する剥離を大幅に
低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧延機用転がり軸受
に関し、特に、ロールネック用軸受として適した転がり
軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】圧延機ロールネック用転がり軸受は、一
般に、衝撃荷重に耐える必要があることから、その材質
としては浸炭焼入れ鋼等の肌焼き鋼が用いられている。
また、この種の転がり軸受は、使用中に冷却用圧延水が
軸受内部に侵入しやすく、しかもロールバレル研磨時に
おいてチョック(軸受箱)内で長時間にわたり待機して
いる必要がある等の使用環境の故に、軌道輪、特に外輪
の軌道面に置き錆が生じやすい。そして、この置き錆は
剥離に進展して、軸受が破損に至ることもある。この置
き錆の対策としては、従来、りん酸塩皮膜処理をはじめ
とする防錆用の表面処理などが採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、転がり軸受
の軌道面への置き錆の発生は、前記したように剥離の起
点となり、転がり軸受の寿命に繋がる重要な要因であ
り、従来のりん酸塩皮膜処理等の防錆用の表面処理より
も有効な防錆方法が強く求められている。
【0004】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、浸炭焼入れ鋼を用いた従来の圧延機用転がり軸
受の性能を維持しながらも、より有効な防錆機能を有
し、もって従来に比してより長期にわたって使用可能な
圧延機用転がり軸受の提供を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の圧延機用転がり軸受は、内輪、外輪および
転動体のうち、少なくとも外輪が、マルテンサイト系ス
テンレス鋼からなり、かつ、少なくともその軌道面を含
む表面硬化層を有しているとともに、その硬化層の硬さ
がHRC(ロックウェルCスケール硬さ、以下同)57
以上で、それ以外の部分の硬さがHRC28〜47であ
ることによって特徴づけられる(請求項1)。
【0006】ここで、本発明において用いるマルテンサ
イト系ステンレス鋼は、その成分にC(炭素)が0.4
0〜0.55wt%、Cr(クロム)が12.00〜1
5.00wt%、Siが0.1〜0.6wt%、Mnが
0.1〜0.6wt%の範囲で含まれているものとする
ことが望ましい(請求項2)。
【0007】また、本発明は、内輪、外輪および転動体
のうちの少なくとも外輪についてマルテンサイト系ステ
ンレス鋼として、その少なくとも軌道面を含む表面硬化
層を設けた構成とするのであるが、内輪および/または
転動体についても同等の構成を採用することを拒まな
い。
【0008】本発明は、ロールネック用等の圧延機用の
転がり軸受において置き錆の最も発生しやすい外輪を、
マルテンサイト系ステンレス鋼で形成し、しかもその軌
道面を含む表面硬化層のみをHRC57以上、その他の
部分をHRC28〜47の硬さとすることによって、優
れた防錆性と靱性を付与して所期の目的を達成しようと
するものである。
【0009】すなわち、圧延機用の転がり軸受、特にロ
ールネック用の転がり軸受において置き錆の発生しやす
い外輪に対して、りん酸塩処理等の表面防錆処理よりも
有効な防錆性を与えるにはステンレス鋼の使用により達
成されるのであるが、これを計器用等の転がり軸受に多
用されているような440C(BAS)等のマルテンサ
イト系ステンレス鋼としてその全体を焼入れした場合に
は、圧延機のロールネック用軸受としては頻繁に作用す
る衝撃荷重に耐えることはできない。そこで、外輪にマ
ルテンサイト系ステンレス鋼を用いるが、軌道面を含む
表面硬化層を設けてその硬さをHRC57以上に、その
他の部分についてはHRC28〜47の範囲とすること
によって、従来の浸炭焼入れ鋼を用いる場合と同等の表
面硬さ並びに靱性、更には表面に残留圧縮応力を付与し
て耐剥離性を付与することができる。従って、本内容の
転がり軸受では、耐剥離性と防錆性を同時に付与するこ
とができる。ここで、軌道面の表面硬さがHRC57未
満では充分な耐磨耗性が得られず、その他の部分の硬さ
については、HRC27未満であると強度不足となり、
HRC47を越える場合には有効な靱性を得ることがで
きない。
【0010】本発明において外輪を形成するマルテンサ
イト系ステンレス鋼としては、請求項2に係る発明のよ
うに、その成分中にCを0.40〜0.55wt%の範
囲で含有させて焼入れ性を増大させることで、高周波焼
入れ等の通常の肌焼き処理によって比較的容易に表面の
硬さをHRC57以上とすることができ、また、Crを
12.00〜15.00wt%の範囲で含有させること
によって、圧延機のロールネック用としての使用に際し
ても充分な防錆性を得ることができる。
【0011】ここで、成分中のCが0.40wt%未満
では高周波焼入れ等の通常の肌焼き処理によって、所要
の表面硬度を得ることができず、Cが0.55wt%を
越えると巨大炭化物が析出し、疲労寿命の低下を招きむ
しろ好ましくない。また、Crが12.00wt%未満
では所期の防錆性を得ることが困難となり、逆に15.
00wt%を越えると、巨大炭化物が析出し疲労寿命の
低下を招き好ましくない。
【0012】また、Siを0.1〜0.6wt%、Mn
を0.1〜0.6wt%の範囲で含有させることによっ
て、疲労寿命を向上できる。Siが0.1wt%未満で
は十分な疲労寿命を期待できず、Siを0.6wt%を
越えて添加しても効果は飽和する。Mnが0.1wt%
未満では焼入れ性が悪くなり、Mnを0.6wt%を越
えて添加しても効果は飽和する。なお、本発明における
マルテンサイト系ステンレス鋼はC、Cr、Si、Mn
を上述の範囲で含有し、残部はFeおよび不可避的不純
物であることが好ましい。不可避的不純物としては、
P、S、Al等が挙げられる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について述べる。図1は本発明の実施
の形態の軸平行断面図である。この例は4列円錐ころ軸
受に本発明を適用したものであり、その構造は、同軸に
配された2つの複列内輪1a,1bと、1つの複列外輪
2aおよびその両端に同軸に配された2つの単列外輪2
b,2c、複列内輪1a,1b間に介在する内輪間座
3、複列外輪2aと各単列外輪2b,2c間に介在する
2つの外輪間座4a,4b、これらの各内・外輪間に形
成される4列の円錐軌道のそれぞれに転動自在に設けら
れた複数の円錐ころ5、およびその各円錐ころ5を各円
錐軌道内で周方向に一定の間隔を開けて保持する4つの
保持器6a,6b,6c,6dを主体とし、軸受両端部
にはそれぞれオイルシール7a,7bとシールカバー8
a,8bが装着された構造となっている。なお、9はO
−リングである。また、各複列内輪1a,1bの内径面
にはスパイラル溝10が刻設されている。
【0014】以上の軸受構成において、各複列内輪1
a,1bおよび各円錐ころ5は従来のこの種の転がり軸
受と同様に浸炭焼入れ鋼によって形成し、その表面には
りん酸塩皮膜処理を施した。また、各保持器6a,6
b,6c,6dは鋼板製であり、これらの表面にもりん
酸塩皮膜処理を施した。りん酸塩皮膜処理のなじみ性に
より、軸受の摺動・転動ブイの初期潤滑が向上するほ
か、形成される微小ピットの保油性により継続した潤滑
性が期待できる。
【0015】一方、複列外輪2aと各単列外輪2b,2
cは、その材質をマルテンサイト系ステンレス鋼とし、
そのFe以外の組成は〔表1〕に示す通りとした。そし
て、これらの各外輪2a,2b,2cには、図2(A)
に複列外輪2a、同図(B)に単列外輪2b(単列外輪
2cについても同等である)について説明するように、
その各軌道面にのみ、高周波焼入れによって表面硬化層
SHを形成した。この表面硬化層SHの硬さはHRC5
7以上であり、また、その表面硬化層以外の部分の硬さ
はHRC27〜48であった。
【0016】
【表1】
【0017】以上の本発明の実施の形態によると、最も
置き錆の発生しやすい各外輪2a,2b,2cがステン
レス鋼であるため、置き錆が生じにくく、圧延機のロー
ルネックを支持する軸受として長期にわたって使用する
ことができる。また、各外輪2a,2b,2cは軌道面
の硬さは表面硬化層によって得て、他の部位は硬化させ
ていないために靱性が高く、繰り返して衝撃荷重が作用
しても割れる等の不具合も生じない。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧延機
に用いる転がり軸受の内輪、外輪および転動体のうち少
なくとも外輪について、その材質をマルテンサイト系ス
テンレス鋼とするとともに、その軌道面を含む表面硬化
層を設けてその硬さをHRC57以上とし、他の部位に
ついてはHRC28〜47の範囲としているから、内
輪、外輪および転動体をそれぞれ浸炭焼入れ鋼によって
形成し、かつ、これらの表面にりん酸塩皮膜処理等を施
した従来のこの種の転がり軸受に比して、靱性をはじめ
とする他の軸受性能については同等でありながら、ロー
ルネックを支持する軸受等、軸受内部への圧延水の侵入
やチョック内で長時間にわたり待機させる必要があると
いった環境下で使用しても、置き錆の発生に起因する剥
離の発生を大幅に低減させることができ、軸受寿命を延
長させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の軸平行断面図である。
【図2】図1の実施の形態における各外輪の表面硬化層
SHの形成位置の説明図で、(A)は複列外輪2a、
(B)は各単列外輪2b(2c)の表面硬化層SHの形
成位置を表す図である。
【符号の説明】
1a,1b 複列内輪 2a 複列外輪 2b,2c 単列外輪 5 円錐ころ 6a,6b,6c,6d 保持器 SH 表面硬化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/62 F16C 33/62 (72)発明者 竹澤 幸平 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 Fターム(参考) 3J101 AA01 AA44 AA54 AA62 BA10 BA70 DA03 EA06 FA31 GA36

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延機のロールを支持する転がり軸受で
    あって、内輪、外輪および転動体のうち、少なくとも外
    輪が、マルテンサイト系ステンレス鋼からなり、かつ、
    少なくともその軌道面を含む表面硬化層を有していると
    ともに、その硬化層の硬さがHRC57以上で、それ以
    外の部分の硬さがHRC28〜47であることを特徴と
    する圧延機用転がり軸受。
  2. 【請求項2】 上記マルテンサイト系ステンレス鋼は、
    その成分にCが0.40〜0.55wt%、Crが1
    2.00〜15.00wt%、Siが0.1〜0.6w
    t%、Mnが0.1〜0.6wt%の範囲で含まれてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の圧延機用転がり軸
    受。
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