JP2002192327A - 円筒体及び円筒体の製造方法 - Google Patents

円筒体及び円筒体の製造方法

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JP2002192327A
JP2002192327A JP2000401016A JP2000401016A JP2002192327A JP 2002192327 A JP2002192327 A JP 2002192327A JP 2000401016 A JP2000401016 A JP 2000401016A JP 2000401016 A JP2000401016 A JP 2000401016A JP 2002192327 A JP2002192327 A JP 2002192327A
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hardening
hardening component
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Hisahiko Fukase
久彦 深瀬
Shiro Osada
史郎 長田
Kazuaki Mino
和明 美野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 据え込み歪を小さくして鋳造ロールのような
円筒体に割れが生じないようにすると共に、割れの削り
取りや孔明け加工により材料にロスが生じないように
し、しかも必要な表面のみが十分に硬化した安価な円筒
体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 円筒体は銅合金製の外層9と内層10と
を備え、外層表面及びその近傍には硬化成分11が析出
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒体及び円筒体の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールの如
き円筒体を製造する場合、従来は例えば以下の順序で行
なっている。
【0003】すなわち、Cr、Zr、Be、Ag等の析
出硬化のための硬化成分を含む銅合金を鋳型に鋳込んで
中実の円筒状或は角型のインゴットを鋳造し、該インゴ
ットを溶体化処理後、約900℃の温度で据え込み鍛造
を行ない、次いで、パンチによる内抜き又は工作機械に
よる切削加工によって孔明け加工を行ない、続いて、熱
間鍛造、温・冷間鍛造を順次行ない、更に時効処理によ
る析出硬化を行なう工程を経ることにより鋳造ロールの
如き円筒体を製造している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記円
筒体の製造方法には以下の如き問題点がある。 i)据え込み鍛造時に通常インゴットの長さを約2/3
程度まで据え込むが、硬化成分を多く含有させて円筒体
の硬化度を高くするほどインゴットの凝固偏析が多くな
るため、据え込み歪が大きくなり、製造された円筒体に
割れが発生し易い。又、割れが生じた場合には、割れを
削り落とす必要があるため銅合金材料のロスが発生す
る。
【0005】ii)インゴットの中央部に孔明け加工を
行なうため、孔明け加工された銅合金材料はロスとな
る。
【0006】iii)鋳造ロールとしては表面のみ硬化
すれば良いが、ロール全体に銅の20倍から100倍と
いう高価な硬化成分が含まれているため、価格が高騰す
る。
【0007】iv)従来は疲労強度上高い硬度が要求さ
れなかったが、双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールでは
疲労強度上十分に高い硬度が要求されており、従来の製
造技術では対応しきれない。
【0008】本発明は、斯かる実情に鑑み、据え込み歪
を小さくして鋳造ロールのような円筒体に割れが生じな
いようにすると共に、割れの削り取りや孔明け加工によ
り材料にロスが生じないようにし、しかも必要な表面の
みが十分に硬化した安価な円筒体及び円筒体の製造方法
を提供することを目的としてなしたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の円筒
体は、析出硬化型合金製の外層と該外層の内側に一体的
に形成された合金製の内層とを備え、前記外層には少な
くとも表面側に硬化成分が析出しているものである。
【0010】本発明の請求項2の円筒体は外層の硬化成
分が析出している範囲を外層表面から所定深さまでとす
るものである。
【0011】本発明の請求項3の円筒体は、外層の析出
硬化型合金として銅合金を用い、該銅合金内に硬化成分
として、Cr、Ze、Ag、Beのうち、少なくとも何
れかを含むものである。
【0012】本発明の請求項4の円筒体の製造方法は、
析出硬化する成分を含む析出硬化型合金を遠心鋳造して
外層を形成する工程と、析出硬化する成分を含まない合
金或は外層よりも少量しか析出硬化成分を含まない析出
硬化型合金を前記外層内に遠心鋳造して内層を前記外層
と一体的に形成する工程と、形成された円筒体を熱間鍛
造して円筒体の断面積を減少させ、内部の不具合部を潰
す工程と、溶体化処理により円筒体内部の偏析層を拡散
させる工程と、温間或は熱間鍛造により円筒体表面から
内部所定深さ位置までを硬化させる工程と、時効処理に
より円筒体における外層の表面から内部所定深さ位置ま
でに硬化成分を析出させる工程とを経るものである。
【0013】本発明の請求項5の円筒体の製造方法は、
温間或は熱間鍛造により円筒体表面から内部所定深さ位
置までを硬化させる工程と、時効処理により円筒体にお
ける外層の表面から内部深さ位置までに硬化成分を析出
させる工程とを複数回繰り返すものである。
【0014】本発明では、以下のような作用効果を奏す
ることができる。 I)硬化成分は円筒体外層にしか含まれていないため熱
間鍛造時円筒体の凝固偏析が多くなくなり、据え込み歪
が小さくなるため、製造された円筒体に割れが発生し難
い。このため、割れを削る作業が不要となり、作業効率
が向上すると共に材料のロスが減少する。
【0015】II)パンチ加工や機械加工による孔明け
加工が不要となるため、この点からも材料のロスを防止
することができる。
【0016】III)外層表面及びその近傍のみを硬化
することができるため、高価な硬化成分の使用量が減少
し、価格が安価となって経済的に有利である。
【0017】IV)高い硬度が得られて疲労強度が十分
に向上するため、双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールに
適している。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図1〜図3は本発明を実施する形態
の一例である。図1、2は本発明の円筒体を製造するた
めの遠心鋳造装置を示し、図中1は遠心鋳造装置の二分
割式の円筒状型枠、2,3は円筒状型枠1を支持するた
めの回転自在な支持ローラ、4は支持ローラ3を駆動す
るための減速電動機の如き駆動装置、5は円筒状型枠1
に対し軸方向から近接、離反し得るよう走行可能に設置
した台車、6は台車5に搭載したタンディッシュ、7は
タンディッシュ6の下端に接続されて円筒状型枠1内に
銅合金の溶湯8を供給するようにしたノズルである。
【0019】双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールの如き
円筒体を製造する場合には、駆動装置4により高速回転
する円筒状型枠1内にノズル7を挿入すると共に台車5
を円筒状型枠1から離反する方向へ走行させつつ、タン
ディッシュ6に収納されている約1100℃の溶融した
銅合金の溶湯8をノズル7を介し、円筒状型枠1内に注
湯する。このため、溶湯は遠心力により円筒状型枠1の
内周に沿い広がり、回転時間の経過と共に凝固して円筒
体の外層が形成され、遠心鋳造が行なわれる。
【0020】外層の銅合金としては、例えばCr約1.
0%、Zr約0.2%、Ag約4%とし残部をCuとし
たものとする。
【0021】外層が遠心鋳造されて温度が約900℃の
半凝固状態に下降したら外層を遠心鋳造したと同様にし
て、円筒状の外層の内側に約1100℃の銅合金の溶湯
を注湯する。このため、溶湯は遠心力により外層の内周
に広がり、回転時間の経過と共に凝固して円筒体の外層
が形成され、遠心鋳造が行なわれる。このように、内層
が半凝固状態になったら外層を形成する溶湯を注湯する
のは、凝固した後の内層を強固に外層に溶着させるため
である。
【0022】内層の銅合金としては、例えばCr約1.
0%、Zr約0.2%とし残部をCuとしたものとす
る。而して、内層と外層とにより径方向の位置で成分が
異なる円筒体が形成される。又、円筒体の外径は約50
0mm、長さは500〜1000mm、外層の厚さは約
55mm程度、内層の厚さは約20mm程度である。
【0023】遠心鋳造により鋳造された円筒体は、内層
の孔に心金を嵌合したうえ熱間鍛造(据え込み鍛造)を
行なう。この熱間鍛造は、鍛造比約30%として円筒体
の断面面積の減少を図り、且つ円筒体内部のポロシティ
を圧着するためのものである。
【0024】熱間鍛造が終了したら、円筒体の溶体化処
理を行なう。すなわち、円筒体を炉で約1100℃の温
度に約1時間加熱し、その後急冷する。そうすると、円
筒体金属組織の偏析層が拡散し均一化する。
【0025】又、溶体化処理が終了したら、円筒体を4
50℃以下の温度で冷間、又は温間鍛造を行ない、外層
表面から内部所定位置の深さまで硬化させる。このと
き、硬化成分であるCr、Zr、Agが有効に作用す
る。
【0026】溶体化処理が終了したら、続いて、時効処
理により、円筒体に溶け込んでいる硬化成分であるC
r、Zr、Agを析出硬化させ、外層表面及びその近傍
の硬度の高い円筒体が得られる。温間又は冷間鍛造及び
時効処理は複数回繰り返すとより一層硬化度の高い円筒
体を得ることができる。
【0027】以上で円筒体の製造が完了する。円筒体の
断面形状は図3に示す如くになる。図3中、9は円筒体
の外層、10は内層、11は外層9の表面及びその近傍
に析出した硬化成分である。
【0028】本発明の図示例によれば、下記の如き効果
を生ずる。 I)硬化成分は円筒体外層にしか含まれていないため熱
間鍛造時円筒体の凝固偏析が多くなくなり、据え込み歪
が小さくなるため、製造された円筒体に割れが発生し難
い。このため、割れを削る作業が不要となり、作業効率
が向上すると共に材料のロスが減少する。
【0029】II)パンチ加工や機械加工による孔明け
加工が不要となるため、この点からも材料のロスを防止
することができる。
【0030】III)外層表面及びその近傍のみを硬化
することができるため、高価な硬化成分の使用量が減少
し、価格が安価となって経済的に有利である。
【0031】IV)高い硬度が得られて疲労強度が十分
に向上するため、双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールに
適している。
【0032】なお、本発明の円筒体及び円筒体の製造方
法においては、円筒体として連続鋳造機の鋳造ロールを
製造する場合について説明したが、鋳造ロールに限らず
種々の円筒体の製造に適用することができること、銅合
金に析出硬化させる硬化成分としてはBeを使用するこ
ともできること、析出硬化型の合金なら銅に限るもので
ないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0033】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項1
〜5記載の円筒体及び円筒体の製造方法によれば、下記
の如き種々の優れた効果を奏し得る。 I)硬化成分は円筒体外層にしか含まれていないため熱
間鍛造時円筒体の凝固偏析が多くなくなり、据え込み歪
が小さくなるため、製造された円筒体に割れが発生し難
い。このため、割れを削る作業が不要となり、作業効率
が向上すると共に材料のロスが減少する。 II)パンチ加工や機械加工による孔明け加工が不要と
なるため、この点からも材料のロスを防止することがで
きる。 III)外層表面及びその近傍のみを硬化することがで
きるため、高価な硬化成分の使用量が減少し、価格が安
価となって経済的に有利である。 IV)高い硬度が得られて疲労強度が十分に向上するた
め、双ロール式連続鋳造機の鋳造ロールに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒体及び円筒体の製造方法に適用す
る遠心鋳造装置の断面図である。
【図2】図1のII−II方向矢視図である。
【図3】本発明の円筒体の実施の形態の一例の断面図で
ある。
【符号の説明】
9 外層 10 内層 11 硬化成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美野 和明 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Fターム(参考) 4E004 DB03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 析出硬化型合金製の外層と該外層の内側
    に一体的に形成された合金製の内層とを備え、前記外層
    には少なくとも表面側に硬化成分が析出していることを
    特徴とする円筒体。
  2. 【請求項2】 外層の硬化成分が析出している範囲を外
    層表面から所定深さまでとする請求項1記載の円筒体。
  3. 【請求項3】 外層の析出硬化型合金として銅合金を用
    い、該銅合金内に硬化成分として、Cr、Ze、Ag、
    Beのうち、少なくとも何れかを含む請求項1又は2記
    載の円筒体。
  4. 【請求項4】 析出硬化する成分を含む析出硬化型合金
    を遠心鋳造して外層を形成する工程と、 析出硬化する成分を含まない合金或は外層よりも少量し
    か析出硬化成分を含まない析出硬化型合金を前記外層内
    に遠心鋳造して内層を前記外層と一体的に形成する工程
    と、 形成された円筒体を熱間鍛造して円筒体の断面積を減少
    させ、内部の不具合部を潰す工程と、 溶体化処理により円筒体内部の偏析層を拡散させる工程
    と、 温間或は熱間鍛造により円筒体表面から内部所定深さ位
    置までを硬化させる工程と、 時効処理により円筒体における外層の表面から内部所定
    深さ位置までに硬化成分を析出させる工程とを経ること
    を特徴とする円筒体の製造方法。
  5. 【請求項5】 温間或は熱間鍛造により円筒体表面から
    内部所定深さ位置までを硬化させる工程と、時効処理に
    より円筒体における外層の表面から内部深さ位置までに
    硬化成分を析出させる工程とを複数回繰り返す請求項4
    記載の円筒体の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1457281A1 (de) * 2003-03-14 2004-09-15 KM Europa Metal AG Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Giessrolle und Giessrolle
CN107052307A (zh) * 2017-05-12 2017-08-18 洛阳理工学院 一种逐步铸造高速钢‑铜齿形啮合复合轧辊的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1457281A1 (de) * 2003-03-14 2004-09-15 KM Europa Metal AG Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Giessrolle und Giessrolle
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