JP2021055134A - Member, titanium tube forming roll, titanium tube forming apparatus and method for manufacturing titanium tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部材、チタン管成形ロール、チタン管成形装置およびチタン管の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a member, a titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus, and a method for manufacturing a titanium tube.
通常、鋼管その他の金属管を製造する場合、高精度の外径および真円度の確保、ならびに管の曲がり矯正を目的として、溶接後に成形ロールによる成形工程を行う。 Usually, when manufacturing steel pipes and other metal pipes, a molding process using a molding roll is performed after welding for the purpose of ensuring high-precision outer diameter and roundness and straightening the bending of the pipe.
成形ロールの摩耗が激しいと、精度の良い成形ができなくなり、成形する鋼管において高精度な真円度を確保できなくなる。そのため、成形ロールには、ロール表面の状態を長期間にわたって維持できる優れた耐摩耗性が要求される。 If the forming roll is heavily worn, accurate forming cannot be performed, and high-precision roundness cannot be ensured in the steel pipe to be formed. Therefore, the molded roll is required to have excellent wear resistance that can maintain the state of the roll surface for a long period of time.
さらに近年では、鋼管の生産性の向上を図るべく、成形工程における通搬速度を増加させた過酷な条件で成形することが多い。このような条件で操業すると、鋼管表面と成形ロール表面との聞の周速差によって、その部分において凝着(焼付き)が生じやすくなり、焼付き痕が発生するおそれがある。このように、成形ロールと鋼管との間で凝着が発生すると、鋼管表面に疵が残ってしまうため、摩耗や凝着が起きる前に成形ロールの交換を行わなければならない。 Further, in recent years, in order to improve the productivity of steel pipes, it is often molded under harsh conditions in which the carrying speed in the molding process is increased. When operating under such conditions, due to the difference in peripheral speed between the surface of the steel pipe and the surface of the forming roll, adhesion (seizure) is likely to occur in that portion, and seizure marks may occur. When adhesion occurs between the forming roll and the steel pipe in this way, defects remain on the surface of the steel pipe, so that the forming roll must be replaced before wear or adhesion occurs.
よって、鋼管を成形するロールには、耐摩耗性と、焼き付き疵を低減させうる耐凝着性を両立させ、ロールの交換頻度を低減できる長寿命なロールが要求される。 Therefore, a roll for forming a steel pipe is required to have both wear resistance and adhesion resistance that can reduce seizure defects, and a long-life roll that can reduce the frequency of roll replacement.
このような成形ロールに対する耐摩耗性及び耐凝着性の要求に対して、従来、様々な技術が検討されてきている。 Conventionally, various techniques have been studied to meet the demands for wear resistance and adhesion resistance for such molding rolls.
例えば、ロール表面にセラミックス皮膜を成膜し硬度を確保する方法(特許文献1)、ロール表面に、浸硫窒化層、窒化層及びTiCから選ばれる1種の表面硬化層を形成させ硬度を向上させる方法(特許文献2)、表面に硬質皮膜を備えたロールにおいて、ロール表層に分散する炭化物を微細化してロールと硬質皮膜との密着性を確保し、硬質皮膜の剥離を防止することで耐摩耗性と耐凝着性を確保する方法(特許文献3)、等が検討されている。 For example, a method of forming a ceramic film on the roll surface to secure hardness (Patent Document 1), and improving the hardness by forming one kind of surface hardened layer selected from a sulfurized nitride layer, a nitrided layer and TiC on the roll surface. (Patent Document 2), in a roll provided with a hard film on the surface, the carbides dispersed on the surface layer of the roll are miniaturized to ensure the adhesion between the roll and the hard film, and the hard film is prevented from peeling to withstand the resistance. A method for ensuring wear resistance and adhesion resistance (Patent Document 3) and the like are being studied.
また一般に、成形ロールの材質としてダイス鋼などの工具鋼が使用される場合が多いが、耐摩耗性や耐凝着性を向上させるために、工具鋼の代わりに超硬合金を使用する対策も取られている。 In general, tool steel such as die steel is often used as the material for forming rolls, but in order to improve wear resistance and adhesion resistance, measures to use cemented carbide instead of tool steel are also available. Has been taken.
ここで、チタンは他の金属材料と比較して、各種環境中における耐食性が著しく優れていることから、各種化学用の反応塔や容器、配管などの構成材料として発展してきた。近年では、火力・原子力発電所等の蒸気タービン復水器や蒸発法海水淡水化装置の伝熱管としてもチタン管が多く使用されている。 Here, titanium has been developed as a constituent material for various chemical reaction towers, containers, pipes, etc. because it has remarkably excellent corrosion resistance in various environments as compared with other metal materials. In recent years, titanium pipes are often used as heat transfer tubes for steam turbine condensers of thermal power plants and nuclear power plants and desalination equipment for evaporation method seawater.
上述のように、鋼管を成形する際の成形ロールの耐摩耗性及び耐凝着性については、様々な検討がされている。しかし、チタン管を成形する成形ロール特性についてはほとんど言及されてきていない。さらに、チタン管成形時の成形ロールに対し、上記のような従来技術を採用しても、耐摩耗性及び耐凝着性が不十分である場合があった。
また近年では、ロールの表面性状を良好に維持できることから、チタン管成形ロールの材質として銅合金を用いることが多いが、銅合金では硬度が不十分なことから、十分な耐摩耗性を確保できない場合があった。
As described above, various studies have been made on the wear resistance and adhesion resistance of the forming roll when forming the steel pipe. However, little has been said about the molding roll properties for forming titanium tubes. Further, even if the above-mentioned conventional technique is adopted for the forming roll at the time of forming the titanium tube, the wear resistance and the adhesion resistance may be insufficient.
Further, in recent years, a copper alloy is often used as a material for a titanium tube forming roll because the surface texture of the roll can be maintained well. However, since the hardness of the copper alloy is insufficient, sufficient wear resistance cannot be ensured. There was a case.
一般的に、チタン管を成形する場合、搬送方向に対して複数配置された多段の成形ロールにて成形することで、真円度や残留応力の制御を行う。
複数の成形ロールはおおまかに、駆動ロールと無駆動ロールに大別される。駆動ロールは上下に対向配置された一対のロールからなり、この上下ロールに駆動回転力を付与して駆動させてチタン管を搬送方向へ引っ張るロールであり、一方の無駆動ロールは左右に対向配置された一対のロールからなり、駆動回転力は付与されない。
Generally, when forming a titanium tube, roundness and residual stress are controlled by forming with a plurality of multi-stage forming rolls arranged in the conveying direction.
A plurality of forming rolls are roughly classified into a driven roll and a non-driven roll. The drive roll consists of a pair of rolls that are vertically opposed to each other, and the upper and lower rolls are driven by applying a driving rotational force to pull the titanium tube in the transport direction. One of the non-driving rolls is arranged to face each other on the left and right. It consists of a pair of rolled rolls, and no driving rotational force is applied.
ここで、本発明者らは駆動ロールと無駆動ロールに要求される特性についてより詳細に調査した。その結果、駆動ロールは無駆動ロールよりもロールの周速差が大きいことから、特にフランジの部分でロール表面が剥離、成形対象物であるチタン管にも疵が付きやすいことが分かった。さらに、ロール表面の硬質化を目的として硬質膜を付与した場合でも、駆動ロールは無駆動ロールによりもその硬質膜が剥離しやすく、ロール寿命が短くなることが分かった。
つまり、駆動ロールは、無駆動ロールよりも使用環境が過酷であることから、耐摩耗性や耐凝着性は勿論のこと、耐剥離性、ならびにロール表面の優れたすべり性、つまり低摩擦性が求められることが分かった。更に、チタン管の生産性を高める観点から、ロール表面の低摩耗性が長期間にわたって維持されることが望まれる。
Here, the present inventors have investigated in more detail the characteristics required for the driven roll and the non-driven roll. As a result, it was found that the drive roll has a larger difference in peripheral speed than the non-drive roll, so that the roll surface is peeled off especially at the flange portion, and the titanium tube, which is the object to be molded, is easily scratched. Further, it was found that even when a hard film is applied for the purpose of hardening the roll surface, the hard film of the driving roll is more easily peeled off than the non-driving roll, and the roll life is shortened.
In other words, since the driving roll is used in a harsher environment than the non-driving roll, it has not only wear resistance and adhesion resistance, but also peeling resistance and excellent slip resistance of the roll surface, that is, low friction resistance. Was found to be required. Further, from the viewpoint of increasing the productivity of the titanium tube, it is desired that the low wear resistance of the roll surface is maintained for a long period of time.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、チタン管を成形、造管する際に用いるロールにおいて、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れ、かつ安価なチタン管成形ロール、ならびにロールの長寿命化を図り得るチタン管成形装置、チタン管の製造方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、および表面の摩擦係数に優れ、かつ安価な部材を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and is excellent in abrasion resistance, adhesion resistance, peeling resistance, and friction coefficient of the roll surface in a roll used for forming and forming a titanium tube. It is an object of the present invention to provide an inexpensive titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus capable of extending the life of the roll, and a method for manufacturing a titanium tube. Another object of the present invention is to provide an inexpensive member having excellent wear resistance, adhesion resistance, peeling resistance, and surface friction coefficient.
本発明者らは、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性およびロール表面の摩擦係数に優れ、ロール寿命の長いチタン管成形ロールについて検討した結果、通常、成形ロールの材質として用いられる合金工具鋼鋼材を基材とし、当該基材上に、Ni主体とし、B及びPを含み、更にh−BN粒子を含む第1めっき層を形成することで、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性およびロール表面の低摩擦性を両立でき、ロールの交換頻度を低減できる長寿命なロールを提供できることが分かった。また、同様にして、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性および表面の摩擦係数に優れた部材を提供できることが分かった。
本発明の要旨は、以下の通りである。
As a result of studying a titanium pipe forming roll which is inexpensive, has excellent wear resistance, adhesion resistance, peeling resistance and friction coefficient of the roll surface, and has a long roll life, the present inventors usually use it as a material for the forming roll. The alloy tool steel used is used as a base material, and by forming a first plating layer mainly composed of Ni, containing B and P, and further containing h-BN particles on the base material, wear resistance and abrasion resistance are formed. It was found that it is possible to provide a roll having a long life, which can achieve both wear resistance, peel resistance and low friction on the roll surface, and can reduce the frequency of roll replacement. Similarly, it has been found that it is possible to provide a member that is inexpensive and has excellent wear resistance, adhesion resistance, peel resistance, and surface friction coefficient.
The gist of the present invention is as follows.
(1) 質量%で、
C:1.00〜2.30%、
Si:0.10〜0.60%、
Mn:0.20〜0.80%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Cr:4.80〜13.00%、
Mo:0〜1.20%、
V:0〜1.00%、
W:0〜0.80%を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の表面上に形成された、Niを含有する第1めっき層を備え、
前記第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが700〜1100の範囲であることを特徴とする部材。
(2) 質量%で、
C:1.00〜2.30%、
Si:0.10〜0.60%、
Mn:0.20〜0.80%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Cr:4.80〜13.00%、
Mo:0〜1.20%、
V:0〜1.00%、
W:0〜0.80%を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の少なくとも圧延面上に形成された、Niを含有する第1めっき層を備え、
前記第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが700〜1100の範囲であることを特徴とするチタン管成形ロール。
(3) 前記第1めっき層のビッカース硬さが800超〜1100の範囲である(2)に記載のチタン管成形ロール。
(4) 前記第1めっき層のビッカース硬さが700〜800の範囲である(2)に記載のチタン管成形ロール。
(5) 前記第1めっき層と前記基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられ、
前記第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜820のNi−Bめっき層である(2)乃至(4)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(6) 前記第1めっき層と前記基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられ、
前記第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−Bめっき層である(2)乃至(4)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(7) 前記第1めっき層と前記基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられ、
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜1100のNi−Pめっき層である(2)乃至(4)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(8) 前記第1めっき層と前記基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられ、
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−B−Pめっき層である(2)乃至(4)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(9) 前記第1めっき層と前記基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられ、
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜800のNi−B−Pめっき層である(2)乃至(4)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(10) 前記基材と前記第1めっき層または前記第2めっき層との間に、厚み0.1〜1μmの電気Niめっき層が形成されている(2)乃至(9)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(11) 前記第1めっき層の厚みが1〜10μmの範囲である(2)乃至(10)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(12) 前記第2めっき層の厚みが1〜2μmの範囲である(2)乃至(11)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(13) 前記基材のビッカース硬さが550〜650である(2)乃至(12)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(14) 前記基材の前記圧延面に、窒化層が形成されている(2)乃至(13)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(15) 前記窒化層の厚さが0.5μm〜50.0μmである(14)に記載のチタン管成形ロール。
(16) 前記窒化層の平均窒素濃度が0.10〜1.0質量%である(14)または(15)に記載のチタン管成形ロール。
(17) 前記窒化層における窒素の濃度分布が、前記窒化層表層から深さ方向に向かって減少する濃度勾配を有する(14)乃至(16)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(18) 前記基材が、質量%で、
Mo:0.70〜1.20%、
V:0.15〜1.00%、
W:0.60〜0.80%から選択される一種以上を含有する(2)乃至(17)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(19) ロール本体の全周に渡って断面視半円状のロール凹部を設けた孔型ロールであって、
前記圧延面が、前記ロール凹部表面である、(2)乃至(18)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(20) 前記ロール本体が、ロール中央部と、前記ロール中央部の両側に配置されて前記ロール中央部に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部とを備え、
前記ロール凹部が、前記ロール中央部と前記回動フランジ部とによって分割されている、(19)に記載のチタン管成形ロール。
(21) 前記ロール中央部は、前記ロール本体を駆動する回転軸に固定されており、前記回動フランジ部は前記回転軸及び前記ロール中央部に対して回動自在とされている、(20)に記載のチタン管成形ロール。
(22) 前記ロール中央部には、基部と、前記基部のロール幅方向中央部からロール外周方向に向けて突出された突出部とが備えられ、
前記回動フランジ部は、前記基部上にあって前記突出部のロール幅方向両側に配置され、
前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間に、第1軸受部が設けられている、(20)または(21)に記載のチタン管成形ロール。
(23) 前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第1軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層のいずれかを備える、(22)に記載のチタン管成形ロール。
(24) 一対の前記回動フランジ部のロール幅方向両側に配置されて前記ロール中央部に固定された固定フランジ部と、前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間に配置された第2軸受部と、を備える、(20)乃至(23)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(25) 前記固定フランジ部と前記回動フランジ部との間で互いに対向する対向面がそれぞれ、前記第2軸受部の転動体の軌道面とされており、前記対向面が、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層を備える、(24)に記載のチタン管成形ロール。
(26) 前記固定フランジ部に、前記回動フランジ部を引き寄せて固定する引きねじ部が設けられている、(24)または(25)に記載のチタン管成形ロール。
(27) (19)乃至(26)の何れか一項に記載のチタン管成形ロールが2つ備えられ、
2つの前記チタン管成形ロールは、それぞれの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、前記の各ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置されている、チタン管成形装置。
(28) 前記基材からなるロール本体を備え、
前記ロール本体には、その全周に渡って設けられた断面視円弧状のロール凹部と、前記ロール凹部の幅方向両側に設けられ、前記ロール本体のロール幅方向外側に向けてロール本体の回転軸側に傾斜する傾斜部と、を有しており、
前記ロール凹部表面が前記圧延面であって、前記ロール凹部表面に、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層のいずれかが備えられ、
更に、前記傾斜部の表面にも、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層のいずれかが備えられている、(2)乃至(18)の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。
(29) (28)に記載のチタン管成形ロールが4つ備えられ、
4つの前記チタン管成形ロールのうち、2つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、別の2つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置され、かつ、4つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置され、更に、相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士が対向している、チタン管成形装置。
(30) (2)乃至(26)または(28)の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを備えたチタン管成形装置であって、前記チタン管成形ロールの一部分に対し、チタン管成形中に潤滑剤を供給する潤滑ノズルを有する、チタン管成形装置。
(31) チタン管の成形サイズに合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、(30)に記載のチタン管成形装置。
(32) 前記チタン管成形ロールの径に合わせて前記潤滑ノズルの位置を可変できる、(30)または(31)に記載のチタン管成形装置。
(33) 前記潤滑ノズルの位置および向きを任意に調整できる、(30)乃至(32)の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
(34) 前記潤滑ノズルは、内径0.5〜3.0mmのチューブである、(30)乃至(33)の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
(35) 前記潤滑剤としてソリユブル油系潤滑剤を用い、該潤滑剤を1.0〜20.0ml/hr以下で微量滴下して供給する、(30)乃至(32)の何れか一項に記載のチタン管成形装置。
(36) (2)乃至(26)または(28)の何れか一項に記載のチタン管成形ロールを用いて成形する、チタン管の製造方法。
(37) (27)または(29)乃至(35)の何れか一項に記載のチタン管成形装置を用いて成形する、チタン管の製造方法。
(1) By mass%
C: 1.00 to 2.30%,
Si: 0.10 to 0.60%,
Mn: 0.25 to 0.80%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 4.80 to 13.00%,
Mo: 0 to 1.20%,
V: 0-1.00%,
W: Contains 0 to 0.80%,
With a base material having a chemical composition in which the balance is iron and impurities,
A first plating layer containing Ni formed on the surface of the base material is provided.
The first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is a Ni-P-B plating layer composed of Ni and impurities. A member containing 0.5 to 3% by mass of h-BN particles and having a Vickers hardness in the range of 700 to 1100.
(2) By mass%
C: 1.00 to 2.30%,
Si: 0.10 to 0.60%,
Mn: 0.25 to 0.80%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 4.80 to 13.00%,
Mo: 0 to 1.20%,
V: 0-1.00%,
W: Contains 0 to 0.80%,
With a base material having a chemical composition in which the balance is iron and impurities,
A first plating layer containing Ni formed on at least the rolled surface of the base material is provided.
The first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is a Ni-P-B plating layer composed of Ni and impurities. A titanium tube forming roll containing 0.5 to 3% by mass of h-BN particles and having a Vickers hardness in the range of 700 to 1100.
(3) The titanium tube forming roll according to (2), wherein the Vickers hardness of the first plating layer is in the range of more than 800 to 1100.
(4) The titanium tube forming roll according to (2), wherein the Vickers hardness of the first plating layer is in the range of 700 to 800.
(5) A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer is a Ni-B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 820 (2) to (2) to ( The titanium tube forming roll according to any one of 4).
(6) A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer is a Ni-B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 900 to 1100 (2) to ( The titanium tube forming roll according to any one of 4).
(7) A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer is a Ni-P plating layer containing P: 3.0 to 10.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 1100 (2) to ( The titanium tube forming roll according to any one of 4).
(8) A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 900 to 1100. The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (4), which is a Ni-BP plating layer.
(9) A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 700 to 800. The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (4), which is a Ni-BP plating layer.
(10) Any one of (2) to (9) in which an electric Ni plating layer having a thickness of 0.1 to 1 μm is formed between the base material and the first plating layer or the second plating layer. The titanium tube forming roll according to the section.
(11) The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (10), wherein the thickness of the first plating layer is in the range of 1 to 10 μm.
(12) The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (11), wherein the thickness of the second plating layer is in the range of 1 to 2 μm.
(13) The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (12), wherein the Vickers hardness of the base material is 550 to 650.
(14) The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (13), wherein a nitride layer is formed on the rolled surface of the base material.
(15) The titanium tube forming roll according to (14), wherein the nitrided layer has a thickness of 0.5 μm to 50.0 μm.
(16) The titanium tube forming roll according to (14) or (15), wherein the average nitrogen concentration of the nitrided layer is 0.10 to 1.0% by mass.
(17) The titanium tube forming roll according to any one of (14) to (16), which has a concentration gradient in which the nitrogen concentration distribution in the nitrided layer decreases from the surface layer of the nitrided layer in the depth direction.
(18) The base material is based on mass%.
Mo: 0.70 to 1.20%,
V: 0.15-1.00%,
W: The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (17), which contains one or more selected from 0.60 to 0.80%.
(19) A hole-shaped roll in which a semicircular roll recess is provided over the entire circumference of the roll body.
The titanium tube forming roll according to any one of (2) to (18), wherein the rolled surface is the surface of the roll recess.
(20) The roll main body includes a roll central portion and a pair of rotating flange portions arranged on both sides of the roll central portion so as to be rotatable with respect to the roll central portion.
The titanium tube forming roll according to (19), wherein the roll recess is divided by the roll central portion and the rotating flange portion.
(21) The roll central portion is fixed to a rotating shaft that drives the roll body, and the rotating flange portion is rotatable with respect to the rotating shaft and the roll central portion (20). ). The titanium tube forming roll.
(22) The roll central portion is provided with a base portion and a protruding portion protruding from the roll width direction central portion of the base portion in the roll outer peripheral direction.
The rotating flange portions are located on the base portion and are arranged on both sides of the protruding portion in the roll width direction.
The titanium tube forming roll according to (20) or (21), wherein a first bearing portion is provided between the base portion of the roll central portion and the rotating flange portion.
(23) The facing surfaces of the roll center portion facing each other between the base portion and the rotating flange portion are the raceway surfaces of the rolling elements of the first bearing portion, and the facing surfaces are the facing surfaces. The titanium tube forming roll according to (22), comprising the first plating layer, or any of the first plating layer and the second plating layer.
(24) A second fixed flange portion arranged on both sides of the pair of the rotating flange portions in the roll width direction and fixed to the center portion of the roll, and a second arranged between the fixed flange portion and the rotating flange portion. The titanium tube forming roll according to any one of (20) to (23), comprising two bearing portions.
(25) The facing surfaces facing each other between the fixed flange portion and the rotating flange portion are the raceway surfaces of the rolling elements of the second bearing portion, and the facing surfaces are the first plating. The titanium tube forming roll according to (24), comprising a layer or the first plating layer and the second plating layer.
(26) The titanium tube forming roll according to (24) or (25), wherein the fixed flange portion is provided with a draw screw portion for attracting and fixing the rotating flange portion.
(27) Two titanium tube forming rolls according to any one of (19) to (26) are provided.
The two titanium tube forming rolls are arranged so that their respective roll recesses face each other, and the respective roll recesses are arranged so as to be in contact with each other on the same circumference of the outer peripheral surface of the titanium tube to be molded. Titanium tube molding equipment.
(28) A roll body made of the base material is provided.
The roll body is provided with a roll recess having an arcuate cross-sectional view provided over the entire circumference thereof and both sides of the roll recess in the width direction, and the roll body is rotated toward the outside in the roll width direction of the roll body. It has an inclined part that inclines toward the shaft side,
The surface of the roll recess is the rolled surface, and the surface of the roll recess is provided with either the first plating layer or the first plating layer and the second plating layer.
Further, any one of (2) to (18), wherein the surface of the inclined portion is also provided with the first plating layer, or any of the first plating layer and the second plating layer. Titanium tube forming roll according to.
(29) The four titanium tube forming rolls according to (28) are provided.
Of the four titanium tube forming rolls, the roll recesses of the two titanium tube forming rolls are arranged so as to face each other, and the roll recesses of the other two titanium tube forming rolls face each other. The roll recesses of the four titanium tube forming rolls are arranged so as to be in contact with each other on the same circumference of the outer peripheral surface of the titanium tube to be formed, and the titanium tube forming rolls adjacent to each other are further arranged. A titanium tube forming device in which inclined parts face each other.
(30) A titanium tube forming apparatus provided with the titanium tube forming roll according to any one of (2) to (26) or (28), wherein the titanium tube forming is performed on a part of the titanium tube forming roll. A titanium tube forming device having a lubricating nozzle that supplies a lubricant inside.
(31) The titanium pipe molding apparatus according to (30), wherein the position of the lubrication nozzle can be changed according to the molding size of the titanium pipe.
(32) The titanium tube forming apparatus according to (30) or (31), wherein the position of the lubricating nozzle can be changed according to the diameter of the titanium tube forming roll.
(33) The titanium tube molding apparatus according to any one of (30) to (32), wherein the position and orientation of the lubrication nozzle can be arbitrarily adjusted.
(34) The titanium tube forming apparatus according to any one of (30) to (33), wherein the lubricating nozzle is a tube having an inner diameter of 0.5 to 3.0 mm.
(35) In any one of (30) to (32), a soluble oil-based lubricant is used as the lubricant, and the lubricant is supplied by dropping a small amount at 1.0 to 20.0 ml / hr or less. The titanium tube forming apparatus according to the above.
(36) A method for producing a titanium tube, which is formed by using the titanium tube forming roll according to any one of (2) to (26) or (28).
(37) A method for producing a titanium tube, which is formed by using the titanium tube forming apparatus according to any one of (27) or (29) to (35).
本発明によれば、チタン管を成形、造管する際に用いるロールにおいて、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れ、かつ安価なチタン管成形ロール、ならびにロールの長寿命化を図り得るチタン管成形装置、チタン管の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、および表面の摩擦係数に優れ、かつ安価な部材を提供できる。 According to the present invention, in a roll used for molding and forming a titanium tube, an inexpensive titanium tube forming roll having excellent wear resistance, adhesion resistance, peeling resistance, and friction coefficient of the roll surface, In addition, it is possible to provide a titanium tube forming apparatus and a method for manufacturing a titanium tube, which can extend the life of the roll. Further, according to the present invention, it is possible to provide an inexpensive member having excellent wear resistance, adhesion resistance, peeling resistance, and surface friction coefficient.
以下、本発明の実施形態である部材、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管の製造方法について説明する。 Hereinafter, a member, a titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus, and a method for manufacturing a titanium tube according to an embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の部材は、質量%で、C:1.00〜2.30%、Si:0.10〜0.60%、Mn:0.20〜0.80%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:4.80〜13.00%、Mo:0〜1.20%、V:0〜1.00%、W:0〜0.80%を含有し、残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、基材の表面に形成された、Niを含有する第1めっき層を備え、第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが700〜1100の範囲である。基材と第1めっき層との間には、第2めっき層があってもよい。 The members of the present embodiment are, in mass%, C: 1.00 to 2.30%, Si: 0.10 to 0.60%, Mn: 0.25 to 0.80%, P: 0.030%. Hereinafter, S: 0.030% or less, Cr: 4.80 to 13.00%, Mo: 0 to 1.20%, V: 0 to 1.00%, W: 0 to 0.80% are contained. A base material having a chemical composition in which the balance is iron and impurities, and a first plating layer containing Ni formed on the surface of the base material are provided, and the first plating layer has P: 3.0 to 7. 0.5 to 3% by mass of h-BN particles are contained in the Ni-P-B plating layer containing 0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass and the balance being Ni and impurities. The Vickers hardness is in the range of 700 to 1100. A second plating layer may be provided between the base material and the first plating layer.
本実施形態の部材は、基材の表面に第1めっき層が形成されているため、安価でかつ耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性および表面の摩擦係数に優れた部材を提供できる。 Since the first plating layer is formed on the surface of the base material, the member of the present embodiment can provide a member that is inexpensive and has excellent wear resistance, adhesion resistance, peeling resistance, and surface friction coefficient. ..
本発明における第1めっき層、第2めっき層等の皮膜構造は、様々な部材で使用でき、例えばチタン管成形ロール、チタンまたはステンレス鋼製の燃料管の加工工具、チタンまたはステンレス鋼製パイプの曲げ加工工具(例えば、回転引き曲げ用ローラー、内面工具及び中子)、チタンハイドロフォーム加工用の金型や軸押し金具、チタン材の深絞り加工用のプレス金型(シンク、カメラ、携帯電話、カメラなどの筐体用、自動車ホイール用)、自動車や2輪車の燃料タンク成形用金型、圧延用のガイドロール、搬送用のローラー、チタン管やフィン付管やフィン加工用の工具、溶接管用のフォーミングロール、サッシや金属屋根等の成形用のオープンチャンネル用成形ロール、チタン瓦成形用のプレス金型、パイプ端面加工用のレデューシングローラー工具(縮径用、テーパー加工用、フレア用、カール加工用など)、熱交換チューブ用面板固定用拡管工具、繰り返し曲げ方式のチタン形状矯正機用ローラー(圧延形状矯正用)、冷間鍛造用工具や金型に適用できる。 The coating structure of the first plating layer, the second plating layer, etc. in the present invention can be used in various members, for example, a titanium pipe forming roll, a titanium or stainless steel fuel pipe processing tool, a titanium or stainless steel pipe. Bending tools (for example, rotary pull bending rollers, inner surface tools and cores), dies and shaft push dies for titanium hydrofoam processing, press dies for deep rolling of titanium materials (sinks, cameras, mobile phones) , For housings such as cameras, for automobile wheels), dies for forming fuel tanks for automobiles and two-wheeled vehicles, guide rolls for rolling, rollers for transportation, titanium pipes, pipes with fins, and tools for fin processing, Forming rolls for welded pipes, open channel forming rolls for forming sashes, metal roofs, etc., press dies for titanium tile forming, reducing roller tools for pipe end face processing (for diameter reduction, taper processing, flare) It can be applied to pipe expansion tools for fixing face plates for heat exchange tubes, rollers for repeatedly bending titanium shape straighteners (for rolling shape straightening), cold forging tools and dies.
以下、部材の一例としてチタン管成形ロールについて説明する。なお、本実施形態は、本発明のチタン管成形ロールの趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り本発明を限定するものではない。 Hereinafter, a titanium tube forming roll will be described as an example of the member. In addition, since this embodiment is described in detail in order to better understand the gist of the titanium tube forming roll of the present invention, the present invention is not limited unless otherwise specified.
[チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管の製造方法の第1の例]
図1に、本実施形態の第1の例である、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管成形ロールを用いたチタン管の製造方法の側面模式図を示す。また、図2には、チタン管成形ロールの正面模式図を示す。図1及び図2に示すように、本実施形態のチタン管成形ロール1は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体(基材)2と、ロール本体2に挿通された回転軸3とが備えられている。ロール本体2のロール面2aには、断面視円弧状、より具体的には半円状に成形されたロール凹部4がロール本体2の全周に渡って設けられている。また、ロール凹部4の表面には、第1めっき層が備えられている。また、ロール凹部4の表面と第1めっき層との間に第2めっき層が形成されていてもよい。
[First example of a titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus, and a method for manufacturing a titanium tube]
FIG. 1 shows a side schematic view of a titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus, and a method for manufacturing a titanium tube using a titanium tube forming roll, which is the first example of the present embodiment. Further, FIG. 2 shows a schematic front view of the titanium tube forming roll. As shown in FIGS. 1 and 2, the titanium
図1に示すように、中空の円筒管であるチタン管10を真円に成形する際には、例えば、一対のチタン管成形ロール1の回転軸3をそれぞれ水平に配置し、かつ、各回転軸3が平行になるように配置する。このようにしてチタン管成形装置を構成する。図1のチタン管成形装置は、2つのチタン管成形ロール1からなり、各チタン管成形ロール1は、ロール凹部4が相互に向き合うように配置されるとともに、各ロール凹部4が成形対象のチタン管10の外周面の同一円周上に接するように配置されている。そして、上下に配置した一対のチタン管成形ロール1の間に成形前のチタン管10を通過させる。一対のチタン管成形ロール1の間には、各チタン管成形ロール1のロール凹部4によって、正面側から視た場合に真円形状となる孔部が設けられており、この孔部をチタン管10が通過する際にチタン管10が真円状に成形される。なお、チタン管成形ロール1の配置は上下方向に限らず、水平方向でも斜め方向でもよい。また、図1に示すように、一対のチタン管成形ロール1の回転軸3をそれぞれ水平に配置し、かつ、各回転軸3が平行になるように配置することで、金属管成形装置の主要部が構成される。
As shown in FIG. 1, when the
チタン管成形ロール1の回転軸3は、駆動手段によって駆動される駆動軸でもよく、無駆動軸でもよい。本実施形態のチタン管成形ロール1は駆動軸に接続されたとしても、第1めっき層が備えられているために、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性、およびロール表面の摩擦係数に優れたものとなる。
The
本実施形態に係るチタン管成形ロール1のロール本体2の基材は、質量%で、C:1.00〜2.30%、Si:0.10〜0.60%、Mn:0.20〜0.80%、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:4.80〜13.00%、を含有し、残部が鉄及び不純物から成る鋼組成を有する鋼材からなる。
この基材からなるチタン管成形ロール1の少なくともロール凹部4の表面に第1めっき層が備えられる。
第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなる。第1めっき層のビッカース硬さは700〜1100の範囲である。
第1めっき層のビッカース硬さは800超〜1100の範囲であってもよい。
第1めっき層のビッカース硬さは700〜800の範囲であってもよい。
第1めっき層と基材との間に、Niを含有する第2めっき層が備えられていてもよい。
第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜820のNi−Bめっき層であってもよい。
また、第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−Bめっき層であってもよい。
また、第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜1100のNi−Pめっき層であってもよい。
また、第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−B−Pめっき層であってもよい。
また、第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜800のNi−B−Pめっき層であってもよい。
基材と第1めっき層との間には、厚み0.1〜1μmの電気Niめっき層が形成されていてもよい。
第1めっき層の厚みは、1〜10μmの範囲であってもよい。また、第2めっき層の厚みは、1〜2μmの範囲であってもよい。
基材のビッカース硬さは、550〜650であってもよい。
基材の圧延面には、窒化層が形成されていてもよい。窒化層の厚さは0.5μm〜50.0μmであってもよい。窒化層の平均窒素濃度は0.10〜1.0質量%であってもよい。窒化層における窒素の濃度分布は、窒化層表層から深さ方向に向かって減少する濃度勾配を有していてもよい。
以下に、本実施形態におけるチタン管成形ロールについて詳しく説明する。
The base material of the
A first plating layer is provided on the surface of at least the
The first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is 0 in the Ni-P-B plating layer composed of Ni and impurities. It contains 5 to 3% by mass of h-BN particles. The Vickers hardness of the first plating layer is in the range of 700 to 1100.
The Vickers hardness of the first plating layer may be in the range of more than 800 to 1100.
The Vickers hardness of the first plating layer may be in the range of 700 to 800.
A second plating layer containing Ni may be provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer may be a Ni-B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 820.
Further, the second plating layer may be a Ni−B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 900 to 1100.
Further, the second plating layer may be a Ni-P plating layer containing P: 3.0 to 10.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 1100.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 900 to 1100. The Ni-BP plating layer may be used.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 700 to 800. The Ni-BP plating layer may be used.
An electric Ni plating layer having a thickness of 0.1 to 1 μm may be formed between the base material and the first plating layer.
The thickness of the first plating layer may be in the range of 1 to 10 μm. The thickness of the second plating layer may be in the range of 1 to 2 μm.
The Vickers hardness of the base material may be 550 to 650.
A nitride layer may be formed on the rolled surface of the base material. The thickness of the nitrided layer may be 0.5 μm to 50.0 μm. The average nitrogen concentration of the nitrided layer may be 0.10 to 1.0% by mass. The nitrogen concentration distribution in the nitrided layer may have a concentration gradient that decreases in the depth direction from the surface layer of the nitrided layer.
The titanium tube forming roll in this embodiment will be described in detail below.
なお、以下の説明では、第1めっき層からなる皮膜、または、第1めっき層と第2めっき層とが積層されてなる皮膜を、表面処理皮膜という場合がある。 In the following description, a film composed of the first plating layer or a film formed by laminating the first plating layer and the second plating layer may be referred to as a surface treatment film.
[基材の組成]
まず、本実施形態のチタン管成形ロール1における基材成分組成に関し、各元素の限定理由について詳述する。
なお、以下の説明においては、特に指定の無い限り、「%」は質量%を表すものとする。また、以下に示す基本成分及び選択元素の残部は、鉄及び不可避的不純物からなる。
[Structure of base material]
First, regarding the base material composition of the titanium
In the following description, unless otherwise specified, "%" represents mass%. In addition, the balance of the basic components and selected elements shown below consists of iron and unavoidable impurities.
(C:炭素) 1.00〜2.30%
Cは、炭化物の形成および硬さの確保に必要な元素である。また、Cr、Mo、V等と結合して硬い炭化物を形成するので、焼入れ焼き戻し硬さを高め、耐摩耗性を構成させる元素として重要である。そのため、本実施形態ではCを1.00%以上含有させる。硬さの確保の観点から、1.40%以上含有させることが好ましい。
一方、C含有量が2.30%を超えると、靱性を著しく劣化させる。そこで、本実施形態では、C含有量は2.30%以下と限定する。なお、靭性確保の観点から、C含有量の上限は、2.20%であることが好ましく、2.00%以下であることがさらに好ましい。
(C: carbon) 1.00 to 2.30%
C is an element necessary for forming carbides and ensuring hardness. Further, since it forms a hard carbide by combining with Cr, Mo, V and the like, it is important as an element that enhances quenching and tempering hardness and constitutes wear resistance. Therefore, in this embodiment, C is contained in an amount of 1.00% or more. From the viewpoint of ensuring hardness, it is preferable to contain 1.40% or more.
On the other hand, when the C content exceeds 2.30%, the toughness is significantly deteriorated. Therefore, in the present embodiment, the C content is limited to 2.30% or less. From the viewpoint of ensuring toughness, the upper limit of the C content is preferably 2.20%, more preferably 2.00% or less.
(Si:ケイ素) 0.10〜0.60%
Siは、脱酸剤として含有される。また、Siは、高温焼戻し中の軟化抵抗性を高める作用があるため含有される。これらの観点から、Siは0.10%以上含有させる。一方、Si含有量が0.60%を超えると、熱間加工性や靱性を低下させるほか、非金属介在物が増加するおそれがある。そのため、Si含有量は0.60%以下とする。なお、靭性確保の観点から、Si含有量の上限は0.50%であることが好ましい。
(Si: Silicon) 0.10 to 0.60%
Si is contained as an antacid. Further, Si is contained because it has an effect of increasing softening resistance during high-temperature tempering. From these viewpoints, Si is contained in an amount of 0.10% or more. On the other hand, if the Si content exceeds 0.60%, the hot workability and toughness may be lowered, and non-metal inclusions may be increased. Therefore, the Si content is set to 0.60% or less. From the viewpoint of ensuring toughness, the upper limit of the Si content is preferably 0.50%.
(Mn:マンガン) 0.20〜0.80%
Mnは、Siと同様に脱酸効果のある元素であり、焼入れ性を向上させると同時に、残留オーステナイトを増加させる元素である。この観点から、Mnは0.20%以上含有させる。なお、硬度確保の観点から、0.30以上含有させることが好ましい。なお、靭性とのバランスを考慮し、本実施形態ではMn量の上限を0.80%とする。好ましくは、0.60%以下である。
(Mn: manganese) 0.25 to 0.80%
Mn is an element having a deoxidizing effect like Si, and is an element that improves hardenability and at the same time increases retained austenite. From this point of view, Mn is contained in an amount of 0.20% or more. From the viewpoint of ensuring hardness, it is preferable to contain 0.30 or more. In consideration of the balance with toughness, the upper limit of the amount of Mn is set to 0.80% in this embodiment. Preferably, it is 0.60% or less.
(P:リン) 0.030%以下
(S:硫黄) 0.030%以下
P,Sともに、鋼中に存在しない方が好ましい不純物元素である。このことから、P,Sともに、その含有量を0.030%以下に制限する。好ましくは、0.020%以下に制限する。
(P: Phosphorus) 0.030% or less (S: Sulfur) 0.030% or less Both P and S are impurity elements that are preferably not present in steel. Therefore, the content of both P and S is limited to 0.030% or less. Preferably, it is limited to 0.020% or less.
(Cr:クロム) 4.80〜13.00%
CrはCと結合して、結合して炭化物を形成することにより、耐摩耗性を向上させる需要な元素である。Cr量は4.80%以上とし、好ましくは8.00%以上、さらに好ましくは11.00%以上とする。
一方、Crを過剰に含有させると、粗大な炭化物の生成によって靭性が劣化するおそれがあるので、Cr量の上限を13.00%以下とする。なお、好ましくは12.50%以下である。
(Cr: Chromium) 4.80 to 13.00%
Cr is a demanding element that improves wear resistance by binding to C and forming carbides. The amount of Cr is 4.80% or more, preferably 8.00% or more, and more preferably 11.00% or more.
On the other hand, if Cr is excessively contained, the toughness may deteriorate due to the formation of coarse carbides, so the upper limit of the amount of Cr is set to 13.000% or less. It is preferably 12.50% or less.
なお、本実施形態では、上記成分組成にさらに、Mo:0〜1.20%及びV:0〜1.00%の1種または2種以上を含有させてもよい。 In the present embodiment, the component composition may further contain one or more of Mo: 0 to 1.20% and V: 0 to 1.00%.
(Mo:モリブデン) 0〜1.20%
Moは、焼戻し軟化抵抗性を向上させるとともに、炭化物の形成により耐摩耗性を付与する効果も有する。これらの観点から、Moは0.70%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.80%以上である。
一方、Moを過剰に含有すると靱性を劣化させるおそれがある。このことから、Moは1.20%以下含有させることが好ましく、より好ましくは1.10%以下である。
(Mo: molybdenum) 0 to 1.20%
Mo has the effect of improving temper softening resistance and imparting wear resistance by forming carbides. From these viewpoints, Mo is preferably contained in an amount of 0.70% or more, more preferably 0.80% or more.
On the other hand, if Mo is excessively contained, the toughness may be deteriorated. From this, it is preferable that Mo is contained in an amount of 1.20% or less, and more preferably 1.10% or less.
(V:バナジウム) 0〜1.00%
Vは、基材の焼入れ性向上、焼戻し軟化抑制さらには炭化物の微細化に有効である。そのため、Vは0.15%以上含有させることが好ましく、より好ましくは0.20%以上である。
一方、Vを過剰に含有すると、冷間加工性を阻害するおそれがあるため、Vは1.00%以下含有させることが好ましく、より好ましくは0.50%以下である。
(V: vanadium) 0-1.00%
V is effective for improving the hardenability of the base material, suppressing tempering and softening, and further refining the carbide. Therefore, V is preferably contained in an amount of 0.15% or more, more preferably 0.20% or more.
On the other hand, if V is excessively contained, cold workability may be impaired. Therefore, V is preferably contained in an amount of 1.00% or less, more preferably 0.50% or less.
また、本実施形態では、上記成分組成にさらに、W:0〜0.80%を含有させてもよい。 Further, in the present embodiment, W: 0 to 0.80% may be further contained in the above component composition.
(W:タングステン) 0〜0.80%
Wは、Vと同様に、基材の焼入れ性向上、焼戻し軟化抑制さらには炭化物の微細化に有効である。そのため、Wは0.6%以上含有させることが好ましい。一方、Wを過剰に含有すると、冷間加工性を阻害するおそれがあるため、Wは0.80%以下含有させることが好ましい。
(W: Tungsten) 0 to 0.80%
Like V, W is effective in improving the hardenability of the base material, suppressing tempering and softening, and further miniaturizing carbides. Therefore, it is preferable that W is contained in an amount of 0.6% or more. On the other hand, if W is excessively contained, cold workability may be impaired. Therefore, it is preferable that W is contained in an amount of 0.80% or less.
本実施形態においては、上記した元素以外の残部は実質的にFeからなり、不純物をはじめ、本発明の作用効果を害さない元素を微量に含有することができる。 In the present embodiment, the balance other than the above-mentioned elements is substantially composed of Fe, and impurities and other elements that do not impair the action and effect of the present invention can be contained in a trace amount.
なお、本実施形態のチタン管成形ロール1においては、基材の材質として上記成分組成を有するものを用いるが、その中でも、より安価でかつ耐摩耗性と耐凝着性をバランスよく確保する観点から、JIS G 4404にて規定されている、SKD1,SKD2,SKD10,SKD11もしくはSKD12(いずれも上記成分組成範囲内)を用いることが好ましく、これらの中でも特に、SKD11を用いることがより好ましい。
In the titanium
上記成分組成を有するような基材の硬度は、ビッカース硬さで約550〜650である。つまり、上記基材上に皮膜等を形成せず、基材ままの状態でチタン管10を成形した場合、基材自体の硬度は確保できていることから耐摩耗性に関しては比較的良好な結果が得られるが、耐凝着性に関しては、チタン管の材料が基材に焼付いてしまい、チタン管成形ロール1に多数の疵が生じてしまう。
The hardness of the base material having the above-mentioned component composition is about 550 to 650 in Vickers hardness. That is, when the
そこで本発明者らは、チタン管に対する耐凝着性に優れ、耐摩耗性に優れた材料としてNiを含むめっき層に着目した。チタン管を冷間加工する際の孔型ロールの材料としてNiを含むめっき層を選択した場合に、Niはチタンに対して耐凝着性を示すことを見出した。更に、Niを含むめっき層に潤滑性を持たせるために、めっき層中にh−BN粒子を含有させることが有効かつ重要であることを見出した。チタンに対する潤滑性を高めることで、耐凝着性をより高めることが可能になる。更にまた、h−BN粒子を含む第1めっき層と基材との間に、別のめっき層を形成することで、第1めっき層の密着性を向上できることを見出した。そこで、本実施形態では、チタン管成形ロールとして、基材上に、第1めっき層が積層されてなるものを用いる。第2めっき層と第1めっき層とが積層されてなるものを用いてもよい。以下、第1めっき層及び第2めっき層について説明する。 Therefore, the present inventors have focused on a plating layer containing Ni as a material having excellent adhesion resistance to titanium pipes and excellent wear resistance. It has been found that when a plating layer containing Ni is selected as the material of the pore-shaped roll when the titanium tube is cold-worked, Ni exhibits adhesion resistance to titanium. Furthermore, it has been found that it is effective and important to include h-BN particles in the plating layer in order to impart lubricity to the plating layer containing Ni. By increasing the lubricity to titanium, it becomes possible to further improve the adhesion resistance. Furthermore, it has been found that the adhesion of the first plating layer can be improved by forming another plating layer between the first plating layer containing h-BN particles and the base material. Therefore, in the present embodiment, as the titanium tube forming roll, a roll in which the first plating layer is laminated on the base material is used. A layer formed by laminating a second plating layer and a first plating layer may be used. Hereinafter, the first plating layer and the second plating layer will be described.
第1めっき層は、主にNiを含有するめっき層であり、めっき層内部にh−BN粒子が含まれる。第1めっき層は無電解法により形成されためっきであることが好ましく、特に、P及びBを含むNi−P−Bめっき層であることが好ましい。無電解めっき法によって形成するNi−P−Bめっき層は、めっき浴中にh−BN粒子を含有させた場合でも品質が安定しためっき層を得ることができる。よって、第1めっき層は、Ni−P−Bめっき層中に、h−BN粒子が含まれるものがよい。 The first plating layer is a plating layer mainly containing Ni, and h-BN particles are contained inside the plating layer. The first plating layer is preferably a plating formed by an electroless method, and in particular, a Ni-P-B plating layer containing P and B is preferable. The Ni-P-B plating layer formed by the electroless plating method can obtain a plating layer having stable quality even when h-BN particles are contained in the plating bath. Therefore, the first plating layer preferably contains h-BN particles in the Ni-P-B plating layer.
第1めっき層を構成するNi−P−Bめっき層の組成は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなる。P量またはB量が少ないほど第1めっき層のビッカース硬さが向上するが、P量またはB量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するので、P量は3.0質量%以上とし、Bは0.5%以上とする。P量またはB量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、P量は7.0質量%以下とし、B量は3.0%以下とする。P量のより好ましい範囲は4.0〜7.0質量%である。B量のより好ましい範囲は0.5〜2.0質量%である。 The composition of the Ni-P-B plating layer constituting the first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is Ni and impurities. Consists of. The smaller the amount of P or B, the better the Vickers hardness of the first plating layer, but if the amount of P or B is too small, the density of the plating decreases. Therefore, the amount of P should be 3.0% by mass or more. B is 0.5% or more. If the amount of P or B becomes excessive, the Vickers hardness decreases. Therefore, the amount of P is 7.0% by mass or less, and the amount of B is 3.0% or less. A more preferable range of the amount of P is 4.0 to 7.0% by mass. A more preferable range of the amount of B is 0.5 to 2.0% by mass.
第1めっき層に六方晶系のh−BN粒子を含有させることで、チタン管に対する第1めっき層の潤滑性を高めることができ、チタン管成形ロール使用時のチタン管の凝着を防止できる。h−BN粒子の含有量は、第1めっき層に対する質量比で、0.5〜3.0質量%の範囲である。h−BN粒子を0.5質量%以上とすることで、第1めっき層の潤滑性を十分に高め、チタン管成形ロール使用時のチタン管の凝着を防止できる。また、h−BN粒子を3.0質量%以下とすることで、第1めっき層のビッカース硬さの低下を防止できる。h−BN粒子の含有量のより好ましい範囲は、第1めっき層における質量比で0.7〜2.5%の範囲である。 By containing hexagonal h-BN particles in the first plating layer, the lubricity of the first plating layer with respect to the titanium tube can be improved, and the adhesion of the titanium tube when using the titanium tube forming roll can be prevented. .. The content of h-BN particles is in the range of 0.5 to 3.0% by mass in terms of mass ratio with respect to the first plating layer. By setting the h-BN particles to 0.5% by mass or more, the lubricity of the first plating layer can be sufficiently enhanced, and adhesion of the titanium tube when using the titanium tube forming roll can be prevented. Further, by setting the h-BN particles to 3.0% by mass or less, it is possible to prevent a decrease in Vickers hardness of the first plating layer. A more preferable range of the content of h-BN particles is a range of 0.7 to 2.5% by mass ratio in the first plating layer.
また、h−BN粒子の平均粒径は、0.1〜0.3μmの範囲が好ましい。h−BN粒子の平均粒径を0.1μm以上とすることで、h−BN粒子同士の凝集を防止して第1めっき層の緻密性を高めることができる。また、h−BN粒子の平均粒径を0.3μm以下にすることによっても、第1めっき層の緻密性を高めることができる。 The average particle size of the h-BN particles is preferably in the range of 0.1 to 0.3 μm. By setting the average particle size of the h-BN particles to 0.1 μm or more, it is possible to prevent agglomeration of the h-BN particles and improve the density of the first plating layer. Further, the density of the first plating layer can be improved by setting the average particle size of the h-BN particles to 0.3 μm or less.
なお、BN(窒化ホウ素)には、六方晶系のh−BNのほかに、立方晶系のc−BNもあるが、c−BN粒子をNi−P−Bめっき層に含有させた場合は、チタン管に対するめっき層の潤滑性が十分に得られない。このため、本実施形態では六方晶系のh−BN粒子を第1めっき層に含有させる。 In addition to hexagonal h-BN, BN (boron nitride) also includes cubic c-BN, but when c-BN particles are contained in the Ni-P-B plating layer, , The lubricity of the plating layer with respect to the titanium tube cannot be sufficiently obtained. Therefore, in the present embodiment, hexagonal h-BN particles are contained in the first plating layer.
第1めっき層のビッカース硬さは700〜1100の範囲である。第1めっき層はh−BN粒子を含有するためビッカース硬さが比較的低くなるが、h−BN粒子による潤滑性向上の効果により、ビッカース硬さが低くてもチタン管に対する耐摩耗性及び耐凝着性を十分に高められる。第1めっき層のビッカース硬さが700以上であれば耐摩耗性及び耐凝着性を十分に向上できる。また、第1めっき層のビッカース硬さはh−BN粒子の含有量に影響されるため、第1めっき層のビッカース硬さを高めようとすると、h−BN粒子の含有量を低下させる必要があり、この場合は潤滑性が低下する。よって、第1めっき層は、潤滑性を確保しつつビッカース硬さを可能な限り高めることが好ましい。従って第1めっき層のビッカース硬さの上限は1100以下である。 The Vickers hardness of the first plating layer is in the range of 700 to 1100. Since the first plating layer contains h-BN particles, the Vickers hardness is relatively low, but due to the effect of improving the lubricity by the h-BN particles, even if the Vickers hardness is low, the wear resistance and resistance to the titanium tube are relatively low. Adhesion can be sufficiently enhanced. When the Vickers hardness of the first plating layer is 700 or more, the wear resistance and the adhesion resistance can be sufficiently improved. Further, since the Vickers hardness of the first plating layer is affected by the content of h-BN particles, it is necessary to reduce the content of h-BN particles in order to increase the Vickers hardness of the first plating layer. Yes, in this case the lubricity is reduced. Therefore, it is preferable that the Vickers hardness of the first plating layer is increased as much as possible while ensuring lubricity. Therefore, the upper limit of the Vickers hardness of the first plating layer is 1100 or less.
また、第1めっき層のビッカース硬さは、第1めっき層の形成後に熱処理を行うか否かによって更に調整することが可能できる。すなわち、第1めっき層形成後に熱処理を行わない場合は第1めっき層のビッカース硬度を700〜800の範囲にすることができ、一方、熱処理を行う場合は第1めっき層のビッカース硬度を800超〜1100の範囲に調整できる。熱処理条件によっては820〜1070の範囲に調整することもできる。ただし、チタン管を加工する場合は、ビッカース硬さがやや低いほうが好ましい。すなわち、700〜800の範囲、好ましくは700〜780の範囲がよい。 Further, the Vickers hardness of the first plating layer can be further adjusted depending on whether or not heat treatment is performed after the formation of the first plating layer. That is, the Vickers hardness of the first plating layer can be in the range of 700 to 800 when the heat treatment is not performed after the formation of the first plating layer, while the Vickers hardness of the first plating layer exceeds 800 when the heat treatment is performed. It can be adjusted in the range of ~ 1100. It can also be adjusted in the range of 820 to 1070 depending on the heat treatment conditions. However, when processing a titanium tube, it is preferable that the Vickers hardness is slightly low. That is, the range of 700 to 800, preferably the range of 700 to 780 is preferable.
第1めっき層の厚みは1〜10μmの範囲であることが好ましい。第1めっき層を1μm以上とすることで、チタン管に対する耐摩耗性を十分に向上できる。また、第1めっき層を10μm以下にすることで、チタン管ロール使用時に荷重が加わった場合でも第1めっき層にクラックが生じることがない。これらのことから、第1めっき層の厚みは1μm〜10μmとすることが好ましく、2μm〜8μmとすることがより好ましく、3〜7μmとすることが更に好ましい。 The thickness of the first plating layer is preferably in the range of 1 to 10 μm. By setting the first plating layer to 1 μm or more, the wear resistance to the titanium tube can be sufficiently improved. Further, by setting the first plating layer to 10 μm or less, cracks do not occur in the first plating layer even when a load is applied when using the titanium tube roll. From these facts, the thickness of the first plating layer is preferably 1 μm to 10 μm, more preferably 2 μm to 8 μm, and further preferably 3 to 7 μm.
第1めっき層は無電解めっき法により形成することが好ましい。その際、めっき浴中にh−BN粒子を分散させておくことが好ましい。めっき浴中のh−BN粒子の分散濃度は、Ni−P−Bめっき層に対して0.5〜3.0質量%の範囲でh−BN粒子が含有されるように調整すればよい。無電解めっき法により形成された第1めっき層に熱処理を行ってもよく、行わなくてもよい。熱処理条件としては例えば、300〜500℃で0.5〜3時間の条件を例示できる。熱処理温度を300℃にすることで、第1めっき層のビッカース硬さを十分に高めることができる。また、熱処理温度を500℃超にしても硬度の向上は望めず、基材が軟化する場合があるので、上限は500℃以下とする。 The first plating layer is preferably formed by an electroless plating method. At that time, it is preferable to disperse the h-BN particles in the plating bath. The dispersion concentration of the h-BN particles in the plating bath may be adjusted so that the h-BN particles are contained in the range of 0.5 to 3.0% by mass with respect to the Ni-P-B plating layer. The first plating layer formed by the electroless plating method may or may not be heat-treated. Examples of the heat treatment conditions include conditions at 300 to 500 ° C. for 0.5 to 3 hours. By setting the heat treatment temperature to 300 ° C., the Vickers hardness of the first plating layer can be sufficiently increased. Further, even if the heat treatment temperature exceeds 500 ° C., the hardness cannot be expected to be improved and the base material may soften. Therefore, the upper limit is set to 500 ° C. or less.
また、チタン管ロールは比較的複雑な形状を有しているが、無電解めっき法を採用することで、第1めっき層を均一な厚みに形成できるようになる。 Further, although the titanium tube roll has a relatively complicated shape, the first plating layer can be formed to have a uniform thickness by adopting the electroless plating method.
第1めっき層は、ロール使用時にチタン管に接するめっき層である。チタンは、他の金属に対しして凝着しやすい金属と言われているが、第1めっき層にh−BN粒子を含有させることで、チタンの凝着を大幅に抑制できる。このため、本実施形態では、チタン管成形ロールの基材の摩耗を防止する硬質層として、Niを主体とするめっき層を採用する。 The first plating layer is a plating layer that comes into contact with the titanium tube when the roll is used. Titanium is said to be a metal that easily adheres to other metals, but by including h-BN particles in the first plating layer, the adhesion of titanium can be significantly suppressed. Therefore, in the present embodiment, a plating layer mainly composed of Ni is adopted as a hard layer for preventing wear of the base material of the titanium tube forming roll.
上述のように、本実施形態のチタン管成形ロールには、基材に第1めっき層が積層されているものであり、第1めっき層と第2めっき層とが積層されていてもよい。すなわち、基材と第1めっき層との間に第2めっき層を設けてもよい。以下、第2めっき層について説明する。 As described above, in the titanium tube forming roll of the present embodiment, the first plating layer is laminated on the base material, and the first plating layer and the second plating layer may be laminated. That is, a second plating layer may be provided between the base material and the first plating layer. Hereinafter, the second plating layer will be described.
第2めっき層は、Niを含有するめっき層である。第2めっき層は無電解法により形成されためっきであることが好ましい。特に、第2めっき層は、無電解法によって形成されるNiめっきのうち、Pを含むNi−Pめっき層、Bを含むNi−Bめっき層、またはP及びBを含むNi−B−Pめっき層が好ましい。 The second plating layer is a plating layer containing Ni. The second plating layer is preferably plating formed by an electroless method. In particular, the second plating layer is a Ni-P plating layer containing P, a Ni-B plating layer containing B, or a Ni-BP plating containing P and B among the Ni plating formed by the electroless method. Layers are preferred.
Ni−Pめっき層は、熱処理しためっき層であることが好ましい。Ni−Pめっき層は、めっき浴中に含まれる還元剤が比較的安定であるため、品質が安定しためっき層を得ることができる。また、熱処理後のNi−Pめっき層は、Ni−Bめっき層に比べてビッカース硬度が同等若しくはやや高くなるので、耐摩耗性にも優れたものとなる。従って、求められる性能に応じて、第2めっき層の種類を選択するとよい。 The Ni-P plating layer is preferably a heat-treated plating layer. Since the reducing agent contained in the plating bath of the Ni-P plating layer is relatively stable, a plating layer having stable quality can be obtained. Further, the Ni-P plating layer after the heat treatment has the same or slightly higher Vickers hardness than the Ni-B plating layer, and thus has excellent wear resistance. Therefore, the type of the second plating layer may be selected according to the required performance.
Ni−Bめっき層及びNi−B−Pめっき層は、熱処理しためっき層であってもよく、熱処理しないめっき層であってもよい。 The Ni-B plating layer and the Ni-BP plating layer may be a heat-treated plating layer or a non-heat-treated plating layer.
第2めっき層をNi−Pめっき層とする場合の組成は、Pを3.0〜10.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなることが好ましい。P量が少ないほど第2めっき層のビッカース硬さが向上するが、P量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するのでP量は3.0質量%以上が好ましい。P量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、P量は10.0質量%以下が好ましい。P量のより好ましい範囲は4.0〜7.0質量%である。 When the second plating layer is a Ni-P plating layer, the composition preferably contains 3.0 to 10.0% by mass of P, and the balance is Ni and impurities. The smaller the amount of P, the better the Vickers hardness of the second plating layer, but if the amount of P is too small, the density of the plating decreases, so the amount of P is preferably 3.0% by mass or more. Since the Vickers hardness decreases when the amount of P becomes excessive, the amount of P is preferably 10.0% by mass or less. A more preferable range of the amount of P is 4.0 to 7.0% by mass.
第2めっき層をNi−Bめっき層とする場合の組成は、Bを0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなることが好ましい。B量が少ないほど第2めっき層のビッカース硬さが向上するが、B量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するのでB量は0.3質量%以上が好ましい。B量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、B量は3.0質量%以下が好ましい。B量のより好ましい範囲は0.5〜2.0質量%である。 When the second plating layer is a Ni-B plating layer, the composition preferably contains 0.3 to 3.0% by mass of B, and the balance is Ni and impurities. The smaller the amount of B, the better the Vickers hardness of the second plating layer, but if the amount of B is too small, the density of the plating decreases, so the amount of B is preferably 0.3% by mass or more. Since the Vickers hardness decreases when the amount of B becomes excessive, the amount of B is preferably 3.0% by mass or less. A more preferable range of the amount of B is 0.5 to 2.0% by mass.
第2めっき層をNi−B−Pめっき層とする場合の組成は、Pを3.0〜10.0質量%、Bを0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなることが好ましい。B量またはP量が少ないほど第2めっき層のビッカース硬さが向上するが、B量またはP量が少なすぎるとめっきの緻密性が低下するので、P量は3.0質量%以上、B量は0.3質量%以上が好ましい。B量またはP量が過剰になるとビッカース硬さが低下するので、P量は10.0質量%以下、B量は3.0質量%以下が好ましい。P量のより好ましい範囲は4.0〜7.0質量%であり、B量のより好ましい範囲は0.5〜2.0質量%である。 When the second plating layer is a Ni-BP plating layer, the composition contains 3.0 to 10.0% by mass of P, 0.3 to 3.0% by mass of B, and the balance is Ni and It preferably consists of impurities. The smaller the amount of B or P, the better the Vickers hardness of the second plating layer, but if the amount of B or P is too small, the density of the plating decreases, so the amount of P is 3.0% by mass or more and B. The amount is preferably 0.3% by mass or more. If the amount of B or P becomes excessive, the Vickers hardness decreases. Therefore, the amount of P is preferably 10.0% by mass or less, and the amount of B is preferably 3.0% by mass or less. A more preferable range of the amount of P is 4.0 to 7.0% by mass, and a more preferable range of the amount of B is 0.5 to 2.0% by mass.
第2めっき層がNi−Pめっき層である場合のビッカース硬さは、700〜1100の範囲が好ましい。 When the second plating layer is a Ni-P plating layer, the Vickers hardness is preferably in the range of 700 to 1100.
第2めっき層がNi−Bめっき層であって、第2めっき層を熱処理しない場合のビッカース硬さは、700〜820の範囲が好ましい。また、第2めっき層がNi−Bめっき層であって、第2めっき層を熱処理した場合のビッカース硬さは、900〜1100の範囲が好ましい。 When the second plating layer is a Ni-B plating layer and the second plating layer is not heat-treated, the Vickers hardness is preferably in the range of 700 to 820. Further, the second plating layer is a Ni-B plating layer, and the Vickers hardness when the second plating layer is heat-treated is preferably in the range of 900 to 1100.
第2めっき層がNi−B−Pめっき層であって、第2めっき層を熱処理しない場合のビッカース硬さは、700〜800の範囲が好ましい。また、第2めっき層がNi−B−Pめっき層であって、第2めっき層を熱処理した場合のビッカース硬さは、900〜1100の範囲が好ましい。 When the second plating layer is a Ni-BP plating layer and the second plating layer is not heat-treated, the Vickers hardness is preferably in the range of 700 to 800. Further, the second plating layer is a Ni-BP plating layer, and the Vickers hardness when the second plating layer is heat-treated is preferably in the range of 900 to 1100.
第2めっき層は、基材よりもビッカース硬さが高く、圧延荷重が加わった場合にクラックが発生しにくくなる。また、第1めっき層が摩耗した場合でも第2めっき層があることで、耐摩耗性を担保できる。第2めっき層のビッカース硬さが700以上であれば、耐摩耗性を向上できる。一方、ビッカース硬さが高すぎると、クラックの発生を招くおそれがあるため、Ni−Pめっき層の上限を1100以下とし、Ni−Bめっき層の上限を820以下または1100以下とし、Ni−B−Pめっき層の上限を820以下または1100以下とする。例えば、700〜800の範囲または700〜820の範囲のビッカース硬さを確保したい場合は、Ni−Pめっき層、熱処理なしのNi−Bめっき層または熱処理なしのNi−B−Pめっき層を選択することが好ましく、900〜1100の範囲のビッカース硬さを確保したい場合は、熱処理ありのNi−Bめっき層または熱処理ありのNi−B−Pめっき層を選択することが好ましい。 The second plating layer has a higher Vickers hardness than the base material, and cracks are less likely to occur when a rolling load is applied. Further, even when the first plating layer is worn, the wear resistance can be ensured by having the second plating layer. If the Vickers hardness of the second plating layer is 700 or more, the wear resistance can be improved. On the other hand, if the Vickers hardness is too high, cracks may occur. Therefore, the upper limit of the Ni-P plating layer is set to 1100 or less, the upper limit of the Ni-B plating layer is set to 820 or less or 1100 or less, and Ni-B is set. The upper limit of the -P plating layer is 820 or less or 1100 or less. For example, if you want to secure the Vickers hardness in the range of 700 to 800 or 700 to 820, select the Ni-P plating layer, the Ni-B plating layer without heat treatment, or the Ni-BP plating layer without heat treatment. If it is desired to secure a Vickers hardness in the range of 900 to 1100, it is preferable to select a Ni-B plating layer with heat treatment or a Ni-BP plating layer with heat treatment.
第2めっき層の厚みは1〜2μmの範囲であることが好ましい。第2めっき層の厚みを1μm以上とすることで、めっき層表面の平滑性が向上し、また、耐摩耗性及び耐凝着性を十分に高めることができる。また、第2めっき層の厚みを2μm以下とすることで、ロール使用時に荷重が加わった場合でも第2めっき層にクラックが生じることがない。これらのことから、第2めっき層の厚みは1μm〜2μmにすることが好ましい。第2めっき層の厚みのより好ましい範囲は1.2〜1.8μmである。 The thickness of the second plating layer is preferably in the range of 1 to 2 μm. By setting the thickness of the second plating layer to 1 μm or more, the smoothness of the surface of the plating layer can be improved, and the wear resistance and adhesion resistance can be sufficiently improved. Further, by setting the thickness of the second plating layer to 2 μm or less, cracks do not occur in the second plating layer even when a load is applied when the roll is used. For these reasons, the thickness of the second plating layer is preferably 1 μm to 2 μm. A more preferable range of the thickness of the second plating layer is 1.2 to 1.8 μm.
第2めっき層は無電解めっき法により形成することが好ましい。無電解めっき法により形成されためっき層はビッカース硬度が比較的低いままなので、ビッカース硬度を高めるために第2めっき層の形成後に熱処理を行ってもよい。熱処理条件としては例えば、熱処理温度300〜500℃、熱処理時間0.5〜3時間の条件を例示できる。熱処理温度を300℃以上にすることで、第2めっき層のビッカース硬さを十分に高めることができる。また、熱処理温度を500℃以下とすることで、焼戻しによる基材の軟化を防止できる。熱処理時間を0.5〜3時間の範囲にすることで、第2めっき層のビッカース硬さを十分に向上できる。 The second plating layer is preferably formed by an electroless plating method. Since the Vickers hardness of the plating layer formed by the electroless plating method remains relatively low, heat treatment may be performed after the formation of the second plating layer in order to increase the Vickers hardness. Examples of the heat treatment conditions include a heat treatment temperature of 300 to 500 ° C. and a heat treatment time of 0.5 to 3 hours. By setting the heat treatment temperature to 300 ° C. or higher, the Vickers hardness of the second plating layer can be sufficiently increased. Further, by setting the heat treatment temperature to 500 ° C. or lower, softening of the base material due to tempering can be prevented. By setting the heat treatment time in the range of 0.5 to 3 hours, the Vickers hardness of the second plating layer can be sufficiently improved.
また、基材の表面粗さが比較的大きい場合であっても、無電解めっき法により第2めっき層を形成することで、基材の表面をならして第2めっき層の表面を平滑にできる。このため、耐用期間が過ぎたチタン管ロールを再生する際の第1めっき層及び第2めっき層の再めっき時に、基材の表面粗さの調整を省略できる場合があり、チタン管成形ロールの生産性を高めることができる。また、チタン管ロールは比較的複雑な形状を有しているが、無電解めっき法を採用することで、第2めっき層を均一な厚みに形成できるようになる。 Further, even when the surface roughness of the base material is relatively large, the surface of the base material is smoothed and the surface of the second plating layer is smoothed by forming the second plating layer by the electroless plating method. it can. Therefore, when re-plating the first plating layer and the second plating layer when regenerating the titanium tube roll whose service life has expired, it may be possible to omit the adjustment of the surface roughness of the base material, and the titanium tube forming roll may be used. Productivity can be increased. Further, although the titanium tube roll has a relatively complicated shape, the second plating layer can be formed to have a uniform thickness by adopting the electroless plating method.
第2めっき層は、第1めっき層の下地層であり、第1めっき層の密着性を確保するために形成される。第1めっき層はh−BN粒子を含むものであるため、基材に対する密着性が僅かに低い。一方、第2めっき層はh−BN粒子を含まないため、基材に対する密着性は比較的高い。また、第2めっき層は、第2めっき層と同様にNiを主体とするめっき層であるため、第2めっき層に対する密着性が比較的高い。よって、基材上に第2めっき層を形成し、第2めっき層上に第1めっき層を形成することで、第1めっき層の基材に対する密着性をより高めることができる。 The second plating layer is a base layer of the first plating layer, and is formed to ensure the adhesion of the first plating layer. Since the first plating layer contains h-BN particles, the adhesion to the substrate is slightly low. On the other hand, since the second plating layer does not contain h-BN particles, the adhesion to the substrate is relatively high. Further, since the second plating layer is a plating layer mainly composed of Ni like the second plating layer, the adhesion to the second plating layer is relatively high. Therefore, by forming the second plating layer on the base material and forming the first plating layer on the second plating layer, the adhesion of the first plating layer to the base material can be further enhanced.
次に、電気Niめっき層について説明する。本実施形態では、基材と第1めっき層または第2めっき層との間に、電気Niめっき層が形成されていてもよい。基材に第1めっき層が形成される場合は、基材と第1めっき層との間に電気Niめっき層のみがあってもよい。また、基材に第2めっき層及び第1めっき層が形成される場合は、基材と第2めっき層との間に電気Niめっき層があればよい。この電気Niめっき層は、ストライクめっきと呼ばれるものであり、電気Niめっき層の形成時に基材表面の不動態被膜を除去できる。これにより、基材上に第1めっき層または第2めっき層を直接形成した場合に比べて、第1めっき層または第2めっき層の密着性の向上できる。電気Niめっき層の厚みは0.1〜1μmの範囲が好ましい。 Next, the electric Ni plating layer will be described. In the present embodiment, an electric Ni plating layer may be formed between the base material and the first plating layer or the second plating layer. When the first plating layer is formed on the base material, only the electric Ni plating layer may be provided between the base material and the first plating layer. When the second plating layer and the first plating layer are formed on the base material, an electric Ni plating layer may be provided between the base material and the second plating layer. This electro-Ni plating layer is called strike plating, and can remove the passivation film on the surface of the base material when the electro-Ni plating layer is formed. As a result, the adhesion of the first plating layer or the second plating layer can be improved as compared with the case where the first plating layer or the second plating layer is directly formed on the base material. The thickness of the electro-Ni plating layer is preferably in the range of 0.1 to 1 μm.
また、基材表層をプラズマ窒化処理することによって、基材表面に窒化層を設けてもよい。このように、基材の表層に窒化層を形成することで、第1めっき層または第2めっき層と基材との密着性を向上させることができ、特に第1めっき層の剥離を低減することができ、耐凝着性を向上させることが可能となる。 Further, a nitride layer may be provided on the surface of the base material by subjecting the surface layer of the base material to plasma nitriding treatment. By forming the nitrided layer on the surface layer of the base material in this way, the adhesion between the first plating layer or the second plating layer and the base material can be improved, and in particular, the peeling of the first plating layer is reduced. It is possible to improve the adhesion resistance.
窒化層のビッカース硬さは、800〜1200である。ビッカース硬さを800以上1200以下の範囲とすることにより、第1めっき層または第2めっき層と基材との密着性を高めることができる。 The Vickers hardness of the nitrided layer is 800 to 1200. By setting the Vickers hardness in the range of 800 or more and 1200 or less, the adhesion between the first plating layer or the second plating layer and the base material can be enhanced.
窒化層の厚さは特に限定しないが、本実施形態では、0.5μm〜50.0μmとすることが好ましい。
第1めっき層または第2めっき層と基材との密着性を高めるためには、窒化層の厚みを0.5μm以上確保することが好ましい。より好ましくは1.0μm以上である。一方、窒化層の厚みを過度に厚くしすぎることは、プラズマ窒化処理に要する時間が長くなり生産性を低下させるほか、製造コストも高くなる。また、窒化層の厚みを過度に厚くすると、基材の表面粗度が大きくなってしまい、第1めっき層または第2めっき層の成膜前に基材表面を研磨する必要が生じる。これらの観点から、窒化層の厚みは50.0μm以下とすることが好ましい。
The thickness of the nitrided layer is not particularly limited, but in the present embodiment, it is preferably 0.5 μm to 50.0 μm.
In order to improve the adhesion between the first plating layer or the second plating layer and the base material, it is preferable to secure a thickness of the nitrided layer of 0.5 μm or more. More preferably, it is 1.0 μm or more. On the other hand, if the thickness of the nitrided layer is made too thick, the time required for the plasma nitriding process becomes long, the productivity is lowered, and the manufacturing cost is also high. Further, if the thickness of the nitrided layer is excessively increased, the surface roughness of the base material becomes large, and it becomes necessary to polish the surface of the base material before forming the first plating layer or the second plating layer. From these viewpoints, the thickness of the nitrided layer is preferably 50.0 μm or less.
窒化層中の平均窒素濃度は、0.10〜1.0質量%とすることが好ましい。
窒化層中の窒素濃度が低すぎると、硬さの上昇が小さく、十分な耐摩耗性が得られないおそれがある。窒化層中の平均窒素濃度は0.10質量%以上とすることが好ましい。より好ましくは、0.20%以上である。
The average nitrogen concentration in the nitrided layer is preferably 0.10 to 1.0% by mass.
If the nitrogen concentration in the nitrided layer is too low, the increase in hardness is small, and sufficient wear resistance may not be obtained. The average nitrogen concentration in the nitrided layer is preferably 0.10% by mass or more. More preferably, it is 0.20% or more.
一方、窒化層中の窒素濃度が高すぎると、窒化層表面が脆化し、割れが生じるおそれがある。このことから、窒化層中の平均窒素濃度は1.0質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.40%以下である。 On the other hand, if the nitrogen concentration in the nitrided layer is too high, the surface of the nitrided layer may become brittle and crack may occur. For this reason, the average nitrogen concentration in the nitrided layer is preferably 1.0% by mass or less. More preferably, it is 0.40% or less.
また、窒化層における窒素の濃度分布が、窒化層表層から深さ方向に向かって減少するような濃度勾配を有することが好ましい。
基材内部で著しく大きな硬さの変化が生じることは、第1めっき層または第2めっき層と基材との密着性、及び強度の観点から好ましくない。従って、基材内部、具体的な一例としてロール内部の深さ方向に沿った硬さの勾配は緩やかにすることが好ましい。そのためには、窒化層内の窒素の濃度分布を、窒化層表層から基材側に向かって減少するような濃度勾配となるよう調整することが好ましい。
Further, it is preferable that the nitrogen concentration distribution in the nitrided layer has a concentration gradient that decreases from the surface layer of the nitrided layer toward the depth direction.
It is not preferable that a remarkably large change in hardness occurs inside the base material from the viewpoint of adhesion and strength between the first plating layer or the second plating layer and the base material. Therefore, it is preferable that the hardness gradient inside the base material, as a specific example, along the depth direction inside the roll is gentle. For that purpose, it is preferable to adjust the concentration distribution of nitrogen in the nitrided layer so as to have a concentration gradient that decreases from the surface layer of the nitrided layer toward the substrate side.
なお、窒素の濃度分布を、窒化層の表層から深さ方向に向かって減少する勾配となるよう調整するためには、窒化層を形成する基材表層に対するプラズマ窒化処理を複数回に分け、かつ、各回の処理を異なる条件で行うことにより、窒化層内における窒素の濃度分布を調整すればよい。 In order to adjust the nitrogen concentration distribution so that the gradient decreases from the surface layer of the nitrided layer toward the depth direction, the plasma nitriding treatment on the surface layer of the base material forming the nitrided layer is divided into a plurality of times. , The nitrogen concentration distribution in the nitrided layer may be adjusted by performing each treatment under different conditions.
なお、「窒化層」の判別(基材と「窒化層」との境界の判定)は、グロー放電発光分析装置(GDS)によって行うことができる。具体的には、まず、上記プラズマ窒化処理によって窒化させた基材表層において、分析領域を直径1mmとし、通常のグロー放電発光分析を行う。引き続き、深さ方向に分析を進め、分析領域の窒素量が母材(基材)の平均窒素濃度を超えているところまでの領域を「窒化層」とする。つまり、グロー放電発光分析を深さ方向に行い、窒素量が基材の平均窒素濃度まで下がった地点を、基材と「窒化層」との境界と判定する。 The "nitriding layer" can be discriminated (determining the boundary between the base material and the "nitriding layer") by a glow discharge emission analyzer (GDS). Specifically, first, in the surface layer of the base material nitrided by the plasma nitriding treatment, the analysis region is set to 1 mm in diameter, and normal glow discharge emission analysis is performed. Continuing the analysis in the depth direction, the region up to the point where the amount of nitrogen in the analysis region exceeds the average nitrogen concentration of the base material (base material) is defined as the "nitriding layer". That is, the glow discharge emission analysis is performed in the depth direction, and the point where the amount of nitrogen drops to the average nitrogen concentration of the base material is determined as the boundary between the base material and the "nitriding layer".
また、窒化層中の平均窒素濃度についても、GDSを用いて測定することができる。なお、本実施形態では、分析領域を直径1mmとし、GDSを用いて深さ方向に分析を行い、JIS K 0150に規定されているQDP(Quantitative Depth Profile)法を適用し、深さ50nmごとの窒素濃度を測定する。これにより、窒化層における窒素の濃度分布を得る事ができる。また、窒化層全体の平均窒素濃度は、深さ50nmごとの各窒素濃度の平均を算出することで求めることができる。 The average nitrogen concentration in the nitrided layer can also be measured using GDS. In this embodiment, the analysis region has a diameter of 1 mm, analysis is performed in the depth direction using GDS, and the QDP (Quantitative Depth Profile) method specified in JIS K 0150 is applied to each depth of 50 nm. Measure the nitrogen concentration. This makes it possible to obtain the nitrogen concentration distribution in the nitrided layer. Further, the average nitrogen concentration of the entire nitrided layer can be obtained by calculating the average of each nitrogen concentration at each depth of 50 nm.
窒化層の形成前には、ロール(基材)表面を鏡面研磨することが望ましい。また、ショットブラストを行うことが望ましい。これにより、ロール表面性状を良好なものとし、第1めっき層と基材との密着性を向上させることができ、優れた耐凝着性を得ることが可能となる。 Before forming the nitrided layer, it is desirable to mirror-polish the surface of the roll (base material). It is also desirable to perform shot blasting. As a result, the surface properties of the roll can be improved, the adhesion between the first plating layer and the base material can be improved, and excellent adhesion resistance can be obtained.
以下、チタン管成形ロールの製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a titanium tube forming roll will be described.
チタン管成形ロールは、基材に対して無電解めっき法により第2めっき層、次いで第1めっき層を順次形成するか、第1めっき層を形成することにより製造するが、第1めっき層または第2めっき層を基材表面に形成する前に、基材に対して以下に説明する各種の処理を適宜選択して行ってもよい。 The titanium tube forming roll is manufactured by sequentially forming a second plating layer and then a first plating layer on a base material by an electroless plating method, or by forming a first plating layer, but the first plating layer or Before forming the second plating layer on the surface of the base material, various treatments described below may be appropriately selected for the base material.
基材のうち、第1めっき層または第2めっき層を形成する面には、予め研磨等を行って平滑性を高めておくことが好ましい。 Of the base material, the surface on which the first plating layer or the second plating layer is formed is preferably polished in advance to improve the smoothness.
また、めっき層の形成前に、基材に対してサブゼロ処理を実施して、基材の組織中に含まれる残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させてもよい。サブゼロ処理は、焼入れ時に−75℃乃至−130℃程度まで冷却すればよい。これにより、基材のビッカース硬さをより高めることができ、例えば、ビッカース硬さを600〜700の範囲にできる。また、残留オーステナイト量を減少させることで、第1めっき層または第2めっき層の熱処理時の形状安定性を高めることができる。 Further, before the formation of the plating layer, the base material may be subjected to subzero treatment to transform the retained austenite contained in the structure of the base material into martensite. The sub-zero treatment may be performed by cooling to about −75 ° C. to −130 ° C. at the time of quenching. Thereby, the Vickers hardness of the base material can be further increased, and for example, the Vickers hardness can be in the range of 600 to 700. Further, by reducing the amount of retained austenite, the shape stability of the first plating layer or the second plating layer during heat treatment can be improved.
また、基材に対してラジカル窒化処理を行って、基材表面に窒化層を形成してもよい。
ラジカル窒化処理を実施することで、基材表面のビッカース硬さを1000HV以上にすることができる。
Further, the base material may be subjected to radical nitriding treatment to form a nitride layer on the surface of the base material.
By carrying out the radical nitriding treatment, the Vickers hardness of the surface of the base material can be made 1000 HV or more.
更に、第1めっき層または第2めっき層を形成する前に、基材表面に電気Niめっき層を形成してもよい。
電気Niめっき層を形成することで、基材表面の不動態被膜を除去でき、基材に対する第1めっき層または第2めっき層の密着性をより高めることができる。
Further, an electric Ni plating layer may be formed on the surface of the base material before forming the first plating layer or the second plating layer.
By forming the electric Ni plating layer, the passivation film on the surface of the base material can be removed, and the adhesion of the first plating layer or the second plating layer to the base material can be further enhanced.
以下、めっき層の形成方法について説明する。本実施形態のチタン管成形ロールは、基材に第1めっき層を形成する工程、または、基材に第2めっき層と第1めっき層を順次形成する工程のいずれかにより形成することができる。各工程における第1めっき層及び第2めっき層の形成方法は次の通りである。 Hereinafter, a method for forming the plating layer will be described. The titanium tube forming roll of the present embodiment can be formed by either a step of forming a first plating layer on a base material or a step of sequentially forming a second plating layer and a first plating layer on a base material. .. The method of forming the first plating layer and the second plating layer in each step is as follows.
(第2めっき層の形成方法)
第2めっき層は、無電解めっき法により形成する。めっき浴は、次の3つのうちのいずれかのめっき浴がよい。すなわち、Pを3.0〜10.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−Pめっき層を形成可能なめっき浴か、Bを0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−Bめっき層を形成可能なめっき浴か、または、Pを3.0〜10.0質量%、Bを0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−B−Pめっき層を形成可能なめっき浴とする。
(Method of forming the second plating layer)
The second plating layer is formed by an electroless plating method. As the plating bath, any one of the following three plating baths is preferable. That is, a plating bath containing 3.0 to 10.0% by mass of P and capable of forming a Ni-P plating layer in which the balance is composed of Ni and impurities, or 0.3 to 3.0% by mass of B is contained. A plating bath capable of forming a Ni-B plating layer in which the balance is composed of Ni and impurities, or contains P of 3.0 to 10.0% by mass and B of 0.3 to 3.0% by mass. A plating bath capable of forming a Ni-BP plating layer in which the balance is composed of Ni and impurities.
無電解めっき法により形成された第2めっき層は、ビッカース硬度を高めるために、熱処理を行ってもよい。熱処理条件としては例えば、300〜500℃で0.5〜3時間の条件を例示できる。第2めっき層としてNi−Pめっき層を形成する場合は、熱処理を行うことが望ましい。第2めっき層としてNi−Bめっき層またはNi−B−Pめっき層を形成する場合は、熱処理を行ってもよく、行わなくてもよい。 The second plating layer formed by the electroless plating method may be heat-treated in order to increase the Vickers hardness. Examples of the heat treatment conditions include conditions at 300 to 500 ° C. for 0.5 to 3 hours. When forming a Ni-P plating layer as the second plating layer, it is desirable to perform heat treatment. When a Ni-B plating layer or a Ni-BP plating layer is formed as the second plating layer, heat treatment may or may not be performed.
(第1めっき層の形成方法)
第1めっき層は、無電解めっき法により形成する。第2めっき層を形成した場合は、第2めっき層の上に第1めっき層を形成することが好ましい。また、第2めっき層を形成しない場合は、基材上に第1めっき層を形成することが好ましい。
(Method of forming the first plating layer)
The first plating layer is formed by an electroless plating method. When the second plating layer is formed, it is preferable to form the first plating layer on the second plating layer. When the second plating layer is not formed, it is preferable to form the first plating layer on the base material.
第1めっき層を形成する際には、めっき浴中にh−BN粒子を分散させておく。めっき浴中のh−BN粒子の分散濃度は、第1めっき層に対する質量比でh−BN粒子が0.5〜3.0質量%の範囲で含有されるように調整すればよい。めっき浴は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層を形成可能なめっき浴とする。 When forming the first plating layer, h-BN particles are dispersed in the plating bath. The dispersion concentration of the h-BN particles in the plating bath may be adjusted so that the h-BN particles are contained in the range of 0.5 to 3.0% by mass in terms of the mass ratio with respect to the first plating layer. The plating bath contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and is capable of forming a Ni-P-B plating layer in which the balance is composed of Ni and impurities. Take a bath.
無電解めっき法により形成された第1めっき層は、ビッカース硬度を高めるために、熱処理を行ってもよい。熱処理条件としては例えば、300〜350℃で0.5〜3時間の条件を例示できる。 The first plating layer formed by the electroless plating method may be heat-treated in order to increase the Vickers hardness. Examples of the heat treatment conditions include conditions at 300 to 350 ° C. for 0.5 to 3 hours.
また、本実施形態では、第1めっき層及び第2めっき層を形成した後に一度に熱処理を行うことで、第1めっき層及び第2めっき層のビッカース硬度を同時に高めてもよい。その場合の熱処理条件は、例えば、300〜350℃で0.5〜3時間の条件を例示できる。 Further, in the present embodiment, the Vickers hardness of the first plating layer and the second plating layer may be increased at the same time by performing the heat treatment at once after forming the first plating layer and the second plating layer. As the heat treatment conditions in that case, for example, the conditions at 300 to 350 ° C. for 0.5 to 3 hours can be exemplified.
以上の工程により、チタン管ロールを製造できる。 A titanium tube roll can be manufactured by the above steps.
以上、本実施形態に係るチタン管成形ロール1について説明したが、チタン管10を製造する際には、水または通常チタン管の成形で用いられるエマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いれば、チタン管10とチタン管成形ロール1の間の摩擦が更に低減するので好ましい。潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。
The titanium
[チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第2の例]
次に、本発明の実施形態であるチタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第2の例について、図3〜4を参照して説明する。以下の説明では、第1めっき層からなる皮膜、または、第1めっき層と第2めっき層とが積層されてなる皮膜を、ともに表面処理皮膜と呼称する。
[Second example of a titanium tube forming roll and a method for manufacturing a titanium tube]
Next, a second example of the titanium tube forming roll and the method for manufacturing the titanium tube according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 4. In the following description, a film composed of the first plating layer or a film formed by laminating the first plating layer and the second plating layer are both referred to as surface treatment films.
図3及び図4には、本実施形態の第2の例であるチタン管成形ロール11を示す。図3及び図4に示すチタン管成形ロール11は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体12と、ロール本体12に挿通された回転軸3とが備えられている。ロール本体12のロール面12aには、断面視半円状に成形されたロール凹部14がロール本体12の全周に渡って設けられている。また、圧延面であるロール凹部14の表面には、表面処理皮膜が積層されている。基材と表面処理皮膜の間には、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。図1の場合と同様に、図3及び図4に示すチタン管成形ロール11を2つ用意し、それぞれのロール凹部14が相互に向き合うように配置させ、各ロール凹部14が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置させることで、チタン管形成装置を構成する。
3 and 4 show a titanium
ロール本体12は、ロール中央部21と、ロール中央部21の両側に配置されてロール中央部21に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部22と、一対の固定フランジ部23とが備えられている。ロール凹部14は、ロール中央部21と回動フランジ部22とによって分割されている。また、ロール中央部21と回動フランジ部22との間には第1軸受部24が備えられ、固定フランジ部23と回動フランジ部22との間には第2軸受部25が備えられている。更に、ロール中央部21と固定フランジ部23とは、固定ボルト26によって相互に固定されている。
The
ロール中央部21は、ロール本体12を駆動する回転軸3に固定されている。一方、回動フランジ部22は回転軸3及びロール中央部21に対して回動自在とされている。固定フランジ部23は固定ボルト26によってロール中央部21に固定されている。すなわち、固定フランジ部23は、ロール中央部21と一体になって回転軸3に固定されている。
回転軸3が回転することでロール中央部21と固定フランジ部23とが回転する。一方、回動フランジ部22は、第1、第2軸受部24、25によってロール中央部21及び固定フランジ部23に対して回動自在とされているため、ロール中央部21及び固定フランジ部23とは連動しない。以下、各部について詳細に説明する。
The roll
As the
ロール中央部21は、回転軸3が挿通される円筒状の基部21aと、基部21aのロール幅方向中央から突出する突出部21bとからなる。基部21aには、回転軸3を挿通させるための挿通孔21cが設けられている。突出部21bの上面21dは、回転軸3側に凹み、かつロール本体12の全周に渡って連続する丸溝状に成形されており、この上面21dがロール凹部14の一部を構成している。ロール中央部21は、第1の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、ロール中央部21の上面21dには、第1の例で説明した表面処理皮膜が積層されている。また、基材と表面処理皮膜の間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The roll
回動フランジ部22は、略リング状の部材であり、ロール中央部21の基部21aの外周側かつ突出部21bのロール幅方向両側に嵌められている。このように、回動フランジ部22は、基部21aの上にあって突出部21bのロール幅方向両側に配置される。ロール中央部21の基部21aと回転フランジ部22との間には第1軸受24が配設されている。また、ロール中央部21の突出部21bの側壁面21b1と、回転フランジ部22との間には0.1mm程度の隙間が設けられている。この隙間と、第1軸受部24とにより、回転フランジ部22はロール中央部21に対して摺動することなく回動自在になっている。また、回転フランジ部22の外周傾斜面22aは、断面視したときに凹んだ円弧面に成形されており、ロール中央部21の上面21dと連続する円弧面になっている。これにより、回動フランジ部22の外周傾斜面22aとロール中央部21の上面21dとによってロール凹部14が構成される。
The
また、回動フランジ部22を断面視してわかるように、回動フランジ部22の外周傾斜面22aを含む先端部22dは、突出部21bの先端に覆い被さるように屈曲している。
これにより、回動フランジ部22がチタン管10からの荷重を受けた際に、荷重を十分に受け止めることが可能になっている。
Further, as can be seen from a cross-sectional view of the
As a result, when the
回動フランジ部22は、第1の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、回動フランジ部22の外周傾斜面22aには、第1の例で説明した表面処理皮膜が積層されている。また、基材と表面処理皮膜の間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。また、回転フランジ部22の表面全面に、表面処理皮膜が積層されていてもよい。更に、基材と表面処理皮膜の間に窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The
次に、第1軸受部24は、針状ころからなる複数の転動体24aと、複数の転動体24aに当接する軌道面とから構成されている。軌道面は、転動体24aに隣接する面である、ロール中央部21の基部21aの外周面21a1と、回転フランジ部22の内周面22bである。言い換えると、ロール中央部21の基部21aと回転フランジ部22とがそれぞれ、第1軸受部24の内周レース及び外周レースになっている。本実施形態では、これらの外周面21a1と内周面22bにも、第1の例で説明した表面処理皮膜が積層されている。また、基材と表面処理皮膜の間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
Next, the
次に、固定フランジ部23は、略円板状の部材であって、中央に回転軸3が挿通可能な挿通孔23aが設けられている部材である。固定フランジ部23は、ロール本体12のロール幅方向両側に配置されている。固定フランジ部23の回転軸寄りの部分は固定ボルト26によってロール中央部21の基部21aに固定されている。また、固定フランジ部23の外周寄りの部分は、回転フランジ部22のロール幅方向両側に位置しており、回転フランジ部22と対向している。固定フランジ部23と回動フランジ部22との間には第2軸受部25が配置されている。
Next, the fixed
固定フランジ部23は、第1の例で説明した鋼成分を有する基材から構成される。また、固定フランジ部23のうち、回転フランジ部22と対向する対向面23bに、第1の例で説明した表面処理皮膜が積層されていてもよい。更に、基材と表面処理皮膜の間に窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The fixed
第2軸受部25は、針状ころからなる複数の転動体25aと、複数の転動体25aを保持する起動面とから構成されている。軌道面は、転動体25aに隣接する面である、固定フランジ部23の対向面23bと、回動フランジ部22の側面22cである。言い換えると、固定フランジ部23の対向面23bと回動フランジ部22の側面22cとがそれぞれ、第2軸受部25のレースになっている。本実施形態では、これらの対向面23bと側面22cにも、第1の例と同様に、基材上に、表面処理皮膜が積層されている。また、基材と表面処理皮膜の間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The
なお、図4に示すように、本例のチタン管成形ロール1は、固定ボルト26を取り外すことにより、ロール本体12を、ロール中央部21、回動フランジ部22、固定フランジ部23、第1軸受部24及び第2軸受部25に分解可能となっている。
As shown in FIG. 4, in the titanium
以上の構成により、チタン管10を成形する際には、回転軸3の回転駆動によってロール中央部21及び固定フランジ部23を回転させる。この状態でチタン管10を一対のチタン管成形ロール1の間に挿通させると、ロール中央部21の上面21dがチタン管10に接触してチタン管10に回転軸3の回転トルクを伝達する。一方、回動フランジ部22の外周傾斜面22aにもチタン管10が接触するが、回動フランジ部22はチタン管10の動きに合わせてチタン管10によって回動させられる。このとき、外周傾斜面22aの周速度はロール中央部の上面21dの周速度より小さくなるため、回動フランジ部22の回転速度はロール中央部21の回転速度よりも小さくなる。回動フランジ部22は、第1、第2軸受部24、25とによってそれぞれ、ロール中央部21及び固定フランジ部23に対して回動自在とされており、また、回動フランジ部22とロール中央部21の突出部21bとの間には0.1mm程度の隙間があるため、回動フランジ部22は、ロール中央部21の回転速度よりも小さな回転速度で回動する。これにより、チタン管10に対するロールの滑り率が全体的に小さくなり、チタン管10における疵の発生が抑制される。
With the above configuration, when the
また、一対のチタン管成形ロール1の間にチタン管10が挿入されて、ロール凹部14にチタン管10が侵入すると、回転フランジ部22がロール幅方向外側に僅かに押されて固定フランジ部23に押しつけられる一方で、回転フランジ部22とロール中央部21の突出部21bとの間には0.1mm程度の隙間が確保される。これにより、回転フランジ部22と突出部21bとが擦れ合うことなく回動フランジ部22が円滑に回転する。
Further, when the
以上説明したように、本実施形態の第2の例のチタン管成形ロール11によれば、ロール本体12が、ロール中央部21と、ロール中央部21の両側に配置されてロール中央部21に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部22とからなり、ロール凹部14が、ロール中央部21と回動フランジ部22とによって分割されているので、回動フランジ部22とチタン管10とが互いに滑りにくくなり、これにより、チタン管10に疵が発生しにくくなり、また、回動フランジ部22に形成した表面処理皮膜が剥がれにくくなる。このように本例のチタン管成形ロール1によれば、耐摩耗性、耐凝着性、耐剥離性が向上し、ロール表面の摩擦係数を小さくできる。
As described above, according to the titanium
また、ロール中央部21がロール本体12を駆動する回転軸3に固定される一方で、回動フランジ部22が回転軸3及びロール中央部21に対して回動自在とされているので、回転軸3が駆動軸となる場合にはロール中央部21が駆動ロールとなり、回動フランジ部22が無駆動ロールとなり、無駆動ロールとなる回動フランジ部22における滑り率が小さくなるので、チタン管10における疵発生を防止し、また、回動フランジ部22に形成した表面処理皮膜の剥がれを抑制できる。これにより、チタン管成形ロール1の耐久性を向上でき、メンテナンスの頻度を低減できる。
Further, while the roll
更に、ロール中央部21に基部21aと突出部21bとが備えられ、回動フランジ部22が基部21a上にあって突出部21bのロール幅方向両側に配置され、基部21aと回動フランジ部22との間に第1軸受部24が設けられることで、回動フランジ部22をロール中央部21に対して円滑に回動させることができる。
Further, the roll
また、ロール凹部14にチタン管10が侵入した際に回転フランジ部22がロール幅方向外側に僅かに押され、回転フランジ部22と突出部21bとの間に0.1mm程度の隙間が確保されることで、回転フランジ部22と突出部21bとが擦れ合うことなく回動フランジ部22を円滑に回転させることができる。
Further, when the
また、ロール中央部21の基部21aと回動フランジ部22との間で互いに対向する対向面が第1軸受部24の転動体24aの軌道面とされており、これら対向面に第1めっき層及び第2めっき層が備えられているので、第1軸受部24の長寿命化を図ることができる。また、第1軸受部24自体を小型にすることができるため、ロール本体12を小さくして設備のコンパクト化が図れる。
Further, the facing surfaces facing each other between the
更に、ロール本体12には、固定フランジ部23と第2軸受部25とが備えられており、固定フランジ部23によってロール中央部21からの回動フランジ部22の脱落を防止しつつ、第2軸受け部25によって回動フランジ部22を円滑に回動させることができる。
Further, the roll
また、固定フランジ部23と回動フランジ部22との間で互いに対向する対向面が第2軸受部25の転動体25aの軌道面とされており、これら対向面に第1めっき層及び第2めっき層が備えられているので、第2軸受部25の長寿命化を図ることができる。また、第2軸受部25自体を小型にすることができるため、ロール本体12を小さくして設備のコンパクト化が図れる。
Further, the facing surfaces facing each other between the fixed
更に、図4に示したように、本例のチタン管成形ロール1は、固定ボルト26を取り外すことで、ロール本体12を、ロール中央部21、回動フランジ部22、固定フランジ部23、第1軸受部24及び第2軸受部25に分解可能となっているため、保守作業を容易に行うことができる。例えば、回動フランジ部22のみが摩耗して表面処理皮膜が剥がれた場合は、予備の回動フランジ部22に交換することで、直ちに使用可能な状態になり、チタン管の成形加工を継続することができる。また、取り外した回動フランジ部22については、補修が必要な箇所に表面処理皮膜を形成するだけで、再利用可能な状態にすることができる。
Further, as shown in FIG. 4, in the titanium
また、本実施形態に係る第1めっき層、第2めっき層、窒化層、電気Niめっき層は、ロール凹部14の表面のみならず、あらゆる部分に成膜することで、チタン管成形ロール1の寿命を延長することができる。例えば、上述したように、第1、第2軸受部24,25の転動体24a、25aの軌道面となる箇所に表面処理皮膜を形成することで、本来は耐摩耗性や対疲労性に優れた軸受用の素材を適用すべき箇所であっても、ロール本体14の素材に表面処理皮膜を形成することで転動体24a、25aの軌道面とすることができるようになる。また、ロール中央部21の突出部21bと回動フランジ部22とが対向する面にも表面処理皮膜を形成することで、突出部21bと回動フランジ部22との摩耗を防止できる。
Further, the first plating layer, the second plating layer, the nitrided layer, and the electric Ni plating layer according to the present embodiment are formed not only on the surface of the
なおさらに加えて、水または通常チタン管の成形で用いられるエマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いれば、チタン管10とチタン管成形ロール11の間の摩擦が更に低減するので好ましい。また、エマルジョンまたはソリュブル油系潤滑剤を潤滑剤として用いることで、ロール中央部21と、ロール中央部21の両側に配置されてロール中央部21に対して回動自在とされた一対の回動フランジ部22との間の摩擦もさらに低減されるので好ましい。なお、潤滑剤を用いる場合は、潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。
Furthermore, it is preferable to use water or an emulsion or soluble oil-based lubricant usually used for forming titanium tubes as a lubricant because the friction between the
以上、第2の例のチタン管成形ロール11について説明したが、本例では、図5または図6に示す変形例を採用してもよい。
図5に示す変形例では、ロール本体12を断面視した際に、回動フランジ部22と突出部21bとの境界面がロール本体12の外周方向に向けて真っ直ぐに伸びている。図5の例によれば、回動フランジ部22及び突出部21bの形状を図3の場合よりも比較的単純な形状にすることができ、がたつきが起きにくくなり、チタン管10の成形精度を高めることができる。この図5の例では、チタン管10から受ける荷重が比較的小さい場合に適用できる。
Although the titanium
In the modified example shown in FIG. 5, when the roll
また、図6に示す変形例では、ロール本体12を断面視した際に、回動フランジ部22の先端部22dが、ほぼ真横に屈曲している。図6の例においても、回動フランジ部22及び突出部21bの形状を図3の場合よりも比較的単純な形状にすることができ、がたつきが起きにくくなり、チタン管10の成形精度を高めることができる。図6の例についても、チタン管10から受ける荷重が比較的小さい場合に適用できる。
Further, in the modified example shown in FIG. 6, when the
[チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第3の例]
次に、本発明の実施形態であるチタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第3の例について、図7を参照して説明する。図7に示すチタン管成形ロール31と、図3〜図4に示す第2の例のチタン管成形ロール11との違いは、回動フランジ部22を固定フランジ部23に固定するための機構が備えられた点であり、その他の点には違いがない。以下の説明では、回動フランジ部22を固定フランジ部23に固定する機構について説明する。なお、図7では、第1軸受部及び第2軸受部の記載を省略している。
[Third example of a titanium tube forming roll and a method for manufacturing a titanium tube]
Next, a third example of the titanium tube forming roll and the method for manufacturing the titanium tube according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The difference between the titanium
図7には、本実施形態の第3の例であるチタン管成形ロール31を示す。このチタン管成形ロール31には、固定フランジ部23に、回動フランジ部22を引き寄せて固定する引きねじ部32が設けられている。引きねじ部32は例えば、固定フランジ部23の3箇所に備えられている。引きねじ部32は、着脱ボルト32aと、この着脱ボルト32aが挿入されるねじ穴32bとから構成されている。ねじ穴32bは、固定フランジ部23及び回動フランジ部22にそれぞれ設けられている。
FIG. 7 shows a titanium
チタン管10を成形する際には、着脱ボルト32aを取り外して、回動フランジ部22を固定フランジ部23及びロール中央部21に対して回動自在な状態にする。
When molding the
一方、チタン管成形ロール31のロール凹部14を補修する際には、着脱ボルト32aをねじ穴32bに挿入してねじ締めする。これにより回動フランジ部22は、固定フランジ部23側に引き寄せられて固定フランジ部23と密着する一方で、回動フランジ部22とロール中央部21の突出部21bとの間には0.1mm程度の隙間が生じる。この状態は、チタン管10を成形加工中に回動フランジ部32が固定フランジ部23側に押された状態とほぼ同じになる。そして、回動フランジ部22と固定フランジ部23とが密着した状態で、ロール凹部14の補修を行う。補修内容として具体的には、ロール凹部14が部分的に摩耗して真円度が低下した場合に、真円度を回復させるようにロール凹部14の内面を研磨加工する。すなわち、回動フランジ部22を固定フランジ部23側に引き寄せてチタン管10を成形加工する場合と同じ状態にして、補修を行う。
On the other hand, when repairing the
以上説明したように、本例のチタン管成形ロール31には、回動フランジ部22と固定フランジ部23とを密着した状態で固定する引きねじ部32が備えられており、ロール凹部14を補修する際に、回動フランジ部22を、チタン管10を成形加工する場合と同じ状態することができるので、補修後のロール凹部の真円度を高めることができる。
As described above, the titanium
[チタン管の製造方法および装置]
本実施形態に係るチタン管成形装置は、図1、図3または図7に示すチタン管成形ロール1、11、31のいずれかを備えるとともに、チタン管成形ロール1、11、31の一部分に対し、チタン管成形中に潤滑剤を供給する潤滑ノズルを備える。なお、潤滑剤の使用及びここで示す潤滑ノズルの使用は望ましいが、必要に応じて、潤滑剤を使用するか否か、及び潤滑ノズルの使用をするか否か、適宜選択して良い。また、潤滑剤を使用する場合、潤滑剤を布に浸して塗布する、潤滑剤をスプレーで吹き付ける等の他の方法でも良い。
[Titanium tube manufacturing method and equipment]
The titanium tube forming apparatus according to the present embodiment includes any of the titanium
一般的に、実際にチタン管を造管するに際し、チタン管溶接後の定型工程では、パイプ疵の防止および冷却のために水溶性の潤滑剤が用いられることが多い。
そこで、本実施形態に係るチタン管成形ロールの更なる寿命の向上およびロール表面のロールマーク・疵を防止するためにも、本実施形態に係るチタン管成形装置においては、チタン管成形ロールに対して潤滑剤を供給する潤滑ノズルを備えることが好ましい。
以下、潤滑ノズルを備えたチタン管成形装置の一例について図面を用いて説明するが、尚、以下に示す図面は、チタン管成形装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の加熱炉の寸法関係等とは異なる場合がある。
なお、チタン管の溶接には様々な方法が適用可能だが、TIG溶接が好ましい。
In general, when actually forming a titanium pipe, a water-soluble lubricant is often used in the routine process after welding the titanium pipe to prevent and cool the pipe.
Therefore, in order to further improve the life of the titanium tube forming roll according to the present embodiment and prevent roll marks and flaws on the roll surface, the titanium tube forming apparatus according to the present embodiment is used with respect to the titanium tube forming roll. It is preferable to provide a lubricating nozzle for supplying the lubricant.
Hereinafter, an example of a titanium tube forming apparatus provided with a lubrication nozzle will be described with reference to the drawings, but the drawings shown below are for explaining the configuration of the titanium tube forming apparatus, and each of the illustrated parts is shown. The size, thickness, dimensions, etc. may differ from the actual dimensional relations of the heating furnace.
Although various methods can be applied to the welding of titanium pipes, TIG welding is preferable.
図8は、本実施形態に係るチタン管成形装置を示す図であって、(a)は正面概略図であり、(b)は潤滑ノズル101の近傍の構成を示す側面図であり、(c)は潤滑ノズル101の近傍の構成を示す断面図である。図9は、潤滑ノズル101の配置例を説明するための図であって、(a)は正面模式図であり、(b)は側面模式図である。図10は、潤滑ノズル101の幅方向調整機構、上下方向調整機構を詳細に説明するための図であって、(a)はチタン管成形装置の上面概略図であり、(b)は側面概略図である。
8A and 8B are views showing a titanium pipe forming apparatus according to the present embodiment, FIG. 8A is a front schematic view, FIG. 8B is a side view showing a configuration in the vicinity of the
チタン管10は、上下に対向するように配置されたチタン管成形ロール1,11、31により成形されながら搬送される。図1の場合と同様に、本実施形態に係るチタン管成形装置は、チタン管成形ロール1,11、31を2つ用意し、それぞれのロール凹部が相互に向き合うように配置させ、各ロール凹部が成形対象のチタン管10の外周面の同一円周上に接するように配置させる。
このとき、成形ロール1、11、31とチタン管10が接するロールフランジ部(孔型の終端のロール平行部)近傍では、他の部位よりも摩擦による摩耗、疵の発生が起こりやすくなっている。そのため、チタン管10を成形するに際し、潤滑剤は、ロールフランジ部近傍に滴下することが必要である。
The
At this time, in the vicinity of the roll flange portion (the roll parallel portion at the end of the hole type) where the forming
しかしながら、ロールフランジ部は、チタン管成形ロール1,11、31の径の変更等によってその都度その位置が変わる。そのため、潤滑剤を滴下するための潤滑ノズル101の位置もその都度調整しなければならない。したがって本実施形態においては、潤滑剤を滴下するための潤滑ノズル101を配置する際は、潤滑剤の滴下位置を幅方向および上下方向に調整できるような拡縮機構を設けることが好ましい。
However, the position of the roll flange portion changes each time the diameters of the titanium
本実施形態に係る潤滑ノズル101を幅方向に拡縮する機構について説明する。
図8に示すように、幅移動溝(長溝)118が設けられたパイプ状の水平移動ガイド103が成形ロール1、11、31の前方に配置されており、この水平移動ガイド103上には、幅移動溝118内に嵌め込まれた幅移動ガイド119を介して、潤滑ノズル固定台102ならびに潤滑ノズル固定台102上に載置された潤滑ノズル101が設けられている。スライド可能に設けてある潤滑ノズル角度調整冶具109に接続した幅移動用ガイド部品115が、幅調整用ねじ(中心から左・右をそれぞれ正・逆ねじとし、調整ねじを回転させるとその左・右のガイド部115が対称的に反対方向に移動する)114(図10参照)により幅方向に拡縮する機構を有している。
A mechanism for expanding / contracting the
As shown in FIG. 8, a pipe-shaped
また、潤滑ノズル101を上下方向に拡縮する機構としては、成形スタンド支柱117に固定されたあり型台座107と、あり型台座107に対して上下方向にスライド可能に設けられた中心位置調整冶具106と、中心位置調整冶具106に差し込まれた上下移動ねじ116とにて潤滑ノズル101の上下位置を調整する。中心位置調整冶具106は水平移動ガイド103とも連結しているため、あり型台座107上をこの中心位置調整冶具106が上下方向に移動すると、水平移動ガイド103、すなわち潤滑ノズル101も同じように上下方向に移動することとなる。
なお、上下移動ねじ116は上下位置調整ハンドル104と連結しており、この上下位置調整ハンドル104を回すことで、中心位置調整冶具106の上下方向の移動を制御でき、ロールフランジ部に合わせた潤滑ノズル101の上下方向の調整が可能となっている。
Further, as a mechanism for expanding and contracting the
The
また、チタン管成形ロール1、21、31の径の変動によるチタン管10との接触を考慮した潤滑ノズル101の位置合わせのための角度調整は、潤滑ノズル挟み込み冶具(潤滑ノズル前後調整冶具)113と潤滑ノズル角度調整冶具109を潤滑ノズル角度固定ねじ112にて回転させることで調整が可能である。
潤滑ノズル101が前後する機構は潤滑ノズル挟み込み冶具(潤滑ノズル前後調整冶具)113を有する装置にて、潤滑ノズル角度固定ねじ112によって調整ができる。
これらの機構によりチタン管成形ロール1、21、31とチタン管10が接するロールフランジ部近傍に潤滑剤が滴下をすることができる。
Further, the angle adjustment for the alignment of the
The mechanism by which the
With these mechanisms, the lubricant can be dropped in the vicinity of the roll flange portion where the titanium
ここで、潤滑剤としては、潤滑性能及び製品に付着した潤滑剤の除去のし易さの観点から、水溶性切削油剤であるソリュブル油系潤滑剤が最も適している。 Here, as the lubricant, a soluble oil-based lubricant, which is a water-soluble cutting oil, is most suitable from the viewpoint of lubrication performance and ease of removing the lubricant adhering to the product.
潤滑ノズル101は、チタン管サイズ(ロールフランジ幅)に応じて適宜、ロールフランジ部に対応するようその配置位置を調節する必要がある。また、ロール潤滑の状況によりチタン管成形ロール1、21、31のうち上部ロールへはロールの上からの滴下も必要となる。
図9は潤滑ノズル101の配置例を説明するための正面模式図であるが、上述にて説明したような、チタン管成装置には潤滑ノズル101の前後・上下ならびに左右の調整機構が備えられているので、チタン管成形ロール1、21、31のフランジ幅の大小に合わせて、潤滑ノズル101の位置を所望の位置へ適宜変更できる。
It is necessary to adjust the arrangement position of the
FIG. 9 is a front schematic view for explaining an arrangement example of the
図10を用いて、潤滑ノズル101の幅方向調整機構、上下方向調整機構を詳細に説明する。
なお、潤滑ノズル101の各方向調整機構を説明しやすくするため、図10中において、一部の部材については記載を省略している。
パイプ状の水平移動ガイド103内の略中央部分には、正逆反転する2つの幅調整用ねじ114(左、右ねじ)が配置されている。そしてこの幅調整用ねじ114は、水平移動ガイド103内に敷設された左右位置調整ハンドル105と連結しており、左右位置調整ハンドル105を回すことで水平移動ガイド103を水平方向に移動させることができ、結果、ロールフランジ部に合わせた潤滑ノズル101の幅方向拡縮が調整できる。
また、幅調整用ねじ114を中心に移動すること、ならびにあり型台座107に設けられた中心位置調整冶具106を調整することで、チタン管成形ロール1、21、31の中央位置を合わせることができる。
The width direction adjusting mechanism and the vertical direction adjusting mechanism of the
In addition, in order to make it easier to explain each direction adjusting mechanism of the
Two width adjusting screws 114 (left and right screws) that reverse forward and reverse are arranged in a substantially central portion of the pipe-shaped
Further, the center positions of the titanium
また、図10の側面図に示すように、潤滑ノズル101の前後調整、拡縮移動位置調整により、自在に潤滑剤の滴下位置を変えることができ、チタン管10とチタン管成形ロール1、21、31との接触部への潤滑剤の滴下位置の調整が可能となっている。
Further, as shown in the side view of FIG. 10, the dropping position of the lubricant can be freely changed by adjusting the front-back adjustment of the
なお、あり型台座107はスタンド支柱取付冶具108を介して成形スタンド支柱117に固定されているが、成形スタンド支柱117にスタンド支柱取付冶具108を固定する際は、スタンド固定ねじ120により容易に装着できるような片持ち形式となっている。
The
図11に、図10の潤滑ノズル101を用いて潤滑剤を微量滴下するためのローラーポンプ(潤滑剤供給装置)の構造を示す図である。
潤滑剤は、原液と同等な濃い潤滑剤をロールに微量添付するため、チューブポンプといわれるチューブ132を、中心軸131を中心に自公転するローラー130で押しつぶしながら搬送する。
潤滑方法としては、内径3mm以下のチューブ132を用いて、滴下速度が20ml/hr以下の汚染のないチューブ(ローラー)ポンプを用いた微量滴下する方法となっている。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a roller pump (lubrication supply device) for dropping a small amount of lubricant using the
As the lubricant, in order to attach a small amount of a concentrated lubricant equivalent to the undiluted solution to the roll, the
As a lubrication method, a
ここで、潤滑ノズル101としては、内径0.5mm以上3mm以下のチューブを用いるのが、潤滑剤を適量供給する上で適切である。
Here, as the
さらに、該潤滑剤を1ml/hr以上20ml/hr以下の滴下速度で微量滴下して該潤滑剤を供給することが適している。
該潤滑剤の供給速度が1ml/hr未満では、潤滑剤としての機能を十分に発揮できず、一方、その供給速度が20ml/hrを超えると潤滑剤としての機能は飽和し、むしろチタン管成形ロール1、21、31の空転を招き、チタン管成形に支障が出たり、最終製品から除去すべき潤滑剤が多量となり、製造コストが嵩むことになる。
Further, it is suitable to supply the lubricant by dropping a small amount of the lubricant at a dropping rate of 1 ml / hr or more and 20 ml / hr or less.
If the supply rate of the lubricant is less than 1 ml / hr, the function as a lubricant cannot be fully exhibited, while if the supply rate exceeds 20 ml / hr, the function as a lubricant is saturated, rather, titanium tube molding. The
[チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第4の例]
次に、チタン管成形ロール及びチタン管の製造方法の第4の例について図面を参照して説明する。
図12及び図13に、本実施形態の第4の例である、チタン管成形ロール、チタン管成形装置及びチタン管成形ロールを用いたチタン管の製造方法の模式図を示す。図12はチタン管成形ロールを備えたチタン管成形装置の正面図であり、図13は側面図である。また、図14には、チタン管成形装置の要部の正面図を示す。更に、図15には、チタン管成形装置に備えられるチタン管成形ロールを示す。図15(a)は、チタン管成形ロールの部分断面図であり、図15(b)はチタン管成形ロールの側面図である。
[Fourth Example of Titanium Tube Molding Roll and Titanium Tube Manufacturing Method]
Next, a fourth example of the titanium tube forming roll and the method for manufacturing the titanium tube will be described with reference to the drawings.
12 and 13 show a schematic view of a titanium tube forming roll, a titanium tube forming apparatus, and a method for manufacturing a titanium tube using a titanium tube forming roll, which is a fourth example of the present embodiment. FIG. 12 is a front view of a titanium tube forming apparatus provided with a titanium tube forming roll, and FIG. 13 is a side view. Further, FIG. 14 shows a front view of a main part of the titanium tube forming apparatus. Further, FIG. 15 shows a titanium tube forming roll provided in the titanium tube forming apparatus. FIG. 15A is a partial cross-sectional view of the titanium tube forming roll, and FIG. 15B is a side view of the titanium tube forming roll.
図12〜図15に示すように、本実施形態のチタン管成形ロール41は、所謂孔型ロールであり、鋼材からなるロール本体42と、ロール本体42に挿通された回転軸43とが備えられている。ロール本体42にはその全周に渡ってロール面42aが設けられており、このロール面42aには、ロール凹部44及び傾斜部45が設けられている。ロール凹部44及び傾斜部45はロール本体42の全周に設けられている。なお、ロール本体42を構成する鋼材は、第1の例で説明した鋼であることが好ましい。
As shown in FIGS. 12 to 15, the titanium
ロール面42aに設けられたロール凹部44は、チタン管10を成形する際の圧延面とされており、回転軸43側に向けて凹んだ形状となっており、図15(a)に示すようにロール本体42を断面視した形状が円弧状となっている。ロール凹部44は、ロール本体42の幅方向中央部分に形成されている。なお、ロール本体42の回転軸43と平行な方向をロール本体42の幅方向という。図15(a)及び図15(b)に示すように、ロール凹部44は成形対象のチタン管10が接触する面になる。ロール凹部44の表面には、第1の例において説明した表面処理皮膜が積層されている。ロール凹部44と表面処理皮膜との間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The
傾斜部45は、ロール面42aにあってロール凹部44の幅方向両側に設けられている。傾斜部45は、ロール本体42の幅方向外側に向けてロール本体42の回転軸43側に傾斜した傾斜面とされている。傾斜部45の傾斜角度は、例えば、回転軸43の軸方向に対して45°の角度とされている。傾斜部45は、後述するように、隣接する他のチタン管成形ロール41の傾斜部45に接触する可能性がある面である。このため、傾斜部45の表面にも、第1の例において説明した表面処理皮膜が積層されている。傾斜部45と表面処理皮膜との間に、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
The
ロール凹部44と傾斜部45との境界には、凸曲面部46が設けられている。凸曲面部46は、ロール本体42の全周に渡って設けられている。凸曲面部46にも、第1の例において説明した表面処理皮膜が積層されている。また、窒化層や電気Niめっき層があってもよい。
A convex
図12及び図13に示すチタン管成形装置51には、先に説明した4つのチタン管成形ロール41と、各チタン管成形ロール41を回転自在に支持する軸受け部52と、軸受け部52に連結されてチタン管成形ロール41の位置を調整する第1調整装置53と、4つの第1調整装置53を固定する板状の基体部54と、板状の基体部54を垂直に立たせて支持する支持筐体55と、支持筐体55における基体部54の位置を上下させる第2調整装置56と、から構成されている。成形対象のチタン管10は、支持筐体55の正面側(図13の支持筐体55の左側)から支持筐体55の裏面側(図13の支持筐体55の右側)に向けてチタン管成形装置51を通過する際に、4方に配置されたチタン管成形ロール41によって断面形状が真円になるように成形される。
The titanium
支持筐体55は、例えば、チタン管製造工場の地盤面に設置されている。支持筐体55には、その表面から突出する第1フランジ部55aと第2フランジ部55bとが設けられている。第1フランジ部55aは支持筐体55の下部に位置しており、第2フランジ部55bは支持筐体55の上部に位置している。第1フランジ部55aと第2フランジ部55bとの間に、基体部54が配置されている。支持筐体55には、チタン管10が通過するための通過孔55cが設けられている。
The
基体部54は、正面視略八角形状に成形されている。基体部54に、第1調整装置53、軸受け部52及びチタン管成形ロール41が備えられている。基体部54のほぼ中央には、チタン管が通過するための貫通孔54aが設けられている。この貫通孔54aは、支持筐体55に設けられたチタン管10の通過孔55cに連通している。以下、チタン管10が通過する領域をチタン管10の通過領域という。チタン管成形ロール41は、チタン管10を4方から囲むように配置されている。より詳細には、4つのチタン管成形ロール41のうち、2つのチタン管成形ロール41のロール凹部44が、チタン管10の通過領域において相互に向き合うように配置されるとともに、別の2つのチタン管成形ロール41のロール凹部44がチタン管10の通過領域において相互に向き合うように配置されている。ロール凹部44が相互に向き合う一対のチタン管成形ロール41同士は、それぞれの回転軸43が平行になるように配置されている。一方、ロール凹部44が相互に向き合わないチタン管成形ロール41同士、すなわち隣接するチタン管成形ロール41同士は、それぞれの回転軸43の軸方向が直交するように配置されている。
The
また、4つのチタン管成形ロール41のロール凹部44が成形対象のチタン管10の外周面の同一円周上に接するように配置されている。1つのチタン管成形ロール41は、チタン管10の外周面の円周の1/4に接するように配置されている。すなわち、チタン管成形ロール41のロール凹部44のロール幅方向に沿う長さLは、チタン管10の外周面の円周の1/4の長さにほぼ等しくなっている。これにより、4つのチタン管成形ロール41によって、成形対象となるチタン管10の外周面の円周全部を同時に成形できるようになっている。
Further, the roll recesses 44 of the four titanium
更に、チタン管10の通過領域の近傍において、相互に隣接するチタン管成形ロール41は、それぞれの傾斜部45同士が対向している。図12及び図14においては、傾斜部45同士が接している状態で図示されているが、傾斜部45同士は所定のクリアランスを空けるように位置決めされている。本実施形態のチタン管成形装置51は、傾斜部45の表面に、表面処理皮膜が形成されており、これらの被膜によって傾斜部45同士が接触した場合でも傾斜部45同士の潤滑性が保たれるため、傾斜部45同士の焼き付きが起きるおそれがない。そのため、本実施形態では、傾斜部45同士のクリアランスを大幅に小さくすることができる。
Further, in the vicinity of the passage region of the
チタン管成形ロール41は、軸受け部52によって回転自在に支持されている。軸受け部52は、基体部54には直接取り付けらず、第1調整装置53を介して基体部54に取り付けられている。第1調整装置53は、基体部54に取り付けられた位置調整用フランジ部53aと、位置調整用フランジ部53aに設けられた雌ねじ穴53bと、雌ねじ穴53bに挿入された調整ボルト53cと、軸受け部52に設けられた雌ねじ穴52aとにより構成されている。位置調整用フランジ部53aは、例えば金属板が折り曲げられて構成されており、基体部54の表面に溶接されている。調整ボルト53cには雄ねじ部が形成されており、位置調整用フランジ部53aの雌ねじ穴53bと、軸受け部52に設けられた雌ねじ穴52aとに挿入されている。調整ボルト53cを回転させることで、位置調整用フランジ部53aと軸受け部52との距離を調整できるようになっており、これにより、チタン管成形ロール41の相対位置を調整できるようになっている。より具体的には、傾斜部45同士のクリアランスは第1調整装置53によって調整可能である。また、4つのチタン管成形ロール41のロール凹部44の位置も、第1調整装置53によって調整可能であり、ロール凹部44の曲率半径の中心位置が成形対象のチタン管10の中心軸と一致するように調整するとよい。
The titanium
次に、第2調整装置56について説明する。支持基体55の第2フランジ部55bに、貫通孔55cが設けられており、貫通孔55cの内面には雌ねじ部が設けられている。また、基体部54の表面の上端側に別の位置調整用フランジ部54bが設けられている。この位置調整用フランジ部54bにも貫通孔54cが設けられ、その内面には雌ねじ部が設けられている。そして、支持基体55の第2フランジ部55bの貫通孔55cと、位置調整用フランジ部54bの貫通孔54cには、雄ねじ部を有するボルト56aが鉛直方向から挿入されている。このように、第2調整装置56は、貫通孔55cを有する第2フランジ部55b、貫通孔54cを有する位置調整用フランジ部54b、及びボルト56aによって構成されている。鉛直方向に挿入されたボルト56aを回転させることで、第2フランジ部55bと位置調整用フランジ部54bとの間隔を調整することができ、これにより、支持筐体55における基体部54の位置を上下させることが可能になる。これにより、チタン管成形装置51の前段または後段にある他の成形ロールとの相対位置を調整可能になる。
Next, the
次に、図12〜図15に示したチタン管成形ロール41及びチタン管成形装置55による、チタン管10の成形方法を説明する。
チタン管10を成形する際には、4つのチタン管成形ロール41のロール凹部44によって形成された孔部に、チタン管10を挿通させる。これにより、チタン管10の外周面が、その円周方向の同一位置においてチタン管成形ロール41に接触し、真円形状に成形される。
Next, a method of forming the
When molding the
ここで、本例と第3の例との違いについて説明すると、第3の例では、ロール中央部21と回転フランジ部22がチタン管10を成形する際に、ロール中央部21及び回転フランジ部22の回転軸が同じであるため、ロール中央部21と回転フランジ部22は同じ方向に回転する。ロール中央部21では、チタン管10に当たる面が回転軸と平行に近い向きになっているが、回転フランジ部22では、チタン管10に当たる面が回転軸に対して垂直に近い向きになっている。このため、回転フランジ部22では、チタン管10への当たり方が複雑になり、ロール中央部21に比べてチタン管10に疵を発生させる可能性が若干高くなる。また、ロール中央部21及び回転フランジ部22ではチタン管10に与える荷重量が異なってくるため、チタン管10に与える荷重にばらつきが生じる可能性がある。一方、本例では、第3の例における回転フランジ部22に相当するロール面を、隣接する他のチタン管成形ロール41が担っており、この隣接するチタン管成形ロール41同士の回転軸が平行ではないため、第3の例のようにロール中央部21と回転フランジ部22とが同軸で回転することによるチタン管10における疵発生やチタン管10への荷重の不均一性が解消され、より理想的な状態でチタン管10を成形できる。
Here, the difference between this example and the third example will be described. In the third example, when the roll
また、本例では、隣接するチタン管成形ロール41の傾斜部45同士のクリアランスを従来よりも小さく設定できるため、チタン管10の真円度をより高められる。
Further, in this example, since the clearance between the
以上説明したような、本発明に係るチタン管成形ロールによれば、基材上に、表面処理皮膜を形成するため、耐摩耗性及び耐凝着性を向上させることができる。特に、第1めっき層にh−BN粒子を含有させることで、チタン管に対する潤滑性を高めることができ、チタン管成形時のチタンの凝着を防止できる。また、第1めっき層と基材との間に第2めっき層を形成することで、第1めっき層の密着性を高めることができ、第1めっき層の剥離を抑制できる。 According to the titanium tube forming roll according to the present invention as described above, since the surface treatment film is formed on the base material, the wear resistance and the adhesion resistance can be improved. In particular, by incorporating h-BN particles in the first plating layer, the lubricity to the titanium tube can be enhanced, and the adhesion of titanium during titanium tube molding can be prevented. Further, by forming the second plating layer between the first plating layer and the base material, the adhesion of the first plating layer can be enhanced and the peeling of the first plating layer can be suppressed.
また、チタン管を成形する際、潤滑剤を成形ロールの一部に微量滴下しながら成形することで、成形ロール、特に駆動ロールの摩擦係数を低減することができる。その効果による、周速差の大きい(すべりの大きい)ことによる、ロールフランジ部の凝着を防止することにより、駆動ロールで発生するロールフランジ部の疵や、ロールマークの発生を抑えることができる。 Further, when molding the titanium tube, the friction coefficient of the molding roll, particularly the driving roll, can be reduced by molding while dropping a small amount of the lubricant on a part of the molding roll. By preventing the roll flange from sticking due to the large difference in peripheral speed (large slip) due to this effect, it is possible to suppress the occurrence of flaws in the roll flange and roll marks that occur in the drive roll. ..
すなわち、本発明に係るチタン管成形ロール、チタン管成形装置、チタン管の製造方法によれば、成形ロール寿命を格段に向上でき、成形ロールの交換頻度を低減でき、製造コストを大幅に削減できる。また、成形ロール寿命の向上による成形ロールの交換頻度を低減によって、ロール交換時のロール調整(位置調整等)に伴う歩留まり低下の防止、及び、成形寸法精度向上による歩留まり向上(高精度化)を達成することができる。 That is, according to the titanium tube forming roll, the titanium tube forming apparatus, and the titanium tube manufacturing method according to the present invention, the life of the forming roll can be remarkably improved, the frequency of exchanging the forming roll can be reduced, and the manufacturing cost can be significantly reduced. .. In addition, by reducing the frequency of molding roll replacement by improving the molding roll life, it is possible to prevent a decrease in yield due to roll adjustment (position adjustment, etc.) during roll replacement, and to improve yield (higher accuracy) by improving molding dimensional accuracy. Can be achieved.
次に、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the conditions used in the following examples.
(実施例1、2)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。次に、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。
(Examples 1 and 2)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed. Next, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。また、めっき浴には、平均粒径0.3μmのh−BN粒子を添加した。これにより、第1めっき層にh−BN粒子を含有させた。第1めっき層の形成後、実施例1について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。実施例2は熱処理を行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the Ni electroplating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-BP plating layer, one containing nickel sulfate, sodium hypochlorite, dimethylamine borane, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used. Further, h-BN particles having an average particle size of 0.3 μm were added to the plating bath. As a result, h-BN particles were contained in the first plating layer. After the formation of the first plating layer, the heat treatment of Example 1 was carried out under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. Example 2 did not undergo heat treatment.
このようにして、表1に示すような、実施例1、2の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Examples 1 and 2 as shown in Table 1 were produced.
(実施例3〜6)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。次に、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。
(Examples 3 to 6)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed. Next, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第2めっき層を形成した。第2めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴は、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。 Next, a second plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the Ni electroplating layer. The second plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-BP plating layer, one containing nickel sulfate, sodium hypochlorite, dimethylamine borane, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used.
次に、第2めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴には、実施例1、2の場合と同様にした。第1めっき層の形成後、実施例3、5について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。実施例4、6は熱処理を行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the second plating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. The plating bath for the Ni-BP plating layer was the same as in Examples 1 and 2. After the formation of the first plating layer, heat treatment was performed on Examples 3 and 5 under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. Examples 4 and 6 were not heat-treated.
このようにして、表1に示すような、実施例3〜6の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Examples 3 to 6 as shown in Table 1 were produced.
(実施例7、8)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。次に、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。
(Examples 7 and 8)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed. Next, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、Bを含むNi−Bめっき層からなる第2めっき層を形成した。第2めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−Bめっき層用のめっき浴は、硫酸ニッケル、ジメチルアミンボラン、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。 Next, a second plating layer composed of a Ni−B plating layer containing B was formed on the Ni electroplating layer. The second plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-B plating layer, one containing nickel sulfate, dimethylamine boron, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used.
次に、第2めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴には、実施例1、2の場合と同様にした。第1めっき層の形成後、実施例7について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。実施例8は熱処理を行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the second plating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. The plating bath for the Ni-BP plating layer was the same as in Examples 1 and 2. After the formation of the first plating layer, the heat treatment of Example 7 was carried out under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. Example 8 was not heat treated.
このようにして、表1に示すような、実施例7、8の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Examples 7 and 8 as shown in Table 1 were produced.
(実施例9、10)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。
(Examples 9 and 10)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed.
次に、プラズマ窒化処理より表面に窒化層を形成した後、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。 Next, after forming a nitride layer on the surface by plasma nitriding treatment, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、Pを含むNi−Pめっき層からなる第2めっき層を形成した。第2めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−Pめっき層用のめっき浴は、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。 Next, a second plating layer composed of a Ni-P plating layer containing P was formed on the Ni electroplating layer. The second plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-P plating layer, one containing nickel sulfate, sodium hypophosphite, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used.
次に、第2めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴には、実施例1、2の場合と同様にした。第1めっき層の形成後、実施例9について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。実施例10は、第2めっき層の形成後に、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。第1めっき層形成後は熱処理を行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the second plating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. The plating bath for the Ni-BP plating layer was the same as in Examples 1 and 2. After the formation of the first plating layer, the heat treatment of Example 9 was carried out under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. In Example 10, after the formation of the second plating layer, heat treatment was performed under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. No heat treatment was performed after the formation of the first plating layer.
このようにして、表1に示すような、実施例9、10の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Examples 9 and 10 as shown in Table 1 were produced.
(比較例1、2)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。次に、プラズマ窒化処理により表面に窒化層を形成した後、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。
(Comparative Examples 1 and 2)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed. Next, after forming a nitride layer on the surface by plasma nitriding treatment, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、Bを含むNi−Bめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−Bめっき層用のめっき浴には、硫酸ニッケル、ジメチルアミンボラン、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。また、めっき浴には、h−BN粒子を添加しなかった。第1めっき層の形成後、比較例1について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。比較例2は熱処理を行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni−B plating layer containing B was formed on the Ni electroplating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-B plating layer, one containing nickel sulfate, dimethylamine boron, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used. Further, no h-BN particles were added to the plating bath. After the formation of the first plating layer, the heat treatment of Comparative Example 1 was performed under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. Comparative Example 2 was not heat-treated.
このようにして、表1に示すような、比較例1、2の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Comparative Examples 1 and 2 as shown in Table 1 were produced.
(比較例3、4)
第1めっき層として、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した以外は、比較例1、2と同様にして、比較例3、4の成形ロールを製造した。比較例4について、熱処理温度300℃、熱処理時間1時間の条件で熱処理を行った。比較例3は熱処理を行わなかった。
(Comparative Examples 3 and 4)
Molding rolls of Comparative Examples 3 and 4 were produced in the same manner as in Comparative Examples 1 and 2 except that a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed as the first plating layer. did. Comparative Example 4 was heat-treated under the conditions of a heat treatment temperature of 300 ° C. and a heat treatment time of 1 hour. Comparative Example 3 was not heat-treated.
このようにして、表1に示すような、比較例3、4の成形ロールを製造した。 In this way, the molding rolls of Comparative Examples 3 and 4 as shown in Table 1 were produced.
(比較例5)
成形ロールの基材としてJIS G 4404にて規定されている工具鋼SKD11(C,Si,Mn,Cr,Mo,V,P,S,残部鉄及び不純物を本発明の範囲で含む鋼)を採用し、焼入れ及び焼戻し処理を行った。次に、プラズマ窒化処理により表面に窒化層を形成した後、電気めっき法により厚さ0.2μmのNi電気めっき層を形成した。
(Comparative Example 5)
Tool steel SKD11 (steel containing C, Si, Mn, Cr, Mo, V, P, S, residual iron and impurities within the scope of the present invention) specified in JIS G 4404 is used as the base material for the forming roll. Then, quenching and tempering treatments were performed. Next, after forming a nitride layer on the surface by plasma nitriding treatment, a Ni electroplating layer having a thickness of 0.2 μm was formed by an electroplating method.
次に、Ni電気めっき層上に、P及びBを含むNi−B−Pめっき層からなる第1めっき層を形成した。第1めっき層は無電解めっき法により形成した。Ni−B−Pめっき層用のめっき浴には、硫酸ニッケル、次亜りん酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、pH緩衝剤、安定剤及び錯化剤を含むものを用いた。また、めっき浴には、c−BN粒子を添加した。c−BN粒子は、第1めっき層中に1質量%が含まれるようにした。第1めっき層の熱処理は行わなかった。 Next, a first plating layer composed of a Ni-BP plating layer containing P and B was formed on the Ni electroplating layer. The first plating layer was formed by an electroless plating method. As the plating bath for the Ni-BP plating layer, one containing nickel sulfate, sodium hypochlorite, dimethylamine borane, a pH buffer, a stabilizer and a complexing agent was used. Further, c-BN particles were added to the plating bath. The c-BN particles were made to contain 1% by mass in the first plating layer. No heat treatment was performed on the first plating layer.
このようにして、表1に示すような、比較例5の成形ロールを製造した。 In this way, the molding roll of Comparative Example 5 as shown in Table 1 was produced.
実施例1〜10及び比較例1〜5の成形ロールは、図2に示す形状を有しており、孔型R:12.6mm、ロール底径Dr:100mm、ロール外径Do:124mm、ロール幅W:60.0mmであった。 The molding rolls of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 have the shapes shown in FIG. 2, and have a hole type R: 12.6 mm, a roll bottom diameter Dr: 100 mm, a roll outer diameter Do: 124 mm, and a roll. Width W: 60.0 mm.
<評価>
実施例1〜10及び比較例1〜5の各成形ロールにおいて、機械特性を評価した。評価条件は、径25.0mm、0.5mm厚のJIS3種チタン金属管を用い、TIG溶接による造管速度を6/min分として、溶接後に図10に示す成形装置を用いて成形を行った。このとき、潤滑剤としてはソリュブル油系潤滑剤を用い、この潤滑剤を10ml/hrで微量に滴下しながら成形を行った。
<Evaluation>
The mechanical properties of each of the molding rolls of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 were evaluated. The evaluation conditions were as follows: using a
その結果、実施例1〜10は、成形時間が24時間経過しても、ロールの表面処理膜の剥離は起こらず、また、チタンの凝着も起きなかった。このため、ロール疵は発生しなかった。よって、耐久性は良好だった。
一方、比較例1〜5のロールを用いJIS3種チタン管の成形を行うと、30分を経過する前にロール疵が発生し、成形ロールの基材が露出した。このように、比較例1〜5の成形ロールは、耐久性が不十分だった。
As a result, in Examples 1 to 10, peeling of the surface-treated film of the roll did not occur and titanium adhesion did not occur even after the molding time had passed for 24 hours. Therefore, no roll defect occurred. Therefore, the durability was good.
On the other hand, when the
1、21、31…チタン管成形ロール、3…回転軸、10…チタン管、12…ロール本体(基材)、4、14…ロール凹部、21…ロール中央部、21a1…外周面(対向面)、21a…基部、21b…突出部、22…回動フランジ部、22b…内周面(対向面)、22c…外側面(対向面)、23…固定フランジ部、23b…対向面、24…第1軸受部、24a…転動体、25…第2軸受部、25a…転動体、32…引きねじ部、101…潤滑ノズル、102…潤滑ノズル固定台、103…水平移動ガイド、104…上下位置調整ハンドル、105…左右位置調整ハンドル、106…中心位置調整冶具、107…あり型台座、108…スタンド支柱取り付け冶具、109…潤滑ノズル角度調整冶具、112…潤滑ノズル角度固定ねじ、113…潤滑ノズル前後調整冶具、114…幅調整用ねじ(正・ねじ使用)、115…幅移動用ガイド部品、116…上下移動ねじ、117…成形スタンド支柱、118…幅移動溝、119…幅移動ガイド、120…スタンド固定ねじ、130…ローラー、131…中心軸、132…シリコンチューブ。
1, 21, 31 ... Titanium tube forming roll, 3 ... Rotating shaft, 10 ... Titanium tube, 12 ... Roll body (base material), 4, 14 ... Roll recess, 21 ... Roll center, 21a 1 ... Outer surface (opposing) Surface), 21a ... Base, 21b ... Projection, 22 ... Rotating flange, 22b ... Inner peripheral surface (opposing surface), 22c ... Outer surface (opposing surface), 23 ... Fixed flange, 23b ... Facing surface, 24 ... 1st bearing part, 24a ... Rolling body, 25 ... 2nd bearing part, 25a ... Rolling body, 32 ... Pull thread part, 101 ... Lubrication nozzle, 102 ... Lubrication nozzle fixing base, 103 ... Horizontal movement guide, 104 ... Up and down Position adjustment handle, 105 ... Left and right position adjustment handle, 106 ... Center position adjustment jig, 107 ... Available type pedestal, 108 ... Stand support mounting jig, 109 ... Lubrication nozzle angle adjustment jig, 112 ... Lubrication nozzle angle fixing screw, 113 ... Lubrication Nozzle front / rear adjustment jig, 114 ... Width adjustment screw (normal / screw used), 115 ... Width movement guide part, 116 ...
Claims (37)
C:1.00〜2.30%、
Si:0.10〜0.60%、
Mn:0.20〜0.80%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Cr:4.80〜13.00%、
Mo:0〜1.20%、
V:0〜1.00%、
W:0〜0.80%を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の表面上に形成された、Niを含有する第1めっき層を備え、
前記第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが700〜1100の範囲であることを特徴とする部材。 By mass%
C: 1.00 to 2.30%,
Si: 0.10 to 0.60%,
Mn: 0.25 to 0.80%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 4.80 to 13.00%,
Mo: 0 to 1.20%,
V: 0-1.00%,
W: Contains 0 to 0.80%,
With a base material having a chemical composition in which the balance is iron and impurities,
A first plating layer containing Ni formed on the surface of the base material is provided.
The first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is a Ni-P-B plating layer composed of Ni and impurities. A member containing 0.5 to 3% by mass of h-BN particles and having a Vickers hardness in the range of 700 to 1100.
C:1.00〜2.30%、
Si:0.10〜0.60%、
Mn:0.20〜0.80%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Cr:4.80〜13.00%、
Mo:0〜1.20%、
V:0〜1.00%、
W:0〜0.80%を含有し、
残部が鉄および不純物である化学組成を有する基材と、
前記基材の少なくとも圧延面上に形成された、Niを含有する第1めっき層を備え、
前記第1めっき層は、P:3.0〜7.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなるNi−P−Bめっき層に、0.5〜3質量%のh−BN粒子が含有されてなり、ビッカース硬さが700〜1100の範囲であることを特徴とするチタン管成形ロール。 By mass%
C: 1.00 to 2.30%,
Si: 0.10 to 0.60%,
Mn: 0.25 to 0.80%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 4.80 to 13.00%,
Mo: 0 to 1.20%,
V: 0-1.00%,
W: Contains 0 to 0.80%,
With a base material having a chemical composition in which the balance is iron and impurities,
A first plating layer containing Ni formed on at least the rolled surface of the base material is provided.
The first plating layer contains P: 3.0 to 7.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, and the balance is a Ni-P-B plating layer composed of Ni and impurities. A titanium tube forming roll containing 0.5 to 3% by mass of h-BN particles and having a Vickers hardness in the range of 700 to 1100.
前記第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜820のNi−Bめっき層である請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer is a Ni-B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 820. Item 2. The titanium tube forming roll according to any one of Item 4.
前記第2めっき層は、B:0.3〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−Bめっき層である請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer is a Ni-B plating layer containing B: 0.3 to 3.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 900 to 1100. Item 2. The titanium tube forming roll according to any one of Item 4.
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜1100のNi−Pめっき層である請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
Claims 2 to 2, wherein the second plating layer is a Ni-P plating layer containing P: 3.0 to 10.0% by mass, the balance being Ni and impurities, and a Vickers hardness of 700 to 1100. Item 2. The titanium tube forming roll according to any one of Item 4.
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが900〜1100のNi−B−Pめっき層である請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 900 to 1100. The titanium tube forming roll according to any one of claims 2 to 4, which is a Ni-BP plating layer.
前記第2めっき層は、P:3.0〜10.0質量%、B:0.5〜3.0質量%を含有し、残部がNi及び不純物からなり、ビッカース硬さが700〜800のNi−B−Pめっき層である請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A second plating layer containing Ni is provided between the first plating layer and the base material.
The second plating layer contains P: 3.0 to 10.0% by mass and B: 0.5 to 3.0% by mass, the balance is composed of Ni and impurities, and the Vickers hardness is 700 to 800. The titanium tube forming roll according to any one of claims 2 to 4, which is a Ni-BP plating layer.
Mo:0.70〜1.20%、
V:0.15〜1.00%、
W:0.60〜0.80%から選択される一種以上を含有する請求項2乃至請求項17の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 The base material is by mass%
Mo: 0.70 to 1.20%,
V: 0.15-1.00%,
W: The titanium tube forming roll according to any one of claims 2 to 17, which contains at least one selected from 0.60 to 0.80%.
前記圧延面が、前記ロール凹部表面である、請求項2乃至請求項18の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 It is a hole-shaped roll in which a semicircular roll recess is provided over the entire circumference of the roll body.
The titanium tube forming roll according to any one of claims 2 to 18, wherein the rolled surface is the surface of the roll recess.
前記ロール凹部が、前記ロール中央部と前記回動フランジ部とによって分割されている、請求項19に記載のチタン管成形ロール。 The roll body includes a roll central portion and a pair of rotating flange portions arranged on both sides of the roll central portion so as to be rotatable with respect to the roll central portion.
The titanium tube forming roll according to claim 19, wherein the roll recess is divided by the roll central portion and the rotating flange portion.
前記回動フランジ部は、前記基部上にあって前記突出部のロール幅方向両側に配置され、
前記ロール中央部の前記基部と前記回動フランジ部との間に、第1軸受部が設けられている、請求項20または請求項21に記載のチタン管成形ロール。 The roll central portion is provided with a base portion and a protruding portion protruding from the roll width direction central portion of the base portion toward the outer peripheral direction of the roll.
The rotating flange portions are located on the base portion and are arranged on both sides of the protruding portion in the roll width direction.
The titanium tube forming roll according to claim 20 or 21, wherein a first bearing portion is provided between the base portion of the roll central portion and the rotating flange portion.
2つの前記チタン管成形ロールは、それぞれの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、前記の各ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置されている、チタン管成形装置。 The two titanium tube forming rolls according to any one of claims 19 to 26 are provided.
The two titanium tube forming rolls are arranged so that their respective roll recesses face each other, and the respective roll recesses are arranged so as to be in contact with each other on the same circumference of the outer peripheral surface of the titanium tube to be molded. Titanium tube molding equipment.
前記ロール本体には、その全周に渡って設けられた断面視円弧状のロール凹部と、前記ロール凹部の幅方向両側に設けられ、前記ロール本体のロール幅方向外側に向けてロール本体の回転軸側に傾斜する傾斜部と、を有しており、
前記ロール凹部表面が前記圧延面であって、前記ロール凹部表面に、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層のいずれかが備えられ、
更に、前記傾斜部の表面にも、前記第1めっき層、または、前記第1めっき層及び前記第2めっき層のいずれかが備えられている、請求項2乃至請求項18の何れか一項に記載のチタン管成形ロール。 A roll body made of the base material is provided.
The roll body is provided with a roll recess having an arcuate cross-sectional view provided over the entire circumference thereof and both sides of the roll recess in the width direction, and the roll body is rotated toward the outside in the roll width direction of the roll body. It has an inclined part that inclines toward the shaft side,
The surface of the roll recess is the rolled surface, and the surface of the roll recess is provided with either the first plating layer or the first plating layer and the second plating layer.
Further, any one of claims 2 to 18, wherein the surface of the inclined portion is also provided with the first plating layer, or any of the first plating layer and the second plating layer. The titanium tube forming roll described in.
4つの前記チタン管成形ロールのうち、2つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置されるとともに、別の2つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が相互に向き合うように配置され、かつ、4つの前記チタン管成形ロールの前記ロール凹部が成形対象のチタン管外周面の同一円周上に接するように配置され、更に、相互に隣接する前記チタン管成形ロールの前記傾斜部同士が対向している、チタン管成形装置。 The four titanium tube forming rolls according to claim 28 are provided.
Of the four titanium tube forming rolls, the roll recesses of the two titanium tube forming rolls are arranged so as to face each other, and the roll recesses of the other two titanium tube forming rolls face each other. The roll recesses of the four titanium tube forming rolls are arranged so as to be in contact with each other on the same circumference of the outer peripheral surface of the titanium tube to be formed, and the titanium tube forming rolls adjacent to each other are further arranged. A titanium tube forming device in which inclined parts face each other.
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