JP2500854B2

JP2500854B2 - 圧延ロ―ル

Info

Publication number: JP2500854B2
Application number: JP7019793A
Authority: JP
Inventors: 郁二上村; 文夫小野; 達也西本; 松夫樋口; 栄治上條
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH07214117A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は銅および銅合金、鉄お
よび鉄合金などの金属線材を熱間で圧延するのに使用す
る圧延ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属線材特に銅線材の生産方式と
しては、鋳造機と圧延機とを直結した連続鋳造圧延方式
が主に採用されている。

【０００３】一般に圧延ロールの保持方式としては、図
４の両持式と図５の片持式がある。まず図４の両持式に
おいては、ロールＡの軸部１，１と胴部２が一体であ
り、両軸部１，１が駆動モータ（図示せず）から回転力
を受け、胴部２に形成されたカリバー３で線材４を圧延
するものである。

【０００４】このロールＡでは、圧延加工する胴部２は
耐摩耗性、耐熱性をもたせるため硬度を高く、例えばシ
ヨア硬度６０〜７０にする。一方、軸部１，１は駆動力
伝達部のため、高温度での脆化を考え低硬度で靭性をも
たせて例えばシヨア硬度４０〜５０程度にする必要があ
る。従ってこの両持式ではセラミックスロールの適用が
難しい。但し、加工溝部のみ即ちカリバー３部分のみを
本発明セラミックスで形成し、胴部に嵌め込む方式をと
れば適用可能ではある。

【０００５】これに対して、片持式の圧延機において使
用される圧延ロールは図５に示すように、リング状のロ
ール５にカリバー６とキー穴７が形成されている。この
ような片持式の基本ロール構造をとることによって図１
に示すように、ロールが胴部のみよりなり、駆動力もス
リーブ９により均一に内圧がかかった状態でロール内面
に伝達されるため、特に金属ほどの靭性は不要であり、
割損などの事故も生じなくなる。また、ロール体積も小
さくて済み、製造が容易であり、特に高価なセラミック
スをロールとする場合、片持式の方がはるかに経済的で
ある。一方、ロールの材質については以下のような従来
の経緯がある。

【０００６】従来、銅および銅合金線材の熱間圧延ロー
ルの材質としては工具鋼が専ら使用されてきた。この工
具鋼は、炭素鋼にＣｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｗ，Ｍｎなどの合金
元素を合金比率を勘案して用い、さらに焼入れ、焼き戻
しなどの熱処理条件を適正化することにより、高温での
強度、硬度、靭性、耐摩耗性などの品質向上がはかられ
てきた。

【０００７】ところが上述したように例えば銅線の圧延
においては圧延温度が５００〜１０００℃の高温で、し
かも減面率が６０％にも達する強加工を高速で行なうも
のであるため、通常の鋼の常用可能な限界温度３００℃
を越えてしまい、種々の改善をもってしても、ロールの
寿命延長には自ら限界があった。

【０００８】即ち、ロール表面の組織のミクロな不均一
性、加工条件の変動により、９００℃前後ではロール表
面に局部的クラックを生じ、この鉄片が剥離し、また６
００℃前後では局部的に摩耗して線状のスクラッチ傷を
発生し、ロール表面を荒らすのである。

【０００９】その結果、鋼線に鉄粉が混入して伸線工程
で断線に至る場合があること、およびロール表面の荒れ
によって線材表面が荒れて線材の品質低下につながるの
である。このために通常ロールの耐用時間は５〜８時間
という短寿命であり、またラインを停止して新しいロー
ルとの交換が必要になるのである。このロール交換には
０．５〜１時間を要するが、その間連続鋳造圧延ライン
を停止しなければならない。このように線材の生産にお
いて、ロールの欠陥は圧延ラインの停止を余儀なくされ
る最大の要因となっている。

【００１０】このほか、ロールの摩耗、亀裂発生により
剥離した部分が線材に圧入され、線材の伸線加工中での
異物断線を引起すという問題もある。

【００１１】故に、耐摩耗性の改善という観点から高硬
度の超硬合金製ロールの使用も検討されている。一般的
な超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ系があるが、このよう
な超硬合金は冷間加工ではすぐれた耐摩耗性を示し、ロ
ール，ダイスなどに多用されている。しかしながら、熱
間圧延ロールにおいては、高温度で銅とバインダーのＣ
ｏが反応し、この反応生成物が脆いため抜け落ちてロー
ル表面に粒子脱落孔を発生し、却ってロール寿命が低下
するのである。

【００１２】このため、銅との反応性のより低い超硬合
金としてステライト（Ｃｒ₇Ｃ₃）を主成分とするＣｒ₇
Ｃ₃−Ｎｉ−Ｗ系などの種々合金成分を変えることによ
って超硬ロールの改良が行なわれた。

【００１３】しかし、この場合にも銅との反応性は若干
低下して改善されるものの、高温下で合金成分が酸化す
ることによって脆くなり、その結果ロール表面の肌荒れ
が著しくて耐摩耗性はさほど改善されず、従って寿命の
向上には効果がなかった。高温で銅との反応性が低いの
はセラミックスであり、Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂を主成分と
するものが検討され、通常Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とするアル
ミナ系セラミックスを用いることが考えられている。し
かしこのアルミナ系セラミックスは強度、靭性が低いた
め、図４に示す圧延ロールのように高応力で高衝撃のか
かる条件下では割損しやすくて使用に耐えないという欠
点がある。

【００１４】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたもので、耐熱性、耐摩耗性、耐熱衝撃性に
優れ、高強度で、さらに銅鉄等の金属被加工材と熱間で
も反応しない長寿命の圧延ロールを提供することを目的
とする。ここで熱間とは３００℃以上の温度を指す。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
末、銅および銅合金、鉄および鉄合金などの金属線材の
熱間圧延ロールとしては、次のような特性が必要である
ことを確認した。

【００１６】即ち、(1) 高温度で銅等の金属被加工材と
反応しないこと、(2) 高温度で強度が低下しないこと、
(3) 高温度で耐摩耗性が高く、かつたとえ摩耗が起って
も均一であること（耐肌荒れ性）、(4) 熱膨張係数が小
さく熱ショックに強いこと。

【００１７】本発明者らはこれらの特性をすべて満たす
熱間圧延ロール用素材として、ＺｒＯ₂系やＳｉ₃Ｎ₄系
などのセラミックスについても種々検討した結果、シリ
コンナイトライド（Ｓｉ₃Ｎ₄）セラミックスの特定の組
成のものが最も適していることが認められた。即ち、
(1) 線材の素材例えば銅との反応性が低く、１１００℃
まで全く銅と反応しない。従って銅の圧延温度は最高１
０００℃程度であるから、全く問題がない。鋼材・アル
ミニウム材についても同様の点が確認されている。(2)
熱間強度が高く１０００℃まで殆ど低下しない。(3) 耐
摩耗性が高い。Ｓｉ₃Ｎ₄は硬度が超硬ロールよりも高
く、また高温度で潤滑性がでてくるという独特の特性が
あるために高温度での耐摩耗性が高い。(4) 熱膨張係数
が３．２×１０^-6／℃と小さく、低膨張係数合金として
知られているＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金の約１５×１０
^-6（但し３５０℃以上で）の１／５程度である。

【００１８】また、圧延ロールは線材により高温度に上
昇し、冷却水で冷却されるというヒートサイクルのかか
る条件で使用されるため、膨張係数は小さいほど有利で
ある。加うるに比重が３．２と工具鋼の１／２以下の軽
量であるため、作業者にとってロール交換作業の負担が
軽減される。

【００１９】以上述べたようにＳｉ₃Ｎ₄を主成分とする
セラミックスロールは、銅および銅合金、鉄および鉄合
金などの金属用圧延ロールとしてすぐれていることが認
められる。本発明者らは、さらにこのＳｉ₃Ｎ₄セラミッ
クスロールの寿命を格段に延ばす目的に迫られ、後述す
るような特定組成かつ高温下での対金属耐久性に優れた
Ｓｉ₃Ｎ₄セラミックスを用い、かつ以下に記載する構造
のロールとすることによってこのＳｉ₃Ｎ₄セラミックス
の優れた特性が充分に生かされ、それらの相乗効果によ
って所望のものを得ることができた。

【００２０】事実Ｓｉ₃Ｎ₄を主成分とするこの発明のセ
ラミックスを例えば線材連続鋳造圧延ラインの圧延機の
最終スタンドにおいて本発明の構造のロール方式によっ
てセットして使用したところ１００時間以上使用しても
肌荒れ、線材の摩耗傷など線材の表面には全く異常がな
く、従来の工具鋼ロールの１０倍以上の長寿命があるこ
とを見出して、この発明を完成するに至ったものであ
る。

【００２１】即ち、この発明は、金属線材を熱間で圧延
加工するのに用いる圧延ロールであって、前述のように
ロール本体をセラミックス製の筒状体とし、このロール
本体の内部に駆動軸を挿通し、上記ロール本体の遊端側
から圧延ロール本体内面と上記駆動軸外面との間の環状
間隙にテーパースリーブを圧入すると共に、上記ロール
本体の遊端部とこれに対応する駆動軸の一端部にクロス
キーを嵌合させて（場合によってはクロスキーのうち１
２ａおよびロール本体の穴７を除いてもよい）ロール本
体をその遊端部方向から圧縮固定し、駆動軸と一体回転
させるようにし、さらに、上記駆動軸の一端部に締結さ
れる締結ボルトを用いて、上記テーパースリーブの圧入
状態及び上記クロスキーの嵌合状態を保持するようにし
たものである。

【００２２】この発明のロール構造によれば、セラミッ
クス製の筒形ロール本体（胴部）に軸部を一体形成せ
ず、その代わりにロール本体の内部に駆動軸を挿通させ
ると共に、テーパースリーブをロール本体と駆動軸の間
に圧入し、且つクロスキーをロール本体と駆動軸の各端
部に嵌合させるようにしたから、ロール本体はロール内
面からテーパースリーブを介して駆動軸の回転駆動力を
受けるが主として、クロスキーによりロール遊端面から
の圧力負荷により、ロール本体が固定されるとともに駆
動軸と一体回転する。ここで、駆動軸の駆動力はテーパ
ースリーブにより補助的に均一に弱い内圧がロール内周
面にかかった状態でクロスキーの側圧によりロール外面
に伝達されるので、前述の如くロール本体は金属ほどの
靭性、強度等が要求されない。従って、特に耐熱性に優
れたセラミックスをロール材料に使用することが可能と
なるので、ロールに割損等を生じるおそれがない。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００２４】図１はこの発明に係る圧延ロールを示す縦
断面図である。同図において、金属線材を熱間で圧延加
工するのに用いる本発明の片持式の圧延ロールは、ロー
ル本体５と、駆動軸８と、テーパースリーブ９と、クロ
スキー１２と、締結ボルト１３とで構成され以下の取付
構造を特徴とするものである。

【００２５】まず、ロール本体５は、外周面にカリバー
６が設けられた筒状体とされ、その内端部はターンテー
ブル２０を介して機体２１に支持され、外端部には後述
するクロスキー１２が嵌合するキー穴７（図３参照）が
形成されている。ロール素材としては後述する特定組成
のＳｉ₃Ｎ₄セラミックスが用いられる。

【００２６】上記ロール本体５の内部には、駆動モータ
（図示せず）から回転力を受ける駆動軸８が挿通してい
る。この駆動軸８の遊端部には、図２に示すように、一
対の半割れ状のロール軸１４が一体形成されている。こ
のロール軸１４には、図１に示すように、固定ナット２
３がねじ２４により固定され、この固定ナット２３に締
結ボルト１３が螺合している。

【００２７】一方、ロール本体５の内面５ａと上記駆動
軸８の外面８ａとの間の環状間隙には、ロール本体５の
遊端部側からテーパースリーブ９のテーパー部９ａが圧
入されている。また、テーパースリーブ９のヘッド部９
ｂには、上記締結ボルト１３が貫通する貫通孔９ｃとボ
ルト受部９ｄが設けられ、締結ボルト１３の締め付けに
よりテーパースリーブ９の圧入状態が保持されている。
１０はナット、１１はロックナットである。

【００２８】さらに、テーパースリーブ９の側面には、
クロスキー１２が貫通する貫通孔９ｅ，９ｅが形成され
ており、クロスキー１２は、中央部がロール軸間１４，
１４間に嵌合すると共にロール本体をその遊端部から圧
縮固定されるようになっており、また両端部の突部１２
ａがロール本体５のキー穴７，７に嵌合している。これ
により、ロール本体５が駆動軸８と一体回転されるよう
になっている。また、上記締結ボルト１３の先端部がク
ロスキー１２を駆動軸８側に押圧しており、これによ
り、クロスキー１２とロール本体５との上記嵌合状態が
保持されている。

【００２９】上記のように、この発明に係る片持式圧延
ロールの第１の特徴は、図１に示すように、片持式の基
本構造を生かした組立の簡単な構造を有しており、筒形
ロール本体５（胴部）に軸部（図４の符号１に該当）を
一体形成せず、その代わりにロール本体５の内部に駆動
軸８を挿通させると共に、テーパースリーブ９をロール
本体５と駆動軸８の間に圧入し、且つクロスキー１２を
ロール本体５と駆動軸８の各端部に嵌合させるようにし
た点にある。これにより、ロール本体５はロール内面５
ａからテーパースリーブ９を介して駆動軸８の回転駆動
力を受けると共に、クロスキー１２によりロール本体５
遊端面に圧力が負荷されロール本体５が同面で固定され
ると共にロール本体５が駆動軸８と一体回転する。ここ
で、駆動軸８の駆動力はテーパスリーブ９により均一に
弱い内圧がかかった状態でロール内面５ａに伝達される
ので、ロール本体５は金属ほどの靭性、強度等が要求さ
れない。従って、この発明のセラミックスロールにおい
ては、以下で述べるような特に耐熱性に優れたセラミッ
クスをロール材料として利用することと相まって、上記
した構造とすることによって従来になく割損などの事故
発生が防止できるようになり、格段の長寿命化達成が可
能となった。

【００３０】次に、この発明の第２の特徴は、ロール本
体５を特定組成のセラミックス製とした点にある。特に
セラミックスとして非酸化物系のＳｉ₃Ｎ₄セラミックス
を用いる。ここで、この発明でロール素材として用いる
Ｓｉ₃Ｎ₄セラミックスは、原料粉末としてのＳｉ₃Ｎ₄を
６０重量％以上主成分として用い、これにＡｌＮ，Ａｌ
₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＹＮ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＺｒＯ₂，Ｔｉ
Ｏ₂，ＨｆＯ₂，ＷＣ，Ｍｏ₂Ｃ，ＳｉＣ，ＣｅＯ₂，Ｂｅ
Ｏ，ＴｉＮ，Ｂｅ₃Ｎ₂，Ａｌなどの添加剤を焼結助剤と
して混合したものである。

【００３１】Ｓｉ₃Ｎ₄粉末を６０重量％以上とするの
は、それ以下では強度的に脆くなり、耐衝撃性も低下す
るためである。

【００３２】ここでＳｉ₃Ｎ₄６０重量％以上に対して使
用する添加剤の組合わせの一例についてのべると、Ｓｉ
₃Ｎ₄に対してＡｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｍｇ₃Ｎ₂，ＢｅＯ，Ｂ
ｅ₃Ｎ₂，ＣａＯ，Ｃａ₃Ｎ₂，ＦｅＯ，ＷＣ，Ｍｏ₂Ｃの
うちの１種または２種以上を０．１〜２０重量％含有す
るセラミックス焼結体は、特に９００℃以下の使用条件
下でも強度、硬度などの劣化が少ない、従って、このよ
うな条件下で使用する銅用の圧延ロールに有効である。

【００３３】またＳｉ₃Ｎ₄に対してＹ₂Ｏ₃，ＹＮなど元
素周期律第IIIＢ族元素の酸化物、炭化物、窒化物、硼
化物あるいは珪化物の粉末を０．１〜２５重量％とＡｌ
₂Ｏ₃，ＡｌＮ，Ａｌを０．１〜２５重量％含むセラミッ
クス焼結体は１１００℃以下の条件下で使用する圧延ロ
ールに適している。

【００３４】さらにＳｉ₃Ｎ₄に対してＡｌＮ，Ｚｒ
Ｏ₂，ＴｉＯ₂，ＨｆＯ₂，ＳｉＣ，ＣｅＯ ₂，ＴｉＮの
うちの１種以上を１〜２０重量％含んだセラミックス焼
結体は８００℃以下の条件下で使用する圧延ロールに有
効である。

【００３５】このようなＳｉ₃Ｎ₄セラミックスの製造方
法としては、公知の常圧焼結法、ＨＩＰ法またはホット
プレス法などを用いればよい。

【００３６】しかも、この実施例では、熱間圧延に用い
る圧延ロールはロール本体（胴部）のみで、軸部は一体
形成されていないので、前述のようにロール体積は少な
く、製造が容易であり、高価なＳｉ₃Ｎ₄の材料費も少な
くてすむのでコスト的にも両持式よりはるかに低く経済
的である。

【００３７】ここで熱間圧延とは、前述のように３００
℃以上の温度を指すが、冷間加工でもＳｉ₃Ｎ₄の耐摩耗
性は工具鋼よりすぐれている。しかし、寿命の差異は高
温ほど大きく、即ち、セラミックスの方が長寿命とな
り、コスト的に有利であることから熱間用に限定したも
のである。なお、この発明のロールでは以上のように３
００〜１０００℃の熱間で被圧延材を加工する場合有利
であるが、特に被圧延材が線材の場合には、ロールの冷
却水の流量を０．４ｍ³／hr以上として冷却することに
より、線速１ｍ／sec以上の送りスピードでの圧延が安
定して行なえる。

【００３８】以上の如く本発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミックス
ロールは従来のロールより高品質長寿命であり、連続鋳
造圧延ラインの稼動率の向上および製造される線材の高
品質化などすぐれた性能を有することが判った。

【００３９】以下、この発明の実験例を説明する。

【００４０】（実験例１）０．３％Ｓｎ入り銅線を製造
する連続鋳造圧延ラインにおいて、最終スタンドの圧延
ロールとして従来の工具鋼ロール、超硬ロール、Ｓｉ₃
Ｎ₄−Ｙ₂Ｏ₃系セラミックスロールとこの発明のＳｉ₃Ｎ
₄セラミックスロール（ＡｌＮ１．５重量％−Ａｌ₂Ｏ₃
４．０重量％−Ｙ₂Ｏ₃ ３．０重量％−Ｓｉ₃Ｎ₄ ９
１．５重量％）を使用して比較した。なお、圧延ロール
はリング形状の圧延ロールをテーパースリーブに嵌め込
む図１の片持保持式の圧延機である。鋳造機温度は７０
０℃、減面率は２０％であった。

【００４１】結果は表１の通りであり、従来の工具鋼ロ
ール、超硬ロールでは何れも５〜６時間で摩耗し、表面
キズや点状剥離を発生し、線材表面も荒れ、品質の低下
は免れなかった。また、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂Ｏ₃系セラ
ミックスロールでは５０時間の圧延でロール表面に摩耗
の割損がみられた。

【００４２】これに対してこの発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミッ
クスロールにおいては、１００時間圧延してもロール表
面の肌荒れ、摩耗はなく、圧延された線材表面も平滑で
あった。またロールは１００時間後も使用可能であっ
た。

【００４３】

【表１】

【００４４】（実施例２）実施例１と同様の図１のセッ
ト方式と、別途比較のため図６のセット方法によって、
他条件を同一にして圧延実験を行った。ロール材は、各
々１０個実験に供した。図１と図６のセット方式の違い
は、表２の通りである。

【００４５】

【表２】

【００４６】実験の結果を表３に示す。この結果により
明らかなように、図６のセット方式では、ロール内面の
径方向引張り応力が大きくなり、靭性の高い工具鋼、超
硬合金では割損はないものの、従来品のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂
Ｏ₃系セラミックスでは３０時間ですでに半数に割損が
生じ、同じセット方式の本発明品セラミックスは１００
時間使用可能ではあったが、それでも１０％のもので割
損が生じた。

【００４７】本発明品でセット方式を対比した場合、図
１の方式では全く割損が生じておらず、図１の方式がロ
ールの長寿命化、線材の品質維持に最も有効であること
がわかった。

【００４８】

【表３】

【００４９】（実験例３）連続鋳造圧延ラインにおいて
タフピッチ銅線を製造する際、第１スタンドの圧延ロー
ルとして従来品の工具鋼ロール、超硬ロール、Ｓｉ₃Ｎ₄
−Ｙ₂Ｏ₃系セラミックスロールとこの発明のＳｉ₃Ｎ₄セ
ラミックスロール（ＡｌＮ３重量％−Ａｌ₂Ｏ₃ ６重量
％−Ｙ₂Ｏ₃ ４重量％−Ｓｉ₃Ｎ₄ ８７重量％）を使用し
て実施例１と同様、図１のセット方式でロール特性を比
較した。

【００５０】線材温度は９５０℃、減面率は５０％であ
った。その結果は表４に明らかなように、従来品ロール
は何れも７〜８時間の使用でロール表面に肌荒れやクラ
ック等が発生し、また、線材中にロール材質の異物が混
入して断線を発生した。また、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂Ｏ₃
系セラミックスロールでは８０時間の圧延でロール表面
に摩耗の割損がみられた。

【００５１】これに対して、この発明によるＳｉ₃Ｎ₄セ
ラミックスロールでは２００時間使用しても全くロール
に異常がないという長寿命であり、その後伸線加工にお
いても断線もなく良好な線材が得られた。

【００５２】

【表４】

【００５３】（実験例４）アルミニウム線を製造する圧
延ラインにおいて、最終スタンドの圧延ロールとして従
来の工具鋼ロール、超硬ロール、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂
Ｏ₃系セラミックスロールとこの発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミ
ックスロール（Ｓｉ₃Ｎ₄ ９０重量％−Ａｌ₂Ｏ₃ ５重量
％−ＭｇＯ５重量％）を用いて比較した。なお、圧延
ロールは、リング形状の圧延ロールをテーパースリーブ
に嵌め込む図１の片持保持式の圧延機である。鋳造機温
度は５００℃、減面率は２０％であった。

【００５４】結果は表５の通りであり、従来の工具鋼ロ
ール、超硬ロールでは何れも４〜７時間で摩耗し、表面
傷や全面摩耗を発生し、線材表面も荒れ、品質の低下は
免れなかった。また、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂Ｏ₃系セラミ
ックスロールでは６８時間の圧延でロール表面に摩耗の
損傷が見られた。

【００５５】これに対してこの発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミッ
クスロールにおいては１４０時間圧延してもロール表面
の肌荒れ、摩耗はなく、圧延された線材表面も平滑であ
った。

【００５６】

【表５】

【００５７】（実験例５）鉄線材を製造する連続鋳造圧
延ラインにおいて、最終スタンドの圧延ロールとして従
来の工具鋼ロール、超硬ロール、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂
Ｏ₃系セラミックスロールとこの発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミ
ックスロール（Ｓｉ₃Ｎ₄ ９３重量％−ＡｌＮ３重量％
−ＣｅＯ₂ ２重量％−ＴｉＮ２重量％）を用いて比較
した。なお、圧延ロールは、リング形状の圧延ロール圧
延ロールをテーパスリーブに嵌め込む片持保持式の圧延
機である。鋳造機温度は８００℃、減面率は１５％であ
った。

【００５８】結果は表６の通りであり、従来の工具鋼ロ
ール、超硬ロールでは何れも５〜９時間で摩耗し、ロー
ル表面に傷や点状剥離を発生し、線材表面も荒れが著し
かった。また、従来のＳｉ₃Ｎ₄−Ｙ₂Ｏ₃系セラミックス
ロールでは９０時間の圧延でロール表面に摩耗の損傷が
見られた。

【００５９】これに対して、この発明のＳｉ₃Ｎ₄セラミ
ックスロールにおいては２７０時間圧延してもロール表
面の肌荒れ、摩耗はなく、圧延された線材表面も平滑で
あった。また、ロールは２７０時間後も使用可能であっ
た。

【００６０】

【表６】

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、テーパースリーブをセラミックス製のロール本体と
駆動軸の間に圧入すると共に、クロスキーを該ロール本
体と駆動軸の各遊端部に嵌合させる圧延ロールであるか
ら、ロール本体は金属ほどの靭性、強度等が不要とな
る。さらにこれに加え特定な組成で優れた高温での対金
属耐久性を有するＳｉ₃Ｎ₄をロール素材として用いるた
めに、その相乗効果として従来になく耐熱性、耐摩耗
性、耐衝撃性に優れ、高強度であり、さらに高温度でも
銅等の金属被加工材と反応しない格段に長寿命の圧延ロ
ールを得ることが可能となり、その結果安定して高効率
の圧延加工が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るセラミックス製圧延ロールを片
持式圧延機に取り付けた状態を示す縦断面図である。

【図２】圧延ロールの分解斜視図である。

【図３】ロール本体の斜視図である。

【図４】従来の両持式圧延ロールの側面図である。

【図５】（イ）は片持式圧延ロールの正面図、（ロ）は
同側面図である。

【図６】図１で示したセラミックス製圧延ロールを片持
式圧延機に取り付けた状態の他の例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

５圧延ロール本体８駆動軸９テーパースリーブ１２クロスキー１３締結ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樋口松夫兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者上條栄治兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献特開昭54−117361（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−112917（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−78216（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−35204（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属線材を熱間で圧延加工するのに用い
る圧延ロールにおいて、主成分のＳｉ₃Ｎ₄を６０重量％
以上、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｍｇ₃Ｎ₂，ＢｅＯ，Ｂｅ
₃Ｎ₂，ＣａＯ，Ｃａ₃Ｎ₂，ＦｅＯ，ＷＣ，Ｍｏ₂Ｃのう
ちの１種または２種以上を０．１〜２０重量％含有する
セラミックス焼結体からなる筒状体のロール本体と、こ
のロール本体の内部に挿通される駆動軸と、上記ロール
本体の遊端側から圧延ロール本体内面と上記駆動軸外面
との間の環状間隙に圧入されるテーパースリーブと、上
記ロール本体の遊端部とこれに対応する駆動軸の一端部
にそれぞれ嵌合してロール本体をその遊端部方向から圧
縮固定しロール本体を駆動軸と一体回転させるクロスキ
ーと、上記駆動軸の一端部に締結されて上記テーパース
リーブの圧入状態及び上記クロスキーの嵌合状態を保持
する締結ボルトとを備えたことを特徴とする圧延ロー
ル。
【請求項２】請求項１記載のロール本体を、主成分の
Ｓｉ₃Ｎ₄ を６０重量％以上、Ｙ₂Ｏ₃，ＹＮなどの元素周
期律第IIIＢ族元素の酸化物、炭化物、窒化物、硼化物
あるいは珪化物のうちの１種以上を０．１〜２５重量％
とＡｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ，Ａｌのうちの１種以上を０．１〜
２５重量％含むセラミックス焼結体としたことを特徴と
する圧延ロール。
【請求項３】請求項１記載のロール本体を、主成分の
Ｓｉ₃Ｎ₄ を６０重量％以上、ＡｌＮ，ＺｒＯ₂，Ｔｉ
Ｏ₂，ＨｆＯ₂，ＳｉＣ，ＣｅＯ₂，ＴｉＮのうちの１種
以上を１〜２０重量％含んだセラミックス焼結体とした
ことを特徴とする圧延ロール。