JP2616937B2 - 複合ロール - Google Patents
複合ロールInfo
- Publication number
- JP2616937B2 JP2616937B2 JP62265957A JP26595787A JP2616937B2 JP 2616937 B2 JP2616937 B2 JP 2616937B2 JP 62265957 A JP62265957 A JP 62265957A JP 26595787 A JP26595787 A JP 26595787A JP 2616937 B2 JP2616937 B2 JP 2616937B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cermet
- base material
- roll
- layer
- shrinkage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外周部に耐摩耗性に優れたサーメットの層
を備えた複合構造のスリーブロールあるいは中実ロール
に係わるものである。
を備えた複合構造のスリーブロールあるいは中実ロール
に係わるものである。
昨今圧延ロールに超硬合金等のサーメット材料が使用
されるようになった。
されるようになった。
これらのロールは、おしなべてスリーブ構造のもの
で、次の二つの形態で用いられている。
で、次の二つの形態で用いられている。
一つはスリーブ全体を単一のサーメット材料で形成す
るものであり、もう一つは外層部をサーメット材料、内
層部を高靭性材料で形成し、複合スリーブの形で用いる
ものである。
るものであり、もう一つは外層部をサーメット材料、内
層部を高靭性材料で形成し、複合スリーブの形で用いる
ものである。
いずれの形態にせよ、これら従来のものには次のよう
な問題点がある。
な問題点がある。
（１）サーメット層にクラックが入りやすい。
（２）極めて高価である。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、耐クラッチ性に優れ、しかも安
価な複合構造のスリーブロールあるいは中実ロールを提
供するにある。
の目的とするところは、耐クラッチ性に優れ、しかも安
価な複合構造のスリーブロールあるいは中実ロールを提
供するにある。
本発明者は、上記問題点に関して鋭意研究を行った結
果、次のような知見を得た。
果、次のような知見を得た。
即ち、ロール基材の外周面にWC、TiC、NbC、VCの炭化
物をFe、Ni、Coあるいはこれらの合金で焼結した耐摩耗
性サーメットの焼結層を備えた複合ロールにおいて、こ
のロール基材を高靭性の鋳鋼あるいは鍛鋼で形成し、サ
ーメットの焼結層は両端面および内周面がこの基材によ
って包囲されるように、この基材に埋入してHIP接合
し、かつこのサーメット層と基材の800℃から常温まで
の収縮量が δＡ≦δＢ ただし、 δA:サーメット層の収縮量 δ：基材層の収縮量 になるようにすると、サーメット層のクラックの問題を
解決できることを見出した。
物をFe、Ni、Coあるいはこれらの合金で焼結した耐摩耗
性サーメットの焼結層を備えた複合ロールにおいて、こ
のロール基材を高靭性の鋳鋼あるいは鍛鋼で形成し、サ
ーメットの焼結層は両端面および内周面がこの基材によ
って包囲されるように、この基材に埋入してHIP接合
し、かつこのサーメット層と基材の800℃から常温まで
の収縮量が δＡ≦δＢ ただし、 δA:サーメット層の収縮量 δ：基材層の収縮量 になるようにすると、サーメット層のクラックの問題を
解決できることを見出した。
本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
サーメット材料は、総じて脆弱で、特に切欠き存在下
での引張りの力に対しては弱い欠点がある。
での引張りの力に対しては弱い欠点がある。
従来技術のロールに割れが起りやすいのは、特にこの
サーメット材料の焼結層に引張りの応力が生起されるた
めである。
サーメット材料の焼結層に引張りの応力が生起されるた
めである。
本発明では、ロール基材に高強度、高靭性の鋳鋼ある
いは鍛鋼を使用し、サーメットの焼結層は両端面および
内周面がこの基材によって包囲されるように、この基材
に埋入してHIP接合され、しかも、このサーメット層と
基材の800℃から常温までの収縮量が δＡ≦δＢ δA:サーメット層の収縮量 δB:基材層の収縮量 になるようにされているために、サーメット層には圧縮
応力を与えられる。
いは鍛鋼を使用し、サーメットの焼結層は両端面および
内周面がこの基材によって包囲されるように、この基材
に埋入してHIP接合され、しかも、このサーメット層と
基材の800℃から常温までの収縮量が δＡ≦δＢ δA:サーメット層の収縮量 δB:基材層の収縮量 になるようにされているために、サーメット層には圧縮
応力を与えられる。
これによって、本発明のサーメット層は耐きれつ（耐
熱きれつ、耐割損）性が著しく向上する。
熱きれつ、耐割損）性が著しく向上する。
収縮が開始する起点の温度を800℃と規定するのは、8
00℃を越える温度ではサーメット材料および基材共に軟
弱で容易に塑性変形するために、応力は容易に解消さ
れ、実質的には残留応力は生起されないためである。
00℃を越える温度ではサーメット材料および基材共に軟
弱で容易に塑性変形するために、応力は容易に解消さ
れ、実質的には残留応力は生起されないためである。
両者の間に残留応力が生起されだすのはこの温度以下
である。
である。
収縮量をδＡ≦δＢにする最も容易で効果的な方法は
線膨張係数の差を利用する方法である。つまり基材の鋳
鋼あるいは鍛鋼は線膨張係数は（12〜18）×10-6である
ので、サーメット材料としては、線膨張係数がこれより
小さいものを選定すると、上記条件が満足されることに
なる。
線膨張係数の差を利用する方法である。つまり基材の鋳
鋼あるいは鍛鋼は線膨張係数は（12〜18）×10-6である
ので、サーメット材料としては、線膨張係数がこれより
小さいものを選定すると、上記条件が満足されることに
なる。
従って本発明に適用できるサーメット材料は、上記条
件を満足するものであれば全て適用できる。とりわけ有
用な材料は、WC,TiC,NbC,VC等の炭化物をFe,Ni,Coある
いはこれらの合金で焼結した材料である。
件を満足するものであれば全て適用できる。とりわけ有
用な材料は、WC,TiC,NbC,VC等の炭化物をFe,Ni,Coある
いはこれらの合金で焼結した材料である。
本発明のロール基材は、上記したように、鋳鋼あるい
は鍛鋼を使用するが、その構造は中空、中実いずれの構
造のものにも適用できる。
は鍛鋼を使用するが、その構造は中空、中実いずれの構
造のものにも適用できる。
中空構造のものは、使用にあたっては、アーバーに嵌
合されて用いられる。
合されて用いられる。
次に図面によって本発明を説明する。
第１図は本発明をスリーブロールに適用したときの説
明図、第２図は中実ロールに適用したときの説明図、第
３図（イ）〜（ハ）は、ロール基材とサーメット層の接
合境界部の構造の例を示したものである。
明図、第２図は中実ロールに適用したときの説明図、第
３図（イ）〜（ハ）は、ロール基材とサーメット層の接
合境界部の構造の例を示したものである。
また第４図は収縮量の違いを説明するための説明図で
ある。
ある。
第１図及び第２図において、１はサーメットの焼結
層、２はロール基材である。
層、２はロール基材である。
２のロール基材は高強度、高靭性の鋳鋼又は鍛鋼から
なり、１のサーメットには、２のロール基材よりも線膨
張係数の小さな材料が選定される。
なり、１のサーメットには、２のロール基材よりも線膨
張係数の小さな材料が選定される。
スリーブロールあるいは中実ロールをとわず、本発明
では、サーメットの焼結層１は内周面および両端面をロ
ール基材１で包囲されるように基材に埋めこまれて一体
的にHIP接合されている。
では、サーメットの焼結層１は内周面および両端面をロ
ール基材１で包囲されるように基材に埋めこまれて一体
的にHIP接合されている。
このために、サーメット層１は軸方向から圧縮の応力
を負荷されることになる。
を負荷されることになる。
この圧縮の応力が負荷される状況を模式的に説明した
のが第４図である。
のが第４図である。
即ち、第４図Ａはサーメット層の伸び（あるいは収
縮）量を示す特性曲線、Ｂはロール基材の伸び（あるい
は収縮）量を示す特性曲線である。
縮）量を示す特性曲線、Ｂはロール基材の伸び（あるい
は収縮）量を示す特性曲線である。
800℃から常温に至るまでの収縮量はそれぞれδA,δ
Ｂであり、常温では（δＢ−δＡ）の収縮量の差異が生
ずることになるが、サーメット層は実質的に塑性変形が
皆無あるいは僅少であるために、ロール基材がこの収縮
量の差異を吸収してサーメット層に圧縮の応力を負荷す
ることになる。
Ｂであり、常温では（δＢ−δＡ）の収縮量の差異が生
ずることになるが、サーメット層は実質的に塑性変形が
皆無あるいは僅少であるために、ロール基材がこの収縮
量の差異を吸収してサーメット層に圧縮の応力を負荷す
ることになる。
かくしてサーメット層には圧縮応力が負荷されること
になり、この結果、耐きれつ性が顕著に向上する。
になり、この結果、耐きれつ性が顕著に向上する。
第３図は本発明を具体的に実施する際の接合境界部の
具体的な形状を例示したものである。
具体的な形状を例示したものである。
（イ）の場合はサーメット層１に逆テーパーを形成
し、ロール基材２の軸方向の収縮力によって大きな圧縮
力が負荷されるようにしたものである。
し、ロール基材２の軸方向の収縮力によって大きな圧縮
力が負荷されるようにしたものである。
（ロ）の場合は端面部分にねじ溝を形成し、接合部の
面積を大きくして、接合強度を高めると共に、ねじによ
る突起部の咬み合いによってサーメット層に更に大きな
結合力が得られるようにしたものである。
面積を大きくして、接合強度を高めると共に、ねじによ
る突起部の咬み合いによってサーメット層に更に大きな
結合力が得られるようにしたものである。
（ハ）の場合は、内周面に溝を形成し、（ロ）の場合
と同様、接合部の面積を大きくして、接合強度を高める
と共に、半径方向の引張力に対して、互いに咬み合うこ
とによる効果があらわれるようにしたものである。
と同様、接合部の面積を大きくして、接合強度を高める
と共に、半径方向の引張力に対して、互いに咬み合うこ
とによる効果があらわれるようにしたものである。
以上、いずれの場合も、要は接合部の面積をできるだ
け大きくし、しかも突起部の効果が発揮されるように配
慮したものであるが、本発明がこれのみに限定されるも
のでないことはもちろんである。
け大きくし、しかも突起部の効果が発揮されるように配
慮したものであるが、本発明がこれのみに限定されるも
のでないことはもちろんである。
次に本発明の具体的な製造方法について述べる。
本発明を最も効果的に達成させるためには、サーメッ
ト層とロール基材と一体的に同時に焼結拡散させるHIP
焼結法が最も有効である。
ト層とロール基材と一体的に同時に焼結拡散させるHIP
焼結法が最も有効である。
この方法は、まずサーメット層が埋めこまれる溝を設
けたロール基材（鋳鋼あるいは鍛鋼）を用意する。
けたロール基材（鋳鋼あるいは鍛鋼）を用意する。
次に、基材の溝の中に嵌入できるように、二つ割りあ
るいは複数割りにされたリング状のサーメットの圧粉体
を、この溝の中に嵌めこみ、溝の外面を薄い鉄板からな
るキャニング材で包み、周囲を溶接で封止し、脱気管か
ら真空脱気し、封着する。次に、これをHIP焼結にかけ
る。
るいは複数割りにされたリング状のサーメットの圧粉体
を、この溝の中に嵌めこみ、溝の外面を薄い鉄板からな
るキャニング材で包み、周囲を溶接で封止し、脱気管か
ら真空脱気し、封着する。次に、これをHIP焼結にかけ
る。
サーメットの圧粉体は、キャニング材を介して、ロー
ル基材に押圧され、緻密化され、基材に一体的に焼結さ
れる。
ル基材に押圧され、緻密化され、基材に一体的に焼結さ
れる。
冷却後キャニング材を機械的に除去して所定の寸法に
仕上げることによってロールは完成する。
仕上げることによってロールは完成する。
次に具体的な実施例について述べる。
＜実施例＞ ロール基材:Ni−Cr鋼 寸法：サーメット材310φ×250φ（内径）×400l 基材250φ×200φ（内径）×500l サーメット成分： 炭化物;WC25重量％,NbC30重量％ 結合材;Ni−20％Cr−３％Ｂ−３％Si ロール基材の外周面に深さ30mm、長さ400mmの溝を形
成し、この溝に、深さ30mm、長さ400mmで２分割に成形
した上記サーメット成分の混合粉末の圧粉体を嵌めこん
だ。次に、ロール基材の溝の外面を厚さ2mmの軟鋼板で
包み、周囲を溶接で封止すると共に、軟鋼板の一部に脱
気管を取りつけ、この脱気管より真空に脱気し、この脱
気管を封止した。
成し、この溝に、深さ30mm、長さ400mmで２分割に成形
した上記サーメット成分の混合粉末の圧粉体を嵌めこん
だ。次に、ロール基材の溝の外面を厚さ2mmの軟鋼板で
包み、周囲を溶接で封止すると共に、軟鋼板の一部に脱
気管を取りつけ、この脱気管より真空に脱気し、この脱
気管を封止した。
次にこれをHIP焼結した。温度は980℃、圧力は1100kg
f/cm2にて加圧した。
f/cm2にて加圧した。
冷却後軟鋼板を機械旋削により除去し、ロールを所定
寸法に機械加工した。
寸法に機械加工した。
得られたロール表面のサーメット層の残留応力は−25
〜−32kg/mm2であった。
〜−32kg/mm2であった。
これを実際のロールとして試用したところ、高クロム
鋳鉄製ロールの約８倍の体摩耗性が確認できた。またク
ラックも全く認められなかった。
鋳鉄製ロールの約８倍の体摩耗性が確認できた。またク
ラックも全く認められなかった。
本発明は、以上に詳記したように、サーメットの焼結
層に圧縮応力を負荷することができる特徴を有し、耐割
れ性に関して極めて優れた特性を発揮するものである。
層に圧縮応力を負荷することができる特徴を有し、耐割
れ性に関して極めて優れた特性を発揮するものである。
第１図はスリーブロールに適用したときの説明図。第２
図は、中実ロールに適用した時の説明図。第３図は、ロ
ール基材とサーメット層の接合境界部の構造の実例を示
したものである。第４図は、収縮量の違いを説明するた
めの説明図である。 １……サーメット層、２……ロール基材、Ａ……サーメ
ット層の伸び（収縮）特性曲線、Ｂ……ロール基材の伸
び（収縮）特性曲線。
図は、中実ロールに適用した時の説明図。第３図は、ロ
ール基材とサーメット層の接合境界部の構造の実例を示
したものである。第４図は、収縮量の違いを説明するた
めの説明図である。 １……サーメット層、２……ロール基材、Ａ……サーメ
ット層の伸び（収縮）特性曲線、Ｂ……ロール基材の伸
び（収縮）特性曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−101012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−76764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−176408（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】鋳鋼あるいは鍛鋼からなるロール基材の外
周面にWC、TiC、NbC、VCの炭化物をFe、Ni、Coあるいは
これらの合金で焼結した耐摩耗性サーメットの焼結層を
備えた複合ロールであって、該焼結層は両端面および内
周面を該基材によって包囲されるように該基材に埋入さ
れてHIP接合されると共に、該サーメット層と該基材層
の800℃から常温までの収縮量が δＡ≦δＢ ただし、 δA:サーメット層の収縮量 δB:基材層の収縮量 にされてなることを特徴とする複合ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265957A JP2616937B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 複合ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265957A JP2616937B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 複合ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107912A JPH01107912A (ja) | 1989-04-25 |
| JP2616937B2 true JP2616937B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17424407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62265957A Expired - Lifetime JP2616937B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 複合ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616937B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19827861A1 (de) * | 1997-06-27 | 1999-01-07 | Mitsubishi Materials Corp | Verbundwalze mit hervorragender Beständigkeit gegen Thermoschock |
| US9659674B2 (en) | 2012-04-27 | 2017-05-23 | Westinghouse Electric Company Llc | Instrumentation and control penetration flange for pressurized water reactor |
| CN108144990B (zh) * | 2017-12-29 | 2023-11-21 | 上海英佛曼纳米科技股份有限公司 | 一种具有高性能抗交变热应力抗辊面裂纹耐磨损纳米涂层的平整机平整辊 |
| CN111530944B (zh) * | 2020-03-25 | 2021-12-28 | 成都美奢锐新材料有限公司 | 一种起套辊及制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63101012A (ja) * | 1986-10-15 | 1988-05-06 | Kubota Ltd | 条鋼圧延ロ−ル用肉盛スリ−ブの製造方法 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62265957A patent/JP2616937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01107912A (ja) | 1989-04-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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