JP2926431B2 - 圧延ロール及びそれを用いた圧延機並びに圧延ロールの製造方法 - Google Patents
圧延ロール及びそれを用いた圧延機並びに圧延ロールの製造方法Info
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- JP2926431B2 JP2926431B2 JP2147633A JP14763390A JP2926431B2 JP 2926431 B2 JP2926431 B2 JP 2926431B2 JP 2147633 A JP2147633 A JP 2147633A JP 14763390 A JP14763390 A JP 14763390A JP 2926431 B2 JP2926431 B2 JP 2926431B2
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- 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
- B21B27/02—Shape or construction of rolls
- B21B27/03—Sleeved rolls
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- 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、圧延ロール及びその製造法に係り、特に、
中実または厚肉円筒金属軸（アーバーと略称）にセラミ
ックスや超硬合金などの硬脆材料製円筒体（スリーブと
略称）を嵌合してなる圧延ロール及びその製造法に関す
る。
中実または厚肉円筒金属軸（アーバーと略称）にセラミ
ックスや超硬合金などの硬脆材料製円筒体（スリーブと
略称）を嵌合してなる圧延ロール及びその製造法に関す
る。
圧延ロールの耐摩耗性を向上させるために、これまで
多くの開発がなされ、材質的には軸受鋼からダイス鋼、
高速度鋼、更には特殊なものには超硬合金も使われてい
る。また、近年、セラミックスも圧延ロールとして使わ
れるようになって来た。しかし、セラミックスや超硬合
金は硬くて耐摩耗性に富み、圧縮応力に対しては強い
が、その反面、衝撃や引張応力に対しては弱いという欠
点を持っている。更に、セラミックスや超硬合金は鋼に
比較して高価であるため、圧延時に直接に被圧延材と接
触し、耐摩耗性の要求される部分のみに、これらの材料
を使うことが考えられる。また、これらの材料では、大
径・長尺化が難かしいので、スリーブを作り、それを金
属製アーバーに嵌合することが望ましい。
多くの開発がなされ、材質的には軸受鋼からダイス鋼、
高速度鋼、更には特殊なものには超硬合金も使われてい
る。また、近年、セラミックスも圧延ロールとして使わ
れるようになって来た。しかし、セラミックスや超硬合
金は硬くて耐摩耗性に富み、圧縮応力に対しては強い
が、その反面、衝撃や引張応力に対しては弱いという欠
点を持っている。更に、セラミックスや超硬合金は鋼に
比較して高価であるため、圧延時に直接に被圧延材と接
触し、耐摩耗性の要求される部分のみに、これらの材料
を使うことが考えられる。また、これらの材料では、大
径・長尺化が難かしいので、スリーブを作り、それを金
属製アーバーに嵌合することが望ましい。
しかし、前述のごとく、これらの材料は引張り強度が
低いので従来の金属製スリーブに対して行われていた焼
嵌め、冷嵌め、圧入などの嵌合技術をそのまま採用する
ことは出来ない。すなわち、従来の方法で嵌合すると前
記スリーブは弾性係数が大きく、変形能に乏しいため、
真円度や円筒度あるいは加工寸法などに、僅かに誤差が
あったり、接触部の僅かな凹凸があっても、嵌合により
局部的に過大応力が発生し、セラミックスや超硬合金製
スリーブの破壊強度を超えてスリーブが割れる危険性が
ある。
低いので従来の金属製スリーブに対して行われていた焼
嵌め、冷嵌め、圧入などの嵌合技術をそのまま採用する
ことは出来ない。すなわち、従来の方法で嵌合すると前
記スリーブは弾性係数が大きく、変形能に乏しいため、
真円度や円筒度あるいは加工寸法などに、僅かに誤差が
あったり、接触部の僅かな凹凸があっても、嵌合により
局部的に過大応力が発生し、セラミックスや超硬合金製
スリーブの破壊強度を超えてスリーブが割れる危険性が
ある。
そこでセラミックスや超硬合金製のスリーブを金属製
アーバーに嵌合する方法として種々の方法が提案されて
いる。すなわち、スリーブ端部とスリーブを固定する支
持部材の間に圧力室を設け、側圧により、スリーブを固
定する方法（特開昭57−165107号、同59−1009号）、硬
質スリーブとセパレートリングの平均熱膨張係数をロー
ル本体の熱膨張係数より小とし、組立て時に温度を上げ
てスリーブとセパレートリングよりもロール本体を伸ば
した状態で組立て、ロールが冷えた際にスリーブに側面
から圧縮応力が作用するように固定する方法（特開昭59
−35816号）、及びスリーブと固定金具の間に熱膨張時
の実効厚さが収縮時の実効厚さより薄いスペーサを用
い、このスペーサを熱膨張させた状態でスリーブ、ディ
スクスプリング等と共にロール本体に組込み、締め付け
た後に、前記スペーサの収縮によりディスクスプリング
の変形を増加せしめ、スリーブ側面に圧縮力を与える方
法（特開昭60−83708号）などが提案されていた。
アーバーに嵌合する方法として種々の方法が提案されて
いる。すなわち、スリーブ端部とスリーブを固定する支
持部材の間に圧力室を設け、側圧により、スリーブを固
定する方法（特開昭57−165107号、同59−1009号）、硬
質スリーブとセパレートリングの平均熱膨張係数をロー
ル本体の熱膨張係数より小とし、組立て時に温度を上げ
てスリーブとセパレートリングよりもロール本体を伸ば
した状態で組立て、ロールが冷えた際にスリーブに側面
から圧縮応力が作用するように固定する方法（特開昭59
−35816号）、及びスリーブと固定金具の間に熱膨張時
の実効厚さが収縮時の実効厚さより薄いスペーサを用
い、このスペーサを熱膨張させた状態でスリーブ、ディ
スクスプリング等と共にロール本体に組込み、締め付け
た後に、前記スペーサの収縮によりディスクスプリング
の変形を増加せしめ、スリーブ側面に圧縮力を与える方
法（特開昭60−83708号）などが提案されていた。
前記の従来技術はセラミックスや超硬合金の引張強度
が弱いという欠点を補うために、スリーブとアーバー間
の締め代を少なくし、スリーブとアーバー間のすべりを
防止するためにスリーブの胴端に軸力を加え拘束する方
法に関してなされた発明である。しかし、これらの方法
では、圧延ロールの如く、半径方向から荷重を受ける構
造体ではスリーブがアーバーの軸心からずれ易いという
欠点があった。
が弱いという欠点を補うために、スリーブとアーバー間
の締め代を少なくし、スリーブとアーバー間のすべりを
防止するためにスリーブの胴端に軸力を加え拘束する方
法に関してなされた発明である。しかし、これらの方法
では、圧延ロールの如く、半径方向から荷重を受ける構
造体ではスリーブがアーバーの軸心からずれ易いという
欠点があった。
特開昭63−163020号公報には、前記スリーブに相当す
る外部部材と前記アーバーに相当する内部部材の間に線
状、片状あるいは巻きづる状の弾性体を介在させ、該弾
性体の復元力によって、内部部材と外部部材の相対移動
を抑止する技術が開示されている。しかし、この状態に
おいては、内部部材と外部部材の間に介在する中間材が
単なる弾性体であるため、圧縮代の不同による部分的な
高い引超応力が外部部材に発生する恐れがあった。
る外部部材と前記アーバーに相当する内部部材の間に線
状、片状あるいは巻きづる状の弾性体を介在させ、該弾
性体の復元力によって、内部部材と外部部材の相対移動
を抑止する技術が開示されている。しかし、この状態に
おいては、内部部材と外部部材の間に介在する中間材が
単なる弾性体であるため、圧縮代の不同による部分的な
高い引超応力が外部部材に発生する恐れがあった。
本発明の目的は、スリーブの割れやアーバーの軸心か
らのずれが発生しないスリーブ式圧延ロール及びそれを
組込んだ圧延機を提供することにある。
らのずれが発生しないスリーブ式圧延ロール及びそれを
組込んだ圧延機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、組成の異なる複数の部材
を破壊させず、かつ、確実に嵌合させた複合部材とその
製造法を提供することにある。
を破壊させず、かつ、確実に嵌合させた複合部材とその
製造法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の特徴は、．中実または厚
肉円筒の金属軸と円筒体との間に、前記円筒体と接する
面に凹凸を有する弾塑性体の中間材を備えることにあ
る。また、前記金属軸と前記円筒体との間に、線状の弾
塑性体の中間材を備えてもよい。
肉円筒の金属軸と円筒体との間に、前記円筒体と接する
面に凹凸を有する弾塑性体の中間材を備えることにあ
る。また、前記金属軸と前記円筒体との間に、線状の弾
塑性体の中間材を備えてもよい。
また、本発明の他の特徴は、前記中間材にエンボスロ
ールによる圧延加工、ローレット加工、またはショット
ピーニング加工を行って，前記円筒体と接する面に凹凸
を設けることにある。また、前記円筒体と向かい合う側
の前記金属軸の表面に溝を形成し、前記溝に沿って線状
の中間材を配置してもよい。
ールによる圧延加工、ローレット加工、またはショット
ピーニング加工を行って，前記円筒体と接する面に凹凸
を設けることにある。また、前記円筒体と向かい合う側
の前記金属軸の表面に溝を形成し、前記溝に沿って線状
の中間材を配置してもよい。
また、本発明の他の特徴は、上述した中間体を備える
圧延ロールを圧延機に用いることにある。
圧延ロールを圧延機に用いることにある。
中間材が、中実円柱又は厚肉円筒金属部材（以下、ア
ーバーという）の胴部外周に装着された状態で、円筒状
部材の内周が、前記中間材の外周に嵌合される。この嵌
合により、円筒状部材（以下スリーブという）の円周面
と中間材の間に接触面圧が生ずる。
ーバーという）の胴部外周に装着された状態で、円筒状
部材の内周が、前記中間材の外周に嵌合される。この嵌
合により、円筒状部材（以下スリーブという）の円周面
と中間材の間に接触面圧が生ずる。
今、スリーブに内圧Ｐが作用する場合を考えると、ス
リーブに発生する応力の最大値σmaxは、 で表わされる。但し、γ１はスリーブの内半径、γ２は
スリーブの外半径である。上式でσmaxがスリーブの破
壊強度以上であれば割れが発生することになる。しか
し、上式は均一な内圧Ｐが作用する場合である。嵌め合
い構造では、スリーブ内面とアーバー外面（中間材がな
い場合）が接触することにより、内圧が発生するので、
接触面の凹凸や形状、寸法の不均一があれば、必ずしも
前記（１）式が成立せず、スリーブがセラミックスや超
硬合金の如く変形能に乏しい材料の場合、締め代（アー
バー外径とスリーブ内径の寸法差）が少くても割れる場
合がある。
リーブに発生する応力の最大値σmaxは、 で表わされる。但し、γ１はスリーブの内半径、γ２は
スリーブの外半径である。上式でσmaxがスリーブの破
壊強度以上であれば割れが発生することになる。しか
し、上式は均一な内圧Ｐが作用する場合である。嵌め合
い構造では、スリーブ内面とアーバー外面（中間材がな
い場合）が接触することにより、内圧が発生するので、
接触面の凹凸や形状、寸法の不均一があれば、必ずしも
前記（１）式が成立せず、スリーブがセラミックスや超
硬合金の如く変形能に乏しい材料の場合、締め代（アー
バー外径とスリーブ内径の寸法差）が少くても割れる場
合がある。
本発明では塑性変形しやすい弾塑性体の中間材をスリ
ーブとアーバーの間に介在させ、この中間材を塑性変形
させることによって局部的な寸法の不均一を吸収し、ス
リーブに発生する局部的な過大応力を低減させている。
ーブとアーバーの間に介在させ、この中間材を塑性変形
させることによって局部的な寸法の不均一を吸収し、ス
リーブに発生する局部的な過大応力を低減させている。
スリーブとアーバー間の寸法差（締め代、直径表示）
をδとすれば、スリーブに発生する応力の最大値σmax
は、次式で表わせる。
をδとすれば、スリーブに発生する応力の最大値σmax
は、次式で表わせる。
Esはスリーブの弾性係数、EAはアーバーの弾性係数、ν
ｓはスリーブのポアソン比、νＡはアーバーのポアソン
比である。
ｓはスリーブのポアソン比、νＡはアーバーのポアソン
比である。
σmaxがスリーブの破壊強度以下であり、かつ、スリ
ーブに加わる稼動トルクに対してスリーブとアーバー間
にすべり（周方向相対移動）が生じない締結力が得られ
る接触面圧が嵌合後に得られればよい。
ーブに加わる稼動トルクに対してスリーブとアーバー間
にすべり（周方向相対移動）が生じない締結力が得られ
る接触面圧が嵌合後に得られればよい。
アーバーとスリーブ間に介在する中間材は、接触面圧
が大きいとき締め代δを小さくする方向に塑性変形する
ので、スリーブに生ずる応力が、スリーブの破壊強度に
まで上昇するのが抑止される。また、塑性変形後の中間
材は、その弾性及びアーバー、スリーブの弾性により、
スリーブと中間材（すなわち中間材が装着されているア
ーバー）の間の接触面圧を、両者間に周方向のすべりが
生じない範囲に保持する。
が大きいとき締め代δを小さくする方向に塑性変形する
ので、スリーブに生ずる応力が、スリーブの破壊強度に
まで上昇するのが抑止される。また、塑性変形後の中間
材は、その弾性及びアーバー、スリーブの弾性により、
スリーブと中間材（すなわち中間材が装着されているア
ーバー）の間の接触面圧を、両者間に周方向のすべりが
生じない範囲に保持する。
接触面圧は、スリーブの内周面に加わる半径方向の力
をスリーブの内周面全体について合計し、得られた値を
スリーブの内周面積で割ることにより、近似した値とな
る。
をスリーブの内周面全体について合計し、得られた値を
スリーブの内周面積で割ることにより、近似した値とな
る。
中間材の選定に当っての第１条件は、スリーブの破壊
応力以下で塑性変形し、スリーブに所定の応力以上の応
力が作用しないようにすることである。そのための理想
的な材料としては完全弾塑性体であれば良いが、工業的
にそのような材料は得難い。第２の条件としては弾性係
数がスリーブの割れ及び軸心からの変位を防止する範囲
で適切な範囲の材料を選ぶ必要がある。スリーブの割れ
を防止するためには一般的には弾性係数が小さく、変形
しやすい材料が良く、セラミックス製のスリーブと鋼製
アーバーの嵌合に際して、弾性係数の異なる種々の中間
材を用いて実験をした結果、スリーブの割れを防止する
ためには弾性係数が170GPa以下、望ましくは150GPa以下
であり、圧延時の半径方向圧延荷重を模擬した実験で軸
心の許容変位の限界から弾性係数は30GPa以上、望まし
くは60GPa以上が必要であることがわかった。
応力以下で塑性変形し、スリーブに所定の応力以上の応
力が作用しないようにすることである。そのための理想
的な材料としては完全弾塑性体であれば良いが、工業的
にそのような材料は得難い。第２の条件としては弾性係
数がスリーブの割れ及び軸心からの変位を防止する範囲
で適切な範囲の材料を選ぶ必要がある。スリーブの割れ
を防止するためには一般的には弾性係数が小さく、変形
しやすい材料が良く、セラミックス製のスリーブと鋼製
アーバーの嵌合に際して、弾性係数の異なる種々の中間
材を用いて実験をした結果、スリーブの割れを防止する
ためには弾性係数が170GPa以下、望ましくは150GPa以下
であり、圧延時の半径方向圧延荷重を模擬した実験で軸
心の許容変位の限界から弾性係数は30GPa以上、望まし
くは60GPa以上が必要であることがわかった。
縦弾性係数が30GPaより小さくなると、スリーブに作
用する面圧が小さくなり、スリーブクランプトルクが小
さくて圧延トルクに耐えられず、スリーブが圧延中に円
周方向に廻りだす。また縦弾性係数が小さいと、スリー
ブが圧延中に半径方向に変位し、圧延製品の板厚精度が
低下する。
用する面圧が小さくなり、スリーブクランプトルクが小
さくて圧延トルクに耐えられず、スリーブが圧延中に円
周方向に廻りだす。また縦弾性係数が小さいと、スリー
ブが圧延中に半径方向に変位し、圧延製品の板厚精度が
低下する。
縦弾性係数が170GPaよりも大きくなると、組立後のス
リーブに作用するフープテンションが大きくなり、スリ
ーブの割れの原因となる。また、割れを防止し、しかも
すべりを防止するのに適切な作業範囲が狭くなるため高
精度の加工が必要となり、コストアップの原因となる。
リーブに作用するフープテンションが大きくなり、スリ
ーブの割れの原因となる。また、割れを防止し、しかも
すべりを防止するのに適切な作業範囲が狭くなるため高
精度の加工が必要となり、コストアップの原因となる。
更に、中間材の特性として、所定の応力（スリーブ破
壊の限界応力）まで弾性変形し、それ以上の応力で塑性
変形するものが望ましいが、一般的には弾性係数の大き
い材料は降伏強度が小さく、所定の応力以下で塑性変形
するため、十分な拘束力が得られない。そこで、これら
の材料上の欠点を除くために、弾性係数の大きい材料の
表面に凹凸をつけ、見掛け上の弾性係数を適正に保つこ
とを考えた。
壊の限界応力）まで弾性変形し、それ以上の応力で塑性
変形するものが望ましいが、一般的には弾性係数の大き
い材料は降伏強度が小さく、所定の応力以下で塑性変形
するため、十分な拘束力が得られない。そこで、これら
の材料上の欠点を除くために、弾性係数の大きい材料の
表面に凹凸をつけ、見掛け上の弾性係数を適正に保つこ
とを考えた。
中間材を板状とした場合には、少なくとも板の片側に
エンボスロールによる圧延加工、ローレット加工、また
はショットピーニング加工により矩形、正弦波、鋸歯、
縞目、梨地状などの凹凸加工を行い、スリーブまたはア
ーバーとの接触面積を小さくすることにより、実効弾性
係数を制御し、更に、塑性変形を容易にした。
エンボスロールによる圧延加工、ローレット加工、また
はショットピーニング加工により矩形、正弦波、鋸歯、
縞目、梨地状などの凹凸加工を行い、スリーブまたはア
ーバーとの接触面積を小さくすることにより、実効弾性
係数を制御し、更に、塑性変形を容易にした。
また、中間材を板状とした場合には嵌合法として圧入
法を採用すると板幅が広い場合には板が座屈し、適切な
嵌合面を保つことが不可能となるので中間材を圧延ロー
ルの軸方向に分割し、嵌合時に座屈応力以下の応力で作
業がなされるようにした。
法を採用すると板幅が広い場合には板が座屈し、適切な
嵌合面を保つことが不可能となるので中間材を圧延ロー
ルの軸方向に分割し、嵌合時に座屈応力以下の応力で作
業がなされるようにした。
更に、中間材の形状を線状とし、アーバーの胴部外周
に螺旋状に巻回してもよく、アーバーにあらかじめ螺旋
状の溝加工を施しておけば作業が容易となる。
に螺旋状に巻回してもよく、アーバーにあらかじめ螺旋
状の溝加工を施しておけば作業が容易となる。
また、スリーブとアーバー間のすべり抵抗を増し、中
間材の酸化を防止するために、中間材の空隙に有機材料
を充填してもよい。
間材の酸化を防止するために、中間材の空隙に有機材料
を充填してもよい。
〔実施例１〕 第１図及び第２図は、本発明に係る圧延ロールの構造
の概略図である。アーバー１にスリーブ２を嵌合するに
際してアーバー１とスリーブ２の接触面に中間材３を介
在させている。アーバー１としては、構造用合金鋼SCM4
45を用い、熱処理により表面硬さをビッカース硬さで3.
5GPaに調整した。スリーブ２としては、サイアロンセラ
ミックスを用いた。サイアロンセラミックスはSi6-ZAlZ
OZH8-Zなる化学式で表わされ、Ｚは０から4.2の間で任
意のものが可能であり、βサイアロンと呼ばれている。
本実施例ではＺ＝0.5の組成になるサイアロン粉を用
い、少量のバインダーを添加したのち、メタノール中で
湿式混練し、スプレードライ法により造粒した。次い
で、冷間静水圧プレスを用いて外径230mm、内径120mm、
長さ260mmに成形した。成形体を仮焼成した後に、本焼
成による寸法変化と仕上げ加工代を勘案し、旋盤加工を
行った。本焼成は1750℃とし、窒素雰囲気中で行った。
更に焼結体は、仕上げ加工により、外径175mm、内径130
mm、長さ195mmのスリーブとされた。中間材３は、厚さ2
mm、幅50mmの無酸素銅とし、その片側にエンボスロール
を用いて深さ1mm、鋸歯状溝を1mmの設置ピッチで圧延加
工によりつけた。アーバー１の胴部にはあらかじめ中間
材３が定置できるように円周方向に幅50mm、深さ1mmの
鉢巻状の溝を10mm間隔で３本加工した。中間材を短冊状
にした理由としては、本実施例では嵌合法としてスリー
ブをアーバーに圧入する方式をとったので幅が広いと圧
入時に軸力により中間材が座屈し、所定の嵌合作業がな
されないためである。組立てには、圧下力2.5MNの油圧
プレスを用い、スリーブに、中間材を装着したアーバー
１を、圧入法により圧入して圧延ロールを形成した。
の概略図である。アーバー１にスリーブ２を嵌合するに
際してアーバー１とスリーブ２の接触面に中間材３を介
在させている。アーバー１としては、構造用合金鋼SCM4
45を用い、熱処理により表面硬さをビッカース硬さで3.
5GPaに調整した。スリーブ２としては、サイアロンセラ
ミックスを用いた。サイアロンセラミックスはSi6-ZAlZ
OZH8-Zなる化学式で表わされ、Ｚは０から4.2の間で任
意のものが可能であり、βサイアロンと呼ばれている。
本実施例ではＺ＝0.5の組成になるサイアロン粉を用
い、少量のバインダーを添加したのち、メタノール中で
湿式混練し、スプレードライ法により造粒した。次い
で、冷間静水圧プレスを用いて外径230mm、内径120mm、
長さ260mmに成形した。成形体を仮焼成した後に、本焼
成による寸法変化と仕上げ加工代を勘案し、旋盤加工を
行った。本焼成は1750℃とし、窒素雰囲気中で行った。
更に焼結体は、仕上げ加工により、外径175mm、内径130
mm、長さ195mmのスリーブとされた。中間材３は、厚さ2
mm、幅50mmの無酸素銅とし、その片側にエンボスロール
を用いて深さ1mm、鋸歯状溝を1mmの設置ピッチで圧延加
工によりつけた。アーバー１の胴部にはあらかじめ中間
材３が定置できるように円周方向に幅50mm、深さ1mmの
鉢巻状の溝を10mm間隔で３本加工した。中間材を短冊状
にした理由としては、本実施例では嵌合法としてスリー
ブをアーバーに圧入する方式をとったので幅が広いと圧
入時に軸力により中間材が座屈し、所定の嵌合作業がな
されないためである。組立てには、圧下力2.5MNの油圧
プレスを用い、スリーブに、中間材を装着したアーバー
１を、圧入法により圧入して圧延ロールを形成した。
本圧延ロールを２重圧延機に組込み、フープ状のステ
ンレス鋼SUS304の冷間圧延に用いた結果、ソリッドロー
ルと変らない寸法精度の圧延が出来た。また、高速度鋼
ロールに比較して、ロール組替までの連続使用期間は３
倍以上に長くなり、また、スリーブの割れやずれもな
く、良好な結果が得られた。
ンレス鋼SUS304の冷間圧延に用いた結果、ソリッドロー
ルと変らない寸法精度の圧延が出来た。また、高速度鋼
ロールに比較して、ロール組替までの連続使用期間は３
倍以上に長くなり、また、スリーブの割れやずれもな
く、良好な結果が得られた。
〔実施例２〕 実施例１では中間材として鋸歯状溝を有する板を使用
して圧延ロールを構成したが、実施例２では板の代りに
銅線を使用して圧延ロールを形成した。すなわち、スリ
ーブはサイアロン製で実施例１のものと同一仕様のもの
を用いた。中間材としては、直径2mmの無酸素銅線を用
いた。アーバーとしては、実施例１と同様構造用合金鋼
SCM445を用い胴部外径を128.2mmとし、胴部全面に2.8mm
のピッチで深さ1.4mmの螺旋状90゜Ｖ溝を切り、溝に沿
って前記の銅線を巻回した。胴部以外の寸法は、実施例
１と同じである。組立て法として冷し嵌め法を採用し
た。すなわち、アーバーに前記銅線を巻回した後に、銅
線の両端を固定し、アーバーを液体窒素中に２時間浸漬
した。嵌合する前に、スリーブの外表面接線方向にワイ
ヤーストレィンゲージを貼っておき、冷し嵌めした後の
スリーブに発生する最大応力を測定した。測定された最
大応力は127MPaであり、サイアロンセラミックスの破壊
強度の約４分の１でスリーブ破壊の危険性はないことが
わかった。嵌合した後に、スリーブと銅線の空隙に一方
からポンプ圧を利用して液体状のシリコン樹脂を注入
し、すべり抵抗の増加を図った。
して圧延ロールを構成したが、実施例２では板の代りに
銅線を使用して圧延ロールを形成した。すなわち、スリ
ーブはサイアロン製で実施例１のものと同一仕様のもの
を用いた。中間材としては、直径2mmの無酸素銅線を用
いた。アーバーとしては、実施例１と同様構造用合金鋼
SCM445を用い胴部外径を128.2mmとし、胴部全面に2.8mm
のピッチで深さ1.4mmの螺旋状90゜Ｖ溝を切り、溝に沿
って前記の銅線を巻回した。胴部以外の寸法は、実施例
１と同じである。組立て法として冷し嵌め法を採用し
た。すなわち、アーバーに前記銅線を巻回した後に、銅
線の両端を固定し、アーバーを液体窒素中に２時間浸漬
した。嵌合する前に、スリーブの外表面接線方向にワイ
ヤーストレィンゲージを貼っておき、冷し嵌めした後の
スリーブに発生する最大応力を測定した。測定された最
大応力は127MPaであり、サイアロンセラミックスの破壊
強度の約４分の１でスリーブ破壊の危険性はないことが
わかった。嵌合した後に、スリーブと銅線の空隙に一方
からポンプ圧を利用して液体状のシリコン樹脂を注入
し、すべり抵抗の増加を図った。
本ロールを実施例１のロールと組合せて実施例１と全
く同一条件で圧延した結果、スリーブの割れやずれもな
く、実施例１と同様に良好な結果が得られた。第6A〜6E
図は溝形状の例である。
く同一条件で圧延した結果、スリーブの割れやずれもな
く、実施例１と同様に良好な結果が得られた。第6A〜6E
図は溝形状の例である。
〔実施例３〕 本発明に係る方法で第３図に示す圧延ロールを製造
し、これを連続鋳造圧延設備に適用した。スリーブ２に
は実施例１と同様にサイアロンセラミックスを用いた。
スリーブ２の寸法は外径240mm、内径180mm、幅90mmであ
り、外表面には直径10mmの半円状溝を円周方向に２本加
工した。スリーブ２は、内面を熱処理によりビッカース
硬さ3.5GPaにしたフランジ付きの構造用鋼SCM445の厚肉
円筒４に本発明の方法により嵌合された。中間材３とし
ては厚さ1.6mm、幅35mmのフープ状ステンレス鋼板SUS43
0を用いた。中間材３をあらかじめ厚肉円筒４に加工し
ておいた幅35mm、深さ0.5mmの溝の中にセットし、突合
せ溶接を行った。次いで中間材３の表面にローレット加
工を行った。嵌合に際しては、中間材３をつけた厚肉円
筒４をドライアイスを入れたメタノール中に１時間浸漬
して熱収縮させた。これにスリーブ２を嵌合した。しか
し、嵌め合い時のギャップが十分でないために圧下力2.
5MNの油圧プレスにより約0.3MNの荷重を与え、嵌合し
た。勘合した後に厚肉円筒４と同一材質で作ったリング
５をネジ６によりねじ止めした。ねじは、使用時のロー
ル回転により、慣性がスリーブ２を側面から押さえ付け
るような方向に働くように加工した。
し、これを連続鋳造圧延設備に適用した。スリーブ２に
は実施例１と同様にサイアロンセラミックスを用いた。
スリーブ２の寸法は外径240mm、内径180mm、幅90mmであ
り、外表面には直径10mmの半円状溝を円周方向に２本加
工した。スリーブ２は、内面を熱処理によりビッカース
硬さ3.5GPaにしたフランジ付きの構造用鋼SCM445の厚肉
円筒４に本発明の方法により嵌合された。中間材３とし
ては厚さ1.6mm、幅35mmのフープ状ステンレス鋼板SUS43
0を用いた。中間材３をあらかじめ厚肉円筒４に加工し
ておいた幅35mm、深さ0.5mmの溝の中にセットし、突合
せ溶接を行った。次いで中間材３の表面にローレット加
工を行った。嵌合に際しては、中間材３をつけた厚肉円
筒４をドライアイスを入れたメタノール中に１時間浸漬
して熱収縮させた。これにスリーブ２を嵌合した。しか
し、嵌め合い時のギャップが十分でないために圧下力2.
5MNの油圧プレスにより約0.3MNの荷重を与え、嵌合し
た。勘合した後に厚肉円筒４と同一材質で作ったリング
５をネジ６によりねじ止めした。ねじは、使用時のロー
ル回転により、慣性がスリーブ２を側面から押さえ付け
るような方向に働くように加工した。
第４図は、前記の方法により製作した、スリーブ状圧
延ロールをアーバー１の軸端のテーパー部に組立てた構
造の略図である。すなわち、第３図に示したスリーブ状
圧延ロールがアーバー１にテーパーリング８を該圧延ロ
ールの内周面とアーバー１の外周の間に介在させて油圧
プレスにより圧入されている。テーパーリング８及びア
ーバー１の形状は、その圧入によりスリーブに発生する
最大応力が約7MPaになるものとしてあり、スリーブにこ
の応力が付加されてもスリーブの強度上、問題とならな
い微小なものである。しかし、従来行われていたセラミ
ックスリーブにテーパーリングが接するようにテーパー
リングを圧入していた方法ではスリーブの割損が生じて
いた。これは、セラミックスに作用する応力が均一とな
らず局部的に過大応力が発生したことによる。次にテー
パーリング８を圧入したのち、テーパーリング８の緩み
を防止するためにアーバー１の端部にあらかじめ切って
ある逆ねじ10に、ナット９をしめつけ、テーパーリング
８をアーバー１の軸端テーパー部に固定した。
延ロールをアーバー１の軸端のテーパー部に組立てた構
造の略図である。すなわち、第３図に示したスリーブ状
圧延ロールがアーバー１にテーパーリング８を該圧延ロ
ールの内周面とアーバー１の外周の間に介在させて油圧
プレスにより圧入されている。テーパーリング８及びア
ーバー１の形状は、その圧入によりスリーブに発生する
最大応力が約7MPaになるものとしてあり、スリーブにこ
の応力が付加されてもスリーブの強度上、問題とならな
い微小なものである。しかし、従来行われていたセラミ
ックスリーブにテーパーリングが接するようにテーパー
リングを圧入していた方法ではスリーブの割損が生じて
いた。これは、セラミックスに作用する応力が均一とな
らず局部的に過大応力が発生したことによる。次にテー
パーリング８を圧入したのち、テーパーリング８の緩み
を防止するためにアーバー１の端部にあらかじめ切って
ある逆ねじ10に、ナット９をしめつけ、テーパーリング
８をアーバー１の軸端テーパー部に固定した。
本圧延ロールを連続鋳造圧延設備の仕上げ圧延機に組
込み、銅線の熱間圧延を行った結果、従来の高速度鋼ロ
ールが、約６時間の使用で組替が必要であったのに対し
て、本発明のロールは36時間の連続使用が可能であり、
組替頻度が大幅に減り、生産性が向上した。また、スリ
ーブの割れやずれもなく、良好な結果が得られた。
込み、銅線の熱間圧延を行った結果、従来の高速度鋼ロ
ールが、約６時間の使用で組替が必要であったのに対し
て、本発明のロールは36時間の連続使用が可能であり、
組替頻度が大幅に減り、生産性が向上した。また、スリ
ーブの割れやずれもなく、良好な結果が得られた。
〔実施例４〕 スリーブ材としてWC−８％Coの超硬合金を用い、本発
明の方法により前記材料からなるスリーブを中間材を介
してアーバーに嵌合し、圧延ロールを製作した。スリー
ブの寸法は、外径150mm、内径105mm、長さ120mmであ
り、スリーブとアーバーの間に介在させる中間材として
厚さ3mmのアルミ合金A2017Pを用いた。該合金板の両面
には、あらかじめエンボスロールによる圧延で鋸歯状の
凹凸加工を行った。
明の方法により前記材料からなるスリーブを中間材を介
してアーバーに嵌合し、圧延ロールを製作した。スリー
ブの寸法は、外径150mm、内径105mm、長さ120mmであ
り、スリーブとアーバーの間に介在させる中間材として
厚さ3mmのアルミ合金A2017Pを用いた。該合金板の両面
には、あらかじめエンボスロールによる圧延で鋸歯状の
凹凸加工を行った。
中間材は、アーバーの胴部の全面に当るようにし、ス
リーブは、圧下力2.5MNの油圧プレスにより圧入され
た。
リーブは、圧下力2.5MNの油圧プレスにより圧入され
た。
本ロールを用いて幅80mmの銅箔を圧延した結果、スリ
ーブ割れ、ずれ、偏心などは認められず、高精度圧延に
適した圧延ロールであることが確認できた。
ーブ割れ、ずれ、偏心などは認められず、高精度圧延に
適した圧延ロールであることが確認できた。
本発明は、上述の実施例に限らず、各種のパイプ、シ
リンダ、回転部品等に対しても適用可能である。
リンダ、回転部品等に対しても適用可能である。
前記各実施例によれば、耐摩耗性に優れたセラミック
スや超硬合金製のスリーブを鋼製のアーバーに割れやず
れの危険性を伴わず高信頼性装着が可能である。また、
中間材は形状を変えることにより実効弾性係数を任意に
変えることが可能なので、スリーブの材質や使用条件に
応じて適正な中間材とすることが出来る。更に、セラミ
ックスや超硬合金は甲に比較して高価であるが、前記実
施例の如く、被圧延材に直接接触する圧延ロールの胴部
表面のみにセラミックスや超硬合金を用いれば良いので
経済性に優れている。また、前記実施例の圧延ロールを
使用すれば、連続運転による生産性の向上や不良の低減
効果がある。
スや超硬合金製のスリーブを鋼製のアーバーに割れやず
れの危険性を伴わず高信頼性装着が可能である。また、
中間材は形状を変えることにより実効弾性係数を任意に
変えることが可能なので、スリーブの材質や使用条件に
応じて適正な中間材とすることが出来る。更に、セラミ
ックスや超硬合金は甲に比較して高価であるが、前記実
施例の如く、被圧延材に直接接触する圧延ロールの胴部
表面のみにセラミックスや超硬合金を用いれば良いので
経済性に優れている。また、前記実施例の圧延ロールを
使用すれば、連続運転による生産性の向上や不良の低減
効果がある。
本発明によれば、中実円柱又は厚肉円筒金属部材に、
弾塑性体からなる中間材を介して円筒状部材が嵌合され
るので、該円筒状部材に割れが発生したりすべりが生じ
たりする恐れなしに、円筒状部材の性質を選定すること
が可能となり、セラミックスや超硬合金を圧延ロールに
使用する場合の信頼性が向上した。
弾塑性体からなる中間材を介して円筒状部材が嵌合され
るので、該円筒状部材に割れが発生したりすべりが生じ
たりする恐れなしに、円筒状部材の性質を選定すること
が可能となり、セラミックスや超硬合金を圧延ロールに
使用する場合の信頼性が向上した。
第１図は本発明の実施例の部分破砕断面図、第２図は第
１図のII−II線矢視断面図、第３図は本発明の実施例で
ある線材圧延ロールの部分破砕断面図、第４図は第３図
に示す線材圧延ロールの組立て構造を示す部分破砕断面
図、第5A図、第5B図は中間材の形状の例を示す斜視図、
第6A〜6E図は中間材の溝形状の例を示す図である。 １……アーバー、２……スリーブ、３……中間材、４…
…フランジ付厚肉円筒。
１図のII−II線矢視断面図、第３図は本発明の実施例で
ある線材圧延ロールの部分破砕断面図、第４図は第３図
に示す線材圧延ロールの組立て構造を示す部分破砕断面
図、第5A図、第5B図は中間材の形状の例を示す斜視図、
第6A〜6E図は中間材の溝形状の例を示す図である。 １……アーバー、２……スリーブ、３……中間材、４…
…フランジ付厚肉円筒。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−190908（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−92406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−21406（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−60701（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−65403（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−6217（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21B 27/03
Claims (5)
- 【請求項１】中実または厚肉円筒の金属軸の外側に、円
筒体が嵌合された圧延ロールであって、前記金属軸と前
記円筒体との間に、弾塑性体の中間材を備える圧延ロー
ルにおいて、 前記中間材は，前記円筒体と接する面に凹凸を有するこ
とを特徴とする圧延ロール。 - 【請求項２】中実または厚肉円筒の金属軸の外側に、円
筒体が嵌合された圧延ロールであって、前記金属軸と前
記円筒体との間に、弾塑性体の中間材を備える圧延ロー
ルにおいて、 前記中間材は，線状であることを特徴する圧延ロール。 - 【請求項３】中実または厚肉円筒の金属軸の外側に、弾
塑性体の中間材を介して円筒体を嵌合する圧延ロールの
製造方法において、 前記中間材にエンボスロールによる圧延加工、ローレッ
ト加工、またはショットピーニング加工を行って，前記
円筒体と接する面に凹凸を設けることを特徴する圧延ロ
ールの製造方法。 - 【請求項４】中実または厚肉円筒の金属軸の外側に、弾
塑性体の中間材を介して円筒体を嵌合する圧延ロールの
製造方法において、 前記円筒体と向かい合う側の前記金属軸の表面に溝を形
成し、前記溝に沿って線状の前記中間材を配置すること
を特徴とする圧延ロールの製造方法。 - 【請求項５】請求項１または２に記載の圧延ロールを用
いたことを特徴とする圧延機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147633A JP2926431B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 圧延ロール及びそれを用いた圧延機並びに圧延ロールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2147633A JP2926431B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 圧延ロール及びそれを用いた圧延機並びに圧延ロールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441007A JPH0441007A (ja) | 1992-02-12 |
| JP2926431B2 true JP2926431B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=15434747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2147633A Expired - Fee Related JP2926431B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | 圧延ロール及びそれを用いた圧延機並びに圧延ロールの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926431B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1166906A1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-01-02 | Alcan International Limited | A work roll for and a method of producing metal foil |
| JP4968229B2 (ja) * | 2008-10-14 | 2012-07-04 | 日立電線株式会社 | エンボス圧延加工用ロールおよび銅条・銅箔の製造方法 |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP2147633A patent/JP2926431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0441007A (ja) | 1992-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |