JP3226741B2 - 複合スリーブの熱処理方法 - Google Patents
複合スリーブの熱処理方法Info
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- JP3226741B2 JP3226741B2 JP02009295A JP2009295A JP3226741B2 JP 3226741 B2 JP3226741 B2 JP 3226741B2 JP 02009295 A JP02009295 A JP 02009295A JP 2009295 A JP2009295 A JP 2009295A JP 3226741 B2 JP3226741 B2 JP 3226741B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延用に供される複合
スリーブ組立式ロールの製造に適用される複合スリーブ
の熱処理方法に関するものである。
スリーブ組立式ロールの製造に適用される複合スリーブ
の熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に圧延用ロールは、図５に示すよう
に一体式と共にロール費低減を目的としたスリーブ組立
式ロールが広く用いられている。すなわち、図５は従来
の複合スリーブの構成を示す説明図である。この図に示
すようにロール本体１のスリーブ２に於いて最も要求さ
れる具備特性は、耐摩耗性であり、外層３の基地組織を
硬いマルテンサイトにすることが有効である。従って、
焼き入れ性の良好な材料が広く採用されている。一方、
使用中の割れ等の事故を防止することも必要であり、内
部欠陥が少なく靱性に優れたパーライト基地組織の内層
４との複合タイプとし、耐摩耗性と耐事故性を兼備させ
ることが多い。ところで、このスリーブをマルテンサイ
ト基地組織にするための熱処理としては、焼き入れが一
般に行われているのが実状である。
に一体式と共にロール費低減を目的としたスリーブ組立
式ロールが広く用いられている。すなわち、図５は従来
の複合スリーブの構成を示す説明図である。この図に示
すようにロール本体１のスリーブ２に於いて最も要求さ
れる具備特性は、耐摩耗性であり、外層３の基地組織を
硬いマルテンサイトにすることが有効である。従って、
焼き入れ性の良好な材料が広く採用されている。一方、
使用中の割れ等の事故を防止することも必要であり、内
部欠陥が少なく靱性に優れたパーライト基地組織の内層
４との複合タイプとし、耐摩耗性と耐事故性を兼備させ
ることが多い。ところで、このスリーブをマルテンサイ
ト基地組織にするための熱処理としては、焼き入れが一
般に行われているのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】耐摩耗性を充分発揮す
るには、基地組織を完全にマルテンサイトにする事が望
まれる。一般にマルテンサイト変態は、パーライト変態
を防止する充分な焼き入れ冷却速度が必要である。しか
しながら鉄鋼圧延用ロールに適用するスリーブは、大径
で肉厚も大きいために、完全マルテンサイト変態に必要
な焼き入れ冷却速度の確保が困難である。そこで、焼き
入れ温度を高温にして処理する方法が行われることもあ
るが、高温焼き入れ処理は、内層のパーライト基地組織
を粗大化するため、靱性等の機械的性質が著しく低下す
る。
るには、基地組織を完全にマルテンサイトにする事が望
まれる。一般にマルテンサイト変態は、パーライト変態
を防止する充分な焼き入れ冷却速度が必要である。しか
しながら鉄鋼圧延用ロールに適用するスリーブは、大径
で肉厚も大きいために、完全マルテンサイト変態に必要
な焼き入れ冷却速度の確保が困難である。そこで、焼き
入れ温度を高温にして処理する方法が行われることもあ
るが、高温焼き入れ処理は、内層のパーライト基地組織
を粗大化するため、靱性等の機械的性質が著しく低下す
る。
【０００４】一方、図６に示すようにマルテンサイト変
態は著しい体積膨脹を伴うため、膨脹を伴わないパーラ
イト組織を内層とした複合スリーブでは、内部応力が発
生する。即ち、マルテンサイト変態膨脹する外層には圧
縮応力が、膨脹しない内層には引っ張り応力が発生す
る。更に、スリーブ組立式ロールは、スリーブを焼嵌め
によって軸（アーバー）と嵌合するため、スリーブ内面
には引張の焼嵌応力が生じる。従って、スリーブ内面
は、熱処理時の外層のマルテンサイト変態に伴う引張応
力と焼嵌めによる引張応力が残留し、圧延使用中の熱応
力等の引張応力が加わって、内層の材力が低いとスリー
ブの割れが発生するという問題点を有している。
態は著しい体積膨脹を伴うため、膨脹を伴わないパーラ
イト組織を内層とした複合スリーブでは、内部応力が発
生する。即ち、マルテンサイト変態膨脹する外層には圧
縮応力が、膨脹しない内層には引っ張り応力が発生す
る。更に、スリーブ組立式ロールは、スリーブを焼嵌め
によって軸（アーバー）と嵌合するため、スリーブ内面
には引張の焼嵌応力が生じる。従って、スリーブ内面
は、熱処理時の外層のマルテンサイト変態に伴う引張応
力と焼嵌めによる引張応力が残留し、圧延使用中の熱応
力等の引張応力が加わって、内層の材力が低いとスリー
ブの割れが発生するという問題点を有している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述したような問題を解
決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、複合
スリーブの焼き入れ冷却過程でスリーブの内外表面から
の強制冷却することによって、複合スリーブの高硬度を
維持しつつ、複合化に伴う製造時及び圧延使用中のスリ
ーブ割れを解消した複合スリーブ組立式ロールの製造方
法を提供せんとするものである。その発明の要旨とする
ところは、ハイクロムアダマイトからなる外層と黒鉛鋳
鋼からなる内層からなる複合スリーブを昇温してオース
テナイト基地組織とし、その後焼き入れにより、該スリ
ーブの外層をマルテンサイト基地組織に、スリーブの内
層をパーライト基地組織に変態せしめる複合スリーブの
熱処理方法に於いて、焼き入れ冷却過程で、スリーブの
外表面だけでなく、スリーブ内面からも強制冷却するこ
とにより、外層のマルテンサイト変態を促進させ、且
つ、内部応力を低減させると共に内層材の機械的性質を
向上せしめることにある。
決するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、複合
スリーブの焼き入れ冷却過程でスリーブの内外表面から
の強制冷却することによって、複合スリーブの高硬度を
維持しつつ、複合化に伴う製造時及び圧延使用中のスリ
ーブ割れを解消した複合スリーブ組立式ロールの製造方
法を提供せんとするものである。その発明の要旨とする
ところは、ハイクロムアダマイトからなる外層と黒鉛鋳
鋼からなる内層からなる複合スリーブを昇温してオース
テナイト基地組織とし、その後焼き入れにより、該スリ
ーブの外層をマルテンサイト基地組織に、スリーブの内
層をパーライト基地組織に変態せしめる複合スリーブの
熱処理方法に於いて、焼き入れ冷却過程で、スリーブの
外表面だけでなく、スリーブ内面からも強制冷却するこ
とにより、外層のマルテンサイト変態を促進させ、且
つ、内部応力を低減させると共に内層材の機械的性質を
向上せしめることにある。
【０００６】
【作用】本発明において、外層をマルテンサイト基地組
織を有する材料に限定したのは、耐摩耗性の点でパーラ
イトやベーナイトに比べ最も硬く有効な手段となるから
である。また、内層をパーライト基地組織を有する材料
に限定したのは、外層のマルテンサイト変態膨脹にとも
ない膨脹が生じないためだが、外層のマルテンサイト変
態膨脹に伴い、パーライト基地組織の内層が相対的に収
縮し引張応力が生じるため、割れ発生の恐れがあるが、
本発明になる熱処理法によると、その応力低減が図られ
実用技術として効果的である。
織を有する材料に限定したのは、耐摩耗性の点でパーラ
イトやベーナイトに比べ最も硬く有効な手段となるから
である。また、内層をパーライト基地組織を有する材料
に限定したのは、外層のマルテンサイト変態膨脹にとも
ない膨脹が生じないためだが、外層のマルテンサイト変
態膨脹に伴い、パーライト基地組織の内層が相対的に収
縮し引張応力が生じるため、割れ発生の恐れがあるが、
本発明になる熱処理法によると、その応力低減が図られ
実用技術として効果的である。
【０００７】本発明の複合スリーブの熱処理、即ち、焼
き入れ冷却過程に於いて、スリーブの外面及び内面から
の強制冷却により次のような作用を生ずる。第１は、外
層マルテンサイト変態の促進である。スリーブ内面から
の強制冷却によって、当然、スリーブ全体の冷却速度が
大となり外層の内部までマルテンサイト変態が促進され
る。
き入れ冷却過程に於いて、スリーブの外面及び内面から
の強制冷却により次のような作用を生ずる。第１は、外
層マルテンサイト変態の促進である。スリーブ内面から
の強制冷却によって、当然、スリーブ全体の冷却速度が
大となり外層の内部までマルテンサイト変態が促進され
る。
【０００８】第２は、内層（特にスリーブ内面）に発生
する引張応力を軽減できる。焼き入れ冷却過程におい
て、スリーブ内面に発生する応力は、外層マルテンサイ
ト変態膨脹による変態応力と、スリーブ外〜内面の温度
差（温度分布）によって生ずる熱応力である。マルテン
サイト変態膨脹は、外層の厚さ（ｖｏｌｕｍｅ）によっ
て支配され、一方、熱応力は、焼き入れ冷却過程におい
て、塑性域から弾性域に変わる時点でのスリーブ外〜内
面（断面方向）の温度分布によって決まる。スリーブ内
面からの強制冷却によって、外内面の温度差が小さくな
り熱応力の発生も著しく軽減する。
する引張応力を軽減できる。焼き入れ冷却過程におい
て、スリーブ内面に発生する応力は、外層マルテンサイ
ト変態膨脹による変態応力と、スリーブ外〜内面の温度
差（温度分布）によって生ずる熱応力である。マルテン
サイト変態膨脹は、外層の厚さ（ｖｏｌｕｍｅ）によっ
て支配され、一方、熱応力は、焼き入れ冷却過程におい
て、塑性域から弾性域に変わる時点でのスリーブ外〜内
面（断面方向）の温度分布によって決まる。スリーブ内
面からの強制冷却によって、外内面の温度差が小さくな
り熱応力の発生も著しく軽減する。
【０００９】第３は、内層の機械的性質の向上である。
パーライト組織は、フェライトとセメンタイトの層状組
織であるが、一般的に、フェライトとセメンタイトの
（層状）間隔が小さい微細組織になる程、機械的性質が
向上する。スリーブ内面からの強制冷却は、パーライト
組織を微細化し、機械的性質を向上させる。
パーライト組織は、フェライトとセメンタイトの層状組
織であるが、一般的に、フェライトとセメンタイトの
（層状）間隔が小さい微細組織になる程、機械的性質が
向上する。スリーブ内面からの強制冷却は、パーライト
組織を微細化し、機械的性質を向上させる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明になるスリーブ焼き入れ冷却過
程に於けるスリーブ外内面の強制冷却方法の一実施例に
ついて説明する。まず、表１に示す如き寸法、成分にて
スリーブ本体を製作した。（即ち、本実施例では、スリ
ーブの内層は黒鉛鋳鋼、外層はハイクロムアダマイトで
製作） 次に、スリーブは熱処理炉に於いて、オーステナイト組
織となる９５０〜１０００℃まで昇温、加熱された後、
熱処理炉から抽出し、焼き入れ冷却される。スリーブ外
表面の焼き入れを図１に示す。図１は本発明に係る内面
冷却の実施例を示す説明図で、通常行なわれているよう
に、スリーブを回転しながらＦＡＮ（送風機）やＭＩＳ
Ｔ（噴霧）で冷却する一方、スリーブ内面の冷却は、従
来法が自然放冷であるのに対し、本発明では、図１に見
る如く、長手方向２０ｍｍピッチに２ｍｍφのスリーブ
内面冷却用鋼管５に形成された穴６を加工した５０ｍｍ
のスリーブ内面冷却用鋼管５をスリーブ２内側にセット
し、高圧（５ｋｇ／ｃｍ2 程度）のＡｉｒによって強制
冷却を行った。このスリーブ外表面の焼き入れとスリー
ブ内面の強制冷却は、外層のパーライト変態を防止する
ため４５０℃まで行い、その後、大気中にて自然放冷
し、焼戻しは、５００〜５５０℃で実施した。
程に於けるスリーブ外内面の強制冷却方法の一実施例に
ついて説明する。まず、表１に示す如き寸法、成分にて
スリーブ本体を製作した。（即ち、本実施例では、スリ
ーブの内層は黒鉛鋳鋼、外層はハイクロムアダマイトで
製作） 次に、スリーブは熱処理炉に於いて、オーステナイト組
織となる９５０〜１０００℃まで昇温、加熱された後、
熱処理炉から抽出し、焼き入れ冷却される。スリーブ外
表面の焼き入れを図１に示す。図１は本発明に係る内面
冷却の実施例を示す説明図で、通常行なわれているよう
に、スリーブを回転しながらＦＡＮ（送風機）やＭＩＳ
Ｔ（噴霧）で冷却する一方、スリーブ内面の冷却は、従
来法が自然放冷であるのに対し、本発明では、図１に見
る如く、長手方向２０ｍｍピッチに２ｍｍφのスリーブ
内面冷却用鋼管５に形成された穴６を加工した５０ｍｍ
のスリーブ内面冷却用鋼管５をスリーブ２内側にセット
し、高圧（５ｋｇ／ｃｍ2 程度）のＡｉｒによって強制
冷却を行った。このスリーブ外表面の焼き入れとスリー
ブ内面の強制冷却は、外層のパーライト変態を防止する
ため４５０℃まで行い、その後、大気中にて自然放冷
し、焼戻しは、５００〜５５０℃で実施した。
【００１１】
【表１】
【００１２】焼き入れ冷却過程での温度推移を図２に示
すが、外表面では９５０〜４５０℃までの平均冷却速度
は７０〜８０℃／分で、一方、スリーブ内面は、９５０
〜６００℃までが４０〜５０℃／分で、６００〜４５０
℃までが１５〜２０℃／分の冷却速度である。なお、従
来法に於けるスリーブ内面の平均冷却速度は、９５０〜
４５０℃まで１０〜１５℃／分であった。このように、
スリーブ内面を強制冷却し、その冷却速度を９５０〜６
００℃までが４０〜５０℃／分に、６００〜４５０℃ま
でを１５〜２０℃／分と限定するのは、これ以上冷却速
度を速くすると、一部ベーナイト組織が現れ、完全なパ
ーライト組織にならないためである。又、逆に冷速を遅
くすると外表面との温度差が大きくなり、本発明の主旨
である残留応力の軽減という効果が生じない。
すが、外表面では９５０〜４５０℃までの平均冷却速度
は７０〜８０℃／分で、一方、スリーブ内面は、９５０
〜６００℃までが４０〜５０℃／分で、６００〜４５０
℃までが１５〜２０℃／分の冷却速度である。なお、従
来法に於けるスリーブ内面の平均冷却速度は、９５０〜
４５０℃まで１０〜１５℃／分であった。このように、
スリーブ内面を強制冷却し、その冷却速度を９５０〜６
００℃までが４０〜５０℃／分に、６００〜４５０℃ま
でを１５〜２０℃／分と限定するのは、これ以上冷却速
度を速くすると、一部ベーナイト組織が現れ、完全なパ
ーライト組織にならないためである。又、逆に冷速を遅
くすると外表面との温度差が大きくなり、本発明の主旨
である残留応力の軽減という効果が生じない。
【００１３】図３は本発明と従来法とによる冷却法にお
ける温度分布の比較を示すが、図３（Ａ）に示す本発明
の内面冷却法に比べて図３（Ｂ）に示す比較例では、特
に冷却時にスリーブ外表面と内表面との温度差の大きい
ことがわかる。図４は本発明と従来法の冷却による応力
分布の比較を示す図で、図４（Ａ）に示す本発明の内面
冷却によれば、図４（Ｂ）に示す比較例での方法に比べ
てスリーブ内面の残留応力が低減されていることが分か
る。従って、従来法にあっては、スリーブ内面を起点と
する割れが発生した。
ける温度分布の比較を示すが、図３（Ａ）に示す本発明
の内面冷却法に比べて図３（Ｂ）に示す比較例では、特
に冷却時にスリーブ外表面と内表面との温度差の大きい
ことがわかる。図４は本発明と従来法の冷却による応力
分布の比較を示す図で、図４（Ａ）に示す本発明の内面
冷却によれば、図４（Ｂ）に示す比較例での方法に比べ
てスリーブ内面の残留応力が低減されていることが分か
る。従って、従来法にあっては、スリーブ内面を起点と
する割れが発生した。
【００１４】
【発明の効果】本発明の熱処理法によれば、複合スリー
ブの高硬度を維持しつつ、複合化に伴う製造時及び圧延
使用中のスリーブ割れを解消し、耐摩耗性に優れた高品
質のスリーブ組立式ロールの製造が可能となり実用技術
としての価値が高い。
ブの高硬度を維持しつつ、複合化に伴う製造時及び圧延
使用中のスリーブ割れを解消し、耐摩耗性に優れた高品
質のスリーブ組立式ロールの製造が可能となり実用技術
としての価値が高い。
【図１】本発明に係る内面冷却の実施例を示す説明図、
【図２】本発明に係る内面冷却速度を示す図、
【図３】本発明と従来法とによる冷却法における温度分
布の比較を示す図、
布の比較を示す図、
【図４】本発明と従来法の冷却による応力分布の比較を
示す図、
示す図、
【図５】従来の複合スリーブの構成を示す説明図、
【図６】複合スリーブに於ける内外層の熱処理時の膨脹
収縮状態図である。
収縮状態図である。
１ ロール本体 ２ スリーブ ３ スリーブ外層 ４ スリーブ内層 ５ スリーブ内面冷却用鋼管 ６ 冷却用鋼管に形成された穴
Claims (1)
- 【請求項１】 ハイクロムアダマイトからなる外層と黒
鉛鋳鋼からなる内層からなる複合スリーブを昇温してオ
ーステナイト基地組織とし、その後焼き入れにより、該
スリーブの外層をマルテンサイト基地組織に、スリーブ
の内層をパーライト基地組織に変態せしめる複合スリー
ブの熱処理方法に於いて、焼き入れ冷却過程で、スリー
ブの外表面だけでなく、スリーブ内面からも強制冷却す
ることにより、外層のマルテンサイト変態を促進させ、
且つ、内部応力を低減させると共に内層材の機械的性質
を向上させることを特徴とする複合スリーブの熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02009295A JP3226741B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 複合スリーブの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02009295A JP3226741B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 複合スリーブの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08218123A JPH08218123A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3226741B2 true JP3226741B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=12017477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02009295A Expired - Fee Related JP3226741B2 (ja) | 1995-02-08 | 1995-02-08 | 複合スリーブの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226741B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8691029B2 (en) * | 2010-02-26 | 2014-04-08 | Caterpillar Inc. | Reduced ferrite steel liner |
| US20120304954A1 (en) * | 2011-06-02 | 2012-12-06 | Caterpillar Inc. | Cylinder liner with a case on a cuff-ring groove |
-
1995
- 1995-02-08 JP JP02009295A patent/JP3226741B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08218123A (ja) | 1996-08-27 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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