JP3243181B2 - Shape sensor roll - Google Patents

Shape sensor roll

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JP3243181B2
JP3243181B2 JP17211596A JP17211596A JP3243181B2 JP 3243181 B2 JP3243181 B2 JP 3243181B2 JP 17211596 A JP17211596 A JP 17211596A JP 17211596 A JP17211596 A JP 17211596A JP 3243181 B2 JP3243181 B2 JP 3243181B2
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信広 田添
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ライン、特に
熱間圧延ラインの圧延機入側又は出側の少なくとも一方
側に配置され、圧延される圧延材の形状を検出する形状
センサーロールに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape sensor roll which is arranged at least on one side of a rolling mill, particularly a hot rolling line, on an inlet side or an outlet side, and detects a shape of a rolled material to be rolled. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間圧延ライン中で熱間圧延機にて圧延
される圧延材の形状を均一なものとすることは、製品品
質を確保する上で重要である。この場合、圧延材の走行
中にその形状変化を目視で判定することはできないた
め、走行中の圧延材の形状は、形状検出装置によって検
査される。
2. Description of the Related Art It is important to ensure a uniform shape of a rolled material rolled by a hot rolling mill in a hot rolling line in order to ensure product quality. In this case, the shape change of the rolling material during traveling cannot be visually determined while the rolling material is traveling, and the shape of the rolling material during traveling is inspected by the shape detecting device.

【0003】この形状検出装置は、図7に示す如く、ラ
イン方向に並ぶ仕上げ圧延スタンド(32)(32)間に配備さ
れたルーパーロールに、圧延材(30)の幅方向各部の張力
を検出するようにした検出器を組み込んで形状センサー
ロール(10)としたもので、圧延材(30)の幅方向の張力分
布を計測することにより圧延材の形状が検出される。
As shown in FIG. 7, this shape detecting device detects the tension of each part in the width direction of a rolled material (30) on a looper roll provided between finishing rolling stands (32) arranged in a line direction. The roll is a shape sensor roll (10) incorporating a detector configured as described above, and the shape of the rolled material is detected by measuring the tension distribution in the width direction of the rolled material (30).

【0004】従来、この形状センサーロールとして、実
公平3−11691号公報に示される如く、中空分割ロ
ール法を採用したものがある。これは、図8及び図9に
示すように、中空の固定軸(40)の外周に、軸線方向に分
割配置した複数のロータ(42)を嵌装し、且つ前記固定軸
(40)の周壁部に、中空部から固定軸(40)とロータ(42)と
の間の隙間へ圧縮空気を供給するノズル(44)を、固定軸
(40)の軸線方向及び周方向に所定間隔で位置するように
穿設し、更に、前記固定軸(40)の周壁部上下位置に、検
出管(46)と連通させた空気圧測定用の検出口(48)を設
け、ロータ(42)が固定軸に対して変位したとき生じる空
気の圧力差を、上下の検出口(48)から検出管(46)を通し
て検出し、検出した空気の圧力差を空電変換器(50)で変
換して、図示しない演算装置で圧延材(30)の幅方向張力
分布を求めるようにしている。
Conventionally, as this shape sensor roll, there is a roll adopting a hollow split roll method as shown in Japanese Utility Model Publication No. 3-11691. As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of rotors (42) divided in the axial direction are fitted around the outer periphery of a hollow fixed shaft (40), and the fixed shaft is
A nozzle (44) for supplying compressed air from the hollow portion to the gap between the fixed shaft (40) and the rotor (42) is provided on the peripheral wall of the (40).
(40) are bored so as to be located at predetermined intervals in the axial direction and the circumferential direction, and furthermore, detection for air pressure measurement which is communicated with a detection pipe (46) at the upper and lower peripheral wall portions of the fixed shaft (40). A port (48) is provided, and the pressure difference of the air generated when the rotor (42) is displaced with respect to the fixed shaft is detected from the upper and lower detection ports (48) through the detection pipe (46), and the detected pressure difference of the air is detected. Is converted by the static electricity converter (50), and the tension distribution in the width direction of the rolled material (30) is obtained by an arithmetic unit (not shown).

【0005】また、実公平3−11692号公報に示さ
れる如く、固定軸に代えて回転自在とした軸を用い、該
軸の外周面部に、各ロータに対応させてセンサーを埋設
し、各センサーで検出した値に基づいて圧延材の幅方向
の張力分布を計測できるようにしたものもある。
Further, as shown in Japanese Utility Model Publication No. 3-11692, a rotatable shaft is used in place of a fixed shaft, and sensors are embedded in the outer peripheral surface of the shaft so as to correspond to each rotor. In some cases, the tension distribution in the width direction of the rolled material can be measured based on the value detected in (1).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
形状センサーロールの場合、いずれも、ロール表面部の
ロータが軸方向多分割構造としてあるため、圧延材の張
力が高くなると、ロータの分割部分により圧延材に傷を
つける虞れがある。
However, in the case of these conventional shape sensor rolls, the rotor on the roll surface has an axially multi-divided structure. Therefore, when the tension of the rolled material becomes high, the divided portions of the rotor are divided. Therefore, there is a possibility that the rolled material may be damaged.

【0007】このため、出願人は多分割構造のロータに
代えて、軸方向一体構造のスリーブを用いることを検討
した。この軸方向一体構造のスリーブ(12)を用いた形状
センサーロール(10)は、図2及び図6に示すように、芯
軸(20)の外周の一部に軸心と平行な切欠き部(22)を形成
し、その切欠き部(22)に、芯軸の軸方向に所定の間隔を
あけて、検知部(28)が切欠き部(22)の表面から僅かに臨
出するようにセンサー(26)を配備し、該芯軸(20)の外周
にスリーブ(12)を嵌装し、スリーブ(12)と芯軸(20)の切
欠き部(22)との間で空隙(24)が形成されるようにしたも
のである。スリーブ(12)は、圧延材(30)の荷重を受ける
と空隙(24)の中へ撓むため、そのスリーブの撓み変形量
をセンサー(26)で検出し、圧延材の幅方向の張力分布を
検出することができる。
For this reason, the applicant has considered using a sleeve having an axially integrated structure instead of the rotor having a multi-split structure. As shown in FIGS. 2 and 6, a shape sensor roll (10) using the sleeve (12) having an axially integral structure has a cutout portion parallel to the axis at a part of the outer periphery of the core shaft (20). (22) is formed, and the detecting portion (28) slightly protrudes from the surface of the notch (22) at a predetermined interval in the axial direction of the core shaft in the notch (22). A sensor (26), a sleeve (12) is fitted around the outer periphery of the core shaft (20), and a gap (22) is formed between the sleeve (12) and the cutout portion (22) of the core shaft (20). 24) is formed. The sleeve (12) bends into the gap (24) when subjected to the load of the rolled material (30), so the amount of bending deformation of the sleeve is detected by the sensor (26), and the tension distribution in the width direction of the rolled material is detected. Can be detected.

【0008】スリーブは、例えば、外径約190mm、
長さ約2000mmのような中空管体であるが、センサ
ーで所望の感度を得るには、肉厚を薄肉(通常は、約1
0mm以下)に形成し、適当な撓み変形を生じるように
せねばならない。この薄肉のスリーブを鋳造により作製
すると、鋳造品特有のポロシティの存在により、スリー
ブを焼嵌めにより芯軸に嵌装する際、ポロシティを起点
として割れが発生し易くなる問題があった。
The sleeve has, for example, an outer diameter of about 190 mm,
Although it is a hollow tube having a length of about 2000 mm, in order to obtain a desired sensitivity with the sensor, it is necessary to reduce the wall thickness (typically, about 1 mm).
0 mm or less) so that an appropriate bending deformation is generated. When this thin-walled sleeve is manufactured by casting, there is a problem that cracks are likely to occur from the porosity as a starting point when the sleeve is fitted to the core shaft by shrink fitting due to the existence of porosity unique to the cast product.

【0009】また、熱間圧延ラインで使用する形状セン
サーロールの場合、スリーブは、高温の圧延材と接触す
るために、耐熱性、耐摩耗性、耐食性等を具備する材質
で形成せねばならない。ところが、スリーブの芯軸への
嵌装を焼嵌めにより行なうと、スリーブには、焼嵌め後
に大きな残留応力が残るため、スリーブの内面側は、す
ぐれた靱性を具備することが望ましい。
In the case of a shape sensor roll used in a hot rolling line, the sleeve must be formed of a material having heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, etc., in order to come into contact with a high-temperature rolled material. However, when the sleeve is fitted to the core shaft by shrink fitting, since a large residual stress remains in the sleeve after shrink fitting, it is desirable that the inner surface side of the sleeve has excellent toughness.

【0010】しかし、高硬度は、耐摩耗性に対しては望
ましいが、靱性のためにはあまり望ましくない。そこ
で、出願人は、図6に示すように、内層(14)を靱性にす
ぐれるSCM440鋼のパイプとし、内層(14)の外側
に、耐熱性、耐摩耗性等にすぐれるハイス系金属の粉末
をHIP(熱間静水圧プレス)により外層(18)として被覆
施工した2層構造のスリーブ(12)を提案した(特願平6
−337425)。このスリーブは、内層は靱性にすぐ
れると共に、HIPにより形成した外層は、鋳造品のよ
うなポロシティは存在せず緻密であり、さらにハイス系
金属固有の特性としてのすぐれた耐熱性、耐摩耗性、高
強度等を具備している。
However, high hardness is desirable for wear resistance, but less desirable for toughness. Therefore, as shown in FIG. 6, the applicant made the inner layer (14) a pipe made of SCM440 steel having excellent toughness, and provided the outer layer of the inner layer (14) with a high-speed metallic material having excellent heat resistance, wear resistance and the like. A two-layered sleeve (12) in which the powder is coated as an outer layer (18) by HIP (Hot isostatic pressing) has been proposed (Japanese Patent Application No. Hei 6 (1994)).
-337425). The inner layer of this sleeve has excellent toughness, and the outer layer formed by HIP is dense without the porosity of a cast product, and has excellent heat resistance and abrasion resistance as characteristics inherent to high-speed metals. , High strength and the like.

【0011】ところが、スリーブの製造において、HI
P焼結後の冷却時、また、HIP焼結後に行なう焼入れ
熱処理の冷却時に、スリーブの位置による冷却速度差に
より曲がり変形を生ずるが、そのまま切削加工又は研削
加工を施すと、外層と内層の厚さにバラツキを生ずる不
都合がある。このスリーブの曲がり変形は、スリーブを
加熱炉の中で約700℃まで加熱した後、炉から取り出
し、治具装置を用いて矯正できるので、通常の場合、H
IP焼結後の切削加工前と、焼入れ・焼戻し後の切削
(研削)加工前に、曲がり矯正が行なわれる。しかし、変
形したスリーブを完全な真円に矯正することはできない
から、その矯正が妥当かどうかを確認するために、外層
の厚さのみを非破壊的に測定する必要がある。その測定
手段として、超音波厚さ計が用いられるが、内層と外層
に共通する成分を幾種類も使用しているため、照射した
超音波は管の肉厚部分を透過してしまい、外層のみの厚
さを測定することができなかった。
However, in the production of the sleeve, HI
At the time of cooling after P sintering, or at the time of quenching heat treatment performed after HIP sintering, bending deformation occurs due to a difference in cooling rate depending on the position of the sleeve. However, if cutting or grinding is performed as it is, the thickness of the outer layer and the inner layer is increased. There is an inconvenience of causing variation. This bending deformation of the sleeve can be corrected by using a jig device after the sleeve is heated to about 700 ° C. in a heating furnace and then removed from the furnace.
Cutting before IP sintering and cutting after quenching and tempering
Bending correction is performed before (grinding) processing. However, since the deformed sleeve cannot be corrected to a perfect circle, only the thickness of the outer layer needs to be measured nondestructively in order to confirm whether the correction is appropriate. An ultrasonic thickness gauge is used as the measuring means, but since many types of components common to the inner layer and the outer layer are used, the irradiated ultrasonic wave penetrates through the thick part of the tube, and only the outer layer is used. Could not be measured.

【0012】本発明の目的は、内層材を靱性にすぐれる
SCM440鋼のパイプとし、外層材として、耐熱性、
耐摩耗性等にすぐれるハイス系金属の粉末をHIP(熱
間静水圧プレス)により被覆施工してなる形状センサー
ロール用複合スリーブにあって、スリーブの外層のみの
厚さを測定できるようにすることである。
An object of the present invention is to make the inner layer material a pipe of SCM440 steel having excellent toughness, and to use the outer layer material with heat resistance,
A composite sleeve for shape sensor rolls formed by coating a high-speed metal powder with excellent abrasion resistance etc. by HIP (Hot Isostatic Press) so that the thickness of only the outer layer of the sleeve can be measured. That is.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、外周の一部に軸心と平行な切欠き部を有
する芯軸と、該切欠き部に軸方向に所定の間隔をあけて
配備されたセンサーと、前記芯軸に焼嵌めされた円筒状
のスリーブを具えており、圧延材の荷重を受けたスリー
ブが、芯軸の切欠き部との間に形成された空隙の中で生
ずる撓みを、センサーで測定することにより圧延材の形
状を検出する形状センサーロールであって、スリーブ
は、靱性にすぐれる鋼からなる内層の上に、Ni又はC
oの中間層を施すようにし、中間層の上に、外層として
ハイス系金属の粉末をHIPにより焼結形成した形状セ
ンサーロールを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a core shaft having a cutout portion parallel to the axis on a part of the outer periphery, and a predetermined axially extending notch in the cutout portion. A sensor disposed at intervals and a cylindrical sleeve shrink-fit to the core shaft, wherein a sleeve loaded with a rolled material is formed between the notch of the core shaft. A shape sensor roll for detecting the shape of a rolled material by measuring a deflection generated in a gap with a sensor, wherein a sleeve is formed of Ni or C on an inner layer made of steel having excellent toughness.
An object of the present invention is to provide a shape sensor roll in which an intermediate layer of o is applied and a high-speed metal powder as an outer layer is formed by sintering on the intermediate layer by HIP.

【0014】ハイス系金属粉末は急冷凝固法により調製
されたものが好ましい。その理由は、結晶粒が微細化さ
れているためであり、急冷凝固法として、アトマイズ
法、メルトスピニング法、メルトエキストラクション法
等を挙げることができる。
[0014] The high-speed metal powder is preferably prepared by a rapid solidification method. The reason is that crystal grains are refined, and rapid cooling and solidification methods include an atomizing method, a melt spinning method, and a melt extraction method.

【0015】[0015]

【作用】上記構成のスリーブにおいて、スリーブの外層
に向けて照射された超音波は、内層と外層との間に形成
されたNiまたはCoメッキ層で反射する。従って、ス
リーブの曲がり変形の矯正後、外層の厚さのみを非破壊
的に測定することができ、その矯正が妥当かどうかを確
認することができる。焼結後及び熱処理後に生ずるスリ
ーブの曲がり変形を適切に矯正し、その後で切削加工又
は研削加工を施すことにより、全長に亘って外層と内層
の層厚が略均一な薄肉スリーブを得ることができる。靱
性にすぐれる材質の内層が、全長に亘って略均一な厚さ
に設けられていることにより、スリーブの芯軸への焼嵌
めの際に割れ等を発生することなく、芯軸に一体に取り
付けることができ、スリーブの薄型化に十分対応するこ
とができる。また、耐熱性、耐摩耗性、耐食性にすぐれ
高強度を具える材質の外層が、全長に亘って略均一な厚
さに設けられていることにより、形状センサーロールの
長寿命化を図ることができる。
In the sleeve having the above-mentioned structure, the ultrasonic wave radiated toward the outer layer of the sleeve is reflected by the Ni or Co plating layer formed between the inner layer and the outer layer. Therefore, after correcting the bending deformation of the sleeve, only the thickness of the outer layer can be measured nondestructively, and it can be confirmed whether the correction is appropriate. By appropriately correcting the bending deformation of the sleeve that occurs after sintering and heat treatment, and thereafter performing cutting or grinding, a thin-walled sleeve having substantially uniform outer and inner layer thicknesses over the entire length can be obtained. . The inner layer of a material with excellent toughness is provided with a substantially uniform thickness over the entire length, so that it does not crack when shrink-fitting the sleeve to the core shaft, and is integrated with the core shaft. It can be attached, and can sufficiently cope with thinning of the sleeve. In addition, the outer layer of a material having excellent heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance and high strength is provided with a substantially uniform thickness over the entire length, so that the life of the shape sensor roll can be extended. it can.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の形状センサーロールの実
施例を図1及び図2に示す。形状センサーロール(10)
は、中空状の芯軸(20)が、両軸端部で軸受(図示せず)に
より回転自在に支持されている。芯軸(20)は、外周の一
部に、軸方向と平行な平坦面を有する切欠き部(22)が形
成されている。切欠き部(22)には、所定間隔毎に孔が開
設されており、各孔にはセンサー(26)が埋設されてい
る。使用するセンサーとして、ロードセルを挙げること
ができる。センサー(26)は、検知部(28)を平坦面から僅
かに臨出させており、検知部(32)に力が作用すると、そ
の力に応じて検出値を出力し、検出器に送信することが
できる。センサーにロードセルを用いた場合、力に応じ
た電圧が発生し、検出器にて測定される。スリーブ(12)
は、中空薄肉の円筒体であり、内径が芯軸(20)の外径よ
りも僅かに小さく、芯軸(20)に焼嵌めされて一体とな
り、形状センサーロール(10)を構成する。なお、図示の
芯軸は中空形状であるが、センサー用の配線を通す孔が
あれば中実にすることもできる。
1 and 2 show an embodiment of a shape sensor roll according to the present invention. Shape sensor roll (10)
Has a hollow core shaft (20) rotatably supported by bearings (not shown) at both shaft ends. The core shaft (20) has a cutout (22) having a flat surface parallel to the axial direction at a part of the outer periphery. Holes are formed at predetermined intervals in the notch portion (22), and a sensor (26) is embedded in each hole. A load cell can be used as a sensor to be used. The sensor (26) makes the detection unit (28) slightly protrude from the flat surface, and when a force acts on the detection unit (32), outputs a detection value according to the force and transmits it to the detector. be able to. When a load cell is used as a sensor, a voltage corresponding to a force is generated and measured by a detector. Sleeve (12)
Is a hollow thin-walled cylindrical body, the inner diameter of which is slightly smaller than the outer diameter of the core shaft (20), is shrink-fitted to the core shaft (20) and integrated to form a shape sensor roll (10). Although the illustrated core shaft has a hollow shape, it may be solid if there is a hole through which the sensor wiring is passed.

【0017】スリーブ(12)は、図1に示すように、内層
(14)と、該内層の上に形成されたNi又はCoの中間層
(16)と、該中間層の上に形成された外層(18)とから構成
される。内層(14)の材料として、靱性にすぐれるSCM
440鋼製のパイプを使用することができる。パイプの
内径寸法は、センサーロールの芯軸に焼嵌めできるよう
にするため、後述する焼入れ・焼戻し熱処理の完了後の
機械加工仕上げにより、芯軸の外径よりも僅かに小さく
なるように最終的に仕上げられる。NiまたはCoの中
間層(16)は、メッキ等により、内層(14)の外周に対して
約0.1〜1mmの厚さ、望ましくは約0.5〜0.7m
mの厚さに形成される。外層(18)の材料として、耐熱
性、耐摩耗性、強度等にすぐれるハイス系金属が用いら
れ、公知のHIP装置により、中間層(16)の上に、ハイ
ス系金属の粉末を焼結して形成される。HIP処理は、
典型的には、温度1000〜1200℃、ガス圧100
0〜1200kgf/cm2、時間2〜3hrの条件で
行なわれる。外層を構成するハイス系金属として、例え
ば、重量%にて、C:1.0〜2.4%、Si:0.6%
以下、Mn:0.6%以下、Cr:0.5〜20%、2M
o+W:1.5〜45%、V、Ti、Nb、Taのうち
一種以上を総計で0.5〜12%を含むと共に、必要に
応じてNi:3.0%以下を含有し、残部実質的にFe
からなるものを挙げることができる。その他に、C:
1.4〜2.4%、Si:0.2〜1.5%、Mn:0.2
〜1.0%、Cr:10〜18%、Mo:0.5〜1.0
%、V:6%以下、残部実質的にFeからなるものを挙
げることができる。
The sleeve (12) has an inner layer as shown in FIG.
(14) and an intermediate layer of Ni or Co formed on the inner layer
(16) and an outer layer (18) formed on the intermediate layer. SCM with excellent toughness as the material of the inner layer (14)
440 steel pipes can be used. The inner diameter of the pipe is finalized so that it can be slightly smaller than the outer diameter of the core shaft by machining after completion of the quenching and tempering heat treatment described below, so that the inner diameter of the pipe can be shrink-fitted to the core shaft of the sensor roll. Finished. The Ni or Co intermediate layer (16) has a thickness of about 0.1 to 1 mm, preferably about 0.5 to 0.7 m, with respect to the outer periphery of the inner layer (14) by plating or the like.
m. As the material of the outer layer (18), a high-speed metal having excellent heat resistance, abrasion resistance, strength, etc. is used, and a high-speed metal powder is sintered on the intermediate layer (16) by a known HIP device. Formed. HIP processing
Typically, a temperature of 1000 to 1200 ° C. and a gas pressure of 100
The reaction is performed under the conditions of 0 to 1200 kgf / cm 2 and a time of 2 to 3 hours. As a high-speed metal constituting the outer layer, for example, C: 1.0 to 2.4%, Si: 0.6% by weight%
Hereinafter, Mn: 0.6% or less, Cr: 0.5 to 20%, 2M
o + W: 1.5 to 45%, one or more of V, Ti, Nb, Ta in total 0.5 to 12%, and if necessary, Ni: 3.0% or less, with the balance being substantial Fe
Can be mentioned. In addition, C:
1.4 to 2.4%, Si: 0.2 to 1.5%, Mn: 0.2
1.0 to 1.0%, Cr: 10 to 18%, Mo: 0.5 to 1.0
%, V: 6% or less, with the balance substantially consisting of Fe.

【0018】HIPにより焼結されたスリーブは、焼な
まし処理、切削加工、焼入れ・焼戻しの熱処理、研削
(切削)加工を経て所定寸法に仕上げられるが、前述した
ように、HIP焼結後の冷却時と、焼入れの冷却時に、
スリーブの位置による冷却速度差により曲がり変形を生
ずるため、切削加工又は研削加工前に、曲がり矯正作業
が行なわれる。
The sleeve sintered by HIP is subjected to annealing, cutting, heat treatment of quenching and tempering, and grinding.
(Cutting) It is finished to a predetermined size through processing, but as described above, at the time of cooling after HIP sintering, and at the time of cooling of quenching,
Since bending deformation occurs due to a difference in cooling rate depending on the position of the sleeve, a bending correction operation is performed before cutting or grinding.

【0019】曲がり矯正作業は、スリーブを加熱炉の中
で500〜700℃に加熱した後、炉から取り出し、治
具装置を用いて行なわれる。曲がり矯正後、スリーブの
外層の層厚が全長に亘って均等になったかどうかは、超
音波厚さ計により測定する。本発明のスリーブは、外層
と内層の間に、Ni又はCoの中間層が設けられている
から、外層の表面に向けて超音波を照射すると、超音波
はNi又はCoの中間層で反射し、外層の厚さの測定が
可能となる。外層の層厚が全長に亘って所定の誤差の範
囲を超えている場合、再び曲がり矯正作業が行なわれ
る。
The straightening operation is performed by heating the sleeve in a heating furnace at 500 to 700 ° C., removing the sleeve from the furnace, and using a jig device. After the straightening, whether the thickness of the outer layer of the sleeve has become uniform over the entire length is measured by an ultrasonic thickness gauge. Since the sleeve of the present invention is provided with an intermediate layer of Ni or Co between the outer layer and the inner layer, when ultrasonic waves are irradiated toward the surface of the outer layer, the ultrasonic waves are reflected by the intermediate layer of Ni or Co. And the thickness of the outer layer can be measured. If the thickness of the outer layer exceeds a predetermined error range over the entire length, the bending correction work is performed again.

【0020】このように、曲がり変形を矯正した後、外
層の厚さのみを非破壊的に測定することができるから、
その矯正が妥当かどうかを確認した後で切削加工又は研
削加工を行なうことができ、全長に亘って外層と内層の
層厚が略均一な薄肉スリーブを得ることができる。
In this manner, after correcting the bending deformation, only the thickness of the outer layer can be measured nondestructively.
After confirming whether the correction is appropriate, cutting or grinding can be performed, and a thin-walled sleeve having substantially uniform outer and inner layer thicknesses over the entire length can be obtained.

【0021】[0021]

【実施例】内層と外層との間にNiメッキ層を設けたス
リーブを作製し、硬度、接合状態、外層の層厚寸法を測
定した。スリーブの作製 スリーブは、以下の材料及び条件により作製した。内層
となるSCM440鋼の管体の外表面に、中間層となる
Niメッキを厚さ0.5mmに形成する。なお、管体の
厚さは、切削加工代を見込んだ適当厚さのものが使用さ
れる。NiメッキしたSCM440鋼の管体をHIP装
置の中に入れ、ハイス系金属(重量%にて、C1.3%、
Si0.3%、Mn0.3%、Cr4.0%、Mo5.0
%、V4.0%、W6.0%、Fe残部)のアトマイズ粉
末を管体周囲に充填した後HIPし、厚さ8mmの外層
を形成する。HIP条件は、1100℃、1100kg
f/cm2で3時間である。
EXAMPLE A sleeve having a Ni plating layer provided between an inner layer and an outer layer was manufactured, and the hardness, the bonding state, and the thickness of the outer layer were measured. Fabrication of Sleeve The sleeve was fabricated with the following materials and conditions. On the outer surface of the SCM440 steel tube as the inner layer, Ni plating as the intermediate layer is formed to a thickness of 0.5 mm. In addition, the thickness of the pipe is an appropriate thickness in consideration of the machining allowance. A tube of Ni-plated SCM440 steel was placed in a HIP apparatus, and a high-speed metal (1.3% by weight, C1.3%,
Si 0.3%, Mn 0.3%, Cr 4.0%, Mo 5.0
%, V4.0%, W6.0%, Fe balance) is filled around the tube and then HIPed to form an outer layer having a thickness of 8 mm. HIP conditions are 1100 ° C and 1100kg
3 hours at f / cm 2 .

【0022】得られたスリーブは、焼なまし処理(85
0℃×2時間)の後、真空炉で、1180℃に2時間加
熱保持の後、4900Torrの常温窒素ガスを冷媒とした
強制ガス冷却により焼入れし、520℃で10時間加熱
保持して放冷する焼戻しを3回実施した。
The obtained sleeve is subjected to an annealing treatment (85
(0 ° C x 2 hours), heated and maintained at 1180 ° C for 2 hours in a vacuum furnace, then quenched by forced gas cooling using a normal temperature nitrogen gas of 4900 Torr as a refrigerant, and heated and held at 520 ° C for 10 hours to cool down Tempering was performed three times.

【0023】外層厚測定 得られたスリーブの外層厚を測定した。スリーブの外層
の層厚が2〜6mm(図4参照)となるようにノギスで測
定しながら機械加工した後、超音波厚さ計による非破壊
での外層厚測定を行なった。結果を表1に示す。
Outer layer thickness measurement The outer layer thickness of the obtained sleeve was measured. The outer layer of the sleeve was machined while measuring with a vernier caliper so as to have a layer thickness of 2 to 6 mm (see FIG. 4), and then the non-destructive outer layer thickness measurement was performed with an ultrasonic thickness gauge. Table 1 shows the results.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】ノギスによる測定結果と、超音波厚さ計に
よる測定結果を比較して判るとおり、超音波厚さ計によ
りスリーブの外層の厚さは、殆んど誤差がなく測定され
ている。これは、外層と内層との中間層であるNiメッ
キ層が超音波を反射しているためである。なお、比較の
ために、Niメッキなしのスリーブを作製し、同様の形
状に機械加工して、超音波厚さ計による外層の層厚測定
を行なったところ、超音波が外層及び内層を貫通して反
射せず、層厚を測定することはできなかった。
As can be seen from a comparison between the measurement result obtained by the caliper and the measurement result obtained by the ultrasonic thickness meter, the thickness of the outer layer of the sleeve is measured by the ultrasonic thickness meter with almost no error. This is because the Ni plating layer, which is an intermediate layer between the outer layer and the inner layer, reflects ultrasonic waves. For comparison, a sleeve without Ni plating was prepared, machined into a similar shape, and the thickness of the outer layer was measured with an ultrasonic thickness gauge. The ultrasonic wave penetrated the outer layer and the inner layer. And the layer thickness could not be measured.

【0026】硬度測定 供試スリーブの半径方向の硬度分布を測定した。なお、
供試スリーブの肉厚部分は、焼入れ・焼戻し後に機械加
工を行なって、外層4mm、Niメッキ層0.5mm、
内層4.5mmの寸法に仕上げられており、硬度測定
は、仕上げ後のスリーブについて実施した。その結果、
図3に示す如く、外層の硬度はHs67〜71であり、
内層の硬度はHs38であった。外層はその高硬度によ
り耐摩耗性にすぐれており、内層はSCM材固有の特性
として靱性にすぐれている。
Hardness Measurement The hardness distribution in the radial direction of the test sleeve was measured. In addition,
The thick part of the test sleeve is machined after quenching and tempering, and the outer layer is 4 mm, the Ni plating layer is 0.5 mm,
The inner layer was finished to a size of 4.5 mm, and the hardness measurement was performed on the finished sleeve. as a result,
As shown in FIG. 3, the hardness of the outer layer is Hs 67 to 71,
The hardness of the inner layer was Hs38. The outer layer has excellent wear resistance due to its high hardness, and the inner layer has excellent toughness as a characteristic inherent to the SCM material.

【0027】接合状態観察 本発明スリーブの外層とNiメッキ層の界面、及びNi
メッキ層と内層との界面の境界部顕微鏡組織観察を行な
ったところ、各界面は完全に溶着接合していることが確
認された。
Observation of bonding state The interface between the outer layer of the sleeve of the present invention and the Ni plating layer, and Ni
Microscopic observation of the interface between the plating layer and the inner layer confirmed that each interface was completely welded and joined.

【0028】45度剪断圧縮試験 Niメッキ層の接合強度への影響を調べるために、45
度剪断圧縮試験を行なった。試験片は次の要領にて作製
した。端面に厚さ0.5mmのNiメッキを施したSC
M440(内層材)のブロック(直径50mm×長さ50
mm)を、カプセル(内径50mm×長さ100mm)の
中に装入し、Niメッキ層の上からハイス系金属粉末
(外層材)を充填し、脱気密封した後、前記と同一条件で
HIP処理を行なった。得られた焼結体をワイヤーカッ
トで斜めに切り抜いて、図5に示す如く、内層相当材(1
5)と外層相当材(19)の間のNiメッキ層(17)が45度の
傾斜角となるような試験片(外径10mm×長さ20m
m)を準備した。また、比較のために、Niメッキなし
の比較試験片も同じ要領にて作製した。これらの試験片
に対して軸方向に圧縮荷重を加え、圧縮荷重と試験片の
変形状態を調べた。その結果を表2に示す。
For examining the effect of the 45 degree shear compression test on the joining strength of the Ni plating layer,
A shear compression test was performed. The test piece was prepared in the following manner. SC with 0.5mm thick Ni plating on the end face
M440 (inner layer material) block (diameter 50 mm x length 50
mm) into a capsule (inner diameter 50 mm x length 100 mm), and a high-speed metal powder is placed on the Ni plating layer.
(Outer layer material), and after degassing and sealing, HIP treatment was performed under the same conditions as above. The obtained sintered body was cut obliquely by wire cutting, and as shown in FIG.
A test piece (outer diameter 10 mm x length 20 m) in which the Ni plating layer (17) between the material (5) and the outer layer equivalent material (19) has an inclination angle of 45 degrees
m) was prepared. For comparison, a comparative test piece without Ni plating was also prepared in the same manner. A compressive load was applied to these test pieces in the axial direction, and the compressive load and the deformation state of the test pieces were examined. Table 2 shows the results.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】表2の結果より、45度の傾斜面にNiメ
ッキを施した試験片の方が、外層と内層との間で強固に
接合されていることが判る。これは、Niメッキ層が圧
力の緩衝的役割を果たし、結果的に試験片全体の強度を
向上させたものと考えられる。このように、外層と内層
の間にNiメッキを施すと、接合強度の点でも有利であ
る。
From the results shown in Table 2, it can be seen that the test piece in which the 45-degree inclined surface is plated with Ni is more firmly joined between the outer layer and the inner layer. This is considered to be because the Ni plating layer played a buffering role of pressure, and as a result, the strength of the entire test piece was improved. When Ni plating is applied between the outer layer and the inner layer as described above, it is advantageous in terms of bonding strength.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明の形状センサーロールのスリーブ
は、内層と外層の間にNiメッキの中間層を設けたこと
により、超音波による外層のみの厚さ測定が可能とな
り、焼結後及び焼入れ後に生ずるスリーブの曲がり変形
の矯正作業において、その矯正が正しく行なわれたこと
を確認することができる。従って、その後の切削加工又
は研削加工を施した際、外層と内層の層厚が全長に亘っ
て略均一な薄肉スリーブを得ることができる、センサー
による圧延材の形状検出に高い信頼性を得ることができ
る。
According to the sleeve of the shape sensor roll of the present invention, the intermediate layer of Ni plating is provided between the inner layer and the outer layer, so that the thickness of only the outer layer can be measured by ultrasonic waves, and after sintering and quenching. In the operation of correcting the bending deformation of the sleeve that occurs later, it can be confirmed that the correction has been correctly performed. Therefore, when a subsequent cutting or grinding process is performed, it is possible to obtain a thin-walled sleeve in which the thickness of the outer layer and the inner layer is substantially uniform over the entire length, and to obtain high reliability in detecting the shape of the rolled material by the sensor. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の形状センサーロールの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a shape sensor roll of the present invention.

【図2】形状センサーロールの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a shape sensor roll.

【図3】スリーブの各層の層厚と硬度との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of each layer of the sleeve and the hardness.

【図4】外層厚測定に用いるスリーブの拡大断面図であ
る。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a sleeve used for measuring an outer layer thickness.

【図5】供試試験片の正面図である。FIG. 5 is a front view of a test specimen.

【図6】2層構造のスリーブを用いた形状センサーロー
ルの断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a shape sensor roll using a two-layered sleeve.

【図7】圧延スタンドの概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a rolling stand.

【図8】従来の形状センサーロールの斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a conventional shape sensor roll.

【図9】従来の形状センサーロールの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a conventional shape sensor roll.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(10) 形状センサーロール (12) スリーブ (14) 内層 (16) 中間層 (18) 外層 (20) 芯軸 (10) Shape sensor roll (12) Sleeve (14) Inner layer (16) Middle layer (18) Outer layer (20) Core shaft

フロントページの続き (72)発明者 石井 肇 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社 横浜エンジ ニアリングセンター内 (72)発明者 藤田 秀雄 大阪府枚方市中宮大池1丁目1番1号 株式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 片山 善雄 大阪府枚方市中宮大池1丁目1番1号 株式会社クボタ枚方製造所内 (56)参考文献 特開 平8−184429(JP,A) 特開 昭61−18836(JP,A) 特開 昭59−85930(JP,A) 特開 平8−83503(JP,A) 特開 平4−166734(JP,A) 特開 平3−59430(JP,A) 実公 平3−11692(JP,Y2) 実公 平3−11691(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/20 G01B 7/28 Continued on the front page (72) Inventor Hajime Ishii 1 Shinnakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Yokohama Engineering Center, Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Fujita 1-1-1 Nakamiya Oike, Hirakata City, Osaka Prefecture No. Kubota Hirakata Factory (72) Yoshio Katayama Inventor 1-1-1, Nakamiya Oike, Hirakata City, Osaka Prefecture Inside Kubota Hirakata Factory (56) References JP 8-184429 (JP, A) JP JP-A-61-18836 (JP, A) JP-A-59-85930 (JP, A) JP-A-8-83503 (JP, A) JP-A-4-166734 (JP, A) JP-A-3-59430 (JP) , A) Jikken Hei 3-11692 (JP, Y2) Jigyo Hei 3-11691 (JP, Y2) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 21/20 G01B 7/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外周の一部に軸心と平行な切欠き部(22)
を有する芯軸(20)と、該切欠き部に軸方向に所定の間隔
をあけて配備されたセンサー(26)と、前記芯軸に焼嵌め
された円筒状のスリーブ(12)を具え、スリーブ(12)と芯
軸(20)の切欠き部(22)との間には空隙(24)が形成され、
スリーブ(12)が圧延材(30)の荷重を受けたときに生ずる
撓みをセンサー(26)で測定することにより、圧延材(30)
の形状を検出するようにした形状センサーロールであっ
て、スリーブ(12)は、靱性にすぐれる鋼からなる内層(1
4)の上に、Ni又はCoの中間層(16)が形成され、該中
間層の上に外層(18)としてハイス系金属の粉末が熱間静
水圧プレスにより焼結形成されてなる形状センサーロー
ル。
1. A notch (22) in a part of the outer periphery parallel to the axis.
A core shaft (20), a sensor (26) arranged at a predetermined interval in the notch at an axial direction, and a cylindrical sleeve (12) shrink-fitted to the core shaft. A gap (24) is formed between the sleeve (12) and the notch (22) of the core shaft (20),
By measuring the deflection generated when the sleeve (12) receives the load of the rolled material (30) with the sensor (26), the rolled material (30)
A shape sensor roll adapted to detect the shape of the inner layer (1) made of steel having excellent toughness.
4), an intermediate layer (16) of Ni or Co is formed thereon, and a high-speed metal powder as an outer layer (18) is sintered and formed by hot isostatic pressing on the intermediate layer. roll.
【請求項2】 スリーブ(12)の外層(18)は、急冷凝固法
で調製されたハイス系金属の粉末を熱間静水圧プレスに
より焼結して形成され、外層(18)の硬度はHs60〜9
5である請求項1に記載の形状センサーロール。
2. The outer layer (18) of the sleeve (12) is formed by sintering a high-speed metal powder prepared by rapid solidification by hot isostatic pressing, and the outer layer (18) has a hardness of Hs60. ~ 9
The shape sensor roll according to claim 1, wherein the number is 5.
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