JP6033991B1 - ロールの製造方法 - Google Patents
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
なお、ここで、ロールには、鋼板等の搬送に適した搬送用ロールの他、鋼板、紙、合成樹脂シート等のラインに使用される例えば、アダマイトロール、アロイキャストスチールロール、アロイチルドロール、アンチフルーチングロール、アンチトラッキングロール、アブリケーターロール、アズユーロール、バックアップロール、バスケットロール、ベンディングロール、ビリーロール、ブロックロール、ブレークダウンロール、ブライドルロール、ビルドアップロール、ケージロール、キャリヤーロール、キャストスチールロール、センターリングロール、チルドロール、コーティングロール、コンポジットロール、コンダクターロール、クレードルロール、クラウンロール、ダムロール、ダンサーロール、デフレクターロール、デリバリーロール、ディスクロール、ドライブロール、ドリブンロール、アースロール、エンボシングロール、エントリーロール、エグジットロール、ファブリケーテッドロール、フィニッシングロール、フラップブラシロール、フォージドスチールロール、フォーミングロール、グレンロール、グラインディングロール、ガイドロール、ガッターロール、ハースロール、ヘリンボーンロール、ホールドダウンボール、ホローロール、ホリゾンタルロール、アイドルロール、インターメディエイトロール、インターメディエイトミルロール、カリバーロール、ラテラルアジャストロール、レベリングロール、リフトロール、ライニングロール、ルーパーロール、マグネットロール、マッシャーロール、メジャリングロール、メータリングロール、モーターロール、オイリングロール、パスラインロール、ピックアップロール、ピンチロール、プラネタリーロール、プリンターロール、プリングロール、レダクションロール、ローリングロール、ラフィングミルロール、スクラッピングロール、シールロール、シンクロール、スキューロール、スキンパスロール、スナバーロール、ソリッドロール、スクイズロール、スチールロール、ステアリングロール、ストレイトニングロール、サブマージングロール、サポートロール、テーブルロール、テークアップロール、テーパーロール、テンションロール、スレッディングロール、タッチロール、トランスファーロール、ターニングロール、アンフォールディングロール、バーチカルロール、ワイパーロール、ワークロール、ラッパーロール、リンガーロールと称されるものが含まれる。更に、ロールとして表面に金属めっき又は金属被覆したCFRP(カーボン繊維強化プラスチック)等であってもよい。
そこで、ロール本体の表面に、めっきよりも耐摩耗性を良好にできるサーメット溶射を行うことで、ロールの耐摩耗性を向上させ、長寿命化を図っていた。
ブラスト処理がなされた前記ロール本体の表面に、ショットブラストによって表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とした耐摩耗性及び防疵性を備えた溶射皮膜が形成され、
前記溶射皮膜は、溶射基材aを70〜95質量%と、ブレンド材としてのニッケル粉末を5〜30質量%とを含み、
しかも、前記溶射基材aは、炭化クロムを10〜30質量%と、ニッケルを5〜15質量%とを含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである。
ブラスト処理がなされた前記ロール本体の表面に、ショットブラストによって表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とした耐摩耗性及び防疵性を備えた溶射皮膜が形成され、
前記溶射皮膜は、溶射基材aを70〜95質量%と、ブレンド材としてのニッケルクロム粉末を5〜30質量%とを含み、
しかも、前記溶射基材aは、炭化クロムを10〜30質量%と、ニッケルを5〜15質量%とを含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである。
ブラスト処理がなされた前記ロール本体の表面に、ショットブラストによって表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とした耐摩耗性及び防疵性を備えた溶射皮膜が形成され、
前記溶射皮膜は、コバルトを5〜25質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである溶射基材bを有する。
ブラスト処理がなされた前記ロール本体の表面に、ショットブラストによって表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とした耐摩耗性及び防疵性を備えた溶射皮膜が形成され、
前記溶射皮膜は、コバルトとクロムを合計で5〜25質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである溶射基材cを有する。
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、溶射基材aを70〜95質量%、ブレンド材としてのニッケル粉末を5〜30質量%含み、しかも、前記溶射基材aが、炭化クロムを10〜30質量%、ニッケルを5〜15質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、被覆材を溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有し、該第3工程のショットブラスト処理に、アルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材を使用し、該投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にある。
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、溶射基材aを70〜95質量%、ブレンド材としてのニッケルクロム粉末を5〜30質量%含み、しかも、前記溶射基材aが、炭化クロムを10〜30質量%、ニッケルを5〜15質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、被覆材を溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有し、該第3工程のショットブラスト処理に、アルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材を使用し、該投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にある。
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、コバルトを5〜25質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、溶射基材bを溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有する。
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、コバルトとクロムを合計で5〜25質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、溶射基材cを溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有する。
以上の発明においては、ロール本体は金属製であることが好ましいが、例えば、CFRP等の非金属製であっても本発明は適用される。
図1に示すように、本発明の一実施例に係るロールの製造方法で製造されたロール(以下、単にロールともいう)10は、例えば、金属製のロール本体11と、このロール本体11の軸方向両側に突出する支持軸12、13とを有するものであり、耐摩耗性の向上によって従来よりも長寿命化が図れると共に、鋼板(ロールに接する対象物、ここでは搬送物の一例)に疵が発生することを抑制、更には防止可能なものである。以下、詳しく説明する。
ロール10は、ロール本体11(胴部)の軸方向の長さが、例えば、1000〜1700mm程度、直径が、例えば、200〜700mm程度、支持軸12、13も含めた軸方向の全長が、例えば、1500〜2500mm程度、のものである。なお、ロールの寸法は、使用用途によって種々変更可能であり、特に限定されるものではない。
また、ロール本体11への支持軸12、13の取付けは、焼きばめによって行っているが、これに限定されるものではなく、ロール本体と支持軸とを一体的に金属塊から削り出すこともできる。
ロール本体11を構成する金属としては、耐摩耗性を備えた軸受鋼(記号:SUJ)等の鋼材を使用できるが、使用用途によって種々変更可能であり、例えば、高硬度鋼や低炭素鋼等を使用することもでき、また、Al(アルミニウム)やAl合金、Cu(銅)やCu合金等を使用することもでき、場合によっては、表面に金属被覆加工等を行ったCFRPロールであってもよい。
このブラスト処理は、ロール本体11と、その表面に形成される溶射皮膜14との密着性を高めるために行う処理であり、例えば、塊状の金属や砂等を用いたサンドブラストにより実施できる。
なお、ブラスト処理によるロール本体11の表面粗度Raは、特に限定されるものではなく、ロール本体11と溶射皮膜14との密着性を考慮して、適宜設定できる。
この溶射皮膜14の厚み(膜厚)は、特に限定しないが、例えば、20〜100μmの範囲で、密に(充填率が90%以上、更には95%以上)形成されていることが好ましい。
ここで、溶射皮膜の厚みが20μm未満の場合、溶射皮膜の厚みが薄過ぎて、ロールの長寿命化が図れないおそれがある。一方、溶射皮膜の厚みが100μmを超える場合、溶射皮膜が厚過ぎて、溶射皮膜がロール本体の表面から剥がれ易くなる。
従って、形成する溶射皮膜14の厚みは、20〜100μmとすることが好ましいが、下限を40μm、更には60μm、上限を80μmとするのが、更に好ましい。
(1)溶射皮膜Aは、溶射基材aを70〜95質量%と、ブレンド材としてのニッケル粉末(Ni粉末)を5〜30質量%とを含み、しかも、溶射基材aは、炭化クロム(Cr3C2)を10〜30質量%と、ニッケル(Ni)を5〜15質量%とを含み、残部が炭化タングステン(WC)である。
(2)溶射皮膜Bは、溶射基材aを70〜95質量%と、ブレンド材としてのニッケルクロム粉末(Ni−Cr粉末)を5〜30質量%とを含み、しかも、溶射基材aは、炭化クロム(Cr3C2)を10〜30質量%と、ニッケル(Ni)を5〜15質量%とを含み、残部が炭化タングステン(WC)である。
(3)溶射皮膜Cは、コバルト(Co)を5〜25質量%含み、残部が炭化タングステン(WC)である溶射基材bを有する。
(4)溶射皮膜Dは、コバルト(Co)とクロム(Cr)を合計で5〜25質量%含み、残部が炭化タングステン(WC)である溶射基材cを有する。
溶射皮膜Aは、粒状の溶射基材a、Ni粉末、及び、不可避的不純物からなり、70〜95質量%の量の溶射基材aと、この量に対応した30〜5質量%の量のNi粉末とを混合し、この混合した被覆材(溶射粒子)を、ロール本体11の表面に溶射することで形成される。なお、被覆材中の溶射基材aとNi粉末の各量が、上記した割合を満足すれば、他の元素が含まれてもよい。
上記した溶射皮膜Aは、粒状の溶射基材aの粒界に、Niが存在するため、溶射皮膜の脆さを低減でき、靱性の向上が図れる。
従って、被覆材中のNi粉末の量を5〜30質量%としたが、下限を8質量%、更には10質量%、上限を25質量%、更には20質量%とすることが好ましい。
溶射基材aを、上記した構成にすることで、従来使用されていたロール、即ち高硬質クロムめっきが施されたロールと比較して、長寿命化が図れる。
なお、(2)の溶射皮膜Bは、上記した(1)の溶射皮膜Aとは、ブレンド材の種類のみが異なるため、ブレンド材について説明する。
溶射皮膜Bは、溶射皮膜Aを構成するNiと同様、粒状の溶射基材aの粒界に、Ni−Crが存在することで、溶射皮膜の脆さを低減でき、靱性の向上が図れる。このため、被覆材(溶射粒子)中のNi−Cr粉末の配合割合も、溶射皮膜AのNi粉末と同様(5〜30質量%:好ましくは、下限を8質量%、更には10質量%、上限を25質量%、更には20質量%)である。
溶射皮膜Cは、粒状の溶射基材b、及び、不可避的不純物からなり、この溶射基材b(溶射粒子)を、ロール本体11の表面に溶射することで形成される。
この溶射基材bは、前記したように、Coを5〜25質量%(好ましくは、下限を7質量%、更には9質量%、上限を20質量%、更には15質量%)と、WCとからなる。なお、WCは、溶射基材bからCoを除いた残部のうち、その95質量%以上含まれていればよく、例えば、鉄(Fe)等の不可避的不純物が含まれてもよい。
なお、溶射皮膜Cには、上記した溶射皮膜Aや溶射皮膜Bのように、ブレンド材は含まれておらず(粒状の溶射基材bの粒界に、NiやNi−Crが存在せず)、溶射皮膜Aや溶射皮膜Bと比較して、溶射皮膜の脆さに起因して寿命が短くなるが、前記した高硬質クロムめっきが施されたロールよりも、長寿命化が図れる。
溶射皮膜Dは、粒状の溶射基材c、及び、不可避的不純物からなり、この溶射基材c(溶射粒子)を、ロール本体11の表面に溶射することで形成される。
この溶射基材cは、前記したように、CoとCrを合計で5〜25質量%(好ましくは、下限を8質量%、更には10質量%、上限を20質量%、更には15質量%)と、WCとからなる。ここで、Coを4〜15質量%(好ましくは、下限を8質量%、上限を10.5質量%)、Crを1〜10質量%(好ましくは、下限を2質量%、上限を4.5質量%)とするのがよい。
溶射基材cを、上記した構成にすることで、前記した高硬質クロムめっきが施されたロールと比較して、長寿命化が図れる。
なお、溶射皮膜Dも、上記した溶射皮膜Cのように、ブレンド材は含まれていないが、前記した高硬質クロムめっきが施されたロールよりも、長寿命化が図れる。
この火炎溶射機は、溶射粒子の速度を600m/秒(好ましくは700m/秒)以上にする高速火炎溶射機であるが、通常使用されている火炎溶射機を使用することもできる。なお、高速火炎溶射機を用いた場合には、溶射皮膜14のロール本体11への密着力を更に高めることもできる。
上記した理由により、溶射粒子の速度の上限については規定していないが、現実的には、例えば、1000m/秒程度である。
ここで、溶射皮膜の表面粗度Raが2.5μm未満の場合、特に1μm未満の場合、溶射皮膜に形成された凹凸が小さ過ぎるため、ロールの使用の際に短期間で凹凸がなくなり(鋼板に対するグリップ力がなくなり)、ロールの長寿命化が図れない。一方、溶射皮膜の表面粗度Raが8μmを超える場合、特に15μmを超える場合、溶射皮膜に形成された凹凸が大き過ぎるため、鋼板に疵を発生させるおそれがある。
従って、溶射皮膜14の表面粗度Raは、1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲としたが、下限を3.0μm、上限を7μmとすることが好ましい。
このショットブラスト処理は、耐摩耗性と防疵性(搬送物への疵の発生を防止)を備えた溶射皮膜14を形成するための処理であり、この処理には、アルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材が使用され、この投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にあることが好ましい。
ここで、投射材にガラスビーズ(例えば、SiO2を主成分とする球状のガラス粒子:硬度モース5.5)を使用する場合の投射条件と、これによって形成される表面粗度Raについて、具体的に説明する。
また、粒度範囲が125〜425μm(呼び番号:46〜90)のガラスビーズを、ブラスト圧力:約0.1〜0.6MPaで、溶射処理されたロール本体に投射することで、表面粗度Raを6.0±1.0μmに調整できる。なお、この表面粗度Raは、粒度範囲が150〜300μm(呼び番号:60〜80)のガラスビーズを使用し、ブラスト圧力を約0.3〜0.6MPaにすることで、より確実に実現できる。
まず、ロール本体11を準備する。
このロール本体11の表面に、ブラスト処理する。
ここで、ブラスト処理は、前記した、例えば、塊状の金属や砂等を用いたサンドブラストにより実施できる(以上、第1工程)。
ここで、溶射粒子には、前記した溶射皮膜Aや溶射皮膜Bを形成するための溶射基材aとブレンド材からなる被覆材、溶射皮膜Cを形成するための溶射基材b、また、溶射皮膜Dを形成するための溶射基材cを使用できる。なお、溶射粒子の粒度は、例えば、50〜70μm程度である。
これらの溶射粒子は、ロールの使用用途に応じて適宜選択する。
これにより、ロール本体11の表面が溶射処理される(以上、第2工程)。
ここで、ショットブラスト処理には、前記したアルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材を使用でき、しかも、この投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にあるのが好ましい。
これにより、表面粗度Raを1〜15μm(より好ましくは、2.5〜8μm)の範囲とした溶射皮膜14が形成できる(以上、第3工程)。
このブラスト処理、溶射粒子の溶射、及び、ショットブラスト処理は、ロール本体11を、その軸心を中心として回転させながら行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
ここでは、ロールとして、金属製のロール本体(胴部)の軸方向の長さが1500mm程度、直径が500mm程度、支持軸も含めた軸方向の全長が2300mm程度で、ロール本体の表面に種々の溶射皮膜を形成したものを使用し、これを冷間圧延設備に設置して鋼板を搬送し、ロールの寿命を調査した。なお、従来例1、2として、高硬質クロムめっきが施されたロールを用いた。
この溶射皮膜の成分組成と試験結果を、表1、表2にそれぞれ示す。
なお、表1に記載の「寿命の延長度合」とは、実験例1〜4の「ロール寿命」を従来例1の「ロール寿命」で除した指数である(表2も同様)。
特に、実験例1、2のように、ブレンド材としてNi粉末やNi−Cr粉末を用いることで、実験例3、4のように、ブレンド材を用いない場合と比較して、ロールの更なる長寿命化を図れることが分かった。この結果は、表2においても同様であった。
なお、実験例1〜4、5〜8のいずれも、鋼板の疵の発生はなかった。
また、前記実施例においては、ロール本体の表面の溶射処理に火炎溶射機を用いた場合について説明したが、ロール本体の表面に溶射処理を行うことができれば、これに限定されるものではなく、密着性と緻密性の観点から、例えば、HVOF(High Velocity Oxigen Fuel)の溶射ガンや、D−Gun(Detonation Gun)、プラズマ溶射等を用いることもできる。
そして、前記実施例においては、ブラスト処理がなされたロール本体の表面に、溶射粒子を直接溶射した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ロール本体の表面に、例えば、下地めっき層(例えば、Ni、Co、若しくは、Feの単体又は合金)を介して、溶射粒子を溶射することもできる。
Claims (2)
- ロール本体と、該ロール本体の両側に突出する支持軸とを有するロールの製造方法において、
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、溶射基材aを70〜95質量%、ブレンド材としてのニッケル粉末を5〜30質量%含み、しかも、前記溶射基材aが、炭化クロムを10〜30質量%、ニッケルを5〜15質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、被覆材を溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μmの範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有し、該第3工程のショットブラスト処理に、アルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材を使用し、該投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にあることを特徴とするロールの製造方法。 - ロール本体と、該ロール本体の両側に突出する支持軸とを有するロールの製造方法において、
前記ロール本体の表面をブラスト処理する第1工程と、
前記ブラスト処理された前記ロール本体の表面に、溶射基材aを70〜95質量%、ブレンド材としてのニッケルクロム粉末を5〜30質量%含み、しかも、前記溶射基材aが、炭化クロムを10〜30質量%、ニッケルを5〜15質量%含み、残部のうちの95質量%以上が炭化タングステンである、被覆材を溶射する第2工程と、
前記溶射処理された前記ロール本体の表面をショットブラスト処理して、表面粗度Raを1〜15μmの範囲とする溶射皮膜を形成する第3工程とを有し、該第3工程のショットブラスト処理に、アルミナ、スチール、又は、ガラスビーズを含む投射材を使用し、該投射材の粒度範囲が38〜425μmの範囲にあることを特徴とするロールの製造方法。
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