JP6354504B2 - 超硬合金複合ロール及びその製造方法 - Google Patents
超硬合金複合ロール及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6354504B2 JP6354504B2 JP2014201337A JP2014201337A JP6354504B2 JP 6354504 B2 JP6354504 B2 JP 6354504B2 JP 2014201337 A JP2014201337 A JP 2014201337A JP 2014201337 A JP2014201337 A JP 2014201337A JP 6354504 B2 JP6354504 B2 JP 6354504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer member
- cemented carbide
- intermediate layer
- outer layer
- composite roll
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Description
前記円筒状中間層部材が嵌合した前記内層部材の外周に、それを包囲するように前記内層部材より熱膨張率が小さい円筒状の第一の拘束部材を配置し、加熱により前記内層部材と前記中間層部材を拡散接合して、前記内層部材の外周に中間層が拡散接合した中間部材を作製する第一の工程と、
前記中間部材を包囲するように前記円筒状外層部材を配置した後、前記外層部材を包囲するように前記外層部材より熱膨張率が小さい円筒状の第二の拘束部材を配置し、加熱により前記中間層と前記外層部材を拡散接合する第二の工程とを有し、
第一の工程では、熱膨張率が大きい前記内層部材の外面が前記中間層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が小さい前記第一の拘束部材の内面が前記中間層部材の外面を押圧するように、前記内層部材、前記中間層部材及び前記第一の拘束部材のそれぞれの間隙を設定し、
第二の工程では、熱膨張率が最も大きい前記内層部材の外面に形成された前記中間層の外面が前記外層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が最も小さい前記第二の拘束部材の内面が前記外層部材の外面を押圧するように、前記中間部材、前記外層部材及び前記第二の拘束部材のそれぞれの間隙を設定することを特徴とする。
前記円筒状中間層部材が嵌合した前記内層部材の外周に、それを包囲するように前記内層部材より熱膨張率が小さい円筒状の外層部材を配置する工程と、
前記外層部材の外周に、それを包囲するように前記外層部材より熱膨張率が小さい拘束部材を配置する工程と、
加熱により前記内層部材と前記外層部材を前記中間層部材を介して拡散接合する工程とを有し、
熱膨張率が最も大きい前記内層部材の外面が前記中間層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が最も小さい前記拘束部材の内面が前記外層部材の外面を押圧するように、前記内層部材、前記中間層部材及び前記拘束部材のそれぞれの間隙を設定することを特徴とする。
鋼等の被圧延材を圧延するのに用いることができる本発明の超硬合金複合ロール10は、図1に示すように、超硬合金製外層1と鉄系合金製内層2とを中間層3を介して接合したものである。表面に被圧延材が接触する外層1は優れた耐摩耗性、耐肌荒れ性及び機械的強度が要求され、両端が軸受(図示せず)で支持されるロール軸を構成する内層2は高い機械的強度及び強靭性が要求される。
本発明の超硬合金複合ロールの超硬合金製外層1は、硬質WC粒子をCo、Ni、Cr、Fe等の金属で結合した焼結合金であり、WCの他にTi、Ta、Nb等の炭化物を含有しても良い。外層1が高い耐摩耗性、耐肌荒れ性及び機械的強度を有するために、WC粒子の平均粒径は3〜10μmが好ましく、WC粒子の含有量は70〜88質量%が好ましく、72〜85質量%がより好ましい。外層1の厚さは、圧延により徐々に摩耗することを考慮して、5〜50 mmの範囲に設定するのが好ましい。
内層2の鉄系合金は鋼又は鋳鉄であるのが好ましい。内層2が十分な靱性を有するために、Cr、Ni、Mo、V、W、Ti及びNbからなる群から選ばれた少なくとも一種を合計で1.0質量%以上含有する鋼が好ましい。特に、Cr含有量は0.5〜1.5質量%が好ましく、Mo含有量は0.1〜0.5質量%が好ましく、Ni含有量は1.5〜2.5質量%が好ましい。
物性の異なる超硬合金製外層1と鉄系合金製内層2を接合するために必須な中間層3は、0.65〜1.2質量%のC及び1.8〜7.5質量%のNiを含有する鉄系合金により形成する。超硬合金製外層1と鉄系合金製内層2を接合する際、両者の炭素活量の差により接合界面で炭素が超硬合金製外層1から内層2に拡散するので、超硬合金製外層1内の炭素が低下することが知られている。その結果、低炭素組成の炭化物であるη相が超硬合金内に生成され、超硬合金の機械的強度が劣化する。
本発明の超硬合金製ロールは外層1と内層2とが中間層3を介して接合した構造を有するので、外層1と中間層3との界面、及び中間層3及び内層2との界面が隙間なく接合していれば良い。このような接合に拡散接合法又は熱間静水圧(HIP)法を用いることができる。
(1) 第一の拡散接合法
第一の拡散接合法は、内層部材12に中空円筒状中間層部材13を拡散接合して、内層部材12に中間層3が接合した中間部材14を作製する第一の拡散接合工程を行い、次いで中間部材14の中間層3に超硬合金製外層部材11を拡散接合して、超硬合金複合ロールとする第二の拡散接合工程を行う。
図2に示すように、ロール軸に相当する内層部材12を基台8の上に配置した後、内層部材12を囲むように基台8上に第一の円筒状受台9aを載置する。次いで、内層部材12を囲むように中空円筒状中間層部材13を第一の円筒状受台9aの上に載置する。最後に、第一の円筒状拘束部材16aを内層部材12を囲むように基台8上に載置する。
中間部材14の中間層3の外周面を機械加工により所定の寸法に加工した後、図3(a) に示すように、中間部材14を基台8上に載置する。中間部材14を囲むように基台8上に第二の円筒状受台9bを載置した後、円筒状外層部材11を第二の円筒状受台9bの上に載置する。次いで、外層部材11より熱膨張率が小さい第二の円筒状拘束部材16bを外層部材11を囲むように基台8上に載置する。
内層部材12に対して、円筒状中間層部材13及び円筒状外層部材11を1回の拡散接合で一体化することもできる。この場合、内層部材12に中間層部材13を焼嵌め叉は冷やし嵌め等の方法で接合しておく。その後、第一の拡散接合法の第二の拡散接合工程と同じ条件で拡散接合を行う。そのため、1000〜1320℃の拡散接合温度で、内層部材12と中間層部材13との拡散接合、及び中間層部材13と外層部材11との拡散接合を同時に行う。
図5に示すように、円筒状HIP缶部20aに円筒状外層部材11を入れた後、円筒状外層部材11の内側に中間層3を形成した鉄系合金製内層部材12又は中間層部材13を接合した鉄系合金製内層部材12を配置し、外層部材11の端面を覆うドーナツ状HIP缶部20b,20bを円筒状HIP缶部20aに溶接し、さらにドーナツ状HIP缶部20b,20bに内層部材12をおおうカップ状HIP缶部20c,20cを溶接し、得られたHIP缶内を減圧する。その後、HIP缶をHIP装置に入れ、HIP処理を行う。HIP温度は1100〜1300℃が好ましく、HIP圧力は100〜140 MPaが好ましい。
表1に示す組成を有する超硬合金を用いて、図6に示す外径20 mm及び厚さ20 mmの円柱状外層試験片31を作製した。また、表2に組成を有する鉄系合金を用いて、図6に示す外径20 mm及び長さ20 mmの円柱状内層試験片32を作製した。さらに、表3に示す組成を有する鉄系合金を用いて、外径30 mm及び厚さ5 mmの5種類の円板状中間層試験片33(中間層1〜5)を作製した。外層試験片31、中間層試験片33及び内層試験片32を図6に示すように積み重ね、黒鉛製治具34に収めた後、真空中で治具34を上から加圧して、表3に示す条件で拡散接合を行い、接合試験片1〜5を作製した。
表1に示す組成を有する直径25 mm×長さ75 mmの外層試験片31、及び表2に示す組成を有する直径25 mm×長さ75 mmの鉄系合金製内層試験片32を作製した。また、表3に示す接合試験片1及び2の組成を有する2種類の直径25 mm×厚さ10 mmの鉄系合金製中間層試験片33を作製した。外層試験片31、中間層試験片32及び内層試験片33を図6に示すように黒鉛製治具34に収めた後、真空中で治具34を上から加圧して、表4に示す条件で拡散接合を行い、接合試験片6及び7を作製した。
表2に示す組成を有する鉄系合金を用いて、外径270 mm及び全長1000 mmのロール軸状の内層部材12を作製した。また表5に示す組成を有する鉄系合金を用いて、外径335 mm、内径270 mm及び全長600 mmの中間層部材13を作製した。さらに、外径600 mm、内径336.5 mm及び全長1100 mmの第一の黒鉛製中空円筒状拘束部材16aを作製した。図2に示すように各部材を黒鉛製基台8上に配置した状態で、真空炉に入れ、1290℃の温度に60分間保持して拡散接合を行い、中間部材14を作製した。
2:内層
3:中間層
8:基台
9a,9b:第一及び第二の受台
10:超硬合金複合ロール
11:外層部材
12:内層部材
13:中間層部材
14:中間部材
16a,16b:第一及び第二の拘束部材
20:HIP缶
31:外層試験片
32:内層試験片
34:黒鉛製治具
45:接合試験片
46:引張試験片
61〜66:拘束部材用リング部材
L1:外層部材の長さ
L2:内層部材の長さ
L3:第二の拘束部材の長さ
D:外層部材の各端部から延びる第二の拘束部材の長さ
T1:外層部材の厚さ
T2:内層部材の直径
T3:第二の拘束部材の厚さ
G1:外層部材と中間層との間隙
G2:外層部材と第二の拘束部材との間隙
Claims (20)
- 超硬合金製外層と鉄系合金製内層とを中間層を介して拡散接合した超硬合金製圧延用複合ロールにおいて、前記中間層が0.65〜1.2質量%のC及び1.8〜7.5質量%のNiを含有する鉄系合金からなることを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1に記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記中間層がさらに3質量%以下のCr及び1.5質量%以下のMoを含有することを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1又は2に記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記中間層の厚さが0.5〜50 mmであることを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1〜3のいずれか記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記外層と前記中間層の境界部の引張強度が600 MPa以上であることを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1〜4のいずれか記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記外層と前記中間層の境界部の疲労強度が200 MPa以上であることを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1〜5のいずれか記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記超硬合金製外層が70〜88質量%のWC粒子を含有することを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 請求項1〜6のいずれか記載の超硬合金複合ロールにおいて、前記鉄系合金製内層がCr、Ni、Mo、V、W、Ti及びNbからなる群から選ばれた少なくとも一種を合計で1.0質量%以上含有することを特徴とする超硬合金複合ロール。
- 超硬合金からなる円筒状外層部材と鉄系合金からなる内層部材とが拡散接合した超硬合金複合ロールを製造する方法において、前記内層部材の外面に、0.65〜1.2質量%のC及び1.8〜7.5質量%のNiを含有する円筒状中間層部材の内面を接合した後、前記中間層部材の外面に前記外層部材の内面を拡散接合することを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、
前記円筒状中間層部材が嵌合した前記内層部材の外周に、それを包囲するように前記内層部材より熱膨張率が小さい円筒状の第一の拘束部材を配置し、加熱により前記内層部材と前記中間層部材を拡散接合して、前記内層部材の外周に中間層が拡散接合した中間部材を作製する第一の工程と、
前記中間部材を包囲するように前記円筒状外層部材を配置した後、前記外層部材を包囲するように前記外層部材より熱膨張率が小さい円筒状の第二の拘束部材を配置し、加熱により前記中間層と前記外層部材を拡散接合する第二の工程とを有し、
第一の工程では、熱膨張率が大きい前記内層部材の外面が前記中間層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が小さい前記第一の拘束部材の内面が前記中間層部材の外面を押圧するように、前記内層部材、前記中間層部材及び前記第一の拘束部材のそれぞれの間隙を設定し、
第二の工程では、熱膨張率が最も大きい前記内層部材の外面に形成された前記中間層の外面が前記外層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が最も小さい前記第二の拘束部材の内面が前記外層部材の外面を押圧するように、前記中間部材、前記外層部材及び前記第二の拘束部材のそれぞれの間隙を設定することを特徴とする方法。 - 請求項9に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記第一及び第二の拘束部材の軸方向両端部が前記中間層部材及び前記外層部材の軸方向両端面より突出していることを特徴とする方法。
- 請求項9又は10に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記第二の拘束部材が前記外層部材より厚いことを特徴とする方法。
- 請求項9〜11のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記第一及び第二の拘束部材が黒鉛又はセラミックスからなることを特徴とする方法。
- 請求項9〜12のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記第一及び第二の拘束部材を複数のリング部材を同軸的に積み重ねることにより形成することを特徴とする方法。
- 請求項9〜13のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記第二の拘束部材と前記外層部材との間に反応防止材を介在させることを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、
前記円筒状中間層部材が嵌合した前記内層部材の外周に、それを包囲するように前記内層部材より熱膨張率が小さい円筒状の外層部材を配置する工程と、
前記外層部材の外周に、それを包囲するように前記外層部材より熱膨張率が小さい拘束部材を配置する工程と、
加熱により前記内層部材と前記外層部材を前記中間層部材を介して拡散接合する工程とを有し、
熱膨張率が最も大きい前記内層部材の外面が前記中間層部材の内面を押圧するとともに、熱膨張率が最も小さい前記拘束部材の内面が前記外層部材の外面を押圧するように、前記内層部材、前記中間層部材及び前記拘束部材のそれぞれの間隙を設定することを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記拘束部材の軸方向両端部が前記中間層部材及び前記外層部材の軸方向両端面より突出していることを特徴とする方法。
- 請求項15又は16に記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記拘束部材が前記外層部材より厚いことを特徴とする方法。
- 請求項15〜17のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記拘束部材が黒鉛又はセラミックスからなることを特徴とする方法。
- 請求項15〜18のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記拘束部材を複数のリング部材を同軸的に積み重ねることにより形成することを特徴とする方法。
- 請求項15〜19のいずれかに記載の超硬合金複合ロールの製造方法において、前記拘束部材と前記外層部材との間に反応防止材を介在させることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014201337A JP6354504B2 (ja) | 2013-10-09 | 2014-09-30 | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013211594 | 2013-10-09 | ||
JP2013211594 | 2013-10-09 | ||
JP2013211593 | 2013-10-09 | ||
JP2013211593 | 2013-10-09 | ||
JP2014201337A JP6354504B2 (ja) | 2013-10-09 | 2014-09-30 | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015096275A JP2015096275A (ja) | 2015-05-21 |
JP6354504B2 true JP6354504B2 (ja) | 2018-07-11 |
Family
ID=53373850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014201337A Active JP6354504B2 (ja) | 2013-10-09 | 2014-09-30 | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6354504B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI787447B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-12-21 | 日商日立金屬股份有限公司 | 超硬合金製複合輥 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4103072B2 (ja) * | 2002-12-06 | 2008-06-18 | 日立金属株式会社 | 超硬合金製複合ロール |
JP2004237290A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-08-26 | Hitachi Metals Ltd | 超硬合金製圧延用複合ロールの製造方法 |
JP4392652B2 (ja) * | 2003-12-09 | 2010-01-06 | 日立金属株式会社 | 超硬合金製圧延用複合ロールおよびその製造方法 |
JP4538794B2 (ja) * | 2004-12-21 | 2010-09-08 | 日立金属株式会社 | 超硬合金製圧延用複合ロール |
-
2014
- 2014-09-30 JP JP2014201337A patent/JP6354504B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015096275A (ja) | 2015-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI787450B (zh) | 超硬合金製複合輥以及超硬合金製複合輥的製造方法 | |
JP6354504B2 (ja) | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 | |
JP2004243380A (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロール | |
JP6587204B2 (ja) | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 | |
JP6489405B2 (ja) | 超硬合金製複合スリーブロール | |
JP2005262321A (ja) | 超硬合金製複合ロール | |
JP6421758B2 (ja) | 超硬合金複合ロール及びその製造方法 | |
JP4735950B2 (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロール | |
JP4392652B2 (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロールおよびその製造方法 | |
JP2006181628A (ja) | 厚鋼板の圧延方法および厚鋼板の製造方法 | |
JP2001087805A (ja) | 超硬合金製複合スリーブ | |
JP2004167503A (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロール | |
JP6391042B2 (ja) | 複合ロールの製造方法 | |
JP4221703B2 (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロールの製造方法及びそのロール | |
JP4427786B2 (ja) | 板圧延用超硬合金製複合ロール | |
CN111356542B (zh) | 复合硬质合金辊 | |
JP4320699B2 (ja) | 圧延用複合ロール | |
JP2004243341A (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロール | |
JP4392653B2 (ja) | 超硬合金製圧延用複合ロール | |
JP4221696B2 (ja) | 超硬合金製複合ロール | |
KR101391028B1 (ko) | 압연용 복합롤 | |
JP2004167501A (ja) | 超硬合金製複合ロール | |
JP2005297068A (ja) | 超硬合金製複合ロール | |
JP2004181521A (ja) | 超硬合金製複合ロール | |
JP2004066242A (ja) | 超硬合金製複合ロール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180227 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180327 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180515 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180528 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6354504 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |