JPH01317681A - 複合ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、熱間鉄・非鉄圧延用ロール、ローラ。

その他ロール（製紙用等）、特に強靭ロール、強靭ロー
ラの製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 最近の熱延ｙｉ板、形鋼、厚板などの熱間圧延において
は、生産性の向上や省エネルギー等を目的として、高速
度・高負荷圧延・低温圧延の条件下で操業されることが
多く、そのためロールに対する耐摩耗性・耐肌荒れ性・
耐熱亀裂性および耐事故性の要求は、益々厳しくなって
きている。

熱間圧延機用ワークロールとしては、従来から外層材を
耐摩耗性・耐肌荒れ性・耐熱亀裂性に優れた鋳鉄とし、
軸材を強靭な鋳鉄とした遠心鋳造複合ロールが使用され
ている。しかし、要求される圧延条件が厳しくなり鋳造
ロールよりもさらに強靭なロールとして、たとえば特開
昭５７−１８１３５９号公報に開示されているような鍛
造鋳鉄ロール、特開昭６０−１８０６０８号公報に開示
されているような軸材を鍛鋼とした耐折損性にも優れた
ロールが開発されている。特に形鋼用ロールには、鍛造
白鋳鉄複合ロールが実用化され、従来の鋳造複合ロール
よりも数倍もロール原単位が向上していることはよく知
られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来、鍛造鋳鉄複合ロールの製造方法としては、異なる
素材の外層材と軸材との複合ロール構造としそれを鍛造
する方法と、ロール軸材に鍛造材又は塑性加工材を使用
しロール外層材を肉盛り材又は鋳造材とする方法とがあ
った。

しかしながら、前者の製造方法の場合には、外層材と軸
材との境界層の性質により割れや剥離が発生し、製造不
可となる場合がある。そのためロール材質上からは最も
良い組合せの複合ロールであっても、より品質向上を目
指して鍛造すると割れや剥離が発生し、ロールとならな
いことがあり問題であった。

また、後者の製造方法の場合には、耐事故性は向上する
ものの複合ロール表面に要求される耐摩耗性・耐肌荒れ
性・耐熱亀裂性は肉盛り材又は鋳造材の性質のままであ
り鍛造による品質向上は望めないという問題があった。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、遠心鋳造法により鋳造された中空円筒状ロー
ル外層材に、その肉厚比（ｖｆ造待時肉厚／塑性加工後
肉厚が１．５以上の塑性加工を行い、該外層材と鍛造さ
れたロールの軸材とを組合せた後、外層材と軸材との間
に溶湯を充填することを特徴とする複合ロールの製造方
法である。

〈作　用〉 本発明は、遠心鋳造によって鋳造された中空円筒状であ
るロール外層材に肉厚比（鋳造時肉厚／塑性加工後肉厚
）を１．５以上のリング鍛造などの塑性加工を行い微細
均一組織とし機械的強度の高いロール外層材とし、別途
鍛造などによって製造された塑性加工材であるロールの
軸材とを組合せてロール構造とする。

外層材と軸材とは別々に塑性加工できるのでその材料に
最適の条件で鍛造でき、外層材には耐摩耗性・耐肌荒れ
性および耐熱亀裂性を、軸材には強靭性を従来の同一成
分系のロールに比べてより強く付与することができる。

外層材と軸材とを組合せた後、両者の間に溶湯を充填し
、外層材と軸材とを冶金学的に接合することによって一
体化し、複合ロールを製造する。

従って本発明方法で製造された複合ロールは、同一成分
系でも従来品に比べて耐摩耗性・耐肌荒れ性・耐熱亀裂
性および耐事故性に優れている。

〈実施例〉 以下に図面に従って本発明に係る製造方法の実施例を説
明する。

遠心鋳造機で中空円筒状ロール外層材を製造する方法を
第２図に従って説明する。

まず、あらかじめ高速で回転させている遠心鋳造用金型
６に、溶湯注入管７を挿入し、ロール外層用溶湯８を所
定量注湯する。この外層となる溶湯が完全に凝固完了す
るまで、金型は回゛転させ続ける。凝固完了後、金型を
遠心鋳造機からおろし、常温となるまで、そのまま冷却
する。常温となった中空円筒状ロール外層材を、所定の
大きさに切断後、塑性加工する。塑性加工方法として、
リング鍛造を選ぶと、中空円筒状ロール外層に表面欠陥
等が発生している時は、リング鍛造時に割れるおそれが
あるので、機械加工で除去しておくことが必要である。

この中空円筒状ロール外層を、鍛造可能温度まで加熱後
、リング鍛造機にかける。

第３図は、リング鍛造法の説明図で、１０は鍛造される
ロール外層、１１．１２はリング鍛造するためのローラ
であるが、ローラ１２はローラ１１側に可動させて肉厚
比を調整できるようになっている。

ここで肉厚比（−鋳造時肉厚／塑性加工後肉厚）を１．
５以上とする理由は鋳鉄を塑性加工することによって粗
大な凝固組織、とくにロール用鋳鉄に存在する粗大炭化
物を機械的に分断して微細均一組織とし機械的性質を向
上させることを狙っているが肉厚比１．５未満ではこの
目的を達成できないからである。

リング鍛造終了後の外層材とロール軸材との冶金的接合
による複合ロールの製造方法を第１図に従って説明する
。

すなわち、鍛造した中空円筒状ロール外層材２を保護用
金型１内に挿入し、ロールの軸材４となる鍛造丸棒を中
心に垂直にたてる。ロール外層材２と、ロールの軸材４
との間の空隙を注入管５から注入された接合用溶湯３で
満たした後、常温まで凝固させてロール外層材２とロー
ルの軸材４とを冶金学的に接合せしめてロール構造とす
る。

この場合、溶鋼の鋳込温度、鋳込速度、鋳込量および成
分は、ロール外層材２とロールの軸材４とを一部再溶解
させることができるように決めるべきであることはもち
ろんである。こうして製造されたロールは、外層材およ
び軸材が鍛造等によって加工された塑性加工材であり、
従来のロールにくらべてはるかに強靭性に富むため、耐
事故性向上に大きく寄与する。またロール外層は、粗大
炭化物が微細に分断されかつ分散されているため、同−
成分系の鋳造ロールにくらべ、耐摩耗性・耐熱亀裂性お
よび耐肌荒れ性に優れている。

なお通常、ロールは熱処理を行って品質向上をはかられ
るが、本発明方法で製造された複合ロールも一体構造と
した後、熱処理を行うことができる。また、ロール外層
材およびロール軸材をそれぞれ別に最適熱処理条件で熱
処理を行った後、−体構造とすれば、より理想的な複合
ロールを製造できる。

本発明においては、外層材、軸材および接合に用いる接
合材（溶１ｉｌｌ）の材質の選択に制限がないので、用
途に合った非常に優れた複合ロールの開発が期待できる
点も大きな利点である。

以下により具体的な実施例について説明する。

ロール外層材としてＣ：　１．３４重量％（以下％と略
す）　、　Ｓｒ　：　０．５６％、　Ｍｎ　：　０．５
４％、　　Ｐ　：　　０．０２０％。

Ｓ　：　　０．０１５％、　Ｎｉ　：　１．２０％、　
Ｃｒ　：　１．４０％１ＭＯ：０．６０％、である成分
のアダマイトロール材を溶製し、９０Ｏｒｐｍであらか
じめ回転させておいた遠心鋳造機用金型に前記ロール外
層材を１５００°Ｃで鋳込んだ、完全に凝固するまで回
転を持続させた後、遠心鋳造機からおろし、そのまま常
温まで冷却させ外径３５０ａｍ、内径１５０薗、長さ４
５０ｍの中空円筒を、傾斜型遠心鋳造機で製造した。な
お内面の酸化防止のため、市販のフラックスを鋳込直後
に投入した。

この中空円筒状外層の外面および内面を５Ｍずつ切削加
工して、外径３４０ｍｍ、内径１６０胴の中空円筒とし
たのち長さ３００鴫に切断しリング鍛造機で鍛造した。

この場合、鍛造温度は１０００°Ｃとし、鍛造後の寸法
は外径３４０ｍｍ、内径２２０聴、長さ４００ｍであっ
た。従って肉厚比は９０ｍｍ／６０ｍ１１−１．５であ
る。

鍛造終了したロール外層材を保護用金型内に設置し、ロ
ール軸材として外径１６０ｎ＋ｆｆｉ、長さ５００ａｎ
の５Ｆ４５Ａ鍛鋼丸棒（引張強さ５０ｋｇｆ／ｄ、軸方
向伸び３０％）をその中心に垂直に立てた０次にロール
外層材と軸材との間の空隙に外層材と同−成分系のアダ
マイトロール材を１５００°Ｃで鋳込み充填した。この
まま常温まで冷却後、次の条件で熱処理した。

９５０“ＣＸｌＯＨ→空冷 ５５０°ＣＸｌ０Ｈ−）炉冷 なお同時に比較材として外径３４０ｍｍ、内径１６０印
、長さ１５０鵬の鋳造のままのアダマイトロール外層材
も同一条件で熱処理した。

胴径３４０Ｍ、胴長４００ｍｍ、軸長さ５００閣のロー
ル形状素材を輪切りにして、冶金学的に接合しているか
否かを調査した。その結果、本発明に係る複合ロールで
はロール外層および軸材とも約５−はど再溶解しており
、冶金学的に完全に接合していることがわかった。なお
鋳造欠陥も認められなかった。

また、外層材より、外径５０購、厚さ１０圓の円板状高
温摩耗試験片を採取し、次の試験条件で高温摩耗試験を
行った。

相手材：外径１９０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの３４５Ｃ材。

加熱条件：相手材を９００°Ｃに高周波加熱。

負荷条件：　１００ｋｇｆ、すべり率二６．１％。

テスト材の回転数：　２０００ｒｐｍ。

テスト時間＝２０分。

上記条件で試験を行い、摩耗ｆＩｉ量を比較したところ
本発明ロール材は５．０Ｘ１０−’ｇ／ｍ　（すべり長
さ１ｍ当たりの摩耗減量）、比較鋳造材のそれは９．３
Ｘ１０−’　ｇ　／　ｍであった。このように同−成分
系、同一熱処理条件であっても鍛造することにより耐摩
耗性は約１．９倍も改善された。

また、軸材の衝撃値は５　、０　ｋｇ　ｆ　／　ｃ＋ｆ
ｉもあり、−船釣鋳造ロールの内層用ダクタイル鋳鉄の
衝撃値（０，２ｋｇｆ／ｃｄ程度）にくらべ非常に高く
、耐事故性にも優れている。

〈発明の効果〉 本発明方法によると、同−成分系の鋳造複合ロールより
も耐摩耗性・耐肌荒れ性・耐熱亀裂性および耐事故性が
優れた鋳造複合ロールを製造することができる。

また、従来の鋳造ロールで合金元素を添加していた場合
に比較すると添加量を少なくして同一性能の鋳造ロール
を低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１回は、本発明方法による複合ロールの製造方法の説
明図、第２図は、中空円筒状ロール外層材の遠心鋳造法
の説明図、第３図は、ロール外層材のリング鍛造法の説
明図である。 ■・・・保護用金型、　２・・・鍛造したロール外層材
、３・・・接合用溶湯、　４・・・軸　材、５・・・接
合用溶湯の注入管、 ６・・・遠心鋳造用金型、　７・・・溶湯注入管、８・
・・ロール外層用溶湯、 ９・・・遠心鋳造機用ローラ、 １０・・・鍛造されるロール外層、 １１・・・リング鍛造用ローラ（＋）、１２・・・リン
グ鍛造用ローラ（２）。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第　１　ス 第２図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 遠心鋳造法により鋳造された中空円筒状ロール外層材に
   、その肉厚比（鋳造時肉厚／塑性加工後肉厚）が１．５
   以上の塑性加工を行い、該外層材と鍛造されたロールの
   軸材とを組合せた後、外層材と軸材との間に溶湯を充填
   することを特徴とする複合ロールの製造方法。