JPH0152110B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧延用ロールを始めとして特にその
耐摩耗性の要求される円筒状乃至円柱状の鋳物に
関する製造手段の提供に関する。

（従来の技術） 周知のように圧延用ロールの場合、その胴部表
面は特に耐摩耗性が必要であるが、その芯部及び
ネツク部は軟質でかつ強靭性のあることが必要と
される。このようにロールの内外組織に異なる特
性を具備させるために、一般的にはロール胴部の
表面のみを遠心力鋳造手段によつて高合金材によ
る外殻層を形成した後、内部に強靭な合金材料を
鋳込んだ複合ロールとする手段をとることが多
い。また丸棒や線材圧延用の仕上ロール等では、
従来高合金チルド材を外殻としたHs80程度の複
合ロールが用いられるが、最近ではWC粉末の焼
結材によるロールが用いられ、従来より優れた耐
摩耗性を発揮していることも既知である。

（発明が解決しようとする問題点） このWC粉末の焼結ロールにおける欠点は、そ
の製法上著しいコスト高となると共に、大型ロー
ルや胴部長さの長大なものは製造できない点であ
る。

本発明はこれらの耐摩耗性の要求されるロール
における問題点を解決し、経済的で高品質の耐摩
耗性ロールを始めとする円筒状乃至円柱状の耐摩
耗性鋳物の製造法の提供に関するものであり、即
ち胴部表面には優れた耐摩耗性のあるWC粒子を
含む高硬度材を形成し、内部は強靭でかつ安価な
材料で構成した複合耐摩耗鋳物が容易に得られる
製造法の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 耐摩耗性を特徴とする鋳物は勿論従来において
も存在する。即ちチルド鋳物のように、耐摩耗性
の必要な部分の凝固速度を速かにして、その部分
にセメンタイト等の炭化物が大量にある組織を形
成するようにしたものであり、又その急速凝固に
よつてその組織を微細化したものである。本発明
はかかる従来手段のように、炭化物を溶融金属中
から晶出させるものと全く相違し、WC粒子を鋳
造溶湯中に懸濁状態に添加させ、これを凝固させ
るため、従来のように凝固時の冷却速度、即ち凝
固速度を大きくして、炭化物を多くしたり、結晶
組織を微細化させる必要なく、逆にその冷却速度
が緩徐であるように、予じめ特定温度に加熱した
金型を用い、かつ遠心力鋳造手段を用いることに
よつて、WC粒子を目的層の最外層側に均一かつ
集積状に混在させて、耐摩耗性が得られるように
したものであり、本発明の特徴とする処は、直接
加熱または加熱炉中に置かれることによつて300
℃以上とされた遠心力鋳造用金型に、Cu、Ni等
でメツキされかつ予熱されたWC粉末を溶湯に添
加しつつ、該溶湯を遠心力鋳造し、回転による遠
心力と加熱金型の徐冷とによつて、前記WC粒子
が密集状態に混在した集積層を遠心力鋳造層の最
外層側に一体形成する点にある。

（実施例） 以下図示の実施例について本発明を詳述する
と、第１図は本発明を実施するための遠心力鋳造
手段の１例を示したものであり、１は片持式の遠
心力鋳造用金型であり、同金型１の内面には鋳込
まれた溶湯が緩徐に凝固するように耐火物ライニ
ングが施されると共に、金型１の軸方向一端は端
板乃至耐熱砂型、治具等を介して片持軸２が連結
支持され、同軸２は変速機３を介して駆動モータ
４が連結されて所要の金型回転が得られるように
し、金型１の外周側には支持回転ローラ５が支承
される。本発明ではこのような金型１を図示のよ
うに加熱保温炉６内に配置し、同炉６に設けられ
る加熱バーナー７等の加熱源を用いて、加熱保温
炉６内を300℃以上（上限は約700℃程度）の加熱
保温環境として、金型１を300℃以上の温度に維
持させるのであり、これは炉６による間接加熱以
外に、金型１に対する直接加熱方式でも同効であ
る。かかる金型１に対し前記炉６を介して注湯用
トラフ１１よりの注湯樋１２が、片持軸２と反対
側から金型１内に装入されて、取鍋９よりの目的
溶湯が金型１内に注湯されて鋳込みが行なわれる
ようにする。本発明においてはこの鋳込み溶湯に
WC粉末を添加するのであり、このため注湯用ト
ラフ１１上にWC粉末添加用のホツパー１０が配
設される。本発明においては金型１を加熱するこ
とによつて徐冷鋳型としての性格を持たせる点に
特徴があるが、この金型１の加熱温度は300℃以
下では徐冷効果が不充分であり、300℃以上を必
須とするが、その加熱上限は高すぎると金型１の
強度や変形が問題となるので、この点は金型材
質、大小、形状を考慮して適当な温度までとす
る。またWC粉末の溶湯内への添加に当つては
WC粉末が溶湯に添加された時、酸化分解しない
ように、例えばCu、Ni等でメツキした後、これ
を300℃〜900℃に予熱する前処理が必要である。

本発明による前記第１図に例示した鋳造装置を
用いての鋳造１例を示せば下記の通りである。

即ち取鍋９に準備されたチルド鋳鉄、グレン
材、アダマイト、鋳鋼及びそれらの合金材溶湯
を、注湯用トラフ１１樋１２を介して、300℃以
上に加熱維持されかつ片持軸２ローラ５を介して
回転する金型１内に鋳込むのである。この時ホツ
パー１０から先に述べたように前処理したWC粉
末を溶湯に添加することによつて、WC粉末は溶
湯と共に金型１内に入り、ここで金型１は高温で
ありかつこれを囲む炉内環境も高温の雰囲気であ
るため、鋳込み溶湯の凝固するまでには時間が掛
り、この経過時間中に溶湯中に混入されている
WC粉末は、金型１の軸方向に均一に、しかも遠
心力により分離状のWC粉末は、凝固進行溶湯層
の外表面、即ち鋳造層の最外層側に密集状態に集
積し、母材と密に混在した集積層が金型内面に接
して形成されることになる。このさいWC粉末は
前処理を施してあるので、酸化分解することな
く、従つてまた凝固溶湯の内層側へ合金化される
ことは全く生じないのである。このさい母材であ
る溶湯材料としては、耐摩耗材であるため、例え
ば高合金チルド材、高合金グレン材等が適当であ
る。この方法によれは得られる円筒状製品は第２
図示のように、WC粉末（粒子）が密に混在して
いる集積層１３と母材合金層１４との両層が境界
区分なく一体に連成された複合材が得られること
になる。また目的製品の内面側において特に強靭
性が要求される場合には、第３図示のように、金
型１内への最初の鋳込みによつてWC粉末の密に
混在した集積層１５、これに続く合金母材層１６
を形成した後で、金型１内に軟質強靭材による合
金溶湯を次層として鋳込むことにより、軟質強靭
層１７の一体化したものが得られることになり、
即ち２種類の合金材溶湯によつて３層の異なる成
分を持つ円筒状の複合耐摩耗鋳物が得られること
になる。これら第２，３図は何れも素材であるか
ら、目的の円筒状ロール製品としては、第４図に
示すように、ロール内外面を機械加工し、外周面
には例えば圧延用孔型２０等を加工形成すること
によつて、内層１９外層１８による２層の複合鋳
物製品を得ることができるのである。

次に本発明方法の具体的実施例の１つを示す。

実施例 線材ブロツクミル用のリングとして第２図に例
示した層１３，１４による２層構造のものでその
外径158φ×巾75の製造に当り、層１３の外径
165φ、内径125φ（層１４の外径でもある）、層１
４の内径60φ・巾80の鋳物素材を得るに当り、
鋳込厚さ52.5mmとして鋳込重量（溶湯量）は10Kg
であり、WC粉末の添加量は６Kgであり、また
WC粒子の混在厚さ目標は20mmとする。

母材溶湯成分（単位重量％、残部実質的にFe） Ｃ：3.36％、Si：0.71％、Mn：0.67％、 Ｐ：0.002％、Ｓ：0.009％、Ni：4.35％、 Cr：1.36％、Mo：0.38％ 鋳込温度 1480℃ WC粉末の前処理 WCに無電解メツキによりNiメツキを施した。
Niメツキ層の厚さは1μmであつた。この粉末を
大気炉において300℃に予熱した。

第１図示の鋳造装置を用いてホツパー１０より
前記WC粉末を溶湯中に添加して、鋳造を行つ
た。

この結果、得られた鋳物の最外表面から22〜25
mmの間にWC粒子が密集状態に混在した集積層が
形成され、その内側にはWC粒子を殆ど含まない
母材層が一体的に形成されていた。

母材層は高合金鋳鉄のセメンタイトとマルテン
サイトとベートナイトから成り、内面側は高合金
鋳鉄による複合耐摩耗鋳物が得られたのであり、
第５図はそのWC粒子の混在する集積層の顕微鏡
写真（100倍）による組織を示したものである。
尚、同図において、メツキ層は極めて薄いため判
読されない。

本発明による遠心力鋳造方法は、第１図に示し
た鋳造装置のみによるものでなく、その他の遠心
力鋳造機や通常の置注ぎ鋳造鋳物の製造にも適用
されるものである。即ち、水平型の遠心鋳造機に
よつて本発明方法により鋳造層乃至鋳造初層（第
１層）を鋳造した後、加熱保温炉６より金型１を
取出し、これをピツトの中に垂直に立てて、鋳造
次層（第２層）乃至芯材の鋳込みを行なつて、同
様の円筒状乃至円柱状の複合鋳物を得ることがで
きる。又実施例では母材として鋳鉄等の鉄系材料
を例示したが、この材料はAl・Cuはその合金材
を母材として、WC粉末を添加する複合鋳物の製
造にも適用できることはいうまでもなく、圧延用
ロール、ローラ、リングを始めとして線材圧延用
のブロツクロール等、その利用方途は耐摩耗性の
要求される各種筒状乃至円柱状製品に汎用でき
る。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明は、Cu、Ni等でメ
ツキされかつ予熱されたWC粉末を溶湯に添加し
つつ、該溶湯を遠心力鋳造するので、WC粉末の
溶湯への添加に際して、WC粉末が酸化分解して
小径化乃至合金化するたとなく、WC粉末はほぼ
そのままの形で溶湯中に混入される。この際、
WC粉末は予熱された状態であるから、溶湯の温
度を低下させることなく、極めて容易に溶湯中に
混入されるので、WC粉末を溶湯に添加しつつ鋳
造してもWC粉末の混合不良を生じない。しか
も、遠心力鋳造用金型は300℃以上に予熱されて
いるから、鋳込み溶湯が凝固するまでに時間がか
かり、この経過時間中に溶湯中に混入されている
WC粉末は前記金型の軸方向にほぼ均一に分散さ
れ、かつ遠心力の作用によりWC粉末は鋳造層の
最外層側に密集状に集積させることができる。か
かるWC粉末が密集状態に混在した集積層は、そ
の肉厚方向に亘つて硬度がほぼ一定に保たれるの
で、表面が摩滅しても硬度の低下がなく、集積層
の全体に亘つて良好な耐摩耗性を確保でき好適で
ある。また、その製造手段としても格別の困難も
なく、従来の遠心力鋳造手段乃至通常の鋳造手段
を容易に転用でき、低コストで得られる点におい
てその利点はきわめて大であり、内外両層におい
て異なる特性の要求される鋳物全般において利用
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法実施例の全体説明図、第
２，３図は本発明鋳物実施例の各側断面図、第４
図は同加工製品１例の側断面図、第５図は集積層
金属組織の顕微鏡写真である。 １…金型、２…片持軸、４…駆動モータ、５…
支持回転ローラ、６…加熱保温炉、７…加熱バー
ナー、８…鋳物、９…取鍋、１０…WC粉末添加
用ホツパー、１１…トラフ、１２…樋、１３…集
積層、１４…母材層、１５…集積層、１６…母材
層、１７…軟質強靭層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直接加熱または加熱炉中に置かれることによ
   つて300℃以上とされた遠心力鋳造用金型に、
   Cu、Ni等でメツキされかつ予熱されたWC粉末
   を溶湯に添加しつつ、該溶湯を遠心力鋳造し、回
   転による遠心力と加熱金型の徐冷とによつて、前
   記WC粒子が密集状態に混在した集積層を遠心力
   鋳造層の最外層側に一体形成することを特徴とす
   る複合耐摩耗鋳物の製造法。