JPH0318404A

JPH0318404A - 複合ロールの製造方法

Info

Publication number: JPH0318404A
Application number: JP15377689A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Hiroaki Katayama; 片山　博彰; Takeru Morikawa; 長森川; Noburou Maeie; 前家　信朗
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-01-28
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0773724B2

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）本発明は圧延用複合ロールや搬送用複合口ーラを対象と
する圧延設備用回転体に関する。

（従来の技術および課題）圧延用ロールには、第６図に示すように、強靭材から形
成された軸３２に圧延用ロール材から形成されたスリー
ブ３３が焼ばめによって装着固定された複合ロール３１
がある。該ロール３ｌを圧延に供する際に、圧延設備上
の理由などにより、ロール３１の軸間距離や軸径に制約
があるため、スリーブ３３を十分厚く形戒することがで
きない場合がある．スリーブ３３が薄い場合には、スリ
ーブ３３の焼ばめ固定のための締付力を強くすることが
できないため、ロール３ｌに偏荷重が作用した際などに
、スリーブ３３が軸方向に移動する、いわゆる、ずれが
発生し易いという問題がある。また、スリーブの破壊に
至ることもある。

上述のスリーブのずれ発生の問題は、第６図と同様の構
造の搬送用複合ローラにおいても発生する。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、スリー
ブが薄い場合でも軸とスリーブの間にずれが発生し難い
圧延設備用回転体およびその好適な製造方法を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達或するために本発明は、強靭材から形成
された軸に圧延用または搬送用スリーブが装着された圧
延設備用回転体において、前記スリーブ３は軸２にろう
付によって接合する。そして、その好適な製造方法とし
ては、軸５外周面にろう付箔７を被着し、該軸５にスリ
ーブ６を挿入した後加熱して、前記ろう付箔７を溶融し
、軸５とスリーブ６とをろう付するのがよい。さらに、
軸５外周面にろう付箔７を被着し、該軸５にスリーブ６
を挿入して組み立た後起立させて加熱し、前記スリーブ
６の下端面に当接しかつ軸５外周面に凸設した流出防止
用フランジ部８によって溶融したろう材の流出を防止し
つつ軸５にスリーブ６をろう付した後、前記スリーブ６
の下端側から上端側へ向って順次冷却するのが好適であ
る。

（作　用）本発明の圧延設備用回転体は、軸とスリーブとをろう付
で接合するので、該接合強度はスリーブの厚さによって
影響されることがなく、しかも極めて高い接合強度を容
易に得ることができる。このため、スリーブのずれや割
横の発生を防止することができる。

そして、上記軸とスリーブとのろう付に際しては、箔状
に形成されたろう材（すなわち、ろう付箔）を用いれば
、該ろう付箔は薄いうえ均一な厚さであるから、軸外周
面に巻きつけたり、貼り着けたりすることによって、軸
外周面にろう材を均一に被着することができる。このた
め、軸とスリーブとの隙間にろう材を均一かつ十分に充
てんすることができる。さらに、ろう材の被著作業を極
めて簡単かつ迅速に行なうことができる。また、軸とス
リーブとの隙間を小さくすることができるので、ろう付
部分の接合強度をよりいっそう向上することができるう
え、急速な加熱によって短時間でろう材を溶融すること
ができる。

さらに、上述のろう付に際して軸外周面に流出防止用フ
ランジ部を凸設すれば、前記フランジ部がスリーブの下
端側となるように起立させた状態で加熱し、ろう材を溶
融しても、ろう材の流出を防止することができる。この
ため、軸とスリーブとの隙間に溶融したろう材を完全に
充満させ、均一で健全なろう材層を軸方向に亘り確実に
形戒することができる。

また、ろう付後、スリーブの下端側から上端側に向って
順次冷却すれば、軸とスリーブとの隙間に充満した溶融
状態のろう材の凝固（すなわち、ろう付）が、スリーブ
の下端側から上端側に向って順次進行するので、冷却に
際して、軸方向の歪の発生を防止することができる。

（実施例）以下に本発明について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る複合ロール１を示したも
ので、該ロール１は強靭材から形戒された軸２に耐摩耗
材から形成されたスリーブ３が、ろう付されている。

本発明のろう付に使用するろう材は、既述の通り、圧延
設備用回転体の軸とスリーブとを接合するものであり、
該回転体の使用時に前記の軸とスリーブの間にすべりを
生じない程度の接合強度を備えたものであればよい。該
接合強度としては、ロール軸とスリーブとを焼ばめ固定
する際に、圧延に必要なトルク伝達のために通常必要と
される締付応力と同程度であればよい。

上述の接合強度を有するろう材としては、たとえば、１
艮ろう、銅ろう、黄銅ろう、ニッケノレろうなどの各種
ろう材や、Ｎｉ基、ＣＯ基、Ｎ基などの合金材溶湯から
急冷凝固して得られる急冷凝固ろう材、または、急冷凝
固によってアモルファス化されたアモルファスろう材な
どを掲げることができる。特に、Ｎｉ基合金から或るろ
う材は、比較的低融点で溶融し、ろうの流動性が大きく
、鋳鉄や鋼との濡れ性も良いので、軸とスリーブとの狭
い隙間に侵入し易く、扱い易い。また、該Ｎｉ基合金は
鉄に対する拡散性が良いので、ろう材と軸およびスリー
ブ（母材）との境界部で十分な拡散接合が行なわれ、接
合部において引張強さとして１３０〜２００ＭＰａ程度
の高い接合強度が得られるなどの特徴があり、本発明の
ろう材として好適である。

また、本発明の圧延設備用回転体の圧延用または搬送用
スリーブを形或する高硬度の耐摩耗材としては、たとえ
ば、第１表に示した耐摩耗材を掲げることができる。

次　　　　　　　葉一方、圧延設備用回転体の軸を形或する強靭材としては
、たとえば、機械構造用炭素鋼材やＣｒ　−Ｍｏ鋼材、
Ｎｉ　−Ｃｒ−Ｍｏ鋼材などの高強度の構造用鋼材、あ
るいは、鋳銅材、黒鉛鋼材、ダクタイル鋳鉄材などを掲
げることができる。

上記複合ロール１のろう付方法としては、たとえば、軸
２とスリーブ３との隙間に溶融したろう材を侵入、充て
んする方法や、軸２外周面にペースト状のろう材を塗布
しておき、スリーブ３を挿入した後ろう付温度に加熱す
る方法、あるいは、軸２外周面にろう材を溶射してろう
材層を形成した後、スリーブ３を挿入してろう付温度に
加熱する方法などがあり、適宜の方法を選択することが
できる。

特に、既述のろう材を箔状に形成したろう付箔を軸外周
面に固定した後スリーブを挿入してろう付温度に加熱す
る方法は、軸とスリーブとの隙間にろう材を均一かつ→
分に充てんすることができる。また、軸へのろう材の被
着が簡単であるうえ、ろう付作業も短時間で行なうこと
ができるなどの利点があるので、ろう付方法として好適
である。

前記ろう付箔としては、特に、急冷凝固ろう付箔やアモ
ルファスろう付箔が好ましい。これらろう付箔は、通常
、靭性を備えた均一で極めて薄い（２５−’６５μｍ程
度）箔であるから、軸外周面に被着し易い。また、軸と
スリーブとの隙間を小さくすることができるので、ろう
付に際して、溶融が速いだけでなく、ろう付部分の接合
強度を確保することができるなどの優れた特長を備えて
いるからである。ちなみに、Ｎｉ基合金から戒るアモル
ファスろ・）付箔は、上述の特長の他に、合金の種類が
豊富で軸やスリーブの材質に合せて適切なろう付温度の
ものを選択することができることに加えて、ろう材中の
或分偏析が少なく、溶融した後微細な結晶質のξクロ組
織を形成して軸とスリーブとを拡散接合によって強固に
接合するので、本発明のろう付箔として好適である。尚
、上記のろう付箔の選択において、たとえば、スリーブ
に既述の高融点のハイス系材料を用いる場合には、比較
的ろ・う付温度の高いＮＪ　−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｓｉ　−　
Ｂ系ろうけ箔を使用する。一方、融点の低い鋳鉄材料を
用いる場合には、ろう付温度の低いＮｉ−Ｃｒ−Ｐ系ま
たは旧−Ｐろう付箔を使用する。

以下に上述のろう付箔を用いた複合ロールの製造方法に
ついて説明する。

第２図は、上述のろう付箔７を外周面に被着した軸５に
スリーブ６を挿入して組み立た複合ロール組立体４を示
している。該組立体４を得るには、まず、ろう付箔７を
軸５外周面にらせん状に巻きつけた後、両端部７ａ，？
ａを固定して軸に被着する。

ろう付箔７を軸５に固定するには、たとえば、ろう付箔
７の固定部分に電流を通じたりトーチを使用するなどし
てろうを加熱し、局部的にろう付すればよい。尚、ろう
付箔７の被着に際しては、隣接する箔との間に隙間を生
じないように軸外周面の所定部分に被着することができ
ればよく、らせん状に巻きつけるだけでなく、軸方向に
平行に被着したり、周方向に平行に巻きつけて被着して
もよい。

次に、スリーブ６を上記軸５にろう付箔を介して隙間ば
めあるいは焼ばめによって締りばめして複合ロール組立
体４を得る。尚、後述するろう付の際には、接合面に圧
力が加えられた状態（締りばめ状態）で接合すると、後
述の′流出防止用゛２Ｘ′フンジを軸に設けなくても良
好な接合状態が得られるので、スリーブ６は焼ばめによ
って固定するのが好ましい。

上記で組み立た複合ロー・ル組立体４を加熱炉に装入し
、ろう付箔の種類に応じた適宜の雰囲気に保った状態で
、所定のろう付温度に昇熱して、ろう付箔を溶融すると
共に軸５およびスリーブ６とを接合（ろう付）する。そ
の後、冷却して、ろう付によって軸にスリーブが固定さ
れた複合ロールを得る。

尚、上述の複合ロールには、通常、ろう付後スリーブが
必要な硬度を備えるように熱処理が施されるが、スリー
ブの戒分によってはろう付のための加熱後、そのまま急
冷して焼入処理を行ってもよい。

上述の複合ロール組立体４のろう付において．特に軸５
とスリーブ６とをすき間ばめした際にろう付箔７を溶融
した場合に、スリーブ６端部の軸５との隙間から溶融し
たろう材が流出し易いため、軸５とスリーブ６との隙間
をろう材で十分に満すことができず、ろう付をスリーブ
内面の全面にわたって均一に行なうことができない問題
がある。

そこで、第３図乃至第４図に示すように、起立したロー
ルのスリーブの下端面に当接しかつ軸外周面に凸設した
フランジ部８を設け、溶融したろう材の流出を防止する
ウ該フランジ部８は、軸にスリーブを挿入した後、スリー
ブ端面に当接するようにフランジ部材を軸に挿入し、軸
外周面に溶接で固定して形或する。

さらに、該フランジ部８とスリーブ端面とを溶接により
固定する。尚、前述の軸とフランジ部材およびフランジ
部８とスリーブ端面との溶接は、溶融したろう材の流出
防止のため、各々の接合部分の全周にわたって溶接する
。尚、前記フランジ部は軸の戒形加工時に軸外周面の所
定の位置に軸と一体的に形成してもよい。

そして、前記フランジ部がスリーブの下端側となる様に
ロールを起立させた状態で加熱し、ろう付箔を溶融すれ
ば、溶融したろう材はフランジ部８によって流出が防止
されるので、軸とスリーブとの隙間を溶融したろう材で
満すことができる。

従って、軸とスリーブとがスリーブ内面の全面にわたっ
て均一にろう付される。

また、ろう付後の冷却が不均一な場合には、溶融したろ
う材の凝固が不均一となるため、接合後のロールに軸方
向の歪が残留することがある。この歪は、特に、胴長の
長い（即、スリーブの長い）ロールにおいて著しい。

そこで、既述の、起立した状態で加熱され、フランジ部
によって軸とスリーブの隙間に溶融したろう材が満され
た状態の組立体を、下端側から上端側に向って順次冷却
することによって、ろう材を下端側から上端側に向って
順次凝固して歪の発生を防止する。

第３図乃至第４図は上記冷却方法を示したものである。

第３図において、加熱炉９は炉底部が開口可能とされて
おり、該加熱炉の下部には図示省略した冷却ガス供給装
置から供給されたガスを噴出する冷却ガス噴出用ノズル
１０が対向状に複数組かつ複数段となるよう配設されて
いる。一方、炉外の天井部分には、複合ロール組立体４
の軸５の一端部に固定された接続具１１にフック等の吊
り具１２を介して接続されると共に組立体４を昇降自在
に吊持ち状に支持する、図示省略の吊下装置が設置され
ている。該装置により、前記組立体４を加熱炉９内で垂
直に支持した状態で加熱してろう材を溶融する。その後
、炉底部を開口し、該開口部から前記吊下装置によって
前記組立体４を徐々に炉外に降下させると共に前記冷却
ガス噴出用ノズルｌＯからＡｒやＮ２などの不活性ガス
を炉外に出た組立体４ａに吹き付けて、スリーブの下端
側から順次冷却する。

また、第４図は．、加熱炉１３の内壁近傍位置に冷却ガ
ス噴出用ノズル１６を垂直方向に多数備えたセラミック
などの耐熱性部材から或る冷却ガス供給器工５を炉内の
対向する位置に複数組配設した例を示している。尚、該
供給器１５は炉外の図示省略した冷却ガス供給装置と接
続されている。該炉ｌ３において、複合ロール組立体４
は軸の上、下両端部を保持具１４．　１４によって起立
した状態に保持されており、この状態で加熱してろう材
を溶融する。

その後、前記冷却ガス供給器ｌ５の下端の冷却ガス噴出
用ノズル１６ａから不活性ガスをスリーブ６に吹き付け
て前記スリーブ６の下端部を冷却する。

次に、前記噴出用ノズル１６ａのひとつ上の冷却ガス噴
出用ノズル１６ｂから不活性ガスを吹き付けて、スリー
ブの前記操作で冷却した部分より上側を冷却する。前述
の様にして、順次、スリーブ６の下端側から上端側へ向
って不活性ガスを吹きつけると共にスリーブ６を下側か
ら順次冷却する。

尚、前記冷却ガス噴出用ノズルは、炉壁の対向する位置
に複数組、かつ、スリーブを順次冷却できるよう複数段
設けてもよい。

尚、本実施例ではスリーブが耐摩耗材から形成された複
合ロールについて述べたが、これに限るものではなく、
第５図に示す複合ロール１７のように、スリーブが耐摩
耗材から或る外層２０と強靭材から或る内層１９とが鋳
造により溶着形成された複合スリーブ２１を軸１８に固
定する場合にも適用することができる．さらに、上記複
合スリーブ２１は、前記外層２０と内層１９とをろう付
によって接合したものでもよい。

また、本実施例では圧延用複合ロールについて述べたが
、本発明は第１図および第５図に示した実施例の複合ロ
ールと同様の構造の搬送用複合ローラについても適用で
きるのはもちろんである。

尚、ローラとして使用する際には、スリーブは既述の高
硬度の耐摩耗材の他、適宜の耐摩耗材を使用することが
できる。

以下に具体的製造例について説明する。

■　第２表に示すａＴｆｃを有するハイス系材料から外
径４３５閣φ，内径３１５１１＋１φ，胴長１４５０ｍ
ｍφの円筒状スリーブを製作した。

第２表 ■　軸材としてＪＩＳ　ＳＣＭ−４から或る鋼材を機械
加工し、スリーブ接合部の外径が３１５．３ｍｎφの軸
を製作した。

■　■の軸のスリーブ接合部の外周面に第２図の如く、
第３表および第４表に示すＮｉ基合金から或るアモルフ
ァスろう付箔を隙間なく巻きつけた後、箔の両端の一部
を加熱して軸に溶着固定した。

尚、前記ろう付箔は、厚さ４０μ係、幅５０叫であった
。

第３表第４表（θつ残部ｔおよび不純物 ■　■で得たスリーブを３００゜Ｃに加熱後、■で得た
ろう付箔を外周面に被着した軸の、所定の位置に挿入し
て冷却し、焼ばめによって軸に固定して複合ロール組立
体を得た。

■　■で得た組立体の軸の一端側から流出防止用フラン
ジ部材を挿入し、スリーブの同端側端面に当接した状態
で前記フランジ部材を溶接により軸に固定して流出防止
用フランジ部を形成した。さらに、スリーブ端面と前記
フランジ部を溶接により固定した。前記溶接はいずれも
接合部分の全周にわたって行った。

■　■の組立体を第４図に示した冷却ガス供給器を備え
た加熱炉に装入し、■のフランジ部が下側となる様に起
立させた状態で支持した。

■　加熱炉内をＮ２ガス雰囲気とした後加熱し、１０４
０゜Ｃで４時間保持して軸とスリーブとをろう付によっ
て拡散接合した。

■　冷却に際しては第４図に示した如く、まず冷却ガス
供給器の下端の冷却ガス噴出用ノズルから低温のＮ２ガ
スを噴出させ、順次上方のノズルからＮ２ガスを噴出さ
せて、スリーブを下端側から順次冷却した。

■　上述の操作で得た複合ロールからろう付部分を含む
試料を採取し、接合強度を調査したところ、引張強さで
１４４〜１．８　５　Ｍ　Ｐ　ａであった。またスリー
ブの外周面全体にわたって超音波深傷試験を実施した結
果、該スリーブは全面積にわたり、軸と完全に接合して
いることが確認できた。

（発明の効果）上述の通り本発明では、圧延設備用回転体の軸とスリー
ブとをろう付によって接合したので、軸とスリーブとの
接合強度はスリーブの厚さに影響されることがなく、極
めて高い接合強度を容易に得ることができる。このため
、スリーブのずれや割損の発生を防止することができる
。

また、軸とスリーブとのろう付に際しては、軸外周面に
ろう付箔を被着し、スリーブを挿入した後加熱して、ろ
う付箔を溶融すると共に軸とスリーブとをろう付する。

前記ろう付箔は薄く均一な厚さであるから、軸外周面に
ろう材を均一に被着することができる。このため、軸と
スリーブとの隙間にろう材を均一かつ十分に充てんする
ことができるので、両者の接合強度を向上することがで
きる。さらに、ろう材の被著作業を極めて簡単かつ迅速
に行なうことができる。また、軸とスリーブとの隙間を
小さくすることができるので、ろう付部分の接合強度を
よりいっそう向上することができるうえ、急速な加熱に
よって短時間でろう材を溶融することができる。従って
、ろう付作業を短時間で行なうことができ、生産性に優
れている．また、上記ろう付作業の際に、スリーブの下
端面に当接しかつ軸外周面に凸設した流出防止用フラン
ジ部によって溶融したろう材の流出を防止しつつ軸にス
リーブをろう付した後、前記スリーブの下端側から上端
側へ向って順次冷却すれば、軸とスリーブとの隙間に溶
融したろう材を完全に充満させ均一で健全なろう材層を
軸方向にわたり確実に形或することができるので、接合
強度をよりいっそう向上することができる。また、溶融
したろう材の不均一な凝固に起因する歪の発生も防止す
ることができる。従って、回転体の品質向上に資するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る複合ロールの断面図、第
２図は軸外周面にろう付箔が被着された複合ロール組立
体を示す説明図、第３図は第２図の組立体のろう付およ
び冷却方法を示す説明図、第４図は第２図の組立体の他
の冷却方法を示す説明図、第５図は本発明の他の実施例
に係る複合ロールを示す断面図、第６図は従来の複合ロ
ールを示す断面図である。１．１７・・・複合ロール、２．５・・・軸、３，６・
・・スリーブ、７・・・ろう付箔、８・・・フランジ部
、１０．　１６・・・冷却ガス噴出用ノズル。特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社＠３図第１図；と第２図一４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）強靭材から形成された軸に圧延用または搬送用ス
リーブが装着された圧延設備用回転体において、前記スリーブ（３）は軸（２）にろう付によって接合さ
れていることを特徴とする圧延設備用回転体。
（２）強靭材から形成された軸に圧延用または搬送用ス
リーブが装着された圧延設備用回転体の製造方法におい
て、軸（５）外周面にろう付箔（７）を被着し、該軸（５）
にスリーブ（６）を挿入した後加熱して、前記ろう付箔
（７）を溶融し、軸（５）とスリーブ（６）とをろう付
することを特徴とする圧延設備用回転体の製造方法。
（３）強靭材から形成された軸に圧延用または搬送用ス
リーブが装着された圧延設備用回転体の製造方法におい
て、軸（５）外周面にろう付箔（７）を被着し、該軸（５）
にスリーブ（６）を挿入して組み立た後起立させて加熱
し、前記スリーブ（６）の下端面に当接しかつ軸（５）
外周面に凸設した流出防止用フランジ部（８）によって
溶融したろう材の流出を防止しつつ軸（５）にスリーブ
（６）をろう付した後、前記スリーブ（６）の下端側か
ら上端側へ向って順次冷却することを特徴とする圧延設
備用回転体の製造方法。