JPH03193848A - 耐摩耗性ロール及びその製造法 - Google Patents

耐摩耗性ロール及びその製造法

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JPH03193848A
JPH03193848A JP33538589A JP33538589A JPH03193848A JP H03193848 A JPH03193848 A JP H03193848A JP 33538589 A JP33538589 A JP 33538589A JP 33538589 A JP33538589 A JP 33538589A JP H03193848 A JPH03193848 A JP H03193848A
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JP
Japan
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weight
powder
wear
tin
roll
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JP33538589A
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English (en)
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Akira Noda
朗 野田
Kenji Maruta
丸田 賢二
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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、鋼材搬送ロール、熱間並びに冷間圧延ロール
等に使用するのに適した、耐摩耗性に優れたロール及び
その製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
鋼材搬送ロールや熱間並びに冷間圧延ロールとして、ロ
ール胴部表面を焼入れにより硬化させるか、あるいは胴
部表面を硬化材料の肉盛層で被覆した耐摩耗性ロールが
従来から使用されている。
このような従来の耐摩耗性ロールでは、低温での耐摩耗
性は比較的良好であるが、約600℃以上の高温下での
耐摩耗性は不十分で、急速に摩耗が進行する。
かかる高温下での耐摩耗性を改善することを目的として
、 Cr−Fe系、Cr−N 1−Fe系、 Cr−N
i−Co−Fe系等の鉄基耐熱合金、Cr−Co系、C
r−Ni−Co系等のCo基合金、Cr−Ni系、Cr
−Co−Ni系等のN1基合金などの金属マトリックス
に、WCSCr=Cz、CrC55+C。
TlC5513N4 、ZrL、1,03等のセラミッ
ク粒子を分散混合させた金属−セラミック複合材層で、
胴部表面を被覆したロールが提案された。(特開昭63
−33108号) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、特開昭63−33108号に記載さている金属
−セラミック複合材層では、高温下での耐摩耗性が良好
であるが、近年盤々高くなる耐摩耗性の要求レベルに対
しては、なお不十分であった。
従って本発明の目的は、特に高温下での耐摩耗性に優れ
た耐摩耗性ロール、及びその製造法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、上記目的を達成すべく種々検討を重ねた結
果、特定組成の粉末ハイスにTiN粉末又はTiN粉末
とVC粉末との混合粉末を配合した複合材を用いればよ
いことを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第一の耐摩耗性ロールは、C1,2
〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、M02〜10重憬
%、1lI3〜15重量%、73〜7重量%、003〜
15重量%を含むアトマイズ粉末ハイスに、TiN粉末
を1〜15重量%配合してなる複合材で、少なくともそ
の表面を形成したことを特徴とする。
また本発明の第二の耐摩耗性ロールは、C1,2〜2.
3重量%、Cr3〜5重量%、Mo2〜10重量%、W
3〜15重量%、73〜7重量%、Co 3〜15重量
%を含むアトマイズ粉末ハイスに、TiN粉末及びVC
粉末を合計量で2〜15重量%配合してなる複合材で、
少なくともその表面を形成したことを特徴とする。
さらに、本発明の第一の耐摩耗性ロールの製造法は、C
1,2〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、MO2〜1
0重量%、lI43〜15重量%、v3〜7重量%、C
o 3〜15重量%を含む溶融ハイスをガスアトマイズ
法により粉末にし、これにTiN粉末を1〜15重量%
配合した後、ロール芯材の周囲に配設した金属カプセル
内に充填し、HIP処理することを特徴とする。
また、本発明の第二の耐摩耗性ロールの製造法は、C1
,2〜2.3重蛍%1Cr3〜5重量%、Mo 2〜1
0重量%、W3〜15重量%、■3〜7重量%、Co 
3〜15重量%を含む溶融ハイスをガスアトマイズ法に
より粉末にし、これにTiN粉末及びVC粉末を合計量
で2〜15重量%配合した後ロール芯材の周囲に配設し
た金属カプセル内に充填し、lI[P処理することを特
徴とする。
本発明を以下詳細に説明する。
本発明において使用するアトマイズ粉末ハイスは、C1
,2〜2.3重量%、Cr3〜5重1%、MO2〜10
重童%、1lI3〜15重量%、v3〜7重量%、C。
3〜15重量%を含むハイス(高速度工具鋼)である。
Cの含有量が1,2重量%未満では耐摩耗性向上効果が
小さく、2.3重量%を超えると脆化する。
Crの含有量は、3〜5重量%の範囲内がハイスに含ま
れる炭化物を安定するのに最適であり、上記範囲外では
炭化物の安定化効果が低下する。MOの含有量は、2重
量%未満では耐摩耗性向上効果が小さく、10重量%を
超えると脆化する。W及びVについても同様に、それぞ
れ3重量%及び3重量%未満では耐摩耗性向上効果が小
さく、15重量%及び7重量%を超えると脆化する。ま
た、COの含有量は、耐熱性を維持するうえで3〜15
重量%の範囲内が好ましく、この範囲外では耐熱性維持
効果が低下する。
上記粉末ハイスを製造するには、上記組成のハイスを溶
融し、ガスア・トマイズ法により粉末化する。ガスアト
マイズ法により粉末化するハイスの粒径は1〜50μs
であることが望ましい。なお、上記組成のハイスは溶融
液の粘度が低いため、ガスアトマイズ法によって極めて
容易に粉末化することができる。
本発明においては、上記粉末ハイスに (a) T i N粉末、又は (b) T i N粉末とVC粉末の混合物を配合する
。TiN粉末及びVC粉末は硬度が高く、il 1 P
処理において溶融したり、ノ\イスと反応したりするよ
うなこ°とがなく、粉末ハイスに配合することによって
耐摩耗性を著しく向上させることができる。
TiN粉末及びVC粉末の粒径は1〜50μmであるこ
とが望ましく、更に上記した粉末ノ1イスと、TiN粉
末及びVC粉末との粒径比は30以下であることが好ま
しい。該粒径比が大きすぎると、粉末/%イスとTiN
粉末及びVC粉末との混合が均一に行なえず、所望の機
械的特性、耐摩耗性が得られなくなる。
粉末ハイスにTiN粉末のみを配合する場合、TiN粉
末の配合量を1〜15重量%とする。TiN粉末が1重
量%未満では耐摩耗性向上の効果が期待できず、また1
5重量%を超える量とすると複合材が脆化してしまう。
一方、粉末ハイスにTiN粉末とVC粉末との混合物を
配合する場合には、TiNとVCとの粉末混合物の配合
量を2〜15重量%とする。このときTiN粉末の配合
量は1重量%以上とすることが望ましい。
TiN粉末とVC粉末の合計量が2重量%未満では耐摩
耗性向上の効果が微弱であり、また15重量%を超える
量とすれば複合材が脆化するので好ましくない。
TiN粉末とVC粉末とを混合し、これと粉末ハイスと
を複合化することによって耐摩耗性はより一層向上する
。VC粉末は特に分散性が良く、ロール表面層全体に一
様に分散し、もって均一な材質からなるロールを得るこ
とができる。そのために耐摩耗性のみならずロールの機
械的特性も向上することになる。
次に本発明の耐摩耗性ロールの製造方法について説明す
る。
粉末ハイスとTiN粉末とを用いてロールを製造する方
法、及び粉末ハイス並びにTiN粉末とVC粉末との混
合物を用いてロールを製造する方法の両方法は、共に以
下に示す工程からなる。
まず粉末ハイスとTiN粉末(又はTiN粉末とVC粉
末との混合物)とを混合する。この混合には、従来公知
の任意の方法を用いることができるが、特に乾式混合が
好ましく、例えばV型混合機により4〜6時間混合すれ
ばよい。
次に、得られた混合粉末Pを、第1図に示すように、ロ
ール芯材1の周囲に配設した金属カプセル2内に充填し
、金属カプセル2の上部に設けた脱気口3から吸気して
、金属カプセル2内を真空にし、次いでHIP処理を施
す。なお、金属カプセル2としては、例えば厚さ3〜7
關程度の鋼あるいはステンレス板などを用いる。
HIP処理は、通常、温度1,100〜1,300℃、
圧力1,000〜1,500atmで、アルゴン等の不
活性ガス雰囲気中で1〜5時間行う。
その後、金属カプセル2を旋盤で削り取るなどの方法で
取り除き、その後、例えば第2図に示す如きパターンの
熱処理を施す。次いで所定の形状に加工して、目的とす
るロールを完成する。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
なお、各実施例における耐摩耗性の評価は、第3図に示
す圧延摩耗試験機に試験用ロールを組み込み、第1表に
示す試験条件で試験を行った後、試験用ロールの表面に
生じた摩耗の深さを触針式表面荒さ計(S[IRFCO
M)を用いて測定することにより行った。ここで第3図
に示す圧延摩耗試験機は、圧延機4と、圧延材Sを予熱
する加熱炉7と、圧延材Sを冷却する冷却水槽8と、圧
延材の巻取機9とテンションコントローラ10とからな
る。
ガスアトマイズ法により粉末化した、第2表に示す組成
の金属成分と、第2表に示すセラミック粉末とを、V型
混合機にて約5時間混合した。次いで、その混合粉末を
、第1図に示す直径35 m[l、長さ40[11[0
0ロール芯材1の周囲に配設した5S41からなる厚さ
5關の金属カプセル2内に、振動を加えながら十分に充
填して、金属カプセル2の上部に設けた脱気口3から吸
気し、金属カプセル2内を真空にした。その後、脱気口
3を密閉し、アルゴンガス雰囲気中で、第2表に示す温
度及び圧力下でHIP処理を施した。なお、ロール芯材
1の材質は第2表に示す通りであった。
HIP処理後、金属カプセル2を旋盤にて削り取り、次
いで第2図に示した熱処理パターンで熱処理を施した。
その後、表面を研磨して直径60mm。
長さ40mmのロールを作成した。
このようにして作成した各ロールについて、前記圧延シ
ミュレーション試験により、耐摩耗性を評価した。結果
は、第3表に示す通りであった。
なお、実施例1〜6及び比較例1で金属成分として用い
たハイスASBSCはいずれも溶融液粘度が低(、ガス
アトマイズ法により、容易に粉末化することができたが
、比較例2で金属成分として用いたCr−N 1−Co
系鋼は溶融液粘度が高く、ガスアトマイズ法により均一
な粒径の粉末を得るのが困難であった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ロールの特に高温下での耐摩耗性が著
しく向上し、高温鋼材搬送ロールや、鉄あるいは非鉄金
属用熱間圧延ロールに適した耐摩耗性ロールを提供する
ことができる。
更に、本発明で使用するハイスは溶融液粘度が低く、ガ
スアトマイズ法により、極めて容易に粉末化することが
でき、均一な粒径の粉末ハイスとすることができるため
、得られたロールも均質で機械的特性に優れたものとな
る。
なお、本発明のロールは上記したような高温下での使用
に特定されるものではなく、冷間圧延ロール等の低温で
使用されるロールに用いても耐摩純性が著しく大きなロ
ールとして供用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の耐摩耗性ロールの製造法を説明するた
めの装置の断面図であり、 第2図は本発明の耐摩耗性ロールを製造する際に適用さ
れる熱処理条件の一例を示す熱処理パターン図であり、 第3図は、ロールの耐摩耗性を測定する装置の概略図で
ある。 1・・・ロール芯材 2・・・金属カプセル 4・・・圧延機 5・・・上ロール 6・・・下ロール 7・・・加熱炉 8・・・冷却水槽 9・・・巻取機 10・・・テンションコントローラ P・・・混合粉末 S・・・圧延材 第3図

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C1.2〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、M
    o2〜10重量%、W3〜15重量%、V3〜7重量%
    、C03〜15重量%を含むアトマイズ粉末ハイスに、
    TiN粉末を1〜15重量%配合してなる複合材で少な
    くともその外層を形成したことを特徴とする耐摩耗性ロ
    ール。
  2. (2)請求項1に記載の耐摩耗性ロールにおいて、前記
    アトマイズ粉末ハイス並びに前記TiN粉末の粒径が1
    〜50μmであり、かつ前記粉末ハイスと前記TiN粉
    末との粒径比が30以下であることを特徴とする耐摩耗
    性ロール。
  3. (3)C1.2〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、M
    o2〜10重量%、W3〜15重量%、V3〜7重量%
    、C03〜15重量%を含むアトマイズ粉末ハイスに、
    TiN粉末及びVC粉末を合計量で2〜15重量%配合
    してなる複合材で少なくともその外層を形成したことを
    特徴とする耐摩耗性ロール。
  4. (4)請求項3に記載の耐摩耗性ロールにおいて、前記
    TiN粉末の含有量が1重量%以上であることを特徴と
    する耐摩耗性ロール。
  5. (5)請求項3又は4に記載の耐摩耗性ロールにおいて
    、前記粉末ハイス並びに前記TiN粉末及びVC粉末の
    粒径が1〜50μmであり、かつ前記粉末ハイスと、前
    記TiN粉末及びVC粉末との粒径比が30以下である
    ことを特徴とする耐摩耗性ロール。
  6. (6)C1.2〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、M
    o2〜10重量%、W3〜15重量%、V3〜7重量%
    、Co3〜15重量%を含む溶融ハイスをガスアトマイ
    ズ法により粉末にし、これにTiN粉末を1〜15重量
    %配合した後、ロール芯材の周囲に配設した金属カプセ
    ル内に充填し、HIP処理することを特徴とする耐摩耗
    性ロールの製造法。
  7. (7)請求項6に記載の耐摩耗性ロールの製造法におい
    て、前記ハイス並びに前記TiN粉末の粒径が1〜50
    μmであり、かつ前記粉末ハイスと前記TiN粉末との
    粒径比が30以下であることを特徴とする耐摩耗性ロー
    ルの製造法。
  8. (8)C1.2〜2.3重量%、Cr3〜5重量%、M
    o2〜10重量%、W3〜15重量%、V3〜7重量%
    、C03〜15重量%を含む溶融ハイスをガスアトマイ
    ズ法により粉末にし、これにTiN粉末及びVC粉末を
    合計量で2〜15重量%配合した後、ロール芯材の周囲
    に配設した金属カプセル内に充填し、HIP処理するこ
    とを特徴とする耐摩耗性ロールの製造法。
  9. (9)請求項8に記載の耐摩耗性ロールの製造法におい
    て、前記TiN粉末の含有量が1重量%以上であること
    を特徴とする耐摩耗性ロールの製造法。
  10. (10)請求項8又は9に記載の耐摩耗性ロールの製造
    法において、前記ハイス並びに前記TiN粉末及びVC
    粉末の粒径が1〜50μmであり、かつ前記粉末ハイス
    と前記TiN粉末及びVC粉末との粒径比が30以下で
    あることを特徴とする耐摩耗性ロールの製造法。
  11. (11)請求項6及至10に記載の耐摩耗性ロールの製
    造法において、前記HIP処理を1,000〜1,30
    0℃、1,000〜1,500atmで1〜5時間行う
    ことを特徴とする耐摩耗性ロールの製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110079723A (zh) * 2019-05-20 2019-08-02 燕山大学 一种高强高塑304不锈钢及其制备方法
CN110273097A (zh) * 2019-06-28 2019-09-24 鞍钢股份有限公司 一种vc/v10粉末高速钢复合材料及其制备方法

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