JPH0627299B2

JPH0627299B2 - 複合リングロ−ル

Info

Publication number: JPH0627299B2
Application number: JP60062639A
Authority: JP
Inventors: 義弘中川; 隆橋本; 秀雄藤田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS61219407A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、鉄鋼線材及び棒材等の圧延用リングロールに
関する。

（従来の技術）鉄鋼圧延用ロールにおいて特に仕上圧延機用ロールとし
ては、圧延材と接する部分（使用層）に耐摩耗性が要求
される点から、使用層である外層と、強靭材で形成され
た軸芯部とが溶着一体化された複合ロールが使用されて
いる。複合ロールは、主として遠心力鋳造法で鋳造段階
で複合一体化される。

一方、線材圧延機には、最近は殆ど超硬焼結リングロー
ルが用いられ、例えば、ブロックミルでは第６図の如き
超硬材（ＷＣ粉末とCoが主体）により形成されたリング
ロールが使用されている。また、該リングロールは、軸
に機械的に固着して組立ロールとして使用される。

（発明が解決しようとする問題点）超硬リングロールを軸嵌して組立ロールとして使用する
場合、リング全体が超硬材であり経済的でないばかり
か、複雑な組立構造とする必要がある。すなわち、リン
グロールを軸に組立て固着する場合、固定リング、スペ
ーサリング等を用いて軸に強固に固定する必要があり、
又鋼系の軸と超硬リング材の熱膨張係数の大きい差を緩
和する必要があるからである。その結果、斯かる組立ロ
ールはコストが非常に高くなる。

そこで、高価な材料を圧延使用層である外層に用い、内
層は安価な強靭材とした複合リングロールが要望されて
いる。斯かる複合リングロールの製造法として遠心力鋳
造による方法がある。しかし、この場合、高合金材の外
層に内層を鋳造したときに、外層内面が溶解されて高合
金成分が内層に混入し、内層の強靭性を劣化させると共
に、外層の高合金材の歩留を悪化させる欠点がある。

本発明は叙上の問題に鑑みなされたものであって、その
目的は、超硬リングロールよりやや圧延性能が劣るが、
低コストであって、しかも外層から内層への成分の移行
が可及的に抑止された強靭な内層を有する複合リングロ
ールを提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）前記目的を達成するために次の手段を講じた。すなわ
ち、複合リングロールの外層を、化学組成が重量％で、 C ： 1.0〜2.8 ％ Cr： 2〜10％ Si： 0.2〜2.0 ％ Mo： 3〜15％ Mn： 1.5以下 V ： 0.1〜３％ S ： 0.2〜0.5 ％残部実質的にFeの高合金鋼材からなるリング状固体で形
成し、内層を靭性に優れた鋼材からなるリング状固体で
形成し、両者を熱間静水圧加圧により拡散接合した。

（作用）叙上の手段によれば、外層を形成する高合金鋼材は耐摩
耗性及び耐焼付性に優れるので、圧延使用層に好適であ
り、また前記外層と靭性に優れた鋼材で形成された鋼材
とを、熱間静水圧加圧により拡散接合したから、外層か
ら内層へ高合金成分の移行を可及的に抑止することがで
き、内層の強靭性を劣化させることがない。更に、外層
及び内層は所定の鋼材により形成されたリング状固体か
らなるので、熱間静水圧加圧に際して変形し難く、接合
後の寸法精度も良好である。

（実施例）次に図面を参照して本発明の複合リングロールについて
詳述する。

第１図は本発明に係る複合リングロールの構造を示す断
面図である。

複合リングロール1 は、耐摩耗性及び耐焼付性に優れた
高合金鋼材で遠心力鋳造若しくは注池鋳造により形成さ
れたリング状固体からなる外層2 と、靭性に優れた鋼材
で形成されたリング状固体からなる内層3 とが熱間静水
圧加圧（以下、ＨＩＰという。）により拡散接合されて
一体化されている。

斯かる複合リングロール1 は、第２図(1)(2)の如く、高
合金鋼材で形成された外層素材リング2′と強靭性のあ
る鋼材で形成された内層素材リング3′とを適宜寸法に
加工した後、両者を嵌合しＨＩＰ処理により拡散接合し
て得られた複合素材を所望の形状に加工して製作され
る。

この場合、外層素材リング2′の外径Ｄ_１′は、第１図
の製品外径Ｄ_１より加工代部分だけ大きくし、又その内
径Ｄ_２は、製品の外層２と内層３との境界の直径Ｄ_２と
同じとする。一方、内層素材リング3′の外径はＤ_２と
し、その内径はＤ_３′は、内面の加工代部分だけ製品内
径Ｄ_３より小さくするのは当然である。又素材リングの
幅も製品幅より加工代分を見込んで大きくする。このよ
うにして得られた外層素材リング2′と内層素材リング
3′とをＨＩＰ処理により拡散接合する。その結果、外
層から内層へCrの混入が可及的に抑止され、かつ両者が
強固に結合一体化された複合素材が得られる。また、各
素材リングはリング状固体からなるので、ＨＩＰ処理に
際して変形し難く、接合後の寸法精度も良好である。

外層を形成する高合金鋼材の化学組成は、下記の理由か
ら限定される。以下、単位は重量％であり、残部はFe及
び不可避的に混入する不純物である。

Ｃ： 1.0〜2.8 Ｃは複合炭化物を形成しロール材として要求される硬
度、耐摩耗性などを向上させる。 1.0％未満では塊状セ
メンタイトが不足して十分な硬度が得られない。一方、
2.8％を越えると塊状セメンタイトが過剰となり靭性に
欠き、また肌荒れの要因となる。

Si： 0.2〜2.0 ％ Siは湯流れ性を確保するため 0.2％以上含有され、また
使用原料から 0.2％程度は不可避的に含有されるが、
2.0％を越えて含有されると靭性の低下を招来し好まし
くない。

Mn： 1.5％以下 Mnについても使用原料から不可避的に含有されるが、
1.5％を越えると靭性の低下を招来し好ましくない。

Cr： 2〜10％ Crは炭化物生成元素であり、本ロール材の場合硬い塊状
セメンタイトを生成させ、耐摩耗性確保のために必要な
元素である。２％未満では塊状セメンタイトが少なく耐
摩耗性の確保が難しくなり、一方10％を越えると塊状セ
メンタイトが過多となり靭性が低下する。

Mo： 3〜15％ Moは本発明に係るロール材の主要成分の一つであって、
高硬度の炭化物を形成して耐摩耗性を向上せしめ、かつ
歪取り熱処理における軟化抵抗を付与する元素である。
３％未満では、飛躍的な耐耗性の向上を図るために必要
な硬度が得られず、一方15％を越えると塊状セメンタイ
トが過多となり靭性が劣化する。

Ｖ： 0.1〜３％Ｖは硬い塊状セメンタイトを形成し、非常に優れた耐摩
耗性を与えると共に、鋳造材においてはネット状塊状セ
メンタイトの生成を防止し、独立した塊状セメンタイト
を形成せしめて靭性を良好にする。 0.1％未満では塊状
セメンタイトの独立に効果がなく、一方３％を越えると
塊状セメンタイトが過多となり靭性が低下する。

Ｓ： 0.2〜0.5 ％ＳはFe、Mn、Crとの新和力が強く硫化物を生成するが、
この硫化物はロールの圧延に際してロール表面より剥離
して潤滑材の作用をなし、耐焼付性を極めて良好にす
る。 0.2％未満では、硫化物が少なく耐焼付性向上効果
を期待し難いため、十分な硫化物が得られるように０．
２％以上含有させる。一方0.5％を越えると硫化物が過
多となり、靭性の低下を招来し好ましくない。

叙上の成分で構成された高合金鋼材は、高温硬度が高
く、耐摩耗性及び耐焼付性に著しく優れるので、圧延使
用層として用いるのに好適である。

内層に用いる鋼材は、一般に靭性の優れた機械構造用炭
素鋼、構造用合金鋼等の材料から適宜選択できる。特
に、フエライト基地からなる低炭素低合金鋼を用いる
と、ＨＩＰ処理に際して、又前記複合素材の焼入に際し
て好適である。すなわち、斯かるフエライト基地からな
る材質は、熱膨張係数が小さいので、ＨＩＰ処理時の加
熱冷却の温度変化によっても変形が小さく、拡散接合面
で割れ、剥離が生じ難い。また、複合素材は外層を耐摩
耗性に優れたものにするために焼入・焼戻し熱処理に供
されるが、内層に前記フエライト基地の低炭素低合金鋼
材を使用すれば、複合素材全体を焼入れても内層には焼
入作用が及ばず、靭性劣化が生じない。もし、内層に焼
入効果があると、リングロールを軸嵌して組立ロールと
する際、割損を生じ易くなり好ましくない。尚、複合素
材の外層のみを焼入熱処理に供することもできるが、全
体を処理するのに比べて作業が煩雑で生産性の点で劣
る。

以上説明した複合リングロール1 は、ブロックミルの如
く軸に組立てずにそのまま使用される場合もあるが、第
３図〜第５図に示す如く軸に組立てて組立ロールとして
使用される。

すなわち、第３図の如く、中央部外周に環状凸部22が一
体的に形成された軸21に焼ばめ固定したり、又第４図及
び第５図の如く、軸23に複合リングロール1 とスペーサ
リング24又は／又は端末リング25を焼ばめて組立ロール
として使用することも可能である。

尚、複合リングロール1 の軸への組立は、圧延機の形式
により複合リングロールを１個としてもよく、又２個以
上としてもよいことは勿論である。更に、軸材は、一般
的には強靭で溶接固定が可能な鋼材を用いるが、圧延荷
重が小さい場合、ダクタイル鋳鉄等の鋳鉄材としてもよ
いことは勿論である。

次に具体的実施例を掲げて説明する。

（実施例）外径Ｄ_１＝φ320 mm、内径Ｄ_３＝φ180 mm、外層・内層
境界径Ｄ_２＝φ260 mm、幅 200mmの複合リングロールの
製造実施例。

(1)第１表に示した組成の高合金鋼材及びＣ：0.24％、S
i： 0.11 ％、Mn： 0.44 ％、残部実質的Feの低Ｃ鋼
で、下記寸法の素材リングを製作した。

・外層素材リングＤ_１′＝φ323 、Ｄ_２＝φ260 、幅205mm ・内層素材リングＤ_２＝φ260 、Ｄ_３′＝φ175 、幅 205mm (2)前記外層及び内層素材リングを嵌合して、圧力 200k
g／cm²、温度1140℃でＨＩＰ処理し、両者を拡散接合し
て複合素材を得た。

(3)その後、前記複合素材を焼入・焼戻し熱処理を行っ
た後、機械加工により複合リングロールを得た。製品外
層の硬度は、Hs 84 であり、内層の硬度はHs 34 であっ
た。

(4)前記複合リングロールを各々２個用意し、第３図の
如く軸に焼ばめ固定し、胴長 500mmの棒鋼圧延用組立
ロールを得た。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明に係る複合リングロールは、
外層を耐摩耗性及び耐焼付性に優れた高合金鋼材で形成
し、内層を強靭な鋼材で形成したから、鉄鋼線材及び棒
材等の圧延用ロールとして低コストであり、しかも寿命
的にも優れる。また、外層と内層とをＨＩＰ処理により
拡散接合したから、高合金材質の外層から内層への高合
金成分の混入を可及的に防止でき、内層の靭性を劣化さ
せることがない。更に、外層及び内層は所定の鋼材によ
り形成されたリング状固体からなるので、ＨＩＰ処理に
際して変形し難く、接合後の寸法精度も良好であり、こ
のため仕上げ加工代も少なくてすみ、加工コストを軽減
することができる。

従って、内層が強靭材で形成されている本発明の複合リ
ングロールを組立ロールに適用すれば、簡単な焼ばめ法
や、溶接、ネジ、ボルト等で軸に低コストで組立てるこ
とができ、しかも軸の再利用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合リングロールの断面図、第２
図(1)(2)は素材リングの断面図、第３図〜第５図は本発
明に係る複合リングロールを適用した組立ロールの一部
断面図、第６図は従来のリングロールの断面図を示す。１……複合リングロール、２……外層、３……内層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−39767（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−101644（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−77821（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成が重量％で、 C ： 1.0〜 2.8％ Cr： 2 〜 10 ％ Si： 0.2〜 2.0％ Mo： 3 〜 15 ％ Mn： 1.5 以下 V ：0.1 〜 3 ％ S ： 0.2〜 0.5％残部実質的にFeで形成された高合金鋼材のリング状固体
からなる外層と、靭性に優れた鋼材で形成されたリング
状固体からなる内層とが熱間静水圧加圧により拡散接合
されてなることを特徴とする複合リングロール。
【請求項２】内層はフエライト基地からなる低炭素低合
金鋼材で形成されてなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の複合リングロール。