JPH08158004A - 複合超硬ロール - Google Patents
複合超硬ロールInfo
- Publication number
- JPH08158004A JPH08158004A JP29514894A JP29514894A JPH08158004A JP H08158004 A JPH08158004 A JP H08158004A JP 29514894 A JP29514894 A JP 29514894A JP 29514894 A JP29514894 A JP 29514894A JP H08158004 A JPH08158004 A JP H08158004A
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- JP
- Japan
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- cemented carbide
- thermal expansion
- cast iron
- roll
- inner layer
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造中に割れの発生し難い複合超硬ロールを
提供する。 【構成】 本発明の複合超硬ロールは、耐摩耗性に優れ
た超硬合金からなる円筒状の超硬スリーブの内面に、鋳
鉄からなる内層を鋳造により形成された複合超硬ロール
において、前記内層は、前記超硬スリーブの熱膨張係数
以上で、かつ、その差が4×10-6(℃-1)以下である
熱膨張係数を有する高Ni鋳鉄からなる。また、超硬ス
リーブがWC−Co系超硬合金により形成される場合、
内層を、Niが30〜45wt%含有した高Ni鋳鉄に
より形成することができる。
提供する。 【構成】 本発明の複合超硬ロールは、耐摩耗性に優れ
た超硬合金からなる円筒状の超硬スリーブの内面に、鋳
鉄からなる内層を鋳造により形成された複合超硬ロール
において、前記内層は、前記超硬スリーブの熱膨張係数
以上で、かつ、その差が4×10-6(℃-1)以下である
熱膨張係数を有する高Ni鋳鉄からなる。また、超硬ス
リーブがWC−Co系超硬合金により形成される場合、
内層を、Niが30〜45wt%含有した高Ni鋳鉄に
より形成することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼線材及び棒材等の
圧延に使用される複合超硬ロールに関する。
圧延に使用される複合超硬ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】線材圧延において、超硬ロールをロール
軸に機械的手段で固着した組立ロールが用いられる場合
がある。超硬ロール13は、例えば、図3の如く、WC
とCoとが焼結一体化されたWC超硬材により形成され
ている。しかし、超硬ロール13は全体が超硬材である
ため、経済的でないばかりか、重量が重くなり取り替え
作業が困難であるなどの問題があった。
軸に機械的手段で固着した組立ロールが用いられる場合
がある。超硬ロール13は、例えば、図3の如く、WC
とCoとが焼結一体化されたWC超硬材により形成され
ている。しかし、超硬ロール13は全体が超硬材である
ため、経済的でないばかりか、重量が重くなり取り替え
作業が困難であるなどの問題があった。
【0003】上記問題点を解決するため、図4に示すよ
うに、超硬合金からなる超硬スリーブ11の内面に普通
鋳鉄からなる内層12aとダクタイル鋳鉄からなる内層
12bを溶着した複合超硬ロール13Aが報告されてい
る(特開昭57−171561号参照)。
うに、超硬合金からなる超硬スリーブ11の内面に普通
鋳鉄からなる内層12aとダクタイル鋳鉄からなる内層
12bを溶着した複合超硬ロール13Aが報告されてい
る(特開昭57−171561号参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、超硬スリーブ
を形成する超硬合金の熱膨張係数と内層(12a、12
b)を形成する鋳鉄材の熱膨張係数の差が大きいため、
内層が完全に凝固した後、500℃程度から常温に至る
冷却過程で、超硬合金と鋳鉄材との熱膨張差が大きくな
り、ロールに割れが発生し易くなる。
を形成する超硬合金の熱膨張係数と内層(12a、12
b)を形成する鋳鉄材の熱膨張係数の差が大きいため、
内層が完全に凝固した後、500℃程度から常温に至る
冷却過程で、超硬合金と鋳鉄材との熱膨張差が大きくな
り、ロールに割れが発生し易くなる。
【0005】また、内層を鋳鉄材で形成した場合、前記
内層鋳造後の冷却過程で、前記内層の組織がオーステナ
イトからパーライトに変態し、前記内層が膨張する。そ
のため、前記超硬スリーブに引張応力が残留し、ロール
の割れが助長される。本発明はかかる問題に鑑みなされ
たもので、製造中に割れの発生し難い複合超硬ロールを
提供することを目的とする。
内層鋳造後の冷却過程で、前記内層の組織がオーステナ
イトからパーライトに変態し、前記内層が膨張する。そ
のため、前記超硬スリーブに引張応力が残留し、ロール
の割れが助長される。本発明はかかる問題に鑑みなされ
たもので、製造中に割れの発生し難い複合超硬ロールを
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の複合超硬ロール
は、耐摩耗性に優れた超硬合金からなる円筒状の超硬ス
リーブの内面に、鋳鉄からなる内層を鋳造により形成さ
れた複合超硬ロールにおいて、前記内層は、前記超硬ス
リーブの熱膨張係数以上で、かつ、その差が4×10-6
(℃-1)以下である熱膨張係数を有する高Ni鋳鉄から
なることを特徴とする。また、超硬スリーブがWC−C
o系超硬合金により形成される場合、内層を、Niが3
0〜45wt%含有した高Ni鋳鉄により形成すること
ができる。
は、耐摩耗性に優れた超硬合金からなる円筒状の超硬ス
リーブの内面に、鋳鉄からなる内層を鋳造により形成さ
れた複合超硬ロールにおいて、前記内層は、前記超硬ス
リーブの熱膨張係数以上で、かつ、その差が4×10-6
(℃-1)以下である熱膨張係数を有する高Ni鋳鉄から
なることを特徴とする。また、超硬スリーブがWC−C
o系超硬合金により形成される場合、内層を、Niが3
0〜45wt%含有した高Ni鋳鉄により形成すること
ができる。
【0007】
【作用】複合超硬ロールの製作時に発生する熱応力は、
ロールに割れが生じる原因であり、熱応力は超硬スリー
ブと内層の熱膨張係数の差に起因する。複合超硬ロール
が、超硬スリーブと、鋳鉄材からなる内層とで複層化さ
れる場合、前記超硬スリーブを形成する超硬合金の熱膨
張係数と前記内層を形成する鋳鉄材の熱膨張係数の差が
大きく、また変態による膨張のために、ロールに割れが
生じ易い。
ロールに割れが生じる原因であり、熱応力は超硬スリー
ブと内層の熱膨張係数の差に起因する。複合超硬ロール
が、超硬スリーブと、鋳鉄材からなる内層とで複層化さ
れる場合、前記超硬スリーブを形成する超硬合金の熱膨
張係数と前記内層を形成する鋳鉄材の熱膨張係数の差が
大きく、また変態による膨張のために、ロールに割れが
生じ易い。
【0008】一方、本発明の内層を形成する高Ni鋳鉄
の熱膨張係数は、超硬合金のそれに比較的近接してお
り、Ni含有量により熱膨張係数を変化させ、超硬合金
の熱膨張係数との差を小さくすることができる。また、
高Ni鋳鉄の熱膨張係数を、超硬合金の熱膨張係数以上
に、かつ、その差を4×10-6(℃-1)以下にすること
により、高Ni鋳鉄の熱膨張係数が超硬合金のそれと近
接するようになり、鋳造後の冷却過程で割れが生じ難く
なる。高Ni鋳鉄の熱膨張係数が超硬合金のそれ未満で
あると、超硬スリーブに引張応力が残留するようにな
り、割損の恐れが生じる。熱膨張係数の差が4×10-6
(℃-1)を越える場合は、超硬スリーブと内層の熱膨張
差が大きくなり、超硬スリーブに過度の圧縮応力が発生
し、内層金属側の溶着面と垂直方向に割れが発生し易く
なる。また、高Ni鋳鉄は、溶融状態からの凝固冷却過
程で相変態を生じないため、内層を高Ni鋳鉄により形
成することにより、内層の鋳造後の冷却過程で内層の変
態による膨張が発生せず、変態に起因する引張応力が超
硬スリーブに残留しないため、超硬スリーブに割れがよ
り生じにくくなる。
の熱膨張係数は、超硬合金のそれに比較的近接してお
り、Ni含有量により熱膨張係数を変化させ、超硬合金
の熱膨張係数との差を小さくすることができる。また、
高Ni鋳鉄の熱膨張係数を、超硬合金の熱膨張係数以上
に、かつ、その差を4×10-6(℃-1)以下にすること
により、高Ni鋳鉄の熱膨張係数が超硬合金のそれと近
接するようになり、鋳造後の冷却過程で割れが生じ難く
なる。高Ni鋳鉄の熱膨張係数が超硬合金のそれ未満で
あると、超硬スリーブに引張応力が残留するようにな
り、割損の恐れが生じる。熱膨張係数の差が4×10-6
(℃-1)を越える場合は、超硬スリーブと内層の熱膨張
差が大きくなり、超硬スリーブに過度の圧縮応力が発生
し、内層金属側の溶着面と垂直方向に割れが発生し易く
なる。また、高Ni鋳鉄は、溶融状態からの凝固冷却過
程で相変態を生じないため、内層を高Ni鋳鉄により形
成することにより、内層の鋳造後の冷却過程で内層の変
態による膨張が発生せず、変態に起因する引張応力が超
硬スリーブに残留しないため、超硬スリーブに割れがよ
り生じにくくなる。
【0009】超硬スリーブとしてWC−Co系超硬合金
を使用する場合、WCの含有率は通常65wt%〜90wt
%程度であり、熱膨張係数は5×10-6〜7×10
-6(℃-1)程度である。一方、高Ni鋳鉄の熱膨張係数
は、鋳鉄中のNi含有量により大きく変化し、Ni含有
量の増加とともに熱膨張係数は小さくなり、Ni36w
t%で極小値(5×10-6(℃-1))をとり、更にNi
を増加すると、熱膨張係数は逆に大きくなる。かかるデ
ータから、超硬合金の熱膨張係数と近接する範囲である
5×10-6〜11×10-6(℃-1)にするには、Ni量
を30〜45wt%とすればよいことが分かった。すな
わち、Ni量が30wt%未満あるいは45wt%を越
えると、超硬合金との熱膨張係数差が大きくなり、割れ
が発生し易くなる。尚、Ni量が30wt%未満でも、
Coを添加すると高Ni鋳鉄の熱膨張係数を小さくする
ことができる。又、C,Si,Mnは添加量の増加とと
もに、熱膨張係数を若干上昇させるが、NiやCoほど
の大きな影響はない。
を使用する場合、WCの含有率は通常65wt%〜90wt
%程度であり、熱膨張係数は5×10-6〜7×10
-6(℃-1)程度である。一方、高Ni鋳鉄の熱膨張係数
は、鋳鉄中のNi含有量により大きく変化し、Ni含有
量の増加とともに熱膨張係数は小さくなり、Ni36w
t%で極小値(5×10-6(℃-1))をとり、更にNi
を増加すると、熱膨張係数は逆に大きくなる。かかるデ
ータから、超硬合金の熱膨張係数と近接する範囲である
5×10-6〜11×10-6(℃-1)にするには、Ni量
を30〜45wt%とすればよいことが分かった。すな
わち、Ni量が30wt%未満あるいは45wt%を越
えると、超硬合金との熱膨張係数差が大きくなり、割れ
が発生し易くなる。尚、Ni量が30wt%未満でも、
Coを添加すると高Ni鋳鉄の熱膨張係数を小さくする
ことができる。又、C,Si,Mnは添加量の増加とと
もに、熱膨張係数を若干上昇させるが、NiやCoほど
の大きな影響はない。
【0010】
【実施例】図1は、本発明に係る複合超硬ロール3の構
造を示す断面図であり、構造自体は従来と同様である
が、内層2を形成する材料が異なる。前記複合超硬ロー
ル3は、円筒状部材で形成された超硬スリーブ1を有
し、該超硬スリーブ1の内周面に円筒状の前記内層2が
形成されており、前記超硬スリーブ1の内周面と前記内
層2の外周面は、遠心力鋳造により溶着されている。
造を示す断面図であり、構造自体は従来と同様である
が、内層2を形成する材料が異なる。前記複合超硬ロー
ル3は、円筒状部材で形成された超硬スリーブ1を有
し、該超硬スリーブ1の内周面に円筒状の前記内層2が
形成されており、前記超硬スリーブ1の内周面と前記内
層2の外周面は、遠心力鋳造により溶着されている。
【0011】前記超硬スリーブ3は、圧延材と接しこれ
を圧延成形する部分であって、耐摩耗性を有しかつ高温
硬度の高いWC−Co系超硬合金により形成されてい
る。前記内層2は、靱性の優れた高Ni鋳鉄により形成
されている。超硬スリーブ1と内層2との複層化の方法
は、遠心力鋳造法に限らず置注鋳造法によっても行うこ
とができる。尚、高Ni鋳鉄の鋳込温度は、高Ni鋳鉄
の凝固点+250℃以上とするのがよい。鋳込温度が凝
固点+250℃未満であると、前記超硬スリーブ1との
溶着不良が起き接着強度が低下するようになる。また、
鋳造時に前記超硬スリーブ1を400℃未満に予熱して
おくと、溶着不良が防止でき効果的である。予熱温度を
400℃以上にすると、前記超硬スリーブ1の表面が酸
化されるため溶着に悪影響が出てくる。
を圧延成形する部分であって、耐摩耗性を有しかつ高温
硬度の高いWC−Co系超硬合金により形成されてい
る。前記内層2は、靱性の優れた高Ni鋳鉄により形成
されている。超硬スリーブ1と内層2との複層化の方法
は、遠心力鋳造法に限らず置注鋳造法によっても行うこ
とができる。尚、高Ni鋳鉄の鋳込温度は、高Ni鋳鉄
の凝固点+250℃以上とするのがよい。鋳込温度が凝
固点+250℃未満であると、前記超硬スリーブ1との
溶着不良が起き接着強度が低下するようになる。また、
鋳造時に前記超硬スリーブ1を400℃未満に予熱して
おくと、溶着不良が防止でき効果的である。予熱温度を
400℃以上にすると、前記超硬スリーブ1の表面が酸
化されるため溶着に悪影響が出てくる。
【0012】複合超硬ロールの他例を図2に示す。該複
合超硬ロール3Aは、所望の孔型が外周面に形成された
2個の超硬スリーブ1A、1Aを有し、該超硬スリーブ
1A、1Aの外周面を露出させるように内層2Aが遠心
力鋳造により溶着形成されている。次に図1に係る複合
超硬ロール3の具体的製造例について説明する。 (1) 先ず、下記の材質、室温から500℃における平均
熱膨張係数の超硬合金からなる超硬スリーブ1を製作し
た。
合超硬ロール3Aは、所望の孔型が外周面に形成された
2個の超硬スリーブ1A、1Aを有し、該超硬スリーブ
1A、1Aの外周面を露出させるように内層2Aが遠心
力鋳造により溶着形成されている。次に図1に係る複合
超硬ロール3の具体的製造例について説明する。 (1) 先ず、下記の材質、室温から500℃における平均
熱膨張係数の超硬合金からなる超硬スリーブ1を製作し
た。
【0013】 寸法 外径φ210×幅72mm(厚さ20mm) 材質 WC75wt%+バインダー金属25wt% バインダー金属組成 12wt%Co−12wt%Ni−1wt%Cr 平均熱膨張係数 7×10-6(℃-1) (2) この超硬スリーブ1の内面に遠心力鋳造法により内
層2を溶着形成し、実施例に係る複合超硬ロール3を作
成した。前記内層2は下記に示す成分・平均熱膨張係数
の高Ni鋳鉄であり、鋳込温度1530℃で溶解し、回
転速度800rpm(超硬内面Gno=61)で回転す
る前記超硬スリーブ1の内部に鋳込んで厚さ25mmの
内層2を形成した。
層2を溶着形成し、実施例に係る複合超硬ロール3を作
成した。前記内層2は下記に示す成分・平均熱膨張係数
の高Ni鋳鉄であり、鋳込温度1530℃で溶解し、回
転速度800rpm(超硬内面Gno=61)で回転す
る前記超硬スリーブ1の内部に鋳込んで厚さ25mmの
内層2を形成した。
【0014】材質 C :2.6wt%、 Si:3.5wt%、Ni:
32wt%、 Cr:1.2wt%、Mn:0.7
wt%、 Mg:0.05wt%、P :0.012
wt%、S :0.008wt% 残部実質的にFe 平均熱膨張係数 8×10-6(℃-1) (3) 比較例として、前記成分の超硬合金のみからなる超
硬スリーブ1を製作した。尚、圧延で使用する部分は、
表面から20mm未満程度である。
32wt%、 Cr:1.2wt%、Mn:0.7
wt%、 Mg:0.05wt%、P :0.012
wt%、S :0.008wt% 残部実質的にFe 平均熱膨張係数 8×10-6(℃-1) (3) 比較例として、前記成分の超硬合金のみからなる超
硬スリーブ1を製作した。尚、圧延で使用する部分は、
表面から20mm未満程度である。
【0015】 寸法 外径φ210×幅72mm(厚さ45mm) (4) 実施例と比較例に係る複合超硬ロールの重量を比較
すると、比較例の重量は23kgであるのに対し、実施
例の重量は18kgであった。実施例のほうが比較例よ
り15kg軽量に製作でき、重量が20kg以下になっ
たため、ロールの取り替え作業が2人から1人に省人化
できた。 (5) また、実施例における超硬合金の熱膨張係数と高N
i鋳鉄の熱膨張係数の差は1×10-6(℃-1)であり、
超硬合金の熱膨張係数と近接する範囲内であるため、ロ
ールの割れは発生し難くなっている。
すると、比較例の重量は23kgであるのに対し、実施
例の重量は18kgであった。実施例のほうが比較例よ
り15kg軽量に製作でき、重量が20kg以下になっ
たため、ロールの取り替え作業が2人から1人に省人化
できた。 (5) また、実施例における超硬合金の熱膨張係数と高N
i鋳鉄の熱膨張係数の差は1×10-6(℃-1)であり、
超硬合金の熱膨張係数と近接する範囲内であるため、ロ
ールの割れは発生し難くなっている。
【0016】尚、上記成分の高Ni鋳鉄のNi含有量を
28wt%減少すると、高Ni鋳鉄の熱膨張係数は16
×10-6(℃-1)に上昇する。更に、Coを5wt%添
加すると、高Ni鋳鉄の熱膨張係数は9×10
-6(℃-1)になり熱膨張係数を小さくすることができ
た。
28wt%減少すると、高Ni鋳鉄の熱膨張係数は16
×10-6(℃-1)に上昇する。更に、Coを5wt%添
加すると、高Ni鋳鉄の熱膨張係数は9×10
-6(℃-1)になり熱膨張係数を小さくすることができ
た。
【0017】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、内
層は、超硬スリーブの熱膨張係数以上で、かつ、その差
が4×10-6(℃-1)以下である熱膨張係数を有する高
Ni鋳鉄により形成されるので、超硬スリーブと内層の
熱膨張差が小さくなり、かつ、内層鋳造後の冷却過程に
おける内層の相変態に従う膨張が発生せず、ロール製作
時の割れが発生し難くなる。また、超硬合金の使用量が
減少するため、単層の超硬ロールに比べコストダウンが
図れ、ロールの組み替えが容易にできる。
層は、超硬スリーブの熱膨張係数以上で、かつ、その差
が4×10-6(℃-1)以下である熱膨張係数を有する高
Ni鋳鉄により形成されるので、超硬スリーブと内層の
熱膨張差が小さくなり、かつ、内層鋳造後の冷却過程に
おける内層の相変態に従う膨張が発生せず、ロール製作
時の割れが発生し難くなる。また、超硬合金の使用量が
減少するため、単層の超硬ロールに比べコストダウンが
図れ、ロールの組み替えが容易にできる。
【0018】超硬スリーブがWC−Co系超硬合金で形
成される場合、内層を、Niが30〜45wt%含有し
た高Ni鋳鉄により形成することにより、靱性の高い、
割れの発生し難い複合超硬ロールの製造を実現できる。
成される場合、内層を、Niが30〜45wt%含有し
た高Ni鋳鉄により形成することにより、靱性の高い、
割れの発生し難い複合超硬ロールの製造を実現できる。
【図1】本発明に係る複合超硬ロールの断面図である。
【図2】組立ロールに適用した本発明に係る複合超硬ロ
ールの断面図である。
ールの断面図である。
【図3】従来の単層のスリーブを有する超硬ロールの断
面図である。
面図である。
【図4】従来の複層のスリーブを有する複合超硬ロール
の断面図である。
の断面図である。
1 超硬スリーブ 2 内層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 29/08
Claims (2)
- 【請求項1】 耐摩耗性に優れた超硬合金からなる円筒
状の超硬スリーブ(1)の内面に、鋳鉄からなる内層
(2)が鋳造により形成された複合超硬ロールにおい
て、 前記内層(2)が、前記超硬スリーブ(1)の熱膨張係
数以上で、かつ、その差が4×10-6(℃-1)以下であ
る熱膨張係数を有する高Ni鋳鉄からなることを特徴と
する複合超硬ロール。 - 【請求項2】 超硬スリーブ(1)がWC−Co系超硬
合金からなり、内層(2)が、Niを30〜45wt%
含有した高Ni鋳鉄からなる請求項1に記載の複合超硬
ロール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29514894A JPH08158004A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 複合超硬ロール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29514894A JPH08158004A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 複合超硬ロール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08158004A true JPH08158004A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=17816894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29514894A Pending JPH08158004A (ja) | 1994-11-29 | 1994-11-29 | 複合超硬ロール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08158004A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6110084A (en) * | 1997-06-27 | 2000-08-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Combined roll having excellent resistance to thermal shock |
CN104525913A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 西安理工大学 | 护轨及其制备方法 |
CN104533993A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 西安理工大学 | 刹车盘及其制备方法 |
-
1994
- 1994-11-29 JP JP29514894A patent/JPH08158004A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6110084A (en) * | 1997-06-27 | 2000-08-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Combined roll having excellent resistance to thermal shock |
CN104525913A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 西安理工大学 | 护轨及其制备方法 |
CN104533993A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-04-22 | 西安理工大学 | 刹车盘及其制备方法 |
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