JPH0920975A - 高密着性溶射ロール - Google Patents
高密着性溶射ロールInfo
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- JPH0920975A JPH0920975A JP8126350A JP12635096A JPH0920975A JP H0920975 A JPH0920975 A JP H0920975A JP 8126350 A JP8126350 A JP 8126350A JP 12635096 A JP12635096 A JP 12635096A JP H0920975 A JPH0920975 A JP H0920975A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 優れた機能性溶射皮膜を被覆し、剥離のおそ
れなく製鉄プロセスロールとして使用できる溶射ロール
を提供する。 【解決手段】 ロール基材の表面に、７７重量％以上９
０重量％以下のタングステン炭化物（ＷＣ）と、１０重
量％以上２３重量％以下のコバルト（Ｃｏ）とからなる
組成の溶射皮膜を、９０重量％以上の粉末の粒径が１０
μｍ以上１００μｍ以下の原料粉末を溶射して、厚さ２
０μｍ以上２００μｍ以下となるように施す。その皮膜
の上に、さらに、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、
Ａｌ2 Ｏ3、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＴｉＯ2 のいずれか１種もし
くは２種以上を主成分とする金属、金属化合物、セラミ
ックもしくはサーメットの機能性溶射皮膜を被覆する。
れなく製鉄プロセスロールとして使用できる溶射ロール
を提供する。 【解決手段】 ロール基材の表面に、７７重量％以上９
０重量％以下のタングステン炭化物（ＷＣ）と、１０重
量％以上２３重量％以下のコバルト（Ｃｏ）とからなる
組成の溶射皮膜を、９０重量％以上の粉末の粒径が１０
μｍ以上１００μｍ以下の原料粉末を溶射して、厚さ２
０μｍ以上２００μｍ以下となるように施す。その皮膜
の上に、さらに、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、
Ａｌ2 Ｏ3、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＴｉＯ2 のいずれか１種もし
くは２種以上を主成分とする金属、金属化合物、セラミ
ックもしくはサーメットの機能性溶射皮膜を被覆する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼製造工程において
用いられる各種のプロセスロールの中で、特に溶射施工
されて使用される高密着性溶射ロールに関する。なお、
プロセスロールとは、材料の加工（圧延、矯正、巻取
り）、搬送、支持、案内などの機能を有するロールの総
称である。
用いられる各種のプロセスロールの中で、特に溶射施工
されて使用される高密着性溶射ロールに関する。なお、
プロセスロールとは、材料の加工（圧延、矯正、巻取
り）、搬送、支持、案内などの機能を有するロールの総
称である。
【０００２】
【従来の技術】製鉄プロセスロールとしては、耐熱性、
耐摩耗性、または耐焼付き性などの向上のために多くの
種類の溶射ロールが使用されている。例えば、原田良
夫：溶射技術、ｖｏｌ．１３−Ｎｏ．２（１９９３）
ｐ．３２〜３９、岩崎良孝：高温学会誌、ｖｏｌ．１
６，Ｓｕｐｐｌ．（１９９０），ｐ．２７３〜２７６な
どに解説されているとおりである。また、溶射ロールに
関しては、特開平３−５３０５５号公報に、Ｚｎメッキ
鋼板圧延用ロールとしてＷＣ−Ｃｏ、Ｃｒ3 Ｃ2 −Ｎｉ
Ｃｒ等をロール基材表面に溶射したロールが、特開平１
−９５８０７号公報に、ＷＣ系材料と自溶性合金を造粒
した粉末をロール基材表面に溶射したロールが記載され
ている。
耐摩耗性、または耐焼付き性などの向上のために多くの
種類の溶射ロールが使用されている。例えば、原田良
夫：溶射技術、ｖｏｌ．１３−Ｎｏ．２（１９９３）
ｐ．３２〜３９、岩崎良孝：高温学会誌、ｖｏｌ．１
６，Ｓｕｐｐｌ．（１９９０），ｐ．２７３〜２７６な
どに解説されているとおりである。また、溶射ロールに
関しては、特開平３−５３０５５号公報に、Ｚｎメッキ
鋼板圧延用ロールとしてＷＣ−Ｃｏ、Ｃｒ3 Ｃ2 −Ｎｉ
Ｃｒ等をロール基材表面に溶射したロールが、特開平１
−９５８０７号公報に、ＷＣ系材料と自溶性合金を造粒
した粉末をロール基材表面に溶射したロールが記載され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、溶射皮膜とロ
ール基材との密着力は機械的な結合あるいはアンカー効
果によるといわれている。しかし、この密着機構から考
察してこれを最大限に発揮させる試みは従来十分になさ
れておらず、溶射ロールは耐摩耗性や耐熱性などが優れ
ていても使用中に剥離するので、製品の品質管理上もし
くは経済的に実用に耐えないとされてきた例が多い。た
とえば、従来から使用されているＷＣ−Ｃｏ系溶射ロー
ルには冷間圧延ロールへの採用が試みられた例がある
が、低負荷しか作用しないロールにすぎず、高負荷のか
かる冷間圧延ワークロールへ工業的に採用した例はな
く、剥離の問題から期待する寿命延長効果は得られてい
ない。溶射ロールは、使用箇所の目的に合致した機能を
有する皮膜を任意に選択できる利便性をもつが、ロール
基材からの剥離が原因で製鉄プロセスロールへ広く採用
されていないのが現状であり、密着性に優れた溶射ロー
ルが望まれている。そこで本発明は、耐熱性、耐摩耗
性、または耐焼付き性などの優れた機能性溶射皮膜を被
覆し、剥離のおそれなく製鉄プロセスロールとして使用
できる溶射ロールを提供することを目的とする。
ール基材との密着力は機械的な結合あるいはアンカー効
果によるといわれている。しかし、この密着機構から考
察してこれを最大限に発揮させる試みは従来十分になさ
れておらず、溶射ロールは耐摩耗性や耐熱性などが優れ
ていても使用中に剥離するので、製品の品質管理上もし
くは経済的に実用に耐えないとされてきた例が多い。た
とえば、従来から使用されているＷＣ−Ｃｏ系溶射ロー
ルには冷間圧延ロールへの採用が試みられた例がある
が、低負荷しか作用しないロールにすぎず、高負荷のか
かる冷間圧延ワークロールへ工業的に採用した例はな
く、剥離の問題から期待する寿命延長効果は得られてい
ない。溶射ロールは、使用箇所の目的に合致した機能を
有する皮膜を任意に選択できる利便性をもつが、ロール
基材からの剥離が原因で製鉄プロセスロールへ広く採用
されていないのが現状であり、密着性に優れた溶射ロー
ルが望まれている。そこで本発明は、耐熱性、耐摩耗
性、または耐焼付き性などの優れた機能性溶射皮膜を被
覆し、剥離のおそれなく製鉄プロセスロールとして使用
できる溶射ロールを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の高密着性溶射ロ
ールは、ロール基材の表面に、７７重量％以上９０重量
％以下のタングステン炭化物（ＷＣ）と、１０重量％以
上２３重量％以下のコバルト（Ｃｏ）とからなる組成の
溶射皮膜を、好ましくは厚さ２０μｍ以上２００μｍ以
下施し、その皮膜の上にさらに、好ましくはＭｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3 Ｃ2 、
ＴｉＯ2 のいずれか１種もしくは２種以上を主成分とす
る金属、金属化合物、セラミックもしくはサーメットで
ある機能性溶射皮膜を被覆したことを特徴とする高密着
性溶射ロールである。また、前記ＷＣ−Ｃｏ溶射皮膜
は、９０重量％以上の粉末の粒径が１０μｍ以上１００
μｍ以下の原料粉末を溶射した皮膜であることが好まし
い。
ールは、ロール基材の表面に、７７重量％以上９０重量
％以下のタングステン炭化物（ＷＣ）と、１０重量％以
上２３重量％以下のコバルト（Ｃｏ）とからなる組成の
溶射皮膜を、好ましくは厚さ２０μｍ以上２００μｍ以
下施し、その皮膜の上にさらに、好ましくはＭｏ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3 Ｃ2 、
ＴｉＯ2 のいずれか１種もしくは２種以上を主成分とす
る金属、金属化合物、セラミックもしくはサーメットで
ある機能性溶射皮膜を被覆したことを特徴とする高密着
性溶射ロールである。また、前記ＷＣ−Ｃｏ溶射皮膜
は、９０重量％以上の粉末の粒径が１０μｍ以上１００
μｍ以下の原料粉末を溶射した皮膜であることが好まし
い。
【０００５】溶射ロールに施工された溶射皮膜は、熱負
荷もしくは力学的負荷を繰り返し受けることによって剥
離する。このときの剥離界面は、溶射皮膜内部の破壊面
ではなく、ほとんどがロール基材と溶射皮膜の界面であ
る。この剥離現象は、溶射皮膜が２層以上施工された溶
射ロールにおいても同じである。これは、溶射皮膜とロ
ール基材とで弾性定数、熱膨張率などの機械的性質が大
きく異なり、機械的応力や熱応力が界面に集中するため
である。従って、密着性に優れた溶射ロールを開発する
には、ロール基材との密着性を高めた溶射皮膜の開発が
必須である。
荷もしくは力学的負荷を繰り返し受けることによって剥
離する。このときの剥離界面は、溶射皮膜内部の破壊面
ではなく、ほとんどがロール基材と溶射皮膜の界面であ
る。この剥離現象は、溶射皮膜が２層以上施工された溶
射ロールにおいても同じである。これは、溶射皮膜とロ
ール基材とで弾性定数、熱膨張率などの機械的性質が大
きく異なり、機械的応力や熱応力が界面に集中するため
である。従って、密着性に優れた溶射ロールを開発する
には、ロール基材との密着性を高めた溶射皮膜の開発が
必須である。
【０００６】そこでまず、溶射皮膜の密着性評価方法に
ついて考察した。これはＪＩＳＨ８６６４に記載されて
いる引張試験あるいはせん断試験のような機械材料試験
方法を応用したものとは異なり、転がり疲れ試験を応用
したものである。この評価方法は、従来のＪＩＳＨ８６
６４に記載されている評価方法では再現できない応力条
件、つまり実際のロールに働く応力状態に近い力学条件
を再現できる。また、転がり疲れによって皮膜が剥離す
るまでの転動数という定量的な指標で評価できる。具体
的には、図５に示す転動疲労試験機を用い、円周側面に
溶射皮膜を被覆した試験片１を、円周側面に曲率半径で
５００ｍｍの凸クラウンをつけた相手片２と接触させ、
一定荷重（通常は最大接触応力で８０ｋｇ／ｍｍ2 以
上）をかけて同一周速度で転動し、溶射皮膜の剥離が発
生するまでの転動疲労回数を測定する方法である。この
転動疲労試験方法の評価が妥当かどうかを検証するた
め、実機プロセスロールに使用されている溶射ロールお
よびメッキロールの密着性を評価した結果、実機プロセ
スロールの剥離寿命と相似的に同等の傾向が得られ、か
つ、溶射皮膜の剥離形態が実機プロセスロールで生じる
剥離形態に類似していることが確認できた。従って、製
鉄プロセスロールに施された溶射ロールの密着性の評価
方法として有効であることが明らかになった。
ついて考察した。これはＪＩＳＨ８６６４に記載されて
いる引張試験あるいはせん断試験のような機械材料試験
方法を応用したものとは異なり、転がり疲れ試験を応用
したものである。この評価方法は、従来のＪＩＳＨ８６
６４に記載されている評価方法では再現できない応力条
件、つまり実際のロールに働く応力状態に近い力学条件
を再現できる。また、転がり疲れによって皮膜が剥離す
るまでの転動数という定量的な指標で評価できる。具体
的には、図５に示す転動疲労試験機を用い、円周側面に
溶射皮膜を被覆した試験片１を、円周側面に曲率半径で
５００ｍｍの凸クラウンをつけた相手片２と接触させ、
一定荷重（通常は最大接触応力で８０ｋｇ／ｍｍ2 以
上）をかけて同一周速度で転動し、溶射皮膜の剥離が発
生するまでの転動疲労回数を測定する方法である。この
転動疲労試験方法の評価が妥当かどうかを検証するた
め、実機プロセスロールに使用されている溶射ロールお
よびメッキロールの密着性を評価した結果、実機プロセ
スロールの剥離寿命と相似的に同等の傾向が得られ、か
つ、溶射皮膜の剥離形態が実機プロセスロールで生じる
剥離形態に類似していることが確認できた。従って、製
鉄プロセスロールに施された溶射ロールの密着性の評価
方法として有効であることが明らかになった。
【０００７】そこで、この転動疲労試験方法を用いて、
図１に示すように、サーメットの他にメタル、セラミッ
クス等多くの種類の溶射皮膜とロール基材との密着性を
比較した。その結果、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏ溶射皮膜の
ロール基材に対する密着力が最も高く、現在圧延で使用
されているプロセスロールの交換寿命を上回る転動疲労
寿命を有していることがわかった。ロール基材と溶射皮
膜との界面を観察すると、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏの溶射
皮膜を構成する粉末粒子がロール基材の内部に食い込ん
でいるのに対し、図１に示したＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏ以
外の溶射皮膜では、溶射皮膜を構成する粉末粒子がロー
ル基材の内部に食い込んでいる様子が認められない。つ
まり、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏの溶射皮膜は、溶射皮膜を
構成する粉末粒子のロール基材への食い込みによって、
ロール基材と溶射皮膜との界面の面積が大きくなるよう
に接合されてロール基材との密着力が高くなることが判
る。
図１に示すように、サーメットの他にメタル、セラミッ
クス等多くの種類の溶射皮膜とロール基材との密着性を
比較した。その結果、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏ溶射皮膜の
ロール基材に対する密着力が最も高く、現在圧延で使用
されているプロセスロールの交換寿命を上回る転動疲労
寿命を有していることがわかった。ロール基材と溶射皮
膜との界面を観察すると、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏの溶射
皮膜を構成する粉末粒子がロール基材の内部に食い込ん
でいるのに対し、図１に示したＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏ以
外の溶射皮膜では、溶射皮膜を構成する粉末粒子がロー
ル基材の内部に食い込んでいる様子が認められない。つ
まり、ＷＣ−１２ｗｔ％Ｃｏの溶射皮膜は、溶射皮膜を
構成する粉末粒子のロール基材への食い込みによって、
ロール基材と溶射皮膜との界面の面積が大きくなるよう
に接合されてロール基材との密着力が高くなることが判
る。
【０００８】次に、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜のロール基材
に対する密着性とＣｏ含有量の関係を転動疲労試験によ
って調査した。その結果、図２に示すように、現状のプ
ロセスロールの交換寿命である１００万回を上回るの
は、Ｃｏが１０重量％以上２３重量％以下の範囲である
ことが判明した。また、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜のロール
基材に対する密着性とＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の膜厚との
関係を同じく転動疲労試験によって調査した。その結
果、図３に示すように、２０μｍ以上２００μｍ以下の
膜厚であれば、現状のプロセスロール寿命である１００
万回を上回ることが判明した。これは、ＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜のＣｏ含有量が１０重量％以上２３重量％以下の
組成範囲で成立することも確認した。従って、Ｃｏ含有
量が１０重量％以上２３重量％以下で、しかも膜厚が２
０μｍ以上２００μｍ以下のＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜であ
れば、従来ロールと同等以上の交換寿命を得ることが可
能である。
に対する密着性とＣｏ含有量の関係を転動疲労試験によ
って調査した。その結果、図２に示すように、現状のプ
ロセスロールの交換寿命である１００万回を上回るの
は、Ｃｏが１０重量％以上２３重量％以下の範囲である
ことが判明した。また、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜のロール
基材に対する密着性とＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の膜厚との
関係を同じく転動疲労試験によって調査した。その結
果、図３に示すように、２０μｍ以上２００μｍ以下の
膜厚であれば、現状のプロセスロール寿命である１００
万回を上回ることが判明した。これは、ＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜のＣｏ含有量が１０重量％以上２３重量％以下の
組成範囲で成立することも確認した。従って、Ｃｏ含有
量が１０重量％以上２３重量％以下で、しかも膜厚が２
０μｍ以上２００μｍ以下のＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜であ
れば、従来ロールと同等以上の交換寿命を得ることが可
能である。
【０００９】次に、本発明では、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜
のロール基材との密着力の高さを利用して、各種溶射皮
膜の密着力を高める。つまり、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜を
ロール基材に施し、その上から耐熱性もしくは耐摩耗性
に優れた機能性溶射皮膜をさらに施すことによって、こ
れらの機能性溶射皮膜がロール基材から剥離しやすい特
性を改善する。すなわち、ロール基材にＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜を施し、その上に種々の機能性溶射皮膜を施した
溶射ロールを製作し、溶射皮膜の密着性を転動疲労試験
で調査した結果、図４に示すように、ＷＣ−Ｃｏ系溶射
皮膜を下層に施していない溶射ロールよりも、ＷＣ−Ｃ
ｏ系溶射皮膜を下層に施した溶射ロールの方が密着力が
向上し、現状のプロセスロールの交換寿命と同等以上の
寿命を有することが明らかになった。
のロール基材との密着力の高さを利用して、各種溶射皮
膜の密着力を高める。つまり、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜を
ロール基材に施し、その上から耐熱性もしくは耐摩耗性
に優れた機能性溶射皮膜をさらに施すことによって、こ
れらの機能性溶射皮膜がロール基材から剥離しやすい特
性を改善する。すなわち、ロール基材にＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜を施し、その上に種々の機能性溶射皮膜を施した
溶射ロールを製作し、溶射皮膜の密着性を転動疲労試験
で調査した結果、図４に示すように、ＷＣ−Ｃｏ系溶射
皮膜を下層に施していない溶射ロールよりも、ＷＣ−Ｃ
ｏ系溶射皮膜を下層に施した溶射ロールの方が密着力が
向上し、現状のプロセスロールの交換寿命と同等以上の
寿命を有することが明らかになった。
【００１０】ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜と
の密着力については、二つの溶射ガンを用いて、下層の
ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜を溶射した後直ちに上層の機能性
溶射皮膜を溶射したり、もしくは下層のＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜と上層の機能性溶射皮膜との界面近傍のみ、上層
溶射皮膜成分と下層溶射皮膜成分の存在割合を連続的に
変化させるなどの工夫によって溶射皮膜内部と同等の破
壊強度（密着力）をもたせることが可能である。従来の
溶射皮膜の剥離が、溶射皮膜内部の破壊によるものでは
なく、溶射皮膜とロール基材との界面からの剥離である
ことから、溶射皮膜内部の破壊強度と同等の強度（密着
力）をもつＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜との
界面が先に剥離することは考えられない。実際、図４に
示したＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜を有する
溶射ロールの転動疲労試験における剥離はすべてロール
基材とＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の界面で発生しており、Ｗ
Ｃ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜の界面では発生し
なかった。
の密着力については、二つの溶射ガンを用いて、下層の
ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜を溶射した後直ちに上層の機能性
溶射皮膜を溶射したり、もしくは下層のＷＣ−Ｃｏ系溶
射皮膜と上層の機能性溶射皮膜との界面近傍のみ、上層
溶射皮膜成分と下層溶射皮膜成分の存在割合を連続的に
変化させるなどの工夫によって溶射皮膜内部と同等の破
壊強度（密着力）をもたせることが可能である。従来の
溶射皮膜の剥離が、溶射皮膜内部の破壊によるものでは
なく、溶射皮膜とロール基材との界面からの剥離である
ことから、溶射皮膜内部の破壊強度と同等の強度（密着
力）をもつＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜との
界面が先に剥離することは考えられない。実際、図４に
示したＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜を有する
溶射ロールの転動疲労試験における剥離はすべてロール
基材とＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の界面で発生しており、Ｗ
Ｃ−Ｃｏ系溶射皮膜と機能性溶射皮膜の界面では発生し
なかった。
【００１１】機能性溶射皮膜は、使用する箇所の必要特
性に応じて任意に選定し、溶射を施すことが可能であ
る。たとえば、熱間耐摩耗性を必要とする箇所には、高
温硬度の高いＭｏ金属もしくはＭｏを主成分とした金属
化合物や、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3Ｃ2 、ＴｉＯ2 のいずれ
か１種もしくは２種以上を主成分としたセラミックもし
くはサーメット皮膜が好ましい。また、冷間耐摩耗性を
必要としている箇所には、Ｃｒ3 Ｃ2 −２０Ｎｉ−５Ａ
ｌなどのような酸化物もしくは炭化物セラミックのいず
れか１種もしくは２種以上を主成分とするセラミック皮
膜もしくはサーメット皮膜が好ましい。耐熱性を必要と
している箇所には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒを１主成分とする
金属合金、たとえば、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ
ＣｒＡｌＹなどの合金などが好ましい。このほかにも、
耐焼付き性が要求される箇所には、Ｍｏを主成分とする
皮膜、たとえば、Ｍｏ単体、Ｍｏ−Ｎｉ合金などが好ま
しい。これらの皮膜はＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜との密着性
に優れ、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜とロール基材との密着性
を上回る密着力を有している。
性に応じて任意に選定し、溶射を施すことが可能であ
る。たとえば、熱間耐摩耗性を必要とする箇所には、高
温硬度の高いＭｏ金属もしくはＭｏを主成分とした金属
化合物や、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3Ｃ2 、ＴｉＯ2 のいずれ
か１種もしくは２種以上を主成分としたセラミックもし
くはサーメット皮膜が好ましい。また、冷間耐摩耗性を
必要としている箇所には、Ｃｒ3 Ｃ2 −２０Ｎｉ−５Ａ
ｌなどのような酸化物もしくは炭化物セラミックのいず
れか１種もしくは２種以上を主成分とするセラミック皮
膜もしくはサーメット皮膜が好ましい。耐熱性を必要と
している箇所には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒを１主成分とする
金属合金、たとえば、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ
ＣｒＡｌＹなどの合金などが好ましい。このほかにも、
耐焼付き性が要求される箇所には、Ｍｏを主成分とする
皮膜、たとえば、Ｍｏ単体、Ｍｏ−Ｎｉ合金などが好ま
しい。これらの皮膜はＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜との密着性
に優れ、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜とロール基材との密着性
を上回る密着力を有している。
【００１２】さらに、溶射皮膜の密着力を向上させるた
めには、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の原料粉末の少なくとも
９０重量％以上の粉末の粒径を１０μｍ以上１００μｍ
以下に制御することが好ましい。溶射皮膜の密着性は、
溶射施工に用いる粉末粒子がロール基材に食い込み、接
合界面の面積が増えるほど向上する。従って、原料粉末
の質量が大きいものほど溶射ガンから射出される原料粉
末の運動エネルギーが大きくなり、被施工材、すなわち
ロール基材の表面に食い込む量が増加する。従って、粉
末粒径の大きいものを用いることによって、溶射皮膜の
密着性を高めることが可能である。他方、粉末粒径は施
工する膜厚をも考慮して決めなければならない。そこ
で、前記の密着性評価方法によって、最適な粉末粒径を
実験で調査した結果、使用する原料粉末の９０重量％以
上の粉末粒径が１０μｍ以上１００μｍ以下であれば、
さらに一層密着性が向上し、特に、原料粉末の９０重量
％以上の粉末粒径が１５μｍ以上３０μｍ以下であるも
のは、優れた密着性を示すことが明らかになった。
めには、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜の原料粉末の少なくとも
９０重量％以上の粉末の粒径を１０μｍ以上１００μｍ
以下に制御することが好ましい。溶射皮膜の密着性は、
溶射施工に用いる粉末粒子がロール基材に食い込み、接
合界面の面積が増えるほど向上する。従って、原料粉末
の質量が大きいものほど溶射ガンから射出される原料粉
末の運動エネルギーが大きくなり、被施工材、すなわち
ロール基材の表面に食い込む量が増加する。従って、粉
末粒径の大きいものを用いることによって、溶射皮膜の
密着性を高めることが可能である。他方、粉末粒径は施
工する膜厚をも考慮して決めなければならない。そこ
で、前記の密着性評価方法によって、最適な粉末粒径を
実験で調査した結果、使用する原料粉末の９０重量％以
上の粉末粒径が１０μｍ以上１００μｍ以下であれば、
さらに一層密着性が向上し、特に、原料粉末の９０重量
％以上の粉末粒径が１５μｍ以上３０μｍ以下であるも
のは、優れた密着性を示すことが明らかになった。
【００１３】溶射皮膜を施す製鉄プロセスロール用のロ
ール基材には、アダマイトロール材、高クロム鋳鉄ロー
ル材、熱間ダイス鋼など種々のロール材質が使用されて
いるが、これらのロールの適正硬度があればＷＣ−Ｃｏ
系溶射皮膜との密着力が十分に維持できるので、ロール
基材の成分や組織等に左右されず、どのロール基材でも
本発明の効果を得ることができる。
ール基材には、アダマイトロール材、高クロム鋳鉄ロー
ル材、熱間ダイス鋼など種々のロール材質が使用されて
いるが、これらのロールの適正硬度があればＷＣ−Ｃｏ
系溶射皮膜との密着力が十分に維持できるので、ロール
基材の成分や組織等に左右されず、どのロール基材でも
本発明の効果を得ることができる。
【００１４】
【実施例１】図５に示す２円筒型の転動疲労試験機によ
って、溶射ロールの密着性に及ぼす溶射皮膜の膜厚の影
響と、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜のＷＣ成分とＣｏ成分の比
率の影響を調査した。試験片１のロール基材にはＦｅ−
０．９ｗｔ％Ｃ−３ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用し、
表１、表２に示す各種溶射皮膜を施した。機能性溶射皮
膜の溶射にはガスフレーム溶射法、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮
膜の溶射には大気溶射法を使用した。相手片２にはＦｅ
−０．８ｗｔ％Ｃ−０．９ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使
用した。そして、試験片１と相手片２を接触させ、荷重
を１０００ｋｇかけて転動疲労試験を行った。試験中は
冷却水５を試験片１と相手片２に供給し、常温に保って
各種溶射皮膜が剥離するまでの転動疲労回数（転動疲労
寿命）を調査した。その結果を表１、表２に示す。実施
例の高密着性溶射ロールは現在使用している圧延ロール
の交換寿命相当の転動疲労回数を上回っており、十分な
実用性を有していた。
って、溶射ロールの密着性に及ぼす溶射皮膜の膜厚の影
響と、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜のＷＣ成分とＣｏ成分の比
率の影響を調査した。試験片１のロール基材にはＦｅ−
０．９ｗｔ％Ｃ−３ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用し、
表１、表２に示す各種溶射皮膜を施した。機能性溶射皮
膜の溶射にはガスフレーム溶射法、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮
膜の溶射には大気溶射法を使用した。相手片２にはＦｅ
−０．８ｗｔ％Ｃ−０．９ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使
用した。そして、試験片１と相手片２を接触させ、荷重
を１０００ｋｇかけて転動疲労試験を行った。試験中は
冷却水５を試験片１と相手片２に供給し、常温に保って
各種溶射皮膜が剥離するまでの転動疲労回数（転動疲労
寿命）を調査した。その結果を表１、表２に示す。実施
例の高密着性溶射ロールは現在使用している圧延ロール
の交換寿命相当の転動疲労回数を上回っており、十分な
実用性を有していた。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【実施例２】２Ｈｉ型の熱間小型圧延機を用いて溶射ロ
ールの耐剥離性を調査した。表１に示すロールを用い
て、１０００℃に加熱された厚さ：２０ｍｍ、幅：１０
０ｍｍ、長さ：３００ｍｍの材料を圧下率６０％で圧延
した。そして、剥離が発生するまでのパス回数、すなわ
ち圧延された材料枚数を指標として溶射ロールの耐剥離
性を評価した。その結果、表１、表２に示すように、本
発明の高密着性溶射ロールは、現状のロール交換の寿命
パス数である約２００パス以上の耐剥離性を有し、十分
実用可能であった。
ールの耐剥離性を調査した。表１に示すロールを用い
て、１０００℃に加熱された厚さ：２０ｍｍ、幅：１０
０ｍｍ、長さ：３００ｍｍの材料を圧下率６０％で圧延
した。そして、剥離が発生するまでのパス回数、すなわ
ち圧延された材料枚数を指標として溶射ロールの耐剥離
性を評価した。その結果、表１、表２に示すように、本
発明の高密着性溶射ロールは、現状のロール交換の寿命
パス数である約２００パス以上の耐剥離性を有し、十分
実用可能であった。
【００１８】
【実施例３】図５に示す２円筒型の転動疲労試験機によ
って、溶射ロールの密着性に及ぼす溶射皮膜の原料粉末
粒径の影響を調査した。試験片１のロール基材にはＦｅ
−０．９ｗｔ％Ｃ−３ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用
し、表３に示す各種溶射皮膜を施した。機能性溶射皮膜
の溶射にはガスフレーム溶射法、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜
の溶射には大気溶射法を使用した。相手片２にはＦｅ−
０．８ｗｔ％Ｃ−０．９ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用
した。相手片２には曲率半径５００ｍｍの凸クラウンを
設けて、小さい荷重で大きな接触圧力をかけられるよう
にした。試験片１と相手片２を接触させる荷重は１００
０ｋｇとして、転動疲労試験を行った。試験中は冷却水
５を試験片１と相手片２に供給し、常温に保って実験を
行い、原料粉末粒径を変えた各種溶射皮膜が剥離するま
での転動疲労回数（転動疲労寿命）を調査した。その結
果を表３に示す。本発明により原料粉末の粒径を調整し
た溶射ロールの転動疲労回数は、現在使用している圧延
ロールの交換寿命相当の転動疲労回数だけでなく、原料
粉末の粒径を調整していない本発明の溶射ロールの転動
疲労回数をも上回り、さらに密着性に優れた溶射ロール
が得られた。
って、溶射ロールの密着性に及ぼす溶射皮膜の原料粉末
粒径の影響を調査した。試験片１のロール基材にはＦｅ
−０．９ｗｔ％Ｃ−３ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用
し、表３に示す各種溶射皮膜を施した。機能性溶射皮膜
の溶射にはガスフレーム溶射法、ＷＣ−Ｃｏ系溶射皮膜
の溶射には大気溶射法を使用した。相手片２にはＦｅ−
０．８ｗｔ％Ｃ−０．９ｗｔ％Ｃｒ鍛鋼ロール材を使用
した。相手片２には曲率半径５００ｍｍの凸クラウンを
設けて、小さい荷重で大きな接触圧力をかけられるよう
にした。試験片１と相手片２を接触させる荷重は１００
０ｋｇとして、転動疲労試験を行った。試験中は冷却水
５を試験片１と相手片２に供給し、常温に保って実験を
行い、原料粉末粒径を変えた各種溶射皮膜が剥離するま
での転動疲労回数（転動疲労寿命）を調査した。その結
果を表３に示す。本発明により原料粉末の粒径を調整し
た溶射ロールの転動疲労回数は、現在使用している圧延
ロールの交換寿命相当の転動疲労回数だけでなく、原料
粉末の粒径を調整していない本発明の溶射ロールの転動
疲労回数をも上回り、さらに密着性に優れた溶射ロール
が得られた。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】本発明により、溶射皮膜の剥離が原因で
使用できなかった溶射ロールが実用可能になり、優れた
機能性皮膜を自由に表面に付与することが可能になる。
それによって、ロールに要求される特性に応じた機能を
自由に付与することができ、ロール保有数を低減できる
とともに、従来のロールよりも寿命が延長されるので、
生産性向上および固定費低減などの効果が発揮される。
使用できなかった溶射ロールが実用可能になり、優れた
機能性皮膜を自由に表面に付与することが可能になる。
それによって、ロールに要求される特性に応じた機能を
自由に付与することができ、ロール保有数を低減できる
とともに、従来のロールよりも寿命が延長されるので、
生産性向上および固定費低減などの効果が発揮される。
【図１】各種溶射皮膜の転動疲労回数を示す図である。
【図２】皮膜の転動疲労回数とＣｏ添加量の関係を示す
図である。
図である。
【図３】皮膜の転動疲労回数と皮膜膜厚の関係を示す図
である。
である。
【図４】下層にＷＣ−Ｃｏ溶射皮膜を施したときの転動
疲労回数を示す図である。
疲労回数を示す図である。
【図５】転動疲労試験機の概略を示す図である。
１ 試験片 ２ 相手片 ３ 溶射皮膜 ４ 油圧装置 ５ 冷却水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 普康 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 加藤 治 北九州市戸畑区中原西２−18−12 株式会 社フジコー内 (72)発明者 尾崎 健一 北九州市戸畑区中原西２−18−12 株式会 社フジコー内 (72)発明者 吉村 武憲 北九州市戸畑区中原西２−18−12 株式会 社フジコー内
Claims (4)
- 【請求項１】 ロール基材の表面に、７７重量％以上９
０重量％以下のタングステン炭化物（ＷＣ）と、１０重
量％以上２３重量％以下のコバルト（Ｃｏ）とからなる
組成の溶射皮膜を施し、その皮膜の上にさらに機能性溶
射皮膜を被覆したことを特徴とする高密着性溶射ロー
ル。 - 【請求項２】 請求項１記載の高密着性溶射ロールにお
いて、ＷＣ−Ｃｏ溶射皮膜の厚さが２０μｍ以上２００
μｍ以下であることを特徴とする高密着性溶射ロール。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の高密着性溶射ロ
ールにおいて、機能性溶射皮膜がＭｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃ
ｏ、Ａｌ、Ｙ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃｒ3 Ｃ2 、ＴｉＯ2 のい
ずれか１種もしくは２種以上を主成分とする金属、金属
化合物、セラミックもしくはサーメットであることを特
徴とする高密着性溶射ロール。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載の高密着性溶
射ロールにおいて、ＷＣ−Ｃｏ溶射皮膜は、少なくとも
９０重量％以上の粉末の粒径が１０μｍ以上１００μｍ
以下の原料粉末を溶射した皮膜であることを特徴とする
高密着性溶射ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8126350A JPH0920975A (ja) | 1995-05-02 | 1996-04-24 | 高密着性溶射ロール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-131226 | 1995-05-02 | ||
| JP13122695 | 1995-05-02 | ||
| JP8126350A JPH0920975A (ja) | 1995-05-02 | 1996-04-24 | 高密着性溶射ロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0920975A true JPH0920975A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=26462559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8126350A Withdrawn JPH0920975A (ja) | 1995-05-02 | 1996-04-24 | 高密着性溶射ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0920975A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047288A1 (fr) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Matrice de filetage par roulage et procede de traitement de surface de ces matrices |
| KR20020016244A (ko) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | 신현준 | 고속 냉연라인에 사용되는 롤의 초경용사 코팅방법 |
| KR20020051089A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 이구택 | 용융아연도금욕조에서 사용되는 롤의 산화물 코팅방법 |
| KR20020083418A (ko) * | 2001-04-27 | 2002-11-02 | 가부시기가이샤쯔바기모도체인 | 초내마모 체인 |
| US6572518B1 (en) * | 1999-11-09 | 2003-06-03 | Kawasaki Steel Corporation | Cermet powder for sprayed coating excellent in build-up resistance and roll having sprayed coating thereon |
| KR100457238B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2004-11-16 | 주식회사 포스코 | 용융금속 도금설비용 저널베어링 제조방법 |
| EP2256226A1 (en) | 2004-08-23 | 2010-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor repair method and rotor repair apparatus |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP8126350A patent/JPH0920975A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999047288A1 (fr) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Matrice de filetage par roulage et procede de traitement de surface de ces matrices |
| US6572518B1 (en) * | 1999-11-09 | 2003-06-03 | Kawasaki Steel Corporation | Cermet powder for sprayed coating excellent in build-up resistance and roll having sprayed coating thereon |
| KR20020016244A (ko) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | 신현준 | 고속 냉연라인에 사용되는 롤의 초경용사 코팅방법 |
| KR20020051089A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-28 | 이구택 | 용융아연도금욕조에서 사용되는 롤의 산화물 코팅방법 |
| KR100457238B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2004-11-16 | 주식회사 포스코 | 용융금속 도금설비용 저널베어링 제조방법 |
| KR20020083418A (ko) * | 2001-04-27 | 2002-11-02 | 가부시기가이샤쯔바기모도체인 | 초내마모 체인 |
| EP2256226A1 (en) | 2004-08-23 | 2010-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotor repair method and rotor repair apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |