JPH1071406A - 圧延用リングロール - Google Patents

圧延用リングロール

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JPH1071406A
JPH1071406A JP22949496A JP22949496A JPH1071406A JP H1071406 A JPH1071406 A JP H1071406A JP 22949496 A JP22949496 A JP 22949496A JP 22949496 A JP22949496 A JP 22949496A JP H1071406 A JPH1071406 A JP H1071406A
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広之 木村
Yoshito Seto
良登 瀬戸
Hiroaki Katayama
博彰 片山
Takashi Shikata
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延用リングロールにおけるリングの割れ防
止。 【構成】 ロール本体１に該本体の外周面に表面を露出
させて硬質リング２を装着した圧延用リングロールであ
って、硬質リング２は、外層３は超硬合金、内層４は鋳
鋼又は鋳鉄にて形成された２層構造であって、硬質リン
グの軸心を含み軸心に沿う断面において、硬質リング内
層４の断面積は硬質リングの全断面積の10〜30％であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、鉄鋼線材、棒材等の圧
延に使用されるリングロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】線材、
棒材等の圧延に用いられるロールとして、超硬合金を環
状に形成した硬質リングをロール本体に嵌めて機械的に
組み立てたリングロールが実施されている。
【０００３】ところが硬質リング全体を超硬合金で製作
することは以下の問題がある。 超硬合金製リングは高価であり、コスト高を招来す
る。 超硬合金製リングは重量が嵩み、ロール本体への装着
作業性が悪い。 超硬合金製リングは靭性がないために、耐衝撃性に乏
しく、使用中の破損事故を招来する。 超硬合金製リングは焼嵌めによるロール本体への取付
けができない。 本発明は、硬質リングを２層構造とすることにより、上
記問題を解決できる圧延用リングロールを明らかにする
ものである。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明の圧延用リングロー
ルは、ロール本体(１)の外周面に硬質リング(２)を装着
した圧延用リングロールであって、硬質リング(２)は、
外層(３)は超硬合金、内層(４)は鋳鋼又は鋳鉄にて形成
された２層構造であって、硬質リングの軸心を含み軸心
に沿う断面において、硬質リング内層(４)の断面積は硬
質リングの全断面積の１０〜３０％であることを特徴と
する。
【０００５】
【作用及び効果】硬質リングは、圧延材と接しないリン
グ内層(４)が超硬合金よりも安価な鋳鋼又は鋳鉄にて形
成されているため、リング全体を超硬合金にて形成した
ものよりも安価に製造でき、リングロール全体の製造コ
ストを低減できる。鋳鋼又は鋳鉄は超硬合金よりも軽量
であるため、リング全体を超硬合金にて形成したものよ
り軽量にでき、ロール本体(１)への装着作業性を向上で
きる。鋳鋼又は鋳鉄は超硬合金に比べると靭性があり、
リングに対する耐衝撃性を向上でき、使用中の破損事故
を防止できる。リング内層(４)は、鋳鋼又は鋳鉄である
から焼嵌めによるロール本体(１)への組込が可能とな
る。
【０００６】尚、リング外層(３)の超硬合金は内層(４)
の鋳鋼又は鋳鉄に比べて熱膨張係数が小さいため、超硬
合金を鋳込んでリングを製造する際、冷却工程中に、外
層(３)と内層(４)の熱膨係数の差によって応力が発生
し、内層(４)と外層(３)の境界部から外層(３)に割れが
生じる。
【０００７】本発明では、上記応力を計算で求め、硬質
リング(２)の軸心を含み軸心に沿う断面において、リン
グ内層(４)の断面積はリングの全断面積の３０％以下と
することにより、内層(４)と外層(３)の境界部に発生す
る剪断応力を外層(３)の破壊強度以下にでき、以てリン
グの割れを防止を実現できた。リング内層(４)の断面積
がリングの全断面積の１０％以下となると、前記経済効
果、軽量化等の効果が生じ難い。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につき、
図面に沿って詳述する。図１は、ロール本体(１)の外周
に複数の硬質リング(２)を嵌め込み機械的に固定したリ
ングロールの一例を示している。図２は、硬質リング
(２)の軸心を含み軸心に沿う断面を示している。
【０００９】本発明の特徴は、硬質リング(２)は外層
(３)と内層(４)の２層構造であり、外層(３)は超硬合
金、内層(４)は鋳鋼又は鋳鉄によって形成され、図２の
断面において、硬質リング内層(４)の断面積は硬質リン
グの全断面積の１０〜３０％である点である。
【００１０】
【実施例】
［硬質リング］ 寸法：外径φ210mm、内径φ120mm、幅長さ72mm 重量：22kg 製造条件： 外層(超硬合金製リング部材)に厚み10〜20μmのＮ
ｉメッキ(予熱加熱時の酸化防止のため)。 外層を650℃に予備加熱(溶湯鋳造時の熱衝撃による
外層の割れ防止のため)。 外層に対して溶融内層材料を鋳込んで静置鋳造し、
外層と内層を複合一体化、溶湯鋳込み温度は1660℃(外
層の超硬合金は1320℃付近で液相が発生するため、外層
との溶着のためには鋳込み温度は1400℃程度は必要)。 外層と内層が複合一体化したリングを焼入れ温度98
0℃、焼戻し温度570℃で熱処理し、徐冷。
【００１１】［リング外層］ 成分：ＷＣ75重量％＋バインダー金属25重量％ バインダー金属組成：Ｃo 12重量％、Ｎi 12重量％、Ｃ
r 1重量％ 寸法：外径φ210mm、内径φ140mm 熱膨張係数：7×10-6(℃-1) 但し室温から600℃までの
平均熱膨張係数 引張強度：538MPa(圧裂試験) 重量：19.5kg
【００１２】［リング内層］ 寸法：外径φ140mm、内径φ120mm 熱膨張係数：14×10-6(℃-1) 但し室温から600℃まで
の平均熱膨張係数 引張強度：679MPa 靭性伸び：18％ 重量：2.5kg
【００１３】
【参考例】
硬質リングを全て上記超硬合金にて形成した場合 引張強度：538MPa 重量：23.5kg
【００１４】然して、硬質リングは、圧延材と接しない
リング内層(４)が超硬合金よりも安価な鋳鋼又は鋳鉄に
て形成されているため、リング全体を超硬合金にて形成
したものよりも安価に製造でき、リングロール全体の製
造コストを低減できる。鋳鋼又は鋳鉄は超硬合金よりも
軽量であるため、リング全体を超硬合金にて形成したも
のより軽量にでき、ロール本体(１)への装着作業性を向
上できる。鋳鋼又は鋳鉄は超硬合金に比べると靭性があ
り、リングに対する耐衝撃性を向上でき、使用中の破損
事故を防止できる。リング内層(４)は、鋳鋼又は鋳鉄で
あるから焼嵌めによるロール本体(１)への組込が可能と
なる。
【００１５】尚、リング外層(３)の超硬合金は内層(４)
の鋳鋼又は鋳鉄に比べて熱膨張係数が小さいため、超硬
合金を鋳込んでリングを製造する際、冷却工程中に、外
層(３)と内層(４)の熱膨係数の差によって応力が発生
し、内層(４)と外層(３)の境界部から外層(３)に割れが
生じる。
【００１６】本発明では、以下の計算によって上記応力
を求め、硬質リング(２)の軸心を含み軸心に沿う断面に
おいて、リング内層(４)の断面積はリングの全断面積の
３０％以下とすることにより、内層(４)と外層(３)の境
界部に発生する剪断応力を外層(３)の破壊強度以下にで
き、以てリングの割れを防止できるものである。
【００１７】［超硬合金と鋳鋼材の複合化に伴う応力発
生の計算］超硬合金と鋳鋼材を高温で複合一体化した
後、熱膨張差により冷却中に発生する応力を計算する。
超硬合金よりも鋳鋼材の方が熱膨張係数が大きいため、
冷却過程で超硬合金には圧縮、鋳鋼材には引張りの応力
が発生する。
【００１８】鋳鋼材は600〜700℃でパーライト変態に伴
う膨張があるため、600℃以下での超硬合金と鋳鋼材と
の熱膨張差が問題となる。ここでΔＴ＝600℃とする。
超硬合金と鋳鋼材の常温から600℃の間の平均熱膨張率
の差をΔα＝7×10-5(℃-1)とすると全歪み量はε＝Δ
α・ΔＴ＝0.42％となる。
【００１９】今、軸方向の応力を求める。図３に示す様
に、常温になった時点での超硬合金および鋳鋼材に発生
する応力をσ1，σ2(σ1は圧縮応力，σ2は引張応力) 超硬合金側および鋳鋼側の歪み量をε1，ε2 超硬合金および鋳鋼材のヤング率をＥ1，Ｅ2 超硬合金および鋳鋼材の断面積をＳ1，Ｓ2とすると、
【００２０】
【数１】
【００２１】剪断応力τが超硬合金の材料強度を超えな
いようにするための鋳鋼材の断面積比率を求める。図
４、図５に示す如く、鋳鋼材の断面積比率を３０％以下
にすると超硬合金の外層と鋳鋼の内装との境界部に発生
する剪断応力が超硬合金の材料強度538MPa以下となり、
破壊しない。
【００２３】リング内層(４)の断面積がリングの全断面
積の１０％以下となると、前記経済効果、軽量化等の効
果が生じ難い。本発明は上記実施例の構成に限定される
ことはなく、特許請求の範囲に記載の範囲で種々の変形
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】リングロールの一部を断面で表した正面図であ
る。
【図２】硬質リングの断面図である。
【図３】硬質リング内層と外層の間に発生する応力計算
の説明図である。
【図４】硬質リング内層と外層の断面積比率による剪断
応力の計算表である。
【図５】同上のグラフである。
【符号の説明】 (１) ロール本体 (２) 硬質リング (３) 外層 (４) 内層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志方 敬 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社ク ボタ尼崎工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロール本体(１)の外周面に硬質リング
    (２)を装着した圧延用リングロールであって、硬質リン
    グ(２)は、外層(３)は超硬合金、内層(４)は鋳鋼又は鋳
    鉄にて形成された２層構造であって、硬質リングの軸心
    を含み軸心に沿う断面において、硬質リング内層(４)の
    断面積は硬質リングの全断面積の１０〜３０％であるこ
    とを特徴とする圧延用リングロール。
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