JPH1128508A - Composite roll and its manufacture - Google Patents
Composite roll and its manufactureInfo
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- JPH1128508A JPH1128508A JP19330697A JP19330697A JPH1128508A JP H1128508 A JPH1128508 A JP H1128508A JP 19330697 A JP19330697 A JP 19330697A JP 19330697 A JP19330697 A JP 19330697A JP H1128508 A JPH1128508 A JP H1128508A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複合ロール及びそ
の製造方法に係わり、さらに詳しくは、耐摩耗性、耐ク
ラック性に優れた構造の複合ロールおよびその製造方法
に係わるものである。The present invention relates to a composite roll and a method for producing the same, and more particularly, to a composite roll having a structure excellent in wear resistance and crack resistance and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、金属や非金属材料の圧延加工や成
形加工に耐摩耗性に優れた複合ロールが使用されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, composite rolls having excellent wear resistance have been used for rolling and forming of metal and nonmetal materials.
【０００３】図７は従来の鋼材圧延用複合ロールを示す
図である。FIG. 7 is a view showing a conventional composite roll for steel rolling.
【０００４】図７（イ）、（ロ）に示すように鋼製のロ
ール軸材１の回りに耐摩耗材の外層部２として耐摩耗性
に優れた高炭素高バナジウム鋳鉄を溶着させた複合ロー
ルは、既に鋼材圧延用ロールとして多量に使用されてい
るロールである。As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), a composite roll in which high carbon high vanadium cast iron excellent in wear resistance is welded around a steel roll shaft 1 as an outer layer 2 of a wear resistant material. Is a roll already used in large quantities as a roll for rolling steel.
【０００５】このロールの外層部の組織はいわゆる高速
度鋼の基地組成にＶＣ炭化物等が分散した組織であるた
めにハイスロールと呼ばれている。[0005] The structure of the outer layer portion of the roll is called a high-speed roll because it is a structure in which VC carbide and the like are dispersed in a base composition of a so-called high-speed steel.
【０００６】このロールは耐摩耗性は極めて優れている
反面、耐クラック性に問題があり、ロール寿命は、この
クラックの進行によってほぼ決定付けられている。ロー
ル寿命を延ばすためには、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、クラックの進行をいかに抑制するかが問題になって
いる。[0006] Although this roll is extremely excellent in wear resistance, it has a problem in crack resistance, and the life of the roll is almost determined by the progress of the crack. In order to extend the life of the roll, it has been a problem how to suppress the progress of cracks without sacrificing wear resistance.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題に
鑑みてなされたもので、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、なおかつクラックの進展を抑制する効果のある新し
い構造の複合ロールおよびその製造方法を提供せんとす
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing problems, and has a new structure of a composite roll having an effect of suppressing the progress of cracks without sacrificing wear resistance and production of the same. It does not provide a method.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、複合ロー
ルの外層の少なくとも表層部を、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる
炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構成さ
せることにより、耐摩耗性に優れかつクラックの進展を
防止できる複合ロールとすることができることを知見、
また、セラミックス繊維を鉄基合金の基地に小片として
分散させるとクラックの進展を防止させる効果が更に向
上することができることを知見した。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed that at least the surface layer of the outer layer of the composite roll be made of W, Mo, V, Nb,
A composite roll having excellent abrasion resistance and capable of preventing the development of cracks can be obtained by using an iron-based alloy containing one or more carbides of Ti, Ta, Zr, and Hf and a ceramic fiber. Find out what you can do,
In addition, it has been found that the effect of preventing the progress of cracks can be further improved by dispersing the ceramic fibers as small pieces in the matrix of the iron-based alloy.
【０００９】本発明は上記知見に基づいて完成したもの
で、その具体的解決手段は以下の通りである。The present invention has been completed based on the above findings, and specific means for solving the problems are as follows.
【００１０】（１） 鋼製の軸の周辺に耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少な
くとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を含有す
る鉄基合金とセラミックス繊維とからなることを特徴と
する複合ロール。(1) In a composite roll provided with an outer layer made of a wear-resistant material around a steel shaft, at least a surface portion of the outer layer has W, Mo, V, Nb, Ti, Ta, Z
A composite roll comprising an iron-based alloy containing a carbide of one or more of r and Hf and ceramic fibers.
【００１１】（２） 上記セラミックス繊維の小片が、
鉄基合金中に分散してなることを特徴とする上記（１）
記載の複合ロール。(2) The small piece of the ceramic fiber is
(1) characterized in that it is dispersed in an iron-based alloy.
The composite roll as described.
【００１２】（３） 上記セラミックス繊維が鋼製のロ
ール軸の周方向に巻回、或いは軸方向に配向され、この
繊維の間隙に上記鉄基合金が含浸されてなることを特徴
とする上記（１）記載の複合ロール。(3) The ceramic fiber is characterized in that the ceramic fibers are wound in the circumferential direction of a steel roll shaft or oriented in the axial direction, and the gap between the fibers is impregnated with the iron-based alloy. The composite roll according to 1).
【００１３】（４） 上記セラミックス繊維が酸化物、
窒化物で被覆された炭化珪素繊維或いは窒化珪素繊維で
あることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の複合ロール。(4) The ceramic fiber is an oxide,
The composite roll according to any one of the above (1) to (3), which is a silicon carbide fiber or a silicon nitride fiber coated with a nitride.
【００１４】（５） 上記鉄基合金が、重量比で、０．
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（１）ないし
（３）のいずれかに記載の複合ロール。(5) The iron-based alloy is contained in a weight ratio of 0.1.
8 to 3.5% C, 2 to 7% Cr, 10% or less M
o, W of 20% or less, V, Nb, Ti, T of 3 to 15%
(1) to (1) to (1) to (1) to (1) to (2), wherein the element is composed of one or more elements selected from the group consisting of a, Zr and Hf, 5% or less of Ni, 10% or less of Co, and the balance substantially of Fe. The composite roll according to any one of 3).
【００１５】（６） 鋼製のロール軸の周囲に耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りに、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基
合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混合して配置し
た後、この鉄基合金粉末とセラミックス繊維を加熱し、
焼結成形することを特徴とする複合ロールの製造方法。(6) A method of manufacturing a composite roll in which an outer layer made of a wear-resistant material is provided around a steel roll shaft, wherein W, V, Nb, Ti,
After mixing and arranging an iron-based alloy powder containing one or more of Ta, Zr, and Hf and a small piece of ceramic fiber, the iron-based alloy powder and the ceramic fiber are heated,
A method for producing a composite roll, comprising sintering.
【００１６】（７） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向してセラミックス繊維体を形成し
た後、このセラミックス繊維体に溶融したＷ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含
有する鉄基合金を供給することを特徴とする複合ロール
の製造方法。(7) A method of manufacturing a composite roll in which an outer layer made of a wear-resistant material is provided around a steel roll shaft, wherein ceramic fibers are wound or axially wound around the steel roll shaft. After forming a ceramic fiber body by orientation, W, V, N
A method for producing a composite roll, comprising supplying an iron-based alloy containing one or more of b, Ti, Ta, Zr, and Hf.
【００１７】（８） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を焼結成
形することを特徴とする複合ロールの製造方法。(8) A method of manufacturing a composite roll in which an outer layer made of a wear-resistant material is provided around a steel roll shaft, wherein ceramic fibers are wound or axially wound around the steel roll shaft. While being oriented, one of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, Hf
After the ceramic fiber body is formed by filling and arranging an iron-based alloy powder containing a kind or a carbide of two or more kinds, the ceramic fiber body is heated and the iron-based alloy powder is sintered and formed. Manufacturing method of composite roll.
【００１８】（９） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を溶融す
ることを特徴とする複合ロールの製造方法。(9) A method of manufacturing a composite roll in which an outer layer made of a wear-resistant material is provided around a steel roll shaft, wherein ceramic fibers are wound or axially wound around the steel roll shaft. While being oriented, one of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, Hf
A composite roll characterized in that a ceramic fibrous body is formed by filling and arranging an iron-based alloy powder containing a kind or a carbide of two or more kinds, and then heating the ceramic fiber body to melt the iron-based alloy powder. Manufacturing method.
【００１９】（１０） 上記セラミックス繊維が酸化物
またＨ窒化物で被覆された炭化珪素繊維あるいは窒化珪
素繊維であることを特徴とする上記（６）ないし（９）
のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。(10) The above (6) to (9), wherein the ceramic fiber is a silicon carbide fiber or a silicon nitride fiber coated with an oxide or H-nitride.
The method for producing a composite roll according to any one of the above.
【００２０】（１１） 上記鉄基合金が、重量比で０．
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（６）ないし（１
０）のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。(11) The iron-based alloy has a weight ratio of 0.1.
8 to 3.5% C, 2 to 7% Cr, 10% or less M
o, W of 20% or less, V, Nb, Ti, T of 3 to 15%
(6) to (6) to (6) to (1), wherein the element is composed of one or more elements selected from the group consisting of a, Zr, and Hf, 5% or less of Ni, 10% or less of Co, and the balance substantially of Fe. 1
0) The method for producing a composite roll according to any one of the above items.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の請求項１の複合ロール
は、その外層の少なくとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上より
なる炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構
成することによりクラックの進行を防止するものであ
り、また本発明でのセラミックス繊維としては請求項２
に示すように、鉄基合金の基地に小片として分散させる
ことによりクラックの進展を効果的に防止するものであ
る。セラミックス小片は外層全体、つまり表面から軸材
との接合部まで全体にわたって分散させてもよいが、本
発明の目的のためには少なくともロールの使用限界寸法
内に分散させればよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the composite roll according to the first aspect of the present invention, at least the surface portion of the outer layer has W, Mo, V, N
b, Ti, Ta, Zr, and Hf are used to prevent the progress of cracks by being composed of an iron-based alloy containing a carbide of one or more of two or more and ceramic fibers, and the ceramic fiber according to the present invention. Claim 2
As shown in (1), the cracks are effectively prevented by dispersing as small pieces on the base of the iron-based alloy. The ceramic pieces may be dispersed throughout the outer layer, i.e., from the surface to the joint with the shaft, but for the purposes of the present invention it may be dispersed at least within the usable dimensions of the roll.
【００２２】組織をＷ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる炭化物を含む
鉄基合金の基地を得るには、これらの元素および炭素を
含む鉄基合金を溶解し、冷却して炭化物を晶出させたも
のを粉砕あるいは炭化物を晶出させた溶湯をアトマイズ
して粉末化して得られた粉末とセラミックス繊維の小片
を混合分散し、焼結あるいは溶解後凝固させる等により
該組織を得ることができる。均一な混合分散法として
は、例えばスラリー状で混合分散する方法や超音波振動
を付与しながら混合分散する方法等が活用できる。The structure is W, Mo, V, Nb, Ti, Ta,
In order to obtain a base of an iron-based alloy containing a carbide of one or more of Zr and Hf, a material obtained by dissolving an iron-based alloy containing these elements and carbon and cooling to crystallize the carbide is used. The microstructure can be obtained by, for example, mixing and dispersing a powder obtained by atomizing a powder obtained by pulverizing or crystallizing a carbide to form a powder and ceramic fibers and then sintering or melting and then solidifying. As the uniform mixing and dispersing method, for example, a method of mixing and dispersing in a slurry state, a method of mixing and dispersing while applying ultrasonic vibration, and the like can be used.
【００２３】なお、この鉄基合金は、前述のように所要
の元素および炭素を含む鉄基合金を溶解し、アトマイズ
する方法、あるいは冷却後に粉砕して粉末にする方法な
どにより粉末を得てもよいが、上記の元素を含む炭化物
と所要組成の合金をそれぞれ準備し、これらを所望の比
率で混合することによっても炭化物を含む鉄基合金を得
ることができる。The iron-based alloy may be obtained by melting and atomizing an iron-based alloy containing a required element and carbon as described above, or by pulverizing the powder after cooling. Preferably, a carbide containing a carbide can be obtained by preparing a carbide containing the above-mentioned element and an alloy having a required composition, and mixing them in a desired ratio.
【００２４】準備した炭化物あるいは鉄合金が粉末の場
合は、これらを混合することによって、また、塊状の場
合は混合粉砕するかあるいは再溶解して前述の方法によ
り粉末を得ることができる。なお、準備した炭化物ある
いは鉄合金を所望の比率で混合後、溶融させ溶融含浸に
供することができる。When the prepared carbide or iron alloy is a powder, the powder can be obtained by mixing the powders, and when the prepared carbide or iron alloy is a lump, the powder can be obtained by the above-mentioned method by mixing and pulverizing or re-dissolving. The prepared carbide or iron alloy can be mixed at a desired ratio, then melted and subjected to melt impregnation.
【００２５】セラミックス繊維の小片は径３μｍ〜３０
μｍ、長さ０．０５〜５．０ｍｍの長さのものを、外層
の体積％で概ね５〜９０％の範囲とし、上記粉末と均一
に混合分散させるのがよい。A small piece of ceramic fiber has a diameter of 3 μm to 30 μm.
It is preferable that the powder having a length of 0.05 μm and a length of 0.05 to 5.0 mm is set in a range of approximately 5 to 90% by volume of the outer layer, and is uniformly mixed and dispersed with the powder.
【００２６】本発明の請求項３の複合ロールは、鋼製の
軸の周囲にセラミックスの長繊維を図１に示すように周
方向に幾重にも巻回あるいは図２に示すように軸方向に
平行に配位させてもよく、該繊維の間隙にＷ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以
上を含む鉄基合金を溶融含浸して充填した構造、或いは
Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或
いは２種以上よりなる炭化物を含む鉄基合金粉末を充填
した後、焼結することによってクラックの進行を防止す
るものである。溶融含浸（溶浸）充填構造の場合、充填
部は冷却に伴い所定の炭化物を晶出することになる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a composite roll in which a long fiber of ceramic is wound around the steel shaft in a circumferential direction as shown in FIG. 1 or in an axial direction as shown in FIG. They may be coordinated in parallel, and W, Mo,
A structure in which an iron-based alloy containing one or more of V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf is melt-impregnated and filled, or one of W, Mo, V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf After filling with an iron-based alloy powder containing one or more kinds of carbides, sintering is performed to prevent the progress of cracks. In the case of the melt impregnation (infiltration) filling structure, the filling portion crystallizes a predetermined carbide with cooling.
【００２７】鋼製のロール軸へのセラミックス繊維の巻
回は、巻回密度に応じて例えば有機バインダー（ワック
ス）を塗布し、その厚みを調整しながら巻回すること、
あるいは繊維巻回時に繊維の間に有機バインダーシート
もしくは金属箔等を挿入、その厚みを調整しながら巻回
を行えばよい。周方向に巻回時に鋼製の軸方向に対して
直角方向でもよいが、角度をもたせて巻回してもよく、
またそのうえに巻回を繰返す時にはクロス方向に巻回し
て図３に示すような菱形状に巻回してもよい。また、予
め有機バインダーシート等に繊維を所望の体積分率にな
るように平行に配位して繊維入りの有機バインダーシー
トとし、このシートを繊維の向きが軸方向に直角あるい
はある角度も持つように軸の周囲に重ねても同様な効果
を得られる。The ceramic fiber is wound around a steel roll shaft by, for example, applying an organic binder (wax) in accordance with the winding density and winding while adjusting the thickness.
Alternatively, an organic binder sheet or a metal foil may be inserted between the fibers at the time of winding the fiber, and the winding may be performed while adjusting the thickness. When wound in the circumferential direction, it may be at right angles to the steel axial direction, but may be wound at an angle,
Further, when the winding is repeated thereon, it may be wound in the cross direction and wound in a diamond shape as shown in FIG. In addition, fibers are preliminarily arranged in an organic binder sheet or the like so as to have a desired volume fraction so as to have a fiber-containing organic binder sheet, and the direction of the fibers is set to be perpendicular to the axial direction or to have a certain angle. The same effect can be obtained by overlapping the shaft around the shaft.
【００２８】セラミックス繊維を平行に配位するとき
は、巻回の場合と同じように所望の体積分率となるよう
に繊維を平行に配位した繊維入り有機バインダーシート
を予め製作し、このシートを繊維の方向が軸に平行にな
るように重ねること等によって配位させることができ
る。When ceramic fibers are arranged in parallel, a fiber-containing organic binder sheet in which fibers are arranged in parallel so that a desired volume fraction is obtained in the same manner as in the case of winding, is manufactured in advance. Can be coordinated, for example, by overlapping the fibers so that the direction of the fibers is parallel to the axis.
【００２９】この場合、セラミックス繊維は直径３μｍ
〜３０μｍの長繊維を用い、繊維の巻回密度あるいは配
位密度は、外層の体積分率で５〜９０％の範囲が好まし
い。In this case, the ceramic fiber has a diameter of 3 μm.
It is preferable that the winding density or coordination density of the fiber is in the range of 5 to 90% in terms of the volume fraction of the outer layer.
【００３０】セラミックス繊維の種類は、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、ＺｒＯ2などの酸化物系、ＳｉＣ、Ｔｉ−Ｓｉ−
Ｃなどの炭化物系、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮなどの窒化物系など
いずれの種類も使用することができるが、この中で炭化
珪素繊維あるいは窒化珪素繊維が最も好ましい。使用に
当って基地の鉄基合金と反応しないように、表面にＴｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2等の酸化物、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ等の窒
化物のセラミックス被覆するのがよい。被覆はＣＶＤ法
や、ゾル−ゲル法等の方法で１〜３μｍ厚さ被覆すれば
よい。The types of ceramic fibers are Al 2 O 3 , S
iO 2, ZrO 2 oxide such as, SiC, Ti-Si-
Any type such as carbides such as C and nitrides such as Si 3 N 4 and BN can be used, and among them, silicon carbide fibers or silicon nitride fibers are most preferable. In order not to react with the base iron-based alloy during use, Ti
It is preferable to coat ceramics such as oxides such as O 2 and ZrO 2 and nitrides such as BN, ZrN and TiN. The coating may be performed by a method such as a CVD method or a sol-gel method to a thickness of 1 to 3 μm.
【００３１】外層の鉄基合金は、鉄を主体とし、炭化物
を生成するＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種また２種以上と、炭化物を生成するに足る炭素量を含
有するものでよいが、熱間強度あるいは靭性を向上させ
るためにＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉなどを添加するこ
とができるが、重量比で、０．８〜３．５％のＣ、２〜
７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２０％以下のＷ、３〜
１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選
ばれた１種または２種以上の元素、５％以上のＮｉ、１
０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅからなる組成が好ま
しい。The iron-based alloy of the outer layer is mainly composed of iron, and forms one of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf which form carbide.
Species or two or more types may be used, and may contain a sufficient amount of carbon to form carbides. However, Cr, Mo, W, Co, Ni, etc. may be added to improve hot strength or toughness. 0.8 to 3.5% C by weight, 2 to 2
7% Cr, 10% or less Mo, 20% or less W, 3 ~
15% of one or more elements selected from the group consisting of V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf, 5% or more of Ni,
A composition comprising 0% or less of Co and the balance substantially consisting of Fe is preferred.
【００３２】Ｃは、炭化物形成のため必要で、下限未満
では晶出炭化物が少なく耐摩耗性の点で十分でない。
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１
種または２種以上の元素の量の和が３％未満では、Ｃと
のバランスで、炭化物が網目状に抄出して靭性。耐肌荒
れ性の点で本発明の目的が達成できない。また上限以上
では大きな初晶炭化物が晶出して肌荒れの問題が発生す
る。Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、ＨｆはＭＣ系炭化物
を形成するほか、これらの金属は鉄基合金とセラミック
ス繊維の濡れ性改善に著効があり、本発明では必須元素
である。C is necessary for forming carbides, and if it is less than the lower limit, the amount of crystallized carbides is small and the wear resistance is not sufficient.
1 selected from the group consisting of V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf
If the sum of the amounts of the species or two or more elements is less than 3%, carbides are extracted in a network form in balance with C, resulting in toughness. The object of the present invention cannot be achieved in terms of skin roughness resistance. On the other hand, if it is higher than the upper limit, a large primary crystal carbide is crystallized to cause a problem of rough skin. V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf form MC-based carbides, and these metals are remarkably effective in improving the wettability between the iron-based alloy and the ceramic fibers, and are essential elements in the present invention.
【００３３】Ｃは上限値を超えると炭化物の分散が均一
でなくなり、強靭性、耐肌荒れ性の点で問題が起こる。If C exceeds the upper limit, the dispersion of carbides will not be uniform, and problems will occur in terms of toughness and resistance to rough skin.
【００３４】Ｃｒは下限値未満では、焼入性に劣り、上
限を超えると、Ｃｒ系炭化物が過多となり靭性、耐摩耗
性が低下する。If the Cr content is less than the lower limit, the hardenability is inferior. If the Cr content exceeds the upper limit, the amount of Cr-based carbides becomes excessive and the toughness and wear resistance deteriorate.
【００３５】Ｍｏ、Ｗは、焼入性と高温硬さを得るため
に必要であるが、上限を超えると靭性、耐肌荒れ性の点
で好ましくない。なお、Ｗは炭化物も形成する元素とし
ても添加しうる。Mo and W are necessary for obtaining hardenability and high-temperature hardness. However, if Mo and W exceed the upper limits, they are not preferable in terms of toughness and rough surface resistance. Note that W may be added as an element that also forms a carbide.
【００３６】上記元素の他、Ｎｉ、Ｃｏは単独、または
複合して添加してよい。Ｎｉは焼入性を向上させる元素
であるが、上限を超えると残留オーステナイトが多くな
り、割れや圧延中の肌荒れを起こし好ましくない。In addition to the above elements, Ni and Co may be added alone or in combination. Ni is an element that improves the hardenability, but if it exceeds the upper limit, the amount of retained austenite increases, which is not preferable because it causes cracking and roughening during rolling.
【００３７】Ｃｏは焼戻し軟化抵抗と二次硬化の点で有
利であるが、上限を超えると焼入性が悪くなる。Co is advantageous in terms of temper softening resistance and secondary hardening. However, if it exceeds the upper limit, the hardenability deteriorates.
【００３８】本発明ロールは、非酸化性雰囲気で製造さ
れるので、鋳造鉄基合金に通常添加されるＳｉ、Ｍｎは
必ずしも添加の必要はない。Since the roll of the present invention is manufactured in a non-oxidizing atmosphere, it is not always necessary to add Si and Mn which are usually added to a cast iron-based alloy.
【００３９】本発明の複合ロールは、図４に示すよう
に、鋼製ロール軸の周囲に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を
含有する鉄基合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混
合した混合物を配置し、これをホットプレス或いは熱間
静水圧成形により焼結成形して製造することができる。As shown in FIG. 4, the composite roll according to the present invention comprises W, V, Nb, Ti, T
a mixture of iron-based alloy powder containing a carbide of at least one of a, Zr, and Hf and a small piece of ceramic fiber is arranged and sintered by hot pressing or hot isostatic pressing. Can be manufactured.
【００４０】すなわち、図４の（イ）に示すように、
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２
種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末とセラミ
ックス繊維の小片とを所望の配合比で混合した繊維混合
体５を、鋼製ロール軸材１の周囲に溶接６等により設け
た筒状のカプセル４中に充填することによって、鋼製ロ
ール軸材１の周りに配置し、次いで図４の（ロ）に示す
ようにカプセル４を真空脱気したのち、カプセル４に蓋
７を溶接６することにより密閉して熱間静水圧成形する
方法、あるいは、鋼製ロール軸の周りにこのロール軸と
所望の間隔もって金型を設け、この金型内に上記混合粉
末を充填することによって、鋼製ロール軸の周りにセラ
ミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、ホッ
トプレスにより焼結成形する方法などによって製造する
ことができる。That is, as shown in FIG.
One or two of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, Hf
A fiber mixture 5 obtained by mixing an iron-based alloy powder containing carbides of at least one kind and small pieces of ceramic fibers at a desired mixing ratio is provided around a steel roll shaft 1 by welding 6 or the like. By filling in the capsule 4, it is arranged around the steel roll shaft 1, and then the capsule 4 is evacuated to vacuum as shown in FIG. A method of hot isostatic pressing with sealing by forming, or a mold provided around a steel roll axis at a desired distance from the roll axis, and filling the mixed powder in the mold to form a steel It can be manufactured by a method in which a small piece of ceramic fiber and the above-mentioned iron-based alloy powder are arranged around a roll shaft, and sintered by hot pressing.
【００４１】また、鋼製ロール軸の周りに、ゴム或いは
樹脂などの可撓性の筒状のカプセルを設け、この中に上
記混合物を充填することによって、ロール軸の周りにセ
ラミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、こ
れを冷間静水圧成形（ＣＩＰ）によってロール軸の周り
に成形体を形成した後、これを加熱焼結することによっ
て複合ロールを製造することができる。Further, a flexible cylindrical capsule made of rubber or resin is provided around a steel roll shaft, and the above mixture is filled therein. A composite roll can be manufactured by disposing the iron-based alloy powder, forming a compact around the roll axis by cold isostatic pressing (CIP), and then heating and sintering the compact.
【００４２】これらの方法において、この加熱成形、加
熱焼結によって、外層が焼結形成され、同時に焼結体と
ロール軸とが接合される。In these methods, the outer layer is sintered and formed by the heat forming and the heat sintering, and at the same time, the sintered body and the roll shaft are joined.
【００４３】また、本発明の複合ロールは、鋼製ロール
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向してセラミックス繊維体を形成した後、このセラミッ
クス繊維体に、溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基合金を供
給することによって製造できる。In the composite roll of the present invention, the ceramic fiber is formed by winding or axially orienting ceramic fibers around a steel roll axis, and then melting the W, V , Nb, Ti, Ta, Z
It can be manufactured by supplying an iron-based alloy containing one or more of r and Hf.
【００４４】すなわち、図５に示すように、ロール軸材
１の周りにセラミックス繊維を巻回或いはロール軸の方
向に配向してセラミックス繊維体８を形成した後、この
セラミックス繊維体８の周りに筒状の鋳型１０を設け、
この鋳型中に溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基溶融含浸
（溶浸）用合金９を注入することにより、上記繊維体の
繊維の周りに鉄基合金を含浸させると共に、ロール軸と
鉄基合金とを接合することができる。また、この溶融し
た鉄基合金が冷却凝固する際に、炭化物が晶出し、炭化
物が分散した鉄基合金とセラミックス繊維とからなる外
層が形成される。That is, as shown in FIG. 5, a ceramic fiber body 8 is formed by winding a ceramic fiber around a roll shaft member 1 or orienting in the direction of a roll axis to form a ceramic fiber body 8. A cylindrical mold 10 is provided,
W, V, Nb, Ti, Ta, Z melted in this mold
By injecting an iron-based alloy 9 for infiltration (infiltration) containing one or more of r and Hf, the iron-based alloy is impregnated around the fibers of the fibrous body, and the roll shaft and the iron The base alloy can be joined. Further, when the molten iron-based alloy is cooled and solidified, carbide is crystallized, and an outer layer composed of the iron-based alloy in which the carbide is dispersed and ceramic fibers is formed.
【００４５】ところで、鋼製ロール軸の周りに繊維体を
形成する方法としては、鋼製ロール軸の周りに有機バイ
ンダー、ワックス等の繊維の巻回密度を調整するための
間隔材を塗布し、その厚みを調整しながらセラミックス
繊維を、或いは巻回時に繊維の間に有機バインダーのシ
ートを装入しながらセラミックス繊維を、ロール軸方向
と直角方向或いは軸方向と角度を有するように巻き重ね
ることによってセラミックス繊維が所望の体積分率とな
るようにして繊維体を形成する方法がある。By the way, as a method of forming a fibrous body around the steel roll shaft, a spacing material for adjusting the winding density of the fiber, such as an organic binder and wax, is applied around the steel roll shaft, By adjusting the thickness of the ceramic fibers, or by winding a ceramic fiber while inserting a sheet of an organic binder between the fibers at the time of winding, the ceramic fibers are perpendicular to the roll axis direction or at an angle to the axis direction. There is a method of forming a fibrous body so that the ceramic fiber has a desired volume fraction.
【００４６】また、予め有機バインダーのシートにセラ
ミックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位
して繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを
繊維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有
するようにして巻回する方法、或いはこの繊維入り有機
バインダーシートを繊維の方向がロール軸方向となるよ
うに重ねるなどの方法により、ロール軸の周りにセラミ
ックス繊維を配したセラミックス繊維体を形成すること
ができる。なお、有機バインダー、ワックスなどの間隔
材は、溶融した上記鉄基合金を注入した際に分解燃焼
し、複合ロールの外層は実質的にセラミックス繊維と炭
化物を含有する鉄基合金とで形成される。Further, ceramic fibers are preliminarily arranged in parallel to an organic binder sheet so as to have a desired volume fraction to obtain a fiber-containing organic binder sheet, and the direction of the fibers is perpendicular to the axial direction or the axial direction. A ceramic fiber in which ceramic fibers are arranged around a roll axis by a method of winding so as to have a direction and an angle, or a method of stacking the fiber-containing organic binder sheet so that the fiber direction is the roll axis direction. Body can be formed. The spacing material such as an organic binder and wax decomposes and burns when the molten iron-based alloy is injected, and the outer layer of the composite roll is substantially formed of ceramic fibers and an iron-based alloy containing carbide. .
【００４７】また、本発明の複合ロールは、鋼製ロール
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向すると共に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ
の１種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合
金粉末を繊維の周囲に充填配置した後、ホットプレス或
いは熱間静水圧成形により鉄基合金粉末を焼結成形する
こと、或いは加熱して鉄基合金粉末を加熱溶融させるこ
とにより製造できる。In the composite roll of the present invention, ceramic fibers are wound around a steel roll axis or oriented in the axial direction, and W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, Hf
After the iron-based alloy powder containing a carbide of one or more of the following is filled and arranged around the fiber, the iron-based alloy powder is sintered or molded by hot pressing or hot isostatic pressing, or heated and heated. It can be manufactured by heating and melting an iron-based alloy powder.
【００４８】すなわち、鋼製ロール軸の周りに、有機バ
インダーあるいはワックス等の間隔材とＷ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる
炭化物を含有する鉄基合金粉末等を塗布し、その厚みを
調整しながらセラミックス繊維を、あるいは巻回時に繊
維の間に有機バインダーのシートと上記鉄基合金粉末を
装入しながら繊維を、ロール軸方向と直角方向に或いは
軸方向と角度を有するように巻き重ねて所望の体積分率
となるように繊維体を形成する方法によってロール軸の
周りに繊維体を形成するとともに繊維の周囲に炭化物を
含有する鉄基合金粉末を充填配置する。That is, W, V, Nb, and a spacer such as an organic binder or wax are provided around a steel roll shaft.
An iron-based alloy powder or the like containing a carbide of one or more of Ti, Ta, Zr, and Hf is applied and ceramic fibers are adjusted while adjusting the thickness, or an organic binder is interposed between the fibers during winding. While loading the sheet and the iron-based alloy powder, the fiber is wound so as to have a desired volume fraction by winding the fiber in a direction perpendicular to the roll axis direction or at an angle to the axis direction. A fibrous body is formed around the roll axis and an iron-based alloy powder containing carbide is filled and arranged around the fiber.
【００４９】或いは、予め上記鉄基合金粉末を塗布した
有機バインダーシート、または上記鉄基合金粉末と有機
バインダーとを混合した有機バインダーシートにセラミ
ックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位し
た繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを繊
維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有す
るように巻き重ねて所望の体積分率となるように繊維体
を形成する方法によってロール軸の周りに繊維体を形成
するとともに繊維の周囲に炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置したセラミックス繊維体を形成することが
できる。Alternatively, ceramic fibers are arranged in parallel on an organic binder sheet to which the above-mentioned iron-based alloy powder has been applied in advance or an organic binder sheet in which the above-mentioned iron-based alloy powder has been mixed with an organic binder so as to have a desired volume fraction. Rolled by a method of forming a fibrous body so as to obtain a desired volume fraction by winding the sheet so that the fiber direction has a direction perpendicular to the axial direction or an angle to the axial direction. A ceramic fibrous body can be formed in which a fibrous body is formed around an axis and an iron-based alloy powder containing a carbide is filled and arranged around the fiber.
【００５０】このようにして形成した繊維体をホットプ
レス或いは熱間静水圧成形により焼結成形することによ
って、複合ロールを製造することができる。A composite roll can be manufactured by sintering the fibrous body thus formed by hot pressing or hot isostatic pressing.
【００５１】ホットプレス或いは熱間静水圧成形におい
ては、ホットプレス或いは熱間静水圧成形に先だって予
め繊維体を加熱し有機バインダー、ワックスのような間
隔材を分解除去した後、焼結成形することが好ましい。
これによって外層は実質的にセラミックス繊維と上記炭
化物を含有する鉄基合金の焼結体により形成され、ロー
ル軸と外層とは接合される。In hot pressing or hot isostatic pressing, the fibrous body is heated in advance to decompose and remove a spacing material such as an organic binder and wax before hot pressing or hot isostatic pressing, followed by sintering. Is preferred.
Thus, the outer layer is substantially formed of a sintered body of an iron-based alloy containing ceramic fibers and the above-mentioned carbide, and the roll shaft and the outer layer are joined.
【００５２】また、上記繊維体の周囲に金属製あるいは
耐火物製の筒状の鋳型を設け、繊維体を加熱して鉄基合
金粉末を溶融させることによって、複合ロールを製造す
ることができる。その際、有機バインダー、ワックスの
ような間隔材は分解消失し、外層は実質的にセラミック
ス繊維と溶融後の冷却において晶出した上記炭化物を含
有する鉄基合金により形成され、ロール軸と外層とは接
合される。A composite roll can be produced by providing a cylindrical mold made of metal or refractory around the fibrous body and heating the fibrous body to melt the iron-based alloy powder. At that time, the organic binder, the spacing material such as wax is decomposed and disappears, and the outer layer is substantially formed of the ceramic fiber and the iron-based alloy containing the above-mentioned carbide crystallized in cooling after being melted. Are joined.
【００５３】ロール成形後は、ロールの使用条件におい
て要求される硬度、表面粗度を得るように、熱処理条
件、研磨条件を選定して処理すればよい。After the roll is formed, heat treatment conditions and polishing conditions may be selected so as to obtain the hardness and surface roughness required under the use conditions of the roll.
【００５４】本発明の複合ロールの軸は鋼製であるが、
鋳鋼、鍛鋼、強靭鋳鉄等も使用できる。なお、図６に示
すように鋼製ロール軸材１と耐摩耗材の外層部２との間
に鋼製の中間体１１を設け、中間体の上に外層を設ける
構造としてもよい。The shaft of the composite roll of the present invention is made of steel.
Cast steel, forged steel, tough cast iron, etc. can also be used. As shown in FIG. 6, a steel intermediate body 11 may be provided between the steel roll shaft member 1 and the outer layer portion 2 of the wear-resistant material, and an outer layer may be provided on the intermediate body.
【００５５】本発明の複合ロールは外層に相当する部分
の少なくとも表層部を特許請求の範囲の繊維強化金属と
した単層或いは複層にしたスリーブとし、内層との接合
は溶接、焼結、溶融等の接合方法の他、焼嵌め、嵌合等
の方法によって接合し、複合ロールとしても使用でき
る。The composite roll of the present invention is a single-layer or multiple-layer sleeve in which at least the surface layer corresponding to the outer layer is made of a fiber-reinforced metal as claimed in the claims, and the inner layer is joined by welding, sintering, and melting. In addition to the joining method described above, the sheet can be joined by a method such as shrink fitting or fitting, and used as a composite roll.
【００５６】また、本発明の外層材はロール材のみなら
ず、シームレス、線材圧延、熱押し、鍛造等の熱間加工
用工具や冷間加工用工具としても使用できる。Further, the outer layer material of the present invention can be used not only as a roll material, but also as a hot working tool such as seamless, wire rod rolling, hot pressing, forging, or a cold working tool.
【００５７】[0057]
【実施例】 （実施例１） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：１００ｍｍ 軸の長さ ：２００ｍｍ 軸材 ：Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．０ Ｃｒ：５．０ Ｖ ：５．０ Ｍｏ：５．０ Ｗ ：５．０ Ｓｉ：１．５ Ｍｎ：１．０ セラミックス繊維：直径１４μｍ、長さ０．５ｍｍのＳｉＣ繊維の表面に ＴｉＮを３μｍ被覆。EXAMPLES (Example 1) Roll diameter: 100 mm, roll body length: 100 mm Shaft length: 200 mm Shaft: Ni-Cr-Mo steel Component of iron-based alloy in outer layer: weight% C: 2. 0 Cr: 5.0 V: 5.0 Mo: 5.0 W: 5.0 Si: 1.5 Mn: 1.0 Ceramic fiber: TiN on the surface of SiC fiber having a diameter of 14 μm and a length of 0.5 mm 3 μm coating.
【００５８】上記鉄基合金粉末にＳｉＣ繊維を１５重量
％混合し、軸周りに形成した後、図４（イ）に示すよう
に鉄製のカプセルの中に納め、（ロ）の蓋を溶接し、カ
プセルの中を真空脱気して封入した後、１２００℃でＨ
ＩＰ成型した。冷却後、カプセル材を除去し、硬度がシ
ョアー硬度で８０〜８５になるように焼入れ、焼戻し処
理を行った。After 15% by weight of SiC fiber was mixed with the iron-based alloy powder and formed around the axis, it was placed in an iron capsule as shown in FIG. 4 (a), and the lid of (b) was welded. After the inside of the capsule is degassed under vacuum and sealed,
IP molding was performed. After cooling, the capsule material was removed, quenched to a hardness of 80 to 85 in Shore hardness, and tempered.
【００５９】この場合、炭化物としてはＶＣと複合炭化
物（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。In this case, as the carbide, VC and composite carbide (Fe, Cr, Mo, W) 6 C were crystallized.
【００６０】耐クラック性評価試験 実ロールと同じ熱サイクルを与えて耐クラック性を評価
した。熱サイクルは、高周波により局部的に焼く６００
℃に加熱し、直後に水冷することにより行い、加熱−水
冷サイクルを１０5回繰り返し、クラック深さをクラッ
クメータで測定した。Crack Resistance Evaluation Test Crack resistance was evaluated by applying the same heat cycle as the actual roll. The heat cycle is performed by baking locally with high frequency.
℃ heated to performed by water cooling immediately after heating - water cooling cycle repeated 105 times was measured crack depth crack meter.
【００６１】結果 クラック深さは、１．２ｍｍであった。なお、比較のた
めに同じ条件で作製したＳｉＣ繊維の入っていない成分
のロールでは、クラック深さ、４．８ｍｍであった。本
発明構造は耐クラック性に効果があることを確認した。Results The crack depth was 1.2 mm. For comparison, the roll of the component containing no SiC fiber prepared under the same conditions had a crack depth of 4.8 mm. It was confirmed that the structure of the present invention was effective in crack resistance.
【００６２】 （実施例２） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：５０ｍｍ 軸の長さ ：５０ｍｍ、 軸の長さ ：１５０ｍｍ 軸材 ：Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．２ Ｃｒ：６．０ Ｖ ：６．０ Ｍｏ：４．０ Ｗ ：６．０ セラミックス繊維：直径１４μｍのＳｉＣ及び直径１５μｍのＳｉ3Ｎ4繊維の 表面にアルミナを２μｍ被覆。(Example 2) Roll diameter: 100 mm, roll body length: 50 mm Shaft length: 50 mm, Shaft length: 150 mm Shaft material: Cr-Mo steel Component of iron-based alloy in outer layer: wt% C: 2.2 Cr: 6.0 V: 6.0 Mo: 4.0 W: 6.0 Ceramic fibers: 14 μm diameter SiC and 15 μm diameter Si 3 N 4 fibers coated with 2 μm alumina.
【００６３】ＳｉＣ繊維をリング状に巻回密度約４０％
で成形した後、これを図５に示すようにアルミナセラミ
ックスの型に納め、上記外層部の鉄基合金を真空中１４
５０℃で溶解してＳｉＣ繊維のリングに溶融含浸（溶
浸）させた。The winding density of the SiC fiber in a ring is about 40%.
Then, it is placed in an alumina ceramic mold as shown in FIG.
It was melted at 50 ° C. and melt-impregnated (infiltrated) into a ring of SiC fibers.
【００６４】冷却後、鋳型から取り出し硬度がショアー
硬度で８０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理をし
た。この場合、炭化物としてはＶＣと複合炭化物（Ｆ
ｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。After cooling, it was removed from the mold, quenched so that the hardness was 80 to 90 in Shore hardness, and tempered. In this case, as the carbide, VC and composite carbide (F
e, Cr, Mo, W) 6 C had crystallized.
【００６５】なお、Ｓｉ3Ｎ4繊維についても同様な成形
および処理を行った。The same molding and processing were performed on Si 3 N 4 fibers.
【００６６】耐クラック性評価試験 実施例１と同じ熱サイクルを与えて耐クラック性を評価
した。Crack Resistance Evaluation Test Crack resistance was evaluated by applying the same heat cycle as in Example 1.
【００６７】結果 クラック深さは、ＳｉＣ繊維で０．５ｍｍ、Ｓｉ3Ｎ4繊
維で０．７ｍｍであった。なお、比較のために同じ条件
で作製したセラミックス繊維の入っていない成分のロー
ルでは、クラック深さ、４．０ｍｍであった。本発明構
造は耐クラック性に効果があることを確認した。Results The crack depth was 0.5 mm for SiC fibers and 0.7 mm for Si 3 N 4 fibers. For comparison, the roll of the component containing no ceramic fiber and manufactured under the same conditions had a crack depth of 4.0 mm. It was confirmed that the structure of the present invention was effective in crack resistance.
【００６８】耐摩耗性の比較 上記ＳｉＣ繊維入りとＳｉ3Ｎ4繊維入りと繊維が入って
いないロールについて、熱間コイル圧延試験機（単スタ
ンド圧延）にて、耐摩耗性を評価した。圧延材は普通鋼
コイル（幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１０００ｍ）を
用い、圧延条件はコイル加熱温度９００℃、圧下率３０
％で行い、コイルを各ロール材で１０本圧延した。摩耗
量は圧延前後のロールプロフィールを測定し、その最大
深さの差で比較した。摩耗深さは、繊維が入っていない
ロールの場合を１とすると、ＳｉＣ繊維入りロールの場
合で０．７３、Ｓｉ3Ｎ4繊維入りロールの場合が０．８
０であり、繊維を入れることにより耐摩耗性の改善が確
認できた。Comparison of abrasion resistance The rolls containing SiC fibers, Si 3 N 4 fibers, and no fibers were evaluated for wear resistance using a hot coil rolling tester (single stand rolling). The rolled material is a normal steel coil (width 20 mm, thickness 2 mm, length 1000 m). The rolling conditions are coil heating temperature 900 ° C and rolling reduction 30.
%, And ten coils were rolled with each roll material. The amount of wear was measured by measuring the roll profile before and after rolling and comparing the difference in the maximum depth. Assuming that the wear depth of the roll containing no fiber is 1, the wear depth is 0.73 for the roll containing SiC fiber, and 0.8 for the roll containing Si 3 N 4 fiber.
0, indicating that the wear resistance was improved by adding fibers.
【００６９】[0069]
【発明の効果】以上詳述したように本発明は耐摩耗性を
改善するとともに、耐クラック性改善に効果があり、ロ
ール寿命の向上に多大の貢献を成すものである。As described in detail above, the present invention is effective in improving abrasion resistance and crack resistance, and greatly contributes to the improvement of roll life.
【図１】本発明の複合ロールの１例を示すもので、強化
繊維をロール軸の周方向に巻回した時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。FIG. 1 shows an example of a composite roll of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is a perspective view when reinforcing fibers are wound in a circumferential direction of a roll axis.
【図２】本発明の複合ロールの他の例を示すもので、強
化繊維をロール軸に平行に配位させた時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。FIG. 2 shows another example of the composite roll of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is a perspective view when reinforcing fibers are arranged parallel to the roll axis.
【図３】本発明の複合ロールの他の例を示すもので、強
化繊維の巻回時に繊維をクロスさせた例を示す斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view showing another example of the composite roll of the present invention, in which the fibers are crossed at the time of winding the reinforcing fibers.
【図４】本発明の複合ロールの製作方法の一例としてＨ
ＩＰによる方法を説明する図であり、（イ）はロール軸
の周りのカプセル内に外層材（繊維混合体）を納めた状
態、（ロ）はカプセルの蓋を溶接し、外層材（繊維混合
体）を封入した後の状態を示す図である。FIG. 4 shows H as an example of a method for manufacturing a composite roll of the present invention.
It is a figure explaining the method by IP, (a) is the state where the outer layer material (fiber mixture) was put in the capsule around the roll axis, (b) was welding the capsule lid, and the outer layer material (fiber mixture). FIG. 6 is a diagram showing a state after the body is enclosed.
【図５】本発明の複合ロールの製作方法の他の例とし
て、溶融含浸（溶浸）による方法を示す断面模式図であ
り、セラミックス繊維体を型に納め、合金を溶融含浸
（溶浸）させる状態を示す図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of a method of manufacturing the composite roll of the present invention by melt impregnation (infiltration), in which a ceramic fiber body is placed in a mold, and an alloy is melt impregnated (infiltration). It is a figure showing the state where it is made to do.
【図６】本発明の複合ロールの一例を示すもので、鋼製
ロール軸と外層の間に中間体を設けた例を示す図であ
る。FIG. 6 is a view showing an example of the composite roll of the present invention, in which an intermediate is provided between a steel roll shaft and an outer layer.
【図７】従来の複合ロールの断面を示す図である。FIG. 7 is a view showing a cross section of a conventional composite roll.
１ ロール軸材 ２ 外層部 ３ 強化繊維 ４ カプセル ５ 繊維混合体 ６ 溶接 ７ 蓋 ８ セラミックス繊維体 ９ 溶融含浸（溶浸）用合金 １０ 鋳型 １１ 中間体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roll shaft material 2 Outer layer part 3 Reinforcement fiber 4 Capsule 5 Fiber mixture 6 Welding 7 Lid 8 Ceramic fiber body 9 Alloy for melt impregnation (infiltration) 10 Mold 11 Intermediate
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成９年９月３日[Submission date] September 3, 1997
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００６２[Correction target item name] 0062
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００６２】 （実施例２） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：５０ｍｍ 軸の径 ：５０ｍｍ、 軸の長さ ：１５０ｍｍ 軸材 ：Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．２ Ｃｒ：６．０ Ｖ ：６．０ Ｍｏ：４．０ Ｗ ：６．０ セラミックス繊維：直径１４μｍのＳｉＣ及び直径１５μｍのＳｉ3Ｎ4繊維の 表面にアルミナを２μｍ被覆。(Example 2) Roll diameter: 100 mm, roll body length: 50 mm Shaft diameter : 50 mm, shaft length: 150 mm Shaft material: Cr-Mo steel Component of iron-based alloy in outer layer: weight% C : 2.2 Cr: 6.0 V: 6.0 Mo: 4.0 W: 6.0 Ceramic fibers: 14 μm diameter SiC and 15 μm diameter Si 3 N 4 fibers were coated with 2 μm alumina on the surface.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｅ (72)発明者 栗田 澄彦 佐賀県西松浦郡有田町幸平一丁目３番８号 株式会社香蘭社研究開発部内────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // C22C 38/00 304 B22F 5/00 E (72) Inventor Sumihiko Kurita 1-3-8 Kohei Arita-cho, Nishimatsuura-gun, Saga Prefecture Koransha Research & Development Department
Claims (11)
外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少なくとも
表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆの１種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基
合金とセラミックス繊維とからなることを特徴とする複
合ロール。1. A composite roll having an outer layer made of a wear-resistant material around a steel shaft, wherein at least a surface layer of the outer layer has W, Mo, V, Nb, Ti, Ta, Zr, and H.
A composite roll comprising a ceramic fiber and an iron-based alloy containing one or more carbides of f.
金中に分散してなることを特徴とする請求項１記載の複
合ロール。2. The composite roll according to claim 1, wherein the small pieces of the ceramic fibers are dispersed in an iron-based alloy.
の周方向に巻回、或いは軸方向に配向され、この繊維の
間隙に上記鉄基合金が含浸されてなることを特徴とする
請求項１記載の複合ロール。3. The ceramic fiber according to claim 1, wherein the ceramic fiber is wound in the circumferential direction of a steel roll shaft or oriented in the axial direction, and a gap between the fibers is impregnated with the iron-based alloy. The composite roll as described.
で被覆された炭化珪素繊維或いは窒化珪素繊維であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の複
合ロール。4. The composite roll according to claim 1, wherein the ceramic fiber is a silicon carbide fiber or a silicon nitride fiber coated with an oxide or a nitride.
３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２
０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の元素、
５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅ
からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の複合ロール。5. The iron-based alloy according to claim 1, wherein the weight ratio is 0.8 to 0.8.
3.5% C, 2-7% Cr, 10% Mo or less, 2
0% or less of W, 3 to 15% of V, Nb, Ti, Ta, Z
one or more elements selected from the group consisting of r and Hf;
5% or less Ni, 10% or less Co, balance substantially Fe
The composite roll according to any one of claims 1 to 3, comprising:
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りに、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基合金粉
末とセラミックス繊維の小片とを混合して配置した後、
この鉄基合金粉末とセラミックス繊維を加熱し、焼結成
形することを特徴とする複合ロールの製造方法。6. A method of manufacturing a composite roll having an outer layer made of an abrasion-resistant material around a steel roll shaft, wherein W, V, Nb, Ti, Ta is provided around the steel roll shaft. ,
After mixing and arranging an iron-based alloy powder containing one or more of Zr and Hf and a piece of ceramic fiber,
A method for producing a composite roll, comprising heating and sintering the iron-based alloy powder and ceramic fibers.
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向してセラミックス繊維体を形成した後、
このセラミックス繊維体に溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する
鉄基合金を供給することを特徴とする複合ロールの製造
方法。7. A method of manufacturing a composite roll having an outer layer made of a wear-resistant material around a steel roll axis, wherein ceramic fibers are wound or axially oriented around the steel roll axis. After forming the ceramic fiber body
W, V, Nb, T melted in this ceramic fiber body
A method for producing a composite roll, comprising supplying an iron-based alloy containing one or more of i, Ta, Zr, and Hf.
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊維の周
囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種また
は２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末を充
填配置してセラミックス繊維体を形成した後、このセラ
ミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を焼結成形する
ことを特徴とする複合ロールの製造方法。8. A method of manufacturing a composite roll having an outer layer made of a wear-resistant material around a steel roll shaft, wherein ceramic fibers are wound or axially oriented around the steel roll shaft. At the same time, an iron-based alloy powder containing a carbide of one or more of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf was filled and arranged around the ceramic fiber to form a ceramic fiber body. Thereafter, the ceramic fiber body is heated to sinter and form the iron-based alloy powder.
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊維の周
囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種また
は２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末を充
填配置してセラミックス繊維体を形成した後、このセラ
ミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を溶融すること
を特徴とする複合ロールの製造方法。9. A method of manufacturing a composite roll having an outer layer made of a wear-resistant material around a steel roll axis, wherein ceramic fibers are wound or axially oriented around the steel roll axis. At the same time, an iron-based alloy powder containing a carbide of one or more of W, V, Nb, Ti, Ta, Zr, and Hf was filled and arranged around the ceramic fiber to form a ceramic fiber body. A method for producing a composite roll, comprising heating the ceramic fiber body to melt the iron-based alloy powder.
窒化物で被覆された炭化珪素繊維あるいは窒化珪素繊維
であることを特徴とする請求項６ないし９のいづれかに
記載の複合ロールの製造方法。10. The method for producing a composite roll according to claim 6, wherein the ceramic fibers are silicon carbide fibers or silicon nitride fibers coated with an oxide or a nitride.
３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２
０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の元素、
５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅ
からなることを特徴とする請求項６ないし１０のいづれ
かに記載の複合ロールの製造方法。11. The iron-based alloy according to claim 1, wherein the weight ratio is 0.8 to
3.5% C, 2-7% Cr, 10% Mo or less, 2
0% or less of W, 3 to 15% of V, Nb, Ti, Ta, Z
one or more elements selected from the group consisting of r and Hf;
5% or less Ni, 10% or less Co, balance substantially Fe
The method for producing a composite roll according to any one of claims 6 to 10, comprising:
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|---|---|---|---|---|
| KR20140142334A (en) | 2012-07-09 | 2014-12-11 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Composite roll and rolling method |
| JP2017511427A (en) * | 2013-12-20 | 2017-04-20 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | Method for manufacturing a cladding component |
| JP2017160530A (en) * | 2015-12-11 | 2017-09-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Hybrid article, method for forming hybrid article, and method for closing aperture |
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1997
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Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| KR20140142334A (en) | 2012-07-09 | 2014-12-11 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | Composite roll and rolling method |
| US9676015B2 (en) | 2012-07-09 | 2017-06-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Composite rolling mill roll and rolling method |
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| JP2017160530A (en) * | 2015-12-11 | 2017-09-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Hybrid article, method for forming hybrid article, and method for closing aperture |
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