JPH1161349A - ロールおよびその製造方法 - Google Patents
ロールおよびその製造方法Info
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- JPH1161349A JPH1161349A JP22555897A JP22555897A JPH1161349A JP H1161349 A JPH1161349 A JP H1161349A JP 22555897 A JP22555897 A JP 22555897A JP 22555897 A JP22555897 A JP 22555897A JP H1161349 A JPH1161349 A JP H1161349A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間、冷間圧延における複合ロールにおい
て、耐摩耗性に優れた複合ロールを提供する。 【解決手段】 鋼製の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炭化物の１種または２種以上を含有する鉄基合金とＳ
ｉＣ或いはＢ4Ｃ粒子を体積率で５〜９０％含有するこ
とを特徴とする複合ロール。
て、耐摩耗性に優れた複合ロールを提供する。 【解決手段】 鋼製の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炭化物の１種または２種以上を含有する鉄基合金とＳ
ｉＣ或いはＢ4Ｃ粒子を体積率で５〜９０％含有するこ
とを特徴とする複合ロール。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合ロールに係わ
り、さらに詳しくは、耐摩耗性に優れた複合ロールの構
造に係わるものである。
り、さらに詳しくは、耐摩耗性に優れた複合ロールの構
造に係わるものである。
【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。
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。
【０００３】図４は従来の鋼材圧延用複合ロールを示す
図である。図４（イ）、（ロ）に示すように鋼製の軸材
１の回りに外層部の耐摩耗材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。
図である。図４（イ）、（ロ）に示すように鋼製の軸材
１の回りに外層部の耐摩耗材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。
【０００４】このロールの外層部の組織はいわゆる高速
度鋼の基地組織にＶＣ炭化物等の合金炭化物が分散した
組織であるためにハイスロールと呼ばれている。
度鋼の基地組織にＶＣ炭化物等の合金炭化物が分散した
組織であるためにハイスロールと呼ばれている。
【０００５】このロールは従来ロールである高クロム鋳
鉄やニッケルグレン鋳鉄に比べると耐摩耗性が極めて優
れている。しかし、熱延分野ではさらなる抜本的なコス
トダウンが要求されており、また、今後熱延連続化操業
が拡大されること等を考慮すると、熱延ロールにおいて
もその極限化が必要である。そのためには現状ハイスロ
ール材を凌駕する材質を開発する必要がある。
鉄やニッケルグレン鋳鉄に比べると耐摩耗性が極めて優
れている。しかし、熱延分野ではさらなる抜本的なコス
トダウンが要求されており、また、今後熱延連続化操業
が拡大されること等を考慮すると、熱延ロールにおいて
もその極限化が必要である。そのためには現状ハイスロ
ール材を凌駕する材質を開発する必要がある。
【０００６】
【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、耐摩耗性を改善した新しい複合
ロールの構造を提供せんとするものである。
鑑みてなされたもので、耐摩耗性を改善した新しい複合
ロールの構造を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点は次の手段に
よって解決される。
よって解決される。
【０００８】すなわち、 （１） 鋼製の軸の周囲に耐摩耗性材料からなる外層を
設けた複合ロールにおいて、該外層の少なくとも表層部
が、Ｗ、Ｍｏ、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と
ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ粒子の１種以上を体積％で５〜
９０％含有することを特徴とする複合ロール。
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、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
ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ粒子の１種以上を体積％で５〜
９０％含有することを特徴とする複合ロール。
【０００９】（２） 上記鉄基合金の成分が、重量比
で、０．８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以
下のＭｏ、２０％以下のＷ、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆ）から選ばれた１種、あるいは２種以上の元
素を３〜１５％、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前記（１）
に記載の複合ロール。
で、０．８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以
下のＭｏ、２０％以下のＷ、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆ）から選ばれた１種、あるいは２種以上の元
素を３〜１５％、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前記（１）
に記載の複合ロール。
【００１０】（３） 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、前記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、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の粉末と、ＳｉＣまたは
Ｂ4Ｃの１種以上の粉末とを混合して配置した後、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
を特徴とする複合ロールの製造方法。
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、前記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、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の粉末と、ＳｉＣまたは
Ｂ4Ｃの１種以上の粉末とを混合して配置した後、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
を特徴とする複合ロールの製造方法。
【００１１】（４） 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、前記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、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の粉末と、ＳｉＣまたは
Ｂ4Ｃの１種以上の粉末とを混合した粉末を、真空中も
しくは減圧中或いはアルゴンや窒素等の非酸化性雰囲気
中で溶射あるいは肉盛り溶接施工することにより成形す
ることを特徴とする複合ロールの製造方法。
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、前記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、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の粉末と、ＳｉＣまたは
Ｂ4Ｃの１種以上の粉末とを混合した粉末を、真空中も
しくは減圧中或いはアルゴンや窒素等の非酸化性雰囲気
中で溶射あるいは肉盛り溶接施工することにより成形す
ることを特徴とする複合ロールの製造方法。
【００１２】
【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ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ粒
子の１種以上を体積％で５〜９０％構成することによ
り、耐摩耗性を改善するものである。これらの粒子は外
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。
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ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ粒
子の１種以上を体積％で５〜９０％構成することによ
り、耐摩耗性を改善するものである。これらの粒子は外
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。
【００１３】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ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ
粒子の１種以上を混合分散し、焼結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、ボールミルでメカニカルア
ロイングする方法等が活用できる。
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ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ
粒子の１種以上を混合分散し、焼結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、ボールミルでメカニカルア
ロイングする方法等が活用できる。
【００１４】ＳｉＣおよびＢ4Ｃ粉末は平均径１μｍ〜
１００μｍを体積％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。該粒子の混合割
合が体積％で５％未満では十分な耐摩耗効果が期待でき
ない。また、９０％を超えると金属部が少なすぎて熱延
ロール等の熱間工具としての強度を確保できない。
１００μｍを体積％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。該粒子の混合割
合が体積％で５％未満では十分な耐摩耗効果が期待でき
ない。また、９０％を超えると金属部が少なすぎて熱延
ロール等の熱間工具としての強度を確保できない。
【００１５】本発明の請求項３の複合ロールは、鋼製の
軸の周囲に請求項２の鉄基合金と、ＳｉＣ粒子またはＢ
4Ｃ粒子の１種以上を混合し、焼結することによって外
層を形成するとともに外層とロール軸とを接合させ耐摩
耗性ロールを得るものである。また、請求項４の複合ロ
ールは、鋼製の軸の周囲に請求項２の鉄基合金と、Ｓｉ
Ｃ粒子またはＢ4Ｃ粒子の１種以上を混合し、真空中も
しくは減圧中或いはアルゴンや窒素等の非酸化性雰囲気
中で溶射あるいは肉盛り溶接により施工することにより
外層を形成するとともに外層とロール軸を接合し耐摩耗
性ロールを得るものである。
軸の周囲に請求項２の鉄基合金と、ＳｉＣ粒子またはＢ
4Ｃ粒子の１種以上を混合し、焼結することによって外
層を形成するとともに外層とロール軸とを接合させ耐摩
耗性ロールを得るものである。また、請求項４の複合ロ
ールは、鋼製の軸の周囲に請求項２の鉄基合金と、Ｓｉ
Ｃ粒子またはＢ4Ｃ粒子の１種以上を混合し、真空中も
しくは減圧中或いはアルゴンや窒素等の非酸化性雰囲気
中で溶射あるいは肉盛り溶接により施工することにより
外層を形成するとともに外層とロール軸を接合し耐摩耗
性ロールを得るものである。
【００１６】外層の鉄基合金の成分は、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、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ）から選ばれた１種、あるいは２種以上の元素を３
〜１５％、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実
質的にＦｅからなる組成が好ましい Ｃは、炭化物形成のため必要で、その上限を３．５％と
する。また、０．８％の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、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆ）から選ばれた１種あるいは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
物が網目状に晶出して靭性、耐肌荒れ性の点で本発明の
目的が達成できない。また１５％の上限を超えると大き
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。
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ）から選ばれた１種、あるいは２種以上の元素を３
〜１５％、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実
質的にＦｅからなる組成が好ましい Ｃは、炭化物形成のため必要で、その上限を３．５％と
する。また、０．８％の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、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆ）から選ばれた１種あるいは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
物が網目状に晶出して靭性、耐肌荒れ性の点で本発明の
目的が達成できない。また１５％の上限を超えると大き
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。
【００１７】Ｃは上限値を超えると炭化物が分散均一で
なくなり、強靭性、耐肌荒れ性の点で問題が起こる。
なくなり、強靭性、耐肌荒れ性の点で問題が起こる。
【００１８】Ｃｒは２％の下限値未満では、焼入性に劣
り、７％の上限を超えると、Ｃｒ系炭化物が過多となり
靭性、耐摩耗性が低下する。
り、７％の上限を超えると、Ｃｒ系炭化物が過多となり
靭性、耐摩耗性が低下する。
【００１９】Ｍｏ、Ｗは、焼入性と高温硬さを得るため
に必要であるが、これらが１０％、２０％のそれぞれの
上限を超えると靭性、耐肌荒れ性の点で好ましくない。
に必要であるが、これらが１０％、２０％のそれぞれの
上限を超えると靭性、耐肌荒れ性の点で好ましくない。
【００２０】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、５％の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。
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、５％の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。
【００２１】Ｃｏは焼戻し軟化抵抗と二次硬化の点で有
利であるが、１０％の上限を超えると焼入性が悪くな
る。
利であるが、１０％の上限を超えると焼入性が悪くな
る。
【００２２】複合ロールの製造方法としては、ロール軸
周囲にラバーを設置し、炭化物を含有する鉄基合金粉末
とＳｉＣまたはＢ4Ｃの粉末を所定の比率で混合した粉
末を充填し、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）後、焼結する方
法、ロール軸周囲に円筒状のカプセルを設け、上記混合
粉末を充填後、このカプセルを密閉し、真空脱気後熱間
静水圧成形（ＨＩＰ）により焼結する方法、或いはロー
ル軸周囲に必要な間隙を有する金型を用意し、ロール軸
と金型の間に該混合粉末を充填しホットプレスにより焼
結成形する方法などがある。
周囲にラバーを設置し、炭化物を含有する鉄基合金粉末
とＳｉＣまたはＢ4Ｃの粉末を所定の比率で混合した粉
末を充填し、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）後、焼結する方
法、ロール軸周囲に円筒状のカプセルを設け、上記混合
粉末を充填後、このカプセルを密閉し、真空脱気後熱間
静水圧成形（ＨＩＰ）により焼結する方法、或いはロー
ル軸周囲に必要な間隙を有する金型を用意し、ロール軸
と金型の間に該混合粉末を充填しホットプレスにより焼
結成形する方法などがある。
【００２３】また、その他の複合ロールの製造方法とし
ては、真空中あるいは減圧中でプラズマジェット状態を
つくりこの高温域内に鉄基合金とＳｉＣ或いはＢ4Ｃ粉
末の１種以上を混合した粉末を供給し、これらの粉末を
熔融状態でロール軸材表面に肉盛り溶射する方法（プラ
ズマ溶射法）や同じくプラズマアークを形成し、このア
ーク内に上記混合粉を供給しながら溶融状態で肉盛り溶
接する方法（プラズマ肉盛溶接法）などがある。この場
合、粉末供給のホッパーを複数個保有する場合は鉄基合
金粉末とＳｉＣ或いはＢ4Ｃ粒子を予め混合する必要は
なく、個別に所定の量だけ供給しても同様な施工ができ
る。
ては、真空中あるいは減圧中でプラズマジェット状態を
つくりこの高温域内に鉄基合金とＳｉＣ或いはＢ4Ｃ粉
末の１種以上を混合した粉末を供給し、これらの粉末を
熔融状態でロール軸材表面に肉盛り溶射する方法（プラ
ズマ溶射法）や同じくプラズマアークを形成し、このア
ーク内に上記混合粉を供給しながら溶融状態で肉盛り溶
接する方法（プラズマ肉盛溶接法）などがある。この場
合、粉末供給のホッパーを複数個保有する場合は鉄基合
金粉末とＳｉＣ或いはＢ4Ｃ粒子を予め混合する必要は
なく、個別に所定の量だけ供給しても同様な施工ができ
る。
【００２４】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。
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。
【００２５】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。
鋳鋼、鍛鋼、強靭鋳鉄等も使用できる。
【００２６】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、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。
の少なくとも表層部を特許請求の範囲とした単層或いは
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、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。
【００２７】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。
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。
【００２８】
実施例１ ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：１００ｍｍ 軸の直径 ：６０ｍｍ、 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：２．２、Ｃｒ：４．５、Ｖ：６．０、Ｍｏ：５．
０、Ｗ：５．０ Ｓｉ：１．５、Ｍｎ：１．０、残部Ｆｅおよび不可避な
不純物 ＳｉＣ粒子：平均粒子径１０μｍ、Ｂ4Ｃ粒子：平均粒
子径１５μｍ 上記鉄基合金粉末にＳｉＣ粒子およびＢ4Ｃ粒子を表１
に示す体積％混合し、ボールミルにてメカニカルアロイ
ング後、図１（イ）に示すロール軸材１の軸周りに形成
した鉄製のカプセル３の中に混合粉末体４を納め、図１
（ロ）に示すように蓋６を溶接５し、カプセルの中を真
空脱気して封入した後、１１００℃でＨＩＰ成形した。
冷却後、カプセル材を除去し、硬度がショアー硬度で８
０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理を行って外層
部の耐摩耗材２を成形した。この場合、炭化物としては
ＶＣと複合炭化物（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃおよび
ＳｉＣ或いはＢ4Ｃが晶出していた。
０、Ｗ：５．０ Ｓｉ：１．５、Ｍｎ：１．０、残部Ｆｅおよび不可避な
不純物 ＳｉＣ粒子：平均粒子径１０μｍ、Ｂ4Ｃ粒子：平均粒
子径１５μｍ 上記鉄基合金粉末にＳｉＣ粒子およびＢ4Ｃ粒子を表１
に示す体積％混合し、ボールミルにてメカニカルアロイ
ング後、図１（イ）に示すロール軸材１の軸周りに形成
した鉄製のカプセル３の中に混合粉末体４を納め、図１
（ロ）に示すように蓋６を溶接５し、カプセルの中を真
空脱気して封入した後、１１００℃でＨＩＰ成形した。
冷却後、カプセル材を除去し、硬度がショアー硬度で８
０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理を行って外層
部の耐摩耗材２を成形した。この場合、炭化物としては
ＶＣと複合炭化物（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃおよび
ＳｉＣ或いはＢ4Ｃが晶出していた。
【００２９】
【表１】 ［耐摩耗性評価試験］上記ＨＩＰ成形材の外層部から外
径８０ｍｍ厚み１０ｍｍの摩耗試験片を採取し、図３に
示すような高周波加熱装置１２で加熱片１０を加熱し、
放射温度計１４で温度を測定し、試験片１１を水冷ノズ
ル１３で冷却しつつ、加熱片１０で試験片１１に荷重１
５を加える熱間転動摩耗試験により摩耗量を評価した。
圧延材に相当する加熱片は普通鋼（Ｓ４５Ｃ）を使用
し、加熱片温度８５０℃、面圧３０ｋｇｆ／ｍｍ2、す
べり率８％にて評価した。
径８０ｍｍ厚み１０ｍｍの摩耗試験片を採取し、図３に
示すような高周波加熱装置１２で加熱片１０を加熱し、
放射温度計１４で温度を測定し、試験片１１を水冷ノズ
ル１３で冷却しつつ、加熱片１０で試験片１１に荷重１
５を加える熱間転動摩耗試験により摩耗量を評価した。
圧延材に相当する加熱片は普通鋼（Ｓ４５Ｃ）を使用
し、加熱片温度８５０℃、面圧３０ｋｇｆ／ｍｍ2、す
べり率８％にて評価した。
【００３０】［結果］耐摩耗性は、転動前と転動数２万
回後の重量減少差で求め、表２にＳｉＣ、Ｂ4Ｃ粒子を
含まないロール（１１）の場合の摩耗量を１００とした
時の比で示した。
回後の重量減少差で求め、表２にＳｉＣ、Ｂ4Ｃ粒子を
含まないロール（１１）の場合の摩耗量を１００とした
時の比で示した。
【００３１】
【表２】 ＳｉＣ、Ｂ4Ｃ粒子を混合することにより、摩耗量は約
３０〜８０％低減することが可能であり、高耐摩耗性を
確保できる。
３０〜８０％低減することが可能であり、高耐摩耗性を
確保できる。
【００３２】実施例２ ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：１００ｍｍ 軸の直径 ：６０ｍｍ、 軸の長さ：２００ｍｍ 軸材 ：Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ：２．０、Ｃｒ：６．０、Ｖ：５．０、Ｍｏ：４．
０、Ｗ：６．０ Ｓｉ：１．０、残部Ｆｅおよび不可避な不純物 ＳｉＣ粒子：平均粒子径１０μｍ、Ｂ4Ｃ粒子：平均粒
子径１０μｍ 上記鉄基合金粉末にＳｉＣ粒子を体積％で１５％および
Ｂ4Ｃ粒子を体積％で１５％混合し、図２に示すような
粉末供給ホッパー９から溶射ガン７へ粉末を供給し、プ
ラズマジェット８により溶射を行う減圧プラズマ溶射に
より、ロール軸材１のロール軸を回転しながら、かつ溶
射ガン７をロール軸方向に往復移動させながら約１０ｍ
ｍ厚み肉盛り溶射した。冷却後、硬度がショアー硬度で
８０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理を行って外
層部の耐摩耗材２を形成した。
０、Ｗ：６．０ Ｓｉ：１．０、残部Ｆｅおよび不可避な不純物 ＳｉＣ粒子：平均粒子径１０μｍ、Ｂ4Ｃ粒子：平均粒
子径１０μｍ 上記鉄基合金粉末にＳｉＣ粒子を体積％で１５％および
Ｂ4Ｃ粒子を体積％で１５％混合し、図２に示すような
粉末供給ホッパー９から溶射ガン７へ粉末を供給し、プ
ラズマジェット８により溶射を行う減圧プラズマ溶射に
より、ロール軸材１のロール軸を回転しながら、かつ溶
射ガン７をロール軸方向に往復移動させながら約１０ｍ
ｍ厚み肉盛り溶射した。冷却後、硬度がショアー硬度で
８０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理を行って外
層部の耐摩耗材２を形成した。
【００３３】［耐摩耗性評価試験］上記溶射複合ロール
とＳｉＣ粒子およびＢ4Ｃ粒子を体積％でそれぞれ１０
％含有した実施例１の（６）の複合ロールについて、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１０００ｍｍ）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、その最大深さの比で比較した。
とＳｉＣ粒子およびＢ4Ｃ粒子を体積％でそれぞれ１０
％含有した実施例１の（６）の複合ロールについて、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１０００ｍｍ）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、その最大深さの比で比較した。
【００３４】［結果］耐摩耗深さは、ＳｉＣおよびＢ4
Ｃ粒子を含まないロールの場合を１００とすると、溶射
により製造したロールが４１、実施例１の（６）のロー
ル材が４８であった。
Ｃ粒子を含まないロールの場合を１００とすると、溶射
により製造したロールが４１、実施例１の（６）のロー
ル材が４８であった。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は耐摩耗性を
大幅に改善し、ロール寿命の向上に多大の貢献を成すも
のである。
大幅に改善し、ロール寿命の向上に多大の貢献を成すも
のである。
【図１】本発明の複合ロールの製造法の１例としてＨＩ
Ｐ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（鉄基合金とＳｉＣ或いはＢ
4Ｃの１種以上の混合体）を納めた状態、（ロ）はカプ
セルの蓋を溶接し、脱気して封入した後の状態を示す図
である。
Ｐ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（鉄基合金とＳｉＣ或いはＢ
4Ｃの１種以上の混合体）を納めた状態、（ロ）はカプ
セルの蓋を溶接し、脱気して封入した後の状態を示す図
である。
【図２】本発明の複合ロールの製造法の１例として、減
圧プラズマによる肉盛り溶射による方法を説明する図で
ある。
圧プラズマによる肉盛り溶射による方法を説明する図で
ある。
【図３】熱間転動摩耗試験機の設備概要を示す図であ
る。
る。
【図４】従来の複合ロールの断面を示す図である。
１ ロール軸材 ２ 外層部の耐摩耗材 ３ カプセル ４ 混合粉末体 ５ 溶接 ６ 蓋 ７ 溶射ガン ８ プラズマジェット ９ 粉末供給ホッパー １０ 加熱片（圧延材側相当） １１ 試験片（ロール側相当） １２ 高周波加熱装置 １３ 水冷ノズル １４ 放射温度計 １５ 荷重
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 24/08 Ｃ２３Ｃ 24/08 Ａ 30/00 30/00 Ａ (72)発明者 濱鍋 修一 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼製の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ＳｉＣ粒子またはＢ4Ｃ粒子の１種以上を体積％
で５〜９０％含有することを特徴とする複合ロール。 - 【請求項２】 上記鉄基合金の成分が、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、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ）から選ばれた１種、あるいは２種以上の元素を３
〜１５％、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に記載の
複合ロール。 - 【請求項３】 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
記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、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の粉末と、ＳｉＣまたはＢ4Ｃ
の１種以上の粉末とを混合して配置した後、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を特徴
とする複合ロールの製造方法。 - 【請求項４】 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
記鋼製のロール軸の周りに、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、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の粉末と、ＳｉＣまたはＢ4Ｃ
の１種以上の粉末とを混合した粉末を、真空中もしくは
減圧中或いはアルゴンや窒素等の非酸化性雰囲気中で溶
射あるいは肉盛り溶接施工することにより成形すること
を特徴とする複合ロールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22555897A JPH1161349A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ロールおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22555897A JPH1161349A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ロールおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161349A true JPH1161349A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16831187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22555897A Withdrawn JPH1161349A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | ロールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1161349A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140142334A (ko) | 2012-07-09 | 2014-12-11 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 복합 롤 및 압연 방법 |
| CN104357834A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 燕山大学 | 一种连铸辊的再制造方法 |
| JP2017511427A (ja) * | 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 | クラッド構成要素を製造するための方法 |
| CN108580878A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-28 | 广东省材料与加工研究所 | 一种拉力试验机夹头及其制备方法 |
| CN114277369A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-05 | 重庆机电增材制造有限公司 | 一种冲击式水轮机喷针及其制造方法 |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP22555897A patent/JPH1161349A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140142334A (ko) | 2012-07-09 | 2014-12-11 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 복합 롤 및 압연 방법 |
| US9676015B2 (en) | 2012-07-09 | 2017-06-13 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Composite rolling mill roll and rolling method |
| JP2017511427A (ja) * | 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 | クラッド構成要素を製造するための方法 |
| CN104357834A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-02-18 | 燕山大学 | 一种连铸辊的再制造方法 |
| CN108580878A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-09-28 | 广东省材料与加工研究所 | 一种拉力试验机夹头及其制备方法 |
| CN114277369A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-05 | 重庆机电增材制造有限公司 | 一种冲击式水轮机喷针及其制造方法 |
| CN114277369B (zh) * | 2021-12-13 | 2024-01-09 | 重庆机电增材制造有限公司 | 一种冲击式水轮机喷针及其制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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