JPS58110168A - 異種金属を軸方向において接合した軸状鋳物のその接合部鋳造法 - Google Patents
異種金属を軸方向において接合した軸状鋳物のその接合部鋳造法Info
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- JPS58110168A JPS58110168A JP20804281A JP20804281A JPS58110168A JP S58110168 A JPS58110168 A JP S58110168A JP 20804281 A JP20804281 A JP 20804281A JP 20804281 A JP20804281 A JP 20804281A JP S58110168 A JPS58110168 A JP S58110168A
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- molten metal
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、異種金属を軸方向において接合した輪状鋳
物のその接合部鋳造法に関するもので、とくにロールネ
ック駆動側のワブラ一部を強化した圧延用ロール鋳造Ｋ
ｆｆ遍に利用される方法について提案する。
物のその接合部鋳造法に関するもので、とくにロールネ
ック駆動側のワブラ一部を強化した圧延用ロール鋳造Ｋ
ｆｆ遍に利用される方法について提案する。
一般に％製鉄所の圧延用ロールは、内層部（芯部）を衝
撃や応力に対して強り高靭性の材質のもので構成する一
方、外層部（胴部外郭）を耐摩耗性に優れた材質のもの
にするという４１ｍＫもとづき複合鋳造法によって製造
されるのが普通である。
撃や応力に対して強り高靭性の材質のもので構成する一
方、外層部（胴部外郭）を耐摩耗性に優れた材質のもの
にするという４１ｍＫもとづき複合鋳造法によって製造
されるのが普通である。
ところが、その複合鋳物鋳、遺の技術はロールの半径方
向に異種材質のものを冶金的Ｉ／Ｃ１１ｉ合したもので
あって１例えば遠心鋳造によって製造したｗ殻。
向に異種材質のものを冶金的Ｉ／Ｃ１１ｉ合したもので
あって１例えば遠心鋳造によって製造したｗ殻。
秋の外層部材に対し、異種の金属溶湯を流し込んで合体
させる方法などがその代表的なものである。
させる方法などがその代表的なものである。
これに対し、上述のような圧延用ロールも含めて輪状鋳
物のその軸方向を異種金属で接合した鋳−についても１
請がある。従来、こうした軸（長手）方向の溶湯状態で
′の冶金的な接合については、両＃＃どうじが全体的に
拡散し、混合することから困−視されてきた。これに対
し従来は、母材鋳物な一旦常温まで凝固させた後、接合
させたい材質（以下、鋳−材と呼ぶ）の溶湯を母材とな
る鋳物（゛以下、母材と呼ぶ）の接合面に大量に流すこ
とＫよりその表面層を溶融させた後その溶湯は捨てその
後母材接合面上部に鋳型をセットしてその内部に新らた
な鋳継材を注湯して両者を接合させる方法を採用してき
た。しかしながら、この従来方法によれば、次のような
制約や問題点があった。い（１） 母材が固体である
こと。
物のその軸方向を異種金属で接合した鋳−についても１
請がある。従来、こうした軸（長手）方向の溶湯状態で
′の冶金的な接合については、両＃＃どうじが全体的に
拡散し、混合することから困−視されてきた。これに対
し従来は、母材鋳物な一旦常温まで凝固させた後、接合
させたい材質（以下、鋳−材と呼ぶ）の溶湯を母材とな
る鋳物（゛以下、母材と呼ぶ）の接合面に大量に流すこ
とＫよりその表面層を溶融させた後その溶湯は捨てその
後母材接合面上部に鋳型をセットしてその内部に新らた
な鋳継材を注湯して両者を接合させる方法を採用してき
た。しかしながら、この従来方法によれば、次のような
制約や問題点があった。い（１） 母材が固体である
こと。
（２）、母材と鋳継材の接合までに大量の捨湯を必要と
するから大幅な歩出低下を招く他、−縫作業の準備、実
施ＫｖＡし多大な工数を要する。
するから大幅な歩出低下を招く他、−縫作業の準備、実
施ＫｖＡし多大な工数を要する。
（Ｓ） 母材と鋳継材の亀合幅が極めて挟く、このた
めこの間における成分質化が急激であり、しかも画材境
界近傍の組織が母材に急冷されて白銑化しやすい傾向が
付加されて、境界部の機械的性質が劣下する。
めこの間における成分質化が急激であり、しかも画材境
界近傍の組織が母材に急冷されて白銑化しやすい傾向が
付加されて、境界部の機械的性質が劣下する。
（４） 鋳継の一工程で可能な接合はｌ材質に限定さ
れる。したがって、軸方向に一種以上の異種材を接合す
る必要のある場合は、鋳継作秦な繰返し行わねばならず
、実用性がない。
れる。したがって、軸方向に一種以上の異種材を接合す
る必要のある場合は、鋳継作秦な繰返し行わねばならず
、実用性がない。
この発明は、母材と鋳継材の軸方向における接合を溶湯
状聾で行う上述した従来技術の問題点を克服することを
目的とする方法で、接合部の品質と製造°コストの点で
優れる鋳造方法について提案するものである。次忙本発
明の構成の詳細を説明する。
状聾で行う上述した従来技術の問題点を克服することを
目的とする方法で、接合部の品質と製造°コストの点で
優れる鋳造方法について提案するものである。次忙本発
明の構成の詳細を説明する。
この発明忙おいて重要なことは、母材と鋳継材との間の
接合部混合域に生成する拡散層の成分組成および機械的
性質が、―遺物の半径方向で一定値を示す一方、軸方向
では漸次Ｋｇ化するように鋳造すること、より望ましく
は１１４１的に変化するように鋳造することである。
接合部混合域に生成する拡散層の成分組成および機械的
性質が、―遺物の半径方向で一定値を示す一方、軸方向
では漸次Ｋｇ化するように鋳造すること、より望ましく
は１１４１的に変化するように鋳造することである。
そのためには、長さｒｏｏ ｍ以上、直径−００〜１１
００１１Ｉの軸状鋳物の例をとると、軸方向における母
材ならび忙鋳継の両博湯混合城の幅が２５０〜１ｏｏｏ
ｗｓの範囲に収まるように鋳造すると、前述のような
望ましい鋳継鋳物の溶融状態での接合が町ＩＩ！１なる
ことを知見した。
００１１Ｉの軸状鋳物の例をとると、軸方向における母
材ならび忙鋳継の両博湯混合城の幅が２５０〜１ｏｏｏ
ｗｓの範囲に収まるように鋳造すると、前述のような
望ましい鋳継鋳物の溶融状態での接合が町ＩＩ！１なる
ことを知見した。
上記のような幅の混合域をもつ接合のために本発明は、
母材溶湯の湯面温度、−継溶湯の注入温廖、注入速縦、
鋳型冷却条件を次のように限定した。このような数値限
定の範囲の鋳造な行うことｋより、前述のような望まし
い、拡散層の幅とそこＫおける品質を得ることができる
。
母材溶湯の湯面温度、−継溶湯の注入温廖、注入速縦、
鋳型冷却条件を次のように限定した。このような数値限
定の範囲の鋳造な行うことｋより、前述のような望まし
い、拡散層の幅とそこＫおける品質を得ることができる
。
まず、母材溶湯轡先ｉ的に下注ぎする溶湯の湯面温度は
母材液相線よりも１０〜３０℃高い範囲とする。この温
度のコントロールは、母材溶湯注入・・優、その表面を
酸化防鼠のため湯面な適宜攪拌しながら所定時間待機冷
却させることで行う。上記母材溶湯１１ｆがかかる温度
範囲を外れて高過ぎる場合には、鋳継嬉湯との混合が過
多となり、逆に低過ぎる場合には母材溶湯の粘性が著し
く低下す・るために非金属介在物が浮上せず、鋳継湯と
の接合部に当る拡歓層全体の性状が悪化する。
母材液相線よりも１０〜３０℃高い範囲とする。この温
度のコントロールは、母材溶湯注入・・優、その表面を
酸化防鼠のため湯面な適宜攪拌しながら所定時間待機冷
却させることで行う。上記母材溶湯１１ｆがかかる温度
範囲を外れて高過ぎる場合には、鋳継嬉湯との混合が過
多となり、逆に低過ぎる場合には母材溶湯の粘性が著し
く低下す・るために非金属介在物が浮上せず、鋳継湯と
の接合部に当る拡歓層全体の性状が悪化する。
一方、鋳ｉｍ＊湯等後綬的に上注ぎする溶湯の注入温度
は、鋳−材液相纏よりもダ０〜ｌＯ℃高い温度範囲とす
る。この範囲を超えると母材との混合が過多になり、一
方上記温度よりも低いと拡散が阻害され、必要な拡散層
の幅が得られず接合部組織が不均一になる。
は、鋳−材液相纏よりもダ０〜ｌＯ℃高い温度範囲とす
る。この範囲を超えると母材との混合が過多になり、一
方上記温度よりも低いと拡散が阻害され、必要な拡散層
の幅が得られず接合部組織が不均一になる。
次に％鋳継溶湯の注入速度であるが、ｇ〜ＩＳＯ／ｓｅ
ｃの注入を行う゛必要がある。この注入速度の上・下限
は下記の理由による。すなわち、その速度がｔ Ｋｌ／
ｓｅｃよりも小さいと、鋳継溶湯注入時には母材溶湯１
！［の粘性が著しく大となっているため母材溶湯と錆継
溶湯との機械的な攪拌が不十分となり、非金属介在物の
浮上が困暖となり、その結果母材〜鋳継材境界部におけ
る性状が悪化する。
ｃの注入を行う゛必要がある。この注入速度の上・下限
は下記の理由による。すなわち、その速度がｔ Ｋｌ／
ｓｅｃよりも小さいと、鋳継溶湯注入時には母材溶湯１
！［の粘性が著しく大となっているため母材溶湯と錆継
溶湯との機械的な攪拌が不十分となり、非金属介在物の
浮上が困暖となり、その結果母材〜鋳継材境界部におけ
る性状が悪化する。
逆に％／ｊ ４／ｓｅｅより大きいと、母材溶湯との混
合が過多となり、所定の混合幅を得にくい。さらに、母
材〜鋳継材境界部がＶ状となり、凝固過根での鋳造欠陥
を誘発しやすい。
合が過多となり、所定の混合幅を得にくい。さらに、母
材〜鋳継材境界部がＶ状となり、凝固過根での鋳造欠陥
を誘発しやすい。
さらに１本発明の鋳造に当っては＃型冷却条件ＫＩＩＬ
、前記混合域の冷却なｊｉ度なものにするため、該混合
域の両側にわたる鋳型中に鉄れんがの如き冷やし金を入
れて冷却能を強くする一方、過度の冷却を防ぐために該
冷やし金表面を砂で被い、圧入醇湯と冷やし金との間に
緩徐域を介在させるという鋳型冷却法を採用する。なお
、該冷却速波に＠し【は、混合域の上下に亘って配設す
る冷やし会内賦の鋳型からの抜熱が、鋳造物の全体−ｂ
１均一（半径方向の同一深度では同じ冷却能を示すこと
）Ｋなることが必要であり１．また注入に当ってはその
注入流の落下軌跡が鋳造空間の丁度中心に位置するよう
に１受口を介してセンタリングを行うことも重要である
。
、前記混合域の冷却なｊｉ度なものにするため、該混合
域の両側にわたる鋳型中に鉄れんがの如き冷やし金を入
れて冷却能を強くする一方、過度の冷却を防ぐために該
冷やし金表面を砂で被い、圧入醇湯と冷やし金との間に
緩徐域を介在させるという鋳型冷却法を採用する。なお
、該冷却速波に＠し【は、混合域の上下に亘って配設す
る冷やし会内賦の鋳型からの抜熱が、鋳造物の全体−ｂ
１均一（半径方向の同一深度では同じ冷却能を示すこと
）Ｋなることが必要であり１．また注入に当ってはその
注入流の落下軌跡が鋳造空間の丁度中心に位置するよう
に１受口を介してセンタリングを行うことも重要である
。
上述のような条件の採用によって本発明の所期・の効果
が得られるが、以下は前述の諸条件のもとで圧延用ロー
ルを鋳造した実施例について述べる。
が得られるが、以下は前述の諸条件のもとで圧延用ロー
ルを鋳造した実施例について述べる。
第１図は圧延用ロール鋳造の例を示し、ｌは母材溶湯注
入管、コはロール胴部冷却用金種、３は鉄れんがを好適
例とする冷やし金、ダは溶湯と冷・やし金３との関に介
在させる＃Ｉ！物砂を好適例とする緩徐材で、冷やし会
３の内壁表面ＫＳｍ以上の厚さで被成させるものである
。Ｓは上型、６は受口、りは下型である。
入管、コはロール胴部冷却用金種、３は鉄れんがを好適
例とする冷やし金、ダは溶湯と冷・やし金３との関に介
在させる＃Ｉ！物砂を好適例とする緩徐材で、冷やし会
３の内壁表面ＫＳｍ以上の厚さで被成させるものである
。Ｓは上型、６は受口、りは下型である。
上記冷やし金３の設置場所は、本発明鋳造に当つての母
、オ溶湯と鋳継溶湯との拡敏混合域の上下に亘って設置
する。これを第１図の例で説明すると、まず母材溶湯Ａ
が傾動鍋より注入管／を通じて下部鋳型７内に下注注入
されるが、注入完了時の湯面を上部鋳型ｊのレベルａＫ
一致させる。このレベルａは、当該鋳物が必要とする母
材と藺継材の位置関係を基に、画材の混合幅及び境界位
置を予め推定して決定される。こうして決定されたレベ
ルａＫ対し、そのレベルの３００〜！００ ｍｌ下から
次に注入する鋳継溶湯Ｂの最終湯面までの間に冷やし金
として鉄レンガ３を内張し、かつその内表面に３〜２０
ｍ１ｍ１厚さの緩徐材として砂ｑを造型し、母材溶湯
Ａ及び鋳継溶湯Ｂの冷却促進を図るようにしたものであ
る。
、オ溶湯と鋳継溶湯との拡敏混合域の上下に亘って設置
する。これを第１図の例で説明すると、まず母材溶湯Ａ
が傾動鍋より注入管／を通じて下部鋳型７内に下注注入
されるが、注入完了時の湯面を上部鋳型ｊのレベルａＫ
一致させる。このレベルａは、当該鋳物が必要とする母
材と藺継材の位置関係を基に、画材の混合幅及び境界位
置を予め推定して決定される。こうして決定されたレベ
ルａＫ対し、そのレベルの３００〜！００ ｍｌ下から
次に注入する鋳継溶湯Ｂの最終湯面までの間に冷やし金
として鉄レンガ３を内張し、かつその内表面に３〜２０
ｍ１ｍ１厚さの緩徐材として砂ｑを造型し、母材溶湯
Ａ及び鋳継溶湯Ｂの冷却促進を図るようにしたものであ
る。
上述した鋳造方案の採用によって決定された混合域冷却
条件のもとで以下のような鋳造な行った。
条件のもとで以下のような鋳造な行った。
通常圧延用ロールの駆動側軸ワグラ一部には、大きなね
じり応力が作用するため、ワグラ一部以外の軸部強度（
２７〜３３時／ｍ１２）より高強度（１７０砺−２）を
必要とするのが通例である。これし）のことを考慮し、
鋳造はＩＩＥｌｌｌに示すような溶湯を使った。
じり応力が作用するため、ワグラ一部以外の軸部強度（
２７〜３３時／ｍ１２）より高強度（１７０砺−２）を
必要とするのが通例である。これし）のことを考慮し、
鋳造はＩＩＥｌｌｌに示すような溶湯を使った。
鋳込み条件は次のとおりである。
母材注入温度１時間： ／３２！？’Ｃ（ＴＬ：７２３
０℃）、２０秒 母材注入層〜鋺継湯注入までの待機時間： ｌコ分ＩＩ
Ｓ秒鋳継湯注入直前の母材溶湯表面温度： ／２！；
０℃ （ＴＩ、 ： １ｍｃ ）鋳継湯注入１度：ｌコ
ｔｏ℃ （ＴＬ：７２３０℃）ｌ 注入時間： ｉ
’ｓｏ’ ＜ １ｏｈｉ秒）混合幅 ：ｌｌ０
０ｓＩ 注入時接合面〜境界までの距離：コタ０ＩａＩ図面の第
３図、ｆｌＩｔダ図は軸方向；半径方向の鋳継゛・材混
合割合の変化を示すものである。図に示す混合割合Ｉは
次のようにして求めた。すなわち、ここで Ｘ：鋳継材
混合割合（％） ｄ：鋳継溶湯中のＣｒ＃度（％） ｂ＝母材溶湯中のＣｒ濃度（％） ｃ：ｌｌ査位置におけるＣｒ１ｉ［（％）第２表、第５
表は従来鋳造法と本発明鋳造法で得た鋳造品の機械的性
質を示すものである。
０℃）、２０秒 母材注入層〜鋺継湯注入までの待機時間： ｌコ分ＩＩ
Ｓ秒鋳継湯注入直前の母材溶湯表面温度： ／２！；
０℃ （ＴＩ、 ： １ｍｃ ）鋳継湯注入１度：ｌコ
ｔｏ℃ （ＴＬ：７２３０℃）ｌ 注入時間： ｉ
’ｓｏ’ ＜ １ｏｈｉ秒）混合幅 ：ｌｌ０
０ｓＩ 注入時接合面〜境界までの距離：コタ０ＩａＩ図面の第
３図、ｆｌＩｔダ図は軸方向；半径方向の鋳継゛・材混
合割合の変化を示すものである。図に示す混合割合Ｉは
次のようにして求めた。すなわち、ここで Ｘ：鋳継材
混合割合（％） ｄ：鋳継溶湯中のＣｒ＃度（％） ｂ＝母材溶湯中のＣｒ濃度（％） ｃ：ｌｌ査位置におけるＣｒ１ｉ［（％）第２表、第５
表は従来鋳造法と本発明鋳造法で得た鋳造品の機械的性
質を示すものである。
第 ２ ！！ 従来技術で製造した鋳物の機械的性質
填ＳＳ 本発明鋳造品の機棹的性質実施例の結果な
綜合すると、 １、母材〜鋳継材の混合幅は、本鋳物の場合ｔＩｏ。
填ＳＳ 本発明鋳造品の機棹的性質実施例の結果な
綜合すると、 １、母材〜鋳継材の混合幅は、本鋳物の場合ｔＩｏ。
ｍ／ｍであり、ｅＯ”／ｍ２以上の強度をｓ求ｇｈる部
位（ワプラ一部）は、？１＆合域ｃ ｓｏ ｍ／ｒｎ程
喰込むものの大部分が純鋳継材域であり、その強度も要
求値を満足していた。
位（ワプラ一部）は、？１＆合域ｃ ｓｏ ｍ／ｒｎ程
喰込むものの大部分が純鋳継材域であり、その強度も要
求値を満足していた。
ト 混合域における鋳継材混合割合は、半径方向では一
定値を示し、軸方向ではゆるやかなｔｈ縁線状変化して
いる。この傾向は、溶湯状態で異なる材質を冶金的に接
合させた場合の混合形態として理想的なものであった。
定値を示し、軸方向ではゆるやかなｔｈ縁線状変化して
いる。この傾向は、溶湯状態で異なる材質を冶金的に接
合させた場合の混合形態として理想的なものであった。
一０母材〜鋳継材の境界における機械的性質も母材のそ
れよりも改善されており、固体母材上に鋳継した従来法
で製造した鋳物境界部の＠補的性質劣下の傾向はまった
く紹められなかりた。
れよりも改善されており、固体母材上に鋳継した従来法
で製造した鋳物境界部の＠補的性質劣下の傾向はまった
く紹められなかりた。
のようなことが判った。
以上説明したように本発明によれば、混合域に形成され
る拡散層の性質が鋳物半径方向で一犀埴を示し軸方向で
は１ｉｃ＝＋的に変化するようなｋＪｄ１〜が可能であ
り、しかもそれを安価につくることができも。
る拡散層の性質が鋳物半径方向で一犀埴を示し軸方向で
は１ｉｃ＝＋的に変化するようなｋＪｄ１〜が可能であ
り、しかもそれを安価につくることができも。
図面の第１図は本発明鋳造例を示す鋳型の断面図％篇コ
図は鋳継溶湯注入部分の模式図、第３図は′＃Ｉ４−半
径方向の鋳継材、母材混合割合を示すグラフ、第参図は
鋳物半径方向の鋳継材と母材との混合割合を示すグラフ
である。 ／・・・注入管、コ・・・金型、３・・・冷やし金、ダ
・・・緩徐材、Ｓ・・・上型、６・・・受口、７・・・
下型、Ａ・・・母材溶湯、Ｂ・・・鋳継溶湯。 特許出願人 川崎製鉄株式会社
図は鋳継溶湯注入部分の模式図、第３図は′＃Ｉ４−半
径方向の鋳継材、母材混合割合を示すグラフ、第参図は
鋳物半径方向の鋳継材と母材との混合割合を示すグラフ
である。 ／・・・注入管、コ・・・金型、３・・・冷やし金、ダ
・・・緩徐材、Ｓ・・・上型、６・・・受口、７・・・
下型、Ａ・・・母材溶湯、Ｂ・・・鋳継溶湯。 特許出願人 川崎製鉄株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｔ 母材の軸方向の端面に鱗、継材を流しこんで軸方向
に所４／！幅の拡散層を形成する接合を行う輪状鋳物接
合部の鋳造法において、 接合部の内表面側を緩徐材で被成せる冷やし金を配した
上部＊ｉｉを設け、その鋳型内に母材溶湯等先行的に注
入するＩＩ湯を下注ぎし、その先行注入溶湯の湯面温度
が液相線の上ｌＯ〜！ｆθ℃の温度を示すようになるま
で待機の後、液相線の上り０〜ｇ０℃の温Ｉｆなもつ後
続的に注入する＃継溶湯をｔ ％ ／ｊ ”／ ｓｅｃ
の・速さで前記先行注入溶湯の湯面上に上注ぎで−一け
ることを特徴とする異種金属を軸方向において接合した
輪状鋳物の、その接合部鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20804281A JPS58110168A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 異種金属を軸方向において接合した軸状鋳物のその接合部鋳造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20804281A JPS58110168A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 異種金属を軸方向において接合した軸状鋳物のその接合部鋳造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58110168A true JPS58110168A (ja) | 1983-06-30 |
Family
ID=16549679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20804281A Pending JPS58110168A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 異種金属を軸方向において接合した軸状鋳物のその接合部鋳造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58110168A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5762682A (en) * | 1993-12-21 | 1998-06-09 | Vacmetal Limited | Method and apparatus for processing ferrous materials |
| JP2014223676A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 鋳造方法、鋳造品及び鋳造システム |
-
1981
- 1981-12-24 JP JP20804281A patent/JPS58110168A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5762682A (en) * | 1993-12-21 | 1998-06-09 | Vacmetal Limited | Method and apparatus for processing ferrous materials |
| JP2014223676A (ja) * | 2013-05-15 | 2014-12-04 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 鋳造方法、鋳造品及び鋳造システム |
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