JPS5854905B2

JPS5854905B2 - Ｈ型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ルの製造法

Info

Publication number: JPS5854905B2
Application number: JP7084579A
Authority: JP
Inventors: 昭利岡林; 末次郎吉野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1979-06-05
Filing date: 1979-06-05
Publication date: 1983-12-07
Also published as: JPS55161559A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はＨ型鋼圧延用複合スリーブロールの製造法に係
り、特にスリーブの使用特性を改良すると共に遠心力鋳
造によるスリーブ製造時の不良発生を防止できる方法に
関する。

Ｈ型鋼の圧延においては、その生産性並びに品質確保の
面から、ユニバーサルミルの使用が一般的となっている
が、このユニバーサルミルで使用サレルロール、つまり
水平ロール、堅ロール、エツジヤ−ロールでは、その殆
んどのものにスリーブロール方式が採用されている。

この種ロール（特に水平ロール→では、圧延材との擦り
摩耗に対する抵抗性が重要で、圧延材と接触しその使用
部に当るスリーブには優れた耐摩耗性が必要とされ、同
時に又耐焼付性も備えたものであることが必要とされる
。

そこで、従来このスリーブには、高硬度高Ｃ量のアダマ
イト材質が用いられているのであるが、この材質のもの
では耐摩耗性の要求には合致するものの、耐焼付性の点
では充分なものとは云えず、スリーブ材質として耐摩耗
性、耐焼付性を兼備したものが望まれており、加えてそ
の使用層における一層の耐摩耗性向上並びに使用層厚さ
の増大化に伴う強靭化も要望されているのが現状である
。

このような要望に応えるべく、最近本発明者等は、遠心
力鋳造により外層を高硬度アダマイト材、内層を黒鉛鋳
鋼で、両者を一体に溶着してなる複合スリーブを用いる
ものを開発し、これにより多大の成果を収めたのである
が、この複合スリーブを用いる場合でも、同次のような
問題点を抱えるものとなった。

即ち、外層を高硬度アダマイト材、内層を黒鉛鋳鋼に形
成した複合スリーブを用いる場合では、両者のＣ含有量
差異が犬ぎ過ぎると（外層材質のＣ含有量）内層材質の
Ｃ含有量）、遠心力鋳造によるその鋳造時に、外層内面
側近傍部よりも後に鋳込まれた内層外面側が先に凝固し
、その結果境界部に引巣を発生して不良品を生じると℃
・５問題がみられた。

前記引巣発生のメカニズムをより詳しく説明する。

通常、溶湯の凝固温度はＣ含有量によって決まり、Ｃ含
有量が高いほど凝固温度は低い。

即ち、外層が高Ｃφ、内層が低Ｃ％である複合スリーブ
にあっては、その凝固温度の分布（転第３図のａに示す
ように外層側で低く、内層側で高くなる。

図において、１は金型、３は外層、４は内層を示す。

ところで、溶湯の温度分布については外層の未凝固時に
内層を鋳込んだ場合、溶湯凝固初期には第３図のｂに示
すように、金型１近傍では金型１による冷却のため直線
とはならないが、それ以外の部分では、外層３と内層４
との境界の中間的凝固温度域を通り内層４の内面側で高
温となるほぼ直線状の温度分布であると推定される。

このとき、凝固は、溶湯温度が凝固温度に達した部分か
ら開始していると考えられる。

即ち、外層３の金型側、及び内層４の外層側から凝固が
進行しており、最終的に外層３及び内層４に未凝固域３
Ａ、４Ａが残存する状態になると考えられる。

内層未凝固域４Ａは、内層４の外層側から順次凝固して
いくための問題とならないが、外層未凝固域３Ａは、そ
の両側が既に凝固しているため、外層未凝固域３Ａの凝
固収縮が束縛され収縮分が副業になると考えられ、この
副業は遠心力（一般に、ＧＮｏ、５０〜１５０）では、
その発生を防止することはできない。

実際の複合スリーブロールにおいて、前記原因によると
考えられる引巣が、外・内層の境界から外層内５〜２０
１ｕｔの位置に観察される。

以上の説明は、外層の未凝固時に内層を鋳込んだ場合で
あるが、外層凝固後に内層を鋳込む場合にあっても、外
層が内層によって再溶解されるため、境界近傍は、前述
した温度分布となり、最終凝固部が外層内に残り副業が
発生するのである。

このよ５な副業発生の問題を解消するための有効な方法
として、外層と内層との間に両者の略中間的なＣ含有量
からなる中間層を介在せしめた三層複合スリーブを用い
る手段も提案されているのではあるが、この三層複合ス
リーブ方式に依る場合では、異種内層溶湯の準備及びそ
の実施工程が煩雑化するという問題点がある。

このような実情に鑑み、本発明はＨ型鋼圧延用複合スリ
ーブロールの製造法として、その性能並びに寿命を向上
することができ、同時に上記不良発生の問題も確実に解
消し、更には三層複合スリーブ方式の場合の不都合も改
善する処の新しい製造法を提供するものであり、本発明
の特徴とする処は、遠心力鋳造で、外層及び内層を溶着
して形成された複合スリーブを、軸体に外嵌してなるＨ
型鋼圧延用複合スリーブロールの製造法であって、前記
複合スリーブは、外層を高硬度アダマイト材、内層を黒
鉛鋼で形成されると共に、該内層の鋳造に当り、内層鋳
造初期から中途期にかげて内層鋳込み溶湯に連続的又は
断続的に加炭する点にある。

以下本発明について詳述すると、上記の如く本発明方法
では、遠心力鋳造により外層及び内層を溶着して複合ス
リーブを形成するものである。

そこで先ず、遠心力鋳造による複合スリーブの製造法に
ついて概説しておくと、第１図に示すように、所定の複
合スリーブ鋳造キャビティを形成した遠心力鋳造鋳型（
図中、１は金型、２は砂型又は耐熱レンガ、５は回転ロ
ーラ）には、先ず外層３を形成する溶湯が鋳込まれ、そ
の凝固未完了時乃至完了後に、引き続き内層４を形成す
る溶湯が鋳込まれ、これにより外向層３，４を一体に溶
着せしめた複合スリーブが製造されるのである。

而して、先ずこの複合スリーブの外層については、圧延
材と接し使用層となる部分であるため、充分な耐摩耗性
、耐熱疲労性を有することが必要であり、本発明ではこ
の外層材として高硬度アダマイト材を用いる。

即ち、外層は、Ｃ１，８〜２．８優、ＳｉＯ，３〜２．
０％、Ｍｎ０．５〜１−５％、Ｎｉ１．０〜４．０％、
Ｃｒ１．０〜３．０％、ＭＯｏ、５〜１．５優、残部不
純物を除き実質的Ｆｅで、更に必要に応じては黒鉛の晶
出を助長するために、ＣａＳｉ等を適量溶湯接種してな
る材質で形成される。

ここで、上記アダマイト材質において、特にそのＣ含有
量をＣ１，８〜２．８％に規制するのは、多量のセメン
タイトを晶出させて耐摩耗性を向上させると共に、特に
耐焼付性が要求される場合等必要に応じて黒鉛の晶出を
図るためである。

次に複合スリーブの内層については、スリーブを補強す
るため特に強靭性が必要であり、且つ又製造時での鋳造
性（湯流れ性）も重要であり、本発明ではこの内層材と
して所謂黒鉛鋼を用いる。

即ち、内層は、Ｃ１，０〜２．０饅、ＳｉＯ，３〜２．
０優、Ｍｎ０．２〜１．０％、Ｎｉ０．１〜１．０％、
Ｃｒ０、１〜１．０％、Ｍｏ０．１〜１．０’％、残部
不純物を除き実質的Ｆｅで、好ましくはその溶湯に接種
剤を０．２〜２．０％接種してなる材質で形成される。

ここで、上記黒鉛鋼材質では、その強靭性を確保するた
めそのＣ含有量を上記範囲内で出来る丈低いものとする
のが良好となる。

又本発明は、外層と内層とのＣ含有量の差異が大きい場
合に、特に有効となる方法であるため、内層には通常Ｃ
含有量１．０〜１．６％の範囲のものが使用される。

而して、本発明では複合スリーブの製造時におげる不良
の発生を防止するために、上記複合スリーブ内層の鋳造
に当り、その鋳造初期から中途期にかげて、内層溶湯に
その鋳込経路、好適には鋳込口で、連続的又は断続的に
加炭な行い、内層の外層側肉厚部分を外層と加炭しない
内層との略中間的なＣ含有量に高めるものである。

即ち、遠心力鋳造により複合スリーブを鋳造する場合で
は、外層と内層との混合（東内層鋳造タイミングの早い
場合（外層が未凝固の場合）でも極めて少なく、又異種
溶湯を連続して鋳造した場合でも、それらの混合は極め
て少いものであるが、本発明はこの特性を利用して、内
層の外層側部分に加炭することにより、外内溶湯の２種
を鋳込むものであり乍らも、複合スリーブを実質上Ｃ含
有量の異なる三層複合スリーブに構成するものである。

この場合、内層の外層側部分に添加する加炭量としては
、三層複合スリーブ方式を採用する場合と同様に趣旨で
、その部分でのＣ含有量が（外層Ｃ％十円内層％）／２
±０．３％となるように調整される。

又、加炭な実施する内層の外層側部分厚さについては、
余り狭い範囲では効果が発揮されず（欠陥防止効果が不
十分）、逆に余り広過ぎる範囲に行うと、加炭しない内
層と混合してスリーブ内層の特性を損うものとなり、通
常規模のロールサイズで内層の外層側２０〜８０ｖｔ
ｔ（片側厚さ）の部分に実施するのが好適である。

尚内層溶湯に対する加炭は、内層鋳込温度が１５００℃
前後であり、又その加炭量も比較的少量であるため、そ
の溶解に支障を来す惧れはない。

以上のような本発明の具体的１実施例を挙げて説明する
。

実施例 ※※
ロール径（製品）：１１３０φ関、外層鋳造厚さく片側
）二２００ｙｕｔｔ、内層鋳造厚さく片側）＝１６０１
１Ｉ２１の複合スリーブの製造実施例。

１、下記表に示す外層溶湯を、ＧＮＯ１３５（１１３０
φＵで）で回転した金型内に、鋳込温度１４０５℃、鋳
込時間１２０Ｓｅｅで鋳込んだ。

２、次に、前記外層の鋳込みに引き続き、下記表に示す
内層溶湯を、前記回転した金型内に鋳込温度１４９０℃
、鋳込時間７０ｓｅｃで鋳込んだ。

この際、加炭剤として０．５φＵ以下の黒鉛電極屑を用
い、３２ｓｅｃ間（内層の外層側５０．の溶湯の鋳込
時間）注湯用堰跡内へ３２φＵのノズルにより、内層溶
湯重量の０．４ｗｔφの炭素を連続的に加炭した。

３、以上のようにして得られた複合スリーブを切断し、
横断面を観察したが副業状欠陥は発生していなかった。

また、前記横断面上の試料をロール表面からの位置に応
じて採取し、ＣＷｔ％を化学分析した結果を第２図
に示す。

図より、外層と加炭していない内層との間には、実質的
に両者の中間的なＣ含有量の中間層相当部分が形成され
ていることが確認された。

勿論、外層及び内層には各々所要の満足すべき特性が得
られた。

４、この製造実施例に伴い、比較のため従来の方法（外
層、内層の２層鋳造で加炭を実施しない方法）でも同様
の複合スリーブを製作したが、この場合、副業状欠陥の
発生度合は５０％であった。

尚、前記製造実施例では複合スリーブを５本鋳造したが
副業状欠陥の発生は皆無であった。

以上のように、本発明のＨ型鋼圧延用複合スリーブロー
ル製造法、とりわけその複合スリーブ製造法によれば、
外層を高硬度アダマイト材質で形成し、一方内層を黒鉛
鋼材質で形成し、更にはその内層鋳造時に、内層鋳造初
期から中途期にかげて連続的又は断続的に加炭を行うも
のであるため、使用層に当る外層には耐焼付性の改善、
耐摩耗性の向上とが共に遠戚され、一方内層にはその強
靭性によって、焼散め応力、圧延負荷による応力、或い
は熱処理時等における熱応力などに対しても破損し難い
こと、つまり耐事故性が増強されるのであり、しかも内
層の外層側部分に加炭することによって、遠心力鋳造に
よる複合スリーブ製造時に、外層と内層とのＣ含有量の
差異が大きい場合でも、凝固がスリーブ外面側から内面
側に一方向的に進行し、副業等の鋳造欠陥の発生が確実
に防止されるものとなる。

又このことは、従来この種複合スリーブでは外内層のＣ
含有量差を最大０．７φ程度までしかとれなかったこと
と比較すれば、内層のＣ含有量を低く抑えることが可能
で、これによって内層をますます強靭化せしめることが
でき、ロールの安全性向上に一層の効果を得るものであ
る。

又、本発明を三層複合スリーブ方式を採用する場合と比
較すると、両者はその欠陥防止効果の上では殆んど同様
であるが、本発明では準備する内層溶湯が１種類で足り
るものであり、作業性、経済性の面でこれに優る方法で
ある。

尚、加炭を実施した内層の外層側部分でＬＣ含有量が
比較的高いものとなるため、晶出した黒鉛が片状となり
、幾分機械的性質の低いものとなるが、この部分ではス
リーブ内面側に比べて発生する応力が小さく、使用時に
何ら問題とはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は二層複合スリーブの鋳造法を示す遠心力鋳造鋳
型説明図、第２図は本発明の実施例で得られた複合スリ
ーブの肉厚方向Ｃ含有量変化（鋳造後の分析値）を示す
グラフ図、第３図は外層、内層の温度分布及び凝固状態
を示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１遠心力鋳造で、外層及び内層を溶着して形成された
複合スリーブを、軸体に外嵌してなるＨ型鋼圧延用複合
スリーブロールの製造法であって、前記複合スリーブ＋
−４外層を高硬度アダマイト材、内層を黒鉛鋼で形成さ
れると共に、該内層の鋳造に当り、内層鋳造初期から中
途期にかげて内層鋳込み溶湯に連続的又は断続的に加炭
することを特徴とするＨ型鋼圧延用複合スリーブロール
の製造法。