JPS586769A - 円筒、円柱状耐摩耗鋳物およびその製造法 - Google Patents

円筒、円柱状耐摩耗鋳物およびその製造法

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JPS586769A
JPS586769A JP10380081A JP10380081A JPS586769A JP S586769 A JPS586769 A JP S586769A JP 10380081 A JP10380081 A JP 10380081A JP 10380081 A JP10380081 A JP 10380081A JP S586769 A JPS586769 A JP S586769A
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中川 義弘
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隆 橋本
Atsushi Funakoshi
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal

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  • Mechanical Engineering (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発11iは圧延用ロール、ローラーおよびその他の円
筒状もしくは円柱状鋳物の用途に供される耐摩耗□複合
鋳物シよびその製造方法に係り、特にその外層の外表m
tcwc粒子を含有する高硬度層を一体に形成した三層
構造からなる耐摩耗性に優れたものの提供に関す・る。
例えば、正極用ロールについては、その胴部表面には耐
摩耗性が要求され、その芯部およびネック部は軟質で強
靭性のあることが要求される。このため現在一般的には
、遠心力鋳造によpその胴部表WJ部のみを耐摩耗性に
優れる高合金材で外殻層に形成した後、その内部に強靭
材を鋳込み両者を漂着一体化せしめて構成した複合ロー
ルを使用する場合が多い。
しかし乍ら、このような複合レールtc6っても、高合
金材等から形成されるその外殻層の耐摩耗性に限度があ
シ、特に耐摩耗性が要求される用途には充分に対応し得
ない現状にある。そこで、丸棒や線材圧延の仕上ロール
の用途にりいては、従来A3 はその外殻層を高合金チルド材で形成した硬度Hs+8
0前後を有する複合ロールが用いられてきたのであるが
、最近ではこれに代わるものとして、WC粉末の焼結超
硬品を用いたものが使用され、優れた耐摩耗成績を収め
ている。しかし乍ら、この種焼結超硬品にあっては、大
証ロールや胴長の長いa−ルに供するための大物品の製
造ができない現況にあp、しかもコスト高にり〈難点が
ある。
本発明はこのような技術背景に鑑みなされたものでTo
)、圧延用ロールをはじめとしてその使用層に蟲る外表
面側には特に耐摩耗性が要求され、一方その内層もしく
は芯部には強靭性が要求される各種の円筒状もしくは円
柱状鋳物について、これを外層と内層もしくは芯材とを
溶着一体化せしめてなる複合構造のものにすると共に、
さらにその外層の外表面には優れた高硬度、耐摩耗特性
を発揮するWC粒子を含有する高硬度層を一体に形成し
た新規な三層構造からなるものを提供せんとするもので
あp、同時に又本発明は、上記WC粒子を含有する高硬
度層を形成してなる耐摩耗鋳物特開昭58−6769(
2) の製造手段として、・従来のWC焼結品の場合のような
問題を伴うことなく、遠心力鋳造法を利用して目的鋳物
を簡単かつ安価に製造できる方法を提供するものである
以下正極用ロールを例に本発明をその製造方法と共に詳
述する。そこで先ず、本発明の製造方法についてから述
べると、末法は第1図のような遠心力鋳造装置を用いて
実施される。すなわち、第1図は圧延用ロールの鋳造に
供される通常の遠心力鋳造装置の概略を示し、図中(1
)は回転ローラー、(2)は回転金飄でその両端内面に
ネック部形成用の砂m Is (31を装着して構成さ
れる。
しかして、このような回転金[(2)には、取鍋(4)
からトラフ(5)等を介し、例えば高合金ブレ/、高合
金チルド、高Cアダマイト材等からなる外層溶湯が鋳込
まれ、まず複合四−ルの外層が遠心力鋳造されるのであ
るが、この外層の鋳込みに際して□゛・、、1.。
は、好適には外層溶湯の鋳込み溶湯流に対して、   
 □i5 るのである。このようにして外層溶湯に添加されたWC
粉末は、外層溶湯中で遠心力付加の下にその比重差に基
づいて、外層が凝固するまでの間に比重桑離し、外層の
外表面にWC粒子を含有する高硬度層を一体に形成する
ここで、末法において最も特徴を有する上記WC粉末の
添加について更に説明する。まず末法においては、WC
粉末を適宜被覆材でメッキして添加することを必須条件
とするものであるが、これは次のような理由に基づく。
すなわち、外層外表面に目的とする高硬度層を形成する
ためKは、WC粉末をその粒子の状態で外層組織中に含
有させなければならないのであるが、WC粉末をそのま
ま添加した場合では、それが容易にWとCOに分離して
しまい、その分解したWが外層材に合金化して所期目的
を達することができなくなる。そこで末法では、とのW
C粉末の分解を阻止し、それがWC粒子の状態で組織中
に有効に介在されるべく、WC粉末にメッキ魁理を施し
たものを添加するのである。この際、メッキ材にはWC
粉末にメロ ツキし易いもの、外層材質に悪影畳−を及はさないもの
、及び低コストのものであることの条件が課されるが、
その好適な具体例としては前記の通りである。
このようにメッキされたWC粉末を添加する場合では、
その分解合金化のおそれが少なく、その添加有効率が高
められる。従って、その添加量は目的鋳物の条件に応じ
て適正に管理でき、WC粉末の不必要な部分での含有も
避けられて高価なWC粉末の添加量が必要最少限に抑え
られる。
なお、外層外表面の基地組織を形成する外層材が低合金
の軟質材である場合では、WC粒子の存在によりても、
使用時にこの部分から摩耗を進行し、全体として耐摩耗
性が劣化することになシ、またWC粒子を含有する高硬
度層を外表面に一体に形成する外層は、それ自体ある程
度硬い材質のものである方がロール全体としての圧延時
の変形や耐事故性の確保に対して好都合となるため、外
層材は先に列記した加色高硬度、耐摩耗性を有する高合
金材が使用される。
次に又、末法においては、WC粉末を適宜温度に予熱し
て添加することを必須条件とするものであるが、これは
次のような理由に基づく。すなわち、予熱しないでWC
粉末を添加する場合においては、溶湯量に対して添加量
が多い場合その添加後における外層溶湯の温度低下を来
し、これがため源流れが悪くなると共に凝固が早くなっ
て、巣の発生原因とな力易く、またWC粉末が外層外表
面に均一に分布し難くなるためである。但し添加するW
Cの量が少ない場合には常温でも良い。予熱温度は添加
する量により決定される。しかして、その予熱温度につ
いては、外層材、その鋳込温度、重量及びメッキ材によ
って異なるが、通常300〜900℃の範囲が適当であ
る。すなわち、余p低過ぎると予熱効果が不十分となり
、一方高過ぎるとメッキ材が溶融したカ、予備処理のた
めの設備、コストが嵩む難がある。
なお、添加されるWC粉末の粒子の大きさは、余り細か
過ぎると耐摩耗性の効果がなく、また溶湯に添加した際
均−に分布しない問題を生じ、一方大き過ぎると外層外
表面の機械的性質を低下する欠点を招くが、通常50〜
200μの範囲が適当である。また、外層溶湯の鋳込温
度は、WC粉末の添加による温度低下を考慮して、予め
その低下分だけ高く設定しておくのがWC粉末の均一分
布のために好適である。
上記の如くして、回転金淑(2)内に外層溶湯を鋳込み
外層が凝固したならば、以後従来の複合ロールの場合と
同様にして、その内部に適宜鋳造手段により軟質強靭材
からなる芯材溶湯を鋳込み、外層と芯部及びネック部を
溶着一体化せしめた複合ロールを得るのである。
W、2図はこのようにして製造された本発明の複合ロー
ルの構造を図示するものでToり、図中(7)はWC粒
子を含有する高硬度層を、(8)ハこの高硬度層をその
外表面に一体に形成した外層を、(91はこの外層と溶
着一体化された芯部及びネック部を示している。
すなわち、本発明に係る複合ロールは、高合金材からな
る外層と、軟質強靭材からなる芯材とを9 溶着一体化せしめてなるものにおいて、更にその外層の
外表面にWC粒子を含有する高硬度層を一体に形成した
三層構造を有することを特徴とするものである。
以上は正極用ロールを例に述べたのであるが、本発明は
各種ロール、ローラー、ライナー、スリーブその他の外
表面側に耐摩耗性が要求される円筒状もしくは円柱状鋳
物にも同様に適用で龜ることは言うまでもなく、特に円
筒状鋳物への適用に際しては、外層鋳造後引続急遠心力
鋳造法により内層を鋳造すればよい。そして、数個に切
断して複合リングとして使用することも可能である。な
お、図例では水平渥遠心力鋳造による場合を示している
が、本発明の製造方法においては傾斜渥等の適用も可能
なことは勿論である。
次に本発明の具体的な実施ガを掲げて説明する。
実施例 ロール寸法2110*X400j (金製寸法内径30
0’。
胴長4B0111)圧延用複合ロールを下記の材質、条
件で製造し友6但し、鋳造諸条件は ム lO 外層鋳込温度  1400℃ WC粉末の添加条件 100〜150 meahのものにCuメッキを施し、
850℃に予熱したものを、外層溶湯の鋳込時に58k
g添加(ロール胴部の外表面から201m1厚の部分ま
で面積率で約so*wc粒子が占める量に相当)。
鋳込肉厚、重量 外層  4G+11   1o8kg 芯材        425 kg 化学成分(重量ts) 鋳込材 CSi  lih   P    S  NI
  Cr  M。
外層3.210.250.310.1G10.0453
.541.210.25芯材3.351.120.54
0.0940.0611.030.410.09かくし
て得られたロールは、所期の三層構造からなり、胴部外
表面にはWC粒子を含有する耐摩耗性に秀でた高硬度層
がi成され、一方外層及び芯材についてはWの影響は認
められず、所期の強靭性が確保されているのを確認した
なお、この複合ロールの高(ii!!度層、高合金チル
ド材からなる外層及び高級鋳鉄からなる芯材の各顕微鏡
組織を第3図、II4図及びgs図に現わす。
以上詳細に説明したように、本発明は圧延用四−ルなは
じめその使用層に幽る外表面側にに特に耐摩耗性が要求
され、一方その内層もしくは芯部には強靭性が要求され
る各種の円筒状もしくは円柱状鋳物にりいて、内層もし
くは芯材に悪影譬を及はすことなく、その外層の必要な
外表面部のみをWC粒子を含む耐摩耗性に秀でた高硬度
層で一体に形成してなる新規三層構造の複合鋳物を提供
し得たものであって、これによって従来複合鋳物に比し
飛躍的に耐摩耗性能を発揮し得るものが提供される。1
*本発Ij1はその好適な製造方法と共に、大物品や胴
長の長いp−ルのような場合についても、遠心力鋳造を
利用して簡単かつ安価に適用でき、従来焼結超硬品の難
点を克服し得たものである。
【図面の簡単な説明】 IN1図は本発明に係る複合ロールの製造工程を概略的
に示す断面図、纂2図は本発明に係る複合特開昭58−
5769 (4) 四−ルの構造を示す断面図である。11!3〜5図は本
発明に係る複合町−ルー例についての各部における組織
を現わす顕微鏡写真であって、第3図は高硬度層を、第
4図は外層を、815図は芯材を現わしている。 (7)・・・高硬度層、(8)・・・外層、(9)中芯
部及びネック部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 !、高合金材からなる外層と、軟質強靭材からなる内層
    もしくは芯材とを溶着一体化せしめてなる円筒状もしく
    は円柱状複合鋳物において、前記外層の外表面にWC粒
    子を含有する高硬度層を一体に形成してなることを特徴
    とする円筒、円柱状耐摩耗鋳物。 1 円筒状もしくは円柱状複合鋳物の遠心力鋳温又は予
    熱されたWC粉末を添加し、このWC1i末を遠心力付
    加の下に比重分離してその外表@WCWC粒子を含有す
    る高1!m層を一体に形成してなる外層を鋳造し、しか
    る後この外層内に内層%シ<は芯材溶湯を鋳込み、両者
    を溶着一体化せしめることを特徴とする円筒、円柱状耐
    摩耗鋳物の製造法。 2
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