JPS59193747A - Mold for casting composite roll - Google Patents

Mold for casting composite roll

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Publication number
JPS59193747A
JPS59193747A JP6821683A JP6821683A JPS59193747A JP S59193747 A JPS59193747 A JP S59193747A JP 6821683 A JP6821683 A JP 6821683A JP 6821683 A JP6821683 A JP 6821683A JP S59193747 A JPS59193747 A JP S59193747A
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JP
Japan
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mold
molten metal
sand
roll
boundary
Prior art date
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Pending
Application number
JP6821683A
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Japanese (ja)
Inventor
Nisaku Suzuki
鈴木 二作
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS59193747A publication Critical patent/JPS59193747A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B22D13/10Accessories for centrifugal casting apparatus, e.g. moulds, linings therefor, means for feeding molten metal, cleansing moulds, removing castings
    • B22D13/101Moulds
    • B22D13/104Cores

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obviate generation of crazes and cracks of a roll occuring in the difference in the cooling rate of a molten metal by providing a boundary part mold having an intermediate heat extracting power to the neck part between a cylindrical metallic mold and end metallic molds and changing gradually the heat extracting power. CONSTITUTION:A mold for casting a composite roll is constituted by disposing a boundary part mold 12 having the heat extracting power smaller than that of a cylindrical metallic mold 2 and larger than that of sand molds 3, 4 for the end parts having the heat extracting power smaller than that of the mold 2 between the mold 2 and the molds 3, 4. The mold 12 is formed of a metallic mold 12a and a refractory sand layer 12b. The difference in the cooling rate when the molten metal charged into the casting mold is cooled to solidify is decreased and the concentration of the internal stress generated during cooling of the molten metal is prevented by the above-mentioned casting mold. The crazes and cracks of the roll are thus prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えばホットストリップミル用ロール等の
圧延用複合ロールを鋳造する際に用いられる鋳型の構造
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a mold used when casting composite rolls for rolling, such as rolls for hot strip mills.

従来から、内層部は強度を高くし、外層部は硬度を高く
して耐摩耗性を良好とした、いわゆる複合ロールが用い
られており、この複合ロールの鋳造には、近時遠心鋳造
法が行なわれるようになった。
Traditionally, so-called composite rolls have been used, with the inner layer having high strength and the outer layer having high hardness to provide good wear resistance.Recently, centrifugal casting has been used to cast these composite rolls. began to be practiced.

この遠心鋳造法を行なうための鋳型は、第1図に示すよ
うに、外枠1に胴部型としての金型2と、端部型として
の砂型3及び砂型4を配設してなる。
As shown in FIG. 1, a mold for carrying out this centrifugal casting method comprises an outer frame 1, a metal mold 2 as a body mold, and a sand mold 3 and a sand mold 4 as end molds.

また、金型2と砂型3及び砂型4との連続部、すなわち
ネック部5及びネック部6は、砂型3及び砂型4と同様
に砂材によって湾曲面に形成されている。
Further, the continuous portions between the mold 2 and the sand molds 3 and 4, that is, the neck portions 5 and 6, are formed into curved surfaces by sand material, similarly to the sand molds 3 and 4.

以上の遠心鋳造鋳型を用いて、複合ロールを鋳込むには
、先ず、硬質合金ロール材料よりなる外層部溶湯7を鋳
型内に注入する。注入された外層部溶湯7は、金型2及
びネック部5及びネック部6によって形成された凹部に
おいて冷却され、凝固する。その際、ネック部5及びネ
ック部6の砂材の抜熱能は金型2に比較して非常に小さ
く、金型2に接する外層部溶湯7が急冷されて凝固する
のに対し、ネック部5及びネック部6近傍の外層溶場は
、比較的ゆっくり冷やされて凝固する。
In order to cast a composite roll using the above centrifugal casting mold, first, the outer layer molten metal 7 made of hard alloy roll material is poured into the mold. The injected outer layer molten metal 7 is cooled and solidified in the recess formed by the mold 2 and the neck portions 5 and 6. At this time, the heat extraction ability of the sand material in the neck parts 5 and 6 is very small compared to the mold 2, and while the outer layer molten metal 7 in contact with the mold 2 is rapidly cooled and solidified, the neck part 5 The outer melt field near the neck portion 6 is cooled and solidified relatively slowly.

この点について、実際に、熱電対を鋳型内に挿入して測
定したところ、金型2近傍における外層部溶湯7の冷却
速度が10’C/n+mであるのに対し、ネック部5及
びネック部6近傍の外層部溶湯7の冷却速度は6℃/鵬
であった。
Regarding this point, when we actually measured it by inserting a thermocouple into the mold, we found that the cooling rate of the outer layer molten metal 7 near the mold 2 was 10'C/n+m, whereas the neck part 5 and the neck part The cooling rate of the outer layer molten metal 7 near 6 was 6° C./h.

このように冷却速度に顕著な差異があることがら、遠心
鋳造法によって複合ロールを鋳造する場合、次のような
問題が生じる。すなわち、上記金型2近傍外層部溶湯7
がすみやかに凝固して収縮するのに比較して、ネック部
5近傍の外層部溶湯7の凝固収縮は遅れ、それに起因し
て、金型2近傍の外層部溶21!7凝固層と、ネック部
5近傍の外1部溶湯凝固層との境界部には、大きな内部
応力が発生する。その結果、第2図に示すように、金型
2近傍の外1部溶湯凝固層と、ネック部5近傍の外層部
溶S凝固層との境界部、すなわち、ロール8の胴部9の
端部9aには亀裂10が生じ、更にその亀裂10に、外
層部溶湯7の凝固収縮に基く内部応力全体が集中するこ
とから、胴部9に沿った亀裂の伝播が発生する。そして
、このようにしてできた亀裂10が、R終的には、第2
図に示されるように、ロール胴部9に沿った割れ11に
まで発展するおそれがあり、現実にそのような割れ11
が生じる場合もあった。
Because of this significant difference in cooling rate, the following problems arise when a composite roll is cast by centrifugal casting. That is, the outer layer molten metal 7 near the mold 2
Compared to the rapid solidification and contraction of the outer layer molten metal 7, the solidification and contraction of the outer layer molten metal 7 near the neck portion 5 is delayed, and as a result, the outer layer molten metal 7 near the mold 2 and the neck A large internal stress is generated at the boundary with the outer 1 part molten metal solidification layer near part 5. As a result, as shown in FIG. A crack 10 is generated in the portion 9a, and the entire internal stress based on the solidification contraction of the outer layer molten metal 7 is concentrated in the crack 10, so that the crack propagates along the body portion 9. The crack 10 created in this way eventually becomes the second
As shown in the figure, there is a risk that cracks 11 may develop along the roll body 9, and such cracks 11 may actually occur.
Occasionally, this occurred.

また、金型2近傍の外層部溶湯7とネック部5近傍の外
1部溶湯7との境界部において、冷却速度に顕著な差違
が生じることから、外層部溶湯7の凝固層の組織が上記
境界部において臨界的に不均一となる。
In addition, since there is a significant difference in cooling rate at the boundary between the outer layer molten metal 7 near the mold 2 and the outer first molten metal 7 near the neck portion 5, the structure of the solidified layer of the outer layer molten metal 7 is as described above. Critical non-uniformity occurs at the boundary.

また、このような問題は、ネック部5のみならず、ネッ
ク部6近傍の外1部溶湯凝固層と、金型2近傍の外1部
溶湯凝固層との間にも、同様に生じていた。
Further, such a problem occurred not only in the neck portion 5 but also between the outer first molten metal solidified layer near the neck portion 6 and the outer first molten metal solidified layer near the mold 2. .

この発明は、以上の従来の事情に鑑みてなされたもので
あり、複合ロールを鋳造するために鋳型に注入された溶
湯が冷却され凝固する際に生じる冷却速度の顕著な差違
を緩和し、それによって溶湯冷却時において過大な内部
応力が部分的に発生・集中することに起因するロール胴
部の割れ発生を防止し、かつ、ロールの組織をできるだ
け均一にすることができる複合ロール鋳造用鋳型を提供
することを目的とする。
This invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and aims to alleviate the significant difference in cooling rate that occurs when molten metal poured into a mold is cooled and solidified to cast a composite roll. We have created a composite roll casting mold that can prevent cracks in the roll body caused by excessive internal stress being locally generated and concentrated during cooling of the molten metal, and can make the roll structure as uniform as possible. The purpose is to provide.

すなわち、この発明の複合ロール鋳造用鋳型は、胴部型
と、この胴部型よりも抜熱能が小さい端部型とを有して
なる複合ロール鋳造用鋳型において、抜熱能が胴部型よ
りも小さく端部型よりも大きな境界部型を、胴部型と端
部型とが連続する部位に配設してなることを特徴とする
ものである。
That is, the composite roll casting mold of the present invention has a body mold and an end mold whose heat removal capacity is smaller than that of the body mold. It is characterized in that a boundary mold, which is smaller than the end mold and larger than the end mold, is disposed in a region where the body mold and the end mold are continuous.

以下に、この発明の実施例を第3図を参照して説明する
An embodiment of the invention will be described below with reference to FIG.

第3図は、この発明の実施例である複合ロール鋳造用鋳
型の部分断面図を示し、金型2と砂型3もしくは砂型4
との間に、境界部型12が配設されている。この境界部
型12は、外枠1にボルト・ナツト13で固設された金
型12aを耐火砂層12bで被覆して形成される。
FIG. 3 shows a partial sectional view of a composite roll casting mold according to an embodiment of the present invention, in which a mold 2 and a sand mold 3 or a sand mold 4 are shown.
A boundary mold 12 is disposed between the two. This boundary mold 12 is formed by covering a mold 12a fixed to the outer frame 1 with bolts and nuts 13 with a refractory sand layer 12b.

第4図(A)及び第4図(B)に示されるように、上記
金型12aには、湾曲面12Cが形成され、その湾曲面
12cが耐火砂1112bによって被覆されることによ
って、金型2ど砂型3及び砂型4を連続するネック部湾
曲面が形成される。尚、上記湾曲面12cには、深さ3
1IIO1〜8mmの土持ち溝が30IIl〜50mm
の間隔で、その全面に設けられている。それによって、
湾曲面12cを被覆する耐火砂層12bは、湾曲面12
0に定着され、容易には剥離しないようにされている。
As shown in FIG. 4(A) and FIG. 4(B), a curved surface 12C is formed in the mold 12a, and the curved surface 12c is covered with refractory sand 1112b, so that the mold A neck curved surface that connects the second sand mold 3 and the sand mold 4 is formed. Note that the curved surface 12c has a depth of 3
1IIO1-8mm soil retaining groove is 30IIl-50mm
They are provided on the entire surface at intervals of . Thereby,
The refractory sand layer 12b covering the curved surface 12c
It is fixed to 0 and is not easily peeled off.

また、耐火砂層121)の厚みは、金型2側端部が11
11m〜3m111、砂型3及び砂型4側端部が5mm
〜101IIIIIとされ、その厚みは、金型2側端部
から、砂型3及び砂型4側端部へ向かって、漸増するよ
うにされている。その結果、第3図に示す鋳型において
は、金型2における抜熱能が最大であり、境界部型12
において徐々に抜熱能は小さくなってゆき、砂型3及び
砂型4において抜熱能は最少となる。
Also, the thickness of the refractory sand layer 121) is 11 mm at the mold 2 side end.
11m to 3m111, sand mold 3 and sand mold 4 side edge 5mm
~101III, and its thickness gradually increases from the mold 2 side end toward the sand mold 3 and sand mold 4 side ends. As a result, in the mold shown in FIG.
The heat removal capacity gradually decreases in the sand molds 3 and 4, and the heat removal capacity becomes the minimum in the sand molds 3 and 4.

上記実施例の鋳型を用いて、圧延用複合ロールを鋳造す
る場合、鋳型内側に注入された外層部溶湯は、金型2と
境界部型12によって形成される凹所において、冷却さ
れ凝固する。その際、金型2近傍から境界部型12近傍
へかけて外層部溶湯の凝固速度は緩慢に変化する。すな
わち、砂型3及び砂型4に近ずくに従い、外層部溶湯凝
固速度は徐々に低くなって行く。そのため、この境界部
型12と、金型2との境界に大きな内部応力が発生・集
中するようなことはない。
When a composite roll for rolling is cast using the mold of the above embodiment, the outer layer molten metal poured into the inside of the mold is cooled and solidified in the recess formed by the mold 2 and the boundary mold 12. At this time, the solidification rate of the outer layer molten metal changes slowly from the vicinity of the mold 2 to the vicinity of the boundary mold 12. That is, as the sand mold 3 and the sand mold 4 are approached, the solidification rate of the molten metal in the outer layer gradually decreases. Therefore, no large internal stress is generated or concentrated at the boundary between the boundary mold 12 and the mold 2.

尚、前記耐火砂層12bを形成する耐火砂材は、耐火砂
にシャモット粉末を添加してなる骨材に、木槌粘度、ベ
ントナイト、活性剤、を添加し、水を加えたものを用い
る。耐火砂としては、砕砂以外にジルコン、若しくはク
ロマイト砂等を用いることができ、更にそれらを混合し
て用いてもよい。
The refractory sand material forming the refractory sand layer 12b is made by adding mallet viscosity, bentonite, an activator, and water to aggregate made by adding chamotte powder to refractory sand. As the refractory sand, zircon, chromite sand, etc. can be used in addition to crushed sand, and a mixture of these may also be used.

以上の各成分の混合比は、骨材を100として、重量比
で本田粘度がO〜8、ベントナイトが3〜10、活性剤
が0.01〜0,05 、水分が30〜50とした。ま
た、骨材は、重量比で耐火砂が60〜100、シャモッ
ト粉末がO〜40の混合比のものを用いる。
The mixing ratio of each of the above components was such that the aggregate was 100, Honda viscosity was 0 to 8, bentonite was 3 to 10, activator was 0.01 to 0.05, and water was 30 to 50. Moreover, the aggregate used has a mixing ratio of refractory sand of 60 to 100 and chamotte powder of 0 to 40 in terms of weight ratio.

以上の耐火砂材の組成を、第1表に示す。The composition of the above refractory sand material is shown in Table 1.

以上の耐火砂材を用いて形成した前記耐火砂層12bに
乾燥状態で圧力を印加したところ、35kg/ d程度
の圧力に対しても破損は生じなかった。
When pressure was applied in a dry state to the refractory sand layer 12b formed using the above refractory sand material, no damage occurred even under a pressure of about 35 kg/d.

また、耐火砂材は、通気度が普通の砂型に比べて低く、
溶湯の浸透もない。
In addition, fireproof sand materials have lower air permeability than ordinary sand molds.
There is no penetration of molten metal.

以上の複合ロール鋳造用鋳型を用いて実際に圧延用複合
ロールを鋳造した。鋳造する複合ロールは、胴径が75
5 +++m、胴長が2146mmのものとし、135
0℃の外層部溶湯を鋳型内に注入し、所定時間が経過し
た後に1370℃の内層部溶湯を鋳型内に注入した、そ
の結果得られた圧延用複合ロールには、第2図に示した
ような、胴部端部の亀裂や、胴部に沿った割れ等の欠陥
は生じなかった。
A rolling composite roll was actually cast using the composite roll casting mold described above. The composite roll to be cast has a body diameter of 75 mm.
5 +++m, body length is 2146mm, 135
The outer layer molten metal at 0°C was injected into the mold, and after a predetermined period of time, the inner layer molten metal at 1370°C was injected into the mold.The resulting composite roll for rolling was shown in Figure 2. There were no defects such as cracks at the end of the body or cracks along the body.

尚、前記実部例の境界部型12は、金型12aを耐火砂
層12bで被覆して形成されているが、この発明の境界
部型12は、それに限らず、例えば、砂材と鉄粉を混合
した材料で境界部型12を形成するようにしてもよい。
Although the boundary part mold 12 of the above-mentioned example is formed by covering the mold 12a with a refractory sand layer 12b, the boundary part mold 12 of the present invention is not limited thereto. The boundary mold 12 may be formed of a material mixed with the above.

以上のように、この発明によれば、抜熱能が胴部型より
も小さく端部型よりも大きな境界部型を、胴部型と端部
型とが連続する部位に配設するようにしたことにより、
胴部型と端部型とが連続する部位、すなわち、ネック部
において胴部型から端部型へ向けて抜熱能が徐々に小さ
くなってゆくようにすることができる。したがって、胴
部型の端部と、ネック部との境界において溶湯の冷却速
度に顕著な差違が生じることに起因するロールの亀裂、
割れの発生を防止することができる。また、上記境界部
において生じる外層部溶湯凝固層の組織の不均一を解消
することもできる。
As described above, according to the present invention, the boundary mold whose heat removal capacity is smaller than that of the body mold and larger than that of the end mold is disposed in a region where the body mold and the end mold are continuous. By this,
In a region where the body mold and the end mold are continuous, that is, in the neck part, the heat removal ability can be made to gradually decrease from the body mold to the end mold. Therefore, cracks in the roll caused by a significant difference in the cooling rate of the molten metal at the boundary between the end of the body mold and the neck;
It is possible to prevent the occurrence of cracks. Further, it is also possible to eliminate the non-uniformity of the structure of the outer molten metal solidified layer that occurs at the boundary.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の遠心鋳造用鋳型の断面図、第2図は、第
1図の遠心鋳造用鋳型を用いて鋳造した圧延用複合ロー
ルの一部を示す斜視図、第3図は、この発明の一実流例
の遠心鋳造用鋳型の部分断面図である。第4図は、境界
部型金型に形成された土持ち溝の状態を示す図であり、
第4図(A)は金型の正面図、第4図(B)は第4図(
A)のB−Bii面図である。 1・・・外枠、 2・・・金型、 3・・・砂型、 4
・・・砂型、5.6・・・ネック部、 7・・・外層部
溶湯、 8・・・ロール、 9・・・胴部、 10・・
・亀裂、 12・・・境界部型、 12a・・・金型、
 12b・・・耐火砂層、12c・・・湾曲面、 14
・・・土持溝。 出願人  川崎製鉄株式会社 代理人  弁理士 豊田武久 (ほか1名)
Fig. 1 is a sectional view of a conventional centrifugal casting mold, Fig. 2 is a perspective view showing a part of a rolling composite roll cast using the centrifugal casting mold of Fig. 1, and Fig. 3 is a cross-sectional view of a conventional centrifugal casting mold. FIG. 1 is a partial sectional view of a centrifugal casting mold according to an actual example of the invention. FIG. 4 is a diagram showing the state of the retaining groove formed in the boundary mold.
Figure 4 (A) is a front view of the mold, Figure 4 (B) is Figure 4 (
It is a B-Bii plane view of A). 1... Outer frame, 2... Mold, 3... Sand mold, 4
...Sand mold, 5.6...Neck part, 7...Outer layer molten metal, 8...Roll, 9...Body part, 10...
・Crack, 12... Boundary mold, 12a... Mold,
12b... Fireproof sand layer, 12c... Curved surface, 14
...Tsuchimochi ditch. Applicant Kawasaki Steel Co., Ltd. Agent Patent attorney Takehisa Toyota (and 1 other person)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)胴部型と、この胴部型よりも抜熱能が小さい端部
型とを有してなる複合ロール鋳造用鋳型において、抜熱
能が胴部型よりも小さく端部型よりも大きな境界部型を
、胴部型と端部型とが連続する部位に配設してなること
を特徴とする複合ロール鋳造用鋳型。
(1) In a composite roll casting mold having a body mold and an end mold whose heat removal capacity is smaller than the body mold, there is a boundary where the heat removal capacity is smaller than the body mold and larger than the end mold. A mold for composite roll casting, characterized in that a part mold is arranged at a part where a body part mold and an end part mold are continuous.
(2)前記胴部型が金型とされると共に、前記端部型が
砂型とされ、また、前記境界部型が、金型とこの金型を
被覆する耐火砂層とよりなることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の複合ロール鋳造用鋳型。
(2) The body mold is a mold, the end mold is a sand mold, and the boundary mold is comprised of a mold and a refractory sand layer covering the mold. A composite roll casting mold according to claim 1.
(3)前記耐火砂層を、胴部型側端部から、端部型側端
部へ向けて、厚みが漸増するようにして形成したことを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載の複合ロール鋳造
用鋳型。
(3) The composite according to claim 2, wherein the refractory sand layer is formed so that the thickness gradually increases from the side end of the body mold to the side end of the end mold. Mold for roll casting.
JP6821683A 1983-04-18 1983-04-18 Mold for casting composite roll Pending JPS59193747A (en)

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