JPS5924565A - 薄肉二層チルド系鋳物及びその製造法 - Google Patents

薄肉二層チルド系鋳物及びその製造法

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JPS5924565A
JPS5924565A JP13404782A JP13404782A JPS5924565A JP S5924565 A JPS5924565 A JP S5924565A JP 13404782 A JP13404782 A JP 13404782A JP 13404782 A JP13404782 A JP 13404782A JP S5924565 A JPS5924565 A JP S5924565A
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JP
Japan
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layer
casting
outer layer
chilled
cast iron
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JP13404782A
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English (en)
Inventor
Yutaka Nakai
豊 中井
Yoshihiro Nakagawa
中川 義弘
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • 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
    • B22D19/16Casting 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)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (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】 本発明は中空ロール、中空ローラー等の用途に供さ)す
る新しい構造を具備しプこ11]f1′、1七之のン貞
1勺二J脅チルド系鋳物と遠心力鋳造によるそのII!
!!造法の遅^供に関する。
例えば中空ロール、ローラーの用途に■(さ)する円筒
状SG物に訃いては、その外表面には耐j(1−Tt 
色:が要求される一方、鋳物全体として充分な強度カニ
要求される場合があ鼠。このような場合、N11図第2
図に示すように外層(1) (3)は高硬度のチlレド
もしくはグレン鋳鉄とし、−万゛内層(2) (4)は
(氏■叱度の高級鋳鉄とする二層構造の複合チルlζ系
鋳物を用いることが知られている。
ところで、このような複合鋳物はJE ’らブJ ’J
j造により製造されるのが普通であるが、このさいwS
1図に示すように、外層厚さt、が6o11JA以」ニ
、又1J層埋さt、が5QWJII以上、即ち円筒鋳物
の全イ+)里さカニ80朋以上もあるような場合では、
製造上刀11段■1題ない、すなわち、この場合ではそ
の長さjにもよるが、いずれにしても鋳込重量がかなり
の旨となるだめ、異なる成分、合金部゛の外層用のチル
ド又はグレン鋳鉄内層用の高級鋳鉄溶湯を各々別々に溶
解準備しておき、これらを順次に回転金型に鋳込むいわ
ゆる一般の複合遠心力鋳造法に従えばよいからである。
しかし乍ら、円筒鋳物が第2図に示すよう姉、全体厚さ
が70朋よりも薄く、しかもその外層厚さtsが25朋
以下、例えば外層厚さtsが5〜15朋程度で内層厚さ
t4も457uR以下のような場合では、製造上非常に
困難な問題を生じる。これは、このような場合外層(3
)及び内層(4)の各鋳込重量が非常に少ないものとな
るためである0例えば外径300φ、長さA=500朋
、外層厚さb=107顧、内層厚さt4=15朋のもの
の場合では、外層N景33に7.内層型M:45 ”P
で、これに外内面での加工代分を加味したとしても外層
及び内層の各鋳込溶湯重址は非常に少ないものとなる。
しかるに、かかる場合もし別々の溶解炉で外層及び内層
用のチルドもしくはグレン及び高級鋳鉄溶湯を溶製し、
さらに別々の取鍋からこれらを二層鋳造しようとすれば
、その生産性や経済性の而での劣悪は免がれないのみな
らず、鋳込温度の低下の問題や内層の鋳込みのタイミン
グの鄭から目的とする性質を有する二1咎チルド系鋳物
を安定して得ることができなくなるためである。
本発明はこのような技術的問題点を克服するため、外層
に耐摩耗性、内層に強靭性の必要とさhる特に助肉二層
のチルド系鋳物について、上記のような製造上の困難を
被らない高性能を具備する′新しい二層構造のものを提
供するものであり、同時に遠心力鋳造によるその好適な
製造法を提供するものである。
本発明の薄肉二層チルド系fI9物は、全体肉厚が70
朋以下、外層厚さが25u以下の円筒体からなる薄肉二
層鋳物であって、外層は硬度l−1860以上の耐摩耗
性を有するチルドもしくはグレン鋳鉄からなり、一方向
層はSi含有量・が高いことを除いては外層とl”Lは
同一の成分範囲を有し、か−り硬度1850以下の強靭
性を有する高級鋳鉄からなることを特徴とするものであ
る0寸た本発明の製造法は、遠心力鋳造によりM肉二層
の円筒鋳物を1造するに当シ、まず外層用のチルドもし
くはグレンfll鉄溶湯により外層を鋳込み、次いで上
記外層用のチルドもしくはグレン鋳鉄溶湯にSi分で0
.2〜1.0%接種してなる内層用の高級鋳鉄溶湯によ
り内層を鋳込むことを特徴とするものである。なお、一
般にチルド白銑鋳鉄とは組織中に黒鉛を含寸ないもの、
またグレン鋳鉄(インデフィニットチルド鋳鉄ともいう
)Aは組織中に多くの炭化物と少、鼠の黒鉛を含むもの
を相称しているが、本発明のチルド系鋳物とけこれら両
者を包含する意味である。又高級C4鉄とは、組織中に
炭化物をほとんど含まず、微細な黒鉛のあるものを意味
する。
以下本発明に係る薄肉二層チルド系鋳物をその製造法と
共に説明して行く、そこで先ず、本発明ρ(特に全体肉
厚70朋以下、外層厚さ25朋以下のものを対象として
いることの技術的意味についてから明らかにする。目的
とする円筒鋳物の全体肉厚が大きい場合では、その蒔込
重面°も大きく、従って外層と内層とを別々の成分のも
のとし、別々の溶解炉で溶解し、さらにこれらを別々の
取鍋に準備することも容易に行なえるのは前述の通りで
ある。しかし、全体肉厚がある限界の大きさを−Fln
lる場合では、上記のような製造手段によることが困難
であって、全体肉厚7011以下の限定は甘さにこのよ
うな製造条件の内列1性に対する臨界的な意味をもつも
のである。また外層厚さについては、それがある程度大
きいものであり、げ、外層が酸1晶するまでの時間が長
くなり、たとえ全体肉厚がある程度薄いものとされても
その間に内層用の取鍋−をIIS造機の前にセットする
等に必要な時間的余裕を生じ、製造条件も緩和される。
しかし、全体肉厚が薄く、かつ又外層厚さがある限度よ
りも薄い場合では、外層の涛込溶湯景が少なく、長さの
短い製品のときではその鋳込用れ(が1oo?を割るこ
ともあり、加えて内層の鋳込型M、も少ないだめ、鋳込
温度と内層を鋳込む寸での作柴に非常な困難を伴うこと
になる。実際、かかる場合に訃いては、外層鋳込後内層
鋳込みまでの時間が1分程度となるときがあるが、1分
間で外層用取鍋と内層用取鍋の入替を完了することは不
可能である。
すなわち、外層厚さ25朋以下の限定は上記の如くやは
り製造条件の困難性に対す7る臨界的な意味をもつもの
である。このように全体肉厚70M以下、外層厚さ25
朋以下の条件は、従来製造困難であったものの範囲を意
味し、換言すれば本発明が特に有効なものとして実施さ
れる円筒二層鋳物の条件を特定するものである。
次に本発明が対象とする薄肉円筒鋳物についてこれを外
向二層構造のものとしなければならない理由を述べる。
これは薄肉鋳物の特質として、単−側室でその外層と内
層に各所要の性質を兼備させることができないためであ
る。例えば全体肉厚が25朋のものでは、外層が10朋
であるとするとその内層は15」シかない、この場合全
体が薄いので強度を確保することができない、このこと
は仮−に全体肉厚80朋で外層厚さが10朗のものであ
れば、内層は70朋もあるため左程強靭な材質でなくと
も単−側室で十分強度が保持できるのと相違する。
寸だ薄肉鋳物を一体の材質で鋳込んだ場合、全体の凝固
が速く、外面内面共に急冷凝固することKより硬い利質
となり易いことも考慮する必要力監ある。そして又、軟
い低硬度の側室で−イ本にf13 ’17−t Lだ場
合では、強度は満足できても外面の面1摩′fb性に不
足する。従って、薄肉円筒鋳物に所JklJの1生質を
兼備するためには二層構造のものとし、l[,9に内層
は低硬度のもので強度を確保する必要がある。
しかして本発明のF、9肉二層チルド系鋳物にあっては
、その外層を#!、度H860以上の耐摩耗性を有する
チルドもしくはグレン′りI鉄で形成する。ここに硬度
I−T860以」二を条件とするのは、使用層として必
要な耐摩耗性を確保するためであり、本材質の場合己れ
を下回る硬度のものでは耐摩耗性に不十分力ものとなる
ためである6外層用のチルドもしくはグレン鋳鉄として
、各好適なものの一例を掲げれば次の通りである。
外層用チルド鋳鉄等の成分例(重11%)CSi   
M[I   P  S  Ni   Cr  M。
チルト116鳴り96.0〜5:5 0.2〜0.6 
0.2〜0.6 0.5>  0.1>  1.5〜4
.0 0.5〜1.5 0.1〜0.6りシンシ琺6.
0〜35 0.5〜1.0 0.4〜1.0 0.5>
  0.1>  1.5〜5.0 1.0〜2001〜
0.6−力木発明に係る二層鋳物の内層は、そのSi含
有刑が高いことを除いては上に例示したものとほぼ同一
の成分範囲を有し、かつ硬度l−1s 50以下の強靭
性を有する高級鋳鉄で形成される。すなわち、内層は外
層と元湯を共通し、外層用の溶湯に適量の接種処理した
ものを鋳込んでなるものである。
ここに硬度IIs 50以下を条件とするのは必要とさ
れる強靭性を確保するためであり、これを上回る硬度の
ものでは脆い側室となるためである。
このような目的とする二層鋳物を得るだめの製造方法に
ついて訝、明すると、まず外層用のチルドもしくはグレ
ン椿鉄溶湯(予め外層と内層に必要な月を用意する)を
回転金型に25πm以下の所定厚さ鋳込み、従来通りの
遠心力型造に供する。その後所定のタイミングで内層溶
湯を鋳込むにさいしては、従来のように別途溶解準備さ
れた異なる成分範囲のものを用いることなく、外層の鋳
込みに供した取鍋の残りの溶湯(外層用のチルドもしく
はグレン鐙鉄溶湯)に接種して、これを内層用の高級W
j鉄溶湯として回転金型に鋳込み、遠心力鋳造する。即
ち本発明の製造方法では、必要な砧鉄溶湯は1種類のみ
であり、才だ取鍋等の鋳込装置も単一で足る。
外層用溶湯に対する接f)1(方法は、外Jスフの鋳込
完了後直接取鍋の残りの溶湯に接種するようにしてもよ
いし、内層の鋳込みと同時に接種するようにしてもよい
。外層用溶湯に列する接種量はSi分で0.2〜1,0
96が適当である。すなわち、内層は黒鉛化を十分促進
させ低硬度で強靭性のある4メ料とする必要があり、そ
のためには0.2%以下の接種量では黒鉛化効果が不十
分となるためである。又一方、接種おが1.0%以上に
なると、内層の鋳込重用が少ないため鋳込温度の低下が
大きくなると共に、出船の形状不良、介在物の多い鋳物
となり、強靭な鋳鉄としての機能が損われるためである
。な:I、−Si接種には、金MSI、St分75%の
]i″e−Si%St分50%のFe −St%Si分
50%のCa−3t、  その他の接種効果の大きいS
i合金を用いればよい。
かくして外内層が完全に凝固完了したならば、その黒皮
鋳放し状態もしくは加工により所定の寸法に仕上げて目
的製品を得る。このような製造方法によれば、全体肉厚
が70W、rR以下の製品、例えば全体肉厚25朋、外
層厚さ5〜10朋、内層厚さ15〜20朋のものについ
ても容易に所期の薄肉二層チルト系鋳物が得られる。そ
して、この鋳物では内層はStの接種によりSi含有量
のみが外層に比較して高く、その他の成分は外層とほぼ
同一であることが特徴である。ちなみに、外層用として
前に例示した成分範囲のものを使用する場合では、内層
のSi含有量は、チルト材の場合0.4〜1.6χに、
またグレン材の場合0.7〜2.0%に高められる。
次に一実施例を掲げて説明する。
〈実施例1〉 鎧放し製品寸法300φx500’、全体肉厚257u
、外層厚さ7〜10Uの二層鋳物を下記の如く製造した
但し、金型には内径308φ、長さ600!のものを使
用した。 − 1ず取鍋に下記化学成分のチルド鉋鉄溶湯を95Ky準
備した。
外層用チルド鋳鉄の成分(1代量%) CSi  Mn  P   S  Ni  Cr  M
3.310.340,550.10B 0.0612.
541.030.24しかしてまず約半量の48に、F
を外層として回転金型に鋳込み、1分後に残υの溶湯に
Si分50%のCa−5iをSi分として0.8%接種
したものを内層として鋳込んだ。
この結果、第5図に示すように、外表面から7〜9 f
fJlは■l868〜72、それより内部けI−(84
0〜45の断面硬度分布を有する二層鋳物(複合ローラ
ー)が得られた。その被断写真を@4図に、まだその外
面側及び内面側の組織を@5図及び第6図に示す。
これらの組織写真より、外層は黒鉛のない白銑組織であ
る一方、内層は黒鉛化の十分な組織であることが看取で
きる。
なおこの鋳物の内層側は接種によりSi含有預1.05
%となっていた。
〈実施例2〉 実施例1と同様に製造条件の下に二層鋳物を下記の如く
製造した。
まず取鍋に次の成分を有するグレン鋳鉄溶湯を準備した
外層用グレン鋳鉄の成分(重量%) CSi  Mn  P  S  Ni  Cr  M。
3.420.830.650.0910.0623.4
11.340.26しかして実施例1と同様の鋳込条件
で外層を鋳込んだ後、Si分50%のCa−33をSi
分としテ0.5%添加したものを内層として鎧込んだ。
この結果、外層厚さ部分6〜9朋は硬度l−1870〜
74で多くの炭化物中に少量の黒鉛を含んだグレン組織
となり、残りの内層は硬度1484z〜47で黒鉛化の
十分な強靭な組織であった。なおこの鋳物の内層側は接
種によりSl含有M′1.28%となっていた。
以上実施例により明らかにした如く、木発明の薄肉二層
チルト系鋳物では、鎧込重用二の少ない薄肉鋳物でしか
も外層厚さが5〜110 M 程度のものであっても、
外層には炭化物の多い耐摩耗性を有し、一方向層には低
硬度の強靭性を有する目標通りの鋳物を得ることができ
る。
木発明は以上に述べた通シであって、従来製造上困難な
問題のあった特に薄肉二層の円筒鋳物について、その外
層と内層KSi含有量を除き近似するチルドもしくはグ
レン鋳鉄を用いる複合41′η造を採用したことにより
、困難なく目的鋳物を得ることができるのが特徴である
。すなわち、本発明に係る二層鋳物の製造にさ込しては
、外層と内層用に異なる成分範囲の二種の溶湯を準備す
る必要はなく、一種類のチルトもしくはグレン鋳鉄溶湯
のみを準備し、かつ鋳込装置も単一のもので足りるため
、その作業上の問題点が一挙に解消されるためである。
−志木発明に係る二層鋳物では、一種類の溶湯のみを用
いて鋳造形成されるものであり乍らも、実質上複合鋳物
として必要な性質を十分兼備できるのが特徴である。す
なわち、外層には黒鉛化の少ない高硬度の耐摩耗性に當
むものが得られる一方、内層には所定接種処理により、
黒鉛が微anFc晶出した強靭性に優れたものが得られ
るためである。このような効果は既述の実施例によって
十分に裏付けられる。
【図面の簡単な説明】
第1図と@2図は、薄肉二層円筒鋳物の構造例を現わす
断面図である。第3図は本発明に係る薄肉二層円筒鋳物
−例についてその断面の硬度分布を示す図である。第4
図は同実施例品−例について被断面を現わす金属組織の
断面図である。第5図と第6図は同実施例品−例につい
ての顕微鏡写真であって、第5図は外面側の組織を、第
6図は内面側の組織を示している。 (1) (3)・・・外層、(2) (4)・・・内層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 全体肉厚が70 mm以下、外層厚さが25朋以
    下の円筒体からなる薄肉二層鋳物であって、外層は硬度
    l−l560以上の耐摩耗性を有するチルドもしくはグ
    レン鋳鉄からなり、一方向層はSi含有量が高いことを
    除いては外層とほぼ同一の成分範囲を有し、かつ硬度)
    (850以下の強靭性を有する高級鋳鉄からなることを
    特徴とする薄肉二層チルド系xy物。 2、遠心力鋳造により薄肉二層の円筒鋳物を鋳造するに
    当り、オず外層用のチルドもしくはグレン鋳鉄溶湯によ
    り外層をRf込み、次いで上記外層用のチルドもしくは
    グレン鋳鉄溶湯にSi分で0.2〜10%接種してなる
    内層用の高級鋳鉄溶湯により内層を鋳込むことを特徴と
    する薄肉二層チルド系鋳物の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5083808A (en) * 1989-01-25 1992-01-28 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Towing tractor
CN115430820A (zh) * 2022-09-28 2022-12-06 河北津西钢铁集团重工科技有限公司 一种离心铸造铸铁辊套的方法

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