JPS5978767A - 孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法 - Google Patents

孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法

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JPS5978767A
JPS5978767A JP19038182A JP19038182A JPS5978767A JP S5978767 A JPS5978767 A JP S5978767A JP 19038182 A JP19038182 A JP 19038182A JP 19038182 A JP19038182 A JP 19038182A JP S5978767 A JPS5978767 A JP S5978767A
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JP
Japan
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casting
layer
molten metal
mold
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JP19038182A
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Shiro Nakamura
史朗 中村
Masahiro Fukuda
昌弘 福田
Moriyuki Miyagaki
宮垣 守之
Masayuki Kato
正幸 加藤
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • 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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    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02Shape or construction of rolls
    • B21B27/03Sleeved rolls

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】 本発明は孔型付圧延用ロールに用いられる複合スリーブ
の製造法に関し、特に孔型部の耐摩耗特性を向上するこ
とを目的とする。
例えば鋼管圧延用ロールなどの孔型付圧延ロールには、
アーバーに対しスリーブを焼ばめ、キー止め等の機械的
固定手段を介し和文て、かつその胴部に円周方向に孔型
を凹成したものが使用されている。この場合、孔型部を
有するスリーブ材料にはHe 6 5〜75程度のチル
ド材質もしくはグレン材質を用いるのが一般的であり、
その孔型形成手段としては紡造稜加工成形する方法ど、
鋳造時に直接鍔出しする方法等がある。
ところで、孔型が形成されるスリーブはその使用目的か
ら耐摩耗性に富むものであることが必要であるが、反面
上記従来の高硬度チルド系材質等にあっては、残留応力
が太き〈、また焼ばめによる内面応力に起因して、その
内周側から割れや折損を発生し易い問題がある。
そこで、従来からこの鍾スリーブロールについては、第
1図に示す如く、孔型(3)が形成されるスリーブ外層
(2a)とスリーブ内層(2b)とを異材質をもって溶
着一体化した複合スリーブ(2)を、アーバー(1)に
組立る複合スリーブロールを使用する場合が多い。この
場合、外層(2a)は勿論耐摩耗材で形成され、一方向
層(2b)は割れを防止すべく強鞠材で形成されること
になる。
しかして、この複合スリーブ(2)を使用する場合にあ
っても、孔型(3)の更なる耐摩耗性向上を目的として
、スリーブ外層(2a)の−屑の高硬度化が要請されつ
つある。しかし、この場合単にスリーブ外層(2a)全
体を高硬度のものにする手段では、残留応力が大きくな
って割れの発生を招き、限界がある。
かかる不具合を解決するための有効な手段の一つとして
、スリーブ外層(2a)は焼入れ性の良好な材質で形成
しておく一方、鋳造後にその孔型使用層には局部焼入れ
を施し、第2図に示す如く、外層(2a)の孔型使用層
に肖る部分のみに焼入れ硬化層(4)を形成する方法が
提案される。しかしこの方法による場合でも、スリーブ
外層(2a)には焼入れされないかなりの肉厚部分が存
在し、しかもその外層材は通常高合金材からなる靭性に
劣るものである故、やはり残留応力の面から安全性を確
保するこ七ができない。
このように従来手段によっては、孔型付圧延用ロールに
おける孔型使用層の耐摩耗性を向上することには限界を
生じている。
かかる技術的課題に鑑み、本発明は孔型付圧延ロール用
複合スリーブについて、残留応力の増加の問題を有効に
防止しつつ、必要な孔型使用層の耐摩耗性を的確かつ大
幅に向上することのできる製造手段を確立するに到った
ものであり、その特僧とする処は、孔型が形成される外
層と内層とを溶着一体化せしめて構成される孔型付複合
スリーブを製造するにさいし、適宜鋳造手段により、複
合スリーブをその外層が該外層に形成される孔型の周辺
のみに肉厚を有するものに形成すると共に、鋳造後該外
層の孔型使用層に焼入れ処理を施す点にある。
すなわち、本発明では上記局部焼入れする方法をさらに
発展的に改良し、第3図に示す如く、複合スリーブ(2
1はその外’f@ (2a)が孔型(3)付近のみに肉
厚を有する体積の小さいものに形成し、一方靭性に富む
材質からなる内層(2b)はその分体積の大きなものに
形成し、かかる特殊な複合構造のスする。このようにし
て製造されるものにおいては、高硬度化される外層(2
a)が従来のものと比較すると必要な孔型周辺部分のみ
に限られるため、残留応力の増加をおさえて処理なく高
硬度化することができ、その孔型使用層を形成する焼入
れ硬化層(4)にはHs75以上の高硬度を得ることも
容易である。
以下本発明の製造法について詳述する。オず第3図に示
す如き/l’?殊な外層形態を有する複合スリーブを鋳
造するための具体的手段について説明する。この好適な
鋳造手段には縦型遠心力鋳造による次の二つの方法があ
る。その一つは、第4図に示す如く、孔型を直接鍔出し
するためのリングチラー(10)を内面所定位置に突設
した回転鋳型を用いて、先ず外層溶湯を鋳込み図示p 
@ (2a)の如く外層群固層を形成し、その後一旦鋳
型の回転を低下し外層未薪固溶湯を落下させ、しかる後
内層溶湯を鋳込み図示二点鎖線(2b)の如く中空複合
スリ・−ブを鋳造する方法である。なお第4図の例では
外内層共に遠心力鋳造する場合を示すが、この場合鋳型
の上部に図外の押湯用型枠を載置接続し内j費1溶渇は
靜置釘を造により鋳込むようにすることもできる。但し
、その場合は鋳造された中実鋳物を別途ポーリング加工
により穿孔し中空接合スリーブに形成する必要がある。
もう一つの方法は、第5図に示す如く、鋳型内面にはチ
ラーを突設ぜしめること無しに、チル効果を増大すべく
胴部金型(7)lと一体に形成されたチラー(+01’
ff鋳型内面に面一に配設した鋳型を用いて、上記と同
様の工程で鋳造する方法である。この場合、必要な孔型
はφ却造後に加工成形されるものであるが、外層鋳造時
には胴部金型(7)1と一体のチラー (10)’が大
きなチル効果を発揮し、孔パリを直接Pf出しする場合
に比較すると大きなチル効果(外層凝固層(2a) )
を得ることができるため、その孔型加工後においては、
第4図に示す方法による場合と同じく、外層が孔型の周
辺のみに肉厚を有しかつ外内層が溶□着一体化された所
期の複合スリーブを得ることができる。
なお、第4図、第5図において、その他(5)は回転台
、(6)け下枠、(7)は胴部金枠、(8)は上枠を示
し、(9)は鋳型内面を形成する砂型を示している。
このような鋳造手段により、第3図に示す如き特殊な外
層形態の複合スリーブが得られたηらば、その孔型部に
局部焼入れ処理を施す。この焼入れ処理は火炎焼入れ又
は誘導加7%等の公知の適宜焼入れ手段を用いることが
できる。かくして、複合スリーブの孔型部には、その外
層肉厚内に高硬度の焼入れ硬化層が形成される。なお、
この孔型に対する局部焼入れの好適な実施条件について
は、後に詳述される。
次に本発明が適用される複合スリーブのスリーブ材料に
ついて説明する。まずスリーブ外層材については、焼入
れ性がよくかつ又炭化物の多い耐摩耗鋳鉄が適合する。
具体的には高クロム材を用いるのが好適である。チルド
材預やグレン材質では焼入れ性が悪く、しかも割れ易い
III Aがある。
一方スリーブ内層材については、強靭fIモを具えたも
のであれは揮々の材質を適用することができる。例えt
J’、球状黒鉛#′0鉄、アダマイト材、鋳鋼、黒鉛鋼
等であり、スリーブの要求特性に応じてこれらを適宜選
択して使用すればよい。
今、スリーブ外層拐として好適な高クロム鋳鉄の成分例
を挙げれば、次の通りである。すなわち、C1,,6〜
3.4、sio、3−1.5、In 0.3−1.5、
Ni O,1−L5、Cr1O−2,5、Mo 0.5
−3.0. V 2.0以下、W 5.0以下、C03
,0以下を各重量係で含み、その他脱酸、脱窒素剤に起
因する散穿元素を除き、残部実a的にFeからなるもの
である。このような成分組成からなる外層材を用いて複
合スリーブを構成し、その後孔型部に俵述するような局
部焼入れ処理を実施すれば、その孔型使用層には目標と
するHn’75以上の高硬度が確実に得られるものとな
る0、 上記高クロム鋳鉄の成分限定理由を概説すれば以下の通
シである。
Cユ、6〜3.4係 Cは(Fe −Cr )7C3型炭化物を安定にする範
囲内としてCrとバランスされ、目的のカーバイド量に
よシ決定されるべきであるが、C1,6%未満では炭化
物の幇が少なく耐摩耗性に不足し、一方3.4%を超え
ると炭化物の量が多過ぎて、機械的性質特に靭性の点で
劣化が著しくなるためである。
Si O,3〜1.5チ Siは溶湯の脱酸に必要であるが、0.3係未満ではそ
の効果が不充分であシ、一方ユ65チを超えて含有され
ると機械的性質の劣化をきたし、またArl変態虚を下
げ硬度が得られ却くなるためである。
Mn  O,3〜 1.54 Mnは81の脱酸の補助として、その含有量は少なくと
も0.3%は必要である。しかし、1.5チを紹えて含
有されると機械的性JjIt特に靭性を劣化して好まし
くないためである。
Ni  l)、1 〜1.5% Niは焼入れ性を向上させ積極的に硬度調整する目的で
含有されるが、0.1%未満では効果がなく、一方15
 %を超えると残留オーステナイトが増加して硬度が土
がり難くなるためである。
Cr1O−25% Crは強靭性と耐摩耗性を向上させるために多く含有さ
せる必要があるが、10%未満ではM3C型の炭化物が
多く晶出し、強靭性の向上と炭化物の微細均一化が達せ
られない。一方25%を超えて含有されると、M13C
6型の炭化物が増加し、この炭化物はM7C3型の炭化
物に比較すると硬度が低く、充分な耐摩耗性が得られな
い。従って、かかる虚からM、C3型炭化物を生じかつ
又前述のC含有量とバランスして、Cr 10〜25俤
の範囲としている。
No Q、δ〜3.0チ Moは焼入れ焼戻し抵抗を高めると同時に、炭化物中に
入って炭化物硬度を高め、焼戻し軟化抵抗を促進するの
に有効である。しかして、0.5%未満ではそのような
効果が少なく、一方3.0 %を超えると基地中に残留
オーステナイトが安定化し、かえって硬度低下をきたす
ことになるためである。
V2.0%以下、W5.(l以下、Go 3.0 %以
下これらの元素はMOと同様の目的で添加される。
この場合、余シ多く添加しても効果が飽和しコスト高と
なるだけであり、また材質的に脆くなる傾向も示すため
、各々上記添加量を上限どする。
その他は、脱酸剤や脱窒素剤に起因してもたらされる微
量元素及び通常の不純物を除き、残部Feからなる〇 このような外層材質から形成される複合スリーブの孔π
りに適用される焼入れ処理は、好適には次の如き処理条
件の下に実施される。
まず複合スリーブは外層、内層を鋳造により完全に溶着
させた後、ゆっくり冷却させる。その後900− ’l
oo ecで拡散熱処理し、さらに800〜950℃で
焼なましし、600〜′750℃で外層をパーライト変
態させて軟化せしめる。これにより外層の高クロム材は
軟化し、同時に内層材質も強靭化する。
すなわち、これによって局部焼入れ作業時の割れ発生、
使用時の事故を防止することができる。しかして孔型部
のみを900〜1100℃で加熱し、その使用層に焼入
れを行う。その研400〜600℃で焼戻しを行う。
上記のような処理条件の下に焼入れ処理すると、孔型使
用層にはその特殊な複合スリーブ構造と相まって、無理
な残留応力状態を起生ずることなく、安全確実に087
5以上の硬度を付与することができる。
次に本発明の具体的な実施例を掲げて説明する。
〈実施例〉 製品寸法eooφX500’、内径350φ、孔型深さ
90醋の孔型付複合スリーブを、次のような製造条件で
作製した。
第4図に示す如き、孔型を直接鍔出しする縦型遠心力鋳
造法により、まず外層溶湯を鋳込み、そのリングチラー
周辺に所要の外層凝固層を形成させた後、鋳型の回転を
停止し外層未凝固溶湯を内面から落下せしめた。次いで
静置鋳造により内層溶湯を鋳込み、中実接合鋳物を鋳造
した。鋳造後この複合鋳物を860’C1650℃で軟
化焼鈍すると、外層にHs45〜50の硬度が得られた
。しかして該鋳物をポーリング加工し、孔型及びその他
必要部分を粗加]−シて複合スリーブを製作した。その
後孔型部のみを1000℃で中周波焼入れし、520℃
で焼戻した。この結果、孔型底部でl1sE14〜86
の高硬度が得られた。この枦合スリーブを仕上げ加工し
、アーバーに焼ばめ組立てて最終的に完成される0 なお、製品完成後におけるスリーブの化学成分(wt%
)及び層厚は次の通シである。
本発明は以上に述べた通シであって、複合スリーブの孔
型部に局部焼入れを実施するようにすると共に、予めそ
の複合スリーブは外層が孔型周辺のみに肉厚を有する体
積の小さいものに形成され、一方向層が該外層を包囲す
るようにして体積の大きなものに形成されているから、
上記局部焼入れによる残留応力の問題を解消しつつ孔型
部の高硬度化を無理なく達成することができる。すなわ
ち、本発明は高硬度化に有効な上記局部焼入i1手段と
、残留応力の緩和に有効な上記の特殊複合スリーブ横進
とを相合せて併用することにより、その必要な孔型使用
層には従来実−質的に不可能であった範囲の高硬度を付
与することができ、これによって孔型の耐摩耗性を飛躍
的に向上させることが可能なものである。
なお、本発明の基本的な考え方は第6図に示す如き中実
一体力リバーロールについても同様に適用し得る。すな
わち、この種ロールの場合では、縦型遠心力鋳造により
、外層(2a)’はやはりその孔型(3)周辺のみに肉
厚を形成させるように鋳造した後、鋳型を静止し、単一
の芯材溶湯をもってその胴部芯部(2b)’及びメタル
部fl)’fll’lc 肖る部分を同時に一体鋳造す
るようにすればよいのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は孔型付圧延用ロールのS端側を現わす縦断面図
である。第2図は孔型付複合スリーブの従来構造例を現
わす縦断面図である。第3図は本発明に係る孔型付複合
スリーブの構造側を現わす縦断面図である。第4図と第
5図は、本発明に係る製造工程を現わす縦型遠心力針端
用鋳型の縦断面図である。第6図は本発明の考え方を応
用した中実一体力リバーロールの半断面側面図である。 fl)・・・アーバー、(2)・・・複合スリーブ、(
2A)・・・外層、(2b)・・・内層、(3)・・・
孔型、(4)・・・焼入れ硬化層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 孔型が形成される外層と内層とを溶着一体化せし
    めて構成される孔型付複合スリーブを製造するにさいし
    、適宜鋳造手段によシ、複合スリーブをその外層が該外
    層に形成される孔型の周辺のみに肉厚を有するものに形
    成すると共に、鋳J後肢外層の孔型使用層に焼入れ処理
    を施すことを特徴とする孔型付圧延O−ル用複合スリー
    ブの製造法。 2、外層が、C16〜3.4、Si 0.3〜m、5、
    Mn 0.3〜1.5、Ni O,1〜1.5、Cr1
    O〜25、Mo O,5〜3.0、v2,0以下、W5
    .0以下、Go 3.0以下を各重量%で含み、その他
    脱酸、脱窒素剤に起因する微量元素を除き、残部実質的
    にFeからなる高クロム鋳鉄である特許請求の範囲 3、焼入れ処理が、900〜1100℃での拡散熱処理
    、800〜950℃および600〜150℃での軟化焼
    鈍、900〜1100℃での孔型使用層のみに対する焼
    入れおよび400〜600℃での焼戻しからなる@許請
    求の範囲第2項記載の製造法。
JP19038182A 1982-10-28 1982-10-28 孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法 Pending JPS5978767A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011161347A1 (fr) * 2010-06-24 2011-12-29 Peugeot Citroën Automobiles SA Cuve de moulage en modele perdu
CN115157718A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 中航西安飞机工业集团股份有限公司 一种可调式复合材料r区填充物的成型装置和成型方法

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