JPS60125350A - 圧延用鋳造ロ−ル - Google Patents

圧延用鋳造ロ−ル

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JPS60125350A
JPS60125350A JP23327683A JP23327683A JPS60125350A JP S60125350 A JPS60125350 A JP S60125350A JP 23327683 A JP23327683 A JP 23327683A JP 23327683 A JP23327683 A JP 23327683A JP S60125350 A JPS60125350 A JP S60125350A
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森近 俊明
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仁志 西村
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和之 田久保
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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、金属とタングステン炭化物粒子とからなる複
合組織を有する圧延用鋳造ローpに関する。
金属基地と該基地中に均一緻密に分散するタングステン
炭化物粒子とからなる複合組織を有する金属−炭化物粒
子複合材料は、タングステン炭化物粒子による高耐摩耗
性と、該粒子同士を結合する金属基地による強度・靭性
とを兼備する。この複合材料の製造法としては、鋳造法
を利用し、金属溶湯と炭化物粒子の固液混合物を鋳型内
に鋳込み、溶湯と炭化物粒子の比重差によシ、第6図に
示すように炭化物粒子(Piを溶湯(財)内で沈降凝集
させ、溶湯の凝固完了をまってその鋳造体を鋳型(。
1)から取出し、炭化物粒子が比重分離された上部の金
属相部分(B)を切断除去すれば下部の<A)部分を金
属(財)と炭化物粒子とからなる複合鋳物として採取す
ることができる。
この複合鋳物を圧延用ロールとして使用する場合の具備
すべき特性として耐摩耗性と耐肌粗れ性の2つが挙げら
れる。すなわち、耐摩耗性はロール寿命などに直接関連
する特性であり、耐摩耗性が悪いと、連続耐用期間が短
く、摩損表面の手直しく改削加工)作業およびそれに伴
うロール取替と圧延ライン操業中断の頻度が高くなり、
かつロールのトータル寿命も短くなる。また、ロール表
面の摩耗は圧延製品寸法精度の低下の原因ともなる〇一
方、耐肌粗れ性も圧延製品々質やロール寿命などを大き
く左右する特性である。ロール表面に肌粗れが生じると
、その凹凸が被圧延材表面にロールマークとして転写さ
れ被圧延材の品質を著く損うことになり、これを防ぐに
は頻繁にロール表面の改削加工を施こさねばならないの
で、改削加工のだめのロール取替・ラインの中断、改削
加工コスト負担の増大、ロールのトータル寿命の低下な
どを余儀なくされる。
本発明は、上記に鑑み、耐摩耗性および耐肌粗れ性にす
ぐれ、圧延ロールとして最適の材質を有する複合鋳造ロ
ールを提供するものであり、その特徴とするところは、
鋳鉄もしくは合金鋳鉄の金属基地とタングステン炭化物
粒子とからなる複合組織における該炭化物粒子の80%
以上が53〜88μmの粒径を有し、かつ複合組織に占
める炭化物粒子の容積比率が50〜75%の範囲にある
ことである。
以下、本発明について詳しく説明する。
複合組織を構成するタングステン炭化物粒子の粒径およ
び組織中に占める容積比率は耐摩耗性および鋳造組織の
健全性(特に鋳造欠陥であるミクロポロシティ発生の有
無)に関連する。具体例を挙げると、第1図は粒径によ
る耐摩耗性を比摩耗量で比較したもので、供試材(Nは
粒子の平均粒径が63μm1供試体CB)のそれは44
 ilmである(いづれも基地金属はニッケルグレン鋳
鉄、炭化物はW2C0炭化物粒子の容積比率は60%で
ある)。比摩耗量は大越式迅速摩耗試験による値である
(但し、相手材:5UJ−2、無潤滑、摩耗距離:20
0mm、速度:14 m/s 、最終荷重:18.6に
9f)。図から、細粒の炭化物粒子を含む供試材(B)
(平均粒径44μm)の比摩耗量は8.0×10−8y
d/Kyfであるのに対し、粗粒の炭化物粒子を含む供
試材(A)(6Bμm)の比摩耗量は8.7×1O−8
a/V4fと、前者の半分以下であシ、粒径の大きい方
が耐摩耗性のよいことが判る。
第2図は、複合組織の基地中に発生するミクロポロシテ
ィの大きさ・個数に対する炭化物粒子の粒径の影響を示
す。同図[1]は前記供試材(A)の複合組織(粒子の
平均粒径63μm)、同図〔1〕は粒径200μmの粗
大炭化物を含む複合組織(供試材(C))であシ、粗大
炭化物粒子を含む供試材(C)には大きなピンホー/I
/(H)が発生している。この供試材(A)および(C
)の個々のミクロポロシティの大キサとその個数を簡易
的に計測しグラフ化すると第8図のとおりであり、供試
材(A)(平均粒子径68μm)には、供試材(C)(
同200μm)のような50μmをこえる粗大なピンホ
ールはなく、またミクロポロシティの総量(ミクロポロ
シティの大きさの総和)は供試材(C)の約1/lとわ
ずかで、組織の健全性にすぐれていることが判る。
第4図は、複合組織中に占める炭化物粒子の容積比率(
粒子充填率)の影響を耐摩耗性(比摩耗量。測定法は前
記と同じ)との関係で示したものでおり、供試材(D)
の粒子容積比率は約60%、供試材(E)のそれは約2
0%である(いづれも、基地金属はN1グレン鋳鉄、炭
化物は平均粒径68μmのW2C粒子)。炭化物粒子の
容積比率が20%と低い供試材(E)の比摩耗量は約9
.OX 10−8mj/に9fであるのに対し、容積比
率が60%と比較的高い供試材(D)の比摩耗量は約3
.7 x 10 rd/に4fと前者の2倍以上の耐摩
耗性を示している。
上述のように、耐摩耗性については、粗粒の炭化物粒子
が望ましく、炭化物粒子があまり微細であると、耐摩耗
性付与効果が弱い。圧延用ロールとして十分な摩耗抵抗
を得るには、複合組織中の炭化物粒子総数の80%以上
が、粒径58μm以上であることが必要である。粒径が
大きい程、耐摩耗性は高くなるが、その反面粒子間隙の
金属基地に、凝固収縮に伴う鋳造欠陥として第2図に示
すようにミクロポロシティ(ピンホール)が多発し易く
なる。大きなミクロポロシティはロール表面の粗度に直
接影響し、肌粗れと同様の弊害を招く。
微細なミクロポロシティは、直ちに肌粗れと同様の悪影
響をなすものではないにしても、圧延操業過程でそれを
起点として肌粗れに発展し、あるいは熱疲労などによシ
それを起点とするクラックの発生・表面の欠損を誘発し
肌粗れとなる。従って、ミクロポロンティは、可能な限
り少いことが望ましく、完全な防止は困難にしても粗大
なミクロポロシティの発生は確実に避けねばならない。
このために、組織中の炭化物粒子の粒径は、総粒子数の
80%以上が88μmをこえない範囲にあることを要す
る。
一方、複合組織中に占める炭化物粒子の容積比率は耐摩
耗性および強度・靭性と関連し、炭化物粒子が少いと、
炭化物粒子の複合効果が弱く、耐摩耗性が不足する。炭
化物粒子が多い程、耐摩耗性の向上をみるが、過度に多
くなると、金属基地容積の相対的減少に伴い脆弱化して
しまう。圧延用ロールとして望まれる耐摩耗性と、使用
時の高負荷・応力に耐える十分な強度・靭性とを満たす
ためには、複合組織中の炭化物粒子の占める容積比率は
50〜75%の範囲にあることが必要である。
本発明鋳造ロールを構成する基地金属は、各種鋳鉄、例
えばダクタイル鋳鉄など、または各種低合金・高合金鋳
鉄、例えばニッケルグレン鋳鉄などであり、ロールの使
用条件・所要性能に応じて適宜選択される。一般に鉄系
金属はタングステン炭化物粒子に対する椰れ性がよいの
で、相互(混合し易く、金属−料・又界面での強固な結
合関係を形成するのに有利である。加えて鋳鉄系は凝固
温度が低いので、炭化物粒子が混合された際の粒子の吸
熱による降温を補償するための過熱度を大きくとること
ができ、従って、粒子の沈降・凝集に必要な十分な流動
性を保持し易い点でも有利である。また、鋳鉄系は、圧
延ロール材として十分な実積と信頼性を有する材料でも
ある。
一方、タングステン炭化物は、WC(比重15.八W2
 C(同17.2)、あるいはタングステンチタン複炭
化物などである。これらの炭化物は極めて高硬であシ、
すぐれた耐摩耗付与効果を有する。なお、タングステン
チタン複炭化物は種類によシ比重は4.9〜17.2と
異なるが、鋳造時の溶湯中での沈降・凝集を生じさせる
ために、溶湯よQ比重の大きいものが選らばれるべきこ
とは言うまでもなく、沈降促進のためには、比重10以
上であることが好ましい。
本発明ロールは、中実円柱体として鋳造することもでき
るが、ローμ類に要求される耐摩耗性は外側表面の問題
であるから、中実円柱体に代えて、第7図に示すような
中空円筒状鋳物として鋳造し、その中空孔には安価な金
属材料をコアーとして鋳造などによ多充填さればよい。
こうすれば高価なタングステン炭化物粒子の消費が節減
されるほか、コアーの金属材料によって強度・靭性など
が高められる利点がある。
本発明ロールの鋳造において、炭化物粒子の沈降・凝集
による健全な複合組織を形成するために適正な溶湯温度
・流動性が与れられるべきことは言うまでもなく、その
ための熱的条件の制御法として溶湯鋳込温度の調整1、
炭化物粒子の予熱使用等のほか、溶湯と炭化物粒子の鋳
込速度(単位時間当りの鋳型自供給量)や両者の鋳込速
度比の調節なども効果的な方法である。
本発明ロールの鋳造方案の具体例を示すと、第5図にお
いて、(1)は鋳型、(2)は鋳型直上に配置された鋳
込みホッパーであシ、溶湯(財)および炭化物粒子(P
)はそれぞれ取鍋(3)および炭化物粉末投与治具(4
)から鋳込みボツノ貞2)に供給され、固液混合物とし
て鋳型(1)内に鋳込通れる。鋳型(1)は円筒状外壁
部αυの底部中央に円柱状中子@を有し、中子の頂部の
半球面中心に固液混合物を流下させ、固液混合物を中子
頂部中心から放射状に分散させることによシ、鋳型内の
円周方向の各部に対し均等に鋳込まれるようにしたもの
である。分散の均等性を更に高めるには、鋳型(1)を
水平回転台(5)上に設置し適当な回転速度で回転させ
なから鋳込みを行うことも効果的である。上記鋳型内に
所要量の溶湯および炭化物粒子を鋳込み、炭化物粒子の
沈降・凝集によシ鋳型内底部の中子(イ)と外壁部0η
とで画成される円筒状空間内に複合組織を形成させ、凝
固完了後、上部の金属相部分を切断除去すると下部の複
合組織部分を、第7図のような中空円筒状の複合鋳物と
して得ることができる。
本発明の実施例について説明すると、第5図の鋳造方案
によシ、W2C粒子(平均粒径68μm)13に2と、
Niグレン鋳鉄溶湯45Kgとを鋳型内に鋳造し、円筒
状複合鋳物を製造した。但し、鋳型(1)はセラミック
鋳型であり、バックサンド(7)にて枠体(8)にセッ
トし、850℃に予熱して使用した。
溶湯鋳込温度は1550℃であり、W2C粒子は850
℃に予熱して溶湯中に投与した。また比較例として、粒
径200 tlmの粗粒W2C粒子を使用する以外は上
記と同一の鋳造条件で円筒状複合鋳物を得た。本発明例
の鋳物の複合組織におけるW2C粒子の容積比率は66
%、比較例のそれは63%である。
得られた各鋳物を解体し、断面を研摩後、カラーチェッ
クを行った結果、粗大W2C粒子G、’2.00μm)
を使用した比較例では多数のミクロポロシティが発現し
、圧延用ロールとして使用し得な込のに対し、本発明例
では、粗大なミクロポロシティはなく、緻密で健全な組
織を有していることが観察された。
以上のように本発明鋳造ローμは、高耐摩耗性を有する
とともに、ミクロポロシティが少く緻密な組織を有する
ので耐肌粗れ性にすぐれ、また強度・靭性に富むなど、
圧延用ロールとして好適な特性を兼備している。従って
、従来ロールに比し連続耐用寿命、トータル寿命にすぐ
れ、ロール表面改削加工頻度の減少とそれに伴う圧延ラ
イン中断頻度の低減、改削加工コストの大幅な節減など
の諸効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第4図は比摩耗量を示すグラフ、第2図[
1][1]は鋳物の複合組織を示す図面化用案の例を示
す縦断面図、〔1)は鋳型部分の平面図、第6図は鋳型
内での炭化物粒子の沈降・凝集状況を模式的に示す縦断
面図、第7図は複合鋳物の形状を例示する斜視図である
。 1:鋳型、2:鋳込みホッパー、M:金属、P:タング
ステン炭化物粒子。 代理人 弁理士 宮 崎 新へ部 第1図 第2図 第3@I 第6図 第7図 手続補正書 8 昭和59年 2月〒−日( 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年 特 許 願 第233276号2、発明の
名称 圧延用鋳造ロール 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 6、補正により増加する発明の数 な し7、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 補正の内容 (以 上)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 鋳鉄もしくは合金鋳鉄基地と基地中に均一に混
    在するタングステン炭化物粒子とからなる複合組織を有
    し、かつその複合組織における炭化物粒子の粒径は、粒
    子総数の80%以上が53〜88μmの範囲にあるとと
    もに、全容積に占める炭化物粒子の容積比率が50〜7
    5%の範囲にあることを特徴とする耐摩耗性および耐肌
    荒れ性にすぐれた圧延用鋳造ロール。
JP23327683A 1983-12-09 1983-12-09 圧延用鋳造ロ−ル Granted JPS60125350A (ja)

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JPH0533300B2 JPH0533300B2 (ja) 1993-05-19

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008518173A (ja) * 2004-10-29 2008-05-29 マリキャップ オーワイ 管継手
US20100292061A1 (en) * 2007-02-20 2010-11-18 Soentgen Thomas Cylinder and/or roller and a process for the production of a cylinder and/or roller

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JP2008518173A (ja) * 2004-10-29 2008-05-29 マリキャップ オーワイ 管継手
US20100292061A1 (en) * 2007-02-20 2010-11-18 Soentgen Thomas Cylinder and/or roller and a process for the production of a cylinder and/or roller

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