JPS6231042B2 - - Google Patents

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JPS6231042B2
JPS6231042B2 JP16640779A JP16640779A JPS6231042B2 JP S6231042 B2 JPS6231042 B2 JP S6231042B2 JP 16640779 A JP16640779 A JP 16640779A JP 16640779 A JP16640779 A JP 16640779A JP S6231042 B2 JPS6231042 B2 JP S6231042B2
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JP
Japan
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roll
core material
metal powder
cooling water
roll core
Prior art date
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Application number
JP16640779A
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Japanese (ja)
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JPS5687609A (en
Inventor
Hisashi Takada
Nobuyasu Kawai
Kanji Notomi
Minoru Hirano
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6231042B2 publication Critical patent/JPS6231042B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間静水圧プレス法(以下、HIP法と
いう)を利用した水冷ロールの製造法、特に製作
が簡単で、かつロール表面の摩耗特性が均一で、
長時間の操業によつても製品傷を発生し難い水冷
ロールの製造法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for manufacturing a water-cooled roll using a hot isostatic pressing method (hereinafter referred to as HIP method), which is particularly easy to manufacture, and has uniform wear characteristics on the roll surface.
The present invention relates to a method for producing water-cooled rolls that are less prone to damage even during long-term operation.

従来、一般に使用されている水冷ロールの製作
は、先ずロール軸と製作し、その表面に水路を切
削等により形成し、その外側にロール表面部を形
成するスリーブを焼きばめにより嵌め込んで形成
しているが、かかる方法では工程数が多く、殊に
外側スリーブを嵌め込んで形成する操作は、ロー
ル軸との適合を考慮しなければならない関係上、
極めて煩雑であり、しかもロール軸とスリーブと
の接合も面倒さを免れず、更に外側ロール表面性
状については従来汎用されている熱延用ロールと
同様、次の如き種々の問題を含んでいる。
Conventionally, commonly used water-cooled rolls are manufactured by first manufacturing a roll shaft, forming a water channel on its surface by cutting, etc., and then shrink-fitting a sleeve to form the roll surface on the outside. However, this method requires a large number of steps, and in particular, the operation of fitting and forming the outer sleeve requires consideration of compatibility with the roll axis.
It is extremely complicated, and the joining of the roll shaft and sleeve is troublesome, and the surface properties of the outer roll include the following various problems, similar to conventional hot rolling rolls.

即ち、汎用されている熱延用ロールの場合には
金型造塊をしたままのもの、或いは造塊後に鍛造
してロール形状とした後、機械加工及び熱処理し
たものが多いが、このような熱延用ロールは熱間
での耐摩耗性を確保する必要があるところから、
C:14〜2.4%、Cr:0.5〜3%等を含む高炭素鋼
を使用しているので共晶炭化物が晶出し易く、造
塊後たとえ急冷しても、ロール表面から深部に及
ぶに従つて冷却速度が遅くなり、凝固時に生成す
る共晶炭化物は次第に粗大なものとなつてくる。
そして、このように形成される粗大な共晶炭化物
は、鍛造や熱処理によつても微細化することが出
来ないので、特に再研削してこれら炭化物が表層
に露出してくると、その部分から欠落してロール
表面に凹凸が形成されて製品傷として転写される
という問題に発展する。
In other words, in the case of general-purpose hot rolling rolls, there are many that are made as ingots from molds, or that are forged into roll shapes after ingot making, and then machined and heat treated. Because hot rolling rolls need to ensure wear resistance in hot conditions,
Since high carbon steel containing 14 to 2.4% C and 0.5 to 3% Cr is used, eutectic carbides are likely to crystallize, and even if they are rapidly cooled after ingot formation, they will reach deep from the roll surface. As the cooling rate slows down, the eutectic carbides produced during solidification gradually become coarser.
Coarse eutectic carbides formed in this way cannot be made finer by forging or heat treatment, so if these carbides are exposed to the surface layer after re-grinding, they will be removed from the surface. This leads to the problem that unevenness is formed on the roll surface and is transferred as a scratch on the product.

又、従来の鍛造ロールでは、凝固時に形成され
る一次組織が大きく、その境界がロール使用中に
大きなフアイアクラツクを招く原因となり、製品
傷は一層大きなものになる。
In addition, in conventional forged rolls, the primary structure formed during solidification is large, and the boundaries thereof cause large fire cracks during use of the roll, resulting in even greater damage to the product.

なお、前記共晶炭化物とマトリツクスの境界も
フアイアクラツク発生の原因になると考えられ
る。
The boundary between the eutectic carbide and the matrix is also considered to be a cause of fire cracks.

以上は汎用されている熱延ロールの場合である
が、従来の水冷ロールのスリーブにも亦、同様で
あり、ロール表面の凹凸の形成、製品傷の発生は
解決されなければならない大きな問題である。
The above is a case of a general-purpose hot rolling roll, but the same applies to the sleeve of a conventional water-cooled roll, and the formation of unevenness on the roll surface and the occurrence of product scratches are major problems that must be solved. .

本発明は上述の如き実状に着目し、再切削など
によつて比較的深層部が表面に露出してきた場合
であつても凹凸やクラツクが発生し難く、均一な
冷却効果を得ることができる水冷ロールを提供す
ることを第1の目的とし、かつ、かかる水冷ロー
ルを簡単な手段で提供することを第2の目的と
し、その目的達成の手段としてロール表面層を
HIP法により粉末金属焼結体で形成する方法を確
立するものである。
The present invention has focused on the above-mentioned actual situation, and has developed a water cooling system that is capable of producing a uniform cooling effect without causing unevenness or cracks even when a relatively deep layer is exposed to the surface due to re-cutting, etc. The first purpose is to provide a roll, and the second purpose is to provide such a water-cooled roll by simple means, and as a means to achieve that purpose, the roll surface layer is
This project establishes a method for forming powder metal sintered bodies using the HIP method.

HIP法によりロール表面層を形成する方法は本
出願に先立ち、特開昭47−2851号公報により既に
案案されているが、この方法はロール全体を金属
カプセルで被覆し、ロール表面層となる部分に所
定の金属粉末を充填して、ロール全体をHIP炉に
装入し、HIP処理を施すものであつて、実用化に
当つては以下の如き問題を有している。即ち、ロ
ール全体をHIP炉に装入するため大型ロールにあ
つては、それ相当の大型HIP炉内空間に占める要
HIP処理部はロール本体の表面層のみであるか
ら、HIP処理効率は極めて悪く、要HIP処理部単
位重量当りのエネルギーコスト及び雰囲気ガスコ
ストは極めて高くなり実用的でない。従つて本方
法により製造し得るロールは極めて小型のロール
に限定されることになる。また、ロールの軸受に
て支承されるロール支持部は、通常靭性の高い熱
処理された低合金鋼が使用されるが、この部分が
HIP処理されると、結晶粒の粗大化が起り、靭性
が著しく低下することになり、しかもこの回復は
至難である。特に再生ロールにおいてはロール支
持部の寸法は既に所定の寸法になつており、HIP
処理後、該支持部に切削加工を施すことはできな
いから、HIP処理により不可避的に生じる支持部
の変形はこれを修正すべき術はなく、従つて、再
生ロールには適用できないということである。
A method of forming a roll surface layer by the HIP method has already been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-2851 prior to the filing of this application, but this method covers the entire roll with a metal capsule to form the roll surface layer. The roll is filled with a predetermined metal powder, and then the entire roll is loaded into a HIP furnace and subjected to HIP treatment, which has the following problems in practical use. In other words, since the entire roll is charged into the HIP furnace, in the case of large rolls, it takes up a corresponding amount of space inside the large HIP furnace.
Since the HIP treatment section is only the surface layer of the roll body, the HIP treatment efficiency is extremely poor, and the energy cost and atmospheric gas cost per unit weight of the required HIP treatment section are extremely high, making it impractical. Therefore, the rolls that can be manufactured by this method are limited to extremely small rolls. In addition, the roll support part supported by the roll bearings is usually made of heat-treated low alloy steel with high toughness;
When subjected to HIP treatment, the crystal grains become coarser, resulting in a significant decrease in toughness, and recovery from this is extremely difficult. Especially for recycled rolls, the dimensions of the roll support part are already the specified dimensions, and HIP
Since cutting cannot be performed on the supporting portion after processing, there is no way to correct the deformation of the supporting portion that inevitably occurs due to HIP processing, and therefore it cannot be applied to recycled rolls. .

かくして本発明は、前記従来のHIP法によるロ
ール製造法の欠点を解消し、HIP処理効率が高
く、ロール支持部の靭性低下はなく、また再生ロ
ールにも適用できるHIP法によるロール製造法を
提供することを第2の目的とし、この目的達成の
ための手段として、ロールをHIP処理を要する本
体部分と、その処理を要しないロール支持部とに
分け、ロール本体部分のみをHIP処理した後、両
者を溶接により一体化せんとするものである。
Thus, the present invention eliminates the drawbacks of the conventional roll manufacturing method using the HIP method, and provides a roll manufacturing method using the HIP method that has high HIP processing efficiency, does not reduce the toughness of the roll support part, and can be applied to recycled rolls. The second purpose is to do this, and as a means to achieve this purpose, the roll is divided into the main body part that requires HIP treatment and the roll support part that does not require HIP treatment, and after HIPing only the roll body part, The idea is to integrate the two by welding.

しかして、かかる本発明を特徴とするところ
は、中実ロール芯材外周面の金属粉末焼結層を形
成する部分に該ロール芯材長手方向に連続する1
以上の冷却水管を配置し、前記中実ロール芯材の
外周部に金属粉末充填層となる環状空間を形成す
るように金属カプセルを取り付けると共に、前記
冷却水管内は該金属カプセル外部と連通せしめ、
続いて前記空間内に金属粉末を充填してこれを脱
気又は脱気することなく密封し、しかる後、高温
高圧ガス雰囲気下で前記冷却水管内を該雰囲気と
連通させた状態で熱間静水圧プレス処理を施し、
前記金属粉末を緻密に焼結すると共に、中実ロー
ル芯材1と一体化させるもので、更に必要に応じ
てその両側にロール支持部材を接合一体化するこ
とにある。
Therefore, the feature of the present invention is that the part of the outer circumferential surface of the solid roll core where the metal powder sintered layer is formed has a layer that is continuous in the longitudinal direction of the roll core.
The above cooling water pipe is arranged, a metal capsule is attached to the outer periphery of the solid roll core material so as to form an annular space serving as a metal powder filled layer, and the inside of the cooling water pipe is communicated with the outside of the metal capsule,
Subsequently, the space is filled with metal powder and sealed without being degassed or degassed, and then hot statically in a high-temperature, high-pressure gas atmosphere with the inside of the cooling water pipe communicating with the atmosphere. Hydraulic press treatment is applied,
The metal powder is densely sintered and integrated with the solid roll core material 1, and if necessary, roll supporting members are bonded and integrated on both sides thereof.

以下、添付図面によつて更に本発明を詳細に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be further explained in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明方法の一実施態様を示したもの
で、中実ロール芯材1の外周面に軸方向に平行す
る冷却水路を形成すべくその金属粉末焼結層形成
部分に所要長さにわたり凹溝8が形成されてお
り、該凹溝8はロール芯材1の両端部より該芯材
1内部を通つて穿設された連通孔9,9′と連通
していて、冷却水管10が凹溝8内に配置される
ことによつてロール内の冷却水水路系を形成して
いる。
FIG. 1 shows one embodiment of the method of the present invention, in which a required length is provided in the metal powder sintered layer forming portion to form a cooling channel parallel to the axial direction on the outer circumferential surface of a solid roll core material 1. A concave groove 8 is formed throughout the roll core material 1, and the concave groove 8 communicates with communication holes 9, 9' drilled from both ends of the roll core material 1 through the interior of the core material 1. are arranged in the grooves 8 to form a cooling water channel system within the roll.

なお、ロール芯材1の外周に設けられる軸方向
に平行な凹溝8の数は、必ずしも1つではなく、
水冷ロールの効率上、1以上の複数であることが
通常で、かつ凹溝8は複数の場合ロール芯材1外
周に適当な間隔をもつて配置され、ロール芯材1
両端部よりの孔9,9′の内方端に夫々複数の凹
溝8の両端が放射状部分を介して連結しており、
凹溝8内に配置された冷却水管10の両端が前記
孔9,9′に気密に挿入固着されている。
Note that the number of grooves 8 parallel to the axial direction provided on the outer periphery of the roll core material 1 is not necessarily one;
In view of the efficiency of water-cooled rolls, it is normal that the number of grooves 8 is one or more, and if there are a plurality of grooves 8, they are arranged at appropriate intervals on the outer periphery of the roll core material 1.
Both ends of the plurality of grooves 8 are connected to the inner ends of the holes 9 and 9' from both ends via radial portions, respectively.
Both ends of a cooling water pipe 10 disposed in the groove 8 are inserted and fixed in an airtight manner into the holes 9, 9'.

かくして、ロール内の冷却水水路系を形成した
中実ロール芯材1の外周部に金属粉末充填層とな
る環状空間2を形成するように円筒状の金属カプ
セル3を取り付け、外側ロール層を形成する態勢
に入るが、該カプセル3はロール芯材1に適宜溶
接等によつて一体に固着され、これによつて環状
空間2内に所定の金属粉末4が充填され、後続の
HIP処理に入る準備態勢が整えられることにな
る。
Thus, a cylindrical metal capsule 3 is attached to the outer periphery of the solid roll core material 1 that forms the cooling water channel system within the roll so as to form an annular space 2 that will become a metal powder filled layer, thereby forming an outer roll layer. However, the capsule 3 is integrally fixed to the roll core material 1 by appropriate welding or the like, and thereby the annular space 2 is filled with a predetermined metal powder 4, and the subsequent
Preparations will be made to enter the HIP process.

前記ロール芯材1に対するカプセル3の組立に
際しては、先ずカプセル底部3a、胴部3bをロ
ール芯材1に固着した状態で金属粉末4を充填
し、次いで蓋体3cを固着することにより行な
う。そして、このようにして前記空間内に真密度
比60〜75%程度の充填密度で粉末が充填される
と、蓋体3cに設けた脱気管12より環状空間2
内の残留空気を脱気し、あるいは脱気することな
く密封する。なお、脱気することなく密封する場
合においても、蓋体3cを胴部3b及びロール芯
材1に溶接する際に発生するガスを外部に放出し
て、溶接部にピツト、ブローホール等の溶接欠陥
が発生しないようにするためにも、前記脱気管1
2は必要である。
The capsule 3 is assembled to the roll core material 1 by first filling the capsule bottom 3a and body 3b with the metal powder 4 while fixing them to the roll core material 1, and then fixing the lid 3c. When the space is filled with powder at a packing density of about 60 to 75% of the true density ratio in this way, the annular space 2 is
Evacuate residual air inside or seal without evacuating. In addition, even in the case of sealing without degassing, the gas generated when welding the lid 3c to the body 3b and the roll core material 1 is released to the outside, and there is no welding such as pits or blowholes in the welded part. In order to prevent defects from occurring, the degassing pipe 1
2 is necessary.

一方、中実ロール芯材1はロール本体部分1a
のみであり、ロールを支持させるロール支持部1
b,1b′の両部分を一体に有していないため、そ
の長さは金属粉末被覆層の長さよりも若干、長い
程度となつている。しかし、ロール支持部分1
b,1b′を中実ロール芯材1の両側に設けること
はロールを支持する上から必要であり、従つて、
中実ロール芯材をロール本体部分1aとロール支
持部分1b,1b′とに分割し、ロール本体部分の
みを組み立てこれをHIP炉に装入し所定のHIP処
理を施す。この時、前記孔9,9′及び冷却水管
10は連通した状態で高温高圧ガス雰囲気下に装
入されるので、該雰囲気と連通した状態でHIP処
理が施されることはいうまでもない。
On the other hand, the solid roll core material 1 has a roll body portion 1a.
roll support part 1 that supports the roll.
Since both portions b and 1b' are not integrated, its length is slightly longer than the length of the metal powder coating layer. However, the roll support part 1
It is necessary to provide b and 1b' on both sides of the solid roll core material 1 in order to support the roll, and therefore,
The solid roll core material is divided into a roll body portion 1a and roll support portions 1b, 1b', and only the roll body portion is assembled and loaded into a HIP furnace and subjected to a predetermined HIP treatment. At this time, the holes 9, 9' and the cooling water pipe 10 are placed in a high-temperature, high-pressure gas atmosphere while being in communication with each other, so it goes without saying that the HIP process is performed while in communication with the atmosphere.

しかも、該組立体は前述の如くロール支持部が
含まれていないので、HIP炉空間の有効利用度を
高めることができると共に、比較的小型炉で大型
ロールのHIP処理ができることになる。
Furthermore, since the assembly does not include a roll support portion as described above, the HIP furnace space can be utilized more effectively, and large rolls can be HIPed in a relatively small furnace.

なお、HIP処理を受けた粉末充填層は、ロール
外径部ほど変形率の大きい中細の形状をなした緻
密な焼結体となり、一般のHIP処理体が原形と略
相似的に収縮するのと大きく異なる。このため、
金属カプセルのロール芯材との接合部6,7には
大きな引張り応力が作用することになり、HIP処
理中、幾つかの試験材において溶接部7での破断
現象が見られたが、カプセルのロール芯材への取
り付け部6の肉厚を他の部分より厚肉とし、溶接
部7の脚長を大きくとれるようにすると、この部
分での破断は認められなくなり、破断防止に効果
的であることが判明した。
The powder packed bed that has been subjected to HIP processing becomes a dense sintered body with a medium-thin shape with a higher deformation rate toward the outer diameter of the roll, unlike a general HIP-treated body that shrinks approximately similar to its original shape. It is very different. For this reason,
A large tensile stress acts on the joints 6 and 7 of the metal capsule with the roll core material, and during the HIP process, some test materials were observed to break at the weld 7, but the capsule If the wall thickness of the attachment part 6 to the roll core material is made thicker than other parts so that the leg length of the welded part 7 can be increased, breakage at this part will not be recognized and it will be effective to prevent breakage. There was found.

また、焼結層の形状が外径部ほど長さが短かく
なり、従つてロール有効ワーク長さが短かくなる
が、これに対しては図示していないが、カプセル
の両端部となる蓋体3cあるいは底部3aの形状
を外径部に至るほど外側に傾斜したテーパー状に
することにより、HIP処理後の焼結体の両端部を
ロール芯材に対してほゞ垂直な面とすることがで
きる。
In addition, the shape of the sintered layer becomes shorter toward the outer diameter, and therefore the effective length of the roll becomes shorter. By making the shape of the body 3c or the bottom 3a tapered outward toward the outer diameter, both ends of the sintered body after HIP treatment can be made to be substantially perpendicular to the roll core material. I can do it.

また、第1図の如き形状のカプセルを用いると
焼結層の中央部は中細となる傾向があり、このた
め、HIP処理後外面切削量が多くなり、有効焼結
層厚さが薄くなる傾向があるが、これに対しては
カプセル胴部3bの形状を、中央部の変形量の大
なることを考慮して予じめ中太の樽状とすること
により、焼結層外周面も、ほゞフラツトとなすこ
ともでき、HIP後の切削量を少なくし、有効焼結
層を大とすることができる。
In addition, when using a capsule shaped like the one shown in Figure 1, the central part of the sintered layer tends to be medium-thin, and as a result, the amount of outer surface cutting increases after HIP treatment, resulting in a thinner effective sintered layer thickness. However, in order to prevent this, the shape of the capsule body 3b is made into a medium-thick barrel shape in consideration of the large amount of deformation in the central part. , it can be made almost flat, the amount of cutting after HIP can be reduced, and the effective sintered layer can be increased.

HIP処理が完了すると、被処理体を炉から取り
出し、金属粉末焼結層を被覆している金属カプセ
ルを切削、酸溶解等の適宜手段により除去すると
共に、焼結層表面の研磨あるいは焼入れ、焼戻し
等の所定の加工及び熱処理を行なう。
When the HIP process is completed, the object to be processed is taken out of the furnace, and the metal capsule covering the metal powder sintered layer is removed by cutting, acid dissolution, or other appropriate means, and the sintered layer surface is polished, quenched, or tempered. Perform predetermined processing and heat treatment such as.

次にロール芯材1の両端に、予め成形されてい
るロール支持部1b,1b′を冶金的あるいは機械
的に接合する。
Next, roll support parts 1b, 1b', which have been formed in advance, are metallurgically or mechanically joined to both ends of the roll core material 1.

冶金的接合法としては、エレクトロスラグ溶接
あるいはエレクトロガス溶接が代表的な方法であ
り、また機械的接合法としては、中実ロール芯材
1及び支持部材1b,1b′の各接合端にフランジ
を形成し、該フランジ部をボルト、ナツトによつ
て固着する方法あるいは両者を嵌合できる形状と
なし、キーピン等によつて結合する方法等、任意
の方法が採用できるが、ローラにかかる負荷を考
慮して適宜の接合手段を選択すればよい。
As a metallurgical joining method, electroslag welding or electrogas welding is a typical method, and as a mechanical joining method, a flange is attached to each joining end of the solid roll core material 1 and the support members 1b and 1b'. Any method can be adopted, such as forming the flange and fixing the flange part with bolts and nuts, or forming a shape that allows both to fit together and connecting them with a key pin, etc., but the load on the rollers should be taken into consideration. What is necessary is to select an appropriate joining means.

なお、上記接合に際して、ロール支持部分1
b,1b′にはロール本体部分の孔9,9′に連通
する長手方向に貫通した給・排水孔5,5′が設
けられており、該給・排水孔5,5′に接続管1
1,11′を突出する如く取付け、該突出部を
HIP処理されたロール本体部分1aの両端に開孔
する孔9,9′に挿入したのち、ロール本体部分
1aとロール支持部分1b,1b′とを一体的に接
合するようにする。
Note that during the above joining, the roll support portion 1
b, 1b' are provided with supply/drainage holes 5, 5' that penetrate in the longitudinal direction and communicate with the holes 9, 9' in the roll body, and connecting pipes 1 are connected to the supply/drainage holes 5, 5'.
1 and 11' so that they protrude, and the protruding parts
After being inserted into the holes 9 and 9' formed at both ends of the HIP-treated roll body part 1a, the roll body part 1a and the roll support parts 1b and 1b' are integrally joined.

次に第2図は前記第1図がストレート水路であ
るのに対しスパイラル水路を形成する場合であ
り、中実ロール芯材1外周面にロール芯材長手方
向に連続するスパイラル状の凹溝8を形成し、更
に該ロール芯材両端部より該芯材内部を通つてス
パイラル状凹溝の両端に連通する孔9,9′を穿
設し、冷却水管10を前記凹溝8内に配置すると
共に、その両端を前記孔9,9′に気密に挿入固
着して冷却水水路系を形成し、爾後のHIP処理に
よる外側金属粉末焼結層形成に備える以外は前記
説明と全く同様にしてロール内部にスパイラル水
路を有する水冷ロールを製造することができる。
Next, FIG. 2 shows a case in which a spiral waterway is formed, whereas the straight waterway is shown in FIG. Further, holes 9 and 9' are bored from both ends of the roll core material through the inside of the core material to communicate with both ends of the spiral groove, and a cooling water pipe 10 is placed in the groove 8. At the same time, both ends of the roll are hermetically inserted and fixed into the holes 9 and 9' to form a cooling water channel system, and the roll is rolled in exactly the same manner as described above, except that it prepares for the formation of the outer metal powder sintered layer by the subsequent HIP treatment. Water-cooled rolls can be manufactured that have spiral channels inside.

また、冷却水路が上記ストレート又はスパイラ
ル形状以外の場合でも同様であり、要求に応じた
水路を有する水冷ロールの製作が可能である。
Further, the same applies even when the cooling water channel has a shape other than the above straight or spiral shape, and it is possible to manufacture a water cooling roll having a water channel according to the requirements.

なお、上記説明はHIP処理前の組立体において
ロール支持部が含まれておらず、ロール芯材のロ
ール本体部外周部に形成された環状空間のみに金
属粉末を充填し、予め成形されたロール支持部を
HIP処理完了後、ロール芯材の両端に接合する場
合であるが、ロール支持部1b,1b′もロール芯
材1とは別個に、又は一体で夫々、小径ロール芯
材と金属カプセルを利用して前記と同様、環状空
間に金属粉末を充填し、HIP処理を行ない、これ
をロール芯材1の両端に夫々設けることも可能で
あり、本発明の含むところである。
Note that the above explanation does not include the roll support part in the assembly before HIP processing, and only the annular space formed on the outer periphery of the roll body of the roll core material is filled with metal powder, and the roll is preformed. support part
After the HIP process is completed, the roll supporting parts 1b and 1b' are connected to both ends of the roll core material, and the roll support parts 1b and 1b' can be made using the small diameter roll core material and the metal capsule, respectively, either separately from the roll core material 1 or integrally. Similarly to the above, it is also possible to fill the annular space with metal powder, perform HIP treatment, and provide this at both ends of the roll core material 1, which is included in the present invention.

次に第3図は、前記第1、第2図が中実ロール
芯材外面に溝を形成しているのに対し、この溝を
形成しない場合の例であり、中実ロール芯材1外
周部に冷却水管10を複数本配設すると共に、そ
の両端部は接続管16,16′に接続されてお
り、中実ロール芯材1外周面に配置された金属カ
プセル3によつて形成される環状空間2とは、気
密構造となつている。
Next, FIG. 3 shows an example in which grooves are not formed on the outer surface of the solid roll core material 1, whereas in FIGS. 1 and 2, grooves are not formed on the outer surface of the solid roll core material 1. A plurality of cooling water pipes 10 are arranged in the section, and both ends thereof are connected to connecting pipes 16, 16', and are formed by metal capsules 3 arranged on the outer peripheral surface of the solid roll core material 1. The annular space 2 has an airtight structure.

なお、接続管16,16′は第1図における接
続管11,11′と同様の機能を果す外、残余の
構成は前記第1、第2図に示した実施例と同一で
ある。
The connecting pipes 16, 16' perform the same functions as the connecting pipes 11, 11' in FIG. 1, and the rest of the structure is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.

以上の如く本発明方法によれば従来の水冷ロー
ルの製作を簡易ならしめロール内部の冷却水水路
系の形状に拘泥することなく要求される水冷ロー
ルを容易に提供することができる効果を奏すると
共に、ロールの性状においても以下の如く種々の
特徴を有している。
As described above, the method of the present invention simplifies the production of conventional water-cooled rolls, and has the effect of easily providing required water-cooled rolls without being constrained by the shape of the cooling water channel system inside the roll. The properties of the rolls also have various characteristics as described below.

(1) ロール表面層は金属粉末よりHIP法によつて
形成されているから、ロール表面に粗大な共晶
炭化物は存在せず、熱的及び機械的刺戟による
欠落が少なく、また、長時間使用に耐え、しか
も製品表面に傷をつけることがない。
(1) Since the roll surface layer is formed from metal powder using the HIP method, there are no coarse eutectic carbides on the roll surface, and there is less chipping due to thermal and mechanical stimulation, and it can be used for a long time. It is durable and does not damage the product surface.

(2) 金属粉末焼結層の組織は均一であるから、修
理によりその表面層を研削しても粗大な共晶炭
化物は露出せず、修理ロールであつても新製ロ
ールと同様の性能を保持している。
(2) Since the structure of the metal powder sintered layer is uniform, even if the surface layer is ground during repair, coarse eutectic carbides will not be exposed, and even a repaired roll will have the same performance as a new roll. keeping.

(3) フアイアクラツクが小さく、上記(1)(2)の効果
を一層顕著なものとする。
(3) Fire cracks are small, making the effects of (1) and (2) above even more pronounced.

(4) ロールをHIP処理を要する本体部分と、その
処理を要しないロール支持部分とに分け、本体
部分のみをHIP処理するようにしているから、
HIP処理炉の炉内空間を有効に使用でき、従つ
てロール全体をHIP処理炉に装入する場合に比
して、著しくコストを低減できる。
(4) Since the roll is divided into the main body part that requires HIP treatment and the roll support part that does not require HIP treatment, only the main body part is subjected to HIP treatment.
The space inside the HIP processing furnace can be used effectively, and costs can therefore be significantly reduced compared to the case where the entire roll is charged into the HIP processing furnace.

(5) ロール支持部はHIP処理を受けないから、靭
性を要求される該支持部の特性が低下すること
が防止される。
(5) Since the roll support portion is not subjected to HIP treatment, the properties of the support portion that require toughness are prevented from deteriorating.

(6) ロール支持部と本体部分とを機械的に接合す
る方式を採れば、表面の摩耗した使用済ロール
の再生に当り、本体部分と支持部とを分離して
本体部分に金属粉末焼結層を形成し、再度支持
部を接合することができるため、ロールの再生
においても本発明を適用することができる。
(6) If a method of mechanically joining the roll supporting part and the main body part is adopted, when recycling a used roll with a worn surface, the main part and the supporting part are separated and the main part is sintered with metal powder. Since the layers can be formed and the support parts can be joined again, the present invention can also be applied to the regeneration of rolls.

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

第1図は本発明方法の一実施態様を示す概要
図、第2図は冷却水水路の変形実施例を、第3図
は冷却水管取付けの他の実施例を夫々示す要部概
要図である。 1……中実ロール芯材、1a……ロール本体部
分、1b,1b′……ロール支持部分、2……環状
空間、3……金属カプセル、4……金属粉末、
5,5′……給・排水孔、8……凹溝、9,9′…
…連通孔、10……冷却水管、11,11′,1
6,16′……接続管。
Fig. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the method of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing a modified embodiment of the cooling water channel, and Fig. 3 is a schematic diagram of main parts showing another embodiment of the cooling water pipe installation. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Solid roll core material, 1a... Roll body part, 1b, 1b'... Roll support part, 2... Annular space, 3... Metal capsule, 4... Metal powder,
5, 5'... Supply/drain hole, 8... Concave groove, 9, 9'...
...Communication hole, 10...Cooling water pipe, 11, 11', 1
6,16'...connecting pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 中実ロール芯材1の外周面に金属粉末焼結層
からなるロールを有し、かつ、ロール内に冷却水
路を有する水冷ロールの製造法において、中実ロ
ール芯材1外周面の金属粉末焼結層を形成する部
分に該ロール芯材長手方向に連続する1以上の冷
却水管10を配置し、前記中実ロール芯材1の外
周部に金属粉末充填層となる環状空間2を形成す
るように金属カプセル3を取り付けると共に、前
記冷却水管10内は該金属カプセル外部と連通せ
しめ、続いて前記空間2内に金属粉末4を充填し
てこれを脱気又は脱気することなく密封し、しか
る後、高温高圧ガス雰囲気下で前記冷却水管10
内を該雰囲気と連通させた状態で熱間静水圧プレ
ス処理を施し、前記金属粉末を緻密に焼結すると
共に、中実ロール芯材1と一体化させることを特
徴とする水冷ロールの製造法。 2 中実ロール芯材1外周面の金属粉末焼結層を
形成する部分に該ロール芯材長手方向に連続する
1以上の凹溝8を形成し、更に前記ロール芯材両
端部より該芯材内部を通つて前記凹溝8に連通す
る孔9,9′を穿設し、冷却水管10を前記凹溝
8内に配置すると共に、この両端を前記連通孔
9,9′に気密に連結したのち、前記中実ロール
芯材1の外周部に金属粉末充填層となる環状空間
2を形成するように金属カプセル3を取り付けて
なる特許請求の範囲第1項記載の水冷ロールの製
造法。 3 中実ロール芯材1をロール本体部分1aと該
本体部分の冷却水管10に連通すべき長手方向に
貫通した給、排水孔5,5′を有するロール支持
部分1b,1b′とに分割し、ロール本体部分1a
に金属粉末焼結層を形成したのち、この両側にロ
ール支持部分1b,1b′を接合一体化する特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の水冷ロールの製
造法。 4 ロール支持部分1b,1bの給、排水孔5,
5′に接続管11,11′を突出する如く取り付
け、該突出部をロール本体部分1aの孔9,9′
に挿入したのちロール本体部分1aとロール支持
部分1b,1b′と接合一体化する特許請求の範囲
第3項記載の水冷ロールの製造法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a water-cooled roll having a roll made of a sintered metal powder layer on the outer circumferential surface of the solid roll core material 1 and having a cooling water channel in the roll, in which: 1. One or more cooling water pipes 10 continuous in the longitudinal direction of the roll core material 1 are arranged in a portion of the outer peripheral surface where the metal powder sintered layer is to be formed, and a metal powder filled layer is formed on the outer peripheral portion of the solid roll core material 1. A metal capsule 3 is attached to form an annular space 2, and the inside of the cooling water pipe 10 is communicated with the outside of the metal capsule. Subsequently, the space 2 is filled with metal powder 4, and the metal powder 4 is degassed or deaerated. After that, the cooling water pipe 10 is sealed under a high temperature and high pressure gas atmosphere.
A method for producing a water-cooled roll, characterized in that the metal powder is sintered densely and integrated with the solid roll core material 1 by hot isostatic pressing while the inside thereof is in communication with the atmosphere. . 2. One or more concave grooves 8 continuous in the longitudinal direction of the roll core material are formed in the portion of the outer peripheral surface of the solid roll core material 1 where the metal powder sintered layer is to be formed, and the core material is further formed from both ends of the roll core material. Holes 9 and 9' communicating with the groove 8 were bored through the interior, and a cooling water pipe 10 was placed in the groove 8, and both ends of the pipe were airtightly connected to the communication holes 9 and 9'. 2. The method of manufacturing a water-cooled roll according to claim 1, wherein a metal capsule 3 is subsequently attached to the outer periphery of the solid roll core material 1 so as to form an annular space 2 that becomes a metal powder-filled layer. 3. The solid roll core material 1 is divided into a roll body portion 1a and roll support portions 1b, 1b' having supply and drain holes 5, 5' extending in the longitudinal direction and communicating with the cooling water pipe 10 of the body portion. , roll body portion 1a
A method of manufacturing a water-cooled roll according to claim 1 or 2, wherein the metal powder sintered layer is formed on the metal powder sintered layer, and then the roll support portions 1b, 1b' are integrally joined to both sides of the metal powder sintered layer. 4 Roll support portions 1b, 1b supply and drainage holes 5,
Connecting pipes 11, 11' are attached to the holes 9, 9' of the roll main body portion 1a so as to protrude from the connecting pipes 11, 11'.
4. The method of manufacturing a water-cooled roll according to claim 3, wherein the roll body portion 1a and the roll support portions 1b, 1b' are joined and integrated after being inserted into the water-cooled roll.
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DE19833456A1 (en) * 1998-07-24 2000-01-27 Koeppern & Co Kg Maschf Making press rolls with mantles containing coolant channels, by using hot compaction process to weld together work pieces that form ring segments with channels in between
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