JPS627802A

JPS627802A - 複合リング及びその製造方法

Info

Publication number: JPS627802A
Application number: JP14732485A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Takashi Hashimoto; 隆橋本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1987-01-14
Also published as: JPH0220686B2

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】（産業上の利用分野）本発明は平鋼等の板状圧延材の圧延用複合リング及びそ
の製造方法に関する。

（従来の技術）鉄鋼圧延用ロールにおいては、圧延材と接しこれを加工
する外Ｎ（圧延使用層）には耐摩耗性が要求され、−刃
軸芯部及びベアリング部、ウォブラ一部には強靭性が要
求されるところから、使用層である外層と、強靭材で形
成された軸芯部とが溶着一体化された複合ロールが使用
されている。

この複合ロールは、主として遠心力鋳造法で鋳造段階で
複合一体化される。

一方、線材圧延の仕上列においては、最近は殆ど超硬リ
ングが用いられ、例えばブロックミルでは第７図の如く
、例えばＷＣとＣｏとで焼結一体化されたＷＣ系超硬材
により形成された超硬リング２１が使用されている。ま
た、該リング２１は、叙上の如く単独で使用されるほか
、軸に焼去め等の機械的手段で固着され、組立てロール
として使用される場合も多い。

（発明が解決しようとする問題点）超硬リングを軸嵌して組立てロールとして使用する場合
、リング全体が超硬材であり、経済的でないばかりか、
第８図の如く複雑な組立構造とする必要がある。即ち、
超硬リング２１゛　を軸に組み立て固着する場合、固定
リング２２、スペーサーリング２３等を用いて、軸に強
固に固定する必要があり、また鋼糸の軸と超硬リング材
の熱膨張係数の大きい差を緩和する必要があるからであ
る。その結果、斯かる組立てロールはコストが非常に高
くなる。

一方、前記超硬材は圧延速度が非常に速い場合は優れた
耐摩耗性を発揮するが、例えば圧延時の３ｍ／ｓｅｃ以
下のように圧延速度が遅い場合には耐クラック性に問題
があり、ＷＣ系超硬材は高価な割には使用上の利点が少
ない。

また、従来、ロールの圧延材と接する部分のみに耐摩耗
性を付与する方法がある。すなわち、ロール表面を耐摩
耗材で溶接、溶射による肉盛する方法、表面焼入等の表
面処理により硬化させる方法があるが、圧延圧力により
肉盛部が剥離したり、硬化層を厚くすることが困難で寿
命が短かかった。

また溶接性の良好な材料を選択する必要から高炭素材、
高合金材等の耐摩耗性に優れた材質の適用に問題があっ
た。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであって、低
コストであって、軸嵌も容易で圧延寿命が長く、しかも
低速度症延に対しても耐クラック性に優れた複合リング
及びその製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明の複合リングの特徴と
する点は、耐摩耗性及び耐タラ、り性に優れた高合金粉
末を焼結して形成された圧延使用層である外層と、靭性
に優れた鋼材で形成された内層とからなり、前記外層は
内層の外表面全幅にわたって形成され、外層と内層とが
熱間静水圧加圧により拡散接合されてなる点にある。ま
た、本第　　３　　表一方、複合リングの内層３を形成する鋼材は、機械構造
用炭素鋼、構造用合金鋼等の靭性に優れた材料のうちか
ら適宜選択できる。

かかる複合リング１は、円筒状に形成された内層リング
の外表面全幅にわたり、前記高合金材の粉末（１００メ
ツシユ以下）をＨＩＰ処理により焼結して圧延使用層た
る外層を形成すると共に該外層を内層リング外面に拡散
接合することによって一体形成される。

すなわち、第２図の如く、内層リング３”の径方向外側
を缶板４で覆い、缶板４と内層外周面との間に形成され
た空間に前記金属粉末を押圧充填し、その後脱気孔５よ
り空間内の残存ガスを排出して密封した後、これをＨＩ
Ｐ処理にかけて外層を焼結すると共に該外層を内層リン
グ３゛に拡散接合する。ＨＩＰ処理後、缶板４を除去し
、所定形状に加工して複合リングｌを得る。ＨＩＰ処理
によれば、外１ｉｉ２の高合金成分が内１ｉｉ３に混入
して内層３の強靭性を劣化させることがないので好適で
あり、また外ｊｉ１２の焼結も同時に行うことができ生
産性にも優れる。

ところで、外層２を焼結形成するための金属粉末として
一種類の高合金粉末のみのものに限らず、これに高硬度
高耐摩耗性を有するＷＣ粉末を混合した高合金粉末を用
いることができる。ただし、ＷＣ含有量が多くなると外
層の耐クラック性を損うことになるので、ＷＣ含有量は
総量に対して５０重量％以下に押える必要がある。

また、外Ｆｉｉ２を高合金鋼で形成した場合、耐摩耗性
を付与するために、複合リングｌに対して、通常焼入れ
焼戻し熱処理が施される。

以上説明したように、外ＦｉＪ２と内Ｎ３とはＴ−１１
Ｐ処理により一体接合され、また場合によって複合リン
グ１は焼入れ焼戻し熱処理に供されるが、これらの処理
に対して、内層３にフェライト基地からなる低炭素低合
金鋼を用いると種々の点で極めて有利である。すなわち
、かかるフェライト基地からなる材質は、熱膨張係数が
小さいので、ＨＩＰ処理時の加熱冷却の温度変化によっ
ても変形が小さく、拡散接合面で割れ、剥離が生じ難（
なり、また複合リング１の熱処理に際して、リング全体
を焼入れでも、内層３には焼入れ作用が及ばず、靭性劣
化が生じない。もし、内Ｆｉ３に焼入れ効果があると、
複合リング１を軸嵌して組立てロールとする際に割損を
生じ易くなり好ましくない。

尚、複合リング１の外層２のみを焼入れ熱処理に供する
こともできるが、全体を熱処理するのに比べて作業が煩
雑で生産性の点で劣る。

尚、本発明の複合リングは、第３図の如く、線材や棒鋼
圧延用の孔型６を有し、その孔型６の周辺のみを耐摩耗
性に優れた材質で焼結形成した圧延環体７を強靭性の金
属で形成された基体８中に埋入して両者を拡散接合した
複合リングと、圧延目的、用途において別異である。

以上説明した複合リング１は、ブロックミル等に使用す
る場合は軸に組立てずにそのまま使用されるが、第４〜
６図に示すように軸に組立てて組立てロールとして使用
される場合も多い。

すなわち、第４図の如く、中央部外周に環状凸部１０が
一体的に形成された軸１１に、前記環状凸部１０を挟ん
で複合リング１を２個焼嵌め、その外側に鋼材等の強靭
材で形成された固定リング１２．１２を境域め、溶接又
はネジ止め等により軸１１に固着する。前記環状凸部１
０は必ずしも軸に一体形成する必要はな（、第５図の如
（、軸をストレート形状とし、中央部にスペーサーリン
グ１３を設けてもよい。

第４図及び第５図は、ロール胴部両端等に補助的なリン
グを設けた例であるが、ロール胴長を有効に使用する場
合は、第６図の如く、軸１１に複合リングを１個又は必
要に応じて複数個組２立ててもよいことは勿論である。

尚、第５図において、複合リング１は必要に応じて２個
以上適当な数を固定してもよい。

本発明の複合リング１は、圧延材と接する外層２は耐摩
耗性に優れた高合金材あるいは５０重量％以下のＷＣ粉
末が高合金材中に埋入された焼結体で形成されているに
も拘らず、内Ｆｉ３は鋼材であるため加工性及び溶接性
も良好で、また強靭である。従って、第４図〜第６図の
如く、複合リング１を軸（鋼材又は鋳鉄材）に固定する
に際して、焼ばめ、溶接あるいはキー溝を設けてしまり
嵌めする等の従来から用いられている容易な組立て方法
で軸に固定することができる。また、大きい圧延荷重が
作用しても、従来のＷＣ焼結リングにおいて発生したよ
うなリング破損による飛散事故等を確実に防止すること
ができ、更に耐クラック性に優れることから３ｍ／ｓ６
ｃ以下の低速圧延に対しても有効に使用することができ
る。

尚、本発明の複合リングは、圧延用リングとしてのほか
、耐摩耗ローラー類としても使用できる。

次に、平鋼圧延用複合リング（φ３２０　ｘｓｏｏ　Ｒ
龍）の製造実施例について説明する。

（１）内径１５０鶴、外径２３０龍、幅１５０朋の内層
リングを準備した。該内層リングは、Ｃ：　０．２５％
、Ｓｉ　：　０．１３％、Ｍｎ　：　０．４１％の低Ｃ
鋼である。

（２）前記内層リングの径方向外側を第２図の如く缶板
で覆い、該リングの外表面全幅にわたり、第４表の高合
金粉末（１００メツシユ以下）及びこれにＷＣ粉末を添
加した混合粉末を充填した後脱気した。ＷＣ粉末を添加
したのは実施例２であり、総量に対して３０％添加した
。

第　　４　　表注、単位重量％実於抄１１・・・ＳＫＨ１０、フ訪鮒す２・・・Ｎｉ　
−Ｃｒ基自溶合金（３）　　その後、２００　ｋｇ／ｃ
Ｊの圧力、１１８０’＋４１温度テＨＩＰ処理を行い、
粉末を焼結して外層を得ると共に該外層と内層リングと
を拡散接合した。

ＨＩＰ処理終了後、缶板を除去して複合リングを得た。

（４）実施例１については、ＨＩＰ処理後の複合リング
を製品寸法に粗機械加工した後、真空中で１１８０℃、
３０分加熱し、油焼入れした後、５３０　’Ｃで焼戻し
熱処理を行った。

実施例２については、熱処理を要せず、ＨＩＰ処理だけ
で圧延に供し得る複合リングが得られた。

（５）複合リングの機械的性質を調べた結果を第５表に
示す。

第５表第５表より、実施例１の複合リングは、外層が高硬度で
あり耐摩耗性に優れ、かつ曲げ強さもｗｃ焼結体（２８
０ｋｇ／■−２）に比べて格段に優れていることが判る
。また内層には両者とも高合金成分の混入がなく、強靭
なものとなっており、曲げ試験に於ける破断は認められ
ながった。すなわち、本発明の複合リングは、優れた耐
摩耗性と耐事故性を兼備したものとなっていることが判
る。

（６）上記複合リングの内径をグラインダー加工して精
度を出し、第５図に示す如く、焼飯め法で固定し、平鋼
圧延用組立てロールを得た。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明に係る複合リングは、圧延材
と接する部分のみを耐摩耗性及び耐クランク性の優れた
高合金材質で形成し、これを靭性に優れた鋼材で形成さ
れた内層と一体接合させたから、平鋼や板材等の圧延用
組立てロールのスリーブとして低コスト、長寿命であり
、かつ万一破損しても飛散することがないので、安全性
にも優れる。また、外層と内層とはＨＩＰ処理により拡
散接合されているので、高合金材質の外層がら内層への
高合金成分の混入を可及的に防止でき、内層の靭性を劣
化させることがない。

従って、内層が強靭材で形成されている本発明の複合リ
ングを組立てロールに通用すれば、簡単な焼ばめ法や、
溶接、ネジ、ボルト等で軸に低コストで組立てることが
でき、しかも軸の再利用が可能となる。

また、本発明の製造方法によれば、外層となる単一の高
合金粉末に高硬度高耐摩耗のＷＣ粉末を添加混合するこ
ともでき、しかもこれらの高合金粉末の焼結と内層リン
グへの拡散接合とを同時に行うことができ、所期の複合
リングを極めて容易に生産でき、工業的製造手段として
生産性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合リングの断面図、第２図はＨ
ＩＰ処理前の内層リングの断面図、第３図は孔型周辺の
みを耐摩耗性に優れた材質で形成した比較例たる複合リ
ングの断面図、第４図〜第６図は本発明に係る複合リン
グを通用した組立てロールの一部断面図、第７図は従来
の超硬リングの断面図、第８図は従来の組立てロールの
断面図を示す。１・・・複合リング、２・・・外層、３・・・内層。

Claims

【特許請求の範囲】１、耐摩耗性及び耐クラック性に優れた高合金粉末を焼
結して形成された圧延使用層である外層と、靭性に優れ
た鋼材で形成された内層とからなり、前記外層は内層の
外表面全幅にわたって形成され、外層と内層とが熱間静
水圧加圧により拡散接合されてなることを特徴とする複
合リング。２、内層がフェライト基地からなる低炭素低合金鋼であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合リ
ング。３、強靭性に優れた鋼材で形成された内層リングの外表
面全幅にわたり、耐摩耗性及び耐クラック性に優れた高
合金粉末を熱間静水圧加圧により、前記粉末を焼結して
圧延使用層である外層を形成すると共に該外層と前記内
層リングとを拡散接合することを特徴とする複合リング
の製造方法。