JPS63199092A

JPS63199092A - 熱間圧延用溶接肉盛ロ−ル

Info

Publication number: JPS63199092A
Application number: JP3003287A
Authority: JP
Inventors: Tsunao Kawanaka; 綱夫川中
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1988-08-17

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〉本発明は安価で靭性を有する鋼材によるロール芯部と、
ロール使用層にプラズマ粉体肉盛溶接による、硬質炭化
物含有の肉盛層を備えた熱間圧延用溶接肉盛ロールに関
する。

〈従来の技術〉熱間圧延用ロールは一最に耐摩耗性、耐クラツク性（靭
性）があって肌荒れやヒートクラックの発生し難い材質
が要求され、従来ロールには例えば合金チルドロール、
高合金グレンロール、アダマイトロールなどの単体ロー
ルや、高クロム鋳鉄、高台金グレン、アダマイトなどを
外層とする複合ロールが使用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉上記従来ロールの材質には熱間圧延用ロールとしての必
要特性を兼備させるべく種々の成分が配合されているが
、各必要特性を十分兼備させることは困難であり、一般
に耐摩耗性に優れるものは靭性に劣り、ヒートクラック
も発生しやすい。しかも単体ロールの場合は高価な材料
をロール全体に使用するのも問題である。

一方複合ロールにおいては、使用層である外層と芯部材
は、それぞれ必要特性を強調した材質とすることができ
、しかも外層のみが通常高価な材質であるという利点が
あるが、高コストの遠心力鋳造に依らねばならぬ点が問
題である。

また単体、複合のいずれにしても耐事故性の面からの靭
性確保が必要であり、従って自から組成の制約があって
飛躍的耐摩耗性の向上は望めなかった０本発明は以上の
問題点に鑑み十分な靭性を備えると共に使用層には優れ
た耐摩耗性、耐熱衝撃性を有し熱的に安定な、かつ経済
性にも有利な熱間圧延用ロールの提供を目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉本発明は以上の目的を達成するために次のような手段を
採用した。すなわち、靭性を有する鋼材によるロール芯部の外周に、プラズマ
粉体溶接によって肉盛層が形成され、この肉盛層はその
組成が重量百分率で、Ｃ：　１．５〜２．５％、　　　Ｓｉ：０．１〜１．５
％。

Ｍｎ　：　０．１〜１．０％、　　　Ｎｉ　：　０．１
〜１．５％。

Ｃｒ　：　１．０〜５．０％、　　　Ｍｏ　：　１．０
〜５．０％。

Ｃｏ　：　５．０　〜１５．０％　、　　　　Ｗ　：　
５．０　〜１５．０％　。

Ｖ：６．Ｏ〜１５．０％　。

及び残部実質的にＦｅからなるものである。

〈実施例〉以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例ロールの一部断面図であり、
１がプラズマ粉体肉盛溶接による肉盛層、２が芯部（母
材）である。

上記芯部２は靭性を有する鋼材、たとえばＳＣＭ４４０
材のような通常の安価な鋼材の使用が可能であり、同芯
部２を母材として同芯部外周に前記特定組成の肉盛層を
プラズマ粉体溶接により形成したものである。

上記特定組成の肉盛層は高速度鋼系類似の組成であるが
、溶製高速度鋼材では含有限界が５〜６％とされたＶ量
を６．０〜１５．０９／６として、Ｎｏ、　Ｗ（Ｄ炭化
物より高硬度の■炭化物を多量に析出させたもので、耐
摩耗性に優れると共に熱的にも安定しており、熱処理を
加えても微細で均一に分散した炭化物を維持し、靭性面
でも溶製材より優れたもので、以下にその成分の限定理
由を述べる。

Ｃ：１．５〜２．５％Ｃは炭化物生成元素であるが、１．５％未満では炭化物
の量が少な（耐摩耗性が不足し、一方２．５％を越える
と生成炭化物が粗大化し、耐熱衝撃性が劣化する。

Ｓｉ：０．１〜１．５％Ｓｉは脱酸剤として有効であるが、量を多くすると基地
を脆くするもので、０．１％未満では脱酸効果が不足し
、１．５％以上は必要とする靭性を保持できない。

Ｍｎ：　　０．１〜１．０％ＭｎはＳと結合してＳの害を失わせるが、０．１％未満
ではその効果は少なく、一方１．０％を越えると材質の
強靭性を劣化する。

Ｎｉ：０．１〜１．５％Ｎｉは基地硬度を高めるが反面組織の高温安定性を減じ
る。従って良好な硬度及び高温安定性を付与する範囲と
して０．１〜１．５％とした。

Ｃｒ　：　　１．Ｏ〜５．０％Ｃｒはカーバイドの安定と共に、基地の耐摩耗性を向上
するが、１％未満ではその効果は少な（、一方５％を越
えると脆弱な共晶炭化物を晶出し靭性を低下する。

Ｍｏ：　　１．０〜５．０％Ｍｏは基地硬度を高めるが、１．０％未満ではその効果
は十分でなく、また５％を越えても相応の効果はない。

ゆえに経済的な固めζら１．０〜５．０％とした。

Ｃｏ　：　　５．０〜１５．０％Ｃｏは大部分基地に固溶し、耐熱性を向上させるが、５
％未満ではその効果は少なり、１５％を越えると靭性が
劣化する。

Ｗ：５．Ｑ〜１５．０％ＷはＣと化合してタングステン炭化物を形成し、耐摩耗
性に寄与するが、熱伝導度が低いので多量に含有すると
熱歪による耐クラツク性が劣化する。

従って良好な耐摩耗性と共に耐クラツク性を備える範囲
として５．０〜１５．０％と限定した。

Ｖ：５．Ｑ〜１５．０％ ■はＣと化合してバナジウム炭化物を形成する。

バナジウム炭化物はクロム炭化物より硬度が２〜３倍高
く、また球状に析出し靭性も良好にするが、６％未満で
は耐摩耗性が不足であり、１５％を越えると基地に固溶
するＶ量が増加して焼入れ性を低下させる。

なお残部は実質的にＦｅである。

以上の組成の肉盛層形成用の原料粉末は、後述の具体的
実施例において示すように、上記各成分を含むＦｅ系合
金粉末と、同粉末の■及びＣ成分を補充するようにＶＣ
粉末を混合して用いるのが望ましいが、総合的に上記特
定組成範囲に入るような他の粉末の組合せによることも
可能であり、これらの粉末の粒度は１００〜２５０メツ
シユが好ましい。

なお上記肉盛層形成のためのプラズマ肉盛溶接は公知の
方法によることができ、その概要を第６図の説明図に示
した。

同図において３がプラズマアークを容接トーチであり、
２がロールの芯部（母材）である。

４はタングステン電極、５は冷却水６で冷却されるジャ
ケット構造の銅電極で、溶接開始に当ってのパイロット
アークを、前記タングステン電極４との間に発生させる
ための電極である。この銅電極５の外側を外筒７が取り
巻き、銅電極５と外筒７の間に導入された混合粉末８は
、プラズマガス９により形成されかつタングステン電極
４と母材２間をとぶプラズマアークによって母材２上に
溶接金属を形成し、肉盛層ｌを形成するのである。

１０はプラズマアークの外側をシールドするシールドガ
スノズルであり、１１がシールドガスである。

第２図〜第４図は、ロール芯部２が軸心２ｂの外周にス
リーブ２ａを焼嵌めて構成されたロールの場合で、スリ
ーブ２ａを母材としてプラズマ粉体肉盛溶接による肉盛
Ｍ１が形成された実施例であり、通常肉盛されたスリー
ブを軸心２ｂに焼嵌める。第２図はロール鋼部相当部分
の全長に亘り、肉盛層１を備えたスリーブ２ａが焼嵌め
られているロール、第３図は上記肉盛層１を備えたスリ
ーブ２ａが分割型であり、各分割型スリーブ２ａを相接
して軸芯部２ｂに焼嵌めしたロール、第４図は各分割型
スリーブ２ａを間隔を置いて軸芯部２ｂに焼嵌めしたロ
ールであり、これらスリーブ２ａには通常の鋼材による
鋼管の使用が可能である。

なお図には分割型スリーブを３個用いる場合を示してい
るが、３個に限られるべきでないことは云うまでもない
。

なお、スリーブ２ａと軸芯部２ｂを焼嵌めでなく鋳造又
は鍛造により一体となした芯部としてもよい。

さらに、スリーブ２ａを省略し、軸芯部２ｂのみを芯部
としてもよい。

次に本発明の具体的実施例を示す。

ａ）　ロールサイズ、φ３００　Ｘ　４００１　ｈｎ）
ｔ））　　０−ＪＬｔ芯部材（母材々質）、３０Ｍ４４
０Ｃ）　肉盛層、４蓋ｌｄ）使用粉末、　Ｆｅ系合金粉末とＶＣ粉末Ｆｅ系粉末
の粒度、配合量（ｗｔ％）、組成（ｗｔ％）。

１００〜２５０メツシユ、９０％。

Ｃ：　１．２０％、ｓｔ：０．４％、Ｍｎ：０．５％。

Ｎｉ　：　０．６％、Ｃｒ：４．３％、Ｍｏ；３．８％
。

Ｇｏ　＝　１１．０％、　　　Ｗ　：　１１．５％、Ｖ
：２．０％。

残部実質的にＰｅ。

ＶＣ粉末の粒度、配合量（賀ｔ％）１００〜２５０メツシユ、１０％。

ｅ）　肉盛条件、予熱温度４００℃、電流１４０Ａ。

電圧３３Ｖ。

ｆ）　肉盛層組成（ｗｔ％）（分析値）。

Ｃ：　２．１５％、　　Ｓｉ　：　０．３５％、　　Ｍ
ｎ　：　０．５５％。

Ｎｉ　：　０．５６％、　　Ｃｒ　：　４．０５％、　
　Ｍｏ　：　３．６５％。

Ｃｏ　：　１０．８５％、　Ｗ　：　１１．３０％、Ｖ
ｌ、２０％。

残部実質的にＦｅ。

ｇ）熱処理、焼入温度１１４０℃、焼もどし温度５６０
℃、この焼もどしを３回行った。

以上のようにして得た実施例ロールの肉盛層の金属顕微
鏡組織（Ｘ４００）を第５図として示す。

第６図は上記肉盛層の表面からの各深さにおいて調査し
た硬度のグラフ図であり、表面から４龍までの肉盛部分
は、ＨＲＣ６４〜６６の極めて優れた硬さを示している
。

第７図は上記具体的実施例に用いた粉末による溶接肉盛
金属（熱処理済み）の高温強度を調査してグラフ図とし
たものであり、室温においてＨＶ９６０．６００℃にお
いてＨＶ　６２０のような優れた硬さを示している。

また上記溶接肉盛金属の圧縮強さは４２０〜４５０ｋｆ
ｆ／−であった。

因みに下記組成を有する従来高Ｃｒ系肉盛材の室温及び
６００℃における硬さの調査結果は、それぞれＨＶ　７
７０及びＨＶ　４００　テあり、圧縮強さは２８０〜３
００　ｋｇｆ／−であった。

従来高Ｃｒ系肉盛材組成（ｅｙｔ％、残部実質的にＦｅ
）Ｃ：２．６％、　　Ｓｉ　：　０．８％、　　Ｍｎ　
：　０．８％。

Ｃｒ　：　１Ｂ、０％〈発明の効果〉本発明は以上のように、靭性を有する鋼材によるロール
芯部外周に、プラズマ溶接肉盛によって既述のような高
Ｖ含有の肉盛層を形成するようにしたので、従来の鋳造
ロールはもとより肉盛ロールに比しても高温硬度その他
の機械的性質に優れ、従って耐摩耗性、強靭性に富む使
用層を有すると共に、耐事故性の面からも十分な靭性を
有する熱間圧延用のロールとすることができた。しかも
ロール芯部は通常の安価な鋼材、またスリーブも同様に
安価な鋼管を使用することが可能であって、経済性にも
優れたもので、本発明の工業的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１〜第４図は本発明実施例ロールの一部断面図で、第
１図はロール芯部を母材としたプラズマ粉体溶接による
肉盛層を備えたロール例、第２〜第４図は、焼嵌めたス
リーブを母材としたプラズマ粉体溶接による肉盛層を備
えたロール例を示す。第５図は実施例の肉盛層の金属顕微鏡組織写真（ｘ４０
０）。第６図は実施例の溶接肉盛層の表面から各深さに
おける硬度を示すグラフ図、第７図は本発明に係る肉盛
用粉末による溶接肉盛金属の高温強度を示すグラフ図、
第８図はプラズマ粉体肉盛溶接の説明図である。１・・・肉盛層、２・・・芯部、２ａ・・・スリーブ、
２ｂ・・・軸芯部、３・・・プラズマアーク溶接トーチ
、４・・・タングステン電極、５・・・銅電極、６・・
・冷却水、７・・・外筒、８・・・混合粉末。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）靭性を有する鋼材によるロール芯部の外周に、プ
ラズマ粉体溶接によって肉盛層が形成され、この肉盛層
はその組成が重量百分率で、Ｃ：１．５〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ
：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：
１．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｃｏ：５
．０〜１５．０％、Ｗ：５．０〜１５．０％、Ｖ：６．
０〜１５．０％、及び残部実質的にＦｅからなることを特徴とする熱間圧
延用溶接肉盛ロール。
（２）前記ロール芯部が軸芯にスリーブを焼嵌めて構成
されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の熱間圧延用肉盛ロール。