JPS6332543B2 - - Google Patents
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- JPS6332543B2 JPS6332543B2 JP54056894A JP5689479A JPS6332543B2 JP S6332543 B2 JPS6332543 B2 JP S6332543B2 JP 54056894 A JP54056894 A JP 54056894A JP 5689479 A JP5689479 A JP 5689479A JP S6332543 B2 JPS6332543 B2 JP S6332543B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は鉄系のロールの胴部表面に自硬性の溶
接金属を肉盛し、更にその上に自溶合金型の溶射
材を肉盛した耐スポーリング性、耐摩耗性ロール
に関するものである。 製鉄所の圧延部門には各種のロール、ローラー
が使用されているが、その中には熱、衝撃、面
圧、スリツプ等の苛酷な使用条件から摩耗、亀
裂、焼付等の問題により、ロールの寿命が短く、
圧延コストの点で大きな問題となつているところ
が多い。 これらの対策として各ロールメーカーはロール
の新材料、新施工法の研究を行なつているが、従
来より最も利用度の高い鋳造及び鍛造によるロー
ルの製造原理では耐摩耗、耐焼付等の諸条件を総
て満たすことは限界がある。 また、最近では高性能な肉盛溶接ロールも開発
され、これらの分野にかなり利用されているが、
耐摩耗と耐焼付の両方共優れたロールは開発され
ていないのが現状である。 近年、自動車工業、化学工業等の分野で利用さ
れている自溶合金（成分例を表１に示す）の溶射
技術は、肉盛部と母材との密着性が溶接に近い
為、製鉄所のロール、ローラーにも適用され始め
て居り、耐摩耗、耐焼付等に画期的な効果が出て
いるが、圧延部門の衝撃、面圧等の高い負荷を要
求されるロールには、使用中にクラツク、スポー
リング等が発生するため、ほとんど利用されてい
ない。
接金属を肉盛し、更にその上に自溶合金型の溶射
材を肉盛した耐スポーリング性、耐摩耗性ロール
に関するものである。 製鉄所の圧延部門には各種のロール、ローラー
が使用されているが、その中には熱、衝撃、面
圧、スリツプ等の苛酷な使用条件から摩耗、亀
裂、焼付等の問題により、ロールの寿命が短く、
圧延コストの点で大きな問題となつているところ
が多い。 これらの対策として各ロールメーカーはロール
の新材料、新施工法の研究を行なつているが、従
来より最も利用度の高い鋳造及び鍛造によるロー
ルの製造原理では耐摩耗、耐焼付等の諸条件を総
て満たすことは限界がある。 また、最近では高性能な肉盛溶接ロールも開発
され、これらの分野にかなり利用されているが、
耐摩耗と耐焼付の両方共優れたロールは開発され
ていないのが現状である。 近年、自動車工業、化学工業等の分野で利用さ
れている自溶合金（成分例を表１に示す）の溶射
技術は、肉盛部と母材との密着性が溶接に近い
為、製鉄所のロール、ローラーにも適用され始め
て居り、耐摩耗、耐焼付等に画期的な効果が出て
いるが、圧延部門の衝撃、面圧等の高い負荷を要
求されるロールには、使用中にクラツク、スポー
リング等が発生するため、ほとんど利用されてい
ない。
【表】
自溶性合金型の溶射材は一般に硬く、脆い性質
のため、金型、バルブ、ピン等比較的小部品を肉
盛する場合は、肉盛時の熱応力による割れ発生の
危険は少ないが、製鉄所のロール、ローラーのよ
うに大きい形状のものに肉盛する場合は熱応力の
アンバランスにより割れが発生しやすい。特に製
鉄所のメンテナンスの上から要求される肉盛厚さ
２mm以上の条件を満たすことはむづかしいのが現
状である。 また、自溶合金型の溶射層はヒユージング時に
900〜1300℃位の高温で溶融されるので、当然ロ
ールの母材表面附近もその熱で加熱されるため、
軟鋼や炭素鋼等の母材は軟化され、第１図のよう
な硬度分布となりやすい。 その上ヒユージング後の冷却時に溶射肉盛層を
焼鈍して応力除去を行なわないと割れの発生する
危険が出てくる。この焼鈍によつても母材は軟化
されやすくなる。 以上の要因により、第１図のような硬さ分布と
なつた溶射肉盛ロールは使用中の面圧衝撃等によ
り母材と溶射層の境界附近Ｋよりクラツクが入り
スポーリングの危険が出てくるため、負荷の高い
ロールには使用されていない。すなわち、第１図
のH2とH1の硬度差が大きいため、溶射層とロー
ルの素材の境界Ｋ附近に衝撃または面圧等の応力
が集中し、軟い素材は変形し、そのため脆い溶射
層にクラツクが発生する。 本発明は以上の問題点を解決するため、硬化肉
盛溶接と自溶合金型の溶射肉盛を組合わせて、第
２図の如き硬さ分布を持つ耐摩耗、耐スポーリン
グ性に画期的性能を持つロールを開発した。 第２図は、本発明ロールの断面硬さ分布の一例
であるが、溶射層とロール素材の間に適当な硬さ
を持つた溶接肉盛層があるため、圧延使用中にロ
ール表面に受けた衝撃面圧をロール内部に分散さ
せる役目だけでなく、溶接肉盛層は強度も高いの
で面圧による変形を防止し、表面の溶射層を保護
する役目をする。 以下本発明ロールの構造、製造法を説明する。 本発明ロールの素材は鉄系を使用し、なるべく
素材は低炭素または低合金系の溶接性の良好なも
のを使用する。
のため、金型、バルブ、ピン等比較的小部品を肉
盛する場合は、肉盛時の熱応力による割れ発生の
危険は少ないが、製鉄所のロール、ローラーのよ
うに大きい形状のものに肉盛する場合は熱応力の
アンバランスにより割れが発生しやすい。特に製
鉄所のメンテナンスの上から要求される肉盛厚さ
２mm以上の条件を満たすことはむづかしいのが現
状である。 また、自溶合金型の溶射層はヒユージング時に
900〜1300℃位の高温で溶融されるので、当然ロ
ールの母材表面附近もその熱で加熱されるため、
軟鋼や炭素鋼等の母材は軟化され、第１図のよう
な硬度分布となりやすい。 その上ヒユージング後の冷却時に溶射肉盛層を
焼鈍して応力除去を行なわないと割れの発生する
危険が出てくる。この焼鈍によつても母材は軟化
されやすくなる。 以上の要因により、第１図のような硬さ分布と
なつた溶射肉盛ロールは使用中の面圧衝撃等によ
り母材と溶射層の境界附近Ｋよりクラツクが入り
スポーリングの危険が出てくるため、負荷の高い
ロールには使用されていない。すなわち、第１図
のH2とH1の硬度差が大きいため、溶射層とロー
ルの素材の境界Ｋ附近に衝撃または面圧等の応力
が集中し、軟い素材は変形し、そのため脆い溶射
層にクラツクが発生する。 本発明は以上の問題点を解決するため、硬化肉
盛溶接と自溶合金型の溶射肉盛を組合わせて、第
２図の如き硬さ分布を持つ耐摩耗、耐スポーリン
グ性に画期的性能を持つロールを開発した。 第２図は、本発明ロールの断面硬さ分布の一例
であるが、溶射層とロール素材の間に適当な硬さ
を持つた溶接肉盛層があるため、圧延使用中にロ
ール表面に受けた衝撃面圧をロール内部に分散さ
せる役目だけでなく、溶接肉盛層は強度も高いの
で面圧による変形を防止し、表面の溶射層を保護
する役目をする。 以下本発明ロールの構造、製造法を説明する。 本発明ロールの素材は鉄系を使用し、なるべく
素材は低炭素または低合金系の溶接性の良好なも
のを使用する。
【表】
まず、ロールの胴部に自硬性の良好な溶接金属
を肉盛する。溶接金属の材質は後で述べるような
熱サイクルを得ても、次に示すような硬さが得ら
れるものを必要とする。 H3＞H1＋（H2−H1）×1/3 但し、H2はHs50以上 H3：肉盛溶接層の硬さ（シヨア換算） H1：母材の硬さ（シヨア換算） H2：自溶合金溶射層の硬さ（シヨア換算） 溶接金属の材質例を表３に示す。
を肉盛する。溶接金属の材質は後で述べるような
熱サイクルを得ても、次に示すような硬さが得ら
れるものを必要とする。 H3＞H1＋（H2−H1）×1/3 但し、H2はHs50以上 H3：肉盛溶接層の硬さ（シヨア換算） H1：母材の硬さ（シヨア換算） H2：自溶合金溶射層の硬さ（シヨア換算） 溶接金属の材質例を表３に示す。
【表】
溶接金属の硬さが母材の硬さに近過ぎると溶接
層と溶射層の硬さに大きな差が出来るため、表１
に近くなり効果が弱くなる。よつて上記範囲が適
当である。 溶接金属の材質は自溶合金溶射肉盛施工時の熱
サイクル（ヒユージング時及び冷却過程での焼鈍
による熱）を受けても所望の硬さが得られるもの
を使用する。 表３は、前記条件を満足した溶接金属の一例で
あるが、溶接層のオーステナイト変態後の冷却過
程をかなりゆつくり行つても軟化組織の発生しに
くいマルテンサイト系が適している。 肉盛溶接の厚さは、特に限界を規定しないが１
mm以下では本発明の効果は弱くなる。また、余り
厚くすると経済的でないので適切な厚さにする。 ロールの大きさは、この種の用途に向いている
ロール、ローラー形状から次の範囲に限定する。 ロール胴径 200mmφ〜1600mmφ ロール胴長 1000mm〜6000mm 次に肉盛を平坦にするため仕上げ加工を行う。
但し、肉盛面が溶接のままで平坦の場合はそのま
までもよい。 以上の如くあらかじめ自硬性の良好な溶接金属
を肉盛したロール胴部表面に自溶性合金型の溶射
肉盛を行う。溶射肉盛層の厚さは４mm以下とす
る。４mm以上の溶射層は技術的に困難であるばか
りでなく、溶接中間層の意味がなくなる。 実用的な肉盛層の厚さは施工時の割れ発生の確
率、経済性の面を考慮すると薄い方が良いが、２
mm程度が適当である。 溶射層の材質はNiまたはCOベース系の自溶合
金型を使用するのが好ましい。 材質の一例を表１に示す。 自溶合金溶射層の硬さは耐摩耗、耐打キズ性を
考慮してHs50以上とする。溶射層のヒユージン
グ後は溶射層の応力を緩和するため、冷却の過程
で一定時間のロールの温度を保定する。保温温度
は500℃以上必要とし、それ以下の場合は焼鈍効
果は期待出来ない。 保定時間は溶射層の材質と厚さによつて決め
る。また、溶射層のヒユージング時の熱は900〜
1300℃になるため、溶射層の下にある肉盛溶接層
はヒユージング温度に近い温度に上昇し、材質は
オーステナイト化されるが、その後の焼鈍過程で
の短時間の保定では軟化組織が生じにくい材質
（表３）を使用しているので焼鈍後完全に冷却さ
れた後は本発明に従つた所望の硬さとなる。この
後硬さ調整のため焼戻しを行つてもよい。 なお、溶接層の代わりに自溶合金溶射層の２層
盛（１層目は中間的硬さ使用）も考えられるが、
脆い材質なので技術的にはむづかしく、その上コ
スト的には本発明ロールの方が有利である。 以下に、本発明ロールの要点を集約すると下記
のとおりである。 鉄系ロールの胴部表面に自硬性の肉盛溶接を
行い、更にその上に自溶合金型の溶射肉盛を行
つた耐摩耗、耐スポーリング性良好なロール。 ロールの素材、肉盛溶接層、溶射肉盛層の硬
さの関係は次の通りである。 H3＞H1＋（H2−H1）×1/3 但し、H2はHs50以上 H3：肉盛溶接層の硬さ（Hs）（第２図Ｋの位
置） H1：ロール素材の硬さ（Hs） H2：自溶合金溶射層の硬さ（Hs） 溶射層のヒユージング時の熱で溶接層の組織
はオーステナイト化され、その後の冷却過程で
の空冷、焼鈍、冷等の緩冷却の熱サイクルを
受けても、溶接層はの条件を満足する硬さの
得られる自硬性の溶接肉盛材料を使用する。 ロールの胴径は200〜1600mmφで胴長は1000
〜6000mmの範囲とする。 自溶合金溶射層の厚さは４mm以下とする。 実施例 本発明を熱延ロールに実施した例について説明
する。 300mmφ×2000mmのロール胴部（表２、No.６
材質）に溶接肉盛を片肉2.5mm（表３、No.10材質）
行い、更にその上に溶射肉盛を片肉1.5mm（表１、
No.３材質）行い、ヒユージング後冷却過程で700
℃、５時間保定し徐冷した。 断面の硬さ分布は溶射層がHs85、肉盛溶接層
がHs65、母材がHs28となつた。本実施例のロー
ルは従来の鋳鉄ロールの５倍の耐用度を示した。
層と溶射層の硬さに大きな差が出来るため、表１
に近くなり効果が弱くなる。よつて上記範囲が適
当である。 溶接金属の材質は自溶合金溶射肉盛施工時の熱
サイクル（ヒユージング時及び冷却過程での焼鈍
による熱）を受けても所望の硬さが得られるもの
を使用する。 表３は、前記条件を満足した溶接金属の一例で
あるが、溶接層のオーステナイト変態後の冷却過
程をかなりゆつくり行つても軟化組織の発生しに
くいマルテンサイト系が適している。 肉盛溶接の厚さは、特に限界を規定しないが１
mm以下では本発明の効果は弱くなる。また、余り
厚くすると経済的でないので適切な厚さにする。 ロールの大きさは、この種の用途に向いている
ロール、ローラー形状から次の範囲に限定する。 ロール胴径 200mmφ〜1600mmφ ロール胴長 1000mm〜6000mm 次に肉盛を平坦にするため仕上げ加工を行う。
但し、肉盛面が溶接のままで平坦の場合はそのま
までもよい。 以上の如くあらかじめ自硬性の良好な溶接金属
を肉盛したロール胴部表面に自溶性合金型の溶射
肉盛を行う。溶射肉盛層の厚さは４mm以下とす
る。４mm以上の溶射層は技術的に困難であるばか
りでなく、溶接中間層の意味がなくなる。 実用的な肉盛層の厚さは施工時の割れ発生の確
率、経済性の面を考慮すると薄い方が良いが、２
mm程度が適当である。 溶射層の材質はNiまたはCOベース系の自溶合
金型を使用するのが好ましい。 材質の一例を表１に示す。 自溶合金溶射層の硬さは耐摩耗、耐打キズ性を
考慮してHs50以上とする。溶射層のヒユージン
グ後は溶射層の応力を緩和するため、冷却の過程
で一定時間のロールの温度を保定する。保温温度
は500℃以上必要とし、それ以下の場合は焼鈍効
果は期待出来ない。 保定時間は溶射層の材質と厚さによつて決め
る。また、溶射層のヒユージング時の熱は900〜
1300℃になるため、溶射層の下にある肉盛溶接層
はヒユージング温度に近い温度に上昇し、材質は
オーステナイト化されるが、その後の焼鈍過程で
の短時間の保定では軟化組織が生じにくい材質
（表３）を使用しているので焼鈍後完全に冷却さ
れた後は本発明に従つた所望の硬さとなる。この
後硬さ調整のため焼戻しを行つてもよい。 なお、溶接層の代わりに自溶合金溶射層の２層
盛（１層目は中間的硬さ使用）も考えられるが、
脆い材質なので技術的にはむづかしく、その上コ
スト的には本発明ロールの方が有利である。 以下に、本発明ロールの要点を集約すると下記
のとおりである。 鉄系ロールの胴部表面に自硬性の肉盛溶接を
行い、更にその上に自溶合金型の溶射肉盛を行
つた耐摩耗、耐スポーリング性良好なロール。 ロールの素材、肉盛溶接層、溶射肉盛層の硬
さの関係は次の通りである。 H3＞H1＋（H2−H1）×1/3 但し、H2はHs50以上 H3：肉盛溶接層の硬さ（Hs）（第２図Ｋの位
置） H1：ロール素材の硬さ（Hs） H2：自溶合金溶射層の硬さ（Hs） 溶射層のヒユージング時の熱で溶接層の組織
はオーステナイト化され、その後の冷却過程で
の空冷、焼鈍、冷等の緩冷却の熱サイクルを
受けても、溶接層はの条件を満足する硬さの
得られる自硬性の溶接肉盛材料を使用する。 ロールの胴径は200〜1600mmφで胴長は1000
〜6000mmの範囲とする。 自溶合金溶射層の厚さは４mm以下とする。 実施例 本発明を熱延ロールに実施した例について説明
する。 300mmφ×2000mmのロール胴部（表２、No.６
材質）に溶接肉盛を片肉2.5mm（表３、No.10材質）
行い、更にその上に溶射肉盛を片肉1.5mm（表１、
No.３材質）行い、ヒユージング後冷却過程で700
℃、５時間保定し徐冷した。 断面の硬さ分布は溶射層がHs85、肉盛溶接層
がHs65、母材がHs28となつた。本実施例のロー
ルは従来の鋳鉄ロールの５倍の耐用度を示した。
第１図は従来の自溶合金型溶射ロールの断面硬
さ分布の一例を示す図で、Ａは溶射層の厚さ、Ｂ
はロール素材の厚さ、H1はロール素材の硬さ、
H2は溶射層の硬さ、Ｋはロール素材と溶射層の
境界を示す。第２図は本発明ロールの断面硬さ分
布の一例を示す図で、Ａは溶射層の厚さ、Ｃは溶
接金属の厚さ、Ｂはロール素材の厚さ、H1はロ
ール素材の硬さ、H2は溶射層の硬さ、H3は溶接
金属の硬さ、Ｋは溶接金属と溶射層の境界を示
す。
さ分布の一例を示す図で、Ａは溶射層の厚さ、Ｂ
はロール素材の厚さ、H1はロール素材の硬さ、
H2は溶射層の硬さ、Ｋはロール素材と溶射層の
境界を示す。第２図は本発明ロールの断面硬さ分
布の一例を示す図で、Ａは溶射層の厚さ、Ｃは溶
接金属の厚さ、Ｂはロール素材の厚さ、H1はロ
ール素材の硬さ、H2は溶射層の硬さ、H3は溶接
金属の硬さ、Ｋは溶接金属と溶射層の境界を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄系ロールの胴部表面に下記条件の硬さの硬
化肉盛溶接を行い、更にその上に自溶合金型の溶
射層を肉盛した耐スポーリング性、耐摩耗性ロー
ル。 H3＞H1＋（H2−H1）×1/3 H3：肉盛溶接層の硬さ（Hs） H1：母材の硬さ（Hs） H2：自溶合金溶射層の硬さ（Hs） 但し、H2はHs50以上
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5689479A JPS55149710A (en) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | Spalling resistant and abrasion resistant roll |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5689479A JPS55149710A (en) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | Spalling resistant and abrasion resistant roll |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55149710A JPS55149710A (en) | 1980-11-21 |
| JPS6332543B2 true JPS6332543B2 (ja) | 1988-06-30 |
Family
ID=13040140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5689479A Granted JPS55149710A (en) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | Spalling resistant and abrasion resistant roll |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55149710A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015181852A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 日鉄住金ハード株式会社 | 熱延工場巻取り設備のロール |
| WO2015193933A1 (ja) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | 日鉄住金ハード株式会社 | 熱延工場巻取り設備のロール |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4546527A (en) * | 1981-12-01 | 1985-10-15 | Kubota Ltd. | Composite sleeve for use in rolling rolls for H-section steel and channel steel |
| JP3376484B2 (ja) * | 1995-08-30 | 2003-02-10 | 日鉄ハード株式会社 | 熱延工場巻取設備各ロール |
| WO2013113853A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | Tata Steel Uk Ltd | Method of laser cladding a rotation symmetric steel rolling mill with two layers; corresponding roll mill roll |
| CN112872737A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-01 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种卷取侧导板及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148036A (ja) * | 1974-10-23 | 1976-04-24 | Hitachi Ltd |
-
1979
- 1979-05-11 JP JP5689479A patent/JPS55149710A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5148036A (ja) * | 1974-10-23 | 1976-04-24 | Hitachi Ltd |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015181852A1 (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | 日鉄住金ハード株式会社 | 熱延工場巻取り設備のロール |
| WO2015193933A1 (ja) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | 日鉄住金ハード株式会社 | 熱延工場巻取り設備のロール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55149710A (en) | 1980-11-21 |
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