JPH0191902A - 複合サーメットロール - Google Patents

複合サーメットロール

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JPH0191902A
JPH0191902A JP24739187A JP24739187A JPH0191902A JP H0191902 A JPH0191902 A JP H0191902A JP 24739187 A JP24739187 A JP 24739187A JP 24739187 A JP24739187 A JP 24739187A JP H0191902 A JPH0191902 A JP H0191902A
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cermet
roll
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Hidetoshi Yokoo
英俊 横尾
Yusuke Iyori
裕介 井寄
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Hitachi Metals Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

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、冷間、温間、熱間等の圧延において、用いら
れるサーメットロールに関し、特に合金製芯材の外周に
サーメットの外皮を強固に形成させたものである。
「従来の技術」 t′来、圧延用部材には鋳鋼や工具鋼などの材料が使用
されているが、これら材料は耐摩耗性が低いために、そ
の使用寿命は短い、このため最近では、耐摩耗性にすぐ
れたWC−Co系超硬合金が使用されるようになってい
る。しかしWC−Co系超硬合金の比重は約15であっ
て、鋳鋼や工具鋼などの2倍近くある。このため作動中
にびびりゃ振動が発生する問題、さらにロールの重量が
大きくなり、従って慣性力が大きくなり、ローラの周速
が被加工物の通過速度とのズレが大きく、両者間に大き
なスリセブ量が発生してローラ上の被加工物の品質が損
なわれる。そのためさらに下記のように改良したロール
がある。
特開昭53−58147号公報は、ロールを軽量化する
ため内層(芯材)を軽量のTiC−X1系サーメツト(
比重5.1)とし、その外周に硬質で耐摩耗性のあるW
C−Co系超硬合金(比重14.O)製の外層を設けた
複合ガイドロールを示している。このロールは内層と外
層との熱膨張率を互いに近似したものを使用すると記載
しているものの、その差が25%と大きく、熱膨張率の
差による残留応力の発生を十分に低減できず、また内層
に超硬合金より靭性の劣るサーメットを用いるため、イ
Δ頼性が欠ける。
また特開昭51−84711号公報には、焼結されたW
C−Co合金製の円柱の外周に、プレス成型したWC−
Co合金製の内筒を嵌合させて焼結させたロールが示さ
れている。しかし、内層側円柱と外層側円柱との熱膨張
率の差については何も考慮していない。
さらに特開昭55−82103号公報は、耐熱合金より
なる芯材の外表面に、芯材よりもCryの多いNi基合
金、 Co六金合金Fe基合金等の耐食性合金粉末をH
IP法により被覆させた複合耐熱合金部側を示している
。この複合耐熱合金部材は、高温強度が向上するととも
に耐高温腐食性が向上しているが、芯材と外装の熱膨張
率の差については何も考慮していない。
「問題点を解決するための手段」 本発明は靭性のある芯材の外周に、軽量かつ硬質のサー
メットの外皮を形成した複合サーメットロールである。
芯材としては1例えばSCM440合金のような溶製材
により形成して靭性を向上し、その熱膨張率は約12.
5X 10−’ /”0のものを使用した。
外皮サーメットは、硬質相がq6 、 Va 、 Vl
a属元素の炭化物、窒化物の一種以上からなり、サーメ
ットの結合相は、重量%で5≦Cr≦30、5≦Ni≦
30、残部がFeおよび不可避不純物からなる。
このような成分にするとともに、外皮の熱膨張率を芯材
のそれに対し、常温から1000℃までの各温度で±2
0%以下におさえ、芯材と外皮との間の残留応力を低減
した。なお熱膨張率の差が±20%以」二だと接合界面
にクラックが発生し、接合不良となるので±20%以下
にする必要がある。
外皮サーメットにおいて、硬質相の合計重量が30%以
下だと耐摩耗性に劣り、95%を越えて含有すると靭性
が劣るため、30%以−ヒ95%以下とした、また、硬
質相中に炭化クロムを含ませると、耐酸化性、耐肌荒性
、耐摩耗性が向上するが、Cr3C2)Cr7 C3、
(C:r、 Fe) 7C3の一種または二種以上が2
0重量%以下だと耐酸化性に劣るため、炭化クロムを硬
質相に20重量%以丘含ませた。
サーメットの結合相は、Cr、 Niが重量%で、それ
ぞれ5%未満だと耐酸化性に劣り、それぞれ30%を越
えて含有すると靭性が劣るため、 5≦Cr≦30、5
≦Ni≦30とした。さらにサーメットの成分を前記の
ものにすることにより、芯材と外皮との接合界面に、サ
ーメットを構成する接合相の重量比率よりも量の多い界
面相(オーステナイト相と考えられる)および拡散相が
存在し、接合は強固となる。
「実施例1」 ロールの芯材は、外径140mm、内径50 am 、
長さ95mmの円筒形に、合金5C)4440を使用し
て溶解法により形成した。
芯材の外周を被覆する6外皮は、下記第1表に示すA−
C3種類の組成のものを使用してそれぞれ芯材外周にサ
ーメットを形成し、それぞれの特質を比較した。なおサ
ーメットの硬質相となるIVa、 Va 、 Vla属
元素の炭化物、窒化物は、合計で30〜95wt%の範
囲にして、十分な耐摩耗性を有するとともに適切な靭性
を有するようにした。
外皮の形成は、各組成ごとにボールミルで混合し、成形
圧500〜1000kg/ Cm”でCIP成形し、こ
の成形体を前記芯材外周に嵌合して、1000〜130
0℃で仮焼結することにより収縮させて両者を一体化さ
せた。この焼結後、さらに芯材と外皮との界面に界面相
を生じさせて強く結合させるため、前記仮焼結温度から
25℃以下の温度間、1000 atmに2時間保持す
るHIP処理をして外径250mm、内径 140■璽
長さ95mmの3種類の複合サーメットロールを作成し
た。各複合サーメットロールについて、芯材と外皮サー
メットの熱膨張率差を測定し、その結果を第2表に示し
た。なお熱膨張率差は、常温から1000℃までの各温
度での最大となる値を示した。
またサーメッ)A−Cを使用した各複合サーメットロー
ルの芯材と外皮との接合面部分の断面写真を、それぞれ
第1〜3図に示した。
第1図の写真から、サーメッ)Aを使用したものは、接
合界面のサーメット側に大きな割れが発生していること
がわかる。これは、芯材と外皮サーメットの熱膨張率差
が25%と大きなためと考えられる。
第2図の写真から、サーメッ)Bを使用したものは、芯
材と外皮サーメットとの接合界面が良好な場合となって
いる。これは、芯材と外皮、との熱膨張率差が18%で
あって、20%以下になっているためと考えられる。
第3図の写真から、サーメッ)Cを使用したものは、芯
材と外皮サーメットとの接合界面に拡散層とオーステナ
イト層が存在し、良好な接合となっている。この場合、
芯材と外皮サーメットとの熱膨張率差が5%と小さくな
っているとともに、Ni、 Crともに5wt%以上3
0%以下の範囲内であるためと考えられる。
以上より芯材の熱膨張率が、外皮の熱膨張率より+20
%以下であれば外皮が強く、かつ割れもなく接合される
ことがわかる。なお前記熱膨張率の差が、−20%以内
であっても力の作用状態は同様であるので、同じく好ま
しい接合状態となる。
なお前記実施例の芯材として、SCM 44Gを使用し
たが、その他の材料で熱膨張率がほぼ同一になるY H
D 50、HRA 2B8合金でも、合金の性質上、同
様に外皮を芯材外周に望ましく形成できる。
「実施例2」 次にサーメット中のT1CN、 Crz C2)Mo2
 C、wc、vcからなる硬質相成分と、Fe、 Go
、 Cr、W、Noからなる結合相成分との重量割合を
変更することにより、それぞれの硬度と抗折力とを測定
して第3表に示した。
第3表から硬質相が30%未満だと硬度が小さくて耐摩
耗性に劣り、硬質相が95%を越えて含有すると抗折力
が小さくなって靭性が劣る。よってサーメットの硬質相
は、30wt%以上95wt%以下が望ましい。
「実施例3」 複合サーメットロールの耐酸化性を調べるため、第4表
の7種類の組成のサーメットを使用したロールについて
それぞれ室温から1000℃に加熱した場合の酸化増量
を測定して、その結果を第5表に示した。なお第4表の
サーメッ)A−Cは、第1表のA−Cに対応するものと
同一である。
サーノy h Aは、硬質相1)CHCzが6wt%で
、酸化増量が28X10−2層g/mts”であり、耐
酸化性に劣る。サーメットBは硬質相のCr3C2が2
1wt%であって20wt%以上であり、酸化増量15
XiO−2/rats”であり、耐酸化性を有する。ま
たサーメットCは、硬質相のCr3C2が24wt%テ
醜化#II量11×10−2/l11112 と少なく
、耐酸化性は良好である。
サーメットDは、硬質相のCr1C2が24vt%であ
るが酸化増量が24X l(1−2mg/ m+s”で
あり、耐酸化性は劣る。これはサーメッ)Dの結合相が
重量%でNi 4wt%、Or 4wt%とともに5%
より少ないために#酸化性が低下していると考えられる
サーメットEは、硬質相のCr3C2が24wt%にな
っているので酸化増量は9X 10−2mg/ am”
であり、#酸化性を有するが、結合相が重量%でNi 
5at%、Cr 31 wt%であってCrが30%以
上以上型れるので抗折力が51kz/mm”であっで、
サーメットCの場合が190kg/ m m 2である
のに比較して大幅に劣り望ましくない。
さらにサーメー7トFは、硬質相のCrワC3が24w
t%になっているので酸化増量はIQX 1010−2
r/ll112であり、耐酸化性は良好である。サーメ
ットGは、硬質相のCr3C2とCr7C3との合計が
24wt%になっているので酸化増量は IIX 10
”2mg7層112であり、耐酸化性は良好である。ま
たサーフ−2トHは、硬質相のCr7C3と(Cr、F
e) 7 C3との合計が24wt%になっているので
酸化増量は11X 10’ rtrg/ ■”であり、
耐酸化性は良好である。
以上より外皮サーメットにおいて耐酸化性を有するには
、硬質相のCrl C2)Cr7 C1、(Cr、Fe
)7C3の合計が20wt%以上であることが望ましい
。またNi、 Crは、それぞれ5wt%以上であるこ
とが望ましいが、その量が多すぎると耐靭性が劣るので
、30wt%以下が望ましい。
「発明の効果」 本発明の複合サーメットロールは、芯材とその外皮サー
メットとのそれぞれの熱膨張率の差を20%以下にする
ことにより、芯材と外皮との界面での残留応力を緩和さ
せるとともに両者の接合を強固にできるので、熱間圧延
装置に使用されても割れや接合不良の問題を防止できる
。また芯材を溶解法による合金製としたので、複合サー
メットロールは靭性を有し、しかも外皮サーメットの硬
質相成分を30wt%以上95wt%以下としたことに
よりロールとして優れた耐摩耗性を有する。さらに硬質
相中にクロム炭化物を多く含ませることにより、外皮サ
ーメットは耐食性、耐酸化性を有する。
【図面の簡単な説明】
第1.2.3図は、それぞれ本発明の異なる実施例の複
合サーメットロールをそれぞれ切断した芯材と外皮との
接合部を示す顕微鏡金属組織写真である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶解法で製造された合金製のロール芯材の外表面
    に、常温から1000℃までの温度における熱膨張率差
    が前記合金の熱膨張率の±20%以下であるサーメット
    の外皮を形成したことを特徴とする複合サーメットロー
    ル。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、ロールの芯材は
    、鉄を主成分とする合金製であることを特徴とする複合
    サーメットロール。
  3. (3)特許請求の範囲第1項において、外皮サーメット
    の硬質相が、IVa、Va、VIa属元素からなる炭化物、
    窒化物の一種以上からなり、硬質相の合計重量がサーメ
    ット重量の30%以上95%以下であり、残部の結合相
    がFe、Ni、Co、Cr、W、Moの一種以上及び、
    不可避不純物よりなることを特徴とする複合サーメット
    ロール。
  4. (4)特許請求の範囲第3項において、外皮サーメット
    の硬質相の20重量%以上が、Cr_3C_2、Cr_
    7C_3、(Cr、Fe)_7C_3の一種又は二種以
    上からなることを特徴とする複合サーメットロール。
  5. (5)特許請求の範囲第3項及び第4項において、サー
    メットの結合相は、重量%で5≦Cr≦30、5≦Ni
    ≦30、残部がFeおよび不可避不純物で構成されるこ
    とを特徴とする複合サーメットロール。
  6. (6)特許請求の範囲第1〜5項において、芯材と外皮
    との界面に、サーメットを構成する結合相の重量比率よ
    りも量の多い界面相が存在することを特徴とする複合サ
    ーメットロール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105522138A (zh) * 2015-11-11 2016-04-27 丹阳恒庆复合材料科技有限公司 一种锻钢辊颈高铬铸铁复合轧辊工艺及设备

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