JPH0220686B2 - - Google Patents

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JPH0220686B2
JPH0220686B2 JP60147324A JP14732485A JPH0220686B2 JP H0220686 B2 JPH0220686 B2 JP H0220686B2 JP 60147324 A JP60147324 A JP 60147324A JP 14732485 A JP14732485 A JP 14732485A JP H0220686 B2 JPH0220686 B2 JP H0220686B2
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JP
Japan
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ring
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rolling
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JP60147324A
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JPS627802A (ja
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Yoshihiro Nakagawa
Takashi Hashimoto
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

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
れを加工する外層(圧延使用層)には耐摩耗性が
要求され、一方軸芯部及びベアリング部、ウオブ
ラー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、例えばブロツクミルで
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、軸に焼嵌め等の機
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、また鋼系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
クラツク性に問題があり、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
つた。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
の適用に問題があつた。 本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであ
つて、低コストであつて、軸嵌も容易で圧延寿命
が長く、しかも低速度圧延に対しても耐クラツク
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、耐摩耗性及び耐クラツク性に
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
わたつて形成され、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
発明の製造方法は、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
及び耐クラツ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点に特徴を有する。 (実施例) 次に図面を参照して本発明の複合リングをその
製造方法と共に説明する。 第1図は本発明の複合リング1の構造を示す断
面図であり、複合リング1は、耐摩耗性及び耐ク
ラツク性に優れた高合金粉末の焼結材で形成され
た外層2と、靭性に優れた鋼材で形成された内層
3とからなり、外層2と内層3とは熱間静水圧加
圧(以下HIPという。)によつて拡散接合されて
おり、内層3の外表面全幅にわたつて外層2が形
成されている。 前記外層2は圧延材と接しこれを圧延成形する
圧延使用層にあたる部分であつて、この外層2を
形成する高合金材として第1表に例示するハイス
材等の高合金鋼あるいは第2表に例示する高合金
鋳鉄あるいは第3表に例示するNi−Cr基自溶合
金を挙げることができる。
【表】
【表】
【表】 注、単位重量%
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つて一
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HIP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1を得る。HIP処理によれ
ば、外層2の高合金成分が内層3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、また外層2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ツク性
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、外層2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1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、外層2と内層3とはHIP
処理により一体接合され、また場合によつて複合
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にフエライト基地か
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、かかるフエライト基地
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つても変形が小
さく、拡散接合面で割れ、剥離が生じ難くなり、
また複合リング1の熱処理に際して、リング全体
を焼入れても、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、内層3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、ブロツクミル等
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を焼嵌め、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10は必ずしも
軸に一体形成する必要はなく、第5図の如く、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み立て
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、内層3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。従つて、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、更に耐クラツク性
に優れることから3m/sec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。 次に、平鋼圧延用複合リング(φ320×500
mm)の製造実施例について説明する。 (1) 内径150mm、外径230mm、幅150mm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。
【表】 (3) その後、200Kg/cm2の圧力、1180℃の温度で
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℃
で焼戻し熱処理を行つた。 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。
【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(280Kg/mm2)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、強靭なものとなつており、曲げ
試験に於ける破断は認められなかつた。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つていることが判る。 (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、焼嵌め法で
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
ラツ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、高合金材質の外層から内
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。 従つて、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適用すれば、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HIP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適用した組立てロ
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 (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐摩耗性及び耐クラツ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つて形成
    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 内層がフエ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ツク
    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。
JP14732485A 1985-07-03 1985-07-03 複合リング及びその製造方法 Granted JPS627802A (ja)

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