JPH02243736A - 複合ロールリング - Google Patents

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〕 本発明はセメンテッドカーバイドの１又は複数のリング
を鉄基好ましくは鋳鉄基のカスト合金の中に鋳込む技術
に関する。得られた製品は１個片から成るセメンテッド
カーバイドと鋳鉄が金属結合した複合ロールリングであ
る。この製品の鋳鉄〔従来技術〕 熱間（ホット）圧延用や冷間（コールド）圧延用のセメ
ンテッドカーバイド（超硬質合金）のロールリングを使
用すると、これは駆動スピンドルからのトルクをセメン
テッドカーバイド製ロールリングに深刻な引張応力を生
起せしめずに伝達するのに支障をきたすという問題があ
る。セメンテッドカーバイドは脆性材料のグループに属
し、キーウェイボトムやその他の駆動溝等の内側コーナ
やセメンテッドカーバイドリングと一体成形の駆動ラグ
の根元において特別のノツチに対して敏感であって限定
された握力を有している。

従来のジヨイントに基づく方法は満足に機能していない
。トルク伝達（トランスミッション）のもう１つの方法
はセメンテッドカーバイド製リングの孔面での摩擦力を
利用するものである。しかしながら、この面に働く半径
方向の力がセメンテッドカーバイドのリングにその内径
上で最大となる接線方向の引張応力を生ぜしめる。この
引張応力がロールの使用中に生じるその他の引張応力に
重畳される。

ホット或いはコールド圧延用のロールで用いるカーバイ
ドリング上に鉄合金の鋳物をカスト成形すること自体は
公知である（参照スウェーデン特許第７１００１７０−
５号、公告番号３７１１１４）。

セメンテッドカーバイドの作業部品とこのカーバイドに
焼結されて金属結合している金属或いは合金の鋳物（オ
スティング）から成る複合ロールリングの製造も公知で
ある（参照ＵＳＰ３．６０９．　Ｅ！４９）。

前者の例では、カスト温度から冷却して行く間に鋳物は
カーバイドリングより縮小してリングに対し内方向の力
を発生する。この力はリングの外面で軸方向の引張応力
を発生せしめる。この応力が圧延中にロール面に生じる
ミクロクラックに直角に作用している。この引張応力の
影響下でミクロクラックは深く伝播してロール破壊の原
因となったり、過剰なドレッシング（ｄｒｅｓｓｉｎｇ
）量を必要とすることになりロールの全圧延能力を制約
することになる。

後者の例では、低硬度と低降伏強度に特徴のある鋳物材
か、セメンテッドカーバイドのいづれかの脆性材料が使
用される。必要なトルク伝達カップリングにはことに適
していない。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題を解消したロールリングを提供するこ
とにある。

〔発明の構成、効果〕

本発明によれば、如何るグレードのセメンテッドカーバ
イドもロールリングに使用し得る。しかし、延性鉄とセ
メンテッドカーバイド（低膨張性）との線形熱膨張の相
違がセメンテッドカーバイドのバインダ相含量の減少に
従って大きくなる。ホット圧延用ロールでは、コバルト
、ニッケル及びクロムの種々の組合せと含有量のバイン
ダ相を１５ｗ、　ｔ、％有するセメンテッドカーバイド
グレートが有利であることが判明したので、本発明では
これを複合ロールリングに使用する。

本発明によって得られた複合ロールリングでは、有害な
引張応力が消滅しているか減じられている。

これは、上記セメンテッドカーバイドをスウェーデン特
許第７６０１２８９−７号（公告３９９１１）に開示の
方法でカーボン当量に調整された組成の実質的に黒鉛化
した鋳鉄に鋳込むことによって達成される。

この鋳鉄の組成はカーバイドとの適宜の金属結合、トル
クの伝達に必要な強度、タフネス及び硬度及び工作性を
考えて選定される。このカスト合金はフェロ−シリコン
−マグネシウム及び／或いはニッケルーマグネシウムの
添加により、０．０２〜０．１０ｗ、　ｔ９％、好まし
くは０，０４〜０．０７Ｗ、　ｔ９％のマグネシウムを
含有する。フェロ−シリコンの接種により、キャスト合
金は１．９〜２．３ｗ、ｔ、％、好ましくは２．１〜２
．５　ｗ、ｔ、％のシリコンを含有する。このようにし
て、球形黒鉛の分散した延性鉄が得られる。

この延性鉄は用途のためによくバランスのとれた硬度−
タフネス−強度を有している。熱処理により、プリネル
硬度ヲ２５０〜３５０にする。更に、この延性鉄をニッ
ケル、モリブデン、マンガン、クロム等のオーステナイ
ト生成合金元素（通常ニッケルを３〜ｌＱｗ、　ｔ、％
、好ましくは４〜３ｗ、ｔ、％及びモリブデンを３ｗ、
ｔ１％まで、好ましくは０．１〜１．５ｗ、ｔ０％）で
以って合金化し、カスト後に特定量の、即ち５〜３０ｗ
．　ｔ、％、好ましくは１０〜２５ｗ、ｔ。

％、或いは１５〜２Ｑｗ、　ｔ、％の残留オーステナイ
トになるようにする。

１又は複数工程の熱処理により、適宜量の残留オーステ
ナイトを体積増大の下にベイナイトに変成させる。この
体積増大は、複合ロールリングにカスト温度から冷却し
て行く間に生じる差異のある収縮が全面的又は部分的に
消滅するように調整され得る。この熱処理の方法はセメ
ンテッドカーバイドのグレード、鉄の組成及びロール用
途に応じて調整される。この熱処理は８００〜１０００
℃へ加熱、維持し、４００〜５５０℃の温度に冷却、維
持し、そして室温に冷却する工程を含む。加熱温度８０
０〜１０００℃の工程でタフネスを増大させる。３〜６
ｗ、　ｔ、％、好ましくは４〜５ｗ、ｔ、％のニッケル
を通常用いる合金元素の添加した場合には、この熱処理
は５００〜６５０℃に加熱、維持し、それから室温に冷
却するものである。

カーバイドのリングを鋳鉄にカストする、即ち鋳込む方
法は概して通常のカスト技法に従って行う。しかし、セ
メンテッドカーバイドと鋳鉄間の完璧な金属結合の要望
及び鋳鉄の必要な特定の特性の要望はなかんづく下記の
事項（１）〜（４）を含むカスト技術の正確な制御を必
要とする。

（１）クラトル中の鉄の極端に過剰な温度（２）サンド
（砂）モールドに収めたカーバイドのリングの特定時間
の加熱溶融のために鉄メルトの量と流量の制御された流
れ （３）ロールリングのスペースに充填した後に特定余分
量の鉄がメルト状態で維持されるようにするために、こ
のロールリングスペースに亘って用意された充分な空間
に保留しである発熱材料を発火させる。

（４）クラトルとモールドに注入 カス）１合ロールリング中の延性鉄及びセメンテッドカ
ーバイドとこの鉄の結合は超音波法によって点検される
。

本発明の複合ロールリングは一般に、このリングのノツ
チ敏感性に著しく乏しい鉄部に配置した従来式キージヨ
イント、スプライン、クラッチ或いは公知の類似トルク
伝達ジヨイントを介してトルクを受ける。このリングか
らトルクはセメンテッドカーバイドと鋳鉄間の金属結合
を通じてリングに伝達される。ロールリング孔中の摩擦
駆動のみを許容するローリングミルがある。

カーバイドロールリングでは複合部分を分離させようと
する力がこのリング孔に対してスピンドルからのみ半径
方向力によって反作用を受け、分離を阻止される。カー
バイドがスチールや鋳鉄の２〜３倍のヤング率を有して
いるので、分離させようとする力はリング孔中のリング
支持材料を弾性変形させる。その結果、カーバイドリン
グに弾性変形が生じ、その結果リング孔において最大と
なる接線方向の引張応力が発生する。

本発明の複合ロールリングでは、カーパイトリラグの両
側に配した鋳鉄が分離させようとする力の一部分を支え
、その分だけ引張応力が減じる。

本発明の複合ロールリングのカーバイドリングの半径方
向壁厚は分離させようとする力から引張応力に上記制約
が生じることのお陰で減少させ得る。更に、従来式キー
ジヨイント或いは類似機素によるトルク伝達は接線方向
の引張応力に加わらない。またリング孔の摩擦によって
駆動するとき、或いはリングとスピンドルをその間のカ
シメ　（プレスフィツト）で以って装着するとき、カー
バイドリングに生じる引張応力はソリッドカーバイドの
ロールリングのものに対し、相対的に制限される。

リング面内にキーウェイや　ラグを具備したソリッドカ
ーバイドのロールリングに較べ、本発明の複合ロールリ
ングのカーバイドリングは鋳鉄部に駆動機器を配置する
ことによりもっと狭ま（することが出来る。

本発明の複合ロールリングはソリッドカーバイドロール
リングより寸法が小さいカーバイドリングであることに
より低コストになるという特長がある。更に、カーバイ
ドリングは外面のみを工作する、多くの場合旋削により
工作するだけでよいこと；リング材が２Ｑｗ、　ｔ、％
又はそれ以上のバインダ相を含有したカーバイドグレー
ドのものでよいこと；及びリング孔とリング面及び駆動
機器の工作が鋳鉄製であるが故にカーバイドに較べすい
分容易に工作することが出来ることの結果として低コス
トになるということも本発明ロールリングの特長である
。

トルク伝達に必要な溝はリング孔やリング面に形成し得
る。ロール本体に単一又は複数の複合ロールリングをそ
の両端に配したジャーナルと共に装着し得る。このジャ
ーナルはリング溝に適合した部品であり、これによりス
ピンドルからトルク第１図は、スピンドル１の中間部分
３に固定され、且つ複合ロールリングのキーウェイ４に
嵌合したキー２を介してスピンドル１から複合ロール（
９ン リングの延性鉄部５へ、次いで金属結合部分Ａを介して
複合ロールリングのカーバイドリング部６にトルクが伝
達されるようにした斯５るロールを示している。このロ
ールリングはネジ９とナツト８によりスリーブ７を介し
て固定されている。

第２図は、トルクがキー２を介してスピンドル１からス
リーブ３に伝達され、スリーブの溝５に嵌合した駆動ラ
グ４がこのトルクを複合ロールリングの延性鉄部６へ伝
達し、次いでカーバイドリング部７へ金属結合部分Ａを
介して伝達される、斯＼るロールを示している。ロール
リングの相対的軸方向の位置はスリーブ３により定まり
、ネジ１０とナツト９によってスリーブ８を介して固定
される。

第３図は、トルクがキーウェイ３の中のキー２を介して
スピンドル１から複合ロールリングの延性鉄へ伝達され
、次いで金属結合部分Ａを介してカーバイドリング部５
へ伝達される、斯＼るロールを示している。複合ロール
リングはネジ８とナツト７によりスリーブ６を介して固
定されている。

第４図は、複合ロールリングがスピンドル自由端に装着
されているロール事例を示している。この場合、ロール
スピンドルはロールリングの一端にベアリングを有して
いない。トルクは、スピンドル１のテーパ部において駆
動されるテーパスリーブ２によって生じたロールリング
孔の摩擦によりロールリングの延性鉄部３へ伝達され、
次いで金属結合部分Ａを介してカーバイドリング部４へ
る複合ロールリングはロール本体に両端又は自由スピン
ドル端にジャーナルと共に装着されている状態にあり、
これが仕上と中間のロッドミルにおいてテストされた。

これは、更に圧延補強バー、チューブ用のロールとして
及びピンチローラとしてテストされた。この性能は１９
６５年以来のカーバイドホットロールの経験に合った良
好なものであった。１００〜５００＋ｎｍ、好ましくは
２００〜４５０ｍｍの直径のカーバイドリングと延性鉄
部の駆動機器による駆動はパーミルでの利用が開けてい
る。５００＋ｎｎ＋までの直径のカーバイドリングはコ
ールド圧延ミルとその他のロール用途での利用が可能で
ある。

実施例 １３％Ｃｏ　、　１５％Ｎ１及び２％Ｃｒから成るバイ
ンダ相と７０％ＷＣを含む焼結セメンテッドカーバイド
製のリングをブラスト処理による付着物の取り除きによ
ってその表面を清浄化した。このリングの外径は３４０
ｍｍ、内径は２７０ｍｍ、幅は８５ｍｍである。このカ
ーバイドリングの周囲に砂のリングを形成し、この状態
のリングを、鉄のメルトのために必要なチャネルとオー
バフローボックスを具備した適宜形状と寸法のモールド
の底フラスコに挿置した。発熱材のリングをモールドの
類フラスコに挿置し、両フラスコを一体にして強固にロ
ックした。

３．７　％Ｃ，２，３％Ｓｉ、０．３　％Ｍ口　、５．
４　％Ｎ１１０．２％Ｍｏ　、　０．０５％Ｍｇ及び残
部Ｆｅの組成になる１５５０℃の鉄メルトをモールドに
注入した。フェロ−シリコン−マグネシウムは上記分析
に含まれていた。鉄メルトはセメンテッドカーバイド表
面が適当なメルト状態になるような適当な量と流速で以
ってモールドに注入した。鉄メルトが発熱材のところま
で充填されて上昇して来ると、この発熱材が燃焼して鉄
に熱を与えた。モールドをじよじょに室温にまで冷却さ
せ、その後にロールリングの複合成形品をモールドから
取り出した。それから過剰分の鉄を成形品から取り除き
、成形品の表面を仕上げた。鉄の結合品質と欠陥の有無
を超音波法により検査した。このロールリング成形品は
、次に９００℃に加熱処理して残留オーステナイトをベ
イナイトに変質させて６時間その温度を維持し、次いで
４５０℃に温度を低下せしめてその温度を４時間維持し
、それから室温に低下させた。

最後に、ロールリングを最終形状と寸法になるように旋
削加工した。即ち２５５ｍｍのリング孔内径と１２０＋
ｎｍのリング幅に加工した。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係わる複合ロールリングを装備した
圧延ロールの一例を示す部分断面側面説明図、第１Ｂ図
は第１Ａ図におけるロールリングの局部拡大断面説明図
、第１Ｃ図は第１Ａ図におけるロールの局部拡大斜視説
明図、第２Ａ図は第１Ａ図に対応した本発明に係わる複
合ロールリングを装備した圧延ロールのもう１つの例を
示す部分断面側面説明図、第２Ｂ図は第２Ａ図における
ＩＢ−Ｂ線の切断面図、第２Ｃ図はロールリングの局部
拡大断面説明図、第２Ｄ図はロールの局部拡大斜視説明
図、第３Ａ図〜第３Ｄ図は第２Ａ図〜第２Ｄ図に夫々対
応した本発明に係わる複合ロールリングを装備した圧延
ロールのもう１つの例を示す説明図、第４Ａ図は本発明
に係わる複合ロールリングを装備した圧延ロールのもう
１つの例を示す部分断面側面説明図及び第４Ｂ図は第４
Ａ図におけるロールリングの局部拡大断面説明図である
。 第１図において： １・・・スピンドノペ ２・・・キー、 ４・・・キーウェイ、 ５・・・延性鉄部（ロールリングの）、６・・・セメン
テラ ７・・・スリーブ、 ８・・・ナツト、 ９・・・ネジ。 ドカーバイドリング部、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セメンテッドカーバイド製のリングとカスト鉄合金
   から成る複合ロールリングにおいて、カスト鉄合金が鋳
   造処理後に５〜３０ｗ．ｔ．％の残留オーステナイトを
   含むように実質的に黒鉛化した鉄合金を含んで成り、当
   該オーステナイトがその後の熱処理で少くとも部分的に
   体積増加を伴って主としてベイナイトに変質し、それに
   より冷却したときに合金とカーバイドの収縮差が減少す
   るようにしたことを特徴とする複合ロールリング。