JPH0229428B2 - Shinzainokyojinnafukugoroorunoseizohoho - Google Patents
ShinzainokyojinnafukugoroorunoseizohohoInfo
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- JPH0229428B2 JPH0229428B2 JP10380181A JP10380181A JPH0229428B2 JP H0229428 B2 JPH0229428 B2 JP H0229428B2 JP 10380181 A JP10380181 A JP 10380181A JP 10380181 A JP10380181 A JP 10380181A JP H0229428 B2 JPH0229428 B2 JP H0229428B2
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は芯材の強靭な複合ロールの製造方法に
関する。 （従来の技術） 圧延用ロールにおいては、一般に圧延材と接す
るロール胴表面部には耐摩耗性、耐クラツク性、
耐肌荒性が要求され、一方芯部には圧延荷重に耐
える強靭性が要求されるため、その胴部外殻層は
高合金グレン材、高合金チルド材、高合金ダクタ
イル鋳鉄材等の組織中に高硬度の炭化物を有する
高合金鋳鉄材で形成し、一方その胴部芯部及びネ
ツク部は、経済性を考慮して、通常低合金の高級
鋳鉄又はダクタイル鋳鉄の強靭材で形成した複合
ロールが使用されてきている。 しかしながら、最近の圧延条件の変遷は、より
圧下率を大きくし、又低温材の圧延を行う傾向に
あり、このためその胴部芯部及びネツク部を形成
する芯材にはより強靭なものが求められ、上記従
来法では使用に耐えない場合も生じており、また
ホツトストリツプ用ワークロールなどにあつて
は、芯材の剛性を大きくしてロールの変形を少な
くする必要から、芯材に弾性係数の大きい材料を
用いることが要望されている。 このような要望に応えるものとして、出願人は
芯材を更に強靭な鋳鋼材、黒鉛鋳鋼材あるいはア
ダマイト材で形成した複合ロールを提案している
（実願昭55−170075〜170077号参照）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような強靭材によつて芯材
を形成する場合にあつては、その外殻層が比較的
溶融点の低い鋳鉄材から形成されるのに対し、芯
材はその溶融点が外殻層材のそれよりも高く、従
つてその鋳込温度を高くする必要があるため、製
造上次のような問題点を来たしている。 すなわち、この種の複合ロールを鋳造する場合
では、通常の遠心力鋳造法に従い外殻層を鋳造し
た後、外殻層と溶着一体化すべく芯材溶湯を鋳込
むと、外殻層材の溶融温度に比し芯材溶湯の温度
が相当高いため、外殻層内面の溶損量が多くなる
のみならず、第２図に示す如く、厚さ（ａ＋ｂ）
の外殻層１の内面側のかなりの肉厚部分ｂに、高
温の芯材３により再加熱されて外殻層鋳鉄組織中
の炭化物が黒鉛化する部分を生じることである。 これを更に具体的に説明すると、外殻層を形成
する鋳鉄材に対し、その芯材も鋳鉄材で形成する
場合では、その芯材の鋳込温度1300〜1400℃であ
り、この場合外殻層内面の黒鉛化する部分ｂの肉
厚は３〜７mm程度である。しかし、芯材が鋳鋼材
の場合にあつては、その鋳込温度は1400〜1550℃
と高くなり、その黒鉛化する部分ｂの肉厚は10〜
20mmにも達し、これに伴い外殻層の有効使用層ａ
の肉厚はそれだけ薄いものとなるのである。 このように、芯材としてＣ含有量の低い鋳鋼
材、黒鉛鋳鋼材あるいはアダマイト材のように、
特に強靭でかつ外殻層材よりも融点の高い材料を
用いる複合ロールにあつては、その鋳造時に外殻
層の内面側に不可避に耐摩耗性に劣る黒鉛化した
肉厚部分を生じてその有効使用層が減少し、同時
に又外殻層内面の溶損量も多くなるため、特に外
殻層の厚いロールが得難いという問題点がある。 （課題を解決するための手段） 上記問題点を解決するためになされた本発明の
芯材の強靭な複合ロールの製造方法は、高合金グ
レン材、高合金チルド材、高合金ダクタイル鋳鉄
材等の組織中に高硬度の炭化物を有し1150℃前後
の融点を有する高合金鋳鉄材により外殻層を遠心
力鋳造し、外殻層の凝固後その内面にＣ含有量が
2.5〜3.7重量％の高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄等の
鋳鉄材からなる中間層材を遠心力鋳造して外殻層
の内面を再溶解して中間層を溶着一体化し、該中
間層の内面に鋳鋼、黒鉛鋳鋼、アダマイト材等の
1300℃以上の融点を有する材料を鋳込んで中間層
の内面に芯材を溶着一体化することを発明の構成
とするものである。 （作用） 外殻層を遠心力鋳造し、該外殻層の凝固後にそ
の内面にＣ含有量が2.5〜3.7重量％の鋳鉄材から
なる中間層を遠心力鋳造するので、外殻層内面が
中間層材溶湯によつて溶損されにくく、更に外殻
層内面が未凝固時に中間層材溶湯を鋳込む場合に
比べて中間層の鋳造に伴う外殻層内面の溶損をよ
り一層軽減することができる。 前記中間層鋳鉄材のＣ含有量を2.5〜3.7重量％
に特定したのは、この範囲で外殻層材の融点と同
程度となり、従つて鋳込温度も高くしないで済
み、外殻層内面の溶損防止に資するからである。
すなわち、C2.5％未満では中間層の溶融点が高く
なり、必然的にその鋳込温度も高くなつて、本発
明の技術目的に適合できなくなるためである。一
方、C3.7％を越える場合では、溶融点が低く、そ
の鋳込温度の見地からは好都合であるが、ロール
材料としての見地からは強靭性が不足し、ロール
機能の面からは適合できなくなるからである。な
お、中間層に用いられる材料の他の合金成分につ
いては、その溶融点に対しては左程大きな影響を
与えないが、ロール材としての硬度や強度の観点
から適宜合金成分及びその含有量が調整される。 外殻層内面に中間層を溶着一体化し、その内面
に鋳鋼等の高融点芯材を鋳込むと、芯材は中間層
内面を溶損して中間層の肉厚を減少させるが、外
殻層内面を直接溶損しないため、芯材の鋳込みに
よる外殻層の溶損、黒鉛化を著しく軽減すること
ができる。すなわち、中間層は芯材の鋳込みに際
して、外殻層内面の溶損、黒鉛化に対する緩衝帯
として作用する。 （実施例） 本発明を実施するには、まず遠心力鋳造用金型
に圧延用ロールの使用層としての所要性質を備え
た高合金鋳鉄材を鋳込み、金型内面に外殻層を遠
心力鋳造する。遠心力鋳造法としては、水平型、
傾斜型、堅型のいずれの方式でも適用可能であ
る。 前記外殻層材としては、通常、Ｃを2.5〜3.7重
量％含有する下記の高合金グレン材、チルド材又
はダクタイル材が使用される。尚、下記の成分の
他に特殊成分としてTi、Ｖ、Nb、Ｗ等を含むこ
ともあるが、いずれにしてもＣ含有量は2.5〜3.7
％であり、組織中に高硬度の炭化物を有し、1150
℃前後の溶融点を有するのが通例である。 外殻層組成（重量％、残部実質的にFe） イ 高合金グレン材 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.5〜1.2％、 Mn：0.4〜1.0％、Ｐ：0.15％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：1.0〜2.5％、Mo：0.1〜1.0％ ロ 高合金チルド材 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.1〜0.7％、 Mn：0.1〜0.6％、Ｐ：0.5％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：0.5〜1.2％、Mo：0.1〜1.0％ ハ 高合金ダクタイル材 Ｃ：3.0〜3.7％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.2〜1.0％、Ｐ：0.1％未満、 Ｓ：0.015％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：0.3〜1.0％、Mo：0.1〜1.0％ Mg：0.03〜0.08％ 次に、外殻層がすべて凝固後、その内面にＣ含
有量が2.5〜3.7重量％の高級鋳鉄又は低合金ダク
タイル鋳鉄などの鋳鉄材を鋳込み、外殻層の内面
に中間層を遠心力鋳造する。この中間層は、後述
の芯材の鋳込みに際して、芯材溶湯が外殻層内面
に直接接触して、これを溶損、黒鉛化するのを防
止するためのものである。 中間層の鋳込みにより、第３図に示すように、
外殻層（鋳込厚さT1）の内面側の一部（T3）は
再溶解して中間層材溶湯中に溶け込み、新中間層
（厚さT4）を形成する。図中、a1は最終（製品）
外殻層１の厚さ、T2は中間層の鋳込厚さである。 中間層材として高級鋳鉄又はダクタイル鋳鉄を
用いた場合の新中間層の好適な組成例を下記に示
す。 新中間層組成（重量％、残部実質的にFe） イ 高級鋳鉄 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.8〜1.5％、 Mn：0.4〜1.0％、Ｐ：0.3％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：0.2〜3.0％、 Cr：1.0〜1.5％、Mo：0.1〜0.5％ ロ ダクタイル鋳鉄 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.2〜1.0％、Ｐ：0.3％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：0.2〜3.0％、 Cr：0.1〜1.5％、Mo：0.1〜0.5％ Mg：0.01〜0.08％ 次に、新中間層のすべて又は大部分が凝固した
時点で強靭性に優れる鋳鋼材又は鋳鉄材からなる
芯材を鋳込む。芯材の具体例としては、下記のよ
うに低Ｃ含有量の鋳鋼材、黒鉛鋼材又はアダマイ
ト材が用いられる。これらの溶融点は通常1300℃
以上であり、鋳込温度は1400〜1500℃になる。 鋳鉄材Ｃ：0.4〜1.1wt％ 黒鉛鋼材Ｃ：1.0〜2.2wt％ アダマイト材Ｃ：1.0〜2.5wt％ 芯材の鋳込みにより、第３図に示すように、新
中間層（厚さT4）の内面（厚さT5）は、芯材溶
湯により再溶解されて又は新中間層内面が未凝固
のときはそのまま芯材溶湯に溶け込み、これが凝
固して製品芯材３が形成される。図中、Ｃは最終
中間層２の厚さである。尚、最終中間層の組成は
新中間層と同様である。 製品芯材の好適な組成例を下記に示す。下記組
成は、芯部における強靭性のみならず、ネツク部
の軸受部に必要とされる耐摩耗性をも具備するも
のである。 芯材組成（重量％、残部実質的にFe） イ 鋳鋼材 Ｃ：0.4〜1.1％、Si：0.1〜1.5％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.01〜1.5％、Mo：0.01〜1.0％ ロ 黒鉛鋼材 Ｃ：1.0〜2.2％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.01〜1.0％、Mo：0.01〜1.0％ ハ アダマイト材 Ｃ：1.0〜2.5％、Si：0.1〜1.5％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.3〜2.0％、Mo：0.01〜1.0％ 以上のようにして、第１図に示すように、外殻
層１、（最終）中間層２および（製品）芯材３の
三層が溶着一体化された複合ロールが製造され
る。 ここで、上記三層構造を有する複合ロールの外
殻層及び中間層の鋳込厚さについて述べる。外殻
層の鋳込厚さについては、もとより目的とするロ
ールの片肉使用厚さによつて決定される。すなわ
ち、胴表面の加工代、中間層として鋳込まれた溶
湯による内面の溶損代及び片肉使用厚さに必要な
若干の余裕を考慮して決定される。 一方、中間層の鋳込厚さを桁定するに当つて
は、ロール製品においてはその胴径とネツク径と
の差に限界があり、従つてこの点から中間層の鋳
込厚さはロール形状から上限があること、また一
方では中間層溶湯の鋳込量が少な過ぎると、取鍋
中での溶湯の温度低下が著しく、作業に支障を来
たす問題があるためその鋳込厚さの下限にも実質
的に限度があることに留意しなければならない。
またその鋳込厚さは、外殻層の形成材料並びに芯
材との組合せ条件により、上記実質的な制限範囲
内で適宜に選択すればよいが、中間層を介在せし
める目的が高温の芯材溶湯鋳込みによる外殻層へ
の不都合な熱影響の減少にあるため、余り薄いも
のでは要をなさない。 このような諸条件について総合的に勘案する
と、普通の形状寸法を有するロールについては、
中間層の鋳込厚さはT2＝15〜80mm程度が適当で
ある。この場合、中間層材の鋳込重量は、200Kg
〜2Ton程度で足り、芯材を直接鋳込む場合（中
型乃至大型ロールでは10〜15Ton程度に達する。）
に比較してその熱容量が遥かに少なく、更には中
間層の鋳込みにより外殻層の内面一部が再溶解し
ても、鋳込まれた中間層自体が急激に温度低下す
るため、外殻層の内面側以外の大部分の肉厚には
大きな熱影響をこうむらない。またこのさいの外
殻層内面側での溶損代をT3＝３〜15mm程度とす
ると、外殻層との溶着によつて新しく形成される
新中間層の厚さはT4＝18〜95mmとなり、更には
芯材鋳込みによる溶損代をT5＝15〜40mm程度に
見積ると、その鋳放製品における最終的な中間層
厚さはＣ＝３〜55mm程度となる。 次に本発明の具体実施例を下記に掲げる。 実施例 １ 胴部寸法600φ×2057の複合ロールを、外殻
層、中間層及び芯材について各々下記の鋳込成
分、鋳込条件で製造した。中間層溶湯は外殻層が
凝固完了直後に鋳込んだ（以下の実施例において
同じ）。
関する。 （従来の技術） 圧延用ロールにおいては、一般に圧延材と接す
るロール胴表面部には耐摩耗性、耐クラツク性、
耐肌荒性が要求され、一方芯部には圧延荷重に耐
える強靭性が要求されるため、その胴部外殻層は
高合金グレン材、高合金チルド材、高合金ダクタ
イル鋳鉄材等の組織中に高硬度の炭化物を有する
高合金鋳鉄材で形成し、一方その胴部芯部及びネ
ツク部は、経済性を考慮して、通常低合金の高級
鋳鉄又はダクタイル鋳鉄の強靭材で形成した複合
ロールが使用されてきている。 しかしながら、最近の圧延条件の変遷は、より
圧下率を大きくし、又低温材の圧延を行う傾向に
あり、このためその胴部芯部及びネツク部を形成
する芯材にはより強靭なものが求められ、上記従
来法では使用に耐えない場合も生じており、また
ホツトストリツプ用ワークロールなどにあつて
は、芯材の剛性を大きくしてロールの変形を少な
くする必要から、芯材に弾性係数の大きい材料を
用いることが要望されている。 このような要望に応えるものとして、出願人は
芯材を更に強靭な鋳鋼材、黒鉛鋳鋼材あるいはア
ダマイト材で形成した複合ロールを提案している
（実願昭55−170075〜170077号参照）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような強靭材によつて芯材
を形成する場合にあつては、その外殻層が比較的
溶融点の低い鋳鉄材から形成されるのに対し、芯
材はその溶融点が外殻層材のそれよりも高く、従
つてその鋳込温度を高くする必要があるため、製
造上次のような問題点を来たしている。 すなわち、この種の複合ロールを鋳造する場合
では、通常の遠心力鋳造法に従い外殻層を鋳造し
た後、外殻層と溶着一体化すべく芯材溶湯を鋳込
むと、外殻層材の溶融温度に比し芯材溶湯の温度
が相当高いため、外殻層内面の溶損量が多くなる
のみならず、第２図に示す如く、厚さ（ａ＋ｂ）
の外殻層１の内面側のかなりの肉厚部分ｂに、高
温の芯材３により再加熱されて外殻層鋳鉄組織中
の炭化物が黒鉛化する部分を生じることである。 これを更に具体的に説明すると、外殻層を形成
する鋳鉄材に対し、その芯材も鋳鉄材で形成する
場合では、その芯材の鋳込温度1300〜1400℃であ
り、この場合外殻層内面の黒鉛化する部分ｂの肉
厚は３〜７mm程度である。しかし、芯材が鋳鋼材
の場合にあつては、その鋳込温度は1400〜1550℃
と高くなり、その黒鉛化する部分ｂの肉厚は10〜
20mmにも達し、これに伴い外殻層の有効使用層ａ
の肉厚はそれだけ薄いものとなるのである。 このように、芯材としてＣ含有量の低い鋳鋼
材、黒鉛鋳鋼材あるいはアダマイト材のように、
特に強靭でかつ外殻層材よりも融点の高い材料を
用いる複合ロールにあつては、その鋳造時に外殻
層の内面側に不可避に耐摩耗性に劣る黒鉛化した
肉厚部分を生じてその有効使用層が減少し、同時
に又外殻層内面の溶損量も多くなるため、特に外
殻層の厚いロールが得難いという問題点がある。 （課題を解決するための手段） 上記問題点を解決するためになされた本発明の
芯材の強靭な複合ロールの製造方法は、高合金グ
レン材、高合金チルド材、高合金ダクタイル鋳鉄
材等の組織中に高硬度の炭化物を有し1150℃前後
の融点を有する高合金鋳鉄材により外殻層を遠心
力鋳造し、外殻層の凝固後その内面にＣ含有量が
2.5〜3.7重量％の高級鋳鉄、ダクタイル鋳鉄等の
鋳鉄材からなる中間層材を遠心力鋳造して外殻層
の内面を再溶解して中間層を溶着一体化し、該中
間層の内面に鋳鋼、黒鉛鋳鋼、アダマイト材等の
1300℃以上の融点を有する材料を鋳込んで中間層
の内面に芯材を溶着一体化することを発明の構成
とするものである。 （作用） 外殻層を遠心力鋳造し、該外殻層の凝固後にそ
の内面にＣ含有量が2.5〜3.7重量％の鋳鉄材から
なる中間層を遠心力鋳造するので、外殻層内面が
中間層材溶湯によつて溶損されにくく、更に外殻
層内面が未凝固時に中間層材溶湯を鋳込む場合に
比べて中間層の鋳造に伴う外殻層内面の溶損をよ
り一層軽減することができる。 前記中間層鋳鉄材のＣ含有量を2.5〜3.7重量％
に特定したのは、この範囲で外殻層材の融点と同
程度となり、従つて鋳込温度も高くしないで済
み、外殻層内面の溶損防止に資するからである。
すなわち、C2.5％未満では中間層の溶融点が高く
なり、必然的にその鋳込温度も高くなつて、本発
明の技術目的に適合できなくなるためである。一
方、C3.7％を越える場合では、溶融点が低く、そ
の鋳込温度の見地からは好都合であるが、ロール
材料としての見地からは強靭性が不足し、ロール
機能の面からは適合できなくなるからである。な
お、中間層に用いられる材料の他の合金成分につ
いては、その溶融点に対しては左程大きな影響を
与えないが、ロール材としての硬度や強度の観点
から適宜合金成分及びその含有量が調整される。 外殻層内面に中間層を溶着一体化し、その内面
に鋳鋼等の高融点芯材を鋳込むと、芯材は中間層
内面を溶損して中間層の肉厚を減少させるが、外
殻層内面を直接溶損しないため、芯材の鋳込みに
よる外殻層の溶損、黒鉛化を著しく軽減すること
ができる。すなわち、中間層は芯材の鋳込みに際
して、外殻層内面の溶損、黒鉛化に対する緩衝帯
として作用する。 （実施例） 本発明を実施するには、まず遠心力鋳造用金型
に圧延用ロールの使用層としての所要性質を備え
た高合金鋳鉄材を鋳込み、金型内面に外殻層を遠
心力鋳造する。遠心力鋳造法としては、水平型、
傾斜型、堅型のいずれの方式でも適用可能であ
る。 前記外殻層材としては、通常、Ｃを2.5〜3.7重
量％含有する下記の高合金グレン材、チルド材又
はダクタイル材が使用される。尚、下記の成分の
他に特殊成分としてTi、Ｖ、Nb、Ｗ等を含むこ
ともあるが、いずれにしてもＣ含有量は2.5〜3.7
％であり、組織中に高硬度の炭化物を有し、1150
℃前後の溶融点を有するのが通例である。 外殻層組成（重量％、残部実質的にFe） イ 高合金グレン材 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.5〜1.2％、 Mn：0.4〜1.0％、Ｐ：0.15％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：1.0〜2.5％、Mo：0.1〜1.0％ ロ 高合金チルド材 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.1〜0.7％、 Mn：0.1〜0.6％、Ｐ：0.5％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：0.5〜1.2％、Mo：0.1〜1.0％ ハ 高合金ダクタイル材 Ｃ：3.0〜3.7％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.2〜1.0％、Ｐ：0.1％未満、 Ｓ：0.015％未満、Ni：2.0〜5.0％、 Cr：0.3〜1.0％、Mo：0.1〜1.0％ Mg：0.03〜0.08％ 次に、外殻層がすべて凝固後、その内面にＣ含
有量が2.5〜3.7重量％の高級鋳鉄又は低合金ダク
タイル鋳鉄などの鋳鉄材を鋳込み、外殻層の内面
に中間層を遠心力鋳造する。この中間層は、後述
の芯材の鋳込みに際して、芯材溶湯が外殻層内面
に直接接触して、これを溶損、黒鉛化するのを防
止するためのものである。 中間層の鋳込みにより、第３図に示すように、
外殻層（鋳込厚さT1）の内面側の一部（T3）は
再溶解して中間層材溶湯中に溶け込み、新中間層
（厚さT4）を形成する。図中、a1は最終（製品）
外殻層１の厚さ、T2は中間層の鋳込厚さである。 中間層材として高級鋳鉄又はダクタイル鋳鉄を
用いた場合の新中間層の好適な組成例を下記に示
す。 新中間層組成（重量％、残部実質的にFe） イ 高級鋳鉄 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：0.8〜1.5％、 Mn：0.4〜1.0％、Ｐ：0.3％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：0.2〜3.0％、 Cr：1.0〜1.5％、Mo：0.1〜0.5％ ロ ダクタイル鋳鉄 Ｃ：2.5〜3.7％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.2〜1.0％、Ｐ：0.3％未満、 Ｓ：0.1％未満、Ni：0.2〜3.0％、 Cr：0.1〜1.5％、Mo：0.1〜0.5％ Mg：0.01〜0.08％ 次に、新中間層のすべて又は大部分が凝固した
時点で強靭性に優れる鋳鋼材又は鋳鉄材からなる
芯材を鋳込む。芯材の具体例としては、下記のよ
うに低Ｃ含有量の鋳鋼材、黒鉛鋼材又はアダマイ
ト材が用いられる。これらの溶融点は通常1300℃
以上であり、鋳込温度は1400〜1500℃になる。 鋳鉄材Ｃ：0.4〜1.1wt％ 黒鉛鋼材Ｃ：1.0〜2.2wt％ アダマイト材Ｃ：1.0〜2.5wt％ 芯材の鋳込みにより、第３図に示すように、新
中間層（厚さT4）の内面（厚さT5）は、芯材溶
湯により再溶解されて又は新中間層内面が未凝固
のときはそのまま芯材溶湯に溶け込み、これが凝
固して製品芯材３が形成される。図中、Ｃは最終
中間層２の厚さである。尚、最終中間層の組成は
新中間層と同様である。 製品芯材の好適な組成例を下記に示す。下記組
成は、芯部における強靭性のみならず、ネツク部
の軸受部に必要とされる耐摩耗性をも具備するも
のである。 芯材組成（重量％、残部実質的にFe） イ 鋳鋼材 Ｃ：0.4〜1.1％、Si：0.1〜1.5％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.01〜1.5％、Mo：0.01〜1.0％ ロ 黒鉛鋼材 Ｃ：1.0〜2.2％、Si：1.0〜2.0％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.01〜1.0％、Mo：0.01〜1.0％ ハ アダマイト材 Ｃ：1.0〜2.5％、Si：0.1〜1.5％、 Mn：0.1〜1.5％、Ｐ：0.05％未満、 Ｓ：0.03％未満、Ni：0.01〜1.5％、 Cr：0.3〜2.0％、Mo：0.01〜1.0％ 以上のようにして、第１図に示すように、外殻
層１、（最終）中間層２および（製品）芯材３の
三層が溶着一体化された複合ロールが製造され
る。 ここで、上記三層構造を有する複合ロールの外
殻層及び中間層の鋳込厚さについて述べる。外殻
層の鋳込厚さについては、もとより目的とするロ
ールの片肉使用厚さによつて決定される。すなわ
ち、胴表面の加工代、中間層として鋳込まれた溶
湯による内面の溶損代及び片肉使用厚さに必要な
若干の余裕を考慮して決定される。 一方、中間層の鋳込厚さを桁定するに当つて
は、ロール製品においてはその胴径とネツク径と
の差に限界があり、従つてこの点から中間層の鋳
込厚さはロール形状から上限があること、また一
方では中間層溶湯の鋳込量が少な過ぎると、取鍋
中での溶湯の温度低下が著しく、作業に支障を来
たす問題があるためその鋳込厚さの下限にも実質
的に限度があることに留意しなければならない。
またその鋳込厚さは、外殻層の形成材料並びに芯
材との組合せ条件により、上記実質的な制限範囲
内で適宜に選択すればよいが、中間層を介在せし
める目的が高温の芯材溶湯鋳込みによる外殻層へ
の不都合な熱影響の減少にあるため、余り薄いも
のでは要をなさない。 このような諸条件について総合的に勘案する
と、普通の形状寸法を有するロールについては、
中間層の鋳込厚さはT2＝15〜80mm程度が適当で
ある。この場合、中間層材の鋳込重量は、200Kg
〜2Ton程度で足り、芯材を直接鋳込む場合（中
型乃至大型ロールでは10〜15Ton程度に達する。）
に比較してその熱容量が遥かに少なく、更には中
間層の鋳込みにより外殻層の内面一部が再溶解し
ても、鋳込まれた中間層自体が急激に温度低下す
るため、外殻層の内面側以外の大部分の肉厚には
大きな熱影響をこうむらない。またこのさいの外
殻層内面側での溶損代をT3＝３〜15mm程度とす
ると、外殻層との溶着によつて新しく形成される
新中間層の厚さはT4＝18〜95mmとなり、更には
芯材鋳込みによる溶損代をT5＝15〜40mm程度に
見積ると、その鋳放製品における最終的な中間層
厚さはＣ＝３〜55mm程度となる。 次に本発明の具体実施例を下記に掲げる。 実施例 １ 胴部寸法600φ×2057の複合ロールを、外殻
層、中間層及び芯材について各々下記の鋳込成
分、鋳込条件で製造した。中間層溶湯は外殻層が
凝固完了直後に鋳込んだ（以下の実施例において
同じ）。
【表】
【表】
この複合ロールにおいては、外殻層の内面10mm
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ40mmの新しい中間層が形成さ
れた。
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ40mmの新しい中間層が形成さ
れた。
【表】
この新中間層は芯材の鋳込により、内面で15〜
20mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは20〜25mmであつた。そして、外殻層内面の黒
鉛化された部分の肉厚は４〜５mmで、有効使用層
の厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ２ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
20mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは20〜25mmであつた。そして、外殻層内面の黒
鉛化された部分の肉厚は４〜５mmで、有効使用層
の厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ２ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
【表】
【表】
この複合ロールにおいては、外殻層の内面約13
mmが中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ43mmの新しい中間層が形成さ
れた。
mmが中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ43mmの新しい中間層が形成さ
れた。
【表】
この新中間層は芯材の鋳込により、内面で19〜
25mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは18〜24mmであつた。そして、外殻層内面の黒
鉛化された部分の肉厚は５〜６mmで、有効使用層
の厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ３ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
25mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは18〜24mmであつた。そして、外殻層内面の黒
鉛化された部分の肉厚は５〜６mmで、有効使用層
の厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ３ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
【表】
【表】
この複合ロールにおいては、外殻層の内面10mm
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ40mmの新しい中間層が形成さ
れた。
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ40mmの新しい中間層が形成さ
れた。
【表】
この新中間層は芯材の鋳込により、内面で25〜
30mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは10〜15mmであつた。この場合、芯材が鋳鋼で
あるため、鋳込温度が高く、中間層の溶損量は多
くなつた。そして、外殻層内面の黒鉛化された部
分の肉厚も６〜10mmとやや多くなつたが、中間層
を設けない場合より遥かに少なく、有効使用層の
十分厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ４ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
30mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは10〜15mmであつた。この場合、芯材が鋳鋼で
あるため、鋳込温度が高く、中間層の溶損量は多
くなつた。そして、外殻層内面の黒鉛化された部
分の肉厚も６〜10mmとやや多くなつたが、中間層
を設けない場合より遥かに少なく、有効使用層の
十分厚い外殻層を有する複合ロールが得られた。 実施例 ４ 実施例１と同じ寸法の複合ロールを下記の鋳込
成分、鋳込条件で製造した。
【表】
【表】
この複合ロールにおいては、外殻層の内面15mm
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ45mmの新しい中間層が形成さ
れた。
が中間層溶湯に再溶解されて中間層溶湯と混合
し、下記成分の厚さ45mmの新しい中間層が形成さ
れた。
【表】
この新中間層は芯材の鋳込により、内面で10〜
15mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは30〜35mmであつた。この場合、芯材がアダマ
イト材でその鋳込温度も他の例より低いので熱影
響が少なく、外殻層内面の黒鉛化される部分の肉
厚も５mm程度で、有効使用層の厚い外殻層を有す
る複合ロールが得られた。 以上の実施例では、主として鋳造条件と化学成
分について述べたが、製造された複合ロールは製
品化するに当り、粗加工後、歪取熱処理又は芯材
の強靭性向上のため900〜1000℃の高温熱処理に
供される。この場合、外殻層の耐摩耗性維持のた
め、焼準や恒温変態熱処理を行ない、基地組織を
ベーナイトやマルテンサイト組織にする工程を含
めることもできる。 なお、本発明に係る複合ロールの好ましい外殻
層、中間層及び芯材の各材料は、上記実施例の場
合以外にも、その目的に応じて、下記の各具体例
のものを任意に組合せることができる。 外殻層：高合金グレン材、高合金チルド材、高合
金ダクタイル鋳鉄材 中間層：高級鋳鉄材、ダクタイル鋳鉄材 芯材：鋳鉄材、黒鉛鋼材、アダマイト材 （発明の効果） 以上説明した通り、本発明の複合ロールの製造
方法によれば、高合金グレン材等の高合金鋳鉄材
により外殻層を遠心力鋳造し、外殻層の凝固後そ
の内面にＣ含有量2.5〜3.7％の鋳鉄材からなる中
間層材を遠心力鋳造して外殻層内面を再溶解して
中間層を溶着一体化するので、外殻層内面が溶損
や黒鉛化されにくく、更に外殻層内面が未凝固時
に中間層材を鋳込む場合に比べて、中間層材の鋳
込みによる外殻層内面の溶損をより一層軽減する
ことができる。更に、中間層の形成後、その内面
に鋳鋼等の高融点芯材を鋳込むので、外殻層内面
に芯材溶湯を直接鋳込む場合に比べて、中間層が
緩衝帯として作用し外殻層内面の芯材による溶損
および黒鉛化を著しく軽減することができ、外殻
層に高硬度の炭化物が存在する有効使用層の厚い
ものが容易に得られる。
15mm溶損されて、鋳放製品での最終的な中間層厚
さは30〜35mmであつた。この場合、芯材がアダマ
イト材でその鋳込温度も他の例より低いので熱影
響が少なく、外殻層内面の黒鉛化される部分の肉
厚も５mm程度で、有効使用層の厚い外殻層を有す
る複合ロールが得られた。 以上の実施例では、主として鋳造条件と化学成
分について述べたが、製造された複合ロールは製
品化するに当り、粗加工後、歪取熱処理又は芯材
の強靭性向上のため900〜1000℃の高温熱処理に
供される。この場合、外殻層の耐摩耗性維持のた
め、焼準や恒温変態熱処理を行ない、基地組織を
ベーナイトやマルテンサイト組織にする工程を含
めることもできる。 なお、本発明に係る複合ロールの好ましい外殻
層、中間層及び芯材の各材料は、上記実施例の場
合以外にも、その目的に応じて、下記の各具体例
のものを任意に組合せることができる。 外殻層：高合金グレン材、高合金チルド材、高合
金ダクタイル鋳鉄材 中間層：高級鋳鉄材、ダクタイル鋳鉄材 芯材：鋳鉄材、黒鉛鋼材、アダマイト材 （発明の効果） 以上説明した通り、本発明の複合ロールの製造
方法によれば、高合金グレン材等の高合金鋳鉄材
により外殻層を遠心力鋳造し、外殻層の凝固後そ
の内面にＣ含有量2.5〜3.7％の鋳鉄材からなる中
間層材を遠心力鋳造して外殻層内面を再溶解して
中間層を溶着一体化するので、外殻層内面が溶損
や黒鉛化されにくく、更に外殻層内面が未凝固時
に中間層材を鋳込む場合に比べて、中間層材の鋳
込みによる外殻層内面の溶損をより一層軽減する
ことができる。更に、中間層の形成後、その内面
に鋳鋼等の高融点芯材を鋳込むので、外殻層内面
に芯材溶湯を直接鋳込む場合に比べて、中間層が
緩衝帯として作用し外殻層内面の芯材による溶損
および黒鉛化を著しく軽減することができ、外殻
層に高硬度の炭化物が存在する有効使用層の厚い
ものが容易に得られる。
第１図は本発明に係る複合ロールの構造一例を
示す断面図である。第２図は比較のため外殻層内
面に直接高温芯材溶湯を鋳込んだ場合の問題点を
現わすための断面説明図である。第３図は本発明
に係る複合ロール外殻層及び中間層の肉厚変動を
現わすための断面説明図である。 １……外殻層、２……中間層、３……芯材。
示す断面図である。第２図は比較のため外殻層内
面に直接高温芯材溶湯を鋳込んだ場合の問題点を
現わすための断面説明図である。第３図は本発明
に係る複合ロール外殻層及び中間層の肉厚変動を
現わすための断面説明図である。 １……外殻層、２……中間層、３……芯材。
Claims (1)
- １ 高合金グレン材、高合金チルド材、高合金ダ
クタイル鋳鉄材等の組織中に高硬度の炭化物を有
し1150℃前後の融点を有する高合金鋳鉄材により
外殻層を遠心力鋳造し、外殻層の凝固後その内面
にＣ含有量が2.5〜3.7重量％の高級鋳鉄、ダクタ
イル鋳鉄等の鋳鉄材からなる中間層材を遠心力鋳
造して外殻層の内面を再溶解して中間層を溶着一
体化し、該中間層の内面に鋳鋼、黒鉛鋳鋼、アダ
マイト材等の1300℃以上の融点を有する材料を鋳
込んで中間層の内面に芯材を溶着一体化すること
を特徴とする芯材の強靭な複合ロールの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10380181A JPH0229428B2 (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | Shinzainokyojinnafukugoroorunoseizohoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10380181A JPH0229428B2 (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | Shinzainokyojinnafukugoroorunoseizohoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS586770A JPS586770A (ja) | 1983-01-14 |
| JPH0229428B2 true JPH0229428B2 (ja) | 1990-06-29 |
Family
ID=14363494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10380181A Expired - Lifetime JPH0229428B2 (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | Shinzainokyojinnafukugoroorunoseizohoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0229428B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62176657A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-08-03 | Nippon Steel Corp | 遠心鋳造複合ロ−ルの製造法 |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP10380181A patent/JPH0229428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS586770A (ja) | 1983-01-14 |
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