JPH02307605A - 圧延用複合スリーブ - 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、形鋼や条鋼などの圧延に供されるユニバーサ
ルミルの水平ロールや竪ロールあるいはコンパクトミル
用ロールなどの組立ロールにおいて、ロール軸に装着さ
れる圧延用スリーブに関する。

（従来の技術） 形鋼や条鋼などの圧延において、圧延用ロール材から形
成された圧延用スリーブを、焼ばめ、テーパリングの挿
入、締結用ボルトの使用などの機械的な固定手段によっ
てロール軸に装着固定した組立ロールが使用されている
。該組立ロールは、従来、圧延用スリーブが単一ロール
材で形成されていたため割損が発生し易いという問題が
あった。

すなわち、圧延用スリーブを焼ばめやテーパリングの挿
入によってロール軸に固定した場合には、焼ばめやテー
パリングの挿入によってロール軸に固定した場合には、
焼ばめやテーパリングの挿入に伴う締付力によってスリ
ーブ内部の接線方向に引張応力を生ずる。この引張応力
はスリーブ内面が最も大きいので、圧延時の負荷や衝撃
的な荷重がくり返し作用することによってスリーブ内面
にクラックが入り易く、割損が発生し易かった。また、
第５図に示すように締結用ボルト２５などでスリーブ２
１をロール軸２４に突設した固定フランジ２６に固定し
た場合には、該ボルトを介してロール軸からスリーブに
ロールの回転Ｉ・ルクが伝達されるので、スリーブのポ
ルト孔内面にはトルク伝達に伴う力がくり返し作用し、
割損が発生し易かった。

そこで、割損防止のために耐摩耗性に優れた高硬度材か
ら形成された外層の内面に強靭材から形成された内層を
、遠心力鋳造法などによって溶着　　　。

一体化して形成された複合スリーブが使用されている。

上述の様にスリーブの複合化によって耐割損性の改善が
図られたが、近年、圧延条件はよりいっそう苛酷化して
おり、耐割損性のより一層の向上が要望されている。こ
のため、特にスリーブの内層材の強靭化をより一層促進
するため、従来のダクタイル材などに変わって、より強
靭性の高い鋳鋼材などの低Ｃ材の使用が検討されている
。

（発明が解決しようとする課題） しかし、内層材として低Ｃ材を適用した場合には、外層
材に高Ｃ１高合金高硬度材が使用されるために、外層材
と内層材の凝固温度の逆転が起こる。凝固温度の逆転が
起こると、第６図に示したように、外層３２および内層
３３から成る複合スリーブ３１の鋳造成形の際に、最終
凝固部が内層３３の内部に広く分布し、内層３３に引は
巣状の鋳造欠陥３４が広範囲に発生し、該欠陥が割損の
起点となるため、スリーブの耐割損性の向上が図れない
という問題が壱る。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、強靭性
に優れた内層を備え、耐割損性に優れた複合スリーブを
提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明は、ロール軸に装着
される圧延用スリーブであって、該スリーブは圧延用ロ
ール材から形成された外スリーブ１と強靭材から形成さ
れた内スリーブ２とから成り、両者がろう付によって接
合されていることを発明の構成としている。

（作　用） 本発明の複合スリーブは、内スリーブと外スリーブとを
ろう付で接合するので、接合に際して、内スリーブに鋳
造欠陥は発生せず、鋳造欠陥に起因する割損も発生しな
い。

また、内スリーブの製作の際には、外スリーブの材質を
考慮しなくてもよいので、内スリーブを鋳鋼よりさらに
低Ｃの機械構造用炭素鋼材や高強度の構造用炭素鋼材な
どの、抗張力や伸びの極めて優れた強靭材で形成するこ
とができる。このため、圧延条件の過酷化に対応して、
スリーブをロール軸に焼ばめ固定する際、あるいは、テ
ーパリング挿入の際の締代を太き（することにょっそ、
スリーブ内面の接線方向に従来より大きな引張応力が作
用しても、スリーブの割損の発生を防止することができ
る。また、圧延条件の苛酷化によってボルト孔に大きな
回転トルクが作用しても割損の発生を防止することがで
きる。

一方、外スリーブも製作の際に内スリーブの材質を考慮
しなくてもよいので、従来よりさらに高硬度の耐摩耗性
に優れた材料で形成することができる。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る複合スリーブ４を示した
もので、該スリーブ４は高硬度の圧延用ロール材から形
成された外スリーブ１と強靭材がら形成された内スリー
ブ２とから成り、両者はろう付によって接合されている
。図中３はろう打部を示しており、第３図は該ろう打部
３を拡大して示したものでろう材層６と境界部５，５と
から成り、境界部５．５はろう材と内・外画スリーブ１
．２との合金層あるいは拡散層から形成されている。尚
、境界部５，５の凹凸は加工面の粗さを示している。

上記複合スリーブ４は、既述の通り、焼ばめ、テーパリ
ングの挿入あるいは締結用ボルトなどの機械的な固定手
段によって、ロール軸に装着固定されて圧延に供される
。又、ロール軸に固定する場合に限らず、リング状スリ
ーブのまま、ベアリングを介して、軸に装着して圧延に
供される場合も対象としている。

本発明のろう付に使用するろう材は、既述の通り外スリ
ーブ１と内スリーブ２とを接合するものであり、複合ス
リーブ５の圧延使用時に前記の両スリーブにすべりを生
じない程度の接合強度を備えたものであればよい。該接
合強度としては、ロール軸とスリーブとを焼ばめ固定す
る際に、圧延に必要なトルク伝達のために通常必要とさ
れる締付応力と同程度であればよい。具体的には接合部
分のせん断強度として１５　ｋｇ　／　ｍｍ　”程度よ
り大きければよい。

上述の接合強度を有するろう材としては、たとえば、ｉ
艮ろう、ｉ同ろう、黄銅ろう、二・シヶルろうなどの各
種ろう材や、Ｎｉ基、Ｇｏ基、Ｎ基などの合金材溶湯か
ら象、冷凝固して得られる急冷凝固ろう材、または、危
、冷凝固によってアモルファス化されたアモルファスろ
う材などを掲げることができる。ちなみに、Ｎｉ　−Ｐ
系合金から成るろう材は、比較的低融点で溶融し、ろう
の流動性が大きく、鋳鉄や鋼との濡れ性も良いので、外
スリーブと内スリーブとの狭い隙間に侵入し易く、扱い
易い。

また、該Ｎ１−Ｐ系合金は鉄に対する拡散性が良いので
、ろう材と内・外画スリーブ（母材）との境界部で十分
な拡散接合が行なわれ、接合部において５０ｋｇ／ｍｍ
２程度の高いせん断強度が得られるなどの特徴があり、
本発明のろう材として好適である。

また、前記スリーブ１を形成する高硬度の圧延用ロール
材としては、たとえば、高硬度アダマイト材、Ｎｉ−グ
レン材、高クロム鋳鉄材などの鋳造材や、高硬度材粉末
の焼結材などを掲げることができる。

一方、内スリーブ２を形成する強靭材としては、たとえ
ば、機械構造用炭素鋼材やＣｒ　−Ｍｏ１ｌ材、Ｎｉ−
Ｃｒ−ＭｏＭ＠材などの高強度の構造用綱材などを掲げ
ることができる。

以下に本発明の複合スリーブの製造方法について、第２
図の製造工程図に従って説明する。

まず、内スリーブは、機械加工■によって既述の強靭材
から所定の形状に形成される。次にメッキ工程■または
溶射工程■によって、内スリーブ外周面に既述のろう材
を付着して、ろう材層を形成する。該ろう材層の厚さは
、メッキの場合には数１０μｍ程度、溶射の場合には溶
射面加工工程■後で数１００μｍ程度である。

一方、外スリーブは鋳造工程■によって既述の高硬度材
溶湯から鋳造成形された後、歪取熱処理工程■を経て、
機械加工工程■によって所定の形状の外スリーブとされ
る。

■は外スリーブと内スリーブとの組み立て工程である。

該工程では、外スリーブ内面に内スリーブを冷しぼめに
よって固定するのが望ましい。次の液相接合工程■にお
いて、接合面に圧力が加えられた状態で接合すると、よ
り良好な接合状態が得られるからである。

ところで、ろう付部の強度は、−ＩＩに、ろう付部の隙
間（即、ろう材層の厚さ）の大小によって最も大きく影
響され、通常、隙間が小さい程強度は高くなる。隙間が
大きくなる程、ろう材層の強度が顕著に現れるようにな
るためである。従って、内・外画スリーブの機械加工工
程■および■において、両スリーブの隙間をできるだけ
小さく調整しておくことが必要で、該隙間に形成される
ろう材層の厚さとしては、母材の接合面の加工粗さを埋
める程度の厚さとするのが好ましい。

次の液相接合工程■は■で組み立てられたスリーブを所
定のろう付温度に昇温し、ろう材を溶融すると共に母材
と接合する工程である。本工程におけるろう付温度およ
び雰囲気は使用するろう材の特性に合せて適宜選択する
。たとえば、既述のＮ１−Ｐ系合金から成るろう材を使
用する場合には、該ろう材の溶融温度より約１００　’
Ｃ高い温度とすると良好な接合状態が得られ、高い接合
強度が得られる。また、該ろう材は酸化され易いため、
本工程は真空または非酸化性雰囲気下で実施するのがよ
い。

次に、上記のＮ１−Ｐ系合金の様に酸化され易いろう材
を使用した場合には、接合したスリーブの軸方向の両端
面のろう行部分を、溶接などで覆った後、調質熱処理工
程［相］で８１Ｉ質熱処理を施す。

さらに、仕上加工０を施して複合スリーブを得る。

尚、本発明のろう付方法は上述のメッキや溶射による方
法だｉＪでなく、たとえば、第４図に示すように、あら
かじめ糾み立てられた外スリーブ】ａと内スリーブ２ａ
との隙間の上部にろう材１１を置いておき、該ろう材を
１・−チで溶融し、または、そのまま加熱炉に入れてろ
う付温度に加熱してろう材を溶融して前記隙間に溶融し
たろう材を侵入させ、隙間１２をろう材で満すと共に接
合してもよい。

あるいは、ろう材から成る粉末を、内スリーブと外スリ
ーブの隙間に充てんしたものを所定のろう付温度に加熱
してろう材１１を溶融すると共に接合することもできる
。さらに、ろう材をパイン油やテレピン油などでペース
ト状にしたものを内スリーブ外周面に塗布しておき、外
スリーブ内面に挿入後、ろう付温度に加熱してろう付す
ることもできる。以上の他、上記方法を組合せた方法、
すなわち、予めメッキもしくは溶射などにより内スリー
ブ外周面にろう材層を形成し、該内スリーブと外スリー
ブとを冷しぼめした後、両スリーブの隙間の上部にろう
材を置いてろう付温度に加熱して浸透接合することもで
きる。

以下に具体的実施例を掲げて説明する。

（ａ）　　第１表に示す組成の高硬度アダマイト材から
成る外スリーブ用部材を鋳造成形し、歪取熱処理後機械
加工を施して、外径１０７０論φ、内径７００Ｉｎ［ｌ
ｌφ、長さ６０３ｍｍｊ２の外スリーブを得た。

第１表 （注）単位、重量％、残部実質的にＦｅ（ｂ）　　Ｃｒ
−Ｍｏ鋼材（ＪＩＳ　ＳＣＭ　４４０材）から成る鋼材
を機械加工し、外径７００胴φ、内径５３５　ｍｍφ、
長さ６０３＋ｎｍｊ２の内スリーブを得た。

（Ｃ）　　（ハ）で得た内スリーブの外周面に、無電解
メッキによってＮｉ　−Ｐ合金（Ｐ：８〜１０重量％、
残部実質的にＮｉ）から成るろう材層を形成した。この
とき、ろう材層の厚さは１０〜２０μｍであった。

また、他の実施例として内スリーブの外周面に上記と同
一のろう材から成るろう材層を溶射によって形成したも
のも用意した。このとき、溶射面加工後のろう材層の厚
さは０．１〜０．２ｍであった。

（ｄ）　　（Ｃ）で得た内スリーブを（ａ）で得た外ス
リーブの内面に冷しぼめによって組み立てた。

（ｅ）　　（ｄ）で組み立てたスリーブを、非酸化性雰
囲気に保った炉中に装入し、１０００″Ｃで３０〜６０
分間保持してろう付を行い、外スリーブと内スリーブと
を接合した。

上記の接合されたスリーブのろう打部のせん断強度を測
定したところ、各実施例共５０〜６０ｋｇ／＋ｎｍ”で
あり、十分な接合強度を備えていることが認められた。

（ｆ）　　＋８）で得た複合スリーブの軸方向の両端面
を溶接によって覆った後、調質のための熱処理を施し、
スリーブの内面などを仕上加工して、複合スリーブを得
た。

（ｇ）　　上述の様にして得た複合スリーブを、ベアリ
ングを介してロール軸に装着し、Ｈ型鋼圧延用ユニバー
サルミルの竪ロールとして圧延に供したところ、いずれ
の実施例のロールにおいても割損の発生は認められず、
良好な結果を得た。

（発明の効果） 本発明では、複合スリーブの内スリーブと外スリーブが
ろう付によって接合されているので、両スリーブの凝固
温度が逆転しても接合に際して内スリーブに鋳造欠陥は
発生せず、鋳造欠陥に起因する割損も発生しない。

また、内スリーブを製作する際に外スリーブの材質を考
慮しなくてもよいので、内スリーブを抗張力や伸びの極
めて優れた強靭材で形成することができる。このため、
スリーブの耐割損性が向上するので、圧延条件の苛酷化
によってスリーブのボルト孔に作用するトルクが大きく
なっても、あるいは、苛酷化に対応してスリーブとロー
ル軸との締付応力が大きくなっても、スリーブの割損の
発生を防止することができる。

一方、外スリーブも内スリーブの材質を考慮せずに製作
することができるので、従来よりさらに高硬度の耐摩耗
性に優れた材料で形成することができる。

従って、本発明の複合スリーブは耐割損性に優れた、使
用寿命の長いスリーブであり、経済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る複合スリーブの軸方向断
面図、第２図は実施例に係る複合スリーブの製造工程図
、第３図は第１図の一部拡大図、第４図は本発明の複合
スリーブの製造方法の他の例を示す断面説明図、第５図
は従来のスリーブを装着したスリーブロールを示す断面
図、第６図は゛従来の複合スリーブの軸方向に垂直な方
向の一部断面図である。 １・・・外スリーブ、２・・・内スリーブ。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社、第１頁の
続き ＠発明者川中　綱夫 ＠発明者木村　広之 ＠発明者平山　尚志 ＠発明者坂口　茂也 ＠発明者大穂　和剤 兵庫県尼崎市西向島町例番地　久保田鉄工株式会社尼崎
工場内 兵庫県尼崎市西向島町例番地　久保田鉄工株式会社尼崎
工場内 福岡県福岡市南区清水２丁目２０番３１号　日本タング
ステン株式会社内 福岡県福岡市南区清水２丁目２０番３１号　日本タング
ステン株式会社内 福岡県福岡市南区清水２丁目２０番３１号　日本タング
ステン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロール軸に装着される圧延用スリーブであって、
   該スリーブは圧延用ロール材から形成された外スリーブ
   （１）と強靭材から形成された内スリーブ（２）とから
   成り、両者がろう付によって接合されていることを特徴
   とする圧延用複合スリーブ。