JPH0266135A - 熱間ガイドローラ用サーメット - 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、熱間ガイドローラ用サーメットに関し、特に
は、熱間圧延装置、連続加熱装置等に使用されて好適な
熱間ガイドローラ用サーメットに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、上記熱間ガイドローラ用の材料としては−ａ的に
鋳鋼や工具鋼等が用いられていたが、これらは耐摩耗性
が低く、耐用寿命が比較的に短いことから、近年では耐
摩耗性に優れる一Ｃ系超硬合金が用いられことが多くな
っている。

一方、最近、軽量で耐摩耗性に優れ、しかも、鋼等の鉄
系合金材料との親和性が低く、被搬送鋼材との焼付が防
げるというセラミックスやサーメットの特性が注目され
、これら材料からなる熱間圧延ロールやガイドローラ等
が提案されている。

しかしながら、これら材料は優れた特性を多く有する反
面、靭性に劣り、かつ熱伝導率が低いことから、初期欠
損や表面熱亀裂等の問題があり、近来、それらの改善に
ついて多方面より研究・開発が進められ、また種々の提
案がなされている。

これら提案のうち、熱間ガイドローラ用のサーメットと
しては、例えば、特公昭５７−５８４２６号公報にて開
示されているように、その高温強度と耐熱衝撃性を改善
したものがある。

このナーメントは、　ＷＣ，ＭｏｚＣＴａＣ，ＮｂＣＶ
Ｃのうちの一種以上；５〜３０％、Ｃｒ１Ｃｚ　；　０
．５〜１０％、ＴｉＣおよびＴｉＮ　；残部からなる硬
質相を６５〜９０％、Ｆｅ、　Ｎｉ＋　Ｃｏ等の鉄属金
属の一種以上からなる結合相および不可避不純物を１０
〜３５％、重■％で含み、かつ、ＴｉＣの含有量をＴｉ
ＣとＴｉＮとの合量に対し５５〜９０％とし、ＴｉＣと
ＴｉＨの平均粒度を１〜８μに規制したものである。

この従来のサーメットは、主成分であるＴｉＣの一部を
ＴｉＮおよびＣｒ５Ｃｚと、ＷＣ＋　ＭＯｔＣ＋　Ｔａ
Ｃ，ＮｂＣおよびＶＣのうちの一種以上で１換すること
により、その高温強度と耐熱衝撃性を改善して、軽量な
る熱間ガイドローラの製造を可能としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の一部系超硬合金からなる熱間ガイド
ローラにおいては、結合相金属として−ｍ的に用いられ
るＣｏにＮｉを加えたり、またはＧｏをＮｉと置換した
りして、その耐酸化性を高める対策を講じても条件によ
っては、これら熱間ガイドローラと被搬送鋼材とが反応
して焼付きが起こり、該ガイドローラの摩耗量が大きく
なるばかりでなく、被搬送鋼材の品質も損なわれるとい
う問題が生じていた。

また、このような問題は、高品質を求められる５ＵＳ３
０４ステンレス鋼等の極低炭素系の鋼線材の熱間圧延に
おいて顕著に発生する。

さらに、これら焼付きは、ＷＣ系超硬合金の比重が大き
くガイドローラが重くなるため、作動中のびびりや振動
で支持するベアリングに過負荷がかかり、これを損傷す
ることによっても生じる。

一方、前記従来のサーメット（特公昭５７−５８４２６
号）は、既存のサーメットに比較して、その高温強度と
耐熱衝撃性が改善され、また、−〇系超硬合金に比較し
て、焼付が防止でき、かつ軽量化が計れるものの、この
サーメットからなる熱間ガイドローラは、熱間圧延等で
最大の問題とされる表面熱亀裂の進展が激しく、匈Ｃ系
超硬合金からなるものとの対比において、その耐用寿命
に劣るものとなるという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、軽量で耐
摩耗性に優れ、かつ被搬送鋼材との焼付が防止でき、し
かも、その表面熱亀裂の進展を抑制し得て、その耐用寿
命の向上を図ることができる熱間ガイドローラ用サーメ
ットの提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は以下の構成としてい
る。すなわち、第１請求項の発明に係る熱間ガイドロー
ラ用サーメットは、ＴｉＣを５〜６０％、−Ｃを５〜５
０％、Ｍｏ１Ｃ，ＴａＣ＋　νＣ，Ｃ１Ｃｚ、　ＮｂＣ
ＺｒＣ，ｔｌｆｃのうちの一種ないしは二種以上を１〜
２５％、ＮｉとＣｏとを合量で５〜４０％含み、かつ、
前記Ｔｉｃの平均粒径が１．５〜１５μ、前記札の平均
粒径が３〜１５μとしたものである。

また、第２請求項の発明に係る熱間ガイドローラ用サー
メットは、ＴｉＣを５〜６０％、ＷＣを５〜５０％、Ｍ
ｏｚＣ＋　ＴａＣ，ＶＣ，Ｃｒ５Ｃｚ＋　ＮｂＣ，Ｚｒ
Ｃ，１ｌｆｃのうちの一種ないしは二種以上を１〜２５
％、ＮＩとＣｏとを合■で５〜４０％、ＴｉＮを、Ｔｉ
Ｃ含有量との合■に対し５％以上、総量に対し３０％以
下（以上重曹％）含み、かつ、前記ＴｉＣおよびＴｉＮ
の平均粒径が１．５〜１５μ、前記札の平均粒径が３〜
１５μとしたものである。

〔作用〕

本発明者等は、既存のサーメットおよび前記従来のサー
メットについて種々の検討を加える一方、その表面熱亀
裂の進展を抑制すべく鋭意研究を行った結果、サーメッ
トの表面熱亀裂の進展慶合いは、該サーメットのＴｉＣ
とＴｉＮの粒径のみならず一部の粒径によっても左右さ
れ、これら硬質相の粒径が比較的に粗粒であるとき表面
熱亀裂が進展し難くなることを知見した。

そして更に検討を重ねた結果、各組成分を下記の項に示
す範囲に調整して耐摩耗性、抗折力、靭性等の特性を確
保する一方、上記硬質相の粒径を下記０項に示す範囲内
とするとき、特には比較的に粗粒とされた罰の分量を多
くするとき、所期の特性を有し、しかも、その表面熱亀
裂が進展し難いサーメットが得られるとの結論を得た。

そこで、第１請求項の発明においては、■、ノ０゜ ＴｉＣの含有量；　５％未満では耐摩耗性が極端に劣る
ものとなり、サーメットとしての特長を失する、−・方
、６０％を超えると靭性が低下し、熱間ガイドローラ用
として使用できなくなるので、５〜６０％の範囲内とす
る。

ＷＣの含有量；その添加により熱伝導率と靭性が向上す
るが、５％未満ではその効果が得られず一方、５０％を
超えるとサーメットとしての特性が失われ、耐摩耗性等
に影響を及ぼすので、５〜５０％の範囲内とする。

ＭｏｔＣ＋ＴａＣ＋ＶＣ，ＣｒｚＣｚ＋ＮｂＣ，ＺｒＣ
，ＨｆＣの含を量；これら成分の一種ないしは二種以上
の添加により耐熱衝撃性が向上するが、１％未満ではそ
の効果が得られず、一方、２５％を超えると著しく抗折
力が低下するので、１〜２５％の範囲内とする。

Ｎｉ、　Ｃｏの含有量；これら成分は結合相金属として
添加されるが、これらの添加■が合量で５％未満ではバ
インダーとしての役割を果たし得す、焼結が困難となり
、しかも靭性が低下する、一方、４０％を超えると硬度
が低下し耐摩耗性が低下するので、５〜４０％の範囲内
とする。

ｔ′′′−・パ： ＴｉＣおよびＷＣ等の硬質相の平均粒径を微細粒にする
と得られるサーメットの靭性が向上するが、反面、Ｔｉ
Ｃの平均粒径を１．５μ未満、ＷＣの平均粒径を３μ未
満の微細粒とすると、得られるサーメットは、その表面
熱亀裂の進展の激しいものとなる、一方、これらＴｉＣ
および礼の平均粒径を１５μを超える粗粒にすると、得
られるサーメットは靭性の劣るものとなり、熱間ガイド
ローラ用として使用できなくなるので、ＴｉＣの平均粒
径は１．５〜１５μの範囲内とし、ＷＣの平均粒径は３
〜１５μの範囲内とする。

一方、第２請求項の発明においては、上記サーメットの
組成分にＴｉＮを加えることにより、その高温抗折力と
硬度の向上を図るものである。

しかし、ＴｉＮの添加量が、ＴｉＣ含を■との合■に対
する割合で５％未満では、これら特性の向上効果が得ら
れず、また、総量に対する割合で３０％を超えると逆に
これら特性が低下するので、その添加は、ＴｉＣ含有量
との合冊に対し５％以上、総量に対し３０％以下とする
。またＴｉＮの粒径はＴｉＣの粒径と等価にて熱亀裂の
進展に関与するので、その平均粒径は、上記ＴｉＣの平
均粒径と同様に、１．５〜１５μの範囲内とする。

〔実施例］ それぞれの平均粒径が０．８μ、３μ、６ｕ、１５μの
ＴｉＣ粉末、０．８μ、３μ、　１５μのＴｉＮ粉末、
　１．５μ、６ｕ、９ｔｔ、　１５μのＷＣ粉末、１．
５μのＭｏ２Ｃ，ＴａＣＣｒ、Ｃ，、ＮｉおよびＣｏ粉
末を原料粉末として準備し、これら原料粉末を、第１表
のＮＣＬＩ乃至Ｎα６に示す組成となるように配合して
、それぞれ通常の粉末冶金法により焼結し、直径４２ｍ
ｍ、長さ１６ｍｍの胴部をもつ熱間ガイドローラを製造
した。

また、比較例として、前述の従来のサーメット（特公昭
５７−５８４２６号）である第１表中の阻７に示す組成
のものと、従来の肛系超硬合金であるＮα８およびＮα
９に示す組成のものからなる熱間ガイドローラを、Ｆ記
と同方法にて製造した。

上記の本実施例および比較例の熱間ガイドローラを、被
搬送材としては、焼付き性の面で極めて過酷な負荷をガ
イドローラに与えるステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）の
熱間圧延に用いた。

各熱間ガイドローラは、１４．５ｍｍ径から５．５１１
１ｍ径に熱間圧延する工程の最終仕上げの位置に取付け
られ、圧延速度５０ｍ／ｓｅｅで、８０ｔｏｎ圧延した
後に取外された。

これら同一条件にて使用した後の本実施例および比較例
の熱間ガイドローラについて、それぞれの表面摩耗状況
と熱亀裂の進展４に況を調査した。

その結果を第１表に示す。

（以下空白） 第１表に示すように、本実施例の熱間ガイドローラ（Ｎ
ｃｉ　Ｉ−ＮαＧ）は、比較例の熱間ガイドローラと比
較して、いずれも熱亀裂の進展が抑制されており、また
、その耐摩耗性は、従来のサーメッ）　（Ｎα７）のも
のと同等ないしはそれ以上であり、従来のぽ系超硬合金
（Ｎα８、阻９）のものより明らかに向上していること
が確認された。

そして、これらの耐用寿命を評価するに、再研磨がその
最大熱亀裂深さまで行われることより、その摩耗量と最
大熱亀裂長さとの加算値をもって判定すると、第１表に
示すように、本実施例の熱間ガイドローラは、比較例の
ものに比べて約２倍の耐用寿命を有するものであると評
価できる。

さらに、これら熱間ガイドローラの表面熱亀裂の発生状
況を、耐熱亀裂性という観点からの評価を助けるため、
その熱亀裂長さの分布をより詳細にみて第１図のグラフ
に整理した。

第１図のグラフは、本実施例のものの一例と、比較例の
ものとの対比における熱亀裂長さの分布を示すもので、
該グラフの積算割合（％）とは、発生した各熱亀裂の長
さをｌθμピッチに括って積算し、熱亀裂の総数に対す
るｌＯμピッチ毎の積算数の率を算出したものである。

なお、グラフ中のＯ印は第１表中の本実施例中のＮα２
の例、口印はＮα７の比較例、Δ印はＮα９の比較例の
熱間ガイドローラを破断して調査した結果をそれぞれ示
す。

第１図のグラフに示すように、本発明に係るサーメット
からなるＮ［１２の例の熱間ガイドローラは、従来のサ
ーメットからなるＮα７の比較例および従来の一部系超
硬合金からなるＮα９の比較例の熱間ガイドローラに比
べて、その熱亀裂長さの分布幅も狭く、最大熱亀裂長さ
も短い。

一方、それぞれの熱間ガイドローラの表面状況を観察し
たところ、本実施例の熱間ガイドローラは、被搬送ステ
ンレス鋼線との反応が認められず、表面肌も非常に良好
であった。

以上のように、本発明に係るサーメットからなる熱間ガ
イドローラは、従来の札系超硬合金からなる熱間ガイド
ローラに比較して、軽量で軸受けに対する負倚を軽量で
き、かつ鉄系金属との親和性が低く、被顕送鋼材との焼
付きが防止でき、製品品質の向上も図れ、また、従来の
サーメットからなる熱間ガイドローラに比較して、表面
熱亀麗の進展の１印制に一段優れ、その耐用寿命を向上
させることができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明に係る熱間ガイドローラ用サー
メットは、表面熱亀裂の進展を即問するに一段優れるも
のであり、サーメット本来の優れた特性を失することな
く、その耐用寿命の向上を図り得て、もって、軽量で生
産性を高めることができ、かつ被搬送材である製品品質
の向上も図り得る優れた熱間特性を具備する熱間ガイド
ローラの実現に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明に係る熱間ガイドローラの、比較例との
対比における熱亀裂長さの分布を示すグラフである。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　　弁理士　　金丸　章− 第１図 熱亀裂長さ（Ｊ、）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴｉＣを５〜６０％、ＷＣを５〜５０％、Ｍｏ＿
   ２Ｃ、ＴａＣ、ＶＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、ＮｂＣ、ＺｒＣ
   、ＨｆＣのうちの一種ないしは二種以上を１〜２５％、
   ＮｉとＣｏとを合量で５〜４０％（以上重量％）含み、
   かつ、前記ＴｉＣの平均粒径が１．５〜１５μ、前記Ｗ
   Ｃの平均粒径が３〜１５μであることを特徴とする熱間
   ガイドローラ用サーメット。
2. （２）ＴｉＣを５〜６０％、ＷＣを５〜５０％、Ｍｏ＿
   ３Ｃ、ＴａＣ、ＶＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、ＮｂＣ、ＺｒＣ
   、ＨｆＣのうちの一種ないしは二種以上を１〜２５％、
   ＮｉとＣｏとを合量で５〜４０％、ＴｉＮを、ＴｉＣ含
   有量との合量に対し５％以上、総量に対し３０％以下（
   以上重量％）含み、かつ、前記ＴｉＣおよびＴｉＮの平
   均粒径が１．５〜１５μ、前記ＷＣの平均粒径が３〜１
   ５μであることを特徴とする熱間ガイドローラ用サーメ
   ット。