JPH039115A - 二層ロールの製造方法 - 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、抄紙機カレンダロール、印刷機等に使用され
る外層と内層の特性が異なる二層ロールの製造方法に関
する。

［従来の技術］ 従来、二層ロールの製造方法としては種々のものがある
が、このうち、抄紙機カレンダロールで実用化されてい
る方法としては次の２つの方法がある。

第１の方法は第４図に示す二層遠心鋳造法による方法で
あり、第２の方法は第５図に示す金型静置鋳造法である
。

また、他の一般的二層ロールの製造方法としては、焼バ
メによる方法、冷しへメによる方法がある。さらに、小
形ロールでは、外筒を圧延する方法等もある。

第４図に示す従来の二層遠心鋳造法による方法は、大形
ロールの製造に用いられている方法であり、回転用モー
タ８によって駆動される回転ローラ５によって砂型１２
を収容したコアケース１３を回転させ、まず、外層に要
求される特性を有する材質の溶湯ｌ′を鋳込み、引き続
いて内層に要求される特性を肴する材質の溶湯２′を鋳
込んで、二層ロールを製造する。

第５図に示す従来の金型静置鋳造法による方法は、鋳込
み後の冷却速度の大小によってそれぞれ外筒及び内筒に
要求される材料特性に変化するような材質の溶湯１′を
抜き勾装置６をもつ静置された金型１５へ鋳込み、金型
１５による急冷効果によって外層１′と内層２′で異な
る材料特性を有する二層口−ルを製造する。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来、大形の二層ロールの製造においては、上記のよう
に、第４図及び第５図に示す方法が主に用いられている
が、これらは次のような問題点を有する。

まず、第４図の方法においては、外層となるべき材質１
′と内層となるべき材質２′が境界層付近で混合し易く
、内、外層それぞれの厚さがロール各部で変動し易い欠
点がある。

つぎに第５図の方法においては、外層と内層の材料特性
は金型１５による冷却特性によって支配される結果とな
り、内、外層の材料特性を大きく変化させることは不可
能である。また、外層１′の形成は熱的特性に依存する
ため、金型につけられた抜き勾装置６によって最終製品
となったロール両端部では外層１′の厚さが変化する欠
点があった。

以上のような内、外層の厚さの変動のあるロールは、ロ
ール使用字に温度上昇があると、内、外層の熱膨張係数
をはじめとする熱的特性の差によって、真円度の狂い、
直径の場所的変動、ロールのフレ等を発生する欠点があ
った。

また、焼バメ、あるいは冷バメの方法においては、必然
的に外筒に引張りの残留応力が発生するため、外筒材料
として脆弱な材料が使用できないことになり、使用材料
が制限される欠点がある。

本発明は、これらの従来の方法による二層ロールの欠点
、すなわち、 （１）　　ロール温度上昇によるロールの変形（２）外
筒に発生する引張残留応力 に関する問題点を解決することができる二層ロルの製造
方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の二層ロールの製造方法では、あらかしめ加熱し
た外筒に、外周面にロウ材を配置した内筒を外筒よりも
低温で挿入し、次いで両者を同一回転速度で回転しつつ
ロウ材による接合を行った上冷却して二層ロールを製造
する。

〔作用〕

あらかじめ外筒を加熱することによって、外筒は熱膨張
して内筒を挿入する半径方向のスキマが維持され、低温
度の内筒は容易に外筒内へ挿入される。

内、外筒は同一回転速度で回転しなから内筒外周面のロ
ウ材によって両者がロウ接される。内、外筒は同一回転
速度で回転することによって、その変形が防止され均一
な適性ロウ接スキマが確保されて良好なロウ接結果が得
られる。

また、ロウ接完了後も内、外筒を回転しつつ冷却するこ
とによって、ロールの変形が防止される。

以上のようにして、外層と内層の厚さはロール全体にわ
たって均一化され、また両者は確実にロウ接され、これ
によって使用中の温度上昇等によって不均一な変形を起
さないロールが製造される。

また、外筒と異なる熱膨張係数を有する内筒材を用いる
ようにすれば、外筒又は内筒に強度上有利な圧縮残留応
力を任意に与える。たとえば、外筒に圧縮残留応力を与
える場合は、内筒に外筒よりも大きな熱膨張係数を有す
る材料を用い、逆に内筒に圧縮残留応力を与える場合は
内筒に外筒よりも小さな熱膨張係数を有する材料を用い
ることによって、外筒又は内筒にそれぞれ圧縮残留応力
が与えられる。

（実施例〕 本発明の一実施例を第１圀ないし第３図によって説明す
る。

ｌは外筒であり、その両端には内方へ向って突出する高
さの小さいフランジ１ａが設けられている。

２は上記外筒ｌ内へ挿入される外筒１とは異る熱膨張係
数をもつ材質からなる内筒である。外筒１は、回転用モ
ータ８ａによって駆動される回転ローラ５ａにその外周
を接してその軸まわりに回転できるようになっており、
また、内筒２の軸方向に移動可能な支持筒６に支持され
、回転用モータ８ｂによって駆動される回転ローラ５ｂ
に、円筒２の両側に取付けられた支持シャフト７の外周
が接しており、これによって円筒２はその軸まわりに回
転できるようになっている。外筒１の内周面には、酸化
防止用のフラフクス４が供給されており、また内筒２の
外周面にはロウ材３が配置されている。

また、第２図に示される外筒１の両端の厚さａのフラン
ジ１ａの内側面間の距離Ｌ′は、第３図に示される内筒
２の軸方向の長さ！よりも若干大きいように設定されて
いる。第１図中、１０は外筒ｌの外側に設けられた外部
加熱装置、１１は内筒２の内側に設けられた内部加熱装
置である。（なお、第１図中、外筒ｌと内筒２との間の
スキマは、説明の都合上大きく示されている。） 本実施例では、外筒ｌを回転ローラ５ａによって回転さ
せながら、同外筒１を外部加熱装置１０によって加熱す
ることによって、外筒は熱膨張して外筒１に内筒２を挿
入するための半径方向のスキマが生ずる。その上で、支
持台６を内筒２の軸方向に移動して、内筒２と外筒１の
軸心が一致した状態にして内筒２を外筒１内へ挿入する
。なお、この時内筒２も、回転ローラ５ｂによって外筒
ｌと同一回転速度で回転させ乍ら挿入することが望まし
いが、内、外筒間に十分な半径方向のスキマをロール全
体にわたって維持することができれば、内筒２を回転さ
せなくてもよい。

次に、外筒１及び内筒２を、それぞれ回転ローラ５ａ、
５ｂによって、同一回転速度で同方向（第１図矢印９に
示す方向）へ回転させる。同時に外部加熱装置１０及び
内部加熱装置１１によって加熱を行ない、内、外筒をロ
ウ付温度になるように加熱し、ロウ材３による接合を行
なう。接合が完了したときには、外部加熱装置１０及び
内部加熱装置１１による加熱を停止し、内、外筒の回転
を継続することによって冷却を行ない、二層ロールの製
造を完了する。

本実施例では、 （１）あらかじめ加工された外筒及び内筒を用い、これ
をロウ材によって接合することによって、均一な内外層
厚さをもつロールを得ることができる。

（２）外筒１をあらかじめ加熱することによって、内筒
２を挿入するための半径方向のスキマが確保される。

（３）内筒２を外筒１へ挿入した上、両者を同一速度で
回転させつつロウ材で接合するために、内、外筒の変形
は防止され、かつ均一適性なロウ接スキマが確保され、
良好なロウ接を行なうことができる。

（４）　　ロウ接完了後も、内、外筒を回転しつつ冷却
することによって、ロールの変形を防止することができ
る。

（５）外筒１と熱膨張係数の異なる内筒２を用いること
によって、内筒又は外筒に強度上有利な圧縮応力を与え
ることができる。

等の効果を奏することができる。

なお、本実施例において、ロウ付温度Ｔにおける外筒の
内半径Ｄ　＋ｔ／２と内筒の外半径ｄ０ｙ／２（第２図
及び第３図参照）が、（Ｄ　ｉ？　−ｄ　、？）／２＝
適性ロウ接スキマ！−，０，０５〜０．１５ｍｍとなる
ように常温時の外筒内径り、及び内筒ｄ０を決めておく
必要がある。

本実施例の外筒及び内筒の一例として 外筒は、第２図に示す外径Ｄ　、　＝　８１０φ、内径
り、−７４０φ、フランジ１ａの内径Ｄ’、＝７３８φ
、４２８−２０で熱膨張係数α。−８，７Ｘ　１０−’
のチルド鋳鉄材を、 内筒は、第３図に示すその外周に厚さｔ　＝０．２ｍｍ
で６２５〜６３５°Ｃで溶融するロウ材を有し、外径ｄ
　、　＝７３９．０６．内径ｄ、＝６１０φ、の熱膨張
係数αｉ　＝　１０．３　Ｘ　１０−’のグレイ鋳鉄材
を、それぞれ用いた場合について以下説明する。

この外筒１を温度Ｔ＝６５０°Ｃに加熱し回転保持する
。この時外筒１の内面には、上記のように、酸化防止を
目的としたフラックス４が供給されている。

この時の外筒内径り、及びフランジ１ａの内径Ｄ′。

をり、６．。及びＤ’ｉ６％。とすれば、Ｄ、６．。＝
Ｄ、（１＋α。・ΔＴ）　＝７４０　（１＋８．７ｘｌ
Ｏ−”ｘ（６５０−２０）ｌ　Ｌｉ７４４．０６Ｄ’　
１６５０　＝　Ｄ’　ｌ（１＋α。・ΔＴ　”）　＝７
３８　（１＋８．７ｘｌＯ−”ｘ（６５０−２０））　
＃７４２．０４となっている。

致させて挿入する。このとき、外輪内径Ｄ’ｉ４Ｓ。−
７４２、０４は内筒とロウ材の外形ｄ　０＋２ｔ−７３
９，４６より大きいので、内筒２をフランジ１ａを通し
て外筒１へ挿入することができる。

この時の内筒２と外筒ｌの直径差δは、δ−Ｄｔｔｈｓ
ｏ　　（ｄｏ＋２ｔ）　＝４．６（ｍｍ）である。

この状態で内、外筒を回転保持すると共に、内外筒を適
宜加熱して、外筒温度を６５０″Ｃに保ち内筒温度を順
次上昇させると、内筒温度がＴ＝６２５°Ｃのロウ材固
相線に達した状態では、外筒内径と内筒母材外径のスキ
マδ６！、は δ６２５　＝Ｄ　ｉ　＆！。−ｄｏ６□、＝０．３９５
≦２ｔとなり、内筒ロウ材と外筒内径はほぼ接した状態
になる。

更に内筒温度が上昇すると共にロウ材の溶融がはじまり
、Ｔ＝６３５°Ｃのロウ材の液相線に達するとロウ材は
完全な溶融状態になる。この時の外筒内径と内筒母材外
径間のスキマδ６３％は、δｈ３ｓ＝　Ｄ　ｒｈｓａ　
　ｄ　０＊３ｓ＝０．３１８＜２ｔとなり、両者のスキ
マは溶融したロウ材で完全に満たされる。

また更に、温度が上昇し、内筒温度−外筒温度−ロウ付
温度＝６５０°Ｃになると、外筒内径と内筒母材外径間
のスキマδ、５゜は、 δ−５ｏ−Ｄｒ−ｓｏ　　ｄｏｈｓｏ”；０．２０４す
なわち、半径スキマδ５．。／２は、δ４．。／２＃０
．１０２ζ適性ロウ付スキマとなってロウ接が完了する
。

ロウ接が完了後は内、外筒を回転しつつ冷却するが、冷
却にあたっては、ロウ材が十分な強度を有する温度まで
計算上の外筒内径と内筒母材外径間のスキマがロウ付完
了時のスキマを越えないように外筒温度く内筒温度の条
件を保持しつつ冷却することが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明は次の効果を奏することができる。

（１）　　あらかじめ加工された外筒及び内筒を用い、
これをロウ材を用いて接合することによって、ロール全
体にわたって均一な内外層厚さを有するロールを製造す
ることができる。

（２）　　これにより、両層の熱膨張差及び厚みの変動
に起因する熱変形を起さない二層ロールを得ることがで
きる。

（３）外筒をあらかじめ加熱して内筒を挿入することに
より、内筒を挿入することができる外筒の半径方向のス
キマを確保することができ、また任意の熱膨張係数を有
する材料の接合ができる。

（４）接合及び冷却中に内、外筒に同一回転速度の回転
を付与することにより、内、外筒の変形が防止できると
共に、良好なロウ接結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は１部
を縦断して示す立面図、第１１１Ｊ（ｂ）は第１図（ａ
）のＡ−Ａ断面図、第２図は同実施例に用いられる外筒
を示し、第２図（ａ）はその側面図、第２図ら）はその
縦断面図、第３図は同実施例に用いられる内筒を示し、
第３図（ａ）はその側面図、第３図ら）はその縦断面図
、第４図は従来の二層遠心鋳造法による二層ロールの製
造方法を示し、第４図（ａ）はその縦断面図、第４回出
）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ断面図、第５図は従来の金型
静置鋳造法による二層ロールの製造方法を示し、第５図
（ａ）はその縦断面図、第５図（ト））は第５図（ａｌ
のＣ矢視図である。 １・・・外筒、　　　　　　２・・・内筒、３・・・ロ
ウ材、　　　　　　４・・・フラックス、５ａ、５ｂ・
・・回転ローラ、　　６・・・支持台、７・・・支持シ
ャフト、　　８ａ　、　８ｂ・・・回転用モータ、１０
・・・外部加熱装置、　　１１・・・内部加熱装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　あらかじめ加熱した外筒に、外周面にロウ材を配置し
   た内筒を外筒よりも低温度で挿入し、次いで両者を同一
   回転速度で回転しつつロウ材による接合を行った上冷却
   することを特徴とする二層ロールの製造方法。