JPH04100614A - 複合ロール - 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） 本発明は鉄鋼材の熱間圧延用複合ロールに関する。

（従来の技術） 圧延用ロールは、圧延使用層の耐摩耗性と軸部の強靭性
とを確保するため、通常、高級鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄等の
強靭鋳鉄材によって形成された軸部の外周面に耐摩耗性
に優れた高合金鋳鉄材によって形成された外層を溶着一
体化して複合化される。この場合、軸部としては一般に
円柱状のものが使用されるが、形鋼圧延用のものでは円
筒状のものが使用される場合もある。

圧延用複合ロールは、遠心力鋳造によって外層を鋳造し
、その内面が半凝固の状態で軸部を鋳造し、両者を溶着
一体化することにより製作される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来、軸部が鋳鉄材によって形成されて
いるため、引張強度が５０ｋｇ／ｍｍ２程度以下と十分
な強度が得がたく、また溶着の際に外層の高合金成分が
軸部溶湯に混入し、材質を劣化させる。このため、製造
途中に外層の残留応力によって軸部が破壊したり、また
近年の圧延条件の苛酷化に伴ない、圧延中に折損事故が
生じる等の問題があった。

かかる問題を解決するには、軸部を黒鉛鋼や鋳鋼で形成
すればよいと考えられるが、これらの鋼材は凝固温度が
外層材に対して高く、外層と軸部との溶着の際に、外層
内面が軸部の凝固よりも遅れるため、健全な溶着が得が
たく、溶着部における強度が不足するという問題がある
。

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、外層と軸部
との溶着健全性を損なうことなく、軸部を鋼材で形成し
た複合ロールを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明の複合ロール
は、耐摩耗性に優れた高合金鋳鉄材で鋳造された円筒状
外層部材が靭性に優れた鋼材で形成された軸部材の外周
面に配置されると共に両部材が熱間等方圧加圧により固
相拡散接合されていることを発明の構成とするものであ
り、外層部材としては高クロム鋳鉄、黒鉛晶出高クロム
鋳鉄、アダマイト材又はグレン材を使用することができ
る。

（作　用） 外層部材および軸部材は各々単独で製造することができ
るため、製造容易である。また、外層部材と軸部材とは
熱間等方圧加圧（以下、ＨＩＰという。）により固相拡
散接合されているため、接合時に外層部材の内面が溶融
することがなく、凝固時間の遅れに起因する接合不良が
生じることがない。また、接合部の拡散層の厚さは、拡
散容易な軽元素のＣについて見ても５ｍｍ以内であり、
溶着の場合に生じる混合層（外層と軸部との成分が混合
した中間的な成分を有する層）比べて極めて薄く、外層
部材は境界部近傍まで有効に使用することができる。

（実施例） 第１図は本発明の複合ロールの構造を示しており、圧延
使用層を形成する外層部材ｌが軸部材２の外周面に配置
され、ＨＩＰにより固相拡散接合されている。

外層部材１は円筒体であり、遠心力鋳造（横型、傾斜型
、立型）や静置鋳造によって鋳造される。

単一材質であるため、鋳造後の冷却速度に注意を払えば
、過大な残留応力による割れ発生のおそれもない。外層
部材１の材質としては、高クロム鋳鉄材、黒鉛晶出高ク
ロム鋳鉄材、アダマイト材、グレン材、ダクタイル材等
の各種の熱間圧延用高合金ロール材が使用される。好適
な組成例を下記第１表に示す。

尚、同表に示す合金成分の他、°材質を改善する元素と
して、Ｆｅの一部に代えて次のものを含有することがで
きる。Ｎは脱ガスに効果があり、０．１％以下の含有に
より外層部材の鋳造時に有効番こ鋳造欠陥を除去するこ
とができる。また、Ｎｂは鋳造組織の微細化に効果があ
り、また析出硬化にも寄与するが、偏析が生じ易いため
、含有量は１．０％以下に止めるのがよい。■もＮｂと
同様な材質改善効果があるが、偏析が生じ易くまた強靭
性を劣化させるため、１．０％以下とする。尚、不純物
であるＰ、Ｓはいずれも材質を脆くするので少なし）程
望ましく、いずれも０．１％以下に止めるのがよし）。

軸部材２は円柱体であり、静置鋳造や鋳造後Ｇこ鍛造す
ることによって製造される。尚、軸部材が円筒状のもの
では遠心力鋳造の適用も可能である。

材質としては、低合金鋳鋼、高合金鋳鋼、ＪＩＳ規定の
ＳＣＭ材、ＳＮＣＭ材等の鋼材を使用することができる
。これによって軸部材の引張強度を６０ｋｇ／ｍ”以上
にすることができ、充分な強度、強靭性を確保すること
ができる。

前記外層部材ｌと軸部材２とを固相拡散接合するには、
外層部材１を軸部材２に嵌合し、両部材１．２間の嵌合
部空隙にある空気を除去し、ＨＩＰ処理することによっ
て行われる。嵌合部空隙の空気を除去するには、第２図
に示すように、軸部材２の一方のメタル部（径小部）３
から他方のメタル部４を覆うように軟鋼板製カバー５を
設け、その内部の空気を脱気することによって行われる
。

６は脱気管であり、真空脱気後、カシメや溶接によって
閉塞される。また、第３図に示すように、両方の嵌合端
部を溶接し、嵌合部空隙に連通ずるように取付けた脱気
管６より脱気してもよい。尚、メタル部３，４を分割し
、ＨＩＰ処理することにより、ＨＩＰ処理炉を小形化す
ることができ、設備費の低減を図ることができる。軸部
材２は鋼材で形成されているので、分割したメタル部は
ＨＩＰ処理後、溶接により容易に接合一体化することが
できる。第４図は、軸部材が円筒体であるＨ形鋼用スリ
ーブロールの場合を示し、カバー５は外層部材１を軸部
材２に嵌合した複合ロール素材を包み込むように形成さ
れている。

次に具体的実施例を掲げる。

（１）外層部材として外径３４０■、内径２９０．０〜
２９０．２　ｍ、長さ１２５０ｅｍの円筒体を遠心力鋳
造により製作し、これを外径２８９．８〜２９０．Ｏｔ
ｒｍ、長さ１４５０ｍｍの軸部材に嵌合し、嵌合部隙間
を脱気した後、ＨＩＰ処理を施した。ＨＩＰ処理条件は
、圧力２００ｋｇ／ａｌｌ、温度１０８０°Ｃである。

外層部材、軸部材の化学組成（ｗｔ％、残部実質Ｆｅ）
を下記第２表、第３表に示す。

次　　　　　　　　葉 第２表外層泗椙減 （２）ＨＩＰ処理後、下記第４表のオーステナイト化温
度に加熱後、急冷し、下記の温度で焼戻し、歪取り熱処
理を施した。

第４表 第３表輸琳椙城 次 葉 （３）熱処理後、表面硬度、境界４５°圧縮強さ（接合
境界面を荷重方向に対して４５°に配置した試験片によ
り測定した圧縮強さ）等を測定した。その結果を下記第
５表に示す。

第５表 （４）第５表より本発明の複合ロールは、軸部材が６０
ｋｇ／ｍｍ２以上と高強度であり、境界４５゜圧縮強さ
がほぼ２００　ｋｇ／ｍｍ”以上で、外層部材表面にも
大きな圧縮応力が残留しており、接合境界部の健全性、
耐折損性に優れることが確認された。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の複合ロールは、靭性に優れ
た鋼材で形成された軸部材の外周面に圧延使用層たる外
層部材がＨＩＰにより固相拡散接合されているので、両
部材の接合に際し、外層部材の内面が溶融することがな
く、それ故接合部が健全で強度劣化が生じず、また軸部
材の材質特性をそのまま生かすことができ、高強度の確
保ひいては耐折損性の向上を図ることができる。また、
両部材の拡散層も５ｍｍ程度以下とごく薄いため高価な
高合金材で形成された外層部材の有効利用を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の複合ロールの断面図、第２図ないし第
４図は複合ロール素材の接合部脱気要碩を示す断面図で
ある。 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐摩耗性に優れた高合金鋳鉄材で鋳造された円筒
   状外層部材が靭性に優れた鋼材で形成された軸部材の外
   周面に配置されると共に両部材が熱間等方圧加圧により
   固相拡散接合されていることを特徴とする複合ロール。
2. （２）外層部材が高クロム鋳鉄、黒鉛晶出高クロム鋳鉄
   、アダマイト材又はグレン材で形成されている請求項（
   １）に記載した複合ロール。