JPH05222579A - 通電ロールの製造方法 - Google Patents

通電ロールの製造方法

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JPH05222579A
JPH05222579A JP5665392A JP5665392A JPH05222579A JP H05222579 A JPH05222579 A JP H05222579A JP 5665392 A JP5665392 A JP 5665392A JP 5665392 A JP5665392 A JP 5665392A JP H05222579 A JPH05222579 A JP H05222579A
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JP
Japan
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punching
sleeve material
cold working
roll
producing
Prior art date
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JP5665392A
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English (en)
Inventor
Tadashi Dohara
忠志 堂原
Yoshito Umetsu
嘉人 梅津
Tadashi Nonaka
正 野中
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長寿命の通電ロールを製造する。 【構成】 スリーブ材6をエルハルト穿孔−プッシュベ
ンチ押し抜きと冷間加工による加工硬化との組み合わせ
により製造する。穿孔−押し抜きに付随する黒皮除去お
よび偏肉修正のための内外面加工を、固溶化熱処理の後
に行う。固溶化熱処理で粒界酸化を起こした表面を内外
面加工で除去する。冷間加工での表面疵を防ぎ、疵除去
に伴うスリーブ材6の厚み減少をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気めっきに使用する
通電ロール、特に、耐熱合金からなるスリーブ材をロー
ル軸に外嵌させた2ピース構造の通電ロールの製造方法
に関し、更に詳しくは、そのスリーブ材の製法改良に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年の電気めっき鋼板の普及にともな
い、めっき操業の高速化が図られ、強酸性めっきでの高
速めっきというような通電ロールにとって極めて苛酷な
条件でのめっきも行われるようになった。そのため、通
電ロールの耐久性を高め、その長寿命化を図る研究が各
方面で進められ、構造面からは、耐熱合金からなるスリ
ーブ材をロール軸に外嵌させた2ピース構造が多用され
ている。そして、特開昭60−96788号公報には、
そのスリーブ材を冷間加工により加工硬化させるスリー
ブ強化法が開示され、また、特開昭61−149495
号公報には、エルハルト穿孔−プッシュベンチ押し抜き
で製造したスリーブの組織が、高速めっきでの耐久性に
優れることが記載されている。
【0003】しかしながら、最近の著しい技術進歩によ
り、これらのスリーブ強化法が単独では充分とは言えな
いレベルまで、電気めっき操業の高速化、操業条件の苛
酷化が進んでおり、その組み合わせが必要になってき
た。エルハルト穿孔−プッシュベンチ押し抜きと冷間加
工硬化とを組み合わせたスリーブの製法は、前記公報の
いずれにも記載されてない。しかし、エルハルト穿孔−
プッシュベンチ押し抜きで製造した例えばJIS−SU
S304からなる素管を、冷間加工により加工硬化させ
る高硬度大径継目無鋼管の製造方法は、従来から知られ
ている。この製管方法の主要工程は、次のとおりであ
る。
【0004】 鋳塊または鋳片を穿孔に適した温度に
加熱する(加熱)。 加熱した素材を、底部を残して穿孔して、底付管と
する(穿孔)。 底付管をプッシュベンチで押し抜く(押し抜き)。 押し抜き管の内外面を覆う黒皮の除去および偏肉の
修正を目的として、内外面を切削または研削する(内外
面加工)。 所要の強度および組織を得るために、内外面加工後
の押し抜き管を固溶化熱処理する(熱処理)。 熱処理後の押し抜き管を冷間加工により加工硬化さ
せる(冷間加工)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような方法では、
前記SUS304鋼管は問題なく製造できる。しかし、
電気めっきに使用されるスリーブ材の場合は、最終の冷
間加工の工程で表面に割れ疵が生じ、疵除去の工程を追
加する必要がある。疵除去の工程を追加すると、単に製
造能率が悪化するだけでなく、スリーブ材が薄くなる。
スリーブ材は、削り替えにより繰り返し使用されるが、
その厚みが薄くなると、削り替えの回数が減り、スリー
ブ材の使用期間が短くなる。
【0006】本発明の目的は、エルハルト穿孔−押し抜
き−冷間加工の工程を採用して長寿命のスリーブ材をつ
くる際の、表面疵の発生を防ぎ、しかも、疵防止に伴う
工数の増加がない通電ロールの製造方法を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】電気めっき用通電ロール
のスリーブ材の製造に、エルハルト穿孔−押し抜き−冷
間加工の工程を適用した場合の、スリーブ材表面の割れ
疵については、本発明者らの調査から次のことが判明し
ている。
【0008】この種のスリーブ材としては、ハステロイ
C−276、Ni−Cr系高合金等の耐食性に優れた耐
食合金が用いられており、特に、ハステロイC−276
がその高耐食性の点から多用されている。このハステロ
イC−276では、金属間化合物を固溶させるために必
要な熱処理温度が1170℃程度と高く、このような高
温の加熱が行われると、表面が粒界酸化し、粒界酸化し
た表面をそのまま冷間加工すると、粒界の強度が低下
し、冷間加工時のせん断歪みにより割れ疵を生じる。こ
れが、通電ロール用スリーブ材の製造に、エルハルト穿
孔−押し抜き−冷間加工の工程を適用した場合の、表面
疵の発生原因である。
【0009】本発明者らは、エルハルト穿孔−押し抜き
−冷間加工の組み合わせを採用し、且つ、工程数を増加
させることなく、スリーブ材表面の割れ疵を防止するこ
とを目的として、工程の見直しを行った。その結果、熱
処理の前に行われていた押し抜き管に対する内外面加工
を熱処理の後に行ない、内外面加工に続けて冷間加工に
よる加工硬化を行えば、冷間加工での表面疵を防止でき
ることが判明した。
【0010】即ち、エルハルト穿孔−押し抜きに不可欠
の内外面加工を、固溶化熱処理の前に行うと、熱処理に
より粒界酸化が生じた表面が冷間加工まで残るが、熱処
理の後に内外面加工を行うと、粒界酸化の生じた表面が
内外面加工で除去され、冷間加工での表面割れが防止さ
れる。そのため、従来どおりの工程数を採用するにもか
かわらず、表面疵のないスリーブ材が得られ、疵除去の
工程が不要になる。
【0011】本発明はかかる知見に基づきなされたもの
で、スリーブ材をロール軸に外嵌させた2ピース構造の
通電ロールの製造方法において、耐食合金からなる中実
の素材を加熱してエルハルト穿孔により底付管となし、
この底付管を押し抜いた後、その押し抜き管に熱処理を
行って所定の強度および組織を与え、しかる後に、黒皮
除去および偏肉修正のための内外面加工を行ない、更
に、冷間加工により加工硬化を与えてスリーブ材となす
ことを特徴とする通電ロールの製造方法を要旨とする。
【0012】
【作用】本発明の通電ロールの製造方法が採用するスリ
ーブ材の製法の主要工程を工程順に詳述する。 加熱 所要組成の耐熱合金からなる鋳塊または鋳片をエルハル
ト穿孔に適した温度に加熱する。エルハルト穿孔を適用
される材料は、大型であるので、その加熱は直火炉で行
うのがよい。耐熱合金は穿孔温度も高いので、穿孔のた
めの加熱でも粒界酸化が生じ、これが穿孔および押し抜
きでの疵起点となるおそれがある。そのため、穿孔のた
めの加熱を不活性のシールド雰囲気で行うことが望まれ
る。
【0013】図 1は直火炉でのシールド加熱を例示す
る。1は材料、2は炉床、3は鋼製蓋である。材料1を
鋼製蓋3でおおい、鋼製蓋3の内部を不活性ガスで置換
した後、加熱を行う。このとき、鋼製蓋3内のガス置換
が不充分でも、加熱昇温時の鋼製蓋3の酸化により、鋼
製蓋3内のO2 が消費され、材料1の粒界酸化が生じる
温度域では、鋼製蓋3内のフリーなO2 は極小となるの
で、粒界酸化は生じない。従って、蓋材としては、鋼材
のような酸化性金属材が好適ということになる。
【0014】 穿孔 加熱した材料を例えば堅型プレスのコンテナ内に装入
し、上部からマンドレルを押し込むことにより、材料の
底部を残して穿孔を行う。この場合、スリーブ材に使用
される材料(耐熱合金)の加工性が悪いので、図2に示
すように、材料1のマンドレル4で圧下される面の中央
部に、マンドレル4をセンタリングするためのガイド用
球面凹部5を設けておくのが良い。凹部5の寸法は、マ
ンドレル4の外径をd、凹部5の外径D、凹部5の球面
半径をR、凹部の最大深さをHとして、1.5d>D>
d、2d>R>d、H=20〜100mmが望ましい。
【0015】 押し抜き 穿孔で得られた底付管を、横型プレスのマンドレルに装
着してダイス中に押し通す。この押し抜きは、順次小径
となる複数のダイスを並べておいて、これらのダイス中
を一気に押し抜く方法と、順次小径となるダイスを1個
ずつ順番に用いる複数回押し抜きの方法とがあるが、い
ずれの方法または両方の方法を用いてもよい。また、必
要に応じて、穿孔後、押し抜き前、複数回の押し抜き途
中に、材料の再加熱を行う。更に、複数回の押し抜き途
中で材料を一旦冷却して、疵の検査、偏肉の検査を行な
い、検査結果が許容範囲外の場合は、疵除去、偏肉修正
を行った後、再加熱して押し抜きを続けることもある。
【0016】 熱処理 押し抜きで得た押し抜き管を、金属間化合物の固溶化温
度以上に加熱して、所望の強度および組織を得る。この
加熱温度は、例えばハステロイC−276で1170℃
と高い。そのため、管表面に粒界酸化が生じる。しか
し、この表面は、後の内外面加工で除去され、最終の冷
間加工での割れ疵の原因にはならない。炉としては、通
常、台車式熱処理炉を使用する。保持時間は、通常0.5
時間以上とする。
【0017】 内外面加工 熱処理後の押し抜き管の内外面に切削または研削を行
う。この加工の本来の目的は、黒皮除去および偏肉修正
であるが、本発明では、更に、粒界酸化層の除去が加わ
る。黒皮除去および偏肉修正に必要な削り代は、最低5
mm程度である。一方、粒界酸化層の深さは、2mm程
度である。したがって、黒皮除去および偏肉修正のため
に内外面を加工することにより、削り代を増すことな
く、粒界酸化層が除去される。なお、この内外面加工に
先立って、押し抜き管の底部を除去する。
【0018】 冷間加工 加工硬化のために、内外面加工後の押し抜き管を冷間加
工する。冷間加工としては、例えば冷間引抜きを用い
る。加工条件は、硬度がHv 250以上になるような加
工度を選択し、プラグを用いたプラグ引抜きとするのが
よい。冷間加工を受ける押し抜き管は、予め内外面の粒
界酸化層を除去されているので、冷間加工で表面に割れ
疵を生じるおそれはない。
【0019】このようにしてスリーブ材が製造される
と、これをロール軸に外嵌させて2ピース構造の通電ロ
ールとなす。2ピース構造の通電ロールの構造例を図3
に示す。6はスリーブ材、7はロール軸、8はロール軸
7の中心部に設けた冷却水の通水孔である。スリーブ材
6は、エルハルト穿孔−押し抜き−冷間加工の工程で製
造されているので、耐久性に優れる。なお、スリーブ材
6の材質は、前述したように、ハステロイC−276、
Ni−Cr系合金等の耐食合金であり、ロール軸7の材
質は炭素鋼等である。
【0020】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【0021】表1に成分を示すハステロイC−276か
らなる鋳塊を1250℃に加熱後、表2に示すスケジュ
ールでエルハルト穿孔し押し抜きした。鋳塊のマンドレ
ルが圧下される面はフラットとした。また、押し抜きは
4回とした。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】押し抜き管を1170℃×30分の条件で
熱処理した後、その内外面を切削し、更に冷間引抜きを
行った。冷間引抜きは3回行ない、トータル加工度を2
5.4%とした。冷間引抜き後の押し抜き管の割れ疵をP
Tにより調査した。5本を調査したが、いずれにも割れ
疵は認められなかった。同様の調査を、内外面加工後に
熱処理を行った管についても行ったが、3本中2本に最
大深さ2mmの割れ疵が生じた。
【0025】また、図2に示すように、鋳塊のマンドレ
ルが圧下される面にガイド用凹部を形成して同様の穿孔
を行った。この穿孔により得られた2本の底付管を冷却
後、その底部の偏肉を測定した結果、ガイド用凹部のな
い場合に最大で140mm平均で120mmあった偏肉
量が、最大で12mm平均で10.3mmに低減された。
凹部寸法はD=350mm、R=400mm、H=50
mmとした。更に、穿孔前の加熱を、図1に示すよう
に、不活性ガス(Arガス)のシールド雰囲気中で行っ
た場合と、シールドなしに行った場合とでは、穿孔後の
外面疵に大きな相違が見られた。即ち、3本の穿孔結果
では、不活性ガス雰囲気加熱の場合には外面疵は認めら
れなかったが、シールドなしの加熱を行った場合には、
2本に大きな亀甲状の割れ疵が認められ、1本に小さな
亀甲状の割れ疵が認められた。
【0026】表3は通電ロールの寿命を示す。寿命は、
表3に記載した製法によって製造したスリーブ材を内外
面研削、研磨した後ロール軸に焼嵌めし、さらにスリー
ブ材の表面を研磨して得られた通電ロールを電気めっき
処理に用いたときの、従来法の寿命に対する寿命比で表
わしてある。スリーブ材の製法によってロール寿命が大
きく異なり、本発明法で製造された通電ロールは特に耐
久性が高い。
【0027】
【表3】
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の通電ロールの製造方法は、スリーブ材を穿孔−押し抜
きと冷間加工との組み合わせで製造するので、スリーブ
材の材質の耐久性が高い。穿孔−押し抜きに不可欠な内
外面加工を熱処理の後に行うので、最終の冷間加工で表
面疵が生じず、疵除去に伴うスリーブ厚の減少も少な
い。したがって、耐久性に著しく優れた通電ロールが製
造される。また、工程の組み換えによって耐久性改善を
図るので、工数の増加がなく、製造効率も非常に良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】穿孔のための加熱を例示する模式図である。
【図2】穿孔を例示する模式図である。
【図3】通電ロールの構造を例示する模式図である。
【符号の説明】
1 スリーブ材の素材である鋳塊 3 鋼製蓋 5 ガイド用凹部 6 スリーブ材 7 ロール軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリーブ材をロール軸に外嵌させた2ピ
    ース構造の通電ロールの製造方法において、耐食合金か
    らなる中実の素材を加熱してエルハルト穿孔により底付
    管となし、この底付管を押し抜いた後、その押し抜き管
    に熱処理を行って所定の強度および組織を与え、しかる
    後に、黒皮除去および偏肉修正のための内外面加工を行
    ない、更に、冷間加工により加工硬化を与えてスリーブ
    材となすことを特徴とする通電ロールの製造方法。
  2. 【請求項2】 エルハルト穿孔の際にマンドレルが圧下
    される面の中央部に、マンドレルを位置決めするガイド
    用凹部を形成した素材を用いることを特徴とする請求項
    1に記載の通電ロールの製造方法。
  3. 【請求項3】 穿孔のための素材加熱を不活性雰囲気中
    で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の通電
    ロールの製造方法。
JP5665392A 1992-02-07 1992-02-07 通電ロールの製造方法 Pending JPH05222579A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4825124A (en) * 1984-05-07 1989-04-25 Gte Laboratories Incorporated Phosphor particle, fluorescent lamp, and manufacturing method
JP2010221285A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Sumitomo Metal Ind Ltd エルハルト穿孔法、およびエルハルト穿孔用芯金
CN101797678B (zh) 2010-01-14 2012-05-09 上海志卓机械制造有限公司 阴极辊钛套加装工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4825124A (en) * 1984-05-07 1989-04-25 Gte Laboratories Incorporated Phosphor particle, fluorescent lamp, and manufacturing method
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