JPH078366B2

JPH078366B2 - 熱間圧延用溶接肉盛ロ−ル

Info

Publication number: JPH078366B2
Application number: JP23675586A
Authority: JP
Inventors: 秀雄藤田; 綱夫川中
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPS6390307A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は安価で靭性を有する鋼材によるロール芯部と、
ロール使用層にプラズマ粉体肉盛溶接による、硬質炭化
物含有の肉盛層を備えた熱間圧延用溶接肉盛ロールに関
する。

（従来の技術）熱間圧延用ロールは一般に耐摩耗性、耐クラック性（靭
性）があって肌荒れやヒートクラックの発生し難い材質
が要求され、従来ロールには例えば合金チルドロール、
高合金グレンロール、アダマイトロールなどの単体ロー
ルや、高クロム鋳鉄、高合金グレン、アダマイトなどを
外層とする複合ロールが使用されている。

（発明が解決しようとする問題点）熱間圧延用ロールとしての必要特性を兼備させるべく、
上記材質には各種成分が配合されているが、各必要特性
を十分に兼備させることは困難であり、一般に耐摩耗性
に優れるものは靭性に劣り、ヒートクラックも発生しや
すい。しかも単体ロールの場合は高価な材料をロール全
体に使用するのも問題である。

一方、複合ロールにおいては、使用層である外層と、芯
部材はそれぞれ必要特性を強調した材質とすることがで
き、しかも外層のみが通常高価な材質であるという利点
があるが、高コストの遠心力鋳造に依らねばならぬ点が
やはり問題である。

また単体、複合いずれにしても耐事故性の面からの靭性
確保が必要であり、従って自から組織の制約があって飛
躍的耐摩耗性の向上は望めなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明は叙上のような問題点を解決する目的を以ってな
されたものであり、従ってその特徴的手段とするところ
は、靭性を有する鋼材によるロール芯材の外周に、重量百分
率で、C:2.0〜3.5％、Cr:20〜30％、残部Fe及び通常の
合金元素並びに不可避的不純物から成るFe系合金の粉末
を重量百分率で60〜80％含み、残部VC若しくはNbCの粉
末から成る混合粉末を、プラズマ粉体肉盛溶接により形
成した肉盛層を備えしめた点にある。

（実施例）以下図面を参照しつゝ実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例ロールの一部断面図であり、
１がプラズマ粉体肉盛溶接による肉盛層、２が芯材（母
材）である。

上記芯材２は靭性を有する鋼材、たとえばSCM440材の如
き通常の安価な鋼材の使用が可能であり、同芯材２を母
材として、該母材胴部外周にNbCやVCなどの硬質で、か
つ溶接肉盛金属中に微細な球状炭化物として析出する炭
化物粉末と、Fe系高Cr材粉末との混合粉末による溶接肉
盛層２、すなわち微細な炭化物を均一に析出させた極め
て緻密な組織を有する急冷凝固層を形成せしめたもので
あり、上記肉盛用粉末の成分、組成の限定は次のような
理由に依るものである。

C:2.0〜3.5％Ｃは炭化物を形成するための元素であるが、2.0％未満
では炭化物の生成量が少なく、従って耐摩耗性が不足す
る。一方3.5％を越えると炭化物量が過多となって靭が
劣るようになるのである。

Cr:20〜30％ Crは炭化物形成元素であり、耐摩耗性を増す。又基地中
に固溶して耐熱性、耐食性を増大させる。

しかし、その含有量が20％未満では上記効果が少なく、
一方30％を越えると材質を脆くするのである。

次に上記成分、組成を有するFe系高Cr材粉末と混合され
るVCまたはNbC粉末について述べると、記述のようにこ
れらは硬質炭化物であり、溶接盛肉の金属組織中に微細
な球状炭化物として析出する。一般に炭化物の増加は耐
摩耗性の向上に寄与するが、該炭化物が粗大組織として
現われる場合は疲労亀裂を生じやすい。

ところが上述のようにVCやNbCは微細な球状で析出する
から耐摩耗性、耐クラック性の付与と共に耐肌荒性にも
好影響を及ぼすのである。

しかして、混合粉末中におけるこれら硬質炭化物粉末の
含有量を20〜40重量％（Fe系高Cr材粉末が60〜80重量
％）と限定したのは、上記耐摩耗性、耐クラック性の良
好な範囲として規定したのである。

なお粉末粒子の粒度は100〜250メッシュが好ましい。

以上のようにして調整された混合粉末によるプラズマ粉
体肉盛溶接は、公知の方法によることができ、その概要
を第２図の説明図に示した。

同図において、３はプラズマアーク溶接トーチであり、
２が芯材（母材）である。

４はタングステン電極、５は冷却水６で冷却されるジャ
ケット構造の銅電極で、溶接開始に当ってのパイロット
アークを、前記タングステン電極４との間に発生させる
ための電極である。この銅電極５の外側を外筒７が取り
巻き、銅電極５と外筒７の間に導入された混合粉末８
は、プラズマガス９により形成されかつタングステン電
極４と母材２間をとぶプラズマアークによって母材２上
に溶接金属を形成し、肉盛層１を形成するのである。

なお、10はプラズマアークの外側をシールドするシール
ドガスノズルであり、11がシールドガスである。

かくして、優れた耐摩耗性と靭性を有しかつ安価な熱間
圧延用ロールが得られるのである。

なお芯材に替えて鋼管を母材とし、同母材外周上に前記
肉盛層を備えたスリーブを、鋼芯材に焼嵌めしたロール
も本発明の範疇に入るものであり、第３〜５図にこれら
のロールを例示した。

すなわち第３図は芯材胴部全長に亘るスリーブを焼嵌め
したロール、第４図は芯材が軸芯材であり同軸芯材に分
割型スリーブを相接して焼嵌めしたロール、第５図は軸
芯材に間隔を置いてスリーブを焼嵌めしたロールであ
り、スリーブ数は図示のように３個と限られるべきでな
い。なお第３〜５図において１がプラズマ粉体肉盛溶接
による肉盛層であり、2aが母材鋼管で、２が芯材であ
る。なお母材鋼管は靭性を有する通常鋼材によることが
できる。

次に本発明の具体的実施例を示す。

a.混合粉末 Fe系高Cr材粉末粒度及び含有量……100〜250メッシュ、70wt％成分……C:3.0％,Si:0.3％,Mn:0.4％,Ni:0.5％,Cr:27
％,Mo:0.1％残部実質的にFe 硬質炭化物粉末粒度及び含有量……100〜250メッシュ、30wt％成分……VC b.ロールサイズ……φ300×500l（胴部）芯材（母材）……SCM440 肉盛厚……6mm 上記実施例の肉盛層表面から内部へかけて硬度を調査し
た結果を第６図に示す。肉盛層の硬度はH_RC65〜68で優
れた硬さを示している。

又、同肉盛層の金属顕微鏡組織写真（×400）を第８図
として示した。

a.混合粉末 Fe系高Cr材粉末粒度及び含有量……100〜250メッシュ、70wt％成分……C:3.0％,Si:0.3％,Mn:0.4％,Ni:0.5％,Cr:27
％,Mo:0.1％残部実質的にFe 硬質炭化物粉末粒度及び含有量……100〜250メッシュ、30wt％成分……NbC b.ロールサイズ……φ300×500l（胴部）芯材（母材）……SCM440 肉盛厚……6mm 上記実施例の肉盛層表面から内部へかけて硬度を調査し
た結果を第７図に示す。肉盛層の硬度はH_RC61〜63で優
れた硬さである。

又、同肉盛層の金属顕微鏡組織写真（×400）を第９図
として示した。

次に上記に示した実施例粉末（VC粉末混合）による溶
接肉盛金属と、従来高クロム系肉盛材の高温硬度を調査
比較した結果を第10図として示す。本発明実施例の優れ
ることが明らかであり、NbC粉末混合の場合も同様であ
った。

又、上記、の実施例に用いた混合粉末による溶接肉
盛金属と、従来高クロム系肉盛材による溶接肉盛金属の
圧縮強さは、それぞれ340〜360kgf/mm²、280〜300kgf/m
m²であった。

なお、上述の比較に用いた従来高クロム系肉盛材の組成
は次のようである。

C:2.6％,Si:0.8％,Mn:0.8％,Cr:18.0％（発明の効果）本発明は以下のとおりであり、芯材は靭性を有する鋼
材、すなわち通常の鋼材から選び得る材質で、従って安
価に製造することができる。しかも該芯材は鋳鋼品、鍜
鋼品のいずれとすることも可能であるが、具体的実施例
に示したように熱間鍜造品とすれば、従来の鋳造品に比
して極めて優れた靭性を有する芯材を得ることができ
る。そして同芯材外周上に、或いは同芯材に焼嵌めされ
るスリーブ上に、ロール使用層として形成された溶接肉
盛層は、高Ｃ、高Cr含有のFe系合金粉末とVC若しくはNb
C粉末の混合粉末をプラズマ粉体溶接によって形成した
急冷凝固の肉盛層であるから、微細炭化物を均一に析出
した緻密組織を有して、耐摩耗性、耐熱性、耐食性、更
には耐肌荒性にも優れるのである。つまり本発明ロール
は優れた靭性（耐クラック性）と共に、優れた耐摩耗性
を兼備すると共にその他の熱間圧延用ロールとしての特
性にも優れ、しかも安価に製造できるものであり、その
工業的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例ロールの一部断面図、第２図
はプラズマ粉体肉盛溶接の説明図、第３図〜第５図は他
の実施例の一部断面図で、溶接肉盛されたスリーブを芯
材に焼嵌めしたロール例である。第６図及び第７図は本発明実施例の溶接肉盛層表面から
芯材内部への各深さにおける硬度を示すグラフ。第８図
及び第９図は本発明実施例の溶接肉盛層の金属組織顕微
鏡写真。第10図は本発明実施例粉末による溶接肉盛金属
と従来高クロム系肉材の高温硬度を比較したグラフであ
る。１……肉盛層、２……芯材、2a……鋼管、３……プラズ
マアーク溶接トーチ、４……タングステン電極、５……
銅電極、６……外筒、７……混合粉末。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】靭性を有する鋼材によるロール芯材の外周
に、重量百分率で、C:2.0〜3.5％、Cr:20〜30％、残部F
e及び通常の合金元素並びに不可避的不純物から成るFe
系合金の粉末を重量百分率で60〜80％含み、残部VC若し
くはNbCの粉末から成る混合粉末を、プラズマ粉体肉盛
溶接により形成した肉盛層を備えていることを特徴とす
る熱間圧延用溶接肉盛ロール。
【請求項２】前記肉盛層が前記ロール芯材を母材として
プラズマ粉体肉盛溶接して形成されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の熱間圧延用溶接肉盛ロ
ール。
【請求項３】前記肉盛層が前記ロール芯材の外周に焼嵌
めしたスリーブを母材としてプラズマ粉体肉盛溶接して
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の熱間圧延用溶接肉盛ロール。