JPH1128508A - 複合ロールおよびその製造方法 - Google Patents
複合ロールおよびその製造方法Info
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- JPH1128508A JPH1128508A JP19330697A JP19330697A JPH1128508A JP H1128508 A JPH1128508 A JP H1128508A JP 19330697 A JP19330697 A JP 19330697A JP 19330697 A JP19330697 A JP 19330697A JP H1128508 A JPH1128508 A JP H1128508A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間、冷間圧延に使用される耐摩耗性、耐ク
ラック性に優れた複合ロールを提供する。 【解決手段】 鋼製の軸の周囲に耐摩耗性材料からなる
外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少なくとも
表層部が、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金中
とセラミックス繊維とから構成される。セラミックス繊
維は、小片を鉄基合金中に混在させてもよいし、或いは
長繊維をロール軸の周りに巻回或いは軸方向に配置し、
その繊維の周囲に鉄基合金が充填されるようにしてもよ
い。
ラック性に優れた複合ロールを提供する。 【解決手段】 鋼製の軸の周囲に耐摩耗性材料からなる
外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少なくとも
表層部が、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金中
とセラミックス繊維とから構成される。セラミックス繊
維は、小片を鉄基合金中に混在させてもよいし、或いは
長繊維をロール軸の周りに巻回或いは軸方向に配置し、
その繊維の周囲に鉄基合金が充填されるようにしてもよ
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合ロール及びそ
の製造方法に係わり、さらに詳しくは、耐摩耗性、耐ク
ラック性に優れた構造の複合ロールおよびその製造方法
に係わるものである。
の製造方法に係わり、さらに詳しくは、耐摩耗性、耐ク
ラック性に優れた構造の複合ロールおよびその製造方法
に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属や非金属材料の圧延加工や成
形加工に耐摩耗性に優れた複合ロールが使用されてい
る。
形加工に耐摩耗性に優れた複合ロールが使用されてい
る。
【０００３】図７は従来の鋼材圧延用複合ロールを示す
図である。
図である。
【０００４】図７（イ）、（ロ）に示すように鋼製のロ
ール軸材１の回りに耐摩耗材の外層部２として耐摩耗性
に優れた高炭素高バナジウム鋳鉄を溶着させた複合ロー
ルは、既に鋼材圧延用ロールとして多量に使用されてい
るロールである。
ール軸材１の回りに耐摩耗材の外層部２として耐摩耗性
に優れた高炭素高バナジウム鋳鉄を溶着させた複合ロー
ルは、既に鋼材圧延用ロールとして多量に使用されてい
るロールである。
【０００５】このロールの外層部の組織はいわゆる高速
度鋼の基地組成にＶＣ炭化物等が分散した組織であるた
めにハイスロールと呼ばれている。
度鋼の基地組成にＶＣ炭化物等が分散した組織であるた
めにハイスロールと呼ばれている。
【０００６】このロールは耐摩耗性は極めて優れている
反面、耐クラック性に問題があり、ロール寿命は、この
クラックの進行によってほぼ決定付けられている。ロー
ル寿命を延ばすためには、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、クラックの進行をいかに抑制するかが問題になって
いる。
反面、耐クラック性に問題があり、ロール寿命は、この
クラックの進行によってほぼ決定付けられている。ロー
ル寿命を延ばすためには、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、クラックの進行をいかに抑制するかが問題になって
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題に
鑑みてなされたもので、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、なおかつクラックの進展を抑制する効果のある新し
い構造の複合ロールおよびその製造方法を提供せんとす
るものである。
鑑みてなされたもので、耐摩耗性を犠牲にすることな
く、なおかつクラックの進展を抑制する効果のある新し
い構造の複合ロールおよびその製造方法を提供せんとす
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、複合ロー
ルの外層の少なくとも表層部を、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる
炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構成さ
せることにより、耐摩耗性に優れかつクラックの進展を
防止できる複合ロールとすることができることを知見、
また、セラミックス繊維を鉄基合金の基地に小片として
分散させるとクラックの進展を防止させる効果が更に向
上することができることを知見した。
ルの外層の少なくとも表層部を、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる
炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構成さ
せることにより、耐摩耗性に優れかつクラックの進展を
防止できる複合ロールとすることができることを知見、
また、セラミックス繊維を鉄基合金の基地に小片として
分散させるとクラックの進展を防止させる効果が更に向
上することができることを知見した。
【０００９】本発明は上記知見に基づいて完成したもの
で、その具体的解決手段は以下の通りである。
で、その具体的解決手段は以下の通りである。
【００１０】（１） 鋼製の軸の周辺に耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少な
くとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を含有す
る鉄基合金とセラミックス繊維とからなることを特徴と
する複合ロール。
らなる外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少な
くとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を含有す
る鉄基合金とセラミックス繊維とからなることを特徴と
する複合ロール。
【００１１】（２） 上記セラミックス繊維の小片が、
鉄基合金中に分散してなることを特徴とする上記（１）
記載の複合ロール。
鉄基合金中に分散してなることを特徴とする上記（１）
記載の複合ロール。
【００１２】（３） 上記セラミックス繊維が鋼製のロ
ール軸の周方向に巻回、或いは軸方向に配向され、この
繊維の間隙に上記鉄基合金が含浸されてなることを特徴
とする上記（１）記載の複合ロール。
ール軸の周方向に巻回、或いは軸方向に配向され、この
繊維の間隙に上記鉄基合金が含浸されてなることを特徴
とする上記（１）記載の複合ロール。
【００１３】（４） 上記セラミックス繊維が酸化物、
窒化物で被覆された炭化珪素繊維或いは窒化珪素繊維で
あることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の複合ロール。
窒化物で被覆された炭化珪素繊維或いは窒化珪素繊維で
あることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれ
かに記載の複合ロール。
【００１４】（５） 上記鉄基合金が、重量比で、０．
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（１）ないし
（３）のいずれかに記載の複合ロール。
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（１）ないし
（３）のいずれかに記載の複合ロール。
【００１５】（６） 鋼製のロール軸の周囲に耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りに、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基
合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混合して配置し
た後、この鉄基合金粉末とセラミックス繊維を加熱し、
焼結成形することを特徴とする複合ロールの製造方法。
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りに、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、
Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基
合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混合して配置し
た後、この鉄基合金粉末とセラミックス繊維を加熱し、
焼結成形することを特徴とする複合ロールの製造方法。
【００１６】（７） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向してセラミックス繊維体を形成し
た後、このセラミックス繊維体に溶融したＷ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含
有する鉄基合金を供給することを特徴とする複合ロール
の製造方法。
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向してセラミックス繊維体を形成し
た後、このセラミックス繊維体に溶融したＷ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含
有する鉄基合金を供給することを特徴とする複合ロール
の製造方法。
【００１７】（８） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を焼結成
形することを特徴とする複合ロールの製造方法。
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を焼結成
形することを特徴とする複合ロールの製造方法。
【００１８】（９） 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を溶融す
ることを特徴とする複合ロールの製造方法。
材料からなる外層を設けた複合ロールの製造方法であっ
て、前記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回
あるいは軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊
維の周囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置してセラミックス繊維体を形成した後、こ
のセラミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を溶融す
ることを特徴とする複合ロールの製造方法。
【００１９】（１０） 上記セラミックス繊維が酸化物
またＨ窒化物で被覆された炭化珪素繊維あるいは窒化珪
素繊維であることを特徴とする上記（６）ないし（９）
のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。
またＨ窒化物で被覆された炭化珪素繊維あるいは窒化珪
素繊維であることを特徴とする上記（６）ないし（９）
のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。
【００２０】（１１） 上記鉄基合金が、重量比で０．
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（６）ないし（１
０）のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。
８〜３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭ
ｏ、２０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の
元素、５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的
にＦｅからなることを特徴とする上記（６）ないし（１
０）のいづれかに記載の複合ロールの製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１の複合ロール
は、その外層の少なくとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上より
なる炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構
成することによりクラックの進行を防止するものであ
り、また本発明でのセラミックス繊維としては請求項２
に示すように、鉄基合金の基地に小片として分散させる
ことによりクラックの進展を効果的に防止するものであ
る。セラミックス小片は外層全体、つまり表面から軸材
との接合部まで全体にわたって分散させてもよいが、本
発明の目的のためには少なくともロールの使用限界寸法
内に分散させればよい。
は、その外層の少なくとも表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上より
なる炭化物を含む鉄基合金とセラミックス繊維とから構
成することによりクラックの進行を防止するものであ
り、また本発明でのセラミックス繊維としては請求項２
に示すように、鉄基合金の基地に小片として分散させる
ことによりクラックの進展を効果的に防止するものであ
る。セラミックス小片は外層全体、つまり表面から軸材
との接合部まで全体にわたって分散させてもよいが、本
発明の目的のためには少なくともロールの使用限界寸法
内に分散させればよい。
【００２２】組織をＷ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる炭化物を含む
鉄基合金の基地を得るには、これらの元素および炭素を
含む鉄基合金を溶解し、冷却して炭化物を晶出させたも
のを粉砕あるいは炭化物を晶出させた溶湯をアトマイズ
して粉末化して得られた粉末とセラミックス繊維の小片
を混合分散し、焼結あるいは溶解後凝固させる等により
該組織を得ることができる。均一な混合分散法として
は、例えばスラリー状で混合分散する方法や超音波振動
を付与しながら混合分散する方法等が活用できる。
Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以上よりなる炭化物を含む
鉄基合金の基地を得るには、これらの元素および炭素を
含む鉄基合金を溶解し、冷却して炭化物を晶出させたも
のを粉砕あるいは炭化物を晶出させた溶湯をアトマイズ
して粉末化して得られた粉末とセラミックス繊維の小片
を混合分散し、焼結あるいは溶解後凝固させる等により
該組織を得ることができる。均一な混合分散法として
は、例えばスラリー状で混合分散する方法や超音波振動
を付与しながら混合分散する方法等が活用できる。
【００２３】なお、この鉄基合金は、前述のように所要
の元素および炭素を含む鉄基合金を溶解し、アトマイズ
する方法、あるいは冷却後に粉砕して粉末にする方法な
どにより粉末を得てもよいが、上記の元素を含む炭化物
と所要組成の合金をそれぞれ準備し、これらを所望の比
率で混合することによっても炭化物を含む鉄基合金を得
ることができる。
の元素および炭素を含む鉄基合金を溶解し、アトマイズ
する方法、あるいは冷却後に粉砕して粉末にする方法な
どにより粉末を得てもよいが、上記の元素を含む炭化物
と所要組成の合金をそれぞれ準備し、これらを所望の比
率で混合することによっても炭化物を含む鉄基合金を得
ることができる。
【００２４】準備した炭化物あるいは鉄合金が粉末の場
合は、これらを混合することによって、また、塊状の場
合は混合粉砕するかあるいは再溶解して前述の方法によ
り粉末を得ることができる。なお、準備した炭化物ある
いは鉄合金を所望の比率で混合後、溶融させ溶融含浸に
供することができる。
合は、これらを混合することによって、また、塊状の場
合は混合粉砕するかあるいは再溶解して前述の方法によ
り粉末を得ることができる。なお、準備した炭化物ある
いは鉄合金を所望の比率で混合後、溶融させ溶融含浸に
供することができる。
【００２５】セラミックス繊維の小片は径３μｍ〜３０
μｍ、長さ０．０５〜５．０ｍｍの長さのものを、外層
の体積％で概ね５〜９０％の範囲とし、上記粉末と均一
に混合分散させるのがよい。
μｍ、長さ０．０５〜５．０ｍｍの長さのものを、外層
の体積％で概ね５〜９０％の範囲とし、上記粉末と均一
に混合分散させるのがよい。
【００２６】本発明の請求項３の複合ロールは、鋼製の
軸の周囲にセラミックスの長繊維を図１に示すように周
方向に幾重にも巻回あるいは図２に示すように軸方向に
平行に配位させてもよく、該繊維の間隙にＷ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以
上を含む鉄基合金を溶融含浸して充填した構造、或いは
Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或
いは２種以上よりなる炭化物を含む鉄基合金粉末を充填
した後、焼結することによってクラックの進行を防止す
るものである。溶融含浸（溶浸）充填構造の場合、充填
部は冷却に伴い所定の炭化物を晶出することになる。
軸の周囲にセラミックスの長繊維を図１に示すように周
方向に幾重にも巻回あるいは図２に示すように軸方向に
平行に配位させてもよく、該繊維の間隙にＷ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或いは２種以
上を含む鉄基合金を溶融含浸して充填した構造、或いは
Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種或
いは２種以上よりなる炭化物を含む鉄基合金粉末を充填
した後、焼結することによってクラックの進行を防止す
るものである。溶融含浸（溶浸）充填構造の場合、充填
部は冷却に伴い所定の炭化物を晶出することになる。
【００２７】鋼製のロール軸へのセラミックス繊維の巻
回は、巻回密度に応じて例えば有機バインダー（ワック
ス）を塗布し、その厚みを調整しながら巻回すること、
あるいは繊維巻回時に繊維の間に有機バインダーシート
もしくは金属箔等を挿入、その厚みを調整しながら巻回
を行えばよい。周方向に巻回時に鋼製の軸方向に対して
直角方向でもよいが、角度をもたせて巻回してもよく、
またそのうえに巻回を繰返す時にはクロス方向に巻回し
て図３に示すような菱形状に巻回してもよい。また、予
め有機バインダーシート等に繊維を所望の体積分率にな
るように平行に配位して繊維入りの有機バインダーシー
トとし、このシートを繊維の向きが軸方向に直角あるい
はある角度も持つように軸の周囲に重ねても同様な効果
を得られる。
回は、巻回密度に応じて例えば有機バインダー（ワック
ス）を塗布し、その厚みを調整しながら巻回すること、
あるいは繊維巻回時に繊維の間に有機バインダーシート
もしくは金属箔等を挿入、その厚みを調整しながら巻回
を行えばよい。周方向に巻回時に鋼製の軸方向に対して
直角方向でもよいが、角度をもたせて巻回してもよく、
またそのうえに巻回を繰返す時にはクロス方向に巻回し
て図３に示すような菱形状に巻回してもよい。また、予
め有機バインダーシート等に繊維を所望の体積分率にな
るように平行に配位して繊維入りの有機バインダーシー
トとし、このシートを繊維の向きが軸方向に直角あるい
はある角度も持つように軸の周囲に重ねても同様な効果
を得られる。
【００２８】セラミックス繊維を平行に配位するとき
は、巻回の場合と同じように所望の体積分率となるよう
に繊維を平行に配位した繊維入り有機バインダーシート
を予め製作し、このシートを繊維の方向が軸に平行にな
るように重ねること等によって配位させることができ
る。
は、巻回の場合と同じように所望の体積分率となるよう
に繊維を平行に配位した繊維入り有機バインダーシート
を予め製作し、このシートを繊維の方向が軸に平行にな
るように重ねること等によって配位させることができ
る。
【００２９】この場合、セラミックス繊維は直径３μｍ
〜３０μｍの長繊維を用い、繊維の巻回密度あるいは配
位密度は、外層の体積分率で５〜９０％の範囲が好まし
い。
〜３０μｍの長繊維を用い、繊維の巻回密度あるいは配
位密度は、外層の体積分率で５〜９０％の範囲が好まし
い。
【００３０】セラミックス繊維の種類は、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、ＺｒＯ2などの酸化物系、ＳｉＣ、Ｔｉ−Ｓｉ−
Ｃなどの炭化物系、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮなどの窒化物系など
いずれの種類も使用することができるが、この中で炭化
珪素繊維あるいは窒化珪素繊維が最も好ましい。使用に
当って基地の鉄基合金と反応しないように、表面にＴｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2等の酸化物、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ等の窒
化物のセラミックス被覆するのがよい。被覆はＣＶＤ法
や、ゾル−ゲル法等の方法で１〜３μｍ厚さ被覆すれば
よい。
ｉＯ2、ＺｒＯ2などの酸化物系、ＳｉＣ、Ｔｉ−Ｓｉ−
Ｃなどの炭化物系、Ｓｉ3Ｎ4、ＢＮなどの窒化物系など
いずれの種類も使用することができるが、この中で炭化
珪素繊維あるいは窒化珪素繊維が最も好ましい。使用に
当って基地の鉄基合金と反応しないように、表面にＴｉ
Ｏ2、ＺｒＯ2等の酸化物、ＢＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ等の窒
化物のセラミックス被覆するのがよい。被覆はＣＶＤ法
や、ゾル−ゲル法等の方法で１〜３μｍ厚さ被覆すれば
よい。
【００３１】外層の鉄基合金は、鉄を主体とし、炭化物
を生成するＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種また２種以上と、炭化物を生成するに足る炭素量を含
有するものでよいが、熱間強度あるいは靭性を向上させ
るためにＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉなどを添加するこ
とができるが、重量比で、０．８〜３．５％のＣ、２〜
７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２０％以下のＷ、３〜
１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選
ばれた１種または２種以上の元素、５％以上のＮｉ、１
０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅからなる組成が好ま
しい。
を生成するＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１
種また２種以上と、炭化物を生成するに足る炭素量を含
有するものでよいが、熱間強度あるいは靭性を向上させ
るためにＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉなどを添加するこ
とができるが、重量比で、０．８〜３．５％のＣ、２〜
７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２０％以下のＷ、３〜
１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選
ばれた１種または２種以上の元素、５％以上のＮｉ、１
０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅからなる組成が好ま
しい。
【００３２】Ｃは、炭化物形成のため必要で、下限未満
では晶出炭化物が少なく耐摩耗性の点で十分でない。
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１
種または２種以上の元素の量の和が３％未満では、Ｃと
のバランスで、炭化物が網目状に抄出して靭性。耐肌荒
れ性の点で本発明の目的が達成できない。また上限以上
では大きな初晶炭化物が晶出して肌荒れの問題が発生す
る。Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、ＨｆはＭＣ系炭化物
を形成するほか、これらの金属は鉄基合金とセラミック
ス繊維の濡れ性改善に著効があり、本発明では必須元素
である。
では晶出炭化物が少なく耐摩耗性の点で十分でない。
Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの群から選ばれた１
種または２種以上の元素の量の和が３％未満では、Ｃと
のバランスで、炭化物が網目状に抄出して靭性。耐肌荒
れ性の点で本発明の目的が達成できない。また上限以上
では大きな初晶炭化物が晶出して肌荒れの問題が発生す
る。Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、ＨｆはＭＣ系炭化物
を形成するほか、これらの金属は鉄基合金とセラミック
ス繊維の濡れ性改善に著効があり、本発明では必須元素
である。
【００３３】Ｃは上限値を超えると炭化物の分散が均一
でなくなり、強靭性、耐肌荒れ性の点で問題が起こる。
でなくなり、強靭性、耐肌荒れ性の点で問題が起こる。
【００３４】Ｃｒは下限値未満では、焼入性に劣り、上
限を超えると、Ｃｒ系炭化物が過多となり靭性、耐摩耗
性が低下する。
限を超えると、Ｃｒ系炭化物が過多となり靭性、耐摩耗
性が低下する。
【００３５】Ｍｏ、Ｗは、焼入性と高温硬さを得るため
に必要であるが、上限を超えると靭性、耐肌荒れ性の点
で好ましくない。なお、Ｗは炭化物も形成する元素とし
ても添加しうる。
に必要であるが、上限を超えると靭性、耐肌荒れ性の点
で好ましくない。なお、Ｗは炭化物も形成する元素とし
ても添加しうる。
【００３６】上記元素の他、Ｎｉ、Ｃｏは単独、または
複合して添加してよい。Ｎｉは焼入性を向上させる元素
であるが、上限を超えると残留オーステナイトが多くな
り、割れや圧延中の肌荒れを起こし好ましくない。
複合して添加してよい。Ｎｉは焼入性を向上させる元素
であるが、上限を超えると残留オーステナイトが多くな
り、割れや圧延中の肌荒れを起こし好ましくない。
【００３７】Ｃｏは焼戻し軟化抵抗と二次硬化の点で有
利であるが、上限を超えると焼入性が悪くなる。
利であるが、上限を超えると焼入性が悪くなる。
【００３８】本発明ロールは、非酸化性雰囲気で製造さ
れるので、鋳造鉄基合金に通常添加されるＳｉ、Ｍｎは
必ずしも添加の必要はない。
れるので、鋳造鉄基合金に通常添加されるＳｉ、Ｍｎは
必ずしも添加の必要はない。
【００３９】本発明の複合ロールは、図４に示すよう
に、鋼製ロール軸の周囲に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を
含有する鉄基合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混
合した混合物を配置し、これをホットプレス或いは熱間
静水圧成形により焼結成形して製造することができる。
に、鋼製ロール軸の周囲に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる炭化物を
含有する鉄基合金粉末とセラミックス繊維の小片とを混
合した混合物を配置し、これをホットプレス或いは熱間
静水圧成形により焼結成形して製造することができる。
【００４０】すなわち、図４の（イ）に示すように、
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２
種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末とセラミ
ックス繊維の小片とを所望の配合比で混合した繊維混合
体５を、鋼製ロール軸材１の周囲に溶接６等により設け
た筒状のカプセル４中に充填することによって、鋼製ロ
ール軸材１の周りに配置し、次いで図４の（ロ）に示す
ようにカプセル４を真空脱気したのち、カプセル４に蓋
７を溶接６することにより密閉して熱間静水圧成形する
方法、あるいは、鋼製ロール軸の周りにこのロール軸と
所望の間隔もって金型を設け、この金型内に上記混合粉
末を充填することによって、鋼製ロール軸の周りにセラ
ミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、ホッ
トプレスにより焼結成形する方法などによって製造する
ことができる。
Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２
種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末とセラミ
ックス繊維の小片とを所望の配合比で混合した繊維混合
体５を、鋼製ロール軸材１の周囲に溶接６等により設け
た筒状のカプセル４中に充填することによって、鋼製ロ
ール軸材１の周りに配置し、次いで図４の（ロ）に示す
ようにカプセル４を真空脱気したのち、カプセル４に蓋
７を溶接６することにより密閉して熱間静水圧成形する
方法、あるいは、鋼製ロール軸の周りにこのロール軸と
所望の間隔もって金型を設け、この金型内に上記混合粉
末を充填することによって、鋼製ロール軸の周りにセラ
ミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、ホッ
トプレスにより焼結成形する方法などによって製造する
ことができる。
【００４１】また、鋼製ロール軸の周りに、ゴム或いは
樹脂などの可撓性の筒状のカプセルを設け、この中に上
記混合物を充填することによって、ロール軸の周りにセ
ラミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、こ
れを冷間静水圧成形（ＣＩＰ）によってロール軸の周り
に成形体を形成した後、これを加熱焼結することによっ
て複合ロールを製造することができる。
樹脂などの可撓性の筒状のカプセルを設け、この中に上
記混合物を充填することによって、ロール軸の周りにセ
ラミックス繊維の小片と上記鉄基合金粉末を配置し、こ
れを冷間静水圧成形（ＣＩＰ）によってロール軸の周り
に成形体を形成した後、これを加熱焼結することによっ
て複合ロールを製造することができる。
【００４２】これらの方法において、この加熱成形、加
熱焼結によって、外層が焼結形成され、同時に焼結体と
ロール軸とが接合される。
熱焼結によって、外層が焼結形成され、同時に焼結体と
ロール軸とが接合される。
【００４３】また、本発明の複合ロールは、鋼製ロール
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向してセラミックス繊維体を形成した後、このセラミッ
クス繊維体に、溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基合金を供
給することによって製造できる。
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向してセラミックス繊維体を形成した後、このセラミッ
クス繊維体に、溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基合金を供
給することによって製造できる。
【００４４】すなわち、図５に示すように、ロール軸材
１の周りにセラミックス繊維を巻回或いはロール軸の方
向に配向してセラミックス繊維体８を形成した後、この
セラミックス繊維体８の周りに筒状の鋳型１０を設け、
この鋳型中に溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基溶融含浸
（溶浸）用合金９を注入することにより、上記繊維体の
繊維の周りに鉄基合金を含浸させると共に、ロール軸と
鉄基合金とを接合することができる。また、この溶融し
た鉄基合金が冷却凝固する際に、炭化物が晶出し、炭化
物が分散した鉄基合金とセラミックス繊維とからなる外
層が形成される。
１の周りにセラミックス繊維を巻回或いはロール軸の方
向に配向してセラミックス繊維体８を形成した後、この
セラミックス繊維体８の周りに筒状の鋳型１０を設け、
この鋳型中に溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基溶融含浸
（溶浸）用合金９を注入することにより、上記繊維体の
繊維の周りに鉄基合金を含浸させると共に、ロール軸と
鉄基合金とを接合することができる。また、この溶融し
た鉄基合金が冷却凝固する際に、炭化物が晶出し、炭化
物が分散した鉄基合金とセラミックス繊維とからなる外
層が形成される。
【００４５】ところで、鋼製ロール軸の周りに繊維体を
形成する方法としては、鋼製ロール軸の周りに有機バイ
ンダー、ワックス等の繊維の巻回密度を調整するための
間隔材を塗布し、その厚みを調整しながらセラミックス
繊維を、或いは巻回時に繊維の間に有機バインダーのシ
ートを装入しながらセラミックス繊維を、ロール軸方向
と直角方向或いは軸方向と角度を有するように巻き重ね
ることによってセラミックス繊維が所望の体積分率とな
るようにして繊維体を形成する方法がある。
形成する方法としては、鋼製ロール軸の周りに有機バイ
ンダー、ワックス等の繊維の巻回密度を調整するための
間隔材を塗布し、その厚みを調整しながらセラミックス
繊維を、或いは巻回時に繊維の間に有機バインダーのシ
ートを装入しながらセラミックス繊維を、ロール軸方向
と直角方向或いは軸方向と角度を有するように巻き重ね
ることによってセラミックス繊維が所望の体積分率とな
るようにして繊維体を形成する方法がある。
【００４６】また、予め有機バインダーのシートにセラ
ミックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位
して繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを
繊維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有
するようにして巻回する方法、或いはこの繊維入り有機
バインダーシートを繊維の方向がロール軸方向となるよ
うに重ねるなどの方法により、ロール軸の周りにセラミ
ックス繊維を配したセラミックス繊維体を形成すること
ができる。なお、有機バインダー、ワックスなどの間隔
材は、溶融した上記鉄基合金を注入した際に分解燃焼
し、複合ロールの外層は実質的にセラミックス繊維と炭
化物を含有する鉄基合金とで形成される。
ミックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位
して繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを
繊維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有
するようにして巻回する方法、或いはこの繊維入り有機
バインダーシートを繊維の方向がロール軸方向となるよ
うに重ねるなどの方法により、ロール軸の周りにセラミ
ックス繊維を配したセラミックス繊維体を形成すること
ができる。なお、有機バインダー、ワックスなどの間隔
材は、溶融した上記鉄基合金を注入した際に分解燃焼
し、複合ロールの外層は実質的にセラミックス繊維と炭
化物を含有する鉄基合金とで形成される。
【００４７】また、本発明の複合ロールは、鋼製ロール
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向すると共に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ
の１種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合
金粉末を繊維の周囲に充填配置した後、ホットプレス或
いは熱間静水圧成形により鉄基合金粉末を焼結成形する
こと、或いは加熱して鉄基合金粉末を加熱溶融させるこ
とにより製造できる。
軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるいは軸方向に配
向すると共に、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ
の１種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合
金粉末を繊維の周囲に充填配置した後、ホットプレス或
いは熱間静水圧成形により鉄基合金粉末を焼結成形する
こと、或いは加熱して鉄基合金粉末を加熱溶融させるこ
とにより製造できる。
【００４８】すなわち、鋼製ロール軸の周りに、有機バ
インダーあるいはワックス等の間隔材とＷ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる
炭化物を含有する鉄基合金粉末等を塗布し、その厚みを
調整しながらセラミックス繊維を、あるいは巻回時に繊
維の間に有機バインダーのシートと上記鉄基合金粉末を
装入しながら繊維を、ロール軸方向と直角方向に或いは
軸方向と角度を有するように巻き重ねて所望の体積分率
となるように繊維体を形成する方法によってロール軸の
周りに繊維体を形成するとともに繊維の周囲に炭化物を
含有する鉄基合金粉末を充填配置する。
インダーあるいはワックス等の間隔材とＷ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上よりなる
炭化物を含有する鉄基合金粉末等を塗布し、その厚みを
調整しながらセラミックス繊維を、あるいは巻回時に繊
維の間に有機バインダーのシートと上記鉄基合金粉末を
装入しながら繊維を、ロール軸方向と直角方向に或いは
軸方向と角度を有するように巻き重ねて所望の体積分率
となるように繊維体を形成する方法によってロール軸の
周りに繊維体を形成するとともに繊維の周囲に炭化物を
含有する鉄基合金粉末を充填配置する。
【００４９】或いは、予め上記鉄基合金粉末を塗布した
有機バインダーシート、または上記鉄基合金粉末と有機
バインダーとを混合した有機バインダーシートにセラミ
ックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位し
た繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを繊
維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有す
るように巻き重ねて所望の体積分率となるように繊維体
を形成する方法によってロール軸の周りに繊維体を形成
するとともに繊維の周囲に炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置したセラミックス繊維体を形成することが
できる。
有機バインダーシート、または上記鉄基合金粉末と有機
バインダーとを混合した有機バインダーシートにセラミ
ックス繊維を所望の体積分率となるように平行に配位し
た繊維入り有機バインダーシートとし、このシートを繊
維の向きが軸方向と直角方向或いは軸方向と角度を有す
るように巻き重ねて所望の体積分率となるように繊維体
を形成する方法によってロール軸の周りに繊維体を形成
するとともに繊維の周囲に炭化物を含有する鉄基合金粉
末を充填配置したセラミックス繊維体を形成することが
できる。
【００５０】このようにして形成した繊維体をホットプ
レス或いは熱間静水圧成形により焼結成形することによ
って、複合ロールを製造することができる。
レス或いは熱間静水圧成形により焼結成形することによ
って、複合ロールを製造することができる。
【００５１】ホットプレス或いは熱間静水圧成形におい
ては、ホットプレス或いは熱間静水圧成形に先だって予
め繊維体を加熱し有機バインダー、ワックスのような間
隔材を分解除去した後、焼結成形することが好ましい。
これによって外層は実質的にセラミックス繊維と上記炭
化物を含有する鉄基合金の焼結体により形成され、ロー
ル軸と外層とは接合される。
ては、ホットプレス或いは熱間静水圧成形に先だって予
め繊維体を加熱し有機バインダー、ワックスのような間
隔材を分解除去した後、焼結成形することが好ましい。
これによって外層は実質的にセラミックス繊維と上記炭
化物を含有する鉄基合金の焼結体により形成され、ロー
ル軸と外層とは接合される。
【００５２】また、上記繊維体の周囲に金属製あるいは
耐火物製の筒状の鋳型を設け、繊維体を加熱して鉄基合
金粉末を溶融させることによって、複合ロールを製造す
ることができる。その際、有機バインダー、ワックスの
ような間隔材は分解消失し、外層は実質的にセラミック
ス繊維と溶融後の冷却において晶出した上記炭化物を含
有する鉄基合金により形成され、ロール軸と外層とは接
合される。
耐火物製の筒状の鋳型を設け、繊維体を加熱して鉄基合
金粉末を溶融させることによって、複合ロールを製造す
ることができる。その際、有機バインダー、ワックスの
ような間隔材は分解消失し、外層は実質的にセラミック
ス繊維と溶融後の冷却において晶出した上記炭化物を含
有する鉄基合金により形成され、ロール軸と外層とは接
合される。
【００５３】ロール成形後は、ロールの使用条件におい
て要求される硬度、表面粗度を得るように、熱処理条
件、研磨条件を選定して処理すればよい。
て要求される硬度、表面粗度を得るように、熱処理条
件、研磨条件を選定して処理すればよい。
【００５４】本発明の複合ロールの軸は鋼製であるが、
鋳鋼、鍛鋼、強靭鋳鉄等も使用できる。なお、図６に示
すように鋼製ロール軸材１と耐摩耗材の外層部２との間
に鋼製の中間体１１を設け、中間体の上に外層を設ける
構造としてもよい。
鋳鋼、鍛鋼、強靭鋳鉄等も使用できる。なお、図６に示
すように鋼製ロール軸材１と耐摩耗材の外層部２との間
に鋼製の中間体１１を設け、中間体の上に外層を設ける
構造としてもよい。
【００５５】本発明の複合ロールは外層に相当する部分
の少なくとも表層部を特許請求の範囲の繊維強化金属と
した単層或いは複層にしたスリーブとし、内層との接合
は溶接、焼結、溶融等の接合方法の他、焼嵌め、嵌合等
の方法によって接合し、複合ロールとしても使用でき
る。
の少なくとも表層部を特許請求の範囲の繊維強化金属と
した単層或いは複層にしたスリーブとし、内層との接合
は溶接、焼結、溶融等の接合方法の他、焼嵌め、嵌合等
の方法によって接合し、複合ロールとしても使用でき
る。
【００５６】また、本発明の外層材はロール材のみなら
ず、シームレス、線材圧延、熱押し、鍛造等の熱間加工
用工具や冷間加工用工具としても使用できる。
ず、シームレス、線材圧延、熱押し、鍛造等の熱間加工
用工具や冷間加工用工具としても使用できる。
【００５７】
【実施例】 （実施例１） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：１００ｍｍ 軸の長さ ：２００ｍｍ 軸材 ：Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．０ Ｃｒ：５．０ Ｖ ：５．０ Ｍｏ：５．０ Ｗ ：５．０ Ｓｉ：１．５ Ｍｎ：１．０ セラミックス繊維：直径１４μｍ、長さ０．５ｍｍのＳｉＣ繊維の表面に ＴｉＮを３μｍ被覆。
【００５８】上記鉄基合金粉末にＳｉＣ繊維を１５重量
％混合し、軸周りに形成した後、図４（イ）に示すよう
に鉄製のカプセルの中に納め、（ロ）の蓋を溶接し、カ
プセルの中を真空脱気して封入した後、１２００℃でＨ
ＩＰ成型した。冷却後、カプセル材を除去し、硬度がシ
ョアー硬度で８０〜８５になるように焼入れ、焼戻し処
理を行った。
％混合し、軸周りに形成した後、図４（イ）に示すよう
に鉄製のカプセルの中に納め、（ロ）の蓋を溶接し、カ
プセルの中を真空脱気して封入した後、１２００℃でＨ
ＩＰ成型した。冷却後、カプセル材を除去し、硬度がシ
ョアー硬度で８０〜８５になるように焼入れ、焼戻し処
理を行った。
【００５９】この場合、炭化物としてはＶＣと複合炭化
物（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。
物（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。
【００６０】耐クラック性評価試験 実ロールと同じ熱サイクルを与えて耐クラック性を評価
した。熱サイクルは、高周波により局部的に焼く６００
℃に加熱し、直後に水冷することにより行い、加熱−水
冷サイクルを１０5回繰り返し、クラック深さをクラッ
クメータで測定した。
した。熱サイクルは、高周波により局部的に焼く６００
℃に加熱し、直後に水冷することにより行い、加熱−水
冷サイクルを１０5回繰り返し、クラック深さをクラッ
クメータで測定した。
【００６１】結果 クラック深さは、１．２ｍｍであった。なお、比較のた
めに同じ条件で作製したＳｉＣ繊維の入っていない成分
のロールでは、クラック深さ、４．８ｍｍであった。本
発明構造は耐クラック性に効果があることを確認した。
めに同じ条件で作製したＳｉＣ繊維の入っていない成分
のロールでは、クラック深さ、４．８ｍｍであった。本
発明構造は耐クラック性に効果があることを確認した。
【００６２】 （実施例２） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：５０ｍｍ 軸の長さ ：５０ｍｍ、 軸の長さ ：１５０ｍｍ 軸材 ：Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．２ Ｃｒ：６．０ Ｖ ：６．０ Ｍｏ：４．０ Ｗ ：６．０ セラミックス繊維：直径１４μｍのＳｉＣ及び直径１５μｍのＳｉ3Ｎ4繊維の 表面にアルミナを２μｍ被覆。
【００６３】ＳｉＣ繊維をリング状に巻回密度約４０％
で成形した後、これを図５に示すようにアルミナセラミ
ックスの型に納め、上記外層部の鉄基合金を真空中１４
５０℃で溶解してＳｉＣ繊維のリングに溶融含浸（溶
浸）させた。
で成形した後、これを図５に示すようにアルミナセラミ
ックスの型に納め、上記外層部の鉄基合金を真空中１４
５０℃で溶解してＳｉＣ繊維のリングに溶融含浸（溶
浸）させた。
【００６４】冷却後、鋳型から取り出し硬度がショアー
硬度で８０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理をし
た。この場合、炭化物としてはＶＣと複合炭化物（Ｆ
ｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。
硬度で８０〜９０になるように焼入れ、焼戻し処理をし
た。この場合、炭化物としてはＶＣと複合炭化物（Ｆ
ｅ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）6Ｃが晶出していた。
【００６５】なお、Ｓｉ3Ｎ4繊維についても同様な成形
および処理を行った。
および処理を行った。
【００６６】耐クラック性評価試験 実施例１と同じ熱サイクルを与えて耐クラック性を評価
した。
した。
【００６７】結果 クラック深さは、ＳｉＣ繊維で０．５ｍｍ、Ｓｉ3Ｎ4繊
維で０．７ｍｍであった。なお、比較のために同じ条件
で作製したセラミックス繊維の入っていない成分のロー
ルでは、クラック深さ、４．０ｍｍであった。本発明構
造は耐クラック性に効果があることを確認した。
維で０．７ｍｍであった。なお、比較のために同じ条件
で作製したセラミックス繊維の入っていない成分のロー
ルでは、クラック深さ、４．０ｍｍであった。本発明構
造は耐クラック性に効果があることを確認した。
【００６８】耐摩耗性の比較 上記ＳｉＣ繊維入りとＳｉ3Ｎ4繊維入りと繊維が入って
いないロールについて、熱間コイル圧延試験機（単スタ
ンド圧延）にて、耐摩耗性を評価した。圧延材は普通鋼
コイル（幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１０００ｍ）を
用い、圧延条件はコイル加熱温度９００℃、圧下率３０
％で行い、コイルを各ロール材で１０本圧延した。摩耗
量は圧延前後のロールプロフィールを測定し、その最大
深さの差で比較した。摩耗深さは、繊維が入っていない
ロールの場合を１とすると、ＳｉＣ繊維入りロールの場
合で０．７３、Ｓｉ3Ｎ4繊維入りロールの場合が０．８
０であり、繊維を入れることにより耐摩耗性の改善が確
認できた。
いないロールについて、熱間コイル圧延試験機（単スタ
ンド圧延）にて、耐摩耗性を評価した。圧延材は普通鋼
コイル（幅２０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ１０００ｍ）を
用い、圧延条件はコイル加熱温度９００℃、圧下率３０
％で行い、コイルを各ロール材で１０本圧延した。摩耗
量は圧延前後のロールプロフィールを測定し、その最大
深さの差で比較した。摩耗深さは、繊維が入っていない
ロールの場合を１とすると、ＳｉＣ繊維入りロールの場
合で０．７３、Ｓｉ3Ｎ4繊維入りロールの場合が０．８
０であり、繊維を入れることにより耐摩耗性の改善が確
認できた。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は耐摩耗性を
改善するとともに、耐クラック性改善に効果があり、ロ
ール寿命の向上に多大の貢献を成すものである。
改善するとともに、耐クラック性改善に効果があり、ロ
ール寿命の向上に多大の貢献を成すものである。
【図１】本発明の複合ロールの１例を示すもので、強化
繊維をロール軸の周方向に巻回した時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。
繊維をロール軸の周方向に巻回した時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。
【図２】本発明の複合ロールの他の例を示すもので、強
化繊維をロール軸に平行に配位させた時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。
化繊維をロール軸に平行に配位させた時の（イ）は断面
図、（ロ）は斜視図である。
【図３】本発明の複合ロールの他の例を示すもので、強
化繊維の巻回時に繊維をクロスさせた例を示す斜視図で
ある。
化繊維の巻回時に繊維をクロスさせた例を示す斜視図で
ある。
【図４】本発明の複合ロールの製作方法の一例としてＨ
ＩＰによる方法を説明する図であり、（イ）はロール軸
の周りのカプセル内に外層材（繊維混合体）を納めた状
態、（ロ）はカプセルの蓋を溶接し、外層材（繊維混合
体）を封入した後の状態を示す図である。
ＩＰによる方法を説明する図であり、（イ）はロール軸
の周りのカプセル内に外層材（繊維混合体）を納めた状
態、（ロ）はカプセルの蓋を溶接し、外層材（繊維混合
体）を封入した後の状態を示す図である。
【図５】本発明の複合ロールの製作方法の他の例とし
て、溶融含浸（溶浸）による方法を示す断面模式図であ
り、セラミックス繊維体を型に納め、合金を溶融含浸
（溶浸）させる状態を示す図である。
て、溶融含浸（溶浸）による方法を示す断面模式図であ
り、セラミックス繊維体を型に納め、合金を溶融含浸
（溶浸）させる状態を示す図である。
【図６】本発明の複合ロールの一例を示すもので、鋼製
ロール軸と外層の間に中間体を設けた例を示す図であ
る。
ロール軸と外層の間に中間体を設けた例を示す図であ
る。
【図７】従来の複合ロールの断面を示す図である。
１ ロール軸材 ２ 外層部 ３ 強化繊維 ４ カプセル ５ 繊維混合体 ６ 溶接 ７ 蓋 ８ セラミックス繊維体 ９ 溶融含浸（溶浸）用合金 １０ 鋳型 １１ 中間体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年９月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】 （実施例２） ロール直径：１００ｍｍ、ロール胴部長さ：５０ｍｍ 軸の径 ：５０ｍｍ、 軸の長さ ：１５０ｍｍ 軸材 ：Ｃｒ−Ｍｏ鋼 外層部の鉄基合金の成分：重量％ Ｃ ：２．２ Ｃｒ：６．０ Ｖ ：６．０ Ｍｏ：４．０ Ｗ ：６．０ セラミックス繊維：直径１４μｍのＳｉＣ及び直径１５μｍのＳｉ3Ｎ4繊維の 表面にアルミナを２μｍ被覆。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０４ Ｂ２２Ｆ 5/00 Ｅ (72)発明者 栗田 澄彦 佐賀県西松浦郡有田町幸平一丁目３番８号 株式会社香蘭社研究開発部内
Claims (11)
- 【請求項１】 鋼製の軸の周辺に耐摩耗性材料からなる
外層を設けた複合ロールにおいて、該外層の少なくとも
表層部が、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆの１種または２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基
合金とセラミックス繊維とからなることを特徴とする複
合ロール。 - 【請求項２】 上記セラミックス繊維の小片が、鉄基合
金中に分散してなることを特徴とする請求項１記載の複
合ロール。 - 【請求項３】 上記セラミックス繊維が鋼製のロール軸
の周方向に巻回、或いは軸方向に配向され、この繊維の
間隙に上記鉄基合金が含浸されてなることを特徴とする
請求項１記載の複合ロール。 - 【請求項４】 上記セラミックス繊維が酸化物、窒化物
で被覆された炭化珪素繊維或いは窒化珪素繊維であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の複
合ロール。 - 【請求項５】 上記鉄基合金が、重量比で、０．８〜
３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２
０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の元素、
５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅ
からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の複合ロール。 - 【請求項６】 鋼製のロール軸の周囲に耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りに、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する鉄基合金粉
末とセラミックス繊維の小片とを混合して配置した後、
この鉄基合金粉末とセラミックス繊維を加熱し、焼結成
形することを特徴とする複合ロールの製造方法。 - 【請求項７】 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向してセラミックス繊維体を形成した後、
このセラミックス繊維体に溶融したＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種または２種以上を含有する
鉄基合金を供給することを特徴とする複合ロールの製造
方法。 - 【請求項８】 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊維の周
囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種また
は２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末を充
填配置してセラミックス繊維体を形成した後、このセラ
ミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を焼結成形する
ことを特徴とする複合ロールの製造方法。 - 【請求項９】 鋼製のロール軸の廻りに耐摩耗性材料か
らなる外層を設けた複合ロールの製造方法であって、前
記鋼製ロール軸の周りにセラミックス繊維を巻回あるい
は軸方向に配向すると共に、このセラミックス繊維の周
囲にＷ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆの１種また
は２種以上よりなる炭化物を含有する鉄基合金粉末を充
填配置してセラミックス繊維体を形成した後、このセラ
ミックス繊維体を加熱して鉄基合金粉末を溶融すること
を特徴とする複合ロールの製造方法。 - 【請求項１０】 上記セラミックス繊維が酸化物または
窒化物で被覆された炭化珪素繊維あるいは窒化珪素繊維
であることを特徴とする請求項６ないし９のいづれかに
記載の複合ロールの製造方法。 - 【請求項１１】 上記鉄基合金が、重量比で０．８〜
３．５％のＣ、２〜７％のＣｒ、１０％以下のＭｏ、２
０％以下のＷ、３〜１５％のＶ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｈｆの群から選ばれた１種または２種以上の元素、
５％以下のＮｉ、１０％以下のＣｏ、残部実質的にＦｅ
からなることを特徴とする請求項６ないし１０のいづれ
かに記載の複合ロールの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP19330697A JP3814054B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 複合ロールおよびその製造方法 |
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| KR20140142334A (ko) | 2012-07-09 | 2014-12-11 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 복합 롤 및 압연 방법 |
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1997
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