JPS61557A

JPS61557A - ホツトランテ−ブルロ−ラ

Info

Publication number: JPS61557A
Application number: JP12266784A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakagawa; 中川　義弘; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Hiroaki Katayama; 片山　博彰
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1986-01-06
Also published as: JPH0340102B2

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、熱間圧延設備のホットランテーブル　　　　
　　゛に使用されるローラに関し、より詳しくは、仕上
圧延工程より冷却用ヘッダまで、及び冷却帯以後巻取コ
イラのピンチロールまでの間で使用するローラに関する
。

従来、ホットランテーブルローラは、消耗品的に考え普
通鋼、普通鋳鋼が用いられるか、又は耐摩耗性を積極的
に付与したＣｒ　−Ｍｏ鋼が用いられていた。前者にあ
っては、耐摩耗性に劣るためローラを頻繁に交換しなけ
ればならず、後者にあっては耐摩耗性には優れるが、耐
焼付性、耐クラツク性及び耐事故性に劣るという欠点が
あった。後者においては、耐事故性を上げるため、硬度
を下げるように熱処理を行うこともあるが、そうすると
逆に耐摩耗性に劣ることになり、消耗が激しくなる。

また、畝上のローラは、通常遠心力鋳造により得られた
長尺管体に表面熱処理、肉盛り等の種々の処理を施して
一体物スリーブとし、此れをローラ軸に固着して製作さ
れるものであるから、単重が大きく、多くの駆動エネル
ギを要し、ランニングコストの面でも不利であった。更
に、前記一体物スリーブは、ローラ径の制限から通常そ
の厚さを大きくできないが故に、製造上困難な肉厚の薄
い均一な厚さの長尺管体の遠心力鋳造を余儀なくされて
いた。また、一部にスリーブを２層としたものがあるが
、この場合はその製造がより困難である。即ち、長尺で
薄肉の２層スリーブは、遠心力鋳造により製造されるが
、軸方向に亘り均一な厚さの外殻及び内殻を形成し、ま
た、その境界において冶金学的な完全溶着がなされる為
には、金型回転数、鋳込温度、内殻鋳込タイミング等多
くのファクターを考慮しなければならず、工業的に一定
品質のスリーブを得る事が困難である。特に、ホットラ
ンテーブルローラは長尺（１５００龍以上〉、片肉使用
層（１０〜２０鶴）が少ないので、上記製造上の困難は
顕著である。

く問題を解決するための手段〉本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、優れた耐焼
付性、耐クラツク性、耐摩耗性及び耐事故性を兼備し、
かつ低ランニングコストで駆動でき、製造も容易なホッ
トランテーブルローラを提供するものであり、その手段
は、化学組成が重量％で、Ｃ：２．４〜３．４％　　　Ｓ　：　０．０８　　％以
下Ｓｉ　：　２．０〜３．４％　　　Ｎｉ　：　４．５
〜１０％Ｍｎ　：　０．５〜１．５％　　　Ｃｒ：５〜
１０％Ｐ：０．ｌ　　％以下　　　Ｍｏ　：　０．４〜
１．５％残部実質的にＦｅからなる黒鉛晶出高クロム鋳
鉄の外殻と、化学組成が重量％で、Ｃ：３．Ｏ〜３．８％　　　Ｎｔ　：　２．０％以下Ｓ
ｉ　：　１．８〜３．０％　　　Ｃｒ　：　５．０％以
下Ｍｎ　：　０．３〜１．０％　　　Ｍｏ　：　１．０
％以下ｐ：ｏ、ｔ％以下　　　　Ｍｇ　、：　０．０２
〜０．１％ｓ：ｏ、ｏｅ％以下残部実質的にＦｅからなるダクタイル鋳鉄材質の内殻と
が溶着一体化されてなりかつ外殻硬度がＨｓ６５以上で
ある複合スリーブの複数個をローラ軸に相互に間隔を設
けて固着してなることを特徴とするものである。

〈作　用〉畝上の手段によれば、本発明のローラは、特定化学組成
の黒鉛晶出高クロム鋳鉄の外殻と特定化学組成の強靭な
ダクタイル鋳鉄の内殻とが溶着一体化された複合スリー
ブの複数個が相互に間隔を設けてローラ軸に固着されて
いるから、クロム炭化物及び晶出した微細黒鉛の作用で
耐摩耗性、耐焼付性、耐クラツク性、及び耐事故性に優
れ、かつローラ単重を軽くすることができる。また、ロ
ーラ軸へは、一体物の複合スリーブを固着せず、該一体
物複合スリーブに対し、短尺の複合スリーブの複数個を
間隔を設けてローラ軸に固着させるから、複合スリーブ
のローラ軸への固着が容易であり、更に、複合スリーブ
の軸方向残留応力が一体物の複合スリーブに比べて著し
く軽減され、それ散財事故性の向上をローラ構造面から
も確保できる。また、製造困難な長尺薄肉の一体物の複
合スリーブを製作する必要がなく、複合スリーブの製作
が容易である。

〈実施例〉次に図面を参照して本発明の実施例につき詳述する。

第１図は、本発明のホットランテーブルローラ１であり
、外殻３と内殻４とが溶着一体化された複合スリーブ２
の複数個が、所定の間隔をおいてローラ軸（アーハー）
５に固着されている。

外殻３は耐焼付性、耐クラツク性及び耐摩耗性に優れた
黒鉛晶出高クロム鋳鉄材質であり、その化学組成（重量
％）は下記の限定理由により特定される。

Ｃ：２．４〜３．４％ＣはＣｒと結びついてクロムカーバイドを形成する他後
述するＳｉ、　Ｎｉの黒鉛化生成元素により微細な黒鉛
となって晶出する。Ｃが２．４％未満になるとクロムカ
ーバイドが減ると共に黒鉛の晶出もなくなり本発明の意
義がなくなる。次に０％が３．４％を越えるとＣｒ％と
の関係もあるが、本発明の場合Ｃｒ％が５〜１０％と限
定しているため過飽和の炭素が高いＳｉ、　Ｎｉ％のた
め黒鉛化し多量の黒鉛晶出となり耐摩耗性の点で劣る。

Ｓｉ　：　２．０〜３．４％Ｓｉは高クロム材質の黒鉛を晶出させるために必要で２
．０％未満ではこの効果がなり３．４％を越えると黒鉛
品出が過多となり耐摩耗性の点で劣る。

尚、Ｓｉについては鋳込時のＳｉをこの成分範囲より低
目にして鋳込前に接種を行ない最終製品の成分で上記範
囲内に入るようにする方が黒鉛の晶出の４　　　　　　
　点で有利である。

Ｍｎ二０．５〜１．５　％ＭｎはＳｉの脱酸の補助として少なくとも０．５％以上
の含有量を必要とし、０．５％未満では充分な脱酸効果
が得られない。しかし、１．５％を越えて含有されると
、機械的性質特に靭性の点で劣化が著しい。

Ｐ：０．１％以下Ｐは特にローラ材質においては少ない程望ましく、材質
の脆くするという点からも０．１％以下に抑えられる。

Ｓ：０．０８％以下ＳもＰと同様の理由で少ない程望ましく、その含有量は
０．０８％以下とする。

Ｎｉ　：　４．５〜１０％Ｎｉは基地組織の改良と黒鉛を晶出させるため積極的に
含有させるもので、４．５％未満では黒鉛の晶出がなり
、１０％を越えると黒鉛晶出が過多となると共に残留オ
ーステナイトが増加し、後の熱処理によってもオーステ
ナイト量が軽減されず使用時に耐肌荒性の点で問題とな
る。

Ｃｒ：５〜１０％ＣｒはＣと結びついてＣｒ炭化物を形成するが５％未満
では炭化物が少なく耐摩耗性の点でも劣り、１０％を越
えると上記Ｎｉｓ　Ｓｉの成分範囲では黒鉛の晶出が得
られない。

Ｍｏ　：　０．４〜１．５％Ｍｏは焼入焼戻し抵抗を高めると共に同時に炭化物中に
入り炭化物硬度を高めると共に焼戻し軟化抵抗を向上さ
せるのに有効であるが、０．４％未満ではこのような効
果は少なく、また１、５％を越えて含有されると白銑化
傾向が強く黒鉛の晶出が得られない。

外殻組成は、以上を含有し残部実質的にＦｅから構成さ
れる。

前記外殻３と溶着一体化される内殻４は、靭性に優れた
ダクタイル鋳鉄で形成され、その化学組成は、下記の限
定理由により特定される。尚、内殻溶湯化学組成は、内
殻鋳込時に外殻内面が洗われて内殻溶湯中へ混入するの
で、その分を考慮して決定されねばならない。

Ｃ：３．０〜３．８％Ｃは靭性と強度を付与するために含有させるがＣ含有量
が３．０％未満では材質のチル化が進行して内殻材の靭
性の低下が著しくなる。一方、３．８％を越えて含有さ
れると、黒鉛化が過剰となり内殻材の強度が不足し、こ
のことはスリーブとアーハーの機械的結合（通常焼嵌め
方式）時に大きな嵌め合い代が取れない結果となり、ス
リーブの軸方向へのズレ及び内部からの欠損に結びつく
。よって、Ｃａ、０〜３．８％と規定する。

Ｓｉ　：　１．８〜３．０％Ｓｉは外殻Ｃｒと混入して材質が脆弱になるのを防止す
るために必要であるが、１．８％未満の含有量では黒鉛
化が悪くセメンタイトが多く晶出して内殻の強度が劣化
するため、残留応力により鋳造時に割れ易くなる。一方
、３．０％を越えて含有されると、黒鉛化が促進して強
度の劣化を招く。よって、Ｓｉ含有量は１．８〜３．０
％の範囲とする。なおＳｉ含有量は内殻溶湯の溶製時か
ら上記の高い範囲に設定することもできるが、内殻溶湯
の鋳込み時に、Ｃａ−５ｉやＦｅ−３ｔを同時に０．２
〜０．５％（Ｓｉ％として）接種することも非常に有効
な方法であって、この場合には当初のＳｉ含有量は上記
範囲より少な（して接種後のＳｉ％を所定範囲内にする
ことが必要である。

Ｍｎ　：　０．３〜１．０％ＭｎはＳと結合して、ＭｎＳとしてＳの悪影響を減少す
るが、０．３％未満ではこの効果が少なり、一方１．０
％を越えて含有されると、Ｓの悪影響を防止する作用よ
りもむしろ材質の劣化作用が著しくなる。よって、Ｍｎ
含有量は０．３〜ｊ１．０％の範囲とする。

ｐ：ｏ、ｉ％以下Ｐは溶湯の流動性を増加させるが、材質を脆弱にするた
め低い程望ましく、０．１％以下の含有量とする必要が
ある。

ｓ：ｏ、ｏｅ％以下ＳはＰと同様に材質を脆弱にするため低い程良い。また
内殻は球状黒鉛鋳鉄であるため、Ｍｇ処理によって加え
られるＭ、と結合してＭｇＳを形成し、ｊ　　　　　　
　　　　　３が除去されるが、黒鉛を球状化させるため
にもＳは低い含有量であることが必要であり、０．０６
％以下に規定される。

Ｎｉ　：　２．０％以下Ｎｉは黒鉛の安定化のため含有され、２．０％を越えて
含有されても顕著な効果がないので、２．０％以下に押
える。

Ｃｒ　：　５．０％以下外殻が高クロム材質であり、外殻からのＣｒの混入は避
けられないので、内殻溶湯のＣｒ含有量は低い程望まし
り０．５％以下とする。０．５％を越えて含有されると
外殻からの混入量によりＣｒが５．０％を越えて含有さ
れて過大となり、材質中のセメンタイトが多くなり強靭
性が劣化する。

Ｍｏ　：　１．０％以下Ｍｏは１．０％を越えて含有されると材質が硬くなり過
ぎるため１．０％以下とする。

Ｍｇ　：　０．０２〜０．１％Ｍｇは黒鉛の球状化のために必要な元素であるが、その
残留含有量が０．０２％未満では球状化不良となるため
、内殻を強靭な球状黒鉛鋳鉄材質とすることができない
。一方、０．１％を越えて含有されると、Ｍｇのチル化
作用及びドロスの点において好ましくない。よって、Ｍ
ｇの残留含有量は０．０２〜０．１％の範囲とする。な
お、内殻溶湯のＭ、処理に当っては、ＭｇＳやドロス発
生によるロス分を考慮して、所定の残留量が得られるよ
うに、余分に添加することが必要となる。

内殻組成は、以上を含有し残部実質的にＦｅから構成さ
れる。

紙上の耐焼付性、耐クラツク性及び耐摩耗性に優れた外
殻３と靭性に優れた内殻４とが溶着一体化した複合スリ
ーブ２の複数個は、所定の熱処理後ローラ軸５に間隔を
置いて分散して焼ばめ、接着等により固着される。斯か
る複合スリーブ２の分散配置によれば、一体物の複合ス
リーブをローラ軸に固着した場合に対し、ローラ単重を
著しく軽減でき、従って駆動エネルギの減少を図ること
ができ、ランニングコストを低下させることができる。

また、複合スリーブ２自体も、スリーブの幅が小さいの
で、一体物に対し軸方向残留応力を著しく軽減でき耐事
故性の著しい向上を図ることができる。

前記複合スリーブ２は、遠心力鋳造により、鋳造容易な
長さに設定された複合スリーブ素材を適宜分割して得ら
れる。この複合スリーブ素材の製造法を第２図を参照し
て説明すると、内面に耐火物を被覆しかつ両端内面に砂
型又は耐熱レンガのハンド７を固定して両端から溶湯が
飛散しないようにした遠心力鋳造用金型６を用い、これ
を遠心力鋳造機の上で回転し乍ら、先ず外殻溶湯を鋳込
み外殻３“を形成した後、その内面が一部又は全部未凝
固の間に、内殻溶湯を鋳込んで、外殻３”と内殻４′と
を冶金学的に完全に溶着一体化せしめた複合スリーブ素
材８を鋳造するのである。

第２図中９は回転ローラ、１０は溶湯取鍋、１１は鋳造
機を示している。

なお、第２図に例示する遠心力鋳造法では、その回転軸
が水平である場合の例を示しているが、熱論回転軸が傾
斜した状態で遠心力鋳造することも可能である。

畝上の通り製造された複合スリーブ素材８は、所期の寸
法に分割された後、各分割部分に所定の熱処理を施し、
外殻硬度がＨｓ６５以上の複数個の複合スリーブ２を得
る。

前記熱処理は、複合スリーブの外殻の黒鉛晶出高クロム
鋳鉄材の耐焼付性、耐摩耗性向上のために施される焼入
れ焼戻し熱処理であるが、該熱処理のため外殻には膨張
変態に伴う軸方向の残留応力が発生する。即ち、外面圧
縮応力、内面引張応力が発生し、その大きさは外殻及び
内殻の肉厚により決定される。従来の一体物長尺複合ス
リーブでは、軸方向残留応力は解放されず、ローラの使
用時に内面からのクラックの発生、割れの可能性が存在
したが、本発明では、複合スリーブを短尺化することに
より軸方向の残留応力を解放させることができ、耐事故
性の向上を図ることができた。

以上のようにして得られた複合スリーブ２は、個々にロ
ーラ軸５に焼ばめ等により固着されホソ４　　　　　　
　　　トランテーブルローラ１を得るが、該複合スリー
ブ２は、一体物に比べてかなり小形であるから、固着作
業は極めて容易である。

次により具体的な本発明の実施例につき詳述する。

製品胴径Ｄ＝φ３１０　ｖｎ＝、胴長Ｌ＝１８００ｍの
ホットランテーブルローラの製造実施例（１）　　第１表に示す外殻黒鉛晶出高クロム鋳鉄溶湯
を第２図の如く内径φ３００　ｗ　Ｘ　１２００鰭ｐの
遠心力鋳造用金型（回転数８０Ｏｒｐｍ　）内に、肉厚
４０ｍｍ（鋳込重量３４１　ｋｇ）　、鋳込温度１４０
０℃で鋳込んだ。

（２）外殻を鋳込み始めてから６分後に、第１表に示す
内殻溶湯を外殻の内面に肉厚４０＋＊ｍ　（２４７ｋｇ
）、鋳込温度１４００℃で鋳込んだ。

（３）外殻を鋳込み始めてから、２０分後に内殻は完全
に凝固した。その後複合スリーブを型バラクして炉内保
持して歪取りを行った。第１表には該スリーブ素材の製
品化学組成を示す。

次　　　　　　葉（４）歪取り後、スリーブ素材の両端各１５０鶴を除去
した後、スリーブを４分割し、各分割部分を９５０℃で
５時間炉内保持し、その後冷却し表面温度が５００℃に
なった状態で再び炉内で５５０°Ｃで保持し炉冷した。

その結果、スリーブ表面における硬度はＨｓ７０であっ
た。

（５）各分割部分の内・外面を機械加工により、外径φ
３１０龍、内径φ２００龍、幅２００Ｈの複合スリーブ
を４箇得た。該複合スリーブ４個を第１図の如＜２００
璽１間隔で、外径φ２００鶴の５３５Ｃローラ軸に６／
１０００の焼ばめ率で焼ばめして、所望のホットランテ
ーブルローラを得た。

（６）　　スリーブ表面から超音波テスト及び解体關査
した結果、複合スリーブの外殻と内殻とは完全に溶着一
体化し、組織的に連続性が認められた。

また、解体後外殻、内殻よりテストピースを採取し機械
的性質を調べた。その結果は第２表の通りであった。尚
、境界部の圧縮強度は、４５゜方向圧縮で１６４　ｋｇ
／ｗｍ２と良好であった。

第２表〈発明の効果〉以上説明した通り、本発明のホットランテーブルローラ
は、耐焼付性、耐クラツク性、耐摩耗性に優れた黒鉛晶
出高クロム鋳鉄の外殻と、靭性に優れたダクタイル鋳鉄
の内殻とが溶着一体化して形成された複合スリーブの複
数個をローラ軸に相互に間隔を設けて固着されているか
ら、耐焼付性、耐クラツク性、耐摩耗性及び耐事故性が
共に優れ、かつ軽量であり、それ故駆動エネルギも少な
くて済み、また、そのスリーブ自体の製作及びその固着
作業も非常に容易であり、本発明のローラの経済的価値
は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホットランテーブルローラの一実施例
の要部断面図、第２図は本発明のホットランテーブルロ
ーラに係る複合スリーブ素材の製造法を表す概略断面図
である。１・・・ホットランテーブルローラ、２・・・複合スリ
ーブ、３・・・外殻、４・・・内殻、５・・・ローラ軸
、６・・・遠心力鋳造用金型、８・・・複合スリーブ素
材。

Claims

【特許請求の範囲】１、化学組成が重量％で、Ｃ：２．４〜３．４％Ｓｉ：２．０〜３．４％Ｍｎ：０．５〜１．５％Ｐ：０．１％以下Ｓ：０．０８％以下Ｎｉ：４．５〜１０％Ｃｒ：５〜１０％Ｍｏ：０．４〜１．５％残部実質的にＦｅからなる黒鉛晶出高クロム鋳鉄の外殻
と、化学組成が重量％で、Ｃ：３．０〜３．８％Ｓｉ：１．８〜３．０％Ｍｎ：０．３〜１．０％Ｐ：０．１％以下Ｓ：０．０６％以下Ｎｉ：２．０％以下Ｃｒ：５．０％以下Ｍｏ：１．０％以下Ｍｇ：０．０２〜０．１％残部実質的にＦｅからなるダクタイル鋳鉄の内殻とが溶
着一体化されてなりかつ外殻硬度がＨｓ６５以上である
複合スリーブの複数個をローラ軸に相互に間隔を設けて
固着してなることを特徴とするホットランテーブルロー
ラ。