JPS63309393A

JPS63309393A - 熱間圧延用溶接肉盛ロ−ル

Info

Publication number: JPS63309393A
Application number: JP14429787A
Authority: JP
Inventors: Tsunao Kawanaka; 綱夫川中
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1988-12-16

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）・本発明は圧延使用層として硬化肉盛層を有する熱間圧延
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、耐クランク性（
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、高台金グレン、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）上記のロール材には、熱間圧延用ロールとしての必要特
性を兼備させるべく各種の成分が配合されているが、各
必要特性を十分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、ヒートクランクも発
生しやすい。しかも単体の場合は高価な材料をロール全
体に使用しているのも問題である。

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、複合の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、従って自から組成に制約があり、
飛躍的な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）本発明は以上の問題点を解決し、耐事故性の面から十分
な靭性を確保すると共に、耐摩耗性に優れ、しかも安価
に製造できる熱間圧延用ロールを提供する目的を以って
なされたものであり、同目的達成のために、靭性を有する鋼材によるロール胴部の外周に、プラズマ
粉体溶接によって肉盛層が圧延使用層として形成されて
おり、該肉盛層は組成が重量百分率で、Ｃ：１．５〜３．０％、　Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍ
ｎ：　　０．１〜１．０％、　Ｎｉ　：　　０．１〜１
．５％、Ｃｒ　：　　１．０〜５．０　％、　　Ｍｏ：
　　１．０〜５．０　　％、Ｃｏ　：　　５．０〜１５
．０％、　　Ｗ：５．０〜１５．０％、Ｖ：２．０〜５
．０　　％、　　Ｎｂ：　　１．０〜８．０　　％、及
び残部実質的にＦｅからなるようにしたのである。

（実施例）以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図、第２図はロール胴部ｌを母材としてその外周に
プラズマ粉体溶接により、上記特定組成の肉盛層３が形
成されている本発明実施例を示す図で、２が軸部であり
、第１図はロール胴部１と軸部２が異径の場合、第２図
はロール胴部ｌと軸部２が同径の場合を示す。

第３図〜第５図は肉盛層３がロール胴部１に固着された
スリーブ１ａを介して該ロール胴部ｌ外周に形成されて
いるロール例である。すなわち肉盛層３はスリーブ１ａ
を母材として溶接肉盛されている。

以上のロール胴部１及び一体として造られる軸部２は靭
性を有する鋼材、たとえば鍛造材のＳＣＭ４４０材のよ
うな安価な鋼材の使用が可能であり、また鋳鋼によるこ
ともでき、スリーブ１ａにも通常の安価な鋼管の使用が
可能である。そしてスリーブ１ａの固着には一般に焼嵌
めが用いられるが、鍛造によることも可能であり、ロー
ル本体が鋳造により形成される場合は、鋳造時に一体化
を図ることもできる。

なお焼嵌めの場合は肉盛溶接したスリーブを焼嵌める。

第３図はロール胴部１の全長に亘り、肉盛層３を備えた
スリーブ１ａが固着されている実施例、第４図は肉盛層
３を備えたスリーブ１ａが分割型であり、各分割型スリ
ーブｌａが相接して胴部１に固着されている実施例、第
５図は分割型スリーブ１ａがロール胴部に間隔を置いて
固着されている実施例を示す。

なお図には分割型スリーブ１ａが３個の場合を示してい
るが、３個に限られるべきでないことは云うまでもない
。

第６図はプラズマ肉盛溶接の概要説明図で、同図におい
て４は溶接トーチであり、電極５と内筒６との間にプラ
ズマガス流路７が、内筒６と中間筒８との間に粉体供給
路９が、中間筒８と外筒１０との間にシールドガス流路
１）が設けられている。

母材のロール胴部１は電極５に対してプラスの電圧が印
加され、母材の胴部１の表面と電極５との間にプラズマ
アークを発生させると共に、この中に肉盛用粉末を粉体
供給路９より供給して溶融し、前記胴部１の表面に急冷
凝固させて肉盛層３を形成する。

ところで上記の本発明における肉盛層は、高炭素ハイス
系材質に特殊元素のＮｂを含有させることによって組織
を微細化させると共に、高温における結晶粒の粗大化を
防ぎ、耐摩耗性及び靭性の他、仕上ロールに必要な耐肌
荒性にも優れるようにしたもので、従来の溶製による高
速度鋼では、多量に含有させることが困難であったＮｂ
を、プラズマ粉体溶接による肉盛によって、多量含有を
可能としたものであり、次にその成分の限定理由につい
て述べる。

Ｃ：１．５〜３．０％Ｃは炭化物生成元素であるが、１．５％未満では炭化物
の量が少なく耐摩耗性が不足し、一方３．０％を越える
と生成炭化物が粗大化し、耐熱衝撃性が劣化する。

Ｓｉ：０．１〜１．５％Ｓｉは脱酸剤として有効であるが、量を多くすると基地
を脆（するもので、０．１％未満では脱酸効果が不足し
、１．５％以上は必要とする靭性を保持できない。

Ｍｎ　：　　０．１〜１．０％ＭｎはＳと結合してＳの害を失わせるが、０．１％未満
ではその効果は少なく、一方０．１％を越えると材質の
強靭性を劣化する。

Ｎｉ　：　０．１”１．５％Ｎｉは基地硬度を高めるが反面組織の高温安定性を減じ
る。従って良好な硬度及び高温安定性を付与する範囲と
して０．１〜１．５％とした。

Ｃｒ　：　　１．０〜５．０％Ｃｒはカーバイドの安定と共に、基地の耐摩耗性を向上
するが、１％未満ではその効果は少な（、一方５％を越
えると脆弱な共晶炭化物を晶出し靭性を低下する。

Ｍｏ：　　１．０〜５．０％Ｍｏは基地硬度を高めるが、１．０％未満ではその効果
は十分でなく、また５％を越えても相応の効果はない、
ゆえに経済的な面から１．０〜５．０％とした。

Ｇｏ　：　５．０〜１５．０％Ｃｏは大部分基地に固溶し、耐熱性を向上させるが、５
％未満ではその効果は少なり、１５％を越えると靭性が
劣化する。

Ｗ：５．Ｑ〜１５．０％ＷはＣと化合してダンゲステン炭化物を形成し耐摩耗性
に寄与するが、熱伝導度が低いので多量に含有すると熱
歪による耐クランク性が劣化する。

従って良好な耐摩耗性と共に耐クランク性を備える範囲
として５．０〜１５．０％と限定した。

Ｖ：２．０〜５．０　％ＶはＣと化合してバナジウム炭化物を形成する。

バナジウム炭化物は硬度が高く、また球状に析出し靭性
も良好にするもので、他の炭化物生成元素とのバランス
から２．０〜５．０％と限定した。

Ｎｂ：　　１．０〜８．０％Ｎｂは炭素と化合してニオブ炭化物を形成する。

一方既述のように組織を微細化させると共に高温におけ
る結晶粒の粗大化を防ぎ、耐摩耗性、靭性及び耐肌荒性
を良好にする。しかし１．０％未満ではその効果はなく
、８．０％を越えると焼入性が低下する。

なお残部は実質的にＦｅである。

以上の組成の肉盛層形成用の原料粉末は、後述の具体的
実施例において示すように、高炭素ハイス系材粉末とＮ
ｂＣ粉末の混合粉末を用いるが、必ずしもこのような組
合せと限られるものではなく、総合的に上記特定組成に
入るような他の粉末の組合せによるこも可能である。

次に本発明の具体的実施例を示す。

ａ）ロールサイズ　　φ３５０　Ｘ５００１　　（ｎ）
ｂ）ロール材（母材）　ＳＣＭ４４０Ｃ）肉盛層　　　　　５ｆｌｄ）使用粉末　　　　Ｆｅ系合金粉末とＮｂＣ粉末との
混合粉末１）Ｆｅ系合金粉末・・・粒度　６０〜２５０メツシユ
、配合量　９０ｗ　ｔ％組成（賀ｔ％）Ｃ：１．４５％、Ｓｉ　：　０．３７％、Ｍｎ　：　０
．４０％、Ｎｉ　：　０．７２％、Ｃｒ　：　４．５０
％、Ｍｏ　：　２．７２％、Ｃｏ　：　１０．５　　％
、Ｗ　：　１）．２％、Ｖ　：　３．２１％、残部実質
的にＦｅ。

１ｉ）ＮｂＣ粉末・・・粒度　６０〜２５０メツシユ、
配合量　　１０−ｔ％ｅ）肉盛条件　予熱温度　４００℃ 電　　流　１４５Ａ電　　圧　　３３　　Ｖｆ）肉盛層組成（ｗｔ％）　（分析値）Ｃ：２．３２％
、　Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ　：　０．３５％、Ｎｉ：
０．６０％、　Ｃｒ　：　　４．３０％、Ｍｏ　：　２
．５２％、Ｃｏ：　　９．８　　％、　Ｗ　：　１０．
５　　％、Ｖ　：　３．０７％、Ｎｂ：　５．０４％、
　残部実質的にＦｅ。

ｇ）熱処理　溶接肉盛後、焼戻を５４０℃で３回゛以上
のようにして得た実施例ロールの肉盛層の金属顕微鏡組
織写真（ｘ　４００）を第７図として示す。

また第８図は、上記肉盛層の高温硬さを示すグラフ図で
あり、室温でＨｖ　８８０．６００℃においてＨｖ６１
０のような優れた値を示す。

第９図は上記肉盛層表面から各深さにおける硬さのグラ
フ図であり、表面から５■會までの肉盛部分はＨ武Ｃ６
３〜６６の優れた硬さを示している。

（発明の効果）本発明は以上のように、靭性を有する鋼材によるロール
胴部外周に、プラズマ粉体溶接によって高炭素ハイス系
材質にＮｂを含有させた組成の肉盛層を形成させている
ので、従来の鋳造ロールはもとより肉盛ロールに比して
耐摩耗性、強靭性及び耐肌荒性に優れると共に、ロール
胴部に通常の安価な鋼材、またスリーブも同様に安価な
鋼管を使用することが可能で、経済的にも優れたもので
あり、本発明の工業的価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明実施例ロールの要部断面図であ
る。第１図、第２図はロール胴部を母材としたプラズマ
粉体溶接による肉盛層を備えたロール例で、第１図はロ
ール胴部と軸部が異径の場合、第２図はロール胴部と軸
部が同径の場合である。第３図〜第５図はロール胴部に固着したスリーブを母材
としたプラズマ粉体溶接による肉盛層を備えたロール例
を示す。第６図はプラズマ粉体溶接の概要説明図、第７図は実施
例の肉盛層の金属顕微鏡組織写真（×４００）である。第８図は実施例ロールの肉盛層表面硬度の温度特性を示
すグラフ図、第９図は実施例ロールの肉盛層表面からの
距離と硬度との関係を示すグラフ図である。１・・・ロール胴部、１ａ・・・スリーブ、２・・・軸
部、３・・・肉盛層、４・・・プラズマ粉体溶接トーチ
、５・・・電極、６・・・内筒、７・・・プラズマガス
流路、８・・・中間筒、９・・・粉体供給路、１０・・
・外筒、１）・・・シールドガス流路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）靭性を有する鋼材によるロール胴部の外周に、プ
ラズマ粉体溶接によって肉盛層が圧延使用層として形成
されており、該肉盛層は組成が重量百分率で、Ｃ：１．５〜３．０％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、Ｍｎ
：０．１〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｃｒ：
１．０〜５．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｃｏ：５
．０〜１５．０％、Ｗ：５．０〜１５．０％、Ｖ：２．
０〜５．０％、Ｎｂ：１．０〜８．０％、及び残部実質
的にＦｅからなることを特徴とする熱間圧延用溶接肉盛
ロール。
（２）肉盛層がロール胴部に固着されたスリーブを介し
て該ロール胴部外周に形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の熱間圧延用溶接肉盛ロー
ル。