JP2562445B2 - 耐摩耗性複合ロ−ル - Google Patents
耐摩耗性複合ロ−ルInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐摩耗性複合ロール、更に詳しくは、硬質の
焼結合金を表面に焼結肉盛した耐摩耗性に極めて優れた
複合ロールに関するものである。
焼結合金を表面に焼結肉盛した耐摩耗性に極めて優れた
複合ロールに関するものである。
近年鉄鋼生産の高能率化に伴って、圧延ロールには高
速、高圧で長時間使用できるものが要求される様になっ
てきた。
速、高圧で長時間使用できるものが要求される様になっ
てきた。
この要求を満足させるために、ロール材料も大幅な変
更が必要となっている。
更が必要となっている。
例えば、鋳鉄ロールにあっては、要求を満たすべく硬
さを高めた結果、靭性が低下して使用に耐えないという
欠点がある。
さを高めた結果、靭性が低下して使用に耐えないという
欠点がある。
また、超硬合金製ロールは、確かに耐摩耗性は極めて
優れているが、コストが高く、圧延ロールの様な比較的
大寸法のロールには不適当である。
優れているが、コストが高く、圧延ロールの様な比較的
大寸法のロールには不適当である。
この結果、最近は炭化物とCo基合金の粉末を、いわゆ
る粉体肉盛溶接したものがロール材として使用される様
になった。
る粉体肉盛溶接したものがロール材として使用される様
になった。
このロール材料は、特開昭61−46307号公報にも開示
されているが、概ね次の通りである。即ち、概略35〜50
体積％のCoと30〜50体積％の炭化物と、Ni,Cr,V等の合
金元素で構成されるもので1mm前後の厚さに肉盛溶接し
て使用されている。
されているが、概ね次の通りである。即ち、概略35〜50
体積％のCoと30〜50体積％の炭化物と、Ni,Cr,V等の合
金元素で構成されるもので1mm前後の厚さに肉盛溶接し
て使用されている。
上記従来の炭化物を含有した材料は耐摩耗性について
は極めて優れた効果を発揮するものであるが、次の様な
欠点も明らかになった。
は極めて優れた効果を発揮するものであるが、次の様な
欠点も明らかになった。
（１） 炭化物にはWCを使用するために、厚く肉盛しよ
うとする時はWCが肉盛融液の下部に沈下してしまい、表
面層の炭化物が少くなり、思ったほど耐摩耗性が期待で
きない。
うとする時はWCが肉盛融液の下部に沈下してしまい、表
面層の炭化物が少くなり、思ったほど耐摩耗性が期待で
きない。
（２） 肉盛合金自体、本来非常に脆弱な材料である上
に、肉盛融液の凝固収縮によって割れが発生しやすい。
に、肉盛融液の凝固収縮によって割れが発生しやすい。
本発明は、かかる粉体肉盛溶接の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とする所は、炭化物が沈下するこ
となく表面部まで均一に分散し、しかも肉盛層に割れの
発生しにくい新規な複合ロールを提供せんとするもので
ある。
れたもので、その目的とする所は、炭化物が沈下するこ
となく表面部まで均一に分散し、しかも肉盛層に割れの
発生しにくい新規な複合ロールを提供せんとするもので
ある。
上記問題点を解決するための手段は次の構成からな
る。
る。
即ち、 （１） 炭化物として周期律表の第IV A、V A、VI A族
元素の炭化物の１種あるいは２種以上、あるいはこれら
の複合炭化物を選び、比重は6.5〜8.5、粒径は10〜300
μｍの範囲にし、体積比で５〜80％の割合でNi基合金あ
るいはCo基合金と混合焼結した焼結合金の形で芯材に熱
間静水圧加圧焼結法により焼結一体化することによって
炭化物の分散性と焼結層の割れの問題が解決されるこ
と。
元素の炭化物の１種あるいは２種以上、あるいはこれら
の複合炭化物を選び、比重は6.5〜8.5、粒径は10〜300
μｍの範囲にし、体積比で５〜80％の割合でNi基合金あ
るいはCo基合金と混合焼結した焼結合金の形で芯材に熱
間静水圧加圧焼結法により焼結一体化することによって
炭化物の分散性と焼結層の割れの問題が解決されるこ
と。
（２） 芯材を中空にすると、更に肉盛層の耐割れ性が
良くなること。
良くなること。
（３） 上記炭化物としては、具体的には、WC,NbC,VC,
TaC,TiCおよびこれらの複合炭化物を使用することによ
って上記問題点が解決される。
TaC,TiCおよびこれらの複合炭化物を使用することによ
って上記問題点が解決される。
焼結合金を芯材に焼結一体化して肉盛した本発明ロー
ルの製造には、熱間静水圧焼結法が最も効果的である。
ルの製造には、熱間静水圧焼結法が最も効果的である。
この方法は、まず芯材の外側に芯材の外径よりも大き
な内径の金属管をキャニング材として同心円状に遊嵌せ
しめ、このキャニング材と芯材の間の空隙に焼結原料粉
末の混合物を充てんし、脱気後、両端部のリング状開口
面を封止する。
な内径の金属管をキャニング材として同心円状に遊嵌せ
しめ、このキャニング材と芯材の間の空隙に焼結原料粉
末の混合物を充てんし、脱気後、両端部のリング状開口
面を封止する。
つぎに、これを熱間静水圧焼結に付す。
中の粉末混合物はキャニング材と共に芯材の外面に押
圧され、緻密化されて、一体的に焼結される。
圧され、緻密化されて、一体的に焼結される。
冷却後、キャニング材を機械的に除去して所定寸法に
仕上げることによって複合ロールが完成する。
仕上げることによって複合ロールが完成する。
次に本発明の炭化物粒子の量、粒径および種類に対す
る限定理由について述べる。
る限定理由について述べる。
炭化物の量を５〜80体積％にするのは、５％未満であ
ると所期の耐摩耗性が得られず、また80％を越えると肉
盛層に割れが生じやすくなるためである。
ると所期の耐摩耗性が得られず、また80％を越えると肉
盛層に割れが生じやすくなるためである。
粒径を10〜300μｍにするのは、粒径が300μｍを越え
ると焼結層に割れが生じやすく、また10μｍ未満では焼
結中に基地合金への過度な溶けこみが起るためである。
ると焼結層に割れが生じやすく、また10μｍ未満では焼
結中に基地合金への過度な溶けこみが起るためである。
炭化物の種類として周期律表の第IV A,V A,VI A族元
素の炭化物の１種あるいは２種以上あるいはこれらの複
合炭化物を使用するのは、これらの炭化物は基地となる
Ni基合金又はCo基合金とのなじみが良く、また高硬度で
あるので、高い耐摩耗性が得られるためである。
素の炭化物の１種あるいは２種以上あるいはこれらの複
合炭化物を使用するのは、これらの炭化物は基地となる
Ni基合金又はCo基合金とのなじみが良く、また高硬度で
あるので、高い耐摩耗性が得られるためである。
尚これらの炭化物の中で本発明の目的に最も適した炭
化物はNbC,およびWCとVC,TiC,TaC等を組合せて比重が概
ね6.5〜8.5になる様に調整した複合炭化物である。
化物はNbC,およびWCとVC,TiC,TaC等を組合せて比重が概
ね6.5〜8.5になる様に調整した複合炭化物である。
比重が6.5〜8.5になる様にすると粉末をキャニング材
に充てんする際の比重差による偏在が防止でき、焼結後
の炭化物の分散性が極めて良くなる。
に充てんする際の比重差による偏在が防止でき、焼結後
の炭化物の分散性が極めて良くなる。
本発明は、以上の様な条件の炭化物をCo基、Ni基の合
金粉末と混合焼結して使用するものである。
金粉末と混合焼結して使用するものである。
本発明に使用するCo基又はNi基合金の好ましい組成重
量比の範囲は次の通りである。
量比の範囲は次の通りである。
Cr:5.0〜20.0％ 基地中に固溶して基地の硬さの向上に有効であり、ま
たＣと結合して炭化物を形成して耐摩耗性を高める。し
かし、5.0％未満では耐摩耗性および耐食性が不十分で
あり、20.0％を越えると脆性を増すので好ましくない。
最も好ましい範囲は10.0〜18.0％である。
たＣと結合して炭化物を形成して耐摩耗性を高める。し
かし、5.0％未満では耐摩耗性および耐食性が不十分で
あり、20.0％を越えると脆性を増すので好ましくない。
最も好ましい範囲は10.0〜18.0％である。
B:1.0〜5.0％ 組織中に高硬度の硼化物を析出させるので合金の硬さ
を高め、また耐摩耗性を向上させるのに効果があり、さ
らに溶融点を下げる効果がある。しかし、１％未満では
十分な硬さが得られず、溶融点も高く、焼結後の焼結層
の収縮代が大きくなるため焼結層の引張応力が大きくな
って割れやすくなる等の問題がある。また5.0％を越え
ると合金は脆くなり、焼結層に割れを生じやすくなるの
で好ましくない。最も好ましい範囲は2.4〜4.0％であ
る。
を高め、また耐摩耗性を向上させるのに効果があり、さ
らに溶融点を下げる効果がある。しかし、１％未満では
十分な硬さが得られず、溶融点も高く、焼結後の焼結層
の収縮代が大きくなるため焼結層の引張応力が大きくな
って割れやすくなる等の問題がある。また5.0％を越え
ると合金は脆くなり、焼結層に割れを生じやすくなるの
で好ましくない。最も好ましい範囲は2.4〜4.0％であ
る。
Fe:10％以下 基地の靭性向上に有効であるが、10.0％を超えると基
地の硬さを低下させ、また耐食性も低下させるので好ま
しくない。最も好ましい範囲は３〜６％である。
地の硬さを低下させ、また耐食性も低下させるので好ま
しくない。最も好ましい範囲は３〜６％である。
Si:0.5〜5.0％ 基地の高硬度化に有効で、また脱酸元素としても必要
である。しかし0.5％未満では十分な硬さが得られず、
また、5.0％を越えると靭性を悪化させるので好ましく
ない。最も好ましい範囲は2.0〜4.0％である。
である。しかし0.5％未満では十分な硬さが得られず、
また、5.0％を越えると靭性を悪化させるので好ましく
ない。最も好ましい範囲は2.0〜4.0％である。
C:1.5％以下 Niに固溶して強度を高めると共に、合金元素と結合し
て炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。しかし、1.
50％を越えると靭性を低下させるので好ましくない。最
も好ましい範囲は0.4〜1.0％である。
て炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる。しかし、1.
50％を越えると靭性を低下させるので好ましくない。最
も好ましい範囲は0.4〜1.0％である。
Ni又はCo:残部 基地を構成する主要元素である。また、Ｂと結合して
硼化物を析出して、基地の硬さを高めると共に、硼化物
を分散させて耐摩耗性を高める。Ni又はCoは実質的に上
記添加元素以外の残部を占める。
硼化物を析出して、基地の硬さを高めると共に、硼化物
を分散させて耐摩耗性を高める。Ni又はCoは実質的に上
記添加元素以外の残部を占める。
本発明の焼結肉盛層は以上の様な特徴を有し、これに
よって、炭化物の分散性および耐割れ性は従来の粉体肉
盛品に較べて極めて優れた特性を発揮するものである
が、更に本発明では芯材を中空体にすることによって肉
盛層の耐割れ性が更に改良される。
よって、炭化物の分散性および耐割れ性は従来の粉体肉
盛品に較べて極めて優れた特性を発揮するものである
が、更に本発明では芯材を中空体にすることによって肉
盛層の耐割れ性が更に改良される。
特に大径ロールについては中空芯材が効果的である。
実施例１ 芯材： 材質 SCM440 サイズ 外径210mm×内径140mm×長さ120mmの中空材 キャニング材： 材質 SS41 サイズ 外径286mm×肉厚3.2mm×長さ120mm 焼結原料粉末： 芯材の外側にキャニング材を軸芯が一致するように遊
嵌せしめ、芯材とキャニングの一方の端に下板を溶接し
て空隙をふさぎ、次に芯材とキャニング材のもう一方の
端の空隙から原料粉末を充てんし、上板を溶接した後、
脱気、密封する。
嵌せしめ、芯材とキャニングの一方の端に下板を溶接し
て空隙をふさぎ、次に芯材とキャニング材のもう一方の
端の空隙から原料粉末を充てんし、上板を溶接した後、
脱気、密封する。
以上の工程を７種類の原料粉末の各々について行い、
中空ロール状試料を作った。
中空ロール状試料を作った。
つぎにこれをHIP装置で980℃,1100kg/cm2にて加圧、
焼結した。
焼結した。
焼結後、室温まで徐冷し、キャニング材は機械加工に
よって除去した後、所定寸法に仕上げた。
よって除去した後、所定寸法に仕上げた。
焼結合金が芯材に一体的に焼結された二層構造の複合
ロール試料が得られた。
ロール試料が得られた。
炭化物の偏析状況をみるため軸方向、厚さ方向で焼結
合金中の炭化物の分散状況をしらべた。
合金中の炭化物の分散状況をしらべた。
いずれの試料についても偏析はほとんど認められず、
分散性についてはNo.3のNbCとNo.5の（WTa）Ｃのものが
特に優れていた。
分散性についてはNo.3のNbCとNo.5の（WTa）Ｃのものが
特に優れていた。
また、焼結層に割れは全く認められなかった。
実施例２ 芯材： 材質 SUS304 サイズ 外径210mm×長さ120mmの中実材 キャニング材： 材質 SS41 サイズ 外径286mm×肉厚3.2mm×長さ120mm 焼結原料粉末は実施例１と同じものをもちい、後の工
程は実施例１と同様にして行い中実ロール状試料を作っ
た。
程は実施例１と同様にして行い中実ロール状試料を作っ
た。
焼結後、焼結層のミクロ組織を調査した。
焼結合金は芯材に完全に融着結合しており、炭化物は
軸方向にも、厚さ方向にも均一に分散していた。
軸方向にも、厚さ方向にも均一に分散していた。
また、焼結層に割れは全く認められなかった。
本発明は、以上詳記した様に焼結層の割れを防止でき
ると共に、炭化物が軸方向及び厚さ方向に均一に分散し
ているために局部的な偏摩耗がなく、ロール寿命の大幅
な延長をはかれるものである。
ると共に、炭化物が軸方向及び厚さ方向に均一に分散し
ているために局部的な偏摩耗がなく、ロール寿命の大幅
な延長をはかれるものである。
Claims (3)
- 【請求項１】芯材の外周に、炭化物とNi基合金あるいは
Co基合金の焼結合金が熱間静水圧加圧焼結法により焼結
一体化された構造の複合ロールであって、該炭化物が周
期律表の第IV A、V A、VI A族元素の炭化物の１種ある
いは２種以上あるいはこれらの複合炭化物からなると共
に、該炭化物の比重が6.5〜8.5、該炭化物の粒径が10〜
300μｍ、該炭化物粒子の焼結合金中の体積比が５〜80
％にされてなることを特徴とする耐摩耗性複合ロール。 - 【請求項２】上記芯材が中空芯材であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の耐摩耗性複合ロール。 - 【請求項３】上記炭化物がWC、NbC、TiC、VC、TaCおよ
びこれらの複合炭化物であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項に記載の耐摩耗性複合ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028459A JP2562445B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 耐摩耗性複合ロ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028459A JP2562445B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 耐摩耗性複合ロ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195243A JPS63195243A (ja) | 1988-08-12 |
| JP2562445B2 true JP2562445B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=12249250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028459A Expired - Lifetime JP2562445B2 (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 耐摩耗性複合ロ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2562445B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680616B2 (ja) | 1988-08-03 | 1997-11-19 | 日立金属株式会社 | 複合ロール |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2740553A1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-11 | Sandvik Intellectual Property AB | Method for manufacture of HIP consolidated component |
| EP2940169A1 (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-04 | Sandvik Intellectual Property AB | A wear resistant component and a device for mechanical decomposition of material provided with such a component |
| CN116372173A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-07-04 | 湖北腾升科技股份有限公司 | 铌钨合金复合辊 |
| CN119303676A (zh) * | 2024-12-03 | 2025-01-14 | 湖南德尚源耐磨工业有限公司 | 一种烧结球团矿粉破碎用的耐磨长寿化高压辊辊套 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50120410A (ja) * | 1974-03-07 | 1975-09-20 | ||
| JPS5130513A (ja) * | 1974-09-09 | 1976-03-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Chokogokin |
| JPS5839906A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 木材粗面測定装置 |
| JPS6146307A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 肉盛ロ−ルおよびその製造方法 |
-
1987
- 1987-02-10 JP JP62028459A patent/JP2562445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680616B2 (ja) | 1988-08-03 | 1997-11-19 | 日立金属株式会社 | 複合ロール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63195243A (ja) | 1988-08-12 |
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