JPS5948686B2 - シ−トパイル圧延用複合ロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は１本のロールでその孔型各部に必要な特性を具
備し、使用寿企が延長されると共に経済的なシートパイ
ル圧延用の複合ロールに関する。

形鋼圧延用ロールの中で特にシートパイル（鋼矢板）圧
延用のものは、第１図に示す如き孔型形状を有する。

その圧延方式としては、１本のロールに多数の孔型を設
けた上ロールと下ロールで圧延する２重圧延機による場
合と、１本のロールに１つの孔型を設けた上下ロールで
圧延する方式とがある。

後者の場合は、第１図にみるように、軸１に孔型の設け
られたスリーブ２を焼ばめ等により組立てたロールが用
いられる場合がある。

そしてこのシートパイル用の孔型は、一般にその製品形
状から深い凹部３と凸部４を有し、製品５によってかこ
まれる凸部４は、第２図に示すように、局部摩耗６と軸
方向の細かいクラック７が発生し易く、一方凹部３は局
部摩耗８が発生し易い。

ところで、従来この種スリーブ材料には、Ｃ１，０〜１
．８％を含有する黒鉛鋼ロール材あるいはＣＯ・６〜１
．２％を含有する特殊鋳鋼材が主に用いられてきている
。

しかし、上記の如く孔型の凸部と凹部は必要特性が異な
り、孔型全体を上記単一材料で形成したのでは、孔型各
部の要求を満足することができない。

そこで、そのような形鋼圧延用ロールの問題解決策とし
て、第３図に示すように、孔型の最も円周方向にクラッ
クを発生し易い位置で予め分割スリーブ２ａ、２ｂ、２
ｂ、２ｄ、２ｅ−・・としたもの（実公昭５３−４６２
６２号公報）や、第４図に示すように、ロール本体２Ａ
の多くの孔型の中で耐りラク性の必要な孔型部分を別途
耐クラツク性にすぐれたスリーブ材２Ｂをもって構成し
たもの（実公昭５１−２２１３３号公報、その他実開昭
５２−７４３３６号公報、特公昭５５−２６９２１号公
報）などが提案されている。

しかし乍ら、このような構造のものでは、１つの孔型に
おいてその凸部と四部に異なった特性が要求されること
の有効な解決手段とはなり得ない。

本発明は上記問題点を解決することができる新しい構造
のシートパイル圧延用複合ロールを提供するものである
。

ところで、従来この種圧延用のものとして、第５図に示
すような構造のものを用いられている。

すなわち、スリーブ２を内外二層９’、１０’に構成す
ると共に、外層９′は新品径（図中外郭実線で示す）か
ら廃却径（図中破線で示す）まで、その孔型全体を形成
する厚さに形成する一方、直接圧延に供しない部分とな
る内層１０′は軸１への組立て時の応力に耐えるべく、
外層９′とはその材質を異にして形成したものである。

しかし、この場合でもやはりその孔型面は同一の外層材
質で形成される点で変りない。

これに対して本発明は、第６に示すように、異材質をも
ってスリーブ２を金属学的に結合した内外二層９，１０
のものに構成すると共に、その外層９は孔型の凸部４の
みを形成する厚さのものとし、一方その内層１０は孔型
の凹部３及び圧延に供しない内側肉厚部分１、即ち孔型
の凹部３と従来複合ロールにおける内層１０′の肉厚部
分は同一材質で形成したことを特徴とするものである。

そして、このような構成からなる複合ロールでは、孔型
の凸部４を構成する外層９は必要な耐摩耗性と耐クラツ
ク性とを具備した材料で形成し、一方内層１０は孔型の
凹部３に要求される耐摩耗性とスリーブ２の内面に発生
する焼ばめ応力に耐える強靭性を具備する材料で形成す
ることにより、孔型各部に各々必要な特性を満足させる
ことができると同時に、スリーブ２特にその内面側に（
１は必要な強靭性を満足でき、全体としてこの種複合ロ
ールの性能を向上することができる。

このような本発明の目的に適合する外層９及び内層１０
の具体的な材質については、特殊鋳鋼と黒鉛鋼、特殊鋳
鋼とダクタイル鋳鉄、黒鉛鋼と特殊鋳鋼及び黒鉛鋼とダ
クタイル鋳鉄などの組合せ例が提案できる。

外層９及び内層１０の好ましい材質具体例は後に掲げら
れる。

次に本発明に係る複合ロールにおいて必要な外層の厚さ
について説明する。

金弟７図に示す如く、新品径（゛こおける孔型凸部の直
径をＤｌ、孔型凹部の直径をＤ４とし、また廃却経時の
孔型凸部の直径をＤ２、孔型凹部の直径−をＤ５とする
。

外層は孔型凸部の局部摩耗、ヒートクラック発生を防止
するため、廃却経時においても十分な肉厚が必要である
ので、外層と内層の境界の直径Ｄ３は少なくともＤ２〉
Ｄ３〉Ｄ４でなければならない。

しかし、実際には孔型凸部の最先端のみが耐摩耗性、耐
クラツク性を必要する訳ではなく、それよりも少し低い
部分も問題となる。

従って、実際の境界径Ｄ３は、片肉２５ｍｍ程度の余裕
をもって、 （Ｄ２−５０） ＞Ｄ３とすることが望ま
しい。

一方孔型凹部についても、片肉１０ｍｍ程度の余裕が必
要であり、Ｄ３＞ （Ｄ４＋２０） とすることが望ま
れる。

故に、外層の厚さは、内外層の境界径Ｄ３が、 （Ｄ２
−５０） ＞Ｄ、＞ （Ｄ４＋２０） となるように
調整するのが好適である。

なお、スリーブ内径Ｄ６は当然廃却時の凹部径Ｄ５より
小さくなければならないが、組立によるスリーブ内面の
応力に耐えるには、軸部の径との関係で許される限り小
さくすることが必要である。

本発明の複合ロールに用いるスリーブ外層材並びに内層
材の一例を掲げれば、次のような化学成分及び硬度を有
する外層−特殊鋳鋼、内層−黒鉛鋼の組合せが好適であ
る。

なお、上記内層は接種剤をもってＳｉＯ，１〜１．０％
分接種するのが好適である。

上記外層用の特殊鋳鋼材、内層用の黒鉛鋼材について、
各々その化学組成、硬度等の特徴の詳述する。

〔外層：特殊鋳鋼〕

ｉ 化学組成（重量％、残部Ｆｅおよび通常の不純物） Ｃ：０．６〜１．５％ Ｃが０．６％未満では軟かい材料となり、耐摩耗性が不
足し、また１、５％を超えると炭化物が多くなり、耐ク
ラツク性が低下する。

Ｓｉ ： ｌ、 Ｑ％以下 Ｓｉは脱酸のために適当な含有量を必要とするが、１．
０％を超えると材質が脆くなる。

Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去するのに有効であ
るが、０．２％未満ではこの効果が不十分で、一方１．
０％を超えると材質を劣化させる。

Ｐ：０，０５％以下 Ｐは材質を脆くするため０．０５％以下とする。

Ｓ：０，０５％以下 Ｓも材質を脆くするので０．０５％以下とする。

Ｎｉ ： Ｑ、 １〜２．０％ Ｎｉは基地を硬くし、強靭性と耐摩耗性の向上に効果を
もつが、０．１％未満では効果が不足し、一方２．０％
を超える必要もない。

またＮｉ含有量が多すぎると、焼付性が低下し、焼付状
の摩耗が促進されることになる。

Ｃｒ：０．５〜２．０％ Ｃｒはセメンタイトの安定化に有効で、高温時の耐摩耗
性に効果がある。

０．５％未満ではこの効果が不十分であり、２．０％を
超えては必要としない。

Ｍｏ ： ０．１〜１．０％ ＭｏはＮｉと同様に強靭性の向上に必要な元素であるが
、０．１％未満ではその効果が不充分であり、一方１．
０％も超えると硬くなり、耐クラツク性が劣化する。

なお、この外層用特殊鋳鋼材には、その他Ｖ、Ｎｂの合
金元素の添加や、溶湯処理剤としてＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ等
を少量添加含有せしめることは妨げない。

ｉｉ 硬度： Ｈｓ３８〜５０ 外層は孔型凸部の耐摩耗性を向上するためＨｓ３８以上
の硬度を具備することが必要であり、一方Ｈｓ５０を超
えると耐クラツク性が維持できないためである。

〔内層：黒鉛鋼〕

ｉ 化学組成（重量％、残部Ｆｅおよび通常の不純物） Ｃ：１．Ｏ〜２．０％ Ｃは基地中に固溶すると共に黒鉛として現われる（ある
いは一部は共晶セメンタイトとなる）。

しかして、Ｃ１，０％未満では、溶解、鋳造温度が高く
なり、コストアップを招く不利があり、一方２．０％を
超えると、黒鉛が球状でなくなる傾向を示し、強靭性を
低下する。

Ｓｉ ： ０．６〜３．０％ Ｓｉは黒鉛の晶出と密接な関係があり、０．６％未満で
は、黒鉛を晶出させることがほとんど困難となる。

しかし、３．０％を超えると、基地中に固溶したＳｉが
材質の強靭性を劣化する傾向が著しい。

Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去するのに有効であ
る。

ＭｎＯ，２％未満ではその効果がなく、一方１．０％を
超えると、材質の強靭性を劣化する。

Ｐ：０，１％以下 Ｐは溶湯の流動性を高めるが、材質を脆くするため０．
１％以下に抑える。

Ｓ：０．１％以下 ＳはＰと同様に材質を脆弱するために０．１％以下に抑
える。

Ｎｉ ： ０．１〜２．０％ Ｎｉは材質の変態を遅らせ、強靭性の向上に有効である
。

この効果は、ＮｉＱ、１％未満では少なく、２．０％を
超える必要もない。

Ｃｒ：０．１〜３．０％ Ｃｒは強靭化とセメンタイトの安定に有効であリ、強靭
性を確保するために０．１％以上を含有せしめる。

しかし、Ｃｒ含有量が多過ぎるとチル化して脆くなり、
しかも内層のＣｒ含有量は外層と混合して上昇するため
、低く抑える方が望ましい。

黒鉛が晶出するための限界としてその上限を３．０％以
下とする。

Ｍｏ ： ０．１〜１．０％ ＭｏはＮｉと同様に、強靭性確保の点で重要な元素であ
る。

このＭｏの含有による効果は、やはり０．１％未満では
達せられない。

しかし、１．０％を超えると、硬くなり却って脆弱とな
る。

ｉｉ 接種 黒鉛化を助長するために、一般に接種によるのが好結果
をもたらすことが知られている。

本材質についても、接種技術を応用して、その鋳造直前
ニＣａＳｉ、 ＦｅＳｉ等の接種剤を、Ｓｉ分として０
．１〜１％添加すると、強靭性の向上に一層有効である
。

接種量は、上記０．１％未満で効果がなく、１．０％を
超える必要もない。

この接種の効果はＣｒ量が上睡昇した場合には特に有効
である。

なお、接種後のＳｉ含有量は、上記０．６〜３．０％の
範囲に止まるように成分調整される。

ｉｉｉ 硬度：Ｈ８４０〜５５ 内層は孔型凹部の耐摩耗性確保のためにＨｓ４０以上は
必要である。

しかし、余りその硬度が高すぎると、外層との境界にお
ける組織や耐摩耗性に差がつきすぎるので、上限をＨｓ
５５とする。

次に本発明に係る複合ロールの具体的実施例を掲げて説
明する。

〈実施例〉 ロール新品寸法 孔型凸部直径 １２３０φ孔型凹部直
径 １０１８φ ロール廃却時寸法 孔型凸部直径 １１１４φ孔型凹部
直径 ９０２φ のシートパイル圧延用ロールについて、外層厚さ１１０
ｍｍ （外層と内層の境界径１０１０φ）、焼ばめ部径
６６０φ、内層庫さ１７５ｍｍの条件の下に、スリーブ
外層及び内層を次のような材質で形成した。

ただし、内層にはＳｉとして０．５％のＣａ−５ｉを接
種した。

上記成分の外層及び内層を遠心力鋳造した後、拡散熱処
理、規準、焼戻熱処理をした。

その結果、スリーブ外層には孔型凸部に必要な耐摩耗性
、耐クラツク性にすぐれた材質が得られ、一方内層には
孔型凹部に必要な耐摩耗性とスリーブ内面に必要な強靭
性にすぐれた黒鉛鋼材質が得られた。

以上のように、本発明のシートパイル圧延用複合ロール
は、孔型凸部を形成する外層と、孔型凹部および圧延に
供しない肉厚部分を形成する内層の二層からなるスリー
ブを軸に組立てて構成したものであるから、孔型各部に
要求される性質を同時に満足させることができ、その使
用寿命を延長できるのが特徴である。

また本発明に係るスリーブにあっては、孔型凹部と圧延
に供しないスリーブ内側の肉厚部分とが同一材質で形成
される故、１個のスリーブの製造にさいし二種類の材料
を用いればよく、この点経済的でもある。

なお、本発明の複合ロールは本来のシートパイル圧延の
みならず、その他レール、チャンネル圧延用のものにも
適用できる。

また、上記の説明では軸にスリーブを焼ばめ等により組
立てるロールの例について述べたが、本発明の技術的思
想はスリーブ内層と軸部とが一体のロール及び１本のロ
ールに多くの孔型を有するロールに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシートパイル圧延用ロールの構造例を現わす一
部断面側面図であり、第２図はその使用損傷状況を示す
上半側面図である。 第３図と第４図はシートパイル圧延用ロールの改良構造
例を現わす要部断面図である。 第５図は従来のシートパイル圧延用複合ロールを現わす
上半断面側面図である。 第６図は本発明のシートパイル圧延用複合ロールを現わ
す上半断面側面図である。 第７図はスリーブの外層と内層の肉厚関係を説明するた
めの図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・スリーブ、計・・・
・・孔型凹部、４・・・・・・孔型凸部、９・・・・・
・外層、１０・・・・・・内層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 孔型の凸部を形成する外層と、孔型の凹部および圧
   延に供しない肉厚部分を形成する内層とを金属学的に結
   合してなるスリーブを、軸に組立てなることを特徴とす
   るシートパイル圧延用複合ロール。 ２ スリーブの孔型凹部新品径をＤ４、内外層の境界径
   をＤ３、スリーブの孔型凸部廃却径をＤ２とするとき、
   外層厚さが（Ｄ２ ５０） ＞Ｄ３＞ （Ｄ４＋２０）
   を満足する特許請求の範囲第１項記載の複合ロール。 ３ 外層が、Ｃ００６〜１．５、Ｓｉ１．０以下、Ｍｎ
   ００２〜１．０、Ｐｏ、 ０５以下、Ｓｏ、０５以下、
   ＮｉＱ、１〜２．０、Ｃｒ００５〜２．０、ＭＯｏ、１
   〜１．０を各重量％含み、残部実質的にＦｅからなり、
   かつ硬度Ｈｓ３８〜５０を有する特殊鋳鋼からなり、 一方内層が、Ｃ１，０〜２．０．５ｉＯ１６〜３．０、
   ＭｎＱ、 ２〜１．０、ＰＯ０１以下、Ｓｏ、 １以下
   、Ｎｉｐ、 １〜２．０、Ｃｒ００５〜１．０、ＭＯｏ
   、１〜１．０を各重量％含み、残部実質的にＦｅからな
   り、かつ硬度Ｈｓ４０〜５５を有する黒鉛鋼からなる特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の複合ロール。