JP2787176B2 - Roller for transporting steel material and method of manufacturing roller body trunk - Google Patents
Roller for transporting steel material and method of manufacturing roller body trunkInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、赤熱スラブ等の高温鋼
材の搬送ラインにおけるテーブルローラ，ガイドロー
ラ，ブライドルローラ等の搬送用ローラおよびその本体
胴部材の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conveying roller such as a table roller, a guide roller, a bridle roller and the like in a conveying line for a high-temperature steel material such as a red hot slab and a method of manufacturing a body member thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スラブ搬送用テーブルローラ等は、図２
に示すように、中空円筒体である本体胴部（スリーブ）
１の中空孔に、ローラシャフト３，３がハブ材２，２，
２，…を介して組付けられた構造を有している。上記搬
送用ローラの本体胴部１は、その表面に赤熱状態のスラ
ブを担持し、これを約１００ｍ／分ないしそれ以上の速
度で移送するものであり、従って、その本体胴部１は、
赤熱スラブとの焼付きを生じにくく、かつ耐摩耗性にす
ぐれたものであることを要する。また、スラブの水冷が
行われる個所では、耐熱衝撃性および腐食摩耗抵抗性等
を併せ有するものでなければならない。2. Description of the Related Art FIG.
As shown in the figure, the main body body (sleeve) which is a hollow cylindrical body
Roller shafts 3 and 3 are connected to hub materials 2 and 2
It has a structure assembled via 2,. The main body 1 of the transport roller carries a red-hot slab on its surface and transports the slab at a speed of about 100 m / min or more.
It must be hard to cause seizure with the glowing slab and have excellent abrasion resistance. Further, at a place where the slab is subjected to water cooling, the slab must have both thermal shock resistance and corrosion and wear resistance.
【０００３】特公平２−２９４１号公報には、上記搬送
用ローラの本体胴部を形成する改良された合金として、
Ｃ：１．０〜３．０％，Ｓｉ：０．３〜２．５％，Ｍ
ｎ：０．３〜２．５％，Ｃｒ：７．５〜１８．０％，Ｎ
ｉ：０．１〜６．０％，Ｗ：０．３〜３．０％，Ｍｏ，
Ｖの１種ないし２種：１．０〜５．０％を含有し、Ｃｒ
とＣの量比〔Ｃｒ（％）／Ｃ（％）〕が２．５〜１８で
ある化学組成を有し、マルテンサイト基地に炭化物が分
散析出した組織を有する鉄基合金が開示されている。[0003] Japanese Patent Publication No. 2-2941 discloses an improved alloy for forming the body of the above-mentioned transport roller.
C: 1.0-3.0%, Si: 0.3-2.5%, M
n: 0.3 to 2.5%, Cr: 7.5 to 18.0%, N
i: 0.1 to 6.0%, W: 0.3 to 3.0%, Mo,
One or two of V: 1.0 to 5.0%;
An iron-based alloy having a chemical composition in which the amount ratio [Cr (%) / C (%)] of C and C is 2.5 to 18 and having a structure in which carbides are dispersed and precipitated on a martensite matrix is disclosed. .
【０００４】上記公報記載の合金を搬送用ローラの本体
胴部１に適用する場合は、図２に示すように胴部の肉厚
を外層１ａと内層１ｂとに分け、内層１ｂには一般構造
用鋼（例えばＳＳ４１材）からなる円筒体を使用し、そ
の外周面に上記合金からなる外層１ａを形成して二層積
層体とするのが合理的である。これは，上記合金が耐焼
付性や耐摩耗性にすぐれてはいるものの、溶接性に乏し
いために、本体胴部の全肉厚をその合金で形成したので
は、ローラの組立施工におけるハブ材２との接合に、溶
接を適用することができなくなるからであり、また本体
胴部１の耐久性の改善に必要な耐焼付性や耐摩耗性等
は、内層１ｂではなく、スラブの接触面となる外層１ａ
に関する材料特性であるからである。すなわち、ハブ材
２と向かい合う内層２ｂを一般構造用鋼で形成して溶接
性を確保しつつ、その外層１ａを上記合金で形成してロ
ーラの耐久性を改善するための耐焼付性、耐摩耗性等を
確保するのである。When the alloy described in the above publication is applied to the body 1 of the main body of the conveying roller, the thickness of the body is divided into an outer layer 1a and an inner layer 1b as shown in FIG. It is reasonable to use a cylindrical body made of steel for use (for example, SS41 material) and form an outer layer 1a made of the above alloy on the outer peripheral surface to form a two-layer laminate. This is because, although the above alloy has excellent seizure resistance and wear resistance, it has poor weldability. Therefore, if the entire body thickness of the main body was made of that alloy, the hub material in the roller assembly work This is because welding can no longer be applied to the joint with the slab 2, and the seizure resistance and abrasion resistance required for improving the durability of the body 1 are not the inner layer 1 b but the contact surface of the slab. Outer layer 1a
This is because the material characteristics are That is, the inner layer 2b facing the hub member 2 is formed of general structural steel to secure weldability, and the outer layer 1a is formed of the above alloy to improve the durability of the roller while securing the weldability. It secures sex and so on.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】搬送用ローラの本体胴
部を上記のように外層１ａと内層１ｂの二層積層体とし
て製造する方法には、内層１ｂとなる円筒体（以下「内
層筒体」）の外周面に肉盛溶接を施して外層１ａを形成
する方法、内層筒体のまわりに、外層１ａとなる金属の
粉末をキャニングし、熱間静水等方加圧焼結処理（ＨＩ
Ｐ）に付して焼結合金からなる外層１ａを形成する方
法、あるいは内層筒体のまわりに、外層１ａとなる金属
の溶湯を供給し冷却凝固させる方法（例えば鋳ぐるみ鋳
造法）等が考えられる。As described above, the method of manufacturing the main body of the transporting roller as a two-layer laminate of the outer layer 1a and the inner layer 1b involves a cylindrical body (hereinafter referred to as an "inner cylindrical body") serving as the inner layer 1b. )) To form the outer layer 1a by overlay welding to form an outer layer 1a. Canning a metal powder to be an outer layer 1a around an inner layer cylindrical body, and then hot isostatic pressing sintering (HI)
P) to form the outer layer 1a made of a sintered alloy, or a method of supplying a molten metal of the outer layer 1a around the inner layer cylindrical body to cool and solidify (for example, a cast-in-place casting method). Can be
【０００６】しかしながら、前記外層形成用合金は、溶
接性に乏しいため、肉盛溶接法を用いて内層筒体の表面
に健全な外層を形成することはできない。その合金の粉
末を外層形成原料としてＨＩＰ処理を適用する方法は、
外層を高緻密質の焼結合金として形成することができる
が、製造コストが著しく高くつく。また、本体胴部１は
通常大型部材（その胴長は、例えば２０００〜２５００
ｍｍ）であるので、極めて大容量のＨＩＰ装置が必要と
なり、実用的でない。他方，内層筒体のまわりを外層金
属溶湯で包囲して凝固させる方法は、特殊な装置・機器
を必要とせず、コスト的にも有利であるが、前記外層形
成用合金は、高融点（約１２５０℃以上）であるため、
ＳＳ材等の一般構造用鋼からなる内層筒体のまわりをそ
の金属溶湯で包囲すると、内層筒体が著しく溶損し、健
全な二層積層体を形成することができない。However, since the outer layer forming alloy has poor weldability, it is not possible to form a sound outer layer on the surface of the inner layer cylinder using the overlay welding method. The method of applying the HIP treatment using the alloy powder as the outer layer forming raw material is as follows:
The outer layer can be formed as a dense sintered alloy, but the production costs are significantly higher. The body 1 is usually a large member (the body length is, for example, 2000 to 2500).
mm), an extremely large capacity HIP device is required, which is not practical. On the other hand, the method of surrounding the inner layer cylindrical body with the outer layer metal melt and solidifying it does not require special equipment and equipment, and is advantageous in cost. However, the alloy for forming the outer layer has a high melting point (about 1250 ° C or higher)
If the inner layer cylinder made of general structural steel such as SS material is surrounded by the molten metal, the inner layer cylinder is significantly melted and damaged, and a sound two-layer laminate cannot be formed.
【０００７】そこで本発明は、前記外層用合金と同等の
耐焼付性、耐摩耗性等を有すると共に、内層筒体である
ＳＳ材等の一般構造用鋼より十分に低融点である新規合
金で外層を形成した二層積層体を本体胴部とする搬送用
ローラ、およびその本体胴部の製造方法を提供するもの
である。Accordingly, the present invention is directed to a novel alloy which has the same seizure resistance and wear resistance as the outer layer alloy, and has a sufficiently lower melting point than general structural steel such as SS material as an inner layer cylinder. An object of the present invention is to provide a conveying roller having a two-layer laminated body having an outer layer formed thereon as a main body, and a method of manufacturing the main body.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の鋼材搬送用ロー
ラは、本体胴部が内層とその外周面に融着結合している
外層とからなる二層積層体であって、上記外層は、Ｃ：
１．０〜３．０％，Ｓｉ：０．３〜２．５％，Ｍｎ：
０．３〜２．５％，Ｃｒ：７．５〜１８．０％，Ｎｉ：
０．１〜６．０％，Ｗ：０．３〜３．０％，Ｍｏ，Ｖの
１種ないし２種：１．０〜５．０％（合計量），Ｐ：
２．０〜５．０％，Ｂ：１．０〜３．０％，残部実質的
にＦｅからなり、ＣｒとＣの量比〔Ｃｒ（％）／Ｃ
（％）〕は２．５〜１８である化学組成を有すると共
に、 マルテンサイト相からなる基地に、６〜２５％
（重量）を占める炭化物が分散混在した組織を有し、前
記炭化物の量と、ＣおよびＣｒ量とが，下式： 〔炭化物量（％）−０．６×Ｃｒ量（％）＋１５．２〕
／Ｃ量（％）＝１１〜１３ …〔Ｉ〕 を満たす鉄基合金からなることを特徴としている。The steel material transporting roller of the present invention is a two-layer laminate comprising a main body having an inner layer and an outer layer fused to an outer peripheral surface of the inner layer. C:
1.0 to 3.0%, Si: 0.3 to 2.5%, Mn:
0.3 to 2.5%, Cr: 7.5 to 18.0%, Ni:
0.1 to 6.0%, W: 0.3 to 3.0%, one or two of Mo and V: 1.0 to 5.0% (total amount), P:
2.0 to 5.0%, B: 1.0 to 3.0%, the balance being substantially composed of Fe, and the quantitative ratio of Cr to C [Cr (%) / C
(%)] Has a chemical composition of 2.5 to 18 and 6 to 25%
(Weight) has a structure in which carbides are dispersed and mixed, and the amount of the carbides and the amounts of C and Cr are represented by the following formula: [amount of carbide (%) − 0.6 × amount of Cr (%) + 15.2] ]
/ C amount (%) = 11 to 13... [I]
【０００９】上記搬送用ローラの本体胴部材である二層
積層体は、内層となる中空円筒体（以下、「内層筒
体」）に、カプセル材として別途用意した中空円筒体を
同心円状に外嵌して直立させ、内層筒体とカプセル筒体
との間隙内に、外層形成材料として、Ｃ：１．０〜３．
０％，Ｓｉ：０．３〜２．５％，Ｍｎ：０．３〜２．５
％，Ｃｒ：７．５〜１８．０％，Ｎｉ：０．１〜６．０
％，Ｗ：０．３〜３．０％，Ｍｏ，Ｖの１種ないし２
種：１．０〜５．０％（合計量），Ｐ：２．０〜５．０
％，Ｂ：１．０〜３．０％，残部実質的にＦｅからな
り、ＣとＣｒの量比〔Ｃｒ（％）／Ｃ（％）〕は２．５
〜１８である化学組成を有する合金粉末を充填して脱気
密封したうえ、その合金粉末層を加熱溶解し、生成した
溶融金属層を、指向性冷却により下部から上方に向かっ
て凝固させて外層を形成したのち、カプセル材を除去す
る工程を経て製造することができる。The two-layer laminate, which is the main body member of the transport roller, comprises a hollow cylindrical body (hereinafter referred to as an "inner cylindrical body") as an inner layer and a hollow cylindrical body separately prepared as an encapsulant being concentrically outer. It fits and stands upright, and as a material for forming an outer layer, C: 1.0-3.
0%, Si: 0.3 to 2.5%, Mn: 0.3 to 2.5
%, Cr: 7.5 to 18.0%, Ni: 0.1 to 6.0
%, W: 0.3 to 3.0%, one or more of Mo and V
Species: 1.0-5.0% (total), P: 2.0-5.0
%, B: 1.0 to 3.0%, the balance being substantially composed of Fe, and the ratio of C to Cr [Cr (%) / C (%)] is 2.5%
After filling with an alloy powder having a chemical composition of ~ 18 and degassing and sealing, the alloy powder layer is heated and melted, and the resulting molten metal layer is solidified upward from the bottom by directional cooling to form an outer layer. , And then can be manufactured through a step of removing the capsule material.
【００１０】[0010]
【作用】本発明の鋼材搬送用ローラは、本体胴部の外層
が前記化学組成と金属組織を有する合金で形成されてい
ることによる高度の耐焼付性および耐摩耗性等を有して
いる。また、その外層金属は、ＰおよびＢを複合含有し
た化学組成を有していることにより、融点は約１１００
℃以下と、ＳＳ材等の一般構造用鋼の融点（例えばＳＳ
４１材の融点：約１５００℃）よりも十分に低く、従っ
てＳＳ材等を内層筒体とし、融点差を利用して内層筒体
のまわりに外層金属溶融層を生成させることができ、そ
の固相−液相界面に生じる冶金的接合により、外層と内
層とが層界面で強固に結合一体化した二層積層体を形成
することができる。The steel material transporting roller of the present invention has high seizure resistance and abrasion resistance due to the outer layer of the body portion being formed of an alloy having the above-mentioned chemical composition and metal structure. Further, since the outer layer metal has a chemical composition containing P and B in combination, the melting point is about 1100.
° C or lower and the melting point of general structural steel such as SS material (for example, SS
Melting point of the material 41: about 1500 ° C.). Therefore, an SS material or the like can be used as the inner layer cylinder, and the outer layer molten metal layer can be formed around the inner layer cylinder using the difference in melting point. By a metallurgical bond generated at the phase-liquid phase interface, a two-layer laminate in which the outer layer and the inner layer are firmly bonded and integrated at the layer interface can be formed.
【００１１】以下、本発明の搬送用ローラおよびその本
体胴部の製造方法について詳しく説明する。本体胴部の
外層金属の化学組成および組織の限定理由は次のとおり
である。元素含有量等を示す％はすべて重量％である。 Ｃ：１．０〜３．０％ Ｃは基地の固溶強化作用を有するが、本発明では、特に
炭化物、主としてＭ7Ｃ3 型炭化物〔（Ｃｒ，Ｆｅ）7
Ｃ3 〕の形成による耐摩耗性および耐焼付性の改善を図
っている。合金の耐焼付性はこのＣｒ炭化物の形態と析
出量に依存する。耐焼付性の強化に必要な炭化物量を得
るためのＣ量は、Ｃｒ量との比〔Ｃｒ（％）／Ｃ
（％）〕が２．５〜１８であることを要する。Ｃｒ量は
下記のように７．５〜１８％に限定されるので、Ｃｒ
７．５％に対しては、３．０％のＣを要し、Ｃｒ１８％
では、Ｃ１．０％を必要とする。このため、Ｃ量の下限
を１．０％とし、上限は３．０％とする。Hereinafter, a method of manufacturing the transport roller and the body of the transport roller according to the present invention will be described in detail. The reasons for limiting the chemical composition and structure of the outer layer metal of the body trunk are as follows. All percentages indicating element content and the like are percentages by weight. C: 1.0 to 3.0% C has a solid solution strengthening action of the matrix, but in the present invention, in particular, carbide, mainly M 7 C 3 type carbide [(Cr, Fe) 7
The formation of C 3 ] improves wear resistance and seizure resistance. The seizure resistance of the alloy depends on the form and amount of the Cr carbide. The amount of C for obtaining the amount of carbide necessary for enhancing the seizure resistance is determined by the ratio of the amount of Cr to the amount of Cr [Cr (%) / C
(%)] Must be 2.5 to 18. Since the amount of Cr is limited to 7.5 to 18% as described below,
7.5% requires 3.0% C and Cr 18%
Requires 1.0% C. Therefore, the lower limit of the C content is set to 1.0%, and the upper limit is set to 3.0%.
【００１２】Ｓｉ：０．３〜２．５％ Ｓｉは脱酸剤であり、また合金溶湯の流動性を高めるた
めに０．３〜２．５％添加される。Si: 0.3 to 2.5% Si is a deoxidizing agent and is added in an amount of 0.3 to 2.5% in order to enhance the fluidity of the molten alloy.
【００１３】Ｍｎ：０．３〜２．５％ Ｍｎは、脱酸元素として０．３〜２．５％添加される。Mn: 0.3 to 2.5% Mn is added in an amount of 0.3 to 2.5% as a deoxidizing element.
【００１４】Ｃｒ：７．５〜１８％ Ｃｒは上記Ｃｒ炭化物の形成に不可欠であるのみなら
ず、耐食性を高め、かつ合金基地を耐摩耗性に富むマル
テンサイト相にするための欠くことができない元素であ
る。その量が７．５％に満たないと、耐食性の不足をき
たし、他方１８％をこえると、マルテンサイト組織とす
ることが困難となる。よって、７．５〜１８％とする。
合金の耐焼付性は、Ｍ7 Ｃ3 型を主とする炭化物の析出
量との関係を有し、その量が６重量％に満たないと耐焼
付性が不足する。耐焼付性の点からは析出量が多い程有
利であるが、２５重量％をこえると、靱性の劣化をきた
す。このため、炭化物量は６〜２５重量％とする。耐焼
付性をより強化するには、上記炭化物量、Ｃ量およびＣ
ｒ量に関する前記〔Ｉ〕式により算出される値が１１〜
１３であることを要し、特に１２であることが好まし
い。Cr: 7.5 to 18% Cr is not only indispensable for the formation of the Cr carbide, but also indispensable for increasing the corrosion resistance and making the alloy matrix a martensitic phase having high wear resistance. Element. If the amount is less than 7.5%, corrosion resistance will be insufficient, and if it exceeds 18%, it will be difficult to obtain a martensite structure. Therefore, it is set to 7.5 to 18%.
The seizure resistance of the alloy has a relationship with the amount of carbides mainly composed of M 7 C 3 type, and if the amount is less than 6% by weight, the seizure resistance is insufficient. From the viewpoint of seizure resistance, the larger the amount of precipitation, the more advantageous. However, if it exceeds 25% by weight, the toughness is deteriorated. For this reason, the amount of carbide is set to 6 to 25% by weight. In order to further enhance the seizure resistance, the amount of carbide, the amount of C and the amount of C
The value calculated by the formula [I] for the amount of r is 11 to
It is required to be 13, and particularly preferably 12.
【００１５】Ｎｉ：０．１〜６．０％ Ｎｉは靱性を高め、また高Ｃｒ合金においては、マルテ
ンサイト基地の形成に必要な元素である。その量が０．
１％に満たないと上記効果が不足する。しかし、Ｃｒ量
１６〜１８％に対して、Ｎｉ量が６．０％をこえると、
１００℃以上の温度においてマルテンサイト変態が生起
しなくなる。よって０．１〜６．０％とする。Ni: 0.1 to 6.0% Ni enhances toughness and is an element necessary for forming a martensite matrix in a high Cr alloy. The amount is 0.
If less than 1%, the above effect is insufficient. However, when the Ni content exceeds 6.0% with respect to the Cr content of 16 to 18%,
At a temperature of 100 ° C. or higher, martensitic transformation does not occur. Therefore, it is set to 0.1 to 6.0%.
【００１６】Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：１．０〜
５．０％ ＭｏおよびＶは、いずれも合金の硬化能の改善に有効な
元素である。Ｍｏ量を１．０％以上とすることにより、
臨界直径２５ｍｍ以上の焼入れ硬化能を得ることができ
る。しかし、５．０％をこえても、効果の増加は少なく
経済性が損なわれる。このため、１．０〜５．０％とす
る。Ｖは結晶粒微細化効果によって焼入硬化能を高め
る。このためには少なくとも１．０％を要するが、５．
０％をこえると、靱性の低下を招く。よって、１．０〜
５．０％とする。上記ＭｏとＶはいずれか１種を任意に
選択することができ、両者を併用するときは、その複合
効果としてさらに高い硬度を得、耐摩耗性を向上させる
ことができる。その場合の含有量は、両者の合計量を
１．０〜５．０％とすればよい。Mo: 1.0-5.0%, V: 1.0-
5.0% Mo and V are both effective elements for improving the hardening ability of the alloy. By setting the Mo amount to 1.0% or more,
A quench hardening ability with a critical diameter of 25 mm or more can be obtained. However, even if it exceeds 5.0%, the effect is not so increased and the economic efficiency is impaired. Therefore, the content is set to 1.0 to 5.0%. V enhances the quench hardening ability by the crystal grain refinement effect. This requires at least 1.0%, but 5.
If it exceeds 0%, the toughness is reduced. Therefore, 1.0-
5.0%. Any one of the above Mo and V can be arbitrarily selected, and when both are used in combination, a higher hardness can be obtained as a combined effect and the wear resistance can be improved. In that case, the content may be a total amount of 1.0 to 5.0%.
【００１７】Ｗ：０．３〜３．０％ Ｗは耐腐食摩耗性の向上に有効な元素である。０．３％
に満たないとその効果が十分でなく、一方３．０％をこ
えると、靱性の低下を招く。よって、０．３〜３．０％
とする。このＷ添加効果は、前記Ｍｏと複合されるとき
一層顕著となる。W: 0.3-3.0% W is an element effective for improving corrosion and wear resistance. 0.3%
If less than 3.0%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 3.0%, toughness is reduced. Therefore, 0.3 to 3.0%
And This W addition effect becomes more remarkable when it is combined with Mo.
【００１８】Ｐ：２．０〜５．０％ Ｐは、通常有害不純分として排除される元素であるが、
本発明ではこれを外層形成合金の必須成分としている。
すなわち、適量のＰと後記Ｂとの複合添加により、外層
に必要な耐焼付性や耐摩耗性を殆ど損なわずに、その合
金を低融点化し、低融点化により、前記のように内層筒
体との融点差を利用して外層を形成することを可能とし
ている。Ｐ量の下限を２．０％としたのは、それに満た
ないと、合金の低融点化が十分でなく、他方５．０％を
上限としたのは、それを越えて多量に添加すると、靱性
の低下が大きく、ローラの本体胴部の外層形成材料とし
ての適性を確保し難くなるからである。P: 2.0-5.0% P is an element usually excluded as a harmful impurity,
In the present invention, this is an essential component of the outer layer forming alloy.
That is, by adding an appropriate amount of P and B described later, the alloy has a low melting point without substantially impairing the seizure resistance and abrasion resistance required for the outer layer. This makes it possible to form the outer layer by utilizing the difference in melting point between the two. The reason why the lower limit of the P content is set to 2.0% is that if it is less than that, the lowering of the melting point of the alloy is not sufficient, while the upper limit of 5.0% is that if a large amount is added beyond that, This is because the reduction in toughness is large, and it is difficult to secure the suitability of the body of the roller as the outer layer forming material.
【００１９】Ｂ：１．０〜３．０％ Ｂは合金を低融点化する効果を有する。また、合金の焼
入れ性の向上、結晶粒の微細化作用による強度向上、靱
性改善に奏効する。その結晶粒微細化作用に伴う靱性改
善効果は、前記Ｐの添加に付随する合金の脆化を緩和す
るのに役立つ。これらの効果を得るために、少なくとも
１．０％の添加を必要とし、添加増量により効果を増す
が、あまり多くなると、却って合金の靱性を損なうの
で、３．０％を上限としている。B: 1.0-3.0% B has the effect of lowering the melting point of the alloy. Further, it is effective in improving the hardenability of the alloy, improving the strength by the action of refining the crystal grains, and improving the toughness. The effect of improving the toughness associated with the crystal grain refining action helps to reduce the embrittlement of the alloy accompanying the addition of P. In order to obtain these effects, addition of at least 1.0% is required, and the effect is increased by increasing the amount of addition. However, if the amount is too large, the toughness of the alloy is rather deteriorated. Therefore, the upper limit is 3.0%.
【００２０】上記化学組成を有する合金からなるローラ
本体胴部の外層は、溶解・凝固のプロセスにより内層筒
体の外周面に積層形成することができる。その外層を前
記所定の金属組織とするための特別の熱処理は必要な
く、凝固した外層をそのまま空冷することにより、マル
テンサイト基地とその基地中にＭ7 Ｃ3 型を主とする所
定量の炭化物が分散した組織が形成される。所望により
残留応力除去のための焼鈍処理が施され、その焼鈍処理
は、温度 約６００〜７００℃に適当時間（例えば、
０．５〜５Ｈｒ）加熱保持したのち空冷することにより
達成される。The outer layer of the body of the roller body made of an alloy having the above-mentioned chemical composition can be formed on the outer peripheral surface of the inner layer cylindrical body by a melting and solidifying process. No special heat treatment is required to make the outer layer have the predetermined metallographic structure. By cooling the solidified outer layer as it is, a martensitic base and a predetermined amount of carbide mainly containing M 7 C 3 type are contained in the base. Is formed in a dispersed structure. If necessary, an annealing treatment for removing residual stress is performed, and the annealing treatment is performed at a temperature of about 600 to 700 ° C. for an appropriate time (for example,
0.5 to 5 hours) It is achieved by air-cooling after heating and holding.
【００２１】表１および表２は、本発明の搬送用ローラ
の外層合金ａ〜ｃと、前記公報記載の合金ｄおよび従来
の代表的合金ｅについて、化学組成、組織および耐焼付
性、耐摩耗性を比較して示している。耐焼付性は、回転
曲げ試験機で円筒状試験片（直径１０ｍｍ）を回転させ
ながら、その外周面に固定体（材種：ＳＳ４１，幅：１
０ｍｍ）を押圧する焼付き試験における試験片周面の焼
付き発生状況により評価した（固定体接触圧力：８．９
〜２７ｋｇｆ／ｍｍ2 ，すべり速度：１８０ｍ／分，摩
擦時間：１０分）。表中、「○」は焼付きがなく、
「×」は焼付きの発生が顕著であることを表している。
耐摩耗性は、上記焼付き試験と同一条件の摩耗試験にお
ける試験片の摩耗量から次式により算出される摩耗係数
Ｋ（ｋｇ-1）で評価した。 Ｋ＝摩耗量（ｍｍ3 ）／接触面積（ｃｍ2 ）×弾性限界
（ｋｇ）×摩擦距離（ｃｍ）Tables 1 and 2 show the chemical composition, structure and seizure resistance and abrasion resistance of the outer layer alloys a to c of the conveying roller of the present invention, the alloy d described in the above publication, and the conventional typical alloy e. The gender is compared and shown. The seizure resistance was measured by rotating a cylindrical test piece (diameter 10 mm) with a rotary bending tester, and fixing a fixed body (material type: SS41, width: 1) on the outer peripheral surface thereof.
0 mm) was evaluated based on the state of occurrence of seizure on the peripheral surface of the test piece in the seizure test (contact pressure of the fixed body: 8.9).
２７27 kgf / mm 2 , sliding speed: 180 m / min, friction time: 10 minutes). In the table, "○" means no seizure,
“X” indicates that seizure is remarkable.
The abrasion resistance was evaluated by a wear coefficient K (kg -1 ) calculated from the wear amount of the test piece in the wear test under the same conditions as the seizure test. K = amount of wear (mm 3 ) / contact area (cm 2 ) × elastic limit (kg) × friction distance (cm)
【００２２】本発明の外層形成用合金は、合金ｄに比べ
て遜色のない耐焼付性、耐摩耗性を有し、従来の代表的
合金ｅとの差異は歴然である。また、このものは耐熱衝
撃性や腐食摩耗抵抗性も良好である。しかも、合金ｄの
融点が約１２５０℃であるのに対し、本発明の外層合金
は、ＰおよびＢの複合含有効果として、耐焼付性や耐摩
耗性等を損なわずに、約１１００℃以下（約１０５０℃
前後）の低融点を有している。The alloy for forming an outer layer of the present invention has seizure resistance and abrasion resistance comparable to those of the alloy d, and the difference from the conventional typical alloy e is obvious. It also has good thermal shock resistance and corrosion wear resistance. Moreover, while the melting point of the alloy d is about 1250 ° C., the outer layer alloy of the present invention has about 1100 ° C. or less without impairing seizure resistance and wear resistance as a composite content effect of P and B ( About 1050 ° C
(Before and after).
【００２３】[0023]
【表１】 [Table 1]
【００２４】[0024]
【表２】 [Table 2]
【００２５】次に上記合金からなる外層を有する二層積
層体である本体胴部の製造工程について、図面を参照し
て説明する。図１において、１１は本体胴部の内層とな
る中空円筒体（内層筒体）、１２は内層筒体１１に比べ
て所定の寸法だけ大きい口径を有する中空筒状カプセル
材である。内層筒体１１およびカプセル材１２は、例え
ば遠心力鋳造品等が使用される。内層筒体１１とカプセ
ル材１２は、その底部開口端にドーナツ板状の底板１３
が取付けられて互いの軸心が一致した状態で水平台上に
直立載置され、内層筒体１１とカプセル材１２とで画成
された空間内に外層を形成するための所定の化学組成を
有する合金粉末Ｍが充填される。Next, a description will be given of a manufacturing process of a body trunk which is a two-layer laminate having an outer layer made of the above alloy, with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a hollow cylindrical body (inner cylindrical body) serving as an inner layer of the main body, and 12 denotes a hollow cylindrical capsule material having a diameter larger than the inner cylindrical body 11 by a predetermined dimension. As the inner layer cylindrical body 11 and the capsule material 12, for example, a centrifugal force cast product or the like is used. The inner cylindrical body 11 and the encapsulant 12 have a donut-shaped bottom plate 13 at the bottom open end.
Are mounted upright on a horizontal table with their axes aligned with each other, and have a predetermined chemical composition for forming an outer layer in a space defined by the inner layer cylinder 11 and the capsule material 12. Alloy powder M is filled.
【００２６】内層筒体１１に外嵌されるカプセル材１２
の材種は、内層筒体１１と同様のＳＳ材等の一般構造用
鋼、あるいは各種の耐熱鋼等であってよいが、内層筒体
１１と異なって、カプセル材１２は、その内側空間に形
成される外層金属との冶金的接合の必要はなく、むしろ
接合を生じない方が後工程での処理が簡略化され、好都
合である。このため、カプセル材１２は、その内側周面
に、外層金属溶湯との濡れ性の低い皮膜ｆ、例えば酸化
物系セラミックス（その好ましい例としてジルコニアが
挙げられる）をコーティングして外層金属溶湯との接触
を遮断するようにするとよい。それによって、カプセル
材１２は、外層形成後、外層表面から抜取って反復再使
用することも可能となる。そのセラミックス皮膜は溶射
法等により形成すればよく、膜厚は約５０〜１００μｍ
程度で十分である。Capsule material 12 externally fitted to inner cylinder 11
May be general structural steel such as SS material similar to the inner layer cylindrical body 11 or various heat-resistant steels, but unlike the inner layer cylindrical body 11, the capsule material 12 has the inner space. There is no need for metallurgical bonding with the outer layer metal to be formed. Rather, no bonding is required, which simplifies the processing in the subsequent steps and is advantageous. For this reason, the encapsulant 12 is coated on its inner peripheral surface with a film f having low wettability with the outer layer metal melt, for example, an oxide ceramic (preferably zirconia is mentioned as an example). It is advisable to block the contact. Thereby, after forming the outer layer, the capsule material 12 can be removed from the outer layer surface and reused repeatedly. The ceramic film may be formed by a spraying method or the like, and has a thickness of about 50 to 100 μm.
A degree is enough.
【００２７】内層筒体１１とカプセル材１２は、製造し
ようとするローラ本体胴部よりも長い胴長を有し、その
高さ方向のＡ部を製品形成部としている。製品形成部Ａ
の上側に余長部分Ｂを設け、そこに合金粉末を多量に投
与しているのは、合金粉末充填層の加熱溶解過程で製品
形成部Ａに対する外層金属の補給を行わせると共に、溶
融生成した外層金属の冷却過程における凝固収縮に対し
て溶湯を補給する押湯の役目を行わせるためである。The inner cylindrical body 11 and the encapsulant 12 have a body length longer than the body of the roller body to be manufactured, and the portion A in the height direction is a product forming portion. Product forming department A
The reason why the excess length B is provided on the upper side of the steel sheet and a large amount of the alloy powder is applied thereto is that the outer layer metal is supplied to the product forming portion A during the heating and melting process of the alloy powder packed layer, and the molten metal is formed. This is because the function of a feeder for replenishing the molten metal with respect to the solidification shrinkage in the cooling process of the outer layer metal is performed.
【００２８】内層筒体１１とカプセル材１２との間の空
間内に外層形成用合金粉末を充填し、頂部開口端面をド
ーナツ板状の蓋板１４で密封する。その金属粉末充填層
を、蓋板１４の脱気管１５を介して真空脱気（例えば、
１×１０-2〜１×１０-4Ｔｏｒｒ）したうえ、脱気管１
５をプレスにより圧着（封止）し、ついで金属粉末充填
層の加熱溶解を行う。加熱溶解に先立って、金属粉末充
填層を真空脱気するのは、加熱溶解工程での合金粉末Ｍ
の酸化および内層筒体１１の表面の酸化（合金粉末の酸
化は形成される外層の材料特性を損ない、内層筒体表面
の酸化は、形成される外層との層界面の冶金的接合を妨
げる原因となる）を防止すると共に、外層内の気泡の残
留を未然に防止し、その緻密均質性を確保するためであ
る。The space between the inner cylinder 11 and the capsule material 12 is filled with the outer layer forming alloy powder, and the top open end face is sealed with a donut-shaped cover plate 14. The metal powder packed layer is vacuum degassed (for example, through the degassing pipe 15 of the cover plate 14).
1 × 10 -2 -1 × 10 -4 Torr)
5 is pressed (sealed) by a press, and then the metal powder packed layer is heated and melted. The vacuum degassing of the metal powder packed layer prior to the heat melting is performed by the alloy powder M in the heat melting step.
Oxidation and oxidation of the surface of the inner layer cylinder 11 (oxidation of the alloy powder impairs the material properties of the outer layer formed, and oxidation of the surface of the inner layer cylinder prevents metallurgical bonding of the layer interface with the outer layer formed. To prevent the air bubbles from remaining in the outer layer beforehand, and to ensure the dense uniformity.
【００２９】合金粉末層Ｍの加熱溶解は、加熱炉内にお
いて、内層筒体１１およびカプセル材１２の外部から伝
導伝熱により合金粉末層に給熱し、合金粉末の融点より
高い温度（好ましくは、融点＋１０℃〜５０℃）に適当
時間（例えば、１〜４Ｈｒ）保持することにより行うこ
とができる。生成した溶融金属層と内層筒体１１の界面
には、液相−固相間の冶金的接合が生じる。In the heating and melting of the alloy powder layer M, heat is supplied to the alloy powder layer by conduction and heat conduction from the outside of the inner cylinder 11 and the capsule material 12 in a heating furnace, and the temperature is higher than the melting point of the alloy powder (preferably, It can be carried out by maintaining the temperature at the melting point + 10 ° C. to 50 ° C. for an appropriate time (for example, 1 to 4 hours). At the interface between the generated molten metal layer and the inner layer cylinder 11, metallurgical bonding between the liquid phase and the solid phase occurs.
【００３０】外層金属の溶融層を形成したのち、給熱を
停止し、冷却凝固させる。その凝固過程は、収縮に伴う
引け巣の発生を防止するため、下部から上方に向かう指
向性凝固とする。その指向性凝固は、製品形成部Ａの上
側の余長部分Ｂに十分な押湯量を与えておくことにより
達成される。After the formation of the molten layer of the outer metal layer, the heat supply is stopped and cooling and solidification are performed. In the coagulation process, in order to prevent shrinkage cavities due to shrinkage, directional coagulation is directed upward from the lower portion. The directional solidification is achieved by giving a sufficient amount of riser to the extra length B above the product forming section A.
【００３１】外層金属の凝固完了後、カプセル材１２を
取り除き、製品部Ａの上側および下側の余長部分Ｂおよ
びＣを切断除去する。ついで、応力除去のための焼鈍処
理が必要に応じて施され、更に外層金属の外周面および
内層筒体の内周面に機械加工を加えて所定寸法に仕上げ
ることにより、外層１ａと内層１ｂとが層界面で強固に
結合した二層積層体として本体胴部１を得る。これを、
別途用意したローラシャフト３，３を組込み、ハブ材
２，２，２…との溶接を行うことにより、図２に示す搬
送用ローラを完成する。After the solidification of the outer layer metal is completed, the encapsulant 12 is removed, and the excess lengths B and C on the upper and lower sides of the product part A are cut and removed. Next, an annealing treatment for removing stress is performed as necessary, and further, the outer peripheral surface of the outer layer metal and the inner peripheral surface of the inner layer cylindrical body are subjected to machining to finish them to predetermined dimensions, thereby forming the outer layer 1a and the inner layer 1b. Is obtained as a two-layer laminate in which the body is firmly bonded at the layer interface. this,
The roller for conveyance shown in FIG. 2 is completed by assembling the separately prepared roller shafts 3 and 3 and performing welding with the hub members 2, 2, 2.
【００３２】[0032]
【実施例】内層筒体１１とカプセル材１２とを、図１に
示すように同心円状に重合し、これに外層形成合用金粉
末を充填する。内層筒体１１およびカプセル材１２は、
いずれもＳＳ４１材（融点：約１４００℃）の遠心力鋳
造品であり、カプセル材１２はその内周面にジルコニア
セラミックスの溶射皮膜（膜厚：６０〜８０μｍ）を形
成。製品形成部Ａにおける内層筒体１１とカプセル材１
２の径方向隙間幅は１５ｍｍであり、これに充填した外
層形成用合金粉末は、前記表１の合金ａと同一の化学組
成を有する粉末（融点：１０５０℃）である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, an inner cylinder 11 and an encapsulant 12 are polymerized concentrically and filled with an outer layer forming powder. The inner layer cylinder 11 and the capsule material 12
Each is a cast product of centrifugal force of SS41 material (melting point: about 1400 ° C.), and the capsule material 12 has a sprayed coating of zirconia ceramics (film thickness: 60 to 80 μm) formed on its inner peripheral surface. Inner layer cylinder 11 and capsule material 1 in product forming section A
The radial gap width of No. 2 is 15 mm, and the outer layer forming alloy powder filled therein is a powder (melting point: 1050 ° C.) having the same chemical composition as alloy a in Table 1 above.
【００３３】外層形成用合金粉末を充填した後、脱気密
封（１×１０-4Ｔｏｒｒ）し、加熱炉内で合金粉末層の
加熱溶解を行った。加熱溶解温度：１１００℃、保持時
間：２．５Ｈｒ。外層金属溶融層を指向性冷却下に凝固
させたのち、カプセル材１２を外層金属表面から抜き取
り、二層積層体の上下の余長部分ＢおよびＣを切断除去
すると共に、内外面に機械加工を加えて所定のサイズを
有するローラ本体胴部に仕上げた。外層肉厚：１０ｍ
ｍ，内層肉厚：２０ｍｍ，胴長：２３００ｍｍ，外径：
３５０ｍｍ。After filling the outer layer forming alloy powder, the alloy powder layer was degassed and sealed (1 × 10 −4 Torr), and the alloy powder layer was heated and melted in a heating furnace. Heating dissolution temperature: 1100 ° C, retention time: 2.5Hr. After the outer layer molten layer is solidified under directional cooling, the encapsulant 12 is extracted from the outer layer metal surface, and the upper and lower extra lengths B and C of the two-layer laminate are cut and removed, and the inner and outer surfaces are machined. In addition, the roller body was finished to have a predetermined size. Outer layer thickness: 10m
m, inner layer thickness: 20 mm, body length: 2300 mm, outer diameter:
350 mm.
【００３４】得られた本体胴部の外層と内層は、全長全
周に亘ってほぼ一様な層厚を有し、積層界面の全体に冶
金的接合状態が形成されている（超音波探傷検査および
断面のマクロエッチング検査による）。また、外層金属
は、マルテンサイト相からなる基地に炭化物が分散析出
した組織を有し、炭化物量は１３〜１４％であることが
観察された。The outer layer and the inner layer of the obtained main body have a substantially uniform layer thickness over the entire length, and a metallurgical bonding state is formed over the entire lamination interface. And cross-sectional macro-etching inspection). In addition, it was observed that the outer layer metal had a structure in which carbides were dispersed and precipitated on a matrix composed of a martensite phase, and the amount of carbides was 13 to 14%.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明の鋼材搬送用ローラは、その本体
胴部表面の耐焼付性や耐摩耗性等がすぐれているので、
赤熱スラブ等の高温鋼材の接触による損傷・劣化が抑制
防止され、長期に亘る安定な使用が可能であり、ローラ
のメンテナンスの軽減、搬送ラインの運転効率の向上等
の効果が得られる。また、本発明の搬送用ローラの本体
胴部である二層積層体の製造には特別の装置を必要とせ
ず、内層となる円筒体のまわりに外層となる合金粉末を
充填し加熱溶解した後、凝固させる簡素な工程で製造す
ることができ、実用性にすぐれ、コスト的にも有利であ
り、大量生産に適している。The steel material conveying roller of the present invention has excellent seizure resistance and abrasion resistance on the surface of the body of its body.
Damage and deterioration due to contact of a high-temperature steel material such as a red-hot slab are prevented and suppressed, stable use over a long period of time is possible, and effects such as reduction of roller maintenance and improvement of operation efficiency of a transfer line are obtained. Further, the production of the two-layer laminate, which is the main body of the transport roller of the present invention, does not require any special equipment, and after the inner layer cylindrical body is filled with the outer layer alloy powder and heated and melted, It can be manufactured by a simple process of solidification, has excellent practicality, is advantageous in cost, and is suitable for mass production.
【図１】本発明の搬送用ローラ本体胴部の製造方法を説
明する半截断面図である。FIG. 1 is a half sectional view for explaining a method of manufacturing a body of a conveying roller body according to the present invention.
【図２】二層積層体の本体胴部を有する搬送用ローラを
示す軸方向断面図である。FIG. 2 is an axial cross-sectional view showing a transport roller having a main body of a two-layer laminate.
１：ローラ本体胴部，１ａ：外層，１ｂ：内層，２：ハ
ブ材，３：シャフト １１：内層筒体，１２：カプセル材，１３：底板，１
４：蓋板，１５：脱気管，Ｍ：外層形成用合金粉末1: roller body trunk, 1a: outer layer, 1b: inner layer, 2: hub material, 3: shaft 11: inner layer cylinder, 12: capsule material, 13: bottom plate, 1
4: lid plate, 15: degassing tube, M: alloy powder for forming outer layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21B 39/00 B65G 39/00 F16C 13/00 C22C 38/00,38/54──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B21B 39/00 B65G 39/00 F16C 13/00 C22C 38/00, 38/54
Claims (3)
に融着結合した外層とからなる二層積層体であって、 外層は、Ｃ：１．０〜３．０％，Ｓｉ：０．３〜２．５
％，Ｍｎ：０．３〜２．５％，Ｃｒ：７．５〜１８．０
％，Ｎｉ：０．１〜６．０％，Ｗ：０．３〜３．０％，
Ｍｏ，Ｖの１種ないし２種：１．０〜５．０％（合計
量），Ｐ：２．０〜５．０％，Ｂ：１．０〜３．０％，
残部実質的にＦｅからなり、ＣｒとＣの量比〔Ｃｒ
（％）／Ｃ（％）〕は２．５〜１８である化学組成を有
すると共に、マルテンサイト相からなる基地に、６〜２
５％（重量）を占める炭化物が分散混在した組織を有
し、 前記炭化物の量と、ＣおよびＣｒ量とが、下式〔Ｉ〕： 〔炭化物量（％）−０．６×Ｃｒ量（％）＋１５．２〕
／Ｃ量（％）＝１１〜１３ …〔Ｉ〕 を満たす鉄基合金からなることを特徴とする鋼材搬送用
ローラ。1. A two-layer laminate in which a body portion of a roller includes an inner layer and an outer layer fusion-bonded to an outer peripheral surface thereof, wherein the outer layer has C: 1.0 to 3.0% and Si: 0.3-2.5
%, Mn: 0.3 to 2.5%, Cr: 7.5 to 18.0
%, Ni: 0.1 to 6.0%, W: 0.3 to 3.0%,
One or two types of Mo and V: 1.0 to 5.0% (total amount), P: 2.0 to 5.0%, B: 1.0 to 3.0%,
The balance substantially consists of Fe, and the ratio of Cr and C [Cr
(%) / C (%)] has a chemical composition of 2.5 to 18 and a matrix composed of a martensite phase has a chemical composition of 6 to 2
It has a structure in which carbides occupying 5% (weight) are dispersed and mixed, and the amount of the carbides and the amounts of C and Cr are represented by the following formula [I]: [amount of carbides (%) − 0.6 × Cr amount ( %) + 15.2]
/ C amount (%) = 11 to 13... A steel material conveying roller comprising an iron-based alloy satisfying [I].
体」）に、中空筒状カプセル材を同心円状に外嵌して直
立させ、内層筒体とカプセル材との間隙内に、外層形成
材料として、Ｃ：１．０〜３．０％，Ｓｉ：０．３〜
２．５％，Ｍｎ：０．３〜２．５％，Ｃｒ：７．５〜１
８．０％，Ｎｉ：０．１〜６．０％，Ｗ：０．３〜３．
０％，Ｍｏ，Ｖの１種ないし２種：１．０〜５．０％
（合計量），Ｐ：２．０〜５．０％，Ｂ：１．０〜３．
０％，残部実質的にＦｅからなり、ＣｒとＣの量 比
〔Ｃｒ（％）／Ｃ（％）〕は２．５〜１８である化学組
成を有する合金粉末を充填して脱気密封したうえ、その
合金粉末充填層を加熱溶融し、生成した溶融金属層を、
指向性冷却により下部から上方に向かって凝固させて外
層を形成したのち、カプセル材を除去することを特徴と
する請求項１に記載の鋼材搬送用ローラの本体胴部の製
造方法。2. A hollow cylindrical capsule material (hereinafter, referred to as an “inner cylinder”) which is to be an inner layer, is concentrically externally fitted with the hollow cylindrical capsule material and is erected, and is inserted into a gap between the inner cylinder and the capsule material. As an outer layer forming material, C: 1.0 to 3.0%, Si: 0.3 to
2.5%, Mn: 0.3 to 2.5%, Cr: 7.5 to 1
8.0%, Ni: 0.1-6.0%, W: 0.3-3.
0%, 1 or 2 types of Mo and V: 1.0 to 5.0%
(Total amount), P: 2.0-5.0%, B: 1.0-3.
0%, the balance substantially consisting of Fe, and an alloy powder having a chemical composition in which the ratio of Cr to C [Cr (%) / C (%)] is 2.5 to 18 was filled and hermetically sealed. In addition, the alloy powder packed layer is heated and melted, and the resulting molten metal layer is
2. The method of claim 1, wherein the encapsulant is removed after the outer layer is formed by solidifying upward from a lower portion by directional cooling, and then the encapsulant is removed.
金属溶融物との濡れ性の小さいセラミックスの皮膜が形
成されたものを使用することを特徴とする請求項２に記
載の鋼材搬送用ローラの本体胴部の製造方法。3. The roller according to claim 2, wherein the encapsulant is formed by forming a ceramic film having low wettability with an outer layer metal melt on an inner surface thereof. The method of manufacturing the body of the body.
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|---|---|---|---|
| JP4129588A JP2787176B2 (en) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | Roller for transporting steel material and method of manufacturing roller body trunk |
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