JP6501983B1 - 浴中ロール及び浴中ロールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Alを含む金属浴中で使用される浴中ロールであって、ロール表面のアンダーコート層であって、WB,WCoB,W2CoB2を少なくとも含む第1の硼化物と、Cr,Zr及びTiの硼化物のうち少なくとも1種からなる第2の硼化物とを含み、残部がニッケルを5質量%以上含まないコバルト基合金からなるサーメット溶射皮膜により形成されたアンダーコート層と、アンダーコート層の表面に形成されるトップコート層であって、ZrO2及びY2O3を少なくとも含むセラミック溶射皮膜により形成されたトップコート層と、トップコート層の表面に形成される摩擦低減層であって、BNと、TiO2,ZrO2,SiO2,MgO及びCaOのうち少なくとも1種と、からなる摩擦低減層と、を含む。
【選択図】図3
Description
アンダーコート層133aはサーメット溶射皮膜であり、第1の硼化物と、第2の硼化物と、Co基合金とから構成される。第1の硼化物にはWB,WCoB,W2CoB2からなるW硼化物が用いられる。このW硼化物には、W,Cr,BからなるW硼化物が含まれていてもよい。第2の硼化物にはCr硼化物、Zr硼化物及びTi硼化物のうち少なくとも1種が用いられる。少なくとも1種であるから、Cr硼化物、Zr硼化物及びTi硼化物のうち1種を用いて第2の硼化物を構成してもよい。また、Cr硼化物、Zr硼化物及びTi硼化物のうち2種を用いて第2の硼化物を構成してもよい。さらに、Cr硼化物、Zr硼化物及びTi硼化物の3種を用いて第2の硼化物を構成してもよい。これらの中で、W硼化物、Zr硼化物及びCo基合金からなる第1の溶射皮膜が特に好適である。
アンダーコート層133aは、耐摩耗性が不十分であるため、長期間の通板によって摩耗が発生する。そこで、アンダーコート層133aの上に耐摩耗性に優れたトップコート層133bが形成される。
セラミック溶射皮膜は、融点が高く、プラズマ溶射により成膜するため、溶射皮膜に気孔や割れが発生し易くなる。このため、セラミック溶射皮膜に溶融アルミニウムが浸透して貫通し易くなる等の問題がある。また、鋼板Aの通板速度とシンクロール13の回転速度との差速により、セラミック溶射皮膜に加わる摩擦が大きくなるため、セラミック溶射皮膜に損傷、肌荒れなどの問題が起こり易くなる。
(実施例1)
アンダーコート層の耐溶融アルミニウム侵食性を確認するために、以下の耐溶融アルミニウム侵食実験及び高温耐酸化性試験を行った。Fe基に溶射皮膜を成膜した丸棒溶射サンプルを準備して、これを金属浴に48(hour)浸漬した後、引き揚げ、丸棒溶射サンプルの外観と断面組織を観察した。金属浴の浴成分は100%アルミニウムとし、浴温度は700(℃)に設定した。
表1の試料No23〜25のCo基合金を、Cr:15質量%,Fe:7質量%、C:1.0質量%,Ni:5.5質量%,残部がCoからなるCo基合金5(つまり、Niが多いCo基合金)に変更して、上記と同様に溶融アルミニウムに対する耐侵食性を調査した。溶融アルミニウムは、実施例1と同様のものを使用した。その結果を表3に示す。
トップコート層の耐摩耗性は図6の摩耗試験装置により確認した。同図において、101は二段に折れ曲がった摺動軸であり、摺動軸101の末端部に、板状に延びる評価材102を取り付けた。評価材102の基材には、SUS304を使用した。評価材102の基材表面にアンダーコート層及びトップコート層を形成した。アンダーコート層は、実施例1の試料No23の溶射皮膜によって構成した。評価材102に対して支持部材105に支持された相手材103を所定の荷重で押し付けながら、摺動軸101を矢印で示す水平方向に48(hour)往復移動させた。押し付け荷重は5.0(kgf)に設定した。摺動軸101のすべり速度は、50(mm/s)に設定した。相手材103は、SUS304により構成した。
上述の試料No35〜40をそれぞれ金属浴に浸漬させて、トップコート層の耐溶融アルミニウム腐食性について確認した。金属浴の浴成分はアルミニウム100質量%とし、浴温度を700(℃)、浸漬時間を48(hour)に設定した。浸漬試験後に外観観察を実施し、トップコート層に溶損が認められるか、或いはトップコート層に亀裂が発生し、この亀裂から侵入した溶融アルミニウムによって基材に溶損が認められた場合には、耐溶融アルミニウム腐食性が低いとして「poor」で評価した。上述の溶損が認められなかった場合には、耐溶融アルミニウム腐食性が高いとして「good」で評価した。
摩擦低減層の摩擦低減効果を図7の摩耗試験装置により確認した。図6の摩耗試験装置と機能が共通する要素には、同一符号を付している。同図において、104は金属浴であり、金属浴104の中に二段に折れ曲がった摺動軸101を配置した。摺動軸101の末端部に板状に延びる評価材102を取り付けた。金属浴104中の評価材102に対して支持部材105に支持された相手材103を所定の荷重で押し付けながら、摺動軸101を矢印で示す水平方向に48(hour)往復移動させた。金属浴104の浴成分はアルミニウム100質量%とし、浴温度は700(℃)に設定した。押し付け荷重は5.0(kgf)に設定した。摺動軸101のすべり速度は、50(mm/s)に設定した。相手材104は、SUS304により構成した。
12 金属浴
13 シンクロール
14 サポートロール
131 ロール本体部
132 ロール軸部
133 保護層
133a アンダーコート層
133b トップコート層
133c 摩擦低減層
Claims (6)
- Alを少なくとも50質量%以上含む金属浴中で使用される、ロール本体部と前記ロール本体部の両端に形成されるロール軸部とを有する浴中ロールであって、
前記ロール本体部は、ロール表面に形成されるアンダーコート層と、前記アンダーコート層の表面に形成されるトップコート層と、前記トップコート層の表面に形成される摩擦低減層と、を有し、
前記アンダーコート層は、WB,WCoB,W2CoB2を少なくとも含む第1の硼化物と、Cr,Zr及びTiの硼化物のうち少なくとも1種からなる第2の硼化物とを含み、残部がニッケルを5質量%以上含まないコバルト基合金からなるサーメット溶射皮膜により形成されており、
前記トップコート層は、ZrO2及びY2O3を少なくとも含むセラミック溶射皮膜により形成されており、
前記摩擦低減層は、BNと、TiO2,ZrO2,SiO2,MgO及びCaOのうち少なくとも1種と、からなり、
前記サーメット溶射皮膜を100質量%としたとき、前記第1の硼化物は55質量%以上75質量%以下であり、前記第2の硼化物は5質量%以上15質量%以下であり、Bの含有量は5.0質量%以上7.0質量%以下であり、
前記摩擦低減層を100質量%としたとき、BNは20質量%以上含まれている、ことを特徴とする浴中ロール。
- 前記サーメット溶射皮膜を100質量%としたとき、前記第1の硼化物の含有量が64質量%以上70質量%以下であり、前記第2の硼化物の含有量が7質量%以上12質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の浴中ロール。
- 前記セラミック溶射皮膜を100質量%としたとき、Y2O3が6質量%以上12質量%以下含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の浴中ロール。
- 前記セラミック溶射皮膜は、さらに、CaO,Al2O3,SiO2及びMgOのうち少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の浴中ロール。
- 請求項1に記載の浴中ロールの製造方法であって、
前記サーメット溶射皮膜を、高速フレーム溶射法により形成し、
前記セラミック溶射皮膜を、プラズマ溶射法により形成することを特徴とする浴中ロールの製造方法。 - 前記トップコート層にBNと、TiO2,ZrO2,SiO2,MgO及びCaOのうち少なくとも1種とを含有する水を塗布した後、焼成することにより、前記摩擦低減層を形成することを特徴とする請求項5に記載の浴中ロールの製造方法。
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