(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系材料からなる軸材の胴部外周に、超硬合金からなる外層を形成するとともに、軸材の軸部外周にスラスト荷重を受けるためのリングを取り付け、軸材の軸部端面にセンター穴を設けたことを特徴とする多段圧延機用ロール。
【請求項２】
前記リングの端面が軸材の軸部端面より突出していることを特徴とする請求項１に記載の多段圧延機用ロール。
【請求項３】
前記リングが軸材より硬いことを特徴とする請求項１または２に記載の多段圧延機用ロール。
【請求項４】
前記リングを焼嵌めまたは螺合により固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多段圧延機用ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄帯板の圧延に用いられる多段圧延機用ロールに関し、特に靭性に優れる鉄系材料からなる軸材の外周に、超硬合金からなる外層を形成した多段圧延機用ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延材に対する寸法精度の向上、表面疵の減少、表面光沢度の向上など高品質化の要求に応えるために、耐摩耗性、耐肌荒れ性等に優れた炭化タングステン（ＷＣ）系超硬合金が線材、棒鋼、平鋼などの圧延用ロールに適用されている。ＷＣ系超硬合金は公知のごとく、ＷＣをＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅなどの金属元素で結合した焼結合金であり、ＷＣの他にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂなどの炭化物を含有することもしばしばある。
【０００３】
例えば、特公昭５８−３９９０６号には、ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ−ＣｒのＷＣ系超硬合金で構成した線材圧延用ロールが記載されている。この線材圧延用ロールは、超硬合金単体を焼結した小型のスリーブロールであり、靭性に優れた鋼製のロール軸材に０．１／１０００程度の焼嵌め率で嵌合し、そのスリーブロールの側面を固定リング、スぺーサーリングなどにより押圧固定して機械的に組立てたものである。
【０００４】
この種のロールの場合、固定リング、スぺーサーリングなど多くの部材が必要で組立て構造が複雑であり、かつ高い組立て精度を要求されるので組立に係わる工数や費用がかかる。また、側面から固定するため、圧延中に回転方向にスリーブが滑りやすい。さらに、ロール胴部長さに対して、超硬合金の占める部分つまり圧延に使用できる部分が半分以下であり効率的でない欠点がある。
【０００５】
ステンレス鋼帯の冷間圧延において、センジマーミルなどのクラスタータイプの多段圧延機が用いられている。図５は、多段圧延機の一種である２０段のセンジマーミルのロール配置図を示す。図５において、本発明の対象とする多段圧延機用ロールである上ロール１１ａと下ロール１１ｂとの間に薄帯板１８を通して圧延を行なうものである。
【０００６】
図４は、図５のセンジマーミルを出側から見た図を示す。図４において、圧延中、上ロール１１ａと下ロール１１ｂには圧延によるスラスト荷重が常時作用する。そこで、このスラスト荷重を受けるために、操作側スラストベアリング１６ａおよび駆動側スラストベアリング１６ｂをロール１１ａ、１１ｂから数ｍｍ離れた位置に配置させている。
【０００７】
このような構成により、圧延によるスラスト荷重が働くと、ロール１１ａ、１１ｂの端面がスラストベアリング１６ａ、１６ｂの端面に線接触を繰り返す。このときの接触部の線圧はかなり高くなり、ヘルツ応力で２ＧＰａ程度に達するときもある。したがって、この線圧に耐えるように接触部は十分な硬さを持たなければならない。接触部の線圧がヘルツ応力で２ＧＰａ程度になる場合、接触部の硬さが約Ｈｓ８０は必要となる。
【０００８】
図３は、従来の多段圧延機用ロールの断面図を示す。図３において、多段圧延機用ロール１１は、超硬合金からなるロール本体部１２と鉄系材料からなるキャップ１３から構成される。多段圧延機用ロール１１は、ロール本体部１２の表面を研磨するために、ロールの軸端に研磨機への芯を出すためのセンター穴を設ける必要がある。しかしながら、ロール本体部１２は超硬合金であるのでそれ自体の軸部端面にはセンター穴を加工し難い。そこで、超硬合金よりも被削性のよい鉄系材料からなる断面凹状のキャップ１３を、ロール本体部１２の両軸部の外面にそれぞれ焼嵌めて、キャップ１３の端面１４にセンター穴１５を設けている。そして、圧延によるスラスト荷重をこれらのキャップ１３で受けるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の多段圧延機用ロールにおいては、圧延中にロールの温度が上昇すると、ロール本体部１２とキャップ１３との線膨張係数の差により焼嵌め代が減少し、ロール本体部１２とキャップ１３の軸芯がずれてしまう可能性が高い。そこで、ロール本体部１２とキャップ１３の軸芯がずれた状態で、ロール１１の研磨を行なうと、ロール１１の真円度が確保できない。
【００１０】
クラスタータイプの多段圧延機により圧延される圧延材は、最終製品となる場合が多い。そのため、製品品質を維持するために特にロールの真円度は厳しく管理しなければならない。この点から、従来の多段圧延機用ロールは、ロール研磨時にロール軸芯がずれやすくロールの真円度を確保しにくいので問題があった。
【００１１】
したがって、本発明は、超硬合金の特性である耐摩耗性、表面光沢度の向上などを生かしつつ、ロールの研磨時にロールの真円度が安定して確保できる多段圧延機用ロールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の多段圧延機用ロールは、鉄系材料からなる軸材の胴部外周に、超硬合金からなる外層を形成するとともに、軸材の軸部外周にスラスト荷重を受けるためのリングを取り付け、軸材の軸部端面にセンター穴を設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記リングの端面が軸材の軸部端面より突出していることを特徴とする。また、前記リングが軸材より硬いことを特徴とする。さらに、前記リングを焼嵌めまたは螺合により固定したことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明の多段圧延機用ロールは、靭性に優れる鉄系材料からなる軸材の胴部外周に、超硬合金の外層を金属接合させて形成しているため、超硬合金の有する耐摩耗性、表面光沢度の向上を発揮するとともに、圧延中に外層が滑ることも起きない。
【００１５】
軸材は鉄系材料であるため被削性がよく、軸材の軸部端面にセンター穴を容易に加工することができる。ロール軸材の軸部にセンター穴を直接穿設することにより、ロール軸とセンター穴の軸芯は常に一致し、ロール研磨の際、ロールの真円度を安定して確保できる。また、軸材の軸部の加工に困難を伴わないので、スラスト荷重を受けるための中空状のリングを焼嵌め、ねじ締結するなど、リング固定方法の選択の自由度が向上する。
【００１６】
軸材の軸部外周に設けたリングにより圧延によるスラスト荷重を受けさせるので、ロールの軸材にスラストベアリングが直接接触しないように、リングの端面を軸材の軸部端面より突出させるほうがよい。突出長さは０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
また、圧延のスラスト荷重を受けるリングはスラストベアリングとの線接触により高い線圧が作用する。スラストベアリングは通常ＳＫＤ材、ＳＵＪ材などの工具鋼材を使用しているので、リングの材質もそれ相当の硬度を有する必要がある。そこで、リングのスラストベアリングとの接触面の硬さは、Ｈｓ６０〜９５であることが望ましい。一方、軸材の軸部端面の硬さは、ロール研磨のセンター穴にとって必要な硬さがあればよく、Ｈｓ２５〜６０であることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例の多段圧延機用ロールの概略断面図を示す。図１において、本発明の多段圧延機用ロール１は、ＳＮＣＭ４３９鋼製の軸材２の胴部３外周に超硬合金からなる外層５を金属接合により形成するとともに、軸材２の軸部４の端面６にはセンター穴７を設けた。そして、軸材２の両方の軸部４外周にスラスト荷重を受けるための中空円筒状の鉄系材料からなるリング８をそれぞれ焼嵌めにより嵌合した。なお、リング８の端面９が軸材２の軸部４の端面６より２ｍｍ外側に突出するように固定した。
【００１９】
外層５を形成する超硬合金は、各々平均粒径が６μｍのＷＣ粉末、１μｍのＣｏ粉末、１μｍのＮｉ粉末、１μｍのＣｒ粉末を用意し、重量％でＷＣ８５％、Ｃｏ９．３％、Ｎｉ４．７％、Ｃｒ１％の割合で配合し、ボールミルで２０時間湿式混合した後、乾燥した混合粉末を焼結したものである。
【００２０】
本発明の多段圧延機用ロール１は、軸材２の軸部４にセンター穴７を直接設けているので、軸材２とセンター穴７の軸芯は常に一致する。したがって、ロール１を研磨する際、従来のように芯ずれの問題が起こらず、ロールの真円度を安定して確保できる。
【００２１】
図２は、本発明の他の実施形態である多段圧延機用ロールの概略断面図を示す。図２において、多段圧延機用ロール１は、鉄系材料からなる軸材２の軸部４の外周にねじ部１０を加工し、そのねじ部１０にスラスト荷重を受けるための鉄系材料からなるリング８をねじ込み締結した。軸材２の軸部４の端面６にはセンター穴７を設けた。軸材２の軸部４の加工が容易であるため、軸材２とリング８との固定方法を広く選択できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロール研磨の真円度の精度を高めることができ、さらに高精度な圧延用途にも適用拡大できる超硬合金製ロールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の多段圧延機用ロールの概略断面図を示す。
【図２】本発明の他形態実施例の多段圧延機用ロールの概略断面図を示す。
【図３】従来の多段圧延機用ロールの断面図を示す。
【図４】図５のセンジマーミルを出側から見た図を示す。
【図５】多段圧延機の一種である２０段のセンジマーミルのロール配置図を示す。
【符号の説明】
１  多段圧延機用ロール、  ２  軸材、  ３  胴部、  ４  軸部、  ５  外層、
６  軸部の端面、  ７  センター穴、  ８  リング、  ９  リングの端面、
１０  ねじ部、  １１  多段圧延機用ロール、  １２  ロール本体部、
１３  キャップ、  １４  キャップの端面、  １５  センター穴、
１１ａ  上ロール、  １１ｂ  下ロール、  １６ａ  操作側スラストベアリング、
１６ｂ  駆動側スラストベアリング、  １８  薄帯板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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