(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続熱間圧延設備の高温圧延材をコイル状に巻き取った後、巻き戻す加熱された高温マンドレルであって、前記マンドレルを耐熱鋼の母材とし、この母材の表面にステライト材を肉盛りし、このステライト材の表面にコバルト−炭化クロム系複合材料を肉盛りして形成したことを特徴とする圧延設備の高温マンドレル。
【請求項２】
前記コバルト−炭化クロム系複合材料の常温でのビッカース硬度を６００程度としたことを特徴とする請求項１記載の圧延設備の高温マンドレル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧延設備の高温マンドレルに関し、連続熱間圧延設備のコイルボックス内に設置される高温マンドレルの耐焼付性の向上を図り、ステンレス鋼板などの巻き取り巻き戻しにも使用できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延によって圧延される圧延材の先後端の歩留まり向上を目的として、粗圧延されたシートバーを接合して仕上圧延機に送って連続して薄板に圧延することが行われつつある。
【０００３】
このような連続熱間圧延設備では、図５（ａ）に示すように、罐着き１で加熱され、粗圧延機２で粗圧延されたシートバーＡの温度の低下を防止するため、コイルボックス３内に一旦コイル状に巻き取って保温しながら、このコイル状の圧延材Ｂの中心部に両側からマンドレル４を差し込んだ後、先後を逆にして巻き戻し端部をシャー５で切断して先行シートバーＣに接合することが行われており、マンドレル自体も８００℃程度の高温に加熱して使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このマンドレルを差し込む際コイル内面とマンドレル外周面で微摺動が生じること及びマンドレル自体を高周波加熱などによって８００℃程度に加熱するため材料の強度が低下することなどに起因して焼き付きが発生しやすいという問題がある。
【０００５】
このため従来の常温で使用され常温材（例えばＳＮＣＭ材）で作られたマンドレルでは、高温強度が低く高温マンドレルとして使用することが出来ず、これに代わりステライト系材料（Ｃo-Ｃr-Ｗ）を用いて作られ現在高温マンドレルとして使用されているものでは、普通鋼の場合には、何等問題はないものの、今後連続熱間圧延が適用されようとしているステンレス鋼や特殊鋼の場合では、焼き付きの問題があり、特にステンレス鋼では、著しい焼き付きを起すという問題がある。
【０００６】
そこで、高温での強度と硬度が高い材料をマンドレルの母材（耐熱鋼）の表面に肉盛り溶接することが考えられるが、母材との硬度差が大きく、熱膨張も異なるため、肉盛り溶接した材料に割れが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
この発明は、かかる従来技術に鑑みてなされたもので、ステンレス鋼や特殊鋼に対しても焼き付きを生じること無く巻き取り巻き戻しができる圧延設備の高温マンドレルを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためこの発明の圧延設備の高温マンドレルは、連続熱間圧延設備の高温圧延材をコイル状に巻き取った後、巻き戻す加熱された高温マンドレルであって、前記マンドレルを耐熱鋼の母材とし、この母材の表面にステライト材を肉盛りし、このステライト材の表面にコバルト−炭化クロム系複合材料を肉盛りして形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
この圧延設備の高温マンドレルによれば、耐熱鋼の母材の表面に中間層としてステライト材を肉盛りし、この表面にコバルト−炭化クロム系複合材料を肉盛りするようにしており、表面の硬度を高くして焼き付きを防止するようにし、中間層としてのステライト材によって母材から硬度がなだらかに変化するようにして割れなどを防止できるようにしている。
【００１０】
また、この発明の請求項２記載の圧延設備の高温マンドレルは、請求項１記載の構成に加え、前記コバルト−炭化クロム系複合材料の常温でのビッカース硬度を６００程度としたことを特徴とするものである。
【００１１】
この圧延設備の高温マンドレルによれば、コバルト−炭化クロム系複合材料の常温でのビッカース硬度を６００程度とするようにしており、高温での硬度の低下も少なく耐焼付性にも優れた高温マンドレルとしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態について図面に基づき具体的に説明する。
【００１３】
図１はこの発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態にかかる正面図、部分縦断面図及び部分横断面図である。
【００１４】
この圧延設備の高温マンドレル１０は、つば部１１とコイルに挿入される中空円筒状の挿入部１２とで構成されており、これらつば部１１及び挿入部１２が耐熱鋼（例えばステンレス鋼など）で形成してある。そして、この高温マンドレル１０の挿入部１２のコイルと接触する部分の外周が焼付性を改善するために別の素材を肉盛りできるように細径に形成してある。
【００１５】
この高温マンドレル１０の挿入部１２の細径部分には、母材である耐熱鋼の表面に中間層としてステライト材（例えばＳＴＬ＃６）１３が溶接などで肉盛りしてある。
【００１６】
この中間層のステライト材は母材と最外層との硬度差による割れなどを防止するための緩衝層とするものであり、これによって硬度をなだらかに変化させることができるようにする。
【００１７】
この中間層のステライト材１３の表面には、高温での硬度及び強度が高いコバルト−炭化クロム系複合材料１４が溶接などで肉盛りされている。
【００１８】
このコバルト−炭化クロム系複合材料としては、例えば炭化クロムを４５〜５０重量％に対してコバルト及びクロムが残りの５５〜５０重量％で構成される複合材料が用いられる。
【００１９】
炭化クロムの添加量が増大するにしたがって材料の硬度が上昇することからその添加量は５０重量％が限度であり、添加量が少ないと耐摩耗性の改善を図ることができなくなることから３０重量％以上にする必要がある。
【００２０】
また、このコバルト−炭化クロム複合材料としては、常温における硬度（ビッカース硬度）が６００程度（５００以上〜７００以下）であるものが望ましく、硬度が高くなると中間層のステライト材との硬度差が大きくなって８００℃程度に加熱した場合に熱膨張差などによる割れが発生する一方、これより硬度が低いと従来のステライト材だけの場合に比べて耐焼付性の向上効果が顕著にならないためである。
【００２１】
このような３層構造の高温マンドレル１０とすることで、表面のコバルト−炭化クロム系複合材料の硬度は、常温で６００程度の場合に、８００℃程度まで加熱した場合でも、図２に示すように、硬度の低下が少なく高い硬度を維持することができ、高温での強度を十分確保することができる。
【００２２】
また、８００℃の高温での摩擦試験後の表面あらさを測定した結果が、図３であり、実験条件は、温度Ｔ：８００℃、荷重Ｗ：５Ｎ／mm、摩擦回数Ｎ：３６００回、摩擦速度Ｖ：２０mm/sec、往復摩擦のストロークＳ：１０mmである。
【００２３】
この摩擦試験後の表面あらさが、非常に小さく、焼付きが生じ難くなっていることが分かる。
【００２４】
また、このような３層構造の高温マンドレル１０の表面から母材までの硬度を測定したものの一例が図４であり、同図からコバルト−炭化クロム系複合材料の表面から中間層のステライト材を経て母材の耐熱鋼までの硬度の変化がなだらかになっていることが分かる。
【００２５】
なお、このようなコバルト−炭化クロム系複合材料は、溶解法によって均一に作ることができないことから、粉末冶金法で作ったり、ステライト材の表面に、各成分の粉末を混合して粉体プラズマ溶接法で肉盛り溶接することで作ることができる。
【００２６】
このような圧延設備の高温マンドレル１０を用いることで、ステンレス鋼や特殊鋼等の連続熱間圧延のコイルボックス内で使用する場合でも、耐焼付性に優れるとともに、高温強度が高いので耐摩耗性にも優れ耐久性もある。
【００２７】
また、従来のステライト材で構成したものに比べ１０倍以上の寿命があり、交換の頻度を減らしコストダウンを図ることができる。
【００２８】
さらに、従来から使用されているステライト材を肉盛りしたマンドレルに対してはさらにその表面にコバルト−炭化クロム系複合材料を肉盛りすることで本願発明の効果を得ることができ、既存マンドレルへの適用も容易にできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したようにこの発明の圧延設備の高温マンドレルによれば、耐熱鋼の母材の表面に中間層としてステライト材を肉盛りし、この表面にコバルト−炭化クロム系複合材料を肉盛りするようにしたので、表面の硬度を高くして焼き付きを防止することができるとともに、中間層としてのステライト材によって母材から硬度がなだらかに変化するようにすることができ、高温で使用した場合にも割れなどを防止することができる。
【００３０】
また、この発明の請求項２記載の圧延設備の高温マンドレルによれば、コバルト−炭化クロム系複合材料の常温でのビッカース硬度を６００程度とするようにしたので、高温での硬度の低下も少なく耐焼付性にも優れた高温マンドレルとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態にかかる正面図、部分縦断面図及び部分横断面図である。
【図２】この発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態にかかる硬度と温度との関係を示すグラフである。
【図３】この発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態にかかる摩擦試験後の表面あらさの測定結果を示すグラフである。
【図４】この発明の圧延設備の高温マンドレルの一実施の形態にかかる表面から母材までの硬度の測定結果を示すグラフである。
【図５】この発明の圧延設備の高温マンドレルが適用される連続熱間圧延設備の一部分を示す概略構成図および高温マンドレル部分の拡大図である。
【符号の説明】
１０  圧延設備の高温マンドレル
１１  つば部
１２  挿入部
１３  ステライト材
１４  コバルト−炭化クロム系複合材料
【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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