高負荷圧延対応軸一体式複合超硬ロール - 日立金属

新製品紹介
高負荷圧延対応軸一体式複合超硬ロール
Composite Tungsten Carbide Roll for High Load Rolling
Composite tungsten carbide roll:DUPLEX®
生・進展を抑制できる。
日立金属は,より高負荷の圧延に
DUPLEX を開発した。これは,内層
耐用可能とするために,従来のスリー
が合金鋼のため焼嵌めもしくはキー
ブ構造から軸一体構造にした複合超
溝による組み立てが可能で,外層の
層)と超硬(外層)の接合強度を高
硬ロール DUPLEX® を開発した。
滑りを解消し,胴長すべてが超硬部
めた(図 2)。
超硬合金は,非常に優れた耐摩耗
のためロールの長寿命化を実現した
性を有するとともに熱衝撃等による
が,より高負荷の圧延スタンドへの
(1)組立式・スリーブ焼嵌式超硬ロー
耐クラック性にも優れるため,鉄鋼
使用は困難であった。そこでスリー
ルが耐用困難な高負荷・高トルクの
圧延用ロールに多く用いられてい
ブ式から軸一体式構造へと製造方法
圧延スタンドでの使用が可能となっ
る。その構造は一般的に超硬リング
を変更し,より高負荷・高トルクの
た。具体的には図 3 に示すような,
を軸に挿入し側圧を付与させて固定
圧延スタンドにも使用可能とした。
これまで超硬組立ロールが使用で
した組み立て式構造である。
しかし,
構造比較と特性を図 1,表1に示す。
きなかった線材第1中間列や棒鋼ミ
この構造では超硬リングが軸に対し
滑り,ずれると圧延できなくなる。
(3)スリーブ式 DUPLEX より軸(内
2.効 果
ル中間列での使用が可能となった。
1.特 長
(2)特に,第一中間スタンドは,現状鋳
(1)軸(内層)に直接外層超硬合金を
また,組み立て固定部分が必要とな
金属接合一体化することで高負荷
鉄ロールが多く使用されているが,
るためロール胴長に対し圧延可能な
圧延条件下においても滑りの問題
その代替ロールとして適している。
(3)前段ロールの耐摩耗性が向上し
を解消した。
超硬部分が制限される。これらの課
題を解消するため日立金属は 1997
(2)ロール表面に超硬と軸(内層)の
年,超硬と合金鋼を金属的に接合し
熱膨張差により生じる高圧縮残留
た複合スリーブ式の複合超硬ロール
応力を付与し表面からのクラック発
鋼材の寸法精度が改善され,後段
ロールの負荷も軽減される。
(ロール事業部)
®
境界:金属接合
軸一体式
高負荷圧延で使用可
軸(内層)
:合金鋼
項目
境界:金属接合
外層:超硬
スリーブ式
内層
外層材
高負荷圧延:滑り等
⇒耐用不可
軸:合金鋼
焼嵌組立
®
軸 材
®
図 1 軸一体式 DUPLEX とスリーブ式 DUPLEX の構造比較
Fig. 1 Structure comparison of sleeve and mono-block type of
®
DUPLEX
軸一体式 780∼972
スリーブ式 551∼746
外層
試験片
境界
内層
境界部引圧疲労試験結果
応力振幅(MPa)
境界部引張試験結果
(MPa)
引張強さ
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
104
日立金属技報 Vol. 29(2013)
寸 法*
特性値
曲げ強さ (MPa)
>2,000
破壊靱性値(MPa m)
10 ∼ 30
ヤング率 (GPa)
430 ∼ 590
密度
(X103 kg/m3)
12.3 ∼ 14.3
硬さ
(Hv)
800 ∼ 1,200
引張強さ (MPa)
>700
胴径
(φmm)
φ500
胴長
(mm)
1,600
*最大製造可能寸法
線材・棒鋼ミルのスタンド配置例
スリーブ式 DUPLEX
軸一体式 DUPLEX 組立式超硬ロール
軸一体式 DUPLEX
スリーブ式 DUPLEX
106
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
17
∼
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
26
棒鋼
破断位置:境界
105
超硬リングロール
線材
破断位置:軸材
107
108
破断繰り返し数(サイクル)
図 2 軸一体式 DUPLEX ® ロールの複合境界部の強度
Fig. 2 Boundary strength of mono-block type of DUPLEX ® between
tungsten carbide and alloyed steel
52
表 1 軸一体式 DUPLEX ロールの主な特性
Table 1 Mechanical properties of mono block type of DUPLEX ®
【高負荷圧延列】
®
【仕上圧延列】
図 3 軸一体式 DUPLEX ロールの採用例
Fig. 3 Suitable application for mono-block type of DUPLEX ®