JP2006144081A

JP2006144081A - 耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2006144081A
Application number: JP2004336511A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kamata; 恭彰鎌田
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】コールドピルガーミルにおいて、摺動面の表面硬度を超高硬度に高め、耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンド用ベッドスライド板を提供する。
【解決手段】スライド板母材５ａの材質が、Ｐ＝０．０５０以下、Ｓ＝０．０５０以下、降伏点２３５Ｎ／ｍｍ²以上、引張強さ４００〜５００Ｎ／ｍｍ²、伸び２１％以上のＪＩＳ規格の一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００で、所定寸法のスライド板５を表面粗度をＲａ＝３．２〜６．３μｍとし、このスライド板母材５ａにタングステンカーバイト合金粉末を溶融状態でジェットノズルから噴射し、超高硬度、高密着力で緻密な組織のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層５ｂを剥離しても機械に損傷を与えな厚さ１００〜１５０μｍで形成してなる表面硬度がＨＶ１０００以上の摺動面を有する耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板５である。
【選択図】図２

Description

本発明は、コールドピルガーミル設備において、摺動面の表面硬度をＨＶ１０００以上の超高硬度に高めた耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッド用スライド板に関するものである。

摺動面の耐摩耗性を向上させる方法としては、その摺動面の表面硬度を上げることが一般的である。表面硬度を上げる方法には、浸炭、高周波焼入れ、窒化、めっき、溶射などが挙げられる。

これらにおいて、一般的に浸炭ではＨＶ７００〜９００、高周波焼入れではＨＶ２００〜８００の硬度範囲であり、これらの浸炭や高周波焼入れではＨＶ１０００以上の超高硬度までは硬度を上げることができない。

一方、窒化でＨＶ１０００以上の超高硬度を得るためには、材質が窒化に向いている、いわゆる窒化鋼である必要がある。しかし、窒化鋼は材料として高価である。また、窒化処理温度が５００〜６００℃と高温であるため、材料の曲がり等の変形が発生する可能性がある。

さらに、めっきは加工を施す母材の材質に関わり無く、その表面硬度をＨＶ１０００以上まで上げることが出来る。しかし、このようなめっきとして摺動面に多く適用される工業用クロムめっきの場合は、一般的にめっき層にクラックが発生しやすい問題がある。

さらに、従来技術には、加工を施す母材に超高硬度素材を溶射することによって、耐摩耗性、密着性に優れた摺動部材とする方法があり、その一つとして次の発明が出願されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、このような方法の場合は、一般的な、シリンダーライナーやピストン、シリンダーヘッドなどの摺動部材についてのものであり、３トン以上の重量物が高速で往復運動し、常に油潤滑され、圧延時のスケールの多い場所に使用されているコールドピルガーミルロールスタンド用ベッドスライド板のような摺動部品の問題を解消させるものではない。

特開平１１−３３５８０５号公報

そこで本発明が解決しようとする課題は、３トン以上もの重量物が高速で往復運動し、常に油潤滑され、圧延時のスケールの多い場所で使用される耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンド用ベッドスライド板及びその製造方法を提供するものである。

本発明の課題を解決するための手段は、請求項１の発明では、材質がＪＩＳＧ３１０１に規格の一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００からなり表面粗度をＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）＝３．２〜６．３μｍとしたスライド板母材の表面上に厚さ１００〜１５０μｍでかつ表面硬度ＨＶ１０００以上のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層からなる摺動面を有することを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板である。

請求項２の発明では、スライド板母材の摺動面側の表面にタングステンカーバイト合金粉末をジェットコーティング溶射してＨＶ１０００以上の超高硬度の溶射皮膜層を形成した、耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンド用ベッドスライド板であり、（１）スライド板母材の材質が、Ｐ＝０．０５０以下、Ｓ＝０．０５０以下および降伏点２３５Ｎ／ｍｍ²以上、引張強さ４００〜５００Ｎ／ｍｍ²、伸び２１％以上からなるＪＩＳＧ３１０１に規格する一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００で、このスライド板母材をスライド板の所定寸法に加工し、その表面粗度をＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）＝３．２〜６．３μｍとした後、このスライド板の摺動面側となる表面上にタングステンカーバイト合金粉末を溶融状態でジェットノズルから噴射し、超高硬度および高密着力、緻密な組織の溶射皮膜層を、仮に剥離しても機械に損傷を与えないよう、厚さ１００〜１５０μｍで付与し、表面硬度がＨＶ１０００以上からなる摺動面を有するスライド板を形成することを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板の製造方法である。

本発明により、表面硬度がＨＶ１０００以上であるコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板の摺動面は、コールドピルガーミルロールスタンドの３トン以上の重量物が常に油潤滑されながら高速で往復運動し、しかも圧延時のスケールの多い場所での使用であるにもかかわらず、その摺動面の耐摩耗性が長期間にわたって維持することができるため、ベッドスライド板の新規製作による取替費用や修理費用の大幅な削減が図れるなど、本発明は従来にない極めて優れた効果を奏するものである。

タングステンカーバイト合金による溶射法は、金属の表面処理方法の一手段として、耐摩耗性を向上させるために行うことが知られており、一般的な、シリンダーライナーやピストン、シリンダーヘッドなどの摺動部材等に適用されている。ところで、本発明ではタングステンカーバイト合金による溶射法をコールドピルガーミルのロールスタンド用ベッドスライド板に適用することにより、極めて良好な耐摩耗性の溶射皮膜層を有するベッドスライド板とすることができることを見出したものである。

このようなタングステンカーバイト合金の溶射皮膜層は、硬度ＨＶ１０００〜１２００の超高硬度を有しており、しかも、腐食に強く、剥離し難いという特徴を持っている。さらに、溶射される母材が金属であれば、どのような母材でも、タングステンカーバイト合金の溶射皮膜層の形成は可能である。

コールドピルガーミルロールスタンドのベッドスライド板の母材は、溶射法による加工後に可能な限り曲がりの無いことが要求される。また、溶射皮膜層の母材との密着度を上げるため、ベッドスライド板の摺動面側である表面は、ＪＩＳＢ０６０１でＲａ＝３．２〜６．３μｍの表面粗度に形成する。その後、この摺動面側の表面にタングステンカーバイト合金の溶射皮膜層を形成する。皮膜層の厚さは、仮に、溶射皮膜層が剥離しても、機械に損傷を与えないように１００〜１５０μｍとする。さらに、滑動を良好とするためにその溶射皮膜層の表面仕上げの粗さはＪＩＳＢ０６０１で規定するＲａ＝０．４〜１．６μｍに仕上がるものとする。スライド板の母材の素材としては、安価な一般構造用圧延鋼材であるＪＩＳ規格するＳＳ４００を使用する。

以下、本発明の実施例を、図１および図２にしたがって説明する。図１はコールドピルガーミルのロールスタンド周りの概略図である。これらのコールドピルガーミルのロールスタンド周りはロールスタンド１、ロールダイス２、コンロッド３、スタンド下ライナー４、ベッドスライド板５、ピニオンギヤ６、スタンドラックギヤ７、クランクシャフト８、マンドレルロッド９、素管１０、その他の付帯設備より構成される。

先ず、コールドピルガーミルについて説明する。コールドピルガーミルでは、クランクシャフト８が矢印イの回転をすることにより、コンロッド３によって連結されたロールスタンド１が矢印ロの往復運動を行ない、その往復運動によって、ピニオンギヤ６、スタンドラックギヤ７を介して、ロールダイス２を回転させる。このコールドピルガーミルは、ロールスタンド１およびロールダイス２を含めると、３トン以上の重量となる。このような重量物のコールドピルガーミルは、マンドレルロッド９の挿入された素管１０を、ロールダイス２の回転によって圧延している。圧延時には、スケールが多く発生する。ロールスタンド１は、スタンド下ライナー４、ベッドスライド板５の合わせ面を摺動面として運動している。スタンド下ライナー４およびベッドスライド板５の摺動面は、常に強制循環給油で潤滑されている。

図２は、ベッドスライド板５の詳細図である。ベッドスライド板５は片サイドに各３枚したがって、両サイドで計６枚で構成されている。それぞれ図２の（ａ）に示す取付ボルト穴にねじ締めしたボルト１１により、８箇所で床に固定されている。図２の（ｂ）に示すように、摺動面は母材５ａの上にタングステンカーバイトの溶射皮膜層５ｂを形成している。中央の左右２枚のベッドスライド板５のみ強制循環給油入口１２があり、また、油溝１３を設けており、潤滑油が常時供給されている。

本実施例では、ベッドスライド板５の母材５ａの摺動面に、タングステンカーバイト合金溶射皮膜層５ｂを形成した。母材５ａは材質ＳＳ４００で、所定寸法の母材５ａに機械加工を施して摺動面側をＲａ＝３．２〜６．３μｍの面粗度にしたものに、タングステンカーバイド合金の溶射皮膜層５ｂを、皮膜厚さ１００〜１５０μｍとして形成し、その後、摺動面をＲａ＝０．４〜１．６μｍで仕上げた。

従来の軸受鋼であるＪＩＳ規格のＳＵＪ３で製作したベッドスライド板５の場合は、このスライド板摺動面の表面硬度はＨＶ９００であり、使用開始後約６ヶ月で摩耗が２５０〜３００μｍにも達する。このため、ベッドスライド板５を全て取外し、外注にて摩耗分を改削加工し、ベッドスライド板５の下部に改削寸法相当のシム板を入れて高さを維持していた。

しかし、本発明を適用したベッドスライド板５では、使用開始から６ヶ月後、膜厚測定器にてタングステンカーバイト合金溶射皮膜層５ｂの厚さを測定したところ、１５〜２０μｍしか摩耗していなかった。一方、使用開始時のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層５ｂの厚さが１００〜１５０μｍであることから、約３０ヶ月（約２年６ヶ月）は修正及び取替の必要がなくなり、大幅に修正費用、新規製作並びに取替修理費用を削減することができた。

コールドピルガーミルのロールスタンド周りの概略図であり、（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。ベッドスライド板詳細図であり、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。

符号の説明

１ロールスタンド
２ロールダイス
３コンロッド
４スタンド下ライナー
５ベッドスライド板
５ａ母材
５ｂタングステンカーバイト合金溶射皮膜層
６ピニオンギヤ
７スタンドラックギヤ
８クランクシャフト
９マンドレルロッド
１０素管
１１取付ボルト
１２強制循環給油入口
１３油溝
イ矢印
ロ矢印

Claims

材質がＪＩＳＧ３１０１に規格の一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００からなり表面粗度をＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）＝３．２〜６．３μｍとしたスライド板母材の表面上に厚さ１００〜１５０μｍでかつ表面硬度ＨＶ１０００以上のタングステンカーバイト合金溶射皮膜層からなる摺動面を有することを特徴とする耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板。
スライド板母材の材質をＪＩＳＧ３１０１に規格の一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００とし、該母材をスライド板の所定寸法に加工し、さらにその表面粗度をＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）＝３．２〜６．３μｍにした後、該スライド板の表面にタングステンカーバイト合金粉末を溶射し、厚さ１００〜１５０μｍの溶射皮膜層を付与することを特徴とする表面硬度がＨＶ１０００以上からなるスライド板摺動面を有する耐摩耗性に優れたコールドピルガーミルロールスタンドベッドスライド板の製造方法。