本发明专利技术的复合辊具有钢制的辊轴材料和设置在所述辊轴材料的周围的外层，上述外层含有烧结体，该烧结体含有作为铁基合金的母材、由陶瓷构成的平均粗度为1～30μm且平均纵横比为10～500的纤维状夹杂物和由陶瓷构成的平均粒径为1～100μm的颗粒状夹杂物，上述纤维状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～40体积％，上述颗粒状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～30体积％。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的复合辊具有钢制的辊轴材料和设置在所述辊轴材料的周围的外层，上述外层含有烧结体，该烧结体含有作为铁基合金的母材、由陶瓷构成的平均粗度为1～30μm且平均纵横比为10～500的纤维状夹杂物和由陶瓷构成的平均粒径为1～100μm的颗粒状夹杂物，上述纤维状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～40体积％，上述颗粒状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～30体积％。【专利说明】
本专利技术涉及在钢铁等金属制品的制造工序中的轧制加工工序中所使用的复合辊 及轧制方法。特别是涉及在热轧中所使用的轧制用。 本申请基于2012年7月9日在日本申请的日本特愿2012-153880号主张优先权， 在此引用其内容。
技术介绍
对于在轧制加工工序中所使用的轧辊，使用在金属基体中碳化物等陶瓷成分分散 而成的硬度高的材料。这样的轧辊通常用铸造法制造。通过实现成分调整或热处理条件等 的最优化，使具有用于作为轧辊使用所需要的强度和硬度的材料的制造得到实现。 另一方面，作为用铸造法以外的方法制造的轧辊，也已知有由通过组合成为金 属基体的粉末颗粒和陶瓷纤维、利用烧结法制造所强化而成的纤维强化复合金属（Fiber Reinforced Metals :FRM)材料构成的乳棍（专利文献1、2及4)。另外，也已知用这样的制 造方法所获得的轧辊比用铸造法所获得的轧辊具有更优良的耐磨性、防烧伤性、防表面粗 糙性。另外，也已知有通过向成为金属基体的粉末颗粒中添加陶瓷粉末颗粒来强化而成的 轧辊（专利文献3)。但是，在这些文献中所记载的技术中含有以下列举的课题。 专利文献1涉及在钢制的轴的周边设有由耐磨性材料构成的外层的轧制用复合 辊。由该耐磨性材料构成的外层是通过向铁基合金粉末中添加陶瓷纤维的小片并进行烧结 而制造的。但是，本专利技术人们发现：由于将大量陶瓷纤维添加到辊外层，有辊的表面粗糙度 增大以及辊外层的强度降低而在辊外层发生裂纹的情况。本专利技术人们发现：向铁基合金粉 末中添加45体积％的陶瓷纤维的小片制造了辊外层时，在辊外层产生了裂纹等材料缺陷。 这样的见解在专利文献1中没有公开。 专利文献2涉及通过添加陶瓷纤维所强化而成的金属。添加有该陶瓷纤维的金属 是通过对将金属粉末和陶瓷纤维混合而成的混合物进行烧结而制造的。在专利文献2中 记载：在进行该烧结工序时，需要将烧结用的炉的内部的压力设为比较低的压力即〇. 1? 7. OMPa。但是，在这样的压力下所烧结的陶瓷纤维添加金属并不适合作为在使用中承受大 的负荷的轧辊的外层材料来使用。其原因在于，在烧结时没有被充分地加压的烧结材料含 有很多空隙，该空隙在烧结体受到大的负荷时成为裂纹产生的起点。为了用作轧辊的外层 材料，需要通过在高压下进行的热等静压成型（Hot Isostatic Pressing :HIP)来实施烧结 工序。 专利文献3涉及对将铁基合金的粉末与SiC颗粒或B4C颗粒混合而成的粉末进行 烧结而制造的轧辊的外层材料。但是，SiC及B4C不优选作为用于与铁基合金的粉末混合使 用的陶瓷粉末的成分。其原因在于，SiC及B 4C在烧结时会与铁发生反应而形成合金。合金 的形成阻碍由添加陶瓷引起的烧结金属的强度提高。本专利技术人们确认了 ：在将SiC及B4C的 粉末与铁基合金粉末混合的情况下，从混合粉末所获得的烧结体不具有足以作为轧辊的外 层材料的强度。 专利文献4涉及具有外层材料的复合构件结构的轧辊，该外层材料是对在直径为 IOym以下的碳化物结晶了的铁基合金粉末中混合氧化物陶瓷纤维的小片而成的混合物进 行烧结而形成的，该轧辊将利用烧结法使理论密度提高到99%以上的材料作为外层材料来 使用。但是，即使理论密度为99%以上，也不能使因陶瓷纤维的凝聚而生成的微小的缺陷从 外层材料完全消失，在将具有该外层材料的轧辊在轧制中使用的情况下，不可避免会产生 以微小的缺陷为起点的微小裂纹。下述情况成为课题：由于该微小裂纹的进展而产生材料 从轧辊的表面的脱落并产生轧辊的表面粗糙。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平11-28508号公报 专利文献2 :日本特开2003-119554号公报 专利文献3 :日本特开平11-061349号公报 专利文献4 :日本特开2001-59147号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 由于高强度的钢材的轧制量的增加和轧制速度的高速化等这样的轧制工序的进 步，乳辊的使用环境成为越发严格的条件，需要对轧辊进一步改善耐磨性、防表面粗糙性。 为了提高这些特性，能够想到增加轧制用复合辊外层中的陶瓷成分的量。但是，根据本专利技术 人的见解，在将FRM作为外层材料使用的复合辊（FRM轧辊）中，如果为了增加陶瓷成分而 增加陶瓷纤维的配合量，则在制造 FRM轧辊时，陶瓷纤维彼此缠绕，容易产生由纤维凝聚引 起的缺陷，难以制造良好的辊。但是，在仅使用铁基合金粉末和陶瓷粉末制造了具有与FRM 轧辊同等的陶瓷配合量的复合辊的情况下，陶瓷粉末成为裂纹的传播路径，裂纹变得容易 进展。在此，本专利技术人们有了如下见解：在铁基合金粉末中配合陶瓷粉末而制造烧结体的情 况下，为了抑制由陶瓷粉末引起的裂纹的传播而进一步配合陶瓷纤维会有助于提高复合辊 的性能。并且，本专利技术人们进一步研究的结果为：通过将陶瓷纤维和陶瓷粉末这两者配合， 能够在不使陶瓷纤维的凝聚和由陶瓷粉末引起的裂纹进展产生的情况下、使复合辊外层的 烧结体中的陶瓷成分的含量增大。 本专利技术的目的在于提供一种兼具作为轧制用复合辊所需的特性的耐磨性和防表 面粗糙性等摩擦特性、以及耐龟裂性和强度等机械特性的、具有比以往的FRM轧辊更优良 的特性的复合辊。 用于解决问题的技术手段 本专利技术为了解决上述问题提供以下的专利技术。 (1)本专利技术的一个实施方式的复合辊具有钢制的辊轴材料和设置在上述辊轴材料 的周围的外层，上述外层含有烧结体，上述烧结体含有作为铁基合金的母材、由陶瓷构成的 平均粗度为1?30 μ m且平均纵横比为10?500的纤维状夹杂物和由陶瓷构成的平均粒 径为1?100 μ m的颗粒状夹杂物，上述纤维状夹杂物的含量相对于上述烧结体为5?40 体积％,上述颗粒状夹杂物的含量相对于上述烧结体为5?30体积％。 (2)关于上述（1)所记载的复合辊，其中，上述烧结体的上述母材的化学成分可以 包含下述成分：〇. 8?3. 5质量％的CU?13质量％的〇、0?18质量％的]?〇、0?28质 量％的W、0?15质量％的Ni、0?18质量％的Co、合计为2?20质量％的选自由V、Nb、 Ti、Ta、Zr和Hf构成的组中的1种以上的元素、剩余部分包含Fe和杂质。 (3)关于上述（1)或⑵所记载的复合棍，其中，上述颗粒状夹杂物和上述纤维状 夹杂物可以是氧化物、氮化物或碳化物中的1种以上。 (4)关于上述（3)所记载的复合辊，其中，上述颗粒状夹杂物可以是氧化铝、氧化 锆、二氧化钛、氮化硼、氮化硅和氮化锆中的1种以上。 (5)关于上述（3)或（4)所记载的复合辊，其中，上述纤维状夹杂物可以是氧化铝、 莫来石、氮化硼和氮化硅中的1种以上。 (6)关于上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合辊，其具有钢制的辊轴材料和设置在所述辊轴材料的周围的外层，其特征在于，所述外层含有烧结体，该烧结体含有作为铁基合金的母材、由陶瓷构成的平均粗度为1～30μm且平均纵横比为10～500的纤维状夹杂物和由陶瓷构成的平均粒径为1～100μm的颗粒状夹杂物，所述纤维状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～40体积％，所述颗粒状夹杂物的含量相对于所述烧结体为5～30体积％。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：井上刚，内田秀，伊东诚司，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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