JP2003117641A - 耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール - Google Patents

耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール

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JP2003117641A
JP2003117641A JP2001349461A JP2001349461A JP2003117641A JP 2003117641 A JP2003117641 A JP 2003117641A JP 2001349461 A JP2001349461 A JP 2001349461A JP 2001349461 A JP2001349461 A JP 2001349461A JP 2003117641 A JP2003117641 A JP 2003117641A
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roll
continuous casting
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crack resistance
pattern
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JP2001349461A
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Hisao Tashiro
久郎 田代
Eichu O
衛中 王
Mitsuo Murata
光生 村田
Shinji Sato
信治 佐藤
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Murata Boring Giken Co Ltd
Original Assignee
Murata Boring Giken Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles

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  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳片からの入熱負荷を軽減することにより熱
応力による亀裂の発生を抑制すると共に、予めロール胴
部表面に微細な凹凸パターンを成形しておくことによ
り、シャープな亀裂が進展していくことを抑制し、ロー
ルの寿命を延長させることができる、耐亀裂性に優れた
連続鋳造用ロールを得る。 【解決手段】 ロール胴部表面にローレット加工による
ピッチ0.5mm〜3mm,深さ0.2mm〜3mmの
溝による略菱形の凹凸パターン又は周方向を避けたヘリ
カル状の凹凸パターンを成形後、該ロール胴部表面にセ
ラミックス又はガラス溶射溶融層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造設備の連
続鋳造ロールに関し、特に熱応力による亀裂の発生が抑
制できると共に、予めロール胴部表面に微細な凹凸パタ
ーンを成形しておくことにより、シャープな亀裂が進展
していくことを抑制することができる、耐亀裂性に優れ
た連続鋳造用ロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、製鉄設備の連続鋳造装置は、図2
の連続鋳造設備の構成を示す図にあるように、溶鋼をレ
ードル3からタンディッシュ4を経てモールド5に注入
し、これを裏側内部が水冷されているモールド及び連続
鋳造ロール1の間に設置されている外部スプレー水(図
示なし)で冷却し、凝固させながら出側に引き抜いてい
くことで、被鋳造材すなわち鋳片6を連続して製造して
いる。
【0003】連続鋳造ロール1は、鋳片6を約2m/m
in以下の低速で鉛直状態から徐々に後処理しやすい水
平状態に矯正しながら引き抜き搬送していくと共に、鋳
片6にロール圧力をかけて所定厚みに仕上げていく役割
を持つ。従って、図3の連続鋳造ロールの受ける熱サイ
クルを説明するための模式図にあるように、連続鋳造ロ
ール1は、1回転の中で高温の鋳片6と接触した後、外
部スプレー水ノズル8からの冷却水による急冷と冷却孔
7による冷却を受け、この繰り返しのための熱応力及び
機械的曲げ応力を同時に受けながら、ロールの周方向に
亀裂が入りそれが進展していく。
【0004】通常、直径400mm程度のロールで、亀
裂の限界を亀裂深さ40〜50mm程度で管理されてい
る。すなわち、亀裂がこの限界を超えるとロールが折損
する可能性が大きくなってくるため、亀裂深さに応じて
ロール取替えを行う必要がある。一般に、連続鋳造設備
のロール本数は1生産ラインで数百本にも上るため、こ
のロール取替え再生費用は莫大なものとなっており、当
該ロールの寿命延長は極めて重要な課題となっている。
【0005】従来のロールの整備は、母材を含めて更新
することはコスト的に不利であるため、補修の繰り返し
を行っているのが大半であり、その手順としては次の通
りである。すなわち、先ず胴部に生じた亀裂深さに応じ
て亀裂部分を削除し、鍛造により成形された機械構造用
合金鋼ロール母材の上に母材相当の材料を溶接肉盛(下
盛り)した上で、厚さ数mmにて13クローム系ステン
レス鋼を溶接肉盛(上盛り)する。その後、応力除去焼
鈍しを施し機械加工により仕上げ加工して使用してい
る。
【0006】他の方法として、特公昭59−14101
号公報に示される、クローム系ステンレス鋼溶接肉盛層
の上に自溶性合金溶射肉盛を行うことで、最表面の硬い
溶射肉盛層に生じた亀甲状の微細な亀裂により、シャー
プな亀裂が進展していくことを抑制する方法がある。ま
た、特公昭64−48650号公報に示される、クロー
ム系ステンレス鋼溶接肉盛後窒化処理を行い、最表層に
形成された硬い窒化層により、溶射と同じ効果を狙う方
法もある。更に特開昭63−47337号公報に示され
るクローム系ステンレス鋼溶接肉盛後焼入れ熱処理を行
い、表面の硬度を上げて耐亀裂性や耐磨耗性を向上させ
ようとする方法がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、一杯のレードル
の鋳造が終わって、次の成分の異なるレードルの鋳造を
行うときに、モールド内において先行する鋳片の尾端の
上に溶鋼を注いでそのまま鋳造を続ける連々鋳といわれ
る操業が主流となっている。この場合、モールド内にお
いて異鋼種が交じり合わないように、継ぎ目に仕切りの
鉄板を敷く作業があり、その際に鋳片を一定時間停止さ
せなければならない。これはマシンストップと称される
が、このマシンストップがあることで、熱応力がより一
層厳しいものとなり亀裂進展速度が速くなってきてい
る。
【0008】このため、上記溶接肉盛後、自溶性合金の
溶射肉盛を行う方法では、溶射層が極めて硬く、かつ熱
伝導率もクローム系ステンレス鋼より低いため、初期に
亀甲状の微細割れが多数発生する。この微細亀甲状割れ
は溶接肉盛層に進展し、ロール表面の亀裂先端の応力を
分散低減させるので、以後の周方向に直線状に繋がった
シャープな亀裂の生成や進展を抑制する作用を持つ。し
かしながら、溶射層は厳しい熱応力により早期に剥離し
てしまい、剥離以降に新たに発生した亀裂が亀甲状亀裂
に混じってシャープな亀裂となって進展していく傾向が
あった。
【0009】また、溶接肉盛後窒化処理を行う方法で
は、クローム系ステンレス鋼の表面に窒化クロームが形
成され硬くはなるが、耐食性が低下し耐磨耗性が悪化し
てしまう。また、腐食により亀裂進展速度も加速される
ので、耐亀裂性もそれほど向上するものではなかった。
【0010】また、クローム系ステンレス鋼溶接肉盛後
焼入れ熱処理を行う方法では、硬くはなるが靱性は低下
するので耐亀裂性はむしろ悪化し、亀裂で決まる寿命は
短くなってしまう。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するために成
されたものであり、鋳片からの入熱負荷を軽減すること
により熱応力による亀裂の発生を抑制すると共に、予め
ロール胴部表面に微細な凹凸パターンを成形しておくこ
とにより、シャープな亀裂が進展していくことを抑制
し、ロールの寿命を延長させることができる、耐亀裂性
に優れた連続鋳造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】上記課題を解決するた
め、本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロールは、ロ
ール胴部表面にローレット加工によるピッチ0.5mm
〜3mm,深さ0.2mm〜3mmの溝による略菱形の
凹凸パターン又は周方向を避けたヘリカル状の凹凸パタ
ーンを成形後、該ロール胴部表面にセラミックス又はガ
ラス溶射溶融層を設けて成る。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。図1は本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用
ロールの胴部表面処理状態を示す模式図である。また、
図4は本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロールの胴
部表面の構成を示す模式図である。
【0014】先ずロール胴部表面にローレット加工2に
よるピッチ0.5mm〜3mm,深さ0.2mm〜3m
mの溝による略菱形パターン又は周方向を避けたヘリカ
ルパターンを成形する。該ローレット加工2によりロー
ル胴部表面には微細な凹凸状のパターンが成形される。
図4では連続鋳造ロールの胴部9のローレット加工面1
0が微細な凹凸状になっていることを示している。該パ
ターンは従来のロール表面における初期の微細亀裂と同
様の効果を持つ。すなわち、亀裂先端の応力を分散低減
させるので、以後の周方向にシャープな亀裂の生成や進
展を抑制することができる。
【0015】更にロール胴部表面に厚さ0.05mm〜
1mmのセラミックス又はガラス溶射溶融層11を設け
る。図4では連続鋳造ロールの胴部9のローレット加工
面10の表面にセラミックス又はガラス溶射溶融層11
が均一に形成されていることを示している。該セラミッ
クス又はガラス溶射溶融層11は、鋳片6からの入熱負
荷を軽減するための断熱材としての効果を持つものであ
り、SiOを主体としたセラミックス又はガラスの薄
膜溶射溶融層である。
【0016】
【実施例】本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール
の効果を実証するため、シミュレーターによる耐亀裂及
び耐熱衝撃試験を行った。試験ロールとして、基体材質
SUS−410を母材としたロール(50φ×600
L)表面にローレット(ピッチ2mm,深さ0.5m
m)加工後、該ロール表面にガラスの溶射溶融層(厚さ
0.3mm)を設けた。
【0017】図5は本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造
用ロールの熱衝撃試験工程を示す模式図であり、(a)
図に示すように試験ロール12を回転させながらLPガ
ス14によるガスバーナー13で600℃〜650℃に
加熱後、(b)図に示す冷却水16が入った水槽15に
浸漬して急冷を行うものである。該試験を30回以上繰
り返して行った結果、試験ロール12の表面には何の異
常も見られなかった。また、亀裂の発生もなくロール基
体金属からの溶射層への酸化物の析出も見られなかっ
た。その結果、ローレット加工面11に断熱材としての
セラミックス又はガラス溶射溶融層11を設けることに
より亀裂発生を避けられる知見を得ることができた。
【0018】本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロー
ルも実ラインにおいては高温雰囲気で長期間使用される
ことから、熱疲労,熱応力,磨耗等によりいずれは亀裂
が発生すると予測される。しかしこの場合、ロール表面
にローレット加工2による凹凸パターンの溝が予め成形
されているため、従来ロールに見られるシャープな亀裂
が周方向に入ることを抑制することができる。これは、
ロール表面に成形された凹凸パターンに沿って均一な微
小クラックが発生し、該微小クラックにより応力が分散
されるためである。
【0019】また、凹凸パターンの凸部に鋳片6が接触
することにより鋳片6との接触面が少なくなり、凹部に
外部スプレー水ノズル8からの冷却水が浸透することに
よりロール基体への熱伝導が抑制されるため、ロール基
体が急激に温度上昇することがない。更にはロール表面
のセラミックス又はガラス溶射溶融層11が断熱材とし
て作用することにより、より一層ロール基体の温度上昇
を抑制することができる。これにより、ロール表面の亀
裂の発生が抑制され、シャープな亀裂によるロール折損
もなくなることになる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の耐亀裂性に
優れた連続鋳造用ロールは実ラインにおいて亀裂の発生
がなく折損も減少する。しかもロール基体表面は断熱材
としてのセラミックス又はガラス溶射溶融層で覆われて
いることから高温スラブや鋳片と接触してもロール基体
は高温にならないため、熱疲労や熱応力が軽減されるこ
とになりロール冷却構造も簡素化されることになる。従
って、ロールの肉盛溶接や再生のための肉盛再生費用の
軽減や、ロール冷却構造の簡素化によるロール製作費用
の軽減等が図られる。更にはロール寿命が延長されるこ
とにより従来のロール管理費用と比較して莫大な経費削
減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロールの
胴部表面処理状態を示す模式図である。
【図2】連続鋳造設備の構成を示す図である。
【図3】連続鋳造ロールの受ける熱サイクルを説明する
ための模式図である。
【図4】本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロールの
胴部表面の構成を示す模式図である。
【図5】本発明の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロールの
熱衝撃試験工程を示す模式図である。
【符号の説明】
1 連続鋳造ロール 2 ローレット加工 3 レードル 4 タンディッシュ 5 モールド 6 鋳片 7 冷却孔 8 外部スプレー水ノズル 9 連続鋳造ロールの胴部 10 ローレット加工面 11 セラミックス又はガラス溶射溶融層 12 試験ロール 13 ガスバーナー 14 LPガス 15 水槽 16 冷却水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信治 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 Fターム(参考) 3J103 AA02 AA51 AA85 AA90 BA13 BA22 EA06 FA12 GA36 HA13 HA51 HA54 HA60

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロール胴部表面に微細な凹凸パターンを
    成形した後、該ロール胴部表面に厚さ0.05mm〜1
    mmのセラミックス又はガラス溶射溶融層を設けたこと
    を特徴とする、耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール。
  2. 【請求項2】 凹凸パターンがローレット加工によるピ
    ッチ0.5mm〜3mm,深さ0.2mm〜3mmの溝
    による略菱形パターンであることを特徴とする、請求項
    1に記載の耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール。
  3. 【請求項3】 凹凸パターンがローレット加工によるピ
    ッチ0.5mm〜3mm,深さ0.2mm〜3mmの溝
    による周方向を避けたヘリカルパターンであることを特
    徴とする、請求項1に記載の耐亀裂性に優れた連続鋳造
    用ロール。
JP2001349461A 2001-10-11 2001-10-11 耐亀裂性に優れた連続鋳造用ロール Withdrawn JP2003117641A (ja)

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