JP2004314170A - アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロール - Google Patents

Abstract

【課題】 鋳造ロールの耐用年数を増大させるために、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための少なくとも１つの銅の外被層を有する鋳造ロールにおける亀裂形成を遅延させることができる措置をとる。
【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロール（１）は、少なくとも１つの銅又は銅合金から成る外被層（２）を備える。この外皮層の周囲側の表面（４）は、外被層（２）の縁部帯域へのアルミニウムの拡散に対する遮断作用を行なう拡散遮断部（５）を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロールに関する。

１ｍｍ〜１０ｍｍのストリップ厚さの範囲内のアルミニウムストリップを鋳造するために、高強度のスチール等級から成る鋳造ロールを使用することが公知である。しかしながら、このような鋳造ロールによって達成可能な鋳造速度は、制限された熱導出及び比較的高い鋳造ロールの運転温度に基づいて経済的な見地からは不十分である。試験において検査される比較的高い熱伝導率を有する銅材料も、その比較的短い寿命に基づいて、これまで実際に採用されていなかった。

銅材料による試験の経過中、鋳造ロールの銅材料とアルミニウム溶融物の間の直接の接触がある場合に、表面に薄層を形成することが分かった。銅材料も縁部帯域では、拡散により硬くて脆い銅−アルミニウム相が形成される。銅側では、これは、典型的にη−２相である一方、アルミニウム側では、約６０ａｔ％のアルミニウムの高アルミにウム含有相が形成される。

鋳造ローラの運転負荷の下で、これらの相は、その非常に僅かな弾性及び延性に基づいて、亀裂を形成する傾向がある。これらの亀裂は、その後、銅の基本材料内でも伝播し、これは、鋳造ロールに損害を与える。亀裂の損害を受けた帯域を除去できるように、鋳造プロセスを中断し、鋳造ロールを補修することが必要である。この場合、補修の範囲は、亀裂深さから決まる。更にまたこれは、一方では運転負荷に、他方では表面における脆い相内での亀裂の下での応力増大に依存する。

前で説明した鋳造ロールの損害プロセスにおいて、同調する鋳造鋳型におけるような典型的な摩耗状況を観察することができる。即ち、いかなる研磨摩耗も存在しない。従って、硬いコーティングを介して改善された摩耗現象に達するという思考の手掛かりも誤っている。スチールストリップの鋳物とは異なり、ここでは、溶湯の飛沫による問題も意味のないことである。恐らく、鋳造ロール上で凝固したアルミニウムの滴は、−硬いスチールの粒とは違って−その低い硬さに基づいて、銅の鋳造ロールへの損害を何ら引き起こすことはできない。

従来技術から出発して、本発明の基本にある課題は、鋳造ロールの耐用年数を増大させるために、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための少なくとも１つの銅の外被層を有する鋳造ロールにおける亀裂形成を遅延させることができる措置をとることである。

鋳造ロールの銅から成る外被層の表面へのアルミニウムの拡散を回避するため、今や、外被層の表面が、銅の縁部帯域へのアルミニウムの拡散に対する遮断作用を行なう保護層を備えている。その際、これは、いかなる硬くて脆い銅−アルミニウム層も最早生じず、従って、いかなる銅の基本材料における亀裂のための起点も形成することができないことを結果として伴う。鋳造ロールは、最早損害を受けない。その耐用年数は、著しく増大させられる。

有利なことに、特許請求項２の特徴によれば、拡散遮断部が、一層の保護層として形成される。従って、拡散遮断部を得るために必要な費用は、制限内に維持され、僅かな範囲でしか鋳造ロールの製造及び準備の経済性を侵害しない。

特許請求項３の特徴によれば、拡散遮断部が、高性能の熱による吹付塗装法によって塗布される金属、金属セラミック又はセラミックの保護層から形成されていることが考慮可能である。熱による吹付塗装法は、例えば、プラズマ又はレーザ塗装とすることができる。金属、金属セラミック又はセラミックの層は、特に、ニッケル、コバルト並びに酸化物及び炭化カルシウムをベースとして形成することができる。

特許請求項４によれば、拡散遮断部が、電気メッキにより塗布されるクロム層から形成されていることも考慮可能である。このような拡散遮断部は、約５μｍ〜２０μｍの厚さを維持することしか必要ない。使用中の鋳造ロールは補修を繰り返す必要があるので、現場で比較的簡単に実現可能なクロムメッキが有効である。このため、場合によっては、鋳造における通常の補修の枠内で実施することができるタンポン電気メッキが適当である。この場合、鋳造ロールを収容するための大きなプールは必要ない。

更に、これに関連して、値付されたクロム層を窒化によりその特性を更に改善できることが考慮可能である。何故なら、これにより、最小の亀裂も、クロム層内に封じることができるからである。

クロム層から成る拡散遮断部の代わりに、特許請求項５の特徴によれば、拡散遮断部を、電気メッキにより塗布されるニッケル又はニッケル合金から成る層から形成することが可能である。

特許請求項６の実施形によれば、外被層の表面に、酸化物及び／又は燐酸塩を形成するクロム、亜鉛、チタン又はジルコニウムのような金属を有する、更にはアルミニウム又はシリコン酸化物と組み合わせた溶液／懸濁液を塗布しても良い。その際、このような塗布は、有利なことに、鋳造ロールの使用開始の前に、適当な熱処理をすることによって有効な保護層に変化させられる。

拡散遮断部は、特許請求項７によれば、燃焼によって発生させられた炭素層から形成することができる。炭素層を燃焼させるため、例えば、少なくとも１つのアセチレンバーナを考慮することができる。

炭素層は、さらに、オイル／潤滑フィルムから形成しても良い。

特許請求項８で限定された実施形は、拡散遮断部として、有機質のラッカーを塗布することが行なわれる。このラッカーを乾燥させた後、封じられた少なくとも１０μｍの厚さの保護層が存在すべきである。上限値としては、６０μｍを超過すべきでない。この場合、一様な外被層の塗布に注意すべきであり、この塗布は、しかしながら、ラッカーの粘性及び直接続く乾燥に依存する。

拡散遮断部は、特許請求項９によれば、例えば、ＴｉＮ、ＣｒＮ又はＴｉＡｌをベースとして、ＰＶＤ／ＣＶＤ法（物理的もしくは化学的な蒸着）によって発生させることができる。

特許請求項１０により、拡散遮断部が、無機質の保護層から形成される場合は、この保護層は、特に０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内にある。

しかしながら、特許請求項１１により、拡散遮断部の厚さが、０．０５ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲内にある場合が特に有利である。比較的厚い層の厚さは不利である。何故なら、その際、鋳造ロールの運転負荷の増大の下に更にまた、基本材料内での亀裂の成長に通じる亀裂を形成してしまうからである。

特許請求項１２の特徴によれば、無機質の保護層から成る拡散遮断部が、有効に、５μｍ〜５０μｍの厚さを備える。これは、特に、拡散遮断部が、炭素層として燃焼工程から分離される場合である。この場合はまた、本質的に、封じられた一様な層である。オイル／潤滑フィルムを塗布することもできる。この場合、理想的に、約５μｍ〜４０μｍの典型的な厚さを有する炭素含有層に対するクラック形成が行なわれる。しかしながら、特に、一様な濃度の僅かに多孔性の１０μｍ〜３０μｍの厚さ範囲内の層を得ようと勤められる。

鋳造ロールにおける要求に応じて、特許請求項１３によれば、拡散遮断部を同じ様式の層の組合せを有する多層の保護層から形成することも適当とすることができる。これに関連して、例えば、保護層の層内に場合によっては異なった特性を有する電気メッキ層が特に有利である。

最後に、特許請求項１４の特徴によれば、拡散遮断部が、互いに異なった層の組合せを有する多層の保護層から形成されていることも考慮可能である。これは、例えば、一方では、金属／金属セラミック／セラミックのベース層であり、他方では、炭素層等から成る懸濁液の塗布からの被覆層であり、これにより、銅の外被層へのアルミニウムの拡散に対する遮断作用を、適切に向上させることができる。金属のベース層上のＰＶＤ保護層も、有利な保護層である。

本発明により、鋳造ロールの耐用年数を増大させるために、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための少なくとも１つの銅の外被層を有する鋳造ロールにおける亀裂形成を遅延させることができる措置が得られる。

本発明を、以下で、図面に図示した実施例を基にして詳細に説明する。

１で、図１に、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロールが指示されている。この図は、尺度通りではない。

この鋳造ロール１は、銅又は銅合金から成る外被層２を備えるのに対し、コア３は、スチールから成る。しかしながらまた、複数の、少なくとも２つの同軸の外被層を有する鋳造ロール１も考慮可能である。

外被層２の周囲側の表面４は、銅の縁部帯域へのアルミニウムの拡散に対する遮断作用を行なう拡散遮断部５を備えている。拡散遮断部５は、一層の保護層として形成されている。

拡散遮断部５は、高性能の熱による吹付塗装法によって塗布される金属、金属セラミック又はセラミックの保護層から形成することができる。

電気メッキにより塗布されるクロム層から成る拡散遮断部５も考慮可能である。

更に、拡散遮断部５が、電気メッキにより塗布されるニッケル又はニッケル合金から成る層から形成されていても良い。

更に、拡散遮断部５が、外被層２の表面４に塗布される酸化物又は燐酸塩を形成する金属を有する溶液／懸濁液を熱処理することによって形成されているということも考慮可能である。

燃焼によって発生させられた炭素層から成る拡散遮断部５も考慮可能である。

拡散遮断部５は、更に、有機質のラッカーを塗布することによって形成されていても良い。

更に、拡散遮断部５は、ＰＶＤ／ＣＶＤ法によって塗布される保護層から形成されていても良い。

拡散遮断部５が無機質の保護層から成る場合は、この保護層が、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．１２ｍｍの厚さＤを備えている。

無機質の保護層から成る拡散遮断部５の場合、５μｍ〜５０μｍの厚さＤを備える。

図２には、アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロール１ａが図示されており、この鋳造ロールは、同様に銅から成る外被層２をスチールコア３上に備える。

この場合、銅から成る外被層２の表面４に、多層の保護層の形の拡散遮断部５ａが塗布されている。２つの層６，７が図示されている。これらの層６，７は、同じ様式の層の組合せから形成することができる。

しかしながらまた、層６，７が互いに異なった層の組合せから形成されていることも考慮可能である。

図１及び２で、スチールコア３上に銅から成る外被層を有する鋳造ロール１，１ａが図示されているにも関わらず、鋳造ロール１，１ａが完全に銅から構成できることも考慮可能である。

概略的な垂直縦断面図に鋳造ロールを示す。 同様に概略的な垂直縦断面図に別の実施形による鋳造ロールを示す。

符号の説明

１ 鋳造ロール
１ａ 鋳造ロール
２ １の外被層
３ １のスチールコア
４ ２の表面
５ 拡散遮断部
５ａ 拡散遮断部
６ ５ａの層
７ ５ａの層
Ｄ ５の厚さ

Claims (14)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金から成るストリップを鋳造するための鋳造ロールにおいて、
   この鋳造ロールが、少なくとも１つの銅又は銅合金から成る外被層（２）を備え、この外被層の周囲側の表面（４）が、外被層（２）の縁部帯域へのアルミニウムの拡散に対する遮断作用を行なう拡散遮断部（５，５ａ）を備えていることを特徴とする鋳造ロール。
2. 拡散遮断部（５）が、一層の保護層として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋳造ロール。
3. 拡散遮断部（５）が、高性能の熱による吹付塗装法によって塗布される金属、金属セラミック又はセラミックの保護層から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
4. 拡散遮断部（５）が、電気メッキにより塗布されるクロム層から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
5. 拡散遮断部（５）が、電気メッキにより塗布されるニッケル又はニッケル合金から成る層から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
6. 拡散遮断部（５）が、外被層（２）の表面（４）に塗布される酸化物及び／又は燐酸塩を形成する金属を有する溶液／懸濁液を熱処理することによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
7. 拡散遮断部（５）が、燃焼によって発生させられた炭素層から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
8. 拡散遮断部（５）が、有機質のラッカーから形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
9. 拡散遮断部（５）が、ＰＶＣ／ＣＶＤ法によって塗布される保護層から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳造ロール。
10. ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの厚さ（Ｄ）を備える無機質の保護層から成る拡散遮断部（５）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の鋳造ロール。
11. 拡散遮断部（５）が、０．０５ｍｍ〜０．１２ｍｍの厚さ（Ｄ）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の鋳造ロール。
12. ５μｍ〜５０μｍの厚さ（Ｄ）を備える無機質の保護層から成る拡散遮断部（５）を有することを特徴とする請求項１〜９に記載の鋳造ロール。
13. 拡散遮断部（５ａ）が、同じ様式の層の組合せを有する多層の保護層から形成されていることを特徴とする請求項１及び３〜１２のいずれか１つに記載の鋳造ロール。
14. 拡散遮断部（５ａ）が、互いに異なった層の組合せを有する多層の保護層から形成されていることを特徴とする請求項１及び３〜１２のいずれか１つに記載の鋳造ロール。
    
    

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