JP2015093302A

JP2015093302A - 連続鋳造用ロール

Info

Publication number: JP2015093302A
Application number: JP2013234794A
Authority: JP
Inventors: 将士谷口; Masashi Taniguchi; 圭司黒田; Keiji Kuroda; 実秋元; Minoru Akimoto
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: JP6206106B2

Abstract

【課題】鋳片からの熱応力による亀裂を防止するとともに、ロール径の局部的な減少を防止することができる連続鋳造用ロールを提供する。
【解決手段】ロール５の表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝２１，２２が形成され、ロール５の幅方向中央部５ｃに形成された溝は、溝底が鋳片４からの熱影響を受けない溝深さＤｃを有し、且つ鋳片４が接触したときの熱伸びによって溝の側壁同士が接触しない溝幅Ｗｃを有する深溝２１であり、少なくとも最小寸法の鋳片４の幅方向両端に接触する部分を含むロール５の幅方向両端部５ｅに形成された溝は、溝深さＤｅが深溝２１よりも小さく、且つ溝幅Ｗｅおよび溝ピッチＰｅが深溝２１よりも大きい浅溝２２である。
【選択図】図５

Description

本発明は、連続鋳造設備において、連続鋳造された鋳片を搬送する際に用いられる連続鋳造用ロールに関するものである。

鉄鋼業において、溶鋼を凝固させて鋳片を製造する際、一般に、連続鋳造機が用いられる。図１に示すように、連続鋳造機１は、タンディッシュ２の直下の鋳型３で一次冷却されて表面が凝固した高温の鋳片４を、鋳型３の下方に少しずつ引き出し、連続鋳造用ロール５で挟みながら連続して送り出し、これにより鋳片４が連続して生産される。

このような連続鋳造機１において、溶鋼から連続鋳造された鋳片４を搬送する連続鋳造用ロール５のロール胴部の表面は、高温の鋳片４に接触しているときの熱膨張と、接触していない時の収縮とが繰り返され、その疲労によって亀裂が生じやすい。

その対策として、例えば特許文献１には、ロール胴部の外周面に、円周方向に複数の環状のスリット溝が設けられた連続鋳造用ロールが開示されている。このような複数のスリット溝を設けることによって、鋳片接触時の膨張による歪みが吸収され、ロールの亀裂を防いで劣化を抑制する効果がある。

特開平０９−１９２８０８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような連続鋳造用ロールを用いて連続鋳造を行った場合、へたれと呼ばれる現象が生じていた。これは、図２に示すように、連続鋳造用ロール５の溝１１同士の間に挟まれた凸部１２が、鋳片に押しつぶされる現象である。図２の点線で示した部分が、ロール５の初期の凸部１２の形状であり、凸部１２が押しつぶされた部分は、実線で示すように、外周面１３がロール５の中心軸側へ移動し、ロール径が減少する。このようにロール径が局部的に変化すると、連続鋳造される鋳片の品質が低下するという問題がある。

本発明の目的は、鋳片からの熱応力による亀裂を防止するとともに、ロール径の局部的な減少を防止することができる連続鋳造用ロールを提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、連続鋳造される鋳片の搬送に用いられる連続鋳造用ロールであって、ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、前記ロールの幅方向中央部に形成された前記溝は、溝底が前記鋳片からの熱影響を受けない溝深さを有し、且つ前記鋳片が接触したときの熱伸びによって溝の側壁同士が接触しない溝幅を有する深溝であり、少なくとも最小寸法の鋳片の幅方向両端に接触する部分を含む前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、溝深さが前記深溝よりも小さく、且つ溝幅および溝ピッチが前記深溝よりも大きい浅溝であることを特徴とする、連続鋳造用ロールを提供する。

前記連続鋳造用ロールにおいて、前記深溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍであり、前記浅溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍであることが好ましい。また、前記深溝は、溝ピッチが１０〜３０ｍｍであり、前記浅溝は、溝ピッチが５０〜７０ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、亀裂が発生しやすい幅方向中央部には、鋳片接触時の熱膨張による歪みが十分に吸収される深溝を設け、鋳片により押しつぶされやすい幅方向両端部には、剛性の高い浅溝を設けることにより、亀裂とロール径の局部的な減少の両方を防止し、ロールの劣化を抑制することができる。

本実施の形態にかかる連続鋳造機の概要を示す側面図である。ロールのへたれを説明する断面図である。ロールのへたれが発生しやすい部分の説明図である。本実施の形態にかかる連続鋳造用ロールの例を示す正面図である。図４のＡ部の断面を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、連続鋳造機１の一例の概要を示す。タンディッシュ２内の溶鋼が鋳型３の上側から注入され、鋳型３で一次冷却されて表面が凝固した状態の鋳片４が、鋳型３の下方から少しずつ引き出される。鋳型３の下方において、鋳片４は、それぞれ対向して設置された複数対の連続鋳造用ロール５で挟み込まれながら連続的に送り出され、これにより、連続した鋳片４が生産される。

このような連続鋳造機１で用いられる連続鋳造用ロール５に使用される材料としては、例えばロール胴部が耐熱鋼であり、その表層には、耐熱性、耐磨耗性、および耐腐食性を備えたＮｉ−Ｃｒ系材料の肉盛層で被覆された表層部が設けられる。連続鋳造用ロール５は、ロール径が例えばφ４００ｍｍ、ロール幅は、連続鋳造される鋳片４の幅寸法が９８０ｍｍから２３００ｍｍであることから、例えば最大寸法の鋳片４を鋳造可能な２３３０ｍｍ程度である。

鋳片からの熱応力により連続鋳造用ロールに発生する亀裂は、通常、周方向に発生するため、従来、ロール表層部に、円周方向に複数の溝を形成することによって、亀裂応力を緩和することが行われている。

本発明者らは、先ず、上記従来の亀裂応力を緩和する効果について、検証を行った。図３は、連続鋳造ロール５において、前述の特許文献１に示すように亀裂防止のための一定寸法の溝をロール幅全長にわたって等間隔に形成し、連続鋳造を行った後、溝幅を測定した結果の概要を示す。図３のグラフにおいて、横軸はロールの幅方向の位置であり、溝幅が小さくなっている部分は、図２に示すように溝１１同士の間に挟まれた凸部１２の外周面１３が鋳片に押しつぶされた状態、則ちへたれが発生したことを示している。この現象は、ロールの幅方向中央部ではほとんど発生せず、製造される鋳片の幅方向両端部が接触する位置で発生していることがわかった。また、実験等により、亀裂は、ロールの幅方向中央部で発生しやすく、両端部では発生しにくいことがわかった。

そこで、本発明は、図４に示すように、連続鋳造ロール５の幅方向中央部５ｃと左右の端部５ｅとで、異なる形状の溝を形成することとした。則ち、連続鋳造ロール５の幅方向中央部５ｃには、熱膨張による歪みが吸収されるような深溝２１を形成し、中央部５ｃよりも両端側の端部５ｅには、剛性を高めた浅溝２２を形成する。深溝２１および浅溝２２は、いずれも、連続鋳造ロール５の円周方向に形成される。深溝２１を形成する範囲は、連続鋳造ロール５の中央の例えば６５０ｍｍ〜７５０ｍｍ程度の範囲が好ましい。これにより、製造される鋳４片が最小寸法である９８０ｍｍ幅の場合でも、鋳片４の幅方向両端部が接触する連続鋳造ロール５の表面は、剛性の高い浅溝２２が形成された範囲となる。したがって、鋳片４の幅方向両端部が接触するロール径の局部的な減少を防止することができる。

図５は、図４のＡ部分の断面を拡大した図であり、深溝２１および浅溝２２の例を示す。ロール中央部５ｃに形成する深溝２１の形状は、図５（ａ）に示すようなＵ字形でも良いし、図５（ｂ）に示すように、スリットの底部が丸く膨らんだ形状であっても良い。

深溝２１の溝底部は、応力集中による亀裂の発生を防ぐためにＲ形状とし、Ｒｃ寸法は２ｍｍ〜４ｍｍとする。溝深さＤｃは、溝底に鋳片からの熱の影響が及ばないように１５ｍｍ以上必要であるが、溝底に亀裂が入った場合にロール全体が破損しないために、３０ｍｍ以下とする。溝幅Ｗｃは、鋳片が接触した際の熱延びによって溝２１の側面同士が接触しないように、２ｍｍ以上必要であるが、溝２１同士の間に挟まれた凸部１２の幅を確保して凸部１２の剛性を保つために、６ｍｍ以下とする。溝ピッチＰｃは、凸部１２の外周面１３の熱応力を緩和するために、なるべく小さいことが好ましいが、凸部１２の剛性を確保するために少なくとも１０ｍｍは必要であり、１０ｍｍ〜３０ｍｍとする。

ロール５の両端部５ｅに形成する浅溝２２の底部は、応力集中を防ぐためにＲ形状とし、Ｒｅ寸法は３０ｍｍ〜４０ｍｍとする。溝深さＤｅは、凸部１２の剛性を確保するために、なるべく小さいことが好ましいが、同時に高熱の鋳片が溝底に接触しない程度の深さが必要であり、２ｍｍ〜８ｍｍとする。溝幅Ｗｅは、Ｒｅ寸法と溝深さＤｅにより決定される。溝ピッチＰｅは、凸部１２の剛性を確保するためには大きいことが好ましいが、同時に局所的な熱伸びを吸収するため、５０ｍｍ〜７０ｍｍとする。

上記の深溝２１および浅溝２２の溝寸法を決定する際の基準値は、ＦＥＭ解析等のシミュレーション結果に基づいて設定した。

本発明の連続鋳造用ロール５は、以上のように、幅方向中央部５ｃに深溝２１を、その両端側の端部５ｅに浅溝２２を設けたことにより、中央部５ｃの亀裂発生を防止するとともに、鋳片４の端部が接触する部分のロール径の減少を防止することができる。したがって、ロールの劣化を抑制して寿命を延ばすとともに、鋳片の品質を向上させることができる。

本発明の連続鋳造ロール５は、例えば鋳片４の温度が６００℃〜１０００℃程度の範囲で適用可能であり、連続鋳造機１におけるいずれの温度域でも使用することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、連続鋳造設備の鋳片搬送用ロールに適用できる。

１連続鋳造機
２タンディッシュ
３鋳型
４鋳片
５連続鋳造用ロール
５ｃ中央部
５ｅ端部
１１溝
１２凸部
１３外周面
２１深溝
２２浅溝

Claims

連続鋳造される鋳片の搬送に用いられる連続鋳造用ロールであって、
ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、
前記ロールの幅方向中央部に形成された前記溝は、溝底が前記鋳片からの熱影響を受けない溝深さを有し、且つ前記鋳片が接触したときの熱伸びによって溝の側壁同士が接触しない溝幅を有する深溝であり、
少なくとも最小寸法の鋳片の幅方向両端に接触する部分を含む前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、溝深さが前記深溝よりも小さく、且つ溝幅および溝ピッチが前記深溝よりも大きい浅溝であることを特徴とする、連続鋳造用ロール。
前記深溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍであり、
前記浅溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の連続鋳造用ロール。
前記深溝は、溝ピッチが１０〜３０ｍｍであり、
前記浅溝は、溝ピッチが５０〜７０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の連続鋳造用ロール。