JP2576566B2 - 連続鋳造機用鋳片案内ロール表面加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造機の鋳片案内ロールの表面加工装
置に関する。さらに詳しくは、ロール表面に塑性加工を
施してロール表面のクラック発生を抑制する表面加工装
置に関する。

（従来の技術） 連続鋳造機の鋳片案内ロールは、高温の鋳片と接触し
て高温となった後すぐに冷却水により冷却される熱サイ
クル下にある。また単に鋳片を支持・案内するだけでな
く、鋳片のバルジングを防止しなければならないので、
連続鋳造機用鋳片案内ロールには機械的応力も発生す
る。このように苛酷な条件下で使用される連続鋳造機用
鋳片案内ロールには、とくに円周方向にクラックが発生
し易い。このクラックが原因で突然にロール折損が起こ
れば、操業の停止は避けられず、機材等の損失も甚大で
ある。

溶接肉盛ロールは、低コストで耐摩耗性・耐食性に優
れ、連続鋳造機用鋳片案内ロールとて広く用いられてい
る。しかし溶接肉盛の際にビードマークが残るため、最
近の高速・高能率の連続鋳造機においては、溶接肉盛の
ロールの溶接ビード境界線上に多数のクラックが発生し
ている。このクラックの数や大きさはロール単体ごとに
異なるが、連続鋳造機で使用されているセグメント形式
のロールでは、最悪状態のロールを基準としてセグメン
ト全体を交換しなければならない。このためロールの保
守費用がかさみ、溶接肉盛ロールの低コストロールとし
ての特徴が生かされていない。

そこで本出願人は、既に特開昭62−240149号におい
て、ロール表面に冷間加工により不定形状の多数のディ
ンプルを不規則配列に形成したことを特徴とする連続鋳
造機用鋳片案内ロールを提案した。

このロールは、ロールの表面に冷間加工を施し、多数
の不定形状のディンプル（くぼみ）を不規則な配列で形
成することにより、鋳片との接触面積を減少させて鋳片
から入熱量を減らすとともに、表層部組織を改善し均一
化することを図ったものである。

すなわち上記公報で提案したロールは次のような作用
を有する。

ディンプル部分においてはロールは直接、鋳片と接触
せず、エアーギャップを介して接触するので、ディンプ
ル部分の面積分だけ鋳片との接触面積が減少する。この
結果、鋳片からロールへの入熱量が減少し、ロール表面
の昇温にともなう熱応力が緩和される。

またディンプルを冷間加工することによりロール表面
に残る残留応力をむらなく確実に軽減するとともに、圧
縮歪みをロール表面に予め付加することによりロール使
用中の熱応力を緩和し、クラックの発生・進展を抑制す
る。さらにディンプルの冷間加工によりロール表面の金
属組織を微細化し、また結晶粒の不均一方向回転を起こ
させてクラックの発生・進展を抑制する。また、不規則
に配列された不定形状のディンプルの縁部では、鋳片と
の接触時の加熱と非接触時の冷却による伸縮が極端に大
きくなるため、ロール使用の初期段階で不定方向の微細
クラックが多数、発生する。これらの微細クラックがロ
ール表面の歪を吸収することによりロール全体の熱応力
を緩和し、ロール折損につながる円周方向の鋭利なクラ
ックの発生・進展を抑制する。

さらに上記公報において本出願人は、被加工ロールを
従動ロール、加工ロールを駆動ロールとし、ディンプル
成形粉をこれらの従動・駆動ロールの間隙に供給してロ
ール表面にディンプル加工を施す装置（該公報第５図）
をも開示した。

（発明が解決しようとする課題） 上記公報で開示した表面加工装置は、着想としては優
れているが、細部は未だ不完全であり、人手に依存する
部分が多かった。このため多数のロールを表面加工する
のは不向きであり、また加工品質にバラツキを生じ易か
った。

従って本発明の目的は、上記公報で開示した成形粉を
用いた加工装置を改良し、常に一定の品質を維持しなが
ら多数のロールを能率的に加工できる連続鋳造機用鋳片
案内ロール表面加工装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはこの目的を達成するために必要な成形粉
供給機構・ロール間隙維持手段等について研究を重ね本
発明を完成した。

こうして本発明の要旨とするところは、被加工ロール
を従動ロール、加工ロールを駆動ロールとし、駆動ロー
ルと従動ロールの間隙に成形粉を介在させ、駆動・従動
両ロールの回転に伴い従動ロール表面に成形粉により塑
性加工を行うロール表面加工装置において、駆動ロール
と従動ロールの間に適正な間隙を維持する手段と、供給
量をロール軸方向について調節しながら成形粉を供給す
る手段と、駆動ロールおよび従動ロールに付着した成形
粉の圧壊粉を除去する手段と、を備えることを特徴とす
る連続鋳造機用鋳片案内ロール表面加工装置である。

（作用） 駆動ロール・従動ロール間隙維持手段により、両ロー
ル間に適正な間隙を維持しながら成形粉を噛み込ませ
る。成形粉粒径および間隙の値の好適例については、次
の実施例の説明の欄を参照されたい。成形粉は、供給手
段により加工範囲内においてロール軸方向について均一
に調節されて供給され、両ロール間に噛み込まれて従動
ロール表面にディンプルを成形する。また成形後に駆動
ロール・従動ロールに付着した成形粉の圧壊粉は除去手
段により除去し、次の成形を円滑化する。

成形品が磁性体を含む場合、ロール軸方向に複数に分
割された電磁コイルを選択的に付勢することにより成形
粉のロール軸方向への供給量を容易に調節できる。

（実施例） 次に添付図面を参照しながら本発明の実施例について
詳しく説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施例装
置の模式的正面図および側面図、第２図は、第１図の装
置の傾斜板を背後から見た状態を模式的に示す図であ
る。次に、この装置を、従動・駆動ロール、ロール
の支持・間隙維持部、ロール駆動部、成形粉供給
部、圧壊粉除去部の５つの部分に大きく分けて順に説
明する。

従動・駆動ロール 被加工従動ロール１は、連続鋳造機用鋳片案内ロール
で、例えばソリッドロール（鍛造−機械仕上品）・スリ
ーブロール・溶接肉盛ロールを含む。特に溶接肉盛ロー
ルの場合、そのビードマーク部に発生する円周方向クラ
ックを防止する表面加工を行うのに本発明の装置は有効
である。

駆動ロール２のロール長l₂は、従動ロール１のロール
長l₁よりも例えば50mm程度短い。これは次の理由によ
る。一般に連続鋳造機用鋳片案内ロールは、使用期間中
にアライメント計測を行うが、その基準面（計測部分）
とするために熱影響の最も少ない両端部は表面加工せず
に無処理のまま残すのである。また各ロールを事前にセ
グメント内に組込み芯出し整備を行う時の基準面とす
る。

駆動ロール２の表面硬度は非常に重要な要素であり、
一般に、 被成形ロール表面硬度＜成形粉硬度＜成形駆動ロール硬
度 の関係が成立するように選択する。また駆動ロール２の
形状は軸方向にフラットであるよりも、若干のクラウン
（中太り）を持つ形状の方がディンプル成形が均等にな
るので好ましい。しかしクラウンが過大になると、中央
部の成形粉の噛み込みが悪くなり、逆に成形にアンバラ
ンスが生じるので避けなければならない。

駆動ロール２の具体的な寸法例を挙げると次の通りで
ある。

ロール長 l₂: 1500mm ロール径 d₂: 480mm クラウン量 :0〜0.3mm なおこの場合の従動ロール１の寸法例は次の通りであ
る。

ロール長 l₂: 1600mm ロール径 d₂: 250〜 480mm 加工範囲幅w: 1000〜1500mm ロール支持・間隙維持部 ロール軸受スタンド３は、従動ロール１の軸受1a、駆
動ロール２の軸受2a、軸受1a、2a間の距離を調整するデ
ィスタンスピース４、および油圧シリンダ５を収納す
る。従動ロール１の軸受1aは種々の寸法のロールを支持
できるように構成されており従動ロール１の取付け・取
外しは、スタンド３の表面から行う。

成形粉の噛み込みを最良の状態にし成形効率を上げる
ため、ロール軸受間にディスタンスピース４をセット
し、ロール間隔δを調整する。調整量は例えばδ＝0.2
〜4mmである。ディスタンスピース４としては、台形ネ
ジジャッキを使うのが最良であるが、被加工ロール径の
種類が少ない場合は、シム板を用いても良い。さらにデ
ィンプル成形される従動ロールの軸受1aを油圧シリンダ
５で上部から例えば30〜80トンの圧下力で押しつけて駆
動ロール２との間に適正な間隙をもたせ、そこに成形粉
を噛み込ませる。

ロール駆動部 駆動ロール２は、減速機６を介してモーター７により
駆動される。駆動ロール２の回転数は１〜10rpmの範囲
で選択できるようにし、加工時には例えば３〜5rpmに調
節する。

成形粉供給部 ディンプル成形粉８を自動的に供給する手段として、
供給ホッパー９、供給制御板9a、傾斜板10、加振機11を
設け、さらに１回の加工中に供給する成形粉量をできる
だけ幅方向に均一にする目的で傾斜板10の途中裏面に電
磁コイル12を取付けた。なお加振機11は成形粉８の供給
を円滑に行なわせるためのものであり、傾斜板の角度が
大きい場合は設けなくても良い。

供給ホッパー９は成形すべき従動ロール長に合わせて
ロール軸方向の長さを調整できるように両端板をロール
軸方向に摺動自在に構成した。またロール長が大きい場
合にも対処できるようにするため、加振機11は幅方向に
３箇所に分けて取付けた。さらに電磁コイル12は、幅方
向に複数に分割し、成形粉を供給すべき位置を選択でき
るように個別に制御できるようにした。（傾斜板10は非
磁性体のオーステナイト系ステンレスで構成する。）こ
れらの電磁コイル12を制御することによりロール幅方向
に均一に成形粉を供給することができる。また成形に濃
淡を付けることも可能である。

ディンプル成形粉８としては、玉銑グリット、セラミ
ックグリット、軟鋼・硬鋼切断粉、バネ鋼粉、あるいは
これらに類似する粒状材料を用いる。これらのディンプ
ル成形粉８は、前記ロール間隙δとロール表面硬度に応
じた粒径・硬度のものを選択して用いる。

上に挙げたいずれの成形粉を用いても成形はできる
が、成形粉の種類によって成形時間および加工品の性能
に大きさ差が生じる。従って単体の成形粉を用いる場合
は、コストが安く供給装置とマッチして制御性の良い玉
銑グリット・バネ鋼粉が最良である。玉銑は傾斜板を円
滑に流れ、かつ電磁コイルによる幅方向制御が容易であ
り、また圧壊後にロールに付着した成形粉はスクレーパ
ー13のワイヤーブラシにより除去できる。

成形粉は粒径約0.5〜6mmの球、または直径約１〜30m
m、厚さ約１〜3mmの円板、またはこれらに近い形状の粒
状物が成形性・剥離（除去）性ともに良く好ましい。成
形粉の種類・形状・寸法はロール間隔とロール硬度に応
じて選択する。

なお成形粉としてはバネ鋼の切屑や、軟鋼・硬鋼の切
屑も用いることができる。

圧壊粉除去部 ディンプル成形後の従動・駆動ロール１、２の表面に
は、圧壊された成形粉が無数に付着する。これを除去す
るために、スクレーパー13を設け、成形粉の噛む込み・
成形・圧壊の工程の直後に圧壊粉を除去する。ロール表
面に圧壊粉が付着したままになると、以降その周辺のデ
ィンプル成形ができなくなる場合がある。

スクレーパー13は、幅方向（ロール幅方向）に各ロー
ル１、２のロール長全範囲に取り付けられたワイヤーブ
ラシにより構成し、成形粉の飛散を防止する。スクレー
パー13を構成するワイヤーブラシは多数の細径ワイヤー
より成り、ワイヤーの弾性力により圧壊粉を堀り出し除
去していく。ワイヤーブラシを用いない場合には鋼板を
用いるよりも硬い木材やプラスチックでスクレーパー13
を構成する方が良いが、長期間使用すると部分剥離・摩
耗を生じ易く、頻繁に取り替える必要がある。

なお以上に説明した装置を用いて従動ロール１にディ
ンプル成形加工を行う場合、ディンプル成形の程度は、
ロール表面加工範囲面積の20〜40％が凹部（ディンプ
ル）となる位が適当である。

次の表は、本発明にかかる装置を用いて円周方向溶接
肉盛ロールにディンプル加工したロール（表における表
面加工品）と、表面加工を施さない種々の溶接肉盛ロー
ルの性能・コスト等を比較したものである。

（発明の効果） 本発明にかかる加工装置は以上のように構成されてい
るので次のような効果を有する。

ディンプル成形が半自動でできるので多量生産が可能
になる。従って ディンプル成形コストが大幅に減少する。

連続鋳造機用鋳片案内ロールの新作・溶接肉盛再生工
程に必要な工期が短縮できる。

ディンプル成形ロールの多量オンライン使用が可能と
なる。

またディンプル成形の品質バラツキがなくなり、全表
面に均等にディンプルを成形でき、ディンプルの効果を
100％生かせるようになる。この結果、試験的結果を示
す上の表の場合以上に連続鋳造機用鋳片案内ロールの寿
命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明にかかる加工装置の模式的正面
図、第１図（ｂ）はその模式的側面図；および 第２図は、第１図の装置において成形粉を供給する傾斜
板を背面から見た模式図である。 1:従動ロール（被加工ロール） 2:駆動ロール（加工ロール） 3:ロール軸受スタンド 4:ディスタンスピース 5:油圧シリンダー 6:減速機 7:モーター 8:成形粉 9:ディンプル成形粉供給ホッパー 9a:ディンプル成形粉供給制御板 10:傾斜板 11:加振機 12:電磁コイル 13:スクレーパー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工ロールを従動ロール、加工ロールを
   駆動ロールとし、駆動ロールと従動ロールの間隙に成形
   粉を介在させ、駆動・従動両ロールの回転に伴い従動ロ
   ール表面に成形粉により塑性加工を行うロール表面加工
   装置において、駆動ロールと従動ロールの間に適正な間
   隙を維持する手段と、供給量をロール軸方向について調
   節しながら成形粉を供給する手段と、駆動ロールおよび
   従動ロールに付着した成形粉の圧壊粉を除去する手段
   と、を備えることを特徴とする連続鋳造機用鋳片案内ロ
   ール表面加工装置。
2. 【請求項２】成形粉が磁性体を含み、成形粉を供給する
   手段がロール軸方向に複数に分割された電磁コイル装置
   を備えることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造機用
   鋳片案内ロール表面加工装置。