JP2654975B2 - Heat resistant stainless steel roll - Google Patents

Heat resistant stainless steel roll

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JP2654975B2
JP2654975B2 JP63209438A JP20943888A JP2654975B2 JP 2654975 B2 JP2654975 B2 JP 2654975B2 JP 63209438 A JP63209438 A JP 63209438A JP 20943888 A JP20943888 A JP 20943888A JP 2654975 B2 JP2654975 B2 JP 2654975B2
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center hole
cooling water
stainless steel
water passage
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剛 内山
一生 碓井
修 内山
誠 熊川
洋一 松原
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Dai Ichi High Frequency Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば、製鉄所の連続鋳造ライン等におい
て、高温のビレット等の鋼片のガイド,矯正,引抜き、
或は、搬送に使用されるロールに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to, for example, the guide, straightening and drawing of billets such as high-temperature billets in a continuous casting line of a steel mill.
Alternatively, it relates to a roll used for conveyance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

連続鋳造ライン等に使用されている送りロールには、
そのロールの上をスラブ、ブルーム、ビレット等の高温
の鋼片が走行するため、耐熱性が良好となるように調質
等により熱処理したマルテンサイト系のステンレスロー
ルが使用されている。
Feed rolls used in continuous casting lines, etc.
Since a high-temperature slab such as a slab, a bloom, and a billet runs on the roll, a martensitic stainless steel roll that has been heat-treated by tempering or the like so as to improve heat resistance is used.

このロールは、適宜外径及び長さに形成されたロール
本体の両側にボス状の軸部を設け、当該ロールの中心軸
上に冷却水通路となる中心孔を軸部を貫通して設けるこ
とにより形成されている。
This roll is provided with a boss-shaped shaft portion on both sides of a roll body appropriately formed in outer diameter and length, and a center hole serving as a cooling water passage is provided on the center axis of the roll through the shaft portion. Is formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来のロールは、その外面に通過する高温の鋼片
が接する一方、ロールの中心部に形成した冷却水通路と
なる中心孔に冷却水が提供されるため、鋼片の通過時に
ロール外表面とロールの中心孔の部分との間に温度差を
生じて熱応力が発生する。
In the above-mentioned conventional roll, a high-temperature steel slab passing through the outer surface of the roll comes into contact with the center hole serving as a cooling water passage formed in the center of the roll, and cooling water is provided. A temperature difference is generated between the roller and the center hole of the roll, and a thermal stress is generated.

因みに、現在使用されているビレット鋳造機のロール
について、ビレット通過時におけるロール中心孔部分か
らロール外表面にかけての温度、並びに、温度分布を測
定,解析したところ、第5図のような温度分布を示し、
このときの円周方向における熱応力は第6図の数値に示
す通りであった。
By the way, the temperature of the roll of the currently used billet casting machine from the center hole of the roll to the outer surface of the roll when passing through the billet and the temperature distribution were measured and analyzed. Show,
The thermal stress in the circumferential direction at this time was as shown in the numerical values of FIG.

第5図,第6図の温度分布並びに熱応力を示す数値か
ら判るように、ロールの中心部には約50kg/mm2の引張応
力がかかるため、従来のロールは、使用開始から約3000
チャージ程度使用すると、冷却水通路からロール内部に
かけて疲労亀裂が発生進展して使用不能になっていた。
As can be seen from the temperature distribution and thermal stress values shown in FIGS. 5 and 6, a tensile stress of about 50 kg / mm 2 is applied to the center of the roll.
When the charge was used, the fatigue crack was generated and extended from the cooling water passage to the inside of the roll, and the roll became unusable.

本発明は、このような使用時の熱応力による疲労亀裂
が生じない乃至は生じ難い耐熱ロールを提供することを
その課題とするものである。
An object of the present invention is to provide a heat-resistant roll in which fatigue cracks due to thermal stress during use are not or unlikely to occur.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、その構成は、ロールの中心軸上に貫設された冷却水
通路に、その表面側から焼入れ焼戻し処理を施すことに
より、当該冷却水通路の表面側に約50kg/mm2以上の圧縮
応力を残留させると共に、この通路表面から約1〜5mm
程度の深さまで硬化層を形成したことを特徴とするもの
である。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and the structure thereof is such that a cooling water passage penetrating through a center axis of a roll is subjected to a quenching and tempering process from the surface side of the cooling water passage to thereby provide the cooling water. Approximately 50 kg / mm 2 or more of compressive stress remains on the surface of the passage, and about 1 to 5 mm
It is characterized in that a hardened layer is formed to a depth of about.

〔作 用〕(Operation)

ロールの中心孔内面側に残留させられた圧縮残留応力
は、ビレット等の鋼片通過時の熱応力によって生じる引
張応力を緩和するので、前記圧縮応力により中心孔側に
亀裂が生じることはない。
The compressive residual stress left on the inner surface side of the center hole of the roll relaxes the tensile stress generated by the thermal stress when the billet or the like passes through the billet, so that the compressive stress does not cause a crack on the center hole side.

また、中心孔表面層に形成される硬化層がロール中心
孔側の耐力を増して疲労強度を高める。
Further, the hardened layer formed on the center hole surface layer increases the proof stress on the roll center hole side, thereby increasing the fatigue strength.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について、図に拠り説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明ロールの一例の縦断面図、第2図は第
1図に示すロールの熱処理態様の一例を概念的に示した
部分縦断面拡大図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of the roll of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view conceptually showing an example of a heat treatment mode of the roll shown in FIG.

而して、第1図に示す本発明ロールの材質は、10〜13
%Crのマルテンサイト系ステンレス鋼であり、また、そ
の形状は、ロール本体1aの外径が350mmφ,その長さが3
30mm、この本体1aの両面に形成した軸部1b、及び、取付
部1cが638mmで、ロール全長が968mm、そして中心部に形
成した冷却水通路となる中心孔1dの口径が40mmφに形成
されている。
Thus, the material of the roll of the present invention shown in FIG.
% Cr martensitic stainless steel, and its shape is such that the outer diameter of the roll body 1a is 350 mmφ and its length is 3 mm.
The shaft portion 1b formed on both sides of the main body 1a, and the mounting portion 1c are 638 mm, the total roll length is 968 mm, and the diameter of the center hole 1d serving as a cooling water passage formed in the center portion is formed to be 40 mmφ. I have.

従来、上記材質,形状のロールは、ロール外面に調質
を施していたが、調質後、冷却水通路となる中心孔1dの
内表面の性質は、硬さ265〜280Hvで、引張強さ80〜90kg
/mm2、耐力60〜70kg/mm2、引張残留応力5〜7kg/mm2
あった。
Conventionally, the rolls of the above materials and shapes have been subjected to tempering on the outer surface of the rolls. After tempering, the properties of the inner surface of the center hole 1d that becomes the cooling water passage have a hardness of 265 to 280Hv and a tensile strength of 265 to 280Hv. 80-90kg
/ mm 2 , yield strength 60-70 kg / mm 2 , tensile residual stress 5-7 kg / mm 2 .

本発明ロールは、上記従来ロールの冷却水通路となる
中心孔1dを焼入れ焼戻し処理を施して、所定の機械的特
性を付与したものである。ここでは、上記の処理により
もたらされる特性を確認するため、第3図に示すよう
に、上記ロールと同一材質で外径160mmφ、長さ200mmの
テストピースTを作り、このテストピースTの中心に上
記ロールの中心孔1dと同一径の孔1d′を貫通して焼入れ
焼戻し処理を施し、この処理がもたらす効果を測定して
みた。以下、この処理並びに効果について述べる。
The roll of the present invention is obtained by subjecting a center hole 1d serving as a cooling water passage of the conventional roll to quenching and tempering treatment to impart predetermined mechanical properties. Here, as shown in FIG. 3, a test piece T having an outer diameter of 160 mmφ and a length of 200 mm was made of the same material as that of the roll, as shown in FIG. A quenching and tempering treatment was performed through a hole 1d 'having the same diameter as the center hole 1d of the roll, and the effect of this treatment was measured. Hereinafter, this processing and effects will be described.

(熱処理の方法) 高周波電源:8KH−600KVAインバータ 焼入れ方法:内面移動焼入れ 加熱温度:1000℃〜1050℃ 冷却:水冷 焼戻し条件:150℃×5Hr (熱処理効果の測定) 残留応力測定:歪ゲージによる測定 測定箇所:孔の円周2箇所(0゜,180゜)外周部円周2
箇所(0゜,180゜)それぞれ端面より40mmの位置 残留応力の測定結果は次の表に、また、断面硬度の測
定結果は第4図の図表に示す。
(Method of heat treatment) High frequency power supply: 8KH-600KVA inverter Quenching method: inner surface moving quenching Heating temperature: 1000 ℃ ~ 1050 ℃ Cooling: water cooling Tempering condition: 150 ℃ × 5Hr (Measurement of heat treatment effect) Residual stress measurement: Measurement with strain gauge Measurement location: 2 places on the circumference of the hole (0 ゜, 180 ゜) Outer circumference 2
The locations (0 °, 180 °) at positions 40 mm from the end face, respectively. The measurement results of the residual stress are shown in the following table, and the measurement results of the sectional hardness are shown in the chart of FIG.

上記測定結果からも判る通り、中心孔の表面測定に
は、約50〜70kg/mm2程度の圧縮の残留応力が得られ、ま
た、深さ1〜5mm程度までにこの熱処理による硬化層が
形成されたのを確認できた。
As seen from the above measurement results, the surface measurement of the center hole, about 50~70kg / mm 2 approximately compressive residual stress is obtained, also hardened layer formed by the heat treatment up to a depth of about 1~5mm is formed I was able to confirm that it was done.

ここで、熱処理後のテストピースTの内表面の硬さ
は、第4図の図表に示すように、500〜550Hvあるため、
引張強さは約170〜190kg/mm2程度となり、従って、耐力
も130〜150kg/mm2程度を見込むことができる。
Here, the hardness of the inner surface of the test piece T after the heat treatment is 500 to 550 Hv as shown in the table of FIG.
The tensile strength is about 170 to 190 kg / mm 2 , and therefore, the yield strength can be expected to be about 130 to 150 kg / mm 2 .

一般に、本発明ロールに施す熱処理は第2図に示すよ
うに、第1図に示すロールを立てて置き、まず、その中
心孔1dの底に、冷却ジャケット付の高周波誘導加熱コイ
ルHCを配置する。コイルHCは、冷却水供給路と電流供給
路を兼用するコイル支持バーGBに支持されて、中心孔1d
とコイルHCのクリアランスが確保されると共に、電源が
投入されて中心孔内面を誘導加熱すると同時に冷却水w
が噴出されつつこのコイルHCが中心孔1dの中を上方へ移
動することにより前記孔1dの内面を連続的に焼入れす
る。
Generally, in the heat treatment applied to the roll of the present invention, as shown in FIG. 2, the roll shown in FIG. 1 is placed upright, and first, a high-frequency induction heating coil HC having a cooling jacket is arranged at the bottom of the center hole 1d. . The coil HC is supported by a coil support bar GB which also serves as a cooling water supply path and a current supply path, and has a center hole 1d.
And the clearance of the coil HC is secured, and at the same time, the power is turned on to induce induction heating of the inner surface of the center hole and at the same time, the cooling water w
As the coil HC moves upward in the center hole 1d while squirting, the inner surface of the hole 1d is continuously quenched.

焼入れ後、中心孔1dの内面は150℃に加熱され、約5
時間かけて焼戻しが施される。
After quenching, the inner surface of the center hole 1d is heated to 150 ° C,
Tempering is performed over time.

なお、加熱手段は、高周波誘導加熱に限られるもので
はないが、焼入が場所の狭溢であることなどを考慮する
と、高周波誘導加熱が好ましい。
The heating means is not limited to high-frequency induction heating, but high-frequency induction heating is preferable in consideration of the fact that quenching overflows a place.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明により、上記のテストピースTに施した熱処理
を、第1図に示すロールの冷却水通路となる中心孔1d
に、第2図に示す態様で施すことにより、次のような効
果をもつロールを得ることができた。
According to the present invention, the heat treatment applied to the test piece T described above is applied to the center hole 1d serving as the cooling water passage of the roll shown in FIG.
Then, by applying in the mode shown in FIG. 2, a roll having the following effects could be obtained.

而して、ビレット等の鋼片の通過時に熱応力によって
冷却水通路近傍に生じる引張応力は約50kg/mm2にもなる
が、前記熱処理によりロールの中心孔の内表面側に予め
50〜70kg/mm2以上の圧縮の残留応力が付与されているた
め、ロールの冷却水通路となる中心孔1dに従来ロールの
ような亀裂は生じないが、生じ難くなる。
And Thus, although also in tensile stress generated in the vicinity of the cooling water passage due to thermal stress of about 50 kg / mm 2 when passing billet billets or the like, in advance on the inner surface side of the roll of the center hole by said heat treatment
Since a compressive residual stress of 50 to 70 kg / mm 2 or more is applied, the center hole 1d serving as a cooling water passage of the roll does not crack like the conventional roll, but hardly.

また、本発明ロールは、その熱処理によって中心孔の
内表面側に硬化層が形成されているので、耐力値も上昇
し、従って、疲労強度も大幅に上昇するから、従来ロー
ルのような疲労と残留応力による亀裂も大幅に押え込む
ことができる。
Further, in the roll of the present invention, since the hardened layer is formed on the inner surface side of the center hole by the heat treatment, the proof stress value is also increased, and therefore, the fatigue strength is also greatly increased. Cracks due to residual stress can also be suppressed significantly.

実際に、上記実施例の熱処理を施した本発明ロール7
本を、連続鋳造ラインの引抜きロールに組込み、従来ロ
ールと比べつつ性能確認を行ってみたところ、従来ロー
ルは使用開始から3000チャージで程度で冷却水通路に亀
裂が生じ使用不能となったが、本発明ロールは従来ロー
ルの倍以上のチャージ数の使用が可能であった。
Actually, the roll 7 of the present invention subjected to the heat treatment of the above embodiment
When the book was incorporated into the drawing roll of the continuous casting line and the performance was checked while comparing with the conventional roll, the conventional roll became unusable due to cracks in the cooling water passage at about 3000 charges from the start of use, The roll of the present invention can use more than twice the number of charges of the conventional roll.

本発明は以上の通りであるから、ビレット等の高温の
鋼片をガイド,矯正,引抜き、或は、搬送するロールと
してきわめて有用である。
As described above, the present invention is very useful as a roll for guiding, straightening, drawing, or transporting a high-temperature billet such as a billet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は搬送ロールの一例の縦断面図、第2図はこのロ
ールに熱処理を施す状態の一例を示す部分縦断面拡大
図、第3図はテストピースの一例の斜視図、第4図はテ
ストピースの断面硬度の測定結果を示す図表、第5図は
従来ロールの温度分布を示す図表、第6図は従来ロール
に生じた円周方向引張応力を示す図表である。 1a……ロール本体、1b……軸部、1c……取付部、1d……
冷却水通路、T……テストピース、Sg……歪ゲージ
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an example of a transport roll, FIG. 2 is an enlarged partial vertical cross-sectional view showing an example of a state in which the roll is subjected to heat treatment, FIG. 3 is a perspective view of an example of a test piece, and FIG. FIG. 5 is a chart showing the temperature distribution of the conventional roll, and FIG. 6 is a chart showing the circumferential tensile stress generated in the conventional roll. 1a Roll body, 1b Shaft, 1c Mounting part, 1d
Cooling water passage, T: Test piece, Sg: Strain gauge

フロントページの続き (72)発明者 内山 修 神奈川県川崎市川崎区南渡田町1番1号 日本鋼管株式会社生産設備部内 (72)発明者 熊川 誠 神奈川県川崎市川崎区殿町2丁目8番3 号 第一高周波工業株式会社技術部内 (72)発明者 松原 洋一 東京都中央区築地1丁目13番10号 第一 高周波工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−66973(JP,A) 特開 昭58−70959(JP,A) 特開 昭55−149710(JP,A) 特開 昭55−68160(JP,A) 特開 昭50−122556(JP,A) 実開 昭61−129864(JP,U) 実開 昭50−84517(JP,U)Continued on the front page (72) Inventor Osamu Uchiyama 1-1, Minamiwata-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Nippon Kokan Co., Ltd. Production Equipment Department (72) Inventor Makoto Kumakawa 2-3-8 Tonomachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Daiichi Kogyo Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Yoichi Matsubara 1-1-13 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo Daiichi Kogyo Kogyo Co., Ltd. (56) References JP-A-51-66973 (JP, A) JP-A-58-70959 (JP, A) JP-A-55-149710 (JP, A) JP-A-55-68160 (JP, A) JP-A-50-122556 (JP, A) JP, U) Japanese Utility Model Showa 50-84517 (JP, U)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ロールの中心軸上に貫設された冷却水通路
の表面に焼入れ焼戻し処理を施すことにより、当該冷却
通路の表面側に約50kg/mm2以上の圧縮応力を残留させる
と共に、この通路表面から約1〜5mm程度の深さまで硬
化層を形成したことを特徴とする耐熱ステンレスロー
ル。
A quenching and tempering treatment is applied to the surface of a cooling water passage provided on the center axis of a roll, so that a compressive stress of about 50 kg / mm 2 or more remains on the surface of the cooling passage. A heat-resistant stainless steel roll having a hardened layer formed to a depth of about 1 to 5 mm from the surface of the passage.
JP63209438A 1988-08-25 1988-08-25 Heat resistant stainless steel roll Expired - Lifetime JP2654975B2 (en)

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