JP3398368B2

JP3398368B2 - 連続鋳造鋳片の案内ローラ

Info

Publication number: JP3398368B2
Application number: JP2001237829A
Authority: JP
Inventors: 啓利馬場; 博之清水
Original assignee: 啓利馬場; 博之清水
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2021-08-06
Also published as: JP2003048046A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機のモー
ルドにより鋳造される連続鋳造鋳片に転接して、この連
続鋳造鋳片の外寸を保持しながら案内する連続鋳造鋳片
の案内ローラの改善に関し、より詳しくは、耐久性に優
れた連続鋳造鋳片の案内ローラの技術分野に属するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、連続鋳造機の直下には、
この連続鋳造機のモールドにより鋳造される連続鋳造鋳
片を案内する案内ローラであるフットローラを備えた連
続鋳造鋳片案内装置が設けられているが、従来から後述
するような構成になる連続鋳造鋳片案内装置が使用され
ている。以下、典型的な構成の従来例に係る連続鋳造鋳
片案内装置の概要を、その主要部斜視図の図７と、その
フットローラの断面図の図８と、そのフットローラの冷
却構成説明図の図９とを参照しながら説明する。

【０００３】符号５１は、連続鋳造鋳片案内装置のロー
ラ支持ユニットであって、このローラ支持ユニット５１
(例えば、図示しない四角枠状のフレームの内側に、フ
ットローラ５５を相対して２セットずつ、計４セット配
設されている。)は支持ブロック５２を備えている。こ
の支持ブロック５２にはガイド孔５２ａが設けられてお
り、このガイド孔５２ａに、反嵌合部側に一対の平行な
ブラケット５３ａを備えてなるローラ支持金具５３の嵌
合部５３ｂが摺動可能に嵌合されている。このローラ支
持金具５３は前記支持ブロック５２を貫通するねじロッ
ド５４ａとナット５４ｂとからなる位置調整機構５４に
より、支持ブロック５２に対して接近、かつ離反し得る
ようになっている。

【０００４】前記一対の平行なブラケット５３ａのそれ
ぞれには軸嵌合穴が設けられており、これら軸嵌合穴
に、一端側から長手方向の中心を超える深さの潤滑油供
給横孔５７と、この潤滑油供給横孔５７の先端付近から
外周に連通する潤滑油供給縦孔５８とが設けられてなる
固定軸５５ａの端部が嵌合されて固定されている。前記
潤滑油供給横孔５７には、前記ローラ支持金具５３に設
けられた一方のブラケット５３ａの、厚さ方向の中心を
貫通する潤滑油供給基孔５６が連通しており、この潤滑
油供給基孔５６から供給された潤滑油(グリース)が、潤
滑油供給横孔５７を経て潤滑油供給縦孔５８から固定軸
５５ａの外周に流出し得るようになっている。そして、
この固定軸５５ａの外周には、２列のローラ列を備えて
なる２個のローラ軸受５５ｂが嵌着されており、これら
ローラ軸受５５ｂの外輪のそれぞれに、円筒体５５ｃが
嵌合されている。つまり、フットローラ５５は、固定軸
５５ａ、２個のローラ軸受５５ｂおよび円筒体５５ｃと
から構成されており、そして前記ローラ軸受５５ｂ、５
５ｂは潤滑油供給縦孔５８から流出する潤滑油(グリー
ス)により潤滑されるように構成されている。

【０００５】前記支持ブロック５２の上下のローラ支持
金具５３間に対応する位置には、図８に示すように、断
面形状が矩形の鋳片Ｂの表面から高温の熱が伝達される
上下のフットローラ５５の外周面に冷却水を噴射して冷
却する冷却水噴射ノズル５９が設けられている。なお、
前記フットローラ５５の円筒体５５ｃとして、例えばＳ
ＵＳ３１０、ＳＵＨ６６０、１３Ｃｒ系ステンレス鋼を
肉盛したもの等が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に係る連続
鋳造鋳片案内装置では、短期的な観点からすれば、格別
の問題はなく、それなりに有用であると考えられる。し
かしながら、長期的な観点からすると、後述するような
解決すべき課題がある。即ち、この連続鋳造鋳片案内装
置のフットローラは冷却水噴射ノズルから噴射される冷
却水により冷却されるのであるが、周辺からの熱伝達に
より５００〜７００℃程度の温度になり、これ以下の温
度にすることが困難である。つまり、連続鋳造鋳片案内
装置のフットローラが高温に維持され続けると、フット
ローラを回転可能に支持する軸受に供給されるグリース
が炭化するので、このフットローラの回転に支障が生じ
る。そのため、フットローラと連続鋳造鋳片との間に滑
りが発生し、このフットローラに偏磨耗が生じる結果、
連続鋳造鋳片の表面品質に悪影響を及ぼすという解決す
べき課題があった。

【０００７】また、この従来例に係る連続鋳造鋳片案内
装置のフットローラは、上記のとおり、ＳＵＳ３１０
Ｓ、ＳＵＨ６６０、１３Ｃｒ系ステンレス鋼を肉盛した
もの等から製造される関係上、高温雰囲気下での稼働に
よる強度の低下により、早期磨耗を回避することができ
ない。フットローラが磨耗したとしても、連続鋳造鋳片
を案内することは可能であるが、フットローラの磨耗が
進行すると、連続鋳造鋳片の幅方向中央部の膨出部を除
去しなければならず、膨出部の除去作業を要するのに加
えて、連続鋳造鋳片の歩留まりが低下してしまうので好
ましくない。そのため、連続鋳造鋳片案内装置の点検作
業やフットローラの交換作業を頻繁に行わなければなら
ず、連続鋳造設備のランニングコストに関して不利にな
る。さらに、連続鋳造鋳片案内装置の点検作業中やフッ
トローラの交換作業中は連続鋳造設備の稼働を停止しな
ければならないから、連続鋳造鋳片の生産性の向上も望
めず、連続鋳造鋳片のコスト低減を妨げる一つの要因に
なっていた。

【０００８】従って、本発明の目的は、耐久性に優れた
連続鋳造鋳片の案内ローラを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、従って、上記課題を解決す
るために、本発明の請求項１に係る連続鋳造鋳片の案内
ロールが採用した手段は、フレームにブラケットを介し
て回転可能に支持され、連続鋳造機のモールドにより鋳
造される連続鋳造鋳片に転接して、この鋳片を案内する
連続鋳造鋳片の案内ローラにおいて、前記ブラケットに
端部が支持されてなる固定軸と、この固定軸に外嵌され
てなる一対の球面軸受と、これら球面軸受が端部に嵌着
されてなる円筒体と、前記固定軸の端部からその内側を
経て、前記円筒体の内側と前記一対の球面軸受との間に
形成されてなる円筒体内空間に連通する冷却水流路とか
らなることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項２に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項１に記載の連続鋳造
鋳片の案内ローラにおいて、前記球面軸受の内輪の外周
面、または外輪の内周面に、幅方向の一端側から他端側
に連なり、前記円筒体内空間内から外方へ冷却水を排水
する排水溝が設けられてなることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項３に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項１に記載の連続鋳造
鋳片の案内ローラにおいて、前記球面軸受の外輪の内周
面に、幅方向の一端側から他端側に連なり、前記円筒体
内空間内から外方へ冷却水を排水する複数の排水溝が設
けられ、これら排水溝の円筒体内空間の内側に開口する
内部開口は、この円筒体内空間の外側に開口する外部開
口よりも外輪の回転方向側に位置するように設定されて
なることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項４に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項３に記載の連続鋳造
鋳片の案内ローラにおいて、前記排水溝の内部開口と外
部開口との間の経路が、これら内部開口と外部開口とを
結ぶ直線よりも外輪の回転方向側に凸になるように湾曲
形成されてなることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項５に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何
れか一つの項に記載の連続鋳造鋳片の案内ローラにおい
て、前記固定軸の内側に、前記円筒体内空間内の冷却水
を外方に排水する冷却水排水路が設けられてなることを
特徴とする。

【００１４】本発明の請求項６に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何
れか一つの項に記載の連続鋳造鋳片の案内ローラにおい
て、前記球面軸受の内輪および外輪は、５５０℃〜７５
０℃で高温時効硬化処理され、マルテンサイトとオース
テナイトとフェライトとの混合組成からなる３相の析出
硬化型高珪素ステンレス鋼から製造されると共に、前記
円筒体はオーステナイトとフェライトとの混合組成から
なる２相の析出硬化型高珪素ステンレス鋼から製造され
てなることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項７に係る連続鋳造鋳片の案
内ロールが採用した手段は、請求項６に記載の連続鋳造
鋳片の案内ローラにおいて、前記３相の析出硬化型高珪
素ステンレス鋼は、Ｃ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３
〜５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：８〜１３ｗｔ
％、Ｎｉ：５〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：２ｗｔ％以下、Ｃ
ｕ：４ｗｔ％以下、Ｎｂ：２ｗｔ％以下、残Ｆｅからな
る組成の高珪素ステンレス鋼Ａ、またはＣ：０．０５ｗ
ｔ％以下、Ｓｉ；３〜５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、
Ｃｒ：８〜１３ｗｔ％、Ｎｉ：５〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：
３ｗｔ％以下、Ｃｕ：４ｗｔ％以下、Ｎｂ：２ｗｔ％以
下、Ｔｉ：２ｗｔ％以下、Ｔａ：２ｗｔ％以下、Ｃｏ：
８ｗｔ％以下、残Ｆｅからなる組成の高珪素ステンレス
鋼Ｘと称するものであり、前記２相の析出硬化型高珪素
ステンレス鋼はＣ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３〜
５．５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：１５〜２０
ｗｔ％、Ｎｉ：１０〜２４ｗｔ％、Ｍｏ：２ｗｔ％以
下、Ｗ：２ｗｔ以下％、Ｃｏ：３ｗｔ％以下、Ｖ：２ｗ
ｔ％以下、残Ｆｅからなる組成の高珪素ステンレス鋼Ｄ
と称するものであることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態１に係
る連続鋳造鋳片の案内ローラが、連続鋳造鋳片案内装置
のフットローラである場合を例として、ローラ支持金具
を含むフットローラの側面図の図１(ａ)と、図１(ａ)の
Ａ−Ａ線断面図の図１(ｂ)と、球面軸受の正面図の図２
(ａ)と、図２(ａ)のＢ矢視図の図２(ｂ)とを順次参照し
ながら説明する。

【００１７】図１において示す符号１は、図示しない支
持ブロックに嵌合部を介して位置調整可能に支持されて
なるローラ支持金具で、このローラ支持金具１の一対の
平行なブラケット１ａのそれぞれには軸嵌合穴１ｂが設
けられている。そして、これら軸嵌合穴１ｂ、１ｂに、
後述するフットローラ２の固定軸２ａが嵌合されて固定
されている。この固定軸２ａには、両端開口が閉蓋され
た冷却水供給横孔３ｂと、この冷却水供給横孔３ｂの長
手方向の中央位置から外周に連通する複数の冷却水供給
縦孔３ｃが設けられている。

【００１８】前記冷却水供給横孔３ｂには、前記ローラ
支持金具１のうち、一方のブラケット１ａの厚さ方向中
心を貫通する冷却水供給基孔３ａが連通しており、この
冷却水供給基孔３ａから供給された冷却水が冷却水供給
横孔３ｂを経て、冷却水供給縦孔３ｃから固定軸２ａの
外周に流出し得るように構成されている。この固定軸２
ａの外周には、２個の後述する構成、かつ素材からなる
球面軸受２ｂが嵌着されており、これら球面軸受２ｂの
外輪に、後述する素材からなる円筒体２ｃが嵌合されて
いる。

【００１９】以上の説明から良く理解されるように、本
実施の形態１の場合には、冷却水流路３は、前記冷却水
供給基孔３ａ、冷却水供給横孔３ｂ、および冷却水供給
縦孔３ｃとから構成されるものである。なお、前記固定
軸２ａに外嵌され、前記冷却水供給縦孔３ｃの開口に合
致する位置に貫通孔を有すると共に、端面のそれぞれが
球面軸受２ｂの内輪同士の端面に当接してなるものは、
球面軸受２ｂ同士間の間隔を保持する筒状スペーサ２ｅ
である。

【００２０】前記球面軸受２ｂは、図２(ａ)，(ｂ)に示
すように、幅方向の中央外径が大径であって、かつ端部
外径が小径になるように、外側が凸になる湾曲面を備え
てなる内輪と、この内輪に外嵌され、幅方向の中央内径
が大径であって、かつ端部内径が小径になるように、内
側が凹になる湾曲面を備えてなる外輪とから構成されて
いる。そして、外輪の内周面に、幅方向の一端側から他
端側に連なり、前記円筒体２ｃの内側に形成される円筒
体内空間２ｄ内から外方へ冷却水を排水する複数の後述
する構成の排水溝４が設けられている。なお、本実施の
形態１に係るフットローラ２の球面軸受２ｂの場合に
は、２本の排水溝４が設けられている。しかしながら、
排水溝は１本であっても、また３本以上であっても良い
ので、特に排水溝の本数に限定されるものではない。

【００２１】これら排水溝４の円筒体内空間２ｄの内側
に開口する内部開口４ａは、この円筒体内空間２ｄの外
側に開口する外部開口４ｂよりも外輪の回転方向側に位
置するように設定されると共に、内部開口４ａと外部開
口４ｂとの間の経路４ｃが、これら内部開口４ａと外部
開口４ｂとを結ぶ直線より外輪の回転方向側に凸になる
ように湾曲形成されている。そのため、ポンプ作用によ
って円筒体内空間２ｄ内から外方へ、より効果的に冷却
水が排水されると共に、内輪と外輪との間への水の侵入
が促進される。

【００２２】なお、前記排水溝４の経路４ｃが真直状で
あっても、またこの排水溝４の経路４ｃが固定軸２ａと
平行であっても、それなりの排水効果、および内輪と外
輪との間への水の侵入効果を期待することができる。さ
らに、排水溝４を内輪に設けても、それなりの効果を期
待することができる。換言すれば、排水溝４は内外輪の
相対する面の何れか、または双方に設けられていて、円
筒体内空間２ｄ内の水が内部開口４ａから外部開口４ｂ
に排水されれば良く、特に経路４ｃの形状に限定される
ものではない。しかしながら、排水溝４を内輪に設ける
と、内輪が固定されている関係上、ポンプ作用を期待す
ることができないので、本実施の形態１のとおり、排水
溝を外輪に設ける方が好ましい。

【００２３】前記フットローラ２を構成する球面軸受２
ｂの内輪および外輪と、円筒体２ｃは、それぞれ後述す
る組成を有する析出硬化型高珪素ステンレス鋼から製造
されている。先ず、前記球面軸受２ｂの内輪および外輪
を構成する析出硬化型高珪素ステンレス鋼は、５５０℃
〜７５０℃で高温時効硬化処理され、Ｃ：０．０５ｗｔ
％以下、Ｓｉ；３〜５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃ
ｒ：８〜１３ｗｔ％、Ｎｉ：５〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：２
ｗｔ％以下、Ｃｕ：４ｗｔ％以下、Ｎｂ：２ｗｔ％以
下、残Ｆｅからなる組成(一例)のものであり、高珪素ス
テンレス鋼Ａと称し、マルテンサイトとオーステナイト
とフェライトとの混合組成からなる３相のものである。

【００２４】また、前記円筒体２ｃを構成する析出硬化
型高珪素ステンレス鋼は、オーステナイトとフェライト
との混合組成からなる２相のものである。そして、その
組成(一例)は、Ｃ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３〜
５．５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：１５〜２０
ｗｔ％、Ｎｉ：１０〜２４ｗｔ％、Ｍｏ：２ｗｔ％以
下、Ｗ：２ｗｔ以下％、Ｃｏ：３ｗｔ％以下、Ｖ：２ｗ
ｔ％以下、残Ｆｅであり、高珪素ステンレス鋼Ｄと称す
るものである。

【００２５】これら素材は、例えば特開平７−１３９５
４９号に開示されてなる「軸受」の素材と類似である。
フットローラ２を構成する球面軸受２ｂの内輪および外
輪と円筒体２ｃとは、圧延または鋳造で最終部品に近い
形状に形成した後に、素材を調質する第１熱処理工程
(９００℃〜１０００℃、好ましくは９５０℃で所定時
間加熱後に急水冷)と、高温時効硬化処理する第２熱処
理工程(５５０℃〜７５０℃、、好ましくは６５０℃)
と、時効硬化のもとになる過飽和固溶体をつくる第３熱
処理工程(溶体化熱処理：９５０℃〜１１５０℃、好ま
しくは１０５０℃前後の温度に加熱した後、急冷)と、
特定の製品形状に加工する機械加工工程と、時効硬化さ
せる第４熱処理工程(４００℃〜５５０℃、好ましくは
４５０℃〜５００℃)とを経て製造したものである。

【００２６】鋼の場合には、Ｓｉの含有量が増大する
と、Ａ₃変態点が上昇して結晶粒が粗大になり、靭性が
低下してしまう。そのため、これらの析出硬化型高珪素
ステンレス鋼の場合には、靭性の低下を防止するため
に、Ａ₃変態点の低下に対して効果があるＮｉ、Ｍｎ、
Ｃｒを含有させてＡ₃変態点を７５０℃以下に下げるこ
とにより、結晶粒の粗大化を防止するようにしている。
従って、これらの析出硬化型高珪素ステンレス鋼を、従
来例に係るフットローラの素材であるニッケル、クロム
系耐熱合金と比較した場合には、耐摺動磨耗性、耐ヒー
トチェック特性、高温耐酸化性、高温強度、高温におけ
る硬度、耐腐食性、および溶接性において優れている。

【００２７】ところで、フットローラに要求される特性
は、耐磨耗性(熱間の軟化抵抗に関係)、耐ヒートチェッ
ク性(応力腐食割れに関係)、耐腐食性(応力腐食割れ、
およびＣＣパウダーの腐食に関係)、耐変形性(熱間の軟
化抵抗に関係)である。因みに、これら高珪素ステンレ
ス鋼Ａ、および高珪素ステンレス鋼Ｄの機械的性質、物
理的性質、および耐食性を、ＳＵＳ３２１、ＳＵＨ６６
０、およびＳＣＭ４３５それぞれの性質と合わせて示す
と、表１に示すとおりである。なお、この表１におい
て、表１中のＡは高珪素ステンレス鋼Ａを示し、Ｄは高
珪素ステンレス鋼Ｄを示しており、そして強度、密度、
熱膨張係数、熱電動率、および５％Ｈ₂ＳＯ₄(硫酸)腐食
減量の各データは、何れも室温(２０℃)における計測に
より得られたものである。

【００２８】

【表１】なお、上記表１中の強度の単位はＮ／ｍｍ²、密度の単
位はｇ／ｃｍ³、熱膨張係数の単位は×１０^-6／℃、熱
伝導率の単位はＷ／ｍ・Ｋ（Ｋはケルビン）であり、ま
た腐食減量については、上記のとおり、５％Ｈ₂ＳＯ₄腐
食減量で、その単位はｇ／ｍ²／ｈである。

【００２９】先ず、ヒートチェック特性の指標は、下記
の式から求められるヒートチェック抵抗係数Ｋで表され
る。Ｋ＝σ／Δｔ・αＥなお、上記式において、σは強度、ΔｔはＴｍａｘ−Ｔ
ｍｉｎ、αは熱膨張係数、Ｅはヤング率である。高珪素
ステンレス鋼Ａ、および高珪素ステンレス鋼Ｄは、表１
に示すとおり、高強度、高熱電動率、かつ低熱膨張率で
あって、諸特性が良好であるために、熱応力による亀裂
の発生、進行が抑制される。また、ＣＣパウダーに含ま
れているＳが冷却水に溶け込んで硫酸になるために、フ
ットローラは腐食されるが、高珪素ステンレス鋼Ａ、お
よび高珪素ステンレス鋼Ｄは適度の耐食性を有している
ために、亀裂の進行が抑制され、フットローラの寿命の
延長に寄与する。従来の装置に、この素材を使用した結
果では、１５００チャージ使用後の肌の状況も良好で亀
裂の発生は少ない。このことは、溶体化熱処理による結
晶粒の微細化により、亀裂の発生や進行が抑制されるた
めであると理解することができる。

【００３０】熱間における軟化抵抗を知るために、１５
００チャージ使用後に切断して硬度分布を調査した。そ
の結果、ＳＵＳ３２１の表面硬度がＨＲＣ２３程度、か
つ心部硬度がＨＲＣ１７程度であるのに対して、高珪素
ステンレス鋼Ｄの表面硬度がＨＲＣ３５程度で、かつ心
部硬度がＨＲＣ３０程度であるから、硬度低下が少なく
熱間における軟化抵抗に優れている。その理由は、結晶
粒が微細であるからである。

【００３１】また、応力腐食割れ感受性については、縦
軸に負荷応力(Ｎ／ｍｍ²)をとり、横軸に破断時間(ｈ)
をとって示す、４２％ＭｇＣｌ₂沸騰中定荷重試験結果
説明図の図３に示す通りである。この図３によれば、高
珪素ステンレス鋼Ａ、および高珪素ステンレス鋼Ｄは、
ＳＵＳ３２１やＳＵＨ６６０よりも遥かに応力腐食割れ
感受性が鈍く破断しにくいことが分る。

【００３２】ところで、高珪素ステンレス鋼Ａ、および
高珪素ステンレス鋼Ｄの５００℃における０．２％耐
力、および引張強さを、これら高珪素ステンレス鋼Ａ，
Ｄの温度(℃)に対する０．２％耐力(Ｎ／ｍｍ²)、引張
強さ(Ｎ／ｍｍ²)説明図の図４、図５を参照しながら、
ＳＵＨ６６０およびＳＵＳ３１０Ｓと比較してみる。な
お、図４，５において、高珪素ステンレス鋼Ａを白丸印
で、高珪素ステンレス鋼Ｄを黒丸印で、ＳＵＨ６６０を
黒四角印で、ＳＵＳ３１０Ｓを白三角印でそれぞれ示し
ている。

【００３３】先ず、０．２％耐力については、高珪素ス
テンレス鋼Ａ、および高珪素ステンレス鋼Ｄがそれぞれ
６０８(Ｎ／ｍｍ²)、１８６(Ｎ／ｍｍ²)であるのに対
し、ＳＵＨ６６０は７２６(Ｎ／ｍｍ²)、ＳＵＳ３１０
Ｓは１４２(Ｎ／ｍｍ²)である。また、引張強さについ
ては、高珪素ステンレスＡ、および高珪素ステンレス鋼
Ｄがそれぞれ６０８(Ｎ／ｍｍ²)、４９０(Ｎ／ｍｍ²)で
あるのに対し、ＳＵＨ６６０、およびＳＵＳ３１０Ｓは
それぞれ９０２(Ｎ／ｍｍ²)、４６６(Ｎ／ｍｍ²)であ
る。このように、高珪素ステンレス鋼Ａ、および高珪素
ステンレス鋼Ｄの０．２％耐力や引張強さはＳＵＨ６６
０よりもかなり劣っている。それにもかかわらず、フッ
トローラ２の素材として高珪素ステンレス鋼Ａ(球面軸
受の内輪および外輪の素材)、および高珪素ステンレス
鋼Ｄ(円筒体の素材)を用いた場合、他の金属を用いた場
合よりも寿命が優れているということは、これら高珪素
ステンレス鋼Ａ、および高珪素ステンレス鋼Ｄの上記各
特性の相乗作用によるものであると理解することができ
る。

【００３４】以下、本実施の形態１に係る連続鋳造鋳片
案内装置のフットローラの使用態様を説明すると、図示
しない連続鋳造機のモールドで鋳造された連続鋳造鋳片
Ｂを案内するに際しては、フットローラ２の円筒体内空
間２ｄ内に冷却水を供給するために、図示しない冷却水
供給源からフィルタを介して冷却水供給基孔３ａに連通
する冷却水送水管から冷却水が送水される。前記円筒体
内空間２ｄ内に送水された冷却水は、フットローラ２の
固定軸２ａ、円筒体２ｃ、球面軸受２ｂ，２ｂを冷却す
る。次いで、冷却水は、これら球面軸受２ｂ，２ｂの内
輪と外輪との間に侵入して流体層を形成し、これら球面
軸受２ｂ，２ｂを潤滑する。そして、熱を奪って高温に
なった冷却水は、排水溝４の外部開口４ｂから迸るよう
に排水されて、連続鋳造鋳片Ｂからの輻射熱によって加
熱された連続鋳造鋳片案内装置の各部位を効果的に冷却
する。

【００３５】上記のとおり、フットローラ２の球面軸受
２ｂは冷却水により潤滑されるのであるから、球面軸受
２ｂの内輪と外輪とに、かじりや焼付きが発生すること
が考えられた。しかしながら、フットローラ２は正常に
回転し続け、球面軸受２ｂの内輪と外輪との間にかじり
は勿論のこと、焼付きも見出すことができなかった。こ
のことは、球面軸受２ｂの内輪および外輪の素材である
高珪素ステンレス鋼ＡがＳＵＨ６６０、ＳＵＳ３１０
Ｓ、ＳＵＳ３２１等に比較して摩擦係数が小さく、滑り
性能が優れていることに起因すると理解することができ
る。

【００３６】例えば、高珪素ステンレス鋼ＡとＳＵＳ４
２０Ｊ2(前記高珪素ステンレス鋼Ａと同様に３相であ
る。)とのＢａｌｌｔｏＦａｃｅによる摩擦試験(鈴木
式)の結果を説明すると、ＳＵＳ４２０Ｊ2が約３００回
でかじり、焼付き現象が生じるのに対して、高珪素ステ
ンレス鋼Ａでは約４０００回でかじり、焼付き現象が生
じており、高珪素ステンレス鋼Ａの寿命はＳＵＳ４２０
Ｊ2の寿命の約１３倍であった。また、摩擦係数につい
ては、ＳＵＳ４２０Ｊ2が０．０３５であるのに対し
て、高珪素ステンレス鋼Ａは０．０２２であり、高珪素
ステンレス鋼Ａの摩擦係数はＳＵＳ４２０Ｊ2の摩擦係
数の約３／５であった。

【００３７】フットローラ２の円筒体２ｃが５００℃以
下の温度に冷却され、また球面軸受２ｂ，２ｂが３００
℃以下の温度に冷却されるように円筒体内空間２ｄ内に
冷却水が供給されるのに加えて、フットローラ２の円筒
体２ｃと球面軸受２ｂ，２ｂとは、高温耐酸化性、高温
強度、高温における硬度、耐腐食性等に優れた高珪素ス
テンレス鋼で製造されているので、従来例に係る連続鋳
造用鋳片案内装置に比較してフットローラ２の耐久性が
大幅に向上する。しかも、本実施の形態１に係る連続鋳
造鋳片案内装置の場合には、従来例に係る連続鋳造鋳片
案内装置のように、軸受にグリースを供給して潤滑する
構成でないから、フットローラ２がグリースの炭化に起
因して回転不具合を起こすようなことがなく、連続鋳造
鋳片Ｂの表面品質に悪影響を及ぼすようなことがない。
なお、冷却水の供給量は、使用条件によって相違するの
で、使用条件に応じた供給量を予め求めておけば良い。

【００３８】また、上記のとおり、フットローラ２の円
筒体２ｃが５００℃以下に冷却されるのに加えて、耐久
性に優れているので、連続鋳造鋳片案内装置の点検やフ
ットローラ２の交換時間間隔が大幅に延長され、連続鋳
造設備のランニングコストの低減に大いに寄与すること
ができる。因みに、従来例に係る連続鋳造鋳片案内装置
では、例えば１０００〜１５００チャージ毎にフットロ
ーラを交換する必要があった。しかしながら、高珪素ス
テンレス鋼Ｄにより従来例に係るフットローラと同寸
法、かつ同構成のフットローラを製造して装置に組込ん
で使用したところ、５０００〜９０００チャージ(従来
例の５〜６倍である。)の間、何の支障もなく連続使用
することができた。従って、本実施の形態１に係る連続
鋳造鋳片案内装置のフットローラ２によれば、５０００
〜９０００チャージよりも遥かに多チャージの連続使用
が可能になるから、連続鋳造設備の稼働率の向上に伴っ
て生産性が向上し、連続鋳造鋳片のコスト低減に大いに
寄与することができる。

【００３９】本発明の実施の形態２に係る連続鋳造鋳片
案内装置のフットローラを、ローラ支持金具３を含むフ
ットローラの側面図の図６(ａ)と、図６(ａ)のＣ−Ｃ線
断面図の図６(ｂ)とを順次参照しながら説明する。但
し、本実施の形態２が上記実施の形態１と相違するとこ
ろは、冷却水排水路の有無にあり、これ以外は同構成で
あるから、同一のものには同一符号を付して、その相違
する点について以下に説明する。

【００４０】固定軸２ａの径方向の中心に設けられた冷
却水供給横孔３ｂの長手方向に所定の間隔を隔てて、こ
の冷却水供給横孔３ｂの内側から固定軸２ａの外周に連
通する冷却水供給縦孔３ｃが設けられている。そして、
この固定軸２ａの冷却水供給横孔３ｂ内に、固定軸２ａ
の反冷却水供給基孔３ａ側の端部に排水口５ｃが設けら
れ、この排水口５ｃに、冷却水供給基孔３ａ側が閉蓋さ
れてなる排水横管５ｂの開口側が連結されると共に、こ
の排水横管５ｂに、この排水横管５ｂの内側から固定軸
２ａの外周に連通する排水縦管５ａが設けられている。
つまり、この冷却水排水路５は、排水縦管５ａ、排水横
管５ｂ、および排水口５ｃとから構成されている。

【００４１】本実施の形態２に係る連続鋳造鋳片案内装
置のフットローラによれば、冷却水流路３の冷却水供給
縦孔３ｃから円筒体内空間２ｄ内に流入した冷却水は、
円筒体２ｃ、球面軸受２ｂ、２ｂを冷却し、そしてこれ
ら球面軸受２ｂに設けられた排水溝４から排水されると
共に、内輪と外輪との間に侵入して、これら球面軸受２
ｂを潤滑する。一方、これと併行して、排水縦管５ａ、
排水横管５ｂ、および排水口５ｃを経て排水されること
となる。

【００４２】従って、本実施の形態２に係る連続鋳造鋳
片案内装置のフットローラ２によれば、上記のとおり、
冷却水供給縦孔３ｃから円筒体内空間２ｄ内に流入した
冷却水により、円筒体２ｃ、球面軸受２ｂ、２ｂが冷却
されると共に、内輪と外輪との間に侵入する冷却水によ
って、これら球面軸受２ｂが潤滑されるから、本実施の
形態２は上記本実施の形態１と同効である。

【００４３】ところで、以上の実施の形態では、フット
ローラを構成する球面軸受２ｂと円筒体２ｃとの素材の
好ましい組み合わせ、即ち、球面軸受２ｂの内輪および
外輪の素材が高珪素ステンレス鋼Ａであり、また円筒体
２ｃの素材が高珪素ステンレル鋼Ｄである場合を例とし
て説明した。しかしながら、球面軸受２ｂの内輪および
外輪を、Ｃ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３〜５ｗｔ
％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：８〜１３ｗｔ％、Ｎ
ｉ：５〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：３ｗｔ％以下、Ｃｕ：４ｗ
ｔ％以下、Ｎｂ：２ｗｔ％以下、Ｔｉ：２ｗｔ％以下、
Ｔａ：２ｗｔ％以下、Ｃｏ：８ｗｔ％以下、残Ｆｅから
なる組成(一例)のマルテンサイトとオーステナイトとフ
ェライトとの混合組成からなる３相の高珪素ステンレス
鋼Ｘと称するものを用いることができる。

【００４４】また、球面軸受２ｂの内輪および外輪と円
筒体２ｃとを、共に高珪素ステンレス鋼Ａにより、また
は高珪素ステンレス鋼Ｄにより、または高珪素ステンレ
ス鋼Ｘにより製造したとしてもそれなりの効果を期待す
ることができる。さらに、以上の実施の形態では、案内
ローラが連続鋳造鋳片案内装置のフットローラである場
合を例として説明したが、フットローラに限らず、特に
高温の素材を案内する各種案内ローラに、本発明の技術
的思想を適用することができる。従って、上記実施の形
態１または２によって、本発明の技術的思想の適用範囲
が限定されるものではない。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
乃至７に係る連続鋳造鋳片の案内ローラによれば、円筒
体内空間内へ冷却水を供給することにより、案内ローラ
の円筒体を５００℃以下に、また球面軸受を３００℃以
下の温度に冷却することができるのに加えて、案内ロー
ラの円筒体と、球面軸受とは、何れも高温耐酸化性、高
温強度、高温硬度、高温耐腐食性等に優れた析出硬化型
高珪素ステンレス鋼で製造されているので、従来例に比
較して案内ローラの耐久性が大幅に向上する。しかも、
従来例のように、軸受にグリースを供給する構成でない
から、案内ローラがグリースの炭化に起因して回転不具
合を起こすようなことがなく、連続鋳造鋳片の表面品質
に悪影響が及ぶようなことがない。

【００４６】また、上記のとおり、案内ローラの円筒体
を５００℃以下に、球面軸受を３００℃以下の温度に冷
却することができるのに加えて、高温度における耐久性
が優れているので、連続鋳造設備の点検や案内ローラの
交換時間間隔が大幅に延長され、連続鋳造設備のランニ
ングコストの低減に寄与することができるという優れた
効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係り、図１(ａ)はロー
ラ支持金具を含む連続鋳造鋳片案内装置のフットローラ
の側面図であり、図１(ｂ)は図１(ａ)のＡ−Ａ線断面図
である。

【図２】本発明の実施の形態１に係り、図２(ａ)は球面
軸受の側面図であり、図２(ｂ)は図２(ａ)のＢ矢視図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態１に係り、４２％ＭｇＣｌ
₂沸騰中定荷重試験結果説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係り、析出硬化型高珪
素ステンレス鋼の温度(℃)に対する０．２％耐力説明図
である。

【図５】本発明の実施の形態１に係り、析出硬化型高珪
素ステンレス鋼の温度(℃)に対する引張強さ説明図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態２に係り、図６(ａ)はロー
ラ支持金具を含む連続鋳造鋳片案内装置のフットローラ
の側面図であり、図６(ｂ)は図６(ａ)のＣ−Ｃ線断面図
である。

【図７】従来例に係る典型的な連続鋳造鋳片案内装置の
主要部斜視図である。

【図８】従来例に係る典型的な連続鋳造鋳片案内装置の
フットローラの断面図である。

【図９】従来例に係る典型的な連続鋳造鋳片案内装置の
フットローラの冷却構成説明図である。

【符号の説明】

１…ローラ支持金具、１ａ…ブラケット、1ｂ…軸嵌合
穴２…フットローラ、２ａ…固定軸、２ｂ…球面軸受、2
ｃ…円筒体、２ｄ…円筒体内空間、2ｅ…筒状スペーサ３…冷却水流路、3ａ…冷却水供給基孔、3ｂ…冷却水供
給横孔、3ｃ…冷却水供給縦孔４…排水溝、４ａ…内部開口、４ｂ…外部開口５…冷却水排水路、5ａ…排水縦管、5ｂ…排水横管、5
ｃ…排水口Ｂ…連続鋳造鋳片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ１６Ｃ 23/04 Ｆ１６Ｃ 23/04 Ｅ 37/00 37/00 Ａ (56)参考文献特開平９−52157（ＪＰ，Ａ) 特開2002−31148（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−199245（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 340 F16C 23/04 F16C 37/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームにブラケットを介して回転可能
に支持され、連続鋳造機のモールドにより鋳造される連
続鋳造鋳片に転接して、この鋳片を案内する連続鋳造鋳
片の案内ローラにおいて、前記ブラケットに端部が支持
されてなる固定軸と、この固定軸に外嵌されてなる一対
の球面軸受と、これら球面軸受が端部に嵌着されてなる
円筒体と、前記固定軸の端部からその内側を経て、前記
円筒体の内側と前記一対の球面軸受との間に形成されて
なる円筒体内空間に連通する冷却水流路とからなること
を特徴とする連続鋳造鋳片の案内ローラ。
【請求項２】前記球面軸受の内輪の外周面、または外
輪の内周面に、幅方向の一端側から他端側に連なり、前
記円筒体内空間内から外方へ冷却水を排水する排水溝が
設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の連続
鋳造鋳片の案内ローラ。
【請求項３】前記球面軸受の外輪の内周面に、幅方向
の一端側から他端側に連なり、前記円筒体内空間内から
外方へ冷却水を排水する複数の排水溝が設けられ、これ
ら排水溝の円筒体内空間の内側に開口する内部開口は、
この円筒体内空間の外側に開口する外部開口よりも外輪
の回転方向側に位置するように設定されてなることを特
徴とする請求項１に記載の連続鋳造鋳片の案内ローラ。
【請求項４】前記排水溝の内部開口と外部開口との間
の経路が、これら内部開口と外部開口とを結ぶ直線より
も外輪の回転方向側に凸になるように湾曲形成されてな
ることを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造鋳片の案
内ローラ。
【請求項５】前記固定軸の内側に、前記円筒体内空間
内の冷却水を外方に排水する冷却水排水路が設けられて
なることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一
つの項に記載の連続鋳造鋳片の案内ローラ。
【請求項６】前記球面軸受の内輪および外輪は、５５
０℃〜７５０℃で高温時効硬化処理され、マルテンサイ
トとオーステナイトとフェライトとの混合組成からなる
３相の析出硬化型高珪素ステンレス鋼から製造されると
共に、前記円筒体はオーステナイトとフェライトとの混
合組成からなる２相の析出硬化型高珪素ステンレス鋼か
ら製造されてなることを特徴とする請求項１乃至５のう
ちの何れか一つの項に記載の連続鋳造鋳片の案内ロー
ラ。
【請求項７】前記３相の析出硬化型高珪素ステンレス
鋼は、Ｃ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３〜５ｗｔ％、
Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：８〜１３ｗｔ％、Ｎｉ：５
〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：２ｗｔ％以下、Ｃｕ：４ｗｔ％以
下、Ｎｂ：２ｗｔ％以下、残Ｆｅからなる組成の高珪素
ステンレス鋼Ａ、またはＣ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓ
ｉ；３〜５ｗｔ％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：８〜１
３ｗｔ％、Ｎｉ：５〜１０ｗｔ％、Ｍｏ：３ｗｔ％以
下、Ｃｕ：４ｗｔ％以下、Ｎｂ：２ｗｔ％以下、Ｔｉ：
２ｗｔ％以下、Ｔａ：２ｗｔ％以下、Ｃｏ：８ｗｔ％以
下、残Ｆｅからなる組成の高珪素ステンレス鋼Ｘと称す
るものであり、前記２相の析出硬化型高珪素ステンレス
鋼はＣ：０．０５ｗｔ％以下、Ｓｉ；３〜５．５ｗｔ
％、Ｍｎ：２ｗｔ％以下、Ｃｒ：１５〜２０ｗｔ％、Ｎ
ｉ：１０〜２４ｗｔ％、Ｍｏ：２ｗｔ％以下、Ｗ：２ｗ
ｔ以下％、Ｃｏ：３ｗｔ％以下、Ｖ：２ｗｔ％以下、残
Ｆｅからなる組成の高珪素ステンレス鋼Ｄと称するもの
であることを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造鋳片
の案内ローラ。