JP4767622B2 - 連続鋳造用ロール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，連続鋳造設備において，連続鋳造されたスラブを搬送するのに用いられる連続鋳造用ロール及びその製造方法に関するものである。

従来より，連続鋳造設備において，溶鋼から連続鋳造されたスラブを搬送するために用いられる連続鋳造用ロールの技術は数多く存在する。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。連続鋳造用ロールのロール胴部の表面は，加熱されたスラブに接触している時の膨張と，接触していない時の収縮とが繰返されることで熱応力によって亀裂が生じるが，これら複数のスリット溝を設けたことによって，スラブ接触時の膨張による歪みが吸収され，連続鋳造用ロールの寿命が延長される効果がある。

上記特許文献１に記載の連続鋳造用ロールを用いると，ロール胴部の表面の亀裂は防止されるが，今度は，スリット溝で熱膨張を吸収する際にスリット溝の溝底部に応力が集中して，亀裂が発生してしまう問題が生じる。そこで，特許文献２の連続鋳造用ロールでは，ロール胴部の外周面に設けるスリット溝の形状をアスペクト比（深さ／幅）が高く先端にスリット幅より曲率半径の大きい曲面状の空洞部を有する形状にしている。これにより，スリット溝の先端部への応力の集中が防止され，ロール胴部の表面だけでなく，スリット溝底部における亀裂の発生も防止されて，連続鋳造用ロールの寿命をさらに延長することが可能になっている。

特開平４−７１７６２号公報 特開２００４−１９５５１７号公報

しかしながら，上記特許文献１及び２に記載の連続鋳造用ロールでは，ロール胴部の外周面にスリット溝を設けたことにより，ロール胴部の表面に凹凸形状が存在し，それに起因する種々の問題が発生する。例えば，ロール胴部の表面の凹凸形状が搬送の際にスラブに転写されてしまうおそれがある。また，凹凸形状は異物を噛み込みやすいので，鋳片の表面に疵が発生しやすくなってしまう。さらに，凹凸形状が直接スラブに接触するために，使用を重ねることによってスリット溝毎の溝幅に差が生じ，凹凸形状自体が変形してしまうことがある。さらにまた，凹凸形状の凸部のみがスラブに接触するので，早く磨耗してしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，使用を重ねてもロール胴部の表面の凹凸形状が最小限になるようにして，連続鋳造用ロールの寿命を従来よりも延長させた連続鋳造用ロール及びその製造方法を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために，本発明によれば，複数の層で構成された連続鋳造用ロールであって，ロール胴部の最外周には，表面に凹凸のない肉薄層が形成され，さらに前記肉薄層に接する内側の層の表面側には，熱応力を吸収するための，前記ロールの軸方向に沿った断面から見て底面が曲面状に成形された，環状の空洞部がロールの軸方向に渡って複数設けられていることを特徴とする，連続鋳造用ロールが提供される。

このように，本発明においては，ロールの最外周は表面に凹凸のない肉薄層であるので，まず搬送の際にスラブに凹凸を転写させることはない。そして，熱膨張と収縮との繰返しによる熱応力は，空洞部において，これを吸収することが可能である。また，使用を重ねて，仮に空洞部の最外周よりに応力が集中しても，最外周は肉薄層であるから，この部分で微小なクラックが発生して，当該応力を吸収することが可能である。

別の観点による本発明によれば，複数の層で構成された連続鋳造用ロールであって，ロール胴部の最外周には肉薄層が形成され，さらに前記肉薄層に接する内側の層の表面側には，熱応力を吸収するための，前記ロールの軸方向に沿った断面から見て底面が曲面状に成形された，環状の空洞部がロールの軸方向に渡って複数設けられ，前記最外周の肉薄層の表面には，前記空洞部に対応して環状のノッチが形成されていることを特徴とする，連続鋳造用ロールが提供される。

また，上記連続鋳造用ロールにおいて，前記複数の環状の空洞部に代えて螺旋状の空洞部が設けられていてもよい。

上記した連続鋳造用ロールの製造方法として，本発明によれば，連続鋳造用ロールの製造方法であって，ロール胴部の外周面に複数の環状溝又は螺旋状の溝を形成する第１の工程と，その後，前記外周面に肉薄層を形成する第２の工程と，その後，前記肉薄層の外周面を研磨する第３の工程とを有することを特徴とする，連続鋳造用ロールの製造方法が提供される。

前記第２の工程は，前記ロール胴部の外周面に対し，ロールの軸方向に沿って，肉薄層となる材料を帯状に形成する工程と，その後，ロール胴部を所定の角度で回転させる工程と，が繰返して行われるようにしてもよい。

前記第２の工程は，前記ロール胴部の外周面に対し，肉薄層となる材料をロールの周方向に沿って環状に，又はロールの軸方向を軸とする螺旋状に形成するようにしてもよい。

本発明によれば，ロール胴部の最外周の肉薄層の下に従来のスリット溝に相当する環状の空洞部を設けたので，ロール胴部の表面の凹凸形状を最小限にして，連続鋳造用ロールの寿命を従来よりも延長させることが可能である。

以下，図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について説明をする。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する要素については，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，本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロール１の正面図である。図２は，連続鋳造用ロール１の部分断面図である。図１及び２に示すように，連続鋳造ロール１は，軸部２を軸として，その周囲に円筒形状のロール胴部３が形成された構成を有している。この実施の形態では，ロール胴部３は，直径が約４００ｍｍ程度であり，軸方向の長さは，約２５００ｍｍ程度である。ロール胴部３は，最も内側に配置された第１の層４の上に第２の層５が形成され，さらにその上に第３の層６が形成された３層構成にされている。最外周の第３の層６は，表面に凹凸がない非常に肉薄の層であり，この実施の形態では，厚さが例えば４．５ｍｍ程度である。また，この実施の形態では，第１の層４の材料として，例えばＳＮＣＭ２１等が用いられる。第２の層５の材料として，例えばＣｒ−Ｎｉ−低合金等が用いられる。第３の層６の材料として，例えば０．１Ｃ−１３Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｏ等が用いられる。

図２及び図３に示すように，ロール胴部３の第３の層６に接する内側の層として，第１の層４及び第２の層５を１つの層とみて，その表面側に環状の空洞部７がロールの軸方向に渡って複数設けられている。この実施の形態では，ロール胴部３に環状の空洞部７が，例えば２０ｍｍのピッチＰで等間隔に約８０個設けられている。空洞部７の深さＬは，第３の層６から例えば１５．５ｍｍ程度にされている。また，空洞部７の幅Ｄは，約４ｍｍ程度にされている。図３は，空洞部７付近の拡大断面図であり，この図３に示すように，本実施の形態では，環状の空洞部７は，第２の層５を貫通し，最も内側の第１の層４に到達するように形成されている。しかしながら，環状の空洞部７が，第２の層５だけに形成される構成であってもよい。空洞部７の底面は応力集中を防ぐために曲面状に成形されている。

本実施の形態に係る連続鋳造用ロール１は，以上のような構成を有しており，ロール胴部３の表面に凹凸形状が存在しないので，溶鋼から連続鋳造されたスラブを搬送する際に，スラブ表面に凹凸を転写させることがない。また，凹凸形状を有しないので，異物を噛込むおそれも少なく，使用を重ねてもロール胴部３の表面の形状が変化しにくい。また，ロール胴部３の表面が凹凸形状を有せず，外周面全体がスラブに接触するので，従来よりも磨耗速度も遅い。また，空洞部７が露出していないので，残渣やパーティクル等がたまることはなく，それゆえ従来よりも腐食するおそれもない。

さらに，環状の空洞部７を設けたことにより，スラブとの接触により生じる熱膨張と収縮の繰返しによる熱応力は，この空洞部７で吸収させることが可能である。これにより連続鋳造用ロール１の寿命が延長される効果がある。また，使用を重ねて，仮に空洞部７の最外周よりに応力が集中した場合には，図４に示したように，環状の空洞部７の上に形成された最外周の第３の層６に，空洞部７に達する微小なクラック８が発生する。これは，最外周の第３の層６が非常に肉薄な層に構成されたためであり，この部分でクラックが生じて，応力を吸収することが可能である。

このように発生したクラック８は非常に微小であるため，連続鋳造用ロール１の表面に形成される凹凸形状は最小限になり，溶鋼から連続鋳造されたスラブを搬送する際に，従来と比較するとスラブに凹凸を転写させることが少ない。また，凹凸形状が最小限であるので，異物を噛込むおそれも従来より少ない。また，凹凸形状が最小限であるので，使用を重ねてもロール胴部３の表面の形状が変化しにくい。また，ロール胴部３の表面の凹凸形状が最小限であるので，外周面のほぼ全体がスラブに接触するため，磨耗速度も遅い。また，クラック８が非常に微小であるために，空洞部７がほとんど露出せず，腐食する恐れがない。

変形実施例として，図５に示すように，第３の層６の表面に，環状の空洞部７に対応して，微小なノッチ９を形成してもよい。これにより，図６に示すように，空洞部７の最外周よりに応力が集中した場合に，ノッチ９が形成された位置から空洞部７に達するクラック８を発生させることが可能になる。即ち，所定位置にクラック８を発生させることができるので，空洞部７に達するクラック８を偏りなく全ての空洞部７に対応して実現することが可能である。

また，この実施の形態では，環状の空洞部７を連続鋳造用ロール１の軸方向に渡って複数設けた場合について説明したが，空洞部７は，連続鋳造用ロール１の軸を螺旋軸とする連続又は非連続の螺旋状の空洞部として形成されてよい。

また，この実施の形態では，ロール胴部３の構成として，最も内側に配置された第１の層４の上に第２の層５が形成され，さらにその上に第３の層６が形成された３層構成である場合について説明したが，別の実施の形態として，ロール胴部３の構成は，図７に示すように，最も内側に配置された第１の層４の上に非常に肉薄の層６が形成された２層構成であってもよい。このような２層構成のロール胴部３の場合についても，３層構成のロール胴部３の場合と同様の効果が得られる。

上記の構成の連続鋳造用ロール１は，例えば次の方法によって製造することが可能である。

まず，第１の層４及び第２の層５が形成されているロール胴部３の外周面に複数の環状溝７又は螺旋状の溝を形成する。この溝は，公知の機械加工によって形成してもよいし，上記特許文献２に記載されているようにロール胴部３に形成された第１の層４及び第２の層５をイオン化して溶解させることによって形成してもよい。

図８に示すように，複数の環状溝７又は螺旋状の溝が形成された第２の層５の外周面に対し，連続鋳造用ロール１の軸方向に沿って，肉薄層の材料となる例えばクロム−モリブデン鋼をフラックスとしてフラックス供給部１０から供給しながら，溶接電極１１を用いて，サブマージドアーク溶接により第３の層６ａを帯状に形成する。

次いで，図９に示すように，サブマージドアーク溶接によって，連続鋳造用ロール１の軸方向において一端部から他端部まで１本目の帯状の第３の層６ａが形成された後に，ロール胴部３を所定の角度で回転させる。この所定角度は，ロール胴部３の円周の長さと帯状の第３の層６ａの円弧部分の長さとの比率に３６０度を乗じることで定まる角度である。その後，回転されたロール胴部３の第２の層５の外周面に対し，図１０に示すように，上記と同様にして，連続鋳造用ロール１の軸方向に沿って，フラックス供給部１０からフラックスを供給しながら，溶接電極１１を用いて，サブマージドアーク溶接により第３の層６ｂを帯状に形成する。

これにより，１本目の帯状の第３の層６ａに隣接して，２本目の帯状の第３の層６ｂが形成される。このようにして，ロール胴部３の第２の層５の外周面全体が，複数の帯状の第３の層６によって覆われるまで，肉薄層６の材料を帯状に形成する工程と，ロール胴部３を所定の角度で回転させる工程とを繰返す。

ロール胴部３の第２の層５の外周面全体を覆って，最外周面に肉薄の第３の層６が形成されたら，最外周面の外側表面を研磨し，凹凸形状のない表面に仕上げる。

この実施の形態に係る製造方法では，第１の層４及び第２の層５が形成されているロール胴部３の外周面に第３の層６を形成する際に，連続鋳造用ロール１の軸方向に沿って第３の層６ａを帯状に形成する場合について説明したが，図１１に示すように，ロール胴部３を回転させながら，第３の層６ｃ，６ｄ，・・・等のようにロール１の周方向に沿って環状に形成してもよい。また，別の実施の形態に係る製造方法では，第３の層６を形成する際に，図１２に示すように，ロール胴部３を回転させながら，フラックス供給部１０をロール１の軸方向に進行させ，第３の層６ｅをロール１の軸方向を軸とする螺旋状に形成してもよい。

以上の実施の形態によれば，単純な機械加工だけを用いて，上述した構成の連続鋳造用ロール１を容易に製造することができ，低コストで製造することが可能である。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係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，各種の変更例又は修正例に想到し得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，連続鋳造設備において連続鋳造されたスラブを搬送する連続鋳造用ロールに有用である。

本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの正面図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った断面図を空洞部付近で拡大した図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った断面図を空洞部付近で拡大した図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った断面図を空洞部付近で拡大した図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った断面図を空洞部付近で拡大した図である。 本発明の別の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの軸方向に沿った部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの製造方法を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの製造方法を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの製造方法を説明する図である。 本発明の別の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの製造方法を説明する図である。 本発明の別の実施の形態に係る連続鋳造用ロールの製造方法を説明する図である。

符号の説明

１ 連続鋳造用ロール
２ 軸部
３ ロール胴部
４ 第１の層
５ 第２の層
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ 第３の層
７ 溝
８ クラック
９ ノッチ
１０ フラックス供給部
１１ 溶接電極

Claims (7)

1. 複数の層で構成された連続鋳造用ロールであって，
   ロール胴部の最外周には，表面に凹凸のない肉薄層が形成され，
   さらに前記肉薄層に接する内側の層の表面側には，熱応力を吸収するための，前記ロールの軸方向に沿った断面から見て底面が曲面状に成形された，環状の空洞部がロールの軸方向に渡って複数設けられていることを特徴とする，連続鋳造用ロール。
2. 複数の層で構成された連続鋳造用ロールであって，
   ロール胴部の最外周には肉薄層が形成され，
   さらに前記肉薄層に接する内側の層の表面側には，熱応力を吸収するための，前記ロールの軸方向に沿った断面から見て底面が曲面状に成形された，環状の空洞部がロールの軸方向に渡って複数設けられ，
   前記最外周の肉薄層の表面には，前記空洞部に対応して環状のノッチが形成されていることを特徴とする，連続鋳造用ロール。
3. 前記複数の環状の空洞部に代えて螺旋状の空洞部が設けられたことを特徴とする，請求項１又は２に記載の連続鋳造用ロール。
4. 請求項１または２のいずれかに記載の連続鋳造用ロールの製造方法であって，
   ロール胴部の外周面に複数の環状溝を形成する第１の工程と，
   その後，前記外周面に肉薄層を形成する第２の工程と，
   その後，前記肉薄層の外周面を研磨する第３の工程とを有することを特徴とする，連続鋳造用ロールの製造方法。
5. 請求項３に記載の連続鋳造用ロールの製造方法であって，
   ロール胴部の外周面に螺旋状の溝を形成する第１の工程と，
   その後，前記外周面に肉薄層を形成する第２の工程と，
   その後，前記肉薄層の外周面を研磨する第３の工程とを有することを特徴とする，連続鋳造用ロールの製造方法。
6. 前記第２の工程は，
   前記ロール胴部の外周面に対し，ロールの軸方向に沿って，肉薄層となる材料を帯状に形成する工程と，
   その後，ロール胴部を所定の角度で回転させる工程と，が繰返して行われることを特徴とする，請求項４または５のいずれかに記載の連続鋳造用ロールの製造方法。
7. 前記第２の工程は，
   前記ロール胴部の外周面に対し，肉薄層となる材料をロールの周方向に沿って環状に，又はロールの軸方向を軸とする螺旋状に形成する工程とを有することを特徴とする，請求項４または５のいずれかに記載の連続鋳造用ロールの製造方法。

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