JPH10156500A - 耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロール - Google Patents

耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロール

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JPH10156500A
JPH10156500A JP33311596A JP33311596A JPH10156500A JP H10156500 A JPH10156500 A JP H10156500A JP 33311596 A JP33311596 A JP 33311596A JP 33311596 A JP33311596 A JP 33311596A JP H10156500 A JPH10156500 A JP H10156500A
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JP
Japan
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roll
resistance
heat
continuous casting
build
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Withdrawn
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JP33311596A
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English (en)
Inventor
Toshiki Sugimoto
利樹 杉本
Masanari Michikata
優成 道方
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Nippon Steel Hardfacing Corp
Original Assignee
Nippon Steel Hardfacing Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロールの提
供。 【解決手段】 重量%でC:0.03〜0.3%、S
i:0.03〜1.5%、Mn:0.1〜3.0%、N
i:0.5〜10.0%、Cr:10.0〜20.0
%、N:0.05〜0.5%残部Fe及び不可避不純物
よりなる溶着金属層をロール表層に形成する。 【効果】 優れた耐久性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製錬技術にお
ける溶融金属連続鋳造装置等の、繰り返し熱衝撃や摺動
摩耗環境に使用される耐熱亀裂性を有する肉盛溶着層を
ロール表面に形成した連続鋳造用ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】製鉄所における連続鋳造設備の鋳片ピン
チロール、ガイドロール等は、長時間にわたり高温の鋳
片との接触による加熱と、冷却水による冷却を繰り返し
受けるという苛酷な条件下で使用される。その結果、ロ
ール表面にいわゆるひーとクラックが発生する。
【0003】これらロールは苛酷な熱サイクルのほか、
静的または動的に鋳片圧による大きな曲げ応力を受け
る。また、タンディッシュ交換や鋳片幅変更時に、鋳片
の移動速度が極端に小さくなるため、ロールは偏熱を受
けて極めて大きな曲げ応力を生ずることが知られてい
る。そのため、ロール表面にシャープな熱亀裂を生じ、
ロール寿命を著しく縮め、ときには折損事故に至ること
がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの諸問題に対す
る対策として、低合金鋼により製造した素地ロール表面
に、クロム系ステンレス鋼成分に若干量のMo、V、C
uを添加した溶着金属層の肉盛りロールがかつて開発使
用された。しかしながら近年の生産能率の向上、スラブ
歩留まりの向上のための連連鋳比率の増加により、ロー
ルの受ける負荷条件はますます厳しくなり、前記のクロ
ム系ステンレス鋼肉盛りロールではクラックの進行が速
く、ロール寿命が短い欠点があった。
【0005】そのため、本発明者の一人は、耐熱亀裂性
を改良したロール、すなわち、クロム系ステンレス鋼ロ
ールの表面に、自溶性合金を溶射被覆したロール(特公
昭59−14101号公報)や、クロム系ステンレス鋼
ロールの表面に窒化層を形成被覆したロール(特公昭6
4−48650号公報)を提案したが、なお十分な成果
は得られなかった。本発明は前記従来技術に対する問題
点を解決し、より耐熱亀裂性に優れた連続鋳造用肉盛り
ロールを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、前記提案の各
発明ロールは、表面に生成する熱亀裂が微細化され、表
面応力が分散されて、マクロ亀裂の成長進行を後らせる
という点での効果を示すものであったが、ロール表面の
熱亀裂を微細化させるだけでは鋳片による大きな機械的
曲げ応力にたいして十分な抵抗力を発揮することが出来
ないことを確認し、ロール表面に形成される熱亀裂のよ
り一層の微細化と亀裂の円周方向へのつながりを防止す
ることと、肉盛り溶着層の靱性向上、曲げ応力によるロ
ールの折損の防止に密接な関連のあることを知見し、本
発明を完成するに至った。
【0007】前記の知見に基づいてなされた本発明は、
重量%でC:0.03〜0.3%、Si:0.03〜
1.5%、Mn:0.1〜3.0%、Ni:0.5〜1
0.0%、Cr:10.0〜20.0%、N:0.05
〜0.5%残部Fe及び不可避不純物よりなる溶着金属
層をロール表層に形成してなることを特徴とする耐熱亀
裂性連続鋳造用肉盛りロールを要旨としている。
【0007】また本発明は、前記の他にMo、Co、C
u、Ti、VまたはNbの1種以上を重量%で3.0%
以下含有している溶着金属層をロール表層に形成してな
ることを特徴とする耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛りロール
を要旨とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の構成と作用を説明する。
本発明において、耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛りロールの
溶着金属組成範囲を限定した理由を説明する。 C:0.03〜0.3重量% Cが0.03重量%未満では、所定の硬さや高温強度が
得られず、高温における耐摩耗性が低下してくる。一
方、0.3重量%を超えると他のオーステナイト形成元
素との関連もあるが、溶接時に高温割れが発生し易くな
り、耐熱亀裂性も低下してくる。さらに溶着金属層の靱
性が低下し、長寿命が期待できない。
【0009】Si:0.03〜1.5重量% Siは合金製造の際における脱酸成分として添加される
ものであるが、0.03重量%未満ではその効果が不十
分である。また、1.5重量%を超えると溶接性の劣
化、特に溶接時の高温割れ発生傾向が大きくなる。
【0010】Mn:0.1〜3.0重量% MnもSiと同様に合金製造の際における脱酸成分とし
て使用されるが、0.1重量%未満では脱酸不足とな
り、溶着金属の靱性も低い。また、Mnは溶着金属中の
Sを固定する脱硫剤としての効果もあるが、3.0重量
%を超えると、溶着金属の靱性低下の傾向が現れてく
る。
【0011】Ni:0.5〜10.0重量% Niは溶着金属組織をオーステナイト化するために必要
な成分である。0.5重量%未満では生成オーステナイ
ト量が不足である。一方、高Ni側では溶着金属層の靱
性は高くなるものの、10.0重量%を超えるとオース
テナイト量が増加しすぎて耐熱亀裂性は低下する。
【0012】Cr:10.0〜20.0重量% Crは耐食性、耐酸化性を得ると同時に、溶着金属組織
のフェライト量を制御する成分として添加されている。
10.0重量%未満では耐食性、耐酸化性が低く、組織
中のフェライト量が不足して良好な溶接性が得られな
い。また、20.0重量%を超えるとフェライト量が多
くなりすぎ、溶着金属の靱性、高温強度および耐摩耗性
の低下をもたらす。
【0013】N:0.05〜0.5重量% Nは溶着金属中のオーステナイト組織量に影響し、組織
のオーステナイト化の効果がある。Niと併用して適量
添加するが、Nを添加することにより、高温硬さ、高温
強度が高くなり、耐摩耗性を向上させることが出来る。
しかし、0.05重量%未満の場合はその効果が得られ
ず、0.5重量%を超えると、溶接時におけるブローホ
ールの発生、靱性の低下が問題となる。なお、溶着層中
に形成される窒化物は耐摩耗性の向上に有効である。
【0014】本発明の耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロール
は、前記の基本成分を含有するFe基合金をロール表面
に肉盛り溶接して構成されるが、得られた溶着金属はオ
ーステナイトとフェライトの組織割合が適切であって、
溶接時の高温割れ発生が少なく、良好な耐酸化性、耐摩
耗性、耐熱亀裂性およびロールの耐折損性をもたらすも
のである。
【0015】特にNは、溶着金属中にFe3N、Fe
4N、CrN等の窒化物を形成し、微細に分散するた
め、組織の結晶粒粗大化を防ぎ耐熱亀裂性を著しく改善
するとともに靱性の向上もはかられ、耐摩耗性の向上効
果もある。
【0016】Mo、Co、Cu、Ti、V、Nb:各
3.0重量%以下 Moは高温強度を増し、耐熱、耐酸化性を向上する。し
かし、3.0重量%を超える添加は溶着金属の延性、衝
撃値が低下し、耐熱亀裂性も低下する傾向がある。Co
は、Crを多く含む溶着金属において耐熱亀裂発生を阻
止する効果が大きい。添加量が3.0重量%を超えても
その効果は飽和し、不経済となる。Cuは耐食性向上を
主目的として添加する。またその一部はNiの代替効果
もある。しかし3.0重量%を超えると溶接時に高温割
れが発生し易くなる傾向がある。
【0017】Ti、V、Nbの1種以上の添加は、金属
組織の改善すなわち組織の微細化を目的としている。こ
れら元素は溶着金属中で炭化物、窒化物を形成し、組織
を微細化する。これによって組織の靱性が向上し、硬い
微細な析出物の分散により組織が硬化し耐摩耗性が向上
する。またCを炭化物として強力に固定するので耐食性
も向上する。
【0018】さらに組織が微細化されることで熱亀裂
(多くは粒界割れ)が細分化され、耐熱亀裂性を向上す
る。これら元素は類似した挙動を示すため、代替添加を
することが出来る。3.0重量%を超える添加は、成分
偏析、強度、延性および靱性の低下をもたらす。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明耐熱亀裂性
連続鋳造用肉盛ロールにおける溶着金属は、オーステナ
イト、フェライトと炭化物、窒化物の分散相からなり、
かつ結晶粒が微細なため高温における耐摩耗性、靱性、
耐熱亀裂性、耐食性および耐酸化性に優れている。した
がって、この溶着金属が肉盛りされた本発明連続鋳造ロ
ールは優れた耐久性を示す。
【0020】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例 本発明耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロールの耐久性を左右
する耐熱亀裂性を評価するため、ヒートチェック試験を
行った。この試験はサンプルロールへの荷重と加熱冷却
による熱応力により、ヒートクラックの発生、成長度を
比較することが出来る。
【0021】図1に示す装置によりヒートチェック試験
を行った。1はサンプルロールであり、これを回転させ
ながらバーナー2の火炎でロール表面を400℃に加熱
し、バーナー2の反対側では、水冷ヘッダー3からの噴
水により200℃まで急冷する。ロールへの荷重は油圧
機構4により負荷される。
【0022】試験時間経過後、ロール表面のヒートクラ
ック形状検査およびサンプルロールを切断して、断面の
ヒートクラック深さを調査した。試験条件は表1に示す
とおりである。
【0023】
【0024】仕上げサンプルロール素材寸法は120m
mφ、1322Lで、材質はSCM220材である。ロ
ール素材表面に肉盛り溶接を5mm厚施し、電気炉中で
650℃、4時間の応力除去焼鈍を行った後、機械加工
仕上げを行った。サンプルロールは12本製作した。各
サンプルロールへの肉盛り材成分組成は表2の通りであ
る。
【0025】
【表2】
【0026】表2のNo.1〜No.5は、本発明例で
あり、No.6〜No.12は比較例である。試験結果
は表3に示すとおりである。
【0027】
【0028】試験結果から明らかなように、本発明例は
クラック形状が無方向性のものとなり、最大深さも浅く
なっている。すなわち本発明耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛
ロールは、ヒートクラックの発生、電波ん抵抗が大きく
耐熱亀裂性に効果のあることが明らかである。また、溶
着金属組織のオーステナイト率が成分的に適性に保持さ
れているので靱性が高く、ロール折損寿命も大きく改善
されているから、連続鋳造用ロールとしての効果は極め
て大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロールのヒ
ートクラック形状と深さの試験を実施する説明図であ
る。
【符号の説明】
1 サンプルロール 2 バーナー 3 水冷ノズル 4 荷重負荷油圧機構 5 ロール押さえスタンド 6 モーター駆動部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でC:0.03〜0.3%、S
    i:0.03〜1.5%、Mn:0.1〜3.0%、N
    i:0.5〜10.0%、Cr:10.0〜20.0
    %、N:0.05〜0.5%残部Fe及び不可避不純物
    よりなる溶着金属層をロール表層に形成してなることを
    特徴とする耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛りロール。
  2. 【請求項2】 重量%でMo:3.0%以下が添加され
    た請求項1記載の耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛りロール。
  3. 【請求項3】 重量%でCo:3.0%以下が添加され
    た請求項1または2記載の耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛り
    ロール。
  4. 【請求項4】 重量%でCu:3.0%以下が添加され
    た請求項1、2または3記載の耐熱亀裂性連続鋳造用肉
    盛りロール。
  5. 【請求項5】 重量%で3.0%以下のTi、V、Nb
    の1種以上が添加された請求項1乃至4のいずれかに記
    載の耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛りロール。
JP33311596A 1996-11-29 1996-11-29 耐熱亀裂性連続鋳造用肉盛ロール Withdrawn JPH10156500A (ja)

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Effective date: 20040203