JPS5816768A - 圧延用ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延用ロール及びその製造方法に係り、特にロ
ール胴部の表面性状の優れた圧延用ロールとその製造方
法に関する。

エレクトロスラグ再溶解法（以下エレクトロスラグ法と
言う）によって製・造された圧延用ロールは、非金属介
在物か少なく、組織及び成分的均一度が高いという長所
を有している。

しかるに、従来のエレクトロスラグ法によって製造され
たロールは、デンドライト組織は胴部表面に沿って成長
したものである。この様な組織をもつロールは、デンド
ライト模様が被圧延材に転写されるという問題がある。

一般に、第１図に示されるように、エレン）。

スラグ法による鋳造過程にふ・いては、デンドライト組
織１は凝固界面２に対して垂直の方向に成長する。その
ため、第１図Ａに示されるように溶鋼プール３を浅くす
ればデンドライトは鋳型壁面４に沿って成長し、溶鋼プ
ールが深ければ第１図Ｂに示されるようにデンドライト
は鋳型壁面４と垂直に近り方向に成長する。図中５は溶
融スラグ、６は消耗電極、７け固定水冷鋳型、θは、デ
ンドライト成長方向と鋳型壁面となす角度である。

このような深い溶鋼プールが形成されるようにエレクト
ロスラグ法によってロールを製造する方法として、入力
（電流、電圧）を高めて溶解速度を大幅に増加させて、
すなわち入熱量を増加させて鋼塊内部の凝固を遅くする
方法があげられる。

第２図に示す本発明者らの何発結果の一例（φ８ｏ。

閣０，９係Ｃ−３％ｃ２鋼塊）からも明らかなように、
溶解速度を大きくすると、デンドライトは、より垂直に
近い方向に成長するようになる。しかしながら、溶解速
度の大幅な増加は二重肌等の鋼塊肌、の悪化を招きやす
く、均一な表層部デンドライト組織をもつ鋼塊を得るこ
とが難しくなる。さらに、はなはだしい場合にはブレー
クアウト（鋼塊の凝固殻が破れて溶鋼が流出する）を起
し、操業不能に至るという問題がある。

溶鋼プールを深くする他の方法としては、電気比抵抗の
大きなスラグを用い、低電圧、高電流にして電極間距離
を小さくすることによって１．溶鋼プールの過か贋を高
めることが考えられるが、最適な操業条件を選定するこ
とが困難であり、困難さは鋼塊が大型化するほど増す。

また、低電圧操業はスラグスキンの厚さを増し、鋼塊肌
の悪化を誘起する欠点がある。

このような問題点のため、深い溶ｆＧ、ａ！プールは採
用できず、従来のエレクトロスラグ法によって製造され
た圧延用ロールは、デンドライトが胴部表面に沿って成
長したものとなっていた。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し
、表面性状に優れ、被圧延材にデンドライト模様が転写
されることがない圧延用ロール、及びこれを安定して製
造することができる方法を提供するにある。

発明者らは鋭意研究を重ねた結果、エレクトロスラグ法
によ１つて圧延用ロールを鋳造するに際し、溶鋼プール
の周縁部か凝固した後に冷却鋳型を移動させて、溶鋼プ
ールの中央部を鋳型外において凝固させると、デンドラ
イトの成長方向が内部方向になることを見出した。

また鋳型外における鋳造鋼塊の表面冷却速度を種々変化
させた場合の、デンドライト成長方向と鋼塊表面とのな
す角度θを測定したところ第３図に示す結果が得られた
。（供試材；８ｏｏｗｎφ。

０、９　係Ｃ−０，３％ｃｒ鋼塊、溶解条件；電極径５
７０閣φ、　１６ＫＡ　、　６３Ｖ　、スラグ組成４０
％ＣａＦ２−３０％Ａ４０３−３０％Ｃａ０）、第３図
より、鋳型外において鋼塊の冷却を制御することにより
θを大きくすることが可能であることが艙められた。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
り、ロール胴部の表層部のデンドライトは内部方向に成
長したものである圧延用ロール、及びエレクトロスラグ
法によってロール素材全鋳造するに際し、溶鋼プールの
上昇に伴っｔ冷却鋳型を移動させ、溶鋼プールの周縁部
は該鋳型内で凝固させると共に、溶鋼プールの中央部分
は冷却鋳型外で凝固させるようにしたものである。

に 本発明を実施する戸し、鋼塊が鋳型から引抜かれる時の
鋼塊表面温度、及び鋳型外における鋼塊表面冷却速度が
重要な問題であるが、この点に関して数多くの実験を行
なった結果、次のことが明らかになった。

すなわち、鋳型から引抜かれる時の鋼塊表面温度が低す
ぎる場合は、鋳型内でかなりの厚さの凝・固層が形成さ
れるため、目的とするデンドライト成長方向の改善が果
たせず、逆に表面温度が高すぎる場合は、凝固層が薄い
ために鋳型から引抜かれた際に復熱（高部の内部から伝
わるＭ）により温度が上昇してブレークアウトを招く危
険性がある。種々検討した結果によれば、鋳型から引抜
かれた時の鋼塊表面塩度は、鋼材の融点より５０〜３０
０Ｃ低いようにするのが望ましい。実際の操業に当って
は、＃ＩＩＪ種、鋼塊径、溶解速度等の操業条件を勘案
して決定される。

まだ鋳型外における鋼塊の冷却に関しては、表面冷却速
度が小さすぎる場合には復熱が大きいた゛めに凝固殻の
厚みが不均一になりゃすく、はなはだしい場合には再溶
融してブレークアウトを起こし、操業が不能になること
が懸念される。逆に冷却速度が大きすぎる場合は、鋼塊
の凝固が進行して溶鋼プールが深くならず、デンドライ
ト成長方向と表面との角度が小さくなる。そのため本発
明においては、鋳型外において鋼塊を冷却するに際して
ロール素材である鋼塊の表面の冷却速度を制御すること
が好ましい。この制御手段としては、保温材を巻装する
、あるいは誘導加熱する等の手段が採用可能である。

このようにして鋳造されたロール素材は、鍛造、熱処理
等の処理を行なって、または行なわずに、圧延用ロール
とされる。

以下図面に従って本発明を説明する。

第４図は本発明の製造方法に係るエレクトロスラグ法に
よる鋳造装置の縦断面の概略構成図である。第４図にお
いて、水冷定盤１１上に水冷鋳型（移動鋳型）１２を配
置し、その中にフッ化カルシウム（ｃａｐｉ、酸化アル
ミニウム（Ａｔ２０！　）、酸化カルシウム（Ｃａｂ）
等の酸化物から成る溶融スラグを適自量入れて溶融スラ
グ浴１３を形成する。次に、消耗電極１４と水冷定盤１
１との間に溶融スラグ浴１３を介して通電し、発生する
ジュール熱によって消耗電極１４を溶解する。溶鋼プー
ル１５が形成されると共に、周囲から冷却されて凝固が
進行し、鋼塊１６が形成される。所定の鋼塊高さが得ら
れた時に移動鋳型１２が上昇を開始する。移動鋳型１２
は、鋳型下端に設置された温度センサーＡにより鋼塊１
６の表面温度を測定し該表面を所定温度に保持しつつ溶
解速度に応じて上昇される。そしてこの時に、移動鋳型
１２に直結して保温部材１７が配置され、移動鋳型１２
から引抜かれた鋼塊１６の周囲を包含し、鋼塊表面冷却
速度になるように制御する。保温部材１７には塩度セン
サーＢ及びＣが設置され、入口及び出口の鋼塊表面温度
が測定される。温度センサーは必要に応じて中間位置に
複数個設けられる。

ここで、鋼塊表面冷却速度は保温材入口と出口の鋼塊表
面温度の差を両区間を通過するに要する時間で除したも
のである。溶解はこうした状態で進行するが、保温部材
１７の効果により溶鋼プール１５は鋼塊１６の表層部分
で深いものとされ、デンドライトが上り鋼塊表面と垂直
に近い方向に成長する。保温部材１７は適当な鋼塊表面
冷却速度が得られるように、熱伝導率が小さく耐熱性に
優れその厚みが調節可能なもの、あるいは誘導加熱コイ
ル等で構成される。多くの実験結果から、本発明を達成
させるためには銅塊表面から奪うべき熱量、換言すれば
、熱伝達係数を５〜１００ＫＣａｔ／′ｍ２・ｌＩＣに
調節すると好適であることがわかった。

実際の操業に当っては、熱伝達係数は鋼塊表面温度、鋳
型上昇速度等によって決定される。

保温部材と同様の効果を付与する方法として、溶解過程
で鋼塊表面に付着するスラグスキンを厚くさせる方法も
採用可能である。

以上の説明では保温部材の長さを限定したが、鋼塊全長
を包含することでも本発明が達成されることはいうまで
もない。

以下、本発明による好適な実施例を説明する。

実施例 直径８００ｔａｎの水冷糾型を使用して０．９　％　Ｃ
−３ｑｂＣｒ鋼を保温材により冷却を制御しながらエレ
クトロスラグ再溶解を行なった。この時の溶解速度ｔｒ
ｉ　６８５　Ｋｙ／′ｈ％　、Ｘ　５　り組成は４０％
ＣａＦｔ３０％Ａｌｔｏｓ　　３０％ＣａＯであった。

また、保温材は鋼塊表面冷却速度が１３０Ｃ’／’ｈに
なるように耐熱断酩材を用い、冒さ方向の厚さをａ＊＋
＋した。その結果、デンドライト成長角度（鋼塊表面か
ら３０簡の位置の鋼塊表面に対する角度）は５０度であ
った。これに対して同一溶解速度の従来鋼塊のデンドラ
イト成長角度は２８度であり、本発明を採用することに
よりデンドライトを内部方向に成長させることができた
。

本実施例においては、さらに、保温効果によってミクロ
偏析の均質化と、熱効率の向上を図ることができるとい
う効果もある。なお本実施例は鋳型が上昇移動されるも
のであるが、鋳造鋼塊が下降移動されるものでもよい。

以上の通り、本発明の圧延用ロールは胴部表面から内部
方向に成長したデンドライト組織を有し、表面性状に優
れ、被圧延材にデンドライト模様が転写されることがな
い。−！た、本発明の方法によればこのような優れた圧
延用ロールがブレークアウトすることなく安定して製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエレクトロスラグ法による鋳造工程の説明図、
第２図はエレクトロスラグ法による鋳造における溶解速
度とデンドライト成長角度との関係を示す図、第３図は
鋼塊表面冷却速度とデンドライト成長角度との関係を示
す図、第４図は本発明による製造方法を適用するエレク
トロスラグ再１１・・・水冷定盤、１２・・・水冷鋳型
、１３・・・溶融スラグ浴、１４・・・消耗電極、１５
・・・溶鋼プール、誕Ｍ　　　ノ　ＩｆシＩＪ （Ａ）　　　　　　　　ｌ） 第　２　目 第　３　図 銹戊表面今釘速度６″仏）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ロール胴部の表層部のデンドライトは、内部方向
   に成長したものであることを特徴とする圧延用ロール。 　□ ２、該デンドライトの成長方向は、該ロールの軸を含む
   縦断面において、該ロール表面と３０度以上の角度を有
   する特許請求の範囲第１項記載の圧延用ロール。 ３、消耗電極と冷却鋳型とを備えたエレクトロスラグ鋳
   造装置を用いてロール素材を鋳造する工程を含む圧延用
   ロールの製造方法において、該ロール素材を鋳造するに
   際し溶鋼プールの上昇に伴って該冷却′鉤型を移動させ
   、該溶鋼プールの周縁部分は該冷却鋳型内で凝固させる
   とともに該溶鋼プールの中央部分は該冷却鋳型外で凝固
   させることを特徴とする、圧延用ロールの製造方法。 ４、該溶鋼プールの中央部分を鋳型外で凝固させるに際
   し、該ロール素材表面の冷却速度を制御して凝固させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の圧延用ロ
   ールの製造方法。 ５、該ロール素材表面の冷却速度を制御する手段として
   保温材を巻装する手段を用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の圧延用ロールの製造方法。 ６、該ロール素材表面の冷却速度を制御する手段として
   誘導加熱する手段を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の圧延用ロールの製造方法。