JPS5914101B2 - 耐折損性の優れた連続鋳造用ロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＣｒ系ステンレス鋼製ロールの胴部表面に自溶
合金型溶射金属を肉盛した耐折損性耐摩耗性に優れた連
続鋳造用ロールに関するものである。

製鉄所の連続鋳造機の場合、鋳型内で半凝固状態となり
、表面層のみが凝固し、内部は未凝固の状態である鋳片
は二次冷却帯でスプレー状の水を吹きつけられ、内部の
凝固が促進される。この際５ 鋳片は溶鋼の静圧、冷却
による熱応力等のため変形しひいては、ブレイクアウト
をおこしやすいので、ガイド機構としてロールが配置さ
れている。ロールは同一円弧上に配置される場合が多く
、このロール上で鋳片の凝固、矯正引抜が行われる。１
０従つて連続鋳造用ロールは高温の鋳片と接触し、また
冷却水により冷却されるという加熱、冷却の熱サイクル
をつける。

しかも引抜き速度が２ｍ／ｍｉｎ以下と極めて遅いため
、通常のロールとは比較にならない苛酷な熱サイクルを
うける。１５連続鋳造用ロールの中でも矯正、引抜き用
ロールは鋳片の矯正引抜きをするため、機械的負荷が高
くなり、ロールが鋳片に強く押しつけられるためロール
温度が上昇し熱応力が高くなる。

また鋳片の幅変更、タンデイシユ交換等の場合、引抜き
ク０ 速度が極端に遅くなるため、鋳片と接触している
ロールの片面のみが高い温度に加熱され高い熱応力を生
ずる。連続鋳造用ロールは以上のような苛酷な熱サイク
ルで使用されるため、加熱、冷却のくり返しに２５より
ロール表面に早期に熱亀裂が発生し、発達して折損に至
ることもある。

また高温の鋳片との接触によるロールの高温酸化摩耗お
よび冷却水による腐食摩耗は鋳片の品質上厳しく規制さ
れる。そのため連続鋳造用ロールには、優れた耐熱亀３
０裂性と耐熱摩耗性が要求されている。従来連続鋳造用
ロールとしてはこれらの特性に優れたクロームステンレ
ス系の肉盛溶接ロールおよび遠心鋳造スリーブロールが
使用され、良好な成績を収めてきた。３５し力化最近、
連々鋳化の推進、圧縮鋳造の採用等ロールに加わる負荷
は益々増大しており、高クロームステンレス系の肉盛溶
接ロール及び遠心鋳造スリーブロールの場合でもシヤー
プで深いクラツクが早期に発生したり、ロールの肌荒れ
、摩耗が大きい等、従来とは異なつた様々な問題が発生
してきている。

特にシヤープなクラツクが発生して折損するケースが大
きな問題となつている。また最近、省エネルギーを目的
として鋳片およびロールへの冷却を極端に少くするかあ
るいは省略した高温連鋳化が進められており、その場合
、ロールに加わる熱負荷は従来の連鋳機よりはるかに高
くなると予想される。従つて従来の肉盛溶接ロールある
いは遠心鋳造．鍜鋼ロールでは対応が困難なのが実情で
ある。以上のような連続鋳造用ロールに加わる条件の苛
酷化に対応し従来のロール材質では対応困難な問題を解
決するために本発明が創案された。

本発明者らは、Ｃｒ７〜２０％を含有するステンレス鋼
製ロールの胴部表面にＮｉ基又はＣＯ基の自溶合金型溶
射金属を溶射肉盛し、該溶射層を溶融処理した場合に以
下の如き効果が奏せられることを確めた。すなわち、溶
射層は溶射層下のロール素材とは物理的性質か極端に異
なるため、連続鋳造使用時の熱により、早期に溶射層全
体に亀甲状のクラツクが発生する。しかしこのクラツク
が発生しても溶射層は剥離せず、しかもクラツクはその
ままロール胴部の表面に達し、連続鋳造使用中に溶射層
が摩耗して消失後も該クラツクがロールの受ける熱応力
を分散させ、クラツクかロール深部に達せず、従つて耐
折損性が著しく向上する。また溶射層下のロール素材は
ロールが高温の鋳片と接触しても溶射層を介して加熱さ
れるため、通常のロールほど温度が上がらず、そのため
溶射層下のロール素材には熱亀裂が発生し難くまた亀淡
が発生したとしてもシヤープな亀裂は発生しない。

本発明者らはさらに前記した自溶合金型溶射金属層を胴
部表面に有するステンレス鋼製ロールは次の如き効果が
あることも見出した。

すなわち、溶射層が長期に亘つて損耗しなければ最も好
ましいが先に述べたように、溶射層はロール素材とは性
質が大きく異なるため、溶射層の厚さを余り厚くすると
剥離しやすくなるため厚さに限界があり、連鋳ロールの
使用条件下では、ある期間使用すると溶射層がうすいた
め摩耗してなくなる。しかし仮に溶射層が摩耗しても、
その時点から今度は従来の連鋳ロールと同様に使用する
ことが出来るだけでなくロール表面は従来のロールに発
生する如きシヤープなクラツクはなく、微細なクラツク
分布になつているため、熱応力が分散され以後もシヤー
プなクラツクに発達せず、そのため耐折損性が良好なロ
ールとなることである。本発明はかかる知見にもとづい
て構成されたもので、その要旨とするところは、Ｃｒ７
〜２０％を含有するステンレス鋼製ロールの胴部表面に
、Ｎｉ基又はＣＯ基の自溶合金型溶射金属を厚さ０．０
５〜０．８０ｍ１に溶射肉盛し、かつ該溶射層を溶融処
理してロール母材と冶金的に結合させてなり、溶射層に
発生した亀甲状クラツクがそのままステンレス鋼製のロ
ール表面に達し、連続鋳造に使用中に該溶射層が摩耗に
より消失した後も、該ロールのクラツクがロール深部に
達しないことを特徴とする耐折損性の優れた連続鋳造用
ロールにある。

以下、本発明を詳細に説明する。

溶射肉盛するロール素材は高クロームステンレス系の肉
盛溶接ロール、遠心鋳造スリーブロール、鍜鋼ロール等
に用いられる耐熱耐摩耗、耐食、耐熱亀裂性に優れたロ
ール素材が好ましい。

また溶射層に発生した熱亀裂を通じて、冷却水の浸透等
により溶射層下のロール素材の酸化が進行した場合、溶
射層が剥離しやすくなるため、溶射層の剥離を防止する
ためにも溶射されるべきロールの素材は高クロームステ
ンレス鋼等の耐酸化性の素材を使用する必要がある。

その際ロール素材のＣｒ量は最低７％は耐酸化性の観点
から必要であるが２０７０以上は効果の割には経済的で
ない。Ｃ量は０．３７０以下が好ましく、それ以上は耐
熱亀裂性に良くない。この他Ｓｉは２％以下、Ｍｎは５
％以下とし、必要に応じてＭＯ，Ｖ，Ｗ，Ｎｉ，ＣＯ，
Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｔ，Ｂ等の１種以上を適当量加え
ることによつて耐熱亀裂性、耐摩耗性をさらに向上せし
めうる。ロール素材の例を表１に示す。

本発明において溶射層の厚みは、母材と溶射層との境界
に、連続鋳造時の熱負荷に耐えるだけの密着性の強い合
金層を、溶射層の溶融処理により生成せしめるために、
０．０５〜０．８０韮とする。

この溶射層の厚みが０．０５１１未満ではロールが高温
の鋳片と接触した場合に溶射層下のロール素材に対する
熱影響を阻止する効果が殆どなく、そのため従来のロー
ルに発生する如きシヤープなクラツクが発生し、耐折損
性の向上を期待することができない。一万０．８０ｍｍ
を超えると厚さが厚すぎるので溶射層を溶融しても母材
との境界に密着性の強い合金層を生成せしめることがで
きず、従つて剥離を起しやすくなる。溶射層の材質は耐
食、耐熱、耐摩耗、耐密着性に優れていることが必要で
あるため、Ｎｉ基、ＣＯ基系の自溶合金溶射材とする。

溶射材料の例を表２に示す。

以下本発明ロールの実施態様を列記する。

４高クロームステンレス系の肉盛溶接又は遠心鋳造スリ
ーブ又は鍜鋼ロール等の耐熱、耐摩耗、耐食性、耐熱亀
裂性に優れたロール表面に自溶合金型溶射材を肉盛した
連続鋳造用ロール。

２０ールの胴径は１００〜６００關φとし、胴長は５０
０〜３０００ｍｎとする。

３溶射層下のロールの材質は例えばクローム量７〜２０
％、シリコン２％以下、マンガン５７０以下、モリブデ
ン３７０以下、タングステン３％以下、バナジウム２％
以下、ニツケル８％以下、コバルト３％以下、ニオブ１
％以下、ナタン１？以下、ポロン１％以下、ジルコン１
％以下、アルミ１％以下、炭素０．３７０以下、残部鉄
とする。

９溶射層下のロールの材質の硬さはＨｓ３Ｏ〜８０とす
る。

５溶射材はニツケル又はコバルト基の自溶合金型とする
。

６溶射層の厚さは０．０５〜０．８０ｍｍとする。

７溶射層の硬さはＨｓ４Ｏ以上とする。

次に本発明を実施例にもとづいて説明する。

本発明を連続鋳造ロールに実施した例を以下に述べる。
３２０ｍｍφ×１，５８５ｔの３本のロールの胴部（表
１還６材質）表面に肉厚５關の溶接肉盛（表１，滝１材
質）を行い、その中の２本はさらにその上にＮｌ基およ
びＣＯ基自溶合金（表２應２および腐３材質）を肉厚０
．２朋に溶射肉盛し、例えばバーナ火焔また高周波加熱
により溶融処理をした。

この３本のロールを使用条件の最も苛酷な連続鋳造機の
湾曲部に組みこみ使用したところ、肉盛溶接のみのロー
ル１は第１図（１）の如く５００チヤージの時点で円周
方向のシヤープな熱亀裂（クラツク深さＭａｘ５ｌｌ）
が発生し、３０００チヤージで第１図（２）に示す如く
最大クラツクの深さが３０に達したため折損の危険があ
り、取りはずした。

本発明に従い溶射処理してコバルト基自溶合金の溶射層
２を肉盛したロールｖは第２図（１）、第３図（１）の
如く５００チヤージでは０．２ｍｍの微細なクラツクが
溶射層２に多数発生し、３０００チヤージでは第２図（
２）、第３図（２）に示す如く溶射層２はほとんど摩耗
でなくなつたが、クラツク深さは第２図（２）で最大５
韮、第３図（２）で最大７關と良好に経過し、５０００
チヤージでも第２図（３）に示す如くクラツク深さ最大
１０韮、第３図（３）に示す如くクラツク最大深さ１５
ｍｍと良好な経過である。

【図面の簡単な説明】

第１図はロール胴部表面に溶射層を肉盛しない場合の、
５００チヤージ、３０００チヤージにおけるクラツク分
布の経過を示す図、第２図および第３図は本発明に従い
ロール胴部表面に溶射層を肉盛した場合の、５００チヤ
ージ、３０００チヤージ、５０００チヤージ毎のクラツ
ク分布の経過を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃｒ７〜２０％を含有するステンレス鋼製ロールの
   胴部表面に、Ｎｉ基又はＣｏ基の自溶合金型溶射金属を
   厚さ０．０５〜０．８０ｍｍに溶射肉盛し、かつ該溶射
   層を溶融処理してロール母材と冶金的に結合させてなり
   、溶射層に発生した亀甲状クラックがそのままステンレ
   ス鋼製のロール表面に達し、連続鋳造に使用中に該溶射
   層が摩耗により消失した後も、該ロールのクラックがロ
   ール深部に達しないことを特徴とする耐折損性の優れた
   連続鋳造用ロール。