JPS6155409A - 高温材料搬送ロ−ル - Google Patents

高温材料搬送ロ−ル

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Publication number
JPS6155409A
JPS6155409A JP17778884A JP17778884A JPS6155409A JP S6155409 A JPS6155409 A JP S6155409A JP 17778884 A JP17778884 A JP 17778884A JP 17778884 A JP17778884 A JP 17778884A JP S6155409 A JPS6155409 A JP S6155409A
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JP
Japan
Prior art keywords
roll
roll shaft
ceramic
coating layer
shaft body
Prior art date
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Pending
Application number
JP17778884A
Other languages
English (en)
Inventor
Chikanobu Shintani
新谷 京宣
Hisashi Hiraishi
平石 久志
Takeshi Shinozaki
斌 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP17778884A priority Critical patent/JPS6155409A/ja
Publication of JPS6155409A publication Critical patent/JPS6155409A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造用ロールや加熱炉炉内ロール等の高
温材料搬送ロールに関する。
〔従来技術の問題点〕
連続鋳造用ロールや加熱炉の炉内ロールは、その表面に
接触するスラブ等の高温材料や炉内の高温雰囲気の熱影
響を緩和するための内部水冷構造を有しており、例えば
第3図に示すように、ロール(10)の軸心に孔(11
)が設けられ、これに冷却水が送通するようになってい
る。
この内部水冷構造によりロールを冷却することは、ロー
ルの過度の昇温とそれによる軟化・変形および材質劣化
の防止に不可欠であるが、その反面熱経済上の損失を免
れない。すなわち、ロールの冷却に伴い、その表面に当
接している高温材料はロールへの伝導伝熱により熱を奪
われるので、次工程(例えば圧延工程)に移送後、その
材料を所定温度まで再加熱するには、それだけ余分の熱
量が必要となるからであり、また、炉内ロールでは、冷
却水により炉外に持出される熱量が増し、それだけ燃料
消費量が増大するからである。
また、このロールには、高温材料や炉内雰囲気に接触す
る表面から中心部へ向う肉厚方向の温度勾配による熱応
力が生じ、その熱応力に因り表面に亀裂が発生し易いと
いう問題がある。この亀裂の発生は、ロールの耐用寿命
を短くするだけでなく、操業途中においてしばしばロー
ル折損事故という重大な事態を引起す原因となる。
この対策として、ロールをロール軸体とそのロール軸体
に原着された耐熱合金製スリーブとから成る二層構造と
したものも提案されているが、スリーブに亀裂が発生し
易いことに変りはなく、連続耐用時間の改善効果はそれ
ほど期待し得す、また、その表面に当接する高温材料や
炉内熱エネルギの損失の問題についても改善効果を期待
することはできない。
〔発明の目的〕
本発明は、表面に亀裂が発生しにり<、折損に対する抵
抗性にすくれていると同時に、断熱性が高く、高温材料
や炉内の熱エネルギの拶失が少い高温材料搬送ロールを
提供することを目的とする。
〔技術的手段および作用〕
本発明の高温材料搬送ロールは、ロール軸体と、該ロー
ル軸体の外周面に形成されたセラミックを主体とする被
覆層とからなる二層構造体である点に特徴を有する。
本発明において、ロール軸体外周面の被覆層が「セラミ
ックを主体とする」ものであるというのは、セラミック
粉末および/またはセラミックファイバを主原料として
製造されたセラミック焼結体、またはセラミック粉末お
よび/またはセラミックファイバと金属との均一・な混
合体である複合材料にて被覆層が形成されている、とい
う意味である。このものは、耐熱性、断熱性、耐熱衝撃
性、高温強度、耐摩耗性等の緒特性にずくれている。
本発明のロールは、その表面を成す被覆層が、断熱性に
すくれているので、被覆層内の肉厚方向の温度勾配およ
びそれによる熱応力が小さく、しかも被覆層自体耐熱性
、耐熱衝撃性および強度等にすくれているので亀裂の発
生に対する抵抗性が大きい。
また、被覆層は、白]熱性等にすくれているので、被覆
層に対するロール内部からの強制冷却は従来ロールのよ
うな強いものである必要iJなく、しかも被覆層自体断
熱性が高いので、高、@祠料や炉内雰囲気からロール−
・の伝導伝熱量が低減する。
被覆層の構成材料であるセラミック粉末およびセラミッ
クファイバー (以下、単に「セラミック」)としては
、例えば炭化珪素(S i C) 、炭化クロJ、等の
炭化物系セラミック、その他にアルミナシリカ(Aff
zOa  ・SiO□)、窒化珪素 (3i 3 Na
)、ジルコニア(ZrO□)等が挙げられる。焼結晶か
ら成る被覆層を構成する場合は、熱衝撃性等の点から、
窒化珪素(S i 3N4)セラミック等がことに好適
であり、一方金属との複合材料から成る被覆層を形成す
る場合は、機械衝撃性等の点から、炭化珪素(S i 
C)セラミック等がことに好適である。
また、セラミックと金属との複合材料から成る被覆層を
構成する場合の金属は、この種のロール材料として使用
されている各種耐熱合金、例えばCr−Ni−Fe系合
金等のほか、各種合金鋼、例えばCr−Ni−Co系C
o基合金、Cr−N i −M o系Ni5合金等がロ
ールの使用条件や要求特性に応じて適宜使用される。
なお、ロール軸体は、各種鉄系金属、例えば335C等
の炭素鋼、Cr−Mo合金鋼等からなる鋳造品または鍛
造品等を使用すればよい。
本発明ロールは次に述べるように種々の製造プロセスに
より製造することができる: 被覆層がセラミック焼結体から成るロールを製造するに
は、セラミックを主原料とし、よく知られた加圧焼結法
や常圧焼結法等の一般的焼結法により製造される適当な
サイズの円筒体を必要な個数準備し、第1図に示すよう
に、ロール軸体(1)の胴部にその円筒体(20)を被
覆層として環装・固定すればよい。もし、使用時におい
て、ロール軸体(1)と被覆層(2)を成すセラミック
円筒体(20)の熱膨張係数の差異によりセラミック円
筒体にクラックが生じるような場合には、ロール軸体(
1)とセラミック円筒体(20)との間に膨張代吸収材
として、例えば金属等の異材を介装しておけばよい。ま
た、上記被覆層を成すセラミック焼結体は、長尺大径の
1個の円筒体であってもよいが、使用時の熱歪による割
れの発生を回避するために、図示のように比較的短尺の
複数個の円筒体を連接環装することが望ましい。
セラミックと金属との複合材料から成る被履層を有する
ロールの製造法について説明すると、例えば溶接法を用
い、ロール軸体の胴部外周面に肉盛溶接を行いながら、
その溶接金属の溶融プールにセラミック粉末やセラミッ
クファイバを投与・混在させることにより、所定の層厚
の単層または多層肉盛層を形成すれば、第2図に示すよ
うに、ロール軸体(1)の胴部外周面にセラミックと金
属との複合材料から成る被覆層(2)を有するロールが
得られる。この溶接において、セラミック投与操作の簡
略化および形成される肉盛層内のセラミックの分布の均
−性確保等の点から、例えば消耗電極や溶加材として、
セラミック粉末やセラミックファイバを被包させた複合
ワイヤを使用することができる。
別法として、ロール軸体の外径より所定の被覆層層厚分
だけ大きい内径を有する鋳型内に、ロール軸体を同軸に
挿入設置し、その鋳型の内周面とロール軸体の外周面と
で画成される円筒状空間内に、金属溶湯とセラミック粉
末および/またはセラミックファイバとの均一な固液混
合物を鋳込んで該混合物を凝固させる鋳ぐるみ法により
製造することができる。この場合、金属溶湯とセラミッ
クとを混合物として鋳込む代りに、まず金属溶湯のみ鋳
込み、ついでその鋳込まれた溶湯中にセラミンクを投与
し、均一に混在させて凝固させるようにしてもよい。
また、他の製造法を挙げると、セラミックファイバを主
原料として抄造法等により製造された多孔質のシート、
ブランケット等を、ロール軸体の胴部外周面に巻回して
所要の層厚のセラミックファイバ層を形成し、このロー
ル軸体を、セラミックファイバ層の外径とほぼ等しい内
径の鋳型内に軸心を一致させて設置したのち、鋳型の内
周面とロール軸体の外周面との間(セラミックファイバ
層)に金属溶湯を鋳込み、該溶湯をセラミックファイバ
層内に浸潤させて凝固させる方法により製造することも
できる。
上記、肉盛溶接法や鋳ぐるみ鋳造によりロール軸体の外
周に被覆層を形成する場合、ロール軸体と形成される被
覆層との境界面の密着性を高めるために、ロール軸体の
外周面を高周波加熱法等により加熱しておくことは、好
ましいことである。
更に、上記溶接肉盛りや鋳ぐるみ鋳造法に代わる方法と
して、セラミックと金属との複合材料からなる円筒体を
製作し、これをロール軸体の胴部に焼嵌め、ボルト止め
等にて環装する方法により製造することもできる。この
場合の円筒体は、金属溶湯とセラミックの混合物を所要
形状の鋳型に鋳込む方法、または鋳型内に溶湯を鋳込ん
だのち、その溶湯中にセラミックを混入させるか、もし
くは鋳型内にセラミックを装入しておき、これに溶湯を
鋳込む方法等により鋳造品として製作することができる
。別法として、粉末冶金の手法を適用し、セラミック粉
末やファイバと金属粉末との均一な混合物を成形・焼結
することにより製作することもできる。
なお、被覆層を構成する上記セラミックと金属との複合
材料におけるセラミックの混在率は、耐熱性、断熱性、
高温強度等の点から、体積率で約5〜95%が適当であ
り、更に好ましくは20〜80%である。また、被覆層
の層厚は、例えば1〜201mであってよい。
〔実施例〕
実施例1 CI)ロール軸体(鋳造品) (1)諸元寸□法:胴部外径 360隨、胴長2300
mm+(2)材質:SCM−822 CI+)肉盛溶接による被覆層の形成 (1)溶接法:ソフトプラズマ溶接法 (2)溶接材料:Cr−Ni−Co系Co基合金、Cr
−Ni−Fe系合金、またはCr−N1−M0系Ni基
合金の粉末(粒度150〜200メソシユ)と炭化珪素
(S i C)粉末(150〜200メソシユ)。
ロール軸体(高周波加熱により表面を700℃に予熱)
の胴部外周面に、上記溶接条件により3層盛り溶接を行
い、胴部外周面に密着した層厚5+n+の被覆層(炭化
珪素セラミック粉末の体積混在率15%)を形成した。
実施例2 〔1〕ロ一ル軸体(鋳造品) (1)諸元寸法:胴部外径360韮、胴長2300mm
(2)材質:SCM−822 (II)鋳ぐるみ法による被覆層の形成肉径400mn
の金型鋳型内に、上記ロール軸体を、軸心を一致させて
立設し、ロール軸体の表面を高周波加熱により1100
°Cに予熱した状態で、鋳型内周面とロール軸体の胴部
外周面との間の円筒状空間内に、Cr−Ni−Fe系合
金(SCH−15相当)溶湯と炭化珪素セラミック粉末
の固液混合物を鋳込み(鋳込温度1500℃)、凝固さ
せることにより、ロール軸体の胴部外周面に密着した層
厚20m1の被覆層(炭化珪素セラミック粉末の体積混
在率50%)を形成した。
力旬ルノ■ 〔■〕ロール軸体(鍛造品) (1)諸元寸法:胴部外径360111、胴長2300
+m。
(2)材質:SCM−822 〔■〕複合円筒体による被覆層の形成 Cr−Ni−Fe系合金(SCH−15相当)溶湯と炭
化珪素セラミック粉末の固液混合物を用いて、中空円筒
体(外径400龍、肉厚20酊、長さ2300++m)
を鋳造し、これを−上記ロール軸体の胴部外周面に焼嵌
めして被覆層を形成した。なお、被躍層をなす円筒体の
セラミック混在率は50%である。
大施−1仕± CI)ロール軸体く鍛造品) (1)胴部外径150 **、胴長1100(h。
(2)材質:SCM−822 〔■〕セラミック焼結品による被覆層の形成窒化珪素(
Si3N4)セラミック粉末を主原料とし、常法により
、適当な焼結助剤を配合した混合粉末を、加圧力150
0kg/鰭2、温度1400℃で加圧焼結して円筒体(
外径160酊、肉厚5鶴、長さ300 i++i)を得
、これを上記ロール軸体の外周面に複数個連接嵌装し、
胴部両端に止め板を溶接して被覆層を形成した。
〔発明の効果〕
本発明のロールは、高温材料や炉内雰囲気と接触する表
層部が、セラミックを主体とする被覆層から成るので、
従来のロールに比し、耐熱性、断熱性、高温および常温
での強度、耐熱衝撃性等の緒特性に優れており、従って
使用時において亀裂が発生しにくく、ロール折損に対す
る抵抗性も高い。
また、本発明のロールは、被覆層による優れた断熱特性
により、高温材料や炉内雰囲気の熱損失量の低減・省エ
ネルギ効果をもたらす。
更に、本発明ロールは、被覆層が耐摩耗性や耐酸化性に
すくれているので、高温材料との接触による表面の損耗
や肌荒れ等が生じにくい。しかも、炉内ロールとして使
用される場合は、高温材料の表面スケールとの反応、所
謂ピックアップ(スケールがロール表面に融着してロー
ル表面を損傷する現象)に対する抵抗性が大であり、健
全な表面状態がよく保たれる。
このように、本発明ロールは、機械的、熱的および化学
的緒特性にすくれており、連続鋳造用ロール、炉内ロー
ル、その他各種高温材料搬送ロールとして、安定した円
滑な操業を維持し、従来ロールを凌ぐ耐久性を保証する
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明ロールの実施例を示す図、
第3図は従来ロールを示す図であり、各図ともCI)は
一部切欠正面図、(II)はA−A断面図である。 にロール軸体、2:被覆層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ロール軸体と、該ロール軸体の外周面に形成され
    たセラミックを主体とする被覆層とからなる二層構造を
    有する高温材料搬送ロール。
JP17778884A 1984-08-27 1984-08-27 高温材料搬送ロ−ル Pending JPS6155409A (ja)

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JP17778884A JPS6155409A (ja) 1984-08-27 1984-08-27 高温材料搬送ロ−ル

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JP17778884A JPS6155409A (ja) 1984-08-27 1984-08-27 高温材料搬送ロ−ル

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JP17778884A Pending JPS6155409A (ja) 1984-08-27 1984-08-27 高温材料搬送ロ−ル

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62230462A (ja) * 1986-04-01 1987-10-09 Nippon Steel Corp 連続鋳造用ロ−ル
JPS6457962A (en) * 1987-08-26 1989-03-06 Kubota Ltd Composite member for continuous casting

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5739945U (ja) * 1980-08-14 1982-03-03

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