JPS6156761A - 高温材料搬送ロ−ル及びその製造方法 - Google Patents

高温材料搬送ロ−ル及びその製造方法

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JPS6156761A
JPS6156761A JP17778784A JP17778784A JPS6156761A JP S6156761 A JPS6156761 A JP S6156761A JP 17778784 A JP17778784 A JP 17778784A JP 17778784 A JP17778784 A JP 17778784A JP S6156761 A JPS6156761 A JP S6156761A
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JP
Japan
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layer
roll
heat
ceramic
shaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP17778784A
Other languages
English (en)
Inventor
Chikanobu Shintani
新谷 京宣
Hisashi Hiraishi
平石 久志
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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Publication date
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Publication of JPS6156761A publication Critical patent/JPS6156761A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1287Rolls; Lubricating, cooling or heating rolls while in use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (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、連続鋳造スラブ等の高温材料を次工程(例え
ば圧延工程)へ送給するための搬送ロール及びその製造
方法に関する。
〔従来の技術及びその問題点〕
連続鋳造されたスラブを一旦冷却することなく高温状態
のまま搬送ロールにて次工程へ送給する、所謂ホットチ
ャージは、スラブの保有熱■の存効利用によって熱経済
を改善しようとするものであり、最近法〈実施されてい
る。かかるボットチャージにおいては、高温のスラブの
1般送中途における降温を可及的に防止し、該スラブを
できるだけ高温のまま次工程へ送給することが望まれる
然るに、従来の搬送ロールは、第5図及び第6図に示す
如く、軸材(一般に鉄系合金)からなる軸(51)の中
心に水冷孔(52)が穿設されたものであり、該搬送ロ
ールによって担持されるスラブは、搬送中に水冷孔(5
2)内を通流する冷却水を熱媒体として多量の熱が奪わ
れる。この搬送ロールによる熱損失は、ホットチャージ
における省エネルギー効果を制限する主要因の一つであ
った。
また、かかる搬送ロールにおいては、その肉厚方向に発
生する温度勾配によって生ずる熱応力に起因して亀裂が
ロール外周面に発生し、該亀裂が進展してロール折損事
故を惹起するという問題があった・ 而して、上述した従来の搬送ロールの外周面に)1  
    亀裂が発生し、該亀裂が内部へ進展してロール
折損事故を惹起するという問題を解決すべく、第7図及
び第8図に示す如き、中心に水冷孔(72)が穿設され
た軸(71)の外側に耐熱合金製のスリーブ(73)を
環装したものが開発されている。然るに、かかる搬送ロ
ールを用いても、熱損失が大きいという問題は余り改善
されない上、ロール外周面に発生した亀裂が軸(71)
へ伝播し、ロール折損事故を惹起するという問題があっ
た。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、高温のスラブ等の高温
材料を搬送ロールにて担持する場合に熱損失が極めて大
きいという問題を解消すると共に、肉厚方向の温度勾配
によって生ずる熱応力に起因して搬送ロールの外周面に
発生する亀裂が内部へ伝播するのを防止し、ロールの折
損事故の発生を防止するにある。
〔発明の構成〕
本発明に係る高温材料搬送ロールは、耐熱合金を主体と
する外層と、セラミック粉末又はセラミックファイバー
(以下、車にセラミックという)を主体とする中間層と
、軸材からなる内層との三層構造を有することを特形成
している。
上述した耐熱合金を主体とする外層というのは、外層が
耐熱合金からなるものである場合のほか、耐熱合金を基
地金属とし、該基地中に分散相としてセラミックが混在
する複合材料からなる場合もあるという意味である。な
お、複合材料である場合のセラミックの混在率は5〜9
5%(体積率)とすることができる。
また、セラミックを主体とする中間層というのは、中間
層が実質的にセラミックにて形成されている場合のほか
、セラミックを主構成分とする基地中に金属分が混在し
た複合材料として構成されている場合もあるという意味
である。なお、複合材料である場合のセラミックの混在
率は5〜95%(体積率)とすることができる。
なお、上述のセラミックの材質は適宜選択される。例を
挙げれば、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、アルミナシ
リカ、炭化クロム等である。
また、耐熱合金としては各種鉄系又は非鉄系の金属、例
えば、Ni系合金(ハステロイ (商標名)等)、Cr
系合金(HP金合金)が挙げられる上述した本発明に係
る高温材料搬送ロールは、鋳造又は熱間加工法等によっ
て製作された軸体の周囲をセラミックで被蔽した後、そ
の外周面に、鋳造、肉盛溶接、溶射法等によって外層を
形成するか、又は別途外層として準備された円筒体(ス
リーブ)を嵌装することによって製造される。この場合
、中間層は抄造法等によって製造されたセラミックファ
イバーからなるシート、ブランケット等のセラミックフ
ァイバー成形品、又はセラミック粉末を加圧成形し焼結
して得られたセラミック焼結晶等によって形成すること
ができる。
また、本発明に係る高温材料搬送ロールは、鋳造、熱間
加工法等によって製作された軸体と、外層としてのスリ
ーブとを、同心円状に重ね合せ、重ね合せられたスリー
ブと軸体との間に形成される環状空隙にセラミックを充
填することによっても製造できる。この場合のセラミッ
クは、セラミックファイバーのバルク若しくはシート、
セラミック粉末、又はセラミック焼結晶等であってよい
更に、本発明に係る高温材料搬送ロールは、軸体を鋳型
内に設置し、該軸体の周囲に外層形成用溶湯を鋳込しだ
後、中間層を形成すべき、セラミックシート又はセラミ
ック焼結晶からなる円筒体を溶湯中に浸漬して軸体に嵌
装することによって製造することもできる。
〔作用〕
かかる高温材料搬送ロールを用いて連続鋳造されたスラ
ブ等の高温材料を担持し、これを搬送する場合は、セラ
ミックを主体とする中間層の存在によって断熱効果が生
じ、搬送ロールにはその肉厚方向に大きな温度差が住じ
る。即ち、搬送ロールの外層の温度は連続鋳造されたス
ラブ等の高温材料の温度に近い状態となる一方、軸材か
らなる内層は中間層にて断熱されるので、過度の昇温が
防止され、比較的少ない冷却水で所望の低温度に保持す
ることができ、例えば、100°C以下の温度、1  
   に冷却保持することも容易である。従って、該搬
送ロールによる熱損失(冷却水を熱媒体として熱が奪わ
れることによる熱損失)は極めて小さくなる。
また、軸材からなる内層においては100°C以下に冷
却されると熱応力が殆ど発生しない一方、高温状態とな
る外層においても全体が均一な温度となってそこに発生
する熱応力は非常に小さいので、前述した如き亀裂は殆
ど発生しない。たとえ、亀裂が外層において発生したと
してもセラミックを主体とする中間層の存在によって亀
裂の内層への進展が食い止められ、ロール折損事故を惹
起することがない。
なお、搬送ロールの外層が耐熱合金中にセラミックを包
含させたものである場合には、耐熱性が高められるので
、被搬送物の表面の溶融スケールがロール表面に付着す
る、所謂ピックアンプ現象を防止することができる等、
搬送ロール表面の欠陥発生防止に効果がある。
〔実施例〕
次に、本発明に係る高温材料搬送ロールについてその実
施例を示す図面に基づいて詳細に説明する。
第1図は本発明に係る高温材料搬送ロールの一例を示す
縦断面図であり、第2図は第1図のn−■線による断面
図である。図中、(1)は搬送ロール(外径:360龍
、全長二2200龍)であり、該搬送ロール(1)は、
耐熱合金(ステンレス合金等)からなる外層(1)) 
 (層厚:3u+)、セラミ7り(炭化珪素等)に耐熱
合金(ステンレス合金等)が浸潤した中間層(12) 
 C層厚:10am)、及び軸材(鉄系合金)からなる
内層即ち軸(13)  (層厚二142IIm)の三層
から構成されている。なおかかる搬送ロール(1)の中
心、換言すれば軸(13)の中心には、水冷孔(14)
が穿設されており該水冷孔(14)内に冷却水を通流さ
せることによって軸(13)を冷却できるようになって
いる。
かかる搬送ロール(1)は、第3図(イ)(ロ)に模式
的に示す方法にて製造することができる。
即ち、(イ)に示す如く、定盤(2)上に載置された鋳
型(3)内の中央に、セラミックファイバーよりなるシ
ート(A)が周囲に巻き付けられた軸(13)を配置し
た後、(ロ)に示す如く、軸(13)の周囲に巻き付け
たシート(A)と鋳型(3)との間に形成された空隙へ
耐熱合金の溶湯(B)を鋳込み、該溶湯(B)を凝固さ
せることによって前記搬送ロール(1)を製造すること
ができる。この場合、溶湯(B)は凝固過程においても
セラミックファイバーよりなるシート(Δ)内へ浸潤す
るので、得られる搬送ロール(1)の中間層(12)は
、セラミックファイバーに耐熱合金が浸潤されたものと
なる。
かかる搬送ロール(1)を用いて連Vf、Gn造された
スラブ等の高温材料を担持し、これを搬送する場合は、
中間層(12)の存在によって生ずる断熱作用によって
熱損失を極めて小さくすることができる。また、搬送ロ
ール(1)の外層(1))が耐熱合金からなっているの
で、高温時においても割れが生じ難い。たとえ、亀裂が
発生したとしても中間層(12)の存在によって該亀裂
が内部へ伝):+1するのを確実に防止することができ
、その結果、ロール折を員事故といった重大な事態の発
生を防止することができる。なお、本実施例においては
、中間層(12)に外層(1))の成分たる耐熱合金が
浸潤しているので、中間層(12)と外層(1))との
結合関係は強固なものとなる。
次に、本発明に係る搬送ロールの他の実施例について説
明する。
例えば、上述した実施例においては、搬送ロール(1)
の中間層(12)がセラミックファイバーに耐熱合金を
浸潤させたものとしたが、該中間層(12)はセラミッ
クのみからなるものであってもよい。かかる搬送ロール
は、例えば第4図(イ)(ロ)(ハ)に模式的に示す方
法にて製造することができる。即ち、(イ)に示す如く
、定盤(2)上に載置された鋳型(3)内の中央に軸(
13)を配置した後、(ロ)に示す如く、該軸(13)
と鋳型(3)との間に形成された空隙へ耐熱合金の溶湯
(B)を鋳込み、該溶湯(B)が凝固しないうちに、(
ハ)に示す如(、セラミック焼結晶からなるスリーブ(
C)を軸(13)に外嵌させるように装入し、然る後に
該溶湯(B)を凝固させることによって前記搬送ロール
を製造することができる。
なお、軸(13)と溶湯(B)との境界において確実な
融合密着を図るため、軸(13)表面を高周波加熱等の
手段にて予熱した上で溶1易(13)を鋳込む、所謂鋳
掛けの手法を用いることもある。
かくして得られる搬送ロールも、前述した如き作用をな
すのは勿論である。なお、該搬送ロールは、軸(13)
とスリーブ(C)との間の若干の隙間にも耐熱合金から
なる薄い溶着層が形成されるため、搬送ロールの各層間
の結合状態は更に強化される。
また、第3図又は第4図にて説明した方法において、セ
ラミックファイバーよりなるシート(A)と鋳型(3)
との間又は軸(13)と鋳型(3)との間に形成される
空隙へ鋳込む耐熱合金の溶湯(B)の中へセラミックを
包含させておけば、得られる搬送ロールの外層にもセラ
ミックが包含されることになる・。
更に、図示はしていないが、軸の外側に、セラミック焼
結晶からなるスリーブを外嵌し、又はセラミックファイ
バーからなるシートを巻き付け、その外側に耐熱合金を
肉盛溶接、溶射等の手法によって肉盛しても本発明に係
る搬送ロールを得ることができる。
また、やはり図示はしていないが、軸の外側に中間層を
介して外層となるべきスリーブ(耐熱合金を主体とする
スリーブ)を締め代が生じるように外嵌しく例えば、焼
き嵌めし)、又は締め代が生じない状態で外嵌した上で
ボルト締めすることにより、嵌着することとしても本発
明に係る搬送ロールを得ることができる。
これらの搬送ロールも、前述した作用をなすのはいうま
でもない。
〔発明の効果〕
以上詳述した如(、本発明に係る搬送ロールは、セラミ
ックを主体とする中間層の存在によって断熱効果が生じ
る上、割れ等が発生してもその進展が食い止められるの
で、該搬送ロールの内層を冷却水によって冷却しても該
冷却水を熱媒体として熱が多量に奪われることがなくて
熱損失を極めて小さくすることができる上、ロール外表
面に亀裂が発生してもそれが内層へ進展してロール折損
事故を惹起することがない。従って、本発明は、連続鋳
造−圧延の一貫ライン等においてホットチャージを実施
する上で極めて好都合な搬送ロールを提供することがで
きる。
なお、セラミックを主体とする中間層を介在させるとい
う技術的思想は、上述した搬送ロールだけでな(、高温
材料を搬送するためのスキンドライダーにも適用できる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る高温材料搬送ロールの一例を示す
縦断面図、第2図は第1図のn−n線による断面図、第
3図(イ)(ロ)及び第4図(−f)(ロ)(ハ)は該
搬送ロールの製造方法を示す模式的説明図、第5図は従
来の搬送ロールを示す縦断面図、第6図は第5図のVl
−Vl線による断面図、第7図は従来の搬送ロールを示
す縦断面図、第8図は第7図の■−■線による断面図で
ある。 1:1般送ロール、1):外層、12:中間層、13:
内層(軸) 、14 :水冷孔、3:鋳型。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐熱合金を主体とする外層と、セラミックを主体
    とする中間層と、軸材からなる内層との三層構造を有す
    ることを特徴とする高温材料搬送ロール。
  2. (2)外層は耐熱合金中にセラミックが包含されてなる
    特許請求の範囲第(1)項記載の高温材料搬送ロール。
  3. (3)中間層はセラミックに耐熱合金が浸潤されてなる
    特許請求の範囲第(1)項記載の高温材料搬送ロール。
  4. (4)軸材からなる内層の外側にセラミックを主体とす
    る中間層を介して耐熱合金を主体とする外層を形成する
    ことを特徴とする高温材料搬送ロールの製造方法。
  5. (5)内層の外側に中間層を介して外層を鋳造形成する
    特許請求の範囲第(4)項記載の高温材料搬送ロールの
    製造方法。
  6. (6)内層の外側に中間層を介して外層を肉盛形成する
    特許請求の範囲第(4)項記載の高温材料搬送ロールの
    製造方法。
  7. (7)内層の外側に中間層を介して外層となるべきスリ
    ーブを嵌着させることによって外層を形成する特許請求
    の範囲第(4)項記載の高温材料搬送ロールの製造方法
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