JPH04178251A - 連続鋳造ロールおよびその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は連続鋳造ロールに関する。

（従来の技術） 従来、連続鋳造ロールとしては、スラブ等による加熱と
冷却水による冷却の繰り返しにより熱衝撃を受け、しか
も、機械的応力をも受けるなど過酷な条件下で使用され
るため、耐摩耗性、耐熱衝撃性および耐焼付性等を向上
させた肉盛溶接ロールが採用されている。この種の肉盛
溶接ロールは、通常、普通鋼からなるロール素材の表面
に自硬性合金を溶材として肉盛溶接したものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の肉盛溶接ロールは、使用時間の経
過と共に、溶接幅に沿ってビードマークが発生し、そこ
にヒートクラックが発生したり、甚だしい場合には、ロ
ールが折損するという問題があった。このヒートクラッ
クは、溶接ビードの重ね部が溶接時の入熱により種々の
熱影響を受けて焼入焼戻し組織となり、他の部分の組織
に比べて靭性が低下し、かつ、腐食されやすくなってい
ることに起因することから、ビードマークの発生を防止
する手段として、ロール製造時の熱管理や溶接施工方法
の改善が行なわれている。例えば、溶接時、予熱、パス
間の温度をＭｓ点以上にして組織のバラツキを抑制した
り、溶接後、応力除去焼鈍を施して熱影響部の靭性を回
復させたり、折損し易い円周方向のビードマークの形成
を避けるため、軸盛、波状盛、タスキがけ盛および４５
度スパイラル盛などの溶接施工方法が採用されている。

これらの方法を採用することによって、ビードマークの
発生をある程度抑制することはできるが、完全とは言え
ず、組織的に弱い場所にクラックが発生するのは避けら
れないという問題かあった。

他方、鋼材の製造コスト低減に対する要求が一段と過酷
になり、より長寿命のロールの開発が要望されている。

従って、本発明は、ビードマークおよびそれに起因する
クラ、りの発生を防止し、ロールの長寿命化を図ること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１
図に示すように、普通鋼からなるロール素材１の表面に
１３％クロム系ステンレス鋼を肉盛溶接し、形成された
肉盛溶接層２を均一なマルテンサイト組織にするように
したものである。

本発明に係る連続鋳造ロールは、普通鋼からなルロール
素材の表面に１３％クロム系ステンレス鋼を肉盛溶接し
、常法により応力除去焼きなましを行った後、高周波加
熱により肉盛溶接層をそのＡＣ３変態点以上の温度に加
熱し、急冷して焼き入れを行うことを特徴とする方法に
より製造することができる。

（作用） ロール表面に肉盛溶接した後、応力除去焼なましを行う
ことにより、溶接残留応力の除去、応力腐食に対する抵
抗力の増大、熱影響部の靭性の回復等を図り、次いて高
周波加熱すると、材質の相異により溶接金属層が母材よ
りも急速に加熱され、これを溶接金属のＡｃ３変態点、
即ち、マルテンサイト組織がオーステナイト組織に変化
する温度以上に加熱し、急冷して焼き入れを行うと、ク
ロムか溶質原子の拡散を抑制し、クロムおよび炭素の拡
散を伴うオーステナイトからフェライトへの変体が阻止
され、肉盛溶接層の組織がマルテンサイト組織となって
均一化され、ビードマークの発生を阻止し、ロールの長
寿命化をもたらす。また、この焼入れ処理によりロール
表面の肉盛溶接層に圧縮応力が残り、これがクラックの
伸展を遅らせる作用を果たすためロールの長寿命化に寄
与する。

（実施例） 普通鋼（Ｓ　ＣＭ−８２２）からなる３３０＋ｎｍφＸ
３０００ａｍのロールを２３０℃に予熱し、その温度に
維持したままロール表面に１３Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス
鋼（ＳＵＳ４１０）を溶材として用いて肉盛溶接し、下
盛１２ｍｍ、上盛６ｍｓ厚の肉盛溶接層を形成し、肉盛
溶接したロールに第２図に示すパターンで応力除去焼な
まし、高周波焼入および焼戻しを施し、肉盛ロールを得
た。応力除去焼なましは、電気炉で１００°Ｃ／ｈｒの
昇温速度で３００℃まで昇温させた後、３０〜ｂ 度で６００℃まで昇温させ、その温度で７時間保持させ
た後、３０〜ｂ て行った。高周波焼入れは、高周波発生装置を用いて３
５０ｍｍφのコイルに周波数２ＫＨｚ、２５０〜３００
ＫＷの高周波電力を供給し、ロールをコイル内に複数回
通して予熱して９８０℃に加熱し、２＋ｏ＋ｎ／ｓｅｃ
の速度で移動させつつその温度で１時間保持した後、水
で急冷することにより行った。焼入れ後の硬さはＨｓ６
５〜７０てあった。

焼戻しは、５００°Ｃで３時間行った。

このようにして得た肉盛溶接ロールを切断し、その切断
片についてンヨアー硬さを測定した。その結果を比較ロ
ールについての結果と共に第３図に示す。

なお、比較ロールは、実施例と同じ材質のロールと溶材
を用い、実施例と同条件下で肉盛溶接した後、従来法と
同じく応力除去焼なましのみを行って供試ロールとした
ものである。

第３図から明らかなように、実施例のものは、肉盛溶接
層全体にわたってショアー硬さ（Ｈｓ）が６０前後で安
定した値を示すのに対して、比較例のものではＨｓ４０
〜４５と低く、しかもバラツキが多い。

また、実施例および比較例で用意した前記試験片につい
て、肉盛溶接層の断面組織を観測したところ、比較例の
ものでは、−次結晶粒子が方向性を持ち、母材から表面
に向かって伸びており、結晶粒界にはフェライトが析出
しているのに対し、実施例のものでは組織が微細な等軸
晶に変化しており、結晶粒に方向性が無く、マルテンサ
イト組織であった。

さらに、実施例および比較例で得た肉盛溶接ロールを連
続鋳造装置のロールとして用い、３０００チヤージ使用
後、浸透探傷試験を行ったところ、比較例のものでは、
ビード重ね部を中心に円周方向にクラックが発生してい
たが、実施例のものでは３０００チヤージではクラック
は皆無であり、］３０００チャージ使用後の浸透探傷試
験により亀甲状のクラックが観測された。

さらに、前記実施例と比較例の折損したロールからＪＩ
Ｓに規定する引張試験片およびシャルピー試験片を採取
し、室温にて試験を行った結果、実施例のものは、比較
例のものに比べて若干引張強度の低下か認められたか、
焼入れによる母材強度への影響は許容しうる範囲内のも
のであることか確認された。

前記実施例とは別に、焼入温度とショアー硬さとの関係
を求めるため、２５ｍｍ厚の普通鋼板（Ｓ１０の厚さに
肉盛溶接した後、４０Ｘ４０Ｘ３０＾ ｍｍに切断して試験片とし、焼入れ温度を種々に変えて
行った時の第４図に示す。

この図から、１３Ｃｒ系ステンレス鋼からなる肉盛溶接
層は、そのＡｃ３変態点以上の温度に加熱した後、急冷
して焼入れを行うと、ショアー硬さか急激に向上するこ
とが判る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、普通鋼からなる
ロール素材の表面に１３％クロム系ステンレス鋼を肉盛
溶接し、その肉盛溶接層の金属組織をマルテンサイトに
したことにより、ビードマークを消失させ、耐クラ、り
性を向上させることかでき、長寿命のロールを得ること
ができる。また、本発明によれば、肉盛溶接後、応力除
去焼なましたけてなく、高周波焼入れを行うことにより
、ロール素材の強度を損なうことなく、肉盛溶接ロール
の耐摩耗性、耐久性、耐クラツク性を向上させることが
できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造ロールの構造を示す断面図、第２図は
本発明に係る連続鋳造ロールの製造過程におけるヒート
パターンを示す図、第３図は本発明に係る連続鋳造ロー
ルと比較例のロールの硬度分布とショアー硬さとの関係
を示す図、第４図は焼入れ温度とショアー硬さとの関係
を示す図である。 １・　ロール素材 ２　肉盛溶接層 特　許　出　願　人　大阪富士工業株式会社代理人弁理
士青山　葆　ほか１名 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）普通鋼からなるロール素材と、その表面に積層さ
   れた１３％クロム系ステンレス鋼からなる肉盛溶接層と
   からなり、該肉盛溶接層が組織むらのない均一なマルテ
   ンサイト組織であることを特徴とする連続鋳造ロール。
2. （２）普通鋼からなるロール素材の表面に１３％クロム
   系ステンレス鋼を肉盛溶接し、常法により応力除去焼き
   なましを行った後、高周波加熱により肉盛溶接層をその
   Ａｃ＿３変態点以上の温度に加熱し、急冷して焼き入れ
   を行うことを特徴とする連続鋳造ロールの製造方法。