JPH07251250A - 連続鋳造用ロールおよびその製造方法 - Google Patents
連続鋳造用ロールおよびその製造方法Info
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- JPH07251250A JPH07251250A JP4357494A JP4357494A JPH07251250A JP H07251250 A JPH07251250 A JP H07251250A JP 4357494 A JP4357494 A JP 4357494A JP 4357494 A JP4357494 A JP 4357494A JP H07251250 A JPH07251250 A JP H07251250A
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- JP
- Japan
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- surface layer
- core
- bonding
- roll
- core member
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- Rollers For Roller Conveyors For Transfer (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続鋳造用ロールの耐熱亀裂特性等を改良
し、耐久性を高める。 【構成】 このロールは、鍛圧材のコアー１と、１３Ｃ
ｒ系鋳鋼中空円筒体の表層３とが同心円状に積層され、
積層界面は銅ないし銅合金の薄層を接合層２として拡散
接合により結合されている。このロールは、コアー部材
１１に、表層となる１３Ｃｒ系鋳鋼の中空円筒状鋳造品
（表層円筒体）１３を同心円状に外装して直立姿勢と
し、コアー部材１１と表層円筒体１３とで画成される環
状空間Ｖ内に、接合層形成材料１２（銅ないし銅合金の
粉末またはプレート）を装填し、脱気密封したうえ、接
合層形成材料１２を加熱溶融し、その融液とコアー部材
１１および表層円筒体１３との固−液界面に拡散接合を
生じさせ、ついで該融液を冷却凝固させることにより製
造される。
し、耐久性を高める。 【構成】 このロールは、鍛圧材のコアー１と、１３Ｃ
ｒ系鋳鋼中空円筒体の表層３とが同心円状に積層され、
積層界面は銅ないし銅合金の薄層を接合層２として拡散
接合により結合されている。このロールは、コアー部材
１１に、表層となる１３Ｃｒ系鋳鋼の中空円筒状鋳造品
（表層円筒体）１３を同心円状に外装して直立姿勢と
し、コアー部材１１と表層円筒体１３とで画成される環
状空間Ｖ内に、接合層形成材料１２（銅ないし銅合金の
粉末またはプレート）を装填し、脱気密封したうえ、接
合層形成材料１２を加熱溶融し、その融液とコアー部材
１１および表層円筒体１３との固−液界面に拡散接合を
生じさせ、ついで該融液を冷却凝固させることにより製
造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造機におけるモ
ールドの下部のサポートロール，ガイドロール，ピンチ
ロール等として使用される耐熱亀裂性に優れたロールお
よびその製造方法に関する。
ールドの下部のサポートロール，ガイドロール，ピンチ
ロール等として使用される耐熱亀裂性に優れたロールお
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造機のモールドの下部に配設され
るサポートロール，ガイドロール，ピンチロール等のロ
ール類（ロールサイズは、例えば外径６００ｍｍ，胴長
１６００ｍｍ）は、高温鋳片（スラブ）の接触による熱
影響と、冷却水による強制冷却との重畳作用下に使用さ
れる。従って、これらのロール類は、スラブからの高温
熱影響下にスラブを安定に押圧狭持し得る高温強度、耐
食性・酸化抵抗性、および加熱・冷却に対する耐熱亀裂
性等の諸特性を具備するものであることが必要である。
そのロールとして、ロール構造をコアー部材（軸心部に
冷却水流路を有する）とその外周面を被覆する表層とか
らなる積層体とし、コアー部材には、一般構造用鋼（例
えば、JIS G3101 ＳＳ４１）や、機械構造用炭素鋼・合
金鋼（例えば、JIS G4105 ＳＣＭ415 、ＳＣＭ822 ）等
からなる熱間鍛圧材を適用すると共に、その外周面を被
覆する表層として、溶接により１３Ｃｒ系鋼（例えば、
JIS G4316 ＳＵＳ Y410 ）からなる肉盛層（層厚約１０
〜３０ｍｍ）を形成したロールが使用されている。この
積層体ロールは、スラブを押圧狭持するに必要な高温強
度を、鍛圧材からなるコアーで確保する一方、その周面
を被覆する１３Ｃｒ系鋼からなる溶接肉盛層で、耐酸化
性や耐食性，および耐熱亀裂性等を確保するものであ
る。
るサポートロール，ガイドロール，ピンチロール等のロ
ール類（ロールサイズは、例えば外径６００ｍｍ，胴長
１６００ｍｍ）は、高温鋳片（スラブ）の接触による熱
影響と、冷却水による強制冷却との重畳作用下に使用さ
れる。従って、これらのロール類は、スラブからの高温
熱影響下にスラブを安定に押圧狭持し得る高温強度、耐
食性・酸化抵抗性、および加熱・冷却に対する耐熱亀裂
性等の諸特性を具備するものであることが必要である。
そのロールとして、ロール構造をコアー部材（軸心部に
冷却水流路を有する）とその外周面を被覆する表層とか
らなる積層体とし、コアー部材には、一般構造用鋼（例
えば、JIS G3101 ＳＳ４１）や、機械構造用炭素鋼・合
金鋼（例えば、JIS G4105 ＳＣＭ415 、ＳＣＭ822 ）等
からなる熱間鍛圧材を適用すると共に、その外周面を被
覆する表層として、溶接により１３Ｃｒ系鋼（例えば、
JIS G4316 ＳＵＳ Y410 ）からなる肉盛層（層厚約１０
〜３０ｍｍ）を形成したロールが使用されている。この
積層体ロールは、スラブを押圧狭持するに必要な高温強
度を、鍛圧材からなるコアーで確保する一方、その周面
を被覆する１３Ｃｒ系鋼からなる溶接肉盛層で、耐酸化
性や耐食性，および耐熱亀裂性等を確保するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記ロールは、コアー
と表層の積層効果として、連続鋳造用ロールに要求され
る諸特性を具備してはいるが、その表層を肉盛溶接によ
り形成するため、生産性が低く、製造コストが高くつ
く。しかも、厚肉の肉盛溶接の施工においては、溶接入
熱による変形を生じ易く、また肉盛層に大きな残留応力
が生じるため、実機使用における加熱・冷却のヒートサ
イクルにより、肉盛層のビード界面に亀裂が生じ易く、
早期にロール折損事故が発生する原因となっている。本
発明は、連続鋳造用ロールに関する上記問題を解消し、
高温強度，耐酸化性，耐食性，および耐熱亀裂性等を具
備した連続鋳造用ロールおよびその製造方法を提供しよ
うとするものである。
と表層の積層効果として、連続鋳造用ロールに要求され
る諸特性を具備してはいるが、その表層を肉盛溶接によ
り形成するため、生産性が低く、製造コストが高くつ
く。しかも、厚肉の肉盛溶接の施工においては、溶接入
熱による変形を生じ易く、また肉盛層に大きな残留応力
が生じるため、実機使用における加熱・冷却のヒートサ
イクルにより、肉盛層のビード界面に亀裂が生じ易く、
早期にロール折損事故が発生する原因となっている。本
発明は、連続鋳造用ロールに関する上記問題を解消し、
高温強度，耐酸化性，耐食性，および耐熱亀裂性等を具
備した連続鋳造用ロールおよびその製造方法を提供しよ
うとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用ロー
ルは、鍛圧材からなるコアー１と、１３Ｃｒ系鋳鋼中空
円筒体からなる表層３との同心円状積層構造を有し、コ
アーと表層との界面は、銅ないし銅合金からなる薄層を
接合層とする拡散接合により結合されていることを特徴
としている。本発明の連続鋳造用ロールの製造方法は、
コアーとなる鍛圧材であるコアー部材１１に、表層とな
る１３Ｃｒ系鋳鋼からなる中空円筒体（表層円筒体）１
３を同心円状に外装して直立姿勢に設置し、コアー部材
１１と表層円筒体１３とで画成される環状空間Ｖ内に、
銅ないし銅合金からなる接合層形成材料１２を装填し、
脱気密封したうえ、接合層形成材料１２を加熱溶融し、
その融液と、前記コアー部材１１および表層円筒体１３
との固−液界面に拡散接合を生じさせ、ついで該融液を
冷却凝固させることを特徴としている。
ルは、鍛圧材からなるコアー１と、１３Ｃｒ系鋳鋼中空
円筒体からなる表層３との同心円状積層構造を有し、コ
アーと表層との界面は、銅ないし銅合金からなる薄層を
接合層とする拡散接合により結合されていることを特徴
としている。本発明の連続鋳造用ロールの製造方法は、
コアーとなる鍛圧材であるコアー部材１１に、表層とな
る１３Ｃｒ系鋳鋼からなる中空円筒体（表層円筒体）１
３を同心円状に外装して直立姿勢に設置し、コアー部材
１１と表層円筒体１３とで画成される環状空間Ｖ内に、
銅ないし銅合金からなる接合層形成材料１２を装填し、
脱気密封したうえ、接合層形成材料１２を加熱溶融し、
その融液と、前記コアー部材１１および表層円筒体１３
との固−液界面に拡散接合を生じさせ、ついで該融液を
冷却凝固させることを特徴としている。
【０００５】
【作用】コアーの外側周面を被覆する１３Ｃｒ系鋳鋼か
らなる表層を、中空円筒状鋳造品で形成しているので、
肉盛溶接で形成した表層と異なって、層厚の厚薄に拘ら
ず、均質で残留応力も低く、実機使用における苛酷なヒ
ートサイクルに対する改良された耐熱亀裂性を示す。コ
アーと表層（中空円筒体）との界面は、銅ないし銅合金
層を介して拡散接合されているので、積層ロール構造体
として必要な両部材の結合は強固である。表層部材であ
る中空円筒体とコアーとの界面の結合関係の形成は、両
部材の積層界面に介装した比較的低融点の金属（銅ない
し銅合金）を加熱溶融する簡素な処理工程における固−
液界面の相互拡散により容易に達成される。
らなる表層を、中空円筒状鋳造品で形成しているので、
肉盛溶接で形成した表層と異なって、層厚の厚薄に拘ら
ず、均質で残留応力も低く、実機使用における苛酷なヒ
ートサイクルに対する改良された耐熱亀裂性を示す。コ
アーと表層（中空円筒体）との界面は、銅ないし銅合金
層を介して拡散接合されているので、積層ロール構造体
として必要な両部材の結合は強固である。表層部材であ
る中空円筒体とコアーとの界面の結合関係の形成は、両
部材の積層界面に介装した比較的低融点の金属（銅ない
し銅合金）を加熱溶融する簡素な処理工程における固−
液界面の相互拡散により容易に達成される。
【０００６】以下、本発明について詳しく説明する。図
１は、本発明ロールの積層断面を模式的に示している。
１は熱間鍛圧品からなるコアー（胴部１1 と両側のネッ
ク１2 ，１2 を有し、軸心に冷却水流路１3が形成され
ている）であり、２は銅ないし銅合金からなる接合層、
３は１３Ｃｒ系鋳鋼からなる表層である。表層３は接合
層２を介してコアーの胴部１1 を被覆している。コアー
１は、連続鋳造用ロールとして必要な機械強度を確保す
るものであり、従来のロールにおけるコアー材として使
用されている各種の鍛圧品（熱間圧延，熱間鍛造品等）
を適用することができる。その例として、ＳＳ41, ＳＳ
50等の一般構造用鋼（JIS G3101 ）、Ｓ30Ｃ（Ｃ：0.27
-0.33 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.6-0.9 ％）、
Ｓ45Ｃ（Ｃ：0.42-0.48 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.6-0.9 ％）等の構造用炭素鋼（JIS G4051 ）、Ｓ
ＮＣＭ420 （Ｃ：0.17-0.23 ，Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.4-0.7 ％, Ｎｉ：1.6-2 ％, Ｃｒ：0.4-0.65％,
Ｍｏ：0.15-0.3％）、ＳＮＣＭ625 （Ｃ：0.2-0.3 ％，
Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.35-0.6％, Ｎｉ：3-3.5
％, Ｃｒ：1-1.5 ％, Ｍｏ：0.15-0.3％）、ＳＣＭ822
（Ｃ：0.2-0.25％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.6-0.
85％, Ｃｒ：0.9-1.2 ％, Ｍｏ：0.35-0.45 ％) 、ＳＣ
Ｍ415 （Ｃ：0.13-0.18 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.6-0.85％, Ｃｒ：0.9-1.2 ％, Ｍｏ：0.15-0.3
％）、等の機械構造用合金鋼(JSI G4103,G4105) 等が挙
げられる。コアーの材種は上記例示の材種に限定され
ず、サポートロール，ガイドロール，ピンチロール等、
目的とするロールの種類・使用態様、使用条件等に対応
して要求される材料特性を満たす材種であれば適宜選択
される。
１は、本発明ロールの積層断面を模式的に示している。
１は熱間鍛圧品からなるコアー（胴部１1 と両側のネッ
ク１2 ，１2 を有し、軸心に冷却水流路１3が形成され
ている）であり、２は銅ないし銅合金からなる接合層、
３は１３Ｃｒ系鋳鋼からなる表層である。表層３は接合
層２を介してコアーの胴部１1 を被覆している。コアー
１は、連続鋳造用ロールとして必要な機械強度を確保す
るものであり、従来のロールにおけるコアー材として使
用されている各種の鍛圧品（熱間圧延，熱間鍛造品等）
を適用することができる。その例として、ＳＳ41, ＳＳ
50等の一般構造用鋼（JIS G3101 ）、Ｓ30Ｃ（Ｃ：0.27
-0.33 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.6-0.9 ％）、
Ｓ45Ｃ（Ｃ：0.42-0.48 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.6-0.9 ％）等の構造用炭素鋼（JIS G4051 ）、Ｓ
ＮＣＭ420 （Ｃ：0.17-0.23 ，Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.4-0.7 ％, Ｎｉ：1.6-2 ％, Ｃｒ：0.4-0.65％,
Ｍｏ：0.15-0.3％）、ＳＮＣＭ625 （Ｃ：0.2-0.3 ％，
Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.35-0.6％, Ｎｉ：3-3.5
％, Ｃｒ：1-1.5 ％, Ｍｏ：0.15-0.3％）、ＳＣＭ822
（Ｃ：0.2-0.25％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍｎ：0.6-0.
85％, Ｃｒ：0.9-1.2 ％, Ｍｏ：0.35-0.45 ％) 、ＳＣ
Ｍ415 （Ｃ：0.13-0.18 ％, Ｓｉ：0.15-0.35 ％, Ｍ
ｎ：0.6-0.85％, Ｃｒ：0.9-1.2 ％, Ｍｏ：0.15-0.3
％）、等の機械構造用合金鋼(JSI G4103,G4105) 等が挙
げられる。コアーの材種は上記例示の材種に限定され
ず、サポートロール，ガイドロール，ピンチロール等、
目的とするロールの種類・使用態様、使用条件等に対応
して要求される材料特性を満たす材種であれば適宜選択
される。
【０００７】上記コアー１の胴部１1 の外周面を被覆し
て耐熱亀裂性, 耐酸化性，耐食性等を充足させるための
１３Ｃｒ系鋳鋼からなる表層３の構成材料である中空円
筒体は、遠心力鋳造品が、経済性および良好な均質性を
備えている点から有利に使用される。その１３Ｃｒ系鋳
鋼の具体的材種の例として、ＳＣＳ１（Ｃ：0.15％以
下, Ｓｉ：1.5 ％以下, Ｍｎ：1 ％以下, Ｃｒ：11.5-1
4 ％, 所望によりＮｉ：1 ％以下, Ｍｏ：0.5 ％以下を
含有) 、ＳＣＳ２（Ｃ：0.16-0.24 ％, Ｓｉ：1.5 ％以
下, Ｍｎ：1 ％以下, Ｃｒ：11.5-14 ％, 所望によりＮ
ｉ：1 ％以下, Ｍｏ：0.5 ％以下を含有）、ＳＣＳ２Ａ
（Ｃ：0.25-0.4％, Ｓｉ：1.5 ％以下, Ｍｎ：1％以下,
Ｃｒ：11.5-14 ％, 所望によりＮｉ：1 ％以下, Ｍ
ｏ：0.5 ％以下を含有）（JIS G5121 ）等が挙げられ
る。
て耐熱亀裂性, 耐酸化性，耐食性等を充足させるための
１３Ｃｒ系鋳鋼からなる表層３の構成材料である中空円
筒体は、遠心力鋳造品が、経済性および良好な均質性を
備えている点から有利に使用される。その１３Ｃｒ系鋳
鋼の具体的材種の例として、ＳＣＳ１（Ｃ：0.15％以
下, Ｓｉ：1.5 ％以下, Ｍｎ：1 ％以下, Ｃｒ：11.5-1
4 ％, 所望によりＮｉ：1 ％以下, Ｍｏ：0.5 ％以下を
含有) 、ＳＣＳ２（Ｃ：0.16-0.24 ％, Ｓｉ：1.5 ％以
下, Ｍｎ：1 ％以下, Ｃｒ：11.5-14 ％, 所望によりＮ
ｉ：1 ％以下, Ｍｏ：0.5 ％以下を含有）、ＳＣＳ２Ａ
（Ｃ：0.25-0.4％, Ｓｉ：1.5 ％以下, Ｍｎ：1％以下,
Ｃｒ：11.5-14 ％, 所望によりＮｉ：1 ％以下, Ｍ
ｏ：0.5 ％以下を含有）（JIS G5121 ）等が挙げられ
る。
【０００８】コアー１と表層３との積層界面は、銅ない
し銅合金（以下単に「銅合金」ともいう）からなる層２
を接合層として拡散接合による結合されている。銅合金
を接合材料とするのは、コアーや表層より低い融点を有
することにより、コアーや表層部材を溶損することな
く、融液を生成させ、固−液界面の拡散接合により、コ
アーと表層との積層界面を強固に結合することができ、
その結合関係はロールの実機使用工程において安定に維
持され得るからである。上記接合層の材種の例として、
無酸素銅等の純銅（融点：約１０８３℃）、50-90 ％Ｃ
ｕ−50-10 ％Ｚｎ合金（例えば60％Ｃｕ−40％Ｚｎ，融
点：９２０℃，90％Ｃｕ−10％Ｚｎ，融点：１０４５
℃）、あるいは黄銅ろう材である「ＢＣｕＺｎ-6」（46
-50 ％Ｃｕ−9-11％Ｎｉ−Ｚｎ）等が挙げられる。接合
層の層厚は、加熱溶融処理により前記拡散接合を形成す
るに足る必要最小限の厚さであればよく、その層厚は約
５ｍｍを超えず、概ね３ｍｍ程度ないしそれ以下の層厚
で十分である。
し銅合金（以下単に「銅合金」ともいう）からなる層２
を接合層として拡散接合による結合されている。銅合金
を接合材料とするのは、コアーや表層より低い融点を有
することにより、コアーや表層部材を溶損することな
く、融液を生成させ、固−液界面の拡散接合により、コ
アーと表層との積層界面を強固に結合することができ、
その結合関係はロールの実機使用工程において安定に維
持され得るからである。上記接合層の材種の例として、
無酸素銅等の純銅（融点：約１０８３℃）、50-90 ％Ｃ
ｕ−50-10 ％Ｚｎ合金（例えば60％Ｃｕ−40％Ｚｎ，融
点：９２０℃，90％Ｃｕ−10％Ｚｎ，融点：１０４５
℃）、あるいは黄銅ろう材である「ＢＣｕＺｎ-6」（46
-50 ％Ｃｕ−9-11％Ｎｉ−Ｚｎ）等が挙げられる。接合
層の層厚は、加熱溶融処理により前記拡散接合を形成す
るに足る必要最小限の厚さであればよく、その層厚は約
５ｍｍを超えず、概ね３ｍｍ程度ないしそれ以下の層厚
で十分である。
【０００９】次に、本発明ロールの製造工程について、
実施例を示す図面を参照して説明する。図２において、
１１は、ロールのコアー１となる熱間鍛圧材（以下「コ
アー部材」）、１２は接合層形成材料（銅合金）、１３
は表層となる１３Ｃｒ系鋳鋼からなる遠心力鋳造された
中空円筒体（以下「表層円筒体」）である。コアー部材
１１は、製品ロールにおけるそれとほぼ同じように胴部
１１1 とネック１１2 からなり、軸心に冷却水流路１１
3 を有する形状に加工されている。他方、表層円筒体１
３は、一端側に余長部１３E を有する形状が与えられて
いる（製品ロールの胴部１1 を被覆する表層３となるの
は、余長部１３E を除いた部分であり、余長部１３E は
最終的に切断除去される）。表層部材１３は、垂直に立
設されたコアー部材１１を同心円状に包囲して、その胴
部１１1 の回りに、接合層形成材料が装填される環状空
間Ｖを画成している。コアー部材１１を包囲する表層円
筒体１３の下端縁１３2 は、コアー部材１１の胴部下側
の段差端面１１4 はほぼ同じ高さ位置をなし、そこには
環状空間Ｖの下端開口を閉塞する底蓋材１５があてがわ
れ、溶接Ｗ2,Ｗ3 により表層円筒体１３の端面とコアー
部材１１の段差端面１１4 に気密に取付けられている。
実施例を示す図面を参照して説明する。図２において、
１１は、ロールのコアー１となる熱間鍛圧材（以下「コ
アー部材」）、１２は接合層形成材料（銅合金）、１３
は表層となる１３Ｃｒ系鋳鋼からなる遠心力鋳造された
中空円筒体（以下「表層円筒体」）である。コアー部材
１１は、製品ロールにおけるそれとほぼ同じように胴部
１１1 とネック１１2 からなり、軸心に冷却水流路１１
3 を有する形状に加工されている。他方、表層円筒体１
３は、一端側に余長部１３E を有する形状が与えられて
いる（製品ロールの胴部１1 を被覆する表層３となるの
は、余長部１３E を除いた部分であり、余長部１３E は
最終的に切断除去される）。表層部材１３は、垂直に立
設されたコアー部材１１を同心円状に包囲して、その胴
部１１1 の回りに、接合層形成材料が装填される環状空
間Ｖを画成している。コアー部材１１を包囲する表層円
筒体１３の下端縁１３2 は、コアー部材１１の胴部下側
の段差端面１１4 はほぼ同じ高さ位置をなし、そこには
環状空間Ｖの下端開口を閉塞する底蓋材１５があてがわ
れ、溶接Ｗ2,Ｗ3 により表層円筒体１３の端面とコアー
部材１１の段差端面１１4 に気密に取付けられている。
【００１０】コアー部材１１を包囲する表層円筒体１３
の余長部１３E は、コアー部材胴部１１1 の上側の段差
端面１１5 より上方に突出している。その段差端面１１
5 には、表層円筒体の余長部１３E に対向する補助部材
として円筒体１４が載置され、溶接Ｗ1 により段差端面
１１5 に気密に接合されている。補助円筒体１４は、最
終的には表層円筒体の余長部１３E と共に除去される。
表層円筒体１３の余長部１３E と補助円筒体１４とがな
す突出部Ｅの環状空間Ｖ’は、環状空間Ｖ内の接合層材
料の不足を補給するための空間である。すなわち、コア
ー部材１１の胴部１１1 の回りの環状空間Ｖに装填され
た接合層形成材料１２は加熱溶融過程の融液の形成に伴
う体積収縮（空隙の消滅）、および冷却凝固収縮に伴う
体積収縮を生じる。その体積収縮による接合層形成材料
の補足分を補給するための、いわば押湯部の役割を果た
す接合材形成材料を貯留しておく部分である。表層円筒
体の余長部１３E の内径を拡大させているのは、その空
間Ｖ’の容積を拡大し、接合層形成材料の豊富な補給量
を確保するためである。
の余長部１３E は、コアー部材胴部１１1 の上側の段差
端面１１5 より上方に突出している。その段差端面１１
5 には、表層円筒体の余長部１３E に対向する補助部材
として円筒体１４が載置され、溶接Ｗ1 により段差端面
１１5 に気密に接合されている。補助円筒体１４は、最
終的には表層円筒体の余長部１３E と共に除去される。
表層円筒体１３の余長部１３E と補助円筒体１４とがな
す突出部Ｅの環状空間Ｖ’は、環状空間Ｖ内の接合層材
料の不足を補給するための空間である。すなわち、コア
ー部材１１の胴部１１1 の回りの環状空間Ｖに装填され
た接合層形成材料１２は加熱溶融過程の融液の形成に伴
う体積収縮（空隙の消滅）、および冷却凝固収縮に伴う
体積収縮を生じる。その体積収縮による接合層形成材料
の補足分を補給するための、いわば押湯部の役割を果た
す接合材形成材料を貯留しておく部分である。表層円筒
体の余長部１３E の内径を拡大させているのは、その空
間Ｖ’の容積を拡大し、接合層形成材料の豊富な補給量
を確保するためである。
【００１１】コアー部材１１と表層円筒体１３の間の環
状空隙に装填される接合層形成材料１２である銅ないし
銅合金は、粉末、または環状空間Ｖにほぼ一致する円筒
形状に賦形したプレートが使用される。環状空間Ｖの隙
間幅は、軸方向長さに比べて著しく小さいので、その空
間Ｖ内の軸方向全体に亘つて粉末を均一緻密に充填する
ことが困難なような場合には、粉末の使用に代え、円筒
形状に賦形したプレートを使用して環状空間内に挿入す
る方法によりその困難を解消することができる。接合層
形成材料１２を装填した後、環状空隙の頂部開口端に天
蓋１６（脱気管１７が取り付けらている）を被せて溶接
Ｗ4,Ｗ5 により、端面に気密に接合する。更に天蓋１６
の脱気管１７を介して、内部空間を真空脱気（例えば、
１×１０ 12Torr以下) したうえ、脱気管１７を閉塞（プ
レス圧着等）し、ついで接合層形成材料１２の加熱溶融
を行う。接合層形成材料１２の加熱溶融に先立って、真
空脱気を行うのは、接合材形成材料１２や、その融液と
接触する表層円筒体１３やコアー部材１１の表面酸化、
および形成される接合層内のボイドの残留（これらはコ
アー部材１１と表層円筒体１３の界面の健全な拡散接合
の形成を阻害する原因となる）を未然に防止するためで
ある。
状空隙に装填される接合層形成材料１２である銅ないし
銅合金は、粉末、または環状空間Ｖにほぼ一致する円筒
形状に賦形したプレートが使用される。環状空間Ｖの隙
間幅は、軸方向長さに比べて著しく小さいので、その空
間Ｖ内の軸方向全体に亘つて粉末を均一緻密に充填する
ことが困難なような場合には、粉末の使用に代え、円筒
形状に賦形したプレートを使用して環状空間内に挿入す
る方法によりその困難を解消することができる。接合層
形成材料１２を装填した後、環状空隙の頂部開口端に天
蓋１６（脱気管１７が取り付けらている）を被せて溶接
Ｗ4,Ｗ5 により、端面に気密に接合する。更に天蓋１６
の脱気管１７を介して、内部空間を真空脱気（例えば、
１×１０ 12Torr以下) したうえ、脱気管１７を閉塞（プ
レス圧着等）し、ついで接合層形成材料１２の加熱溶融
を行う。接合層形成材料１２の加熱溶融に先立って、真
空脱気を行うのは、接合材形成材料１２や、その融液と
接触する表層円筒体１３やコアー部材１１の表面酸化、
および形成される接合層内のボイドの残留（これらはコ
アー部材１１と表層円筒体１３の界面の健全な拡散接合
の形成を阻害する原因となる）を未然に防止するためで
ある。
【００１２】接合層形成材料１２の加熱溶融処理は、例
えばベル型加熱炉において、伝導伝熱により給熱を行う
方法を採用することができる。この加熱処理において
は、コアー部材１１および表層円筒体１３の軟化変形・
溶損を回避しつつ、これらの部材表面と、生成する接合
層形成材料１２（銅ないし銅合金）の融液との接触界面
に拡散接合反応を過不足なく行わせることが必要であ
る。その加熱処理は、接合材形成材料１２の融点以上の
適当な温度域（融点＋約１０〜５０℃）に適当時間（約
０．５〜３Ｈｒ）加熱保持することにより首尾よく達成
される。接合層形成材料１２の融点（例えば、銅：１０
８３℃，90％Ｃｕ-10 ％Ｚｎ：１０４５℃）と、コアー
部材１１・表層円筒体１３の融点（ＳＳ41：約１５００
℃、１３Ｃｒ系鋳鋼：約１４８０℃) とは、互いに大き
く懸隔しているので、上記加熱処理の実施に技術的困難
はなく、特別の設備や煩瑣な温度制御操作を要すること
なく遂行することができる。
えばベル型加熱炉において、伝導伝熱により給熱を行う
方法を採用することができる。この加熱処理において
は、コアー部材１１および表層円筒体１３の軟化変形・
溶損を回避しつつ、これらの部材表面と、生成する接合
層形成材料１２（銅ないし銅合金）の融液との接触界面
に拡散接合反応を過不足なく行わせることが必要であ
る。その加熱処理は、接合材形成材料１２の融点以上の
適当な温度域（融点＋約１０〜５０℃）に適当時間（約
０．５〜３Ｈｒ）加熱保持することにより首尾よく達成
される。接合層形成材料１２の融点（例えば、銅：１０
８３℃，90％Ｃｕ-10 ％Ｚｎ：１０４５℃）と、コアー
部材１１・表層円筒体１３の融点（ＳＳ41：約１５００
℃、１３Ｃｒ系鋳鋼：約１４８０℃) とは、互いに大き
く懸隔しているので、上記加熱処理の実施に技術的困難
はなく、特別の設備や煩瑣な温度制御操作を要すること
なく遂行することができる。
【００１３】上記接合層形成材料の加熱溶融処理後の冷
却は、空冷または徐冷（例えば、炉中冷却）としてよい
が、冷却過程における接合層形成材料の融液の凝固収縮
に起因する欠陥（形成される接合層内の引け巣の発生
等）を回避するために、下部から上方に向う指向性凝固
を行わせるのが好ましい。その指向性凝固により頂部の
押湯用突出部Ｅ内からの融液の補給効果を受けてコアー
部材１１と表層円筒体１３との界面の全周・全長にわた
る均質で強固な結合が形成される。ついで、押湯用突出
部Ｅの切断除去等の機械加工を施して図１に示す製品ロ
ールを得る。
却は、空冷または徐冷（例えば、炉中冷却）としてよい
が、冷却過程における接合層形成材料の融液の凝固収縮
に起因する欠陥（形成される接合層内の引け巣の発生
等）を回避するために、下部から上方に向う指向性凝固
を行わせるのが好ましい。その指向性凝固により頂部の
押湯用突出部Ｅ内からの融液の補給効果を受けてコアー
部材１１と表層円筒体１３との界面の全周・全長にわた
る均質で強固な結合が形成される。ついで、押湯用突出
部Ｅの切断除去等の機械加工を施して図１に示す製品ロ
ールを得る。
【００１４】
〔１〕ロール構成部材料 〔コアー部材１１〕 Ni-Cr-Mo系機械構造用鋼（JIS G4105 SCM822相当材) の
熱間圧延品 サイズ：外径２７５ｍｍ，肉厚８８．５ｍｍ。 化学組成(Wt ％) ：Ｃ０．２２，Ｓｉ０．２０，Ｍｎ
０．６９，Ｃｒ１．０２，Ｍｏ０．４１，Ｆｅ Bal。融点 ：１５１０℃。 〔接合層形成材料１２〕 材種：60％Ｃｕ-40 ％Ｚｎの粉末。 融点：９２０℃。 層厚（環状空間隙間幅）：２．５ｍｍ。 〔表層円筒体１３〕 13Ｃｒ系鋳鋼(JIS G5121 SCS1 相当材) の遠心力鋳造品 サイズ：外径３５０ｍｍ，肉厚３５ｍｍ。 化学組成(Wt ％) ：Ｃ０．０７，Ｓｉ１．０，Ｍｎ０．
６７，Ｃｒ１３．５２，Ｎｉ０．１５，Ｆｅ Bal。 融点：１４８０℃。
熱間圧延品 サイズ：外径２７５ｍｍ，肉厚８８．５ｍｍ。 化学組成(Wt ％) ：Ｃ０．２２，Ｓｉ０．２０，Ｍｎ
０．６９，Ｃｒ１．０２，Ｍｏ０．４１，Ｆｅ Bal。融点 ：１５１０℃。 〔接合層形成材料１２〕 材種：60％Ｃｕ-40 ％Ｚｎの粉末。 融点：９２０℃。 層厚（環状空間隙間幅）：２．５ｍｍ。 〔表層円筒体１３〕 13Ｃｒ系鋳鋼(JIS G5121 SCS1 相当材) の遠心力鋳造品 サイズ：外径３５０ｍｍ，肉厚３５ｍｍ。 化学組成(Wt ％) ：Ｃ０．０７，Ｓｉ１．０，Ｍｎ０．
６７，Ｃｒ１３．５２，Ｎｉ０．１５，Ｆｅ Bal。 融点：１４８０℃。
【００１５】〔２〕ロール製造 図２に示すように、表層円筒体１３をコアー部材１１に
同心円状に外装するとともに、接合層形成材料１２を環
状空隙に充填し、脱気密封（１×１０-3Torr)した後、
ベル型炉に装入し、接合層形成材料を加熱溶融する（１
１００℃×２Ｈｒ）。しかる後、ベル型炉体を炉床から
徐々に吊り上げることにより、下端部から上方に向って
接合層形成材料の融液を冷却凝固させる。冷却凝固完了
後、機械加工を加えて図１に示す形状を有する製品ロー
ルに仕上げる。
同心円状に外装するとともに、接合層形成材料１２を環
状空隙に充填し、脱気密封（１×１０-3Torr)した後、
ベル型炉に装入し、接合層形成材料を加熱溶融する（１
１００℃×２Ｈｒ）。しかる後、ベル型炉体を炉床から
徐々に吊り上げることにより、下端部から上方に向って
接合層形成材料の融液を冷却凝固させる。冷却凝固完了
後、機械加工を加えて図１に示す形状を有する製品ロー
ルに仕上げる。
【００１６】〔３〕ロール品質：ロールのコアー１と表
層３との界面は、全周全長に亘り接合層２を介して形成
された拡散接合による健全な結合状態（超音波探傷、お
よびダイチェックによる）を有している。また、温度約
１８０〜２２０℃（この温度域は連続鋳造ロールの実機
使用時における表層−コアーの界面付近の温度にほぼ相
当）におけるコアー１と表層３の結合強度（JIS Z2201
に規定の試験片による引張試験）は、約２５〜３０Kg／
ｍｍ2 と実使用に十分耐える強度レベルを有している。
層３との界面は、全周全長に亘り接合層２を介して形成
された拡散接合による健全な結合状態（超音波探傷、お
よびダイチェックによる）を有している。また、温度約
１８０〜２２０℃（この温度域は連続鋳造ロールの実機
使用時における表層−コアーの界面付近の温度にほぼ相
当）におけるコアー１と表層３の結合強度（JIS Z2201
に規定の試験片による引張試験）は、約２５〜３０Kg／
ｍｍ2 と実使用に十分耐える強度レベルを有している。
【００１７】
【発明の効果】本発明の連続鋳造用ロールは、表層を１
３Ｃｒ系鋼からなる円筒状鋳造材で形成したことによ
り、高温スラブの熱影響に対する良好な酸化抵抗性や耐
食性を有するのみならず、溶接肉盛で表層（１３Ｃｒ系
鋼）を形成していた従来のロール（溶接肉盛ビート間に
熱亀裂を生じやすい）と異なって加熱・冷却に対する良
好な熱亀裂抵抗性を備えている。その表層とコアーの積
層界面は、接合層を介して拡散接合により強固に結合さ
れているので、表層の有する耐熱亀裂性，耐酸化性，耐
食性等の特性と、コアーによる機械強度との複合効果が
確保され、連続鋳造ロールの耐久性が向上し、ロールメ
ンテナンスの軽減、連続鋳造操業の効率化等の効果が得
られる。また、本発明ロールのコアーと表層の積層界面
の結合は、コアー部材と表層部材との間に接合材形成材
料（銅ないし銅合金）を装填し加熱溶融することにより
形成されるので、溶接肉盛で表層を形成している従来の
方法に比べ、工程が簡素で生産性に優れている。なお、
コアー部材１１と表層円筒体１３の積層界面の結合に、
公知の接合プロセス、例えば両部材の積層界面に押圧ロ
ール等による加圧力を作用させる方法、または熱間静水
圧プレス装置を使用する方法等を適用することも可能で
はあるが、前者では、積層界面の広い面積の全体に亘つ
て均一で強固な接合を形成することが困難であり、後者
の方法では、その実施のための特殊な設備を必要とし、
かつ著しく高価につく。本発明は、このような難点がな
く、工業的実用性に富むものである。
３Ｃｒ系鋼からなる円筒状鋳造材で形成したことによ
り、高温スラブの熱影響に対する良好な酸化抵抗性や耐
食性を有するのみならず、溶接肉盛で表層（１３Ｃｒ系
鋼）を形成していた従来のロール（溶接肉盛ビート間に
熱亀裂を生じやすい）と異なって加熱・冷却に対する良
好な熱亀裂抵抗性を備えている。その表層とコアーの積
層界面は、接合層を介して拡散接合により強固に結合さ
れているので、表層の有する耐熱亀裂性，耐酸化性，耐
食性等の特性と、コアーによる機械強度との複合効果が
確保され、連続鋳造ロールの耐久性が向上し、ロールメ
ンテナンスの軽減、連続鋳造操業の効率化等の効果が得
られる。また、本発明ロールのコアーと表層の積層界面
の結合は、コアー部材と表層部材との間に接合材形成材
料（銅ないし銅合金）を装填し加熱溶融することにより
形成されるので、溶接肉盛で表層を形成している従来の
方法に比べ、工程が簡素で生産性に優れている。なお、
コアー部材１１と表層円筒体１３の積層界面の結合に、
公知の接合プロセス、例えば両部材の積層界面に押圧ロ
ール等による加圧力を作用させる方法、または熱間静水
圧プレス装置を使用する方法等を適用することも可能で
はあるが、前者では、積層界面の広い面積の全体に亘つ
て均一で強固な接合を形成することが困難であり、後者
の方法では、その実施のための特殊な設備を必要とし、
かつ著しく高価につく。本発明は、このような難点がな
く、工業的実用性に富むものである。
【図１】本発明ロールの積層構造を模式的に示す一部切
り欠き正面図である。
り欠き正面図である。
【図２】本発明ロールの製造方法を示す軸方向断面図で
ある。
ある。
１：コアー，１1 ：胴部，１2 ：ネック，２：接合層，
３：表層、１１：コアー部材（熱間鍛圧品），１１1 ：
胴部，１１2 ：ネック、１１4,１１5 ：段差端面、１
２：接合層形成材料、１３：表層円筒体（遠心力鋳造
品）、１３E ：余長部、１４：補助円筒体、１５：底蓋
材、１６：天蓋材、１７：脱気管、Ｅ：押湯用突出部。
３：表層、１１：コアー部材（熱間鍛圧品），１１1 ：
胴部，１１2 ：ネック、１１4,１１5 ：段差端面、１
２：接合層形成材料、１３：表層円筒体（遠心力鋳造
品）、１３E ：余長部、１４：補助円筒体、１５：底蓋
材、１６：天蓋材、１７：脱気管、Ｅ：押湯用突出部。
Claims (2)
- 【請求項１】 鍛圧材からなるコアー１と、１３Ｃｒ系
鋳鋼中空円筒体からなる表層３との同心円状積層構造を
有し、コアー１と表層３との界面は、銅ないし銅合金か
らなる薄層を接合層２とする拡散接合により結合されて
いることを特徴とする連続鋳造用ロール。 - 【請求項２】 コアーとなる鍛圧材であるコアー部材１
１に、表層となる１３Ｃｒ系鋳鋼からなる中空円筒体
（表層円筒体）１３を同心円状に外装して直立姿勢に設
置し、コアー部材１１と表層円筒体１３とで画成される
環状空間Ｖ内に、銅ないし銅合金からなる接合層形成材
料１２を装填し、脱気密封したうえ、接合層形成材料１
２を加熱溶融し、その融液と、前記コアー部材１１およ
び表層円筒体１３との固−液界面に拡散接合を生じさ
せ、ついで該融液を冷却凝固させることを特徴とする請
求項１に記載の連続鋳造用ロールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357494A JPH07251250A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 連続鋳造用ロールおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357494A JPH07251250A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 連続鋳造用ロールおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251250A true JPH07251250A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12667527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357494A Pending JPH07251250A (ja) | 1994-03-15 | 1994-03-15 | 連続鋳造用ロールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07251250A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002321192A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-05 | Taniguchi Kinzoku Netsushori Kogyosho:Kk | カッターロール |
| JP2007512147A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-05-17 | エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト | 鋳造外套を備える駆動機構ローラーを有する巻取り機駆動機構 |
| CN114799774A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-07-29 | 重庆川仪调节阀有限公司 | 一种堆焊合金轴承环件的制作工艺 |
-
1994
- 1994-03-15 JP JP4357494A patent/JPH07251250A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002321192A (ja) * | 2001-04-25 | 2002-11-05 | Taniguchi Kinzoku Netsushori Kogyosho:Kk | カッターロール |
| JP2007512147A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-05-17 | エス・エム・エス・デマーク・アクチエンゲゼルシャフト | 鋳造外套を備える駆動機構ローラーを有する巻取り機駆動機構 |
| JP4842833B2 (ja) * | 2003-12-01 | 2011-12-21 | エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト | 巻取り機駆動機構 |
| CN114799774A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-07-29 | 重庆川仪调节阀有限公司 | 一种堆焊合金轴承环件的制作工艺 |
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