特許 6206106 連続鋳造用ロールおよび連続鋳造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6206106

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】連続鋳造用ロールおよび連続鋳造方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/128 20060101AFI20170925BHJP

   F16C 13/00 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/128 340B

   F16C13/00 Z

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2013-234794(P2013-234794)

(22)【出願日】2013年11月13日

(65)【公開番号】特開2015-93302(P2015-93302A)

(43)【公開日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(72)【発明者】

【氏名】谷口 将士

(72)【発明者】

【氏名】黒田 圭司

(72)【発明者】

【氏名】秋元 実

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５０−１５０６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１５０６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９５５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５３８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０７１７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４０４７２７４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００−１１／２２

Ｆ１６Ｃ １３／００−１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続鋳造される鋳片の搬送に用いられる連続鋳造用ロールであって、
ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、
前記ロールの幅方向中央部の６５０ｍｍ〜７５０ｍｍの範囲に形成された前記溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍ、溝ピッチが１０〜３０ｍｍの深溝であり、
前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍ、溝ピッチが５０〜７０ｍｍの浅溝であることを特徴とする、連続鋳造用ロール。

【請求項2】

連続鋳造用ロールを用いて鋳片を搬送する連続鋳造方法であって、
前記連続鋳造用ロールは、ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、
前記ロールの幅方向中央部に形成された前記溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍ、溝ピッチが１０〜３０ｍｍの深溝であり、
少なくとも最小寸法の鋳片の幅方向両端に接触する部分を含む前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍ、溝ピッチが５０〜７０ｍｍの浅溝であることを特徴とする、連続鋳造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続鋳造設備において、連続鋳造された鋳片を搬送する際に用いられる連続鋳造用ロールおよび連続鋳造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄鋼業において、溶鋼を凝固させて鋳片を製造する際、一般に、連続鋳造機が用いられる。図１に示すように、連続鋳造機１は、タンディッシュ２の直下の鋳型３で一次冷却されて表面が凝固した高温の鋳片４を、鋳型３の下方に少しずつ引き出し、連続鋳造用ロール５で挟みながら連続して送り出し、これにより鋳片４が連続して生産される。

【0003】

このような連続鋳造機１において、溶鋼から連続鋳造された鋳片４を搬送する連続鋳造用ロール５のロール胴部の表面は、高温の鋳片４に接触しているときの熱膨張と、接触していない時の収縮とが繰り返され、その疲労によって亀裂が生じやすい。

【0004】

その対策として、例えば特許文献１には、ロール胴部の外周面に、円周方向に複数の環状のスリット溝が設けられた連続鋳造用ロールが開示されている。このような複数のスリット溝を設けることによって、鋳片接触時の膨張による歪みが吸収され、ロールの亀裂を防いで劣化を抑制する効果がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０９−１９２８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような連続鋳造用ロールを用いて連続鋳造を行った場合、へたれと呼ばれる現象が生じていた。これは、図２に示すように、連続鋳造用ロール５の溝１１同士の間に挟まれた凸部１２が、鋳片に押しつぶされる現象である。図２の点線で示した部分が、ロール５の初期の凸部１２の形状であり、凸部１２が押しつぶされた部分は、実線で示すように、外周面１３がロール５の中心軸側へ移動し、ロール径が減少する。このようにロール径が局部的に変化すると、連続鋳造される鋳片の品質が低下するという問題がある。

【0007】

本発明の目的は、鋳片からの熱応力による亀裂を防止するとともに、ロール径の局部的な減少を防止することができる連続鋳造用ロールおよびその連続鋳造用ロールを用いた連続鋳造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記問題を解決するため、本発明は、連続鋳造される鋳片の搬送に用いられる連続鋳造用ロールであって、ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、前記ロールの幅方向中央部の６５０ｍｍ〜７５０ｍｍの範囲に形成された前記溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍ、溝ピッチが１０〜３０ｍｍの深溝であり、前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍ、溝ピッチが５０〜７０ｍｍの浅溝であることを特徴とする、連続鋳造用ロールを提供する。

【0009】

また、本発明は、連続鋳造用ロールを用いて鋳片を搬送する連続鋳造方法であって、前記連続鋳造用ロールは、ロールの表層に、幅方向全体にわたって複数の円周方向の溝が形成され、前記ロールの幅方向中央部に形成された前記溝は、溝底部のＲ寸法が２〜４ｍｍ、溝深さが１５〜３０ｍｍ、溝幅が２〜６ｍｍ、溝ピッチが１０〜３０ｍｍの深溝であり、少なくとも最小寸法の鋳片の幅方向両端に接触する部分を含む前記ロールの幅方向両端部に形成された前記溝は、底部のＲ寸法が３０〜４０ｍｍ、溝深さが２〜８ｍｍ、溝幅が２０〜２４ｍｍ、溝ピッチが５０〜７０ｍｍの浅溝であることを特徴とする、連続鋳造方法を提供する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、亀裂が発生しやすい幅方向中央部には、鋳片接触時の熱膨張による歪みが十分に吸収される深溝を設け、鋳片により押しつぶされやすい幅方向両端部には、剛性の高い浅溝を設けることにより、亀裂とロール径の局部的な減少の両方を防止し、ロールの劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施の形態にかかる連続鋳造機の概要を示す側面図である。

【図2】ロールのへたれを説明する断面図である。

【図3】ロールのへたれが発生しやすい部分の説明図である。

【図4】本実施の形態にかかる連続鋳造用ロールの例を示す正面図である。

【図5】図４のＡ部の断面を拡大した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0013】

図１は、連続鋳造機１の一例の概要を示す。タンディッシュ２内の溶鋼が鋳型３の上側から注入され、鋳型３で一次冷却されて表面が凝固した状態の鋳片４が、鋳型３の下方から少しずつ引き出される。鋳型３の下方において、鋳片４は、それぞれ対向して設置された複数対の連続鋳造用ロール５で挟み込まれながら連続的に送り出され、これにより、連続した鋳片４が生産される。

【0014】

このような連続鋳造機１で用いられる連続鋳造用ロール５に使用される材料としては、例えばロール胴部が耐熱鋼であり、その表層には、耐熱性、耐磨耗性、および耐腐食性を備えたＮｉ−Ｃｒ系材料の肉盛層で被覆された表層部が設けられる。連続鋳造用ロール５は、ロール径が例えばφ４００ｍｍ、ロール幅は、連続鋳造される鋳片４の幅寸法が９８０ｍｍから２３００ｍｍであることから、例えば最大寸法の鋳片４を鋳造可能な２３３０ｍｍ程度である。

【0015】

鋳片からの熱応力により連続鋳造用ロールに発生する亀裂は、通常、周方向に発生するため、従来、ロール表層部に、円周方向に複数の溝を形成することによって、亀裂応力を緩和することが行われている。

【0016】

本発明者らは、先ず、上記従来の亀裂応力を緩和する効果について、検証を行った。図３は、連続鋳造ロール５において、前述の特許文献１に示すように亀裂防止のための一定寸法の溝をロール幅全長にわたって等間隔に形成し、連続鋳造を行った後、溝幅を測定した結果の概要を示す。図３のグラフにおいて、横軸はロールの幅方向の位置であり、溝幅が小さくなっている部分は、図２に示すように溝１１同士の間に挟まれた凸部１２の外周面１３が鋳片に押しつぶされた状態、則ちへたれが発生したことを示している。この現象は、ロールの幅方向中央部ではほとんど発生せず、製造される鋳片の幅方向両端部が接触する位置で発生していることがわかった。また、実験等により、亀裂は、ロールの幅方向中央部で発生しやすく、両端部では発生しにくいことがわかった。

【0017】

そこで、本発明は、図４に示すように、連続鋳造ロール５の幅方向中央部５ｃと左右の端部５ｅとで、異なる形状の溝を形成することとした。則ち、連続鋳造ロール５の幅方向中央部５ｃには、熱膨張による歪みが吸収されるような深溝２１を形成し、中央部５ｃよりも両端側の端部５ｅには、剛性を高めた浅溝２２を形成する。深溝２１および浅溝２２は、いずれも、連続鋳造ロール５の円周方向に形成される。深溝２１を形成する範囲は、連続鋳造ロール５の中央の例えば６５０ｍｍ〜７５０ｍｍ程度の範囲が好ましい。これにより、製造される鋳片４が最小寸法である９８０ｍｍ幅の場合でも、鋳片４の幅方向両端部が接触する連続鋳造ロール５の表面は、剛性の高い浅溝２２が形成された範囲となる。したがって、鋳片４の幅方向両端部が接触するロール径の局部的な減少を防止することができる。

【0018】

図５は、図４のＡ部分の断面を拡大した図であり、深溝２１および浅溝２２の例を示す。ロール中央部５ｃに形成する深溝２１の形状は、図５（ａ）に示すようなＵ字形でも良いし、図５（ｂ）に示すように、スリットの底部が丸く膨らんだ形状であっても良い。

【0019】

深溝２１の溝底部は、応力集中による亀裂の発生を防ぐためにＲ形状とし、Ｒｃ寸法は２ｍｍ〜４ｍｍとする。溝深さＤｃは、溝底に鋳片からの熱の影響が及ばないように１５ｍｍ以上必要であるが、溝底に亀裂が入った場合にロール全体が破損しないために、３０ｍｍ以下とする。溝幅Ｗｃは、鋳片が接触した際の熱延びによって溝２１の側面同士が接触しないように、２ｍｍ以上必要であるが、溝２１同士の間に挟まれた凸部１２の幅を確保して凸部１２の剛性を保つために、６ｍｍ以下とする。溝ピッチＰｃは、凸部１２の外周面１３の熱応力を緩和するために、なるべく小さいことが好ましいが、凸部１２の剛性を確保するために少なくとも１０ｍｍは必要であり、１０ｍｍ〜３０ｍｍとする。

【0020】

ロール５の両端部５ｅに形成する浅溝２２の底部は、応力集中を防ぐためにＲ形状とし、Ｒｅ寸法は３０ｍｍ〜４０ｍｍとする。溝深さＤｅは、凸部１２の剛性を確保するために、なるべく小さいことが好ましいが、同時に高熱の鋳片が溝底に接触しない程度の深さが必要であり、２ｍｍ〜８ｍｍとする。溝幅Ｗｅは、Ｒｅ寸法と溝深さＤｅにより決定される。溝ピッチＰｅは、凸部１２の剛性を確保するためには大きいことが好ましいが、同時に局所的な熱伸びを吸収するため、５０ｍｍ〜７０ｍｍとする。

【0021】

上記の深溝２１および浅溝２２の溝寸法を決定する際の基準値は、ＦＥＭ解析等のシミュレーション結果に基づいて設定した。

【0022】

本発明の連続鋳造用ロール５は、以上のように、幅方向中央部５ｃに深溝２１を、その両端側の端部５ｅに浅溝２２を設けたことにより、中央部５ｃの亀裂発生を防止するとともに、鋳片４の端部が接触する部分のロール径の減少を防止することができる。したがって、ロールの劣化を抑制して寿命を延ばすとともに、鋳片の品質を向上させることができる。

【0023】

本発明の連続鋳造ロール５は、例えば鋳片４の温度が６００℃〜１０００℃程度の範囲で適用可能であり、連続鋳造機１におけるいずれの温度域でも使用することができる。

【0024】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明は、連続鋳造設備の鋳片搬送用ロールに適用できる。

【符号の説明】

【0026】

１ 連続鋳造機
２ タンディッシュ
３ 鋳型
４ 鋳片
５ 連続鋳造用ロール
５ｃ 中央部
５ｅ 端部
１１ 溝
１２ 凸部
１３ 外周面
２１ 深溝
２２ 浅溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】