JP3452807B2 - 冷却能に優れる連続鋳造ロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ロール中心軸方向
に円筒の冷却孔を設け、この孔に片側からパイプを挿入
しパイプの反対側端面を冷却孔内で開放し、当該パイプ
を冷却水の行き流路または戻り流路として使う構造の連
続鋳造ロールにおいて、ロールの冷却孔内壁に付着・成
長しようとするスケールを抑制し、冷却能を向上させロ
ール温度を下げて、ロール表面に発生する亀裂の進展速
度を低減する技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】製鉄設備の連続鋳造装置は、図５に示す
ように、溶鋼をレードル１０からタンディッシュ１１を
経てモールド１２に注入し、これを裏側内部が水冷され
ているモールド及び連続鋳造ロール１の間に配置されて
いる外部スプレー水で冷却し凝固させながら出側に引き
抜いていくことで、被鋳造材すなわち鋳片９を連続で製
造している。連続鋳造ロール１は、鋳片を約２ｍ／ｍｉ
ｎ以下の低速で鉛直状態から徐々に後処理しやすい水平
状態に矯正しながら、引き抜き搬送していくと共に、鋳
片にロール圧力をかけて所定厚みに仕上げていく役割を
持つ。従って連続鋳造ロールは、１回転の中で高温の鋳
片と接触した後、冷却水スプレーによる急冷を受ける、
この繰り返しのための熱応力、及び機械的曲げ応力を同
時に受けながら、ロールの周方向に亀裂が入りそれが進
展していく。 【０００３】特に近年、一杯のレードルの鋳造が終わっ
て、次の成分の異なるレードルの鋳造を行うときに、モ
ールド内において先行する鋳片の尾端の上に溶鋼を注い
でそのまま鋳造を続ける、連々鋳といわれる操業が主流
となっている。この場合、モールド内において異鋼種が
交じり合わないように、継ぎ目に仕切りの鉄板を敷く作
業があり、その際に鋳片を一定時間停止させなければな
らない。この条件はマシンストップと称されるが、この
マシンストップがあることで、熱応力がより一層厳しい
ものとなり、亀裂進展速度が速くなってきている。 【０００４】通常、直径４００ｍｍ程度のロールで、亀
裂の限界深さ４０〜５０ｍｍ程度で管理されているが、
亀裂がこの限界を超えると、ロールが折損する可能性が
大きくなってくるため、亀裂深さに応じてロール取替え
を行う必要がある。一般に、連続鋳造設備のロール本数
は１生産ラインで数百本にも上る為、このロール取換え
再生費用は莫大なものとなっており、当該ロールの寿命
延長は極めて重要な課題となっている。 【０００５】ロールに発生する熱応力を軽減しようとす
れば、ロールの温度を低減させるのが有効な手段の一つ
である。通常の連続鋳造ロールではロールの中心に軸方
向に円筒孔を加工し、ここに冷却水を流す方法が採用さ
れる。また別の手段として、実公昭５２−５６３４６号
公報に示されるロール表面直下にスパイラル状の冷却溝
を設け、入熱源であるスラブと接触する表面近傍を冷や
すことで効率よくロール温度を下げる方法がある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷却方法においては次の欠点があった。すなわち、連続
鋳造設備のロール冷却に使用している水は、いわゆる循
環水であり、酸化鉄粉・カルシウム・シリカ等のスケー
ル生成源を多量に含んでおり、これがロール内部の冷却
孔内壁に付着・成長する。このスケールの成長厚みは１
年間程度使用して通常数ｍｍ以内であるが、スケールの
組成が主として酸化物から成るものであるため鋼に比べ
熱伝導率が極めて低く、スケールの厚みがわずかでも大
きな冷却能低下に繋がる。本発明者等の熱伝導解析結果
ではスケールの厚みを２ｍｍとしたとき、スケールなし
の場合に比べロール表面温度は７０℃上昇する。この温
度差はロールの熱応力を増大し、亀裂進展速度を速める
のに大きな影響を及ぼしている。 【０００７】実公昭５２−５６３４６号公報に示す方法
では、スケールの付着がない場合には、ロール表面温度
は中心冷却孔の場合に比べ３００℃以上も低減できる。
しかしながら実際には水質の問題から、スケール付着・
成長の影響が大きく、所期の効果が得られていない。更
に、このロールは、表面近傍に冷却孔を設ける構造であ
るため、ロール本体の強度上の制約から、冷却孔の大き
さは中心に１個の孔を設ける場合と比べ小さくせざるを
得ない。そのため特に水質の悪いラインでは、冷却孔の
内壁全体から中心に向かって成長したスケールで孔が閉
塞してしまう、というトラブルも発生している。また当
該ロールは他に製造・再生コストが高いという難点もあ
り、実ラインへの本格採用は難しい。 【０００８】そこで、本発明は、これらの欠点が無い、
安価・シンプルかつスケール付着・成長を防止できる冷
却能に優れた連続鋳造ロールを提供することを課題とす
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決すべく為したもので、本発明に係わる冷却能に優れ
る連続鋳造ロールの要旨は次の通りである。 【００１０】ロール中心軸方向に円筒の冷却孔を設け、
この孔に片側からパイプを挿入しパイプの反対側端面を
冷却孔内で開放し、当該パイプを冷却水の行き流路また
は戻り流路として使う構造の連続鋳造ロールにおいて、
パイプに対して径方向に張り出した振れ止めを設け、当
該振れ止めに直径がほぼパイプ外径とロール冷却孔直径
の中間の直径を持つステンレス製リングを取り付けて、
軸方向隣り合うリングとリング及びパイプ外面と冷却孔
内壁とからなる空間に、パイプ外面とロール冷却孔内壁
との隙間寸法の１／２を超える直径を有するステンレス
丸鋼を配置したことを特徴とする冷却能に優れる連続鋳
造ロール。 【００１１】 【発明の実施の形態】通常、連続鋳造ロールはロール間
隔すなわちスラブ厚みを保持しかつスラブを引き抜くた
めに電動機で回転される駆動ロールと、単にロール間隔
を保持するための役割を持つのみで駆動源を持たない無
駆動ロールとで構成される。 【００１２】本発明は、ロール中心軸方向に円筒の冷却
孔を設け、この孔に片側からパイプを挿入しパイプの反
対側端面を冷却孔内で開放し、当該パイプを冷却水の行
き流路または戻り流路として使う構造を持つ駆動ロール
を対象として、為したものである。 【００１３】以下、本発明の構成及び作用原理を図１〜
図４に基づいて説明する。 【００１４】図４において通常の駆動ロールの冷却構造
について説明する。 【００１５】連続鋳造ロール１の中心軸方向に設けられ
ている冷却孔２の内部に冷却水の行き流路としてのパイ
プ３が挿入される。パイプは冷却孔内部で撓んで偏芯し
ないように振れ止め４がパイプに溶接固定されている。
この状態でロータリージョイント５に冷却水を冷却水入
口１３から流すと、図中の矢印に示すように水はパイプ
の内部を通じてロールの冷却孔内に吐き出され、その後
ロール冷却孔内壁とパイプ外面の間を通ってロータリー
ジョイントに戻り排出口１４から排出される。 【００１６】次に図１において、本発明のロール冷却孔
内壁のスケール付着防止技術に関し説明する。 【００１７】パイプの振れ止め４にステンレス製のリン
グ７−１、７−２、７−３を溶接固定する。リングの径
方向中心の直径寸法は冷却孔直径とパイプ外径のほぼ中
間の寸法としておく。隣接するリング７−１〜７−２間
及び７−２〜７−３間の空間にステンレス丸鋼８を配置
する。 【００１８】この状態で実操業においてロールが回転す
ると、図２、図３においてステンレス丸鋼８は自由な状
態で配置しているので、隣接するリング７−１〜７−２
間及び７−２〜７−３間の空間の中でロール内壁に沿っ
て自転しながら好転することになる。そうすることでロ
ール内壁に付着・成長しようとするスケールを抑制す
る。なお、ここでステンレス丸鋼の直径はロール冷却孔
内壁とパイプ外面との隙間寸法の１／２を超える寸法と
し、リング外面と冷却孔内壁との隙間及びリング内面と
パイプ外面との隙間より大きい寸法とすることで、ステ
ンレス丸鋼が当該空間から抜け出て軸方向に移動してし
まい、ロータリージョイントの戻り流路側に移動して流
路を閉塞することがないようにしている。 【００１９】なお、ステンレス丸鋼の円筒面にローレッ
ト加工または粗いショットブラスト加工を施しておく
と、ロール冷却孔２内壁に成長しようとするスケールを
剥ぎ落とす効果をより高めることができる。リング７−
２、７−３は組立を容易にするために、半割りにしてパ
イプを囲って振れ止め４に溶接部１５のように溶接固定
した後、リング同士を溶接部１６のように溶接固定して
もよい。但しこの場合は、ステンレス丸鋼８の端面がリ
ング同士の溶接部に引っかかって空間内でスムーズに回
転しない、という状況にならないように、リング同士の
溶接部の出っ張りがないように仕上げをしておかなけれ
ばならない。なお、リング及び丸鋼には、ステンレス鋼
と同様な耐食性を有する鋼をも使用できる。 【００２０】 【実施例】本発明に係わる冷却能に優れる連続鋳造ロー
ルの具体的な実施例を次に説明する。 【００２１】ロールは、材質がＪＩＳ ＳＮＣＭ４１５
鍛造材の表層に１３Ｃｒ系ステンレス鋼を５ｍｍ厚み溶
接肉盛したもので、胴長２３００ｍｍ、胴径４００ｍ
ｍ、中心冷却孔直径６０ｍである。パイプは材質ＳＵＳ
３０４、外径が３４ｍｍでパイプの振れ止めとしてＳＵ
Ｓ３０４製の厚み４ｍｍ・長さ２５ｍｍ・高さ１１ｍｍ
の平鋼を図１に示す如くパイプに溶接固定している。振
れ止めと振れ止めの軸方向の内側間隔は１２１０ｍｍで
ある。リングは材質ＳＵＳ３０４とし、外径４８．６ｍ
ｍ、内径４３ｍｍ、厚み７ｍｍとし、半割りにしてパイ
プの振れ止めに溶接固定した後、リング同士を溶接接続
してステンレス丸鋼を配置した側の面をハンドグライン
ダーにて滑らかに仕上げた。ステンレス丸鋼は材質をＳ
ＵＳ３０４とし、直径９ｍｍ、長さ１１９０ｍｍとし、
円筒表面にローレット加工を施した。 【００２２】なお、ロールの回転数は平均０．８ｒｐ
ｍ、冷却水の流速は約２ｍ／ｓｅｃである。 【００２３】本発明ロールを、実ラインに５本組み込ん
で１年間に渡って追跡調査した。効果の確認方法として
は、オンラインにて１ケ月毎にロールのロータリージョ
イントを外して、冷却孔内部の目視観察を行った。また
３ケ月毎亀裂の深さをクラックメーターにて測定した。 【００２４】その結果、１年間の使用で従来ロールの冷
却孔内壁のスケール付着厚みは平均３〜４．５ｍｍであ
った。また、亀裂の深さは最大で３０〜４５ｍｍであっ
た。一方、本発明ロールではスケール付着状況を定期的
に確認していった結果、厚みは０．５〜１ｍｍで安定し
ており、それ以上の成長は認められなかった。また、亀
裂の深さは１年後最大で１７〜２５ｍｍであり、従来に
比べ約１／１．８に低減した。 【００２５】 【発明の効果】本発明ロールを適用することにより、ロ
ール製造コストアップが実質ゼロにて、ロール中心軸方
向に設けられた冷却孔内壁のスケール付着成長を抑制
し、亀裂進展速度を遅らせロール寿命を約１．８倍に延
ばすことができた。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の連続鋳造ロールの構造を示すために、
冷却孔内部を拡大して示した軸方向断面図である。 【図２】本発明の連続鋳造ロールの構造を示す冷却孔内
部の軸直角拡大断面図であり、図１の断面Ａ−Ａに相当
する断面図である。 【図３】本発明の連続鋳造ロールの構造を示す冷却孔内
部の軸直角拡大断面図であり、図１の断面Ｂ−Ｂに相当
する断面図である。 【図４】従来の駆動ロールの内部冷却構造を示す軸方向
断面図である。 【図５】連続鋳造設備の構成の概要を示す図である。 【符号の説明】 １ 連続鋳造ロール ２ 連続鋳造ロールの冷却孔 ３ パイプ ４ 振れ止め ５ ロータリージョイント ６ ベアリング ７ リング ８ ステンレス丸鋼 ９ 鋳片 １０ レードル １１ タンディッシュ １２ モールド １３ 冷却水入口 １４ 排出口 １５ 溶接部（リングの振れ止めへの溶接） １６ 溶接部（リング同士の溶接）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一木 正雄 君津市君津１番地 新日本製鐵株式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平３−128154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−221645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−165262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33747（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−51855（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/128 340

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ロール中心軸方向に円筒の冷却孔を設
   け、この孔に片側からパイプを挿入しパイプの反対側端
   面を冷却孔内で開放し、当該パイプを冷却水の行き流路
   または戻り流路として使う構造の連続鋳造ロールにおい
   て、パイプに対して径方向に張り出した振れ止めを設
   け、当該振れ止めに直径がほぼパイプ外径とロール冷却
   孔直径の中間の直径を持つステンレス製リングを取り付
   けて、軸方向隣り合うリングとリング及びパイプ外面と
   冷却孔内壁とからなる空間に、パイプ外面とロール冷却
   孔内壁との隙間寸法の１／２を超える直径を有するステ
   ンレス丸鋼を配置したことを特徴とする冷却能に優れる
   連続鋳造ロール。