JPH0255645A - 急冷薄帯製造用の冷却ロール - Google Patents
急冷薄帯製造用の冷却ロールInfo
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- JPH0255645A JPH0255645A JP20392188A JP20392188A JPH0255645A JP H0255645 A JPH0255645 A JP H0255645A JP 20392188 A JP20392188 A JP 20392188A JP 20392188 A JP20392188 A JP 20392188A JP H0255645 A JPH0255645 A JP H0255645A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/0648—Casting surfaces
- B22D11/0651—Casting wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (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。
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)
この発明は、双ロール法や単ロール法などロールを使用
して溶融金属から直接金属薄帯を製造するプロセスに用
いて好適な冷却ロールに関するものである。
して溶融金属から直接金属薄帯を製造するプロセスに用
いて好適な冷却ロールに関するものである。
(従来の技術)
溶融金属(以下溶湯という)から直接金属薄帯を製造す
る方法としては、高速回転する冷却ロールの周面に溶湯
をノズルから流下させて周面上で急冷凝固させる方法が
よく知られている。この冷却ロールを用いる方法には単
ロール法と双ロー、ル法とがあり、例えばアモルファス
合金薄帯、高珪素鋼薄帯およびステンレス鋼薄帯などの
板厚1mm以下の広幅薄板を製造する場合は板の表面性
状、形状の点から双ロール法が有利とされ、その工業化
が進められている。
る方法としては、高速回転する冷却ロールの周面に溶湯
をノズルから流下させて周面上で急冷凝固させる方法が
よく知られている。この冷却ロールを用いる方法には単
ロール法と双ロー、ル法とがあり、例えばアモルファス
合金薄帯、高珪素鋼薄帯およびステンレス鋼薄帯などの
板厚1mm以下の広幅薄板を製造する場合は板の表面性
状、形状の点から双ロール法が有利とされ、その工業化
が進められている。
双ロール法は第1図に示すように、1対の冷却ロールl
a、 lbが圧下接触するロールキス部に注湯ノズル2
から溶湯3を注入し、ロール間にかみ込ませて冷却と同
時に圧延を行うことから、使用する冷却ロールに対して
はロールの面精度を高めるため、強度、じん性および硬
さなどが高いことが要望される。
a、 lbが圧下接触するロールキス部に注湯ノズル2
から溶湯3を注入し、ロール間にかみ込ませて冷却と同
時に圧延を行うことから、使用する冷却ロールに対して
はロールの面精度を高めるため、強度、じん性および硬
さなどが高いことが要望される。
かような冷却ロールの材質としては例えば特開昭56−
119650号公報に開示されているような、高速度鋼
、超硬合金などを用いることができるが、熱伝導が小さ
く抜熱が不十分になるばかりか、冷却ロールへの薄帯の
巻付きが発生し、さらにはりラックが発生するため、急
冷薄帯の製造には不向きである。
119650号公報に開示されているような、高速度鋼
、超硬合金などを用いることができるが、熱伝導が小さ
く抜熱が不十分になるばかりか、冷却ロールへの薄帯の
巻付きが発生し、さらにはりラックが発生するため、急
冷薄帯の製造には不向きである。
そこで通常は銅ロールが主に使用され、例えば特開昭5
7−77918号公報に開示されている、熱伝導が良好
でかつ強度も大きいCu−Cr、 Cu−ZrおよびC
u−Beなどの銅合金が急冷凝固用ロールとして広く使
用されている。かかる銅合金ロールは実験室規模あるい
はヒートサイズ500 kg以下の小規模なプロセスで
は有効であるが、ロール表面の微細な割れ(以下へアー
クラックと称す)が発生し、長時間にわたって操業を行
うとこのへアークラックに溶鋼が差し込んで薄帯がロー
ルに巻付き、結局はブレークアウト等により操業の中断
を余儀なくされることがあった。
7−77918号公報に開示されている、熱伝導が良好
でかつ強度も大きいCu−Cr、 Cu−ZrおよびC
u−Beなどの銅合金が急冷凝固用ロールとして広く使
用されている。かかる銅合金ロールは実験室規模あるい
はヒートサイズ500 kg以下の小規模なプロセスで
は有効であるが、ロール表面の微細な割れ(以下へアー
クラックと称す)が発生し、長時間にわたって操業を行
うとこのへアークラックに溶鋼が差し込んで薄帯がロー
ルに巻付き、結局はブレークアウト等により操業の中断
を余儀なくされることがあった。
(発明が解決しようとする課題)
ここに従来の調合金製の冷却ロールの問題点をまとめる
と次の通りである。
と次の通りである。
(1)冷却ロール表面の焼付き、薄帯の巻付き・・・特
に厚さl mm以下の薄帯を製造する場合は冷却ロール
の周速が速くなり冷却ロールの熱伝導率が小さいと焼付
き等の問題が生じる。
に厚さl mm以下の薄帯を製造する場合は冷却ロール
の周速が速くなり冷却ロールの熱伝導率が小さいと焼付
き等の問題が生じる。
(2)冷却ロール表面の肌荒れ、摩耗・・・上記(1)
の条件を満足する高熱伝導性の材質を冷却ロールに適用
してもその種の材料は一般に硬度、特に高温硬度が低い
ため、長時間の操業で肌荒れや摩耗が生じ、これが薄帯
表面に転写され、製品板を汚染する。
の条件を満足する高熱伝導性の材質を冷却ロールに適用
してもその種の材料は一般に硬度、特に高温硬度が低い
ため、長時間の操業で肌荒れや摩耗が生じ、これが薄帯
表面に転写され、製品板を汚染する。
(3) ロールの変形・・・とくに双ロール法ではロ
ール圧下し圧延しているためロールキス部が高温雲囲気
(400℃以上)になると高温強度が劣化して高温変形
し易くなり、ロールの変形により薄帯の板厚変動が顕著
になる。
ール圧下し圧延しているためロールキス部が高温雲囲気
(400℃以上)になると高温強度が劣化して高温変形
し易くなり、ロールの変形により薄帯の板厚変動が顕著
になる。
(4) ロール表面へアークラック・・・上記(1)
〜(3)の要求を満足するロール材質として高熱伝導性
を有しかつ、高温強度の高い銅合金が適合するが、これ
ら銅合金ロールを双ロール法に適用した場合、高温高圧
下での熱疲労のため、例えば析出硬化型銅合金(Cu−
Be、 Cu−CrおよびCu −ZrCr等)では粒
界割れ、いわゆるヘアークラックが発生し、長時間の操
業が不可能である。
〜(3)の要求を満足するロール材質として高熱伝導性
を有しかつ、高温強度の高い銅合金が適合するが、これ
ら銅合金ロールを双ロール法に適用した場合、高温高圧
下での熱疲労のため、例えば析出硬化型銅合金(Cu−
Be、 Cu−CrおよびCu −ZrCr等)では粒
界割れ、いわゆるヘアークラックが発生し、長時間の操
業が不可能である。
そこでこの発明は上記した種々の問題を解消し得る冷却
ロールを提供することが目的である。
ロールを提供することが目的である。
(課題を解決するための手段)
発明者らは上記した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、下記の特性を有する材質の冷却ロールを適用する
ことが、所期した目的の達成に極めて有効であるとの知
見を得た。
結果、下記の特性を有する材質の冷却ロールを適用する
ことが、所期した目的の達成に極めて有効であるとの知
見を得た。
すなわちこの発明は、溶融金属の落下流を受け:その急
冷凝固を強いて薄帯化を導く冷却ロールであって、 熱伝導率:0.5 caf/Cm −s ・を以上で、
さらに400℃において、0.2%耐力: 30 kg
f / mm2以上、ビッカース硬さ(Hv 5g)
+ 150以上、引張り強さ: 40kgf / mm
2以上および伸び25%以上を満足する材質になること
を特徴とする急冷薄帯製造用の冷却ロールである。
冷凝固を強いて薄帯化を導く冷却ロールであって、 熱伝導率:0.5 caf/Cm −s ・を以上で、
さらに400℃において、0.2%耐力: 30 kg
f / mm2以上、ビッカース硬さ(Hv 5g)
+ 150以上、引張り強さ: 40kgf / mm
2以上および伸び25%以上を満足する材質になること
を特徴とする急冷薄帯製造用の冷却ロールである。
ここでこの発明に従う冷却ロールに好適な材質の具体例
について示すと、下記の通りである。
について示すと、下記の通りである。
(1) Zr:O,旧〜0.Iwt%(以下単に%と示
す)Cr:0.3 〜0.5 % Ni+1.5 〜2.5 % Ti:1.O〜2.0 % Fe:0.01〜0.1 % を含有し、残りがCuと不可避不純物とからなる組成。
す)Cr:0.3 〜0.5 % Ni+1.5 〜2.5 % Ti:1.O〜2.0 % Fe:0.01〜0.1 % を含有し、残りがCuと不可避不純物とからなる組成。
(2) Be:0.5〜1.0 %
(:o:1.4〜2.5 %
八g:0.9 〜2.0 %
を含有し、残りがCuと不可避不純物とからなる組成。
(3) Be:0.2〜0.8 %
Ni:1.4〜2.5 %
Zr:0.1〜0.9 %
を含有し、残りがCuと不可避不純物とからなる組成。
(作 用)
次にこの発明に従う冷却ロールの材質に関して限定した
理由を説明する。
理由を説明する。
熱伝導率:Q、5 cai! /am−s ・℃この発
明で対象とするような板厚1mm以下の薄帯を製造する
場合第2図に示すように、ロールキス部の表面温度(最
高表面温度)はロールの材質とくに熱伝導率の差に起因
した抜熱効果の違いにより異なる。同図に示すように、
例えば鉄系ロール(熱伝導率λ=0.010.05ca
A/cm−s ・t)を用いた場合にはロールキス部の
表面温度は600〜900℃となり、同様に銅系ロール
(λ−0,2〜1、Ocan/am −s ・t)では
300〜400℃となる。
明で対象とするような板厚1mm以下の薄帯を製造する
場合第2図に示すように、ロールキス部の表面温度(最
高表面温度)はロールの材質とくに熱伝導率の差に起因
した抜熱効果の違いにより異なる。同図に示すように、
例えば鉄系ロール(熱伝導率λ=0.010.05ca
A/cm−s ・t)を用いた場合にはロールキス部の
表面温度は600〜900℃となり、同様に銅系ロール
(λ−0,2〜1、Ocan/am −s ・t)では
300〜400℃となる。
一方発明者らの実験ではロールキス部の温度が400℃
をこえると巻付きが生じ、900℃近辺ではロール材質
が変化し、界面で反応層が生成され焼付きを生じること
を確認している。従ってロールへの巻付きおよび焼付き
や作製した薄帯の凝固組織への悪影響を回避するには、
鉄系ロールに比し熱伝導率の高い銅系ロールが有利であ
る。
をこえると巻付きが生じ、900℃近辺ではロール材質
が変化し、界面で反応層が生成され焼付きを生じること
を確認している。従ってロールへの巻付きおよび焼付き
や作製した薄帯の凝固組織への悪影響を回避するには、
鉄系ロールに比し熱伝導率の高い銅系ロールが有利であ
る。
そこで発明者らは、銅系ロール(スリーブ厚5〜20m
m、内部水冷)を用いる急冷薄帯の製造における、ロー
ルキス部の温度と熱伝導率との関係を調べた。その結果
を第3図に示すように、ロールキス部の温度を400℃
以下に保つには熱伝導率を0.5cal/cm−s・℃
以上にすればよいことがわかる。
m、内部水冷)を用いる急冷薄帯の製造における、ロー
ルキス部の温度と熱伝導率との関係を調べた。その結果
を第3図に示すように、ロールキス部の温度を400℃
以下に保つには熱伝導率を0.5cal/cm−s・℃
以上にすればよいことがわかる。
400℃における0、2%耐力: 30 kgf /
mm2以上通常冷却ロールはスリーブを軸に焼ばめされ
ている。焼ばめ代は1/l000D〜2/100OD
(D :ロール外径)程度で、引張り応力がロールに負
荷され、また双ロール法では2本のロール間で圧下して
圧延凝固を行うため、その圧下刃にみあう圧縮応力がロ
ール表面に負荷され、さらにロール表面温度の上昇によ
り熱応力(圧縮応力)が発生する。したがって冷却ロー
ルはこれらの応力に対する十分な耐力をそなえることが
肝要になる。
mm2以上通常冷却ロールはスリーブを軸に焼ばめされ
ている。焼ばめ代は1/l000D〜2/100OD
(D :ロール外径)程度で、引張り応力がロールに負
荷され、また双ロール法では2本のロール間で圧下して
圧延凝固を行うため、その圧下刃にみあう圧縮応力がロ
ール表面に負荷され、さらにロール表面温度の上昇によ
り熱応力(圧縮応力)が発生する。したがって冷却ロー
ルはこれらの応力に対する十分な耐力をそなえることが
肝要になる。
ここに冷却ロールに働く熱応力、圧下刃および焼ばめ応
力を計算により求めた結果について、第4図に示す。な
お同図はロール外径:550mm、ロール幅:500m
mおよびスリーブ厚:10mmの冷却ロールを2本用い
て圧下刃1tで製造した場合の例で、計算は有限要素法
にて行った。
力を計算により求めた結果について、第4図に示す。な
お同図はロール外径:550mm、ロール幅:500m
mおよびスリーブ厚:10mmの冷却ロールを2本用い
て圧下刃1tで製造した場合の例で、計算は有限要素法
にて行った。
同図において、ロールキス部の最大発生応力は30kg
f/mm2未満である。そこで降伏点応力を30kgf
/mm2程度に抑えれば大きな塑性変形は生じないため
、0.2%耐力を目安としテ30kgf / mm2以
上とした。
f/mm2未満である。そこで降伏点応力を30kgf
/mm2程度に抑えれば大きな塑性変形は生じないため
、0.2%耐力を目安としテ30kgf / mm2以
上とした。
400℃におけるピンカース硬さ(Hv 5g) :
150以上 冷却ロールの表面粗さとビッカース硬さとの関係を第5
図に示すように、ロール表面の肌荒れが著しく巻付きや
焼付きが生じる領域Aおよび肌荒れが生じて板形状に悪
影響を及ぼす領域Bを避けるには、Hv 5gを150
以上にすればよいことがわかる。
150以上 冷却ロールの表面粗さとビッカース硬さとの関係を第5
図に示すように、ロール表面の肌荒れが著しく巻付きや
焼付きが生じる領域Aおよび肌荒れが生じて板形状に悪
影響を及ぼす領域Bを避けるには、Hv 5gを150
以上にすればよいことがわかる。
400℃における引張り強さ’ 40kgf/ mm2
以上双ロール法においては第6図に示すように、高温で
の加熱、冷却の繰り返しにょる熱疲労が発生し、冷却ロ
ール表面にヘアークラックが発生する。
以上双ロール法においては第6図に示すように、高温で
の加熱、冷却の繰り返しにょる熱疲労が発生し、冷却ロ
ール表面にヘアークラックが発生する。
一方策4図に示したように、ロールキス部での最大応力
はおよそ30kgf/mm2で、この応力が第6図の繰
返し熱疲労パターンで増幅される。これらの背景と種々
の実験から400 t:での引張り強さが40kgf/
mm2以上であればロールにかがる応力に十分に耐える
ことができる。
はおよそ30kgf/mm2で、この応力が第6図の繰
返し熱疲労パターンで増幅される。これらの背景と種々
の実験から400 t:での引張り強さが40kgf/
mm2以上であればロールにかがる応力に十分に耐える
ことができる。
400℃における伸び=5%以上
冷却ロールの延性もヘアークラックの発生に影響を及ぼ
すと考えられ、ここに銅系ロールにおける熱変形の目安
として次式 %式%) ただしα:線膨張係数(=16.5xlO−1l′/l
)を参照すると、400℃での熱変形は1%未満である
が、局部集中変形や圧下刃の影響を考慮すると4%程度
の変形伸びをみておく必要があり、したがって400℃
における伸びは5%以上にする。
すと考えられ、ここに銅系ロールにおける熱変形の目安
として次式 %式%) ただしα:線膨張係数(=16.5xlO−1l′/l
)を参照すると、400℃での熱変形は1%未満である
が、局部集中変形や圧下刃の影響を考慮すると4%程度
の変形伸びをみておく必要があり、したがって400℃
における伸びは5%以上にする。
更に上記のすぐれた機械的性質は、前記課題解決のため
の手段で述べた本発明冷却ロールに好適な材質によって
得られ、(1)Cu−Zr−Cr−Ni−Ti−Fe合
金(2)Cu −B e −Co −A g合金(3)
Cu−Be−N 1−Zr合金といった析出硬化型合金
が主たるものである。
の手段で述べた本発明冷却ロールに好適な材質によって
得られ、(1)Cu−Zr−Cr−Ni−Ti−Fe合
金(2)Cu −B e −Co −A g合金(3)
Cu−Be−N 1−Zr合金といった析出硬化型合金
が主たるものである。
本合金ではいずれも金属間化合物例えば(1)では(F
e、 N+、 Co) xTIy相の粒子微細化と<l
r、 Cr) xCuy相共存、(2)ではCU+t−
(Be、 (:o、 Ag) y相、(3)ではCu−
(Be、Ni)、 Cu−Zr相の微細粒子が粒界に析
出し、高強度、高延性の合金を構成している。
e、 N+、 Co) xTIy相の粒子微細化と<l
r、 Cr) xCuy相共存、(2)ではCU+t−
(Be、 (:o、 Ag) y相、(3)ではCu−
(Be、Ni)、 Cu−Zr相の微細粒子が粒界に析
出し、高強度、高延性の合金を構成している。
(実施例)
表1に示す素材になる種々のスリーブにて作製した冷却
ロールを用いて双ロール法により以下の条件で板厚0.
5〜0.6+nm、板幅500 mmの急冷薄帯を製造
した。
ロールを用いて双ロール法により以下の条件で板厚0.
5〜0.6+nm、板幅500 mmの急冷薄帯を製造
した。
製造条件
鋼種:4.5%Si −Fe
冷却ロール二 ロール径 550mm (外径)ロール
幅 500mm スリーブ厚:IO市 ロール周速: 5m/s 出鋼温度: 1600℃ ヒートサイズ:3を 薄帯製造時の薄帯のロールへの巻付き及び製造後のロー
ル表面を観察するとともに冷却ロールの表面粗さを測定
した結果を、表1に併記する。
幅 500mm スリーブ厚:IO市 ロール周速: 5m/s 出鋼温度: 1600℃ ヒートサイズ:3を 薄帯製造時の薄帯のロールへの巻付き及び製造後のロー
ル表面を観察するとともに冷却ロールの表面粗さを測定
した結果を、表1に併記する。
同表より明らかなように、この発明に従う冷却ロール(
No、1〜5)を用いた場合はロールの損耗は軽微であ
り、巻付きや焼付きは勿論のことクラックの発生も全く
なかったのに対し、熱伝導率と高温での硬さ、引張強さ
、0.2%耐力および伸びとが発明範囲からはずれた比
較例(No、6〜15)では何かしらの弊害が生じてい
た。
No、1〜5)を用いた場合はロールの損耗は軽微であ
り、巻付きや焼付きは勿論のことクラックの発生も全く
なかったのに対し、熱伝導率と高温での硬さ、引張強さ
、0.2%耐力および伸びとが発明範囲からはずれた比
較例(No、6〜15)では何かしらの弊害が生じてい
た。
(発明の効果)
かくしてこの発明に従う冷却ロールによれば、急冷薄帯
製造中、ロール変形やロール表面への焼付き、巻付きが
生じることがなく、またロール表面の肌荒れ、摩耗も軽
微で表面クラックが発生することもないため、表面性状
に優れた急冷薄帯を長時間にわたり安定して製造するこ
とができる。
製造中、ロール変形やロール表面への焼付き、巻付きが
生じることがなく、またロール表面の肌荒れ、摩耗も軽
微で表面クラックが発生することもないため、表面性状
に優れた急冷薄帯を長時間にわたり安定して製造するこ
とができる。
第1図は双ロールによる急冷金属薄帯の製造要領の説明
図、 第2図は冷却ロールとして鉄系ロールと銅系ロールを用
いた場合におけるロールキス部表面温度の経時変化を示
したグラフ、 第3図はロールキス部温度と熱伝導率との関係を示した
グラフ、 第4図は銅合金ロールを用いた場合のスリーブ表面の円
周方向応力の分布を示すグラフ、第5図はビッカース硬
さとロール表面粗さとの関係を示すグラフ、 第6図は熱疲労サイクルパターンを示すグラフ、である
。 la、 lb・・・冷却ロール 2・・・注湯ノズル
3・・・溶湯
図、 第2図は冷却ロールとして鉄系ロールと銅系ロールを用
いた場合におけるロールキス部表面温度の経時変化を示
したグラフ、 第3図はロールキス部温度と熱伝導率との関係を示した
グラフ、 第4図は銅合金ロールを用いた場合のスリーブ表面の円
周方向応力の分布を示すグラフ、第5図はビッカース硬
さとロール表面粗さとの関係を示すグラフ、 第6図は熱疲労サイクルパターンを示すグラフ、である
。 la、 lb・・・冷却ロール 2・・・注湯ノズル
3・・・溶湯
Claims (1)
- 1、溶融金属の落下流を受け、その急冷凝固を強いて薄
帯化を導く冷却ロールであって、熱伝導率:0.5ca
l/cm・s・℃以上で、さらに400℃において、0
.2%耐力:30kgf/mm^2以上、ビッカース硬
さ(Hv5g):150以上、引張り強さ:40kgf
/mm^2以上および伸び:5%以上を満足する材質に
なることを特徴とする急冷薄帯製造用の冷却ロール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20392188A JPH0255645A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 急冷薄帯製造用の冷却ロール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20392188A JPH0255645A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 急冷薄帯製造用の冷却ロール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0255645A true JPH0255645A (ja) | 1990-02-26 |
Family
ID=16481899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20392188A Pending JPH0255645A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | 急冷薄帯製造用の冷却ロール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0255645A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05154616A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-22 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | 薄板連続鋳造用ロール |
EP1005934A2 (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-07 | Nippon Steel Corporation | Cooling drum for twin-drum continuous casting machine |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP20392188A patent/JPH0255645A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05154616A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-22 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | 薄板連続鋳造用ロール |
EP1005934A2 (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-07 | Nippon Steel Corporation | Cooling drum for twin-drum continuous casting machine |
EP1005934A3 (en) * | 1998-12-04 | 2001-04-11 | Nippon Steel Corporation | Cooling drum for twin-drum continuous casting machine |
US6371900B1 (en) | 1998-12-04 | 2002-04-16 | Nippon Steel Corporation | Cooling drum for twin-drum continuous casting machine |
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