JPH0299253A - スラブ連続鋳造用組立式ロール - 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、スラブ連続鋳造設備に供されるピンチロール
、ガイドロール等に用いられる組立式ロールに関する。

（従来の技術） 従来、スラブ連続鋳造機のピンチロール、ガイドロール
として用いられるロールには、ソリッドロールと、組立
式ロールの大略２種類のロールがある。組立式ロールは
、第６図に示すような構造をしており、機械構造用炭素
鋼や低合金鋼で形成されたロール軸部材５２の胴部外周
面にらせん状の冷却媒体送給用溝（以下、「溝」と称す
。）５４を設け、該軸部材５２に耐摩耗性に優れた合金
鋼等によって鍛造形成された円筒状の外層部材５１を嵌
合し、前記軸部材５２の胴端部で、該軸部材５２と前記
外層部材５１とを溶接固定６０シたものである。そして
、前記溝５４の胴部外周面の開口が外層部材５１内周面
５３によって閉塞されて、冷却媒体送給用流路（以下「
流路」と称す。）５５が形成されている。

また、軸部材５２両端部には、軸心に沿って冷却媒体給
排孔（以下「給徘孔」と称す。）５８．５９が穿設され
ており、該給排孔５８．５９と前記流路５５が両胴端部
で連通されている。本ロールによれば、軸の一端側の給
排孔から供給された冷却媒体は、外層部材内周面５３の
流路に案内され、外層部材５１を冷却した後、他端側の
給排孔から排出される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の組立式ロールにおいては、外層部
材５１はその両端で軸部材５２に固着されているだけで
あるから、ロールにかかる曲げ応力が外層部材５１の軸
方向中央部に集中し易い。このため、外層部材５１に一
旦クランクが発生すると、クランクは早期に進展して、
遂に外層部材５１は破断するに至り、冷却媒体の噴き出
し事故を発生する。

また、外層部材５１の中央部外周面は高温のスラブと接
触するため、該中央部が径外方向に膨れて、第７図に示
すように、前記溝５４の相互間に存する山部５６の外表
面（即ち、軸部材胴部外周面）と外層部材５１内周面と
の間に隙間が生じる。このような状態になると、冷却媒
体の流れが不均一となって冷却効果が低下するばかりで
なく、スラブから外層部材５１に大きな負荷が作用する
と、その両端部に大きな力が作用し、両端固着部が破損
し、前記と同様、冷却媒体の噴出事故を誘発する。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、外層部材
が破損しにくく、かつ冷却効果が−様なスラブ連続鋳造
用組立式ロールを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するためになされた本発明のスラブ連
続鋳造用組立式ロールは、耐摩耗材で形成された円筒状
の外層部材１．３１に、強靭材で形成されかつ胴部外周
面に冷却媒体送給用溝３．３３．３４が凹設された軸部
材５，３２が嵌合されると共に固相接合され、前記溝３
，３３．３４の胴部外周面の開口が外層部材内周面２．
３０によって閉塞されて冷却媒体送給用流路４，３５．
３６が形成されたものである。そしてロール軸部材３２
の胴部外周面の冷却媒体送給用溝が、胴部中央部から胴
部の一端に向うらせん状の第１冷却媒体送給用溝３３と
、胴部中央部から胴部の他端に向うらせん状の第２冷却
媒体送給用溝３４とから形成され、第１および第２冷却
媒体送給用溝３４が胴部中央部において軸部材３２に設
けられた冷却媒体導入路３７．３８に連通し、一方胴部
端部において軸部材３２に設けられた第１および第２排
出路３９．４０に各々連通させるとロール外層部材の冷
却が効果的にでき、またロール軸部材３２の胴部外周面
の冷却媒体送給用溝３３，３４の軸方向のピッチが、胴
部中央域では小さく胴端域では大きく形成するとさらに
効果的な冷却が可能である。

（作　用） ロール軸部材５．３２の胴部外周の全ての山部６外表面
が外層部材内周面と、熱間等方加圧処理によって固相接
合（拡散接合）されているので、外層部材の中央部の径
外方向の膨張が山部の外表面に常時拘束され、ロールに
負荷される力を外層部材と軸部材との両者によって常時
負担することができる。そして、上記のように、山部６
外表面と外層部材内周面とが固相接合されて、前記溝の
胴部外周面の開口が外層部材内周面によって閉塞されて
流路が形成されているので、冷却媒体を流路に沿って均
一に流すことができる。

また、外層部材内周面３０に、連通されていない第１お
よび第２冷却媒体送給用流路が、胴部中央部から胴部の
一端および他端に向ってそれぞれ形成され、かつ第１お
よび第２流路が、胴部中央部において軸部材３２に設け
られた冷却媒体導入路３７゜３８に連通されているので
、該流路に冷却媒体を胴部中央部から流すことによって
、高温のスラブと接触して加熱され易い胴部中央部に、
温度上昇のない冷却媒体を供給することができ、外層部
材３１の胴部中央部における過度の温度上昇を抑制して
、ロール外層部材の温度分布を均一にすることができる
。

さらに、前記冷却媒体の流路の間隔を、胴部中央部付近
で狭くすることにより、外層部材３１の胴部中央部にお
ける過度の温度上昇をさらに抑制して、ロール外層部材
の温度分布をさらに均一にすることができる。

従って、連続鋳造中の外層部材３１外周面の温度分布を
より均一に保つことができるので、外層部材３１の軸方
向中央部の径外方向への膨張が抑えられる。

（実施例） 本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係るスラブ連続鋳造用組
立式ロールの構造を示す。本実施例のロールは、外層部
材１にロール軸部材５が嵌合されると共に、軸部材５の
外周面に形成された溝によって形成された山部６の外表
面７（即ち軸部材胴部外周面）の全てと外層部材の内周
面２とが、熱間等方加圧処理によって、拡散接合されて
いる。

前記外層部材１はＣｒ　−Ｍｏ系低炭素合金鋼（例えば
１％Ｃｒ−０，３％Ｍ　ｏＷｆＪ　）などの耐摩耗材を
適宜選択使用することができる。通常、遠心力鋳造法に
よって鋳造後、機械加工したものを用いる。一方軸部材
５は、機械構造用炭素鋼や構造用合金鋼などの強靭材か
ら適宜選択し、機械加工したものを用いることができる
。

前記軸部材５の外周面には、−条のらせん条の冷却媒体
送給用溝３が凹設されており、該溝３の開口が外層部材
ｌの内周面２によって閉塞されて冷却媒体送給用流路４
が形成されている。軸部材５両端には軸心方向に沿って
冷却媒体給排孔９，１゜（以下「給排孔」と称す。）が
穿設されている。

前記流路４は、ロールの胴部末端側で給排孔９．１゜と
それぞれ連通されている。

第１実施例に係るロールによれば、冷却媒体は、図中矢
印で示したように、ロール軸部の冷却媒体給徘孔９．１
０の一端側たとえば９より送給され、ロール外層部材１
の内周面２の冷却媒体送給用流路４に導かれる。そして
、前記流路４に沿って外層部材内周面をらせん状に周回
しつつ外層部材を均一に冷却した後、他端側の給排孔１
０に至り、排出される。

このように、ロール軸部材５の胴部外周の全ての山部６
外表面（即ち、軸部材胴部外周面）７と、外層部材１内
周面が熱間等方加圧処理によって固相接合（拡散接合）
され、軸部材５と外層部材１とが一体化されているので
、ロールに負荷される力を、外層部材１と軸部材５によ
って負担することができる。

またロール外層部材１内周面２を冷却媒体が一様に流れ
るので、ロール外層部材１の過度の温度上昇が防止され
、胴端部と中央部の温度勾配を小さ（することができる
。

第２図は本発明の第２実施例に係るスラブ連続鋳造用組
立式ロールの構造を示す。図中矢印は冷却媒体の流れる
方向を示している。また第３図は第２図のロールにおい
て、冷却媒体の流れる経路を略示しており、図中実線は
冷却媒体の流れる経路を、矢印は流れる方向を示してい
る。

本実施例のロールも、第１実施例と同じく、外層部材３
１に軸部材３２が嵌合されると共に、軸部材３２の胴部
外周面と外層部材３１の内周面とが熱間等方加圧処理に
よって拡散接合されている。

前記軸部材３２の胴部外周面には、胴部の一端から他端
に至る１条のらせん状溝が凹設されている。

該溝は、胴部中央部に設けられた閉塞部分（第４図中に
点線で示す。）によって、左右各部に区分され、胴部中
央から胴部の一端に向う第１冷却媒体送給用溝３３（以
下「第１溝ｊと称す。）と、第１溝３３と連通ずること
なく胴部の他端に向う第２冷却媒体送給用溝３４（以下
「第２溝」と称す。）とが形成されている。

前記第１および第２溝３３．３４の胴部外周面の開口が
、前記外層部材３１の内周面３０によって閉塞されて、
第１冷却媒体送給用流路３５（以下「第１流路」と称す
。）および第２冷却媒体送給用流路３６（以下「第２流
路」と称す。）が形成されている。

前記軸部材３２の両端部には、軸心方向に沿って、軸端
部から中心に向って第１および第２冷却媒体給排孔４１
，４２が穿設されている。該給排孔４１，４２は一端が
胴部中央部で閉塞されており、閉塞端側の細径孔４１ａ
、４２ａと軸端側の大径孔４１ｂ、４２ｂとが、胴部端
部と中央部との間で同心状に連設されて形成されている
。再給排孔４１，４２の軸端側には、各々第１および第
２導入管４３．４４が同心状にそれぞれ配設され、各導
入管４３．４４の先端部は、各給排孔４１．４２の細径
孔４１ａ、４２ａと大径孔４１ｂ、４２ｂとの連設部で
、それぞれの給排孔内周面に固定されて、導入管４３．
４４と細径孔４１ａ、４２ａが各々連通され、第１およ
び第２導入路３７．３８が形成されている。

また前記第１および第２導入管４３．４４の外周面と前
記給排孔の大径孔４１ｂ、４２ｂとの間で、第１および
第２排出路３９　、４０がそれぞれ形成されている。

４５．４６は回軸継手で、軸部材３２の両端に回動自在
に設けられており、前記第１および第２導入路３７゜３
８、第１および第２排出路３９．４０に各々連通してい
る。

尚、本実施例では、らせん溝の閉塞部分を、らせんの半
周回分としたが、ロール表面の均一冷却のためには閉塞
部分は短い程よい。従って、閉塞部分を短くして、例え
ば第３図において点線矢印の位置のように、近接して設
けることが望ましい。

本実施例に係るロールによれば、冷却媒体は、第２図お
よび第３図に矢印で示したように、ロール軸部材３２の
両端側に設けられた第１および第２導入路３７．３８か
ら送給され、軸部材３２胴部中央部において、ロール外
層部材３１の内周面３０の第１および第２流路３５．３
６にそれぞれ導かれる。そして、前記流路３５．３６に
沿って、胴部中央部から胴両端部に向って前記流路３５
．３６に沿って、胴部中央部から胴両端部に向って、外
層部材内周面をらせん状に周回しつつ外層部材を均一に
冷却した後、それぞれ胴端の第１および第２排出路３９
．４０に至り、排出される。

このように、本実施例では温度上昇のない冷却媒体が、
胴部中央部の流路に供給され、ロール外層部材３１の内
周面３０を胴部中央部から各々の胴端に向って流れるの
で、高温のスラブによって加熱され易い胴部中央部を特
に冷却して、第１実施例に比べて、連鋳作業中のロール
胴部表面の温度分布をさらに均一にできる。

尚、上記実施例では、冷却媒体は、軸部に設けた２本の
導入路から外層部材内周面に設けられた連通されていな
い２本の流路に各々送給される構造としたが、第４図に
示したように冷却媒体を、１本の導入路から、一方の胴
端から他方の胴端に達する１本のらせん状の流路の中間
部分に送給する構造としてもよい。あるいは、冷却媒体
を、１本の導入路から連通されていない２本の流路に送
給する構造としてもよい。もっとも、第２図および第３
図のような構造にすると、第１、第２冷却媒体送給用流
路の流路抵抗が異なることに起因して、各流路へ送給さ
れる冷却媒体の流量に偏りが生じても、極めて容易に流
量調整することができる。

従って、スラブ連続鋳造作業において、実際にスラブと
接触していないときには、胴部中央部から左右胴端にか
けての温度分布を、中央部に低温のピークを有する対称
状に容易に制御することができる。これにより、スラブ
連続鋳造作業中、胴部中央部で高温のスラブによる加熱
が生じても、胴部表面の温度分布の均一化を容易に行う
ことが可能である。更に、スラブ連続鋳造作業中にロー
ル胴部表面の温度分布が変化しても、各流路に流れる冷
却媒体の流量を調整することによって、ロール胴部表面
の温度分布を均一に制御することが容易である。

また、第５図は前述の第２実施例において、ロール軸部
材３２の胴部外周面に形成した冷却媒体送給用溝のピッ
チを、高温のスラブと直接接触する胴部中央域では小さ
く、スラブと直接接触しない胴端域では大きく形成した
場合を示す。尚第２図と同一の部分は同番号で示した。

同図においては高温のスラブと接触して加熱される外層
部材３１の中央域を集中的に冷却できるので、この部分
の過度の温度上昇がさらに抑制できる。従って、連続鋳
造作業中の外層部材３１外周面の温度分布をさらに均一
に保つことができるので、外層部材３１の中央部の径外
方向への膨張が抑えられる。

尚、前記溝は、第５図のように胴部中央域に小ピツチの
溝を形成し、胴端域に形成した大ピツチの溝と連通させ
て形成してもよいが、胴部中央から胴端に向って漸増す
るピッチを存する溝を形成してもよい。

以上のように、軸部材３２と外層部材３１が熱間等方加
圧処理によって固相接合（拡散接合）されて一体化して
おり、かつ冷却媒体の送給によって外層部材３１の温度
分布が均一に保たれ、外層部材３１の径外方向への膨張
がきわめて少ないので、外層部材の熱膨張に伴う拘束力
を軸方向に沿って均一化することができる。

次に具体的製造実施例について述べる。

広巾スラブ連続鋳用ピンチロール（４５０ｍｍφ×１５
００ｍｍｆ）を、前記第１実施例および第２実施例の構
造に製作した。

■　外層部材の製作 金型遠心力鋳造法によって中空円筒体を形成し、機械加
工によって、外径４５０胴φ×内径３４０ｍｍφ×長さ
１５００ｎｖｎｊ２の外層部材を得た。外層部材の化学
組成（重量％）は以下第１表の通りである。

第１表 尚、両者共、後に熱間等方加圧処理で高温域まで上げら
れるため、鋳造後、６００’Ｃで鋳造応力除去のみを行
った。

■　軸部材の製作 機械構造用炭素鋼で形成された軸部材の胴部外周面に、
下記の冷却媒体送給用溝を形成した。

■−ａ　第１実施例 溝深さ　１５ｍｍ、溝巾　２０ｍｍ、ピッチ　７０ｍｍ
冷却媒体給排孔を両輪端部に軸心方向に沿って穿設し、
胴端部で溝と連通した。

■−ｂ　第２実施例 溝深さ　１５ｍｍ、溝巾　２０ｍｍ、ピッチ　中央部付
近で５０１１１ｆｆ＋、胴端部付近で１００　ｎｕｎ軸
部材の中央部付近で溝にスペーサーを入れて溝の一部を
閉塞して、中央部から胴部の左右端にそれぞれ向う２本
の溝を形成した。

さらに、両軸端部に冷却媒体給徘孔を穿設し、第１およ
び第２導入管を配設し、前記溝と連通させた。

■組立 上記■および■で得た軸部材と外層部材とを嵌合し、全
体を封缶した後脱気し熱間等方加圧装置に入れ、両者を
接合一体化した。

熱間等方加圧処理条件は下記の通りである。

温度　　　　気圧 第１実施例　　１０５０’Ｃ１０００気圧第２実施例　
　１１００°Ｃ１０００気圧熱間等方加圧処理後、両ロ
ールを、歪取熱処理（５５０°ＣＸ２０１＋）後、仕上
の機械加工を行った。

■　上記で得た各ロールを実際のスラブ連続鋳造作業に
供したところ、下記第２表のような良好な結果を得た。

尚、比較ロールとしてロール中心部に貫通孔を形成し、
この貫通孔に冷却媒体を送給して冷却する構造のロール
（ロールの胴径、胴長は実施例と同じ）を製作し比較し
た。

第２表 （発明の効果） 本発明のスラブ連続鋳造用組立式ロールによれば、ロー
ル軸部材の胴部外周面に形成された溝の間に形成された
山部の外表面が、外層部材内周面と、熱間等方加圧処理
によって固相接合（拡散接合）され、一体化されている
ので、前記山部外表面と外層部材内周面との間に隙間は
形成されず、冷却水を常に一様に流すことができる。ま
た、ロールに負荷される力を外層部材と軸部材の両方で
負担することができるので、ロールに負荷される力によ
って外層部材の軸方向中央部に応力集中が発生しに＜＜
１．クランクが生じに（い。仮に発生したとしても、早
期に進展することがない。

また、２本の冷却媒体送給用流路が、胴部中央部から胴
部の左右端に向ってそれぞれ形成され、かつ各流路が胴
部中央部において軸部材に設けられた冷却媒体導入路に
連通されている。このため、各流路に胴部中央部から冷
却媒体を流すことができるので、高温のスラブによって
加熱される胴部中央部に温度上昇のない冷却媒体を供給
することができ、胴部中央部における温度上昇を抑制し
て、ロール表面を均一に冷却することができる。

さらに、高温のスラブと直接接触する胴部中央部におい
て、冷却媒体送給用溝のピッチを小さく形成することに
よって、該胴部中央部を集中的に冷却できるので、回部
の温度上昇をさらに抑制することができ、ロール表面を
さらに均一に冷却することができる。

従って、外層部材の軸方向中央部における径外方向への
熱膨張が抑制されるので、外層部材端部のみならず、外
層部材とロール軸部材との接合部に大きな力が作用する
ことがな（、外層部材における破損事故が発生しにくい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るスラブ連続鋳造用組
立ロールの縦断面図、第２図は第２実施例に係る同ロー
ルの縦断面図、第３図は第２図において、冷却媒体の流
れる経路を示す説明図、第４図は第２実施例に係る他の
ロールにおける冷却媒体の流れる経路を示す説明図、第
５図は第２実施例に係るロールにおいて冷却媒体送給用
溝のピッチを胴部中央部で小さくしたロールの一部拡大
断面図、第６図は従来のスラブ連続鋳造用組立ロールの
縦断面図、第７図は第６図の要部拡大縦断面図である。 １．３１・・・外層部材、２，３０・・・外層部材内周
面、３・・・冷却媒体送給用溝、４・・・冷却媒体送給
用流路、５３２・・・軸部材、３３・・・第１冷却媒体
送給用溝、３４・・・第２冷却媒体送給用溝、３７・・
・第１冷却媒体導入路、３８・・・第２冷却媒体導入路
、 第２排出路。 ３９・・・第１排出路、 ４０・・・ 特 許 出 願 人 久保田鉄工株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐摩耗材で形成された円筒状の外層部材（１）、
   （３１）に、強靭材で形成されかつ胴部外周面に冷却媒
   体送給用溝（３）、（３３）、（３４）が凹設された軸
   部材（５）、（３２）が嵌合されると共に固相接合され
   、前記溝（３）、（３３）、（３４）の胴部外周面の開
   口が外層部材内周面（２）、（３０）によって閉塞され
   て冷却媒体送給用流路（４）、（３５）、（３６）が形
   成されていることを特徴とするスラブ連続鋳造用組立式
   ロール。
2. （２）ロール軸部材（３２）の胴部外周面の冷却媒体送
   給用溝が、胴部中央部から胴部の一端に向うらせん状の
   第１冷却媒体送給用溝（３３）と、胴部中央部から胴部
   の他端に向うらせん状の第２冷却媒体送給用溝（３４）
   とから形成され、第１および第２冷却媒体送給用溝（３
   ４）が胴部中央部において軸部材（３２）に設けられた
   冷却媒体導入路（３７）、（３８）に連通し、一方胴部
   端部において軸部材（３２）に設けられた第１および第
   ２排出路（３９）、（４０）に各々連通していることを
   特徴とする請求項（１）記載のスラブ連続鋳造用組立式
   ロール。
3. （３）ロール軸部材（３２）の胴部外周面の冷却媒体送
   給用溝（３３）、（３４）の軸方向のピッチが、胴部中
   央域では小さく胴端域では大きく形成されていることを
   特徴とする請求項（２）記載のスラブ連続鋳造用組立式
   ロール。