JPS5916954A - 連続鋳造用ロ−ラ− - 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】 本発明は連続鋳造装置において使用される各種ローラー
（以下連鋳用ローラーという）の材質に関するものであ
る。即ち連鋳用ローラとしては、通常第１図に示す如く
、溶湯を所定形状、寸法のビレット、ブルームあるいは
スラブに注湯、凝固各部からなるエプロンローラー、又
連続鋳造材９を所定方向に移動させるビンチロール７と
ピンチロール出口で切断された連続鋳造材を移送する送
りローラー８とからなる。

ところで、一般に連鋳用ローラーの材料としては圧延、
鍛造、および鋳造にて製造された素材を所定寸法に機械
加工仕上げしたり又上記素材に溶接肉盛加工したものや
、溶射等の表面処理を施したものが用いられておりそれ
らローラーの種類は適用場所により多種にわたっている
。

即ち、５ＵＳ３０４．３２１．３１６．３０９８゜３１
０Ｓ等の圧延材、ＳＧ、ＳＯＭ、ＳＮＣＭ等の圧延およ
び鍛造材、ＦＣ、ＦＯＤ　、ＳＯ８。

Ｓ　ＣＨ等の固定および遠心力鋳造材等のＪＩＳ規格、
又はそれに相当のもの、およびステライト硬化肉盛やＷ
　、　Ｍｏ等の炭化物を主体とせる溶射材等も用いられ
ている。

これらは連続鋳造されるビレット、ブルーム、スラブ等
の材質、寸法の他、温度、送り速度、冷却条件、等ロー
ラーの使用場所、および使用条件により：適切な材質の
ローラーが使用されねばならないが、いずれにしてもこ
れらローラーはつぎのような苛酷な使用条件の下で使わ
れている。

即ち、まずローラー表面ば連鋳材および冷却水等により
繰返し加熱、冷却による熱衝撃、熱疲労を受け、そのた
めにローラー表面にクラックを生じることが多い。つぎ
にローラーは連鋳材との接触時、連鋳材により負荷を受
ける。そのため、ローシーはこの負荷に耐えられる高温
強度を必要とする。

また、連鋳材はモールドに近い程高温で、ローラー表面
はその熱により酸化を生じ、しかも冷却水が水蒸気とな
って、酸化を一層促進する。又冷却水の性状によっては
、それに含まれる酸性、又は、アルカリ性分による腐食
や、有機物等による腐食もローラー表面の損傷を促進す
る。

さらに、ローラー表面は、連鋳材との接触により摩耗を
受けろ上、連鋳材表面から剥離したスケールがローラー
表面に付着し連鋳材移動時にローラー表面のカジリの原
因となって摩耗を促進する。

又この摩耗はローラー表面の酸化腐食の防止等に有効な
保護性酸化皮膜を除去するため、ローラー表面の酸化等
による損耗を促進する。

しかも、ローラー材質によっては連鋳材表面のスケール
がローラー表面に固着し、連鋳材に疵を生ずることもあ
る。又ローラー表押に生じたクラックの性状によっては
、スケールの固着を促進することもある。

以上の如く、連鋳用口ｉラーの使用条件は極めて苛酷で
ローラーとしての機械的強度の他、耐熱衝撃性、耐熱疲
労性、耐摩耗性、耐酸化性、耐食性、耐焼付性等、多く
の特性を具備するものであ々質、操業方法、等の各種条
件によって夫々異なる。従って連鋳用ローラーもこれら
多種、多様な条件にできるだけ広く適応できるものでな
げればならない。

しかるに、一般的に金属材料は、耐熱衝撃性、耐熱疲労
性、に優れたものは耐摩耗性、および高温強度゛におい
て劣る傾向にあり、又、逆に後者が優れた材料では前者
が劣る傾向にあるため、既述の如き規格鋼はいずれも連
鋳用ローラー材として満足できるものではない。

本発明者等は上記の互に相客れない。緒特性をできるだ
け満足し、且つ、製造コストも比較的安価な連鋳用ロー
ラーの開発を目的として幾多の実機試験を行い、ローラ
ー材料の改良を進めた結果、下記組成のものがその要求
を満し得ることを知見した。

即ち本発明の要旨とするところは、重量で、０００２〜
０２５％、　Ｓｔ　１．０〜４．５　％、Ｍｎ　５．０
°係以下、Ｏｒ　１５．０〜３０．０％、Ｎｉ　１０．
０〜２５．０係、Ｎ　Ｏ，１０〜０．４０係、Ｙ、希土
類元素およびＯａのいずれか１種又は２種以上合計で０
００１〜０．１０　％を含有し、またはこれにＷ　、　
ＭＯ、の１種又は２種以上合計で０２〜５．０％、Ｔｉ
。

Ｚｒ、Ｖ、Ｎ１１１＋、Ｔａ、　　の１種又は２種駄上
合計で０１〜２０％、ＯｕＱ、２〜５０％のうち力・ら
選んだ少なくとも１種を含有し、残部が鉄および不純物
よりなり、金属組織が主としてγ相であることを特徴と
する連続鋳造用ローラーにある。

以下、に本発明の詳細な説明する。

最初Ｘに本発明ローラーの成分範囲火前記のやとく限定
した理由を述べる。

まず、Ｃはγ生成元素で、強度および耐摩耗性に重要な
元素であり、少なくとも０．０２　％は必要である。一
方、０．２５％を超えると、マトリックスの硬化および
炭化物の析出が過剰となり、使用時におげろ熱衝撃、熱
疲労による割れを促進する上、素材製造時における圧延
、鍛造の加工性にも好ましくない。以上の理由から下限
は０．０２　％とし」二限は０．２５％とした。

つぎにＳｉは脱酸剤として°必要な他、１０％以−′上
の添加により耐酸化性、耐焼付性、耐熱疲労性の改善に
有効である。然しながら４５係を超えて添加した場合α
相の生成を促進し、鍛造、圧延時、又は使用時に割れを
発生し易くする上、鋳造に際しＮの溶解度を減じてブロ
ーホーイレを発生し易くするので好ましくない。

以上の点から下限を１．０％とし、上限を４５％とした
。

また、Ｍｎは脱酸剤として有効であり、又マトリックス
のγ相を安定化させる上、Ｎの溶解度を増加させるので
ＮｉをＭｎで一部お、きかえて使う理由からＭｎの上限
は５．０％とした。

つぎに、Ｏｒは強度、耐摩耗性、耐酸化性、耐食性に欠
かせない重要な元素であり、Ｃと結合して強度、耐摩耗
性の改善に有効であり、マトリックスに固溶して耐食性
にも有効である他、高温ではローラー表面に保護性酸化
皮膜を生成して耐酸化性、耐食性に有効である。これら
の諸性質を確保するためには少なくとも１５．０　％以
上は必要であり、又３０％を超える場合、Ｏｒの炭化物
、窒１．。

化物が割れを促進するとともにα相の生成、およびδ相
析出による材質脆化を促進し、耐熱衝撃性、耐熱疲労性
に悪影響を与える。以上の理由がら下限を１５０％とし
上限を３００係にした。

また、Ｎｉは鉄に固溶し本発明ローラーの生金このため
に、少なくとも最低１０．０％は必要である。しかしな
がら２５．０％を超えると耐摩耗性を劣化させ耐割れ性
も添加増量のゎりには効果を減するほかＮ１は高価でも
あり、上限を２５．０％に抑えた。

さらに本発明ローラーの特徴の１つは高濃度の固溶Ｎを
含有することにある。すなわち、ＮはＣ同様γ相生成元
素であり、高温強度、耐摩耗性、および耐熱疲労性の改
善に有効である。このためにすくなくとも０．１０％は
必要であるが、０．４０係を超えると耐割れ性を劣化さ
せる上鋳造時ゾローホールの原因ともなる。以上の理由
がら下限を０ΦＱ％とし、上限を０．４０　％とした。

また、さらにＹ、希土類元素およびＯａは強力な脱酸・
脱硫剤としてマトリックスを浄化すると同時にローラー
に残ってローラー表面に生成した有効なＯｒ　、および
ＳＬの酸化皮膜の金属地肌えの密着性あ改善に役立つ。

このために少な（とも金属中に上記元素の１種又は２種
以上で０００１％以上は必要である。しかしながらこれ
が０１％を超えると耐割れ性に好ましくない上、増量の
わりには改善効果もすくなくなり高価でもあるので上限
を０１％とした。

更に連鋳用ローラーの場合、高温における機械的強度の
他、耐熱衝撃性、耐熱疲労性、耐摩耗性、耐酸化性、耐
食性、耐焼付性等多くの特性を具備する必要があり、と
くに高温における機械的強度と熱衝撃および熱疲労を伴
う使用環境にあっては主としてγ相であることが必要で
ある。

即ち、γ相に比しα相は高温強度に劣り、又α＋γ相に
おいては熱疲労による割れを生じ易い等の欠点がある。

以上が本発明ローラーの基本感分であるが、本発明にお
いては更に耐熱疲労性、耐脆化性、耐摩耗性および高温
強度を向上せしめるために、Ｍｏ。

Ｗの１種以上合計０．２０〜５０チ、あるいはＴｉ。

Ｚｒ　Ｔ　Ｖ　ｒ　Ｎ　ｂ　ｓ　Ｔ　ａの　１種以上合
計で０．１〜２．０　％　１更にＯｕの０２〜５．０％
のうちから選んだ少なくとも１種を含有させることがで
きる。

ついで、これら元素の限定理由を述べる。

Ｍ　ｏはマトリックスを強化すると同時に炭化物として
粒内・粒界に析出し高温強度ならびに耐摩耗性の改善に
有効であり、添加する場合、その効果を発揮するために
は少なくとも０．２０％は必要であり、又５０％を超え
て添加すると材質が脆くなり耐熱疲労性の点で好ましく
ないので上限を５．０％に抑えた。またＷと共に添加す
る場合も同様な理由で両者の合計を５％以下にする必要
がある。

つぎに　Ｗ、は主として炭化物として粒内・粒界に析出
し時効硬化による高温強度ならびに耐摩耗性の改善に寄
与する。添加する場合、その効果を発揮するためには少
なくとも０．２０　％は必要であり、又５．０係を超え
て添加するとα相を形成して６相の生成を促し耐熱疲労
・耐熱衝厚性の点で好ましくないので上限を５．０係で
抑えた。また特にＷはＭｏと共に添加する場合が多いが
、この場合も同様な理由で両者の合計を５０係以下にす
る必要がある。

ついで、Ｔｉは０．Ｎと結合して炭化物、窒化物を生成
し、粒内、粒界に微細に分布して高温強度および耐摩耗
性の向上に有効である。その効果を発揮せしめるために
は少なくとも０１％は必要である。又２．０係を超えて
添加する場合、圧延加工性および耐熱疲労性の点で好ま
しくないので上限は２０係に抑えた。

また％　ＺｒはＴｉ同様炭化物、窒化物を生成し、高温
強度および耐摩耗性の向上に有効である。その効果を発
揮せしめるためには少なくとも０１％圧延加工性、およ
び耐熱疲労の点で好ま１−＜ないので上限は２Ｑ％で抑
えた。

つぎに、■は炭化物を生成し高温強度、およびｉｔ１摩
耗性の点で有効である。その効果を発揮せしめるには少
なくとも０．１　％は必要である。又２゜％を超えて添
加してもその効果はそれ程でないばかりか耐熱疲労性の
点で好ましくないので上限を２０％に抑えた。

さらに、Ｎｂは微細な炭化物を生成して耐熱疲労性およ
び高温強度の向上に有効である。この効果を発揮せしめ
るには少なくとも０．１係は必要で、又２０％を超えて
添加しても、その効果はそれ程向上しないばかりが、材
質を劣化させるので上限を２０％に抑えた。

また、Ｔａ、はＮｂ同様、微細な炭化物を生成して、マ
トリックスの性能改善に有効であり、特に耐熱疲労性お
よび高温強度の向上に有効である。

この効果を発揮せしめ′るには少なくとも０１％は必要
で、又２ｏ％を超えて添加しても、その効果はそれ程向
」ニしないので上限を２．０　％に抑えた。

以上、Ｔ　ｉ　＃　Ｚ　ｒ　＋　Ｖ　Ｉ　Ｎ　ｂ　ｇ　
Ｔ　ａの添加効果ははｙ同じであり、これらを２種以上
添加する場合もそれらの合計が０．１〜２０％の範囲内
にする必要がある。

さらにＣｕは冷却水に対する耐食性の改善に有効であり
、その効果を発揮するためには少なくとも０２係の添加
が必要であり、又５．　Ｏ％を超えて添加した場合、熱
疲労による高温脆化、耐割れ性の点で好ましくないので
上限を５．０係に抑えた。

以上述べた如く本発明ローラーは、その金属組いる。ま
た本発明ローラーはＯｒ、Ｎｉに加えて冴濃度のＳｉを
含有するため高温での耐酸化性に優れ、さらにＳｌは積
層欠陥エネルギーを低下させるため高温での耐焼付性に
も優れている。

更にＹ、希土類元素、又はＣａによって強脱酸された高
Ｎ・高ＳＬ含有γ組織を有する本発明ローラーは耐熱疲
労特性に優れている等連鋳ローラー材として優れた性質
を具備している。ところで、熱衝撃、熱疲労の影響（耐
クラツク性〕を重視する場合間はローラー素材は圧延お
よび鍛造により製造し、夫程影響を受けない連鋳材低温
部では鋳造も含めて製造することができる。

つぎに実施例により本発明の効果を更に具体的に述べる
。

実施例 第１表に示す各種成分のローラーを作成し、ビレット、
ブルーム、又はスラブの連続鋳造装置のローラーとして
使用し、その寿命を調べた。

こ匁で、従来ローラーは鋳造、鍛造又は圧延丸棒を素材
とした。また本発明ローラーはＮｏ、１２を除いてすべ
て１００　Ｋ９の真空溶解した鋼塊を鍛造して１ｌＱｉ
ａφの丸棒を作成し、機械加工により外径１００　ｙｘ
　、内径７　Ｑ　ｍｘ　、長さ２１　Ｑ　ａ＋ａのロー
ラーに仕上げた。又Ｎｏ、１２はインゴットから直接機
械加工により上記ローラー寸法に仕上げた。

これらのローラーをビレット、ブルーム、およびスラブ
につきモールド直下高温部（ンットローラ一部）と装置
」二部の中温部（ローラーエプロンローラ一部〕に使用
した結果を第１表に示す。

本発明ローラーはいずれも従来ローラーに比べて長い寿
命を示した。又廃棄理由も椋来ローラーでは摩耗、変形
、ヘアクラック等各種あるのに比べ本発明ローラーはそ
の優れた耐摩耗性、高温強度、耐酸化性から、廃棄理耐
長時間使用による表面のへアクラックによるもの又みで
あった。

以上の実施例が示すように、本発明ローラーは連鋳用ロ
ーラーとして長い寿命を示し連続鋳造設備の稼動率の向
上、保全費用の低減に寄与し、製品の生産性向上に貢献
するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造装置の断面を示す図である。 １・・・・・・モールド、２・・・・・・フットローラ
ー、３・・・・・川・ツブローラーエプロン、４・・・
・・・上部ローラーエプロン、５・・・・・・中部ロー
ラーエプロン、６・・・・・・下Ｍ　ロアーエプロン、
７・・・・・・ピンチロール、８・・・・・・送りロー
ラー、９・・・・・・連続鋳造材。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他２名 ７ｉ−１図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量で００．０２〜０６２５係、Ｓｉ１．０〜４
   ５９ｆ＋、Ｍｎ５．０％以下、Ｏｒｌ　５．　Ｏ〜３０
   ．０％、Ｎ１１００〜２５．０係、ＮＯ，１０〜０．４
   ０係、Ｙ、希土類元素およびＣａ　のいずれか１種又は
   ２種以上合計で０００１〜０．１０係を含有し、残部が
   鉄および不純物よりなり、金属組織が主としてγ相であ
   ることを特徴とする連続鋳造用ローラー。
2. （２）重量で００．０２〜０２５％、Ｓｉ１．０〜４５
   ％、Ｍｎ５．０％以下、Ｃｒ１５．０〜３０．０　％、
   Ｎｉ１Ｏ，Ｏ〜２’５．０係、Ｎ　Ｏ，１０〜０４０％
   、Ｙ。 希土類元素およびＤａのいずれか１種又は２種以」二合
   計で０００１〜０．１０％を含有し、更にＭｏ。 Ｗの１種又は２種合計で０．２０〜５．０％を含有し、
   残部が鉄および不純物よりなり、金属組織が主としてγ
   相であることを特徴とする連続鋳造用ローラー。
3. （３）重量でＯＱ、　３２〜０．２５　ｑｂ、’　Ｓｉ
   １．　Ｏ〜４５チ、Ｍｎ５．０％以下、Ｏｒｌ　５．０
   〜３０．０　％、Ｎｉ１００〜２５０％、Ｎ０１０〜０
   ４０％、Ｙ、希土類元素、Ｃａのいずれか１種又は２種
   以上合削で０．００１〜’０．１０％および’Ｉ’ｉ、
   Ｚ　ｒ　、　Ｖ　、　Ｎｂ。 Ｔａの１種又は２種以上合計で０１〜２０係を含有し、
   残部が鉄および不純物よりなり、金属組織が主としてγ
   相であることを特徴とする連続鋳造用ローラー。
4. （４）重量で００．０２〜０．２５係、Ｓｉ　　１．０
   〜４５％、Ｍｎ５．０％以下、Ｏｒｌ　５．　Ｏ〜３０
   ．０　％、Ｎｉ１０．０〜２５０係、Ｎ　Ｏ，１０〜０
   ４０係、Ｙｊ希土類元素およびＯａのいずれか１種又は
   ２種以上合引で０、００１〜０．１０　％を含有し、更
   にＯｕを０２〜５．０％含有し、残部が鉄および不純物
   よりなり、金属組織が主としてγ相であることを特徴と
   する連続鋳造用ローラー。
5. （５）重量で００．０２〜０２５％、Ｓｉ１．０〜４．
   ５係、Ｍｎ５．０％以下、　Ｏｒｌ　５．０〜３０．０
   　％、Ｎｉ１００〜２５．０　％、Ｎ　Ｏ，１’ｏ〜０
   ４０％、Ｙ。 希土類元素およびＯａのいずれが１種又は２種以上合計
   で０．００１〜０．１０　％を含有し、更にＭｏ、Ｗ（
   ７）１種又は２種合計で０２０〜５０％、Ｔ　１　ｇ　
   Ｚ　ｒ　＃Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ　（７）　１種又は２種以上
   合計で０．１〜２．０係を含有し、残部が鉄および不純
   物よりなり、金属組織が主としてγ相であることを特徴
   とする連続鋳造用ローラー。
6. （６）重量で００．０２〜’　０．２５％、Ｓ　ｉ　１
   ０〜４゜５係、Ｍｎ　５．０　％以下、Ｏｒ　１５．０
   〜３０．０　％、Ｎｉ　１０．０〜２５．０　％、ＮＯ
   ，１０〜４．０　％、Ｙ　。 希土類元素、Ｃａのいずれが１種又は２種以上合計で０
   ．００１〜０．１０％、更にＴｉ　、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ。 Ｔａの１種又は２種以上合計で０１〜２０％、Ｃｕ１１
   を０．２　＝　５．０係含有し、 残部が鉄および不純物よりなり、金属組織が主としてγ
   相であることを特徴とする連続鋳造用ローラー。
7. （７）重量でｃ　ｏ、　０２〜０．２５　’Ｊ、Ｓ　ｉ
   　１．０〜４．５％、Ｍｎ　５．０％％以下　Ｏ−ｒ　
   １５．Ｏ〜３０．０％、Ｎｉ１０．０〜２５０％、Ｎ　
   Ｏ，１０〜０４０チ、Ｙ、希土類元素およびＣａのいず
   れか１種又は２種以上合計で０、　ＯＯ１〜０１０％を
   含有し、更にＭＯ，Ｗの１種又は２種合計で０．２０−
   ５．０　％、　Ｃｕを０２〜５．０係含有し、 残部が鉄および不純物よりなり、金属組織が主としてγ
   相であることな特徴とする連続鋳造用ローラー。
8. （８）重量で００．０２〜０２５％、Ｓｉ１．０〜４５
   係、Ｍｎ　５．０％以下、Ｏｒ　１５．０〜３０．０　
   ％、Ｎｉ１０．０〜２５．０係、Ｎ０１０〜０４０チ、
   Ｙ１希土類元素およびＯａのいずれか１種又は２種以上
   合計で０．０．０１−〜Ｃ１ｘ＝　０％、更にＭ　Ｏ、
   Ｗの１種又は２種合計で０２０〜５０％、Ｔｉ、Ｚｒ、
   Ｖ。 Ｎｂ、Ｔａの１種又は２種以上合計で０．１０〜２，０
   ９６、Ｏｕを０２〜５，０％含有し、残部が鉄および不
   純物よりなり、金属組織が主としてγ相であることを特
   徴とする連続鋳造用ローラー。