JPH01254357A - 急冷薄帯製造用の冷却ロール - 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） 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。

（従来の技術） 溶融金属（以下溶湯という）から直接金属薄板を製造す
る方法として、高速回転するロールのロール胴表面に溶
湯をノズルから噴出させて接触させ冷却凝固する方法が
知られている。

この方法にはロールを１つ用いる単ロール法とロールを
２つ用いる双ロール法とがある。そのうちとくに双ロー
ル法については、第１図に示すとおり、ロールのほぼ中
央部に溶湯を注入し、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、靭性、硬さなどが高
いことが要望される。ここに番号１は注湯ノズル、２は
溶湯、そして３が冷却ロールであり、４がや、冷薄帯で
ある。

かようなロールの材質としては、たとえば特開昭５６−
１１９６５０号公報に開示されているような高速度鋼、
超硬合金などが考えられるが、かような鋼種では板厚が
数ｍｍ以下の薄板を製造する場合、ロール表面温度が６
００°Ｃ以上になってロールへの巻付き、焼付き、さら
にはクランクなどが発生するため、長時間の操業は不可
能であった。

これに対し特開昭５７−７７９１８号公報において、熱
伝導が良好でかつ強度も大きいＣｕ−Ｚｒ、　Ｃｕ−Ｂ
ｅなどの銅合金が急冷凝固用ロールとして提案され、現
在広く使用されている。

しかしながらかかる銅合金ロールを用いて連続的に板厚
数ｍｍ以下の薄板を双ロール法により製造する場合、ヒ
ートサイズが５００　ｋｇを超えると操業中、銅合金ロ
ール表面に微細な割れ（以下へアークランクあるいはマ
イクロクラックと称す）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板が
ロールに巻付くといったトラブルが生じ、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。

この点発明者らは先に、上記の問題を解決するものとし
て特開昭５８−１１６９５６号公報において、Ｎｉもし
くはＮｉ合金めっきの被覆層を有する高けい素鋼急冷薄
帯製造用ロールを提案した。この冷却ロールは、ロール
への焼付き防止には効果があり、耐摩耗性にも優れてい
たが、製造技術の進歩に伴なうヒートサイズの拡大によ
り先に述べたヘアークラックの発生が依然として免れ得
ないところに問題を残していた。

（発明が解決しようとする課題） この発明が解決しようとする問題点は、次のとおりであ
る。

１）　ロール表面の焼付き、巻付き・・・特に１　ｍｍ
以下の薄物では冷却ロール周速が速く、鉄系ロールや一
部銅合金ロール（熱伝導が良好でないもの）ではロール
表面に板が巻付いたり場合によっては焼付く。また冷却
ロールに表面被覆をしてもその材質、施工条件によって
は巻付き、焼付きが生じる。

２）　ロール表面の肌荒れ、摩耗・・・高熱伝導の銅合
金ロールでは高温硬度が低く、長時間の操業で肌荒れ、
摩耗が生じる。

３）　ロールの変形・・・双ロール法ではロールを圧下
し圧延しているためロールキス部（２本のロールが圧下
接触している点）では高温雰囲気（５００°Ｃ以上程度
）になると高温変形し易く、かかるロールの変形により
作製した薄板の板厚偏差や肌荒れが促進する。

４）　ロール表面クランク・・・上記１）〜３）項の要
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冷却ロールに用いられているが
、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−Ｚｒ−Ｃｒなど）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。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、銅または銅合金ロールの表面にＮｉめっき層
を介してＣｒめっき層を被覆することが、所期した目的
の達成に関し、極めて有効であることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

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、銅ま
たは銅合金製のロール胴の表面に、厚み：０．２〜０．
６胴のニッケルめっきの第１ｎ！と、厚み：　０．０１
〜０．０５ｍｍのクロムめっきの第２層をそなえること
からなる急冷薄帯製造用の冷却ロールである。

以下この発明を具体的に説明する。

まずこの発明の解明経緯について説明する。

例えば炭素鋼、ステンレス鋼、けい素鋼、Ｎｉ基あるい
はＣｏ基合金などの高融点材料の溶湯から、工業的規模
で直接薄板を製造する直接圧延法と呼ばれる双ロール法
においては、ロールの抜熱効果を高めて、溶湯の薄板化
を促進する（凝固安定）とともに、急冷効果による結晶
の微細化や偏析の低減などの利点があることが知られて
いる。この際使用されるロールは、表面の肌荒れ、クラ
ンク、耐食性を考慮して、高速度鋼、ステンレス鋼、ダ
イス鋼などの鉄系材料と純銅、ヘリリウム銅、クロム銅
などの銅系材料とに分類される。ところでこの発明で対
象とするような板厚１　＋＋ｕｎ以下の薄板を製造する
場合、第２図に示すようにロールキス部の表面温度（最
大表面温度）は、ロールの材質とくに熱伝導度の差に起
因した抜熱効果の違いにより異なる。例えば鉄系ロール
（熱伝導λ＝０．０１〜０．０５Ｃａ　１　／ｃｍ２／
ｃｍ／ｓｅｃ／″Ｃ）を用いた場合には、第２図に示す
ようにロールキス部の表面温度は６００〜９００°Ｃと
なり、発明者らの実験では、６００°Ｃ以上で巻付きが
生じ、また９００°Ｃ近辺ではロール材質が変質し、界
面で反応層が生成され焼付きが生じ、従って直接薄板製
造用のロールとしては適していないことが判明した。ま
た作製した薄板も未凝固部が多く、ブレークアウトが発
生した。これに対し、銅及び銅合金ロール（λ−０，２
〜１．０Ｃａｆ／ｃｍ２／ｃｍ／ｓｅｃ／　’Ｃ）を用
いた場合のロールキス部表面温度は３００〜４００°Ｃ
程度で巻付きや焼付きの発生は全くなく、ブレークアウ
トも生じなかった。

なおいずれも内部水冷式で、スリーブ厚は５〜２０ｍｍ
である。

従ってこの発明のように板厚１　ｍｍ以下の薄帯を製造
する双ロール法では、銅もしくは銅合金ロールが適して
いる。しかしながらかかる銅または銅合金ロールを、工
業的に連続長時間使用した場合には、その表面に肌荒れ
が生じ、製品となる薄板の表面が汚くなることの他、板
厚変動も顕著になり、ひいてはその表面に割れが生じ、
その後の操業が不可能となる。

上記の問題を解決するため、発明者らは種々の表面被覆
技術に取組んだ結果、試行錯誤の末、第１層Ｎｉめっき
を厚み０．２〜０．６　ｍｍで、第２層Ｃｒめっきを厚
み０．０１〜０．０５ｎｕａで被覆した冷却ロールが最
も有利に適合することを突き止め、この発明を完成させ
るに至ったものである。

冷却ロールの表面被覆材としては母材鋼もしくは銅合金
の熱膨張率１６〜１７Ｘ１０−６１／”Ｃに近いＮｉめ
っき（熱膨張率１４〜１５Ｘ１０−ｂ１／”Ｃ）が適し
ている。

しかしながら双ロールプロセスは板の巻付きが発生しや
すく、Ｎｉめっきのみでは巻付きの発生は防げない。こ
の点Ｎｉめっきの上に重ねてＣｒめっきを被覆すること
により板の巻付きを防止することができたのである。ま
た母材鋼とＣ「めっきとの間にＮｉめっきを介挿するこ
とは、熱膨張差に起因する発生応力を緩和し、Ｃｒめっ
きの剥離を防ぐ上でも有利である。

次に各めっき層の厚みを前記の範囲に限定した理由につ
いて説明する。

第３図に、冷却ロールとして内部水冷式銅合金ロールな
らびにそのロール胴表面に種々の厚みでＮｉおよびＣｒ
めっきを施したロールを用いて栄、冷薄帯を製造したと
きのロール６０周目（定常状態）におけるロールキス部
の断面方向温度分布を示す。

Ｎｉ−Ｃｒめっきを施さない銅合金ロールのキス部表面
温度はおよそ４５０°Ｃであるが、例えばＣｕ　−Ｂｅ
台金は第４図および第５図に示すように、４００°Ｃ以
上では強度、伸びとも極端に低下する。このためＣｕ−
Ｂｅ、Ｃｕ−叶、Ｃｕ　−Ｚｒ　−Ｃｒなどの銅合金ロ
ールを連続して長時間使用した場合には、熱疲労のため
ロール表面に微細なりランクが発生する。

これに対し厚み：　０．２〜０．６　ｍｍのＮｉめっき
＋Ｃｒめっきを施した場合には、ロール表面温度は５０
０°Ｃ以下に低減でき、第６図に示すように表面層であ
るＣｒめっき層の硬度はキス部最大温度域でもビッカー
ス硬度（■ν２３ｇ）で５００以上となりその結果ロー
ル表面の肌荒れが少なくなる。まためっき層と母材銅合
金ロールとの界面温度も４００″Ｃ以下に保つことがで
き、従って引張り特性や伸び特性の極端な劣化もない。

上述したとおり、ロールキス部におけるロール表面温度
を５００°Ｃ以下、まためっき層と母材銅合金ロールと
の界面温度を４００°Ｃ以下に抑制するためには、少く
とも０．２　ｍｍ厚のＮｉめっきが必要であるので、こ
の発明ではＮｉめっき層厚の下限を０．２鴫とした。一
方Ｎｉめっき層厚があまりに大きくなると第３図に２点
鎖線で示したようにロール表面温度が玉算するので、Ｎ
ｉめっき層厚の上限はかかるおそれのない０．６ｍｍと
した。

さらに第２層（表面）のＣｒめっき層は、内部クランク
をできるだけ少なくし、加工時における割れを防止する
ためには、めっき厚はできるだけ薄い方が適しているの
で、０．０５ｍｍ厚以下で被覆するものとした。しかし
ながらめっき施工及び後加工時の研磨可能な厚みとして
少なくとも０．０１ｎｖｎ厚は必要なので、Ｃｒめっき
厚の下限は０　、０１　ｍｍに定めた。

また内部クシツクの発生は、Ｃｒめっき層の硬度とも関
係し、その硬度がマイクロビッカース硬度（Ｈｖｚｓｇ
）で６００〜９００のときにクシツクの発生が最も少な
いので、Ｃｒめっき層はその硬度をｌＩＶｚｓｇで６０
０〜９００の範囲に調整することが好ましい。

（実施例） 表１に示す素材になる種々のスリーブの表面に、同じく
表１に示すめっき処理を施した内部水冷式の冷却ロール
を用いて、双ロール法により、次の条件で、板厚：　０
．５〜０．６　ｍｍ、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　ロール径：　５５０　胴（外径）ロール
幅：５００ｍｍ スリーブ厚；５Ｍ ・ロール周速：３ｍ／ｓ ・出鋼温度：　１６００″Ｃ ・ヒートサイズ：３ｔｏｎ 薄帯製造後のロール表面を観察した結果を、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を
用いたときは、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、スリーブが銅合金でなかったり、またスリーブは銅
合金であってもその表面に被成した被膜の種類や厚みが
発明範囲からずれた比較例では、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、２、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ので、表面性
状に優れた急冷薄帯を長時間にわたり安定して得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、双ロールによる急冷金属薄帯の製造要領説明
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
比較して示してグラフ、第３図は、冷却ロール表面から
内部にわたる温度分布に及ぼすめっき層の影Ｃを示した
グラフ、°　第４図は、Ｃｕ−Ｂｅ合金の高温強度特性
を示したグラフ、 第５図は、Ｃｕ　−Ｂｅ合金の高温伸び特性を示したグ
ラフ、 第６図は、Ｃｒめっき層の高温硬度特性を示したグラフ
である。 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 ロールキＸｆＰロール４面５ｘｌ（’ｃ）ω へωＮ− 第３図 Ｏｆ　　　　　　　　　　　２ Ｗ）　　　　　深さ（− 第４図 ２１４０　　　４ＪＯｔｏ。 ：１度（１ご） 第５図 ＥＸ　／ｆ　（’ご）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、銅または銅合金製のロ
   ール胴の表面に、厚み：０．２〜０．６ｍｍのニッケル
   めっきの第１層と、厚み：０．０１〜０．０５ｍｍのク
   ロムめっきの第２層をそなえることを特徴とする急冷薄
   帯製造用の冷却ロール。 ２、クロムめっき層の硬度が、マイクロビッカース硬度
   （１１ｖ＿２＿５ｇ）で６００以上、９００以下である
   請求項１記載の冷却ロール。