JP2000246410A - 連続鋳造設備のロール支持装置 - Google Patents
連続鋳造設備のロール支持装置Info
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- F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
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- F16C23/086—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements
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- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
ール支持装置を提供することである。 【解決手段】 ピンチロール6のネック部9を支持する
自動調心ころ軸受10の少なくとも内輪17と外輪19
を、合金元素として質量%で、Siを0.3%以上で
3.0%以下含有し、かつ、Niを0.1%以上で3.
0%以下、Vを0.05%以上で1.0%以下、Moを
0.05%以上で0.25%未満を単独または複合して
含有する鋼材で形成し、内外輪17、19の表面硬さを
ロックウェル硬さHRC58以上とすることにより、焼
入れ焼戻し処理後の内外輪17、19の材質と表面硬さ
を、高温下でも安定して転動疲労特性と耐摩耗性、耐表
面損傷性に優れたものとし、連続鋳造設備のロール支持
装置1のメインテナンス周期を延長したのである。
Description
ピンチロールやガイドロール等を、ハウジングに回転自
在に支持するロール支持装置に関するものである。
ーム等の鋳片は、ほとんど連続鋳造設備で製造されてい
る。また、アルミニウム等の非鉄金属の分野でも、鋳片
の製造に連続鋳造設備が使用される場合がある。スラブ
やブルームの連続鋳造設備には、垂直型、湾曲型、また
は、これらを組み合わせた垂直湾曲型のものが多く使用
され、非鉄金属や異形部材の連続鋳造設備には、一部で
水平型のものも使用されている。
の実施形態である垂直湾曲型のものを示す。この連続鋳
造設備は、鋼板用のスラブを製造するものであり、取鍋
2に入れられた溶鋼がタンディシュ3を介して鋳型4に
鋳入され、鋳型4内で1次冷却されて表層部の凝固した
鋳片5が、ピンチロール6で鋳型4の下方へ垂直に引き
抜かれる。ピンチロール6で引き抜かれた鋳片5は、多
数のガイドロール7に挟持されて湾曲状に案内され、各
ロール間に配置されたスプレー(図示省略)で2次冷却
されて全体が凝固したのち、湾曲部の出口に配置された
トーチ8で所定の長さに切断される。
鋳造設備の型式等によって異なるが、これらのロールは
転がり軸受でハウジングに回転自在に支持され、鋳造速
度に合わせて低速で回転駆動される。転がり軸受として
は複列ころ軸受が用いられることが多い。かかるロール
の支持装置は、鋳片からの熱により高温環境下におか
れ、かつ、鋳片から剥離したスケール等の異物や、冷却
水およびその水蒸気が飛散する劣悪な環境下で高負荷を
受ける。これらのロール支持装置の転がり軸受は、高炭
素クロム軸受鋼のSUJ2を焼入れ処理したものが用い
られ、温度上昇時の寸法変化を防止するために、これら
の軸受はその使用温度よりも高温で焼戻し処理されてい
る。
鋳造設備のロール支持装置の転がり軸受は、高温環境下
で高負荷、低速回転で使用されるため、潤滑グリースの
油膜ができ難く、かつ冷却水等の侵入でグリースが洗い
流されるので、軌道面の摩耗や、ピーリングおよびスミ
アリング等の表面損傷が生じることがある。また、スケ
ール等の異物を噛み込んで軌道面に圧痕が生じる場合も
ある。このため、これらの摩耗や表面損傷で軌道面が荒
れてロール支持装置のメインテナンス周期が短い等の問
題となることがある。
れ、その定期修理の時期は、上工程の製鋼工程や下工程
の圧延工程と調整して決められるので、ロール支持装置
のメインテナンスのために連続鋳造設備を不定期に停止
させることは、連続鋳造設備の稼働率を低下させるのみ
でなく、製鋼工程や圧延工程の稼働率にも影響する。近
年は、連鋳鋳片を再加熱なしで圧延するダイレクト圧延
や、連鋳鋳片を熱い間に再加熱炉に装入するホットチャ
ージド圧延の比率が増加しているため、連続鋳造設備の
突発停止が圧延工程へ与える影響はさらに大きくなって
いる。
ス周期の長い連続鋳造設備のロール支持装置を提供する
ことである。
めに、この発明は、ロールをハウジングに転がり軸受に
より回転自在に支持する連続鋳造設備のロール支持装置
において、前記軸受の少なくとも軌道輪を、合金元素と
して質量%で、Siを0.3%以上で3.0%以下含有
し、かつ、Niを0.1%以上で3.0%以下、Vを
0.05%以上で1.0%以下、Moを0.05%以上
で0.25%未満を単独または複合して含有する鋼材で
形成し、この表面硬さをロックウェル硬さHRC58以
上とした構成を採用したのである。
材の合金元素について、Si量を0.3〜3.0%含有
させたのは、Siは高温域での軟化を抑制し、転がり軸
受の耐熱性を改善する作用があるためである。0.3%
未満ではその効果が得られず、Si量の増加に伴って耐
熱性は向上するが、3.0%を越えて多量に含有させて
もその効果は飽和し、かつ、熱間加工性や被削性が低下
するので、上限を3.0%に限定した。
1.0%、Moを0.05〜0.25%未満ずつ単独ま
たは複合で含有させたのは、以下の理由による。
化するとともに、特に軸受が高温下で使用された場合
に、転動疲労過程における組織の変化を抑制し、かつ高
温域での硬さの低下も抑制する。したがって、Niは高
温環境下での転動疲労特性と耐摩耗性、耐表面損傷性を
向上させる効果を有する。Niは耐食性を改善する効果
もある。これらの効果を得るためには、Niを0.1%
以上含有させる必要があるので、添加する場合の下限を
0.1%とした。しかし、3.0%を越えてNiを含有
させると、焼き入れ処理時に多量の残留オーステナイト
が生成されて、所定の硬さを得られなくなり、また鋼材
コストも高価になるので、上限を3.0%に限定した。
させ、結晶粒を微細化して強度、靱性を改善するととも
に、高温焼戻し処理時の軟化を抑制し、さらに高温域で
の軟化も抑制する。したがって、上述したNiと同様
に、Vは高温環境下での転動疲労特性と耐摩耗性、耐表
面損傷性を向上させる効果を有する。この効果を得るた
めに、V含有量の下限を0.05%とした。上限を1.
0%に限定したのは、1.0%を越えてVを多量に含有
させると、被削性と熱間加工性が低下するからである。
に、焼戻し脆性を防止し、さらに高温域での軟化も抑制
する。したがって、Moも高温環境下での転動疲労特性
と耐摩耗性、耐表面損傷性を向上させる効果を有する。
この効果を得るために、Mo含有量の下限を0.05%
とした。Mo含有量を0.25%以上にすると被削性が
低下し、かつ鋼材コストも上昇するので、上限を0.2
5%未満に限定した。
で焼戻し処理を施されても、その表面硬さをロックウェ
ル硬さHRC58以上とすることにより、優れた転動疲
労特性を確保した上で、耐摩耗性と耐表面損傷性を向上
させ、軸受の耐久寿命を延ばして、ロール支持装置のメ
インテナンス周期を長くすることができる。
nを0.2%以上で1.5%以下、Crを0.3以上で
5.0%以下添加することにより、軸受の転動疲労特性
と耐摩耗性、耐表面損傷性をさらに向上させることがで
きる。
焼入れ性を改善し、Mnは鋼中に固溶して鋼を強靱化
し、Crは炭化物を形成して鋼を強化する。Mn含有量
の下限を0.2%、Cr含有量の下限を0.3%とした
のは、これらの効果を得るためである。また、Mn含有
量の上限を1.5%に限定したのは被削性の低下を避け
るためであり、Cr含有量の上限を5.0%に限定した
のは、大形の炭化物の生成による脆化を防止するためで
ある。
窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイト
量を10体積%以上とすることにより、軌道輪の表面層
に高い靱性を付与して、亀裂の発生や進展を抑え、軸受
の耐久寿命をさらに延ばすことができる。
有量を高めると、表面層のMs点(マルテンサイト変態
開始温度)が低くなり、これを焼き入れすると、表面層
に未変態のオーステナイトが多く残留する。残留オース
テナイトは、高い靱性と加工硬化特性を有し、亀裂の発
生や進展を抑える働きをする。また、Ms点が低下した
表面層は、マルテンサイト変態が内部よりも遅れて始ま
り、かつ変態量も内部より少ないので、表面層には圧縮
の残留応力が形成され、表面層の疲労強度が向上する。
浸炭窒化層の残留オーステナイト量を10体積%以上と
したのは、これらの効果を得るためである。一方、内部
は高温焼戻しにより残留オーステナイト量が減少するの
で、使用時の残留オーステナイトの分解による寸法経年
変化は抑えられる。
を採用することができる。
実施形態を説明する。図1は、本発明のロール支持装置
1を用いた連続鋳造設備を示す。この連続鋳造設備は、
前述したように鋼板用のスラブを製造するものであり、
取鍋2に入れられた溶鋼がタンディシュ3を介して鋳型
4に鋳入され、鋳型4内で表層部の凝固した鋳片5が、
ピンチロール6で鋳型4の下方へ垂直に引き抜かれる。
ピンチロール6で引き抜かれた鋳片5は、多数のガイド
ロール7に挟持されて湾曲状に案内され、スプレー冷却
されて全体が凝固したのち、湾曲部の出口に配置された
トーチ8で所定の長さに切断される。なお、図示は省略
するが、各ガイドロール7も別のハウジングのロール支
持装置で回転自在に支持されている。
すように、ピンチロール6のネック部9を、複列の自動
調心ころ軸受10でハウジング11に回転自在に支持し
ており、軸受部の両側は、それぞれシールリング12、
13とオイルシール14、15でシールされている。自
動調心ころ軸受10は、図2(b)に拡大して示すよう
に、外周面に複列の軌道16を有する内輪17と、内周
面に球面軌道18を有する外輪19の間に、複列のたる
形のころ20を保持器21で転動自在に保持したもので
あり、外輪19はハウジング11の内周面に嵌合され、
内輪17はピンチロール6のネック部9に、シールリン
グ12、13で軸方向を固定されている。
施例として示す化学成分を有する鋼を素材として、84
0℃〜860℃に加熱したのち塩浴中へ焼入れし、35
0℃で焼戻ししたものである。一部の実施例では、焼入
れ前の加熱をアンモニアガスが添加された浸炭性雰囲気
中で行い、浸炭窒化処理も施した。浸炭窒化処理を施し
たものについては、焼戻し温度を230℃とした。
17および外輪19は、サンプル抽出による検査の結
果、いずれもロックウェル硬さHRC58以上の表面硬
さを有し、浸炭窒化処理を施したものは、浸炭窒化層の
残留オーステナイト量が10体積%以上になっていた。
造設備のピンチロール支持装置について示したが、本発
明のロール支持装置は、非鉄金属分野を含めた種々の型
式の連続鋳造設備において、ピンチロールやガイドロー
ル等の支持に用いることができる。
材として、上述した焼入れ焼戻し処理を施した試験片と
軌道輪、およびこの軌道輪を用いた玉軸受(表1中の実
施例1〜6)を用意した。実施例1〜6に示した一部の
鋼材に浸炭窒化処理を施した試験片、軌道輪および玉軸
受(表1中の実施例7〜8)も用意した。
学成分範囲を外れる2種類の化学成分を有する鋼を焼入
れ焼戻し処理した試験片と軌道輪、およびこの軌道輪を
用いた玉軸受(表1中の比較例1〜3)を用意した。S
UJ2を素材としたものについては、浸炭窒化処理も施
した試験片、軌道輪および玉軸受(表1中の比較例4)
も用意した。
および玉軸受のいずれかのサンプルについて、寸法安定
性試験、ピーリング試験、スミアリング試験、サバン型
摩耗試験および異物混入寿命試験を実施した。各試験の
概要と結果は以下の通りである。
それぞれ250℃と150℃で恒温保持し、内径の寸法
変化率を測定した。保持時間は2500時間とし、収縮
の変化率は負の値で表示した。試験結果を表2に示す。
法変化率が0.01%以下であり、優れた寸法安定性を
示す。浸炭窒化処理を施した実施例7、8は、これらよ
りもわずかに寸法変化率が大きいが、規格(0.015
%以下)の範囲内に納まっている。比較例1は、寸法変
化率は小さいが、350℃焼戻し、250℃保持の試験
で収縮の寸法変化を示すため、内輪の嵌め合い応力が過
多となる恐れがある。また、CrとMoを多く含有する
比較例3は膨張率が高く、規格を外れている。
グ状の試験片を駆動軸と、この駆動軸に平行な従動軸に
取り付け、両試験片の円筒面を互いに押し当てて転動さ
せるものである。各試験片の寸法は、直径40mm、高
さ12mm、円筒部の曲率半径60mmであり、駆動軸
側試験片の円筒面はRmax 3μmの粗さに研削仕上げ、
従動軸側試験片の円筒面は鏡面仕上げされる。ピーリン
グ強度は、試験終了時の従動軸側試験片円筒面のピーリ
ング発生面積率で評価される。実施例1、7および比較
例1、2について、以下の試験条件でピーリング試験を
行った。なお、駆動軸側および従動軸側の両試験片は、
同種のサンプルのものをペアとして用いた。
動軸側)、0.2μm(従動軸側) ・接触面圧Pmax :2.3GPa ・潤滑油 :タービン油VG46 ・駆動軸回転速度:2000rpm ・総回転数 :4.8×105 回
は、いずれもピーリング発生面積率が1%程度であり、
優れたピーリング強度を示す。比較例の各試験片は、実
施例の3倍以上の大きなピーリング発生面積率になって
いる。
て、2つのリング状試験片を同様に転動させるものであ
る。この試験の場合は、従動軸が一定速度で回転駆動さ
れ、駆動軸は従動軸と等速回転から徐々に増速される点
が異なる。また、従動軸側試験片の円筒面が駆動軸側試
験片と同じ表面粗さRmax 3μmに仕上げられる点も異
なる。スミアリング強度は、試験片の円筒面にスミアリ
ングが発生した時点の駆動軸と従動軸の速度比で評価さ
れる。実施例1、7および比較例1、2、4について、
以下の試験条件でスミアリング試験を行った。なお、こ
の試験においても、摺動されるペアの試験片は同種のサ
ンプルのものとした。
増速 ・従動軸回転速度:200rpm一定 試験結果を表3に併せて示す。実施例の試験片は、比較
例1に対して、いずれも1.4倍以上の大きな速度比ま
でスミアリングが発生しない。比較例の各試験片は、実
施例の半分程度の速度差でスミアリングが発生してい
る。
筒面に一定時間押圧し、回転円筒との摺動で生じる平板
試験片の摩耗痕の幅を測定して、体積摩耗量を算出する
ものである。実施例1、7および比較例1、2、4につ
いて、以下の試験条件でサバン型摩耗試験を行った。耐
摩耗性は、比較例1の焼戻し温度が180℃のものとの
体積摩耗量の比で評価した。
C62 ・押圧荷重 :78.4N ・接触面圧Pmax :206MPa ・潤滑油 :タービン油VG68 ・回転速度 :2000rpm ・試験時間 :10分 試験結果を表3に併せて示す。実施例の試験片は、高温
で焼戻しされても表面硬さが低下していないため、優れ
た耐摩耗性を示し、いずれも浸炭窒化処理を施された比
較例4よりも体積摩耗量が少ない。
物が混入された油浴中の回転軸に取り付け、ラジアル荷
重を負荷して寿命試験を行った。この試験では、サンプ
ル数Nを6とし、耐久寿命はL10寿命(サンプルの9
0%が破損しないで使える時間)で評価し、寿命比は比
較例1の焼戻し温度が180℃のもののL10寿命を基
準値とした。
mm、幅16mm ・回転速度 :2000rpm ・ラジアル荷重:6.86kN ・潤滑油 :タービン油VG56(25ccの油
浴、油温60℃) ・異物 :ガスアトマイズ金属粉(粒径100〜
180μm、硬さHV700〜800、混入量0.1g
/リットル) 試験結果を表3に併せて示す。実施例の玉軸受は、浸炭
窒化処理なしの実施例1でも寿命比が2倍を越え、浸炭
窒化処理をした実施例7は寿命比が10倍近い長寿命に
なっている。
優れた耐摩耗性と耐表面損傷性を有するとともに、異物
混入下でも耐久寿命が長く、かつ使用中の寸法の経年変
化も少ないことがわかる。
のロール支持装置は、ロールを支持する転がり軸受の少
なくとも軌道輪を、合金元素として質量%で、Siを
0.3%以上で3.0%以下含有し、かつ、Niを0.
1%以上で3.0%以下、Vを0.05%以上で1.0
%以下、Moを0.05%以上で0.25%未満を単独
または複合して含有する鋼材で形成し、表面硬さをロッ
クウェル硬さHRC58以上としたので、焼入れ焼戻し
処理後の軸受の材質と表面硬さを高温下でも安定して転
動疲労特性と耐摩耗性、耐表面損傷性に優れたものと
し、高温環境下で使用されるロール支持装置のメインテ
ナンス周期を長くして、連続鋳造設備の稼働率、さらに
は連続鋳造設備の上下工程の稼働率を高めることがき
る。
0.2%以上で1.5%以下、Crを0.3以上で5.
0%以下添加することにより、前記転動疲労特性と耐摩
耗性、耐表面損傷性をさらに向上させることができ、軸
受の少くとも軌道輪の表層に浸炭窒化層を形成し、この
浸炭窒化層の残留オーステナイト量を10体積%以上と
することにより、表面層に高い靱性を付与して、亀裂の
発生や進展を抑え、ロール支持装置のメインテナンス周
期をさらに延ばすことができる。
鋳造設備の外観斜視図
図、bはaの要部拡大断面図
Claims (4)
- 【請求項1】 ロールをハウジングに転がり軸受により
回転自在に支持する連続鋳造設備のロール支持装置にお
いて、前記軸受の少なくとも軌道輪を、合金元素として
質量%で、Siを0.3%以上で3.0%以下含有し、
かつ、Niを0.1%以上で3.0%以下、Vを0.0
5%以上で1.0%以下、Moを0.05%以上で0.
25%未満を単独または複合して含有する鋼材で形成
し、この表面硬さをロックウェル硬さHRC58以上と
したことを特徴とする連続鋳造設備のロール支持装置。 - 【請求項2】 前記鋼材に、合金元素として質量%で、
Mnを0.2%以上で1.5%以下、Crを0.3%以
上で5.0%以下添加した請求項1に記載の連続鋳造設
備のロール支持装置。 - 【請求項3】 前記軸受の少なくとも軌道輪の表層に浸
炭窒化層を形成し、この浸炭窒化層の残留オーステナイ
ト量を10体積%以上とした請求項1または2に記載の
連続鋳造設備のロール支持装置。 - 【請求項4】 前記転がり軸受が複列ころ軸受である請
求項1乃至3のいずれかに記載の連続鋳造設備のロール
支持装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05150099A JP3748730B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 連続鋳造設備のロール支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05150099A JP3748730B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 連続鋳造設備のロール支持装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000246410A true JP2000246410A (ja) | 2000-09-12 |
JP3748730B2 JP3748730B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=12888711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05150099A Expired - Fee Related JP3748730B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 連続鋳造設備のロール支持装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3748730B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010048418A (ja) * | 2009-10-06 | 2010-03-04 | Ntn Corp | 軸受 |
KR101372591B1 (ko) * | 2011-12-19 | 2014-03-11 | 주식회사 포스코 | 세그먼트용 다분할 핀치롤 |
JP7560738B2 (ja) | 2021-04-15 | 2024-10-03 | 日本製鉄株式会社 | 連続鋳造機用のサポートロールセグメント及び連続鋳造機 |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP05150099A patent/JP3748730B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010048418A (ja) * | 2009-10-06 | 2010-03-04 | Ntn Corp | 軸受 |
KR101372591B1 (ko) * | 2011-12-19 | 2014-03-11 | 주식회사 포스코 | 세그먼트용 다분할 핀치롤 |
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