JP2006265621A - 冷間圧延用のワークロールおよび、ワークロール用鋳塊の製法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋳塊の表面品質と内部品質をバランス良く改善すると共に、特に鋳塊の底部におけるデンドライト模様の生成を抑えたワークロール用鋳塊をＥＳＲによって製造する方法を提供する。他の目的は、前記製法で得られたワークロール用鋳塊を加工して得られるワークロールを提供する。
【解決手段】 エレクトロスラグ再溶解法でワークロール用鋳塊を製造する方法であって、定常期は、溶解速度（ｋｇ／ｈｒ）と鋳型直径（ｍｍ）との比で示される鋳型形比を０．７７〜１．１３として消耗電極を溶解させると共に、前記定常期に至るまでの溶解初期は、定常期における溶解速度に対して１．０５〜１．２５倍の速度で前記消耗電極を溶解させてワークロール用鋳塊を製造する。

Description

本発明は、鋼板の冷延に用いるワークロールに関するものであり、より詳細には、ワークロールを製造するための素材の製法であって、鋳型内で消耗電極を溶解し、得られた溶湯を下方から凝固させる（エレクトロスラグ再溶解法）ことでワークロール用鋳塊を製造する方法、並びに該ワークロール用鋳塊から得られる冷間圧延用のワークロールに関するものである。

冷延鋼板の圧延は、バックアップロールとワークロールを組み合わせて行われるが、特にワークロールは、被冷延材と直接接触するため良好な表面品質と内部品質が要求されることになる。こうした特性が要求されるワークロールは、次の手順で製造されることが知られている。まず、電気炉等で溶解した溶鋼を造塊して消耗電極とし、この消耗電極を溶解し、得られた溶湯を鋳型内で下方から凝固させてワークロール用鋳塊（以下、単に鋳塊ということがある）を得る（エレクトロスラグ再溶解法）。次に、鋳塊を鍛造した後、熱処理し、機械加工（鋳塊表面を機械研磨）することによりワークロールが得られる。

上記エレクトロスラグ再溶解法（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｓｌａｇ Ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ；以下、ＥＳＲという）とは、鋳型内に挿入された消耗電極と該鋳型底面との間に通電し、溶融スラグのジュール熱で消耗電極を溶解させ、スラグ中を滴下沈降した溶鋼を、銅製の水冷鋳型内で下方から連続的に凝固させて鋳塊を得る方法である。この方法によれば、鋳塊の成分偏析を緩和することができ、また凝固組織を均一化でき、しかも介在物の少ない鋳塊が得られる。こうした方法によって得られた鋳塊は、ワークロールとして要求される良好な表面品質と内部品質が実現できるとされている。

鋳塊の表面品質としては、デンドライトに起因する模様が存在しないことが求められる。溶鋼の凝固初期には、デンドライト（樹枝状晶）が成長することで、樹枝間に成分ミクロ偏析を生じるが、このデンドライトが鋳塊の表面に対して略平行（低角度）に成長すると、ワークロール表面にデンドライトに起因する模様（以下、デンドライト模様という）が粗く残存する。そのため、鋳塊の表面にデンドライト模様が形成されていると、鋳塊をワークロールに加工してもワークロール表面にデンドライト模様が残存し、デンドライト部分とその樹枝間との硬度差からデンドライト模様が被圧延材に転写されるという問題が生じる。

一方、内部品質としては、鋳塊の中心軸近傍にフレッケルを生成させることが求められる。フレッケルとは、凝固末期に濃化溶鋼が浮上することによって生成するストリング状の正偏析である。このフレッケルは、例えば後工程の熱処理によっても消失しないため、フレッケルを含む鋳塊を加工してワークロールを製造すると、フレッケルを基点に機械的強度が局所的に劣化する。特に、鋳塊の表面近傍にフレッケルが生成していると、ワークロールの表面にフレッケルが露出するか、ワークロールの使用中にフレッケルが露出することになり、ワークロールの機械的特性が劣化してワークロールの寿命が短くなる。

こうした鋳塊の製造方法として、例えば特許文献１には、鋳型固定式のＥＳＲ法で、ロールの内部品質を保障し、かつ鋳塊表層部のデンドライトを鋳塊表面に対して所望の角度で成長させる技術が提案されている。この文献には、消耗電極を溶解して形成される溶鋼プールの凝固界面角度を、鋳塊表面に対して適切に調整すれば、鋳塊表層部のデンドライトを鋳塊表面に対して４５°以上の角度で成長させることができると共に、鋳塊表層部の内部品質も良好にできることが記載されている。

しかし本発明者らが検討したところ、上記特許文献１の技術には、表面品質と内部品質のバランスについて改良の余地が残されていることが分かった。

ところで、鋳塊のうちＥＳＲ初期に形成された部位の表面品質は、ＥＳＲ中期に形成された部位の表面品質よりも相対的に悪いことが知られている。消耗電極を溶解したときに、初期に形成される部位（即ち、鋳塊の底部）の表面には長いデンドライト模様が多く生成するため、中期に形成される部位（即ち、鋳塊の長さに対して中央部）の表面品質よりも悪くなるのである。こうしたことから、ワークロール用鋳塊からワークロールに加工する過程では、表面品質の悪い鋳塊の底部を切断しなければならず、歩留まりが悪かった。
特開平２−１２１７６５号公報（第２頁右上欄下から第２行〜右下欄第３行、第３頁右上欄第２〜７行参照）

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋳塊の表面品質と内部品質をバランス良く改善すると共に、特に鋳塊の底部におけるデンドライト模様の生成を抑えたワークロール用鋳塊をＥＳＲによって製造する方法を提供することにある。本発明の他の目的は、前記製法で得られたワークロール用鋳塊を加工して得られるワークロールを提供することにある。

ワークロール用鋳塊の表面品質と内部品質をバランスよく改善するには、ＥＳＲでワークロール用鋳塊を製造するに当たり、消耗電極を溶解する際の溶解速度を、鋳型直径を考慮しつつ適切に制御することが重要であること、また特に鋳塊の底部におけるデンドライト模様の生成を抑えるには、溶解初期における溶解速度を溶解中期における溶解速度よりも相対的に大きくすることが重要であることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明に係るワークロール用鋳塊の製法とは、ＥＳＲ（エレクトロスラグ再溶解法）でワークロール用鋳塊を製造する方法であって、定常期は、溶解速度（ｋｇ／ｈｒ）と鋳型直径（ｍｍ）との比で示される鋳型形比（定常期における溶解速度／鋳型直径）を０．７７〜１．１３として消耗電極を溶解させると共に、前記定常期に至るまでの溶解初期は、定常期における前記溶解速度に対して１．０５〜１．２５倍の速度で前記消耗電極を溶解させる点に要旨を有する。

また、上記製法で得られたワークロール用鋳塊を、鍛造後、熱処理し、次いで機械加工することにより表面品質と内部品質がバランスよく改善できているワークロールが得られる。

本発明の製法によれば、ワークロール用鋳塊表面に生成するデンドライトの成長角度を大きくすることによりデンドライト模様の生成を低減できると共に、フレッケルの生成位置を適切に制御することができるため、鋳塊の表面品質と内部品質をバランス良く改善したワークロール用鋳塊を製造できる。しかも得られた鋳塊の底部に生成するデンドライト模様が短くなるため、表面品質が良好となり、鋳塊底部の切断除去が不要となって、歩留まりを高めることができる。なお、本発明には、こうした製法で得られたワークロール用鋳塊を加工して得られるワークロールも包含される。

ワークロール用鋳塊の表面品質を改善するには、鋳塊の表面にデンドライトに起因する模様が存在しないことが求められる。こうしたデンドライト模様の生成を抑えるには、消耗電極を溶解して得られる溶湯が形成する溶鋼プールを深くすればよいと考えられる。デンドライトは溶鋼プールの凝固界面における接線と垂直方向に成長するため、溶鋼プールを深くすれば、溶鋼プールの凝固界面における接線が鋳塊の長手方向に略並行となり、その結果としてデンドライトは鋳塊の表面に対して垂直方向に成長するからである。そして、デンドライトの成長方向を鋳塊の表面に対して高角度にすれば、デンドライト模様の長さは短くなる。

これに対して、鋳塊の内部品質を改善するには、フレッケルの発生位置を鋳塊の中心軸近傍に生成させることが求められる。フレッケルが鋳塊の表面近傍に生成していると、鋳塊から得られるワークロールの表面にフレッケルが露出したり、ワークロールの使用中にフレッケルが露出する恐れがあり、ワークロールの機械的特性が劣化して寿命が短くなるからである。一方、フレッケルが鋳塊の中心軸近傍に生成していると、ワークロールの表面や、ワークロールの使用中にフレッケルが露出することはないため、特性劣化は起こらない。

フレッケルの発生位置を鋳塊の中心軸近傍に生成させるには、消耗電極を溶解して得られる溶湯が形成する溶鋼プールを浅くすればよいと考えられる。フレッケルは溶鋼の凝固末期に濃化溶鋼が浮上することにより生成するストリング状の正偏析であるため、溶鋼プールを浅くしてやれば、溶鋼プールの凝固速度が大きくなり、その結果として最終凝固部が鋳塊の中心軸近傍となってフレッケルが鋳塊の中心軸近傍に集中して生成するからである。

以上説明した通り、鋳塊の表面品質を改善するには、溶鋼プールを深くすることが有効であるが、内部品質を改善するには、溶鋼プールを浅くすることが有効であり、表面品質と内部品質をバランスよく改善するには、溶鋼プールの深さを適切に制御することが重要であることが分かる。

ところが、上述したように、鋳塊のうち消耗電極を溶解して初期に形成される部位（即ち、鋳塊の底部）の表面には、デンドライト模様が多く生成し、しかもこの模様は長くなる傾向があるため、冷延中にデンドライト模様が被冷延材に転写されるという問題が生じていた。そこで溶解初期に形成される鋳塊表面に長いデンドライト模様が多く生成する理由を解明すべく本発明者らが検討したところ、鋳型底面からの抜熱量が鋳塊底部の表面品質に大いに影響を与えていることが判明した。即ち、ＥＳＲ開始直後に得られる溶湯が形成する溶鋼プールは比較的浅く、しかもこの溶鋼プールは鋳型の底面からも抜熱されるため、溶鋼プールの凝固速度は定常期と比べて大きくなる。そのため溶鋼プールは所望の深さよりも一段と浅くなり、その結果として、デンドライトが鋳塊の表面に沿って成長し、デンドライト成長角度は小さくなり、長いデンドライト模様が形成されるのである。こうしたことからＥＳＲ開始初期においては、鋳型の底面からの抜熱量を考慮して、消耗電極の溶解速度を調整し、溶鋼プールの深さを制御する必要がある。

本発明に係るワークロール用鋳塊の製法は、ＥＳＲでワークロール用鋳塊を製造する方法であり、定常期は、溶解速度（ｋｇ／ｈｒ）と鋳型直径（ｍｍ）との比で示される鋳型形比を０．７７〜１．１３として消耗電極を溶解させることが重要である。そして、鋳塊底部におけるデンドライト模様の生成を抑えるには、前記定常期に至るまでの溶解初期を、定常期における上記溶解速度に対して１．０５〜１．２５倍の速度で上記消耗電極を溶解させることが重要となる。

上記定常期とは、鋳型内に挿入された消耗電極と鋳型底面の間に通電し、溶融スラグのジュール熱で消耗電極を溶解させ、スラグ中を滴下沈降した溶鋼を、銅製の鋳型内で下方から連続的に凝固させる際に、鋳型底面からの抜熱による影響を受けない領域を意味する。即ち、溶湯が安定した速度（一定の速度）で凝固する範囲である。こうした領域は、鋳型の直径や鋳型底面の素材によって変動するが、鋳型の半径をｒとしたとき、一般には鋳型の最下端から高さ方向に１×ｒ〜２×ｒ位置以上の領域を意味する。これに対し、定常期に至るまでの溶解初期については、鋳型の底面からの抜熱に影響を受けるため、溶湯の凝固速度は定常期よりも大きくなる。

本発明の製法では、上記定常期は消耗電極を、溶解速度（ｋｇ／ｈｒ）と鋳型直径（ｍｍ）との比で示される鋳型形比（定常期における溶解速度／鋳型直径）を０．７７〜１．１３として溶解させる。鋳型形比を規定したのは、消耗電極の溶解速度が同じ場合であっても、鋳型の直径が異なれば、溶湯が凝固する速度にバラツキが生じるため、溶鋼プールの形状が変化する。そのため鋳塊表面に対するデンドライトの成長角度やフレッケル発生位置を適切に制御できない。なお、溶解速度とは、単位時間（ｈｒ）に溶解する消耗電極の質量（ｋｇ）を意味する。

本発明の製法では、定常期における鋳型形比を０．７７〜１．１３とする。鋳型形比が０．７７未満では、消耗電極の溶解速度が鋳型の直径に対して小さいため、溶鋼プールが浅くなり過ぎ、デンドライトが鋳塊の表面に沿って低角度に成長することになる。その結果、デンドライトの成長角度が小さくなり、デンドライト模様（表面品質不良）発生の原因となる。鋳型形比は０．８３以上とすることが好ましく、より好ましくは０．８８以上である。しかし、鋳型形比が１．１３を超えると、消耗電極の溶解速度が鋳型の直径に対して大きくなり過ぎるため、溶鋼プールが深くなり過ぎ、フレッケルが鋳塊表面近傍に生成することになる。その結果、鋳塊の内部品質が悪くなる。鋳型形比は１．０５以下とすることが好ましく、より好ましくは１．０１以下とする。

鋳型形比を上記範囲に制御するには、消耗電極の溶解速度または鋳型の直径を調整すればよい。但し、鋳型の直径を調整すると、必然的に得られるワークロールの直径も変動するため、鋳型の直径を調整することは現実的ではない。そのため鋳型形比は消耗電極の溶解速度を調整して制御すればよい。具体的には、消耗電極の溶解速度はＥＳＲを行うときの電流値を調整すればよく、溶解速度を大きくするには電流値を上げ、溶解速度を小さくするには電流値を下げればよい。

上記定常期に至るまでの溶解初期については、消耗電極の溶解速度を、定常期における消耗電極の溶解速度の１．０５〜１．２５倍とする。１．０５倍未満では、溶解初期に形成される溶鋼プールの凝固速度は、定常期に形成される溶鋼プールの凝固速度よりも鋳型底面からの抜熱分だけ大きくなるため、溶解初期における溶鋼プールが相対的に浅くなる。そのため溶解初期に形成される鋳塊の表面には、定常期に形成される鋳塊の表面よりも長いデンドライト模様が多く生成することになる。好ましくは１．１倍以上とするのがよい。しかし１．２５倍を超えると、溶解初期における溶解速度が、定常期における溶解速度に対して大きくなり過ぎるため、溶解速度の差が大きくなる。そのため溶解初期から定常期への移行時に凝固乱れが生じ、長いデンドライト模様が生成することがある。好ましくは１．１５倍以下とする。

上記ワークロール用鋳塊としては、定常期に形成される部位ついては、デンドライトの成長角度（表面品質）と最外フレッケル位置（内部品質）が下記の範囲を満足することが要求され、且つ溶解初期に形成される部位については、デンドライト模様の長さが下記の範囲を満足することが要求される。

（１）デンドライトの成長角度とは、鋳塊の縦断面を観察したときに、鋳塊の表面に対してデンドライトの成長軸がなす角度を意味する。

このデンドライトの成長角度は２５〜４０°であることが求められる。２５°未満では、デンドライトが鋳塊の表面に沿って低角度に成長することになり、デンドライト模様が長くなる。好ましくは２７°以上、より好ましくは３０°以上である。特に、デンドライト角度が３０°以上であれば、後工程において鍛錬比を特段制御する必要がなく、種々の鍛錬比で鍛造できるため推奨できる。デンドライトの成長角度はできるだけ大きい方が好ましく、９０°に近づくほどデンドライトが半径方向に成長していることになるため望ましい。しかしデンドライトの成長角度が９０°に近づけるには、溶鋼プールを極めて深くする必要があるが、そのためには溶解速度を極めて大きくする必要があり、現実的ではない。また、デンドライトの成長角度を大きくすると、その反面フレッケルの発生位置が鋳塊の表面近傍になり内部品質を劣化させる原因となる。こうしたことからデンドライトの成長角度の上限は４０°とする。好ましくは３７°以下であり、より好ましくは３５°以下である。

デンドライト成長角度は、鋳塊を中心軸を通るように長手方向に切断し、該切断面を腐食させた後、等倍（１倍）で写真撮影し、デンドライトの成長角度を分度器を用いて測定できる。

上記切断面の腐食は、ＪＩＳ規格のＧ０５５３に類似する方法で行えばよく、腐食液として９５℃以上に加熱した６規定の塩酸を用い、切断面と腐食液を４０分間以上接触させて腐食すればよい。

デンドライト成長角度θは、鋳塊表面から深さ３０ｍｍ位置を基準線とし、この基準線に対してデンドライトの成長軸がなす角度をθとする。図１にデンドライトの成長角度θを測定するときの概略説明図を示す。なお、基準線を鋳塊表面から深さ３０ｍｍ位置としたのは、鋳塊からワークロールを製造する過程において、鋳塊の表面を機械研磨するため、機械研磨後のワークロール表面または使用中に露出する面を模擬するためである。

デンドライト成長角度の測定位置は、鋳塊の最上面（鋳塊の最終凝固部）から５０ｍｍ以上離れた位置を１点目とし、この位置から鋳塊の最下面（鋳塊の底部）方向に５０ｍｍ間隔で１０箇所以上とし、各測定位置の平均値をデンドライト成長角度θとする。

（２）最外フレッケル位置とは、鋳塊の横断面を観察したときに、鋳塊内部に生成しているフレッケルのうち、鋳塊表面に最も近く形成されているフレッケルの位置を意味し、鋳塊の最表面から最外フレッケルまでの距離Ｌと、鋳塊の半径Ｒとの比（Ｌ／Ｒ）で示す。Ｌ／Ｒが０に近づくほど最外フレッケルが鋳塊の最表面近傍に生成していることになり、Ｌ／Ｒが１に近づくほど最外フレッケルが鋳塊の中心軸近傍に生成していることになる。

最外フレッケル位置は０．３６〜０．４３であることが求められる。最外フレッケル位置が０．３６未満では、フレッケルが鋳塊の表面近傍に生成することになり、結果としてワークロールの機械的強度を劣化させる原因となる。好ましくは０．３７以上、より好ましくは０．３８以上である。最外フレッケル位置は、１に近いことが推奨されるが、最外フレッケル位置が１に近づくと、その反面デンドライト角度が小さくなることから、最外フレッケル位置の上限は０．４３とする。好ましくは０．４２以下であり、より好ましくは０．４１以下である。

最外フレッケル位置は、鋳塊を中心軸に対して垂直に切断し、該切断面を腐食させた後、等倍（１倍）で写真撮影し、鋳塊の最表面から最外フレッケルまでの距離Ｌを定規を用いて測定して算出した値（Ｌ／Ｒ）を用いて評価する。図２に最外フレッケル位置を測定するときの概略説明図を示す。

鋳塊の切断位置は、鋳塊の最上面（鋳塊の最終凝固部）から５００ｍｍ以上離れた位置とし、一つの鋳塊について１〜３箇所とすればよい。各測定箇所で最外フレッケル位置（Ｌ／Ｒ）を算出し、これを平均した値を用いて評価する。

上記切断面の腐食は、ＪＩＳ規格のＧ０５５３に類似する方法で行えばよく、腐食液として９５℃以上に加熱した６規定の塩酸を用い、切断面と腐食液を４０分間以上接触させて腐食すればよい。

（３）デンドライト模様の長さとは、鋳塊のうち溶解初期に形成される底部（ボトム部）の表面を観察したときに、表面に形成されているデンドライト模様の長さを意味する。底部とは、鋳塊のうち溶解初期に形成される部位を意味する。

このデンドライト模様の長さは、１０ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下）であることが求められる。鋳塊にデンドライト模様の長さが１０ｍｍを超える部位が存在すると、ワークロールとしたときに圧延時にデンドライト模様が被圧延材に転写されるため、鋳塊からこうした部位を切断除去しなければならないからである。

鋳塊の底部におけるデンドライト模様の長さは、次の手順で測定できる。鋳塊の底部（溶解初期に形成された部位）を表面から深さが約３０ｍｍ位置まで研磨し、長手方向に対して垂直方向の幅が１００ｍｍとなるように露出させ、エッチングした後、この面を鋳塊の底部全体に亘って等倍（１倍）で写真撮影する。次いで、写真に撮影されているデンドライト模様の長さを定規を用いて測定する。写真撮影箇所（測定箇所）は、鋳塊の底部末端から３０ｃｍおきとし、各測定位置を撮影したときの写真に観察されるデンドライト模様の長さの平均値を算出する。

上記鋳塊は、消耗電極を溶解して得られた溶湯を、鋳型内で下方から凝固させて得られるが、消耗電極の成分組成は、ワークロールとして一般的に用いられている範囲であれば特に限定されない。例えば、Ｃを０．５〜１．５％（質量％の意味。以下、成分について同じ）と、Ｃｒを２．５〜５．５％含み、他の成分は、Ｓｉが１％以下（０％を含む）、Ｍｎが１％以下（０％を含む）、Ｍｏが１％以下（０％を含む）、Ｎｉが１％以下（０％を含む）を満足するものがよい。更に他の元素を含んでいてもよいが、残部はＦｅおよび不可避不純物である。

鋳型内には、消耗電極を挿入してＥＳＲする前に、予めスラグを装入しておく。このスラグは、固体状、液体状問わない。固体状のスラグを装入すると、電極を溶解する前に、鋳型内でスラグを溶解させなければならないが、液体状のスラグを装入すると、こうした前段階を省略できる。

上記手順で得られた鋳塊を、所定の形状に鍛造後、熱処理を施し、機械加工により最終形状に仕上げることにより、表面模様が殆どなく、表面品質と内部品質がバランスよく改善できているワークロールを得ることができる。なお、上記熱処理や機械加工の条件は特に限定されない。

但し、上記鍛造は、鋳塊のうち定常期に形成される部位におけるデンドライトの成長角度に応じて鍛錬比を調整することが好ましい。即ち、デンドライトの成長角度が３０°以上であれば、種々の鍛錬比で鍛造してもデンドライト成長角度が極端に小さくなることはなく、最終的に得られるワークロールの表面にデンドライト模様は生成しない。ところが、デンドライト成長角度が２５°以上、３０°未満では、鍛錬比を大きくしすぎると鍛造によってデンドライト角度が小さくなるため、最終的に得られるワークロールの表面にデンドライト模様が生成することがある。そこでデンドライト成長角度が２５°以上、３０°未満の場合は、鍛錬比を１．２〜２．５とすることが推奨される。より好ましい下限は１．４であり、より好ましい上限は２．２である。なお、鍛錬比は、鍛造前におけるワークロール用鋳塊の直径をＤ₁、鍛造後におけるワークロール用鋳塊の直径をＤ₂としたとき、（Ｄ₁／Ｄ₂）²で算出される。

本発明の製法で得られるワークロール用鋳塊を加工して得られるワークロールは、冷間圧延用（冷延用）のワークロールとして用いることができ、特に、ワークロール表面全体に亘ってデンドライト模様の生成を抑えることができる。そのため被冷延材として例えばブリキ用鋼板を冷延する際に用いるワークロールとしても好適に使用できる。なお、本発明のワークロールは、冷延用の中間ロールとしても使用できる。

以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

電気炉で、Ｃを０．９％、Ｓｉを０．６％、Ｍｎを０．５％、Ｃｒを５％、Ｍｏを０．３％含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼を溶製し、得られた溶鋼を精錬した後、下注ぎ鋳造して消耗電極を得た。ＥＳＲによって前記消耗電極を溶解して得られた溶湯を、水冷鋳型内で凝固させてワークロール用鋳塊を得た。水冷鋳型は、下記表１に示した直径のものを用い、溶解初期と定常期は消耗電極を夫々下記表１に示した溶解速度で溶解させた。なお、定常期とは、水冷鋳型の半径（表１に示した水冷鋳型の直径の１／２）をｒとしたとき、水冷鋳型の最下端から高さ方向に１．５×ｒ位置以上の領域を意味する。また、溶解初期とは、溶解開始直後から前記定常期に至るまでの時期を意味する。

表１に、鋳型形比（溶解速度／鋳型直径）を算出した結果を示す。また表１に、定常期における溶解速度に対する溶解初期における溶解速度の比率（溶解初期における溶解速度／定常期における溶解速度）を算出した結果（対定常期）を示した。

得られたワークロール用鋳塊について、鋳塊の底部表面に観察されるデンドライト模様の長さを、上述した手順で測定した。測定結果を下記表１に示す。デンドライト模様の長さは、１０ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下）の場合を合格とし、１０ｍｍを超える場合を不合格とする。

得られたワークロール用鋳塊のうち、定常期に形成される部位について、下記手順でデンドライトの成長角度θと最外フレッケル位置Ｌ／Ｒを夫々測定した。また、溶解初期に形成される部位については、鋳塊底部の表面に観察されるデンドライト模様の長さを、上述した手順で測定した。測定結果を下記表１に示す。

デンドライトの成長角度θ
デンドライトの成長角度は、ワークロール用鋳塊を、中心軸を通るように長手方向に切断し、該切断面を腐食させた後、等倍で写真撮影し、デンドライトの成長角度を分度器を用いて測定した。切断面の腐食は、腐食液として９５℃に加熱した６規定の塩酸を用い、腐食液と切断面を４０分間接触させて腐食した。デンドライト成長角度の測定位置は、鋳塊の最上面（鋳塊の最終凝固部）から５０ｍｍ離れた位置を１点目とし、この位置から鋳塊の最下面（鋳塊の底部）方向に５０ｍｍ間隔で１０箇所とした。デンドライト成長角度θは、鋳塊表面から深さ３０ｍｍ位置を基準線とし、この基準線に対してデンドライトの成長軸がなす角度を測定した。測定結果を下記表２に示す。デンドライト角度は、２５〜４０°の場合を合格とし、この範囲から外れる場合を不合格とする。

最外フレッケル位置
最外フレッケル位置は、ワークロール用鋳塊を、中心軸に対して垂直に切断し、該切断面を腐食させた後、等倍で写真撮影し、鋳塊の最表面から最外フレッケルまでの距離Ｌを定規を用いて測定し、鋳塊の半径ＲとからＬ／Ｒを算出した。測定結果を下記表２に示す。

なお、鋳塊の切断位置は、鋳塊の最上面（鋳塊の最終凝固部）から６００ｍｍ離れた位置とし、一つの鋳塊について１箇所とした。切断面の腐食は、腐食液として９５℃に加熱した６規定の塩酸を用い、切断面と腐食液を４０分間接触させて腐食した。最外フレッケル位置は、０．３６〜０．４３の場合を合格とし、この範囲から外れる場合を不合格とする。

表１から次のように考察できる。Ｎｏ．１〜９は、本発明で規定する要件を満たす製法で得られたワークロール用鋳塊であり、鋳塊のうち定常期に形成される部位について、デンドライト成長角度と最外フレッケル位置が適切な範囲にバランスよく制御されており、鋳塊の表面品質と内部品質を共に改善できている。しかも溶解初期に形成される鋳塊底部については、表面に生成するデンドライト模様が短いため、鋳塊底部の切断除去が不要となり、歩留まりを高めることができる。特に、Ｎｏ．３とＮｏ．５とＮｏ．６を比較すると、鋳型の直径が同じ場合には、定常期における溶解速度を適切に調整することにより、表面品質と内部品質が共に良好な鋳塊を効率よく生産できる。一方、Ｎｏ．１０〜１６は、本発明で規定する範囲から外れる製造で得られたワークロール用鋳塊であり、定常期に形成される部位における表面品質または内部品質か、溶解初期に形成される鋳塊底部における表面品質のうち、少なくとも１つが悪い。

上記手順で得られた鋳塊（Ｎｏ．３）を、所定の形状に鍛造後、熱処理を施し、機械加工により最終形状に仕上げてワークロールを得た。なお、鍛錬比は１．６８とした。

得られたワークロールには表面模様が殆どなく、表面品質と内部品質がバランスよく改善できていた。

図１は、デンドライトの成長角度θを測定するときの概略説明図である。 図２は、最外フレッケル位置Ｌ／Ｒを測定するときの概略説明図である。

符号の説明

θ：ワークロール用鋳塊の表面に対してデンドライトの成長軸がなす角度
Ｌ：ワークロール用鋳塊の最表面から最外フレッケルまでの距離
Ｒ：ワークロール用鋳塊の半径

Claims (2)

1. エレクトロスラグ再溶解法でワークロール用鋳塊を製造する方法であって、
   定常期は、溶解速度（ｋｇ／ｈｒ）と鋳型直径（ｍｍ）との比で示される鋳型形比を０．７７〜１．１３として消耗電極を溶解させると共に、前記定常期に至るまでの溶解初期は、定常期における前記溶解速度に対して１．０５〜１．２５倍の速度で前記消耗電極を溶解させることを特徴とするワークロール用鋳塊の製法。
2. 請求項１に記載の製法で得られたワークロール用鋳塊を、鍛造後、熱処理し、次いで機械加工して得られたものであることを特徴とするワークロール。
   

Images