(57)【要約】【課題】  ロール軸方向に均等に注湯でき、注湯に起因するロール軸方向の外層組織の不均一さを軽減し、均質な鋳造組織を得ることができる遠心鋳造製圧延ロールの製造方法および遠心鋳造装置を提供する。【解決手段】  外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、圧延ロールの外層溶湯を受ける湯受け部と、湯受け部の側面下部に連結した湯溜まり部と、湯溜まり部の端部に連結した注湯樋部とから構成される注湯用漏斗を用い、注湯樋部は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、湯溜まり部と注湯樋部との連結部において、複数の注湯樋内面の底面の高さは互いに略同等でかつ湯溜まり部内面の最低部より高い位置にあり、該注湯樋部を遠心鋳造用鋳型内に臨ませて、外層溶湯を遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置に鋳込むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、圧延ロールの外層溶湯を受ける湯受け部と、前記湯受け部の側面下部に連結した湯溜まり部と、前記湯溜まり部の前記湯受け部と連結された側と反対側の端部に連結した注湯樋部とから構成される注湯用漏斗を用い、前記注湯樋部は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、湯溜まり部と注湯樋部との連結部において、複数の注湯樋内面の底面の高さは互いに略同等でかつ湯溜まり部内面の最低部より高い位置にあり、該注湯樋部の注湯口を遠心鋳造用鋳型内に臨ませて、外層溶湯を遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置に鋳込むことを特徴とする遠心鋳造製圧延ロールの製造方法。
【請求項２】
前記遠心鋳造用鋳型の仮想上下二分割面における長手軸方向の中心軸線に対して注湯樋部の長手軸方向の中心軸線を交差させて注湯樋部を設置することを特徴とする請求項１に記載の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法。
【請求項３】
外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、遠心鋳造用鋳型内に外層溶湯を供給する注湯樋部が、長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、前記遠心鋳造用鋳型の仮想上下二分割面における軸方向の中心軸線に対して注湯樋部の長手軸方向の中心軸線を交差させて、注湯樋部を設置することを特徴とする遠心鋳造製圧延ロールの製造方法。
【請求項４】
遠心鋳造製圧延ロールを製造するのに用いられ、圧延ロールの外層溶湯を遠心鋳造用鋳型内に鋳込む注湯用漏斗を有する遠心鋳造装置であって、前記注湯用漏斗が外層溶湯を受ける湯受け部と、前記湯受け部の側面下部に連結した湯溜まり部と、前記湯溜まり部の前記湯受け部と連結された側と反対側の端部に連結した注湯樋部とから構成され、前記注湯樋部は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、湯溜まり部と注湯樋部との連結部において、複数の注湯樋内面の底面の高さは互いに略同等でかつ湯溜まり部内面の最低部より高い位置にあることを特徴とする遠心鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法および遠心鋳造装置に関し、特にロール軸方向に均質な金属組織を有する外層を遠心鋳造法で形成するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延ロールとして、遠心鋳造法により形成した高合金グレン鋳鉄やハイス材等からなる外層と、強靭なダクタイル鋳鉄からなる内層とを溶着一体化した複合構造の遠心鋳造製圧延ロールが使用されている。圧延ロールの外層を遠心鋳造法により形成する場合、高速回転している筒状の遠心鋳造用鋳型内に、外層となる溶湯を鋳込み、遠心力により外層溶湯は鋳型内面に押し付けられ凝固し、中空形状の外層が形成される。遠心鋳造法で外層を形成後、遠心鋳造用鋳型を遠心鋳造機から取り外し、この遠心鋳造用鋳型を、例えば予め鋳造ピット内に設置した下ジャーナル部形成用の鋳型の上に直立して載せ、さらにこの遠心鋳造用鋳型の上に上ジャーナル部形成用の鋳型を組立て、組立てた鋳型内の中空部に内層の溶湯を注湯し外層と内層を溶着一体化させて複合構造の遠心鋳造製圧延用ロールを製造する。また遠心鋳造法では、水平型や傾斜型の遠心鋳造法が多く用いられている。
【０００３】
遠心鋳造法は、管材やロール、ローラ等の円筒状鋳物の鋳造法として周知であり、次のような先行技術文献がある。特許文献１には、取鍋内の溶湯を注湯樋を介して遠心力鋳造用金型に鋳込む遠心力鋳造法において、注湯樋の受口部に溶湯収容堰を設け、鋳込むべき溶湯の全量を溶湯収容堰に一旦収容し鋳込温度にした後、溶湯収容堰の底部より溶湯を注湯樋を介して鋳込む遠心力鋳造法が開示されている。特許文献１によれば、取鍋より直接、注湯樋に流し込む場合に比べて鋳込み時の温度変化が少なくて済み、溶湯の温度管理が容易で、溶湯収容堰中の溶湯表面に生成した凝固殻は、溶湯の流出時、堰の底面に付着するため、金型内に溶湯と共に鋳込まれるおそれはなく、低温鋳込みによっても健全な鋳物を鋳造できる。
【０００４】
特許文献2は異種の溶融材料を供給して複数の管層からなる多重管を製造する方法に関するものであり、円筒状鋳型に異種の溶融材料を異なった供給口を通じて供給して遠心鋳造することにより複数の管層からなる多重管を製造する方法であって、各供給口を互いに鋳型の軸方向にずらして配置し、外側の管層が凝固したときに、内側の管層を形成するように、供給口または鋳型を軸方向へ移動させながら各供給口から溶融材料を供給する多重管の製造方法が開示されている。特許文献2によれば、１回の鋳造工程で、複数の供給口から異種の溶融材料が供給されて多重管を製造するので、生産性に優れ、また外側の管層が凝固直後にその内側に溶湯が供給されて管層が形成されるので密着性に優れる。
【０００５】
特許文献3は偏析の無い組織が微細な希土類磁石合金のインゴットの製造に関するものであり、回転機構を備えた円筒状鋳型内にタンディッシュが挿入設置され、タンディッシュは複数の注湯用ノズルを有し、かつ鋳型の軸方向に動作する往復運動機構を備えてなる遠心鋳造装置が開示されている。特許文献3によれば、鋳型に注湯するタンディッシュを往復運動させることにより、鋳型内壁に溶湯を均一に堆積させるように鋳造することが可能となり、厚さが均一なインゴットの製造が可能となる。また、注湯速度を制御することにより、鋳造された溶湯は次の溶湯が注ぎ込まれる前に凝固が進行するような条件を選ぶことが可能となり、偏析の無い微細組織のインゴットの製造が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−５２０５８号公報
【特許文献２】特開昭６２−３３０５３号公報
【特許文献３】特開平８−３３２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、図１０に示すように外層の溶湯20を蓄えた取鍋（図示せず）から外層溶湯20を溶湯収容堰21に供給し、溶湯収容堰21の底部に設けた溶湯20が通る流路22に連結した1本の注湯樋23の先端を遠心鋳造用鋳型24内に臨ませた状態にして、開閉栓25を開けることにより鋳型24の一端の開口部から外層溶湯20を鋳型24内に溶湯のヘッド圧により鋳込む。特許文献１は、鋳型内での軸方向の温度分布の不均一さに起因して次の問題がある。すなわち、1本の注湯樋を使って、注湯樋の湯口側に定点で注湯すると、注湯樋から注がれる溶湯は、注湯樋の注湯口の近くに落下して鋳型内壁面を螺旋状に巻き付きながら、注湯の勢いや傾斜型の遠心鋳造機の場合は重力によって鋳型内の他端側へ拡がっていく。溶湯温度は鋳型内壁面の落下点から軸方向へ拡がっていくにつれ低くなり、所定の溶湯量の鋳造が終わった時点での鋳型内の溶湯温度は鋳込側（湯口側）が高く、他端側（湯先側）で低くなる。その温度差は鋳型が長尺になるほど顕著になる。溶湯が落下する鋳込側は、他端側に比べて温度が高いので、この部分の凝固時の冷却速度が遅くなる。鋳込側と他端側の温度差が極端な場合、鋳込側の冷却速度が遅くなるとロール軸方向で組織差を生じやすい。特に鋳型内面から距離の離れた外層内部では、遠心分離で内部側に移動した炭素量の高い濃化溶鋼と粗大化したオーステナイト粒が混在した粗大な組織が現れやすくなる。このようなロールで圧延を行うと、粗大な組織の模様が被圧延材の表面に転写されて被圧延材の品質不良を引き起こすことがある。
【０００８】
特許文献2は、複数の管層からなる多層管を構成する異なる材質の溶湯を順次注湯するため、それぞれ長さの異なる溶湯供給口（注湯樋）が3本、供給口の軸方向位置と高さをずらして別個に設けられている。溶湯供給装置の流量制御弁を開き、注湯樋の供給口から溶湯を鋳型の内壁に滴下するものであり、各々の注湯樋に溶湯供給装置が設置されている。単層の外層からなる圧延ロールの製造では、その遠心鋳造用鋳型は全長2ｍ以上の長尺なものが多い。圧延ロールの製造に特許文献2の技術を適用した場合、溶湯供給装置の流量制御弁を開いた後、移動する1本の注湯樋を介して鋳型内に溶湯のヘッド圧により鋳込むため、鋳型内の軸方向に安定して均質に注湯にするのが難しい。また、ロールのような大型鋳物の場合には、取鍋を介して注湯を行うのが一般的であるが、特許文献2は供給口が移動するため取鍋も供給口に追従して移動させなければならず、このための設備も複雑で大掛かりなものとなる。また、供給口を移動させると注湯する溶湯が移動による加速度により飛散等するため危険である。逆に供給口側を固定し鋳型の方を移動させるには、圧延ロール製造用の鋳型が通常10トン以上と重量物であるため非常に大掛かりな設備になり現実的ではない。
【０００９】
特許文献3は偏析を防ぎ組織の微細化を図るものであるが次の問題がある。特許文献3は、溶湯を受けて往復運動するタンディッシュを鋳型内の全長にわたり挿入設置し、タンディッシュは鋳型の両端部の外側の回転軸で支持する構造である。圧延ロール製造用の鋳型は全長2ｍ以上の長尺なものが多い。特許文献3のタンディッシュを圧延ロール製造用の鋳型内に設置して適用した場合、鋳型内の高温下で溶湯を保持するタンディッシュの中央部が下方に反る変形が発生すると、反って最も凹んだ中央部に溶湯が集中することになるため、軸方向に均質な注湯ができなくなり、ロール軸方向の外層組織が不均一になりやすくなる。また、圧延ロールは外層凝固後に軸となる内層の溶湯を静置鋳造で外層内面に注湯、金属接合して複合ロールを製造するが、特許文献3のようにタンディッシュが遠心鋳造で形成された外層内面に設置されている場合、構造的に内層の溶湯を鋳造するのが困難となる。さらに、このようなタンディッシュは軸方向に均質な注湯を行うため水平に保たれることが条件となるため、傾斜型の遠心鋳造機には適用できないことは言うまでもない。
【００１０】
本発明は、前述の従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、圧延ロールの外層を鋳造する遠心鋳造方法において、ロール軸方向に均等に注湯でき、遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置で溶湯の温度差が小さく、すなわち凝固時の冷却速度の差が小さく、注湯に起因するロール軸方向の外層組織の不均一さを軽減し、均質な鋳造組織を得ることができる遠心鋳造製圧延ロールの製造方法および遠心鋳造装置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】
【００１１】
本発明の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法は、外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、圧延ロールの外層溶湯を受ける湯受け部と、前記湯受け部の側面下部に連結した湯溜まり部と、前記湯溜まり部の前記湯受け部と連結された側と反対側の端部に連結した注湯樋部とから構成される注湯用漏斗を用い、前記注湯樋部は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、湯溜まり部と注湯樋部との連結部において、複数の注湯樋内面の底面の高さは互いに略同等でかつ湯溜まり部内面の最低部より高い位置にあり、該注湯樋部の注湯口を遠心鋳造用鋳型内に臨ませて、外層溶湯を遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置に鋳込むことを特徴とする。
【００１２】
前記本発明の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、前記遠心鋳造用鋳型の仮想上下二分割面における長手軸方向の中心軸線に対して注湯樋部の長手軸方向の中心軸線を交差させて注湯樋部を設置することを特徴とする。
【００１３】
他の態様である本発明の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法は、外層を遠心鋳造法で形成した遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、遠心鋳造用鋳型内に外層溶湯を供給する注湯樋部が、長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、前記遠心鋳造用鋳型の仮想上下二分割面における軸方向の中心軸線に対して注湯樋部の長手軸方向の中心軸線を交差させて、注湯樋部を設置することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の遠心鋳造製圧延ロールを製造するのに用いる遠心鋳造装置は、圧延ロールの外層溶湯を遠心鋳造用鋳型内に鋳込むための注湯用漏斗を有する遠心鋳造装置であって、前記注湯用漏斗が外層溶湯を受ける湯受け部と、前記湯受け部の側面下部に連結した湯溜まり部と、前記湯溜まり部の前記湯受け部と連結された側と反対側の端部に連結した注湯樋部とから構成され、前記注湯樋部は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋を略水平方向に複数並設して構成されてなり、湯溜まり部と注湯樋部との連結部において、複数の注湯樋内面の底面の高さは互いに略同等でかつ湯溜まり部内面の最低部より高い位置にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法および遠心鋳造装置によれば、圧延ロールの外層を鋳造する遠心鋳造方法において、ロール軸方向に均等に注湯でき、遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置で溶湯の温度差が小さく、すなわち凝固時の冷却速度の差が小さく、注湯に起因するロール軸方向の外層組織の不均一さを軽減し、均質な鋳造組織を得ることができる。また比較的簡易な設備、操作により安定して均等に注湯できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施するための遠心鋳造方法を説明するための概略正面図である。
【図２】図１の概略平面図である。
【図３】本発明の遠心鋳造方法における湯溜まり部近傍（図２の符号Ａの領域）の図１中のＸ−Ｘ概略断面図である。
【図４】図３の概略横断面図である。
【図５】本発明の遠心鋳造方法における湯溜まり部および注湯樋に溶湯が流入した状態を示す概略断面図である。
【図６】図５の概略横断面図である。
【図７】本発明の遠心鋳造方法を説明するための概略正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態の遠心鋳造方法を説明するための概略平面図である。
【図９】本発明および本発明の他の実施形態の遠心鋳造方法において遠心鋳造用鋳型内に注湯樋を配置した状態を説明するための模式的な概略縦断面図である。
【図１０】従来の遠心鋳造方法を説明するための概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態を具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識にも基づいて、以下の実施形態に適宜変更、改良が加えられたものも本発明の範囲内に含まれる。
【００１８】
図１は本発明を実施するための遠心鋳造方法を説明するための概略正面図である。図２は図１の概略平面図である。図１、図２において、注湯用漏斗4は、圧延用ロールの外層溶湯を受ける湯受け部１と、湯受け部１の側面下部に連結した湯溜まり部2と、湯溜まり部2の湯受け部1と連結された側と反対側の端部2ａに連結した注湯樋部3とから構成される。湯受け部１は溶湯を蓄えた取鍋（図示せず）を介して溶湯を凹んだ凹部1ａに受け、湯受け部１の側面の下部には溶湯が通る流出口1ｂが設けられている。湯溜まり部2は湯受け部１の側面下部の流出口1ｂに連結される。さらに湯溜まり部2の端部2ａに注湯樋部3が連結される。
【００１９】
注湯樋部3は長手軸方向で互いに長さが異なる例えば複数の注湯樋3ａ、注湯樋3ｂ、注湯樋3ｃの3本を略水平方向に並設して構成する。注湯樋は3ａ、3ｂ、3ｃの順に長手軸方向の長さが長いものとなっている。湯溜まり部2の端部2ａから注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃが接続し3本の注湯経路が形成される。注湯樋は例示の3本に限定されず、例えば2本、4本、5本など複数本あればよい。注湯樋部3の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを遠心鋳造用鋳型5内に受湯側6からそれぞれの注湯口7ａ、7ｂ、7ｃに向けて下方に傾斜させた状態で臨ませる。より好ましくは遠心鋳造用鋳型の傾斜角度に合わせて傾斜させるのがよい。
【００２０】
図３は本発明の遠心鋳造方法における湯溜まり部近傍（図２の符号Ａの領域）の図１中のＸ−Ｘ概略断面図である。図４は図３の概略横断面図である。図３、図４において、湯溜まり部2の端部2ａと注湯樋部3との連結部11において、複数の注湯樋3ａ内面の底面12ａ、注湯樋3ｂ内面の底面12ｂ、注湯樋3ｃ内面の底面12ｃのそれぞれの溶湯が流入してくる部分の高さは、互いに略同等である。また、湯溜まり部2の端部2ａに注湯樋部3を連結した連結部11において、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃのそれぞれの底面12ａ、12ｂ、12ｃの溶湯が流入してくる部分の高さは、湯溜まり部2内底面の最低部13（湯溜まり部2の内壁面のうち最も低い位置になる部分）より20〜100mm高い位置にする。
【００２１】
図５は本発明の遠心鋳造方法における湯溜まり部および注湯樋に溶湯が流入した状態を示す概略断面図である。図６は図５の概略横断面図である。図５、図６は、溶湯8の流れを模式的に描いたものである。図７は本発明の遠心鋳造方法を説明するための概略正面図である。図９（ａ）は本発明の遠心鋳造方法において遠心鋳造用鋳型内に注湯樋を配置した状態を説明するための模式的な概略縦断面図である。図９（ｂ）は本発明の他の実施形態の遠心鋳造方法において遠心鋳造用鋳型内に注湯樋を配置した状態を説明するための模式的な概略縦断面図である。
【００２２】
注湯樋部3を受湯側6から注湯口7ａ、7ｂ、7ｃに向けて下方に傾斜した状態になっている。上記の構成において、溶湯は湯受け部1から流出口1ｂを通り、続いて湯溜り部2を通り、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃへと均等に分岐して流れる。図７に示すように湯受け部１の流出口1ｂ内の空間を溶湯8で充満させない状態を維持しながら、すなわち湯受け部１内の溶湯8が流出口1ｂを塞がないように溶湯8を逐次、適量供給して、溶湯8を湯受け部1から湯溜り部2に流し入れ、湯溜り部2に溶湯8を貯留して、逐次、供給される溶湯8の流速をもって湯溜り部2から溶湯8が溢れ、3本の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの方向に向かって分岐させて各注湯樋に均等に流すことができる。注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃそれぞれの内面の底面12ａ、12ｂ、12ｃの高さが略同等であるので、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃにおいて、それぞれの注湯量がほぼ同量になる。また、湯溜まり部2に溶湯8が溜まった状態でそれぞれの注湯樋に溶湯8が供給されるため、供給される溶湯量もほぼ同量となる。
【００２３】
前述のように構成した注湯用漏斗4を遠心鋳造用鋳型5の一端の開口部5ａから挿入し、外層溶湯を複数の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの端部から鋳型5内の長手軸方向の異なる位置に落下させ鋳込むことにより、つまり注湯位置をロール軸方向に分散できるとともに安定して均等に注湯でき、遠心鋳造用鋳型内の長手軸方向の異なる位置で溶湯の温度差が小さく、すなわち凝固時の冷却速度の差が小さく、注湯に起因するロール軸方向の外層組織の不均一さを軽減し、均質な鋳造組織を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の遠心鋳造製圧延ロールの製造方法において、注湯樋部3は長手軸方向で互いに長さが異なる注湯樋３ａ、3ｂ、3ｃが略水平方向に複数並設して構成されているため、図９（ａ）に示すように、遠心鋳造用鋳型5内の溶湯が落下する側の内壁面14から注湯樋3ａの注湯口底部15ａまでの高さ16ａと、前記内壁面14から注湯樋3ｂの注湯口底部15ｂまでの高さ16ｂと、前記内壁面14から注湯樋3ｃの注湯口底部15ｃまでの高さ16ｃとを互いに略同等にすることができる。このため、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの端部から溶湯を遠心鋳造用鋳型5の内面に落下させ鋳込む際の溶湯の飛散の影響を一律に抑えることができる。特許文献2に記載の遠心鋳造方法のように高さの異なる複数の供給口から溶湯を落下させて鋳造を行う場合は、溶湯の落下高さが高い程、落下した溶湯が遠心鋳造用鋳型5内面や内面に形成された溶湯の層に衝突した際に飛散しやすく、飛散した溶湯の一部が注湯樋に付着しやすくなり、この注湯樋に付着した溶湯が凝固した後に鋳型内に形成された半溶融凝固状態の外層に落下するとそれを起因として鋳造欠陥が発生しやすくなり、しかも製品の軸方向で鋳造欠陥の発生頻度にバラツキが生じる。本発明の製造方法によれば、複数の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを略水平方向に並設して注湯樋部3を構成しているため、この問題を解消できる。
【００２５】
さらに、このように各注湯樋において、遠心鋳造用鋳型内の溶湯が落下する側の内壁面から注湯樋の注湯口底部までの高さを互いにいっそう略同等にするには、遠心鋳造用鋳型の内壁面が円形状であるため、図８に示すように遠心鋳造用鋳型5の仮想上下二分割面における長手軸方向の中心軸線5dに対して注湯樋部3の長手軸方向の中心軸線3dを交差させて注湯樋部3を設置することにより、遠心鋳造用鋳型5の仮想上下二分割面における長手軸方向の中心軸線5dに対して、注湯樋3ａの注湯口7ａの中央位置7ａp、注湯樋3ｂの注湯口7ｂの中央位置7ｂp、注湯樋3ｃの注湯口7cの中央位置7ｃpを結ぶ軸線3ｅを略平行にすることができる。このような配置とすることにより、図９（ｂ）に示すように、各注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃ端部における遠心鋳造用鋳型5内の溶湯が落下する側の内壁面14から注湯樋の注湯口底部までの高さ16ａ、16b、16c、すなわち溶湯の落下高さをほぼ同等にでき、軸方向の鋳造欠陥の発生頻度のバラツキの問題を解消できる。
【００２６】
さらに、前記中心軸線5dと前記軸線3ｅとの間隔を大きくすることにより、各注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃにおける遠心鋳造用鋳型5内の溶湯が落下する側の内壁面14から注湯樋の注湯口底部までの高さ16ａ、16ｂ、16ｃを低くすることができるので、溶湯の飛散高さが低くなって、飛散した溶湯の一部が注湯樋に付着することもなくなるため、注湯樋に付着した溶湯が凝固した後に鋳型内に形成された半溶融凝固状態の外層に落下して発生する鋳造欠陥を効果的に防止することも可能となる。前記中心軸線5dと前記軸線3ｅとの間隔Ｌは、遠心鋳造用鋳型の内径をＤとすると、0.1Ｄ以上、0.4Ｄ以下であることが好ましい。前記間隔Ｌが0.1Ｄ以上であると、溶湯の落下高さが小さくなり、鋳造欠陥の防止効果が大きくなるからであり、0.4Ｄを超えると注湯樋の端部が遠心鋳造用鋳型の内面に形成された外層と近接して接触することもあるからである。前記間隔Ｌは0.15Ｄ以上がより好ましく、0.35Ｄ以下がより好ましい。
【００２７】
注湯樋は、溶湯が遠心鋳造用鋳型内に鋳込まれる経路となるものであり、注湯樋の断面形状は円形や矩形でもよい。また、断面形状がU字のように円形の上部が開放された形状など、溶湯経路となり得ればその他いかなる形状でもよい。傾斜型の遠心鋳造機は傾斜角度が30°以内が望ましい。傾斜角度はより好ましくは10°以内である。
【実施例】
【００２８】
（本発明例1）
図１及び２に示すような構成により遠心鋳造を行った。傾斜型（傾斜角度5°）の遠心鋳造機に、遠心鋳造用鋳型（内径800mm、長さ2000mm）を設置し、圧延ロールの外層溶湯である高合金グレン鋳鉄を注湯温度1300℃で鋳込んで遠心鋳造した。高合金グレン鋳鉄溶湯の組成（質量％）は、C：3.35％、Si：1.52％、Mn：0.63％、Ni：4.38％、Cr：1.67％、Mo：0.35％、残部実質的にFe及び不可避的不純物からなる。
【００２９】
注湯用漏斗4として、湯受け部1（内法寸法：幅700mm、長さ1000mm、深さ600mm）と、湯受け部1の側面の下部に連結した湯溜まり部2（溶湯入口側の内径110mm、溶湯出口側の内幅240mm、長さ340mm、内面の最大高さ140mm）と、湯溜まり部2の端部2ａに連結した注湯樋部3とから構成されるものを用いた。注湯樋部3は長手軸方向で互いに長さが異なる複数の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを略水平方向に並設して構成した。注湯樋3ａは、外径80mmの鋼製パイプの内面に内径60mmの円筒状耐火煉瓦を、鋼製パイプの全長にわたり嵌入して製作した。注湯樋3ｂ、3ｃも注湯樋3ａと同様に製作した。注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの長さは、それぞれ1000mm、1500mm、2000mmとした。
【００３０】
注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを遠心鋳造用鋳型内5に注湯樋の受湯側6から注湯口7ａ、7ｂ、7ｃに向けて5°下方に傾斜させ、つまり遠心鋳造用鋳型の傾斜角度に合わせた状態で臨ませた。注湯樋3ｂの注湯口7ｂが遠心鋳造用鋳型内5の軸方向中央になるように注湯樋部3を配置した。また図９（ａ）のように遠心鋳造用鋳型5内に注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを配置した。注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃそれぞれの内面の底面12ａ、12ｂ、12ｃの高さは互いに略同等であり、湯溜まり部2内面の最低部13より40ｍｍ高い位置にした。なお、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの端部から溶湯が落下する高さは設計上、高さ16ａは約290mm、16ｂは約300mm、16ｃは約290mmである。このようにした状態で、外層溶湯を蓄えた取鍋（図示せず）から、湯受け部１の凹部1ａに外層溶湯を受け、溶湯は湯受け部1から流出口1ｂを通り、続いて湯溜り部2を通り、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃへと流した。図７に示すように湯受け部１の内径110mmの流出口1ｂ内を溶湯8で充満させない状態を維持しながら、溶湯8を湯受け部1から湯溜り部2に流し入れ、湯溜り部2に溶湯8を貯留して、追加で受湯される溶湯8の流速をもって湯溜り部2から溶湯8が溢れ、3本の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの方向に向かって分岐させて各注湯樋に均等に流し注湯口から溶湯を落下させ、遠心力120Gで、内径φ650mmまで注湯用漏斗4を介して遠心鋳造用鋳型5の一端の開口部5ａから外層溶湯を鋳型5内の長手軸方向の異なる位置に鋳込んだ。
【００３１】
外層の凝固完了後、遠心鋳造機の回転を止め、鋳型内面に外層を形成した遠心鋳造用鋳型を遠心鋳造機から取り出した。この遠心鋳造用鋳型を、予め鋳造ピット内に設置した下ジャーナル部形成用の鋳型の上に直立して載せ、さらにこの遠心鋳造用鋳型の上に上ジャーナル部形成用の鋳型を載せて鋳型を組立て、鋳型内の中空部に内層となるダクタイル鋳鉄溶湯を注湯し外層と内層を金属接合させた複合ロールを得た。得られた複合ロールを440℃で熱処理後、外層径φ760mmまで仕上げ加工し、本発明例1の遠心鋳造製圧延ロールを製造した。
【００３２】
（本発明例2）
図８に示すような構成により遠心鋳造を行った。傾斜型（傾斜角度5°）の遠心鋳造機に、遠心鋳造用鋳型（内径800mm、長さ2000mm）を設置し、圧延ロールの外層溶湯である高合金グレン鋳鉄を注湯温度1300℃で鋳込んで遠心鋳造した。高合金グレン鋳鉄溶湯の組成（質量％）は、C：3.32％、Si：1.50％、Mn：0.63％、Ni：4.37％、Cr：1.68％、Mo：0.35％、残部実質的にFe及び不可避的不純物からなる。
【００３３】
注湯用漏斗4として、湯受け部1（内法寸法：幅700mm、長さ1000mm、深さ600mm）と、湯受け部1の側面の下部に連結した湯溜まり部2（溶湯入口側の内径110mm、溶湯出口側の内幅240mm、長さ340mm、内面の最大高さ140mm）と、湯溜まり部2の端部2ａに連結した注湯樋部3とから構成されるものを用いた。注湯樋部3は長手軸方向で互いに長さが異なる複数の注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを略水平方向に並設して構成した。注湯樋3ａは、外径80mmの鋼製パイプの内面に内径60mmの円筒状耐火煉瓦を、鋼製パイプの全長にわたり嵌入して製作した。注湯樋3ｂ、3ｃも注湯樋3ａと同様に製作した。注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの長さは、それぞれ1000mm、1500mm、2000mmとした。
【００３４】
注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを遠心鋳造用鋳型内5に注湯樋の受湯側6から注湯口7ａ、7ｂ、7ｃに向けて5°下方に傾斜させ、つまり遠心鋳造用鋳型の傾斜角度に合わせた状態で臨ませた。注湯樋3ｂの注湯口7ｂが遠心鋳造用鋳型内5の軸方向中央になるように注湯樋部3を配置した。さらに、遠心鋳造用鋳型5の仮想上下二分割面における長手軸方向の中心軸線5dに対して、注湯樋3ａの注湯口7ａの中央位置7ａp、注湯樋3ｂの注湯口7ｂの中央位置7ｂp、注湯樋3ｃの注湯口7ｃの中央位置7ｃpを結ぶ軸線3ｅが平行になるように、前記遠心鋳造用鋳型の仮想上下二分割面における軸方向の中心軸線5dに対して注湯樋部の長手軸方向の中心軸線3dを約9°交差させて、前記中心軸線5dと軸線3ｅとの間隔Ｌは120mmとなるように注湯樋部3を設置した。図９（ｂ）のように遠心鋳造用鋳型5内に注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃを配置した。なお、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃの端部から溶湯が落下する高さは設計上、高さ16ａ、16ｂ、16ｃはすべて約280mmである。このようにすることにより、円形状である遠心鋳造用鋳型の内壁面に対して各注湯樋から注湯する溶湯の落下高さが同じになるように、すなわち注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃにおける遠心鋳造用鋳型5内の溶湯が落下する側の内壁面14から注湯樋の注湯口底部までの高さ16ａ、16ｂ、16ｃを互いに略同等にした。この状態で、外層溶湯を蓄えた取鍋（図示せず）から、湯受け部１の凹部1ａに外層溶湯を受け、溶湯は湯受け部1から流出口1ｂを通り、注湯樋3ａ、3ｂ、3ｃへと流した。注湯口から溶湯を落下させ、遠心力120Gで、内径φ650mmまで注湯用漏斗4を介して遠心鋳造用鋳型5の一端の開口部5ａから外層溶湯を鋳型5内の長手軸方向の異なる位置に鋳込んだ。
【００３５】
外層の凝固完了後、遠心鋳造機の回転を止め、鋳型内面に外層を形成した遠心鋳造用鋳型を遠心鋳造機から取り出した。この遠心鋳造用鋳型を、予め鋳造ピット内に設置した下ジャーナル部形成用の鋳型の上に直立して載せ、さらにこの遠心鋳造用鋳型の上に上ジャーナル部形成用の鋳型を載せて鋳型を組立て、鋳型内の中空部に内層となるダクタイル鋳鉄溶湯を注湯し外層と内層を金属接合させた複合ロールを得た。得られた複合ロールを440℃で熱処理後、外層径φ760mmまで仕上げ加工し、本発明例2の遠心鋳造製圧延ロールを製造した。
【００３６】
（比較例）
図１０に示すような従来の構成により遠心鋳造を行った。遠心鋳造機を傾斜角度5°に傾斜させて、遠心鋳造用鋳型（内径800mm、長さ2000mm）を設置し、圧延ロールの外層溶湯である高合金グレン鋳鉄を注湯温度1300℃で鋳込んで遠心鋳造した。高合金グレン鋳鉄溶湯の組成（質量％）は、C：3.33％、Si：1.54％、Mn：0.61％、Ni：4.35％、Cr：1.66％、Mo：0.35％、残部実質的にFe及び不可避的不純物からなる。
【００３７】
比較例用の注湯用漏斗4として、湯受け部１（内法寸法：幅700mm、長さ1000mm、深さ600mm）と、湯受け部1の側面の下部に設けた溶湯が通る流出口1ｂに直接に連結した1本の注湯樋3とから構成されるものを用いた。注湯樋3は、外径80mmの鋼製パイプの内面に内径60mmの円筒状耐火煉瓦を、鋼製パイプの全長にわたり嵌入して製作した。注湯樋3の長さは1000mmとした。
【００３８】
注湯樋3を遠心鋳造用鋳型5内に注湯樋3の受湯側6から注湯口に向けて5°下方に傾斜させた状態で臨ませた。このようにした状態で、外層溶湯を蓄えた取鍋（図示せず）から、湯受け部１の凹部1ａに外層溶湯を受け、溶湯は湯受け部1から流出口1ｂを通り、注湯樋3へと流した。湯受け部１の流出口1ｂ内が溶湯8で充満される状態にして溶湯8のヘッド圧により1本の注湯樋3へ流し込んだ。遠心力120Gで、内径φ650mmまで注湯用漏斗4を介して遠心鋳造用鋳型5の一端の開口部5ａから外層溶湯を鋳型5内に鋳込んだ。
【００３９】
外層の凝固完了後、遠心鋳造機の回転を止め、鋳型内面に外層を形成した遠心鋳造用鋳型を遠心鋳造機から取り出した。この遠心鋳造用鋳型を、予め鋳造ピット内に設置した下ジャーナル部形成用の鋳型の上に直立して載せ、さらにこの遠心鋳造用鋳型の上に上ジャーナル部形成用の鋳型を載せて鋳型を組立て、鋳型内の中空部に内層となるダクタイル鋳鉄溶湯を注湯し外層と内層を金属接合させた複合ロールを得た。得られた複合ロールを440℃で熱処理後、外層径φ760mmまで仕上げ加工し、比較例の遠心鋳造製圧延ロールを製造した。
【００４０】
前記で得られた本発明例1、2と比較例の遠心鋳造製圧延ロールの外層から試料を採取し、ミクロ観察で外層の凝固組織の大きさを調べ比較した。その結果、本発明例は比較例に比べ、注湯に起因するロール軸方向の外層組織の不均一さ（遠心分離で内面側に移動した炭素量の高い濃化溶鋼と粗大化したオーステナイト粒が混在した粗大な組織）が抑えられ、均質な鋳造組織であるのが認められた。また、本発明例2は、前述の注湯樋に付着した溶湯が凝固した後に鋳型内に落下することに起因したと考えられる鋳造欠陥が確認されなかった。
【００４１】
また、本発明例と比較例の遠心鋳造製圧延ロールを実際の圧延に供した。本発明例はロール廃却径のφ670mmまでロール軸方向でロール外層の金属組織において、遠心分離で内面側に移動した炭素量の高い濃化溶鋼と粗大化したオーステナイト粒が混在した粗大な組織が現れることなく、粗大な組織の模様が被圧延材に転写されることがなく良好に圧延できた。比較例はロール廃却径に至る前のφ710mm時点で、ロール軸方向でロール外層の金属組織において粗大な組織の模様が被圧延材に転写され、被圧延材の品質不良を引き起こした。
【符号の説明】
【００４２】
１  湯受け部、  2  湯溜まり部、  3  注湯樋部、  3ａ  注湯樋、  3ｂ  注湯樋、  3ｃ  注湯樋、
4  注湯用漏斗、  5  遠心鋳造用鋳型、  5a  遠心鋳造用鋳型の一端の開口部、
6  受湯側、  7ａ  注湯口、  7ｂ  注湯口、  7ｃ  注湯口、  8  溶湯、  11  連結部、
12ａ  注湯樋3ａ内面の底面、  12ｂ  注湯樋3ｂ内面の底面、  12ｃ  注湯樋3ｃ内面の底面、
13  湯溜まり部の最低部、  14  遠心鋳造用鋳型内の溶湯が落下する側の内壁面、
15ａ  注湯樋3ａの注湯口底部、15ｂ  注湯樋3ｂの注湯口底部、
15ｃ  注湯樋3ｃの注湯口底部、
16  遠心鋳造用鋳型内の溶湯が落下する側の内壁面から注湯樋の注湯口底部までの高さ
【図１】
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【図２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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