(57)【要約】【課題】磁気攪拌装置の内部に設けられた非磁性ロールが摩耗等により劣化した場合、新しい非磁性ロールに交換されていたため、コスト高となっていた。【解決手段】連続鋳造設備の磁気攪拌装置から取り出された非磁性ロールのロール表面に肉盛溶接される肉盛溶接材料であって、質量％で、Ｎｉ：１９〜２２％、Ｃｒ：２４〜２６％、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れる肉盛溶接材料。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造設備の磁気攪拌装置から取り出された非磁性ロールのロール表面に肉盛溶接される肉盛溶接材料であって、
質量％で、Ｎｉ：１９〜２２％、Ｃｒ：２４〜２６％、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れる肉盛溶接材料。
【請求項２】
請求項１の肉盛溶接材料によりロール表面が溶接された連続鋳造設備の磁気攪拌装置に設けられる非磁性ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備内の磁気攪拌装置に用いられる非磁性ロールの補修技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼をレードルからタンディッシュを経てモールドに注入し、これを裏側内部が水冷されているモールド及び連続鋳造ロールの間に設置されている外部スプレー水で冷却し凝固させながら出側に引き抜くことで、鋳片を連続的に製造する連続鋳造装置が知られている。この種の連続鋳造装置には、磁気攪拌装置が設けられている場合がある。ここで、磁気攪拌装置とは、磁界を移動させることにより鋳型内に溶鋼の流れを生成し、最初に固まる表層に酸化物などの介在物が留まるのを抑制する装置のことである。
【０００３】
磁気攪拌装置の内部には、搬送ロールが設けられており、この搬送ロールには析出硬化型ＳＵＨ６６０等の非磁性ロールが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３９６９７号公報
【特許文献２】特開平１１−３１４１４５号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、磁気攪拌装置の内部に設けられた非磁性ロールが摩耗等により劣化した場合、新しい非磁性ロールに交換されていたため、コスト高となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、（１）連続鋳造設備の磁気攪拌装置から取り出された非磁性ロールのロール表面に肉盛溶接される肉盛溶接材料であって、質量％で、Ｎｉ：１９〜２２％、Ｃｒ：２４〜２６％、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れる肉盛溶接材料。
【０００７】
（２）上記（１）の肉盛溶接材料によりロール表面が溶接された連続鋳造設備の磁気攪拌装置に設けられる非磁性ロール。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非磁性ロールを補修する際に、非磁性ロール自体を交換することなく、熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れる非磁性ロールを提供することができる。これにより、コストが削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】耐摩耗試験の試験結果を示したグラフである。
【図２】熱衝撃試験装置の概略構成図である。
【図３】実施例１の試験片を撮像した撮像画像である。
【図４】比較例１の試験片を撮像した撮像画像である。
【図５】比較例２の試験片を撮像した撮像画像である。
【図６】比較例３の試験片を撮像した撮像画像である。
【図７】亀裂の深さとその個数に関する棒グラフである（実施例１）
【図８】亀裂の深さとその個数に関する棒グラフである（比較例１）
【図９】亀裂の深さとその個数に関する棒グラフである（比較例２）
【図１０】亀裂の深さとその個数に関する棒グラフである（比較例３）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者等は、磁気攪拌装置の内部に設けられた搬送ロール（以下、非磁性ロールという）の補修方法として、析出硬化型非磁性材料を用いて再生肉盛を行う方法を検討した。再生肉盛により補修する方法は、非磁性ロール自体を交換する方法よりもコストが低いからである。しかしながら、この方法では、熱間耐摩耗性は満足するものの、著しく耐熱衝撃性が低下することがわかった。
【００１１】
そこで、本発明者等は、熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性を満足させる再生肉盛溶接方法について、鋭意検討し、下記のオーステナイトＳＵＳ材を溶接材料として用いることにより熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性を満足させることができることを知見した。
【００１２】
本発明に係るオーステナイトＳＵＳ材は、非磁性ロールに肉盛溶接される肉盛溶接材料であって、質量％で、Ｎｉ：１９〜２２％、Ｃｒ：２４〜２６％、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱間耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れる肉盛溶接材料である。成分限定根拠は、次の通りである。
【００１３】
Ｎｉ：１９〜２２％
非磁性ロールは、磁気攪拌装置の内部に設けられるため、非磁性を保持する必要がある。Ｎｉの含有量が少なすぎると、フェライトが生成され、非磁性ロールが磁性を帯びてしまう。Ｎｉの含有量が多すぎると、コストが増大する。そのため、Ｎｉは１９〜２２％に制限される。
【００１４】
Ｃｒ：２４〜２６％
Ｃｒの含有量が少なすぎると、フェライトが生成され、非磁性ロールが磁性を帯びてしまう。Ｃｒの含有量が多すぎると、コストが増大する。そのため、Ｃｒは２４〜２６％に制限される。
【００１５】
Ｃ：０．１％以下
Ｃは、耐熱衝撃性に影響を与える。Ｃの含有量が多すぎると耐熱衝撃性が低下する。そのため、Ｃは０．１％以下に制限される。
【００１６】
Ｓｉ：１．５％以下
Ｓｉは、耐熱性、引張強さに影響を与える。Ｓｉの含有量が多すぎると靭性が低下し、脆くなる。
そのため、Ｓｉは１．５％以下に制限される。
【００１７】
Ｍｎ：２％以下
Ｍｎは、靭性、引張強さに影響を与え、有害不純物の除去にも有効である。引張強さを損なわずにＣの含有量を低くする効果がある。２．１％以上の含有量における効果に大きな変化はないため、Ｍｎは２％以下に制限される。
【００１８】
（実施例）
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。
下記の実施例１、比較例１〜３に示す円筒型の試験片（以下、試験片と省略する）を用いて耐摩耗試験及び耐熱亀裂性試験を行った。実施例１及び比較例１〜２に係る試験片は、ＳＵＨ６６０の表面にＭＡＧ溶接を用いて厚さ３ｍｍの肉盛溶接を行うことにより作成した。実施例１では、肉盛溶接材料として、質量％で、Ｎｉ：２０％、Ｃｒ：２５％、Ｃ：０．０５％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：１．６％を含み、残部が不可避的不純物及びＦｅからなるオーステナイト系ステンレスを使用した。比較例１では、肉盛溶接材料として、質量％でＣｒ：１４％、Ｃ：０．３５％、Ｍｎ：１３％、Ｍｏ：１．６％、Ｗ：３％、Ｖ：０．８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、Ｃｒ−Ｍｎ系オーステナイト析出硬化型肉盛材料を使用した。比較例２では、肉盛溶接材料として、Ｎｉ：９％、Ｃｒ：１８％、Ｃ：０．２５％、Ｍｎ：１．２％、Ｍｏ：３．５％、Ｗ：４．８％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる、Ｃｒ−Ｎｉ系オーステナイト析出硬化型肉盛材料を使用した。比較例３に係る試験片には、ＳＵＨ６６０を用い、肉盛溶接を行わなかった。ＳＵＨ６６０については、ＪＩＳ規格に定められているため、説明を省略する。
【００１９】
耐摩耗試験には、ロール状の加熱ローラに各試験片を押し当てた状態で、これらのロールを回転させ、その時の摩耗量を測定する方法を採用した。加熱ローラは、高周波誘導加熱コイルを用いて５００℃に加熱した。各試験片は、１４７Ｎの荷重で加熱ローラに押し当てた。加熱ローラは、５００ｒｐｍの回転速度で時計周り方向に回転させ、各試験片は、４９０ｒｐｍの回転速度で時計周り反対方向に回転させた。試験時間は、５ｈｒに設定した。比摩耗量を評価パラメータとして選択した。比摩耗量とは、試験前後の重量差（摩耗重量）／（荷重×滑り距離）のことである。
【００２０】
耐摩耗試験の試験結果を図１に示す。実施例１は、比較例３よりも耐熱間摩耗性が約１．５３倍高いことがわかった。なお、実施例１、比較例１乃至３について磁気を測定したが、いずれの試験片からも磁気は測定されなかった。
【００２１】
耐熱衝撃試験は、図２に図示する装置を用いて行った。ここで、図２は、熱衝撃試験装置の概略構成図である。同図を参照して、試験片１は、回転軸周りに回転可能に構成されている。高周波誘導加熱コイル２は、試験片１の外周面の一部に沿って設けられている。冷却箱３は、高周波誘導加熱コイル２とは異なる位置に設置されており、回転動作する試験片１の一部が冷却箱３の内部に貯留された冷却水に浸漬するようになっている。送液ポンプ４は、図示しないタンクから冷却箱３に向かって冷却水を送液する。放射温度計５は、試験片１の外表面の温度を計測する。デジタルビデオカメラ６は、試験片１の外表面を撮像する。撮像された画像は、レコーダ７に録画されるとともに、モニタ８に表示される。
【００２２】
試験条件として、試験片１の加熱温度を６００℃、加熱及び冷却のサイクル数を２５００回、試験片１の回転速度を１cycle／minに設定した。亀裂形状の外観、亀裂深さ及び亀裂個数の分布に基づき、耐熱衝撃性を評価した。亀裂の深さは、試験片１の１／４周部分を測定対象とした。
【００２３】
ここで、図３は、実施例１の試験片１を撮像した撮像画像であり、左側が外観、右側が染色浸透探傷検査を実施した後の外観を示している。ここで、染色浸透探傷検査は、試験片１の表面を洗浄し乾燥させた後、検査用の赤色浸透液を塗布し、所定時間経過後に表面から浸透液を洗浄除去し、乾燥後に白色の現像液を塗布することにより実施される。これにより、亀裂内に染み込んでいた浸透液が表面ににじみ出し、亀裂に応じた模様が形成される。図４は比較例１に係る試験片を撮像した撮像画像であり、図３に対応している。図５は比較例２に係る試験片を撮像した撮像画像であり、図３に対応している。図６は比較例３に係る試験片を撮像した撮像画像であり、図３に対応している。
【００２４】
これらの図を参照して、比較例３に係る試験片の場合、軸方向に直線状の細かい亀裂が発生しており、粗大なクラックは比較的少なかった。実施例１に係る試験片の場合、やや開口した亀裂が比較例３に係る試験片よりも多く認められた。亀裂方向は、軸方向であるが、凹凸形状、分岐形状が観察された。比較例１に係る試験片では、軸方向に大きく開口したシャープな亀裂が観察された。比較例２に係る試験片では、軸方向に大きく開口したシャープな亀裂が観察された。
【００２５】
ここで、図７は、亀裂の深さとその個数に関する棒グラフであり、実施例１に対応している。図８は比較例１に対応しており、図９は比較例２に対応しており、図１０は比較例３に対応している。これらの図を参照して、比較例３に係る試験片の場合、亀裂分布は、亀裂総数が実施例１に係る試験片よりも多く、０．５ｍｍ以下の浅い亀裂が全体の約７０％を占め、最大亀裂深さは３．０ｍｍであった。実施例１に係る試験片の場合、亀裂総数は比較例３に係る試験片よりも少ないものの、亀裂深さが０．６〜１．０ｍｍ程度の頻度が高く、２ｍｍ以上のやや深い亀裂が少数観察され、最大亀裂深さは３．８ｍｍであった。比較例１及び２に係る試験片の場合、いずれも亀裂総数は少ないものの、比較例３及び実施例１よりも深い亀裂が観察された。最大亀裂深さは、比較例１に係る試験片が８．８ｍｍと最も深く、比較例２に係る試験片も６．０ｍｍと深い亀裂となっていた。
【００２６】
下記の表１は、熱間耐摩耗性及び耐熱亀裂性の評価結果をまとめたものである。熱間耐摩耗性については、比較例３よりも優れているものを○で評価した。耐熱亀裂性については、亀裂最大深さが小さく、軸方向に延びる亀裂の開口が大きくないものを○として評価した。
【００２７】
【表１】
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実施例１に係る試験片は、比較例３に係る試験片に比較して、やや耐熱衝撃性に劣るものの、約１．５倍の熱間耐摩耗性を示すことが証明された。比較例２及び３に係る試験片は、熱間耐摩耗特性は比較例３に係る試験片と同等以上の特性を示したが、耐熱衝撃性において軸方向に粗大な開口の亀裂が生じており、実施例１及び比較例３に係る試験片に対して著しく劣る結果となった。
【符号の説明】
【００２８】
１：試験片                                        ２：高周波誘導加熱コイル
３：冷却箱                                        ４：送液ポンプ
５：放射温度計                                    ６：デジタルビデオカメラ
７：レコーダ                                      ８：モニタ
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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