(57)【要約】本発明は、溶融バス（特には、スチール溶融バス）鋳造用の連続的キャスティングローラーに関する。このキャスティングローラーは、金属材料からなるローラーバレル（２）と、その上に設けられ、前記ローラーバレル（２）の硬度よりも高い硬度を有する金属材料製の層（４）とを有する。本発明による連続的キャスティングローラーは、耐用年数がより長くなり、使用特性も改良されている。これは、自由表面（５）の領域におけるよりも、ローラーバレル（２）と隣接する領域において、厚さの全体に亘り、硬度がより低くなる層（４）を設けることによって達成される。
2004533934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料製のローラー本体（２）と、その上に設けられ、前記ローラー本体（２）の材料よりも硬度の高い金属材料製のコーティング（４）とを有する、溶融金属（特には、溶融スチール）を鋳造するキャスティングローラーであって、前記のコーティング（４）が、その厚さ（Ｄ）の方向で、自由表面（５）の領域におけるよりも、ローラー本体（２）との境界領域において、硬度がより低くなることを特徴とする、前記のキャスティングローラー。
【請求項２】
前記のコーティング（４）が、自由表面（５）の領域と、ローラー本体（２）との境界領域とにおいて異なる組成を有することを特徴とする、請求項１に記載のキャスティングローラー。
【請求項３】
前記のコーティング（４）において、自由表面（５）の領域の微小構造よりも、ローラー本体（２）に隣接する領域の微小構造のほうが軟らかいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のキャスティングローラー。
【請求項４】
ローラー本体（２）との境界領域を発端として自由表面（５）に至るまで、コーティング（４）の硬度が連続的に増加することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項５】
硬度が直線的に増加することを特徴とする、請求項４に記載のキャスティングローラー。
【請求項６】
硬度の増加が徐々に増加する傾向であることを特徴とする、請求項４に記載のキャスティングローラー。
【請求項７】
コーティング（４）の硬度がローラー本体（２）との境界領域において、１５０ＨＶ〜２５０ＨＶであり、自由表面（５）の領域において、４００ＨＶ〜５００ＨＶであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項８】
ローラー本体（２）が、少なくとも、コーティング（５）と接合する側面表面（３）において、銅合金製であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項９】
コーティング（４）が、ニッケル合金系から形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項１０】
コーティング工程を通じて、析出電流を、最小値から開始して増加させることを特徴とする、電解析出によって金属コーティング材料製のコーティング（４）をローラー本体（２）に与える、キャスティングローラー（１）の製造方法。
【請求項１１】
析出電流を連続的に増加させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
増加が直線的であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
増加を徐々に行うことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
コーティングがニッケル合金系から形成されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
コーティング工程を通じて、析出される特定の材料の硬度を増加させる電解液中要素の割合を増加させることを特徴とする、電解析出によって金属コーティング材料製のコーティング（４）をローラー本体（２）に与える、キャスティングローラー（１）の製造方法。
【請求項１６】
硬度を増加させる要素の割合の増加を連続的に行うことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記増加を、直線的に行うことを特徴とする、請求請１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記増加を徐々に行うことを特徴とする、請求請１６に記載の方法。
【請求項１９】
コーティングがニッケル合金系から形成されることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
クエン酸ナトリウムを硬度増加要素として電解液に添加することを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
硫黄を硬度増加要素として電解液に添加することを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、金属材料製のローラー本体と、その上に設けられ、前記ローラー本体の材料よりも硬度の高い金属材料製のコーティングとを有する、溶融金属（特には、溶融スチール）を鋳造するキャスティングローラーに関する。この型のキャスティングローラーは、溶融スチールを連続的に鋳造ストリップに鋳造する機械の内部で用いられる。
【０００２】
「ダブル−ローラー鋳造機」とも称される前記のような装置中でのスチールのストリップ鋳造用として、二本のキャスティングローラーが用意される。これらは、キャスティング工程の間は反対方向に回転し、それらの回転軸に関して平行に配置され、内部で冷却され、そしてそれらの間に生じるキャスティングギャップの長い側面の範囲を定める。十分な液状溶融金属を、前記キャスティングギャップに注ぐたびに、前記のキャスティングギャップ上に溶融金属のプールが形成される。前記溶融金属は、前記溶融金属プールからキャスティングローラーに到達して凝固し、そして、キャスティングローラーによって、キャスティングギャップの中へ運ばれる。キャスティングギャップにおいて、キャスティングローラー上で形成されるシェル及び依然として自由流動性の溶融金属からキャストストリップが形成され、これは続いて抜き出されて更なる工程に供給される。
【０００３】
キャスティングローラーの良好な熱伝導性を保証する目的で、それらは典型的には、少なくともそれらの側表面を銅合金製にする。このようにして、好ましい熱放散が達成される。しかしながら、実際の操作においては、キャスティングローラーには、機械的及び熱的に強い歪みが加わるので、キャスティングローラーの製造に用いられる銅材料には大きな摩耗が発生する。
【０００４】
従って、スチール鋳造に用いるキャスティングローラーには、その側面の表面上に、キャスティングローラーの他の材料よりも硬度が大きいコーティングを典型的に設ける。キャスティングローラーの銅製ローラー本体上のコーティングの製造方法は、ＥＰ０８０１１５４Ｂ１において知られている。前記の公知方法によって、銅材料製のキャスティングローラーの側面の表面に、ニッケルコーティングをコートする。その際に完成したキャスティングローラーが、溶融金属と接触する側面の表面上で、耐摩耗性のハードコーティングによってコートされるように、特定の製造方法工程に注意する。前記ニッケルコーティングは、銅ローラーを機械的ダメージから保護し、そしてその熱的歪みを減少する。それと同時に、コーティング領域においては、良好な熱伝導性を有する銅製のローラー本体の領域よりも、より低い熱伝導性を原因とする一層高い温度が発生する。キャストストリップの改良された表面が、外側のコーティングの一層高い温度によって得られる。
【０００５】
前記のタイプのコーティングを備えたキャスティングローラーの問題は、設けられた特定のコーティングが、コーティングを支持するローラー本体の銅材料と比べて、異なる熱膨張挙動を示すことである。これらの差が大きすぎると、コーティングの一部のクラッキング又は剥落が起こることがある。続いて、露出したローラー本体の部分が、溶融金属と直接に接触し、更なる摩耗を引き起こす。
【０００６】
この問題を解決するために、２種類の異なるコーティングを銅製ローラー本体上に設け、ローラー本体に直接に設けるコーティングを、直接に溶融金属と接触する外側のコーティングと比べて、加熱時により強く膨張させることが、ＥＰ０４２１９０８Ｂ１に提案されている。このようにして、ローラー本体の冷却によって外側コーティングよりも内側コーティングの方がより冷却されているが、外側コーティングは、内側コーティング上で張力をかけられることになる。この場合には、外側コーティングは、好ましくは、スチール、ニッケル、又はクロム製であり、一方、内側コーティングは銅製である。このタイプのダブルコーティングは、この場合、付加的な境界層が第１コーティングと第２コーティングとの間に発生し、不都合な工程条件下又は不均一の材料組成が原因となる接着の問題が発生することがあるという欠点を有する。従って、ＥＰ０４２１９０８Ｂ１によるコーティングには、信頼性及び耐摩耗性に関する問題もまた、実際の操作に存在する。
【０００７】
本発明の目的は、前記の従来技術から出発して、耐用年数の増加及び使用特性を改良したキャスティングローラーを提供することである。更に、前記のようなキャスティングローラーの製造方法を特定することである。
【０００８】
前記の目的は、厚さ方向に、自由表面領域よりも、ローラー本体との境界領域の方が硬度が低いコーティングをローラー本体に設けた前記のタイプの装置によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、ただ１つの単層コーティング（好ましくはニッケル合金系）が、ローラー本体に設けられる。しかしながら、前記コーティングは、直接に溶融金属と接触する外側表面の領域よりもローラー本体との境界領域の方が低硬度になるように構成される。前記硬度、すなわち、ローラー本体から始まって、コーティングの厚さの全体に亘って外側に増加する硬度の結果として、前記コーティングは、ローラー本体に隣接する領域に増加した延性を有し、従って、前記コーティングがローラー本体の前記銅ジャケットの変形をこの領域で吸収することができ、そしてローラー本体上のコーティングの良好な接着が保証される。操作中にローラー本体からコーティングが脱落する危険は、このような方法で防止され、従って、キャスティングローラーの長期間継続した信頼性のある操作が保証される。それと同時に、キャスティングローラーの周縁部の硬度が非常に高くなるので、本発明のキャスティングローラーの表面は、良好な耐摩耗性を有し、従って耐用年数が向上する。
【００１０】
ローラー本体に設けるコーティングにおいて変化する硬度傾向は、ローラー本体に隣接する領域と自由表面の領域とで異なる組成を有するコーティングによって発生させることができる。従って、例えば、コーティングの過程において、析出する特定の材料の硬度を上昇させる要素の割合を、使用する特定の電解液中で増加させることができる。このようにして、コーティングの厚み方向に亘って変化する合金組成が得られる。その分布は、キャスティングローラーの周縁部よりもローラー本体に隣接している領域の方が硬度が低く、同時により延性が高くなる方法で実施される。これに関連して、硬度増加要素としては、例えば、クエン酸ナトリウム又は硫黄を用いることが適切であり、コーティングがニッケル合金系から形成される場合には、好適に使用することができる。
【００１１】
前記の態様の代わりに又は前記の態様に加えて、組成変化によって硬度傾向に影響を与えるために、コーティングがその自由外側表面の領域よりもローラー本体との境界領域が軟らかい微小構造を有するようにコーティング工程を制御することもできる。これは、コーティング工程の過程で、析出電流を最小値から増加させることによって達成することができる。コーティングの開始段階の低い析出電流強度により、細粒化コーティングの厚さの領域が最初に形成され、増加した延性が得られる。その後の析出電流強度の増加により、微小構造がより粗くなり、そしてコーティングの硬度は、厚みの増加と共に増大する。
【００１２】
前記コーティング工程は、いずれの場合にも、特定の問題領域（ローラー本体とコーティングとの境界層；コーティングの外側表面）における特定の最適な材料特性を有する均質なコーティング構造が得られるように制御すべきである。これはいずれの場合も、コーティングの厚さ全体に亘って硬度が連続的に増加するように硬度増加要素を電解液に添加するか、又は析出電流を変化させることによって保証することができる。この場合、使用する特定のコーティング材料、その厚さ、及び特定の操作の影響に応じて、硬度が、ローラー本体の周縁部から始まって、直線的に、又は徐々に増加する傾向を有する場合には、適切であることができる。
【００１３】
実用的な実験により、本発明によるキャスティングローラーは、コーティングの硬度がローラー本体との境界領域で１５０ＨＶ〜２５０ＨＶであり、そして自由表面領域で４００ＨＶ〜５００ＨＶである場合に、それらに対する要求を確実に満足することが分かった。この点はコーティングがニッケル材料系で製造されている場合には特に当てはまる。
【００１４】
本発明の更に好適な実施態様が従属項に特定されており、そして図面に基づいて示されている以下の実施例的態様に沿ってより詳細に説明する。
【００１５】
図１は、キャスティングローラーの斜視図である。
図２は、キャスティングローラーの拡大部分断面図である。
【００１６】
キャスティングローラー１は、ローラー本体２を有し、少なくとも外側の側面表面３が、銅材料で製造されている。ローラー本体２の内側には、冷却装置（図示せず）が装備されており、その装置によって、ローラー本体がキャスティング操作中に冷却される。
【００１７】
ニッケル合金系のコーティング４は、電解析出（electrolytic deposition）によってローラー本体２の側面の表面３に与えられる。コーティング４の厚みＤに亘って、側面表面３から始めて直線的に増加するコーティング４の硬度傾向（図２において、水平の連続的な複数の線で示している）を発生させる目的で、コーティング工程の間で析出電流強度を連続して増加させる。このような方法で、コーティング４はコーティング工程の初期段階でゆっくり形成され、従って、ローラー本体２の側面表面３と接触する領域において、コーティング４は、微細な微小構造を有し、そして１５０ＨＶ〜２５０ＨＶの領域の低い硬度を有し、同時に延性も増加している。従って、問題の厚み領域におけるコーティングは、キャスティング中の加熱による、ローラー本体２の膨張に追随することができる。
【００１８】
コーティング工程に亘って、析出電流を、連続的に直線的に増加させると、その結果として、コーティングがより急速に形成され、そして粗い粒子が増加する。このようにして、コーティングの硬度は、溶融スチールと接触する外側の表面５の方向に、直線的に増加し、従って、コーティングは、外側の表面５において、４００ＨＶ〜５００ＨＶの範囲の最大硬度を有し、これによって高い耐摩耗性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】キャスティングローラーの斜視図である。
【図２】キャスティングローラーの拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１・・・キャスティングローラー；２・・・ローラー本体；
３・・・ローラー本体の外側側面の表面；４・・・コーティング；５・・・外側表面；
Ｄ・・・コーティング４の厚さ。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月1日(2003.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料製のローラー本体（２）と、その上に設けられ、前記ローラー本体（２）の材料よりも硬度の高い金属製のコーティング（４）とを有し、前記のコーティング（４）が、その厚さ（Ｄ）の方向で、自由表面（５）の領域におけるよりも、ローラー本体（２）との境界領域において硬度がより低くなる、溶融金属（特には、溶融スチール）を鋳造するキャスティングローラーであって、
前記のコーティング（４）の硬度が、ローラー本体（２）の境界領域を発端として自由表面（５）に至るまで連続的に増加することを特徴とする、前記のキャスティングローラー。
【請求項２】
前記のコーティング（４）が、自由表面（５）の領域と、ローラー本体（２）との境界領域とにおいて異なる組成を有することを特徴とする、請求項１に記載のキャスティングローラー。
【請求項３】
前記のコーティング（４）の、自由表面（５）の領域の微小構造よりも、ローラー本体（２）に隣接する領域の微小構造のほうが軟らかいことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のキャスティングローラー。
【請求項４】
硬度が直線的に増加することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項５】
硬度の増加が徐々に増加する傾向であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項６】
コーティング（４）の硬度がローラー本体（２）との境界領域において、１５０ＨＶ〜２５０ＨＶであり、自由表面（５）の領域において、４００ＨＶ〜５００ＨＶであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項７】
ローラー本体（２）が、少なくとも、コーティング（５）と接合する、側面表面（３）において、が銅合金製であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項８】
コーティング（４）が、ニッケル合金系から形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のキャスティングローラー。
【請求項９】
コーティング工程を通じて、析出電流を、最小値から開始して増加させることを特徴とする、電解析出によって金属コーティング材料製のコーティング（４）をローラー本体（２）に与える、キャスティングローラー（１）の製造方法。
【請求項１０】
析出電流を連続的に増加させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
増加が直線的であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
増加を徐々に行うことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
コーティングがニッケル合金系から形成されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
コーティング工程を通じて、析出される特定の材料の硬度を増加させる、電解液中要素の割合を増加させることを特徴とする、電解析出によって金属コーティング材料製のコーティング（４）をローラー本体（２）に与える、キャスティングローラー（１）の製造方法。
【請求項１５】
硬度を増加させる要素の割合の増加を連続的に行うことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記増加を、直線的に行うことを特徴とする、請求請１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記増加を徐々に行うことを特徴とする、請求請１５に記載の方法。
【請求項１８】
コーティングがニッケル合金系から形成されることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
クエン酸ナトリウムを硬度増加要素として電解液に添加することを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
硫黄を硬度増加要素として電解液に添加することを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2004533934.tif 000019
2004533934.tif 000020
2004533934.tif 000021
2004533934.tif 000022
2004533934.tif 000023
2004533934.tif 000024
2004533934.tif 000025
2004533934.tif 000026