技術開発の経験を語る

はじめに

筆者は、機械構造・部材の破損原因の究明と対策に従事していた。1970年代後半、某製鉄所に納入した冷間圧延用ワークロールの表面が剥離・飛散する事故の原因究明と対策に取り組んだ。本稿では、破損状況の観察、熱衝撃解析、検査の状況、破壊力学的解析および破壊靭性試験、熱衝撃試験により得た事故防止に向けた知見について概説する。

事故状況の観察

当該ロールは深さおよそ30mmの表層部のみを誘導加熱して水焼き入れすることでビッカース硬度Hv750程度の硬化層を付与して耐摩耗性を確保している。事故はこの表面硬化層が突然剥離し、数日間は破片の飛散が続き、人が近寄れない危険なものであった。圧延工場の屋根を突き破る他の事例もあったと聞いている。

図1は事故ロールの外形寸法および剥離部の外観写真を示す。剥離はロール軸方向の長さ約1000mm、円周方向約300mmにわたって生じている。

図1　ロールの表面剥離の状況

剥離の中央部には、円周方向に進行する幅20～40mmの帯状破面が認められ、この帯状のき裂面を底として、その周辺部が剥離・飛散していることが判った。