CN102762749B - 炉内运送用辊 - Google Patents

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Abstract

一种炉内运送用辊（1），具有令主体部（10）的嵌合孔（11）和旋转轴部（20）的嵌合轴（24）嵌合而成的嵌合部（30）,将嵌合部焊接而构成单一的辊,其中，嵌合部具有在从焊接位置离开的位置处以既定间隙嵌合的第一嵌合部（31）、和在邻接于焊接位置的位置处以比第一嵌合部大的间隙嵌合的第二嵌合部（32）。

Description

炉内运送用辊
技术领域
本发明涉及一种炉内运送用辊。本申请基于2010年2月26日在日本提出申请的特愿2010－042432号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
在专利文献1中公开了一种炉内运送用辊，设置在为了进行热处理或者热轧制而将金属加工物以高温长时间加热用的加热炉中。在该炉内运送用辊中，将分别制作为中央主体部和其之外的部分而成的辊材相互地嵌合并焊接，从而构成辊整体。根据该构成，配置于炉中心区域而曝露于高温的主体部由线膨胀率小的高价的材质制成，将位于炉壁部而配置在比炉中心低温的区域的旋转轴部以线膨胀率比主体部大的低价的材质制成，将主体部和旋转轴部相互焊接，从而降低炉内运送用辊的制造成本。
专利文献1 : 美国专利第5833455号说明书。
发明所要解决的课题。
但是，上述炉内运送用辊的嵌合部为一级的直线式嵌合，所以在发生载荷变形及热变形而在相互的部件上产生不同种类的变形时，焊接部由于接近式的嵌合而变形受到约束。因此，会在焊接部处产生较大的应变及应力，焊接部变得容易损坏。
例如，如果旋转轴部和主体部由成分不同的分别的材质形成、并将旋转轴部和主体部以常温状态嵌合并焊接，则在加热炉变为高温时，线膨胀率大的旋转轴部比线膨胀率小的主体部更大地热膨胀。而且，在主体部上较大地产生周方向的拉伸应变及应力。其结果，焊接部由于附近的嵌合而变形受到约束，所以在焊接部产生较大的应变及应力，焊接部变得容易损坏。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种炉内运送用辊，能够缓和在发生了载荷变形及热变形时在焊接部产生的应变及应力。
用于解决课题的手段。
为了解决上述的课题，本发明具备第一构成部件的嵌合孔与第二构成部件的嵌合轴嵌合的嵌合部。此外，本发明为焊接后的嵌合部构成单一的辊的炉内运送用辊。而且，上述嵌合部具有在从上述焊接位置离开的位置处以既定间隙嵌合的第一嵌合部、和在与上述焊接位置邻接的位置处以比上述第一嵌合部大的间隙嵌合的第二嵌合部。
根据该构成，在本发明中，利用第二嵌合部而在焊接部的附近形成大的间隙。因此，在本发明中，即便由于载荷变形及热变形而在相互的部件上产生不同种类的变形，焊接部的约束也减少，能够缓和焊接部的应变及应力。此外，在本发明中，借助第一嵌合部，从焊接部离开的位置的间隙小。因此，能够确保第一构成部件和第二构成部件的嵌合精度，所以能够容易地进行焊接。
此外，在本发明中，期望上述第一构成部件以及上述第二构成部件为相互成分不同的不同材质。
通过采用该构成，在本发明中，第一构成部件和第二构成部件即便以成分的不同的不同材质制成，也能够缓和焊接部的应变及应力。
此外，在本发明中，期望上述第一构成部件以及上述第二构成部件为相互线膨胀率不同的不同材质。
根据该构成，在本发明中，第一构成部件和第二构成部件即便以线膨胀率不同的不同材质制成，也能够缓和热变形时的焊接部的应变及应力。
此外，在本发明中，期望上述嵌合轴为两级构造，所述两级构造具备：具有与上述第一嵌合部对应的直径的大径轴部、和与上述第二嵌合部对应而具有比上述大径轴部小的直径的小径轴部。
根据该构成，在本发明中，能够得到与焊接部邻接的位置的嵌合的间隙大、从焊接部离开的位置的嵌合的间隙小的两级嵌合的嵌合轴。
此外，在本发明中，期望设置覆盖上述嵌合轴的端部的隔热部件。
根据该构成，在本发明中，能够防止从嵌合轴的端部的热的流出。此外，通过设置隔热部件，第一构成部件和第二构成部件的温度差变大所以热变形差变大。但是，由于借助第二嵌合部而焊接部的附近的间隙大，所以焊接部的约束减少，能够缓和焊接部的应变及应力。
此外，在本发明中，期望上述嵌合部的嵌合为间隙嵌合。
根据该构成，在本发明中，焊接部的约束减少，能够缓和焊接部的应变及应力。
发明的效果
根据本发明，能够得到一种炉内运送用辊，能够缓和在载荷变形及热变形时在焊接部产生的应变及应力。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的炉内运送用辊的剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式的炉内运送用辊的构成部件的分解图。
图3是表示在本发明的第一实施方式的炉内运送用辊上施加载荷时的变形的情况的图。
图4是表示本发明的第二实施方式的炉内运送用辊的旋转轴部和旋转轴轴体的组合部位的剖视图。
图5是图4所示的区域A的放大图。
图6是表示本发明的第三实施方式的炉内运送用辊的旋转轴部和旋转轴轴体的组合部位的放大剖视图。
图7是表示以往的炉内运送用辊的构成的剖视图。
图8是表示向以往的炉内运送用辊施加载荷F时的变形的情况的图。
附图标记说明
1…炉内运送用辊、2…焊接部、3…焊接部、3′…焊接部、10…主体部（第一构成部件）、11…嵌合孔、20…旋转轴部（第二构成部件（第一构成部件））、22a…嵌合孔、24…嵌合轴、24a…大径轴部、24b…小径轴部、30…嵌合部、31…第一嵌合部、32…第二嵌合部、40…旋转轴轴体（第二构成部件）、41…嵌合轴、50…嵌合部、51…第一嵌合部、52…第二嵌合部、50′…嵌合部、51′…第一嵌合部、52′…第二嵌合部、60…隔热部件。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的炉内运送用辊。
（第一实施方式）
图1是表示本发明的第一实施方式的炉内运送用辊1的剖视图。图2是表示本发明的第一实施方式的炉内运送用辊1的构成部件的分解图。
炉内运送用辊1由两个以上的构成部件构成，利用焊接而构成单一的辊。炉内运送用辊1设置在为了进行热处理或者热轧制而对金属加工物以高温长时间加热用的加热炉中。炉内运送用辊1具有：在炉中心处运送金属加工物的主体部（第一构成部件）10、和被焊接在主体部10的两端部的旋转轴部（第二构成部件）20。
主体部10由于配置于炉中心区域而曝露于高温，由线膨胀率比旋转轴部20小的材质构成。主体部10成形为圆筒状，在内部形成有中空部S1。在主体部10的两端部设置有与旋转轴部20嵌合的嵌合孔11。
旋转轴部20位于未图示的炉壁部而配置在比炉中心低温的区域。因此，旋转轴部20由线膨胀率比主体部10大的材质构成。旋转轴部20在内部形成有中空部S2，具有与主体部10的外形同径的大径部21、比大径部21直径小的小径部23、设置于大径部21和小径部23之间的锥部22。在大径部21的端部设置有与主体部10的嵌合孔11嵌合的嵌合轴24。
如图1所示，主体部10的嵌合孔11与旋转轴部20的嵌合轴24嵌合的嵌合部30借助焊接部2而被连接。焊接部2是下述部位：沿着在主体部10的端部与旋转轴部20的大径部21之间形成的凹槽形状，在全周范围内借助钨极惰性气体保护电弧焊及惰性气体保护金属极弧焊等的电弧焊接而形成焊道。此外，焊接部2使用构成主体部10的材质与构成旋转轴部20的材质的中间材质（成分及线膨胀率为中间的材质）的焊条而形成。
嵌合部30具有：在从焊接部2所形成的位置（焊接位置）离开的位置以既定的间隙嵌合的第一嵌合部31、和在与焊接位置邻接的位置以比第一嵌合部31大的间隙嵌合的第二嵌合部32。第一嵌合部31以及第二嵌合部32都是以间隙嵌合的方式嵌合。更具体而言，嵌合孔11和嵌合轴24为Φ135（mm）左右的嵌合直径。此外，由第一嵌合部31形成的小间隙为由日本工业规格（JIS）规定的H7h7的公差域等级。此外，由第二嵌合部32形成的大间隙为H7e7的公差域等级。
嵌合轴24具有：具有两级构造，其由具有与第一嵌合部31对应的直径的大径轴部24a和与第二嵌合部32对应而具有比大径轴部24a小的直径的小径轴部24b构成。根据该构成，在本实施方式中，与焊接部2邻接的位置的嵌合的间隙大，从焊接部2离开的位置的嵌合的间隙小，实现两级嵌合。
接着，参照图3说明上述构成的炉内运送用辊1的作用。此外，参照图7以及图8说明本实施方式的炉内运送用辊1与以往的炉内运送用辊的区别。另外，在图7以及图8中，对于与本实施方式的炉内运送用辊1构成相同或者同等的部分标注相同的符号。
图3是表示对本发明的第一实施方式的炉内运送用辊1施加载荷F时的变形的情况的图。图7是表示以往的炉内运送用辊1的构成的剖视图。图8是表示向以往的炉内运送用辊1施加载荷F时的变形的情况的图。
如图7所示，以往的炉内运送用辊1的嵌合部30为一级的直线式嵌合，所以如图8所示，在炉内运送用辊1由于载荷F而发生载荷变形时，由于焊接部2的附近的嵌合而焊接部2的变形受到约束。因此，在焊接部2上产生较大的应变及应力，焊接部2容易破损。
另一方面，在本实施方式的炉内运送用辊1中，借助第二嵌合部32而焊接部2的附近处的间隙大。因此，如图3所示，在炉内运送用辊1由于载荷F而发生载荷变形时，焊接部2处的约束减少，焊接部2处的应变及应力被缓和。此外，嵌合部30的嵌合为间隙嵌合，所以进一步减少焊接部2处的约束，能够缓和焊接部2处的应变及应力。
此外，在图7所示的炉内运送用辊1的嵌合部30中，主体部10和旋转轴部20由不同成分的不同的材质形成。因此，如果将主体部10和旋转轴部20在常温状态嵌合并焊接，则在加热炉变为高温时，线膨胀率大的旋转轴部20比线膨胀率小的主体部10更大地热膨胀。而且，在主体部10上沿周方向产生较大的拉伸应变及应力。另一方面，由于焊接部2的附近的嵌合，焊接部2处的变形受到约束。其结果，会在焊接部2产生较大的应变及应力，焊接部2变得容易破损。
另一方面，根据图1所示的本实施方式的炉内运送用辊1的嵌合部30，即便发生热变形而在相互的部件上产生不同种类的变形，由于借助第二嵌合部32而焊接部2的附近的间隙大，所以焊接部2处的约束减少，能够缓和焊接部2处的应变及应力。此外，借助第一嵌合部31，从焊接部2离开的位置的间隙小，所以能够确保主体部10和旋转轴部20的嵌合精度。进而，即便在从焊接部2离开的位置处产生热膨胀差，对于焊接部2处的应变及应力的传递也被降低。
如上所述，根据本发明的第一实施方式，炉内运送用辊1具有令主体部10的嵌合孔11和旋转轴部20的嵌合轴24嵌合而成的嵌合部30，嵌合部30被焊接而形成单一的辊。此外，嵌合部30具有在从焊接位置离开的位置以既定间隙嵌合的第一嵌合部31、在邻接于焊接位置的位置处以大于第一嵌合部31的间隙嵌合的第二嵌合部32。因此，即便由于载荷变形及热变形而在相互的部件上产生不同种类的变形，由于借助第二嵌合部32而焊接部2的附近的间隙大，所以减少焊接部2处的约束。因此，能够缓和焊接部2处的应变及应力。此外，借助第一嵌合部31，从焊接部2离开的位置的间隙小，所以能够确保主体部10和旋转轴部20的嵌合精度，能够容易地进行焊接。
因而，在上述的第一实施方式中，炉内运送用辊1能够缓和在发生了载荷变形及热变形时在焊接部2处产生的应变及应力。
（第二实施方式）
接着说明本发明的第二实施方式。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或者同等的构成部分标注相同的符号而简略或者省略其说明。
图4是表示本发明的第二实施方式的炉内运送用辊1的旋转轴部20和旋转轴轴体40的组合部位的剖视图。图5是图4所示的区域A的放大图。
炉内运送用辊1具有焊接于旋转轴部（第一构成部件）20的旋转轴轴体（第二构成部件）40。在旋转轴部20的小径部23的端部设置有与旋转轴轴体40嵌合的两级构造的嵌合孔23a。
旋转轴轴体40在比炉壁部靠外侧被未图示的轴承轴支承，配置在比炉壁部低温的区域。因此，由比旋转轴部20线膨胀率大的材质构成。
在旋转轴轴体40上设置有嵌合于嵌合孔23a的嵌合轴41。嵌合轴41构成为与两级构造的嵌合孔23a对应的两级构造。
此外，令旋转轴部20的嵌合孔23a与旋转轴轴体40的嵌合轴41嵌合而成的嵌合部50借助焊接部3而连接。
嵌合部50如图5所示，具有：在从焊接部3所形成的位置（焊接位置）离开的位置处以既定间隙嵌合的第一嵌合部51、和在邻接于焊接位置的位置处以比第一嵌合部51大的间隙嵌合的第二嵌合部52。第一嵌合部51以及第二嵌合部52都为间隙嵌合。
因而，根据上述构成的炉内运送用辊1，借助第二嵌合部52而焊接部3的附近的间隙大，所以减少焊接部3处的约束。因此，能够缓和焊接部3处的应变及应力。
此外，为了防止热量从旋转轴轴体40流出，在炉内运送用辊1上以覆盖嵌合轴41的顶端部的方式设置隔热部件60。此外，隔热部件60设置为填充与锥部22对应的区域的中空部S2。
通过设置隔热部件60，能够防止热量从旋转轴轴体40流出。另一方面，由于旋转轴部20和旋转轴轴体40的温度差大，所以旋转轴部20和旋转轴轴体40的热变形的差变大。但是，由于借助第二嵌合部52而焊接部3的附近的间隙大，所以焊接部3处的约束减少。因此，能够缓和焊接部3处的应变及应力。
因此，根据第二实施方式的炉内运送用辊1，能够防止热量流出并缓和焊接部3处的应变及应力。
（第三实施方式）
接着说明本发明的第三实施方式。在以下的说明中，对于与上述的实施方式相同或者同等的构成部分标注相同的符号而简略或者省略其说明。
图6是表示本发明的第三实施方式的炉内运送用辊1的旋转轴部20和旋转轴轴体40的组合部位的放大剖视图。
如图6所示，令旋转轴部20的嵌合孔23a与旋转轴轴体40的嵌合轴41嵌合而成的嵌合部50′借助焊接部3′而连接。嵌合部50′具有：在从焊接部3′所形成的位置（焊接位置）离开的位置以既定间隙嵌合的第一嵌合部51′、和在邻接于焊接位置的位置以比第一嵌合部51′大的间隙嵌合的第二嵌合部52′。第一嵌合部51′以及第二嵌合部52′都为间隙嵌合。
第三实施方式的第二嵌合部52′设置为与焊接部3′的顶端面（径方向内侧顶端面）邻接。在上述的实施方式中，第二嵌合部形成为与焊接部的侧部邻接。因此，有可能在焊接部的侧部产生应力集中。但是，第三实施方式的第二嵌合部52′设置为与焊接部3′的顶端面邻接，所以能够防止应力集中于焊接部。
以上参照附图说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式。上述的实施方式中所示的各构成部件的各形状及组合等仅为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计要求等而进行各种变更。
产业上的利用可能性。
根据本发明，能够得到即便在发生了载荷变形及热变形时也能缓和在焊接部处产生的应变及应力的炉内运送用辊。

Claims (6)

1.一种炉内运送用辊，具备令第一构成部件的嵌合孔与第二构成部件的嵌合轴嵌合的嵌合部，将嵌合部焊接而构成单一的辊，其中，
上述嵌合部具有：在从上述焊接位置离开的位置处以既定间隙嵌合的第一嵌合部、和在与上述焊接位置邻接的位置处以比上述第一嵌合部大的间隙嵌合的第二嵌合部。
2.根据权利要求1所述的炉内运送用辊，其特征在于，
上述第一构成部件以及上述第二构成部件为相互成分不同的不同材质。
3.根据权利要求1或2所述的炉内运送用辊，其特征在于，
上述第一构成部件以及上述第二构成部件为相互线膨胀率不同的不同材质。
4.根据权利要求1所述的炉内运送用辊，其特征在于，
上述嵌合轴为两级构造，该两级构造具备：具有与上述第一嵌合部对应的直径的大径轴部、和与上述第二嵌合部对应而具有比上述大径轴部小的直径的小径轴部。
5.根据权利要求1所述的炉内运送用辊，其特征在于，
具有覆盖上述嵌合轴的端部的隔热部件。
6.根据权利要求1所述的炉内运送用辊，其特征在于，
上述嵌合部处的嵌合为间隙嵌合。
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