JP2001073028A - Hearth roll for heating furnace - Google Patents

Hearth roll for heating furnace

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JP2001073028A
JP2001073028A JP24588899A JP24588899A JP2001073028A JP 2001073028 A JP2001073028 A JP 2001073028A JP 24588899 A JP24588899 A JP 24588899A JP 24588899 A JP24588899 A JP 24588899A JP 2001073028 A JP2001073028 A JP 2001073028A
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roll
sleeve
hearth roll
heating furnace
heat
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JP24588899A
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Japanese (ja)
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Shinichi Koga
慎一 古賀
Kazumi Tani
和美 谷
Yukihiko Hirooka
幸彦 廣岡
Hiroyuki Kitaaki
広幸 北秋
Shinji Motomura
伸二 本村
Yoshikazu Sakai
▲よし▼員 坂井
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NGK Insulators Ltd
Tocalo Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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NGK Insulators Ltd
Tocalo Co Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an inner water-cooling type hearth roll for conveying a sheet material, such as a steel plate, charged in a heating furnace, and particularly, to improve build-up resistance and also, synthetic heat efficiency of the furnace by restraining a takeout calory to out of the furnace caused by cooling water. SOLUTION: This hearth roll has a structure arranging an intermediate layer 2 composed of a heat insulating material around a heat resistant steel- made roll base body 1 and fitting a sleeve having the heat resistance and the built-up resistance as an outermost layer member 3. The sleeve 3 is a sintered body composed of Al2O3, Al2O3-SiO2, SiC, Si3N4 or the like. The intermediate layer 2 is formed as the low density filling layer (e.g. 0.2 g/cm3) of ceramic fibers. This heat conductivity is desirable to be <=0.5 W/m.K. If necessary, on the outer peripheral surface of the sleeve 3, a thermal-spraying coated layer 4 composed of Al2O3, Al2O3-SiO2, ZrSiO4 or the like, is arranged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板等のシート状
材料を連続的に熱処理する炉設備、例えば鋼板連続溶融
めっきラインにおける焼鈍炉等、その他の加熱炉の炉内
に配設される内部水冷構造を有するハースロールの改良
に係り、詳しくは耐ビルドアップ性等を高めロール寿命
の延長・長期安定操業の維持を図ると共に、ロールの強
制冷却に付随する冷却熱交換量を可及的に抑制低減し、
加熱炉全体の熱効率の改善を図るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a furnace equipment for continuously heat-treating a sheet-like material such as a steel sheet, for example, an internal part provided in a furnace of another heating furnace such as an annealing furnace in a continuous steel sheet hot-dip coating line. In connection with the improvement of hearth rolls with a water-cooled structure, in particular, the build-up resistance has been increased to extend the life of the rolls and maintain long-term stable operation, and the amount of cooling heat exchange accompanying forced cooling of the rolls has been reduced as much as possible. Suppression,
The purpose is to improve the thermal efficiency of the entire heating furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】加熱炉に装入される鋼板等のシート被処
理材を担持し案内走行させるための炉内ハースロール
は、平滑なロール表面状態を安定に維持し得るものであ
ること要する。肌荒れ・凹凸、その他の表面模様が生じ
ると、製品表面に転写され、製品の品質を損なうことに
なる。このため、例えば鋼板連続溶融亜鉛めっきライン
において、めっき原板となる冷延鋼板を熱処理する焼鈍
炉あるいは無酸化炉等では、ハースロールとして、ロー
ル表面に金属系又はセラミックス系の溶射被膜層を形成
し、あるいはロール最外層部材としてセラミックス焼結
体からなるスリーブを嵌着固定した構造を有するもの等
が使用されている。
2. Description of the Related Art A hearth roll in a furnace for supporting and guiding a sheet material such as a steel sheet to be charged into a heating furnace must be capable of stably maintaining a smooth roll surface state. If the surface is rough, uneven, or other surface pattern is generated, it is transferred to the product surface, which impairs the quality of the product. For this reason, for example, in a continuous steel sheet galvanizing line, in an annealing furnace or a non-oxidizing furnace that heat-treats a cold-rolled steel sheet serving as a plating base sheet, as a hearth roll, a metal-based or ceramic-based sprayed coating layer is formed on the roll surface. Alternatively, a material having a structure in which a sleeve made of a ceramic sintered body is fitted and fixed as an outermost layer member of the roll is used.

【0003】ところで、雰囲気温度が1000℃を越え
るような炉内部位に設置されるハースロールでは、ロー
ル表面に通常の溶射被膜層を設けるだけでは、ビルドア
ップ(被処理材の表面スケールがロール表面に凝着堆積
する現象)の防護効果は不十分である。このような高温
雰囲気に対しては、内部水冷構造のロールを使用するの
が一般的である。図2において、(11)はロール胴部
材、(12)は胴部材を支持する軸部材であり、軸部材
(1)には、スクリューシャフト(13)(円柱状支
持体13とその周面に設けられた螺旋フィン13
らなる)が支承されている。冷却水は、胴部材と支持体
とで画成された冷却水流路(b)に供給され、螺旋フィ
ン(13)に沿ってロール軸方向に流通する。セラミ
ックススリーブを使用したロールの場合も、ロールの保
護とビルドアップの抑制を目的として、このような内部
水冷構造を採用するのが通常である。
[0003] In a hearth roll installed in a furnace where the ambient temperature exceeds 1000 ° C, build-up (the surface scale of the material to be treated is not sufficient) only by providing a normal sprayed coating layer on the roll surface. The protective effect of the phenomenon of adhesion and deposition on the surface is insufficient. For such a high-temperature atmosphere, a roll having an internal water-cooled structure is generally used. 2, (11) the roll body member (12) is a shaft member for supporting the body member, the shaft member (1 2), the screw shaft (13) (and its peripheral cylindrical support 13 1 consisting helical fins 13 2 provided on the surface) is supported. The cooling water is supplied to the cooling water flow path defined by the body member and the support (b), circulates in the roll axis direction along the helical fins (13 2). In the case of a roll using a ceramic sleeve, such an internal water-cooled structure is usually adopted for the purpose of protecting the roll and suppressing build-up.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ハースロールを内部水
冷構造とし、ロール最外層を伝導伝熱で強制冷却するこ
とにより、高温炉内雰囲気のロールに対する熱影響が低
減緩和され、ロール表面の温度低下の効果として、表面
の熱的損傷およびビルドアップ生成を抑制防止し、ロー
ルの耐用寿命の向上を図ることができる。しかし、その
反面、炉内及び被加熱材の熱が冷却水に奪われることに
より、炉外に持ち出される熱量が増大し、炉内雰囲気温
度の維持に要する加熱エネルギーの増大と炉全体の熱効
率の大幅な低下を余儀なくされる。
The hearth roll has an internal water-cooled structure, and the outermost layer of the roll is forcibly cooled by conduction heat transfer, so that the heat effect on the roll in the high-temperature furnace atmosphere is reduced and reduced, and the temperature of the roll surface is lowered. As a result, thermal damage to the surface and generation of build-up can be prevented and the useful life of the roll can be improved. However, on the other hand, the heat taken out of the furnace increases as the heat inside the furnace and the material to be heated is taken away by the cooling water, increasing the heating energy required to maintain the atmosphere temperature in the furnace and increasing the thermal efficiency of the entire furnace. A drastic drop is forced.

【0005】その熱効率の改善策として、例えばロール
外周を、アスベストやシリカ・アルミナ繊維の断熱材で
被覆したロール構造とすることも提案されている(特開
平1−290712号公報,特開平1−301818号
公報等)。しかし、被覆する断熱材の耐摩耗性や耐ビル
ドアップ性が問題となる場合が多く、特に高品質を要求
される表面処理鋼板の製造ラインの焼鈍炉等に適用する
ことは困難である。本発明は上記に鑑み、内部水冷構造
の最大の欠点である過大な熱交換量を抑制し、ロールの
冷却を必要最小限にとどめて加熱炉の熱効率を改善する
と共に、ロール表面の耐ビルドアップ性を高めることに
より、長期間の安定な炉操業を維持し得るようにしたハ
ースロールを提供するものである。
[0005] As a measure for improving the thermal efficiency, for example, it has been proposed to adopt a roll structure in which the outer periphery of the roll is covered with a heat insulating material such as asbestos or silica / alumina fiber (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-290712 and 1-1990). No. 301818). However, the wear resistance and build-up resistance of the heat insulating material to be coated often pose a problem, and it is particularly difficult to apply it to an annealing furnace or the like in a production line of a surface-treated steel sheet requiring high quality. In view of the above, the present invention suppresses an excessive amount of heat exchange, which is the biggest drawback of the internal water cooling structure, improves the heat efficiency of the heating furnace by minimizing the cooling of the rolls and minimizes the build-up of the roll surface. An object of the present invention is to provide a hearth roll capable of maintaining stable furnace operation for a long period of time by improving the properties.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱炉内に配
設され、炉内に連続的に装入されるシート状被加熱材を
担持し搬送する内部水冷型ハースロールにおいて、冷却
水流路を軸心に有するロール基体の胴部のまわりに、断
熱材からなる層を設けて中間層とし、被加熱材と接触す
る最外層部材として耐熱性,耐ビルドアップ性にすぐれ
たセラミックス焼結体からなるスリーブを装着してなる
積層構造を有している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an internal water-cooled hearth roll which is provided in a heating furnace and carries and conveys a sheet-like material to be continuously charged into the furnace. A layer made of a heat insulating material is provided around the body of the roll base having the path at the center of the axis to form an intermediate layer. As the outermost layer member that comes in contact with the material to be heated, ceramic sintering with excellent heat resistance and build-up resistance It has a laminated structure in which a sleeve made of a body is mounted.

【0007】本発明のハースロールは、炉内高温雰囲気
および被加熱材料と接触する最外層を、耐熱性,耐ビル
ドアップ性等にすぐれたセラミックス焼結体からなるス
リーブで形成することにより、最外層に対する強制冷却
を省略して健全な表面性状を維持せしめ、かつその最外
層部材とロール基体との間を断熱性の中間層で隔絶し、
冷却水の強制冷却作用をロール基体のみに局限すること
により、冷却水による炉系外への持ち出し熱量を抑制す
ると共にロール基体の強度を保持せしめるようにしてい
る。
In the hearth roll of the present invention, the outermost layer in contact with the high-temperature atmosphere in the furnace and the material to be heated is formed by a sleeve made of a ceramic sintered body having excellent heat resistance and build-up resistance. Omitting forced cooling to the outer layer to maintain sound surface properties, and separating the outermost layer member and the roll base with a heat insulating intermediate layer,
By restricting the cooling water to only the roll base, the amount of heat taken out of the furnace system by the cooling water is suppressed, and the strength of the roll base is maintained.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のハースロールの
ロール構造を模式的に示している。(1)はロール基
体、(2)は断熱材からなる中間層、(3)は最外層部
材、(4)は溶射被膜である。ロール基体(1)は、冷
却水流路(a)となる中空孔を有する耐熱鋼製胴部材と
その両端に取り付けられた軸部材(1)とからなり、
胴部材(1)のまわりに断熱材からなる中間層(2)
が形成され、最外層部材(3)としてセラミックス焼結
体からなるスリーブが嵌合装着されている。スリーブ
(3)は、所望によりその外周面を溶射被膜(4)で被
覆保護される。
FIG. 1 schematically shows a roll structure of a hearth roll according to the present invention. (1) is a roll substrate, (2) is an intermediate layer made of a heat insulating material, (3) is an outermost layer member, and (4) is a thermal spray coating. Roll base body (1) is made from heat resistant steel body member having a hollow hole which is a cooling water flow path (a) a shaft member attached at both ends (1 2),
An intermediate layer made of heat insulating material around the cylinder member (1 1) (2)
Is formed, and a sleeve made of a ceramic sintered body is fitted and mounted as the outermost layer member (3). The outer peripheral surface of the sleeve (3) is covered and protected with a thermal spray coating (4) if desired.

【0009】最外層部材であるスリーブを構成するセラ
ミックス成分は、酸化物系が好適である。酸化物は、標
準生成自由エネルギーが負の側に偏っており、高温下で
の熱力学的安定性にすぐれる。代表例として、Al
,ZrO,Y,SiO,TiO,Mg
O,Cr,CeO,CaO等が挙げられる。ま
た、非酸化物系セラミックスを適用することもでき、例
えばSiC,Siは、低酸素分圧高温環境下での
熱力学的安定性にすぐれ、本発明のスリーブ材料として
好適である。スリーブは、これらのセラミックスから任
意に選択される1種の成分、あるいは2種以上の複合成
分、例えばZrO−8mol%Y、Al
-13wt%TiO、Al-MgO等からなる焼
結体として製造される。
The ceramic component constituting the sleeve as the outermost layer member is preferably an oxide type. The oxide has a standard free energy of formation biased to the negative side, and has excellent thermodynamic stability at high temperatures. As a representative example, Al 2 O
3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Mg
O, Cr 2 O 3 , CeO 2 , CaO and the like can be mentioned. In addition, non-oxide ceramics can also be used. For example, SiC and Si 3 N 4 have excellent thermodynamic stability under a low oxygen partial pressure and high temperature environment and are suitable as the sleeve material of the present invention. The sleeve is made of one component arbitrarily selected from these ceramics, or two or more composite components, for example, ZrO 2 -8 mol% Y 2 O 3 , Al 2 O 3
Manufactured as a sintered body made of -13 wt% TiO 2 , Al 2 O 3 —MgO or the like.

【0010】中間層は、スリーブとロール胴部との間の
伝導伝熱を遮断する断熱層の役目を有する。この層は、
セラミックス繊維を適用して充填密度を調整された繊維
充填層として形成するとよい。使用する断熱材は100
0℃以上の温度域で容易に変質劣化をきたすことのない
耐熱性を有するものが好適である。例えばシリカアルミ
ナが好ましく使用される。この中間層は、1000℃ま
での温度域における熱伝導率が0.5W/m・K以下で
あることが望ましい。この熱伝導率は、断熱材として使
用するセラミックス繊維の材種の選択とその充填の粗密
の調整により確保することができる。
[0010] The intermediate layer has a role of a heat insulating layer that blocks conductive heat transfer between the sleeve and the roll body. This layer
It is preferable to form a fiber filling layer in which the packing density is adjusted by applying ceramic fibers. Insulation used is 100
Those having heat resistance that does not easily cause alteration and deterioration in a temperature range of 0 ° C. or more are preferable. For example, silica alumina is preferably used. This intermediate layer desirably has a thermal conductivity of 0.5 W / m · K or less in a temperature range up to 1000 ° C. This thermal conductivity can be ensured by selecting the type of ceramic fiber used as the heat insulating material and adjusting the density of the filling.

【0011】本発明のハースロールは、所望により、最
外層部材であるスリーブの外周面にセラミックスの溶射
被膜が設けられる。セラミックスの溶射被膜は、鋼など
の金属成分との接触角が小さくビルドアップ成分の付着
を生じにくいうえ、その被膜構造(微細溶滴粒子の積層
体である)の効果として、焼結体のセラミックスに比べ
て構成粒子間結合が小さく、このためビルドアップ成分
等の外界物(異材)が付着した場合でも、被膜粒子の一
部が外界物とともに持ち去られ、固着(堆積・成長)を
生じにくい。この溶射の被膜特性の効果として、ロール
表面の耐ビルドアップ性を一段と高めることができる。
In the hearth roll of the present invention, a sprayed ceramic film is provided on the outer peripheral surface of the sleeve, which is the outermost layer member, if desired. The thermal spray coating of ceramics has a small contact angle with metal components such as steel so that build-up components do not easily adhere, and the effect of the coating structure (which is a laminate of fine droplet particles) is Therefore, even if an external object (foreign material) such as a build-up component adheres, a part of the coating particles are taken away together with the external object and hardly adhere (deposition / growth). As an effect of the coating properties of this thermal spraying, the build-up resistance of the roll surface can be further enhanced.

【0012】溶射被膜のセラミックス材種は、ハースロ
ールが供用される高温環境での実用上十分な熱的安定性
が確保されるように、前記スリーブと同じ観点から、酸
化物系が好適に使用される。例えば、Al,Zr
,Y,SiO,TiO,MgO,Cr
,CeO,CaO等が挙げられる。溶射被膜は、
これらの各種成分から任意に選択される単一組成、また
は2種以上の複合組成、例えばZrO−8mol%Y
、Al-13wt%TiO、Al-
MgO等からなるセラミックスを溶射材料として形成さ
れる。なお、スリーブを構成する非酸化物系セラミック
スの例として前掲したSiCおよびSiは、液
相温度域が狭く、溶射施工時に大部分が固相からの昇華
現象を呈するので、溶射には適用しがたい。
As the ceramic material of the thermal spray coating, an oxide-based material is preferably used from the same viewpoint as that of the above-mentioned sleeve so that practically sufficient thermal stability is ensured in a high temperature environment where the hearth roll is used. Is done. For example, Al 2 O 3 , Zr
O 2 , Y 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, Cr 2
O 3 , CeO 2 , CaO and the like can be mentioned. Thermal spray coating
A single composition arbitrarily selected from these various components, or a composite composition of two or more thereof, for example, ZrO 2 -8 mol% Y
2 O 3 , Al 2 O 3 -13 wt% TiO 2 , Al 2 O 3
Ceramics made of MgO or the like are formed as a thermal spray material. Note that SiC and Si 3 C 4 described above as examples of the non-oxide ceramics forming the sleeve have a narrow liquidus temperature range and most of them exhibit a sublimation phenomenon from a solid phase during thermal spraying. Hard to apply.

【0013】溶射被膜の膜厚は、0.1〜0.3mm程
度(研磨加工後)が適当である。これより薄いと、十分
な耐久性を得がたく、他方これを越える膜厚を与えて
も、耐ビルドアップ性の増強および耐久性の向上効果は
少なく、経済性を損なうだけである。溶射施工は、プラ
ズマ炎,ガス炎,爆発炎(デトネーション)等の各種手
法を適用して行われる。溶射施工に際しては、スリーブ
と溶射被膜との界面の密着強度を高めるための前処理と
して、スリーブ外周面の粗面化処理(ショットブラスト
等)が行われ、また溶射施工後は、溶射被膜表面をロー
ル表面として必要な平滑面(例えば、算術平均粗さRa
≦0.5μm)に仕上げるための、ダイヤモンド砥石等
による研磨加工が適宜施される。
The thickness of the thermal spray coating is suitably about 0.1 to 0.3 mm (after polishing). If the thickness is smaller than this, it is difficult to obtain sufficient durability. On the other hand, even if a film thickness exceeding this is provided, the build-up resistance and the effect of improving the durability are small, and the economy is only impaired. Thermal spraying is performed by applying various methods such as plasma flame, gas flame, and explosion flame (detonation). At the time of thermal spraying, the outer peripheral surface of the sleeve is roughened (shot blasting, etc.) as a pretreatment to increase the adhesion strength at the interface between the sleeve and the thermal spray coating. Smooth surface required as a roll surface (for example, arithmetic average roughness Ra
<0.5 μm) is appropriately polished with a diamond grindstone or the like.

【0014】[0014]

【実施例】[実施例1]連続溶融亜鉛めっきラインのめっ
き鋼帯前処理設備である無酸化熱処理炉に設置されるハ
ースロールとして、図1のロール構造を有する供試ロー
ル(但し、スリーブ表面の溶射被膜施工は省略)を作製
し、実機使用試験に供した。
[Example 1] As a hearth roll installed in a non-oxidizing heat treatment furnace, which is a pretreatment facility for a coated steel strip in a continuous galvanizing line, a test roll having a roll structure shown in FIG. (The application of a thermal spray coating is omitted) was prepared and subjected to an actual machine use test.

【0015】(1)ロールの製作 ロール基体の胴部材(耐熱鋼製中空パイプ)に対して中
間層材を充填し、スリーブを嵌合装着した。ついで、ス
リーブの外径を砥石研削して形状精度を調整し、供試ロ
ールを得る。ロール構成の詳細は次のとおりである。
(1) Production of Roll An intermediate layer material was filled into a body member (heat-resistant steel hollow pipe) of a roll base, and a sleeve was fitted and mounted. Next, the outer diameter of the sleeve is grinded with a grindstone to adjust the shape accuracy, and a test roll is obtained. The details of the role configuration are as follows.

【0016】 ロール基体胴部: 材 種 SUS 304ステンレス鋼 外 径 60mm(肉厚5mm) 胴 長 2343mmRoll base body: Grade SUS 304 stainless steel Outer diameter 60 mm (wall thickness 5 mm) Body length 2343 mm

【0017】 中 間 層: 断熱材 SiO-Al質セラミックスファイバー 充填密度 0.2g/cm 熱伝導率 0.40W/m・K(at.1000℃) 層 厚 20mmIntermediate layer: heat insulating material SiO2-Al2O3Porous ceramic fiber packing density 0.2g / cm3  Thermal conductivity 0.40W / m · K (at.1000 ℃) Layer thickness 20mm

【0018】 スリーブ(セラミックス焼結体): 材 種 ムライト質セラミックス(SiO-Al) 外 径 120 mm 肉 厚 10mm 表面粗度 Ra 0.5μm(研削加工後)Sleeve (ceramic sintered body): Grade Mullite ceramic (SiO 2 -Al 2 O 3 ) Outer diameter 120 mm Wall thickness 10 mm Surface roughness Ra 0.5 μm (after grinding)

【0019】(2)実機使用試験および試験結果 炉内温度(ロール設置部):1150℃ 被加熱材処理量 :1,425kg/min ロール内部の冷却水流量 :31l/min(2) Actual machine use test and test results Furnace temperature (roll installation part): 1150 ° C Heated material treatment amount: 1,425 kg / min Coolant flow rate inside the roll: 31 l / min

【0020】上記実炉試験において、発明例の供試ロー
ルは、いずれも優れた耐ビルドアップ性を発揮すると共
に、真円度・円筒度等の形状精度の長期維持性を有する
ことが観察された。また、発明例の各供試ロールと、図
2の全体冷却構造を有する従来型ハースロール(但し,
胴部11の外径:120mm,胴長:2400mm)と
について、冷却水による炉系外持ち出し熱量を比較する
と、発明例のハースロールは、従来型ハースロールの持
ち出し熱量の20%相当レベルにまで低減することが測
定された。
In the above-mentioned actual furnace test, it was observed that all of the test rolls of the invention exhibited excellent build-up resistance and long-term maintainability of shape accuracy such as roundness and cylindricity. Was. Further, each test roll of the invention example and a conventional hearth roll having the entire cooling structure of FIG. 2 (however,
When the calorific value taken out of the furnace system by the cooling water is compared with the outer diameter of the body part 11: 120 mm and the body length: 2400 mm), the hearth roll of the invention example reaches a level equivalent to 20% of the calorific value taken out by the conventional hearth roll. The reduction was measured.

【0021】[実施例2]前記実施例と同じ無酸化熱処理
炉に設置されるハースロールとして、図1のロール構造
を有する供試ロールを作製し、実機使用試験に供した。
Example 2 A test roll having the roll structure shown in FIG. 1 was prepared as a hearth roll installed in the same non-oxidizing heat treatment furnace as that of the above-described embodiment, and was subjected to a practical use test.

【0022】(1)ロールの製作 ロール基体の胴部材(耐熱鋼製中空パイプ)に対して中
間層材を充填し、スリーブを嵌合装着した。ついで、ス
リーブの外径を砥石研削して形状精度を調整し、更にス
リーブ外周面に溶射前処理として粗面化処理を施した。
その後、プラズマ溶射装置によりスリーブ外周面に被膜
(溶射膜厚0.35〜0.45mm)を形成し、更に人
造ダイヤモンド砥石により被膜表面を研削仕上げして供
試ロールを得た。ロール構成は次のとおりである。
(1) Production of Roll An intermediate layer material was filled into a body member (heat-resistant steel hollow pipe) of a roll base, and a sleeve was fitted and mounted. Next, the outer diameter of the sleeve was ground with a grindstone to adjust the shape precision, and the outer peripheral surface of the sleeve was subjected to a roughening treatment as a pre-spraying treatment.
Thereafter, a coating (sprayed film thickness: 0.35 to 0.45 mm) was formed on the outer peripheral surface of the sleeve by a plasma spraying apparatus, and the coating surface was ground and finished with an artificial diamond grindstone to obtain a test roll. The role configuration is as follows.

【0023】 ロール基体胴部:実施例1と同じ 中 間 層 :実施例1と同じ スリーブ :実施例1と同じ 溶射被膜: 材 種 ジルコン(ZrSiO) 膜 厚 0.25±0.05mm(研磨仕上げ後) (表面粗度 Ra≦0.5μm)Roll base body: Same as in Example 1 Middle layer: Same as in Example 1 Sleeve: Same as in Example 1 Thermal spray coating: Material Zircon (ZrSiO 4 ) Film thickness 0.25 ± 0.05 mm (polishing) (After finishing) (Surface roughness Ra ≦ 0.5μm)

【0024】上記ロールのほかに、溶射被膜材料とし
て、Al、Y2〜8mol%(部分安定化ジ
ルコニア)、Al-13wt%TiO、Al
-MgOなどを使用した以外は、上記と同一のロール
構成を有する供試ロールを用意した。
In addition to the above-mentioned rolls, Al 2 O 3 , Y 2 O 3 2 to 8 mol% (partially stabilized zirconia), Al 2 O 3 -13 wt% TiO 2 , Al 2 O
A test roll having the same roll configuration as above except that 3- MgO was used was prepared.

【0025】(2)実機使用試験および試験結果 各供試ロールのそれぞれを、実施例1と同一条件の実機
使用試験に供した。発明例の供試ロールは、いずれも優
れた耐ビルドアップ性を発揮すると共に、真円度・円筒
度等の形状精度の長期維持性を有することが観察され
た。また、冷却水による炉系外持ち出し熱量は、図2の
従来型ロール(ロールサイズは実施例1に記載の全体型
冷却構造ロールと同一)の持ち出し熱量の20%相当レ
ベルにまで激減することが測定された。
(2) Actual Machine Use Test and Test Results Each test roll was subjected to an actual machine use test under the same conditions as in Example 1. It was observed that all of the test rolls of the invention examples exhibited excellent build-up resistance and also had long-term maintainability of shape accuracy such as roundness and cylindricity. The amount of heat taken out of the furnace system by the cooling water can be drastically reduced to a level equivalent to 20% of the amount of heat taken out of the conventional roll shown in FIG. 2 (the roll size is the same as the whole-type cooling structure roll described in Example 1). Measured.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明のハースロールは、炉内雰囲気及
び被加熱材が接触する最外層を、耐熱性,耐ビルドアッ
プ性等を有するセラミックス焼結体のスリーブで形成し
た構造であることにより、健全なロール表面を安定に維
持することを可能にすると共に、スリーブとロール基体
とを断熱性中間層で隔絶した構造を有することにより、
冷却水による炉内熱量の炉外系への持ち出しを効果的に
抑制することができ、ロールの耐久性・メンテナンスの
向上,および加熱エネルギーの節減・総合的熱効率の向
上に顕著な効果をもたらすものである。
The hearth roll of the present invention has a structure in which the outermost layer in contact with the furnace atmosphere and the material to be heated is formed of a ceramic sintered body sleeve having heat resistance, build-up resistance and the like. By having a structure in which a sound roll surface can be stably maintained, and the sleeve and the roll base are separated by a heat insulating intermediate layer,
Effectively restrains the amount of heat inside the furnace due to cooling water from being taken out to the outside of the furnace, and has a significant effect on improving the durability and maintenance of rolls, reducing heating energy, and improving overall thermal efficiency. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のハースロールのロール構造を模式的に
示す正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view schematically showing a roll structure of a hearth roll of the present invention.

【図2】従来の全体冷却型ハースロールのロール構造を
模式的に示す正面断面図である。
FIG. 2 is a front sectional view schematically showing a roll structure of a conventional whole-cooling type hearth roll.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 :ロール基体 1:胴部材 1:軸部材 2 :中間層(断熱材層) 3 :スリーブ(セラミックス焼結体) 4 :溶射被膜 a :中空孔(冷却水流路)1: roll base body 1 1: body member 1 2: shaft member 2: intermediate layer (heat insulating material layer) 3: Sleeve (ceramic sintered body) 4: spray coating a: hollow hole (cooling water channel)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 慎一 大阪府堺市石津西町5番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 谷 和美 神戸市東灘区深江北町4−13−4 トーカ ロ株式会社内 (72)発明者 廣岡 幸彦 神戸市東灘区深江北町4−13−4 トーカ ロ株式会社内 (72)発明者 北秋 広幸 神戸市東灘区深江北町4−13−4 トーカ ロ株式会社内 (72)発明者 本村 伸二 名古屋市瑞穂区須田町2−56 日本碍子株 式会社内 (72)発明者 坂井 ▲よし▼員 岐阜県各務原市蘇原古市場町1−20 Fターム(参考) 3F033 GA06 GB06 GC08 GC10 GE01 HA01 3F049 CA01 LA15 LB10 4K034 AA06 BA04 CA05 EA12 EB04 EB06 EB07 EB08 EC02 EC07 EC09 EC10 EC12 GA18 4K043 AA01 DA05 EA04 GA07 HA04 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Koga 5 Ishizu Nishimachi, Sakai City, Osaka Prefecture Nisshin Steel Co., Ltd. Sakai Works (72) Inventor Kazumi Tani 4-13-4 Fukae Kita-cho, Higashinada-ku, Kobe Tokaro Inside (72) Inventor Yukihiko Hirooka 4-13-4 Fukae-Kitacho, Higashinada-ku, Kobe City Inside (72) Inventor Hiroyuki Kitaaki 4-13-4, Fukae-Kitacho, Higashinada-ku, Kobe Tokalo Corporation (72) Inventor Shinji Motomura 2-56 Sudacho, Mizuho-ku, Nagoya-shi Japan Insulator Co., Ltd. (72) Inventor Sakai ▲ Yoshi ▼ Member 1-20 Sohara Furumachicho, Kakamigahara-shi, Gifu F-term (reference) 3F033 GA06 GB06 GC08 GC10 GE01 HA01 3F049 CA01 LA15 LB10 4K034 AA06 BA04 CA05 EA12 EB04 EB06 EB07 EB08 EC02 EC07 EC09 EC10 EC12 GA18 4K043 AA01 DA05 EA04 GA07 HA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱炉内に配設され、炉内に連続的に装
入されるシート状被加熱材を担持し搬送する内部水冷型
ハースロールにおいて、 冷却水流路を軸心に有するロール基体の胴部のまわり
に、断熱材からなる層を設けて中間層とし、被加熱材と
接触する最外層部材として耐熱性,耐ビルドアップ性に
すぐれたセラミックス焼結体からなるスリーブを装着し
てなる積層構造を有する加熱炉用ハースロール。
1. An internal water-cooled hearth roll provided in a heating furnace for carrying and transporting a sheet-like material to be heated continuously charged in the furnace, wherein a roll base having a cooling water flow path at an axis thereof. A layer made of heat-insulating material is provided around the body of the above to form an intermediate layer, and a sleeve made of a ceramic sintered body with excellent heat resistance and build-up resistance is attached as the outermost layer member that comes in contact with the material to be heated. Hearth roll for a heating furnace having a laminated structure.
【請求項2】 スリーブは、Al,ZrO,Y
,SiO,TiO,MgO,Cr,C
eO,CaO,SiC,Siの群から選ばれる
1種ないし2種以上の成分からなるセラミックスの焼結
体である請求項1に記載の加熱炉用ハースロール。
2. The sleeve is made of Al 2 O 3 , ZrO 2 , Y
2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, Cr 2 O 3 , C
2. The hearth roll for a heating furnace according to claim 1, wherein the hearth roll is a sintered body of ceramics comprising one or more components selected from the group consisting of eO 2 , CaO, SiC, and Si 3 N 4 .
【請求項3】 中間層は、セラミックスファイバーの低
密度充填層である請求項1又は2に記載の加熱炉用ハー
スロール。
3. The hearth roll for a heating furnace according to claim 1, wherein the intermediate layer is a low-density packed layer of ceramic fibers.
【請求項4】 中間層は、1000℃までの温度域にお
いて、0.5W/m・Kを越えない低熱伝導率を有する
請求項3に記載の加熱炉用ハースロール。
4. The hearth roll for a heating furnace according to claim 3, wherein the intermediate layer has a low thermal conductivity not exceeding 0.5 W / m · K in a temperature range up to 1000 ° C.
【請求項5】 スリーブの外周面に、Al,Zr
,Y,SiO,TiO,MgO,Cr
,CeO,CaOの群から選ばれる1種ないし2
種以上の成分からなるセラミックスの溶射被膜が設けら
れている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の加熱
炉用ハースロール。
5. An outer peripheral surface of a sleeve is provided with Al 2 O 3 , Zr
O 2 , Y 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, Cr 2
One or two selected from the group consisting of O 3 , CeO 2 , and CaO
The hearth roll for a heating furnace according to any one of claims 1 to 4, further comprising a ceramic sprayed coating comprising at least one kind of component.
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