JP2005324244A - Heat insulating roll - Google Patents
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Description
本発明は、断熱ロールに関し、特に、熱伝導が小さく炉雰囲気温度を下げることなく、かつ、炉の運転・停止に伴う温度変化による熱膨張・収縮に追随性の優れるようにするための新規な改良に関する。 The present invention relates to a heat insulating roll, and in particular, has a low heat conduction and does not lower the furnace atmosphere temperature, and is a novel for making it excellent in thermal expansion / contraction due to a temperature change accompanying operation / stop of the furnace. Regarding improvement.
従来、断熱ロールとしては、熱間圧延前の鋼片(スラブ)の予熱炉の炉内搬送ロールがあり、その中で1例を示すと、特許文献としては開示されていないが、このロールは図7に示す様に水冷の金属筒軸1に鋼片荷重を支える複数の耐熱リング2を溶接し、リング溶接部以外の金属筒軸1表面は耐熱鋼の鋲(スタッド)3を溶接した後、耐熱モルタル4にてコーティングし断熱施工された断熱ロール6Aが使用されていた。
Conventionally, as the heat insulating roll, there is an in-furnace transport roll of a preheating furnace for a steel slab (slab) before hot rolling, and one example of the roll is not disclosed as patent literature, but this roll is As shown in FIG. 7, a plurality of heat-
従来の断熱ロールは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来の断熱ロールは金属筒軸に直接耐熱鋼製リングを溶接するため、水冷の金属筒軸への熱の逃げが大きく炉雰囲気温度の低下または燃費の上昇を招くことになっていた。
又、耐熱リングの炉内表面部温度と水冷の金属筒軸溶接部との温度勾配が大きく、大きい熱応力が発生し、毎々溶接部からの耐熱リングまたは金属筒軸の割れが発生し、ロール交換のため、炉の運転を止めなければならなかった。
又、耐熱モルタルのコーティング施工による断熱構造のため、モルタルの乾燥・硬化時の収縮、運転加熱時の熱収縮により耐熱リングとモルタルの境界面に隙間が発生、隙間より直接水冷金属軸への熱の侵入が発生し、燃費の上昇を招くと共に金属筒軸の劣化を招きロール寿命の短期化を併発していた。
又、耐熱モルタル自身も炉の運転・停止に伴うヒートサイクルにより剥がれが発生し易く、3〜4ヶ月おきにモルタルの更新修理が必要であった。
Since the conventional heat insulation roll was comprised as mentioned above, the following subjects existed.
That is, since the conventional heat insulating roll welds a heat-resistant steel ring directly to the metal cylinder shaft, heat escape to the water-cooled metal cylinder shaft is large, leading to a decrease in furnace atmosphere temperature or an increase in fuel consumption.
In addition, there is a large temperature gradient between the temperature inside the furnace surface of the heat-resistant ring and the water-cooled metal tube shaft welded part, and a large thermal stress is generated. The furnace had to be shut down for replacement.
In addition, because of the heat insulation structure by coating with heat-resistant mortar, a gap is generated at the interface between the heat-resistant ring and the mortar due to shrinkage during drying / curing of the mortar and heat shrinkage during operation heating, and heat from the gap directly to the water-cooled metal shaft. Intrusion occurs, resulting in an increase in fuel consumption and deterioration of the metal cylinder shaft, resulting in shortening of the roll life.
In addition, the heat-resistant mortar itself was easily peeled off by the heat cycle accompanying the operation / stop of the furnace, and the mortar had to be repaired every 3 to 4 months.
本発明による断熱ロールは、冷却水を通過させる貫通孔を有する金属筒軸の外周の固定フランジと移動フランジ間に複数の耐熱リングを所定間隔で軸方向に嵌装し、前記各耐熱リング間に複数のディスクを積層させ、前記各耐熱リング及び各ディスクは前記金属筒軸に対して非溶接状態にした構成であり、また、前記耐熱リングは、互いに径が異なる複数の耐熱リング部が同軸配置されている構成であり、また、前記各耐熱リングは、各耐熱リングの接合部に設けられた一対の固定輪状板と、前記各固定輪状板を締結するため軸方向に設けられた固定皿ネジとによって固定されている構成であり、また、前記耐熱リングは、前記金属筒軸の外周に形成された金属筒軸キー溝と、前記耐熱リングの内周に形成されたキー溝と、前記金属筒軸キー溝及びキー溝に係合するキーによって前記金属筒軸に固定されている構成であり、また、前記耐熱リングは、一部又は全部がセラミックよりなる構成であり、また、前記各耐熱リング部は、外側の耐熱リング部がニッケル・コバルト又はステンレスよりなり、内側の耐熱リング部がセラミックよりなる構成である。 In the heat insulating roll according to the present invention, a plurality of heat-resistant rings are fitted in the axial direction at a predetermined interval between a fixed flange and a moving flange on the outer periphery of a metal cylinder shaft having a through hole through which cooling water passes, and between the heat-resistant rings. A plurality of disks are stacked, and each heat-resistant ring and each disk are in a non-welded state with respect to the metal cylinder shaft, and the heat-resistant ring has a plurality of heat-resistant ring portions having different diameters arranged coaxially. And each heat-resistant ring includes a pair of fixed ring-shaped plates provided at a joint portion of each heat-resistant ring, and a fixed countersunk screw provided in an axial direction for fastening the fixed ring-shaped plates. And the heat-resistant ring includes a metal cylinder shaft keyway formed on an outer periphery of the metal cylinder shaft, a key groove formed on an inner periphery of the heat-resistant ring, and the metal Cylinder key And a key that engages with the keyway is fixed to the metal cylinder shaft, and the heat-resistant ring is configured to be partially or entirely made of ceramic. The outer heat-resistant ring portion is made of nickel / cobalt or stainless steel, and the inner heat-resistant ring portion is made of ceramic.
本発明による断熱ロールは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明の断熱ロールにあっては、ロール外表部を形成している耐熱リングは耐熱摩耗性及び耐熱耐衝撃性に優れ、熱間での鋼片(スラブ)搬送時に発生する、荷重に耐えると共に摩耗及び衝撃に耐えられるものであり、かつ耐熱リングを嵌め合い構造にすることにより水冷の金属筒軸への熱伝導による熱の逃げを小さくすることができ、熱応力による耐熱リング及び金属筒軸の割れの防止がはかれる。又、実施例2の耐熱リングを大径と小径に分割することにより、より熱伝導を小さくできると共に、高価なニッケル・コバルト系耐熱鋼のみで製作するリングよりSUS310Sを使用することによりコストを押さえることができる。
更に、耐熱セラミックリングを使用することにより、さらに熱伝導による熱の逃げの防止がはかれる。
又、断熱部分に無機質材等のディスクを使用することにより、ディスクのクッション性により、耐熱リングと断熱ディスク境界面に隙間及びクラックの発生が無く、直接水冷金属筒軸への熱の流入を防止できる。また、実施例1の断熱ロールを試験後ディスクを押さえているナットを緩めると無機質材ディスク部が15mm(25%)軸方向に復元し、ニッケル・コバルト系耐熱鋼リングの軸方向の熱膨張量(リング全体が1200℃に成った場合の計算量;線膨張率17.8×10−6)1.5mmを十分吸収することができ隙間の発生防止がはかれた。
Since the heat insulation roll by this invention is comprised as mentioned above, the following effects can be acquired.
That is, in the heat insulating roll of the present invention, the heat-resistant ring forming the outer surface portion of the roll is excellent in heat-resistant wear resistance and heat-resistant shock resistance, and is applied to a load generated during hot slab transportation. It can withstand wear and impact, and it can withstand heat and impact, and by fitting the heat-resistant ring, heat escape due to heat conduction to the water-cooled metal cylinder shaft can be reduced. Prevents the cylinder shaft from cracking. Further, by dividing the heat-resistant ring of Example 2 into a large diameter and a small diameter, the heat conduction can be further reduced, and the cost can be reduced by using SUS310S rather than a ring made only of expensive nickel-cobalt heat-resistant steel. be able to.
Furthermore, by using a heat-resistant ceramic ring, it is possible to further prevent escape of heat due to heat conduction.
In addition, the use of a disk made of an inorganic material or the like for the heat insulating part prevents the flow of heat directly into the water-cooled metal cylinder shaft due to the cushioning property of the disk so that there are no gaps and cracks at the boundary between the heat-resistant ring and the heat insulating disk. it can. In addition, when the nut that holds the disk after loosening the heat insulating roll of Example 1 was loosened, the inorganic material disk part was restored to the 15 mm (25%) axial direction, and the amount of thermal expansion in the axial direction of the nickel-cobalt heat resistant steel ring (Calculated amount when the entire ring reaches 1200 ° C .; linear expansion coefficient 17.8 × 10 −6) 1.5 mm can be sufficiently absorbed, and generation of a gap is prevented.
本発明は、金属筒軸に対して耐熱リング及びディスクを溶接することなく嵌装して設けることにより、熱伝導が小さく、耐熱リングの熱膨張・収縮にも追随し隙間が発生せず熱の逃げを防止でき、炉雰囲気温度をさげることなく、または、燃費の上昇なく、かつ、耐衝撃性が優れるようにした断熱ロールを提供することを目的とする。 In the present invention, the heat-resistant ring and the disk are fitted to the metal cylinder shaft without being welded, so that the heat conduction is small, the heat expansion / contraction of the heat-resistant ring follows, and no heat is generated without generating a gap. It is an object of the present invention to provide a heat insulating roll that can prevent escape, does not reduce the furnace atmosphere temperature, does not increase fuel consumption, and has excellent impact resistance.
以下、図面と共に本発明による断熱ロールの好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図1において符号1で示されるものは冷却水を貫通させて案内するための貫通孔1Aを有する筒状の金属筒軸であり、この金属筒軸1の外周の一端1aには固定フランジ5が溶接されており、その他端1bには移動フランジ6が設けられていると共に、この他端1b外周のねじ部1cに螺合されたナット8により移動フランジ6が軸方向に付勢を受けるように構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the heat insulating roll according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same or equivalent parts as in the conventional example will be described using the same reference numerals.
In FIG. 1,
前記金属筒軸1の外周における前記各フランジ5、6間には、本出願人製のASK#2057よりなるノンアスベストからなる複数枚の輪状の無機質材等のディスク7(前述の材質以外も可)とニッケル・コバルト系等からなる耐熱リング2が軸方向に積層されており、前記ナット8を内方に回転させることによってナット8が固定フランジ5側へ押圧され、各ディスク7及び耐熱リング2が強固に押圧付勢されると共に、各ディスク7と耐熱リング2の積層により断熱ロール6Aを構成している。
尚、耐熱リング2とディスク7は金属筒軸1に対して嵌装され、金属筒軸1に対しては溶接固定しない非溶接状態に構成されている。
Between the flanges 5 and 6 on the outer periphery of the
The heat-
前記断熱ロール6Aは、図1で示される原理構成を、試験的に特性試験を行う場合には、図2で示すように構成して実験を行うが、原理上は図1も図2も同じ本発明の断熱ロール6Aを構成している。
The
前述の図1及び図2における金属筒軸1の外周には一対の金属筒軸キー溝1Cが180°分割で形成されると共に、前記耐熱リング2の内周にも一対のキー溝2Cが形成され、前記各キー溝1C、2C間にキー10が設けられていることにより、耐熱リング2は金属筒軸1に対して回転不可でかつ軸方向には移動可能に構成されている。
A pair of metal cylinder
すなわち、耐熱リング2は軸方向には非固定状態で無機質材のディスク7に挟まれた状態で耐熱リング2の熱膨張・収縮には相対移動可能に構成されている。又円周方向の熱膨張・収縮量に対しても十分な嵌め合い量を設定することにより、スラブ搬送時の回転方向(周方向)の衝撃による耐熱リングの空回転を防止できる。すなわち、軸方向の耐熱リング2の熱的伸縮変化はディスク7のスプリング効果により隙間が発生することなく、耐熱リング2は非固定状態のため、熱応力の発生を小さく出来、割れの発生を防止できる。又、耐熱リング2の熱伝導による水冷の金属筒軸1への熱の逃げも、従来の溶接一体構造に比べ嵌め合い構造のため、嵌め合い境界に伝熱抵抗が発生し伝熱量を抑えることが可能となった。
That is, the heat-
次に、本出願人が実際に実施をした例について述べる。
(実施例1)
図2に示すサイズの断熱ロール6Aを作製し、破線で示したシリコニット加熱炉11にて1200℃に加熱しニッケル・コバルト系耐熱リング2各部の温度(×印A〜D)を測定するとともに、冷却水20の入り口及び出口温度を測定し、熱の逃げ量を従来の溶接構造・耐熱モルタル断熱構造と比較した。又、耐熱リング2と断熱材境界面の隙間発生の有無についても目視観察した。
従来の溶接構造・耐熱モルタル断熱構造は図7の断熱ロール6Aに示した水冷の金属筒軸1へ耐熱リング2を溶接した後、無機質のディスク7を装着する部分にY形鋲3を溶接し、旭硝子(株)製アサヒライトキャスター13(LC−13)を混練り水量35wt%で練った耐熱モルタル4で仕上がり外径280φに仕上げ比較試験に供した。
尚、冷却水の水量は3L/min。
Next, an example of actual implementation by the applicant will be described.
(Example 1)
A
In the conventional welded structure and heat-resistant mortar heat-insulated structure, after heat-
The amount of cooling water is 3 L / min.
(実施例2)
実施例1のニッケル・コバルト系の耐熱リング2を図5及び図6に示すように分割して大径の第1耐熱リング部2Aと小径の第2耐熱リング部2Bとを同軸配置して構成し、内径側の第2耐熱リング部2Bの材質をSUS310Sにて製作した。尚、符号2D及び2Eはそれぞれ分割されたリング部2A、2Bの接合部2Mを固定するための固定板2D固定皿ネジ2Eであり、その試験条件は実施例1と同じである。
(Example 2)
The nickel-cobalt heat-
(実施例3)
実施例2の分割した耐熱リング部2A、2Bの内径側のリング部2Bの材質をSUS310Sの代わりにAl2O3セラミック焼結体に変更して使用した。試験条件は1と同じである。
(Example 3)
The material of the divided heat-
(実施例4)
実施例1のニッケル・コバルト系耐熱鋼からなる耐熱リング2の代わりにAl2O3セラミック焼結体を使用した。試験条件は実施例1と同じである。
実施例1、2、3、4の効果を表1の第1表に示す(但し、比較例との対比で示している)。
Example 4
An Al 2 O 3 ceramic sintered body was used in place of the heat-
The effects of Examples 1, 2, 3, and 4 are shown in Table 1 of Table 1 (however, shown in comparison with Comparative Examples).
本発明は、製鉄用の断熱ロールだけではなく、高温下における他の搬送設備にも応用が可能である。 The present invention can be applied not only to heat insulating rolls for iron making, but also to other transfer facilities at high temperatures.
1 金属筒軸
1a 一端
1b 他端
1C 金属筒軸キー溝
2 耐熱リング
2C キー溝
5 固定フランジ
6 移動フランジ
7 ディスク
8 ナット
10 キー
6A 断熱ロール
2A 第1耐熱リング部
2B 第2耐熱リング部
2D 固定輪状板
2E 固定皿ネジ
DESCRIPTION OF
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