JP2007092148A - ハースロール - Google Patents

Abstract

【課題】表面温度をばらつかないで適正温度に維持できる耐久性の高いハースロールを提供する。
【解決手段】冷却水を通過させるように形成された金属軸２の外周に、無機質繊維板からなる複数の低熱伝導円板４と、金属板などからなる複数の高熱伝導円板５とを積層して嵌装し、低熱伝導円板４および高熱伝導円板５の外周を覆うように外管８を嵌装した。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温の圧延材の搬送などに使用されるハースロールに関する。

特許文献１には、図２から５に示す、第１から第４のハースロールの従来例が記載されている。

図２（Ａ）に示す第１従来例のハースロールは、内部を水冷される中空の金属軸１１の外周に設けた金属製のフランジ１２，１３および支持リング１４で金属製の外管１５を支持しており、外管１５が圧延材を支持して搬送する。図２（Ｂ）は第１従来例のハースロールの表面温度分布を示す。図示するように、外管１５は、フランジ１２，１３および支持リング１４に指示された部分だけが冷却され、表面温度が大きくばらつく。

図３（Ａ）に示す第２従来例のハースロールは、第１従来例の支持リング１４の数を増やしたものであるが、図３（Ｂ）に示すように、外管１５の温度のバラツキを十分に小さくできるものではない。

図４（Ａ）に示す第３従来例のハースロールは、支持リング１４に変えて、金属軸１１と外管１５との間の空間に耐熱モルタル１６を詰め込んだものである。この第３従来例では、外管１５の中央部分からの放熱が少ないので、図４（Ｂ）に示すように、外管１５の広い範囲で温度を略一定にすることができるが、フランジ１３，１４に支持された両端部を除いて金属軸１１を通水する冷却水に放熱することができないので、外管１５の中央部は適正温度より高くなってしまい、酸化雰囲気内で使用する場合、スケールが生成されハースロール表面に積層するビルドアップが発生するという問題があった。また、図４（Ａ）下側に示すように、使用によって耐熱モルタル１６が劣化し、外管１５を支持できずに変形させてしまう問題もあった。

また、第３従来例のハースロールにおいて、耐熱モルタル１６に代えて、金属軸１１と外管１５との間の空間に粉末断熱材を詰め込んだものもあるが、やはり、外管１５の中央部分からの放熱が少なく、外管１５の温度が高くなり過ぎてビルドアップが発生する。さらに、粉末断熱材を完全に充填することや、フランジ１３と外管１５との隙間からの粉末断熱材の漏れを防止することが難しいために、第３従来例と同様に外管１５の内側に隙間が発生し、外管１５の変形を防ぐことができない。

図５（Ａ）に示す第４従来例は、第３従来例の耐熱モルタル１６に変えて無機質繊維板からなるディスク１７を多数積層して嵌装したものであり、ディスク１７を密着させるために、金属軸１１に嵌装したフランジ１３をナット１８で締め込んで固定している。この第４従来例は、繰り返し使用しても、ディスク１７が劣化して外管１５を支持できなることがない。しかしながら、図５（Ｂ）に示すように、外管１５の中央部の温度が高くなりすぎ、酸化雰囲気内でビルドアップが生じるという欠点は解消されていない。

図６（Ａ）に示すように、第４従来例の外管１５を省いた第５従来例は、金属ではなく無機質繊維板のディスク１７で圧延材を支持するので、圧延材から伝達される熱量が少なく、図６（Ｂ）に示すように、その表面温度を略適正温度に維持することができる。しかしながら、図６（Ａ）下側に示すように、繰り返し使用すると無機質繊維板のディスク１７が摩耗するため、耐久性が不足するという問題がある。
特開平１１−２９８２６号公報

以上、従来のハースロールの問題点に鑑みて、本発明は、表面温度をばらつかないで適正温度に維持できる耐久性の高いハースロールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるハースロールは、冷却水を通過させるように形成された金属軸の外周に、複数の低熱伝導円板と複数の高熱伝導円板とを積層して嵌装し、前記低熱伝導円板および前記高熱伝導円板の外周を覆うように外管を嵌装したものとする。

この構成によれば、保温性能に優れる低熱伝導円板と、冷却能力に優れる高熱伝導円板とを積層して外管を支持するので、外管の全体を支持しながら、外管の複数箇所から熱を奪い、金属軸を通過する冷却水に放熱することができる。外管は、多数の高熱伝導円板によって分散して冷却されるので表面温度がばらつかない。また、機械的強度の高い高熱伝導円板を積層することで、低熱伝導円板への機械的負荷を小さくでき、高い耐久性が得られる。

また、本発明のハースロールにおいて、前記低熱伝導円板は、無機質の繊維を板状に抄造した無機質繊維板で構成してもよい。これにより、低熱伝導円板は、耐熱性、耐久性に優れ、熱伝導率が小さいものとなり、耐久性の高いハースロールが提供できる。

また、本発明のハースロールにおいて、前記高熱伝導円板は、耐熱性、耐久性、加工性に優れる金属板で構成できる。

以上のように、本発明によれば、高温に晒される外管を断熱性に優れる多数の低熱伝導板と、冷却性に優れる多数の高熱伝導円板とで保持するので、外管を多数の高熱伝導円板で分散して冷却できる。これによって、外管の表面温度がばらつかず、耐久性も高いハースロールが提供できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態であるハースロール１を示す。ハースロール１は、内部に冷却水を通過させられるように形成した中空の金属軸２と、金属軸２に嵌装し、溶接して固定した固定フランジ３と、セラミックファイバにバインダを加えて抄造した無機質繊維板からなり、金属軸２に嵌装した多数の低熱伝導円板４と、金属軸２に嵌装した低熱伝導円板４の間に分散して積層されたステンレス鋼板からなる多数の高熱伝導円板５と、固定フランジ３と共に、低熱伝導円板４および高熱伝導円板５を挟み込むように嵌装された可動フランジ６と、可動フランジ６を固定フランジ３に対して押圧するように締め付けることで、低熱伝導円板４と高熱伝導円板５とを圧接して固定するダブルナット７と、低熱伝導円板４および高熱伝導円板５の外周を覆うように嵌装され、一端が固定フランジ３に溶接固定されたＳＵＳ３１０Ｓよりなる外管８とからなる。

本実施形態では、低熱伝導円板４と高熱伝導円板５の厚みはすべて同じである。４枚の低熱伝導円板４と１枚の高熱伝導円板５とが交互に配置されており、両端にそれぞれ４枚の低熱伝導円板４が配置されているので、低熱伝導円板４の厚みの合計は、高熱伝導円板５の厚みの合計の略４倍より僅かに大きい。

以上の構成からなるハースロール１で、高温の圧延材を搬送した際の、外管８の表面温度分布を図１（Ｂ）に示す。外管８は、固定フランジ２または可動フランジ６と接する両端の温度が低くなっているが、それ以外の部分は、適正温度に近い温度に保たれている。

外管８は、搬送する圧延材から軸方向に略均一に熱を受け取る。外管８のフランジ３，６または高熱伝導円板５と接触する部分は、フランジ３，６または高熱伝導円板５、さらには、金属軸２を介して金属軸２に通水される冷却水に放熱するが、低熱伝導円板４は外管８から熱を奪うことができないので、外管８の低熱伝導円板と接触する部分は直接冷却されない。

このため、図１（Ｂ）に示すように、外管８の表面温度は、低熱伝導円板４と接する部分において僅かに高く、高熱伝導円板５と接する部分において僅かに低くなっている。しかしながら、高熱伝導円板５は薄い板状であるので、１枚当たりの放熱量が限られており、外管８の表面温度を局部的に大きく低下させることはない。また、４枚の低熱伝導円板４につき１枚の高熱伝導円板５が配置されているので、外管８の低熱伝導円板４に接する部分は、外管８内での熱伝導によって高熱伝導円板５を介して間接的に放熱することができ、高温になりすぎることがない。これにより、外管８の表面温度が適正に保たれるのでスケールがビルドアップしない。

ハースロール１は、外管８で圧延材を支持するので、低熱伝導円板４が摩耗する心配がなく、無機質繊維板からなる低熱伝導円板４は安定であるので、ハースロール１を繰り返し使用しても劣化することがない。

また、本発明のハースロール１において、低熱伝導円板４の厚みの合計が、高熱伝導円板５の厚みの合計より大きいので、高熱伝導円板５による外管８の冷却能力に、低熱伝導円板４による断熱能力が勝る。これにより、１０００℃以上の圧延材を搬送する場合にも、金属軸２を十分に冷却して不図示の軸受の長寿命化を測りながら、外管８の過冷却を防いで外管８の表面を適正温度に維持できる。

本願発明のハースロール１のさらなる特徴は、低熱伝導円板４と高熱伝導円板５の比率を変えることで、外管８を冷却する能力を容易に調節できることである。例えば、高熱伝導円板５の枚数を多くすれば、冷却水やその他の条件を変えずに、外管８の表面温度を低くすることができる。

外管８の表面温度は、低熱伝導円板４と接する部分において高く、高熱伝導円板５と接する部分において低くなるが、できるだけ薄い低熱伝導円板４および高熱伝導円板５を使用し、高熱伝導円板５を極力分散して配置することで、表面温度を略均一にすることができる。このため、特に中央部においては、低熱伝導円板４と高熱伝導円板５とを周期的に積層することが好ましい。これによって、外管８の局部的な過熱や過冷却を防止できるとともに、表面温度の予測や調整が容易になる。

また、本実施形態のハースロール１は、低熱伝導円板４および高熱伝導円板５の厚みがすべて同じであるが、厚みの異なる低熱伝導円板４や高熱伝導円板５を積層することで、高熱伝導円板５を低熱伝導円板４の間に分散して配置してもよい。

また、本発明のハースロール１において、高熱伝導円板５は、ステンレス鋼板に限らず、他の金属や黒鉛膨張シートなど、他の高熱伝導材料を使用することができる。

また、本発明のハースロール１において、外管８は、金属に限らず、セラミック結晶体スリーブなどが使用できる。

本発明の実施形態のハースロールの断面図と表面温度分布図。 ハースロールの第１従来例の断面図と表面温度分布図。 ハースロールの第２従来例の断面図と表面温度分布図。 ハースロールの第３従来例の断面図と表面温度分布図。 ハースロールの第４従来例の断面図と表面温度分布図。 ハースロールの第５従来例の断面図と表面温度分布図。

符号の説明

１ ハースロール
２ 金属軸
３ 固定フランジ
４ 低熱伝導円板
５ 高熱伝導円板
６ 可動フランジ
７ ダブルナット
８ 外管

Claims (3)

1. 冷却水を通過させるように形成された金属軸の外周に、複数の低熱伝導円板と複数の高熱伝導円板とを積層して嵌装し、前記低熱伝導円板および前記高熱伝導円板の外周を覆うように外管を嵌装したことを特徴とするハースロール。
2. 前記低熱伝導円板は、無機質繊維板からなることを特徴とする請求項１に記載のハースロール。
3. 前記高熱伝導円板は、金属板からなることを特徴とする請求項１または２に記載のハースロール。

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