JP2597856B2 - ステンレス鋼搬送用ローラー - Google Patents

ステンレス鋼搬送用ローラー

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高温のステンレス鋼板を連続的に焼鈍する熱
処理ライン(アニーリング・ライン、またはアニーリン
グ・ピックリングライン)の焼鈍炉及び冷却ゾーンに使
用される搬送用のローラーに関するものである。
(従来の技術及びその問題点) 連続的にステンレス鋼の熱処理を行なう加熱炉(焼鈍
炉)に於て、ステンレス鋼・ストリップの搬入、搬出用
に多数のロールがその進行方向に直角に配置されてい
る。特に高温のステンレス鋼・ストリップに接触するロ
ールは、耐熱性、耐摩耗性、平滑性、ステンレス鋼板へ
の非付着性、並びにステンレス鋼板に対する非対面攻撃
性が要求されている。
従来この種のロールは、天然のアスベスト繊維の持つ
特性を生かして、アスベスト繊維をゴム状バインダーを
用いてシート状に成形し、このシートをドーナツ状に切
断加工して、金属製のシャフトに圧縮積層して表面仕上
げを行ない、アスベスト・ディスクロールとして使用し
ていた。
ところがアスベスト繊維は、天然のケイ酸マグネシウ
ム鉱物繊維であり、繊維長、繊維径、化学組成等のバラ
ツキが大きく、また結晶水を14〜15wt%含んでいる為10
00℃を越える高温下で使用した場合、前記繊維自体のバ
ラツキや結晶水の離脱により体積収縮をおこす為、ロー
ル表面にクラックが発生し、このトラックによる亀裂で
搬送されてくるステンレス鋼表面を傷つけてしまった
り、連続使用下に於て前記クラックが進行し、金属軸か
らロールの脱落が起こり、短期間に使用できなくなると
いう問題点があった。
さらに従来のアスベスト・ディスクロールは少なくと
もアスベスト繊維を使用しているため、そのロールを製
造する工程ばかりでなく使用設備からもアスベスト繊維
が飛散し健康障害の恐れがあった。
即ち、日本において昭和49年国際ガン条約に調印し国
内においてもこれまでに種々の省令でアスベストの取り
扱いを規制したきたが、昭和51年4月1日より「特定化
学物質等障害予防規則」を実施し、さらに昭和53年3月
30日労働基準法施行規則を一部改正し、ガン源性物質、
若しくはガン源性因子又は、ガン源性工程における業務
による疾病中に「アスベストにさらされる業務による肺
ガンまたは中皮腫」を指定している。
この省令により、我国においてもアスベスト公害の問
題が大きくクローズアップされてきている。
これに対し、人工耐熱繊維であるシリカ・アルミナ繊
維と無機充填材、無機結合材及び必要に応じて有機結合
材によってシート状に成形されたものを、アスベスト・
ディスクロールと同様に金属製のシャフトに圧縮積層し
て表面仕上げを行なったセラミック繊維質ロールが使用
されている。
前記セラミック繊維質ロールは、人工耐熱繊維を使用
している為、アスベストに比較し繊維長や繊維径のバラ
ツキが小さく、化学組成は不純物が極めて少なく非常に
安定しているし、結晶水を持たない為、1000℃を越える
高温下で使用した場合、収縮が小さく安定操業可能なロ
ールを提供している。
しかしながら、シリカ・アルミナ繊維は非晶質である
為、980℃付近の温度下に於てムライト再結晶を起こ
し、わずかであるが熱収縮を起こす為ロール表面に微細
なクラックが発生する事がある。
さらに前記セラミック繊維質ロールは、断熱性に優れ
る為予備焼結を行なうことが困難であり、実際の使用時
に於て、ドーナツ状成形板の肉厚方向に対し著しい温度
勾配が生じる。
前記セラミック繊維質ロールは、無機充填材、無機結
合材及び有機結合材を含む為、800℃以上の高温部分で
は無機充填材、無垢結合材の焼結により強度があり、ま
た400℃以下の低温部分では有機結合材が残存し強度が
あるが、400℃〜800℃の中温部分の強度が著しく劣って
いる為、前記ロール表面に発生した微細なクラックの幅
こそ小さいが強度の劣る中温部分迄、簡単に到達し、有
機結合材残存層迄到達してしまう。
前記微細なクラックは、幅が非常に小さい為、クラッ
ク自身が搬送されてくるステンレス鋼板に傷をつけるこ
とはないが、アスベスト・ディスクロールと同様に連続
使用下に於て、前記クラックが進行し金属軸からロール
の脱落が起こり、使用できなくなるという問題点があっ
た。
(問題点を解決するための手段及び作用) 本発明は上記従来技術の欠点を除去解決することを目
的とし、この目的を達成するための手段として特許請求
の範囲に記載したステンレス鋼搬送用ローラーを提供す
るものである。
即ち、本発明は、高温熱処理炉内におけるステンレス
鋼を搬送するための耐熱ロールであって、無機質繊維、
無機充填材、無機結合材及び有機結合材によって形成さ
れるドーナツ状の成形板が金属製の軸に多数圧縮積層さ
れているディスクロールにおいて、 前記ディスクロールの表面に無処理層を有し、内部に
無機コロイドの処理層を有することを特徴とし、ロール
表面のクラック発生の経時的な進行を無機コロイド処理
層にて停止せしめ、金属軸からロールの脱落を防止し、
耐久性に優れた効果を持つステンレス鋼搬送用ローラー
を提供するものである。
前記無機コロイドには、シリカゾル、アルミナゾル、
ジルコニアゾルのうち1種又は2種以上を使用すること
ができ、これらの固形分量が0.5〜20重量%の範囲に調
整された溶液を使用することが好ましい。
無機コロイドの処理層を形成するには、具体的にはデ
ィスクロールを構成するドーナツ状の成形板の側面を上
向きとし、ロール表層部分の無機コロイド無処理層(ド
ーナツ状の成形板の外周部分)をアルミ板等で被覆し、
前記無機コロイド溶液を刷毛塗りまたはスプレーガンに
てスプレーしてやればよい。
無機コロイド溶液をドーナツ状成形板に容易に浸透さ
せる為には、特に減圧下で含浸させなくても、無機コロ
イド溶液のpHを調整する事により容易に浸透させること
ができる。
また前記pHの適当な調整により、浸透した無機コロイ
ド溶液がディスクロール表層部(ドーナツ状の成形板の
外周部分)に滲み出すことを防止できる。
前記方法によれば搬送ロールの製造はきわめて容易で
ある。もちろん無機コロイド処理層の形成を減圧下で含
浸処理してもかまわない。
こうして、無機コロイド溶液を浸透させた後、ドーナ
ツ状成形板をマイクロ波乾燥機等により乾燥する。
次に、本発明の搬送ロールにあっては、無機コロイド
の処理層はディスクロールの内部に形成されており、デ
ィスクロールの表層には深さ0.5mm以上でドーナツ状の
成形板の肉厚に対し全体の70%までの範囲の割合で無処
理層が形成されるのが好ましい。これは、無機コロイド
処理層がロール表面に存在すると、無機コロイド中の不
純物、即ちNa2O、K2O、アルカリ分等が高温下に於て搬
送されるステンレス鋼板またはステンレス鋼酸化物(Fe
2O3、Fe3O4)等と反応したり、ロール表面が極端に硬く
なってしまい、搬送されるステンレス鋼板に傷をつけた
り、さらには含浸量が多い場合焼結に伴う熱収縮が大き
くなる為である。
また前記処理層の深さが0.5mm以下では、無機コロイ
ドの処理層が搬送されるステンレス鋼に影響する場合が
あることと、0.5mm以下の精度で均一な無機コロイドの
処理層を設けることとは事実上不可能な為である。
また無機処理層がドーナツ状の成形板の肉厚に対し全
体の70%以上とすることは、金属軸付近の強度のある有
機結合材残存層まで強化することになり不必要である為
である。
本発明に係るステンレス鋼搬送用ローラーは、次のよ
うな作用がある。
まず搬送ロールの表層に形成される無処理層は、不純
物を含まず、搬送するステンレス鋼板及びステンレス鋼
酸化物(Fe2O3、Fe3O4)等と反応したり、融着すること
がなく、適度な硬さを持っている為搬送するステンレス
鋼板に傷をつけることがない。
また、搬送ロール内部に形成される無機コロイド層は
有機結合材が焼失し、かつ無機充填材や無機結合材が焼
結しない中温度領域において、強固な層をつくり、ロー
ル表層の無処理層に発生した微細なクラックを停止させ
ることが可能であり、ロールの金属軸からの脱落は防止
される。
本発明を実施例により説明する。
(実施例) 実施例1 市販のシリカ・アルミナファイバー(商品名イビウー
ル)60wt%と、市販の微粒低ソーダアルミナ32wt%と、
変性アクリル酸エステルエマルジョンラテックス8wt%
とを水中にて攪拌混合してスラリー状とした後、ポリア
クリルアミド系凝集剤にて凝集させた後、抄紙機により
厚さ18mmのシートを抄造した。
次いで、ウェット状のまま嵩密度1.0(g/cm3)、6mm
厚みにプレス成形を行い乾燥後、カットして6(t)×30
(w)×130(l)mmのテストピースを作製した。
実施例2 実施例1のテストピースに、市販のシリカゾル(商品
名スノーテックス−AK)を固形分比2.5wt%含浸させた
後マイクロ波にて乾燥したテストピースを常温、及び40
0℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃で各2Hr加熱処理し
た後、スパン100mm、曲げスピード10mm/minにて三点曲
げ強度を測定した。
第1図に温度と曲げ強度の関係を示す。
実施例3 実施例1のプレス成形シートを外径110mmφ内径22mm
φ(厚み6mm)のディスク板に打ち抜いた後乾燥し、デ
ィスク板の肉厚に対し外周部分10mm及び内周部分20mmを
残し、市販のシリカゾル(商品名スノーテックス−AK)
を固形分比2.5wt%で含浸させた後乾燥した無機コロイ
ド処理ディスク板を外径22mmφ、有効面長100mmの金属
製シャフトにプレス乾燥した後、金属旋盤にてロール表
面を外径105mmφとなるように研磨したセラミック繊維
質ディスクロールを金属パイプ内を水冷しながら電気炉
にて1100℃で2Hr処理した後、クラックの発生状況を観
察したところ、ロール表面に微細なクラックが3カ所発
生していたが、ロールをシャフトより取り外しクラック
の内部進行状況を確認したところ、クラックは全て無機
コロイド含浸層にて停止していた。
第2図及び第3図にクラック発生状況を示す。
比較例1 実施例1のテストピースを無処理のまま、常温及び40
0℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃で各2Hr加熱処理し
た後、実施例2と同様に曲げ強度を測定した。
第1図に温度と曲げ強度の関係を示す。
比較例2 市販のディスクロール用石綿板を6(t)×30(w)×140
(l)mmにカットした後、実施例2、比較例1と同様の方
法で曲げ強度を測定した。
第1図に温度と曲げ強度の関係を示す。
比較例3 実施例1のプレス成形シートを無機コロイド溶液で処
理することなく実施例3の試験を行ない、クラックの発
生状況を観察したところ、ロール表面に微細なクラック
が3カ所発生しておりロールをシャフトより取り外しク
ラックの内部進行状況を確認したところ、クラックは有
機結合材残存層まで達していた。
第4図、第5図にクラック発生状況を示す。
比較例4 市販のディスクロール用石綿板を用いて行ったとこ
ろ、ロール表面に幅1mm〜3mmのクラックが無数に発生
し、ロールをシャフトより取り外しクラックの内部進行
状況を観察したところ、クラックはディスク板の肉厚に
対し1/2迄進行していた。
第6図、第7図にクラック発生状況を示す。
この結果、実施例に示す搬送用ローラーは、 比較例1、比較例2に比べ曲げ強度が強い。
比較例3に比べクラック発生数は同じであるがクラッ
クがロール内部に進行していない。
比較例4に比べクラック発生数が少なく、クラックが
ロール内部に進行していない。
(発明の効果) 以上、本発明に係るステンレス鋼搬送用ローラーによ
り、市販の低コストな材料を用いて、熱収縮によるクラ
ックのロール内部への進行を防止し、ロールライフを延
長することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例2、比較例1及び比較例2の各テストピ
ースについて各温度で2Hr処理した後3点曲げ強度を測
定したグラフである。 第2図は実施例3のロールのクラック発生状況を示すロ
ールの正面図である。 第3図は実施例3のロールを解体した後クラック進行状
況を観察した第2図の横断面図である。 第4図は比較例3のロールのクラック発生状況を示すロ
ールの正面図である。 第5図は比較例3のロールを解体した後クラック進行状
況を観察した第4図の横断面図である。 第6図は比較例4のロールのクラック発生状況を示すロ
ールの正面図である。 第7図は、比較例4のロールを解体したのちクラック進
行状況を観察した第6図の横断面図である。 符号の説明 1……比較例1のテストピース、 2……比較例2のテストピース、 3……実施例2のテストピース、 4……金属パイプ、5……金属カラー、 6……実施例3のセラミック繊維質ディスクロール、7
……発生した表面クラック、 8……無機コロイド処理層、9……有機質残存層、 10……焼結層、11……停止したクラック、 12……比較例3のセラミック繊維質ディスクロール、13
……発生した表面クラック、 14……有機層まで到達したクラック、 15……比較例4のアスベストディスクロール、 16……発生した表面クラック、 17……ディスク板中間迄達したクラック。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高温熱処理炉内におけるステンレス鋼を搬
    送するための耐熱ロールであって、無機質繊維、無機充
    填材、無機結合材及び有機結合材によって形成されるド
    ーナツ状の成形板が金属製の軸に多数圧縮積層されてい
    るディスクロールにおいて、 前記ディスクロールの表層に無処理層を有し、内部に無
    機コロイド溶液を含浸し嵌装させてなることを特徴とす
    るステンレス鋼搬送用ローラー。
  2. 【請求項2】前記無処理層はディスクロールの表面より
    深さ0.5mm以上でドーナツ状の成形板の肉厚に対し全体
    の70%までの範囲の割合であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のステンレス鋼搬送用ローラー。
  3. 【請求項3】前記無機コロイド溶液は、シリカゾル、ア
    ルミナゾル、ジルコニアゾルのうち1種又は2種以上で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のステ
    ンレス鋼搬送用ローラー。
JP62276772A 1987-10-30 1987-10-30 ステンレス鋼搬送用ローラー Expired - Lifetime JP2597856B2 (ja)

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