JP2607630B2 - Sleeve assembly type roll and equipment using the same - Google Patents
Sleeve assembly type roll and equipment using the sameInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスリーブ組立て式ロールに係り、特に高温で
使用されるに好適なスリーブ組立て式ロールとそれを用
いた設備に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sleeve-assembled roll, and more particularly to a sleeve-assembled roll suitable for use at high temperatures and equipment using the same.
高温及び腐食環境下で使用されるロールの胴部や軸部
に耐食性や耐摩擦性に優れた材料を用いることが有効で
あることは良く知られている。例えば、電解メツキ槽の
中で使用されるロールの軸にセラミツクスリーブを嵌合
して使用すること(特開昭60−208626号)及び高温材料
と搬送するロールの胴にセラミツクスリーブを嵌めて使
用すること(特開昭61−55409号)が述べられている。It is well known that it is effective to use a material having excellent corrosion resistance and friction resistance for the body and shaft of a roll used in a high-temperature and corrosive environment. For example, a ceramic sleeve is fitted to a roll shaft used in an electrolytic plating tank (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-208626), and a ceramic sleeve is fitted to a roll body for transporting a high-temperature material. (Japanese Patent Laid-Open No. 61-55409).
スリーブをアーバーに組立てるに際して、特開昭60−
208626号にはアーバーにスリーブをすきまばめすること
が記されているが、定量的な記述はなく、使用時にスリ
ーブとアーバーの寸法関係がどのようになつているか、
不明である。また、特開昭61−55409号にはスリーブと
アーバーの熱膨張係数の差異によりスリーブに割れが生
ずる場合にはスリーブとアーバー間に膨張代吸収材とし
て、例えば金属等の異材を介装しておくことが記されて
いるがスリーブに発生する応力については言及されてお
らず定量的な効果については不明である。When assembling the sleeve to the arbor,
No. 208626 describes that the sleeve is loosely fitted to the arbor, but there is no quantitative description, and how the dimensional relationship between the sleeve and the arbor is in use,
Unknown. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-55409 discloses that when a sleeve is cracked due to a difference in thermal expansion coefficient between the sleeve and the arbor, a different material such as metal is interposed between the sleeve and the arbor as an expansion allowance absorbing material. However, the stress generated in the sleeve is not mentioned, and the quantitative effect is unknown.
一方では、スリーブの割れを防止するために、スリー
ブと1体物とせずに分割した構造が提案されている(実
開昭58−170156,同昭58−170157,同昭59−10958,同昭59
−25360号)。更に、表面の1部をセラミツクスによつ
てなるロールも提案されている(実開昭58−152356,同
昭59−58560号)。しかし、スリーブを分割したり、部
分的にセラミツクスなどの耐摩耗や耐食性に強い材料を
用いると、そのすき間が腐食されたりして、十分にその
目的を達成できない。また、不連続性が生じ円滑な回転
が得られず製品に悪影響を及ぼす場合もある。On the other hand, in order to prevent the sleeve from cracking, a structure in which the sleeve and the sleeve are separated from each other without being formed as a single body has been proposed (Japanese Utility Model Application Laid-Open Nos. 58-170156, 58-170157, 59-10958, and 59-10958). 59
-25360). Further, rolls in which a part of the surface is made of ceramics have been proposed (Japanese Utility Model Application Laid-Open Nos. 58-152356 and 59-58560). However, if the sleeve is divided or a material such as ceramics is used which has high abrasion resistance and corrosion resistance, the gap is corroded and the purpose cannot be sufficiently achieved. In addition, discontinuity may occur and smooth rotation may not be obtained, which may adversely affect the product.
本発明の目的は、非使用時にスリーブに応力がかから
ず、長寿命を有するスリーブ組立て式ロールを提供する
にある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sleeve-assembled roll having a long life without stress being applied to the sleeve when not in use.
〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明の第1の発明によれ
ば、アーバーにスリーブを装着してなるスリーブ組立式
ロールにおいて、常温においてスリーブとアーバー間に
隙間を有し、かつ使用温度でスリーブ内周面に発生する
円周方向応力をスリーブ材の引張強度よりも小さく、ま
たロールを駆動することによりスリーブとアーバー間に
発生するすべり力よりもスリーブとアーバー間のすべり
抵抗が大きくなるようにスリーブとアーバーの径方向寸
法を設定したことを特徴とするスリーブ組立式ロールが
提供される。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a sleeve-assembled roll having a sleeve mounted on an arbor, a gap is formed between the sleeve and the arbor at normal temperature. The circumferential stress generated on the inner peripheral surface of the sleeve at the operating temperature is smaller than the tensile strength of the sleeve material, and the sliding force generated between the sleeve and the arbor by driving the roll is smaller than the sliding force generated between the sleeve and the arbor. A sleeve assembly type roll characterized in that radial dimensions of the sleeve and the arbor are set so as to increase the slip resistance of the sleeve.
本発明の第2の発明によれば、アーバーにスリーブを
装着してなるスリーブ組立式ロールにおいて、常温でス
リーブとアーバー間に隙間を有し、((R3 2+R0 2)/
(R3 2−R0 2))・p<σB(R3:常温でのスリーブの外
半径、R0:アーバーとスリーブが接触したときのアーバ
ー外半径、またはスリーブ内半径、p:使用温度における
アーバーとスリーブの接触面に発生する半径方向応力、
σB:スリーブの引張強度)かつ、p>T/(2πμ・R0 2
・L)(T:アーバーにかかるトルク、μ:アーバーとス
リーブ間のすべり摩擦係数、L:スリーブの長さ)なる関
係を有することを特徴とするスリーブ組立式ロールが提
供される。According to the second aspect of the present invention, in a sleeve-assembled roll in which a sleeve is mounted on an arbor, a gap is provided between the sleeve and the arbor at normal temperature, and ((R 3 2 + R 0 2 ) /
(R 3 2 −R 0 2 )) · p <σ B (R 3 : outer radius of the sleeve at room temperature, R 0 : outer radius of the arbor when the arbor contacts the sleeve, or inner radius of the sleeve, p: used Radial stress at the contact surface of the arbor and sleeve at temperature,
σ B : tensile strength of the sleeve) and p> T / (2πμ · R 0 2
(L) (T: torque applied to the arbor; μ: coefficient of sliding friction between the arbor and the sleeve; L: length of the sleeve).
上記第1または第2の発明のスリーブが前記アーバー
の軸方向に移動しないように柔構造固定されていること
が好ましい。It is preferable that the sleeve of the first or second invention is fixed to a flexible structure so as not to move in the axial direction of the arbor.
上記柔構造固定の方法としては、前記スリーブの半径
方向に少なくとも1つの穴を設け、ボルトを介してアー
バーに固定する方法、前記スリーブの端面に溝を設け、
ブロックを用いてアーバーに固定する方法、前記スリー
ブの両端をアーバーの径より大きい径を有するフランジ
によって保持する方法を適用することができる。As the method of fixing the flexible structure, at least one hole is provided in the radial direction of the sleeve, a method of fixing to the arbor via a bolt, a groove is provided on an end face of the sleeve,
A method of fixing the sleeve to the arbor using a block, and a method of holding both ends of the sleeve by a flange having a diameter larger than the diameter of the arbor can be applied.
本発明のスリーブ組立て式ロールは圧延機の圧延用ロ
ール、熱処理炉の被熱処理物の搬送用ロール、連続溶融
金属めつき設備におけるシンクロール等に使用すること
ができる。The sleeve-assembled roll of the present invention can be used as a roll for rolling of a rolling mill, a roll for transporting an object to be heat-treated in a heat treatment furnace, a sink roll in a continuous molten metal plating facility, and the like.
第1図は本発明を説明するための断面図である。すな
わち、常温においてアーバー1とスリーブ2の間にはギ
ヤツプ3がある。本発明ではギヤツプ3を制御すること
により、スリーブに割れが発生せず、しかも、ロールの
稼働中にスリーブとアーバー間にすべりが生じないよう
にしたものである。FIG. 1 is a sectional view for explaining the present invention. That is, there is a gap 3 between the arbor 1 and the sleeve 2 at normal temperature. In the present invention, by controlling the gap 3, cracks do not occur in the sleeve, and slippage does not occur between the sleeve and the arbor during operation of the roll.
以下、適切なギヤツプを決定する方法について述べ
る。Hereinafter, a method of determining an appropriate gap will be described.
(1)温度がΔT上昇したときのアーバーの直径は 2R1′=(1+α1・ΔT)2R1 …(1) ここに α1:アーバーの線膨張係数 R1:常温でのアーバーの半径 (2)温度がΔT上昇したときのスリーブの内面の直径
は、 2R2′=(1+α1・ΔT)2R2 …(2) ここに α2:スリーブの線膨張係数 R2:常温でのスリーブの内半径 (3)温度がΔT上昇したときのアーバーとスリーブ間
のギヤツプ(締め代) δ=(2R1′−2R2′)−δ0 =2(α1R1−α2R2)ΔT−δ0 …(3) ここにδ0:常温でのアーバーとスリーブ間のギヤツプ (4)アーバーとスリーブの接触面に発生する半径方向
応力は、材料力学公式集(コロナ社、昭和38年9月15日
発行)から ここで、アーバーとスリーブが接触したときのアーバ
ーの半径(スリーブの内面の直径)を2R0として、計算
を簡単にするため2R0=2R2とおけば ここに E1:アーバーのヤング率 ν1:アーバーのポアソン化 E2:スリーブのヤング率 ν2:スリーブのポアソン比 R3:常温でのスリーブの外半径 (5)スリーブの内周縁に発生する円周方向応力は、材
料力学公式集(コロナ社、昭和38年9月15日発行)から (6)スリーブが割れないための条件 σti<σB …(6) ここにσB:スリーブの引張り強度 (7)スリーブとアーバー間ですべりがおこらないため
の条件 T<μp・2πR0・L・R0 ここに T:トルク μ:アーバーとスリーブ間のすべり摩擦係数 L:スリーブの長さ すなわち、稼動常温で(6)式及び(7)式を満足す
るように常温でのスリーブとアーバー間のギヤツプδ0
=2(R1−R2)を決めることにより、スリーブに割れが
発生せず、また、スリーブとアーバー間ですべりが生じ
ないスリーブ組立て式ロールが得られる。(1) The diameter of the arbor when the temperature rises by ΔT is 2R 1 ′ = (1 + α 1 · ΔT) 2R 1 (1) where α 1 is the linear expansion coefficient of the arbor R 1 is the radius of the arbor at room temperature ( 2) The diameter of the inner surface of the sleeve when the temperature rises by ΔT is 2R 2 ′ = (1 + α 1 · ΔT) 2R 2 (2) where α 2 : linear expansion coefficient of the sleeve R 2 : sleeve at room temperature Inner radius (3) Gap (arrangement) between arbor and sleeve when temperature rises by ΔT δ = (2R 1 ′ −2R 2 ′) −δ 0 = 2 (α 1 R 1 −α 2 R 2 ) ΔT −δ 0 … (3) where δ 0 : gap between the arbor and the sleeve at room temperature. (4) The radial stress generated at the contact surface between the arbor and the sleeve is obtained from the official collection of material mechanics (Corona, September 1963) From here, issued on March 15) Here, the radius of the arbor when the arbor comes into contact with the sleeve (diameter of the inner surface of the sleeve) As 2R 0, if put a 2R 0 = 2R 2 for simplicity of calculation Where E 1 : Young's modulus of the arbor ν 1 : Poissonization of the arbor E 2 : Young's modulus of the sleeve ν 2 : Poisson's ratio of the sleeve R 3 : Outer radius of the sleeve at room temperature (5) Generated on the inner periphery of the sleeve Circumferential stress can be obtained from the official collection of material mechanics (Corona, published September 15, 1963) (6) Conditions for preventing the sleeve from cracking σ ti <σ B ... (6) where σ B : tensile strength of the sleeve (7) Conditions for preventing slippage between the sleeve and the arbor T <μp · 2πR 0 · LR 0 Where T: Torque μ: Sliding coefficient of friction between arbor and sleeve L: Length of sleeve That is, the gap δ between the sleeve and arbor at normal temperature to satisfy Equations (6) and (7) at normal operating temperature. 0
By determining = 2 (R 1 -R 2 ), a sleeve-assembled roll that does not crack in the sleeve and does not slip between the sleeve and the arbor can be obtained.
[実施例1] 第2図は本発明により製作したスリーブ組立て式ロー
ルを示す。アーバー1にはJIS規格のSCM 440H鋼(クロ
ムモリブデン鋼)を850℃に加熱した後に油焼入れを行
ない、更に、550℃の温度で焼もどしをしてかたさをビ
ツカース硬さ360としたものを用いた。また、スリーブ
にはSi6−ZAlZOZN8−Zのβサイアロンセラミツクス焼
結体を用いた。zは0〜4.2である。硬さはビツカース
硬さ1800あり、耐摩耗性に優れ、約1000℃までは硬さ低
下のない材料である。Example 1 FIG. 2 shows a sleeve-assembled roll manufactured according to the present invention. Arbor 1 is made of JIS SCM 440H steel (chromium molybdenum steel) heated to 850 ° C and then oil quenched. Was. Further, the sleeve Si 6 - Using β sialon ceramic try sintered body Z - Z Al Z O Z N 8. z is 0 to 4.2. The material has a Vickers hardness of 1800, excellent wear resistance, and does not decrease in hardness up to about 1000 ° C.
本ロールは450℃程度の温度でWやMoなどの難加工材
の圧延に使用するものである。This roll is used for rolling difficult-to-machine materials such as W and Mo at a temperature of about 450 ° C.
以下、本発明によるスリーブの組立て法について定量
的に説明する。Hereinafter, the method for assembling the sleeve according to the present invention will be described quantitatively.
アーバーの寸法は外径(2R1)を160mm,全長を550mm、
スリーブの寸法は内径(2R2)を160.5mm,外径(2R3)を
200mm、長さ(L)を300mmとした。また、アーバーとス
リーブの線膨張係数、ヤング率及びポアソン比は次の値
である。The dimensions of Arbor 160mm outside diameter (2R 1), 550 mm overall length,
The dimensions of the sleeve are 160.5 mm for the inner diameter (2R 2 ) and the outer diameter (2R 3 ).
The length (L) was 200 mm and the length (L) was 300 mm. The linear expansion coefficient, Young's modulus, and Poisson's ratio of the arbor and the sleeve are as follows.
α1=12×10-6/℃ α2=3.2×10-6/℃ E1=2.1×104kg/mm2 E2=3.1×104kg/mm2 ν1=ν2=0.28 更にアーバーとスリーブ間のすべり摩擦係数(μ)は
実験結果から0.15である。また、スリーブに用いたサイ
アロンセラミツクスの引張り強度(σB)は40kg/mm2で
ある。使用条件からロールの使用温度でΔTは450℃、
トルク(T)は2.5×104kg−mmである。α 1 = 12 × 10 −6 / ° C. α 2 = 3.2 × 10 −6 / ° C. E 1 = 2.1 × 10 4 kg / mm 2 E 2 = 3.1 × 10 4 kg / mm 2 ν 1 = ν 2 = 0.28 The coefficient of sliding friction (μ) between the arbor and the sleeve is 0.15 from experimental results. The tensile strength (σ B ) of Sialon Ceramics used for the sleeve is 40 kg / mm 2 . From the use conditions, ΔT is 450 ° C at the use temperature of the roll,
The torque (T) is 2.5 × 10 4 kg-mm.
これらの数値を式(3)′,(4),(5)に代入し
て常温におけるアーバーとスリーブ間のギヤツプ
(δ0)とロール稼動時に生ずるアーバーとスリーブの
接触面に発生する半径方向応力(φ)とスリーブの内周
縁に発生する円周方向応力(σti)の関係を計算し、第
3図に示した。更に、式(6)及び式(7)に示した条
件により本発明によるδ0の範囲を第3図に示した。第
3図よりδ0は0.363<δ0<0.6296mmの範囲で選べば
良いが本実施例ではδ0=0.5mmとした。式(3)′に
δ0=0.5mmを代入すると稼動時の締め代はδ=0.13mm
となり、また、アーバーとスリーブ間の接触応力は式
(4)からp=4.28kg/mm2、スリーブ内周縁の円周方向
応力は式(5)からσti=19.5kg/mm2である。従つて、
すべり抵抗は式(7)から得られるp>0.014kg/mm2に
対して十分に大きく、また、スリーブの割れ限界σti<
σB=40kg/mm2に対してσtiは約2分の1であり、いず
れも安全な値である。Substituting these values into equations (3) ', (4), and (5), the gap (δ 0 ) between the arbor and the sleeve at normal temperature and the radial stress generated on the contact surface between the arbor and the sleeve generated during roll operation The relationship between (φ) and the circumferential stress (σ ti ) generated at the inner peripheral edge of the sleeve was calculated and is shown in FIG. Further, FIG. 3 shows the range of δ 0 according to the present invention under the conditions shown in Expressions (6) and (7). From FIG. 3, δ 0 may be selected within the range of 0.363 <δ 0 <0.6296 mm, but in the present embodiment, δ 0 was set to 0.5 mm. Substituting δ 0 = 0.5 mm into equation (3) ′, the interference at the time of operation is δ = 0.13 mm
From equation (4), the contact stress between the arbor and the sleeve is p = 4.28 kg / mm 2 , and the circumferential stress on the inner peripheral edge of the sleeve is σ ti = 19.5 kg / mm 2 from equation (5). Therefore,
The slip resistance is sufficiently large for p> 0.014 kg / mm 2 obtained from equation (7), and the sleeve has a crack limit σ ti <
For σ B = 40 kg / mm 2 , σ ti is about one-half, and both are safe values.
アーバーへのスリーブの組立てはアーバーの胴部の一
端に胴部より外径の大きいフランジを形成しておき、常
温でスリーブを嵌めたのち、他端は胴部より外径の大き
い中空円板をアーバーにボルト止めすることにより柔構
造固定した。本実施例では中空円板を用いたが、中空円
板の代りにブロツクを用いてアーバーに部分的に固定し
ても差支えない。To assemble the sleeve to the arbor, form a flange with an outer diameter larger than the body at one end of the body of the arbor, fit the sleeve at room temperature, and then use the hollow disk with the outer diameter larger than the body at the other end. The flexible structure was fixed by bolting to the arbor. Although a hollow disk is used in this embodiment, a block may be partially fixed to the arbor using a block instead of the hollow disk.
このようにして常温で組立てたロールを圧延機に組込
み、ロールは水平に保つたまま、圧延機全体を450℃に
加熱した。加熱時間はアーバーとスリーブのいずれもが
450℃に達するに十分長時間とした。次にロール全体を4
50℃に保ちながら、タングステンの圧延を行つた。その
結果、スリーブに割れや、アーバーとスリーブ間にすべ
りは発生せず、従来の高速度鋼を用いたロールに比較し
て200倍以上の長寿命を達成することが出来た。The roll assembled at room temperature in this manner was incorporated into a rolling mill, and the entire rolling mill was heated to 450 ° C. while keeping the roll horizontal. Heating time for both arbor and sleeve
It was long enough to reach 450 ° C. Then roll the whole roll 4
While maintaining the temperature at 50 ° C., the tungsten was rolled. As a result, there was no crack in the sleeve and no slippage between the arbor and the sleeve, and it was possible to achieve a service life 200 times or more longer than that of a conventional roll using high-speed steel.
[実施例2] 実施例1ではスリーブ材としてサイアロンセラミツク
スを用いたが、本実施例では超硬合金の1種でWC−TiC
−TaC−Co焼結合金(JIS K10相当品)を適用した結果に
ついて述べる。この材料の線膨張係数、ヤング率及びポ
アソン比は次の値である。[Example 2] In Example 1, sialon ceramics was used as a sleeve material. In this example, one kind of cemented carbide, WC-TiC, was used.
-The result of applying a TaC-Co sintered alloy (JIS K10 equivalent) is described. The linear expansion coefficient, Young's modulus and Poisson's ratio of this material are as follows.
α2=5.5×10-6/℃ E2=5.7×104kg/mm2 ν2=0.22 更に、鋼との間のすべり摩擦係数を実験的に求めた結
果はμ=0.17であつた。また、スリーブ材の引張り強度
(σB)は125kg/mm2であつた。使用温度及び圧延トル
クは実施例1と同じである。α 2 = 5.5 × 10 −6 / ° C. E 2 = 5.7 × 10 4 kg / mm 2 ν 2 = 0.22 Further, the coefficient of sliding friction with steel was experimentally determined to be μ = 0.17. The tensile strength (σ B ) of the sleeve material was 125 kg / mm 2 . The working temperature and the rolling torque are the same as in the first embodiment.
アーバーの寸法は外径(2R1)を160mm、全長を550m
m、スリーブの寸法は内径(2R2)を160.3mm、外径(2
R3)を200mm、長さ(L)を300mmとした。The dimensions of Arbor 160mm outside diameter (2R 1), 550m full length
m, sleeve dimensions are 160.3 mm for inner diameter (2R 2 ) and outer diameter (2R
R 3 ) was 200 mm, and the length (L) was 300 mm.
これらの数値を式(3)′,(4),(5)に代入す
ると稼動時の締め代はδ=0.17mm、アーバーとスリーブ
間の接触応力はp=9.0kg/mm2、スリーブ内周縁の円周
方向応力はσti=41.7kg/mm2となる。従つてすべり抵抗
はトルクにより発生するすべり力の約650倍で十分に大
きく、また、スリーブの割れに対して、安全率は約3と
なつている。Substituting these values into Equations (3) ', (4), and (5), the interference during operation is δ = 0.17 mm, the contact stress between the arbor and the sleeve is p = 9.0 kg / mm 2 , and the inner peripheral edge of the sleeve Is σ ti = 41.7 kg / mm 2 . Therefore, the slip resistance is about 650 times the slip force generated by the torque, which is sufficiently large, and the safety factor against cracking of the sleeve is about 3.
アーバーへのスリーブの組立てはアーバーの胴部の一
端にフランジを加工しておき、更にスリーブの一端には
円周方向に20mm、軸方向へ5mmの大きさに180度隔てて2
ケ加工した溝を利用してブロツクをボルト止めする実施
例1と同様の柔構造組立てにより行つた。To assemble the sleeve to the arbor, a flange is machined at one end of the body of the arbor, and the other end of the sleeve is spaced apart by 180 degrees to a size of 20 mm in the circumferential direction and 5 mm in the axial direction.
This was carried out by the same flexible structure assembly as in Example 1 in which the block was bolted using the groove processed.
このようにして常温で組立てたロールを圧延機に組込
み、ロールは水平に保つたまま、圧延機全体を450℃に
加熱した。加熱時間はアーバーとスリーブのいずれもが
450℃に達するに十分長時間とした。次にロール全体を4
50℃に保ちながらタングステンの圧延を行つた。その結
果、スリーブに割れや、アーバーとスリーブ間にすべり
は発生せず、従来の高速度鋼を用いたロールに比較して
約4倍の長寿命が得られた。The roll assembled at room temperature in this manner was incorporated into a rolling mill, and the entire rolling mill was heated to 450 ° C. while keeping the roll horizontal. Heating time for both arbor and sleeve
It was long enough to reach 450 ° C. Then roll the whole roll 4
The tungsten was rolled while keeping the temperature at 50 ° C. As a result, no cracks occurred in the sleeve and no slippage occurred between the arbor and the sleeve, and a service life approximately four times as long as that of a conventional roll using high-speed steel was obtained.
[実施例3] 金属は、その製造過程で種々の熱処理が行なわれ所要
の寸法や特性が与えられる。温度はその目的に応じて10
00℃以上の高温から0℃以下のサブゼロ処理まで広範囲
にわたつている。本発明の第3の実施例として、高温の
熱処理炉で使用されるロールに適用した結果について述
べる。Example 3 Various heat treatments are performed on a metal during its manufacturing process to give required dimensions and characteristics. The temperature can be adjusted to 10
It covers a wide range from a high temperature of 00 ° C or higher to a subzero treatment of 0 ° C or lower. As a third embodiment of the present invention, the result of applying the present invention to a roll used in a high-temperature heat treatment furnace will be described.
ロール寸法は胴部の直径が160mm、長さが700mmであ
る。ロールはチエーンにより駆動し、ロールの上を製品
が送られていく連続式光輝焼なまし炉に使われ、稼動時
のロール温度は920℃である。従来、ロール材としてはC
r鋼、Ni−Cr鋼やNi−Cr−Co系合金などの耐熱鋼を使用
していたが、酸化、腐食、変形、変質などにより、しば
しば変換が必要であつた。そこでセラミツクスリーブを
鋼のアーバーに本発明の方法により組立てて使用するこ
とを試みた。スリーブの外径(2R3)は160mm、内径(2R
2)は141.0mm、長さ(L)は700mmとし、アーバーの外
径(2R1)は140mm、全長は1000mmである。スリーブの材
質としては実施例1に記載のサイアロンセラミツクス焼
結体を用い、アーバーの材質としてはNi−Cr鋼を用い
た。The roll has a body diameter of 160 mm and a length of 700 mm. The roll is driven by a chain and is used in a continuous bright annealing furnace in which products are fed on the roll. The roll temperature during operation is 920 ° C. Conventionally, the roll material is C
r Heat-resistant steel such as steel, Ni-Cr steel or Ni-Cr-Co alloy was used, but conversion was often required due to oxidation, corrosion, deformation, and alteration. Accordingly, an attempt was made to assemble and use a ceramic sleeve on a steel arbor by the method of the present invention. Sleeve outer diameter (2R 3 ) is 160mm, inner diameter (2R 3 )
2 ) is 141.0 mm, the length (L) is 700 mm, the outer diameter of the arbor (2R 1 ) is 140 mm, and the total length is 1000 mm. The Sialon ceramics sintered body described in Example 1 was used as the material of the sleeve, and Ni-Cr steel was used as the material of the arbor.
使用温度での締め代はδ=0.137mm、アーバーとスリ
ーブ間の接触応力はp=3.33kg/mm2、スリーブの内周縁
に発生する円周方向応力はσti=25.8kg/mm2となる。本
ロールにかかるトルクにより発生するすべり力はすべり
抵抗に比較して十分に小さく無視できる。また、スリー
ブに発生する応力もスリーブの強度に対して小さく、問
題はない。The interference at the operating temperature is δ = 0.137 mm, the contact stress between the arbor and the sleeve is p = 3.33 kg / mm 2 , and the circumferential stress generated on the inner peripheral edge of the sleeve is σ ti = 25.8 kg / mm 2 . The slip force generated by the torque applied to this roll is sufficiently small and negligible compared to the slip resistance. Further, the stress generated in the sleeve is smaller than the strength of the sleeve, and there is no problem.
次にスリーブのアーバーへの組立て法について説明す
る。スリーブは所定の寸法に加工したのち組立てに必要
な加工は行わず、アーバーの一方に外径200mm、厚さ30m
mのフランジをつけ、他方にはねじ切りを行ない、スリ
ーブを常温でアーバーに組立てたのち、外径200mm、厚
さ30mmのめねじでねじ止めを行つた。このようにして組
立てたロールを前記の炉に組入れ、スリーブ及びアーバ
ーの温度が920℃に達したのち、連続焼なまし作業を開
始した。1週間の連続作業を行つたのち、炉からロール
を抽出し、表面状況を調査した結果、割れは認められず
組入れた状態と全く変化はなかつた。一方、Ni−Cr鋼の
ロールにはすり疵や摩耗が見られ、本発明の方法により
組立てたスリーブ式ロールの有効性が確認できた。Next, a method of assembling the sleeve to the arbor will be described. After processing the sleeve to the specified dimensions, the processing required for assembly is not performed, and one side of the arbor has an outer diameter of 200 mm and a thickness of 30 m
After attaching a flange of m and thread-cutting the other side, assembling the sleeve into an arbor at room temperature, it was screwed with a female screw having an outer diameter of 200 mm and a thickness of 30 mm. The rolls thus assembled were put into the furnace, and after the temperature of the sleeve and the arbor reached 920 ° C., a continuous annealing operation was started. After one week of continuous operation, the rolls were extracted from the furnace and the surface condition was examined. As a result, no cracks were observed and there was no change from the assembled state. On the other hand, Ni-Cr steel rolls showed scratches and wear, confirming the effectiveness of the sleeve type roll assembled by the method of the present invention.
また、本発明によるスリーブ式ロールは連続鋳造用ロ
ールや高温材を搬送する各種ロールとして使用すること
も可能である。Further, the sleeve type roll according to the present invention can be used as a roll for continuous casting or various rolls for transporting a high-temperature material.
[実施例4] 第5図の連続溶融金属めつき浴中、特に亜鉛又はアル
ミニウム浴中で用いられるシンクロールやサポートロー
ルは耐食性や耐摩耗性が要求される。従来、ステンレス
鋼や高クロム鋼などが肉盛やスリーブの形で用いられて
来た。しかし、これらの材料も長時間使用すると腐食や
摩耗が生じロールの組替が必要となる。すなわち、ロー
ルの胴部では溶融金属による侵食作用により肌荒れが生
じ、めつきの均一性を阻害する。また軸部では溶融金属
による侵食作用と荷重による摩耗損傷により、ロール軸
が細くなり軸受との間にがたが生じ、振動やめつき厚み
の不均一の原因となる。Example 4 Sink rolls and support rolls used in the continuous molten metal plating bath of FIG. 5, particularly in a zinc or aluminum bath, are required to have corrosion resistance and abrasion resistance. Conventionally, stainless steel, high chromium steel, and the like have been used in the form of overlays and sleeves. However, when these materials are used for a long period of time, corrosion and wear occur, and it is necessary to change the rolls. That is, the surface of the roll is roughened due to the erosion by the molten metal, and the uniformity of plating is impaired. Further, in the shaft portion, the roll shaft becomes thin due to the erosion action of the molten metal and the wear damage due to the load, causing looseness between the roll shaft and the bearing, which causes vibration and uneven thickness of the plating.
本実施例では本発明の方法を連続溶融金属めつき用シ
ンクロールに適用した結果について述べる。In this example, the results of applying the method of the present invention to a sink roll for continuous molten metal plating will be described.
第4図は本発明によるロールの断面を示す。すなわ
ち、ロールの軸4及び胴5の表面に耐食、耐摩耗性に優
れたスリーブ7,8を組立てた構造となつている。FIG. 4 shows a cross section of a roll according to the invention. That is, the structure is such that sleeves 7 and 8 having excellent corrosion resistance and wear resistance are assembled on the surface of the roll shaft 4 and the body 5.
以下、本ロールの製法について述べる。軸4の直径は
130mm、長さは180mm,軸スリーブ7の外径は150mm、内径
は130.6mm、長さは180mmである。また、胴5の直径は42
0mm、長さはフランジ6及び止めリング9を除いて1160m
m、胴スリーブ8の外径は450mm、内径は422mm、長さは1
160mmである。Hereinafter, a method for producing the roll will be described. The diameter of shaft 4 is
The shaft sleeve 7 has an outer diameter of 150 mm, an inner diameter of 130.6 mm, and a length of 180 mm. The diameter of the torso 5 is 42
0mm, length is 1160m except flange 6 and retaining ring 9
m, outer diameter of trunk sleeve 8 is 450mm, inner diameter is 422mm, length is 1
160 mm.
材料は軸4、銅5、フランジ6及び止めリング9はNi
−Cr−Mo鋼、また、軸スリーブ7と胴スリーブ8は実施
例1に示したサイアロンセラミツクス焼結体とした。Material is shaft 4, copper 5, flange 6 and retaining ring 9 are Ni
-Cr-Mo steel, and the shaft sleeve 7 and the body sleeve 8 were the sialon ceramic sintered bodies shown in Example 1.
Ni−Cr−Mo鋼としてはJIS記号でSNCM447を選び熱処理
としては850℃から油中に焼入れした後に670℃で焼戻し
を行つて、かたさをブリネルかたさ(HB)320にした。
その後に機械加工により所定の寸法に仕上げた。As the Ni-Cr-Mo steel, SNCM447 was selected by the JIS symbol. As the heat treatment, the steel was quenched in oil at 850 ° C and then tempered at 670 ° C to make the Brinell hardness (H B ) 320.
Then, it was finished to predetermined dimensions by machining.
サイアロンセラミツクスは冷間静水圧加圧法により成
形体を作り、焼成収縮と仕上げ加工代を残して粗加工を
行ない、1750℃で焼成したのち、所定の寸法に仕上げ加
工した。Sialon ceramics was formed into a compact by cold isostatic pressing, subjected to roughing while leaving firing shrinkage and finishing allowance, fired at 1750 ° C., and finished to predetermined dimensions.
組立ては、先ず胴スリーブ8を常温で胴5に挿入する
すき間嵌めしたのち、止めリング9により、ねじ10で柔
構造固定した。次に軸スリーブ7をやはり常温で軸5に
すき間嵌めしたのち、軸スリーブ7に穿けたばか穴11を
通してボルトを用いて軸5に柔構造固定した。In the assembly, first, a sleeve sleeve 8 was inserted into the body 5 at a room temperature by a clearance fit, and then the flexible structure was fixed with a screw 10 by a retaining ring 9. Next, after the shaft sleeve 7 was fitted into the shaft 5 with a clearance at room temperature, the shaft sleeve 7 was fixed to the shaft 5 with a flexible structure by using a bolt through an asperity hole 11 formed in the shaft sleeve 7.
本ロールの使用条件としては650℃のアルミニウムめ
つき浴中で連続使用するものであり、常温でのアーバー
とスリーブの間のギヤツプは650℃にアーバーとスリー
ブいずれもが達した際に(3)′,(4)及び(5)式
より得られた値が(6),(7)式を満足するように決
めてある。すなわち、軸スリーブについてはδ=0.145m
m,p=4.02kg/mm2,σti=29.2kg/mm2、胴スリーブについ
てはδ=0.408mm,p=1.84kg/mm2,σti=27.7kg/mm2であ
る。The condition of use of this roll is that it is used continuously in an aluminum plating bath at 650 ° C, and the gap between the arbor and the sleeve at room temperature is when the arbor and the sleeve reach 650 ° C (3) ', (4) and (5) are determined so that the values obtained from the equations (6) and (7) are satisfied. That is, for the shaft sleeve, δ = 0.145m
m, p = 4.02 kg / mm 2 , σ ti = 29.2 kg / mm 2 , and for the trunk sleeve, δ = 0.408 mm, p = 1.84 kg / mm 2 , σ ti = 27.7 kg / mm 2 .
以下、本発明の評価について述べる。本発明により製
作したシンクロールを650℃のアルミニウム浴中で連続
めつき作業に使用した結果、従来の金属製ロールは軸の
摩耗が激しく、4日間でロール交換が必要であつたが、
本発明のロールは連続2ケ月使用しても異常摩耗はな
く、摩耗量も少なく、均一なめつき作業をなし得た。ま
た、スリーブには割れやずれも生ぜず、本発明による組
立て法がセラミツクスリーブを有効に活用できることが
確認できた。Hereinafter, the evaluation of the present invention will be described. As a result of using the sink roll manufactured according to the present invention in a continuous plating operation in an aluminum bath at 650 ° C., the conventional metal roll had severe shaft wear, and had to be replaced in four days.
The roll of the present invention did not have abnormal wear even after continuous use for two months, had a small amount of wear, and was able to perform a uniform fixing work. Also, it was confirmed that the assembly method according to the present invention can effectively utilize the ceramic sleeve without cracking or slippage of the sleeve.
本発明によれば、高温で使用されるスリーブ組立て式
ロールにおいて、スリーブの熱膨張係数がアーバーの熱
膨張係数より小さい場合でも使用温度で適切な締め代を
付与することができる。従つて引張り応力に弱い脆性材
であるセラミツクス製スリーブが有効に活用できる。セ
ラミツクスは高温強度と耐摩耗性、耐食性を有するた
め、熱間圧延、熱処理炉及び溶融金属めつき用ロールと
して従来の金属ロールに比較して非常に長寿命を示し
た。また、500℃程度までの温度であれば金属とセラミ
ツクスからなるサーメツトである超硬合金製のスリーブ
が使用でき、長寿命が得られた。ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the sleeve assembly type roll used at high temperature, even when the thermal expansion coefficient of a sleeve is smaller than the thermal expansion coefficient of an arbor, an appropriate interference can be provided at a use temperature. Accordingly, a sleeve made of ceramics, which is a brittle material weak against tensile stress, can be effectively used. Since ceramics has high-temperature strength, abrasion resistance, and corrosion resistance, it has a much longer life as a roll for hot rolling, a heat treatment furnace, and a molten metal plating than a conventional metal roll. Further, if the temperature is up to about 500 ° C., a sleeve made of cemented carbide, which is a cermet composed of metal and ceramics, can be used, and a long life can be obtained.
従つて、本発明によるスリーブ組立て式ロールは生産
性の向上や製品の原価低減、品質の向上などに効果があ
る。Therefore, the sleeve-assembled roll according to the present invention is effective in improving productivity, reducing the cost of products, and improving quality.
第1図は本発明の方法を説明するための断面図、第2図
は本発明の一実施例を示す圧延用ロールの斜視図、第3
図は一実施例による本発明の範囲を示す説明図、第4図
は本発明の他の実施例を示す溶融金属めつきロールの断
面図、第5図は連続溶融金属。 1……アーバー、2……スリーブ、3……ギヤツプ。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the method of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a rolling roll showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing the scope of the present invention according to one embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view of a molten metal plating roll showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a continuous molten metal. 1 ... Arbor, 2 ... Sleeve, 3 ... Gear gap.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下タ村 修 茨城県勝田市堀口832番地の2 株式会 社日立製作所勝田工場内 (56)参考文献 特開 昭52−82658(JP,A) 特開 昭53−45654(JP,A) 特開 昭63−273505(JP,A) 特開 昭51−72953(JP,A) 特公 昭59−2561(JP,B2) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Osamu Shimomura 832 Horiguchi, Katsuta-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Katsuta Plant (56) References JP-A-52-82658 (JP, A) JP-A-53-45654 (JP, A) JP-A-63-273505 (JP, A) JP-A-51-72953 (JP, A) JP-B-59-2561 (JP, B2)
Claims (7)
ブ組立式ロールにおいて、 常温においてスリーブとアーバー間に隙間を有し、かつ
使用温度でスリーブ内周面に発生する円周方向応力をス
リーブ材の引張強度よりも小さく、 またロールを駆動することによりスリーブとアーバー間
に発生するすべり力よりもスリーブとアーバー間のすべ
り抵抗が大きくなるようにスリーブとアーバーの径方向
寸法を設定したことを特徴とするスリーブ組立式ロー
ル。1. A sleeve-assembled roll having a sleeve mounted on an arbor, wherein there is a gap between the sleeve and the arbor at room temperature, and a circumferential stress generated on the inner peripheral surface of the sleeve at a use temperature is reduced by the sleeve material. The radial dimension of the sleeve and arbor is set so that it is smaller than the tensile strength, and the slip resistance between the sleeve and the arbor is larger than the sliding force generated between the sleeve and the arbor by driving the roll. Sleeve assembly type roll.
ブ組立式ロールにおいて、 常温でスリーブとアーバー間に隙間を有し、 ((R3 2+R0 2)/(R3 2−R0 2))・p<σB(R3:常温
でのスリーブの外半径、R0:アーバーとスリーブが接触
したときのアーバー外半径、またはスリーブ内半径、p:
使用温度におけるアーバーとスリーブの接触面に発生す
る半径方向応力、σB:スリーブの引張強度) かつ、 p>T/(2πμ・R0 2・L)(T:アーバーにかかるトル
ク、μ:アーバーとスリーブ間のすべり摩擦係数、L:ス
リーブの長さ) なる関係をすることを特徴とするスリーブ組立式ロー
ル。2. A sleeve prefabricated roll made by mounting the sleeve on the arbor has a gap between the sleeve and the arbor at room temperature, ((R 3 2 + R 0 2) / (R 3 2 -R 0 2) ) · P <σ B (R 3 : outer radius of the sleeve at room temperature, R 0 : outer radius of the arbor when the arbor contacts the sleeve, or inner radius of the sleeve, p:
Radial stress generated on the contact surface of the arbor and the sleeve in the use temperature, sigma B: tensile strength of the sleeve) and, p> T / (2πμ · R 0 2 · L) (T: torque on the arbor, mu: Arbor The coefficient of sliding friction between the sleeve and the sleeve, L: the length of the sleeve.
ーバーの軸方向に移動しないように柔構造固定されてい
ることを特徴とするスリーブ組立式ロール。3. The sleeve-assembled roll according to claim 1, wherein the sleeve is fixed to a flexible structure so as not to move in the axial direction of the arbor.
スリーブの半径方向に少なくとも1つの穴を設け、ボル
トを介してアーバーに固定することを特徴とするスリー
ブ組立式ロール。4. A sleeve assembly type roll according to claim 3, wherein said flexible structure fixing method is characterized in that at least one hole is provided in a radial direction of said sleeve, and said sleeve is fixed to an arbor via a bolt.
スリーブの端面に溝を設け、ブロックを用いてアーバー
に固定することを特徴とするスリーブ組立式ロール。5. A method for fixing a flexible structure according to claim 3, wherein a groove is formed in an end face of the sleeve, and the sleeve is fixed to an arbor using a block.
スリーブの両端をアーバーの径より大きい径を有するフ
ランジによって保持することを特徴とするスリーブ組立
式ロール。6. A sleeve assembling roll according to claim 3, wherein both ends of said sleeve are held by flanges having a diameter larger than the diameter of the arbor.
組立式ロールを溶融金属めっき用の浴中ロールとして用
いたことを特徴とする溶融金属めっき装置。7. A hot-dip metal plating apparatus wherein the sleeve-assembled roll according to claim 1 is used as a roll in a bath for hot-dip metal plating.
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