JP2626800B2 - 耐破壊性の優れた圧延用たてロール軸受軸 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種鋼材の熱間圧延に用いる耐破壊性の優
れた圧延用たてロール軸受軸の構造に関する。

〔従来の技術〕

鉄鋼材料の製造は、特殊な場合を除き殆どが圧延ロー
ルを用いた熱間圧延で製造される。

また周知のように、形鋼等所要の断面をもつ鋼材は、
圧延効率の面から水平ロールに近接してたてロールが設
置されている。このたてロールは水平ロールと同等の機
能を必要とし、狭いロールハウジングの中で大きな負荷
を受け得る構造となっている。その構造については種々
のものが知られるが、その多くは、ロールの軸受部がロ
ール軸方向に対して斜めに配置した軸受けと、コロに構
成されるのが通例である。（ ROLLING MILLS 1965 P
ergamon Press Ltd77頁、 "83製鉄機械設備総覧 重
工業新聞社 558頁等） また最近では、圧延した鋼材の材質均等化を意図し
て、異方性を極力少なくすること、或いは板端部の寸法
精度及び歩留向上等の要請から、このたてロールに対す
る負荷は一段と高いものが要求されてきた。例えば第３
図は、強大なスラスト力（軸方向推力）を受けるための
構造で、たてロールのロール本体21の軸受軸24の外周に
配置したスラスト軸受23と、スラスト荷重軸受コロ22に
よって、前記軸受軸24をロールハウジング27で支持して
いる。

そして、オネジ25が穿設された軸受軸24の端部には、
スラスト荷重押付けナット26が螺合され、該ナット26が
前記スラスト軸受23に接触している。尚符号28は軸受部
カバーである。

かかる構造がロール軸受軸の上下で適用されることに
より、ロール本体21は、軸受コロ22とハウジング27の軸
受コロ座間で回転軸機能を形成する。従ってロール本体
21に負荷するスラスト荷重は、ロール軸受軸24の端部の
ナット26を介して軸受23に伝達し、さらに軸受23からコ
ロ22に伝達され、ハウジング27の軸受コロ座面でうける
ことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこれらのたてロールは、耐摩耗の観点から主
として鋳鋼が用いられている。しかしスラスト力の一層
の上昇に伴い、軸受軸24のネジ部25の付け根部分29から
破損が頻発し、生産に大きな支障を及ぼしている。

勿論この破損対策として、ロール材質の高強度化やネ
ジ形状の変更等を実施はしているが、依然として完全な
防止に至っていない。

本発明者らは、この問題について抜本的対策を施すた
め、まず破損原因について徹底的に調査検討を行った。
その結果軸受軸ネジ付根部からの破損原因は、最近の材
料の高強度化により熱間変形抵抗が大きくなり、水平ロ
ールの圧延反力の約1/3にも及ぶスラスト荷重が軸受軸
ネジ付根部に繰返し負荷することによる疲労破壊である
ことを解明した。

したがって破損対策としては、軸受軸ネジ付根部に
負荷する応力の軽減を図ること、ロール材料強度をさ
らに高強度化して軸の疲労強度を向上させること、以上
の２点が考えられたが、たてロールの狭いハウジング中
での寸法制約のため、ネジ部長さを長くしたり、ネジ部
直径を大きくしたりして応力軽減を図ることができない
こと、およびロール材料強度も鋳鋼である限りさほど向
上できないことから、適確な破損対策が望まれていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、耐破壊性
の優れた圧延用たてロール軸を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

第１の本発明は、たてロールの軸受軸の外周に装着し
たスラスト軸受と、ロールハウジングおよびスラスト軸
受との間に介在させたスラスト荷重軸受コロよりなる圧
延用たてロール軸受において、たてロールの軸受軸端部
にメネジ部を穿設し、該メネジ部にスラスト荷重を受容
するボルトを嵌合し、該ボルトのフランジ部を前記スラ
スト軸受に接触させてスラスト荷重を該フランジ部で受
けるようにしたことを特徴とする耐破壊性の優れた圧延
用たてロール軸受軸である。

第２の本発明は、たてロールの軸受軸の外周に装着し
たスラスト軸受と、ロールハウジングおよびスラスト軸
受との間に介在させたスラスト荷重軸受コロよりなる圧
延用たてロール軸受において、たてロールの軸受軸端部
にメネジ部を穿設するとともに前記スラスト軸受とたて
ロールの軸受軸端部に接する座板を設け、前記メネジ部
と座板をスラスト荷重を受容するボルトを装着してスラ
スト荷重を座板で受けるようにしたことを特徴とする耐
破壊性の優れた圧延用たてロール軸受軸であり、またス
ラスト荷重を複数本のボルトで受容するようにしたもの
である。

〔作 用〕

本発明においては、従来の軸受軸に設けていたオネジ
部を除去し、逆に軸受軸にメネジを設けてこれに高強度
鋼のボルトを嵌込み、該ボルトのフランジで軸受より伝
達するスラスト荷重を受ける構造、および高強度鋼を用
いたスラスト荷重受け座板を軸受軸端部に数本のボルト
で締結してスラスト荷重を受ける軸構造とした。

これらの構造では、ネジ長さを長くできるのでボルト
の応力軽減が図られること、およびボルトにロール材質
とは無関係に高強度鋼が適用できるため、従来の鋳鋼よ
り疲労強度が数倍以上向上することを実験室的に検証し
たものである。

本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その主
旨とするところは、圧延たてロール軸受軸端部にメネジ
を設け、概メネジに嵌込むボルトのフランジ部でスラス
ト荷重を受ける方法、または圧延たてロール軸受軸端部
にスラスト荷重受け座板を設け、概座板をボルトで締結
固定する構造であり、これらの構造により従来のロール
材質およびロールハウジングをそのまゝ用いることがで
き、かつスラスト荷重の負荷するボルトネジ長さを長く
しているため、ネジ山荷重分担が軽減してボルトの耐破
壊性が増し、さらにボルトに高強度鋼を用いることがで
きるので、ボルトの疲労強度が著しく向上して、耐破壊
性の優れた圧延ロール軸受軸が提供できるものである。

〔実施例〕 以下本発明を図面に示す一実施例に基づいて具体的に
説明する。

第１図及び第２図に、本発明による軸受軸の一方端
（上部）の拡大図を示す。

第１図は本発明の第１の実施例であり、図中、ロール
本体1,軸受コロ2,スラスト軸受3,ハウジング７は前述第
３図の軸受軸構造と同じである。本実施例においては軸
受軸端部の短いネジ長さの問題を解決するため、前記オ
ネジ25を除去し、逆に軸受軸端部に、ネジ剪断面積及び
ネジ底応力を考慮した寸法のメネジ部10を穿設し、該メ
ネジ部10にスラスト荷重を受容するボルト11を嵌合す
る。このボルト11と一体のフランジ部12は、その外周下
面がスラスト軸受３に接している。

第２図は第２の実施例であり、ロール軸受軸端部にス
ラスト荷重受座板13を設け、該座板13を軸端部に穿設し
た同様なメネジ部10に疲労強度を考慮した寸法及び本数
のボルト14を嵌合し、その座板13をスラスト軸受３に接
触させる。

即ち従来の構造（第３図）では、ロール軸受軸24のネ
ジ部25が短いために、各ネジ山の荷重分担が大きくな
り、特にネジ25終端部29は、切り欠きによる応力集中を
受け、またナット面での曲げモーメントの重畳で、荷重
分担が極めて大きいこと、及びネジ部の材質が鋳鋼のた
め疲労強度が低いこと、高強度材の圧延時のスラスト力
の増大で、ごく少ない圧延量で疲労破壊に至っていた。

これに対し、本発明によるロールに求められる耐摩耗
性は、従来通りの材質で確保し、軸受部の疲労破壊は、
軸受軸端部に応力分散のできる長いネジ部をもつ構造で
受容することとしたものである。

即ち本発明による軸受軸では、メネジ部長さを長くし
ているので、疲労破壊危険箇所であるボルト首下の荷重
分担が大幅に軽減でき、さらにボルト材質に高強度鋼を
使用することができるので、疲労強度が鋳鋼の場合より
著しく向上する利点がある。

次に本発明の適用効果について説明する。

（ａ）まず本発明の適用効果を確認するために、実機の
1/2尺寸法に製作した軸受軸を、実験室的に片振引疲労
試験によりシュミレート実験を行った。その結果いずれ
も従来構造より５倍以上の疲労強度を有することを確認
した。

（ｂ）次に下記の第１表で示す仕様で実施した。

いずれも、従来の鋳鋼ロールの軸受軸に、M72、ピッ
チ6mm、長さ65mmのメネジを設け、このメネジに90kgf/m
m²級のS45C調質鋼のボルトを嵌合。これらを、形鋼カリ
バーのたてロールに適用した。その結果、従来軸受軸で
は圧延量約2000〜3000トンで破損していたのに対し、本
発明構造では12500トンを経過した現在も、なお継続使
用中である。（第１の発明の構造） また第２の発明の構造では、従来の鋳鋼ロールの軸受
軸に、90kgf/mm²級のS45C調質鋼製の板厚25〜27mm、直
径180mmのスラスト荷重受座板を設け、該座板を市販の9
Tクラスの高強度ボルト（M16、ネジ長さ40mm）９本で締
結固定した。形鋼カリバーのたてロールに適用した結
果、同様に12500トンを経過しても継続使用中である。

以上、本発明によるたてロール軸受軸は、非常に優れ
た耐破壊性を具備していることが判る。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明は、ボルトおよびフランジ
または座板を用いたスラスト荷重を受け、軸受軸の応力
軽減を図るとともに、またボルトを高強度鋼を使用する
ことにより、更に優れた耐破壊性を有する圧延用たてロ
ール軸受軸を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明の実施例であり、第１図は第１
の実施例の軸受軸の一方端の拡大図、第２図は第２の実
施例の拡大図、第３図は従来の軸受軸の構造を示す図面
である。 １……ロール本体、２……軸受コロ、３……スラスト軸
受、４……軸受軸、７……ハウジング、10……メネジ、
11……ボルト、12……フランジ部、13……座板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−138516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−110355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11498（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−64936（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−20682（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−39247（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】たてロールの軸受軸の外周に装着したスラ
   スト軸受と、ロールハウジングおよびスラスト軸受との
   間に介在させたスラスト荷重軸受コロよりなる圧延用た
   てロール軸受において、たてロールの軸受軸端部にメネ
   ジ部を穿設し、該メネジ部にスラスト荷重を受容するボ
   ルトを嵌合し、該ボルトのフランジ部を前記スラスト軸
   受に接触させてスラスト荷重を該フランジ部で受けるよ
   うにしたことを特徴とする耐破壊性の優れた圧延用たて
   ロール軸受軸。
2. 【請求項２】たてロールの軸受軸の外周に装着したスラ
   スト軸受と、ロールハウジングおよびスラスト軸受との
   間に介在させたスラスト荷重軸受コロよりなる圧延用た
   てロール軸受において、たてロールの軸受軸端部にメネ
   ジ部を穿設するとともに前記スラスト軸受とたてロール
   の軸受軸端部に接する座板を設け、前記メネジ部と座板
   をスラスト荷重を受容するボルトを装着してスラスト荷
   重を座板で受けるようにしたことを特徴とする耐破壊性
   の優れた圧延用たてロール軸受軸。
3. 【請求項３】スラスト荷重を複数本のボルトで受容する
   請求項（２）記載の耐破壊性に優れた圧延用たてロール
   軸受軸。