JP2838739B2 - 複合金属板の製造装置 - Google Patents
複合金属板の製造装置Info
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- JP2838739B2 JP2838739B2 JP3293780A JP29378091A JP2838739B2 JP 2838739 B2 JP2838739 B2 JP 2838739B2 JP 3293780 A JP3293780 A JP 3293780A JP 29378091 A JP29378091 A JP 29378091A JP 2838739 B2 JP2838739 B2 JP 2838739B2
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- Japan
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- roll
- composite metal
- metal plate
- pressure
- heating
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F5/00—Elements specially adapted for movement
- F28F5/02—Rotary drums or rollers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数の金属板を加熱手段
により連続的に加熱し、連続的に圧着ロール間に送り込
んで接合する複合金属板の製造装置に関するものであ
る。
により連続的に加熱し、連続的に圧着ロール間に送り込
んで接合する複合金属板の製造装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】複合金属板の製造方法には原理的に多様
のものがあるが、その一つに重ね圧延法といわれるもの
がある。これは金属板を重ね合わせて圧延機に送り込み
強圧下を加えて接合するものである。この方法は素材は
加熱せず冷間で行なうか、比較的低い加熱温度、いわゆ
る温間で行なうのが一般的である。本発明者等はこれに
対し加熱手段を中心に新たな装置を開発し、従来よりず
っと高温に加熱することにより小さな圧下率で圧着を行
なうことができ、材質的にも優れた特徴を有する複合金
属板が製造できることを見出した（特開平２−３０７６
８７号）。
のものがあるが、その一つに重ね圧延法といわれるもの
がある。これは金属板を重ね合わせて圧延機に送り込み
強圧下を加えて接合するものである。この方法は素材は
加熱せず冷間で行なうか、比較的低い加熱温度、いわゆ
る温間で行なうのが一般的である。本発明者等はこれに
対し加熱手段を中心に新たな装置を開発し、従来よりず
っと高温に加熱することにより小さな圧下率で圧着を行
なうことができ、材質的にも優れた特徴を有する複合金
属板が製造できることを見出した（特開平２−３０７６
８７号）。
【０００３】これは図３に示すように素材の金属板１、
２それぞれに通電ロール１１，１２を設け、通電ロール
間に電流を流しつつ素材の金属板が重なるように圧着ロ
ール４間に送り込むことにより複合金属板５を製造する
ものである。電源２１は低周波の交流電源、直流電源等
いずれも使用できる。電流は一方の通電ロール１１から
一方の素材の金属板１を通り、圧着ロール４の部分を経
て他方の素材の金属板２を通り他方の通電ロール１２に
至る。すなわち各素材の金属板１、２における電流値は
同一である。このため電気抵抗の低い方の金属は発熱が
小さいので、加熱が不足する場合には補助加熱用の通電
ロール１４を設け、電源２３により電流を流して熱を補
給する。圧着ロール４は図３においてはワークロール４
Ａとバックアップロール４Ｂを各２本有する４段のもの
を示しているが、これに限らず２段でも、４段以上の多
段でもよい。
２それぞれに通電ロール１１，１２を設け、通電ロール
間に電流を流しつつ素材の金属板が重なるように圧着ロ
ール４間に送り込むことにより複合金属板５を製造する
ものである。電源２１は低周波の交流電源、直流電源等
いずれも使用できる。電流は一方の通電ロール１１から
一方の素材の金属板１を通り、圧着ロール４の部分を経
て他方の素材の金属板２を通り他方の通電ロール１２に
至る。すなわち各素材の金属板１、２における電流値は
同一である。このため電気抵抗の低い方の金属は発熱が
小さいので、加熱が不足する場合には補助加熱用の通電
ロール１４を設け、電源２３により電流を流して熱を補
給する。圧着ロール４は図３においてはワークロール４
Ａとバックアップロール４Ｂを各２本有する４段のもの
を示しているが、これに限らず２段でも、４段以上の多
段でもよい。
【０００４】図４は上記と同様の原理で３枚の金属板
１、２、３により複合金属板５を製造する装置である。
通電ロール１１、１２、１３とさらに金属板１には補助
加熱用通電ロール１６が設けられ、電源２１、２２、２
５がそれぞれ接続されている。これにより各金属板１、
２、３は加熱されつつ圧着ロール４に送り込まれる。
１、２、３により複合金属板５を製造する装置である。
通電ロール１１、１２、１３とさらに金属板１には補助
加熱用通電ロール１６が設けられ、電源２１、２２、２
５がそれぞれ接続されている。これにより各金属板１、
２、３は加熱されつつ圧着ロール４に送り込まれる。
【０００５】この方法は電源としては商用周波数のもの
で済むので高周波加熱などに比べて電気設備の費用が著
しく安いこと、また圧着装置には通電機構を有しないの
でこの部分の設計が容易である等の特徴を有している。
また、この装置は板幅方向の加熱温度の均一性も良く温
度調節も容易であるので酸化防止のためのガスシールド
手段を講ずれば十分に高い温度に加熱して接合を行なう
ことができる。
で済むので高周波加熱などに比べて電気設備の費用が著
しく安いこと、また圧着装置には通電機構を有しないの
でこの部分の設計が容易である等の特徴を有している。
また、この装置は板幅方向の加熱温度の均一性も良く温
度調節も容易であるので酸化防止のためのガスシールド
手段を講ずれば十分に高い温度に加熱して接合を行なう
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記通
電加熱による複合金属板の製造装置においては作業中圧
着ロールが熱のため変形してロール幅中心部が膨張する
サーマルクラウンが生ずるという問題が生じた。このた
め圧着された金属板の幅中央部は端部より大きな圧下を
受け、中伸びが発生することになる。
電加熱による複合金属板の製造装置においては作業中圧
着ロールが熱のため変形してロール幅中心部が膨張する
サーマルクラウンが生ずるという問題が生じた。このた
め圧着された金属板の幅中央部は端部より大きな圧下を
受け、中伸びが発生することになる。
【０００７】これは上記装置においては従来の重ね圧延
法より高温に加熱することにより生じた問題であるが、
さらにロールの部分は加熱電源により充電されており、
漏電のおそれがあるため一般の熱間圧延で行なわれるよ
うな水掛け冷却ができない。またさらにロールの周囲に
水分を用いたり、水蒸気を発生させること自体、ガスシ
ールド雰囲気の露点を上昇させ酸化防止に悪影響を及ぼ
すというこの装置特有の問題がある。
法より高温に加熱することにより生じた問題であるが、
さらにロールの部分は加熱電源により充電されており、
漏電のおそれがあるため一般の熱間圧延で行なわれるよ
うな水掛け冷却ができない。またさらにロールの周囲に
水分を用いたり、水蒸気を発生させること自体、ガスシ
ールド雰囲気の露点を上昇させ酸化防止に悪影響を及ぼ
すというこの装置特有の問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するものであって、複数の金属板に設けられた加熱手段
と、前記複数の金属板が重なって連続的に送り込まれる
圧着ロールとを有する複合金属板の製造装置において、
前記圧着ロールはロール幅全体に長さを有する１以上の
中空部に封入された気液２相の熱媒体と、外部から水を
供給・循環させる冷却水路とを有するものであって、前
記中空部は圧着ロール表面から一定の距離を置いて圧着
ロール円周方向に複数個並んだ円筒状のものであり、円
筒状の中空部と圧着ロールの表面との間のロール肉厚が
最も薄い部分の長さをｄ（ｍｍ）、圧着ロールにかかる
べき圧延圧力をＰ（ｋｇ／平方ミリメートル）とすると
き、数１の条件を満たすことを特徴とするものである。
するものであって、複数の金属板に設けられた加熱手段
と、前記複数の金属板が重なって連続的に送り込まれる
圧着ロールとを有する複合金属板の製造装置において、
前記圧着ロールはロール幅全体に長さを有する１以上の
中空部に封入された気液２相の熱媒体と、外部から水を
供給・循環させる冷却水路とを有するものであって、前
記中空部は圧着ロール表面から一定の距離を置いて圧着
ロール円周方向に複数個並んだ円筒状のものであり、円
筒状の中空部と圧着ロールの表面との間のロール肉厚が
最も薄い部分の長さをｄ（ｍｍ）、圧着ロールにかかる
べき圧延圧力をＰ（ｋｇ／平方ミリメートル）とすると
き、数１の条件を満たすことを特徴とするものである。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【作用】本発明においては圧着ロールの内部に冷却手段
を講ずることによりロールの熱変形の問題を解決する。
ここでこのような対策の対象となるのは図３、図４に示
したような４段圧延機などバックアップロール４Ｂを有
する圧延機では加熱した金属板に直接接触するワークロ
ール４Ａのみでよい。
を講ずることによりロールの熱変形の問題を解決する。
ここでこのような対策の対象となるのは図３、図４に示
したような４段圧延機などバックアップロール４Ｂを有
する圧延機では加熱した金属板に直接接触するワークロ
ール４Ａのみでよい。
【００１１】 ロールの内部を水冷する手段としてはロー
ルの内部に空洞を設けここに外部から水を送給して冷却
するものが考えられる。しかしながらロール自体の熱か
らの保護だけが目的ならこれでも十分であるが、この方
法ではロール幅方向の冷却の度合いを一定にするのが困
難である。したがって本発明が課題としているロールの
表面形状の安定化の目的には不十分であることが判明し
た。
ルの内部に空洞を設けここに外部から水を送給して冷却
するものが考えられる。しかしながらロール自体の熱か
らの保護だけが目的ならこれでも十分であるが、この方
法ではロール幅方向の冷却の度合いを一定にするのが困
難である。したがって本発明が課題としているロールの
表面形状の安定化の目的には不十分であることが判明し
た。
【００１２】 一方、ロールの幅方向の温度分布の均一化
に着目した技術として特開昭５７−１６４９３１号公報
のものがある。これは薄板の連続焼鈍炉に用いるロール
に関するものであるが、内部を中空にしこの中に溶融塩
や熱媒油を封入し、自然循環させるかまたは内部に回転
翼などを設けて強制循環させるものである。このロール
は幅方向の温度分布を均一化する目的は果たすが、ロー
ルそのものを冷却することは全く考慮されていない。
に着目した技術として特開昭５７−１６４９３１号公報
のものがある。これは薄板の連続焼鈍炉に用いるロール
に関するものであるが、内部を中空にしこの中に溶融塩
や熱媒油を封入し、自然循環させるかまたは内部に回転
翼などを設けて強制循環させるものである。このロール
は幅方向の温度分布を均一化する目的は果たすが、ロー
ルそのものを冷却することは全く考慮されていない。
【００１３】 本発明の複合金属板の製造工程においては
通電加熱により発生した素材金属板の熱の大部分は圧着
ロールの所に持ち込まれる。したがって圧着ロールに何
らかの冷却手段を設けないと温度上昇が著しくロールの
耐久性の問題や圧着後の製品に別の冷却手段を設ける必
要性が生ずる。このため上記特開昭５７−１６４９３１
号公報の技術は適用できない。
通電加熱により発生した素材金属板の熱の大部分は圧着
ロールの所に持ち込まれる。したがって圧着ロールに何
らかの冷却手段を設けないと温度上昇が著しくロールの
耐久性の問題や圧着後の製品に別の冷却手段を設ける必
要性が生ずる。このため上記特開昭５７−１６４９３１
号公報の技術は適用できない。
【００１４】 このようなことから圧着ロールの適切な冷
却手段について種々検討した結果、ロール内に封入され
た気液２相の熱媒体が循環することによりロール幅方向
の温度分布を均一化すると共に、ロール内部に冷却水通
路を有する圧着ロールを使用するのが良いことが判明し
た。
却手段について種々検討した結果、ロール内に封入され
た気液２相の熱媒体が循環することによりロール幅方向
の温度分布を均一化すると共に、ロール内部に冷却水通
路を有する圧着ロールを使用するのが良いことが判明し
た。
【００１５】 この圧着ロールにおいてはロール表面近く
のロール胴長に亘って中空部を設け、この中に水等の熱
媒体をロールが加熱されたとき気液２相になるような圧
力条件で封入する。さらにこれよりロール内部に冷却水
通路を設けロール端部の回転ジョイントを通じて水を循
環させる。
のロール胴長に亘って中空部を設け、この中に水等の熱
媒体をロールが加熱されたとき気液２相になるような圧
力条件で封入する。さらにこれよりロール内部に冷却水
通路を設けロール端部の回転ジョイントを通じて水を循
環させる。
【００１６】 ロール表面から熱が入ってくると、入熱が
大きい部分においては熱媒は激しく蒸発し、潜熱に変え
ると共に蒸気は他の部分に容易に移動する。蒸気は比較
的温度の低い部分に移動すれば液相に戻って熱を放出す
るので温度分布が均等化される。一方ロールの中心に近
い部分では外部からの水の供給により水冷もされている
のでロール全体として温度上昇は抑制される。
大きい部分においては熱媒は激しく蒸発し、潜熱に変え
ると共に蒸気は他の部分に容易に移動する。蒸気は比較
的温度の低い部分に移動すれば液相に戻って熱を放出す
るので温度分布が均等化される。一方ロールの中心に近
い部分では外部からの水の供給により水冷もされている
のでロール全体として温度上昇は抑制される。
【００１７】 熱媒体を封入する中空部は種々の形態のも
のが用いられうるが、特に好ましいものとしてロール幅
全体に長さを有する円筒状の中空部を、圧着ロール表面
から一定の距離を置いて圧着ロール円周方向に複数個並
べたものがある。このように細長い中空部を複数個設け
ることによって、ロール円周全体にわたる大きな円環状
の中空部を設けるよりもロールの強度の低下が少なくで
きる。このため中空部を比較的ロール表面の近くに設け
ることが可能で、均熱効果を大きくできる。
のが用いられうるが、特に好ましいものとしてロール幅
全体に長さを有する円筒状の中空部を、圧着ロール表面
から一定の距離を置いて圧着ロール円周方向に複数個並
べたものがある。このように細長い中空部を複数個設け
ることによって、ロール円周全体にわたる大きな円環状
の中空部を設けるよりもロールの強度の低下が少なくで
きる。このため中空部を比較的ロール表面の近くに設け
ることが可能で、均熱効果を大きくできる。
【００１８】 図５は圧着ロールのロール軸に直角な断面
の一部を示すが、この図に示すように円筒状の中空部４
１と圧着ロール４０の表面との間のロール肉厚が最も薄
い部分の長さをｄ（ｍｍ）とすると、圧延圧力Ｐ（ｋｇ
／平方ミリメートル）によりΔｄ（μｍ）だけ変形する
ことになる。ロールの変形は板形状の悪化を招くが約３
μｍまでは許される。本発明者等は中空部の径を約１２
ｍｍとして有限要素法により解析したところ、数３を満
足すればロールの変形は上記許容範囲に入ることが判明
した。したがって圧着ロールにかかる圧延圧力に基づ
き、前記ｄの寸法を許容される範囲でなるべく小さくす
れば圧延ロールの均熱効果を大きくできる。たとえばＰ
が２０ｋｇ／平方ミリメートルのときｄは７ｍｍ以上、
Ｐが４０ｋｇ／平方ミリメートル以上のときｄは１０ｍ
ｍ以上が許容範囲ということになる。
の一部を示すが、この図に示すように円筒状の中空部４
１と圧着ロール４０の表面との間のロール肉厚が最も薄
い部分の長さをｄ（ｍｍ）とすると、圧延圧力Ｐ（ｋｇ
／平方ミリメートル）によりΔｄ（μｍ）だけ変形する
ことになる。ロールの変形は板形状の悪化を招くが約３
μｍまでは許される。本発明者等は中空部の径を約１２
ｍｍとして有限要素法により解析したところ、数３を満
足すればロールの変形は上記許容範囲に入ることが判明
した。したがって圧着ロールにかかる圧延圧力に基づ
き、前記ｄの寸法を許容される範囲でなるべく小さくす
れば圧延ロールの均熱効果を大きくできる。たとえばＰ
が２０ｋｇ／平方ミリメートルのときｄは７ｍｍ以上、
Ｐが４０ｋｇ／平方ミリメートル以上のときｄは１０ｍ
ｍ以上が許容範囲ということになる。
【００１９】
【数３】
【００２０】なお、この圧着ロールは漏電のおそれのた
めロールに水掛け冷却ができない前述の通電加熱による
複合金属板の製造装置に適用した場合その利益は特に大
きいが、誘導加熱等加熱手段が異なる場合でも用いうる
ことは当然である。
めロールに水掛け冷却ができない前述の通電加熱による
複合金属板の製造装置に適用した場合その利益は特に大
きいが、誘導加熱等加熱手段が異なる場合でも用いうる
ことは当然である。
【００２１】
【実施例】図１および図２は本発明の複合金属板の製造
装置における圧着ロールの実施例で、図１はロール軸に
平行な断面図、図２はロール軸に直角な断面図を示して
いる。
装置における圧着ロールの実施例で、図１はロール軸に
平行な断面図、図２はロール軸に直角な断面図を示して
いる。
【００２２】 ロール４０の表面近傍にはほぼロール幅全
体に長さを有する円筒状の熱媒用中空部４１が複数設け
られており、これに熱媒４２として水が封入されてそれ
ぞれ密閉されている。一方ロール４０の中心部にもこれ
らとは別に水冷用中空部４３が設けられており、回転ジ
ョイント４４により冷却水給水口４５、排水口４６が結
合されている。
体に長さを有する円筒状の熱媒用中空部４１が複数設け
られており、これに熱媒４２として水が封入されてそれ
ぞれ密閉されている。一方ロール４０の中心部にもこれ
らとは別に水冷用中空部４３が設けられており、回転ジ
ョイント４４により冷却水給水口４５、排水口４６が結
合されている。
【００２３】 この例においては熱媒用中空部４１は複数
がそれぞれ密閉されて設けられているのでロールの回転
によって上部になっても下部になっても気相と液相とを
同様に共存させることができる。したがってロールへの
熱源が上部にある下ロールでも下部にある上ロールでも
同様にロールの均熱化を達成できる。
がそれぞれ密閉されて設けられているのでロールの回転
によって上部になっても下部になっても気相と液相とを
同様に共存させることができる。したがってロールへの
熱源が上部にある下ロールでも下部にある上ロールでも
同様にロールの均熱化を達成できる。
【００２４】 このロールを４段の圧着用圧延機のワーク
ロールに使用したところ、単なる内部水冷のロールを使
用した場合に比べて製品複合金属の幅中央部の伸び（中
伸び）がなく、板形状が非常に良好になった。
ロールに使用したところ、単なる内部水冷のロールを使
用した場合に比べて製品複合金属の幅中央部の伸び（中
伸び）がなく、板形状が非常に良好になった。
【００２５】
【発明の効果】本発明装置によれば加熱により高温にな
った金属板を圧着ロールに送り込んで圧着する装置にお
いてロール幅全体に長さを有する中空部に気液２層の熱
媒体を封入したロールを用いたので、熱媒体の気化熱と
発生した蒸気の循環、凝縮によりロール幅方向全体にわ
たって温度を均一化できる。またロール内部を外部から
の水の供給により水冷しているのでロール全体を適正な
温度に冷却できる。 これによりサーマルクラウンの発
生を抑制し、製品の形状を良好にすると共に、ロール温
度を適正に保って圧着された複合金属板の冷却を制御
し、材質特性の良い製品を製造できる。
った金属板を圧着ロールに送り込んで圧着する装置にお
いてロール幅全体に長さを有する中空部に気液２層の熱
媒体を封入したロールを用いたので、熱媒体の気化熱と
発生した蒸気の循環、凝縮によりロール幅方向全体にわ
たって温度を均一化できる。またロール内部を外部から
の水の供給により水冷しているのでロール全体を適正な
温度に冷却できる。 これによりサーマルクラウンの発
生を抑制し、製品の形状を良好にすると共に、ロール温
度を適正に保って圧着された複合金属板の冷却を制御
し、材質特性の良い製品を製造できる。
【図１】本発明の装置における圧着ロールの実施例のロ
ール軸に平行な断面図
ール軸に平行な断面図
【図２】本発明の装置における圧着ロールの実施例のロ
ール軸に直角な断面図
ール軸に直角な断面図
【図３】本発明の複合金属板の製造装置の例を示す説明
図
図
【図４】本発明の複合金属板の製造装置の例を示す説明
図
図
【図５】本発明の装置における圧着ロールの変形量を説
明するロール軸に直角な一部断面図
明するロール軸に直角な一部断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−244410（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−186291（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−25387（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 20/04 B21B 27/08
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の金属板に設けられた加熱手段と、
前記複数の金属板が重なって連続的に送り込まれる圧着
ロールとを有する複合金属板の製造装置において、前記
圧着ロールはロール幅全体に長さを有する１以上の中空
部に封入された気液２相の熱媒体と、外部から水を供給
・循環させる冷却水路とを有するものであって、前記中
空部は圧着ロール表面から一定の距離を置いて圧着ロー
ル円周方向に複数個並んだ円筒状のものであり、円筒状
の中空部と圧着ロールの表面との間のロール肉厚が最も
薄い部分の長さをｄ（ｍｍ）、圧着ロールにかかるべき
圧延圧力をＰ（ｋｇ／平方ミリメートル）とするとき、
数１の条件を満たすことを特徴とする複合金属板の製造
装置。【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293780A JP2838739B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 複合金属板の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3293780A JP2838739B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 複合金属板の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05104262A JPH05104262A (ja) | 1993-04-27 |
| JP2838739B2 true JP2838739B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=17799085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3293780A Expired - Lifetime JP2838739B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 複合金属板の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2838739B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3908635B2 (ja) | 2002-09-18 | 2007-04-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱交換機構およびそれを備えたローター |
| KR100698738B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2007-03-23 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 냉각 롤러 테이블의 구동롤러 장치 |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP3293780A patent/JP2838739B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05104262A (ja) | 1993-04-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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