JP2883072B1 - 複合ローラー - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 ローラーの実稼働時において、円筒状セラミ
ック部材が軸の回りを空回りすることがなく、さらに、
金属部材とセラミックの熱膨張差による、ローラー部材
の固定孔近傍への応力集中による破損を防止することが
できる複合ローラーを提供する。 【解決手段】 金属軸にセラミック製の円筒状ローラー
部材を装着し、上記ローラー部材を、その両端面より上
記金属軸に固定された金属フランジにて挟持して成る複
合ローラーにおいて、上記ローラー部材を、ローラー部
材の一方又は双方の端面に設けた固定孔及び金属フラン
ジに設けた貫通孔に挿入された金属製固定部材にて、金
属フランジに固定し、上記固定孔に、その底部に向かっ
て、直径が一定の割合で連続的に小さくなるテーパー部
分を設け、上記固定部材にも、その先端部分に、上記固
定孔に設けたテーパー部分と同じ割合で直径が連続的に
小さくなるテーパー部分を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、熱間圧延ライン
に用いられる複合ローラーに関する。

【０００２】

【従来の技術】 従来、熱間圧延ラインに用いられるロ
ーラーとしては、耐熱鋼、鉄系合金等から成る金属製ロ
ーラーが用いられていたが、金属製ローラーは耐熱性が
低いのに加え、ローラー表面の磨耗あるいは被圧延材と
の焼きつきにより表面状態が劣悪となるため、ローラー
表面の研磨等のメンテナンスを頻繁に行わなければなら
なかった。

【０００３】 このため、近年においては、被圧延材の
接触する部分をセラミックで形成したローラーが用いら
れており、例えば、特開昭６３−１６０７３９号公報に
は、図３に示すように、窒化ケイ素質のセラミックロー
ラー体２０と炭素鋼製の端部ローラー体２１とを、炭素
鋼製の端部ローラー体２１が窒化ケイ素質のセラミック
ローラー体２０の両側に位置するように金属製の軸２に
嵌め合わせ、金属製の軸２に設けたネジ部２２にナット
２３を螺合することにより、ローラー体２０、２１をフ
ランジ２４に押しつけて固定した複合ローラー２５が開
示されている。

【０００４】 しかし、上記の複合ローラー２５では、
金属の熱膨張係数がセラミックより大きいため、実稼働
時の温度上昇により、ローラーと軸とのクリアランスが
大きい場合には、熱膨張による軸２の伸張により、ロー
ラー体２１、２２のフランジ２４への押し付けが緩くな
り、セラミックローラー体２０及び端部ローラー体２１
が軸２の回りを空回りするという場合があった。

【０００５】 又、特開昭５９−１０４０５号公報に
は、図４に示すように、セラミックロール体３３の端面
に固定孔２６を設けるとともに、ロール体３３をその両
側から挟持する金属フランジ３０に突起３２を設け、そ
の突起３２を固定孔２６に挿入することにより、ロール
体３３にトルクを伝達する方法が開示されている。又、
上記のセラミックロールにおいては、ピン状の固定部材
３１と上記固定孔２６の間に金属製又は樹脂製のリング
２７を介在させることにより、固定部材３１の膨張によ
るロール体３３の破損を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特開
昭５９−１０４０５号のローラー２５では、高温下で使
用する場合、金属製リング２７の熱膨張によりロール体
３３が固定孔２６近傍より破損したり、樹脂製リング２
７が熱により分解することにより、固定孔２６とピン状
の固定部材３１に隙間が生じ、ロール体３３のがたつき
が発生するという問題があった。

【０００７】 本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ローラーの実稼働
時において、円筒状セラミック部材が軸の回りを空回り
することがなく、さらに、金属部材とセラミックの熱膨
張差による、ローラー部材の固定孔近傍への応力集中に
よる破損を防止することができる複合ローラーを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、金属軸にセラミック製の円筒状ローラー部材を装着
し、上記ローラー部材を、その両端面より上記金属軸に
固定された金属フランジにて挟持して成る複合ローラー
であって、上記ローラー部材は、ローラー部材の一方又
は双方の端面に設けた固定孔及び金属フランジに設けた
貫通孔に挿入された金属製固定部材にて、金属フランジ
に固定され、上記固定孔は、その底部に向かって、直径
が一定の割合で連続的に小さくなるテーパー部分を有
し、上記固定部材は、その先端部分に、上記固定孔に設
けたテーパー部分と同じ割合で直径が連続的に小さくな
るテーパー部分を有する複合ローラーが提供される。上
記の複合ローラーにおいて、固定孔及び固定部材に設け
たテーパー部分の角度は、３０〜１５０°であることが
好ましい。又、実稼働温度において、上記円筒状ローラ
ー部材の軸挿入孔の内径が、上記金属軸の外径と同等以
上の大きさであることが好ましい。さらに、上記の複合
ローラーにおいて、ローラー部材は窒化ケイ素、サイア
ロン及び炭化ケイ素から成る群より選択した１又は２以
上の材質から成ることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】 本発明の複合ローラー１におい
ては、セラミック製ローラー部材３と金属軸２とが空回
りするのを防止するために、ローラー部材３の両端面に
金属フランジ４をあてがうとともに、金属フランジ４に
設けた貫通孔８とローラー部材３に設けた固定孔１０に
挿入した金属製固定部材９にて金属フランジ４とローラ
ー部材３とを固定している。この場合、固定孔１０の形
状を単純なストレート孔とすると、高温下における、金
属製固定部材９の膨張、及び金属フランジ４の膨張によ
る金属製固定部材９のピッチの増大により、ローラー部
材３に設けた固定孔１０に引っ張り応力が発生し、ロー
ラー部材３が固定孔近傍より破損するおそれがある。そ
のため、本発明においては、図１に示すように、固定孔
１０に、その底部に向かって、直径が一定の割合で連続
的に小さくなるテーパー部分１１を形成するとともに、
固定部材９にも、その先端部分に、上記固定孔１０に設
けたテーパー部分と同じ割合で直径が連続的に小さくな
るテーパー部分１１を設けている。即ち、固定部材９と
固定孔１０に上記テーパー部分１１を設けることにより
発生応力が分散し、ローラー部材３が破損するのを防止
することができる。尚、固定孔１０は、ローラー部材３
の端面に適宜な間隔にて２〜８個設けることが好まし
い。

【００１０】 本発明の複合ローラー１において、固定
孔１０及び固定部材９に設けたテーパー部分１１の角度
は、図２に示すように、３０〜１５０°であることが好
ましいが、４５〜１３５°であることがより好ましく、
６０〜１２０°であることがさらに好ましい。３０°未
満では発生応力の分散が不十分となり、ローラー部材３
の破損を十分に防止することができず、１５０°を超え
る場合は、トルク伝達機能が不十分となり、ローラー部
材３と金属軸２との空回りを十分に防止することができ
ないからである。

【００１１】 尚、本発明の複合ローラー１において、
セラミック製ローラー部材３は、耐熱性、耐磨耗性、強
度の観点より、窒化ケイ素、サイアロン及び炭化ケイ素
から成る群より選択した１又は２以上の材質から成るこ
とが好ましい。

【００１２】

【実施例】 本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな
い。

【００１３】（実施例１） 図１に示す複合ローラー１
を、熱間圧延ラインのピンチローラーとして用い、ロー
ラーの稼働状態を調べた。

【００１４】 複合ローラーは以下のようにして製造し
た。まず、窒化ケイ素粉末に焼結助材及びバインダを添
加し、スプレードライヤーにて乾燥・造粒し、成形用粉
末を得た。この成形用粉末を、内部に金属製中芯を配置
したゴム型に充填し、ラバープレス成形により円筒状に
成形した。得られた成形体を旋盤を用いて切削加工し
て、焼成による収縮及び仕上げの研削加工代を見込んだ
ニアネット形状とした。次に、上記の切削加工体を、窒
素雰囲気中、１６５０℃、２時間焼成することにより、
窒化ケイ素焼結体を得た。これを、円筒研削盤にセット
し、外周、内径、両端部、テーパー部分を有する固定孔
を研削加工し、ローラー部材を得た。尚、ローラー部材
の長さは８０ｍｍ、直径は２００ｍｍとし、固定孔のテ
ーパー角度は４０°とした。

【００１５】 上記のローラー部材を金属軸に嵌め合わ
せ、金属フランジ及び固定部材を装着することにより、
図１に示す複合ローラーとした。

【００１６】 上記のローラーを用いて、１０００℃に
加熱した直径１０ｍｍのＳＳ４１鋼材を、２０ｍ／秒の
速度にて圧延し、ローラーの状態を観察した。結果を表
１に示す。

【００１７】（実施例２〜４） 固定孔のテーパー角度
を、実施例２〜４の順に、それぞれ７５°、１１０°、
１４５°とした点を除いては、実施例１と同様の複合ロ
ーラーを製造し、実施例１と同様の条件にて圧延を行
い、ローラーの状態を観察した。結果を表１に示す。

【００１８】（比較例１〜３） 固定孔のテーパー角度
を、比較例１〜３の順に、それぞれ０°、２５°、１６
０°とした点を除いては、実施例１と同様の複合ローラ
ーを製造し、実施例１と同様の条件にて圧延を行い、ロ
ーラーの状態を観察した。結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】 実施例のローラーでは、１０００トンの
鋼材を圧延した後においても、ローラー部材には破損が
生じなかった。一方、比較例のローラーでは、ローラー
部材の固定孔近傍に破損が生じたり、ローラーの空回り
が観察された。

【００２１】

【発明の効果】 本発明の複合ローラーは、固定部材と
固定孔にテーパー部分を有するため、金属軸とローラー
部材との空回りを防止できるとともに、高温下におい
て、金属部材とセラミックの熱膨張差により発生する応
力を効率的に分散することができ、ローラー部材が破損
することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の複合ローラーの一例を示す断面図で
ある。

【図２】 本発明の複合ローラーの固定部材及び固定孔
を示す断面図である。

【図３】 従来の複合ローラーの一例を示す斜視図であ
る。

【図４】 従来の複合ローラーの一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…複合ローラー、２…金属軸、３…セラミックス製円
筒状ローラー部材、４…金属フランジ、５…金属フラン
ジの軸挿入孔、６…雄ネジ部、７…雌ネジ部、８…貫通
孔、９…固定部材、１０…固定孔、１１…テーパー部
分、１２…固定孔及び固定部材の中心軸、２０…セラミ
ックローラー体、２１…端部ローラー体、２２…ネジ
部、２３…ナット、２４…フランジ、２５…複合ローラ
ー、２６…固定孔、２７…金属製リング又は樹脂製リン
グ、２９…貫通孔、３０…金属フランジ、３１…固定部
材、３２…突起、３３…セラミックロール体。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属軸にセラミック製の円筒状ローラー
   部材を装着し、該ローラー部材を、その両端面より該金
   属軸に固定された金属フランジにて挟持して成る複合ロ
   ーラーであって、 該ローラー部材は、該ローラー部材の一方又は双方の端
   面に設けた固定孔及び該金属フランジに設けた貫通孔に
   挿入された金属製固定部材にて、該金属フランジに固定
   され、 該固定孔は、その底部に向かって、直径が一定の割合で
   連続的に小さくなるテーパー部分を有し、 該固定部材は、その先端部分に、該固定孔に設けたテー
   パー部分と同じ割合で直径が連続的に小さくなるテーパ
   ー部分を有することを特徴とする複合ローラー。
2. 【請求項２】 該固定孔及び該固定部材に設けたテーパ
   ー部分の角度が３０〜１５０°である請求項１に記載の
   複合ローラー。
3. 【請求項３】 複合ローラーの実稼働温度において、該
   円筒状ローラー部材の軸挿入孔の内径が、該金属軸の外
   径と同等以上の大きさである請求項１又は２に記載の複
   合ローラー。
4. 【請求項４】 該ローラー部材が窒化ケイ素、サイアロ
   ン及び炭化ケイ素から成る群より選択した１又は２以上
   の材質から成る請求項１、２又は３に記載の複合ローラ
   ー。