JP3680850B2

JP3680850B2 - 連続鋳造機用ロール軸受の密封装置、密封方法および連続鋳造機

Info

Publication number: JP3680850B2
Application number: JP2003399034A
Authority: JP
Inventors: 邦利大山; 英一小田; 隆黒木; 朋典神山; 智之岸浪
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2004074289A

Description

本発明は、連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受の密封装置、密封方法および連続鋳造機に関する。

各種の連続鋳造機用ロールが鋳片を連続的に鋳造する連続鋳造機に備えられている。連続鋳造機に備えられているピンチロール10は、図５に示すように鋳片Ｃを間に挟んで、ロール軸受30、40、50により回転自在に軸支され、かつピンチロール10の一端部はロール軸受40内を貫通し図示しない駆動源に連結され、他端部はロール軸受50内に納められている。

連続鋳造機用のピンチロール10の中間部は、ロール軸受30により回転自在に軸支されている。連続鋳造機用のピンチロール10を軸支するロール軸受30、40、50は、ピンチロール10間の間隔を調整可能に設けてあり、ピンチロール10で鋳片Ｃを適度な挟圧力で挟み込むことによって、鋳片Ｃを過度に圧下することなく引き抜くことを可能としている。

ピンチロール10の中間部を回転自在に軸支するロール軸受30内には、図６に示すように、軸方向の中央部にころ20が装着してあり、ころ20に油脂を供給するための給脂通路40と排脂通路50とが設けてある。

従来の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置としては、図６に示すように、ロール軸受30の軸方向両端部にラビリンス80と、パッキン90と、１種類のシール60が備えられている。このラビリンス80は、ロール軸受30の内輪と軸受箱との隙間の軸受箱側に取り付けられ、かつピンチロール10の大径部と小径部の間の側端面に設けた周溝内に隙間を有して挿入可能とされている。パッキン90およびシール60は、ラビリンス80の内周面に接触するように、ピンチロール10と共に回転可能に装着される内輪の異なる外周溝にロール軸受30の端面側からパッキン90、シール60の順に設けられている。

また、図７に示すような軸受密封装置も知られている（特許文献１）。
特開平8-4776号公報

ところで、回転機械等の回転軸の軸受部分に設ける密封装置は、軸受内の油やグリース等の潤滑剤の保持ならびに防塵、防水のために設けられることが多い。粉塵や冷却水などがわずかでも軸受内に侵入すると、軸受の円滑な回転動作が阻害され、摩耗が増大して寿命が短くなるから、特に、粉塵等が多量に存在する悪環境下においてはシール等の密封装置を設けることは必須である。

周知のように、シール（使用目的によりオイルシール、ダストシール等の名称で呼ばれることもある）は、環状の部品であり、ゴム等の弾性体で形成されたリップと呼ばれる部分が回転摺動部に接触し、これを境に空間を軸方向に区分している。リップの回転摺動部への接触力は、リップ自身の弾性による場合もあるが、大型のものではリップの裏側にリング状のスプリングを嵌めてリップの先端を回転摺動部に押しつける構造が一般的である。またリップには向きがあり、リップの向いている側から反対側への物質の通過は困難であるが、その逆は比較的容易である。

シールは上記の如き構造であるため、図６に示す従来の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置では、シール性をよくするために、内輪150 の溝に嵌め込んだシール60のリップ部と、ラビリンス80内周面との接触を強くする必要があり、回転軸に対する摩擦抵抗が大きくなると共にリップ部の摩耗も大きく、シール60の寿命が短いという本質的な問題があった。

また、図６に示す従来の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置では、シール60が温度の高くなるラビリンス80の内周面に接触するため、シール60の寿命が短いという問題もあった。また、図６に示す従来の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置では、雰囲気温度の変動幅が大きい場合、シール60内外の圧力差がシール60の密封能力を上回り、温度上昇時にはロール軸受30内の空気および潤滑剤が熱膨張して吹き出し現象が発生し、次の温度低下時には吸い込み現象により周囲の水や異物を巻き込んでロール軸受30内に空気が侵入するという問題点があった。

一方、図７に示した軸受の密封装置は、ロール軸受130 の軸方向両端部に、ロール軸受130 内からの潤滑剤の漏洩を防止する第１のシール106Aおよびロール軸受130 内への異物の侵入を防止する第２のシール106Bをロール軸受の端面側から第２のシール106B、第１のシール106Aの順に互いに間隔を空けて設けると共に２つのシール間の空間100Sに連通する給気通路107 を設けた装置である。なお、符号140 は、軸受120 に油脂を供給する給脂通路を示す。

しかしながら、特開平8-4776号公報に記載されている軸受密封装置は、第２のシール106Bをロール軸受130 の端面に設けてあり、高温環境下で使用すると、シール寿命が短いという問題があった。

本発明の目的は、従来技術の上記問題点を解消することにあり、高温環境下において、シール寿命の低下を防止でき、かつロール軸受内からの潤滑剤の漏洩とロール軸受内への異物の侵入との両方を防止可能な連続鋳造機用ロール軸受の密封装置、密封方法および連続鋳造機を提供することにある。

本発明は、以下のとおりである。
１．連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受の密封装置において、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部に、前記ロール軸受内への異物の侵入を防止する第２のシールと前記ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩を防止する第１のシールとを前記ロール軸受の軸方向両端部からこの順に互いに間隔を空けて、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部内周面に形成された溝に設けると共に、前記第１、第２のシール間の空間に気体を吹き込む給気通路が設けられ、さらに鋳片と対向する側の軸受箱が水冷可能な構造とされ、前記第２のシールを嵌め込む溝のころ中央からの軸方向距離を、ころ中央から半環状冷却水室の軸方向端までの距離以内とすると共に、前記給気通路に気体を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する接続口並びに前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する接続口が鋳片と反対側の軸受箱に設けられていることを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封装置。
２．連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受の密封装置において、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部に、前記ロール軸受内への異物の侵入を防止する第２のシールと前記ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩を防止する第１のシールとを前記ロール軸受の軸方向両端部からこの順に互いに間隔を空けて、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部内周面に形成された溝に設けると共に、前記第１、第２シール間の空間に気体を吹き込む給気通路が設けられ、さらに、鋳片と対向する側の軸受箱が水冷可能な構造とされ、前記給気通路に気体を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する接続口およびころに油脂を供給するための給脂通路ならびに排脂通路が、鋳片と反対側の軸受箱に設けられていることを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封装置。
３．上記１．又は２．に記載の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置を用いたロール軸受により、連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するに際し、前記給気通路に除塵、除湿した気体を供給すると共に、前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給し、前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水することを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封方法。
４．鋳片を挟んで一対のピンチロールを鋳片の引き抜き方向複数箇所に設置した連続鋳造機であって、前記ピンチロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受に上記１．又は２．に記載の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置が用いられ、鋳片と反対側の軸受箱に設けられている各接続口に、除塵、除湿した気体を供給する気体配管、前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する給水配管および前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する排水配管が接続されていることを特徴とする連続鋳造機。

本発明によれば、高温環境下において、シール寿命の低下を防止でき、ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩およびロール軸受内への水や異物の侵入を防止できるようになり、シール性を向上させることができる。このため、連続鋳造機の稼動率が向上するばかりでなく、シールの交換頻度が低下して保守作業工数が削減され、潤滑剤の漏洩による汚染や潤滑剤消費がなくなり、軸受寿命を大幅に延長させることができる等の多くのすぐれた効果がある。

本発明の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置について、図１、図２、図３を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の密封装置を設けた連続鋳造機用ロール軸受を示す正面図であり、図２は、連続鋳造機用ロール軸受の密封装置を示す図１のＸ−Ｘ断面図である。また、図３は密封装置の内、２つのシールのリップの向きを示す部分断面図である。

符号１はロール軸受で軸支されるピンチロール（連続鋳造機用ロール）を示し、1Aはピンチロール１の中間部、２はころ、３はロール軸受を示す。また、符号3A、3Bは軸受箱、４は給脂通路、５は排脂通路、6Aは第１のシール、6Bは第２のシールを示し、Ｓは２枚のシール間に形成される空間を示す。符号７は、２枚のシール間に形成される空間Ｓに気体を吹き込む給気通路を示す。

なお、符号８はラビリンス、8Aは平行ピン、９はパッキン、15は内輪を示し、符号31は半環状冷却水室、31A は給排水通路、32はジャケット板を示す。

連続鋳造機のピンチロール１の中間部1Aを軸支するロール軸受３は、図１、図２に示すように、ころ２と、一方の軸受箱3Aと、他方の軸受箱3Bと、円筒状の内輪15を備えている。ロール軸受３は、内輪15の外周面と、締結ボルト33で一体とされた軸受箱3A、3Bの内周面との間にころ２を装着し、ころ２によりピンチロール１と共に回転するように取り付けられる内輪15を回転可能に軸受箱3A、3Bで支承すると共に、締結ボルト33を弛めることで軸受箱3Aと軸受箱3Bとに２分割可能とされている。

一方の軸受箱3Aは、扁平した円筒を高さ方向に平行な面で２分割した扁平な半円筒形状体であり、軸受箱3Aの内周面は内輪15の半分を覆うように形成されている。軸受箱3Aには、ジャケット板32で密封した半環状冷却水室31が設けてあり、半環状冷却水室31の周方向両端部は、一方が給水通路とされ、他方が排水通路とされた給排水通路31A に連通し、給排水通路31A に連通する接続口は軸受箱3Bの軸方向の端面に設けてある。そして、接続口から冷却水を供給することにより、半環状冷却水室31内を周方向に沿って流れる冷却水によって鋳片と向かい合う軸受箱3Aの内周面を冷却可能としている。

他方の軸受箱3Bは、一端面に内輪15の残りの半分を覆う周面を形成した凹部を有する直方体形状である。軸受箱3B内には、ころ２に油脂を供給するための給脂通路４および排脂通路５が設けてあり、給脂通路４および排脂通路５に連通する接続口が軸受箱3Bの軸方向の端面に設けてある。そして、接続口から油脂を供給することによって、ロール軸受３内に装着したころ２を潤滑可能としている。

このピンチロール１の中間部を軸支するロール軸受３の密封装置としては、図２に示すように、ロール軸受の軸方向両端部に、ラビリンス８と、パッキン９と、第１のシール6Aおよび第２のシール6Bが備えてある。ラビリンス８は、軸受箱3A、3Bと内輪15との間の軸受箱3A、3Bの端面に設けたリング状の溝に平行ピン8Aで取り付けられ、かつピンチロール１の大径部と小径部の間の側端面に設けた周溝内に隙間を有して挿入可能とされている。また、パッキン９は、ラビリンス８の内周面に接触するように内輪の外周面に刻設された溝に嵌め込んである。

第１のシール6Aおよび第２のシール6Bは、図２に示すように、軸受箱3A、3Bと内輪との間の軸受箱3A、3Bの内面に設けた周方向に沿った溝内に、互いに間隔を空けてロール軸受３の端面側から第２のシール6B、第１のシール6Aの順に設けてあり、かつ２つのシール間の空間に連通する給気通路７が設けてある。第１のシール6Aはロール軸受３内からの潤滑剤の漏洩を防止するためのシールであり、第２のシール6Bはロール軸受３内への異物の侵入を防止するためのシールである。

ロール軸受３の軸方向の端面に近い方から第２のシール6B、第１のシール6Aの順に設けてあるため、第２のシール6Bにより、異物が侵入してくる軸方向の端面に近い方で異物の侵入を防止し、第１のシール6Aにより、潤滑剤が漏洩してくるロール軸受３内に近い方で潤滑剤の漏洩を防止するので、ロール軸受３内への異物の侵入と、ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩とを防止できる。また、給気通路７から気体を供給することができるので、上記防止効果が確実に得られる。

ここで、本発明の密封装置における第２のシール6Bは、図２に示すように、ロール軸受３の軸受箱3A、3Bの軸方向両端面から離れた位置の内周面に形成された溝内に設けてあり、ロール軸受３の軸方向両端部には、パッキン９を内周面に接触させたラビリンス８が設けてある。そして、第２のシール6Bを嵌め込む溝を内周面に刻設した軸受箱3A、3Bの内、軸受箱3Aの内周面に刻設した溝の外周には、軸受箱3Aを水冷する外周略半環状の冷却水室（以下、半環状冷却水室という）31が設けてある。

そこで、ロール軸受３の軸方向両端面から離れた位置における、半環状冷却水室31が設けてある鋳片と対向する側の軸受箱3Aの内周面の温度は、高温の鋳片からの輻射熱により温度上昇が著しいロール軸受３の端面における温度、もしくはロール軸受３の軸方向両端部に装着したラビリンス８における温度より低くできるため、第２のシール6Bの温度上昇を抑制でき、第２のシール6Bを長寿命にできる。

もちろん、第１のシール6Aは、第２のシール6Bよりもロール軸受３の軸受箱3A、3Bの軸方向両端面から離れた位置の内周面に形成された溝内に設けてあり、ピンチロール１の回転速度が低く、ころ２の発熱量が少ないため、第１のシール6Aの寿命が問題となることはない。なお、第２のシール6Bを嵌め込む溝のころ２中央からの軸方向距離を、ころ２中央から半環状冷却水室31の軸方向端までの距離以内とするのが、鋳片の温度の影響をさらに小さくでき、長寿命にできるので好ましい。

また、本発明の密封装置では、図３に示すように、２つのシール間の空間Ｓに気体を吹き込む給気通路７が鋳片と反対側の軸受箱3Bに設けてあり、第１のシール6Aのリップの向きをころ２が設けられた内方とし、かつ第２のシール6Bのリップの向きをころ２が設けられた方とは反対の外方にすることが好ましい。

この理由は、図３に示すように、第１のシール6Aのリップの向きを内方にすると、リップ部分が背面から加圧され、リップの接触圧が低下し、リップを押し広げて矢印に示すように気体が内方へ噴出し、内部からの潤滑剤の漏洩を防止する作用がある。なお、気体がころ２を装着した内方に噴出することになるが、除塵、除湿した低圧の気体を用いるのでなんら支障がない。第２のシール6Bのリップの向きを外方にすると、上記と同様にしてリップを押し広げて矢印に示すように気体が外方に噴出するため、内部への異物の侵入を防止する作用がある。このように、ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩を防止する作用およびロール軸受内への異物の侵入を防止する作用を有し、優れた密封性能が得られるのである。

本発明における連続鋳造機用ロール軸受の密封装置では、図３に示す空間Ｓ内に給気通路７を通して供給する除塵、除湿した低圧の気体として、空気を吹き込むようにしている。空間Ｓに吹き込む気体の圧力は、小さすぎては上記の効果が得られないし、大きすぎると気体の消費量が増大するので、正圧の範囲内でできるだけ低圧であることが望ましく、ゲージ圧で0.03 MPa以下の範囲がよい。

空間Ｓに吹き込む気体の流量は、系外から水その他の異物が侵入しないようにするため、１か所あたり20 Nl/min 以下の微量で十分である。１か所とは、第１のシール6A、第２のシール6Bの間の１つの空間Ｓのことである。

本発明の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置において使用する気体は、シール付近の腐食等を起こす恐れのない清浄なものであればよいから、空気以外の窒素等の気体にすることもできる。また、本発明の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置に用いる第１のシール6A、第２のシール6Bの材質は、フッ素ゴムにすることができる。

以上説明した本発明の密封装置は、連続鋳造機用のピンチロールのロール軸受に設けた場合を例としているが、本発明はピンチロールのロール軸受に限定されることはなく、連続鋳造機用ロールの中間部を軸支するロール軸受に適用できる。

図１〜図３で説明した密封装置を連続鋳造機用のピンチロール１の中間部を軸支するロール軸受３に設け、ロール軸受３の半環状冷却水室31を密閉するジャケット板32の外周面が鋳片Ｃと向き合うようにロール軸受３をピンチロール１の中間部に取り付けて連続鋳造機に配置し、図４に示すようにピンチロール１で鋳片Ｃを引き抜いて連続鋳造した。

なお、図４では、連続鋳造機の１対のピンチロール１のみを示し、また、ピンチロール１の中間部を軸支するロール軸受３と接続する給脂・排脂配管および冷却水を供給する給水・排水配管の図示を省略してある。

図４で、符号71は空気配管、72はオリフィス、73は空気本管、74は除塵装置、75は除湿装置、76は減圧弁、Ｃは鋳片を示す。ここで空気本管73に除塵装置74、除湿装置75、減圧弁76を設けると共に、減圧弁76と空気配管71との間で、かつロール軸受３に接近した位置にオリフィス72を設けてある。そして、減圧弁76の出側圧力を0.05〜0.4 MPa 程度に設定し、軸受近傍に挿入するオリフィス72の孔径を 0.3〜2.5mm の範囲で個々に選定し、空間Ｓにおける気体圧力がゲージ圧で0.03 MPa以下、流量が１か所あたり20 Nl/min 以下にした。

ピンチロールで鋳片を挟みつつ連続的に鋳造した結果、高温環境下においてもシール寿命の低下を防止でき、かつ軸受内からの潤滑剤の漏洩と軸受内への異物の侵入との両方を防止可能であった。

図１は本発明の密封装置を設けた連続鋳造機用ロール軸受を示す正面図である。図２は、連続鋳造機用ロール軸受の密封装置を示す図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は密封装置の内、シールのリップの向きを示す部分断面図である。図４は実施例における密封装置を設けた連続鋳造機用ロール軸受の配置図である。図５は従来の連続鋳造機用ロールのロール軸受の配置図である。図６は従来の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置を示す断面図である。図７は従来の他の軸受密封装置を示す断面図である。

符号の説明

１ピンチロール（連続鋳造機用ロール）
1A 中間部
２ころ
３ロール軸受（連続鋳造機用ロール軸受）
3A、3B 軸受箱
４給脂通路
５排脂通路
6A 第１のシール
6B 第２のシール
Ｓ空間
７給気通路
８ラビリンス
8A 平行ピン
９パッキン
15 内輪
31 半環状冷却水室
31A 給排水通路
32 ジャケット板
33 締結ボルト
71 空気配管
72 オリフィス
73 空気本管
74 除塵装置
75 除湿装置
76 減圧弁
Ｃ鋳片

Claims

連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受の密封装置において、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部に、前記ロール軸受内への異物の侵入を防止する第２のシールと前記ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩を防止する第１のシールとを前記ロール軸受の軸方向両端部からこの順に互いに間隔を空けて、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部内周面に形成された溝に設けると共に、前記第１、第２シール間の空間に気体を吹き込む給気通路が設けられ、さらに鋳片と対向する側の軸受箱が水冷可能な構造とされ、前記第２のシールを嵌め込む溝のころ中央からの軸方向距離を、ころ中央から半環状冷却水室の軸方向端までの距離以内とすると共に、前記給気通路に気体を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する接続口並びに前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する接続口が鋳片と反対側の軸受箱に設けられていることを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封装置。
連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受の密封装置において、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部に、前記ロール軸受内への異物の侵入を防止する第２のシールと前記ロール軸受内からの潤滑剤の漏洩を防止する第１のシールとを前記ロール軸受の軸方向両端部からこの順に互いに間隔を空けて、前記ロール軸受の軸受箱の軸方向両端部内周面に形成された溝に設けると共に、前記第１、第２シール間の空間に気体を吹き込む給気通路が設けられ、さらに、鋳片と対向する側の軸受箱が水冷可能な構造とされ、前記給気通路に気体を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する接続口および前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する接続口およびころに油脂を供給するための給脂通路ならびに排脂通路が、鋳片と反対側の軸受箱に設けられていることを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封装置。
請求項１又は２に記載の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置を用いたロール軸受により、連続鋳造機用ロールの中間部を回転自在に軸支するに際し、前記給気通路に除塵、除湿した気体を供給すると共に、前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給し、前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水することを特徴とする連続鋳造機用ロール軸受の密封方法。
鋳片を挟んで一対のピンチロールを鋳片の引き抜き方向複数箇所に設置した連続鋳造機であって、前記ピンチロールの中間部を回転自在に軸支するロール軸受に請求項１又は２に記載の連続鋳造機用ロール軸受の密封装置が用いられ、鋳片と反対側の軸受箱に設けられている各接続口に、除塵、除湿した気体を供給する気体配管、前記鋳片と対向する側の軸受箱内に冷却水を供給する給水配管および前記鋳片と対向する側の軸受箱内から使用後の冷却水を排水する排水配管が接続されていることを特徴とする連続鋳造機。