JP4477284B2 - 金属帯材の運搬用ローラを備える連続アニーリング設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯材（ｂａｎｄｅ）の支持はめ輪（ｖｉｒｏｌｅ）を担持する駆動軸で構成された、連続アニーリング設備における金属帯材の運搬用ローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄または非鉄材料でできた、金属帯材の連続アニーリングにおける帯材の運搬を可能にするローラは、一般に合金鋼でできている。
【０００３】
これらのタイプのローラは、熱機械的に見ると、１７×１０^−６／℃の膨張率とおよそ２０ｗ／ｍ℃の熱伝導率を有する。
【０００４】
アニーリングにおいて熱機械的変形を補償するために、幅の狭いサイズの帯材の処理の際の帯材の転位（ｄｅｐｏｒｔ）と、薄く幅の広いサイズの帯材において褶曲（ｐｌｉ）が形成されるのを防ぐために、機械加工によって与えられたローラのはめ輪の母線の機械的輪郭の間で妥協点が求められる。ローラは一般的に円筒形であるか、またはわずかに湾曲した母線とともに製作されるが、アニーリングを受ける帯材の熱量供給によって、アニーリング設備内で変形してしまう。
【０００５】
たとえば銅をベースとする、焼きばめつば（ｆｒｅｔｔｅ）を有するローラに関しては、数多くの特許がすでに知られている。アニーリング装置におけるこのタイプのローラの母線の変形は、銅の高い熱伝導率によっておよそ１／２に改善される。それでもなお、これらのローラは重く、大きな熱的慣性を有する。
【０００６】
同様に、特許ＧＢ ９４５ ２４４によって、グラファイト、もしくは、たとえば瀝青（ｂｉｔｕｍｅ）を主成分とする材料によって結合された、焼結金属粉と炭素との混合物で構成された外層を有する、金属帯材の連続アニーリング装置用のローラが知られている。このタイプの焼結材料は、工業的にはまだ開発されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、たとえば、銅でできた焼きばめつばを有する耐熱鋼でできたローラと比較して、低いコストで製作される重量および慣性がより小さい、変形しないローラによって、帯材のガイドを必要とせずに、使用領域を広げ、褶曲を発生させることなく幅広く薄い帯材を通し、さらに幅の狭い帯材を通すことを可能にするように、帯材のサイズと温度とに応じてローラの輪郭の変形を最小限に抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、帯材の支持はめ輪を担持する駆動軸で構成された、連続アニーリング設備における金属帯材の運搬用ローラであって、少なくともはめ輪が複合材料でできていることを特徴とする、ローラを提案することにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、
− 軸が、複合材料または金属材料でできている。
− 複合材料が、炭素と炭素ファイバの複合材（Ｃａｒｂｏｎｅ−Ｆｉｂｒｅｄｅ Ｃａｒｂｏｎｅ、ＣＦＣ）、または炭化ケイ素と炭化ケイ素の複合材（ＳｉＣ−ＳｉＣ）のうちから選択される。
− 複合材料は、少なくとも２次元で織られたファイバを有する。
− はめ輪は、金属製またはセラミック製の被覆を備える。
− 被覆は、炭化クロムまたは酸化ジルコニウムのうちから選択される。
− 被覆は、下層を備えることができる。
− 下層は、ＩＣ炭素または炭化ケイ素のタイプ（ｌｅ ｔｙｐｅ ｃａｒｂｏｎｅ ＩＣ， ｃａｒｂｕｒｅ ｄｅ ｓｉｌｉｃｉｕｍ）のうちから選択される。
【００１０】
限定的でなく例示的なものとして与えられた、以下の説明と添付の図面によって、本発明がよりよく理解されるだろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示されているように、本発明によるローラ１は、連続アニーリング設備における金属帯材の運搬用のものである。前記ローラ１は、本発明の例においては、ローラの支持または駆動のための軸２またはジャーナルで構成され、前記軸がはめ輪３を担持し、このはめ輪上で、アニーリングされる帯材が支えられる。
【００１２】
本発明によれば、ローラ１の少なくとも一部は、複合材料でつくられ、前記の最も関係した部分ははめ輪３である。均質性を得るために、ローラ１の軸２もまた、複合材料でつくることができる。
【００１３】
使用される複合材料は、炭素−炭素ファイバ複合材（ＣＦＣ）または、炭化ケイ素−炭化ケイ素複合材（ＳｉＣ−ＳｉＣ）のうちから選択される。
【００１４】
複合材料はその構造において、たとえば２または３次元で織られたファイバを備える。
【００１５】
好ましくは、はめ輪３は、金属製またはセラミック製の硬い被覆４を備える。硬い被覆４は、こうして、処理される帯材と接触する。被覆４は、好ましくは炭化クロム、酸化ジルコニウムの射出、あるいはまた炉のローラ上に施された他の何らかの被覆によって製作される。
【００１６】
本発明によるローラ１は、はめ輪３が、被覆４の下層に、たとえばＩＣ炭素とＳｉＣのタイプのうちから選択された材料で構成された緩衝材と呼ばれる層５を有する。
【００１７】
本発明は、金属帯材、特に帯鋼のアニーリング設備のローラの製造のために、好ましくは炭素−炭素ファイバの複合材（ＣＦＣ）と、炭化ケイ素−炭化ケイ素の複合材（ＳｉＣ−ＳｉＣ）のうちから選択される複合材の使用に関する。
【００１８】
選択された複合材は、今日、特に宇宙技術分野で使用されている。それらは、耐熱鋼より機械的な高温（１２００℃）耐性が大きいために使用されている。膨張率は鋼材の４分の１から８分の１で、密度も４分の１である。
【００１９】
本発明によると、図２に特性曲線を示した例では、炭素−炭素ファイバ（ＣＦＣ）の複合材料が選択される。
【００２０】
条件は以下の通りである。
− 帯材の温度：３００℃
− 周囲の温度：９００℃
− 帯材の厚み：０．２ｍｍ
− 帯材の幅：７００ｍｍから１２００ｍｍ
【００２１】
要求された円筒形状の下に、長さ１５００ｍｍにわたって、本発明のローラ１の温度に応じた変形の特性曲線Ａは、７００ｍｍと１２００ｍｍと２つの帯材の幅のこの例については、非常に小さい変化を有し、それがローラにおいてほぼ完璧な円筒形状を保つことが認められた。比較用の他のローラＢおよびＣは、帯材の幅に応じて異なる凹形を有し、そのために、アニーリング作業の際にそれらが支持する鋼板の変形が引き起こされる。そのことから、ラインの進行と相容性をもたせるために、ローラを機械加工する必要が生じる。
【００２２】
ただし、凹形に対抗するための対象となる機械加工輪郭、たとえば尖頭円筒形による膨らみが、幅が７００ｍｍから１２００ｍｍの帯材の場合の条件を満たすことができるような、妥協点を見出さなければならないだろう。
【００２３】
このようにして得られたローラは、鋼製ローラより３倍軽く、機械的慣性は３分の１であり、鋼製ローラＢの７分の１で、鋼と銅の混合構造で被覆されたローラＣの半分であるような、熱的膨らみ（ｂｏｍｂｅ ｔｈｅｒｍｉｑｕｅ）を備える。
【００２４】
ここで提案された方法は、通常の耐熱鋼を、膨張率が非常に小さい耐熱複合材料に置き換えるものであり、本発明者によって提案された複合材料のよく知られた特徴にもかかわらず、使用されるそれら複合材料が、このような目的およびこのような機能のためのものでない限り、温度によってほぼ変形しない円筒形のローラの製作に到達することは明らかにはならなかった。
【００２５】
選択された複合材の構成要素、ファイバおよび（または）母材と、使用される方法を組み合わせることによって、それらが、たとえば帯鋼のアニーリング設備において要求された機能に合致することができるように、機械抵抗、膨張率の各ファクタを最適化させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるローラの一例である。
【図２】 本発明によるローラＡの３００℃での帯材の２つの幅と９００℃の周囲温度における変形曲線Ａと、さらに、同じ温度および帯材の幅の条件における２つのローラＢおよびＣ、すなわち一方は、耐熱鋼でできたはめ輪であり、他方は鉄と銅の二層被覆を備えるはめ輪を有する、２つのローラの曲線ＢおよびＣを示している。
【符号の説明】
１ ローラ
２ 軸
３ はめ輪
４ 被覆
５ 層

Claims (6)

1. 金属帯材の運搬用ローラを備えた、金属帯材を処理するための連続アニーリング設備であって、ローラが、帯材を支持するはめ輪を担持した駆動軸からなり、はめ輪が複合材料でできており、この複合材料が炭化ケイ素−炭化ケイ素の複合材（ＳｉＣ−ＳｉＣ）であることを特徴とする設備。
2. 軸が、炭素−炭素ファイバの複合材（ＣＦＣ）、炭化ケイ素−炭化ケイ素の複合材（ＳｉＣ−ＳｉＣ）のうちから選択される複合材料または金属材料でできていることを特徴とする、請求項１に記載の設備。
3. 請求項１に記載の前記複合材料が２または３次元で織られたファイバを含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の設備。
4. はめ輪が金属製またはセラミック製の被覆を有することを特徴とする、請求項１に記載の設備。
5. 被覆が炭化クロムと酸化ジルコニウムのうちから選択されることを特徴とする、請求項４に記載の設備。
6. 被覆が該被覆の下部に層を有しており、該被覆の下部の層の材料が無機炭素とＳｉＣのうちから選択されることを特徴とする、請求項５に記載の設備。

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