JP5712540B2 - Hemispherical transfer roll for steel pipes with excellent wear resistance - Google Patents
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Description
本発明は、耐摩耗性に優れるというセラミックスの特性を生かし、かつ、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに破損が生じることを防止でき、従来ロールよりも使用寿命の長い鋼管用半球型搬送ロールに関する。 The present invention relates to a hemispherical conveyance roll for steel pipes that takes advantage of the characteristics of ceramics that are excellent in wear resistance and that can prevent the ceramics from being damaged by impact when entering a steel pipe and that has a longer service life than conventional rolls.
所定の外・内径と長さをもつ鋼管は、外表面が球面の一部で形成された鋼管用半球型搬送ロールによって支持され、搬送される。このような鋼管用半球型搬送ロール１は、図４に示したように、鋼管Ｗの搬送方向に対し、ロール軸５を傾けて搬送方向複数個所に配置されている。
なお、図４は、超音波探傷装置８で探傷検査を行う検査ラインの配置図であり、中央部の探傷セクションには鋼管用半球型搬送ロール１が６対配置され、その入側および出側のセクションにも、鋼管用半球型搬送ロール１が複数対配置されている。
A steel pipe having a predetermined outer / inner diameter and length is supported and transported by a hemispherical transport roll for steel pipe whose outer surface is formed of a part of a spherical surface. As shown in FIG. 4, the steel pipe hemispherical conveyance roll 1 is disposed at a plurality of positions in the conveyance direction with the
FIG. 4 is a layout diagram of an inspection line for performing a flaw detection inspection with the ultrasonic flaw detection apparatus 8. Six pairs of steel pipe hemispherical conveyance rolls 1 are disposed in the flaw detection section in the center, and the inlet side and the outlet side thereof. Also in this section, a plurality of pairs of hemispherical conveyance rolls 1 for steel pipes are arranged.
図４中、９は超音波探傷装置８の搬送通り芯を示す。
上記した検査ラインでは探傷検査を精度よく効率的に行うために、耐摩耗性に優れ、しかも使用寿命の長い搬送ロールが必要とされる。
つまり、鋼管用半球型搬送ロール１の摩耗が進行するほど、半径が小さくなり、搬送速度が低下する。また、鋼管用半球型搬送ロール１の摩耗が進行し、外表面の形状が崩れると超音波探傷装置８の搬送通り芯９と、管軸芯10とのずれが大きくなり、探傷精度が低下する。搬送速度低下、探傷精度悪化を防止するには、ロール交換を早期に行う必要があるが、これを行うと、ロール交換時間が増大し、生産性の低下につながる。このため、セラミックス製ロールのように耐摩耗性に優れた搬送ロールが必要とされる。
In FIG. 4,
In the inspection line described above, in order to perform flaw detection with high accuracy and efficiency, a transport roll having excellent wear resistance and a long service life is required.
That is, as the wear of the steel pipe hemispherical conveyance roll 1 progresses, the radius decreases and the conveyance speed decreases. Further, when the wear of the steel pipe hemispherical conveyance roll 1 progresses and the shape of the outer surface collapses, the deviation between the
ここで、特許文献１には従来技術として、鋼管製造工程のクーリングベッド、矯正、管厚、および外径検査（非破壊検査）、管端切断などで、鋼管用半球型搬送ロールにセラミックス製ロールが使用されていたと記載されている。
また、弾性材料からなる層のうえに、金属またはセラミックスの溶射層を形成した金属管用搬送ロールも提案されている（特許文献２）。
Here, in Patent Document 1, as a conventional technique, a cooling bed, straightening, pipe thickness and outer diameter inspection (nondestructive inspection), pipe end cutting, etc. in a steel pipe manufacturing process, a hemispherical conveyance roll for steel pipe, and a ceramic roll Is described as being used.
In addition, a metal tube transport roll in which a metal or ceramic sprayed layer is formed on a layer made of an elastic material has also been proposed (Patent Document 2).
しかし、特許文献１には、セラミックスの破損を防止する技術に関して言及がない。また、特許文献１には、使用寿命が６ヶ月程度である樹脂製の搬送ロールに関して記載され、耐摩耗性が不十分であるという、問題がある。
したがって、鋼管用半球型搬送ロールにセラミックス製ロールを用いた場合、摩耗が進行するよりも前に、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに破損が生じ、これに起因して使用寿命が短くなることが懸念される。
However, Patent Document 1 does not mention a technique for preventing breakage of ceramics. Further, Patent Document 1 describes a resin-made transport roll having a service life of about 6 months, and has a problem that wear resistance is insufficient.
Therefore, when a ceramic roll is used for the hemispherical conveyance roll for steel pipes, the ceramics may be damaged by the impact when entering the steel pipe before the wear progresses, and this may shorten the service life. Concerned.
特許文献２記載の金属管用搬送ロールは、弾性材料からなる層のうえに、耐摩耗性に優れた溶射層を厚く形成するのは困難であり、使用寿命に問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、耐摩耗性に優れるというセラミックスの特性を生かし、かつ、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに破損が生じることを防止でき、従来ロールよりも使用寿命の長い鋼管用半球型搬送ロールを提供することを目的とする。
In the metal tube transport roll described in
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, makes use of the characteristics of ceramics that are excellent in wear resistance, and can prevent the ceramics from being damaged by impact when entering a steel pipe, and has a longer service life than conventional rolls. An object of the present invention is to provide a hemispherical transport roll for a long steel pipe.
本発明者らは、鋭意検討し、以下の形状を有する２種の金具を、鋼管進入時の衝撃を受ける部材とすることで、上記した課題を解決できることを知見し、本発明をなした。
本発明は、以下のとおりである。
１．鋼管用半球型搬送ロールであって、半球状体の中心をとおり、背面に垂直な貫通孔を有するセラミックス部と、該セラミックス部の貫通孔の内周面全面を覆うスリーブ状の金具と、該セラミックス部の背面全面を覆うリング状の金具と、該セラミックス部へ回転を伝達可能に構成してなるロール軸とを具備し、前記スリーブ状の金具が前記セラミックス部の前面側から前記貫通孔へ挿入され、前記リング状の金具が前記セラミックス部の背面側に配置されて前記スリーブ状の金具とねじ結合され、かつ前記２種の金具は接着剤によって前記セラミックス部へ固着してなることを特徴とする耐摩耗性に優れた半球型鋼管用搬送ロール。
２．前記ロール軸は、前記セラミックス部に接着剤によって固着したスリーブ状の金具を、締結手段で挟み込む構造とし、前記セラミックス部から取り外し可能としてなることを特徴とする上記１．に記載の耐摩耗性に優れた半球型鋼管用搬送ロール。
The present inventors diligently studied and found that the above-described problems can be solved by using two kinds of metal fittings having the following shapes as members that receive an impact when entering a steel pipe, and made the present invention.
The present invention is as follows.
1. A steel pipe hemispherical transport roll, passing through the center of the hemispherical body and having a through hole perpendicular to the back surface, a sleeve-like metal fitting covering the entire inner peripheral surface of the through hole of the ceramic part, A ring-shaped metal fitting covering the entire back surface of the ceramic portion; and a roll shaft configured to transmit rotation to the ceramic portion; and the sleeve-shaped metal fitting from the front surface side of the ceramic portion to the through hole. The ring-shaped metal fitting is inserted on the back side of the ceramic portion and is screwed to the sleeve-shaped metal fitting, and the two types of metal fittings are fixed to the ceramic portion with an adhesive. semi-ball-type pipe for conveying roll excellent in wear resistance to.
2. The roll shaft has a structure in which a sleeve-shaped metal fitting fixed to the ceramic portion with an adhesive is sandwiched between fastening means, and is removable from the ceramic portion. Semi-ball-type pipe for conveying roll having excellent wear resistance according to.
本発明によれば、２種の金具を接着剤によってセラミックス部へ固着して鋼管進入時の衝撃を受ける部材としたから、耐摩耗性に優れるというセラミックスの特性を生かし、かつ、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに破損が生じることを防止でき、従来ロールよりも使用寿命の長い鋼管用半球型搬送ロールを実現できる。 According to the present invention, since the two types of metal fittings are fixed to the ceramic portion with an adhesive to receive a shock when entering the steel pipe, the ceramic characteristics of excellent wear resistance are utilized, and when the steel pipe enters. It is possible to prevent the ceramic from being damaged by impact, and to realize a hemispherical conveyance roll for steel pipes that has a longer service life than conventional rolls.
以下、本発明例の鋼管用半球型搬送ロールについて図を用い、詳細に説明する。
図１は、本発明例の鋼管用半球型搬送ロール１の構造を示す断面図、図２は図１の本発明例に用いた２種の金具３，４の形状を示す背面図である。２種の金具３，４はそれぞれセラミックス部２へ接着剤によって固着されている。
この２種の金具のうち一方の、セラミックス部２の貫通孔の内周面全面を覆うことができるスリーブ状の金具３は、セラミックス部２の前面側（図１中の左側）からセラミックス部２の貫通孔へ挿入され、残るセラミックス部２の背面全面を覆うことができるリング状の金具４は、セラミックス部２の背面側に配置され、前面側から貫通孔へ挿入されたスリーブ状の金具３とねじ結合される。
Hereinafter, the hemispherical conveyance roll for steel pipes of the present invention example will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a hemispherical conveyance roll 1 for steel pipes according to the present invention, and FIG. 2 is a rear view showing the shapes of two types of
The sleeve-
前記したスリーブ状の金具３には、前面側および背面側の内周にそれぞれリング状の段差３ｂ、３ｃが形成され、また図１、２に示したように、キー溝３ａが設けられている。キー溝は、ロール軸５の先端部にも設けられている（図１中のキー溝５ｂ）。
ここで、セラミックス部２は、図１に示したように、外表面が球面の一部で形成されたもので、半球状体の中心Ｏをとおり、背面に垂直に貫通孔を穿孔することで得ることができる。たとえばセラミックスの一種であるＳｉ３Ｎ４からなる半球状体を用いることが好適であるが、本発明に用いるセラミックスは、Ｓｉ３Ｎ４に限定されない。
The sleeve-
Here, as shown in FIG. 1, the
図１中、Ｒは半球状体の半径である。５はロール軸を示し、段差５ａより先端側はスリーブ状の金具の段差３ｂ、３ｃの間の内周に嵌合可能な径となっている。段差５ａより基端側（図中右側）は、スリーブ状金具の段差３ｃより背面側の内周に嵌合可能な径となっている。６は締結手段である締結ナットを示す。締結ナット６は、ロール軸５の先端部に設けた雄ねじと、ねじ結合する雌ねじを有する。７はキー溝３ａに挿入したキーを示す。
In FIG. 1, R is the radius of the hemispherical body.
このように本発明例の半球型鋼管用搬送ロール１は、半球状体の中心Ｏをとおり、背面に垂直な貫通孔を有するセラミックス部２と、上記した２種の金具３，４と，セラミックス部２へ回転を伝達可能に構成してなるロール軸５とを具備し、２種の金具３，４を接着剤によってセラミックス部２へ固着したことを特徴とする。
本発明によれば、２種の金具３，４を接着剤によってセラミックス部２へ固着して、鋼管進入時の衝撃を受ける部材としたので、実施例で説明するように、耐摩耗性に優れるというセラミックスの特性を生かし、かつ、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに破損が生じることを防止できる。
As described above, the transport roll 1 for a hemispherical steel pipe according to the present invention includes a
According to the present invention, since the two types of
ロール軸５は、セラミックス部２へ接着剤によって固着したスリーブ状の金具３を、締結ナット６で挟み込む構造としてなるのが好ましい。
この理由は、使用寿命まで使用したセラミックス部２の交換を行う際、締結ナット６を回して緩めることで、セラミックス部２をロール軸５から容易に取外せるからである。
ただし、使用寿命まで使用したセラミックス部２は、再利用が難しいので、ロール軸５から取外した後、使用したセラミックス部２をハンマーなどでたたいて破壊することで、セラミックス部２へ接着剤によって固着した２種の金具３，４の方だけを、再利用することになる。
The
This is because the
However, since the
そこで、半球型鋼管用搬送ロール１を組み立てる際、２種の金具３，４は固化することで、強固な接着力を示すエポキシ樹脂からなる接着剤を介してセラミックス部２へ固着するのが好ましい。
なお、図２に示した、リング状の金具４のボルト孔４ａは、半球型鋼管用搬送ロール１を組み立てる過程で、セラミックス部２の背面にリング状の金具４が接着剤によって固着するまでボルトで締め付けておくためのものである。
Therefore, when assembling the transport roll 1 for the hemispherical steel pipe, it is preferable that the two kinds of
The
図１に示した半球型鋼管用搬送ロール１を、超音波探傷装置（ＵＳＴ）で継目無鋼管の探傷検査を行う検査ラインに組み込み、使用寿命を評価した。
その結果を、図３に示した。
ただし、セラミックス部２の寸法、スリーブ状の金具３とリング状の金具４の寸法、およびロール軸５の寸法は以下とした。
（１）セラミックス部２の寸法：半球状体の半径Ｒ＝１００ｍｍ、貫通孔の直径＝９５ｍｍ、有効軸方向長さＬ＝８０ｍｍ。（２）スリーブ状の金具３の寸法：全長＝９５ｍｍ、中央部の外径＝９５ｍｍ、中央部の内径＝５０ｍｍ。（３）リング状の金具４の寸法：外径＝２００ｍｍ、内径＝９５ｍｍ、厚み＝１０ｍｍ。（４）ロール軸５の直径＝７０ｍｍ、ロール軸５の雄ねじ外径＝５０ｍｍ。
The hemispherical steel pipe transport roll 1 shown in FIG. 1 was incorporated into an inspection line for performing a flaw detection inspection of a seamless steel pipe with an ultrasonic flaw detector (UST), and the service life was evaluated.
The results are shown in FIG.
However, the dimensions of the
(1) Dimensions of ceramic part 2: hemispherical radius R = 100 mm, diameter of through hole = 95 mm, effective axial length L = 80 mm. (2) Dimensions of the sleeve-shaped metal fitting 3: total length = 95 mm, outer diameter of the central part = 95 mm, inner diameter of the central part = 50 mm. (3) Dimensions of the ring-shaped metal fitting 4: outer diameter = 200 mm, inner diameter = 95 mm, thickness = 10 mm. (4) Diameter of
なお、肉盛溶接ロールは、Ｃ含有量：0.45mass％の炭素鋼の基地に、Ｎｉ-ＷｘＣからなる肉盛溶接層を３ｍｍ形成したものである。
本発明例、肉盛溶接ロールともに、図４中の黒抜きで示した超音波探傷装置８の搬送方向上流側と下流側に配置して、使用日数と、Ｘ＝６９ｍｍの位置での磨耗量との関係を調査した。半球状体の背面からの距離Ｘ＝６９ｍｍの位置は、最も磨耗が進行する位置である。
The build-up welding roll is formed by forming a build-up weld layer made of Ni—W x C on a base of carbon steel having a C content of 0.45 mass%.
Both the example of the present invention and the overlay welding roll are arranged on the upstream side and the downstream side in the conveying direction of the ultrasonic flaw detector 8 shown in black in FIG. And investigated the relationship. The position at a distance X = 69 mm from the back of the hemispherical body is the position where the wear proceeds most.
図３に示した結果から、使用後９ヶ月経過した時点で、本発明例の方が、肉盛溶接ロールに比べて５倍という耐摩耗性を有し、しかも、鋼管進入時の衝撃によってセラミックスに生じやすい破損を防止できていることがわかる。
また、肉盛溶接ロールの場合、使用後１年を経過すると、肉盛溶接層３ｍｍが磨耗によって消滅し、磨耗量が急上昇するため、使用寿命≒１年である。
From the results shown in FIG. 3, at the time when 9 months have passed after use, the example of the present invention has a wear resistance of 5 times that of the overlay welding roll, and the ceramics are affected by the impact when entering the steel pipe. It can be seen that it is possible to prevent damage that is likely to occur.
Further, in the case of a build-up welding roll, when 1 year has passed after use, the build-up
これに対して本発明例の場合には、使用後９ヶ月経過した時点での摩耗量が０．４ｍｍであるため、摩耗量が３ｍｍに達するまでの使用寿命を推定すると、使用寿命≒５年となり、従来ロールよりも寿命が長い。 On the other hand, in the case of the present invention example, the wear amount at the time when 9 months have elapsed after use is 0.4 mm. Therefore, when the service life until the wear amount reaches 3 mm is estimated, the service life ≈ 5 years Thus, the service life is longer than that of the conventional roll.
Ｗ 鋼管
Ｏ 半球状体の中心
Ｒ 半球状体の半径
Ｌ 有効軸方向長さ
Ｘ 半球状体の背面からの距離
１ 半球型鋼管用搬送ロール
２ セラミックス部
３、４ 金具
３ａ キー溝
３ｂ、３ｃ 段差
４ａ ボルト孔
５ ロール軸
５ａ 段差
６ 締結ナット（締結手段）
７ キー
８ 超音波探傷装置
９ 搬送通り芯
10 管軸芯
W Steel pipe O Center of hemispherical body R Radius of hemispherical body L Effective length in the axial direction X Distance from the back of the hemispherical body 1 Transport roll for
7 Key 8
10 Tube axis
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