JP5796477B2

JP5796477B2 - 圧延ロール

Info

Publication number: JP5796477B2
Application number: JP2011265024A
Authority: JP
Inventors: 忠正宮川; 拓真有村; 田中　宏幸; 宏幸田中; 高月　満広; 満広高月
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: JP2013116484A

Description

本発明は、鋼材等からなる内層リングの外周に超硬合金等の硬質材料よりなる外層リングがテーパ嵌合して取り付けられた圧延ロールに関するものである。

特許文献１には、例えば圧延機のテーパシャフトにテーパスリーブを介して取り付けられる圧延ロールとして、鋼材等からなる台金（内層リング）の外周に、外周面に圧延部が形成された超硬合金よりなる圧延リング（外層リング）をテーパ嵌合させることによって締め代を設けるとともに、これら台金と圧延リングの内外周面を接着剤によって接着したものが提案されている。このような圧延ロールでは、全体が超硬合金により一体形成された圧延ロールと比べ、軽量化を図ることができるとともに、レアメタルであるタングステンを主成分の一つとする超硬合金の使用量が少なくて済む。

特開２００８−２８４５９７号公報

ところで、上記特許文献１に記載の圧延ロールでは、上述のように台金と圧延リングとを接着することにより、その接着力によって締め代による圧着力をカバーするようにしており、これによって圧延リングと台金のテーパ嵌合する内外周面のテーパ角を小さく抑えて、必要以上に大きな締め代を設けることなく、圧延リングに大きな引張り応力が作用するのを防いでいる。

しかしながら、このような圧延ロールにおいて、圧延加工時にこれら接着力と圧着力を越える過大な負荷が作用して圧延リングが台金の周方向に万一スリップを生じてしまうと、圧延リングと台金が上述のような小さなテーパ角でテーパ嵌合している場合には、圧延ロールの軸線方向のうちテーパ嵌合した上記内外周面が縮径する方向にも圧延リングが台金に対して僅かにずれを生じてしまい、そのままの状態で圧延加工が続行されてしまうおそれがある。

そして、このように圧延リングが軸線方向にずれた状態で圧延が行われると、例えば当該圧延ロールが一対の圧延リングの圧延部によって条鋼を圧延加工するものである場合には、これらの圧延リングの圧延部であるカリバー部の軸線方向の位置（ピッチ）もずれてしまうため、製品としての条鋼の寸法精度や品位が損なわれるなど、製品の品質に悪影響が及ぶことが避けられない。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のように台金（内層リング）の外周に圧延リング（外層リング）がテーパ嵌合によって取り付けられた圧延ロールにおいて、外層リングが内層リングに対して周方向に万一スリップを生じても、軸線方向にはずれを生じることのない圧延ロールを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線を中心とする円環状をなす内層リングの外周に、この内層リングよりも硬度の高い材質よりなり外周面に圧延部を有する外層リングが、これら内外層リングの互いに対向する内外周面が上記軸線方向一端側から他端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ面とされて密着することにより、テーパ嵌合して取り付けられており、上記外層リングの内周面の上記軸線方向他端側には該軸線方向他端側に向かうに従い内径が漸次拡径する面取り部が形成されるとともに、上記内層リングの上記軸線方向他端側には該軸線方向他端側においてこの内層リングの外周面を拡径するように変形させる拡径手段が備えられていることを特徴とする。

従って、このように構成された圧延ロールでは、こうして拡径手段によって内層リングの軸線方向他端側の外周面が拡径させられることにより、この外周面を、同じく軸線方向他端側において外層リングの内周面に形成された面取り部に当接または密着させることができる。そして、この面取り部は、外層リングのテーパ面とされた内周面とは逆に、この軸線方向他端側に向かうに従い漸次拡径するように形成されているので、この面取り部に拡径した内層リング外周面の軸線方向他端側が当接または密着することにより、外層リングの軸線方向への移動を拘束して、周方向に万一スリップが生じても外層リングが内層リングに対して軸線方向他端側にずれるのを防ぐことができる。

ここで、このような拡径手段としては、第１に、上記内層リングの上記軸線方向他端側を向く端面の外周部に形成されたテーパネジ孔にねじ込まれるテーパネジを用いることができる。また、第２に、上記内層リングの上記軸線方向他端側を向く端面の外周部に形成されたテーパ孔に打ち込まれるテーパピンを用いることもできる。このような拡径手段によれば、上記テーパネジをテーパネジ孔にねじ込んだり、テーパピンをテーパ孔に打ち込むことにより、これらテーパネジ孔やテーパ孔よりも外周側の内層リング他端側外周部を外周側に変形させて、軸線方向他端側における内層リングの外周面を拡径させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、圧延加工時に過大な負荷が作用して、テーパ嵌合した外層リングが内層リングに対して周方向に万一スリップを生じても、軸線方向にずれが生じるのを防ぐことができ、圧延加工される製品の寸法精度や品位等の品質向上を図ることができる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である（ただし、下側の拡径手段は図示が略されている。）。図１および図４におけるＡ部分の拡大断面図である。図１に示す実施形態を軸線方向他端側から見た側面図である。本発明の第２の実施形態を示す断面図である（ただし、下側の拡径手段は図示が略されている。）。図４に示す実施形態を軸線方向他端側から見た側面図である。

図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、内層リング１は、十分な剛性や強度を備えつつも弾性変形可能とされた鋼材等の金属材料により形成されて軸線Ｏを中心とした円環状をなし、その内周面１Ａは該軸線Ｏを中心とした一定内径の円筒面状とされるとともに、外周面１Ｂは軸線Ｏ方向一端側（図１において左側）から他端側（図１において右側）に向かうに従い外径が漸次縮径する軸線Ｏを中心としたテーパ面（円錐面）とされている。

ここで、このようにテーパ面とされた内層リング１の外周面１Ｂが軸線Ｏに沿った断面において該軸線Ｏに対してなすテーパ角（片角）は０°１０’〜２°の範囲とされるのが望ましく、本実施形態では１７’１１”、軸線Ｏ方向の長さに対する外周面１Ｂの直径の縮径率として１／１００程度とされていて、内層リング１の外周面１Ｂは軸線Ｏ方向全体に亙ってこのようなテーパ面とされている。なお、内層リング１の軸線Ｏ方向を向く両端面１Ｃ、１Ｄは、一端側を向く端面１Ｃおよび他端側を向く端面１Ｄともに軸線Ｏに垂直な円環面とされている。

一方、外層リング２は、内層リング１よりも高硬度である超硬合金等の焼結合金により形成されて、やはり軸線Ｏを中心とした円環状をなしており、その外周面２Ａには、図示されない圧延部が形成される。この圧延部は、例えば本実施形態の圧延ロールが一対の該圧延ロールの圧延部によって条鋼を圧延加工するものである場合には、上記軸線Ｏ回りに周回する凹溝を形成したカリバー部とされる。

また、外層リング２の内周面２Ｂは、その軸線Ｏ方向一端側から他端側にかけての大部分が、内層リング１の外周面１Ｂと同様にこの軸線Ｏ方向一端側から他端側に向かうに従い内径が漸次縮径する軸線Ｏを中心としたテーパ面（円錐面）とされ、そのテーパ角も内層リング１の外周面１Ｂがなすテーパ面のテーパ角と等しくされている。ただし、この内周面２Ｂのうち、軸線Ｏ方向他端側の一定幅の範囲には、該内周面２Ｂがなすテーパ面とは逆に、軸線Ｏ方向他端側に向かうに従い内径が漸次拡径するテーパ面状の面取り部３が形成されている。

さらに、この外層リング２の軸線Ｏ方向の幅は内層リング１と等しくされるとともに、外層リング２の軸線Ｏ方向を向く両端面２Ｃ、２Ｄは軸線Ｏに垂直な円環面とされており、テーパ面とされた上記内外周面２Ｂ、１Ｂを密着させた上で、さらに所定の締め代が与えられるように内層リング１を外層リング２に対して相対的に他端側に押し込んで内層リング１の外周に外層リング２をテーパ嵌合により取り付けた状態で、内層リング１と外層リング２の軸線Ｏ方向一端側を向く端面１Ｃ、２Ｃ同士と他端側を向く端面１Ｄ、２Ｄ同士は、図１に示すようにそれぞれ互いに同一の軸線Ｏに垂直な平面上に位置するようにされている。なお、こうして内外層リング１、２をテーパ嵌合させる際に、特許文献１と同様の望ましくはメタクリレート系樹脂よりなる接着剤を内外周面２Ｂ、１Ｂに塗布して接着するようにしてもよい。

こうしてテーパ嵌合させられた内外層リング１、２の内外周面２Ｂ、１Ｂの間には、このうち外層リング２の内周面２Ｂに面取り部３が形成された軸線Ｏ方向他端側の上記一定幅の範囲において、図２に示すように軸線Ｏに対する径方向の間隔が他端側に向かうに従い漸次大きくなる隙間が全周に亙って形成されることになる。そして、内層リング１の軸線Ｏ方向他端側には、該軸線Ｏ方向他端側においてこの内層リング１の外周面１Ｂを拡径するように変形させる拡径手段４が備えられており、この拡径手段４によって外周面１Ｂを拡径させることにより、該拡径手段４が設けられた位置では上記隙間を埋めて外周面１Ｂが面取り部３に密着または当接するようにされている。

ここで、本実施形態における拡径手段４は、内層リング１の上記軸線Ｏ方向他端側を向く端面１Ｄの外周部に形成されたテーパネジ孔４Ａにねじ込まれるテーパネジ４Ｂとされており、これらテーパネジ孔４Ａおよびテーパネジ４Ｂは軸線Ｏ方向他端側に向かうに従いその径が大きくなるようにされている。なお、本実施形態では同形同大のこのような拡径手段４が複数（４つ）、それぞれの上記テーパネジ孔４Ａの中心線が軸線Ｏを中心とした単一の円筒面上に位置するようにして、周方向に等間隔に設けられており、この円筒面は、例えば内層リング１の径方向の厚さの１／２よりも外周側に配置され、テーパネジ孔４Ａと内層リング１の外周面１Ｂとの間には１ｍｍ程度の肉厚が残されるようにされている。

従って、これらの拡径手段４において、テーパネジ孔４Ａにテーパネジ４Ｂをねじ込むと、このテーパネジ孔４Ａの外周側の内層リング１外周部が弾性変形して外周面１Ｂが他端側に向かうに従い外径が漸次大きくなるように拡径し、上述のように内外周面２Ｂ、１Ｂ間に形成された上記隙間を埋めて、内層リング１の外周面１Ｂが外層リング２の内周面２Ｂの上記面取り部３に密着または当接するようにされる。

そして、こうして密着した面取り部３と内層リング１の他端側の外周面１Ｂとは、内外層リング１、２の一端側の内外周面２Ｂ、１Ｂとは逆に軸線Ｏ方向他端側に向かうに従い漸次拡径するものであるので、これにより内層リング１に対する外層リング２の軸線Ｏ方向の移動を拘束することができ、圧延加工時に外層リング１の圧延部に過大な負荷が作用して、外層リング１が内層リング１に対して周方向にスリップを生じても軸線Ｏ方向にはずれを生じることはなくなる。このため、このような軸線Ｏ方向のずれによって製品品質に悪影響に及ぶことはなく、高精度で高品位の圧延加工を行うことが可能となる。

ここで、外層リング２の内周面２Ｂの軸線Ｏ方向他端側に形成される面取り部３は、図２に示すその軸線Ｏに対するテーパ角θが大きすぎると、内層リング１の外周面１Ｂの他端側も拡径手段４によってより大きく弾性変形させなければ面取り部３に十分に密着または当接させることができなくなって、場合によっては内層リング１の破損を招くおそれがある。ただし、このテーパ角θが小さすぎて０°に近いと、外層リング１の軸線Ｏ方向へのずれを確実に防止することができなくなるおそれが生じるので、他端側に向けて漸次拡径するこの面取り部３の軸線Ｏに対するテーパ角（片角）θは１°〜５°の範囲とされるのが望ましく、本実施形態では２°とされている。

また、同じく図２に示すこの面取り部３の軸線Ｏ方向の幅Ｗが大きすぎると、軸線Ｏ方向他端側に向かうに従い漸次縮径させられてテーパ嵌合させられる内外層リング１、２の内外周面２Ｂ、１Ｂの幅が逆に小さくなって、内層リング１に対する外層リング１の取付強度を十分確保することができなくなるおそれが生じる。その一方で、この幅Ｗが小さすぎると、やはり外層リング１の軸線Ｏ方向へのずれを確実に防止することができなくなるおそれが生じるので、上記幅Ｗは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とされるのが望ましく、本実施形態では５ｍｍとされている。

次に、図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであり、図１ないし図３に示した第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配して説明を省略する。また、面取り部３の断面を示す図４のＡ部の拡大断面図も図２と共通であるので、図示を省略する。すなわち、第１の実施形態における拡径手段４が内層リング１の軸線Ｏ方向他端側を向く端面１Ｄ外周部に形成されたテーパネジ孔４Ａにねじ込まれるテーパネジ４Ｂであったのに対し、この第２の実施形態における拡径手段４は、同じく内層リング１の軸線Ｏ方向他端側を向く端面１Ｄの外周部に形成されたテーパ孔４Ｃに打ち込まれるテーパピン４Ｄとされている。

第２の実施形態の拡径手段４におけるこれらテーパ孔４Ｃおよびテーパピン４Ｄも、軸線Ｏ方向他端側に向かうに従いその径が大きくなるようにされており、同形同大のこのような拡径手段４がやはり複数（４つ）、それぞれの上記テーパ孔４Ｃの中心線が軸線Ｏを中心とした単一の円筒面上に位置するようにして、周方向に等間隔に設けられていて、この円筒面は、内層リング１の径方向の厚さの１／２よりも外周側に配置されている。なお、テーパ孔４Ｃと内層リング１の外周面１Ｂとの間には、本実施形態では０．９ｍｍ程度の肉厚が残されるようにされている。

このような第２の実施形態においても、内層リング１の外周に外層リング２をテーパ嵌合させて取り付けた上で、拡径手段４のテーパ孔４Ｃにテーパピン４Ｄを打ち込むと、テーパ孔４Ｃ外周側の内層リング１外周部が弾性変形して外周面１Ｂが他端側に向かうに従い外径が漸次大きくなるように拡径し、内外周面２Ｂ、１Ｂ間に形成された隙間を埋めて、内層リング１の外周面１Ｂが外層リング２の上記面取り部３に密着または当接するので、万一スリップが生じても内層リング１に対する外層リング２の軸線Ｏ方向へのずれを防止することができる。

なお、これら第１、第２の実施形態では、周方向に等間隔に４つの拡径手段４を設けているが、圧延ロールの大きさ等によって拡径手段４の数を増減してよいのは勿論である。また、拡径手段として、内層リング１の軸線Ｏ方向他端側を向く端面１Ｄの外周側に、断面Ｖ字状をなす凹溝を軸線Ｏ回りに形成しておいて、この凹溝の周方向の適宜の位置にクサビを打ち込むことにより外周面１Ｂの他端側部分を拡径させるようにしてもよい。

１内層リング
１Ｂ内層リング１の外周面
２外層リング
２Ｂ外層リング２の内周面
３面取り部
４拡径手段
４Ａテーパネジ孔
４Ｂテーパネジ
４Ｃテーパ孔
４Ｄテーパピン
Ｏ内外層リング１、２の軸線

Claims

軸線を中心とする円環状をなす内層リングの外周に、この内層リングよりも硬度の高い材質よりなり外周面に圧延部を有する外層リングが、これら内外層リングの互いに対向する内外周面が上記軸線方向一端側から他端側に向かうに従い漸次縮径するテーパ面とされて密着することにより、テーパ嵌合して取り付けられており、上記外層リングの内周面の上記軸線方向他端側には該軸線方向他端側に向かうに従い内径が漸次拡径する面取り部が形成されるとともに、上記内層リングの上記軸線方向他端側には該軸線方向他端側においてこの内層リングの外周面を拡径するように変形させる拡径手段が備えられていることを特徴とする圧延ロール。
上記拡径手段は、上記内層リングの上記軸線方向他端側を向く端面の外周部に形成されたテーパネジ孔にねじ込まれるテーパネジであることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。
上記拡径手段は、上記内層リングの上記軸線方向他端側を向く端面の外周部に形成されたテーパ孔に打ち込まれるテーパピンであることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール。