JP7276281B2

JP7276281B2 - 油膜軸受構造、熱間圧延機、温間圧延機、及び冷間圧延機

Info

Publication number: JP7276281B2
Application number: JP2020140990A
Authority: JP
Inventors: 貴広酒井; 潤磯山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2023-05-18
Anticipated expiration: 2040-08-24
Also published as: JP2022036668A

Description

本発明は、軸受ブッシングとロールスリーブとの間に供給する潤滑油を利用してロールチョックと軸受ブッシングとの間の焼き付きを防止する油膜軸受構造、熱間圧延機、温間圧延機、及び冷間圧延機に関する。

一般に、被圧延材を熱間で圧延する仕上圧延機などの熱間圧延機は、被圧延材を圧延する上下一対のワークロール及びこれらワークロールの各々を支持するバックアップロールを備えている。そして、これらワークロールの両端及びバックアップロールの両端は、それぞれロールチョックにより支持されている。そして、これらロールチョックでは、油膜軸受構造を採用し、潤滑油の油膜により軸受ブッシングとロールスリーブとの間の焼き付きを防止することが一般的に行われている。

一方、ワークロールやバックアップロールなどのロールネック用の油膜軸受として、従来、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示すロールネック用の油膜軸受において、ロールネック上に設けられたロールネックスリーブが、ロールチョックに設けられた軸受ブッシュにより取り囲まれている。そして、軸受ブッシュの内側には少なくとも二つの流体静力学的凹部が備えられている。これら流体静力学的凹部は、軸受ブッシュ内を延びる孔、導管、絞り弁、及び逆止弁を介して潤滑油を供給する加圧手段に接続されている。

特許文献１に示すロールネック用の油膜軸受によれば、加圧手段から供給された潤滑油が流体静力学的凹部に導かれ、軸受ブッシュとロールネックスリーブとの間に供給された潤滑油の油膜により軸受ブッシュとロールネックスリーブとの間の焼き付きが防止される。
また、圧延ロールからの熱による軸受部の昇温を防いで軸受部のベアリングやオイルシールへの影響を抑制する熱間または温間圧延機として、従来、例えば、特許文献２に示すものが知られている。

特許文献２に示す熱間または温間圧延機は、被圧延材を圧延可能な上下一対の圧延ロール及び圧延ロールを保持する軸受部を備えている。そして、少なくとも一方の圧延ロールは、軸状部及び外筒部からなる二重構造に形成され、軸状部と外筒部との間に空気層を設けてなる。
この特許文献２に示す熱間または温間圧延機によれば、圧延ロールから軸状部に伝わる熱伝達を抑制することができ、圧延ロールからの熱による軸受部の昇温を防いで軸受部のベアリングやオイルシールへの影響を抑制し、軸受性能の低下を防ぐことができる。

更に、軸受内輪端面と圧延ロール軸肩部との間での潤滑不良によって生じるおそれのある軸受内輪端面の異常摩耗を防止する密封形多列円すいころ軸受として、従来、例えば特許文献３に示すものが知られている。
特許文献３に示す密封形多列円すいころ軸受では、軸受内輪端面の圧延ロール肩部と接触する側と内輪内径面に、油溝と油溜まりを形成し、そこに潤滑剤を塗布して保持させている。これにより、軸受内輪端面と圧延ロール肩部の接触面との潤滑を保ち、軸受内輪端面と圧延ロール肩部の異常摩耗を防止するようにしている。

特表２００７－５３３９１６号公報特開２００９－２５５０９６号公報特開２０１２－７２８６６号公報

ところで、仕上圧延機などの熱間圧延機においては、ワークロールから被圧延材に圧延荷重を作用させるに際し、ワークロールやバックアップロールを支持するロールチョックからロールチョックに固定された軸受ブッシングに対して荷重が作用することになる。軸受ブッシングにロールチョックから荷重が頻繁に作用すると、軸受ブッシングが高温となり、ロールチョックと軸受ブッシングとの間で焼き付きが発生してしまうことがある。
しかしながら、特許文献１に示すロールネック用の油膜軸受にあっては、軸受ブッシュとワークロールなどに固定されたロールネックスリーブとの間の潤滑はできるものの、ロールチョックと軸受ブッシュとの間は潤滑できず、ロールチョックと軸受ブッシュとの間での焼き付きは防止することができない。

また、特許文献２に示す熱間または温間圧延機及び特許文献３に示す密封形多列円すいころ軸受にあっても、ロールチョックと軸受ブッシングとの間での焼き付きを防止することについては全く考察されていない。
従って、本発明は、これら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、軸受ブッシングとロールスリーブとの間に供給する潤滑油を利用して簡単な構成でロールチョックと軸受ブッシングとの間の焼き付きを防止することができる油膜軸受構造、熱間圧延機、温間圧延機、及び冷間圧延機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油膜軸受構造は、ロールネックの外周側に固定されて前記ロールネックとともに回転するロールスリーブと、ロールチョックの内周側に固定されるとともに前記ロールスリーブを外周側から囲む円筒状に形成され、前記ロールスリーブを内周面で受ける軸受ブッシングとを備え、前記軸受ブッシングの外周面から内周面にかけて貫通する潤滑油供給口を介して潤滑油を前記軸受ブッシングと前記ロールスリーブとの間に供給してその潤滑油の油膜により前記軸受ブッシングと前記ロールスリーブとの間の焼き付きを防止する油膜軸受構造であって、前記軸受ブッシングの外周面に、前記潤滑油供給口を横断するように延びる、前記潤滑油が充填される潤滑油充填溝を形成したことを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る熱間圧延機は、前述の油膜軸受構造を備えていることを要旨とする。
更に、本発明の別の態様に係る温間圧延機は、前述の油膜軸受構造を備えていることを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る冷間圧延機は、前述の油膜軸受構造を備えていることを要旨とする。

本発明に係る油膜軸受構造、熱間圧延機、温間圧延機、及び冷間圧延機によれば、軸受ブッシングとロールスリーブとの間に供給する潤滑油を利用して簡単な構成でロールチョックと軸受ブッシングとの間の焼き付きを防止することができる油膜軸受構造、熱間圧延機、温間圧延機、及び冷間圧延機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る熱間圧延機を備えた熱間圧延設備の概略構成図である。図１に示す熱間圧延機のバックアップロールに適用された本発明の一実施形態に係る油膜潤滑構造の概略構成を示す断面図である。但し、図２において、バックアップロールは断面していない。図２における３－３線に沿う断面図である。図２に示す油膜潤滑構造を構成する軸受ブッシングを説明するための図である。図４における５－５線に沿う部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係る熱間圧延機を備えた熱間圧延設備の概略構成が示されている。
図１に示す熱間圧延設備１は、被圧延材としての鋼板Ｓを熱間圧延するもので、加熱炉（図示せず）で加熱され、粗圧延された鋼板Ｓを仕上圧延する熱間圧延機（仕上圧延機）２を備えている。
この熱間圧延機２は、鋼板Ｓの搬送方向上流側から下流側に向けて複数台（本実施形態ではｎ台）のスタンド２_１～２_ｎを備えている。各スタンド２_１～２_ｎは、鋼板Ｓを圧延する上下一対のワークロール３ａと各ワークロール３ａを支持する上下一対のバックアップロール３ｂとを備えている。

図２に示すように、各バックアップロール３ｂの両端にあるロールネック４（図２には一方のロールネックのみ図示）は、油膜軸受構造１０によりロールチョック５に支持されている
この油膜軸受構造１０は、図２及び図３に示すように、ロールネック４の外周側に固定されてロールネック４とともに回転するロールスリーブ１１と、ロールチョック５の内周側に固定されるとともにロールスリーブ１１を内周面で受ける軸受ブッシング１２とを備えている。

ロールネック４は、バックアップロール３ｂの両端から突出する円錐状に形成され、バックアップロール３ｂの回転に伴って図３における矢印Ｘで示す向きに回転する。
ロールスリーブ１１は、円錐状に形成されるロールネック４の外周側に固定されてロックナット６により軸方向の抜け止めがなされる。ロールスリーブ１１は、鋼製で外径が均一の筒状に形成される。ロールスリーブ１１は、ロールネック４の回転とともに図３における矢印Ｘで示す向きに回転する。

ロールチョック５は、鋼製であり、図２及び図３に示すように、外形が長方形状に形成されるとともに、内周側にロールスリーブ１１を外周側から覆う円形凹部を形成し、ロールスリーブ１１の外周側から覆うように配置される。ロールチョック５には、バックアップロール３ｂの軸方向中心側から軸方向外方に向けて直線状に延びる潤滑油供給路１５が形成されている。潤滑油供給路１５は、図示しない潤滑油供給手段に接続されている。そして、この潤滑油供給路１５からロールチョック５の内周面に露出する複数（本実施形態にあっては５つ）の連通路１６が形成されている。

軸受ブッシング１２は、鋼製でロールスリーブ１１を外周側から囲む円筒状に形成されてロールチョック５の内周側の円形凹部に固定されている。そして、軸受ブッシング１２には、軸受ブッシング１２の外周面１２ａから内周面１２ｂにかけて貫通する複数（本実施形態にあては５つ）の潤滑油供給口１３が形成されている。複数の潤滑油供給口１３の軸方向の配置位置は、図２に示すように、ロールチョック５に形成された複数の連通路１６の軸方向の配置位置に対応している。潤滑油供給口１３の軸方向の配置位置は、図４に示すように、１つ目の潤滑油供給口１３は、軸受ブッシング１２の軸方向一端面から距離Ｐ１の位置に配置される。また、２つ目の潤滑油供給口１３は、１つ目の潤滑油供給口１３から距離Ｐ２の位置、３つ目の潤滑油供給口１３は、２つ目の潤滑油供給口１３から距離Ｐ３の位置に配置される。同様に、４つ目の潤滑油供給口１３は、３つ目の潤滑油供給口１３から距離Ｐ４の位置、５つ目の潤滑油供給口１３は、４つ目の潤滑油供給口１３から距離Ｐ５の位置に配置される。また、５つ目の潤滑油供給口１３は、軸受ブッシング１２の軸方向他端面から距離Ｐ６の位置に配置される。潤滑油供給口１３の数は、５つに限られるものではなく、任意の数でよく、潤滑油が供給される軸受ブッシング１２の内周面の大きさに応じて適宜決定される。また、潤滑油供給口１３を配置する前述のＰ１～Ｐ５などの距離も、潤滑油が供給される軸受ブッシング１２の内周面の大きさに応じて適宜決定することが好ましい。

そして、このように構成された油膜軸受構造１０において、図示しない潤滑油供給手段から潤滑油供給路１５に供給された潤滑油は、図２に示すように、潤滑油供給路１５内を軸方向中心側から軸方向外方に向けて矢印Ａ方向に進行する。そして、潤滑油は、図２及び図３に示すように、潤滑油供給路１５から連通路１６及び軸受ブッシング１２に形成された潤滑油供給口１３を矢印Ｂ方向に進行して軸受ブッシング１２とロールスリーブ１１との間に供給される。そして、軸受ブッシング１２とロールスリーブ１１との間では、その潤滑油の油膜により、焼き付きが防止される。

一方、熱間圧延機２においては、ワークロール３ａから鋼板Ｓに圧延荷重を作用させるに際し、ワークロール３ａやバックアップロール３ｂを支持するロールチョック５からロールチョック５に固定された軸受ブッシング１２に対して荷重が作用することになる。軸受ブッシング１２にロールチョック５から荷重が頻繁に作用すると、軸受ブッシング１２が高温となり、ロールチョック５と軸受ブッシング１２間で焼き付きが発生してしまうことがある。

このロールチョック５と軸受ブッシング１２間での焼き付きの発生を防止するために、油膜軸受構造１０においては、図２乃至図４に示すように、軸受ブッシング１２の外周面１２ａに、各潤滑油供給口１３を横断するように軸受ブッシング１２の周方向に沿って延びる、潤滑油が充填される複数の潤滑油充填溝１４を形成している。

潤滑油充填溝１４は、図４に示すように、複数（本実施形態にあっては、５つ）の潤滑油供給口１３の各々を横断するように複数（本実施形態にあっては５つ）形成されている。そして、複数の潤滑油充填溝１４の軸方向に沿う配置位置は、図４に示すように、１つ目の潤滑油充填溝１４は、１つ目の潤滑油供給口１３と同様に、軸受ブッシング１２の軸方向一端面から距離Ｐ１の位置に配置される。また、２つ目の潤滑油充填溝１４は、２つ目の潤滑油供給口１３と同様に、１つ目の潤滑油充填溝１４から距離Ｐ２の位置に配置される。以下同様に、３つ目の潤滑油充填溝１４は、２つ目の潤滑油充填溝１４から距離Ｐ３の位置、４つ目の潤滑油充填溝１４は、３つ目の潤滑油充填溝１４から距離Ｐ４の位置、５つ目の潤滑油充填溝１４は、４つ目の潤滑油充填溝１４から距離Ｐ５の位置に配置される。また、５つ目の潤滑油充填溝１４は、軸受ブッシング１２の軸方向他端面から距離Ｐ６の位置に配置される。

また、各潤滑油充填溝１４は、図３に示すように、軸受ブッシング１２の全周に亘って延びている。
また、本実施形態にあっては、各潤滑油充填溝１４の幅Ｗ（図５参照）は、５ｍｍ、各潤滑油充填溝１４の深さｄ（図５参照）は０．５ｍｍに形成されている。
このように、潤滑油充填溝１４を軸受ブッシング１２の外周面に形成した油膜軸受構造１０において、潤滑油が潤滑油供給路１５から矢印Ｂ方向に連通路１６及び潤滑油供給口１３内を通過する際には、次のように作用する。

即ち、図３に示すように、潤滑油は潤滑油供給路１５から各連通路１６を経て軸受ブッシング１２の外周面において各潤滑油供給口１３を横断する各潤滑油充填溝１４内に矢印Ｃで示すように左右に分かれて流れる。そして、軸受ブッシング１２の全周に亘って延びている各潤滑油充填溝１４内にくまなく充填される。
この各潤滑油充填溝１４内に潤滑油が充填された状態で、ロールチョック５から軸受ブッシング１２に荷重が作用すると、軸受ブッシング１２が弾性変形し、図２の矢印Ｄで示すように、各潤滑油充填溝１４内の潤滑油が各潤滑油充填溝１４の両側から外側に漏れ出す。これにより、軸受ブッシング１２の外周面全体に潤滑油が行きわたり、その潤滑油によって軸受ブッシング１２の昇温が阻止され、軸受ブッシング１２が高温になることが防止される。従って、軸受ブッシング１２の高温化が防止されることと、軸受ブッシング１２の外周面全体に潤滑油が行きわたることにより、行きわたった潤滑油の油膜によりロールチョック５と軸受ブッシング１２との間の焼き付きが防止される。

従って、軸受ブッシング１２とロールスリーブ１１との間に供給する潤滑油を利用して簡単な構成でロールチョック５と軸受ブッシング１２との間の焼き付きを防止することができる。
また、軸受ブッシング１２の高温化が防止されると、軸受ブッシング１２の内周面に施されている錫めっきが剥がれることがなくなり、剥がれた錫めっきが潤滑油内に溜まるバビットよばれる現象の発生が阻止される。これにより、バビットを要因とする軸受ブッシング１２とロールスリーブ１１との間の焼き付きを防止することができる。

ここで、本実施形態の油膜軸受構造１０では、潤滑油充填溝１４が複数（本実施形態では５つ）の潤滑油供給口１３の各々を横断するように複数（本実施形態では５つ）形成されている。このため、各潤滑油充填溝１４内の潤滑油を軸受ブッシング１２の外周面全体に行きわたらせることができる。
また、本実施形態の油膜軸受構造１０では、各潤滑油充填溝１４は、軸受ブッシング１２の周方向に沿って延びている。これにより、複数の潤滑油供給口１３が軸受ブッシング１２の軸方向に設けられている際に、軸受ブッシング１２の外周面の全体にわたり潤滑油充填溝１４を配置することができ、各潤滑油充填溝１４内の潤滑油を軸受ブッシング１２の外周面全体に確実に行きわたらせることができる。
また、本実施形態の油膜軸受構造では、各潤滑油充填溝１４は軸受ブッシング１２の全周に亘って延びている。これにより、潤滑油充填溝１４内の潤滑油が潤滑油充填溝１４の両側から外側に漏れ出したときに、軸受ブッシング１２の外周面全体に容易に潤滑油を行きわたらせることができる。

以上、本実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、潤滑油充填溝１４の数は、必ずしも５つに限らず、任意の数でよく、潤滑油を供給する軸受ブッシング１２の外周面１２ａの全体に潤滑油が供給できる数であればいくつでもよく、単数であってよい。
また、複数の潤滑油充填溝１４を配置する前述のＰ１～Ｐ５などの距離も、潤滑油を供給する軸受ブッシング１２の外周面１２ａの全体に潤滑油が供給できる任意の距離でよい。

また、各潤滑油充填溝１４の幅Ｗを５ｍｍ、各潤滑油充填溝１４の深さｄを０．５ｍｍに形成する必要は必ずしもなく、潤滑油供給口１３の大きさに応じて潤滑油供給口１３から潤滑油充填溝１４に潤滑油が十分に供給できる大きさであればよく、前述の幅Ｗは２～１０ｍｍ、深さｄは０．１～１．０ｍｍとそれぞれすることが望ましい。
また、潤滑油充填溝１４の数は、潤滑油供給口１３の数に合わせる必要は必ずしもなく、潤滑油供給口１３の数よりも少なくても良い。

また、各潤滑油充填溝１４は、潤滑油が軸受ブッシング１２の外周面の全体に行きわたることが可能であれば、軸受ブッシング１２の周方向に沿って延びている必要は必ずしもなく、例えば周方向に対して傾斜している方向に延びていても良い。
また、各潤滑油充填溝１４は、潤滑油が軸受ブッシング１２の外周面の全体に行きわたることが可能であれば、軸受ブッシング１２の全周に亘って延びている必要は必ずしもない
また、油膜軸受構造１０は、熱間圧延機２のバックアップロール３ｂの支持に適用してあるが、ワークロール３ａの支持に適用してもよい。また、各スタンド２_１～２_ｎが中間ロールを有する場合には、中間ロールの支持に油膜軸受構造１０を適用しても良い。
また、油膜軸受構造１０は、熱間圧延機２に備えられる場合でなくとも、温間圧延機（図示せず）、冷間圧延機（図示せず）に備えられても良い。

１熱間圧延設備
２熱間圧延機
２_１～２_ｎスタンド
３ａワークロール
３ｂバックアップロール
４ロールネック
５ロールチョック
６ロックナット
１０油膜軸受構造
１１ロールスリーブ
１２軸受ブッシング
１２ａ外周面
１２ｂ内周面
１３潤滑油供給口
１４潤滑油充填溝
１５潤滑油供給路
１６連通路
Ｓ鋼板

Claims

ロールネックの外周側に固定されて前記ロールネックとともに回転するロールスリーブと、ロールチョックの内周側に固定されるとともに前記ロールスリーブを外周側から囲む円筒状に形成され、前記ロールスリーブを内周面で受ける軸受ブッシングとを備え、前記軸受ブッシングの外周面から内周面にかけて貫通する潤滑油供給口を介して潤滑油を前記軸受ブッシングと前記ロールスリーブとの間に供給してその潤滑油の油膜により前記軸受ブッシングと前記ロールスリーブとの間の焼き付きを防止する油膜軸受構造であって、
前記軸受ブッシングの外周面に、前記潤滑油供給口を横断するように延びる、前記潤滑油が充填される潤滑油充填溝を形成し、
前記潤滑油供給口が前記軸受ブッシングの軸方向に沿って複数設けられ、前記潤滑油充填溝が複数の潤滑油供給口の各々を横断するように複数形成されていることを特徴とする油膜軸受構造。
前記複数の潤滑油充填溝の各々は、前記軸受ブッシングの周方向に沿って延びることを特徴とする請求項１に記載の油膜軸受構造。
前記複数の潤滑油充填溝の各々は、前記軸受ブッシングの全周に亘って延びることを特徴とする請求項２に記載の油膜軸受構造。
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の油膜軸受構造を備えていることを特徴とする熱間圧延機。
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の油膜軸受構造を備えていることを特徴とする温間圧延機。
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の油膜軸受構造を備えていることを特徴とする冷間圧延機。