JPH01290712A - ステンレス鋼搬送用ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高温のステンレス鋼板を連続的に加熱する熱処
理ライン（アニーリング・ライン、またはアニーリング
・ピンクリングライン）に使用される搬送用ロールのう
ち特に熱処理炉に使用される搬送用のロールに関するも
のである。

（従来の技術及びその問題点） ステンレス鋼板の熱処理を連続的に行う熱処理ラインに
は、ステンレス鋼板の搬入、搬出用に多数のロールがそ
の進行方向に直角に配置されている。

ところで、前記ロールのうち特に高温状態のステンレス
鋼板に接触するロールは、耐熱性、ｉ４１￥耗性、平滑
性、ステンレス鋼板への非付着性、並びにステンレス鋼
板に対する非対面攻撃性が要求されており、従来この種
のロールは、天然のアスベストｍ維の持つ特性を生かし
て、アスベストｓｔ維をゴム状バインダーを用いてシー
ト状に成形し、このシートをドーナツ状に切断加工して
、金属製のシャフトに圧縮積層して表面仕上げを行なっ
たアスベスト・ディスクロールとして使用していた。

ところがアスベスト繊維は、天然の珪酸マグネシウム鉱
物繊維であり、繊維長、繊維径、化学組成等のバラツキ
が大きく、また結晶水を含んでいるため、１０００°Ｃ
を越える高温域で使用した場合、前記繊維自体の組織の
バラツキや結晶水の離脱により体積収縮をおこすため、
ロール表面にクランクが発生し、このクランクにより、
搬送されるステンレス鋼板の表面を傷つけられたり、使
用中に前記クランクの拡大が進行し、ロールが金属軸か
ら脱落するという問題点があった。

さらに従来のアスベスト・ディスクロールはアスベスト
繊維を使用しているため、そのロールを製造する工程ば
かりでなく使用設備からもアスベスト繊維が飛散し健康
障害の恐れがあった。

すなわち、日本において昭和４９年国際ガン条約に調印
し国内においてもこれまでに種々の省令でアスベストの
取り扱いを規制してきたが、昭和５１年４月１日より「
特定化学物質等障害予防規則」を実施し、さらに昭和５
３年３月３０日労働基準法施行規則を一部改正し、ガン
源性物質、若しくはガン理性因子又は、ガン理性工程に
おける業務による疾病中に「アスベストにさらされる業
務による肺ガンまたは中皮腫」を指定している。

この省令により、我国においてもアスベスト公害の問題
が大きくクローズアップされてきている。

これに対し、アスベスト・ディスクロールに代えて人工
耐熱繊維であるシリカ・アルミナ繊維等の無機質繊維と
無機充填材と必要に応じて添加される無機結合材及び有
機結合材によってシート状に形成されたものを、金属製
のシャフトに圧縮積層して表面仕上げを行なった搬送用
ロールが提案されている。前記搬送用ロールは、人工耐
熱繊維を使用しているため、アスベストに比較し繊維長
や繊維径のバラツキが小さく、化学組成は不純物が極め
て少なく非常に安定しているし、結晶水を持たないため
、１０００°Ｃをこえる高温下で使用した場合でも収縮
が小さく安定操業可能なロールである。

しかしながら、シリカ・アルミナ繊維等の無機質繊維は
非晶質であるため、９８０°Ｃ付近の温度下においてム
ライト再結晶を起こし、わずかであるが熱収縮を起こす
。

したがって、ステンレス鋼板の熱処理ラインにおいて前
記搬送用ロールは、熱処理炉の出口側および入口側、ま
たは分割式熱処理炉の炉間ロール等、比較的温度条件の
低い場所においては前記ロールの金属シャフトを水冷す
ることによって問題なく使用できるが、雰囲気温度が１
２００’Ｃに前後に達する前記熱処理炉の均熱帯または
加熱帯に用いられる炉内ロールは、金属シャフトを水冷
しているにもかかわらず、ロール表面の温度は雰囲気温
度とほぼ等しくなってしまうため、ロール表面に微細な
りランクが発生することがある。

前記微細なりラックは、幅が非常に小さいためクランク
自身が搬送されてくるステンレス鋼板の表面に疵を残し
たりすることはないが、アスベスト・ディスクロールと
同様に使用中に前記微細なりランクがロール内部へ徐々
に拡大し金属軸まで到達し、ロールが金属軸から脱落し
て使用不能となってしまうという問題点があった。

（問題点を解決する為の手段及び作用）本発明は、前記
従来技術の欠点を除去解決することを目的とし、この目
的を達成するための手段として、特許請求の範囲に記載
したステンレス鋼搬送用ロールを提供するものである。

すなわち、本発明は、主として無機質繊維からなるドー
ナツ状の成形板が金属製の軸に多数積層されてなるディ
スクロールにおいて、前記積層された成形板の任意の眉
間にドーナツ状の金属板が挟設されてなることを特徴と
するステンレス鋼搬送用ロールである。

なお、本発明の主として無機質繊維からなるドーナツ状
の成形板は、無機質繊維、無機充填材、有機結合材およ
び必要に応じて添加される無機結合材からなるものであ
る。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明のステンレス＠搬送用ロールは、前記積層された
成形板の任意の層間にドーナツ状の金属板が挟設されて
なることが必要である。その理由は成形板の任意の層間
に挟設せしめた金属板によって金属軸の水冷効果を金属
軸近傍だけでなく、ディスクロールの表面層近くまで到
達せしめることができるため、１２００°Ｃ前後の雰囲
気温度に達する熱処理炉の均熱帯や加熱帯でも、ロール
表面ににおけるクランクの発生や金属軸からの脱落を防
止することができ、耐久型に極めて優れた効果を有する
からである。

本発明によれば前記無機質繊維としては、人造耐熱繊維
であるシリカ・アルミナファイバー、結晶質アルミナフ
ァイバー、ジルコニアファイバー、窒化ケイ素ファイバ
ー等が使用できるが、金属軸に嵌装するときの耐圧縮強
度が強いこと及び低コストであることからシリカ・アル
ミナファイバーがより望ましい。

本発明によれば前記無機充填材としては、Ａｌｄｈ、Ｚ
ｒＯ２、ＳｉＪｍ　、５ｉＡＩＯＮ、　ＺｒＢｚ、３Ａ
ｈＯｚ　−２ＳｉＯｔ等のいずれか一種または二種以上
が使用できるがこの中でも特に熱間におけるステンレス
鋼との非反応性、ぬれ性が小さいこと及び低コストで入
手し易いことからＡ１．Ｏ，が望ましい。

本発明によれば、前記無機結合材としては、コロイダル
シリカに代表される無機コロイドや、木簡粘土等の粘土
鉱物、さらにフリット等の焼結助剤が使用できる。しか
しながら、前記無機充填材（例えばＡ１□０．）の平均
粒径を２．２μｍ以下とする事により１２００’Ｃ雰囲
気下で使用に耐える強度を発揮しうる場合においては、
前記無機結合材は使用しなくても差し支えない。

また、前記有機結合材としては、ＮＢＲ，５ＢＲ１アク
リル酸エステル系等のエマルジョンラテックスや、ポリ
アクリルアマイドに代表される紙力増強剤等が使用でき
る。これらのうちでも、望ましくは、前記ドーナツ状の
成形板を製造する際のウェント強度を持たせる為の変成
アクリル酸エステル系エマルジョンラテックスと、乾燥
後の強度をもたせる為のポリアクリルアマイドの併用が
より効果的である。

本発明によれば、前記金属板の内径は、本来金属軸の水
冷をより効果的とするための冷却フィンとして作用させ
るため、金属軸に密接していることが望ましいが、金属
軸に嵌装する際の作業性の面から前記金属軸と若干のク
リアランスが必要であり、クリアランスが５ｍｍ以下で
あれば必要上の冷却効果に及ぼす影響は少ない。望まし
くは１ｍｍ以下がより好適である。

前記金属板の外径は、本来金属軸の冷却効果をより効果
的にする為には前記ディスクロールの外径に等しくする
ことが望ましいが、本発明によれば、金属板の外径はデ
ィスクロールの仕上げ径より５１１Ｉ＋１以上小さくす
ることが必要である。その理由は、金属板がロール表面
に露出すると、搬送されるステンレス鋼板に疵をつける
ばかりでなく、金属板自体が酸化物となり、この酸化物
上にステンレス表面に発生する酸化物が積層し、ビルド
アップ（またはピンクアップ）とよばれる現象が発生し
、搬送されるステンレス鋼板表面に押し込み疵をつけて
しまう為である。

また、前記金属板の内径と金属軸に前記の如く若干のク
リアランスがある為金属軸に嵌装後ロール表面を所定の
寸法に加工する際に、金属板の偏芯により金属板がディ
スクロール表面に露出しないようにする為である。

さらに、搬送するステンレス鋼板の材質、厚み等により
熱処理温度、搬送スピード等が異なる為、ロール表面お
よびロール表層部に金属または金属酸化物が存在しなく
てもロールの物理的な空隙または、アルカリ金属等の不
純物の存在により搬送されるステンレス鋼板表面に発生
する酸化物が搬送されるステンレス鋼板の自重によりロ
ール表層部に遂次的に押し込まれ堆積し、ビルドアップ
（またはピンクアップ）とよばれる現象が発生し、搬送
されるステンレス鋼板表面に押し込み疵をつけることが
ある。この対策として、ロール自身に一定の摩耗率を持
たせたロールを使用してロール表層部に押し込まれたス
テンレス鋼の酸化物を除去するのであるが、この際前記
金属板がロール表面に露出してしまうと、前記の理由で
ビルドアップ（またはピックアップ）を助長させてしま
うことになる。

すなわち、前記金属軸にドーナツ状の成形板および金属
板を圧縮積層時の金属板のロール表面への露出によるビ
ルドアップ（またはピックアップ）と使用時のロール表
面の摩耗による金属板のロール表面への露出を防止する
ために、金属板の外径をディスクロールの仕上げ径より
少なくとも５ｍ＋１１以上小さくしなければならないの
である。

本発明によれば、前記金属板の厚みは２ｍｌ１１より薄
くする必要がある。前記金属板の厚みを２１１Ｉ１１よ
り薄くする理由は、２１１Ｉ１１以上であるとロールの
重量が著しく増加しアイドル回転に支障をきたすこと、
さらにドーナツ状の無機質繊維からなる成形板の層間に
金属板を挟設させ金属軸に圧縮嵌装する際に前記金属板
のないロール表層部と金属板が隣接するロール内部に於
いて前記ドーナツ状の無機質繊維からなる成形板の嵩密
度に著しい差が発生し、金属板外周辺部にあたる界面に
於いて著しい強度差が生じてしまう為である。

なお、前記金属板と金属板の間隔は、必ずしも等間隔で
ある必要はなくロールを実炉で使用する際のロール表面
温度分布に合わせて適宜間隔をかえても差し支えない。

しかしながら、本発明によれば冷却効果を十分に発揮で
き、しかもロール自身の重量がアップする面から考える
と金属板と金属板の間隔が２１ｗ１１〜１５ＩＩ１１の
範囲が適切である。特に温度の高い部分においては前記
間隔を５ｍｍより小さくすることが好適である。

また、本発明に使用する金属板は、鉄板、亜鉛メツキ鋼
板、ステンレス鋼板、銅板等が考えられるが、耐熱性及
びコスト面から鉄板あるいはステンレス鋼板がより望ま
しい。

本発明に係るステンレスｆｉｌｔｈ送用ロールは、次の
ような作用がある。

まず搬送ロールの表層から金属板が嵌装されている部分
までは、１２００°Ｃ付近の熱間において搬送されてい
るステンレス鋼板あるいはステンレス鋼の酸化物等と反
応したり融着することがなく、適度な硬さを持っている
ため搬送されるステンレス鋼板に疵をつけることがない
。さらに、無機充填材の平均粒子径や嵩密度を適当に設
定することにより、ビルドアップ（またはピックアンプ
）による被搬送物であるステンレス鋼板への押し込み疵
を防止することが可能である。

また、搬送用ロール内部に挟設された金属板により、金
属軸の水冷効果がロール表面近傍迄有効に発揮されるた
め、ロール表面に熱収縮により発生するクラックを防止
することが可能である。

本発明を実施例により説明する。

（実施例１） 市販のシリカ・アルミナファイバー（商品名イビウール
・バルク）６０重量％と市販の微粒低ソーダアルミナ（
昭和電工■）３２重盪％と、変性アクリル酸エステルエ
マルジョンラテソクスＥｌｆｆ１％とを水中にて攪拌混
合してスラリー状とした後、ポリアクリルアマイド系紙
力増強剤を１．５重量％添加した後、硫酸パン土及びポ
リアクリルアマイド系高分子ａｇＪ剤にて凝集させた後
、ウェットマシンにて幅３００ｍｍ厚み１８ｍ＋ｉの連
続ウェットシートを抄造した。

次いで、ウェットシートを乾燥後の嵩密度が０．８　ｇ
／ｃｄ、厚みが３ｍｍとなるように脱水プレスしたもの
をウェット状態のまま内径２２．０５ｍｍ　、外径１１
０ｍ１１のドーナツ状に打ち抜いた後乾燥しディスクロ
ール用成形板を作成した。

次に、市販の亜鉛メンキ鋼板（厚み０．３ａｍ）を内径
２２．０５ｍｍ　、外径８０ｍｍのドーナツ状に打ち抜
き、金属板を作成した。

次に、片面に金属製カラーを溶接した外径２２ｍｍ肉ｆ
ｆ２ｍｍの金属軸に、前記成形板を２枚嵌装した後金属
板を１枚嵌装する、順次この作業を繰り返した後、金属
カラーを嵌装し圧縮プレスした後金属カラーを溶接し、
外径１１０１１Ｉ１１、ロール有効面長３００１１１１
、成形板部分の嵩密度１．４ｇ／ｃｍのロールとした。

また、金属板の間隔は約３．４ｍｎ１であった。

更に、このロールの外径を金属旋盤にて外径Ｌｏｏｍｍ
に旋盤加工し、テスト用ディスクロールを作成した。第
１図にテスト用ディスクロールの概略を示す。

次に金属パイプの両端にロータリージヨイントを介して
水冷パイプを接続し電気炉内にセットし、冷却水（１５
°Ｃ）を５ｆ／ｓｉｎ流しながらロールを２Ｏｒｐｍで
回転させながら、３０分間で１２００°Ｃ迄昇温し１２
００°Ｃで２時間保持した後電気炉炉蓋を解放し３０分
間で室温となるよう強制冷却を行い、ロール表面のクラ
ック発生状況を観察したところ、クラックの発生はまっ
たくみられなかった。

（実施例２） 実施例１と同様な方法で厚み３■、外径２６５１、内径
１５０ｍＩ！の成形板を作成した。また、厚み０．３ｎ
ｕｓの鉄板を内径１５０．Ｏ５ｎｍ、外径２３０ｍｍの
ドーナツ状に加工し金属板を作成した。

次に、片面に金属カラーを溶接した外径１５０１１ｍ肉
厚２５ｍｎ＋の水冷金属軸に前記成形板を３枚嵌装した
後、前記ドーナツ状金属板を１枚嵌装する。順次この作
業を繰り返した後金属カラーを嵌装し圧縮プレスした後
金属カラーをダブルナツトで固定し、成形板部分の嵩密
度１．５ｇ／ｅｔ＆、有効面長１８００ｎ＋ＩＩのディ
スクロールとした。金属板の間隔は約４．８ｎ＋ｍであ
った。更にこのロールの外径を２５０ｍｍに旋盤加工し
、ステンレスカテナリー炉用ロールを作成した。

前記ディスクロールをカテナリー炉の炉内搬送用ロール
、（雰囲気温度１２００’Ｃ）に使用したところ約６０
００　）ンのステンレス鋼板（５１１Ｓ３０４　”）を
熱処理した時点でロールの外径は５Ｉｌ１１１程度摩耗
したがロール表面にクラックの発生はみられず、またビ
ルドアップ（ピンクアップ）の発生による押し込み疵の
発生もなかった。

（比較例１） 実施例１と同様なディスクロール用成形板を作成し、次
に厚み０．３＋１１１１の市販の鉄板を内径２２．０５
ｍ１、外径８０ＩＩＩＩ＊のドーナツ状に加工し、金属
板を作成した。次に片面に金属製カラーを溶接した外径
２２ｍｍ、肉厚：２ｎ＋ｍの金属軸に成形板を９枚嵌装
した後金属板を１枚嵌装する。順次この作業を繰り返し
た後、金属カラーを嵌装し圧縮プレスした後、金属カラ
ーを溶接し、外径１１０１１１１、ロール有効面長３０
０　ｍｍ、成形板部分の嵩密度１．４ｇ／ｃＪのロール
とした。金属板の間隔は、１５．４ｆｆｉｍであった。

更にこのロールの外径を１００ｍｍに旋盤加工し、テス
ト用ディスクロールを作成し、実施例１と同様の電気炉
にて同条件のテストを行い、ロール表面のクラック発生
状況を観察したところ、表面に微細なりランクが２本発
生していた。第２図にクランク発生状態を示す。

（比較例２） 実施例２と同様な方法で作成した成形板を使用し金属板
を全く嵌装しないステンレスカテナリー炉用ロールを作
成し、実施例２と同様の炉において同条件で炉内搬送用
ロールに（ｔ’用したところ、約５００トンのステンレ
ス板（ＳＯＳ　３０４　）を熱処理した時点でロール表
面に数カ所微細なりランクが発生した。このクラックは
幅は狭いが、水冷金属軸近くまで貫通しており、水冷金
属軸より脱落の不安がある為、再使用を中止した。第３
図にロール表面のクランク発生状況をまた第４図にクラ
ンク貫通度合を示す前記ロールの横断面図を示す。

（比較例３） 実施例２と同様であるが、金属板の外径を２６０削−内
径２３０ｍｍに打ち抜いたものを使用して、ディスクロ
ールを作成した。実施例２と同様の炉に使用したところ
、使用開始直後に搬送されるステンレス板の表面に金属
板の跡がついてしまった。

（発明の効果） 以上のように本発明に係るステンレス鋼搬送用ローラー
は、従来ステンレスカテナリー炉の炉外ロール及び分割
式カテナリー炉の炉間ロールに使用されている非アスベ
スト系ディスクロールにおいてディスク仮眉間に金属板
を嵌み込むことにより、雰囲気温度の高い炉内ロールに
おいても、搬送するステンレス鋼板に疵をつけることな
く、かつクラックが発生せず金属軸より脱落する不安の
ない高耐久性のロールを提供することが可能となった。

また、アスベスト繊維を全く使用していない為、ロール
の製作上または使用上「特定化学物質等障害予防規則」
に規定される石綿公害を引き起こす恐れの全くないロー
ラーを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１のロールの破断面図であり、
ロール内部に嵌装した金属板を模式して示しである。 第２図は比較例１のロールのクラック発生状況を示すロ
ールの正面図である。 第３図は比較例２のロールのクラック発生状況を示すロ
ールの正面図である。 第４図は、比較例２のロールを解体した後クランクの内
部進行状態を観察した第３図の横断面図である。 符号の説明 １、水冷金属軸　　　　２．金属製カラー３、実施例及
び比較例の成形板 ４、実施例１及び２の金属板 ５、金属カラーの水冷金属軸への溶接部分６、比較例１
及び２で発生した表面クランク７、ダブルナツト ８、ロール内部迄進行したクラック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）主として無機質繊維からなるドーナツ状の成形板が
   金属軸に多数積層されてなるディスクロールにおいて、
   前記積層された成形板の任意の層間にドーナツ状の金属
   板が挟設されてなることを特徴とするステンレス鋼搬送
   用ロール。 ２）前記金属板の外径は、成形板の外径より５ｍｍ以上
   小さいことを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼搬
   送用ロール。 ３）前記金属板の厚みが２ｍｍ以下であることを特徴と
   する請求項１記載のステンレス鋼搬送用ロール。 ４）前記挟設されてなる金属板の間隔は、２〜１５ｍｍ
   であることを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼搬
   送用ロール。 ５）前記ステンレス鋼搬送用ロールは、熱処理炉の均熱
   帯あるいは加熱帯に用いられることを特徴とする請求項
   １記載のステンレス鋼搬送用ロール。