JPH01301818A - 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・ビックリングライン）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、耐摩耗性、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、天然のアスベスト繊維の持つ特性を生かして、
アスベスト繊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
取り汲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Ｊ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、暑しくはガン源性因子又は、ガン源性工程に
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
、１（１００℃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
１２００°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
細なりラックが発生することがある。

前記微細なりランクは、幅が非常に小さいためクラック
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。

本発明者らは、先に昭和６３年５月１７日付で出願した
「ステンレス鋼搬送用ロール」において主として無機質
繊維からなる成形板と金属板が多数任意の層間にドーナ
ツ状の金属板を挟設することによって前記問題点を解決
することのできるディスクロールを提案している。

しかしながら、前記の構成によって作製されたディスク
ロールは、金属板外径を成形板外径よりも小さくするこ
とによって、ロール表面への金属露出を防ぎステンレス
鋼への疵をつけることを防止したのであるが、ビルドア
ップ（またはピックアップ）対策としてロール表面部を
自己摩耗させることによってクリーニング効果をもたせ
ているため、ロール表面層に金属板が露出した場合には
ビルドアップを助長し、ステンレス鋼への疵をつけるこ
ととなり長期間の使用には耐え難いものであった。

（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ａＸ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該積層された成
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
るディスクロールにおいて、前記金属板が搬送されるス
テンレスよりも柔らかい金属であることを特徴とするス
テンレス＠搬送用ロール。

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鋼搬送用ロールは、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ックの発生や金属軸からの脱落を防
止することができ、耐久性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がらシリカ・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、ＡＩ！０３、
Ｚｒ０ｔＳＳｉｓＮａ　、Ｓｉ＾ＩＯＮ、　ＺｒＢ２．
３Ａ１２０！　−２３ｉ（ｈ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ＡＩｔＯｓ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、木節粘土等の粘土
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ＡＩｚＯｓ　）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ンクスや、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ッ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シランラテックスと、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、前記金属板の材質は搬送されるステン
レスよりも柔らかい金属とする必要がある。その理由は
、一般に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（、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（またはピックアッ
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のであるが、金属板
の材質を前記搬送されるステンレスよりも柔らかい金属
とすることによって前記金属板がロール表面に露出して
いても、該金属はステンレスよりも柔らかいため自己摩
耗してステンレス表面に疵をつけることなく搬送するこ
とができるのである。また、金属板自体の酸化による該
金属酸化物が表面に発生した場合においても、金属が柔
らかいために緩衝材的に作用することにより、ステンレ
ス鋼板表面に押し込み疵をつけることなく搬送すること
ができるのである。

また、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
ル表層部に逐次的に押し込まれ堆積し、ビルドアップ（
またはピックアップ）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、前記の場合と同様にロール自身に
一定の摩耗率をも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板の酸化物を除去するので
あるが、この場合においても前記と同様に金属板が緩衝
材的作用することによりステンレス鋼板表面への押し込
み疵を防止することができるのである。

すなわち、前記金属軸にドーナツ状の成形板と前記柔ら
かい金属板を使用し圧縮積層してなるディスクロールは
金属板が露出していても差し支えなく長期にわたって使
用できるのである。

さらにこのことは、金属板をディスクロール表面まで露
出させることができるため金属軸の冷却効果をより効果
的とすることができる。

本発明によれば、前記金属板の厚みはｌｌ５１１１より
薄くする必要がある。前記金属板の厚みを１１より薄（
する理由は、１ｍａ＋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、前記狭設されてなる金属板の間隔は、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
考えると狭設されてなる金属板と金属板の間隔が１５ｍ
ｍ以下が適切である。特に温度の高い部分においては前
記間隔を５ＩＩ＋１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、（軟鋼、黄銅、銅板
等）が考えられるが、耐熱性及びコスト面から軟鋼がよ
り望ましい。

本発明に係るステンレス鋼搬送用ロールは、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℃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、適度な硬さをもっているた
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（またはピックアップ）
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ンクを防止
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重重量と市販の微粒低ソーダアルミナ（
昭和電工■）３２重量％と、変性アクリル酸エステルエ
マルジョンラテックス８重量％とを水中にて撹拌混合し
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凝集剤にて凝集させた後、ウェ
ットマシンにて幅３００＋ｓｍ厚み１８ＩＩＩ１１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
０ａｍ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、市販の軟鋼板（厚み０．２９ｍ５）を内径２２゜
０５Ｌｌ１１１、外径１１０　Ｒ１１１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肉厚
２１１１１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１ｌ１０ｌ１、ロール有効面長３００１、成形板
部分の嵩密度１．４ｇ／ｃ＋４のロールとした。また、
金属板の間隔は約３．４ｎｕｗであった。

更に、このロールの外径を金属旋盤にて外径１００ｍ−
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ントし、冷却水（１５
°Ｃ）を５ｊ２／＋＋ｉｎ流しながらロールを２０ｒｐ
＋＊で回転させながら、３０分間で１２００°Ｃ迄昇温
し１２００“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
のクランク発生状況を観察したところ、クランクの発生
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３ＩＩＩ１１、外径２６５
ｍｍ、内径１５０１ｍｍの成形板を作成した。また、厚
み０，２９Ｉの鉄板を内径１５０．０５ｍｍ、外径２６
５ｍｍ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１５０ｍｍ肉厚
２５−ｓ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／ｃｄ、有効面長１８００ｍｍのディスクロール
とした。金属板の間隔は約　４．８１であった。更にこ
のロールの外径を２５０！ＩＲＩ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（ＳＯ５３０４）を熱処理
した時点でロールの外径は５ｍｍ程度摩耗したがロール
表面にクランクの発生はみられず、またビルドアップ（
ピックアンプ）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　、２９ｍｍの市販の鉄板を内径２２．０５ａ
ｍ、外径１１０１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２２１１
Ｉｌ、肉厚２１ＩｌｌＩの金属軸に成形板を１８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１１０ｍ＋ｉ　、ロール有効面長３０
０　ｍ＋ｉ、成形板部分の嵩密度１．４ｇ／ｃ＋１のロ
ールとした。金属板の間隔は、３０．８■−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、ロール表面のクランク発生
状況を観察したところ、表面に微細なりランクが３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
ロールに使用したところ、約５００トンのステンレス板
（ＳＯ３３０４）を熱処理した時点でロール表面に数カ
所微細なりラックが発生した。このクランクは幅は狭い
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図にクラック貫通
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、金属板として５ＵＳ３０４の
材質のものを使用し金属板の外径を２６５１内径２３０
−　　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板層間にステン
レスよりも柔らかい材質の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、かつクランクが発
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（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のロールのクラン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１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ック７、ダフ゛ルナント ８、ロール内部上進行したクランク

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該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ディスクロール
   において、前記金属板が搬送されるステンレスよりも柔
   らかい金属であることを特徴とするステンレス鋼搬送用
   ロール。 ２）前記金属板の厚みが１ｍｍ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。 ３）前記挟設されてなる金属板の間隔は１５ｍｍ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。