JPH01303261A - ステンレス鋼板搬送用ロール - 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貰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ｍ＋ｉ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℃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
ール表面にりランクが発生し、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
、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ッ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
したステンレス鋼板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・ン状のグラファイトシート
が挟設されてなるディスクロ−ルにおいて、前記グラフ
ァイトシートの厚みが１ｍｍ以下であり、かつ前記挟設
されてなるグラファイトシートの間隔が１５ｍｍ以下で
あることを特徴とするステンレス鋼板搬送用ロールであ
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鋼板搬送用ロールは、前記積層され
た成形板の任意の層間にドーナツ状のグラファイトシー
トが挟設されてなることが必要である。その理由は成形
板の任意の眉間に挟設せしめたグラファイトシートによ
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シツクの
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、Ａ１□ｏ３、
Ｚｒ０ｚ、５ｉＪａ　、５ＩＡＩＯＮＳＺｒＢｚ、３Ａ
ｌｚＯｓ　・２Ｓｉ０２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
ス鋼板との非反応性、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Ａｌ２Ｏ３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、末節粘土等の粘土
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ＡｈＯ＊　）の平均
粒径を２．２　μｍ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ろる場合においては
、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ゴンラテックスや、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、グラファイトシートは優れた熱伝導性
と柔軟性および適度な硬度と酸化消耗を有するものであ
る。例えば、膨張性天然黒鉛シートあるいはカーボンフ
ァイバー製の二次元機シート状物またはフェルト状物な
どが使用できる。すなわち、本発明において、グラファ
イトシートを使用する理由は、高温雰囲気に露出される
炉内においてディスクロール表面層の温度は炉内雰囲気
とほぼ等しくなり、かつ酸素が数％存在する為、たとえ
ディスクロールの摩耗等によってディスクロールの表面
部にグラファイトシートが露出した場合にあってもディ
スクロール表面層部のグラファイトシートは酸化消耗し
てしまい、ステンレス鋼板と接触することがないばかり
でなく搬送されるステンレス鋼板と反応することがない
からである。

さらに、前記ディスクロールは次に示すことからも極め
て有効な手段である。一般にステンレス搬送用ロールに
おいては、ディスクロール表面には搬送されるステンレ
ス鋼板の酸化物が積層し、ビールドアツブ（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現象があり、
その防止策として、ディスクロール自体を摩耗させなが
ら前記表面に発生したビルドアップ（またはピックアッ
プ）をクリーニングしてしまう方法が一般に採用されて
いる。

すなわち、ピルドア・ンプ防止策を行う上においても本
発明のディスクロールは好適といえるのである。

なお、本発明のグラファイトシートは、前記炉内雰囲気
において、ディスクロール外径よりたえず３〜１０ｍｍ
小さい外径に保たれることとなる。

また、グラファイトシートは、熱伝導性に優れている為
ディスクロールの冷却軸による冷却効果が有効に発揮さ
れ、ディスクロール表面要部以外の内部においては、酸
化されることがなく、無機質繊維を主体とするドーナツ
状の成形板の熱収縮を抑制し、ロール表面のクランクを
防止することが可能である。

なお、前記狭設されてなるグラファイトシートの間隔は
、必ずしも等間隔である必要はな（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ン
プする面から考えると狭設されてなるグラファイトシー
トとグラファイトシートの間隔が１５１１Ｉ１１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
５ｆｆＩ１１１より小さくすることが好適である。

本発明によれば、前記グラファイトシートの厚みは、１
ｍｍ以下とする必要がある。

前記グラファイトシートの厚みを１ｍｍ以下とする理由
は、１ｍｍ以上であるとロール表層部に於いて、酸化消
耗したグラファイトシートの跡が隙間となって残る為、
ロール表層付近の耐圧縮強度が不足すること、さらに前
記隙間に搬送されるステンレス鋼板表面の酸化物が堆積
し、ビルドアップ（またはピックアップ）現象を助長し
搬送されるステンレス鋼板に疵をつける恐れがあるから
である。

本発明に係るステンレス鋼板搬送用ロールには、次のよ
うな作用がある。

まず、搬送ロール内部に１５μｍ以下の間隔で挟設され
たグラファイトシート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。

また、グラファイトシートの厘みを１ｍｍ以下にするこ
とにより、ロール表面付近においてグラファイトシート
が酸化消耗しても、ステンレス鋼板の搬送に必要な耐圧
縮強度を存するし、消耗後の空隙は１ｍｍ未満となり、
ステンレス鋼板の酸化物などが容易に堆積することがな
い。

また、ロール表面付近のグラファイトシートは、酸化消
耗する為、無機充填材の平均粒子径や嵩密度を必要に応
じ選択することにより、ロールの摩耗率を設定すること
が可能であり、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。

さらに、前記グラファイトシート自体がステンレスと反
応したり融着することがない為、ステンレス鋼板を冷搬
（常温または低温度）する際にもステンレス鋼板に疵を
つけることなく使用できる。

以上のように前記グラファイトシートは優れた冷却効果
があること、自己酸化消耗のためビルドアップによるス
テンレス鋼板への疵の防止ができるロールへの挟設時の
割れ、欠けがないなど優れた特徴を有するものである。

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凝集剤にて凝集させた後、ウェ
ットマシンにて幅３００ｍｍ厚み１８ｍｍ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
／ｃｊ、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
０ｍｍ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、市販のグラファイトシート０．４ｍｍ（住友金属
工業■）を内径２２．０５ｍ＋＊　、外径１１０　ｍｍ
のドーナツ状に打ち抜き、グラファイトシートを作成し
た。

次に、片面に金属製カラーを溶接した外径２２１肉厚２
１の金属軸に、前記成形板を２枚嵌装した後グラファイ
トシートを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１１０ｍｍ　、ロール有効面長３００１ＷＩ
１１、成形板部分の嵩密度１．４ｇ／ｃＪのロールとし
た。また、グラファイトシートの間隔は約３．４ｍｎ＋
であった。更に、このロールの外径を金属旋盤にて外径
１００１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。

次に金属バイブ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５１／ｍｉｎ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３ｍｍ、外径２６５１、内
径１５０ｍｍの成形板を作成した。また、厚み０．２ｍ
ｍのグラファイトシートを内径１５０．０５ｍｍ、外径
２６５１のドーナツ状に加工した。

次に、片面に金属カラーを溶接した外径１５０ｍｍ肉厚
２５ｍｍの水冷金属軸に前記成形板を３枚嵌装した後、
前記ドーナツ状グラファイトシートを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／ｃｎ、有効面長１８００ｍｍのデ
ィスクロールとした。グラファイトシートの間隔は約　
４．８ｍｍであった。更にこのロールの外径を２５０ｍ
ｍ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（ＳＯＳ　３０４　）を熱
処理した時点でロールの外径は５１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
（ピックアップ）の発生による押し込み疵の発生もなか
った。

（実施例３） 実施例２と同様な方法で作成したロールをステンレスカ
テナリー炉において、冷間搬送（雰囲気温度６００’Ｃ
）に使用したところ約３０００　）ンのステンレス鋼板
を搬送した時点で、搬送されるステンレス鋼板に対し品
質的な影響は全く与えなかった。

（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９０．４ｍｍの市販のグラファイトシートを内径
２２．０５　ｎ＋ｍ、外径１１０Ｉｌ１１１のドーナツ
状に加工した。次に片面に金属製カラーを溶接した外径
２２ｍｍ、肉ｆｆ２ｍｍの金属軸に成形板を１８枚嵌装
した後グラファイトシートを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１１０■、ロール有効面
長３００　ｍｍ、成形板部分の嵩密度１゜４ｇ／ｃｉの
ロールとした。グラファイトシートの間隔は、３０．８
ｍｍであった。更にこのロールの外径を１００Ｉ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図にクラック発生状態を
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グラフ
ァイトシートを全（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
ステンレス鋼牟反（ＳＵＳ３０４）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ッ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゛３と同様であるが、金属板として銅板を使用し
、金属板の外径を２６５　ｍｍ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３と同様の炉に使用したところ、使用開始直後に搬送
されるステンレス鋼板の表面に金属板の跡がついてしま
った。

（比較例４） 実施例２と同様であるが、グラファイトシートの厚み１
ｍｍのちを３枚積層し　かけ厚み３ｍｍとして、ディス
クロールを作成し、実施例２と同様の炉に使用したとこ
ろ約５００トンのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）を熱
処理した時点でロール表面の一部が欠陥し、搬送ステン
レス鋼板に跡をつけたばかりでなく、部分的にビルドア
ップ（またはピックアップ）も発生していた。

（発明の効果） 以上のように本発明に係るステンレス鋼板搬送用ロール
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グラフ
ァイトシート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
落する不安がなく、また冷物搬送においてもステンレス
鋼板に疵をつけない高耐久性のステンレス鋼板搬送用ロ
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おそれの全くないス
テンレス鋼板搬送用ロールを提供することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロールの破断面図であり、ロール内部
に嵌装したグラファイトシートを模式して示しである。 符号の説明 １、水冷金属軸　　　　２．金属カラー３、成形板 ４、グラファイトシート

Claims (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
   ーナツ状のグラファイトシートが挟設されてなるディス
   クロールにおいて、前記グラファイトシートの厚みが１
   ｍｍ以下であり、かつ前記挟設されてなるグラファイト
   シートの間隔が１５ｍｍ以下であることを特徴とするス
   テンレス鋼板搬送用ロール。