JPH0238515A - 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等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） ステンレス鋼板等の熱処理を連続的に行う熱処理ライン
には、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鋼板に接触
するロールは、耐熱性、耐摩耗性、平滑性、鋼板への非
付着性、並びに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、このクラックにより、
搬送される鋼板の表面が傷つけられたり、使用中に前記
クラックの拡大が進行し、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
。さらに、非晶質であるため、高温下においては鋼板上
に発生した酸化鉄が付着しやすい。

したがって、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
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。

前記微細なりランクは、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。

（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、主としてセピオライトからなるド
ーナツ状の成形体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体の任意の層間
にドーナツ状の高熱伝導体が挟設されてなることを特徴
とする搬送用ロールである。

なお、本発明の主としてセピオライトからなるドーナツ
状の成形体は、セピオライト、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。

本発明の搬送用ロールは、前記積層された成形体の任意
の層間にドーナツ状の高熱伝導体が挟設されてなること
が必要である。その理由は成形体の任意の眉間に挟設せ
しめた高熱伝導体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。

本発明によればドーナツ状の成形体としては、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
ることがらセビオライトが望ましい。

その理由は、セピオライトは天然の含水ケイ酸マグネシ
ウムの結晶質であり、結晶水の離脱や、熱間に於ける鉱
物転移等による熱収縮はあるものの、結晶質である為、
熱間において酸化鉄の付着が著るしく少ないからである
。さらに、セピオライＩ・は、アスベストと異なり発ガ
ン性がない。

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
成形体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、高熱伝導体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が好ましく、
なかでも炭素質材料が特に好ましく、例えばグラファイ
トシートあるいは膨張性天然黒鉛シートあるいはカーボ
ンファイバー類の二次元織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、炭素
質材料を使用する理由は、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
炭素質材料が露出した場合にあってもディスクロール表
面層部の炭素質材料は酸化消耗してしまい、鋼板と接触
することがないばかりでなく搬送される鋼板と反応する
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鋼板の酸化物が積層
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
（またはピックアンプ）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、ビルドアップ防止策を行う上においても本発
明のディスクロールば好適といえるのである。

なお、本発明の高熱伝導体は、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、高熱伝導体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
クロール表面面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体
の熱収縮を抑制し、ロール表面のクラックを防止するこ
とが可能である。

なお、前記狭設されてなる高熱伝導体の間隔は、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高熱伝導体と高熱伝導体の
間隔が１５ｍｍ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５ｍｍより小さくすることが好適
である。

本発明によれば、前記高熱伝導体の厚みは、１ｍｍ以下
とする必要がある。

前記高熱伝導体の厚みを１ｍｍ以下とする理由は、１ｍ
ｍ以上であるとロール表層部に於いて、酸化消耗した高
熱伝導体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鋼板に疵をつける
恐れがあるからである。

本発明に係る搬送用ロールには、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
た高熱伝導体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
ずるクランクを防止することが可能である。

また、高熱伝導体の厚みを１ｍｍ以下にすることにより
、ロール表面付近において高熱伝導体が酸化消耗しても
、鋼板の搬送に必要な耐圧縮強度を有するし、消耗後の
空隙は１ｍｍ未満となり、＠板の酸化物などが容易に堆
積することがない。

また、ロール表面付近の高熱伝導体は、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、前記高熱伝導体自体が鋼板と反応したり融着す
ることがない為、鋼板を冷搬（常温または低温度での搬
送）する際にも鋼板に疵をつけることなく使用できる。

以上のように前記高熱伝導体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） 市販のセピオライト９０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７重量％とを水中にて攪拌混
合してスラリー状とした後、ボリアクリルアマイド系紙
力増強剤を３重量％添加した後、硫酸ハン土及びポリア
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＋ｎｍ厚み１０ｍｍ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
／ｃｌ、厚みが１ｍｍ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
ル用成形体を作成した。

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２２．０５ｍｍ　、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２２ｍｍ肉厚
２ｍｍの金属軸に、前記成形体を６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　、ロル有効面長３００ｍｍ
　、成形体部分の嵩密度１．４ｇ／ｃｒＭのロールとし
た。また、グラファイトシートの間隔は約３．４ｍｍで
あった。更に、このロールの外径を金属旋盤にて外径１
００ｍｍに旋盤加工し、テスト用ディスクロールを作成
した。

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
ン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１ｍｍ、外径２６５ｍｍ、
内径１５０ｍｍの成形体を作成した。また、厚み０．２
ｍｍのグラファイトシートを内径１５０．０５ｍｍ、外
径２６５ｍｍ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体を９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−を嵌装し圧縮プレ
スした後金属カラーをダブルナラＩ・で固定し、成形体
部分の嵩密度１．５ｇ／ｃＪ。

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トンのステンレス鋼板（ｓｕｓ　３０４　）を熱処
理した時点でロールの外径は１ｍｍ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３０００１−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体を作成し、次
に厚み９０．４ｍｍの市販のグラファイトシートを内径
２２．０５　ｍｍ、外径１１０　ｍｍ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２２ｍ
ｍ、肉厚２ｍｍの金属軸に成形体を５４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３０
０　ｍｍ、成形体部分の嵩密度１゜４ｇ／ｃｒＢのロー
ルとした。グラファイトシート隔は、３０．８ｍｍであ
った。更にこのロールの外径を１０　０　ｍ　ｍ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３不発生していた。

（比較例２） 実施例２と同様な方法で作成した成形体を使用しグラフ
ァイトシートを全く嵌装しないステンレ】　６ 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板（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。

（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、みかけ厚み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（ＳＵＳ３０／ｌ）
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（またはピンクアップ）も発生していた。

（発明の効果） 以上のように本発明に係る搬送用ロールは、従来カテナ
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ディスクロールにおいて主としてセ
ビオライトからなるディスク体層間に高熱伝導体を嵌み
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がなく、また冷物搬
送においても鋼板に疵をつけない高耐久性の搬送用ロー
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Ｊ
に規定される石綿公害を引き起こすおそれの全くない搬
送用ロールを提供することが可能となった。

以」−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）主としてセピオライトからなるドーナツ状の成形体
   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体の任意の層間にドーナツ状の高
   熱伝導体が挟設されてなることを特徴とする搬送用ロー
   ル。 ２）前記挟設されてなる高熱伝導体の間隔は、１５ｍｍ
   以下であることを特徴とする請求項１記載の搬送用ロー
   ル。 ３）前記高熱伝導体は炭素質材料であることを特徴とす
   る請求項１記載の搬送用ロール。 ４）前記高熱伝導体は厚みが１ｍｍ以下であることを特
   徴とする請求項１、２記載の搬送用ロール。 ５）前記搬送用ロールは、ステンレス鋼の熱処理炉の均
   熱帯あるいは加熱帯に用いられる搬送用ロールであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の搬送用ロール。