JPH0456733A - 熱クラウン抑制ハースロール - 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、金属ストリップ搬送用のハースロールに関し
、特に金属ストラップ接触域でのハースロールの熱クラ
ウンを抑制して、金属ストリップの安定した通板を可能
にした熱クラウン抑制ハースロールに関するものである
。

（従来の技術） 一般に、金属ストリップ（以下、単にストリップとも云
う）の通板には、連続熱処理炉をはじめとして、多くの
処理工程で多数のハースロールが使用されており、そし
て安定通板のために、それらのハースロールには所定の
初期クラウンが付与されている。

一方、連続焼鈍炉を例にとると、炉内のハースロールに
よって種々の温度、板幅、板厚を有する金属ストラツプ
が搬送されるため、ハースロールにはそれらの因子で変
動する熱クラウンが発生し、初期クラウンを維持し得な
くなる。

ここで、ロールクラウンの変動により種々の問題が生し
る。例えば、ロールクラウンが過大になると、ヒートハ
ンクルと呼ばれるストリ、・プの座屈現象が発生し、通
板および製品品質に重大な影響を及ぼす。また、ロール
クラウンが過小になると、センタリング効果が弱まり、
ストラツプの蛇行が生ずる。

従来からこの熱クラウンの発生による問題を解決する１
つとして、例えば特開昭６１−２１０！２９号公報に示
すような機械的クラウン調整を行うハースロールが提案
されている。このハースロールでは、第１１図に示すよ
うに機械的にクラウンを調節する。

すなわち、ロール内部にテーパ面１０を設けこれに係合
する調整部材１２を設ける。この調整部材１２の位置は
外部に設けた調整手段１４によってロール長手方向に移
動可能であってこれと係合するテーパ面１０の開きを調
整することにより、スリーブ１６を変形させてロールク
ラウンを調整している。したがって、このハースロール
では、ロールの温度分布変化に応じて発生する熱クラウ
ンによるロールクラウン変動を、上記テーパ面からの内
荷重によってスリーブを変形させる手法で機械的に補正
して所定のクラウンを維持するのである。

また特開昭６３−６５０１６号公報にはロール全体の熱
分布を均一にすることによりクラウンを防止するハース
ロールが提案されている。このハースロールは、第１２
図に示すように溶融塩もしくは溶融金属２０をハースロ
ール２２内に熱媒体として封入し、ロール胴部の軸方向
温度分布を均一化して熱クラウン自体を抑制するのであ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来技術のハースロールによ
っては熱クラウンを効果的に防止できない。

すなわち、第１１図に示すハースロールでは、熱クラウ
ンが変動するごとにそれを予測または計測して所定クラ
ウンを維持するため、制御機構が必要となり、コスト高
となる。さらに連続焼鈍炉のような高温で使用される場
合にはクラウン可変機構部の潤滑や耐久性等の問題が残
されている。

一方、第１２図に示すハースロールは本質的には熱媒体
の熱容量を利用している。熱容量＝比熱×質量であるか
ら、質量の大きい、つまり通例、密度が大きい溶融金属
の方が溶融塩よりもクラウン温度の均一化のために有利
である。他面この質量はロールの不平衡質量としてロー
ルに遠心力を及ぼしロールを振動させ、これを防止する
ために軸受等付帯設備を設ける必要があり、コスト高を
招く。軽量化のため溶融塩を用いればコスト高ち緩和さ
れるが、クラウン温度の均一化の効果もそれだけ低下す
る。

ここに、本発明の目的は、これら従来技術の問題点を避
け、特殊な制御機構を必要とせず、そして安定通板のた
めに、ストリップ通板条件の種々の変動にかかわらず初
期適正クラウンを常に維持できるハースロールを提供す
ることである。

さらに本発明の具体的目的は、各種幅のストリップ通板
時にストリップからハースロールにもたらされる熱変動
を緩和すべく熱移動の大きなロール本体を構成して一種
のバッファ効果を強化した熱クラウン抑制ハースロール
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究ヲ重ねた
結果、ハースロールバレル、つまりハースロール本体に
おける温度勾配が熱クラウン発生の主要な原因であるこ
と、およびこの温度勾配を速やかな熱移動によって解消
することによって熱クラウンを抑制できることを知見し
、本発明を完成するに至った。

ここに、本発明の要旨とするところは、ハースロールバ
レルと、該ハースロールバレルの内側に嵌合された内側
スリーブとから成り、該内側スリーブを前記ハースロー
ルバレルを構成する金属とは異種の金属であって熱伝導
性の優れた金属から構成し、かつ前記内側スリーブのロ
ール軸方向端部が前記ハースロールバレルの側面から内
側に離間して配置された熱クラウン抑制ハースロールで
ある。

すなわち、本発明のハースロールは、ハースロール本体
の内部に熱伝導性に優れた金属からなる一体型スリーフ
ヲ前記ハースロールのロール軸端部から遮断して嵌合し
、ハースロールバレルにおける軸方向の熱移動を促進さ
せて温度勾配を緩和する。これによりストリンプとハー
スロールバレルとの接触部のロール熱クラウンの発生を
抑制することができる。

ハースロールバレル、つまり外側スリーブの材質と内側
スリーブの材質は、内側スリーブが外側スリーブよりも
熱伝導率のすくれている金属から構成されている限り、
特に制限されないが、それぞれ、例えばステンレス鋼と
Ｃｕのように熱膨張率のは＼等しいものを使用すること
かが望ましく、これによりクリープ等を誘起する熱応力
の発生も抑制することができる。

例えば、外側スリーブをステンレス鋼製、内側スリーブ
を銅製とし、それぞれの肉厚を２〜２５ｍｍ、５〜５０
ｍｍとすることによって熱伝導の促進および熱応力の発
生を効果的に抑制できる。

このように、本発明にかかるハースロールを用いること
によって、従来より問題であったハースロールの熱クラ
ウン発生を抑制して、実操業においてもストリップの安
定通板が可能となる。

（作用） 次に、本発明を添付凹面を参照してさらに詳細に説明す
る。

本発明にかかるハースロール１は第１図に部分的に示す
ように、ハースロールバレル（外側スリーブともいう）
２の内側に、外側スリーブ２と線膨張率かは−等しくか
つ熱伝導の優れた金属製のスリーブ（内側スリーブとも
云う）３を焼キへメ等で嵌着する。金属ストリップ４は
外側スリーブ２の上を搬送される。内側スリーブ３の軸
端部は、例えば後述する第２図（ｂ）から明らかなよう
にハースロールバレル２の内側面より内側にくるように
して、両者を離間させている。これら両者の離間距離は
特に制限されないが、離間させるのは熱の流れを遮断さ
せる作用であるため、その作用効果が確保される限り制
限されないが、一般には１ｍｍあれば十分である。

通常ハースロールの材質にはステンレス鋼が用いられて
いるため、上記の特性を満たしかつ経済性を考慮すれば
、内側スリーブの材質はＣｕが適当である。

次に、−例として連続焼鈍炉の冷却帯に本発明にがかる
ハースロールが用いられた場合、つまりハースロールは
低温雰囲気中に設置され、これより高温のストリップが
通板される場合、ストリップからの熱変動の様子とそれ
により熱クラウンが形成される様子を説明する。

従来構造のハースロールにあっては抜熱により特にスト
リップ幅端部近傍で温度勾配が存在し、第２図（ａ）に
示すような熱クラウンが発生する。

一方、本発明により第２図（ｂ）に示すように、ハース
ロール軸端部から遮断してＣｕ製内側スリーブを外側ス
リーブに嵌合することにより、同一条件でストリップの
搬送を行ってもロール軸方向の熱移動が促進され、温度
勾配が緩和されるために熱クラウンの発生が抑制される
。図中、ｒ　ＣＲ３Ｊはストリップ幅当りの熱クラウン
を表わす。

内側スリーブの厚みは特に制限されないが、外側スリー
ブより厚い方が熱伝導性を改善するには好ましい。

また、それぞれステンレス鋼とＣｕとから構成した場合
、外側と内側のスリーブの熱膨張率はは−等しいため、
ロールあるいはストリップの温度変動が生じても、熱応
力発生が抑制されるので、両者の嵌合状態が保持され、
かつクリープ等を誘起する引張熱応力が抑制される。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する
。

実施例 第３図（ａ）および（ｂ）は、試作したモデルロールの
形状および寸法（ｍｍ）を示す。

第３図（ａ）は、比較を行うための基準ロールである　
５ＵＳ３０４ステンレス鋼製のロールである。

一方、本発明にかかるハースロールは、第３回（１））
に示すように、同しく　５ＵＳ３０４ステンレス鋼製の
ハースロールバレル２の内側にＣｕ製の内側スリブ３を
焼キハノにより嵌着している。熱クラウン抑制効果とし
ては、内側スリーブに代えて分割した複数のＣｕ製リン
グを用いても余り相違がないが、実際の製造ラインへの
適用においては、製作の容易なスリーブ嵌合タイプが実
用的である。

搬送用に用いたストリップは０．１５ｍｍｐＪ、２８０
　ｍｍ幅の焼鈍コイルであって、これを通板したときの
熱クラウンは、接触式の測定装置を製作して、通板状態
で測定した。

連続焼鈍炉の冷却帯におけるモデルテストは、予め所定
の温度に加熱した上記ストリップを室温雰囲気のロール
に通板して行った。

一方、同し連続焼鈍炉の加熱帯におけるモデルテストは
、第４図に示すように、ハースロール内に赤外線ヒータ
６を挿入して加熱し、室温のストリップを通板した。試
験用のため初期クラウンは与えていない。

第５図には、冷却帯におけるモデルテストによる基準ロ
ールの熱クラウンの経時変化を示す。本例の場合、ロー
ル入側直前でのストリップ温度は約１０５°Ｃであり、
３０分程度で熱クラウンは定常状態となっている。

なお、以下に示すテスト結果においては、すべて通板状
態のまま熱クラウンを測定し、定常状態となったことを
確認したときのクラウンを示している。

第６図および第７図には冷却帯におけるそれぞれ基準ロ
ールおよび本発明にかかるハースロールの熱クラウンを
示す。

これらに示す結果から明らかなように、Ｃｕ製の内側ス
リーブを設けたことによって、ＣＲ５は６５μ→１８μ
に減少し、かつ、熱クラウンの軸方向勾配も緩やかにな
っている。

第８図および第９図には、それぞれ基準ロールおよび本
発明にかかるハースロールを用いた場合の加熱帯におけ
る熱クラウンを示す。本例の場合、通板中のロール幅方
向中心の表面温度が約８０°Ｃに保持されるよう、ヒー
タのパワーを設定している。

これらの結果から明らかなように、加熱帯においては、
本発明によればＣＲ３は３５μ→２μに減少している。

以上の結果から、熱クラウンは、冷却帯で約７２％、加
熱帯で約９４％のＣＲ５ｆｉ少率となっており、本発明
にかかるハースロールは十分な熱クラウン抑制効果を有
することが判明した。特に加熱帯で効果が顕著であるの
は、本例の場合、ロール内部からヒータ加熱しているた
め、Ｃｕ製内側スリーフが均熱化され、ステンレス鋼製
の外側スリーブの収縮変形を拘束したためと考えられる
。

さらに、本発明にかかるハースロールでは、軸方向の熱
クラウン勾配が緩やかであり、このことは、重要であり
、それによる作用効果は著しい。

すなわち、通板トラブルが多発するのは、ストリップの
幅変動時、特に狭幅から広幅に移行した時であり、この
原因は、第６図等に示したクラウン形状から考えて、Ｃ
ＲＳの急増によるものと推定される。したがって、本発
明にかかるハースロールによればそのようなトラブルは
大幅に解消されると考えられる。

第１０図には、現在のストリップ幅（２８０ｍｍ）が変
化した直後の加熱帯におけるＣＲ５変化を示しているが
、基準ロールの場合、ＣＲＳが象、増するのに比較して
、本発明にかかるハースロールの場合には、はとんど変
化が見られない。従って、前述のような幅変化時のトラ
ブル対策としても本発明にがかるハースロールは有効で
あると考えられる。

（発明の効果） 以上説明したところからも明らかなように、本発明によ
ればハースロールの熱クラウンを低コスト、かつ制御不
要で抑制することが可能となり、これによりヒートハソ
クル、蛇行等の生じない安定した通板を行うことが可能
となり、産業上益するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にがかるハースロールの複層構造を説
明するための部分断面図； 第２図（ａ）は、従来のハースロールにおける温度勾配
を示す説明図、同（ト））は本発明における温度勾配を
示す説明図； 第３図（陶は、基準ロール、同（ｂ）は本発明の１実施
例のハースロールの略式説明図； 第４図は、ハースロールの加熱態様の説明図：第５図は
、基準ロールの熱クラウンの経時変化の説明図： 第６図は、基準ロールを連続焼鈍炉の冷却帯に使用した
ときの熱クラウンの形状を示す説明図；第７図は、本発
明にがかるハースロールを同じく冷却帯に使用したとき
の熱クラウンの形状を示す説明図； 第８図は、同様に加熱帯での基準ロールの熱りラウンの
形状を示す説明図： 第９図は、同様に加熱帯での本発明ロールの熱クラウン
の形状を示す説明図： 第１０図は、ストリンプ幅変化時の熱クラウンと、幅変
化後のＣＲ３の変化を示すグラフ；および第１１図およ
び第１２図は、従来例における熱クラウン調整手段を設
けたハースロールの説明図である。 １：ハースロール ２：ハースロールバレル（外側スリーブ）３：内側スリ
ーブ ４：金属ストリップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ハースロールバレルと、該ハースロールバレルの内側
   に嵌合された内側スリーブとから成り、該内側スリーブ
   を前記ハースロールバレルを構成する金属とは異種の金
   属であって熱伝導性の優れた金属から構成し、かつ前記
   内側スリーブのロール軸方向端部が前記ハースロールバ
   レルの側面から内側に離間して配置された熱クラウン抑
   制ハースロール。