JPH05115951A

JPH05115951A - 冷却ロール

Info

Publication number: JPH05115951A
Application number: JP27812491A
Authority: JP
Inventors: Koji Kajiwara; 孝治梶原; Takashi Kanazawa; 敬金沢
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ロール周方向の偏熱を解消して、ロールの熱変
形を防止する。【構成】ロールアーバー１と、その外周に回転可能に取
り付けたロールスリーブ４とがあり、ロールアーバー１
とロールスリーブ４との間に冷却用空間2Bを形成する。
ロールアーバー１内部の軸方向に冷媒通路２を設け、そ
れから分岐した複数の冷媒分枝通路2Aの先端にスプレー
ノズル３を設ける。このノズル３から冷媒をロールスリ
ーブ４の内側に噴射する。【効果】ロールの被冷却材（鋳片、ストリップ）との接
触部を内部から重点的に冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は連続鋳造設備、連続焼
鈍炉等に用いられて高温の鋳片やストリップに接触する
ロールに関し、特にロール自体が内部から冷却される構
造になっていて、熱による変形の少ないロールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高温の鋼材等に接触するロールは製鉄業
の各方面で使用されている。例えば、鋼の連続鋳造設備
では、モールドで冷却され凝固した鋳片をピンチロール
で引き抜き、矯正していくのであるが、そこで使用され
るロールは 800〜1200℃程度の高温の鋳片に常時接触す
ることになる。また、近年広く普及している冷延鋼板の
連続焼鈍設備の冷却帯には、均熱温度に加熱されたスト
リップを急冷するためのロールが配置されており、この
ロールも 400〜800 ℃のストリップと常に接触すること
になる。

【０００３】連続鋳造設備のピンチロールを例に採れ
ば、従来はロールの外面に水をかけて冷却する方式が採
られてきた。近年の高速鋳造化、および鋳造と圧延の連
続化を図るための高温出片化（鋳片をできるだけ高温で
連続鋳造設備から出して、次の圧延工程につなぐ）に伴
ってロールの熱負荷が増大して、ロールの熱変形（曲が
り）が問題になってきた。ロールが曲がると、鋳片のバ
ルジングによる内部割れの発生あるいはロール寿命の低
下等の問題が生じやすいのでロール冷却の強化の必要性
が増し、最近では、図３に示すようなロール内部に冷却
水を流す内部冷却方式も提案されている。この内部冷却
式のロールでは、ロールアーバー１とロールスリーブ２
との間の円周方向数カ所に冷却水通路23を設けて、そこ
にロールアーバー中心から冷却水を通してロールを冷却
する。

【０００４】一方、連続焼鈍設備の冷却ロールでは、ス
トリップと接触する部分と接触しない部分との温度差が
ロールにクラウンを生じさせ、ストリップの均一冷却が
できなくなるという問題があり、これを防止するために
ロールを外層シェルと内層シェルからなる二重構造と
し、内層、外層シェル相互間に冷媒通路を形成した冷却
ロールが特開平２−73923 号公報に提案されている。

【０００５】上記特開平２−73923 号公報に開示される
ロールを含めて、従来の内部冷却方式のロールはいずれ
も円周方向に全体を同じように冷却し、ロール全体の温
度を下げようとするものである。しかし、連続鋳造鋳片
であれ連続焼鈍のストリップであれ、これらが接触する
のはロールの全周ではなく、片側だけである。即ち、ロ
ール円周方向各点と鋳片やストリップ（以下、これらを
被冷却材と記すことがある）との接触程度の差により円
周方向での入熱量にアンバランスが生じ、偏熱による熱
反り (曲がり) が避けられない。連続鋳造用のピンチロ
ールにこのような曲がりが発生すると、ある振幅でロー
ルが上下に振れ回ることになる。この振れ回り量が許容
限界値を超えると鋳片内部割れ等の品質欠陥が発生す
る。また、連続焼鈍設備の冷却ロールの曲がりは、スト
リップとの均一な接触を妨げ、ストリップの材質の不均
一を招く。そして、いずれの場合でもロール寿命の短縮
という大きな問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ロール円周
方向への入熱量のアンバランスを解消して、ロール円周
方向の偏熱を防止できる内部冷却構造を有し、使用中の
曲がりが発生しにくく、寿命の長いロールを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
諸点を特徴とする冷却ロールにある。

【０００８】ロールは大別してロールアーバーと、そ
の外周に回転可能に取り付けられたロールスリーブとか
らなる。ロールアーバーは、使用時には回転せず、ロー
ルスリーブだけが被冷却材の移動にともなって回転す
る。

【０００９】上記ロールアーバーとロールスリーブと
の間に冷却用空間が有る。この空間の軸方向の長さは、
被冷却材とロールスリーブとの接触幅以上であることが
望ましい。

【００１０】ロールアーバーの内部には軸方向に延び
た冷媒通路と、これから分岐してロールスリーブの被冷
却材との接触点方向へ向いて開いた冷媒分枝通路とがあ
り、冷媒分枝通路の先端開口部にはスプレーノズルが設
けられている。

【００１１】冷媒通路からは冷却水または冷却水と圧縮
空気とを供給し、スプレーノズルを通して被冷却材と接
触するロールスリーブ部分の内面を噴霧冷却する。

【００１２】図１は本発明の冷却ロールの一実施例を示
す図であり、(a) は軸方向縦断面図、(b) は(a) のＡ−
Ａ断面図である。(c) は本発明の他の実施例を示す(b)
と同様の断面図である。なお、これらの図にはロールに
接触する被冷却材として鋳片11を例示してある。

【００１３】図に示すように、本発明のロール12は、ロ
ールアーバー１とロールスリーブ４とを有する。ロール
の使用の際にはロールアーバー１は、装置（連続鋳造
機、連続鋳造炉等）のセグメントフレームに固定され
て、それ自体は回転しない。ロールスリーブ４は鋳片ま
たはストリップの移動に伴って回転する。

【００１４】ロールアーバー１とロールスリーブ４との
結合は、回転金物（後述する冷却用空間2Bを形成するた
めのスペーサーを兼ねる）５、軸受６および軸受カバー
７によって行われる。即ち、図２に詳しく示すようにロ
ールアーバー１の両端部近くに軸受カバー７で押さえた
軸受６と回転金物５を配置し、この回転金物５にロール
スリーブ４を例えば溶接して取り付ける。ロールスリー
ブ４は、回転金物５および軸受カバー７と共に、軸受６
を介して回転できる構造である。

【００１５】図２はロールアーバーとロールスリーブの
取付け部分（片側のみ）の２例を示す断面図である。
(a)の例では抑え金物13をロールアーバーに例えばボル
トで固定し、ロールスリーブが軸方向に動くのを抑えて
いる。(b) の例ではロールアーバーに段部を設け、これ
によってロールスリーブの軸方向への移動を抑える。

【００１６】ロールアーバー１とロールスリーブ４との
間には冷却用空間2Bが形成されている。この空間の軸方
向の長さは、ロールに接触する被冷却材（図１では鋳片
11)の幅より若干大きくするのがよい。ロールアーバー
１の内部には軸方向に冷媒を供給する冷却水通路２があ
る。そして冷却用空間2Bの軸方向を分割する等間隔の位
置に、鋳片11とロールスリーブ４との接触面へ向けて開
口した冷媒分枝通路2Aを設けて、冷却用空間2Bと冷媒通
路２とをつなぐ。さらに冷媒分枝通路2Aの先端のロール
アーバー外周部にスプレーノズル３を配置する。

【００１７】図１の(c) は本発明の他の実施例を示す図
１(a)のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。図に示す
ように鋳片11との接触面近傍のロールスリーブの温度が
高い範囲を１列のスプレーノズルでカバーしきれないと
きは、複数列のスプレーノズル2Aで冷却を強化すること
ができる。

【００１８】ロールアーバー１とロールスリーブ４が固
定されている回転金物５との間はシール材８にてシール
される。両端部の軸受６は前述のとおり軸受カバー７と
押え金物13で固定され、ロールアーバー１との間はシー
ル材９でシールされる。

【００１９】スプレーノズル３から噴出された冷媒は冷
却用空間2B内に溜まるので、ロールスリーブ４の両端の
円周数ヶ所に形成された排出口10から外部へ排出され
る。

【００２０】

【作用】本発明のロールは、ロールアーバー１の内部を
通ってきた冷却水または冷却水と圧空をスプレーノズル
３で噴霧して、被冷却材とロールとの接触部のロールス
リーブ４の内面へ吹付けることによりロールを冷却する
方式のものである。

【００２１】例えば、湾曲型連続鋳造機においては、鋳
片とロールとの接触面はロールの回転につれて時々刻々
変化する。また、ロールと鋳片との接触面は連続鋳造機
の上部では鉛直であり下部へ移るにつれ斜めに傾斜し、
最終的には水平に移行するように変化する。従って、単
にロール内部に冷却水通路を設ける内部冷却方式では、
重力の関係で必ずしもロールの最高温部を冷却すること
にはならない。

【００２２】これに対して本発明の冷却ロールでは、設
備にロールを組み込む時に、ロールアーバーの冷媒分枝
通路の開口部、即ち、スプレーノズルをロールと被冷却
材との接触面方向に向けて固定すれば、ロールと被冷却
材との接触面に相当するスリーブ部分を常に重点的に冷
却することができる。つまりスリーブが回転しても被冷
却材とロールとの接触面を常に冷却するのであるから、
この接触面がロールの横方向、斜め方向、或いは上方向
であっても接触面の冷却を確実に行うことができる。こ
れによりロール円周方向での入熱量のアンバランスに基
づくロールの偏熱を防止することができ、ロール曲がり
を減少させて鋳片内部割れの発生等を抑制し、かつロー
ル寿命を延長することができる。

【００２３】本発明のロールの前記冷媒分枝通路および
その先端のスプレーノズルの配列は、ロールの使用条件
に応じて定めればよい。前述のように、ロール温度が高
い範囲を１列のノズルでカバーしきれない場合にはノズ
ルを複数列にしてもよい。また、冷媒の冷却能はスプレ
ーノズル形状、冷媒供給条件等の影響を受けるので、予
め冷却空間軸方向の配列間隔を変えてロール温度を実測
し、ロール軸方向の均一冷却が可能な間隔を選定して冷
媒分枝通路およびその先端のスプレーノズルの大きさや
数を決定すればよい。

【００２４】

【実施例】図４は、図１に示した本発明の冷却ロールを
ピンチロールに適用した湾曲型連続鋳造機の概略縦断面
図である。この連続鋳造機を用いて中炭素鋼の鋳片（ス
ラブ）11を製造し、ロールスリーブ内面の温度を実測し
た。

【００２５】取鍋32内の溶鋼31の温度は1580℃、成分は
重量％でＣ＝0.14％、Si＝0.06％、Mn＝1.00％、Ｐ＝
0.020％、Ｓ＝ 0.004％であり、鋳込速度は1.6m/min、
スラブサイズは 270mm厚×1600mm幅である。

【００２６】本発明の冷却ロールの諸元は下記のとおり
である。

【００２７】ロールスリーブ：外径 360mm、内径 260m
m、幅 1700 mm、材質 13%Cr鋼ロールアーバー：外径 160mm、幅 2100 mm、材質 SCM鋼冷却用空間：外径 260mm、内径 160mm、幅 1650mm スプレーノズル：配置間隔 50 mm、使用本数 34 本(1
列）冷媒：冷却水（ロール１本当たり 6 t/hr ）ロールスリーブ表皮直下の測温条件は下記のとおりであ
る。

【００２８】テストロール：図３に示すピンチロール矯
正部36およびピンチロール水平部37のドライブロール
（●印）上、下およびフリーロール（○印）上、下。な
お、ドライブロールとして使用するときは、回転金物５
にドライブ軸を接続した。

【００２９】ロール測温位置：図１(a) に△印で示すロ
ールスリーブ軸方向３ヶ所および図１(b) に△印で示す
ロールスリーブ円周方向３ヶ所測温方法：熱電対埋込＋ＦＭテレメータ方式比較例として、図２に示す従来の内部冷却ロールを用
い、実施例と同様の冷却水量で冷却して鋳片を製造し、
図２ (a)、(b) 中に△印で示す位置で熱電対埋込方式の
測温を行った。なお、図２のロールの主な仕様は下記の
とおりである。

【００３０】ロールスリーブ：外径 360 mm 、内径 260
mm 、幅 1700 mm、材質 13%Cr鋼ロールアーバー：外径 260 mm 、幅 1800 mm、材質 SCM
鋼冷却水通路：15×40 mm 、本数 8本表１にロールスリーブ表面直下の円周方向温度範囲を実
施例と比較例とを対比して示す。表に示すように、ロー
ル軸方向中央の測温位置においてピンチロール矯正部で
はロールのスラブとの接触面のピーク温度および円周方
向偏熱温度差はそれぞれ実施例が 200℃、△100 ℃とな
り、比較例の 600℃、△400 ℃に較べて本発明の冷却ロ
ールは大幅に冷却効果が向上し、ロール円周方向偏熱が
低減されている。ピンチロール水平部でもピンチロール
矯正部でも同様の効果が得られた。

【００３１】また、ロール軸方向では、比較例が冷媒供
給側の左端のピーク温度が冷媒排出側の右端より高くな
っているのに対し、実施例は左端、中央および右端のピ
ーク温度がほぼ等しくなっており、本発明の冷却ロール
はロール軸方向の均一冷却が行われている。

【００３２】実施例の鋳片内部割れ発生比率は２％であ
り、比較例の10％に対して低くなっており、ロール寿命
も大きく延長することができた。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明のロールではロール軸方向および
円周方向ともに均一に冷却することができる。特にロー
ル円周方向の偏熱が解消されることによりロール曲がり
が抑制されるから、連続鋳造のピンチロールに使用した
場合には鋳片内部割れの発生が減少する。また、本発明
ロールを連続焼鈍設備の冷却ロールに使用すれば、スト
リップとの均一な接触によりストリップの幅方向の温度
が均一になり、材質の均一化が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却ロールの一実施例を示し、(a) は
軸方向縦断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ断面図である。
(c) は他の実施例を示す(a) のＡ−Ａ断面に相当する断
面図である。

【図２】本発明ロールのロールアーバーとロールスリー
ブの取付け構造の例を示すロール一端部の断面図であ
る。

【図３】従来の内部冷却方式のロールを示し、(a) は軸
方向縦断面図、(b) は(a) のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の冷却ロールをピンチロールに適用した
湾曲型連続鋳造機の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１：ロールアーバー、２：冷媒通路、２Ａ：冷
媒分岐通路、２Ｂ：冷却用空間、３：スプレーノ
ズル、４：ロールスリーブ、５：回転金物、６：軸
受、７：軸受カバー、８、９：シール材、
10：排出口、 11：鋳片、12：ロール、
13：押さえ金物、 23：冷却水通路、31：
溶鋼、 32：取鍋、 33：タンデ
ィッシュ、34：鋳型、 35：ローラエプロン部、 36
：ピンチロール矯正部、37：ピンチロール水平部

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図４】本発明の冷却ロールをピンチロールに適用した
湾曲型連続鋳造機の概略縦断面図である。

【符号の説明】１：ロールアーバー、２：冷媒通路、２Ａ：冷
媒分岐通路、２Ｂ：冷却用空間、３：スプレーノ
ズル、４：ロールスリーブ、５：回転金物、６：軸
受、７：軸受カバー、８、９：シール材、
10：排出口、 11：鋳片、12：ロール、
13：押さえ金物、 23：冷却水通路、31：
溶鋼、 32：取鍋、 33：タンデ
ィッシュ、34：鋳型、 35：ローラエプロン部、 36
：ピンチロール矯正部、37：ピンチロール水平部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロールアーバーと、その外周に回転可能に
取り付けられたロールスリーブとを有し、上記ロールア
ーバーとロールスリーブとの間に冷却用空間が有り、ロ
ールアーバーの内部には軸方向に延びた冷媒通路と、こ
れから分岐してロールスリーブの被冷却材との接触点方
向へ向いて開いた冷媒分枝通路とがあり、冷媒分枝通路
の先端開口部にはスプレーノズルが設けられていること
を特徴とする冷却ロール。