JPH06128623A

JPH06128623A - 加熱ロール

Info

Publication number: JPH06128623A
Application number: JP28177192A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Suzuki; 利哉鈴木; Kazusane Isaka; 和実井坂
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ロール軸方向の温度分布が均一で熱クラウンの
小さい加熱ロールの提供。【構成】外殻スリーブ(1) とその内側に密着して嵌合し
た内殻スリーブ(2)とを有し、内殻スリーブは外殻スリ
ーブよりも熱伝導性の優れた金属からなり、上記内殻ス
リーブの内周に接して置かれた発熱体(3) 、または上記
内殻スリーブ自体に埋め込まれた発熱体を有することを
特徴とする加熱ロール。【効果】鋼ストリップの連続焼鈍における炉内ロール、
プラスチックフィルム、合成繊維などの加熱、乾燥、熱
延伸、ラミネート加工等の加熱ロールとして用いれば被
加熱物の搬送の安定化と製品品質の均一化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼帯（ストリップ）
の加熱、プラスチックフィルムの熱延伸、鋼板と樹脂の
ラミネート材の製造、等に使用される加熱ロールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】加熱ロールは、様々な産業分野で使用さ
れているが、その代表的なものとして冷間圧延後のスト
リップの連続焼鈍工程において、焼鈍炉内を通板するス
トリップを誘導するために設ける炉内ロール (ハースロ
ール) がある。この炉内ロールは、連続焼鈍作業時に通
板を円滑に行い、且つ製品の品質を一定にさせるために
重要な役割を持っているものである。ストリップは一定
の温度に保たれた炉内を一定の高速度で通って行くが、
ストリップと炉内ロールとの間の温度差や両材料の摩擦
などによる熱の授受によりロールの軸方向の温度分布に
変化を生じ、ロールに熱クラウンが発生し、甚だしいと
きはストリップの通板に支障を来したり製品に品質の不
均一が発生することがある。

【０００３】また、プラスチック製品のように剛性の低
い材料の加熱やラミネート加工等を安定して精度よく行
うためには、材料を所定の温度に均一に加熱することが
重要で、特にロールの軸方向にはできるだけ温度勾配が
発生しないようにする必要がある。ロールの軸方向で温
度勾配が発生すると製品の幅方向の加熱の不均一が発生
し、操業や製品品質への悪影響が出てくる。

【０００４】加熱ロールとしては、内部に誘導加熱用の
コイルを組み込み、更にロール外殻のスリーブに空間を
設けてそこに熱媒体（ナフタレン）を封入したものが知
られている。これは、熱媒体の蒸発と凝縮の繰り返しで
ロール表面の温度分布を均一化させるように工夫したロ
ールであるが、熱媒体の特性上、使用可能な加熱温度は
400℃程度迄に限定され、しかも誘導加熱装置を内部に
組み込み、スリーブを中空にして熱媒体を封入するの
で、ロール構造が複雑となり製作コストが極めて高いも
のとなる。

【０００５】一方、特開平３−271331号公報には、金属
ストリップの連続熱処理用ハースロールとして、熱クラ
ウンを小さく抑えるためにロールの内部に電気抵抗発熱
体や誘電加熱コイルを配置したロールが提案されてい
る。これは、発熱体でロール外殻（スリーブ）を直接加
熱するものであるが、その発熱体を構成する棒状あるい
はコイル状の個々の発熱体のピッチ間隔や発熱量の差異
などが影響して、ロールの全表面にわたって均一な温度
分布が得難く、ロールの軸方向の不均一な温度分布に起
因する熱クラウンを速やかに、また充分に解消するには
至らない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的簡単な構造で軸方向での温度勾配が小さくなるように
加熱することが可能で、熱クラウンを小さくできる加熱
ロールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、『外殻
スリーブと、その内側に密着して嵌合した内殻スリーブ
と、上記内殻スリーブの内周に接して置かれた発熱体、
または上記内殻スリーブ自体に埋め込まれた発熱体を有
し、内殻スリーブは熱伝導性の優れた金属からなること
を特徴とする加熱ロール』にある。なお、ここでスリー
ブというのは、基本的な形状が中空円筒状のものを意味
する。

【０００８】図１〜図４は、本発明の加熱ロールの数例
を示すもので、それぞれ (a)は軸方向縦断面図、(b) は
(a)図のＡ−Ａ線断面図である。各図ともに符号１は外
殻スリーブ、２は内殻スリーブを表し、外殻スリーブ１
と内殻スリーブ２は密に嵌合して一体の中空ロールを構
成している。３は発熱体であり、導線４、ロール軸部の
コンタクトチップ５、および給電ブラシ７により外部電
源８に接続される。９はロール軸受である。

【０００９】外殻スリーブ１の材質はこのロールの使用
環境条件に応じて、耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れた
材料、例えばステンレス鋼等で作製される。内殻スリー
ブ２の材質は熱伝導性に優れた金属、例えば銅またはそ
の合金、アルミニウムまたはその合金等で作製される。

【００１０】図１及び図２のロールは、発熱体３が内殻
スリーブ２の内周に近接して配置されているもので、図
１の発熱体は棒状、図２のそれはコイル状で、いずれも
電気抵抗発熱体である。なお、内殻スリーブ２の内周に
溝を切って、そこに発熱体３を半ば埋め込むようにして
もよい。

【００１１】図３及び図４のロールは、発熱体３が内殻
スリーブ２の内部に埋め込まれているもので、図３は棒
状、図４はコイル状の発熱体を使用した例である。発熱
体をスリーブ内に埋め込むのは、鋳ぐるみ法の外に、例
えば、内殻スリーブを発熱体を埋め込む位置で内側と外
側との二体に分けて作製し、その一方に溝を切ってここ
に発熱体を埋め込み、その後、二体を焼ばめ、ろう付け
等によって嵌合するといった方法でも可能である。この
場合も個々の発熱体間の間隔またはコイルの巻きピッチ
等は、ロールの使用条件に応じて決定するが、この場合
は発熱体からの発生熱量が内殻スリーブへ伝わる伝熱効
率が図１及び図２のロールよりも優れている。

【００１２】図１および図３のように棒状の発熱体を使
用する場合には、ロールの円周方向に一定間隔で複数本
を設置する。この発熱体の数および個々の発熱体間の間
隔、または図２および図４に示すコイルの巻きピッチ等
は、この加熱ロールの使用条件によって決める。発熱体
３としては抵抗発熱体に限らず、バーナ等の燃焼を伴う
発熱体や誘導発熱体を使用することも可能である。

【００１３】内殻スリーブ２の側端からの伝熱による放
熱を避けるため、図１〜４に示すように、内殻スリーブ
２の側端と外殻スリーブの内部の側端との間に隙間６を
設けておくか、この隙間に断熱材を挿入しておくのが望
ましい。

【００１４】

【作用】本発明の加熱ロールは、発熱体からの熱量を外
殻スリーブになるべく均一に伝達するために、発生した
熱を一旦熱伝導性の優れた金属で作製した内殻スリーブ
に伝え、この内殻スリーブ内で温度分布を均一化した
後、この熱を外殻スリーブに伝達するようにしたもので
ある。これによってロールの軸方向の温度勾配がほとん
ど無くなり、例えば前記の焼鈍炉内のストリップを誘導
するための炉内ロールでも熱クラウンの発生が抑制され
る。

【００１５】また、本発明の加熱ロールは構造が簡単で
あるので、従来の加熱ロールに比べて低コストで製作す
ることができるという利点がある。内殻スリーブも金属
製であるから、このロールの使用可能温度は十分に高
い。例えば、内殻スリーブを銅製にした場合、銅は融点
が1083℃であるので約 900℃程度までの昇温が可能であ
る。

【００１６】なお、プラスチックフィルム、合成繊維な
どの加熱、乾燥、熱延伸、ラミネート加工等を行う場合
にも被加熱物の搬送の安定と製品品質の均一性のため
に、ロールの表面温度の均一化は重要であり、本発明の
加熱ロールはこれらの分野で用いるのにも好適である。

【００１７】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。

【００１８】図５の (a)は、試作した加熱ロールの外観
と寸法を示すものである。(b) は内部を図１に示した本
発明の加熱ロールの構造としたときのロールバレルの断
面図、(c) は同時に試作した内殻スリーブのない従来型
の加熱ロールのロールバレルの断面図である。

【００１９】図５(b) に示す本発明ロール（実施例１）
は、厚さ５mmのステンレス鋼（JISSUS 304)製の外殻ス
リーブ１と、厚さ10mmの銅製の内殻スリーブ２とで構成
されていて、１と２は嵌合して一体となっている。発熱
体３は、絶縁体で被覆した直径 3.2mmの棒状ニクロム線
で、16本を等間隔に内殻スリーブ２の内面に密着させて
配置した。

【００２０】図５(c) の従来型の加熱ロールは、厚さ15
mmのステンレス鋼（SUS 304)製で、このスリーブ１の内
面に接して上記(b) 図のものと同じ棒状抵抗発熱体を配
置した。

【００２１】上記の外に、図２の構造のものとして、直
径3.2 mmのニクロム線をピッチ20mmでコイル状に巻いて
発熱体としたもの（実施例２）、図３の構造のものとし
て、上記の棒状の発熱体を内殻スリーブの厚み中央部に
埋め込んだもの（実施例３）、図４の構造のものとし
て、同じくコイル状の発熱体を埋め込んだもの（実施例
４）をそれぞれ作製した。いずれも、外殻スリーブと内
殻スリーブの材質および寸法は実施例１のものと同じで
ある。

【００２２】上記５種類の加熱ロールを用いて鋼ストリ
ップの通板加熱試験を行った。使用したストリップは幅
250mm、厚さ 1 mm のSPCC材、加熱ロールの設定温度は
650℃、ラインの通板速度は 1.2ｍ/minとした。加熱ロ
ールが設定温度に到達した後、ストリップを約 120度巻
き付ける状態で接触させて通板した。試験結果を表１に
示す。

【００２３】表１には設定温度に到達した後の時間、即
ち、通板開始からの経過時間に伴うストリップの幅当り
の熱クラウン量を示す。ここでストリップの幅当りの熱
クラウン量は、接触式のダイヤルゲージを用いてロール
軸方向のバレル表面形状を測定することにより検出し
た。

【００２４】表１に見られるように、従来型の加熱ロー
ルでは時間の経過とともに熱クラウン量が増加していく
のに対し、本発明の加熱ロールの熱クラウン量は時間が
経過してもほとんど増加せず、その値も問題にならない
ほど小さい。実施例１〜４の内部構造による効果の差が
ほとんど無いことから見れば、加工の容易さを考慮して
図１および図２の構造が実用上のぞましいと言える。

【００２５】図６には、前記実施例１の本発明ロールと
従来型ロールについて、設定温度に到達した後に表面温
度を測定した結果を示す。本発明のロールでは従来型の
ロールに比べて軸方向での表面温度の変動が小さく、均
一な温度分布になっている。

【００２６】なお、この通板試験において、従来型の加
熱ロールでは通板開始の10分後にストリップの蛇行が認
められたが、本発明の加熱ロールでは安定した通板を行
うことができた。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明の加熱ロールは、ロールの軸方向
の温度勾配が小さいので、被加熱体の均一な加熱ができ
る。また、例えば鋼ストリップの連続焼鈍工程にこのロ
ールを使用すれば、熱クラウンが小さいので蛇行なしに
安定した通板を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】棒状の発熱体を内殻スリーブの内周に設けた本
発明の加熱ロールの一例を示す軸方向縦断面図 (a)と、
そのＡ−Ａ線断面図(b) である。

【図２】コイル状の発熱体を内殻スリーブの内周に設け
た本発明の加熱ロールの一例を示す軸方向縦断面図 (a)
と、そのＡ−Ａ線断面図(b) である。

【図３】棒状の発熱体を内殻スリーブの内部に設けた本
発明の加熱ロールの一例を示す軸方向縦断面図 (a)と、
そのＡ−Ａ線断面図(b) である。

【図４】コイル状の発熱体を内殻スリーブの内部に設け
た本発明の加熱ロールの一例を示す軸方向縦断面図 (a)
と、そのＡ−Ａ線断面図(b) である。

【図５】(a) は試験用に作製した加熱ロールの外観と寸
法、(b) はそのバレル部の横断面図で本発明ロールを示
す図、(c) は同じく従来型のロールを示す図である。

【図６】本発明の加熱ロールと従来型の加熱ロールのロ
ール軸方向の表面温度分布を示す図である。

【符号の説明】

１: 外殻スリーブ、２: 内殻スリーブ、３:
発熱体、４: 導線、５: コンタクトチップ、６:
隙間７: 給電ブラシ、８: 電源、９:
軸受

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外殻スリーブと、その内側に密着して嵌合
した内殻スリーブと、上記内殻スリーブの内周に接して
置かれた発熱体、または上記内殻スリーブ自体に埋め込
まれた発熱体を有し、内殻スリーブは熱伝導性の優れた
金属からなることを特徴とする加熱ロール。