JPH061834U - 多孔ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロールに発生する熱変形、熱応力の低減、均一
化。 【構成】ロール内部にロール軸方向に複数の流路を設け
る。該ロール本体の両端部には、前記流路を流れる冷却
媒体または加熱媒体の流量調整治具を設ける。この流量
調整治具は流路の数に応じて高温物体または低温物体と
接触する側に流体が多く流れ、非接触側に流体が少なく
流れるように開閉制御できる機能を有する。また、流量
調整治具の開閉制御は必要に応じて、ロールに内蔵した
測温装置の実測温度に基づいて行う。 【効果】ロール内温度分布を均一化できるので、ロール
に発生する熱変形、熱応力を低減、均一化できる。ロー
ル寿命を延長できる。高温物体または低温物体の品質を
損なうことがない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、連続鋳造設備や圧延設備、表面処理設備等に使用されている冷却 媒体または加熱媒体流路を有するロールに係り、ロールに発生する熱変形、熱応 力を効果的に低減または均一化し得る機能を有する多孔ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

連続鋳造設備や圧延設備、表面処理設備等において、ロールに発生する熱変形 、熱応力を低減または均一化するためロールに冷却媒体または加熱媒体流路を設 けたロールとしては、例えば図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すロールが知られて いる。図１５（Ａ）に示すロール１は、ロール中心に該ロール本体部および軸部 を貫通する通孔１−１が穿設されたもので、通孔１−１内を冷却媒体または加熱 媒体が流れる構造となしたものである。同（Ｂ）に示すロール２は、スリーブ２ −１の内周面に設けた螺旋状の流路２−２とロール軸部に設けた流路２−３が連 通し、ロール軸部より流入した冷却媒体または加熱媒体が螺旋状流路２−２内を 流れる構造となしたものである。同（Ｃ）に示すロール３（実開平３−２４３５ ４号公報参照）は、ロール軸部に設けた通孔３−１とロール外周面近傍に設けた 通孔３−２とが連通し、ロール表面の周方向に複数のスリット３−３を設けたも ので、ロール軸部より流入した冷却媒体または加熱媒体がロール外周面近傍の通 孔３−２を流れる構造となしたものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記した従来のロールは、単にロールの中心またはロールの外周部を 冷却媒体または加熱媒体が流れる構造となっているだけであるため、稼働中にロ ール表面の物体と接触している部分と非接触の部分とでは大きな温度差が生じ、 またロール表面と中心部とでも温度差が大きくなるという問題がある。

【０００４】 図１６は一例として、前記図１５（Ａ）の中央部に通孔１−１を有するロール １を連続鋳造鋳片の搬送ロールとして使用した時のロール表面温度測定例を示し たものである。このロール温度実測例は、ロール径３６０ｍｍ、鋳造速度２．０ ｍ／ｍｉｎ、鋼片温度１０００〜９５０℃の仕様条件の場合で、搬送ロールには ロールを冷却するため冷却水を供給した。図１６のデータより明らかなごとく、 ロール表面部の鋳片と接触している部分が最も温度が高く、ロール表面でも鋳片 と非接触の部分では温度が低い。すなわち、高温物体に接触するロール表面部と そうでない表面部では３０℃以上の温度差を生じているのである。これは、図１ ５（Ｂ）、（Ｃ）のロールについても、同様の温度差が生じる。

【０００５】 このようなロール表面部において物体と接触する部分と非接触部とで大きな温 度差が生じると、ロールに過大な熱応力、熱変形が発生する。過大な熱応力は、 ロール寿命の減少をもたらし、熱変形は例えば連続鋳造機の鋳片支持ロールの場 合には未凝固の鋳片に品質上の悪影響を与えることになる。また、ロールを所定 温度まで低下させるには多量の冷却水が必要となる。冷却水を多量に流すと過冷 却となりロール内温度分布がより不均一となり、鋼の均一冷却、冷却水削減効果 も期待できない。

【０００６】 また、上記とは逆に、ロールにて低温物体を加熱するため該ロールに例えば熱 風や蒸気等の熱媒体を供給した場合も、ロール表面部の接触部と非接触部で温度 差が生じ、ロールへの不均一な熱応力、熱変形の発生をきたすとともに、接触物 体への悪影響を与える。

【０００７】 この考案は、このような従来ロールの温度差の問題に鑑みて、冷却媒体あるい は加熱媒体の使用量を増加することなく、ロール内温度分布を均一化でき、ロー ルに発生する熱応力、熱変形を低減、均一化し得る多孔ロールを提供しようとす るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

この考案は、高温物体に接触する部分の冷却、または低温物体に接触する部分 の加熱を行うロールにおいて、この冷却または加熱用の媒体として流体を使用す る場合に、その流体を物体と接触する部分には多く、その他の部分には少なく供 給することによって、ロール内部の温度分布の均一化とロールの冷却または加熱 を効率よく行えるようにしたもので、その要旨は、ロール表層部近傍の同心円上 に該ロール軸と平行な複数の流路を有し、該ロール本体部の両端部に流量調整治 具を配したことを特徴とし、またロール本体部に該ロール軸方向に複数の傾斜流 路を有し、該ロール本体部の両端部に流量調整治具を配したことを特徴とし、ま た上記のロール軸と平行な流路または傾斜流路を有する多孔ロールに測温装置を 内蔵したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

ロール表層部近傍の同心円上に該ロール軸と平行に穿設する流路は、ロール本 体部の同心円上に任意の間隔を置いて設ける。また、ロール本体部に該ロール軸 方向に穿設する傾斜流路は、一端はロール表層部近傍に開口し、他端はロール中 心部近傍に開口するように設けることができる。

【００１０】 ロール表層部近傍の同心円上に該ロール軸と平行に任意の間隔を置いて穿設し た複数の流路に冷却媒体または加熱媒体を通流させた場合、ロール表層部近傍は 冷却媒体の場合はロール表面温度を効率よく低下させることができ、また加熱媒 体の場合はロール表面温度を効率よく高めることができる。また、ロール本体部 に該ロール軸方向に穿設した傾斜流路に冷却媒体または加熱媒体を通流させた場 合は、ロール表面温度のみならず、ロール中心部の温度も効率よく制御できる。

【００１１】 また、ロールの両端部に配する流量調整治具としては、ロール本体部に穿設し た複数の平行流路または傾斜流路のうち、例えばロールの半分に相当する部分の 流路を閉鎖可能な面積を有する半円状または扇形状の流量調整板をロール中心部 に回転可能に軸着して用いることができる。この流量調整板の大きさは、物体に 接触しない側の流路にどの程度流体を流すかにより決定できる。すなわち、閉鎖 したい流路の数に応じて決定される。

【００１２】 この流量調整板を例えばロールの下半分の流路を閉鎖するように取付けること により、流体はロールの上半分に多く流れ、下半分に少なく流れる。またこれと は逆に、ロールの上半分の流路を閉鎖するように流量調整板を取付けることによ り、流体はロールの下半分に多く流れ、上半分には少なく流れる。したがって、 上記流量調整板を有する多孔ロールを例えば高温鋼材を搬送する上下一対のロー ルからなる搬送ロールに適用して該ロールを冷却する場合、下ロールにはロール の下半分の流路を閉鎖するように流量調整板を取付けた多孔ロールを用い、上ロ ールにはロールの上半分の流路を閉鎖するように流量調整板を取付けた多孔ロー ルを用いる。すなわち、高温鋼材と接触する側に冷却媒体が多く流れるように流 量調整板を取付けるのである。その結果、ロールの高温鋼材と接触する側は冷却 媒体が多く流れることにより冷却効果が大きく、高温鋼材との非接触側は冷却媒 体が少なく流れることにより冷却効果が小さくなり、ロールの表面部において物 体と接触する部分と非接触の部分での温度差が縮まり、ロール内温度分布が均一 化される。また、傾斜流路の場合は、ロールの表面部において物体と接触する部 分と非接触の部分での温度差が縮まるのみならず、ロール表面部とロール中心部 との温度差も小さくすることができ、ロール内温度分布がより均一化される。 なお流体として加熱媒体を用いる場合も上記と同様であることはいうまでもない 。

【００１３】 また、ロールの両端部に配する流量調整治具としては、上記板状の部材に替え て、自動的に作動する栓で流路の開口部を開閉する自動開閉方式を採用すること もできる。この場合は、流路の数に応じて栓の数を決定し、物体と接触する側が 開となり、非接触側が閉となるように仕組むのである。またこの方式は、栓の閉 鎖力を加減することにより当該流路を流れる流体の流量を調整することも可能で ある。この自動開閉方式を採用する場合は、ロールに測温装置を内臓しロールの 温度を常時測定し、その実測温度から物体と接触する側か、非接触側かを判断し て栓の開閉を制御することもできる。

【００１４】 このように流量調整治具を有する多孔ロールの場合は、冷却媒体あるいは加熱 媒体の使用量を増加することなく、ロール内部の温度分布を均一化でき、ロール に発生する熱応力、熱変形を低減、均一化し得るので、ロール寿命を延長できる とともに、接触物体への悪影響を最小限に抑えることができる。

【００１５】

【実施例】

図１はこの考案の請求項１に対応する多孔ロールの一例を示す縦断側面図、図 ２は図１のＡーＡ線上の縦断正面図、図３、図４はこの考案に係る流量調整治具 の他の例を示す図１のＡーＡ線上の縦断面相当図、図５は図１、図２および図３ に示す流量調整治具付き多孔ロールを上下一対の高温鋼材搬送ロールに使用した 例を示す概略正面図、図６はこの考案に係る自動開閉方式の流量調整治具の一例 を示す側面図、図７は同上の流量調整治具の正面図、図８はこの考案の請求項１ に対応する多孔ロールの他の例を示す図１のＡーＡ線上の縦断面相当図、図９は この考案の請求項２に対応する多孔ロールの一例を示す縦断側面図、図１０は図 ９のＡーＡ線上の縦断正面図、図１１は同じくこの考案の請求項２に対応する多 孔ロールの他の例を示す縦断側面図、図１２は図１１のＡーＡ線上の縦断正面図 、図１３はこの考案の請求項３に対応する測温装置を内蔵した多孔ロールの一例 を示す概略図で、１１は多孔ロール、１１−１、１１−２は流路、１２、１３、 １４は流量調整板、１５は自動開閉方式の流量調整治具、１６−１、１６−２は 測温装置、１７は高温鋼材である。

【００１６】 すなわち、図１に示す多孔ロール１１は、ロールの表層部近傍の同心円上に該 ロール軸と平行な複数の流路１１−１を任意の間隔を置いて設け、ロール両端面 に例えば半円状の流量調整板１２を自重で常にロールの下半分に位置するように ロール中心部に回転自在に枢着する。その際、流量調整板１２はロール端面との 間に僅かな隙間が生じるように取付け、少量の流体を流すことも可能である。し たがって、この流量調整板を有する多孔ロール１１は、図２に示すごとく、ロー ルの上半分の流路１１−１が開孔され、下半分の流路は閉鎖された状態、もしく は僅かな隙間を有すれば少量のみ流れる状態となる。冷却媒体または加熱媒体は ロール軸部の流路１１−２より流入し、ロールの流路１１−１を流れるが、流量 調整板１２がロールの下半分に位置していることから該流体はロールの上半分に 多く流れ、ロールの下半分に少なく流れる。

【００１７】 図３の多孔ロールは、上記とは逆にロールの下半分を開孔し、上半分を閉鎖す る流量調整板１３を有するもので、この場合は該流量調整板１３が常に上側に位 置するごとく重り１３−１を設け、ロール中心部に回転自在に枢着する。このよ うに流量調整板１３が常にロールの上半分に位置している場合は、流体はロール の下半分に多く流れ、下半分に少なく流れる。

【００１８】 図４は扇形状の流量調整板を例示したもので、この場合扇形の開度θは閉鎖し たい流路の数に応じて設定する。図中、１４−１は流量調整用開孔であり、この 開孔は扇形流量調整板に限らず、前記図１、図２、図３に示す半円状の流量調整 板にも必要に応じて設けることができる。

【００１９】 図５において、下ロールは図１、図２に示す流量調整板１２を有する多孔ロー ル１１、上ロールは図３に示す流量調整板１３を有する多孔ロール１１である。 つまり、高温鋼材１７と接触する側に冷却媒体（冷却水）が多く流れるように流 量調整板を配した多孔ロールで上下一対の鋼材搬送ロールを構成する。したがっ て、かかる構成の鋼材搬送ロールの場合は、高温鋼材搬送中は常に高温鋼材１７ と接する側に冷却水が多く流れ、非接触側には冷却水が少なく流れるので、高温 鋼材１７が効率よく冷却されるとともに、ロール内温度分布も均一化される。

【００２０】 図６、図７に示す自動開閉方式の流量調整治具は、ロール端面の中心に突設し た軸受１５−１に例えば１８０度方向に一対のアーム１５−２をピン１５−３に て互いに回動自在に枢着し、各アームの先端に流路１１−１の開孔部に相対する 栓１５−４を取付けており、各アームはコイルバネ１５−５にて常に後側に押さ れており、ロール端面と該アームに設けた電磁石１５−６にて栓１５−４が開閉 動作する仕組みとなっている。すなわち、電磁石１５−６に通電（ｏｎ）すると コイルバネ１５−５に抗してアーム１５−２が前側（ロール端面側）に回動し栓 １５−４により流路が閉じられ、通電を切る（ｏｆｆ）とコイルバネ１５−５の 押圧力によりアーム１５−２が後側に回動して栓１５−４により流路が開く仕組 みとなす。この方式の場合は、電磁石１５−６の力を調整することにより栓１５ −４を完全開、または完全閉でない中立状態にすることが可能であるため、流体 の流れを調整することができる。なお、栓１５−４はここでは２個設けた場合を 示したが、流路１１−２の数に応じて適当数設けることはいうまでもない。なお 、栓１５−４を開閉動作させる手段は上記電磁石方式のみに限定するものではな く、例えば回転式くさびを設けることによっても可能である。

【００２１】 上記自動開閉方式の流量調整治具付き多孔ロールにおいては、例えば高温物体 と接する側に位置した栓１５−４はこの側の電磁石１５−６がｏｆｆすることに より流路が開き流体が多く流れる。他方、高温物体と非接触側に位置する栓１５ −４はこの側の電磁石１５−６がｏｎすることにより流路が閉じられ、流体は少 なく流れる。したがって、この場合も前記と同様、ロール内温度分布の均一化を はかることができる。

【００２２】 図８に示す多孔ロール１１は、ロールの表層部近傍の同心円上に該ロール軸と 平行な複数の流路１１−１を多数設けた場合である。この場合、流路１１−１の 数および間隔は特に限定するものではなく、ロール径に応じて適宜定める。

【００２３】 図９、図１０に示す多孔ロール１１は、ロール本体部に前記流路１１−１をロ ール軸に対して傾斜して設け、ロール両端面に上記と同じ流量調整板１２を取付 けた構造となっている。傾斜流路１１−１は、一端はロール表層部近傍に開口し 、他端はロール中心部近傍に開口するように同心円上に設ける。この傾斜流路付 き多孔ロールの場合も前記のものと同様、冷却媒体または加熱媒体はロール軸部 の流路１１−２より流入し、ロール本体部の傾斜流路１１−１を流れるが、流量 調整板１２がロールの下半分に位置する場合は、該流体はロールの上半分に多く 流れ、ロールの下半分に少なく流れ、流量調整板１３がロールの上半分に位置し ている場合は、流体はロールの下半分に多く流れ、下半分に少なく流れる。

【００２４】 また、図１１、図１２に示す多孔ロール１１は、ロール本体部に設ける流路を 屈曲傾斜流路１１−１とし、ロール両端面に上記と同じ流量調整板１２を取付け た構造となっている。屈曲傾斜流路１１−１は、ロール両端面開口部をロール軸 心近傍の同心円上に設け、ロール本体の軸方向中央部分に位置する流路の中間部 分をロールの表層部近傍の同心円上に位置させたもので、この屈曲傾斜流路１１ −１付き多孔ロール１１の場合も前記のものと同様、冷却媒体または加熱媒体は ロール軸部の流路１１−２より流入し、ロール本体部の屈曲傾斜流路１１−１を 流れるが、屈曲傾斜流路の場合は、ロールの表層部近傍をより冷却または加熱す るのに有効である。

【００２５】 なお、図６、図７に示す自動開閉方式の流量調整治具付き多孔ロールの場合は 、ロールの温度を常時測定し、その実測温度を電気信号に変換して電磁石１５− ６を制御するようにした方が効果的であることから、図１３に示すごとくロール に測温装置１６−１、１６−２をロールに内蔵する。この測温装置をスリーブロ ールに使用する際は、ロールスリーブ１１−４が熱膨張によりアーバ（芯材）１ １−３と相対位置を変えても測温部に悪影響を与えることなく測温できるように 、測温装置１６−１をスリーブに沿わせ、測温装置１６−２をアーバ１１−３に 設置する。

【００２６】 実施例１ 図１４は図１、図２、図３に示す構造の多孔ロールを高温鋼材の支持冷却ロー ルに使用した際のロール表面温度を調査した結果であり、（Ａ）は図１５（Ａ） に示す従来形ロール、（Ｂ）はこの考案の多孔ロールのロール表面温度分布図で ある。このデータは、ロール温度差が極端に現れるように搬送速度をＶｃ＝０． ００５ｍ／ｍｉｎと非常に遅くした場合の結果である。

【００２７】 図１４より明らかなごとく、この考案のロールは表面温度で２０５℃低下し、 ロール内の温度差は従来形ロールの６０８℃から３６６℃と大幅に減少している 。したがって、ロールに発生する熱応力、熱変形は１／１．５以下に軽減され、 また高温鋼材もほぼ均一に冷却されるため品質が向上する。さらに、鋼材冷却用 スプレー水、空気の使用量の減少も可能となる。これらの効果は、ロール温度を 測定しながら流量調整ができる自動開閉式流量調整治具付き多孔ロール（図６、 図７参照）の場合はさらに顕著に現れる。

【００２８】 上記実施例は多孔ロールを冷却ロールとして用いた場合であるが、加熱ロール として用いても同様の効果が得られることはいうまでもない。なお、傾斜流路付 き多孔ロールの場合も同様の効果が得られることはいうまでもない。

【００２９】

【考案の効果】

この考案は上記のごとく、冷却媒体または加熱媒体の使用量を増加することな く、高温物体または低温物体との接触の有無によるロールの温度分布の不均一を 減少できるので、ロールに発生する熱応力、熱変形の低減、均一化が可能となり 、ロール寿命の延長、接触物体への悪影響を最小限に抑えることができるという 、有益な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の請求項１に対応する多孔ロールの一
例を示す縦断側面図である。

【図２】図１のＡーＡ線上の縦断正面図である。

【図３】この考案に係る流量調整治具の他の例を示す図
１のＡーＡ線上の縦断面相当図である。

【図４】この考案に係る流量調整治具の他の例を示す図
１のＡーＡ線上の縦断面相当図である。

【図５】図１〜図３に示す多孔ロールを上下一対の高温
鋼材搬送ロールに使用した例を示す概略正面図である。

【図６】この考案に係る自動開閉方式の流量調整治具の
一例を示す側面図である。

【図７】同上自動開閉方式の流量調整治具の正面図であ
る。

【図８】この考案の請求項１に対応する多孔ロールの他
の例を示す図１のＡーＡ線上の縦断面相当図である。

【図９】この考案の請求項２に対応する多孔ロールの一
例を示す縦断側面図である。ぬ

【図１０】図９のＡーＡ線上の縦断正面図である。

【図１１】この考案の請求項２に対応する多孔ロールの
他の例を示す縦断側面図である。

【図１２】図１１のＡーＡ線上の縦断正面図である。

【図１３】この考案の請求項３に対応する測温装置を内
蔵した多孔ロールの一例を示す概略図である。

【図１４】この考案の実施例におけるロール表面温度実
測値を示す図である。

【図１５】従来の流路付きロールを例示したもので、
（Ａ）はロール中心に流路を有するロール、（Ｂ）はロ
ール内部に螺旋状流路を有するロール、（Ｃ）はロール
内部に流路を、ロール外周面にスリットを設けたロール
をそれぞれ示す縦断側面図である。

【図１６】従来形ロールのロール温度実測例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１ 多孔ロール １１−１、１１−２ 流路 １２、１３、１４ 流量調整板 １５ 流量調整治具 １６−１、１６−２ 測温装置 １７ 高温鋼材

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール表層部近傍の同心円上に該ロール
   軸と平行な複数の流路を有し、該ロール本体部の両端部
   に流量調整治具を配したことを特徴とする多孔ロール。
2. 【請求項２】 ロール本体部に該ロール軸方向に複数の
   傾斜流路を有し、該ロール本体部の両端部に流量調整治
   具を配したことを特徴とする多孔ロール。
3. 【請求項３】 ロールの測温装置を内蔵したことを特徴
   とする請求項１、２記載の多孔ロール。