JPH06322436A

JPH06322436A - カーボンロール

Info

Publication number: JPH06322436A
Application number: JP5111598A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hirota; 芳明広田; Koichiro Mukai; 幸一郎向井; Kenichiro Fujimoto; 健一郎藤本; Shuichi Okubo; 修一大窪
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】連続熱処理炉で金属帯板の搬送や冷却、直接
通電に使用される耐摩耗性のサーマルクラウンを防止す
るカーボンロールを提供する。【構成】高温に加熱された材料と接触し、搬送、通
電、冷却のいずれかを行なうカーボンを主体とするロー
ルにおいて、重量で４０〜９０％のＷＣを含むことを特
徴とするカーボンロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉で用いられる
搬送用ロールや、ロール冷却、あるいは通電に用いられ
る通電ロールに関し、特に、高温の金属材と接触しても
温度分布に基づくサーマルクラウンを抑制し、耐摩耗性
に優れるカーボンロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の焼鈍、例えば冷延鋼板の連続焼鈍
で使用される炉内のハースロールでは炉の雰囲気温度が
高く、接触する鋼板が雰囲気温度より低い場合、ロール
の中央部は温度が低く、ロールのエッジの方が高温にな
り、温度分布がつく。この温度分布に応じ、ロールのプ
ロフィールは、熱膨張により中央がへこみエッジが高い
凹型のクラウンを生じる。逆に、炉の雰囲気温度より高
温の鋼板と接触する場合や、加熱された鋼板を冷却する
ために使用される冷却ロール、あるいは、通電加熱に使
われる通電ロールなどは、ロール温度が鋼板よりも低
く、高温の鋼板と接触した部分は高温に熱せられるが、
鋼板と接触しない部分は温度が低くなり、凸型のクラウ
ンが生じる。このような状態では、鋼板にも温度分布、
張力分布がつきやすく、形状が悪化し耳波や絞りなどが
生じやすくなる。また、鋼板の幅が変わった場合には、
ロールのプロフィールが変化し、鋼板形状が不安定にな
りやすく、ロールのプロフィールが安定するまで低速で
操業しなければならないなどの問題が有った。

【０００３】また、通電ロールではロールにクラウンが
生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下する結果、鋼
板と通電ロールの間でスパークが発生し、鋼板、通電ロ
ール双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロール寿命
の低下をもたらすという問題があった。

【０００４】このように、ロールのプロフィールが変化
すると種々の不都合が生じる原因となる。そこで、ロー
ル表面温度を均一にするため、特開昭５７−１３６７９
３号公報には、ロール表面に磁束密度が高くなる部分の
抵抗値が大きくなるように導電性磁性体膜を形成し、誘
導加熱をした場合に、一様な温度分布を得ることが記載
されている。また、特開昭６１−７９７３３号公報に
は、ロール胴部表面を導電性セラミックで構成し、通電
加熱可能に構成した搬送ロールが記載されている。この
ロールは、導電性セラミックに通電し、抵抗加熱により
ロールの幅方向の温度分布を均一化することができると
記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の技術はロール表面温度だけを均一にしようとして
も、ロール表面温度と異なる物質がロールと接触すれば
やはりロール表面温度分布は不均一になるとともに、軸
受けからロールまで各部へ熱が移動することから、ロー
ル内部まで温度を均一化することは困難であり、ロール
のプロフィールを均一化することは難しい。また、黒鉛
を電車のすり板や通電ロールとして使用する場合には、
黒鉛の比抵抗が５００〜１０００μΩcmと比較的大きい
ため、発熱が問題となってくる。

【０００６】本発明は、ロール表面に不均一な温度分布
が生じにくく、したがってサーマルクラウンの発生を防
止し、かつ耐摩耗性を有し抵抗も小さいカーボンロール
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、高温に
加熱された材料と接触し、搬送、通電、冷却のいずれか
を行なうカーボンロールにおいて、重量比で４０〜９０
％がＷＣであることを特徴とするカーボンロールであ
る。

【０００８】

【作用】本発明は、ロールが高温の金属に接触したり、
雰囲気温度により温度分布が生じるのを抑制するととも
に、仮に温度分布が生じた場合でも膨張がしないような
ロールとすることを目的とした。すなわち、ロール胴長
部の材質に着目し、熱拡散がしやすく熱膨張のしない材
質を検討した。熱伝導率が高い物質としては銅や銀など
があり、また膨張の小さな材質はセラミックなどの非導
電性材量があり、一般に高熱伝導率の材質は膨張も大き
く、逆に膨張しにくい材質は比抵抗が高く、熱伝導が悪
いという性質がある。そこで、熱膨張が小さく、熱伝導
がよい材質としてカーボンに着目した。カーボンは、一
般に線膨張係数が小さく、熱伝導が大きくかつ電気抵抗
も比較的小さい。しかし、柔らかいため、ロールとして
使用するためには、耐摩耗性を向上させることが必須で
ある。また、通電ロールなどに使う場合には、いっそう
の比抵抗の低下が望まれる。そこで、カーボンの特性で
ある温度による伸びにくさを兼ね備え、かつ耐摩耗性を
向上し、熱伝導、電気抵抗を改善するため、カーボンに
種々の添加材を加え、焼成を行なった。

【０００９】本発明で使用する原料組成物は、重量比で
４０〜９０％のＷＣ粉末と残部が焼成後カーボンとなる
コークスやバインダー等からなり、粉砕、混ねつをし、
例えば冷間等方性圧縮により成型した後焼成を行なう。
焼成は、３００℃まで１０℃／ｈで昇温し、その後８０
０℃までは３℃／ｈで、その後１０℃／ｈで昇温し、２
０００〜３０００℃で２週間保持したのち冷却し、焼成
体を得る。

【００１０】カーボン原料は、焼成していく間にＷＣと
再結合をしながら強固な組織を形成してゆき、摩耗に強
い緻密な組織を形成してゆく。カーボンは、焼成温度が
上がり結晶化が進んでくると熱伝導率が上がり、比抵抗
が下がりはじめる。さらに、膨張係数も小さくなる。こ
うしてできたカーボンは、きわめて強固で耐摩耗性に優
れておりロールとして使用する場合に長時間安定して使
用できる。ＷＣが重量比で４０％以下の場合は、極端な
摩耗改善効果が得にくいこと、また、ＷＣが重量比で９
０％以上の場合は、焼成時に亀裂が入りやすい。本発明
のカーボンロールは、熱伝導がよく線膨張係数も小さく
なるので、サーマルクラウンを抑制できる。また、ＷＣ
がマトリックスの中に多数存在するため、電気抵抗も非
常に小さくすることができ、通電ロールとして使用する
と、発熱も小さくすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明の効果を詳細に
説明する。本実施例では、ニードル系のコークスと１０
０メッシュのＷＣ粉末を混ねつし、冷間等方性圧縮によ
り成型した後焼成を行なった。焼成は、３００℃まで１
０℃／ｈで昇温し、その後８００℃までは３℃／ｈで、
その後１０℃／ｈで昇温し、２０００〜３０００℃で２
週間保持したのち冷却し、焼成体を得た。

【００１２】表１に、焼成体の重量％と焼成温度、線膨
張係数、熱伝導率、比抵抗、ピンオンディスクによる摩
耗実験結果を示す。ピンオンディスクによる摩耗実験
は、３mm×４mmのＳＵＳ３０４製のピンを用い、１kgf
の荷重で２時間回転させた後の摩耗減量を示し、−は重
量減少、即ち摩耗が生じたことを示し、＋は相手のピン
を削ったことを示す。

【００１３】本発明によるカーボンＡ〜Ｌは、いずれも
摩耗せず逆に相手のピンを削るほど硬い。それに対し、
比較例に示すＭ、Ｎは、いずれも摩耗する。また、線膨
張係数は、５．５〜７．５×１０^-6（１／℃）と一般の
金属の１０×１０^-6（１／℃）程度と比べ大幅に減少す
る。また、比抵抗は、カーボンの中で最も低い黒鉛の４
５０（μΩcm）と比べ、約１／３程度まで減少させるこ
とができる。

【００１４】

【表１】

【００１５】図１（ａ）は、本発明によるロールの側断
面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。
使用したカーボンは、ＷＣが８０wt％のものを、２５０
０℃で焼成し直径２３０mm、長さが６００mmの、肉厚が
４０mmのスリーブ１にして、鉄製の軸３に入れ、両端を
固定リング２で固定した。図示していないが、カーボン
スリーブ１には両端に９０℃の間隔で４箇所胴長方向に
径１０mm、深さ３０mmの穴をあけ、ここに固定リング２
の端面側からボルトを通しスリーブの回転を防止すると
ともに、固定リング２は外周にあけた穴から軸３に６角
ボルト通し固定している。このロールに、板幅３００m
m、厚み０．３mmの冷延鋼板を８５０℃に加熱して１時
間接触させた後のロールのプロフィールを触針を冷却し
た変位計にて測定した。本発明によるロールと同じサイ
ズの鉄製ロールを用いて同じ実験を行なった結果、本発
明によるロールは、鋼板が接触した中心と鋼板エッジと
の差は１０μｍで、鉄ロールの５０μｍと比べ約１／５
であり、大幅にサーマルクラウンを抑制できた。

【００１６】

【発明の効果】本発明のカーボンロールを用いれば、高
温の被加熱材と接触しても温度分布はあまりつかず、か
つ膨張率も小さいので、サーマルクラウンの発生が抑止
できる。サーマルクラウン成長が抑止されると、クラウ
ン部での接触不良が回避でき、高温に加熱されたストリ
ップなどの変形や、温度の不均一さを防止することがで
きる。したがって、例えば鋼板の連続焼鈍炉などで使用
すれば、板幅が変更になってもロールのプロフィールは
安定しているため、板形状の悪化が防止でき、また蛇行
などの発生も防止できる。そのため、ライン速度をおと
さずに生産が可能となり、高速搬送も可能になる。さら
に、ロール冷却等へ使えば、カーボンの熱伝導が良いた
め効率的にかつ形状不良を起こさず冷却が可能である。
通電ロールに応用した場合にも、加熱して高温になった
金属と接触してもプロフィールが安定しているため、接
触不良に伴うスパークの発生を防止できる。また、比抵
抗が小さくできるため、ロール発熱が抑制され加熱効率
を落とさずに済む。以上の如く本発明は、従来のカーボ
ンの欠点であった摩耗に極めて強く、長時間安定して使
用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のカーボンロールの側断面を示
す。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。

【符号の説明】

１カーボンスリーブ２固定リング３軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤本健一郎神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者大窪修一神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温に加熱された材料と接触し、搬送、
通電、冷却のいずれかを行なうカーボンロールにおい
て、重量比で４０〜９０％がＷＣであることを特徴とす
るカーボンロール。