JPH0762452A

JPH0762452A - 冷却ロール

Info

Publication number: JPH0762452A
Application number: JP21023793A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Hashimoto; 律男橋本; Keiji Mizuta; 桂司水田; Keiji Tanizaki; 桂二谷崎; Kazumasa Mihara; 一正三原; Hironori Fujioka; 宏規藤岡
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼帯の連続熱処理設備に適用される冷却ロー
ルに関するもので、鋼帯をロールに巻付けて冷却する際
に鋼帯をロールに密着させて熱効率を高めるのに吸引用
の動力を用いずに冷却効果を高め設備コスト、ランニン
グコストの低減を図る。【構成】ロール本体２１はロール外筒２３、内筒２４
からなるロール胴２２、ロール軸２９ａ，２９ｂ及び内
部空胴よりなる。ロール胴２２には軸方向に多数の冷却
溝２５を有し、冷媒を流してロール胴２２に巻付くスト
リップ６を冷却する。又、冷却溝２５とは独立にこれら
と交差しないように直径方向に貫通孔２６が多数設けら
れ、ストリップ６とロール胴２２表面に巻込まれたガス
がこれら孔２６よりロール内部の空胴に流入し、他の孔
２６より外部へ流出する。これにより、ストリップ６は
ロール胴２２の表面に密着するようになり冷却のための
熱伝導が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却ロールに関し、特に
鋼帯の連続熱処理設備に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続焼鈍設備や熱処理ラインにお
ける熱鋼帯を冷却する冷却ロールとして、例えば図５〜
図７に示すものが知られている。図５はその冷却ロール
の縦断面図、図６は側面図、図７は図５におけるＢ部の
拡大図である。

【０００３】図中の１は、中空のロール本体である。こ
のロール本体１の外周は、ロール本体１内を通る冷媒２
によって冷却されるロール胴３となっている。このロー
ル胴３の軸方向及び周方向には図７のＢ部拡大図に示す
ように約１mmφのサクション孔４が多数設けられてお
り、前記ロール胴３の軸方向にスリット状に切られたサ
クション溝５に連通している。ここで、前記サクション
孔４はサクション溝５を介して図示省略の吸引装置で吸
引されており、加熱されたストリップ６とロール胴３の
接触を増進するとともに、ロール胴３のクラウン（軸方
向のふくらみ）によるストリップ６の端部の接触不良を
サクション孔４の吸引力により接触させストリップ６の
巾方向の温度均一を図っている。前記ロール本体１の軸
方向と直交する方向には両端部にそれぞれロール端板７
が設けられ、これらロール端板７の片端面には図６に示
すように固定したサクション取付座８がストリップ６の
接触角θ分だけ配置して接触しながら図示省略の吸引動
力でガス吸引を行なっている。前記ロール本体１の軸方
向に沿う両端には、ロール本体１を支持する軸受９ａ，
９ｂ、及び吸・排水を行うロータリジョイント１０ａ，
１０ｂが設けられている。

【０００４】前記冷媒２は、一方のロータリジョイント
１０ａから矢印Ｘの如く入ってロール本体１内に供給さ
れ、ここでロール胴３との熱交換を行なった後、他方の
ロータリジョイント１０ｂから矢印Ｙの如く排出され
る。こうした構造の冷却ロールによれば、ロール胴３表
面とストリップ６との接触熱伝達率を向上できるという
利点を有する。

【０００５】また、この冷却ロールの他に、冷媒流路を
ロール胴の肉厚内部に、ロール軸方向に設けた、図８、
図９に示す構造のロールも実用化されている。図８はそ
の断面図、図９は図８におけるＣ−Ｃ断面図である。両
図において、ロール本体２１の外周はロール胴２２で、
外筒２３とこれに拡散溶接された内筒２４から構成され
ている。前記外筒２３には、冷却溝２５が外筒２３の軸
方向でかつ周方向に多数配置されている。前記ロール胴
２２の周方向及び軸方向には、該ロール胴２２の厚み方
向に貫通した孔２６…が前記冷却溝（冷媒流路）２５と
互い違いに多数設けられている。

【０００６】前記ロール本体２１の軸方向と直交する方
向には、ロール端板２７ａ，２７ｂが夫々設けられてい
る。これらロール端板２７ａ，２７ｂには、それぞれロ
ール胴２２に冷媒を送るためのボックス２８ａ、冷媒を
排出するためのボックス２８ｂが設けられている。前記
ロール本体２１の両端にはロール軸２９ａ，２９ｂが設
けられ、これらのロール軸２９ａ，２９ｂには夫々軸受
３０ａ，３０ｂ、冷媒用ロータリジョイント３１ａ，３
１ｂが設けられている。但し、前記ロール軸２９ａは二
重構造となっており、外周部を冷媒、内部をサクション
ガス４０の流路とし、同ロール軸２９ａにはサクション
用ロータリジョイント３２及びガス４０の吸引用の穴３
２ａが設けられている。

【０００７】サクションガス４０は穴２６から吸引され
た後、ロール胴２２内部空胴を通って一方のロール軸２
９ａの内部へ穴３２ａを通り流入し、サクション用ロー
タリジョイント３２により外部の吸引装置（図示省略）
で吸引されて排出される。一方、冷媒３３は、冷媒用ロ
ータリジョイント３１ａから配管３４ａ、ボックス２８
ａを通って冷媒溝２５へ送られた後、ボックス２８ｂ、
配管３４ｂ及び冷媒用ロータリジョイント３１ｂにより
外部へ排出される。

【０００８】このロールによれば、ロール外表面から冷
媒流路までの、熱伝導に関わるロール胴肉厚が小さいた
め、ストリップから冷媒までの熱抵抗を低減でき、また
冷媒流路より内側にあるロール胴肉厚が、温度上昇を生
じないことから、ロールのサーマルクラウンを低減させ
る効果も有する。

【０００９】しかし、図５〜図９に示す従来の冷却ロー
ルはいづれもストリップをロールに吸着させるために外
部のガスをロール内部に、ポンプ動力に依って吸引して
おり、吸引のためのポンプの他に、吸引したガスをロー
ル外部に排出するためのシャフト内の孔とロータリジョ
イント、その他の配管設備を必要とする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の冷
却ロールでは、図１０に示すようにそのサクション流路
１１をロール胴３の肉厚中央に位置させていたため、構
造的にロール胴３の厚み（ｔ）が大きくなり、伝熱量が
小さい。また、ロール胴３の温度差（ΔＴ）による熱変
形が大きい。なお、図１０において伝熱量をｑ、胴の熱
伝導率をλとしたとき、ｑ＝λ／ｔ（ΔＴ）が成り立
つ。更に、ロール軸方向のストリップ接触部と非接触部
の温度差によりロール胴３に局部的なクラウンが発生す
るため、ストリップ６の両端がロール胴６に接触せず、
ストリップ巾方向に不均一な冷却となる。これによっ
て、ストリップの冷却速度が上げられず、また冷却むら
によってストリップが熱変形し、それが傷となって残留
する課題を有する。

【００１１】又、図８に示すようなサクション方式の従
来の冷却ロールは、サクションのためのポンプ設備の他
に、サクションガスをロール胴２２内部から外部に排出
するためロール軸２９ａにロータリジョイント３２、こ
れに付随してその他の配管設備を必要とし、設備コス
ト、ライニングコストが高くなる課題を有する。

【００１２】本発明はストリップを均一に冷却すると共
に設備コスト、ランニングコストも同時に低減する冷却
ロールを現実することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、ロール本体内部に冷媒を通して加熱
した金属ストリップ、等の帯状物を冷却すると共にガス
流をロール胴内に流入して、帯状物をロール胴に密着さ
せて熱伝導を良くするような構成としたものである。従
来、ガス流をポンプ、等の吸引動力によりロータリジョ
イント、それに付随する配管類を装備して作用せしめて
いたが、本発明においてはこれらの設備を不用として冷
却能力を維持すると共に設備の大幅なコストダウン及び
ランニングコストも低減するようにしたものである。

【００１４】即ち、本発明は、外周にロール胴を設けた
ロール本体内部に冷媒を通すとともに、前記ロール胴に
加熱した帯状物を巻き付けて該帯状物を冷却する冷却ロ
ールにおいて、冷媒を流す多数の冷媒流路を前記ロール
胴内に前記ロール本体の軸方向に貫通するように設け、
かつロール本体の半径方向に貫通して前記ロール胴外部
とロール胴内空胴を連絡する孔をロール胴の周方向、軸
方向に多数配設させてなり、前記帯状物と前記ロール胴
との間に巻込まれたガスが前記複数の孔とロール胴内空
胴との間で流通することを特徴とする冷却ロールを提供
するものである。

【００１５】

【作用】本発明は前述のような手段としたので次のよう
な作用となる。即ち、加熱した帯状物とロール胴の間に
巻込まれたガスは、帯状物がロール胴に巻付くときの面
圧によってその圧力が上昇する。このとき、ロール胴に
あけた半径方向の貫通孔の両端に圧力差が生じて、ロー
ル胴と帯状物に挟まれて高圧となったガスは、貫通孔を
通してロール胴の内部空胴に押込められる。これによっ
て帯状物とロール胴表面は密着し、接触伝熱が促進され
る。ロール内部空胴に入ったガスは、帯状物の非巻付域
の貫通孔を通して再びロール胴外部に排出されるため、
ロール内部空胴のガス圧力は、常にロール外部の雰囲気
圧力にほぼ等しく維持されるため、帯状物とロール胴に
挟まれたガスの連続的なロール内部への押込みが可能と
なる。

【００１６】従来と同様ロール胴の厚みが小さいのでロ
ール胴の熱抵抗が小さくなり、伝熱量が大きくなり、
又、ロール胴の内筒に熱変形（温度差）がないため、外
筒の熱変形（温度差による全体及び局部的なクラウン）
を内筒で抑制でき、ストリップの巾方向の接触が良好と
なり、均一な冷却が可能である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は本発明の一実施例に係る冷却
ロールの軸芯部の縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ
断面図である。両図において、本発明の特徴となる部分
は符号２５，２６，３５及びロール軸２９の部分であ
り、従来の図８に示す冷却ロールにおけるサクションガ
ス４０とそのサクション用ロータリジョイント３２及び
ロール軸２９ａに設けられたガス吸引用穴３２ａをなく
したものであり、その他の符号は図８の従来例と同じで
あるのでそのまま引用して説明する。

【００１８】両図において、２１は、ロール本体であ
る。このロール本体２１の外周はロール胴２２となって
おり、該ロール胴２２は外筒２３とこれに拡散溶接され
た内筒２４から構成される。前記外筒２３には、冷却溝
２５が外筒２３の軸方向でかつ周方向に多数配置されて
いる。前記ロール胴２２の周方向及び軸方向には、該ロ
ール胴２２の厚み方向に貫通した孔２６が前記冷却溝
（冷媒流路）２５とは独立に交差することなく互い違い
に多数設けられている。

【００１９】ロール本体２１の軸方向と直交する方向に
は、ロール端板２７ａ，２７ｂが夫々設けられている。
これらロール端板２７ａ，２７ｂには、夫々ロール胴２
２に冷媒を送るためのボックス２８ａ、冷媒を排出する
ためのボックス２８ｂが設けられている。前記ロール本
体２１の両端にはロール軸２９ａ，２９ｂが設けられ、
これらのロール軸２９ａ，２９ｂには夫々軸受３０ａ，
３０ｂ、冷媒用ロータリジョイント３１ａ，３１ｂが設
けられている。

【００２０】ロール軸２９ａは二重構造となっており、
外周部を冷媒３３、内部をガス３５の流路とし、ガス３
５はロール胴２２に貫通した多数の貫通孔２６からロー
ル本体２１内部の空胴に入った後、ストリップ６が巻付
いていない他の孔２６から外部に押出されて流出する。

【００２１】一方、冷媒３３は、冷媒用ロータリジョイ
ント３１ａから配管３４ａ、ボックス２８ａを通って冷
媒溝２５へ送られた後、ボックス２８ｂ、配管３４ｂ及
び冷媒用ロータリジョイント３１ｂにより外部へ排出さ
れる。

【００２２】次に、このような実施例での作用を説明す
る。加熱したストリップ６がロール胴２２に巻きつく
と、ストリップ６とロール胴２２の間に巻込まれたガス
３５は、ストリップ６がロール胴２２に巻付くときの面
圧によってその圧力が上昇する。この時ロール胴２２に
あけた半径方向の貫通孔２６の両端に圧力差が生じて、
ロール胴２２の表面とストリップ６に挟まれて高圧とな
ったガス３５は、貫通孔２６を通してロール胴２２の内
部に押込められる。これによってストリップ６とロール
胴２２は密着し、接触伝熱が促進する。ロール本体２１
の内部に入ったガス３５は、ストリップ６の非巻付域の
貫通孔２６を通じて再びロール胴２２の外部に排出され
るため、ロール本体２１の内部のガス圧力は、常にロー
ル本体２１の外部の雰囲気圧力にほぼ等しく維持される
ため、ストリップ６とロール胴２２に挟まれたガス３５
の連続的なロール本体２１の内部への押込みが可能とな
る。

【００２３】上記実施例によれば、図３に示すごとくロ
ール胴２１の肉厚中心部の軸方向に冷媒溝（冷媒流路）
２５を設け、更に孔２６を夫々この冷媒流路２５とは独
立に交差することなく互い違いにロール胴２１の厚み方
向に貫通し、ロール本体２１内部がガス３５の流路とな
っているため、ロール胴２２の伝熱厚み（ｔ₁）が従来
と比べて小さくなってロール胴２２の熱抵抗が小さくな
り、伝熱量が大きくなる。

【００２４】また、ロール胴２２の内筒２４に図３の温
度分布３７で示すように熱変形（温度差）がないため、
外筒２３の熱変形（温度差による全体及び局部的なクラ
ウン）を内筒２４で抑制でき、ストリップ６の巾方向の
接触が良好となり、均一な冷却が可能となる。また本設
備には、ガスの吸引用のポンプ、配管類は無く、それら
の動力も要しない。

【００２５】図４に、実際のストリップ生産設備で測定
した冷却ロールの冷却能力を比較して示す。横軸は、冷
却ロールへのストリップ巻付角度、縦軸は、ストリップ
からロールに伝達される熱流量を、巻付面積と両者の温
度差で割って求めた熱通過率である。図中の黒丸と白丸
で示す如くサクション孔があれば、サクションポンプの
ＯＮ／ＯＦＦに拘らず、すなわちガスの強制吸引の有無
に拘らず、高い熱通過率を示す結果が得られている。

【００２６】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明の
冷却ロールによれば、ロール本体内部に冷媒を流してロ
ールを冷却すると共にガスをロール胴に設けた多数の孔
よりロール内部空胴へ流入させて加熱した帯状物をロー
ル胴表面に密着させて熱伝導を良くする構成としたの
で、ガスの吸引用のポンプ等の動力を用いないため、ポ
ンプ、これに付随する配管、等の設備コストが大幅に低
減され、更にこれに伴いランニングコストも低減され
る。

【００２７】又、ポンプ、等の設備が不要となるにもか
かわらず従来と同様に伝熱量を大きくするとともに、ロ
ール胴の熱変形を抑制してストリップを均一に冷却可能
なサクション式冷却ロールを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る冷却ロールの縦断面図
である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の実施例におけるロールの構造とロール
使用時の温度特性を示す図である。

【図４】本発明の効果を示す実験結果で、ストリップ巻
付角と熱通過率の関係を示すグラフである。

【図５】従来の冷却ロールの縦断面図である。

【図６】図５の側面図である。

【図７】図５におけるＢ部詳細の拡大図である。

【図８】従来の他の冷却ロールの縦断面図である。

【図９】図８におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図１０】従来の冷却ロールの構造とロール使用時の温
度特性を示す図である。

【符号の説明】

２１ロール本体２２ロール胴２５冷却溝２６貫通孔２９ａロール軸２９ｂロール軸３１ａ冷媒用ロータリジョイント３１ｂ冷媒用ロータリジョイント３３冷媒３５ガス流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原一正広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者藤岡宏規広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にロール胴を設けたロール本体内部
に冷媒を通すとともに、前記ロール胴に加熱した帯状物
を巻き付けて該帯状物を冷却する冷却ロールにおいて、
冷媒を流す多数の冷媒流路を前記ロール胴内に前記ロー
ル本体の軸方向に貫通するように設け、かつロール本体
の半径方向に貫通して前記ロール胴外部とロール胴内空
胴を連絡する孔をロール胴の周方向、軸方向に多数配設
させてなり、前記帯状物と前記ロール胴との間に巻込ま
れたガスが前記複数の孔とロール胴内空胴との間で流通
することを特徴とする冷却ロール。