JPH08148258A - 高温ストリップ支持用ロール - Google Patents

高温ストリップ支持用ロール

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JPH08148258A
JPH08148258A JP28817294A JP28817294A JPH08148258A JP H08148258 A JPH08148258 A JP H08148258A JP 28817294 A JP28817294 A JP 28817294A JP 28817294 A JP28817294 A JP 28817294A JP H08148258 A JPH08148258 A JP H08148258A
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JP
Japan
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roll
shell
strip
heat
thermal conductivity
Prior art date
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Pending
Application number
JP28817294A
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English (en)
Inventor
Haruo Fukazawa
晴雄 深沢
Takao Nagase
隆夫 永瀬
Masaru Fukuyama
勝 福山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Control Of Resistance Heating (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ストリップからの抜熱量およびロールへの入
熱量の低減を図り、熱応力による塑性変形およびロール
プロファイルの悪化を防止することができる高温ストリ
ップ支持用ロールを提供すること。 【構成】 高温ストリップを支持するためのロールであ
って、シェルの表面に該シェルの熱伝導率よりも低い熱
伝導率を有する表面層が設けられ、軸とシェルとのあい
だに該シェルの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断
熱層が設けられたことを特徴とする高温ストリップ支持
用ロール。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温ストリップ支持用
ロールに関する。さらに詳しくは、高温ストリップの搬
送時に、ストリップからの抜熱を均一にしかも少なくさ
せることができる高温ストリップ支持用ロールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ストリップに焼入れ、焼なましな
どの熱処理を施すための通電加熱装置として、連続送給
されるストリップをその送給路に沿って所定間隔を隔て
て配置された通電ロールに接触させ、これら両通電ロー
ル間に電圧を印加してストリップを通電加熱するための
通電加熱装置が知られている。かかる通電加熱装置のな
かでも、通電ロールを用いて連続送給されるストリップ
を通電加熱する際に、ストリップと通電ロールとのあい
だの接触不安定に起因するスパークの発生を効果的に防
止することができるものとしては、実開平5−2348
1号公報に記載された通電加熱装置が知られている。
【0003】しかしながら、かかる通電加熱装置に用い
られているストリップ支持用ロール(位置規制ロール、
補助ロール)は、ステンレス鋼などの非磁性材料でつく
られており、該ストリップ支持用ロールの表面温度は、
ストリップの温度よりも低く、しかも該ストリップ支持
用ロールの熱伝導率が大きいため、ストリップからの抜
熱量が多く、大きなストリップの温度低下をきたしてい
る。
【0004】さらに、ストリップ支持用ロールの軸方向
の長さは、一般にストリップの幅よりも長いので、スト
リップ支持用ロールの中央近傍の接触部分が直接的かつ
集中的に加熱され、該通電ロールの両末端近傍の非接触
部分は、それほど加熱されていないため、ストリップ支
持用ロールの製造時の直径寸法が完全であっても、稼働
中に軸方向の温度偏差が生じ、直径偏差(以下、サーマ
ルクラウンという)が発生することがあった。このよう
にストリップ支持用ロールにサーマルクラウンが発生し
たばあい、ストリップとの均一な接触が困難となり、ス
トリップの幅方向の温度降下の不均一により、ストリッ
プが変形してしまうことがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、ストリップからの抜熱
量およびストリップ支持用ロールへの入熱量の低減を図
るとともに、ストリップ支持用ロールの熱応力による塑
性変形およびストリップ支持用ロールの内部よりもその
表面の径方向の熱膨張が大きいことに起因するロールプ
ロファイルの悪化を防止した高温ストリップ支持用ロー
ルを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、高
温ストリップを支持するためのロールであって、シェル
の表面に該シェルの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有す
る表面層が設けられ、軸とシェルとのあいだに該シェル
の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層が設けら
れたことを特徴とする高温ストリップ支持用ロールに関
する。
【0007】
【作用および実施例】本発明の高温ストリップ支持用ロ
ールは、前記したように、シェルの表面に該シェルの熱
伝導率よりも低い熱伝導率を有する表面層が設けられ、
軸とシェルとのあいだに該シェルの熱伝導率よりも低い
熱伝導率を有する断熱層が設けられたことを特徴とする
ものである。
【0008】本発明においては、シェルの表面に、該シ
ェルの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する表面層、す
なわち低熱伝導率の表面層が設けられているので、スト
リップの熱がロールに奪われることが阻止され、ストリ
ップからの抜熱量が少なくなり、ストリップの温度低下
を抑制することができると同時に、ストリップの温度分
布を均一化させることができる。
【0009】なお、前記シェルの熱伝導率よりも低い熱
伝導率を有する表面層とは、該表面層の熱伝導率が低い
ことを示し、該表面層が、通常カーボンや鋼などからな
るシェルと対比して低熱伝導率を有することを意味す
る。前記表面層の熱伝導率は、ストリップの熱がロール
に奪われるのを阻止し、ストリップからの抜熱量を少な
くさせるためには、10W/m・K以下、なかんづく5
W/m・K以下であることが好ましい。このような熱伝
導率を有し、表面層に適した材質としては、たとえばジ
ルコニア・イットリア、アルミナなどがあげられる。
【0010】表面層の厚さは、ストリップの熱がロール
に奪われがたくするために、100μm以上、なかんづ
く200μm以上とすることが好ましく、また皮膜形成
のための作業性、コスト、皮膜内応力などを考慮すれ
ば、1mm以下、なかんづく500μm以下とすること
が好ましい。
【0011】本発明の高温ストリップ支持用ロールの一
実施態様の径方向の断面の概略説明図である図1に示さ
れているように、表面層3は、シェル2の表面に、溶射
などの手段によって形成される。
【0012】前記シェル2は、表面層3よりも高い熱伝
導率を有する。このように、本発明においては、表面層
3が設けられている点にも特徴があるが、さらには、た
だ単に表面層3が用いられているのではなく、シェル2
の熱伝導率が表面層3よりも高くなるように設定されて
いるので、たとえばロール1に高温のストリップが接触
したとき、瞬時のストリップからの入熱は、まず表面層
3によって阻止され、つぎにシェル2に伝播された熱
は、該シェル2の高い熱伝導率により、該シェル2の幅
方向に拡散されるため、ロール1の幅方向における温度
分布の均一化が図られ、したがって、ロール1のプロフ
ァイルの均一化が図られる。
【0013】前記シェル2の熱伝導率は、該シェル2の
幅方向に熱を拡散させるために、50W/m・K以上と
することが好ましい。
【0014】かかる高熱伝導率を有し、シェル2に好適
な材質の代表的なものとしては、たとえばカーボン、カ
ーボンのCIP材などがあげられる。
【0015】前記シェル2の直径(外径)は、えられる
ロール1に用いられるストリップの種類などによって異
なるので一概には決定することができないが、通常、8
0〜200mm程度である。
【0016】本発明の高温ストリップ支持用ロール1に
用いられる軸4の材質は、とくに限定がなく、通常用い
られているものであればよい。その代表例として、たと
えばS45C鋼、低合金鋼などの鋼があげられる。した
がって、軸4の熱伝導率についても、とくに限定がな
い。
【0017】前記軸4の直径(外径)は、充分な機械的
強度を有し、軸方向の圧下力の分布が不均一とならない
ようにするために、40〜170mm程度であることが
好ましい。
【0018】なお、本発明においては、軸4の内部に、
冷却媒体の通路5が設けられていることが好ましい。冷
却媒体の通路5に、たとえば水などの冷却媒体を導入し
たばあいには、該軸4の軸受(図示せず)に熱による悪
影響が与えられることを防止することができる。
【0019】前記軸4とシェル2のあいだには、断熱層
6が設けられる。かかる断熱層6は、軸4上に断熱材を
圧下によって押しつぶされない程度に硬く取り付けるこ
とによって形成される。
【0020】本発明においては、このように、軸4とシ
ェル2のあいだに断熱層6が設けられている点にも特徴
があり、ロール1上に高温のストリップが走行すること
によってストリップの熱は、前記したように、表面層3
およびシェル2に順次伝播されるが、該シェル2に伝播
された熱は、熱伝導率が低い断熱層6によって遮蔽され
るため、該断熱層6を介しての抜熱が抑えられ、また前
記したように、シェル2が高い熱伝導率を有するので、
シェル2に伝藩された熱は、該シェル2の幅方向に拡散
されるため、ロール1の幅方向における温度分布の均一
化が図られ、したがってロール1のプロファイルの均一
化がより一層高められる。
【0021】前記断熱層6の熱伝導率は、軸4に抜熱し
がたくするために、5W/m・K以下、なかんづく1W
/m・K以下とすることが好ましい。
【0022】このように低い熱伝導率を有し、断熱層6
に好適な断熱材の代表的なものとしては、たとえばアル
ミナ・シリカ系セラミックファイバーなどがあげられ、
かかるセラミックファイバーからなるシートを軸4に巻
回させることにより、断熱層6を形成させることができ
る。
【0023】前記断熱層6の厚さは、充分な断熱性を発
現させるために、5mm以上、なかんづく10mm以上
とすることが好ましく、また圧下力による断熱層6の圧
縮変形を考慮して40mm以下、なかんづく20mm以
下とすることが好ましい。したがって、軸4上に設けら
れた断熱層6の直径(外径)は、軸4の直径にもよる
が、通常60〜180mm程度となる。
【0024】前記シェル2と、断熱層6が設けられた軸
4との一体化は、たとえば焼ばめ処理などによって行な
うことができる。焼ばめ処理は、たとえばシェル2を4
50〜600℃程度に加熱して膨張させたのち、軸4を
該シェル2内に挿入し、ついでシェル2および軸4を冷
却することによって行なうことができる。このとき、焼
ばめしろ(軸4に設けられた断熱層6の直径(外径)と
シェル2の貫通孔の直径(内径)との差)は、あまりに
も大きいばあいには、焼ばめ応力が過大となり、焼ばめ
処理時に降伏が生じるようになり、またあまりにも小さ
いばあいには、ロール1の温度が定常状態になったとき
に、隙間やゆるみが生じるようになるので、通常0.2
〜0.5mm程度であることが好ましい。
【0025】したがって、シェル2の貫通孔の直径は、
通常、軸4に設けられた断熱層6の直径(外径)および
前記焼ばめしろを考慮して決定される。
【0026】前記のように構成された本発明の高温スト
リップ支持用ロール1は、たとえば、軸4に断熱材を圧
下によって押しつぶされない程度に硬く取り付けて断熱
層6を形成させ、該断熱層6上にシェル2を焼ばめなど
の手段によって固定し、ついで該シェル2の表面に表面
層3を形成させることによってえられる。
【0027】本発明の高温ストリップ支持用ロール1
は、前記構成を有することにより、結果として、ストリ
ップの抜熱量および該ストリップ支持用ロール1への入
熱量の低減を図り、また該ストリップ支持用ロール1の
熱応力による塑性変形および該ストリップ支持用ロール
1の内部よりもその表面の径方向の熱膨張が大きいこと
に起因するロールプロファイルの悪化を防止する。
【0028】つぎに、本発明の高温ストリップ支持用ロ
ールを実施例にもとづいて詳細に説明するが、本発明は
かかる実施例のみに限定されるものではない。
【0029】実施例1 シェルとして、直径150mm、内径110mm、幅1
300mmのカーボンスリーブ(熱伝導率100W/m
・K)を用意した。
【0030】また、外径80mm、内孔径50mm、長
さ1800mmのS45C鋼製パイプを軸として用い
た。
【0031】前記軸の表面に、アルミナ−シリカ系ファ
イバーからなるシート(熱伝導率0.5W/m・K)を
強固に巻回させて、厚さ15mmの断熱層を形成させた
(軸の断熱層の外径110mm)。
【0032】つぎに、前記シェルを500℃に加熱して
膨張させ、該シェルの孔に前記断熱層が形成された軸を
挿入し、冷却することによって焼ばめ処理を行ない、シ
ェルと軸とを一体化させた。
【0033】つぎに、えられたロールの表面に、ZrO
2 ・Y2 3 を溶射させて該ロールの表面上に厚さ20
0μmの表面層(熱伝導率2W/m・K)を形成させて
高温ストリップ支持用ロールをえた。
【0034】えられた高温ストリップ支持用ロールを通
電ロールのロール出側のストリップ支持用ロールとして
用い、表面温度が800℃のストリップを走行速度10
0m/分で連続して30分間稼働させたところ、ロール
の中央部と端部との温度差は50℃であり、またロール
プロファイル(ロール幅方向の凹凸部分の最大の差)は
20μmであった。
【0035】このことから、えられた高温ストリップ支
持用ロールは、ストリップの抜熱量および該ロールへの
入熱量の低減を図ることができ、また該ロールの熱応力
による塑性変形およびロールプロファイルの悪化を防止
しうることがわかる。
【0036】比較例1 従来の高温ストリップ支持用ロールとして、550℃に
加熱して膨張された、膨張前の寸法が直径150mm、
幅1300mmのS45C鋼製シェルに、内径50mm
のS45C鋼製パイプが軸として一体化されたロールを
用い、実施例1と同様にして30分間稼働させたとこ
ろ、ロールの中央部と端部との温度差は150℃であ
り、またロールプロファイルは150μmであった。
【0037】このことから、従来のロールは、ストリッ
プからの抜熱量が多いため、ロールの熱応力による塑性
変形が大きく、ロールプロファイルを悪化させるもので
あることがわかる。
【0038】
【発明の効果】本発明の高温ストリップ支持用ロール
は、ストリップからの抜熱量および該ロールへの入熱量
を低減させることができるので、ストリップの温度低下
を抑えることができ、また高熱伝導率を有するシェルに
よって入熱がロール幅方向に拡散されるので、該ロール
の熱応力による塑性変形およびロールプロファイルの悪
化を防止しうるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高温ストリップ支持用ロールの一実施
態様の径方向の断面の概略説明図である。
【符号の説明】
1 高温ストリップ支持用ロール 2 シェル 3 表面層 4 軸 6 断熱層

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温ストリップを支持するためのロール
    であって、シェルの表面に該シェルの熱伝導率よりも低
    い熱伝導率を有する表面層が設けられ、軸とシェルとの
    あいだに該シェルの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有す
    る断熱層が設けられたことを特徴とする高温ストリップ
    支持用ロール。
  2. 【請求項2】 表面層の熱伝導率が10W/m・K以下
    である請求項1記載の高温ストリップ支持用ロール。
  3. 【請求項3】 表面層の厚さが100μm〜1mmであ
    る請求項1または2記載の高温ストリップ支持用ロー
    ル。
  4. 【請求項4】 シェルの熱伝導率が50W/m・K以上
    である請求項1記載の高温ストリップ支持用ロール。
  5. 【請求項5】 断熱層の熱伝導率が5W/m・K以下で
    ある請求項1記載の高温ストリップ支持用ロール。
  6. 【請求項6】 断熱層の厚さが5〜40mmである請求
    項1または5記載の高温ストリップ支持用ロール。
  7. 【請求項7】 軸の内部に冷却媒体の通路が設けられた
    請求項1、2、3、4、5または6記載の高温ストリッ
    プ支持用ロール。
JP28817294A 1994-11-22 1994-11-22 高温ストリップ支持用ロール Pending JPH08148258A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200449584Y1 (ko) * 2008-07-25 2010-07-26 현대제철 주식회사 박슬라브 연속주조공정용 지지롤 장치

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KR200449584Y1 (ko) * 2008-07-25 2010-07-26 현대제철 주식회사 박슬라브 연속주조공정용 지지롤 장치

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20001020