JPH10218337A - 複合ローラー - Google Patents

複合ローラー

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JPH10218337A
JPH10218337A JP2013897A JP2013897A JPH10218337A JP H10218337 A JPH10218337 A JP H10218337A JP 2013897 A JP2013897 A JP 2013897A JP 2013897 A JP2013897 A JP 2013897A JP H10218337 A JPH10218337 A JP H10218337A
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JP
Japan
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shaft
roller
ceramic member
metal
cylindrical ceramic
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Pending
Application number
JP2013897A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Suzuki
秀之 鈴木
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラーの実稼働時において、円筒状セラミ
ック部材が軸の回りを空回りすることがないとともに、
金属製の軸の膨張により、円筒状部材が破損することが
ないローラーを提供する。 【解決手段】 金属製の軸に嵌め合わせた円筒状セラミ
ック部材を、上記円筒状セラミック部材の両端面より、
金属フランジにて狭持して成る複合ローラーであって、
上記金属フランジの一方を上記軸と一体に形成し、上記
金属フランジの他方を、上記軸をローラーの実稼働温度
以上に加熱した状態で、上記軸に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、熱間圧延ライン
に用いられるローラーに関する。
【0002】
【従来の技術】 従来、熱間圧延ラインに用いられるロ
ーラーとしては、耐熱鋼、鉄系合金等から成る金属製ロ
ーラーが用いられていたが、金属製ローラーは耐熱性が
低いのに加え、ローラー表面の磨耗あるいは被圧延材と
の焼きつきにより表面状態が劣悪となるため、ローラー
表面の研磨等のメンテナンスを頻繁に行わなければなら
なかった。
【0003】 このため、近年においては、被圧延材の
接触する部分をセラミックで形成したローラーが用いら
れており、例えば、特開昭63−160739号公報に
は、図4に示すように、窒化ケイ素質のセラミックロー
ラー体20と炭素鋼製の端部ローラー体21とを、炭素
鋼製の端部ローラー体21が窒化ケイ素質のセラミック
ローラー体20の両側に位置するように金属製の軸2に
嵌め合わせ、金属製の軸2に設けたネジ部22にナット
23を螺合することにより、ローラー体20、21をフ
ランジ24に押しつけて固定した複合ローラー25が開
示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、特開
昭63−160739号公報に開示されている複合ロー
ラー25では、金属の熱膨張係数がセラミックより大き
いため、実稼働時の温度上昇により、ローラーと軸との
クリアランスが大きい場合には、熱膨張による軸2の伸
張により、ローラー体21、22のフランジ24への押
し付けが緩くなり、セラミックローラー体20及び端部
ローラー体21が軸2の回りを空回りするという問題が
あった。又、ローラーと軸とのクリアランスが小さい場
合には、金属製の軸2の膨張により、セラミックローラ
ー体21の内径部に引っ張り応力が発生し、セラミック
ローラー体21が破損する場合があった。
【0005】 本発明はかかる状況に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ローラーの実稼働
時において、円筒状セラミック部材が軸の回りを空回り
することがないとともに、金属製の軸の膨張により、円
筒状部材が破損することがないローラーを提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、金属製の軸に嵌め合わせた円筒状セラミック部材
を、上記円筒状セラミック部材の両端面より、金属フラ
ンジにて狭持して成る複合ローラーであって、上記金属
フランジの一方が上記軸と一体に形成され、上記金属フ
ランジの他方が、上記軸をローラーの実稼働温度以上に
加熱した状態で、上記軸に固定された複合ローラーが提
供される。
【0007】 又、本発明によれば、金属製の軸に嵌め
合わせた円筒状セラミック部材を、上記円筒状セラミッ
ク部材の両端面より、金属フランジにて狭持して成る複
合ローラーであって、上記金属フランジの双方が、上記
軸をローラーの実稼働温度以上に加熱した状態で、上記
軸に固定された複合ローラーが提供される。
【0008】 又、上記の複合ローラーにおいては、金
属フランジはを上記軸にネジ止めにて固定してもよい。
【0009】 又、上記の複合ローラーにおいて、ロー
ラーの実稼働温度において、上記円筒状セラミック部材
の軸挿入孔の内径が、上記軸の外径と同等以上の大きさ
であることが好ましい。
【0010】 さらに、上記の複合ローラーにおいて、
円筒状セラミック部材は、窒化ケイ素、サイアロン及び
炭化ケイ素から成る群より選択した1又は2以上の材質
から成ることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】 本発明の複合ローラーにおいて
は、軸をローラーの実稼働温度以上に加熱した状態で、
金属フランジを軸に固定するため、熱膨張により軸が伸
張しても、フランジによる円筒状セラミック部材の狭持
が緩くなることがなく、ローラーの実稼働時において、
円筒状セラミック部材が軸の回りを空回りすることがな
い。
【0012】 本発明の複合ローラーは、図1及び図2
に示すように、金属フランジ4の一方を軸2と一体に形
成し、金属フランジ4の他方を軸2にネジ止めにより固
定するものであってもよい。
【0013】 又、図3に示すように、金属フランジ4
の双方を、軸2にネジ止めにより固定してもよい。
【0014】 ネジ止めは、図1及び図3に示すよう
に、金属フランジ4に軸挿入孔5を設け、軸2の端部外
周面に設けた雄ネジ部6と、軸挿入孔5の内周面に設け
た雌ネジ部7を螺合させることにより行ってもよく、
又、図2に示すように、金属フランジ4及び軸2にネジ
止め孔8を設け、ボルト9にて行ってもよい。
【0015】 本発明の複合ローラーにおいて、金属製
の軸2に嵌め合わされる円筒状セラミック部材3は、複
数であってもよく、この場合は、各円筒状セラミック部
材が互いに均一、即ち、同一の形状、寸法及び材質を有
することが、製造コストの低減及び製造工程の簡素化の
観点より好ましい。
【0016】 さらに、本発明の複合ローラーにおいて
は、ローラーの実稼働温度において、上記円筒状セラミ
ック部材3の軸挿入孔10の内径が、上記軸2の外径と
同等以上の大きさとなるように、軸2の直径と円筒状セ
ラミック部材3の軸挿入孔10の内径を設定すれば、金
属製の軸2が膨張しても、円筒状セラミック部材3に破
損が生じるのを防ぐことができる。
【0017】 本発明の複合ローラーにおいて、円筒状
セラミック部材3は、窒化ケイ素、サイアロン及び炭化
ケイ素から成る群より選択した1又は2以上の材質から
構成することが好ましいが、窒化ケイ素から構成するこ
とがより好ましい。窒化ケイ素は、耐熱衝撃抵抗値が最
も優れており、より過酷な条件下でも、使用が可能であ
るからである。
【0018】 本発明の複合ローラーに用いる円筒状セ
ラミック部材は、例えば、以下のように製造される。
【0019】 まず、芯金及びその外側に配置するゴム
型より成る成形型に、スプレードライヤーにて乾燥・造
粒した窒化ケイ素原料を充填し、ラバープレス成形によ
り、円筒状に成形する。芯金は、例えばS45C製の鋼
材を使用する。又、窒化ケイ素原料には、MgO、Ce
O、SrO2、ZrO2、Al23、Y23、Yb23
を含有する焼結助剤及びバインダを添加する。
【0020】 得られた成形体の外周及び両端面をNC
旋盤にて加工し、最終形状に焼成収縮及び仕上げの研削
加工代を見込んだニアネット形状にする。その後、電気
炉にて窒素雰囲気下、例えば1650℃で2時間焼成す
ることにより、窒化ケイ素焼成体を得る。次いで、この
焼結体を円筒研削盤にセットし、ダイヤモンド砥石にて
外周、内径及び両端部を研削加工し、所定の寸法の円筒
状セラミック部材を得る。この際、内周面の表面粗さは
例えば、Rmax3.2μmとする。
【0021】 又、円筒状セラミック部材の軸への取り
付けは、例えば、以下のように行われる。
【0022】 まず、軸の片側にフランジをネジで固定
する。なお、フランジが軸と一体に構成されている場合
は、この工程は不要である。次いで、円筒状セラミック
部材を軸へ装着し、もう一方のフランジを軸に仮止めす
る。その後、軸に通電し、ローラーの実稼働温度まで加
熱した状態で、ネジを締め込み、円筒状セラミック部材
を固定する。又、ネジのゆるみを防止するために、軸と
フランジを溶接してもよい。又、軸とフランジを止めネ
ジにより固定してもよい。なお、軸の材質としては、例
えば、炭素鋼S45C、工具鋼SKD61等が用いられ
る。
【0023】
【実施例】 以下、本発明を図示の実施例を用いてさら
に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られ
るものではない。
【0024】(実施例1) 図1に示す本発明の複合ロ
ーラーを、熱間圧延ラインの搬送ローラーとして用いて
鋼材の搬送を行い、ローラーの稼働状態を調べた。円筒
状セラミック部材3の長さは350mm、直径は200
mmとした。予め、ローラー軸部の温度を熱電対にて実
測して得られた実稼働時の温度(260℃)以上に金属
軸2を通電加熱した後、金属フランジ4と金属軸2とを
螺合し、円筒状セラミック部材3を軸に固定した。又、
金属軸2の外径の寸法と、円筒状セラミック部材3と金
属軸2との間のクリアランスの大きさとの比(以下、ク
リアランス比と記載する。)は1000:2.5とし
た。鋼材の温度は1000℃、搬送速度は20m/秒で
あった。ローラー1の稼働状態を観察した結果を表1に
示す。
【0025】(実施例2) 図3に示す複合ローラーを
用いた点、クリアランス比を1000:3とした点、金
属軸2に金属フランジ4を固定する際の温度を実稼働時
の温度である330℃以上とした点、鋼材の温度が11
00℃であった点及び鋼材の搬送速度が15m/秒であ
った点を除いては、実施例1と同様の条件で鋼材の搬送
を行った。ローラーの稼働状態を観察した結果を表1に
示す。
【0026】(実施例3) 図2に示す複合ローラー
を、熱間圧延ラインのルーパーローラーとして用いた。
金属軸2に金属フランジ4を固定する際の温度を実稼働
時の温度である190℃以上とし、クリアランス比は1
000:2とした。又、鋼材の温度は900℃、鋼材の
速度は10m/秒であった。ローラーの稼働状態を観察
した結果を表1に示す。
【0027】(実施例4) 図2に示す複合ローラー
を、実施例3と同様に、熱間圧延ラインのルーパーロー
ラーとして用いた。金属軸2に金属フランジ4を固定す
る際の温度を実稼働時の温度である240℃以上とし、
クリアランス比は1000:2.5とした。又、鋼材の
温度は1050℃、鋼材の速度は20m/秒であった。
ローラーの稼働状態を観察した結果を表1に示す。
【0028】(比較例1) 円筒状セラミック部材を軸
へ装着する際に、フランジの軸への固定を常温下で行っ
た点及びクリアランス比を1000:0.5とした点を
除いては、実施例1と同様の複合ローラーを用いて、実
施例1と同様の条件で鋼材の搬送を行い、ローラーの稼
働状態を調べた。結果を表1に示す。
【0029】(比較例2) 円筒状セラミック部材を軸
へ装着する際に、フランジの軸への固定を常温下で行っ
た点を除いては、実施例2と同様の複合ローラーを用
い、実施例2と同様の条件でローラーの稼働状態を調べ
た。結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】 実施例においては、円筒状セラミック部
材の空回りや円筒状セラミック部材の破損は起こらなか
った。
【0032】 一方、比較例1においては、軸と円筒状
セラミック部材との間のクリアランスが小さく、軸の熱
膨張により、円筒状セラミック部材の内周部から破損が
生じた。又、比較例2においては、軸の熱膨張による伸
張のために、フランジによる円筒状セラミック部材の狭
持が緩くなり、円筒状セラミック部材が空回りを起こし
た。
【0033】
【発明の効果】 本発明の複合ローラーにおいては、軸
を複合ローラーの実稼働温度以上に加熱した状態で金属
フランジを軸に固定するため、ローラー稼働時の温度上
昇で軸部が熱膨張により伸張しても、フランジによる円
筒状セラミック部材の狭持が緩くなることがなく、円筒
状セラミック部材が軸の回りを空回りすることがない。
【0034】 さらに、本発明の複合ローラーにおいて
は、ローラーの実稼働温度において、円筒状セラミック
部材の軸挿入孔の内径の寸法が、金属軸の外径の寸法と
同等以上となるため、軸の膨張による円筒状セラミック
部材の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の複合ローラーの一例を示す(a)斜
視図及び(b)A−A’線断面図である。
【図2】 本発明の複合ローラーの他の例を示す断面図
である。
【図3】 本発明の複合ローラーのさらに他の例を示す
断面図である。
【図4】 従来の複合ローラーの一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1…複合ローラー、2…金属製の軸、3…円筒状セラミ
ック部材、4…金属フランジ、5…金属フランジの軸挿
入孔、6…雄ネジ部、7…雌ネジ部、8…ネジ止め孔、
9…ボルト、10…円筒状セラミック部材の軸挿入孔、
20…セラミックローラー体、21…端部ローラー体、
22…ネジ部、23…ナット、24…フランジ、25…
複合ローラー。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の軸に嵌め合わせた円筒状セラミ
    ック部材を、当該円筒状セラミック部材の両端面より、
    金属フランジにて狭持して成る複合ローラーであって、 当該金属フランジの一方が当該軸と一体に形成され、 当該金属フランジの他方が、当該軸をローラーの実稼働
    温度以上に加熱した状態で、当該軸に固定されたことを
    特徴とする複合ローラー。
  2. 【請求項2】 金属製の軸に嵌め合わせた円筒状セラミ
    ック部材を、当該円筒状セラミック部材の両端面より、
    金属フランジにて狭持して成る複合ローラーであって、 当該金属フランジの双方が、当該軸をローラーの実稼働
    温度以上に加熱した状態で、当該軸に固定されたことを
    特徴とする複合ローラー。
  3. 【請求項3】 当該金属フランジを当該軸にネジ止めに
    て固定した請求項1又は2に記載の複合ローラー。
  4. 【請求項4】 ローラーの実稼働温度において、当該円
    筒状セラミック部材の軸挿入孔の内径が、当該軸の外径
    と同等以上の大きさである請求項1、2又は3に記載の
    複合ローラー。
  5. 【請求項5】 当該円筒状セラミック部材が、窒化ケイ
    素、サイアロン及び炭化ケイ素から成る群より選択した
    1又は2以上の材質から成る請求項1、2、3又は4に
    記載の複合ローラー。
JP2013897A 1997-02-03 1997-02-03 複合ローラー Pending JPH10218337A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101529671B1 (ko) * 2015-01-07 2015-07-02 김진용 복합롤러 및 그 제조방법

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010327