JPS63160969A - 高温薄金属板の搬送用ロ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高温薄金属板、好ましくは１０００℃以上
の薄鋼板の搬送用ロールに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の薄鋼板の処理ラインにおける搬送設備では、薄鋼
板の温度が強度を著しく低下させる域まで達していない
ために、搬送される薄鋼板に強い張力をかけることによ
り、搬送用ロール間で薄鋼板の長手方向での撓みを防い
でいる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、薄鋼板を更に高温、好ましくは１０００
℃以上にする必要がある場合には、薄鋼板の引張り強さ
やヤング率が大きく低下し、またクリープの影響もある
ので、張力をかけることにより薄鋼板の撓み防止が困難
である。

この発明は、上述の現状に鑑み、高温薄金属板自体に強
度を持たせ、高温薄金属板に強い張力をかけることなく
その撓みを防止して、高温薄金属板を搬送することを可
能とした、高温薄金属板の搬送用ロールを提供すること
を目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明の高温薄金属板の搬送用ロールは、高温薄金属
板を支持する外面に凸状クラウンを付けたロールからな
り、前記クラウンは、それに沿って曲げられた前記高温
薄金属板の幅方向における曲げ応力が、前記高温薄金属
板の降伏応力未満の応力となるよう、所定の突出量を有
していることに特徴を有するものである。

以下、この発明の高温薄金属板の搬送用ロールについて
詳述する。

第１図は、この発明の搬送用ロールの１実施態様を示す
断面図である。第１図に示されるように、この発明の搬
送用ロール１は、高温薄鋼板２を支持する外面１ａに凸
状クラウンを付けたロールからなっており、前記クラウ
ンは、それに沿って曲げられた高温薄鋼板２の幅方向に
おける曲げ応力が、高温薄鋼板２の降伏応力未満の応力
となるよう、所定の突出量Ｘを有している。この発明で
は、高温薄鋼板２を幅方向に湾曲させ、高温薄鋼板２自
体に強度を持たせて、撓みを生ずることなく搬送するこ
とを可能とするために、搬送用ロール１を凸状クラウン
を付けたロールとするのである。

今、第２図（ａ）に示すように、搬送用ロールｌ。

１での高温薄鋼板２の支持を、第２図（ｂ）に示すよう
に、等分布荷重の両端固定支持パリで近似すれば、ロー
ル１．１間における高温薄鋼板２の長手方向での曲げモ
ーメント、曲げ応力および撓み量の最大値ＭｍａＸ　Ｉ
σｍａｘおよびδｍａｘは、それぞれ次のように表わさ
れる。

曲げモーメント　Ｍｍａｘ＝＝ｑＪ”／１２　　・・・
・・■曲げ応力　　　　σｍａｘ　＝Ｍｍａｘ／Ｚ　　
・・・・・（り撓み量　　　　　δｍａｘ＝ｑ１４／３
８４Ｅ工・・・■但し、 ｑ：高温薄鋼板２の長手方向単位長さ当りの自重、 ２：高温薄鋼板２の幅方向断面における断面係数、 Ｅ：高温薄鋼板２のその温度におけるヤング率、 ■＝高高温薄鋼板２暢 面２次モーメント。

ここで、高温薄鋼板２の幅ｂ＝４　０　ｏｘ、厚さｈ＝
＝　０．３　５　ＩＩＩ，比重量ｆ　＝７．　８　５　
Ｘ　１０−’に９／−として、長手方向単位長さａｂの
自重ｑを求めると、次のようになる。

ｑ＝＝　Ｊ．ｈ７ ＝　４００　Ｘ　Ｏ．３５　Ｘ　７．８　５　Ｘ　Ｉ　
Ｏ−’＝１．ｏ９９ＸＩＯ−３（Ｋｙ／ｍ）　　　”・
”・■また、高温薄鋼板２のヤング率Ｅとして、温度１
３００℃のときのヤング率を採用すると、ヤング率Ｅは
１　５　０　０　Ｋｆ／−である。

次に、ロール１がフラットロールでめったとして、高温
薄鋼Ｍ１２が幅方向で湾曲していないとした場合、高温
薄鋼板２０幅方向断面における断面係数２および断面２
次モーメントエは、次のようになる。

Ｚ　＝　ｂ　ｈ”　／　６ ＝４００Ｘ（０．３５）２／６ ＝ｓ．１７（−）　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■１　＝　ｂｈ’／　ｌ　２ ＝４００Ｘ（０．３５）”／１２ ＝　１．４　３　（■４）　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・０次に、ロール１が円弧形の凸状クラ
ウン付きロールで、高温薄鋼板２が第３図に示すように
幅方向で円弧形に湾曲している場合、高温薄鋼板２の円
弧の半径をＲ１円弧の中心角を２Ａとすると、その断面
係数２および断面２次モーメントＩは、次のようになる
。

Ｉ＝Ｒ’（０．３５）（Ａ＋５ｉｎＡｃｏｓＡ−２ｓｉ
ｎ２Ａ／Ａ）　　・−−−■Ｚ　＝　Ｉ　／　ｅ　　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
■但し、ｅは断面半径で、ｅ　：　Ｒ　（１−８ｉｎ／
７Ａ）。

そして、高温薄鋼板２０円弧における端部での変位であ
る第３図に示すＹは、Ｙ　＝　Ｒ　（１−ｃｏｓＡ）で
あり、また、２ＲＡ＝ｂ＝４００調であるから、変位Ｙ
＝４　ｏ，３　０，２　０，ｌ　Ｏｍの場合の断面係数
２および断面２次モーメン）Ｉを、上記■。

０式から求めると、第１次のようになる。

第１表 そこで、以上から、ロールｌがフラットロールで、高温
薄鋼板２が幅方向に湾曲していない場合と、ロール１が
円弧形のクラウン付きロールで、高温薄鋼板２が幅方向
に円弧形に湾曲している場合の、ロール１．１間におけ
る高温薄鋼板２の長手方向での曲げ応力の最大値σｍａ
！、＠み量の最大値δｍａｘを、ロール１．１間での高
温薄鋼板２の長さ一’＝ｌＯＯＯ，として求めると、第
２表のようになる。

第２表 第２表から明らかなように、高温薄鋼板２を幅方向に円
弧形に湾曲させると、高温薄鋼板２自体に高い強度を持
たせられる結果、その長手方向での曲げ応力および撓み
量を、変位Ｙ＝１０ｍのときでもそれぞれａｍａｘ　＝
　０．２５　Ｋｇｌ／Ｊ、δｍａｘ＝１．５５日という
ように、著しく小さくできる。なお、この曲げ応力の値
０．２５に９／−は、温度１３００℃のときの鋼の降伏
応力の値０．３　Ｋｇ／−未満であり、高温薄鋼板２は
長手方向での曲げ応力によって座屈を生じない。従って
、少なくとも変位Ｙが１０ｗ以上となるように、高温薄
鋼板２を幅方向に円弧形に湾曲させ、かつ、搬送用ロー
ル１の外面１ａに、突出量Ｘが変位Ｙと同一量の円弧形
の凸状クラウンを付けて、高温薄鋼板２を支持、搬送す
れば、高温薄鋼板２の長手方向での撓み量をほぼ零に近
い値にして、高温薄鋼板２を搬送することが可能となる
。

次に、高温薄鋼板２が自重により幅方向で撓んで、第４
図（１）に示すように、その端部での変位がＹとなった
とする。そのとき、高温薄鋼板２の長手方向に単位の長
さで、高温薄鋼板２０幅方向に半分の長さの鋼板部分２
ａを考え、この鋼板部分２ａのロール１での支持を、第
４図（ｂ）に示すように、等分布荷重の片持バリで近似
すると、変位Ｙは、次のように表わされる。

Ｙ　＝　ｑ／　（ｂ　／　２　）’　／　８　Ｅ　Ｉ　
　・・・・・・・・・・・・・■但し、 ｑ′：鋼板部分２ａの長手方向単位長さ当りの自重。

また、鋼板部分２ａの長手方向（高温薄鋼板２の幅方向
）での曲げモーメントおよび曲げ応力の最大値Ｍｍａｘ
およびａｍａｘは、それぞれ次のように表わされる。

Ｍｍａｘ＝ｑ’（ｂ／２）’／２　　・・・・・・・・
＝−＠σｍａＸ　＝Ｍｍａｘ　／　Ｚ　　　”　”　”
　”　”　”　１”　”■ここで、ｂ／２＝４ｏｏ／２
＝ｚｏｏ■、ｑ′＝１・ｈγ＝ｌＸ０．３５Ｘ７．８５
ＸＩＯ＝２．７４８Ｘ１０−’Ｋｇ／ｍ％Ｉ＝　１・ｈ
３／１ｚ　＝　Ｉ　Ｘ　（０，３５）”／１２　＝３、
５７　Ｘ　Ｉ　Ｏ−”　＋＋ａｎ’、Ｚ　＝　１−ｈ７
６　＝　ｌ　Ｘ　（０，３５）”／６　＝　２．０４　
Ｘ　１０−”−である。

以上から、ａｍａｘを求めると、σｍａｘ＝　２．７隔
−となり、変位Ｙ＝４０．３０，２０．ｌｏｗとなるヤ
ング率Ｅを求めると、Ｅは第３表に示すようになる。次
いで、鋼がこのヤング率を呈するときの温度を、鋼のヤ
ング率の温度依存性の関係から求めると、前記第３表に
示すようになる。そして、このようにして求められた温
度における鋼の降伏応力を求めると、同じく第３表に示
すようになる。

第３表 ＄３表から明らかなように、高温薄鋼板２の幅方向での
変位Ｙが２０諺以下では、高温薄鋼板２の幅方向での曲
げ応力は、高温薄鋼板２の温度における鋼の降伏応力未
満の応力となっている。従って、少なくとも変位Ｙが２
０日以下となるように、高温薄鋼板２を自重によシ幅方
向に湾曲させ、かつ、搬送用ロール１の外面１ａに、突
出量Ｘが変位Ｙと同一量の凸状クラウンを付けて、高温
薄鋼板２を支持、搬送すれば、高温薄鋼板２０幅方向で
座くつを生じさせることなく、搬送することが可能とな
る。

のって、以上から、搬送用ロール１の外面１ａに突出量
Ｘが１０〜２０會の凸状クラウンを付ければ、高温薄鋼
板とを自重によりロール１外面１ａのクラウンに沿って
湾曲させたときに、高温薄鋼板２の幅方向で座くつを生
じさせることなく、がっ、長手方向での撓み量を＃ユぼ
零に近い値にして、搬送用ロール１によって高温薄鋼板
２を搬送することができる。

なお、高温薄鋼板２を自重により搬送用ロールｌ外面１
ａのクラウンに沿って湾曲させるには、搬送用ロール１
を短いピッチで配設した加熱ゾーンを設けて、未だ高温
に加熱される前の高温薄鋼板２を自重によりクラウンに
沿って湾曲させるのに必要な温度まで、加熱ゾーンで加
熱すればよい。

以上では高温薄鋼板２を自重によυ幅方向に曲げたが、
今度は高温薄鋼板２を幅方向に強制的に曲げることによ
って、先の第３図に示す如く曲げ、この場合の高温薄鋼
板２の幅方向における曲げ応力が、そのときの温度にお
ける鋼の降伏応力以内か否かをチェックする。

第５図に示すように、高温薄鋼板２の長手方向に単位長
さの鋼板部分２ｂを考え、Ｘ座標、ｙ座標をとると、単
位長さの鋼板部分２ｂの曲げモーメン）　Ｍｘ、　Ｍ、
は、曲率ｋｘ　＝ｌ　／　Ｒ、ｋｙ　”：　Ｏｌ　曲げ
剛さＤ、ポアソン比νとして、次のように表わされる。

Ｍ、＝Ｄ（ｋｘ＋νｋｙ）　”　ＤｋＸ　　”・・・・
・・・ＱＭｙ益Ｄ（ｋア＋シｋｘ）＝νＭ！　　・・・
・・・・・・・・０曲げ剛さＤは次の通りである。

Ｄ　＝Ｅｈ’／　１２　（１−ν２）　　・・・・・・
・・・・・・・・・０また、このときの曲げ応力の最大
１直σｘｍａｘσｙｍａｘは、次のように表わされる。

σＸｍａＸ　”　６Ｍ！／ｈ２　　　・・・・・・・・
・・・・・・・［相］σｙｍａＸ　”　６Ｍｙ／ｈ２＝
シσｘｍａｘ・・・・・・・・・・［相］ここで、ポア
ソン比ν＝０．３とすると、σｘ＋ｎａｘ〉σｙ、工で
あるから、上述したように、このσｘｍａｘが鋼の降伏
応力以内か否かをチェックする。

曲げ応力の最大値σｘ　ｍａｗは、以上から次のように
なる。

σＸｍｅＬＸ　＝　６　Ｍｘ　／　ｈ””６０ｋｘ／ｈ
” ＝ｇｈ／ｚＲ（１−ν２）　・・・・内・・・・・０高
温薄鋼板２のヤング率として温度１３００℃のときの鋼
のヤング率Ｅ＝１５００Ｋｆ／−を採用し、ｈ　＝　０
．３５　ｍ、　　ν＝０．３を代入すると、曲げ応力の
最大値σｘ　ｍａｘは次のように表わされる。

σｘｍａｘ　＝　２８８．４６／Ｒ（Ｋｆ／ｄ）　　・
・・・・・・［相］第３図に示すＹは、Ｙ＝Ｒ（１−ｃ
ｏｓＡ　）　　であシ、また、２’ＲＡ＝ｂ＝４００閣
であるから、この関係を使って、［相］式からＹとσｘ
ｍａｘとを求めると、５ｇ４表のようになる。

第４表 第４表から明らかなように、高温薄鋼板２の幅方向での
変位Ｙが２０１ｍ以下では、高温薄鋼板２の幅方向での
曲げ応力は、温度１３００℃における鋼の降伏応力０．
３ｋｆ／−未満の応力となっている。従って、少なくと
も変位Ｙが２０．以下となるように、高温薄鋼板２を強
制的に幅方向に湾曲させ、かつ、搬送用ロール１の外面
１ａに、突出量Ｘが変位Ｙと同一量の凸状クラウンを付
けて、高温薄鋼板２を支持、搬送すれば、高温薄鋼板２
０幅方向で座くつを生じさせることなく、搬送すること
が可能となる。

のって、以上から、搬送用ロール１の外面１ａに突出−
Ｊｌｘが１０〜２０ｍの凸状クラウンを付ければ、高温
薄鋼板２を強制的にロール１外面１ａのクラウンに沿っ
て湾曲させたときに、高温薄鋼板２０幅方向で座くつを
生じさせることなく、かつ、長手方向での撓み量をほぼ
零に近い値にして、搬送用ロール１によって高温薄鋼板
２を搬送することができる。

なお、高温薄鋼板２．を強制的に搬送用ロール１外面１
ａのクラウンに沿って湾曲させるには、高温薄鋼板２の
幅方向複数箇所を高温薄鋼板２上から押えロールで押え
て、ロールｌ外面１ａに押付ければよい。

〔発明の効果〕

この発明の搬送用ロールによれば、高温薄金属板に強い
張力をかけることなくその撓みを防止して、高温薄金属
板を搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の搬送用ロールの１笑施態様を示す
断面図、第２図（ａ）は、第１図のロールによる高温薄
鋼板の支持を示す斜視図、第２図（ｂ）は、第２図（ａ
）の支持を近似した等分布荷重の両端固定支持パリを示
す正面図、第３図は、幅方向で円弧形に湾曲している高
温薄鋼板を示す横断面図、第４図（ａ）は、自重により
１隅方向に撓んだ高温薄鋼板を示す横断面図、第４図（
ｂ）は、第４図（１）の高温薄鋼板のロールでの支持を
近似した等分布荷重の片持バリを示す正面図、第５図は
、幅方向に強制的に曲げだ高温薄鋼板を示す斜視図であ
る。図面において、 １・・・搬送用ロール、　　　２・・・高温薄鋼板、１
ａ・・・ロールの外面、　　　Ｘ・・・・クラウンの突
出量、Ｙ・・・高温薄鋼板の幅方向端部での変位。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温薄金属板を支持する外面に凸状クラウンを付けたロ
   ールからなり、前記クラウンは、それに沿つて曲げられ
   た前記高温薄金属板の幅方向における曲げ応力が、前記
   高温薄金属板の降伏応力未満の応力となるよう、所定の
   突出量を有していることを特徴とする、高温薄金属板の
   搬送用ロール。