JPS635809A - 内部水冷ロ−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、構成が節単で、ロール表面を一様に効率よ
く冷却できる内部水冷ロールに関する。

〔従来の技術〕

鉄鋼分野では圧延機ワークロールのように、加工中冷却
を必要とするロールが多数使用されている。加工中には
加工熱、摩擦熱、あるいは熱間圧延の場合は被圧延材の
顕熱などによってワークロールの温度が上昇するが、こ
れはロールの肌アレや摩耗を促進し、時としては折損の
おそれも生ずるため、ロールの冷却が必要となる。

ロールを冷却する方法としては、外部冷却と内部冷却と
が行われており、外部冷却の方法としては第４．５図に
示すようなスプレー方式が一般的である。第４図は４段
圧延機におけるロール冷却方式を示す概念図であって、
１は被圧延材Ｓを直接圧延するワークロール、２はワー
クロールｌに圧接するバックアップロール、３は冷却水
を噴射するノズルヘッダである。第５図はノズルヘッダ
３の構成図で、ノズル３ａはヘッダ３ｂの長手方向に等
ピッチで取付けられている。４は冷却水供給配管である
。この配管４から高圧の冷却水がへフダ３ｂを通ってノ
ズル３ａからワークロールｌの表面に噴射して、ワーク
ロール１を冷却するようになっている。

第６図は、特開昭５５−１４４３１０号公報に開示され
ている内部水冷ロールの要部断面図である。図示の圧延
ロールにおいては、ロール胴５をロール胴芯６と、この
外側に嵌着されるロールスリーブ７とで構成し、さらに
ロール胴芯６の外周に沿って螺旋状の溝８を形成する。

この溝８とロールスリーブ７とによってロールスリーブ
内側に螺旋状冷却水通路９が形成される。また、軸受１
０によって支承されるロール軸部１１の内部に軸線方向
に設けた冷却水供給通路１２および排出通路１３を螺旋
状冷却水路９の両端に半径方向通路１４および１５を介
してそれぞれ連通し、ロークリジヨイント１６．１７を
介して冷却水をロール胴５内部を通過させ、これを冷却
するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の冷却方式のうち、先ず
上記外部冷却にあっては、ノズル３ａから噴射した冷却
水の回収が困難であるため、冷却用水の原単位が大きく
なることと、ロールの長平方向にわたって均一な冷却が
困難であること、また加圧して噴射される冷却水の飛沫
によって作業環境が悪化すること、高圧が必要のためポ
ンプ電力費が大きくなる等の欠点がある。さらに、第４
図に示した４段圧延機や図示しない６段圧延機などにお
いては、ノズルヘッダの設置スペースは十分あって問題
はないが、小径ワークロールを備えた例えば多段クラス
タ圧延機などにおいては設置スペースの余裕がなく、従
って冷却効果を充分に挙げることができないといった問
題点がある。

次に、第６図に示した内部水冷ロールにあっては、冷却
水の回収は容易であるという利点を有するが、ロール構
造が複雑であり、しかも冷却水路が螺旋状に設けられて
いるのでロールの冷却は胴長方向に不均一であり、従っ
て、被圧延材のプロフィルに悪影響が生じ、さらに最も
温度の高いロール表面の冷却が充分でない等の問題点が
あった。

この発明は、このような従来の問題点にかん示みてなさ
れたものであって、ロール内部に設けた通水路を円筒状
に形成する等により、上記問題点を解決することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、円筒状中空部を有する水冷ロールの該中空
部内に、軸方向に通水路を設けた通水円柱を挿通ずると
ともに、該通水円柱と前記中空部の円筒面との隙間が２
龍乃至５鳳議となるように構成した内部水冷ロールを提
供するものである。

〔作用〕

冷却水は、円柱の軸方向に設けた通水路を通り、この円
柱と水冷ロールの中空部の円筒面との隙間を通ってロー
ル外へ排出されるが、隙間を２龍乃至５龍に構成するこ
とにより、この隙間を流通する冷却水の流量がある特定
値をとるとき、最も効率よく水冷ロールの冷却ができる
という実験による知見に基づいて、内部水冷を行うこと
ができる。

〔実施例］ 以下この発明を図面に基づいて説明する。第１〜３図は
この発明の一実施例を示す図である。

先ず構成を説明すると、２０は水冷ロールのロール本体
であり、内部に円筒状中空部２１が形成されている。２
２は軸方向に通水路２３を設けた通水円柱であって、前
記円筒状中空部２１内に挿通され、該中空部２１の円筒
面２１ａとの隙間Ｃが２龍乃至５１ｍとなるように形成
されている。２５は図示しない圧延機に固定された支持
部材であって、内側に設けた軸受２６によって通水円柱
２２を、軸受２７によってロール本体２０をそれぞれ回
転自在に支承している。２８．２９はそれぞれ支持部材
２５に設けた給水口及び排水口である。

２４．２４はロール本体２０を回転自在に支承する軸受
である。

次に作用を説明する。

圧延加工時に通水円柱２２とロール本体２０とは一体と
なって回転する。このとき冷却水は支持部材２５の給水
口２日から入り、通水円筒２２の通水路２３を通り抜け
て円筒状中空部２１の第１図において左端部は入り、こ
こから隙間Ｃ内を右方向へ流れ、ロール本体２０の排水
口２０ａ及び支持部材２５の排水口２９からロール外へ
排出される。以上の経路で流れる水によってロール本体
２０は内部から冷却されるようになっている。

ここで、厚みを２１１乃至７龍に設定した隙間Ｃを流れ
る冷却水の流量Ｑ（ｍ／ｈ−ｍ）と熱伝達率αＣＫｃａ
ｌ／ｎ？−ｈ・”ｃ　）との関係を調査したところ、第
３図に示すような結果を得た。この第３図の線面から冷
却水の流路となる前記隙間Ｃの厚みの値が小さい程、ま
た流量Ｑが大きい程、熱伝達率αが大きいことがわかる
。

また、線図において、破線は従来例における前記スプレ
ー方式の外部冷却による場合で、スプレー距離を１５０
鶴、ポンプ圧力を３．、１　ｋｇ　／　ｃｕｔとしたと
きである。そこで、このスプレー式冷却と比較すると、
この実施例はＱ−１０Ｏｎ？／ｈ−ｍ以上において、ｃ
＝２〜５龍の場合にαの値が大きくなり、冷却能力が高
いことがわかる。Ｑ＝１００　（ｎ？／ｈ−ｍ）はｃ　
＝　５　ｍｍのとき、流速は約５ｍ／秒に相当する。

また、ｃ　＝　’ｌ　ｔｍの場合には、Ｑ＝２０Ｏｒ／
／ｈ・ｍで冷却能力は飽和する。これは乱流限界流速と
なっているためと考えられる。このときの流速は約３０
ｍ／秒である。

次に、Ｃの値を２龍以下にすると、冷却能力は第３図の
線図の傾向から向上することが期待されるが、ロールの
製作に困難さが加わることと、隙間が小さすぎて圧力損
失が大きくなり、従って冷却水の供給圧力を高めなけれ
ばならないので、それだけ電力原単位を増加させる結果
を生ずる。また、Ｃの値を５　ｍｍより大きい、例えば
７龍にした場合は線図から明らかなようにαの値が低下
し、冷却能力が低下する。

さらに、隙間Ｃと流量Ｑの関係から、隙間Ｃを通る冷却
水の流速は５〜３０ｍ／秒が最適であることがわかる。

なお、本実施例において、冷却水の供給と排出はロール
本体２０の一方側にのみ設けたが、非駆動ロール（例え
ば中間ロール又はバックアンプロール駆動方式圧延機に
おけるワークロール）であれば−方の軸端から冷却水を
供給し、他方の軸端から排出するようにしてもよい。

さらに、以上は圧延ロールに適用した場合について説明
したが、これに限ることはなく、冷却を必要とする他の
ロールにも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によればその構成を、円
筒状中空部を有する水冷ロールの該中空部内に、軸方向
に通水路を設けた通水円柱を挿通するとともに該通水円
柱と前記中空部の円筒面との隙間が２　ｉｎ乃至５鰭と
なるように構成した内部水冷ロールとしたため、構成が
簡単なために製作が容易で、かつロール表面を一様に効
率よ（冷却できることから、ロール表面の肌アレや摩耗
の促進を低減し、折損の発生を防止するとともに被圧延
材のプロフィルに悪影響を与えない等の効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の要部断面図、第２図は第
１図におけるＡ−Ａ断面図、第３図は本実施例の冷却能
力を示す線図、第４図は外部冷却方式による従来例の概
念図、第５図は第４図における冷却水ヘッダの部分拡大
図、第６図は内部冷却方式による従来例の要部断面図で
ある。 ２１・・・・・・円筒状中空部、２１ａ・・・・・・中
空部の円筒面、２２・・・・・・通水円柱、２３・・・
・・・通水路、Ｃ・・・・・・隙間。 第３図 ０　　　　　　１００　　　　　　　富　　　　　　よ
り５尺量０　（ｍ／ｈｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内筒状中空部を有する水冷ロールの該中空部内に、軸方
   向に通水路を設けた通水円柱を挿通するとともに該通水
   円柱と前記中空部の円筒面との隙間が２ｍｍ乃至５ｍｍ
   となるように構成したことを特徴とする内部水冷ロール
   。