JPH0657321A - ハースロールの炉内配列構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続炉の全域において熱クラウンを抑制し、
金属ストリップの安定通板を可能とする。 【構成】 ハースロールの中央部が、ストリップの両エ
ッジ部が接する部分より低温となる場所には、ロール胴
部の両端部を薄くしたハースロールを設置する。ハース
ロールの中央部が、ストリップの両エッジ部が接する部
分より高温となる場合には、ロール胴部を全長にわたっ
て同一の厚さとしたハースロールを設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続炉において金属ス
トリップの搬送に使用されるハースロールの炉内配列構
造に関し、特に金属ストリップ接触域でのハースロール
の熱クラウンを抑制して、金属ストリップの安定した通
板を可能にするハースロールの炉内配列構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続炉における金属ストリップの通板に
は、連続熱処理炉をはじめとして多くの炉でハースロー
ルが使用されており、安定通板のために、そのハースロ
ールには所定の初期クラウンが付与されている。

【０００３】しかし、連続焼鈍炉に見られるように、炉
内を種々の温度、板厚、板幅の金属ストリップが搬送さ
れるために、ハースロールにはこれらの因子で変動する
熱クラウンが発生し、初期クラウンを維持し得なくな
る。ここにロールクラウンの変動による種々の問題が生
じる。

【０００４】例えば、ロールクラウンが過大になると、
ヒートバックルと呼ばれる金属ストリップの座屈現象が
発生し、通板および製品品質に重大な影響を与える。逆
にロールクラウンが過小になると、センタリング効果が
弱まり、金属ストリップの蛇行が生じる。

【０００５】ロールクラウンの変動によるこれらの問題
を解決するために、これまでにも多数の提案がなされて
いる。

【０００６】例えば、ロール軸方向の温度分布を均一化
することを目的として、ロール内部に熱媒体を還流させ
たり、ロールを外面側から局部加熱あるいは局部冷却す
るものは、実公昭６２−１４１２２号、実公昭６２−２
９４８０号、実公昭６２−１７４７６号、実開平１−１
０６５５５号、特公昭６３−３９６４８号等にある。

【０００７】また、ロール自体のクラウンを機械的に可
変とするものは、実開昭５５−１７２３５９号、実公昭
６２−１７４７２号、特開昭６１−２１０１２８号、特
公昭６２−４９３３１号等にある。

【０００８】しかし、これらの提案は、複雑な機械的装
置、制御装置を必要とし、多数のハースロールを有する
連続炉においては、多大の費用とメンテナンスが要求さ
れるので実用的ではない。

【０００９】このような状況に鑑みて、ロールバレルの
内側に高熱伝導性の金属スリーブを嵌合させたハースロ
ールは、特開平３−２０７８２０号にて提案され、ま
た、その金属スリーブの両端を、ロールバレルを保持す
る一対のアクスルから離して取り付けたハースロール
は、特開平４−５６７３３号にて提案されている。

【００１０】これらのハースロールを従来一般のハース
ロールと比較して図１〜３に示す。従来一般のハースロ
ールは、図１に示すように、一対の軸１，１に取り付け
たアクスル２，２間にロールバレル３を溶接保持した構
造となっている。軸１，１は間接的に水冷される。

【００１１】特開平３−２０７８２０号のハースロール
は、図２に示すように、ロールバレル３の内側に高熱伝
導性の金属スリーブ４を嵌合させた構造になっており、
特開平４−４５７３３号のハースロールでは、図３に示
されるように、その金属スリーブ４の両端がアクスル
２，２から離反されている。

【００１２】即ち、図１のハースロールでは、ロール胴
部がロールバレル３のみで構成され、図２および図３の
ハースロールでは、これがロールバレル３と高熱伝導性
の金属スリーブ４により構成され、特に図３のハースロ
ールでは、金属スリーブ４がその両端をアクスル２，２
から離してロールバレル３内に嵌合されているのであ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ロールバレルの内側に
高熱伝導性の金属スリーブを嵌合させたハースロール
は、ロール軸方向の熱伝導性が良く、その温度分布を均
一化できる。特に、その金属スリーブの両端をアクスル
から離したハースロールは、軸冷却がロール胴部の温度
分布に与える影響を小さくできる効果もある。しかし、
金属スリーブの両端をアクスルから離したハースロール
でさえも、連続炉の全体で有効とは限らないことが本発
明者らの調査から明らかとなった。

【００１４】即ち、連続炉、例えば連続炉焼鈍炉につい
て見れば、炉内は加熱帯、均熱帯、冷却帯からなり、そ
れぞれに多数のハースロールを有している。本発明者ら
の調査によれば、金属スリーブの両端をアクスルから離
したハースロールは、冷却帯では、顕著な熱クラウン抑
制効果を発揮するが、加熱帯ではその効果が小さく、む
しろ、金属スリーブの両端をアクスルに接合したハース
ロールの方が有効な場合の多いことが判明した。

【００１５】本発明の目的は、連続炉の炉内全域でハー
スロールの熱クラウンを抑制して、金属ストリップの安
定した通板を可能にするハースロールの炉内配列構造を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】連続炉、例えば連続炉焼
鈍は、前述したように、加熱帯、均熱帯、冷却帯からな
る。炉温とストリップ温度の関係は、加熱帯においては
炉温＞ストリップ温度、均熱帯においては炉温＝ストリ
ップ温度、冷却帯においては炉温＜ストリップ温度とな
る。そして、加熱帯においては、金属スリーブの両端を
アクスルから離したハースロールの熱クラウン抑制効果
は充分とは言えないのである。

【００１７】この現象を解明するために、本発明者らが
更に調査を続けた結果、ロール胴部におけるロール軸方
向の温度勾配が熱クラウン発生の主要な原因であり、こ
の温度勾配は、ハースロールの設置されている炉内温
度、ハースロールに支持される金属ストリップの温度お
よびハースロールの軸冷却の影響を３つの因子によって
決定されること。及びこれらの因子によりロール胴部に
は凸クラウンまたは凹クラウンが発生し、それぞれの場
所においてハースロールを使い分ける必要のあること。
具体的にはロール胴部の両端部の厚みを変え、アルスル
との接合状態を変える必要のあることが判明した。

【００１８】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、軸に取り付けた一対のアクスル間にロール胴部が接
合保持され、そのロール胴部でストリップを支持して連
続炉内を搬送するハースロールの炉内配列構造であっ
て、ロール胴部の軸方向中央部の温度が、ストリップの
両エッジ部が接触する部分の温度よりも高くなる場所に
おいては、ロール胴部の両端部の厚みを他の部分の厚み
よりも薄くしたハースロールを設置し、ロール胴部の軸
方向中央部の温度が、ストリップの両エッジ部が接触す
る部分の温度よりも低くなる場所においては、ロール胴
部の厚みを軸方向全長について同一としたハースロール
を設置することを特徴とするハースロールの炉内配列構
造を要旨とする。

【００１９】ロール胴部の厚みを軸方向全長について同
一としたハースロールとしては、例えば図１の従来一般
のハースロールおよび図２のロールバレル３の内側に高
熱伝導性の金属スリーブ４を嵌合させ、且つその両端を
アクスル２，２に接合したハースロールがある。

【００２０】ロール胴部の両端部の厚みを他の部分の厚
みよりも薄くしたハースロールとしては、例えば図３の
金属スリーブ４の両端をアクスル２，２から離したハー
スロールがある。更に、図４に示すように、ロールバレ
ル３の両端部の厚みを他の部分の厚みよりも薄くしたハ
ースロールや、図５に示すように、金属スリーブ４の両
端をアクスル２，２に接合させ、且つ、その両端部の厚
みを他の部分の厚みよりも薄くしたハースロールもあ
る。

【００２１】

【作用】図６は、図１〜４のハースロールの熱クラウン
抑制効果を連続焼鈍炉の冷却帯、加熱帯前段の各条件下
について示した図表である。冷却帯においては、炉温と
ストリップ温度の関係は炉温＜ストリップ温度となり、
全体として凸の熱クラウンを生じる。加熱帯前段におい
ては炉温＞ストリップ温度となり、その温度差は２００
℃に達し、凹の熱クラウンを生じる。参考のために、加
熱帯前段条件下で軸冷却なしの場合の熱クラウンも示し
た。

【００２２】凸の熱クラウン、即ちロール胴部の軸方向
中央部の温度が、ストリップの両エッジが接触する部分
の温度より高くなる条件下（冷却帯）においては、従来
一般のハースロール（図１）は顕著な凸クラウンを生じ
る。

【００２３】ロールバレルの内側に高熱伝導性の金属ス
リーブを嵌合させたハースロールは、この熱クラウンを
抑制するが、その効果は金属スリーブの両端をアクスル
から離したもの（図３）の方が、金属スリーブの両端を
アクスルに接合したもの（図２）よりも大きい。この理
由は次のように考えられる。

【００２４】高熱伝導性の金属スリーブは、ロール胴部
の軸方向温度分布の均一化に寄与するが、軸冷却が行わ
れている状況下では、その両端がアクスルに接合される
と、アクスルを介した奪熱により金属スリーブの両端か
らの冷却が進み、凸クラウンを増長する結果になる。そ
のため、金属スリーブの両端をアクスルから離し、金属
スリーブ内で温度分布の均一化を図る方が良くなるので
ある。

【００２５】これを裏付けるように、ロール胴部がロー
ルバレルのみからなるハースロールの場合も、その両端
部を薄くしたもの（図４）の方が熱クラウンが小さい。

【００２６】これらの結果から、ロール胴部の軸方向中
央部の温度が、ストリップの両エッジ部が接触する部分
の温度よりも高くなる場所においては、ロール胴部の両
端部の厚みを他の部分の厚みよりも薄くしたハースロー
ルを設置するのが熱クラウンの抑制に有効である。

【００２７】その場合、薄肉部の厚みは、小さすぎると
強度が不足し、厚すぎると軸冷却の影響が大きくなるの
で、胴部の厚みの１／３〜１／２程度が適当である。

【００２８】薄肉部のロール軸方向長さについては、要
はロール胴部をアクスルに部分的に接触させればよいの
で、機械加工が可能で強度低下が問題にならない範囲内
で適当に選択できる。

【００２９】次に、凹の熱クラウン、即ちロール胴部の
軸方向中央部の温度が、ストリップの両エッジ部が接触
する部分の温度よりも低くなる条件下（加熱帯前段）で
の熱クラウンの変化について説明する。この条件下にお
いては、従来一般のハースロール（図１）は顕著な凹の
熱クラウンを生じる。

【００３０】この熱クラウンの抑制に対しては、ロール
バレルの内側に高熱伝導性の金属スリーブを嵌合させ、
且つその両端をアクスルに接したハースロール（図２）
が特に有効であり、顕著な凹クラウンをロール全体でも
軽微な凹クラウンにまで改善できる。これは、軸冷却を
行っている条件下では、金属スリーブの両端をアクスル
に広く接合させて、金属スリーブの保有熱をアクスルを
介して両端から積極的に放出させた方が、両側の熱クラ
ウンのピークをより効果的に解消できるためと考えられ
る。

【００３１】これを裏付けるように、軸冷却が行われて
いない条件下においては、金属スリーブの両端の接合、
離反は熱クラウンの抑制に大きな影響を与えない。

【００３２】また、ロール胴部がロールバレルのみから
なるハースロールの場合も、金属スリーブを設けた場合
ほどではないが、ロールバレルの両端部を薄くせず、そ
の両端面をアクスルに広く接合させる従来一般のハース
ロールの方が熱クラウンを抑制できる。

【００３３】これらの結果から、ロール胴部の軸方向中
央部に温度が、ストリップの両エッジ部が接触する部分
の温度よりも低くなる場所においては、ロール胴部の厚
みを軸方向全長について同一としたハースロールを設置
するのが良く、なかでもロールバレルの内側に高熱伝導
性の金属スリーブを嵌合させた胴部構造のハースロール
の使用が特に望ましい。

【００３４】金属スリーブの材質は、ロールバレルを構
成する材料よりも熱伝導率の優れているものであれば良
いが、ロールバレルがステンレス鋼の場合は金属スリー
ブをＣｕとするというように熱膨張率のほぼ等しいもの
を使用して熱応力の発生を抑制することが望まれる。ス
テンレス鋼とＣｕの組み合わせにおいては、それぞれの
肉厚を２〜２５ｍｍ、５〜５０ｍｍとすることによっ
て、熱伝導の促進および熱応力の発生を効果的に抑制で
きる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。

【００３６】図７に概略構成を示す金属ストリップ用連
続焼鈍において、その各帯域に図１、図２、図３のハー
スロールを配設して熱クラウンを調査した。

【００３７】図１のハースロールは、ロール胴部がロー
ルバレルのみからなり、且つその厚みがロール軸方向全
長について同一の従来一般のものである。図２のハース
ロールは、ロール胴部の厚みがロール軸方向全長につい
て同一のハースロールを代表したもので、ロールバレル
の内側に高熱伝導性の金属スリーブを嵌合させ、且つそ
の両端をアクスルに接合した胴部構造を有する。図３の
ハースロールはロール胴部の両端部の厚みが他の部分の
厚みよりも薄いハースロールを代表したもので、ロール
バレルの内側に高熱伝導性の金属スリーブを嵌合させ、
且つその両端をアクスルから離した胴部構造を有する。

【００３８】調査条件を表１に、調査結果を図８に示
す。

【００３９】

【表１】

【００４０】加熱帯の入口においては、炉温の方がスト
リップ温度より２８０℃も高く、従来の一般の図１のハ
ースロールでは、顕著な凹の熱クラウンを生じる。図３
のハースロールはこの熱クラウンをかなり低減できる
が、図２のハースロールの方が更にその効果が大きい。
従って、加熱帯の入口には図２のハースロールを設置す
ることになる。

【００４１】加熱帯の出口においては、炉温の方がスリ
ップ温度より高いがその差は１００℃以下である。その
ため、従来一般のハースロールの場合は、凹クラウンの
傾向が残るものの、全体としては凸の熱クラウンを生じ
る。この熱クラウンに対しては、図２のハースロールよ
りも図３のハースロールの方が有効である。

【００４２】均熱帯においては、炉温とストリップ温度
が等しく、従来一般のハースロールの場合は顕著な凸の
熱クラウンを生じる。この熱クラウンに対しても図３の
ハースロールの方が有効である。

【００４３】冷却帯においては、炉温の方がストリップ
温度より低く、従来一般のハースロールの場合は、特に
顕著な凸の熱クラウンを生じるが、これに対しても図３
のハースロールの方が有効で、ロール全体では軽微な凸
クラウンに抑え、ストリップ接触域ではほぼ完全に熱ク
ラウンを解消できる。

【００４４】そして、加熱帯入口に図２のハースロール
を設置し、加熱帯出口、均熱帯および冷却帯に図３のハ
ースロールを設置することにより、炉内全域でハースロ
ールの熱クラウンが抑制され、金属ストリップの安定し
た通板が可能になる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のハースロールの炉内配列構造は、炉内でのハースロー
ルの軸方向温度分布、即ち熱クラウンの発生状況に応じ
て異なるハースロールを設置することにより、炉内全域
でハースロールの熱クラウンを抑制し、金属ストリップ
の安定通板を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来一般のハースロールの概略構成図である。

【図２】ロールバレルの内側に高熱伝導性の金属スリー
ブを嵌合したハースロールの概略構成図である。

【図３】金属スリーブの両端をアクスルから離したハー
スロールの概略構成図である。

【図４】ロールバレルの両端部を薄くしたハースロール
の概略構成図である。

【図５】金属スリーブの両端部を薄くしたハースロール
の概略構成図である。

【図６】ハースロールの両端部形状が熱クラウンに与え
る影響を示す図表である。

【図７】連続焼鈍炉の概略構成図である。

【図８】連続焼鈍炉の各帯域におけるハースロールと熱
クラウンの関係を示す図表である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ アクスル ３ ロールバレル ４ 高熱伝導性の金属スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高谷 有志 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸に取り付けた一対のアクスル間にロー
   ル胴部が接合保持され、そのロール胴部でストリップを
   支持して連続炉内を搬送するハースロールの炉内配列構
   造であって、 ロール胴部の軸方向中央部の温度が、ストリップの両エ
   ッジ部が接触する部分の温度よりも高くなる場所におい
   ては、ロール胴部の両端部の厚みを他の部分の厚みより
   も薄くしたハースロールを設置し、 ロール胴部の軸方向中央部の温度が、ストリップの両エ
   ッジ部が接触する部分の温度よりも低くなる場所におい
   ては、ロール胴部の厚みを軸方向全長について同一とし
   たハースロールを設置することを特徴とするハースロー
   ルの炉内配列構造。
2. 【請求項２】 前記ロール胴部がロールバレルからなる
   請求項１に記載のハースロールの炉内配列構造。
3. 【請求項３】 前記ロール胴部がロールバレルと、その
   内側に嵌合された高熱伝導性の金属スリーブとからなる
   請求項１に記載のハースロールの炉内配列構造。