JPH0747767B2 - 加熱炉用ハースロール - Google Patents
加熱炉用ハースロールInfo
- Publication number
- JPH0747767B2 JPH0747767B2 JP23308588A JP23308588A JPH0747767B2 JP H0747767 B2 JPH0747767 B2 JP H0747767B2 JP 23308588 A JP23308588 A JP 23308588A JP 23308588 A JP23308588 A JP 23308588A JP H0747767 B2 JPH0747767 B2 JP H0747767B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- roll
- temperature
- hearth roll
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、低温から高温までの何れの加熱雰囲気であ
っても好適状態で使用することができ、しかもロールの
冷却に伴う多大な熱損失や加熱温度ムラを懸念すること
もない加熱炉用ハースロールに関するものである。
っても好適状態で使用することができ、しかもロールの
冷却に伴う多大な熱損失や加熱温度ムラを懸念すること
もない加熱炉用ハースロールに関するものである。
〈従来技術とその課題〉 一般に、金属の加熱処理に使用されるローラハースタイ
プの連続加熱処理炉では、被処理材を搬送するために第
３図に示すようなハースロールを使用するのが普通であ
る。即ち、第３図は、耐熱鋼製の円筒状ロール本体部が
テーパー管部を介してシャフト部に接続した形式のもの
を示しており、そのシャフト部を加熱炉の炉壁に支持さ
せて被処理材を搬送するようになっている。
プの連続加熱処理炉では、被処理材を搬送するために第
３図に示すようなハースロールを使用するのが普通であ
る。即ち、第３図は、耐熱鋼製の円筒状ロール本体部が
テーパー管部を介してシャフト部に接続した形式のもの
を示しており、そのシャフト部を加熱炉の炉壁に支持さ
せて被処理材を搬送するようになっている。
そして、このハースロールの“ロールピッチ",“ロール
径”並びに“ロール肉厚”等は被加熱材料の高温撓み
量，ロール開口比或いは各ロールにかかる荷重等を考慮
して設定されており、またハースロールに適用される耐
熱鋼品種は採用される加熱温度により選定されている。
径”並びに“ロール肉厚”等は被加熱材料の高温撓み
量，ロール開口比或いは各ロールにかかる荷重等を考慮
して設定されており、またハースロールに適用される耐
熱鋼品種は採用される加熱温度により選定されている。
ところが、現在開発され使用されている上記タイプのハ
ースロールでは、最高使用温度が素材たる耐熱鋼の性能
（高温強度，高温耐酸化性）に制約されて高々1150℃程
度に過ぎず、1150℃を超える加熱下で使用すると極めて
短時間のうちに破損してしまうと言う不都合があった。
つまり、鋼材は一般に高温となるに従って軟化し、かつ
表面が酸化してスケールを発生するが、耐熱鋼も例外で
はなく、その値が普通鋼に比べれば少ないものの同様な
現象が発生するからである。
ースロールでは、最高使用温度が素材たる耐熱鋼の性能
（高温強度，高温耐酸化性）に制約されて高々1150℃程
度に過ぎず、1150℃を超える加熱下で使用すると極めて
短時間のうちに破損してしまうと言う不都合があった。
つまり、鋼材は一般に高温となるに従って軟化し、かつ
表面が酸化してスケールを発生するが、耐熱鋼も例外で
はなく、その値が普通鋼に比べれば少ないものの同様な
現象が発生するからである。
例えば、第４図を参照されたい。第４図は、現在実用さ
れている代表的な耐熱鋼（0.5％Ｃ−25％Cr−35％Ni−
0.6％Mo−0.8％Ｗ鋼，及びJIS SCH24相当鋼）の加熱温
度と高温強度との関係を示したグラフであるが、この第
４図からも、耐熱鋼であっても加熱温度が高くなるに伴
い機械的強度が大幅に低下し、1100℃近くになると既に
強度がハースローラとして安定使用できる限界付近にま
で低下することが分かる。
れている代表的な耐熱鋼（0.5％Ｃ−25％Cr−35％Ni−
0.6％Mo−0.8％Ｗ鋼，及びJIS SCH24相当鋼）の加熱温
度と高温強度との関係を示したグラフであるが、この第
４図からも、耐熱鋼であっても加熱温度が高くなるに伴
い機械的強度が大幅に低下し、1100℃近くになると既に
強度がハースローラとして安定使用できる限界付近にま
で低下することが分かる。
しかしながら、近年著しい重要増を示している高合金鋼
（Ni-Cr合金，Ni-Cr-Mo合金）は、熱間加工性が悪くて
変形抵抗が大きいため1180〜1220℃程度にまで加熱して
圧延しないと熱間圧延時に加工割れが発生すると言う問
題を有したものであり、それ故、該高合金鋼部材の製造
に当っては高温加熱用の炉が不可欠となっている。ま
た、これら高合金鋼部材の使用に当っては鋼中の金属間
化合物を拡散せしめるための熱処理を施すのが普通であ
るが、この場合の熱処理温度としては1170〜1220℃の高
温が必要であるため、この観点からも高温加熱用の炉を
必要としていた。
（Ni-Cr合金，Ni-Cr-Mo合金）は、熱間加工性が悪くて
変形抵抗が大きいため1180〜1220℃程度にまで加熱して
圧延しないと熱間圧延時に加工割れが発生すると言う問
題を有したものであり、それ故、該高合金鋼部材の製造
に当っては高温加熱用の炉が不可欠となっている。ま
た、これら高合金鋼部材の使用に当っては鋼中の金属間
化合物を拡散せしめるための熱処理を施すのが普通であ
るが、この場合の熱処理温度としては1170〜1220℃の高
温が必要であるため、この観点からも高温加熱用の炉を
必要としていた。
このため、従来、上記高温加熱を必要とする場合には固
定炉床式断続炉が使用されており、能率面や設備費用の
面で大きな不利を余儀無くされていた。
定炉床式断続炉が使用されており、能率面や設備費用の
面で大きな不利を余儀無くされていた。
そこで、1150℃を超える温度に加熱することが要求され
る金属材料の連続加熱処理用に、内部から水冷すること
によってロールの耐酸化性や熱間強度を補償しようと言
う、第５図に示す如き“水冷ハースロール”の適用が試
みられるようになってきた。
る金属材料の連続加熱処理用に、内部から水冷すること
によってロールの耐酸化性や熱間強度を補償しようと言
う、第５図に示す如き“水冷ハースロール”の適用が試
みられるようになってきた。
ところが、この水冷ハースロールは、炉内温度が1150℃
を超える場合でも表面温度を200℃程度に維持すること
ができるので材料強度や耐酸化性の点では何ら問題のな
いものであったが、冷却水を大量に要する上に（10ton/
hr程度）、水冷損失熱が多く（18×104kcal/hr・本程
度）、水冷設備費及びランニングコスト（エネルギーコ
スト等）ともに多大となる欠点が指摘されていた。しか
も、ハースロール表面の温度制御が思うに任せないた
め、ロールピッチを大きくとって（1000mm程度）下から
の加熱バーナーを配設しないと被加熱材料の下面が加熱
不足となりがちであり、適正な加熱処理を行い難いとの
問題もあった。
を超える場合でも表面温度を200℃程度に維持すること
ができるので材料強度や耐酸化性の点では何ら問題のな
いものであったが、冷却水を大量に要する上に（10ton/
hr程度）、水冷損失熱が多く（18×104kcal/hr・本程
度）、水冷設備費及びランニングコスト（エネルギーコ
スト等）ともに多大となる欠点が指摘されていた。しか
も、ハースロール表面の温度制御が思うに任せないた
め、ロールピッチを大きくとって（1000mm程度）下から
の加熱バーナーを配設しないと被加熱材料の下面が加熱
不足となりがちであり、適正な加熱処理を行い難いとの
問題もあった。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、従来のハースロールに見られる前記問題点を
解消し、冷却水の多量使用や多大な水冷損失熱を伴うこ
となく高合金鋼の高温処理にも十分に耐え、かつ被処理
材料に加熱ムラを生じさせる懸念もなく、しかも低温
（600℃程度）から高温（1250℃程度）までの加熱処理
作業を同一ロールで実施できる連続加熱炉用ハースロー
ルの提供を目的としてなされたものであり、 「加熱炉用ハースロールを、“内部に冷却水通路を有す
る形式のもの”とすると共に、第１図で示す如く、耐熱
鋼製ハースロール表層部材１と冷却水通路2,2′との間
に断熱材層３を介在させ、かつ前記冷却水通路に連通す
る冷却水導入路に冷却水供給路と高圧気体吹込み路とを
切替弁を介して接続した点」 に特徴を有するものである。なお、第１図において、符
号４で示すものは空気層である。
解消し、冷却水の多量使用や多大な水冷損失熱を伴うこ
となく高合金鋼の高温処理にも十分に耐え、かつ被処理
材料に加熱ムラを生じさせる懸念もなく、しかも低温
（600℃程度）から高温（1250℃程度）までの加熱処理
作業を同一ロールで実施できる連続加熱炉用ハースロー
ルの提供を目的としてなされたものであり、 「加熱炉用ハースロールを、“内部に冷却水通路を有す
る形式のもの”とすると共に、第１図で示す如く、耐熱
鋼製ハースロール表層部材１と冷却水通路2,2′との間
に断熱材層３を介在させ、かつ前記冷却水通路に連通す
る冷却水導入路に冷却水供給路と高圧気体吹込み路とを
切替弁を介して接続した点」 に特徴を有するものである。なお、第１図において、符
号４で示すものは空気層である。
ここで、ハースロール本体（特に表層部材）を構成する
耐熱鋼や断熱材層を構成する断熱材の種別については格
別な制限はなく、これまで実用されているものの中から
使用目的に応じて適宜選択すれば良い。ただ、断熱材と
しては高温強度や耐火度が高く（耐火度1800℃程度）、
かつ熱伝導率が比較的良好な（1.2〜1.3kcal/m2h℃程
度）所謂“キャスタブル耐火物（Al2O3,SiO2系）”を採
用するのが好適であり、設定される炉内最高温度に応じ
てその厚みや配置位置（表層部材側か、冷却水通路側
か、或いは両者間を総て埋めるかの位置）を選んで水冷
損失熱を制御し、ハースロール表面温度を目的温度に合
わせるようにするのが良い。
耐熱鋼や断熱材層を構成する断熱材の種別については格
別な制限はなく、これまで実用されているものの中から
使用目的に応じて適宜選択すれば良い。ただ、断熱材と
しては高温強度や耐火度が高く（耐火度1800℃程度）、
かつ熱伝導率が比較的良好な（1.2〜1.3kcal/m2h℃程
度）所謂“キャスタブル耐火物（Al2O3,SiO2系）”を採
用するのが好適であり、設定される炉内最高温度に応じ
てその厚みや配置位置（表層部材側か、冷却水通路側
か、或いは両者間を総て埋めるかの位置）を選んで水冷
損失熱を制御し、ハースロール表面温度を目的温度に合
わせるようにするのが良い。
〈作用及び効果〉 本発明に係るハースロールは内部から水冷される形式で
あるので、炉内温度が例えば1250℃と言う高温のときに
でもハースロールの表面温度を耐熱鋼の安全使用範囲で
ある1150℃以内に維持できることは勿論であるが、ハー
スロール表層部材と冷却水通路との間に断熱材層を介在
させたためロール表面温度を過度に低下させることが防
止される。なお、ロール表面温度の調整は、前記断熱材
層の材質，厚み，配置位置の選定によって十分に可能で
ある。
あるので、炉内温度が例えば1250℃と言う高温のときに
でもハースロールの表面温度を耐熱鋼の安全使用範囲で
ある1150℃以内に維持できることは勿論であるが、ハー
スロール表層部材と冷却水通路との間に断熱材層を介在
させたためロール表面温度を過度に低下させることが防
止される。なお、ロール表面温度の調整は、前記断熱材
層の材質，厚み，配置位置の選定によって十分に可能で
ある。
従って、高温加熱下での使用によっても極度の強度低下
や酸化が防止される上、水冷損失熱が極めて少なく、し
かも被加熱材の温度ムラを引き起こすことも防げる。
や酸化が防止される上、水冷損失熱が極めて少なく、し
かも被加熱材の温度ムラを引き起こすことも防げる。
更に、本発明に係るハースロールは、その主要素材たる
耐熱鋼の許容温度（1150℃以下）内での使用する際には
簡単に水冷を停止して通常の非水冷ロールとすることが
できるので、冷却水の使用量や水冷損失熱が実質的に０
となる。また、逆への切り替えも、短時間で容易に行う
ことができる。
耐熱鋼の許容温度（1150℃以下）内での使用する際には
簡単に水冷を停止して通常の非水冷ロールとすることが
できるので、冷却水の使用量や水冷損失熱が実質的に０
となる。また、逆への切り替えも、短時間で容易に行う
ことができる。
つまり、通常の水冷ロールでは、冷却水の供給を停止し
ても内部の水を短時間に取り除くことができず、そのま
ま非水冷ロールとして使用すると水蒸気爆発の危険性が
ある。ところが、本発明に係るハースロールは、冷却水
通路につながる冷却水導入路に切替弁を介して冷却水供
給路と高圧気体吹込み路とを接続してあるので、水冷状
態で使用していたハースロールを非水冷状態で使おうと
する際、そのままの状態で冷却水通路への冷却水の供給
を断つと同時に、上記切替弁の切り替えによって冷却水
通路に高圧気体（圧縮空気で十分であるが高圧の不活性
ガス等であっても良い）を吹き込むと、殆んど瞬時に、
しかも完全に内部に残留した冷却水が取り除かれてしま
い、上記危険をもたらす恐れは全くない。なお、この水
冷ロールから非水冷ロールへの切り替えは、ハースロー
ルが高温に加熱された状態のままで実施できることは言
うまでもない。
ても内部の水を短時間に取り除くことができず、そのま
ま非水冷ロールとして使用すると水蒸気爆発の危険性が
ある。ところが、本発明に係るハースロールは、冷却水
通路につながる冷却水導入路に切替弁を介して冷却水供
給路と高圧気体吹込み路とを接続してあるので、水冷状
態で使用していたハースロールを非水冷状態で使おうと
する際、そのままの状態で冷却水通路への冷却水の供給
を断つと同時に、上記切替弁の切り替えによって冷却水
通路に高圧気体（圧縮空気で十分であるが高圧の不活性
ガス等であっても良い）を吹き込むと、殆んど瞬時に、
しかも完全に内部に残留した冷却水が取り除かれてしま
い、上記危険をもたらす恐れは全くない。なお、この水
冷ロールから非水冷ロールへの切り替えは、ハースロー
ルが高温に加熱された状態のままで実施できることは言
うまでもない。
一方、非水冷ロールから水冷ロールへの切り換えも、高
温状態で実施した場合にはやはり冷却水供給の初期に水
蒸気爆発が懸念されるものであるが、本発明に係るハー
スロールにおいては冷却水通路に高圧気体を吹き込むこ
とが可能であるので、まず高圧気体を流して冷却水通路
の温度を下げ、これに続いて冷却水を送り込むことで上
記懸念を完全に払拭することができる。
温状態で実施した場合にはやはり冷却水供給の初期に水
蒸気爆発が懸念されるものであるが、本発明に係るハー
スロールにおいては冷却水通路に高圧気体を吹き込むこ
とが可能であるので、まず高圧気体を流して冷却水通路
の温度を下げ、これに続いて冷却水を送り込むことで上
記懸念を完全に払拭することができる。
続いて、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
〈実施例〉 ハースローラーファーネスに第２図で示す如き構造の水
冷断熱ハースロールを適用して高合金鋼の加熱処理を実
施した。
冷断熱ハースロールを適用して高合金鋼の加熱処理を実
施した。
第２図において、符号11は“0.5％Ｃ−25％Cr−35％Ni
−0.6％Mo−0.8％Ｗ耐熱鋼”製のハースロール本体（表
層部材）であり（外径:240mmφ，肉厚:24mm）、内部に
冷却水通路12,12′が設けられ、更に表層部材と該冷却
水通路との間には表層部材に隣接して厚さ12mmのAl2O3-
SiO2系キャスタブル耐火物層13（耐火度:1800℃，熱伝
導度:1.29kcal/m2h・1000℃）が設けられている。ま
た、符号14は、空気層であり、空気抜き孔15（加熱・冷
却による空気膨張・収縮の不都合を防止するためのも
の）を介してハースロール外気と連通している。
−0.6％Mo−0.8％Ｗ耐熱鋼”製のハースロール本体（表
層部材）であり（外径:240mmφ，肉厚:24mm）、内部に
冷却水通路12,12′が設けられ、更に表層部材と該冷却
水通路との間には表層部材に隣接して厚さ12mmのAl2O3-
SiO2系キャスタブル耐火物層13（耐火度:1800℃，熱伝
導度:1.29kcal/m2h・1000℃）が設けられている。ま
た、符号14は、空気層であり、空気抜き孔15（加熱・冷
却による空気膨張・収縮の不都合を防止するためのも
の）を介してハースロール外気と連通している。
そして、冷却水通路12に連通する冷却水導入路16には、
切替弁17を介して冷却水供給路18と高圧気体吹込み路19
が接続されている。
切替弁17を介して冷却水供給路18と高圧気体吹込み路19
が接続されている。
なお、第２図の符号20,20は炉壁を、21,21はシールを示
している。
している。
高合金鋼の加熱処理は、熱間圧延に供する高合金鋼スラ
ブを1250℃に均熱することを目的として上記水冷断熱ハ
ースロールに冷却水を通じながら実施されたが、この際
のハースロール表面温度は全熱処理時間を通じて1150℃
に維持され、ハースロールの損壊や高合金鋼スラブの加
熱ムラを引き起こすこともなく良好な作業性の下で所望
温度への加熱作業を続けることができた。
ブを1250℃に均熱することを目的として上記水冷断熱ハ
ースロールに冷却水を通じながら実施されたが、この際
のハースロール表面温度は全熱処理時間を通じて1150℃
に維持され、ハースロールの損壊や高合金鋼スラブの加
熱ムラを引き起こすこともなく良好な作業性の下で所望
温度への加熱作業を続けることができた。
また、ハースロールが高温状態（1150℃）のままで冷却
水の供給を停止すると同時に、冷却水通路に圧縮空気
（パージエアー）を吹き込んだところ、内部の残留水が
殆んど瞬時にロール外に駆逐されてしまい、何の不都合
もなく非水冷ロールに切り替えることができた。
水の供給を停止すると同時に、冷却水通路に圧縮空気
（パージエアー）を吹き込んだところ、内部の残留水が
殆んど瞬時にロール外に駆逐されてしまい、何の不都合
もなく非水冷ロールに切り替えることができた。
一方、非水冷ロールとして使用していた上記ハースロー
ルについて、800℃の高温度状態のままでその冷却水通
路に圧縮空気吹き込んで該通路の温度を降下させ、引き
続いて冷却水を供給したところ、炉温を下げることな
く、しかも格別なトラブルもなく水冷ロールに切り替え
ることもできた。
ルについて、800℃の高温度状態のままでその冷却水通
路に圧縮空気吹き込んで該通路の温度を降下させ、引き
続いて冷却水を供給したところ、炉温を下げることな
く、しかも格別なトラブルもなく水冷ロールに切り替え
ることもできた。
〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、多大な水冷損
失熱や加熱ムラを引き起こすことなく、低温から高温ま
での種々加熱温度に同一ロールで的確に対応できる連続
加熱炉用ハースロールを提供することができ、良好な作
業性の下で低コストの加熱処理を行うことが可能となる
など、産業上極めて有用な効果がもたらされるのであ
る。
失熱や加熱ムラを引き起こすことなく、低温から高温ま
での種々加熱温度に同一ロールで的確に対応できる連続
加熱炉用ハースロールを提供することができ、良好な作
業性の下で低コストの加熱処理を行うことが可能となる
など、産業上極めて有用な効果がもたらされるのであ
る。
第１図は、本発明に係る加熱炉用ハースロールの要部を
示す概略模式図であり、第１図（ａ）は直径方向の断面
図を、第１図（ｂ）は軸線方向の断面図をそれぞれ示し
ている。 第２図は、実施例で使用した加熱炉用ハースロールの要
部を示す概略模式図である。 第３図は、従来の加熱炉用ハースロールの概略模式図で
あり、第３図（ａ）はその軸方向断面図を、第３図
（ｂ）は第３図（ａ）でのＡ−Ａ断面図を示している。 第４図は、耐熱鋼の加熱温度と高温強度との関係を示す
グラフである。 第５図は、従来の加熱炉用ハースロールの別の例（水冷
タイプ）を示す概略模式図であり、第５図（ａ）はその
軸方向断面図を、第５図（ｂ）は第５図（ａ）でのＢ−
Ｂ断面図を示している。 図面において、 １……表層部材,2,2′……冷却水通路,3……断熱材層,4
……空気層,11……ハースロール本体（表層部材）,12,1
2′……冷却水通路,13……キャスタブル耐火物層,14…
…空気層,15……空気抜き孔,16……冷却水導入路,17…
…切替弁,18……冷却水供給路,19……高圧気体供給路,2
0……炉壁,21……シール。
示す概略模式図であり、第１図（ａ）は直径方向の断面
図を、第１図（ｂ）は軸線方向の断面図をそれぞれ示し
ている。 第２図は、実施例で使用した加熱炉用ハースロールの要
部を示す概略模式図である。 第３図は、従来の加熱炉用ハースロールの概略模式図で
あり、第３図（ａ）はその軸方向断面図を、第３図
（ｂ）は第３図（ａ）でのＡ−Ａ断面図を示している。 第４図は、耐熱鋼の加熱温度と高温強度との関係を示す
グラフである。 第５図は、従来の加熱炉用ハースロールの別の例（水冷
タイプ）を示す概略模式図であり、第５図（ａ）はその
軸方向断面図を、第５図（ｂ）は第５図（ａ）でのＢ−
Ｂ断面図を示している。 図面において、 １……表層部材,2,2′……冷却水通路,3……断熱材層,4
……空気層,11……ハースロール本体（表層部材）,12,1
2′……冷却水通路,13……キャスタブル耐火物層,14…
…空気層,15……空気抜き孔,16……冷却水導入路,17…
…切替弁,18……冷却水供給路,19……高圧気体供給路,2
0……炉壁,21……シール。
Claims (1)
- 【請求項１】内部に冷却水通路を有する耐熱鋼製ハース
ロールにおいて、耐熱鋼製ハースロール表層部材と冷却
水通路との間に断熱材層を介在させると共に、冷却水導
入路に冷却水供給路と高圧気体吹込み路とを切替弁を介
して接続したことを特徴とする、加熱炉用ハースロー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23308588A JPH0747767B2 (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 加熱炉用ハースロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23308588A JPH0747767B2 (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 加熱炉用ハースロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280508A JPH0280508A (ja) | 1990-03-20 |
| JPH0747767B2 true JPH0747767B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=16949561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23308588A Expired - Lifetime JPH0747767B2 (ja) | 1988-09-17 | 1988-09-17 | 加熱炉用ハースロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747767B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109652629A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-19 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种用于合金钢大圆坯的退火装置及退火方法 |
-
1988
- 1988-09-17 JP JP23308588A patent/JPH0747767B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0280508A (ja) | 1990-03-20 |
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