JPH09194929A - 金属帯の連続熱処理炉用ハースロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーマルクラウンを抑制することのできる金
属帯の熱処理炉用ハースロールを得る。 【解決手段】 金属帯を連続熱処理する連続熱処理炉用
の中空ハースロールにおいて、ロールバレル２両端部に
接続するロール鏡板４および５を羽根車構造とし、ロー
ルの回転にともなって前記連続熱処理炉内の雰囲気ガス
が、一方のロール鏡板４からロール中空部１ａに流入
し、他方のロール鏡板５から排出されるように構成した
金属帯の連続熱処理炉用ハースロール。 【効果】 金属帯が蛇行したり、金属帯にしわ疵が発生
したりすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属帯を連続熱
処理する連続熱処理炉用の中空ハースロールに関し、特
にハースロールに発生するサーマルクラウンの大きさを
抑制することのできる金属帯の連続熱処理炉用ハースロ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯を連続熱処理する連続熱処理炉に
おいては、炉内を通過する金属帯は、多数のハースロー
ルによって支持されながら、熱処理のための加熱および
冷却が施される。このような連続熱処理炉のハースロー
ル、特に加熱帯におけるハースロールは、金属帯と接触
するバレル中央部分においては、金属帯によって熱を奪
われ、金属帯と接触していないバレル端部部分は、炉内
の雰囲気により加熱される。

【０００３】また、冷却帯においては、逆に金属帯と接
触するバレル中央部分においては、金属帯によって加熱
され、金属帯と接触していないバレル端部部分は、炉内
の雰囲気により熱を奪われる。この結果、加熱帯および
冷却帯とも、ハースロールの軸方向には熱勾配が発生す
る。

【０００４】ハースロールにはもともと金属帯の通板を
安定させる目的で、初期クラウンが設定されているが、
上述した熱勾配に起因するハースロール内の不均一な熱
膨張（いわゆるサーマルクラウン）によって、適正な初
期クラウンが維持できなくなり、金属帯の安定通板がで
きなくなるという問題がある。

【０００５】例えば、加熱帯のハースロールには、熱膨
張の差によってバレル端部部分の外径がバレル中央部分
よりも大きくなるという、いわゆる凹型のサーマルクラ
ウンが発生するので、金属帯は左右に蛇行しやすくな
る。

【０００６】また、冷却帯のハースロールには、熱膨張
の差によってバレル中央部分の外径がバレル端部部分よ
りも大きくなるという、いわゆる凸型のサーマルクラウ
ンが発生するので、金属帯にバックリング、あるいは絞
りとよばれるしわ状の欠陥が発生しやすくなる。

【０００７】このような問題を解消する手段としては、
特公昭６２−７２４８号公報や特公昭６３−２７４１２
号公報（従来例１という）に開示された技術がある。こ
の技術に基づくサーマルクラウンを緩和する方法は、ハ
ースロール内に溶融金属や溶融塩を封入して、ロール軸
方向に発生する温度勾配を緩和させようとするものであ
る。

【０００８】また、特開平２−１６３３２６号公報や特
開平３−３０１５２０号公報（従来例２という）に開示
された技術がある。この技術に基づくサーマルクラウン
を緩和する方法は、ハースロールのバレル内側に銅等の
熱伝導体を接触させることにより、ロール軸方向に発生
する温度勾配を緩和させようとするものである。

【０００９】また、特公昭５８−４３４５４号公報（従
来例３という）に開示された技術がある。この技術に基
づくサーマルクラウンを緩和する方法は、ハースロール
の内部または外部に冷媒を吹き付けることにより、サー
マルクラウンの発生を抑制しようとするものである。

【００１０】また、特公昭５４−４１００９号公報、特
公昭５７−２３７３３号公報および特開昭６２−６７１
２３号公報（従来例４という）に開示された技術があ
る。この技術に基づくサーマルクラウンを緩和する方法
は、ハースロールと炉を隔離するロール室を設け、ロー
ルまたはロール室雰囲気を加熱または冷却することによ
り、サーマルクラウンの発生を抑制しようとするもので
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の金属帯の連続熱処理炉用ハースロールに発生す
るサーマルクラウンを抑制する方法には、次のような問
題点があった。 （１）従来例１ ハースロール内部に封入した熱媒体が外部に漏れ出さな
いようなロール構造とする必要があり、製作費が高くな
る上に、保守が容易ではない。 （２）従来例２ 比較的安価で製作が容易ではあるが、サーマルクラウン
抑制に対する応答性が必ずしも十分ではない。 （３）従来例３ 装置の構造が複雑になるとともに、冷媒吹き付けのため
の動力が必要となり、製作費、運転費とも高くなる。 （４）従来例４ 従来から使用しているロールでは、ロールの熱容量が大
きいため、サーマルクラウンの抑制を応答性よく行うこ
とができない。また、装置の構造が複雑になるととも
に、加熱あるいは冷却のための動力が必要となるので、
製作費、運転費とも高くなる。

【００１２】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、サーマルクラ
ウンの抑制に特別な駆動装置や加熱、冷却装置を必要と
せず、かつ製作費や運転費が安価である金属帯の連続熱
処理用ハースロールを提供することを目的としている。

【００１３】

【問題を解決するための手段】この発明に係る第一の金
属帯の連続熱処理炉用ハースロールは、金属帯を連続熱
処理する連続熱処理炉用の中空ハースロールにおいて、
ロールバレル両端部に接続するロール鏡板を羽根車構造
とし、ロールの回転にともなって前記連続熱処理炉内の
雰囲気ガスが、一方のロール鏡板からロール中空部に流
入し、他方のロール鏡板から排出されるように構成した
ものである。

【００１４】ロールバレル両端部に接続されるロール鏡
板を羽根車構造とし、かつこの羽根車構造のロール鏡板
を通過する気体の流れる方向を、両方のロール鏡板とも
同じ方向としたので、ハースロールの回転とともに、炉
内の雰囲気ガスが一方のロール鏡板からハースロール中
空部に流入する。そして、ハースロール中空部に流入し
た雰囲気ガスは、ハースロール中空部を流れて、雰囲気
ガスの流入したロール鏡板とは反対側にあるロール鏡板
から炉内に排出される。

【００１５】そして、雰囲気ガスがハースロール中空部
を流れる間に、ハースロールのロールバレル内周面は、
雰囲気ガスにより、加熱帯においては加熱され、冷却帯
においては冷却される。

【００１６】したがって、加熱帯においては、ハースロ
ールのロールバレル中央部の金属帯によって熱を奪われ
る部分の温度は、ロールバレル内周面からの雰囲気ガス
による加熱により、従来よりも高くなり、ロールバレル
端部の温度との温度差が小さくなる。すなわち、凹型サ
ーマルクラウンにおけるクラウン量が小さくなる。

【００１７】また、冷却帯においては、ハースロールの
ロールバレル中央部の金属帯によって加熱される部分の
温度は、ロールバレル内周面からの雰囲気ガスによる冷
却により、従来よりも低くなり、ロールバレル端部の温
度との温度差が小さくなる。すなわち、凸型サーマルク
ラウンにおけるクラウン量が小さくなる。

【００１８】また、この発明に係る第二の金属帯の連続
熱処理炉用ハースロールは、金属帯を連続熱処理する連
続熱処理炉用の中空ハースロールにおいて、ロールバレ
ル端部近傍のバレル面またはロール鏡板の少なくともい
ずれかに、複数の通気孔を設けるとともに、ロール中空
部に羽根車構造の隔壁を設け、ロールの回転にともなっ
て前記連続熱処理炉内の雰囲気ガスが、一方のロール鏡
板側からロール中空部に流入し、他方のロール鏡板側か
ら排出されるように構成したものである。

【００１９】そして、雰囲気ガスがハースロール中空部
を流れる間に、ハースロールのロールバレル内周面は、
雰囲気ガスにより、加熱帯においては加熱され、冷却帯
においては冷却される。

【００２０】したがって、加熱帯においては、ハースロ
ールのロールバレル中央部の金属帯によって熱を奪われ
る部分の温度は、ロールバレル内周面からの雰囲気ガス
による加熱により、従来よりも高くなり、ロールバレル
端部の温度との温度差が小さくなる。すなわち、凹型サ
ーマルクラウンにおけるクラウン量が小さくなる。

【００２１】また、冷却帯においては、ハースロールの
ロールバレル中央部の金属帯によって加熱される部分の
温度は、ロールバレル内周面からの雰囲気ガスによる冷
却により、従来よりも低くなり、ロールバレル端部の温
度との温度差が小さくなる。すなわち、凸型サーマルク
ラウンにおけるクラウン量が小さくなる。

【００２２】第二の金属帯の連続熱処理炉用ハースロー
ルは、第一の金属帯の連続熱処理炉用ハースロールと比
較して、羽根車構造の部分がハースロール中空部に設け
られているので、羽根車構造の部分が炉内の高温雰囲気
にさらされず、耐久性に優れている。

【００２３】また、この発明に係る第三の金属帯の連続
熱処理炉用ハースロールは、第一または第二の金属帯の
連続熱処理炉用ハースロールにおいて、ロールバレル内
周面に放熱用または吸熱用フィンを設けたものである。

【００２４】フィンを設けたことにより、加熱帯におい
ては、フィンがロールバレル内を流れる雰囲気ガスから
熱を吸熱して、ロールバレルをより多く加熱するように
なり、冷却帯においては、フィンによりロールバレルか
ら熱をより多く放熱するようになるので、フィンを設け
ないものに比較して、ロールバレル中央部と端部との温
度差が小さくなり、サーマルクラウンのクラウン量をよ
り小さくすることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施形態の金属帯
の連続熱処理炉用ハースロールを、図１により説明す
る。

【００２６】図１（ａ）は、このハースロールの縦断面
図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
このハースロール１は、ロールバレル２と、ロールバレ
ル２の両側に接続され複数の羽根３を有するロール鏡板
４および５と、それぞれのロール鏡板４および５の中心
部に接続され、ハースロールを回転させるための回転軸
６および７とから構成されている。そして、回転軸６お
よび７は、炉壁８に配置された軸受９および１０により
回転自在に軸支されている。

【００２７】回転軸７は炉壁８の外側に大きく突き出し
ており、この回転軸７を図示していない電動機で回転さ
せることにより、ハースロール１は回転する。

【００２８】ハースロール１が回転すると、羽根３を有
するロール鏡板４および５が羽根車の役目をするように
なる。そして、ロール鏡板４および５とでは、羽根３を
通過する気体の流れが同一方向となるようにロール鏡板
４および５をロールバレル２に接続しているので、ハー
スロール中空部１ａを通過する気体の流れが形成され
る。

【００２９】そして、この流れに乗って炉内の雰囲気ガ
スがロール鏡板４を通って、ハースロール中空部８に流
入し、ロール鏡板５から排出される。

【００３０】このハースロール１において、ロールに発
生するサーマルクラウンが抑制されるメカニズムを説明
すると、次のとおりである。

【００３１】すなわち、回転するハースロール１によっ
て、金属帯５１が炉内を搬送されながら熱処理されてい
るときに、ハースロールを回転させると、複数の羽根３
によって形成される気体の流れに随伴されて、炉内の雰
囲気ガスがハースロール１の一端側ロール鏡板４からハ
ースロール１の中空部１ａに流入する。この雰囲気ガス
は、ハースロール１の中空部１ａをロールバレル２の長
手方向に流れ、ハースロール１の他端側ロール鏡板５か
ら炉内に排出される。

【００３２】ロールバレル２の内周面の中央部は、加熱
帯の場合には、金属帯５１により熱を奪われているの
で、ハースロール１の中空部１ａ流入した雰囲気ガスに
より加熱され、冷却帯の場合には、金属帯５１により加
熱されているので、ハースロール１の中空部１ａに流入
した雰囲気ガスにより冷却される。

【００３３】一方、ロールバレル２の内周面の両端部
は、ロールバレル２の外周面の両端部に接触している雰
囲気ガスと同じ温度の雰囲気ガスが接触するので、雰囲
気ガスがハースロール１の中空部１ａに流入しない場合
と比較して、ほとんど加熱または冷却されない。

【００３４】したがって、ロール軸方向での温度分布
を、ハースロール１の中空部１ａに雰囲気ガスを流入さ
せる場合（本発明のロール）と、ハースロール１の中空
部１ａに雰囲気ガスを流入させない場合（従来ロール）
とで比較すると、加熱帯では図２（ａ）のグラフ、冷却
帯では図２（ｂ）のグラフのようになり、ロールバレル
１の中央部と両端部の温度差は、加熱帯および冷却帯と
も本発明のロールのほうが小さくなる。すなわち、サー
マルクラウンは小さくなる。

【００３５】次に、本発明の第二の実施形態の金属帯の
連続熱処理炉用ハースロールを、図３により説明する。
図３（ａ）はこのハースロールの縦断面図、図３（ｂ）
は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

【００３６】このハースロール１１は、中空のロールバ
レル１２と、中空のロールバレル１２の両端部に接続さ
れている漏斗状に成形されたロール鏡板１３および１４
と、ロール鏡板１３および１４の中央部に設けた貫通孔
１３ａおよび１４ａに嵌装されている回転軸１５および
１６と、ロールバレル１２内周面に固着され、羽根１７
を有する隔壁１８とから構成されている。

【００３７】さらに、このハースロール１１を詳述する
と、ロールバレル１２の両端部近傍の位置には、ロール
バレル１２の周方向に沿って複数の貫通孔１９が、また
ロール鏡板１３および１４にも、前記ロール鏡板１３お
よび１４の貫通孔１３ａおよび１４ａを中心として同心
円状に複数の貫通孔２０が設けられている。

【００３８】また、前記回転軸１５および１６は、炉壁
２１に設けた軸受２２および２３により軸支され、図示
していない駆動用電動機により回転軸２３を回転させ
て、ハースロール１１を回転させることができるように
なっている。

【００３９】ハースロール１１が回転すると、羽根１７
を有する隔壁１８が羽根車の役目をするようになってい
るので、ハースロール中空部１１ａを通過する気体の流
れが形成される。

【００４０】そして、この流れに乗って炉内の雰囲気ガ
スがロール鏡板１３側の貫通孔１９および２０を通っ
て、ハースロール中空部１１ａに流入し、ロール鏡板１
４側の貫通孔１９および２０を通って排出される。

【００４１】このハースロール１１において、ロールに
発生するサーマルクラウンが抑制されるメカニズムは、
前記第一の実施形態の金属帯の連続熱処理炉用ハースロ
ールと同じであるので説明は省略する。

【００４２】次に、本発明の第三の実施形態の金属帯の
連続熱処理炉用ハースロールを図４により説明する。図
４（ａ）はこのハースロールの縦断面図、図４（ｂ）は
このハースロールのバレル中央部の拡大断面図、図４
（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。

【００４３】このハースロール３１は、図１で説明した
本発明の第一の実施形態の金属帯の連続熱処理炉用ハー
スロールのロールバレル内周面に、フィン３２を設けた
ものであり、その他の構造は変わらないので、詳細説明
は省力する。

【００４４】このハースロール３１の場合には、フィン
３２により、ロールバレル２の中空部を流れる雰囲気ガ
スから熱を吸収したり、逆にロールバレル２から雰囲気
ガス中に熱を放熱したりする割合が、フィン３２のない
場合に比較して大きくなるので、ロールバレル２の中央
部と両端部の温度差は、加熱帯および冷却帯とも第一の
実施形態のハースロールよりも小さくなり、サーマルク
ラウンをより小さくできるという効果がある。

【００４５】次に、本発明の第四の実施形態の金属帯の
連続熱処理炉用ハースロールを、図５の縦断面図により
説明する。

【００４６】このハースロール４１は、図３で説明した
本発明の第二の実施形態の金属帯の連続熱処理炉用ハー
スロールのロールバレル内周面に、フィン４２を設けた
ものであり、その他の構造は変わらないので、詳細説明
は省力する。

【００４７】このハースロール４１の場合にも、フィン
４２により、本発明の第三の実施形態の金属帯の連続熱
処理炉用ハースロールの場合と同じような効果がある。

【００４８】次に、本発明の第五の実施形態の金属帯の
連続熱処理炉用ハースロールを、図６の縦断面図により
説明する。

【００４９】このハースロール４１ａは、図５で説明し
た本発明の第四の実施形態の金属帯の連続熱処理炉用ハ
ースロールにおいて、２個の羽根付き隔壁１８に加え
て、ロールバレル内周面のフィン４２の中央部分に、フ
ィン４２に接続される羽根付きの隔壁１８ａを設けたも
のである。この場合には、隔壁１８ａが加熱、冷却のた
めのフィンの役目も兼ねることになり、この隔壁１８ａ
を設けることにより、ハースロール内における炉内雰囲
気ガスの貫流を促進させつつ、加熱、冷却効果をさらに
高めることができる。したがって、フィン４２は操業条
件によっては、必ずしも設ける必要はない。

【００５０】なお、上述した本発明の金属帯の連続熱処
理炉用ハースロールを使用すると、炉内雰囲気ガスがハ
ースロール内部を貫流することにより、従来の雰囲気ガ
スがハースロール内部を貫流しない形式のロールより
も、熱容量が小さくなる。したがって、前述した従来例
４のハースロールをロール室内に設け、ロールあるいは
ロール室雰囲気を加熱または冷却する方法に、本発明の
ロールを適用すると、サーマルクラウン制御時の応答性
の改善が期待できる。

【００５１】

【発明の効果】この発明により、ハースロールの軸方向
の温度勾配が小さくなり、サーマルクラウンの発生が抑
制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態の金属帯の連続熱処理
炉用ハースロールの説明図であり、（ａ）はこのハース
ロールの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図２】ハースロール軸方向での温度分布を示すグラフ
であり、（ａ）は加熱帯におけるもの、（ｂ）は冷却帯
におけるものである。

【図３】本発明の第二の実施形態の金属帯の連続熱処理
炉用ハースロールの説明図であり、（ａ）はこのハース
ロールの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図であ
る。

【図４】本発明の第三の実施形態の金属帯の連続熱処理
炉用ハースロールの説明図であり、（ａ）はこのハース
ロールの縦断面図、（ｂ）はこのハースロールのバレル
中央部の拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図で
ある。

【図５】本発明の第四の実施形態の金属帯の連続熱処理
炉用ハースロールの縦断面図である。

【図６】本発明の第五の実施形態の金属帯の連続熱処理
炉用ハースロールの縦断面図である。

【符号の説明】

１ ハースロール ２ ロールバレル ３ 羽根 ４ ロール鏡板 ５ ロール鏡板 ６ 回転軸 ７ 回転軸 ８ 炉壁 ９ 軸受 １０ 軸受 １１ ハースロール １２ ロールバレル １３ ロール鏡板 １４ ロール鏡板 １５ 回転軸 １６ 回転軸 １７ 羽根 １８ 隔壁 １８ａ 隔壁 １９ 貫通孔 ２０ 貫通孔 ２１ 炉壁 ２２ 軸受 ２３ 軸受 ３１ ハースロール ３２ フィン ４１ ハースロール ４１ａ ハースロール ４２ フィン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯を連続熱処理する連続熱処理炉用
   の中空ハースロールにおいて、ロールバレル両端部に接
   続するロール鏡板を羽根車構造とし、ロールの回転にと
   もなって前記連続熱処理炉内の雰囲気ガスが、一方のロ
   ール鏡板からロール中空部に流入し、他方のロール鏡板
   から排出されるように構成したことを特徴とする金属帯
   の連続熱処理炉用ハースロール。
2. 【請求項２】 金属帯を連続熱処理する連続熱処理炉用
   の中空ハースロールにおいて、ロールバレル端部近傍の
   バレル面またはロール鏡板の少なくともいずれかに、複
   数の通気孔を設けるとともに、ロール中空部に羽根車構
   造の隔壁を設け、ロールの回転にともなって前記連続熱
   処理炉内の雰囲気ガスが、一方のロール鏡板側からロー
   ル中空部に流入し、他方のロール鏡板側から排出される
   ように構成したことを特徴とする金属帯の連続熱処理炉
   用ハースロール。
3. 【請求項３】 ロールバレル内周面に複数の放熱用また
   は吸熱用フィンを設けたことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の金属帯の連続熱処理炉用ハースロール。