JP2006524136A - ストランド・ガイド・ローラー - Google Patents

Abstract

本発明は、連続鋳造プラントにおける鋳造金属ストランドの支持及び指向のためのストランド・ガイド・ローラーに関する。前記ストランド・ガイド・ローラーは、中央の回転可能なシャフト（１）と、前記シャフト上に耐捩り態様で支持される少なくとも１つのローラー・ジャケット（３）と、を備える。ストランド・ガイド・ローラーが機械及び熱負荷をより良く処理できるようにするために、ローラー・ジャケットは、軸受リング（４）又は環状支持スリーブ（２６）によってシャフト上に載り、軸受リング（４）によって軸線方向に境界を規定された環状空間（６）はシャフト（１）とローラー・ジャケット（３）と、の間に画成され、及び環状空間（６）は冷却液配管として具現化される。

Description

本発明は、中央の回転可能なシャフトと、シャフト上での回転に対して固定支持された少なくとも１つのロール・シェルと、を具備する、連続鋳造設備における鋳造金属ストランドの支持及び案内のためのストランド・ガイド・ローラーに関する。

ストランド・ガイド・ロールは鋳造金属ストランドがストランド・ガイド・スタンドから出現した後で該鋳造金属ストランドを支持且つ連続的に案内するために連続鋳造設備内で使用される。これらは、鋳造金属ストランドが、例えば、鋼製ストランドである場合に、この鋳造金属ストランドは型を１０００℃以上の温度で去るから、高熱応力に晒される。比較的厚いストランドの場合、ストランド内に依然として顕著な液体コアが存在し、その結果として、強磁性力がストランド・ガイド・ロールに作用する。さらに、ストランド・ガイド・ロールはストランドを曲げることから生じる変形力に耐えなければならない。従って、ストランド・ガイド・ロールは、通常、内部冷却装置を装備しており、かつ機械応力に対して適切な頑強な構造から成る。鋳造ストランドのかなりの幅は多数のストランド・ガイド・ロールの装着と、したがって多数部分構造体と、を要する。

慣用の連続鋳造設備では、それらの基礎的構造に関して異なる、ストランド・ガイド・ロールの２つの基本タイプが使用される。

ストランド・ガイド・ロールの１つの基本型は、１つ以上のロール・シェルがすべり又はころがり軸受装置によって回転可能に支持される、不動の中央軸を備える。このタイプのストランド・ガイド・ロールは、例えば、特許文献１、２、３及び４から周知である。ストランド・ガイド・ロールの別々の構成要素間の相対的運動を勘案すると、熱応力に晒され、従って保護対策を必要とする軸受装置を提供することが必要である。
独国特許公開第１９７ ４４ ０７７号公報 独国特許公開第２７ ４５ ５７８号公報 独国特許公開第３８ ２３ ６５５号公報 米国特許第４，３５１，３８３号明細書

ストランド・ガイド・ロールの更なる基本タイプはロール内にこのタイプの軸受装置の必要性を回避し、かつ中央シャフトと、該シャフト上の回転に関して固定装着されたロール・シェルと、を備える。このタイプのストランド・ガイド・ロールの概要は特許文献５に見出される。
独国特許公開第２９ ３５ ２１７号公報

特許文献６は、その上に個々のロール部分が溶接継手による回転に関して固定して配置された多数の装着された連続するシャフトを具備する更なるストランド・ガイド・ロールを開示する。冷却液導管としての環状空間が中央シャフトとロール部分との間に画成され、かつ中央供給配管に接続される。この溶接された構造は、ストランド・ガイド・ロールを取り外すことができず、従って、高熱及び機械応力を被るロール部分は交換することができないことを意味する。
独国特許公開第２５ ５２ ９６９号公報

特許文献７は、それらのロール本体が単一部片として実質的に構成される、ストランド・ガイド・ロールを開示する。しかしながら、ロール本体を通過する冷却液配管を作り出すことは非常に複雑であり、かつ高価である。
国際出願公開第９３／１９８７４号パンフレット

特許文献８は、図１ａ及び図１ｂに基づいて、中央にある多数のシャフトと、その上に配置された複数のロール・シェルと、を具備するストランド・ガイド・ロールを含む従来技術を報告する。各ロール・シェルの全内表面はシャフトの外面を支持し、フェザーキーによって回転に対して固定されるようにそれに接続される。このストランド・ガイド・ロールは、シャフト内で中央に延びる冷却液配管により内部冷却される。このタイプのストランド・ガイド・ロールは、シェル表面から冷却液配管までの長い伝熱経路の基本的欠点を有する。シャフトとロール・シェルとの間の間隙は絶縁体の役割をし、かつストランド・ガイド・ロールからの熱の散逸をさらに妨害する。
国際出願公開第０２／３８９７２号パンフレット

更にまた、特許文献９は、多数の装着シャフトと、該シャフト上に取り付けられたロール・シェルと、を具備するストランド・ガイド・ロールを開示する。該ロール・シェルはフェザーキーによってシャフト上で回転に対して固定配置される。高熱伝導率を有する材料で充填される環状空間は、ロール・シェルと該ロール・シェルの長手方向範囲の一部に亘るシャフトとの間に設けられる。ストランド・ガイド・ロールからの熱の散逸は、シャフトを通過する中央冷却液配管による内部冷却によって影響を受ける。熱伝導フィラーはロール・シェルとシャフトとの間の空隙の障壁作用を回避するが、熱応力が加わったロール・シェル表面と、冷却液配管との間にかなりの距離が依然として存在する。
国際出願公開第０２／３８９７２号パンフレット

従って、本発明の目的は周知の従来技術の欠点を回避し、かつストランドの結果として生じる機械及び熱応力を上手く処理することができるストランド・ガイド・ロールを提案することである。特に、ロール・シェルがシャフト上に支持される仕方は生じる応力により良く合致することができる。

本発明によるタイプのストランド・ガイド・ロールでは、この目的は、ロール・シェルがシャフト上で支持リングによって支持され、支持リングによって軸線方向に境界が規定される環状空間がシャフトとロール・シェルとの間に画成され、及び環状空間が冷却液導管として構成されることによって達成される。

独立した構成要素として支持リングを構成することと、これらを各ロール・シェルのエッジ領域に配置することとは、支持ロール軸受に近接する領域内のシャフト内に力が導かれることを意味する。変形及び磨耗によって生じたピーク熱及び機械負荷が回避される。同時に、支持リングとの接触表面におけるシャフト直径における対応する段階は、単純な組立と、維持作業及びロール・シェルを交換するためのストランド・ガイド・ロールの取外しと、を可能にする。

シャフトとロール・シェルとの間に、支持リングによって軸線方向に規定される環状空間を画成することは、一方で力を散逸させると共に、他方でロール・シェルからの熱を散逸させる互いに対して分離した領域を創出し、かつ破壊的な相互作用を妨げる。

環状空間における漏れを防ぐために、密封要素、好ましくは環状溝内に挿入された密封リングは、支持リングとロール・シェルとの間及び支持リングと中央シャフトとの間に配置される。

環状空間は、冷却液を供給及び排出するために半径方向分岐配管内に配置された冷却液配管に接続される冷却液導管として構成される。半径方向分岐配管が支持リングの長手方向範囲内で外部に開放し、多数の出口開口によって環状空間に向けて開放する支持リング内の環状溝内に入る。

有利な形状構成は、冷却液送給平面及び冷却液排出平面内の両方における、シャフトの横断面に亘って分配される複数の半径方向分岐配管を設けることである。その結果、出来るだけ均一な冷却液の軸線方向流れが環状空間の全周囲に亘って達成される。さらに、環状空間内の軸線方向流れプロファイルをより均一にさえする転換装置は環状空間内に設置し得る。

従って、半径方向分岐配管が支持リングの長手方向範囲内で外部に開放して、多数の出口開口によって環状空間に向けて開放する支持リング内の環状溝内に入る。

ロール・シェルは、回転防止装置、好ましくはフェザーキーにより回転に対して固定される。また、この場合の回転防止装置は環状空間を通過する。２つの支持リング間の環状空間内に回転防止装置を配置することは、冷却液用の流れ条件がほとんど害されないことを意味する。しかしながら、特許文献１０に記載されたストランド・ガイド・ロールの場合のように、仮に回転防止装置がシャフト上のロール・シェルの支持表面に配置される場合に生じる、密封問題は回避される。
国際出願公開第０２／３８９７２号パンフレット

本発明によるストランド・ガイド・ロールの更なる実施形態によれば、シャフト上にロール・シェルを支持する２つの支持リングは支持リング・スリーブを構成するために連結され、支持リングによって軸線方向の範囲が規定された、環状空間がロール・シェルと支持リング・スリーブとの間に画成される密封要素及び冷却液導管は上述した実施形態に類似して構成される。回転防止装置は環状空間及び支持リング・スリーブを通過する。

ストランド・ガイド・ロールを通過する冷却液の１つの可能な実施形態は、中央シャフト内に延びる冷却液配管が中央シャフトの一端部側から始まり、中央シャフト内に配置された冷却液を排出するための冷却液配管が中央シャフトの反対端部側で外部に開放し、及び各冷却配管に回転式接続部片が割り当てられるということである。

ストランド・ガイド・ロールへの冷却液の供給を設備の一側又はストランド・ガイドの側に制限することを可能にする、１つの有利な実施形態は、中央シャフト内で延びる冷却液配管が中央シャフトの一端部側内で外部に開放し、及びこれらの冷却液配管に多数の回転式接続部片が割り当てられることである。この実施形態は駆動及び非駆動のストランド・ガイド・ロールの両方に対して使用し得る。

使用される冷却液は、通常、冷却水である。

本発明の更なる特徴及び利点は、添付図に参照符号が付された、非限定的例示の実施形態に関する以下の説明から分かる。

図面の説明は、スラブ又は薄いスラブ横断面を有するかなりの幅の金属ストランドを作り出すための連続鋳造設備のストランド・ロール部分に使用するのに適した、線図的説明の形態をした、本発明による、ストランド・ガイド・ロールを示す。

図１に図示するストランド・ガイド・ロールは中央シャフト１を備える。４つの軸受２内に回転可能に支持される。軸受と、これらの軸受を支持する軸受ハウジングと、は今度は、連続鋳造装置のストランド・ガイド・スタンド（図示せず）内に支持される。

使用される軸受は、通常、ころがり接触軸受である。中央シャフト１には３つのロール・シェルが割り当てられる。３つのロール・シェルの各々は、各場合、２つの支持リング４によって支持される。軸受２は、隣接するロール・シェル３の長手方向範囲の外に位置する。回転防止装置５はシャフト１に対する各ロール・シェル３の位置を回転固定する。冷却液導管を構成する環状空間は、ロール・シェル３の支持リング４の間、ロール・シェルの内側の横方向側面と、シャフト１の外部の横方向側面と、に画成される。本発明によるタイプのストランド・ガイド・ロールは少なくとも２つ、そして、通常、３つの、ロール・シェルを具備する。

ストランド・ガイド・ロールは、内部冷却装置を装備する。冷却液の流れの通過は図１の矢印によって示される。冷却液供給は回転式接続部片１０によってストランド・ガイド・ロールの一端部側に生じる。また、冷却液の排出回転式接続部片１１によってストランド・ガイド・ロールの反対端部側に生じる。冷却液は、軸線方向に配向された出口開口１９によって、中央冷却液配管１２、それから分岐する半径方向分岐配管１３、及び支持リング４内の環状溝１４を通じて環状空間６内に導入される。環状空間６の全横断面に亘って分配された冷却液は、ストランド・ガイド・ロールの長手方向軸線１５に平行な環状空間６を通じて流れ、支持リング４の環状溝１６に再び集められ、半径方向分岐配管１７を通じて中央冷却液配管１８内に排出される。冷却液配管１８は、更なるロール・シェル３の更なる分岐配管１３か、全てのロール・シェルを通過後、排出回転式接続部片１１の何れかに通じる。冷却液が環状空間から出現しないことを保証するために、密封要素２０が、支持リング４とロール・シェル３との間に嵌合され、かつ密封要素２１が、ロール・シェル３と、シャフト１と、の間に嵌合される。密封要素は、環状溝に挿入した密封リングによって構成される。

しかしながら、中央冷却液配管を通じての却液の供給及び冷却液の排出は、二重回転式接続部片によって、まさに一側、すなわち、中央シャフトの一端部側にも生じ得る。その結果、冷却液の供給はストランド・ガイド装置の一側、及び、したがって、連続鋳造設備の一側に制限される。

運転されているストランド・ガイド・ロールの場合には、ロール駆動が反対端部側に割り当てられるので、ストランド・ガイド・ロールの一端部側から始まる、冷却液の供給及び排出のための中央の冷却液配管は、シャフトの長手方向軸線に対して必然的に平行にガイドされる。従って、装着した回転式接続部片は２つの冷却液接続部を装備している。

図２は、図１の横断面線Ａ−Ａ上のシャフト１の断面図の形態での、この領域における冷却液の通過を示す支持リング４の端面図を示す。冷却液は、分岐配管１３を介して中央冷却液配管１２から支持リング４内の包囲環状溝１４内に導かれる。ここでは、冷却液は分配され、かつ多数の出口開口１９を通過する。出口開口１９は外周に亘って分配され、かつ、図１に図示するような、ロール・シェル３と、シャフト１との間の環状空間６までの溝又は穴として構成し得る。冷却液が環状空間６から排出される場合には逆の手順が作り出される。

このタイプの冷却液ルートは製造技術を有しなくとも出来るだけ均一且つ効率的にロール・シェルから熱が消散することを可能にする。

シャフト１上のロール・シェル３の位置を固定するための回転防止装置５は、１つ以上のフェザーキー２３によって構成される。このフェザーキーは環状空間６を通過し、かつロール・シェル３を支持する２つの支持リング４間に配置される。環状空間６の領域では、ロール・シェルに作用する周方向の力又はトルクは特に、運転されたストランド・ガイド・ロールの場合には、表面圧力が殆どなくてもシャフト上に支持し得る。本発明によるストランド・ガイド・ロールの更なる実施形態は、ストランド・ガイド・ロールの一部に亘る長手方向断面の形態で図３に図示されており、この図３において、等価な参照符号は等価又は均等な構成要素に対して使われる。

ロール・シェル３は、支持リング・スリーブ１６を構成するためにスリーブ２５によって接続されるロール・シェルの端縁領域に配置された２つの支持リング４と共に中央シャフト１上の支持リング４によって支持される。支持リング・スリーブ２６には、回転防止装置５が通過する長手方向に延在する開口２７が形成される。この回転防止装置５は、中央シャフト１に対するロール・シェル３の位置を固定する。冷却液導管を構成する環状空間６が、ロール・シェル３に割り当てられた支持リング・スリーブ２６の支持リング４の間、ロール・シェル３の内側の縦表面及び支持リング・スリーブ２６の外部の縦表面と、の間に画成される。

ストランド・ガイド・ロールは、内部冷却装置を装備する。冷却液の流れは図３の矢印によって示される。冷却液は回転式接続部片１０によってストランド・ガイド・ロールの一端部側に供給される。また、冷却液は更なる回転式接続部片によってストランド・ガイド・ロールの反対端部側（図示せず）で排出される。冷却液は、軸線方向に配向された出口開口１９によって中央冷却液配管１２、中央冷却液配管１２から分岐する半径方向配管１３、及び支持リング４内の環状溝１４を通過して更なる環状溝２８内を通過する。そこから、冷却液は更なる半径方向にある支持リング・スリーブ２６を通過して環状空間６内に導かれる。環状空間６の全横断面に亘って分配された冷却液は環状空間６を通じてストランド・ガイド・ロールの長手方向軸線１５に平行に流れ、かつ支持リング２６を半径方向に通過する半径方向分岐配管３０を介して通って環状溝３１内を通過し、かつ支持リング４の環状溝１６に再び集められ半径方向に分岐した配管１７を通じて中央冷却液配管１８内に排出される。冷却液配管１８は更なるロール・シェルの更なる分岐配管か、冷却液が全てのロール・シェルを通過後に、冷却液がストランド・ガイド・ロールを再び離れる排出回転式接続部片の、いずれかに通じる。

本発明によるストランド・ガイド・ロール全体に亘る長手方向断面図である。 図１の線Ａ−Ａでのストランド・ガイド・ロール全体の横断面図である。 ロール部分に亘る長手方向部分における、本発明によるストランド・ガイド・ロールの更なる実施形態を示す図である。

符号の説明

１ 中央シャフト
２ 軸受
３ ロール・シェル
４ 支持リング
５ 回転防止装置
６ 環状空間
１０ 回転式接続部片
１１ 排出回転式接続部片
１２ 中央冷却液配管
１３ 半径方向配管
１４ 環状溝
１５ 長手方向軸線
１６ 環状溝
１７ 半径方向分岐配管
１８ 冷却液配管
１９ 出口開口
２０、２１ 密封要素
２３ フェザーキー
２５、２６ スリーブ
２７ 開口
２８ 環状溝
３０ 半径方向分岐配管
３１ 環状溝

Claims (11)

1. 中央の回転可能なシャフト（１）を具備し、かつこのシャフトの回転に対して固定支持された少なくとも１つのロール・シェルを具備する、連続鋳造装置における鋳造金属ストランドを支持且つ案内するストランド・ガイド・ロールにおいて、
   前記ロール・シェル（３）が前記シャフト（１）上で支持リング（４）によって支持され、前記支持リング（４）によって軸線方向に境界が規定される環状空間（６）が前記シャフト（１）と前記ロール・シェル（３）との間に画成され、及び前記環状空間（６）が冷却液導管として構成されることを特徴とするストランド・ガイド・ロール。
2. 密封要素（２０、２１）、好ましくは、前記環状空間内に挿入された密封リングが、前記支持リング（４）と前記ロール・シェル（３）との間及び前記支持リング（４）と前記中央のシャフト（１）の間で配置されることを特徴とする、請求項１に記載のストランド・ガイド・ロール。
3. 冷却液導管として構成された環状空間（６）が、冷却液を供給及び排出するために半径方向分岐配管（１３、１７）を介して前記中央シャフト（１）内に配置された冷却液配管（１２、１８）に接続されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のストランド・ガイド・ロール。
4. 前記半径方向分岐配管（１３、１７）が前記支持リング（４）の長手方向範囲内で、多数の出口開口（１９）によって前記環状空間（６）に向けて開放する前記支持リング（４）内の環状溝（１４、１６）内で外部に開放することを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のストランド・ガイド・ロール。
5. 前記ロール・シェル（３）が回転防止装置（５）、好ましくはフェザーキーによって前記シャフト（１）に対する回転に対して固定され、
   前記回転防止装置（５）が前記環状空間（６）を通過することを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のストランド・ガイド・ロール。
6. 前記シャフト（１）上にロール・シェル（３）を支持する２つの支持リング（４）は支持リング・スリーブ（２６）を構成するために連結され、
   前記支持リング（４）によって軸線方向の範囲が規定された、環状空間（６）が前記ロール・シェル（３）と前記支持リング・スリー部との間に画成されることを特徴とする、請求項１に記載のストランド・ガイド・ロール。
7. 密封要素（２０、２１）、好ましくは環状溝内に挿入された密封リングが、前記支持リング。スリーブ（２６）と前記ロール・シェル（３）との間及び前記ロール・シェル３と前記中央シャフト（１）と、の間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のストランド・ガイド・ロール。
8. 前記環状空間（６）は、冷却液を供給及び排出するために半径方向に分岐した配管（１３、１７、２９、３０）によって前記中央シャフト（１）内に配置された冷却液配管（１２、１８）に接続される冷却液導管として構成されることを特徴とする、請求項６または請求項７に記載のストランド・ガイド・ロール。
9. 前記ロール・シェル（３）が回転防止装置（５）、好ましくはフェザーキーによって、前記シャフト（１）に対する回転に対して固定され、
   前記回転防止装置（５）が前記環状空間（６）及び前記支持リング・スリーブ（２６）を通過することを特徴とする、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のストランド・ガイド・ロール。
10. 前記中央シャフト（１）内に延びる、冷却液を供給するための前記冷却液配管（１２)が前記中央シャフトの一端部側から始まり、
    前記中央シャフト内に配置された冷却液を排出するための前記冷却液配管（１８)が前記中央シャフトの反対端部側で外部に開放し、
    各冷却配管（１２、１８）に回転式接続部片（１０、１１）が割り当てられることを特徴とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のストランド・ガイド・ロール。
11. 前記中央シャフト（１）内で延びる冷却液配管（１２、１８）が前記中央シャフトの一端部側内で外部に開放し、及びこれらの冷却液配管に多数の回転式接続部片が割り当てられることを特徴とする、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載のストランド・ガイド・ロール。

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