JP2015001003A - 鋼管熱処理炉用搬送ロール - Google Patents
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Abstract
【課題】焼付きによる疵の発生を防止するとともに搬送ロール近傍の炉温低下および局部冷却による鋼管の曲がり発生を防止でき、かつ安価に製造できる鋼管熱処理炉用搬送ロールを提供する。
【解決手段】ロール本体１の鋼管と接触するロール中央部１Ｃが炭素鋼の中空軸２と一体である炭素鋼ロールで形成され、ロール中央部１Ｃの両端側に耐熱鋳鋼からなる中空スリーブ１Ｂを前記中空軸に嵌合接合した分割型の搬送ロールであって、前記中空スリーブ１Ｂの空隙部を断熱材３で満たし、前記中空軸２の内部を水冷する構造とした鋼管熱処理炉用搬送ロール。
【選択図】図１
【解決手段】ロール本体１の鋼管と接触するロール中央部１Ｃが炭素鋼の中空軸２と一体である炭素鋼ロールで形成され、ロール中央部１Ｃの両端側に耐熱鋳鋼からなる中空スリーブ１Ｂを前記中空軸に嵌合接合した分割型の搬送ロールであって、前記中空スリーブ１Ｂの空隙部を断熱材３で満たし、前記中空軸２の内部を水冷する構造とした鋼管熱処理炉用搬送ロール。
【選択図】図１
Description
本発明は、加熱炉や均熱炉等の熱処理炉において、鋼管を熱処理炉に装入あるいは熱処理炉から抽出する鋼管熱処理炉用搬送ロールに関する。
連続式に熱処理を行う加熱炉や均熱炉等の熱処理炉内には、被熱処理材（鋼管等）の装入、抽出あるいは炉内移動用として多数の搬送ロール（以下、ローラとも言う）が備えられている。この熱処理炉内の搬送ロールには、耐熱性が要求されることから、従来耐熱鋼を主体とする金属製ロールあるいはセラミックス製ロールが多く用いられていたが、ロール表面に被熱処理材のスケールが付着堆積するか、被熱処理材とロール表面との間で焼付きを起こし、被熱処理材の表面に疵を発生させるという問題があった。
特に近年においては、炉温１０００℃超えという高温の熱処理を必要とするステンレス鋼管等の高合金鋼鋼管を熱処理する熱処理炉が多くなり、被熱処理材ならびに搬送ロール共により高温に曝されるため、前記焼付き等の発生が多発し、大きな問題となっている。
この問題を解決する手段として、種々の冷却式ロールが提案されている。例えば、特許文献１には、ローラ本体の鋼管と接触する中央部に冷却通路を形成し、前記中央部と端部間に断熱層を設け、端部を冷却部から遮断するようにした冷却式ローラが開示されている。また、特許文献２には、鼓形状の外形と略相似の内面形状とされた中空のロール本体の内面と、このロール本体に挿通された支持軸の外周とで形成された環状空間に冷却媒体を供給して、均一にロール本体を冷却するようにした鼓形状搬送ロールが開示されている。
この問題を解決する手段として、種々の冷却式ロールが提案されている。例えば、特許文献１には、ローラ本体の鋼管と接触する中央部に冷却通路を形成し、前記中央部と端部間に断熱層を設け、端部を冷却部から遮断するようにした冷却式ローラが開示されている。また、特許文献２には、鼓形状の外形と略相似の内面形状とされた中空のロール本体の内面と、このロール本体に挿通された支持軸の外周とで形成された環状空間に冷却媒体を供給して、均一にロール本体を冷却するようにした鼓形状搬送ロールが開示されている。
しかしながら、前記特許文献１に記載の冷却式ローラおよび特許文献２に記載の搬送ロールは、被熱処理材とローラ表面との間に生じる焼付きを防止することやロール本体の不均一冷却による熱応力を防止することを重視したもので、被熱処理材（鋼管）と直接接触するローラ（ロール）本体の中央部の表面温度を３００℃以下まで冷却する構造となっている。そのため、ロール近傍の炉温が低下する、あるいは特に抽出用の搬送ロールにおいては鋼管がロールとの接触部で局部冷却されて曲がりが発生するという問題があった。
本発明は、上述の課題を解決し、焼付きによる疵の発生を防止するとともに搬送ロール近傍の炉温低下および局部冷却による鋼管の曲がり発生を防止でき、かつ安価に製造できる鋼管熱処理炉用搬送ロールを提供することを目的としてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）鋼管熱処理炉の装入抽出用の搬送ロールにおいて、ロール本体の鋼管と接触するロール中央部が炭素鋼の中空軸と一体である鼓型の炭素鋼ロールで形成され、前記ロール中央部の両端側に耐熱鋳鋼からなる中空スリーブを前記中空軸に嵌合接合した分割型の搬送ロールであって、前記中空スリーブの空隙部を断熱材で満たし、前記中空軸の内部を水冷する構造としたことを特徴とする鋼管熱処理炉用搬送ロール。
（２）前記ロール中央部の炭素鋼ロール表面に耐熱合金の肉盛を施したことを特徴とする（１）に記載の鋼管熱処理炉用搬送ロール。
（１）鋼管熱処理炉の装入抽出用の搬送ロールにおいて、ロール本体の鋼管と接触するロール中央部が炭素鋼の中空軸と一体である鼓型の炭素鋼ロールで形成され、前記ロール中央部の両端側に耐熱鋳鋼からなる中空スリーブを前記中空軸に嵌合接合した分割型の搬送ロールであって、前記中空スリーブの空隙部を断熱材で満たし、前記中空軸の内部を水冷する構造としたことを特徴とする鋼管熱処理炉用搬送ロール。
（２）前記ロール中央部の炭素鋼ロール表面に耐熱合金の肉盛を施したことを特徴とする（１）に記載の鋼管熱処理炉用搬送ロール。
本発明によれば、被熱処理材（鋼管）とロール表面との間に生じる焼付きによる鋼管表面疵の発生を防止するとともに、ロール近傍の炉温低下および局部冷却による鋼管の曲がり発生を防止できる鋼管熱処理炉用搬送ロールを安価に製作することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
まず、従来の鋼管熱処理炉用搬送ロールの一例を図２に示す。この例のロール本体水冷型搬送ロールは、外形に沿った内面形状とされた中空のロール本体２１の一方端外部から他方端まで挿通された軸部２２を二重管とし、内管となる冷却水供給管２２Ｂの開放端を外管となる冷却水排出管２２Ａ内におけるロール本体２１の他方端に位置させ、冷却水排出管２２Ａにおけるロール本体２１内の他方端に流入口２３を、一方端に流出口２４を設け、これら流入口２３と流出口２４を冷却水排出管２２Ａ内に設けた区画壁で区画した構造となっている。冷却水供給管２２Ｂから供給された冷却水は、冷却水排出管２２Ａの流入口２３を介してロール本体２１の中空内部に流出し、ロール本体２１の中空内部と軸部２２の外周で形成される流路を該ロール本体２１の他方端から一方端に流れ、冷却水排出管２２Ａの流出口２４から冷却水排出管２２Ａ内に戻り、ロール本体２１から排出される。この場合、ロール本体２１を直接冷却水で冷却するため、冷却能がよく、熱処理炉の温度が１１００℃程度であってもロール本体２１の外側の表面温度は２００℃程度となり、ロール表面の酸化・摩耗が抑制され、被熱処理材（鋼管）との間に生じる焼付きも防止される。一方、ロール本体２１の外側の温度と炉温との較差が大きすぎることで、ロール近傍の炉温が低下する、鋼管のロールとの接触部が局部冷却されて鋼管が曲がる、という不具合も発生した。
まず、従来の鋼管熱処理炉用搬送ロールの一例を図２に示す。この例のロール本体水冷型搬送ロールは、外形に沿った内面形状とされた中空のロール本体２１の一方端外部から他方端まで挿通された軸部２２を二重管とし、内管となる冷却水供給管２２Ｂの開放端を外管となる冷却水排出管２２Ａ内におけるロール本体２１の他方端に位置させ、冷却水排出管２２Ａにおけるロール本体２１内の他方端に流入口２３を、一方端に流出口２４を設け、これら流入口２３と流出口２４を冷却水排出管２２Ａ内に設けた区画壁で区画した構造となっている。冷却水供給管２２Ｂから供給された冷却水は、冷却水排出管２２Ａの流入口２３を介してロール本体２１の中空内部に流出し、ロール本体２１の中空内部と軸部２２の外周で形成される流路を該ロール本体２１の他方端から一方端に流れ、冷却水排出管２２Ａの流出口２４から冷却水排出管２２Ａ内に戻り、ロール本体２１から排出される。この場合、ロール本体２１を直接冷却水で冷却するため、冷却能がよく、熱処理炉の温度が１１００℃程度であってもロール本体２１の外側の表面温度は２００℃程度となり、ロール表面の酸化・摩耗が抑制され、被熱処理材（鋼管）との間に生じる焼付きも防止される。一方、ロール本体２１の外側の温度と炉温との較差が大きすぎることで、ロール近傍の炉温が低下する、鋼管のロールとの接触部が局部冷却されて鋼管が曲がる、という不具合も発生した。
次に、本発明に係る鋼管熱処理炉用搬送ロールの要部断面図を図１に示す。鼓型のロール本体１の鋼管と接触するロール中央部１Ｃが炭素鋼の中空軸２と一体で形成され、該ロール中央部１Ｃの両端側に耐熱鋼からなる中空スリーブ１Ａ、１Ｂを前記中空軸２に嵌合接合した分割型のロールで、前記中空スリーブ１Ａ、１Ｂの空隙部が断熱材３で満たされ、前記中空軸２の内側（中空部）に冷却水供給管２Ｂを一方端から挿入し、開放端が前記中空軸２の閉じられている他方端直近の位置となるように配置した構造となっている。前記冷却水供給管２Ｂから供給された冷却水は、前記中空軸２の端面閉鎖壁と前記冷却水供給管２Ｂの開放端との間隙を流出し、前記中空軸２の内面と前記冷却水供給管２Ｂの外面とで形成される流路を通って排出される。これによって、前記中空軸２の内面が冷却され、前記ロール中央部１Ｃが熱伝導によって冷却されるが、両端側の前記中空スリーブ１Ａ、１Ｂは前記断熱材３で前記中空軸２と遮断されているためほとんど冷却されない。熱処理炉の温度が１０５０℃の場合で、前記ロール中央部１Ｃの表面温度は８００℃程度で、前記中空スリーブ１Ａ、１Ｂの表面および端面温度は炉温とほぼ同じであった。前記断熱材３の素材はセラミックファイバーであることが好ましい。
上記本発明の搬送ロールを使用することで、被熱処理材である鋼管とロール表面との間に生じる焼付きによる鋼管表面疵の発生の防止と、搬送ロール近傍の炉温低下および局部冷却による鋼管の曲がり発生の防止を両立させることができたが、前記搬送ロール中央部１Ｃの表面が酸化と摩耗により損傷し、搬送ロールの寿命が低下する場合が生じた。この表面酸化と摩耗による寿命低下を抑制するために、前記ロール中央部１Ｃの表面に耐熱合金の肉盛を施すことが好ましい。なお、肉盛としては、例えばＪＩＳ Ｇ ５１２２（２００３年）規格のオーステナイト系耐熱鋼ＳＣＨ２２相当材等が好ましい。
図１に示した本発明の搬送ロールを中空軸２と一体のロール中央部１Ｃを炭素鋼Ｓ４５Ｃ（ＪＩＳ Ｇ ４０５１規格）、中空スリーブ１Ａ、１Ｂを耐熱鋳鋼ＨＫ４０（ＡＳＴＭ Ａ２９７規格）で製作した搬送ロールＮｏ．１を本発明例１、前記ロール中央部１Ｃの表面に耐熱合金であるＪＩＳ Ｇ ５１２２（２００３年）規格のオーステナイト系耐熱鋼ＳＣＨ２２相当材を肉盛した搬送ロールＮｏ．２を本発明例２、および図２に示した従来の搬送ロールを炭素鋼Ｓ４５Ｃで製作した搬送ロールＮｏ．３を従来例として、加熱温度が１０５０℃であるシームレス鋼管の熱処理炉で抽出ロールとして使用した結果を表１に示す。
従来例ではロール表面温度が過度に冷却されているため、鋼管に曲がりが発生したが、本発明例１および２では焼付きによる鋼管表面疵も鋼管の曲がり発生もなかった。また、本発明例１では酸化・摩耗によるロール中央部の表面減量が２ｍｍ／年と比較的大きかったが、ロール中央部表面に耐熱合金を肉盛した本発明例２では酸化・摩耗減量が０．５ｍｍ／年と大きく改善された。
１ ロール本体
１Ａ 中空スリーブ
１Ｂ 中空スリーブ
１Ｃ ロール中央部
２ 中空軸
２Ｂ 冷却水供給管
３ 断熱材
２１ ロール本体
２２ 軸部
２２Ａ 冷却水排出管
２２Ｂ 冷却水供給管
２３ 流入口
２４ 流出口
１Ａ 中空スリーブ
１Ｂ 中空スリーブ
１Ｃ ロール中央部
２ 中空軸
２Ｂ 冷却水供給管
３ 断熱材
２１ ロール本体
２２ 軸部
２２Ａ 冷却水排出管
２２Ｂ 冷却水供給管
２３ 流入口
２４ 流出口
Claims (2)
- 鋼管熱処理炉の装入抽出用の搬送ロールにおいて、ロール本体の鋼管と接触するロール中央部が炭素鋼の中空軸と一体である鼓型の炭素鋼ロールで形成され、前記ロール中央部の両端側に耐熱鋳鋼からなる中空スリーブを前記中空軸に嵌合接合した分割型の搬送ロールであって、前記中空スリーブの空隙部を断熱材で満たし、前記中空軸の内部を水冷する構造としたことを特徴とする鋼管熱処理炉用搬送ロール。
- 前記ロール中央部の炭素鋼ロール表面に耐熱合金の肉盛を施したことを特徴とする請求項１に記載の鋼管熱処理炉用搬送ロール。
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| JP2013125314A JP2015001003A (ja) | 2013-06-14 | 2013-06-14 | 鋼管熱処理炉用搬送ロール |
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-
2013
- 2013-06-14 JP JP2013125314A patent/JP2015001003A/ja active Pending
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