JP4176318B2 - 冷却ロール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば長い線材や板材などの被冷却体を連続的に冷却する冷却ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、高温の例えば線材が外周面に接触して移動することにより回転し、この接触した線材を冷却する冷却ロールが知られている。このような冷却ロールは、一般に、銅、アルミニウム、もしくはステンレス鋼などの金属製である。また、冷却ロールの内部には、その外周面を冷却する冷却液の通路が形成されている。
【０００３】
例えば非常に長いコイル状の線材を連続的に焼鈍する場合、線材をその一端から引き出しながらこの引き出された部分（引出部分）を焼鈍温度に加熱し、加熱された部分を冷却ロールを使って連続的に冷却する。冷却ロールの外周面には、線材が嵌り込む溝が形成されており、線材をこの溝に摺動させて（滑らせて）冷却ロールを回転させながらこの線材を冷却する。
【０００４】
ところが、高温の線材が冷却ロールの溝を摺動する際に、線材の一部が冷却ロールの外周面（溝の内壁面）に付着することがある。この場合は、線材が傷付くこととなり、線材に不良が発生する。
【０００５】
そこで、冷却ロールの溝の内壁面にタングステンカーバイト（ＷＣ）を溶射してこの内壁面を硬化する技術が考えられる。しかし、溝の内壁面にＷＣを溶射してもこの内壁面には線材の一部が付着し、線材が傷付く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、高温の線材などを傷付けずに冷却できる冷却ロールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の冷却ロールは、接触した被冷却体を冷却する冷却部を有する、その内部に冷却液が流れて前記冷却部を冷却する冷却ロールにおいて、
（１）前記冷却部は黒鉛で形成されたものであることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記目的を達成するための本発明の第２の冷却ロールは、
（２）内部に冷却液が流れるリング状の本体部と、
（３）接触した被冷却体を冷却すると共に前記本体部の外周面に固定された、黒鉛製でリング状の冷却部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、前記リング状の冷却部は、
（４）複数の円弧状黒鉛が組み合わされたものであってもよい。
【００１０】
また、前記冷却部は、
（５）被冷却体が嵌り込んで摺動する溝が形成されたものであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の冷却ロールの一実施形態が組み込まれた熱処理装置を示す模式図である。
【００１３】
熱処理装置１０は、コイル状に巻かれた線材１２を矢印Ａ方向に引き出しながら、引き出された引出部分１４を直接通電装置２０で所定温度に加熱し、この所定温度に加熱された部分を２組の一対の冷却ロール３０，３２で冷却するものである。直接通電装置２０は周知のものであり、電源２２や、引出部分１４を挟持して通電する２組の通電ロール２４，２６などから構成されている。
【００１４】
４つの冷却ロール３０，３２は全て同じ構造である。直接通電装置２０で加熱された引出部分１４は一対の冷却ロール３０に「８」の字状に巻き付いて接触しながら冷却される。この冷却ロール３０は、引出部分１４が「８」の字状に巻き付いて接触しながら矢印Ａ方向に移動することにより回転する。冷却ロール３０を通過した引出部分１４は一対の冷却ロール３２に「８」の字状に巻き付いて接触しながらさらに冷却される。この冷却ロール３２は、冷却ロール３０と同様に、引出部分１４が接触しながら矢印Ａ方向に移動することにより回転する。なお、通電ロール２６及び冷却ロール３０，３２は、非酸化性雰囲気の炉１６の内部に配置されている。
【００１５】
図２から図４までを参照して冷却ロール３０，３２を説明する。４つの冷却ロール３０，３２は、上述したように同じ構造であるので、ここでは１つの冷却ロール３０について説明する。
【００１６】
図２は、冷却ロールを示す正面図である。図３は、図のＢ−Ｂ断面図であるが、回転中心よりも上半分だけを示している。図４は、冷却効果を示すグラフである。
【００１７】
冷却ロール３０は、この冷却ロール３０の回転中心軸３０ａと、内部に冷却液通路４２が形成されたリング状の本体部４０を有する。本体部４０は、アルミニウムや銅などの金属製のものである。回転中心軸３０ａと本体部４０は４本のアーム３４で接続されている。また、回転中心軸３０ａには冷却液通路（図示せず）が形成されており、この冷却液通路は冷却パイプ４４を介して本体部４０の冷却液通路４２に接続されている。回転中心軸３０ａの冷却液通路には外部から冷却液が供給される。この供給された冷却液は、冷却パイプ４４を通って冷却液通路４２に供給される。
【００１８】
本体部４０の外周面には、リング状の冷却部５０がボルト５２で固定されている。冷却部５０は、等しいサイズの６つの円弧状黒鉛６１，６２，６３，６４，６５，６６が組み合わされて一つのリング状に構成されたものである。各円弧状黒鉛６１，６２，６３，６４，６５，６６はそれぞれ本体部４０にボルト５２で独立して固定されている。なお、ここでは、冷却部５０を６つの円弧状黒鉛に分割して構成したが、６つに限定されず、幾つに分割してもよい。
【００１９】
各円弧状黒鉛６１，６２，６３，６４，６５，６６の外周面の幅方向中央部にはそれぞれ、引出部分１４が嵌り込む溝５４が形成されている。従って、これら６つの円弧状黒鉛６１，６２，６３，６４，６５，６６を組合せて構成されたリング状の冷却部５０では、その外周面の幅方向中央部に、引出部分１４が嵌り込む溝５４が形成されていることとなる。
【００２０】
上記した冷却ロール３０は、図１に示すように、２つで１組のものである。１組の冷却ロール３０は、図１に示すように、それらの外周面同士が向き合うように配置されており、各冷却ロール３０の溝５４に引出部分１４が嵌り込む。このように冷却ロール３０の溝５４に引出部分１４を嵌め込んでおいて、引出部分１４の矢印Ａ方向（図１参照）下流側部分（例えば図１の１４ａで示す部分）をローラ（図示せず）などで矢印Ａ方向に引っ張る。これにより、引出部分１４が矢印Ａ方向に移動し、１組の冷却ロール３０が回転する。
【００２１】
加熱された引出部分１４は溝５４の内壁面５４ａに接触することにより熱を奪われて冷却される。一方、溝５４の内壁面５４ａは引出部分１４によって加熱されることとなるが、冷却液通路４２を流れる冷却液によって冷却部５０（各円弧状黒鉛６１，６２，６３，６４，６５，６６）が冷却されるので、内壁面５４ａも冷却される。従って、加熱された引出部分１４は１組の冷却ロール３０を通過することにより冷却される。引出部分１４が接触する冷却部５０は黒鉛製であるので、引出部分１４の熱は冷却部５０に伝導し易く、引出部分１４が効率良く冷却される。また、加熱された引出部分１４が黒鉛に直接に接触するので、引出部分１４の一部が剥離して黒鉛に付着したままにならず、引出部分１４は傷付かない。
【００２２】
なお、上記した例では、横断面が円形の引出部分１４に合わせて溝５４を形成したが、この溝５４の形状は被冷却体（ここでは引出部分１４）の形状に合うように形成される。従って、被冷却体の横断面が長方形のときは、溝５４の形状も長方形となる。
【００２３】
ここで、冷却ロール３０，３２を用いて引出部分１４を冷却したときの冷却効果を、比較例のものと共に図４を参照して説明する。
【００２４】
図４の縦軸は引出部分１４の温度Ｔ（℃）を表わし、横軸は線材の移動速度（ライン速度）Ｖ（ｍｍ／秒）を表わす。白丸は、全体がアルミニウム製（図３において本体部４０と冷却部５０が一体のアルミニウム製）であって溝５４の内壁面だけにＷＣ溶射した冷却ロールを用いて引出部分１４を冷却したときの冷却効果を表わす。黒丸は、図３に示す冷却ロール３０を用いて引出部分１４を冷却したときの冷却効果を表わす。なお、１１５０℃に加熱された引出部分１４を冷却したものとする。また、ここでは、２２０℃が冷却の目標温度とした。
【００２５】
図４に示すように、ライン速度Ｖが約２８００ｍｍ／秒までは、上記した２種類の冷却ロールは引出部分１４を目標温度まで冷却できる。しかし、ライン速度Ｖが約２８００ｍｍ／秒を超えたときは、ＷＣ溶射した冷却ロールでは引出部分１４を目標温度まで冷却できない。
【００２６】
図３に示す冷却ロール３０では、ライン速度Ｖが約５０００ｍｍ／秒のときも引出部分１４を目標温度まで冷却できる。このように冷却部５０（図３参照）を黒鉛にした冷却ロール３０は優れた冷却効果を発揮する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第１の冷却ロールでは、被冷却体が接触する冷却部が黒鉛で形成されているので、被冷却体の熱が冷却部に伝導し易い。このため、被冷却体が冷却部で効率良く冷却される。また、被冷却体が摺動性の良好な黒鉛に接触するので、被冷却体が傷付きにくい。
【００２８】
また、本発明の第２の冷却ロールでは、被冷却体が接触するリング状の冷却部が黒鉛製であるので、被冷却体の熱がこの冷却部に伝導し易い。このため、被冷却体が冷却部で効率良く冷却される。また、被冷却体が摺動性の良好な黒鉛に接触するので、被冷却体が傷付きにくい。
【００２９】
ここで、前記リング状の冷却部は、複数の円弧状黒鉛が組み合わされたものである場合は、複数の円弧状黒鉛のうちのいずれかが損傷したとしても、この損傷した円弧状黒鉛だけを取り替えることができるので、経済性に優れた冷却ロールが得られる。
【００３０】
さらに、前記冷却部は、被冷却体が嵌り込んで摺動する溝が形成されたものである場合は、冷却部の溝に被冷却体が嵌り込んで摺動するので、被冷却体が冷却ロールから外れにくく、効率良く冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却ロールの一実施形態が組み込まれた熱処理装置を示す模式図である。
【図２】冷却ロールを示す正面図である。
【図３】図のＢ−Ｂ断面図であるが、回転中心よりも上半分だけを示している。
【図４】冷却効果を示すグラフである。
【符号の説明】
３０，３２ 冷却ロール
４０ 本体部
５０ 冷却部
５４ 溝
６１，６２，６３，６４，６５，６６ 円弧状黒鉛

Claims (2)

1. 接触した被冷却体を冷却する冷却部を有する、その内部に冷却液が流れて前記冷却部を冷却する冷却ロールにおいて、
   冷却液が流れる冷却液通路がその内部に形成された、金属製でリング状の本体部と、
   接触した被冷却体を冷却すると共に前記本体部の外周面に固定された、黒鉛製でリング状の冷却部と、
   外部から供給された冷却液が流れる冷却液通路がその内部に形成された、前記本体部の回転中心軸と、
   前記本体部の前記冷却液通路と前記回転中心軸の前記冷却液通路とを接続してこれらの間に冷却液を流す、前記本体部及び前記回転中心軸とは別にそれらの外側に配置された複数の冷却パイプとを備え、
   前記冷却部は、被冷却体が嵌り込むと共に該冷却部の外周面を一回りする一本の溝が形成されたものであり、
   前記本体部の冷却液通路は、該本体部のうち前記溝の下方の部分のみに該溝に沿ってのみ形成されたものであることを特徴とする冷却ロール。
2. 前記リング状の冷却部は、
   複数の円弧状黒鉛が組み合わされたものであることを特徴とする請求項１に記載の冷却ロール。

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