JP4699904B2 - 熱間処理設備用ロール軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は連続鋳造機等熱間処理設備に用いるロールの軸受装置に関し、ロール長さの温度変化に伴う軸受内部への水やスケール等の侵入防止に優れるものに関する。

連続鋳造機のモールド直下に設けられる鋳片冷却支持案内機構には多数のロールが使用されている。ロールは鋳片の通過に伴い、鋳造直後の高温から常温までの温度変化に晒され、また、モールド直下では鋳片表面に冷却水を噴射して水冷するため、水蒸気や剥がれ落ちたスケール等の粉塵が充満した過酷な環境で使用される。

ロールはロール軸に取り付けられたベアリングを介して軸受け箱で軸受けされ、ベアリング部や軸受け箱はその内部に冷却水や粉塵が侵入しないようにシールされている。図５は軸受け箱の軸受け部の一例を示し、ロール軸１００はシール材７００でシールされたベアリング２００で支持される。

鋳片冷却支持案内機構の場合、上述した温度変化によるロール軸方向の膨張伸縮によって、軸受け箱内の体積変動に伴う圧力変動が生じる。図４に示す軸受け箱では、シール材７００を備えているものの圧力変動を吸収する機構が設けられていないため、高圧の場合はベアリング部からグリースを圧出し、軸受け箱の内部が低圧の場合は、雰囲気の水蒸気やダストを吸い込み、軸受け部やベアリングの寿命低下をもたらす。そのため、チョック内の体積変動を吸収する機構が種々提案されている。

特許文献１は熱間処理設備用ロール軸受け装置に関し、温度変化による軸受け内部の圧力変動を防止するため、軸受け部を常に内圧を高めた状態でシールし、軸受け部における防塵防湿や潤滑剤の漏洩などを適切に防止する熱間処理設備用ロール軸受け装置が記載されている。

特許文献２は連続鋳造設備ロールネック等に使用される軸受けに関し、軸受け箱外部からの異物の侵入を防止するため、軸受け箱に耐圧製オイルシールをシール部からグリースが漏洩しないように取り付け、その内部を不活性ガスや乾燥空気で加圧することが記載されている。

特許文献３は回転機械などの軸受密封装置に関し、シールを２重構造とし、其々のシールのリップを一方は内側に向けて軸受けからのグリースの漏洩防止を容易とし、他方は外側に向けて外部からの異物侵入防止を容易とする。そして、２枚のシール間に防塵、除湿した気体を吹き込むことが記載されている。

また、ロール軸の膨張による軸受け箱内部の容積変動を吸収するため、軸受け箱内部に密閉された小空間を設け、その外周の一部にダイヤフラムを設けることも提案されている。

図４は、チョック内の、チョック外周部３００ａ、端部３００ｂに囲まれ、ロール軸１００、ベアリング２００との空隙６００の内容積がロール軸の膨張ａにより変動した際、その変動分を吸収するシールゴムからなり、その一部の壁４００は変形する小室５００を端部３００ｂに備えた軸受けの要部の部分的断面図を示す。
特開平５−２３７５２３号公報 特開平１０−２４９５０２号公報 特開平１１−３４４１２８号公報

ところで、連続鋳造機の鋳片冷却支持案内機構の近傍は、鋳片を水冷するため多数配置される冷却用ノズルや、当該ノズルに冷却水を供給する配管類によって充満され、特許文献１〜３記載の軸受け装置を用いた場合に必要となる加圧気体供給のためのコンプレッサや供給管を新たに設けることは容易でない。

また、ロールが高温となった場合、ロール伸び量は約３ｍｍと大きいため、図４に示す軸受け部では容積変動分を吸収するための小室が大きくなり、構造的に複雑となる。

そこで、本発明は加圧機や加圧気体の供給管などの新たな設備を要しない、チョックを提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１．圧力調整機構を設けたロール軸と、チョック構成部、端部体および前記ロール軸の外周保護体に囲まれ、シールによって大気雰囲気から密閉された空隙を有する熱間処理設備用ロール軸受装置であって、前記圧力調整機構は、前記ロール軸に穿った水冷孔の内部を閉止板で仕切ったチャンバーと前記チャンバーのロール端部側の開口部に設けたダイヤフラムと、前記閉止板と前記ダイヤフラム間に配置されたスプリングを有し、前記ダイヤフラムの壁の厚みとスプリングの強さは、ロール軸が膨張した際、前記空隙内の空気が前記シールから漏洩しないように、且つ前記スプリングの強さはロールの温度が低下した場合は、前記ダイヤフラムを瞬時に引き戻して前記空隙の内部圧力の低下を防止できるように選定されていることを特徴とする熱間処理設備用ロール軸受装置。
２．前記圧力調整機構の前記ダイヤフラムを前記ロール軸に穿った孔に挿入されるシリンダーとピストンの組み合わせに替え、前記スプリングは前記空隙の内部圧力が上昇した場合は、前記ピストンが前記チャンバー内に移動し、内部圧力が減少した場合は、元の位置に復帰するように選定されていることを特徴とする請求項１記載の熱間処理設備用ロール軸受装置。
３．前記ピストンに、前記端部体に設けた孔を通して前記シリンダの内部と大気雰囲気とを連通する導管を設け、前記導管は、前記端部体または前記ピストンに固定され、前記端部体に固定される場合は、シールを介して前記ピストンを挿通し、前記ピストンに固定される場合はシールを介して前記端部体を挿通することを特徴とする請求項２記載の熱間処理設備用ロール軸受装置。

本発明によれば、簡便な機構で、防塵、防湿性能に優れた軸受け箱が得られ、産業上極めて有用である。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る軸受装置の要部の部分的断面図である。

図において１はロール軸、２はロール軸１を支持するベアリング２、３はチョック構成部、４は端部体、５ａ，５ｂはロール軸１の外周保護体、６ａ、６ｂはシール、７ａは軸受転動体、７ｂは軸受内輪、８は閉止板、９はスプリング、１０はロール、１１は軸受け部におけるロール軸１周辺の空隙、１２はチャンバー、１３は水冷孔、１４はダイヤフラム、１５は貫通孔、ａはロール軸１の膨張時の変位量、ｂはダイヤフラム１４の変形量を示す。

本発明に係る軸受け装置は、ロール軸１の端部に水冷孔１３を穿ち、その内部を閉止板８で仕切り、チャンバー１２とする。チャンバー１２の開口部（ロール軸１の端部側）はダイヤフラム１４で仕切り、閉止板８とダイヤフラム１４間にはスプリング９を設置する。

ロール１０が高温となりロール軸１が変位量ａだけ膨張すると、チョック構成部３、端部体４およびロール軸１の外周保護体５ａ，５ｂに囲まれた空隙１１の容積は減少し、空隙１１の内部圧力が上昇する。

空隙１１の内部圧力が高まり、シール６ａ、６ｂから空隙１１内の空気が漏洩するようになると、グリースが漏出し、その後、ロール１０が常温となった際、外部から水や塵埃を吸い込み、ベアリング２が損耗する。

そのため、ダイヤフラム１４の壁の厚み、スプリング９の強さはロール軸１が膨張した際、ダイヤフラム１４が前後方向に移動してシール６ａ、６ｂから空隙１１内の空気が漏洩することが防止できるように選定する。

更に、スプリング９はロール１０の温度が低下した場合、ダイヤフラム１４を瞬時に引き戻して空隙１１の内部圧力の低下を防止できるように、その強さを選定する。

図２は本発明の他の実施例を示し、ダイヤフラムに変えてシリンダー１８にピストン１７を挿入した構造で、シリンダー内部を密閉空間とするためピストン１７にはシール６ｃを取り付ける。

図において、点線ｃは空隙１１の内部圧力の上昇によるピストン１７の移動位置を示す。空隙１１の内部圧力の上昇によりピストン１７はスプリング９の反発力に打ち勝ち、点線ｃで示す位置まで移動し、空隙１１の内部圧力が減少した場合にはスプリング９により元の位置に復帰する。

図３は図２に示した構造の更に好ましい態様で、シリンダー１８の内部と軸受けの端部体４に設けた孔を通して外部（大気雰囲気）とを連通する導管１９を設けた構造を示す。

導管１９は、ピストン１７が移動しても、シリンダー１８の内部と軸受けの外部とを連通させるのに十分な長さとし、ピストン１７、または端部体４に固定する。

導管１９を端部体４に固定する場合は、固定部から大気が侵入しないように溶接することが好ましい。この際、導管１９がピストン１７を挿通する個所は、ピストン１７の移動によりシリンダー１８内に導入される大気が空隙１１に漏出しないようにシール６ｄによりシール構造とする。

導管１９をピストン１７に固定する場合は、端部４で導管１９を挿通する個所をシール構造とする。シリンダー１８の内部と軸受けの外部とを連通させることにより、ピストン１７が移動した際のシリンダー１８の内部の圧力上昇を抑えることが可能となり、ロール温度の変動に伴う圧力変動を緩和することが可能となる。

本発明例 本発明例 本発明例 従来例 ロール軸受け箱構造

符号の説明

１ ロール軸
２ ベアリング
３ チョック構成部
４ 端部体
５ａ、５ｂ 外周保護体
６ａ、６ｂ，６ｃ，６ｄ シール
７ａ 軸受転動体
７ｂ 軸受内輪
８ 閉止板
９ スプリング
１０ ロール
１１ 空隙
１２ チャンバー
１３ 孔
１４ ダイヤフラム
１６、１８ シリンダー
１７ ピストン
１９ 導管
ａ ロール軸変位量、
ｂ ダイヤフラム変形量
ｃ ピストンの移動位置

Claims (3)

1. 圧力調整機構を設けたロール軸と、チョック構成部、端部体および前記ロール軸の外周保護体に囲まれ、シールによって大気雰囲気から密閉された空隙を有する熱間処理設備用ロール軸受装置であって、前記圧力調整機構は、前記ロール軸に穿った水冷孔の内部を閉止板で仕切ったチャンバーと前記チャンバーのロール端部側の開口部に設けたダイヤフラムと、前記閉止板と前記ダイヤフラム間に配置されたスプリングを有し、前記ダイヤフラムの壁の厚みとスプリングの強さは、ロール軸が膨張した際、前記空隙内の空気が前記シールから漏洩しないように、且つ前記スプリングの強さはロールの温度が低下した場合は、前記ダイヤフラムを瞬時に引き戻して前記空隙の内部圧力の低下を防止できるように選定されていることを特徴とする熱間処理設備用ロール軸受装置。
2. 前記圧力調整機構の前記ダイヤフラムを前記ロール軸に穿った孔に挿入されるシリンダーとピストンの組み合わせに替え、前記スプリングは前記空隙の内部圧力が上昇した場合は、前記ピストンが前記チャンバー内に移動し、内部圧力が減少した場合は、元の位置に復帰するように選定されていることを特徴とする請求項１記載の熱間処理設備用ロール軸受装置。
3. 前記ピストンに、前記端部体に設けた孔を通して前記シリンダの内部と大気雰囲気とを連通する導管を設け、前記導管は、前記端部体または前記ピストンに固定され、前記端部体に固定される場合は、シールを介して前記ピストンを挿通し、前記ピストンに固定される場合はシールを介して前記端部体を挿通することを特徴とする請求項２記載の熱間処理設備用ロール軸受装置。

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