JP5418300B2 - 炉内搬送用ロール - Google Patents
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Description
例えば、シャフト部と胴部とを成分の異なる別の材質で形成して、常温状態で嵌め合せて溶接すると、加熱炉が高温になったときに、線膨張率の大きいシャフト部が線膨張率の小さい胴部より大きく熱膨張して、胴部に周方向の引っ張り歪や応力が大きく生じる。その結果、溶接部が直近の嵌め合いで変形が拘束されているために、溶接部に大きな歪や応力が生じて破損し易くなる。
この構成を採用することによって、本発明では、荷重変形や熱変形して相互部材に別種の変形が生じても、第2の嵌め合い部によって溶接部の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部における拘束が減って、溶接部における歪や応力が緩和される。また、第1の嵌め合い部によって、溶接部から離間した位置のクリアランスは小さくすることで、第1の構成部材と第2の構成部材との嵌め合い精度は確保されているので、溶接はし易い。
この構成を採用することによって、本発明では、第1の構成部材と第2の構成部材とが成分の異なる別材質で作成されても、溶接部における歪や応力を緩和することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、第1の構成部材と第2の構成部材とが線膨張率の異なる別材質で作成されても、熱変形した際の溶接部における歪や応力を緩和することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、溶接部と隣接した位置の嵌め合いはクリアランスを大きくし、溶接部から離間した位置の嵌め合いはクリアランスを小さくした、2段嵌め合いを実現できる嵌め合い軸が得られる。
この構成を採用することによって、本発明では、嵌め合い軸の端部からの熱の流出を防ぐことができる。また、この断熱部材を設けることで、第1の構成部材と第2の構成部材との温度差が大きくなるため、熱変形差が大きくなるが、第2の嵌め合い部によって溶接部の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部における拘束が減って、溶接部における歪や応力が緩和される。
この構成を採用することによって、本発明では、溶接部における拘束が減って、溶接部における歪や応力が緩和される。
したがって、本発明では、荷重変形や熱変形した際に溶接部に生じる歪や応力を緩和することができる炉内搬送用ロールが得られる。
図1は、本発明の第1実施形態における炉内搬送用ロール1を示す断面図である。図2は、本発明の第1実施形態における炉内搬送用ロール1の構成部材を示す分解図である。
炉内搬送用ロール1は、2以上の構成部材からなり、溶接により単一のロールを構成している。この炉内搬送用ロール1は、熱処理あるいは熱間圧延のために金属加工物を高温で長時間加熱するための加熱炉に設けられる。炉内搬送用ロール1は、炉中心において金属加工物を搬送する胴部(第1の構成部材)10と、胴部10の両端部に溶接されるシャフト部(第2の構成部材)20とを有する。
シャフト部20は、不図示の炉壁部に位置して炉中心よりも低温の領域に配置されるため、胴部10よりも線膨張率の大きい材質から構成されている。シャフト部20は、内部に中空部S2が形成されており、胴部10の外形と同径の大径部21と、大径部21よりも小さい径の小径部23と、大径部21と小径部23との間に設けられたテーパー部22とを有する。大径部21の端部には、胴部10の嵌め合い穴11に嵌め合う嵌め合い軸24が設けられている。
図3は、本発明の第1実施形態の炉内搬送用ロール1に荷重Fを加えたときの変形の様子を示す図である。図7は、従来の炉内搬送用ロール1の構成を示す断面図である。図8は、従来の炉内搬送用ロール1に荷重Fを加えたときの変形の様子を示す図である。
一方、本実施形態の炉内搬送用ロール1によれば、図3に示すように、荷重Fにより荷重変形した際に、第2の嵌め合い部32によって溶接部2の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部2における拘束が減って、溶接部2における歪や応力が緩和されることとなる。また、嵌め合い部30における嵌め合いは、隙間嵌めであるため、溶接部2における拘束がより低減し、溶接部2における歪や応力が緩和される。
一方、図1に示す本実施形態の炉内搬送用ロール1の嵌め合い部30によれば、熱変形して相互部材に別種の変形が生じても、第2の嵌め合い部32によって溶接部2の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部2における拘束が減って、溶接部2における歪や応力が緩和される。また、第1の嵌め合い部31によって、溶接部2から離間した位置のクリアランスは小さくすることで、胴部10とシャフト部20との嵌め合い精度は確保され、且つ、溶接部2より離れた位置で熱膨張差が生じても溶接部2に対する歪や応力の伝播は低減されることとなる。
したがって、上述の第1実施形態では、荷重変形や熱変形した際に溶接部2に生じる歪や応力を緩和することができる炉内搬送用ロール1が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図4は、本発明の第2実施形態における炉内搬送用ロール1のシャフト部20とシャフト軸40との組合せ部位を示す断面図である。図5は、図4に示す領域Aの拡大図である。
シャフト軸40は、不図示の軸受に炉壁部より外側で軸支され、炉壁部よりも低温の領域に配置されるため、シャフト部20よりも線膨張率の大きい材質から構成されている。シャフト軸40には、嵌め合い穴23aに嵌め合う嵌め合い軸41が設けられている。嵌め合い軸41は、2段構造の嵌め合い穴23aに対応した2段構造となっている。
また、シャフト部20の嵌め合い穴23aとシャフト軸40の嵌め合い軸41とを嵌め合せた嵌め合い部50は、溶接部3によって接続されている。
したがって、上記構成の炉内搬送用ロール1によれば、第2の嵌め合い部52によって溶接部3の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部3における拘束が減って、溶接部3における歪や応力が緩和される。
断熱部材60を設けることで、シャフト軸40からの熱の流出を防止できるが、シャフト部20とシャフト軸40との温度差が大きくなって熱変形差が大きくなる。しかし、第2の嵌め合い部52によって、溶接部3の直近において大きめのクリアランスがあるので、溶接部3における拘束が減って、溶接部3における歪や応力が緩和されることとなる。このため、第2実施形態における炉内搬送用ロール1によれば、熱流出の防止と、溶接部3における歪や応力の緩和との両者を実現できる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図6は、本発明の第3実施形態における炉内搬送用ロール1のシャフト部20とシャフト軸40との組合せ部位を示す拡大断面図である。
Claims (6)
- 第1の構成部材の嵌め合い穴と第2の構成部材の嵌め合い軸とを嵌め合せた嵌め合い部を備え、該嵌め合い部を溶接して単一のロールを構成する炉内搬送用ロールであって、
前記嵌め合い部は、前記溶接位置から離間した位置において所定隙間で嵌め合う第1の嵌め合い部と、前記溶接位置に隣接した位置において前記第1の嵌め合い部よりも大きな隙間で嵌め合う第2の嵌め合い部とを有することを特徴とする炉内搬送用ロール。 - 前記第1の構成部材及び前記第2の構成部材は、互いに成分の異なる別材質であることを特徴とする請求項1に記載の炉内搬送用ロール。
- 前記第1の構成部材及び前記第2の構成部材は、互いに線膨張率の異なる別材質であることを特徴とする請求項1または2に記載の炉内搬送用ロール。
- 前記嵌め合い軸は、前記第1の嵌め合い部に対応する径を備える大径軸部と、前記第2の嵌め合い部に対応し、前記大径軸部よりも小さい径を備える小径軸部とを有する2段構造となっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の炉内搬送用ロール。
- 前記嵌め合い軸の端部を覆う断熱部材を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の炉内搬送用ロール。
- 前記嵌め合い部における嵌め合いは、隙間嵌めであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の炉内搬送用ロール。
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