JPH04365820A - 熱クラウン抑制ハースロール - Google Patents

熱クラウン抑制ハースロール

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Publication number
JPH04365820A
JPH04365820A JP3140344A JP14034491A JPH04365820A JP H04365820 A JPH04365820 A JP H04365820A JP 3140344 A JP3140344 A JP 3140344A JP 14034491 A JP14034491 A JP 14034491A JP H04365820 A JPH04365820 A JP H04365820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sleeve
roll
crown
hearth roll
hearth
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3140344A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazusane Isaka
井坂 和実
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Priority to EP92403373A priority patent/EP0601252B1/en
Publication of JPH04365820A publication Critical patent/JPH04365820A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/562Details
    • C21D9/563Rolls; Drums; Roll arrangements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属ストリップ搬送用
のハースロールに関し、特に金属ストリップ接触域での
ハースロールの熱クラウンを抑制して、高温下での金属
ストリップの安定した通板を可能にした熱クラウン抑制
ハースロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、金属ストリップ (以下、単に
ストリップとも云う) の通板には、連続熱処理炉(例
:連続焼鈍炉)をはじめとして多くの処理工程で、多数
のハースロールが使用されており、そして安定通板のた
めに、それらのハースロールには所定の初期クラウンが
付与されている。一方、連続焼鈍炉を例にとると、炉内
のハースロールによって種々の温度、板幅、板厚を有す
る金属ストリップが搬送されるため、ハースロールには
それらの因子で変動する熱クラウンが発生し、初期クラ
ウンを維持し得なくなる。ここで、ロールクラウンの変
動により種々の問題が生じる。例えば、ロールクラウン
が過大になると、ヒートバックルと呼ばれるストリップ
の座屈現象が発生し、通板および製品品質に重大な影響
を及ぼす。また、ロールクラウンが過小になると、セン
タリング効果が弱まり、ストリップの蛇行が生ずる。
【0003】従来からこの熱クラウンの発生による問題
を解決する1つとして、例えば特開昭61−21012
9号公報に示すような機械的クラウン調整を行うハース
ロールが提案されている。このハースロールでは、図1
1に示すように機械的にクラウンを調節する。すなわち
、ロール内部にテーパ面10を設けこれに係合する調整
部材12を設ける。この調整部材12の位置は外部に設
けた調整手段14によってロール長手方向に移動可能で
あってこれと係合するテーパ面10の開きを調整するこ
とにより、スリーブ16を変形させてロールクラウンを
調整している。したがって、このハースロールでは、ロ
ールの温度分布変化に応じて発生する熱クラウンによる
ロールクラウン変動を、上記テーパ面からの内荷重によ
ってスリーブを変形させる手法で機械的に補正して所定
のクラウンを維持するのである。
【0004】また特開昭63−65016 号公報には
ロール全体の熱分布を均一にすることによりクラウンを
防止するハースロールが提案されている。このハースロ
ールは、図12に示すように溶融塩もしくは溶融金属2
0をハースロール22内に熱媒体として封入し、ロール
胴部の軸方向温度分布を均一化して熱クラウン自体を抑
制するのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術のハースロールによっては熱クラウンを効
果的に防止できない。すなわち、図11に示すハースロ
ールでは、熱クラウンが変動するごとにそれを予測また
は計測して所定クラウンを維持する制御機構が必要とな
り、コスト高となる。さらに連続焼鈍炉のように高温で
使用される場合にはクラウン可変機構部の潤滑や耐久性
等の問題が残されている。
【0006】一方、図12に示すハースロールは本質的
には熱媒体の熱容量を利用している。熱容量=比熱×質
量であるから、質量の大きい、つまり通例、密度が大き
い溶融金属の方が溶融塩よりもクラウン温度の均一化の
ために有利である。他面この質量はロールの不平衡質量
としてロールに遠心力を及ぼしロールを振動させ、これ
を防止するために軸受等付帯設備を設ける必要があり、
コスト高を招く。軽量化のため溶融塩を用いればコスト
高も緩和されるが、クラウン温度の均一化の効果もそれ
だけ低下する。
【0007】本発明の目的は、これら従来技術の問題点
を避け、特殊な制御機構を必要とせず、そして安定通板
のために、ストリップ通板条件の種々の変動にかかわら
ず初期適正クラウンを常に維持できるハースロールを提
供することである。さらに本発明の具体的目的は、各種
幅のストリップ通板時にストリップからハースロールに
もたらされる熱変動を緩和すべく熱移動の大きなロール
本体を構成して一種のバッファ効果を強化した熱クラウ
ン抑制ハースロールを提供することである。また、本発
明の別の具体的目的は、ストリップの通板時に1000
℃以上の高温域でも強度上および耐腐食上耐え得ること
ができる構造が簡単で安価なハースロールを提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ハースロールバレ
ル、つまりハースロール本体における温度勾配が熱クラ
ウン発生の主要な原因であること、および高温における
強度および耐食性を確保しながら、この温度勾配を速や
かな熱移動によって解消することによって熱クラウンを
抑制できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【0009】ここに、本発明は、ハースロールの最外部
バレルを構成する外側スリーブと、該外側スリーブの内
側に装着された内側スリーブと、さらにその内側に装着
した最内側スリーブとを備え、前記外側スリーブと最内
側スリーブを構成する金属は同種または異種であり、前
記内側スリーブを構成する金属は、前記外側スリーブお
よび最内側スリーブを構成する金属とは異種であって、
それらの金属より熱伝導性が優れた金属から構成され、
かつ内側スリーブのロール軸端部は前記外側スリーブの
側面から内側に離間して配置され、かつ該外側スリーブ
、最内側スリーブおよび少なくとも最内側スリーブを構
成する金属と同一の金属によって密封された構造を有す
る熱クラウン抑制ハースロールである。
【0010】
【作用】次に、本発明を添付図面を参照してさらに詳細
に説明する。本発明にかかるハースロール1はその端部
を図1に部分的に示すように、ハースロールバレル (
外側スリーブともいう) 2の内側に、外側スリーブ2
と線膨張率がほゞ等しくかつ熱伝導の優れた金属製のス
リーブ (内側スリーブとも云う)3を焼キバメ等で嵌
着する。さらにその内側には最内側スリーブ4が同じく
焼キバメなどによって嵌着されている。金属ストリップ
6は外側スリーブ2の上を搬送される。
【0011】内側スリーブ3のロール軸端部は外側スリ
ーブ2のロール軸端部より内側に離間して配置され、か
つ外側スリーブ2、最内側スリーブ4および少なくとも
最内側スリーブ4を構成する金属と同一の金属から構成
されたリング5によって密封されている。換言すれば、
内側スリーブ3は外部雰囲気から完全に遮蔽されている
。なお、この内側スリーブ3は単一体でなく、ロール軸
方向にいくつかに分割された分割タイプとしてもよい。
【0012】このように内側スリーブ3の軸端部は、ハ
ースロールバレルを構成する外側スリーブ2のロール軸
端より内側にくるようにして、両者を離間させているが
、これら両者の離間距離d は特に制限されない。離間
させるのは熱の流れを遮断させる作用であるため、その
作用効果が確保される限り制限されないが、一般には1
mmあれば十分である。外側スリーブ2と最内側スリー
ブ4を構成する金属は同種または異種であってもよいが
、一般には同種金属であるのが好ましい。内側スリーブ
3を構成する金属はそのような金属とは異種であって、
かつそれらより熱伝導性が優れている金属から構成する
【0013】通常ハースロールの材質にはステンレス鋼
が用いられ、外側スリーブ2はステンレス鋼から構成さ
れるから、上記の特性を満たしかつ経済性を考慮すれば
、内側スリーブの材質はCuが適当である。最内側スリ
ーブ4およびリング5の材質も外側スリーブ2と同様に
ステンレス鋼が用いられる。その他の金属の組合わせと
しては、外側スリーブ2、最内側スリーブ4および金属
リング5を耐熱鋼から構成し、内側スリーブ3をアルミ
、銀で構成してもよい。要するに、外側スリーブ2、最
内側スリーブ4および金属リング5は耐熱性に優れた金
属から、内側スリーブ3は熱伝導性に優れた金属から構
成することによって本発明の所期の効果は発揮される。
【0014】ここで、本発明にかかる上述のような構造
のロールでは、内側スリーブにCuを用いる場合、50
0 ℃程度までの比較的低温域ではCuの強度および耐
食性上特に問題なく効果が発揮されるが、Cuの融点近
くの1000℃程度では、Cuの強度が大幅に低下し、
また酸化が進むため、外側バレルのステンレス鋼を薄肉
化するとロールの耐久性が著しく低下する。この対策に
ついては以下に熱クラウン抑制機構と併せて記述する。
【0015】次に、一例として連続焼鈍炉の冷却帯に本
発明にかかるハースロールが用いられた場合、つまりハ
ースロールは低温雰囲気中に設置され、これより高温の
ストリップが通板される場合、ストリップからの熱変動
の様子とそれにより熱クラウンが形成される様子を説明
する。従来構造のハースロールにあっては抜熱により特
にストリップ幅端部近傍で温度勾配が存在し、図2(a
) に示すような熱クラウンが発生する。
【0016】一方、本発明により、図2(b) に示す
ように、まずハースロール軸端部から遮断してCu製内
側スリーブ3を外側スリーブ2に、そしてその内側スリ
ーブ3にさらに最内側スリーブ4を順次嵌合し、内側ス
リーブ3の軸端を封止することにより、同一条件でスト
リップの搬送を行ってもロール軸方向の熱移動が促進さ
れ、温度勾配が緩和されるために熱クラウンの発生が抑
制される。図中、「CRS 」はストリップ幅当りの熱
クラウンを表わす。
【0017】さらに、図2(b) においては、ステン
レス鋼製の最内側スリーブ4を装着し、例えばステンレ
ス鋼製のリング5を溶接等で装着し、Cu製の内側スリ
ーブ3を密封しているため、たとえCuが溶融状態とな
っていても耐熱鋼であるステンレス鋼で強度が確保され
、なおかつ、密封状態(真空もしくは不活性ガスを注入
しておけばより望ましい) であるため、耐腐食性も著
しく向上し、1000℃の高温にも耐えることができる
【0018】内側スリーブ3の厚みは特に制限されない
が、外側スリーブ2より厚い方が熱伝導性を改善するに
は好ましい。一般的には10〜30mm程度で十分であ
る。また、外側スリーブ2と最内側スリーブ4の肉厚の
合計は、クリープ等を考慮して設計されている従来ハー
スロールと同様に15〜30mm程度でよい。
【0019】また、外側スリーブ2および最内側スリー
ブ4をステンレス鋼、内側スリーブ3をCuからそれぞ
れ構成した場合、これらの各スリーブの熱膨張率はほゞ
等しいため、ロールあるいはストリップの温度変動が生
じても、熱応力発生が抑制されるので、すべての嵌合状
態が保持され、かつクリープ等を誘起する引張熱応力が
抑制される。次に、本発明を実施例によってさらに具体
的に説明する。
【0020】
【実施例】図3(a) および(b) は、試作したモ
デルロールの形状および寸法(mm)を示す。図3(a
) は、比較を行うための基準ロールである耐熱ステン
レス鋼製のロールである。一方、本発明にかかるハース
ロール1は、図3(b) に示すように、同じく耐熱ス
テンレス鋼製のハースロールバレル2の内側にCu製の
内側スリーブ3および耐熱ステンレス鋼製の最内側スリ
ーブ4を焼キバメにより順次嵌着している。内側スリー
ブ3の軸端は同じくステンレス鋼製のリング5を溶接止
めして密封されている。
【0021】本発明にかかるハースロールによる熱クラ
ウン抑制効果は、内側スリーブ3として分割した複数の
Cu製リングを用いても余り相違がないが、実際の製造
ラインへの適用においては、製作の容易なスリーブ嵌合
タイプが実用的である。搬送用に用いたストリップは0
.15mm厚、280mm幅の焼鈍コイルであって、こ
れを通板したときの熱クラウンは、接触式の測定装置を
製作して、通板状態で測定した。連続焼鈍炉の高温冷却
帯におけるモデルテストは、予め所定の温度 (約10
00℃) に加熱した上記ストリップを900 ℃雰囲
気のロールに通板して行った。
【0022】一方、同じ連続焼鈍炉の高温加熱帯におけ
るモデルテストは、図4に示すように、ハースロール内
に赤外線ヒータ7を挿入して約1000℃に加熱し、9
00 ℃のストリップを通板した。試験用のため初期ク
ラウンは与えていない。図5には、冷却帯におけるモデ
ルテストによる基準ロールの熱クラウンの経時変化を示
す。本例の場合、ロール入側直前でのストリップ温度は
約1006℃であり、30分程度で熱クラウンは定常状
態となっている。
【0023】なお、以下に示すテスト結果においては、
すべて通板状態のまま熱クラウンを測定し、定常状態と
なったことを確認したときのクラウンを示している。図
6および図7には冷却帯におけるそれぞれ基準ロールお
よび本発明にかかるハースロールの熱クラウンを示す。 これらに示す結果から明らかなように、本発明ロールに
よってCRS は62μm →16μm に減少し、か
つ、熱クラウンの軸方向勾配も緩やかになっている。図
8および図9には、それぞれ基準ロールおよび本発明に
かかるハースロールを用いた場合の加熱帯における熱ク
ラウンを示す。本例の場合、通板中のロール幅方向中心
の表面温度が約980 ℃に保持されるよう、ヒータの
パワーを設定している。
【0024】これらの結果から明らかなように、加熱帯
においては、本発明によればCRS は33μm →2
μm に減少している。以上の結果から、熱クラウンは
、冷却帯で約74%、加熱帯で約94%のCRS 減少
率となっており、本発明にかかるハースロールは十分な
熱クラウン抑制効果を有することが判明した。さらに、
本発明にかかるハースロールでは、軸方向の熱クラウン
勾配が緩やかであり、このことは重要であり、それによ
る作用効果は著しい。
【0025】すなわち、通板トラブルが多発するのは、
ストリップの幅変動時、特に狭幅から広幅に移行した時
であり、この原因は、図6等に示したクラウン形状から
考えて、CRS の急増によるものと推定される。した
がって、本発明にかかるハースロールによればそのよう
なトラブルは大幅に解消されると考えられる。図10に
は、現在のストリップ幅(280mm) が変化した直
後の加熱帯におけるCRS変化を示しているが、基準ロ
ールの場合、CRS が急増するのに比較して、本発明
にかかるハースロールの場合には、ほとんど変化が見ら
れない。従って、前述のような幅変化時のトラブル対策
としても本発明にかかるハースロールは有効であると考
えられる。
【0026】さらに、本発明によれば内側スリーブ3は
、単体型であっても多分割型であっても全体が例えば耐
熱性ステンレス鋼によって密封されていることから、上
述の例のように内側スリーブ3をCu製とした場合にあ
っても1000°Cという高温下で使用しても優れた耐
熱性を示し、例えば1200℃で500 時間の連続使
用にも耐えることができた。
【0027】
【発明の効果】以上説明したところからも明らかなよう
に、本発明によればハースロールの熱クラウンを低コス
ト、かつ制御不要で抑制することが可能となり、これに
よりヒートバックル、蛇行等の生じない安定した通板を
1000℃の高温域で行うことが可能となり、産業上益
するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるハースロールの複層構造を説明
するための部分断面図である。
【図2】図2(a) は、従来のハースロールにおける
温度勾配を示す説明図、同(b) は本発明における温
度勾配を示す説明図である。
【図3】図3(a) は、基準ロール、同(b) は本
発明の1実施例のハースロールの略式説明図である。
【図4】ハースロールの加熱態様の説明図である。
【図5】基準ロールの熱クラウンの経時変化の説明図で
ある。
【図6】基準ロールを連続焼鈍炉の冷却帯に使用したと
きの熱クラウンの形状を示す説明図である。
【図7】本発明にかかるハースロールを同じく冷却帯に
使用したときの熱クラウンの形状を示す説明図である。
【図8】同様に加熱帯での基準ロールの熱クラウンの形
状を示す説明図である。
【図9】同様に加熱帯での本発明ロールの熱クラウンの
形状を示す説明図である。
【図10】ストリップ幅変化時の熱クラウンと、幅変化
後のCRS の変化を示すグラフである。
【図11】従来例における熱クラウン調整手段を設けた
ハースロールの説明図である。
【図12】従来例における熱クラウン調整手段を設けた
ハースロールの説明図である。
【符号の説明】
1  ハースロール 2  外側スリーブ( ハースロールバレル)3  内
側スリーブ 4  最内側スリーブ 5  リング 6  ストリップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ハースロールの最外部バレルを構成す
    る外側スリーブと、該外側スリーブの内側に装着された
    内側スリーブと、さらにその内側に装着した最内側スリ
    ーブとを備え、前記外側スリーブと最内側スリーブを構
    成する金属は同種または異種であり、前記内側スリーブ
    を構成する金属は、前記外側スリーブおよび最内側スリ
    ーブを構成する金属とは異種であって、それらの金属よ
    り熱伝導性が優れた金属から構成され、かつ内側スリー
    ブのロール軸端部は前記外側スリーブの側面から内側に
    離間して配置され、かつ該外側スリーブ、最内側スリー
    ブおよび少なくとも最内側スリーブを構成する金属と同
    一の金属によって密封された構造を有する熱クラウン抑
    制ハースロール。
JP3140344A 1991-06-12 1991-06-12 熱クラウン抑制ハースロール Withdrawn JPH04365820A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3140344A JPH04365820A (ja) 1991-06-12 1991-06-12 熱クラウン抑制ハースロール
EP92403373A EP0601252B1 (en) 1991-06-12 1992-12-11 Hearth roller with suppressed heat crown

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JP3140344A JPH04365820A (ja) 1991-06-12 1991-06-12 熱クラウン抑制ハースロール
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EP0601252A1 (en) 1994-06-15
EP0601252B1 (en) 1998-04-29

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980903