(57)【要約】【課題】搬送ロールのメンテナンス及び交換等のコストを削減すると共に、搬送物の品質低下を抑制できる搬送ロール、搬送装置及び熱間圧延装置を提供する。【解決手段】本発明の搬送ロール５１（６１）は、搬送物Ｙの搬送に使用され、耐熱性を有し略円柱状の基材５２（６２）を用いた搬送ロールであって、基材５２（６２）の外周面に設けられ、基材５２（６２）より耐熱性及び耐摩耗性を有する被覆層５３（６３）を備え、被覆層５３（６３）は、搬送ロール５１（６１）の軸方向での搬送物Ｙの両縁部に各々対応して設けられるという構成を採用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送物の搬送に使用され、耐熱性を有し略円柱状の基材を用いた搬送ロールであって、
前記基材の外周面に設けられ、基材より耐熱性及び耐摩耗性を有する被覆層を備え、
前記被覆層は、前記搬送ロールの軸方向での前記搬送物の両縁部に各々対応して設けられることを特徴とする搬送ロール。
【請求項２】
前記被覆層は、ＭＣｒＡｌＸ合金（ただし、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅの少なくともいずれか１種、Ｘは、Ｍ、Ｃｒ及びＡｌ以外の元素）を有することを特徴とする請求項１に記載の搬送ロール。
【請求項３】
前記被覆層は、セラミックスを有することを特徴とする請求項１に記載の搬送ロール。
【請求項４】
前記被覆層は、サーメットを有することを特徴とする請求項１に記載の搬送ロール。
【請求項５】
前記被覆層の熱膨張係数が、前記基材の熱膨張係数と略同一であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の搬送ロール。
【請求項６】
前記基材と前記被覆層との接合性を向上させる中間層を備え、
前記中間層の材料は、前記基材及び前記被覆層の接合特性に基づいて選定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の搬送ロール。
【請求項７】
前記中間層の熱膨張係数が、前記基材及び前記被覆層の熱膨張係数と略同一であることを特徴とする請求項６に記載の搬送ロール。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の前記搬送ロールを備えることを特徴とする搬送装置。
【請求項９】
請求項８に記載の前記搬送装置を備えることを特徴とする熱間圧延装置。
【請求項１０】
前記搬送物を加熱して所定の温度に維持する保加熱炉を備え、
前記搬送装置は、前記保加熱炉の内部及び上流側の少なくともいずれか一方に設けられることを特徴とする請求項９に記載の熱間圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ロール、搬送装置及び熱間圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱間圧延により金属等の材料から金属板等を製造する熱間圧延装置が用いられている。また、該熱間圧延装置に備えられ、加熱された上記材料を搬送する搬送装置や、該搬送装置に備えられ上記材料を支持する搬送ロールが使用されている。
【０００３】
ところで、熱間圧延装置内における上記材料の表面には、加熱により生じる金属酸化物、いわゆる酸化スケールが付着している。この酸化スケールが上記材料の搬送中にその表面から剥落し、搬送ロールの外周面に付着し熱により溶着することで、ビルドアップと呼ばれる突起が形成されていた。このビルドアップが上記材料の表面に押し傷等を発生させ、製造される金属板等の品質低下を招いていた。
そこで、外周面を被削性の優れた材料とした搬送ロールが用いられている（例えば、特許文献１参照）。搬送中に上記材料と搬送ロールとが接触することで、搬送ロールの外周面は研削される。そして、外周面の研削と共に、外周面に形成されたビルドアップを除去していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６５０７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、搬送ロールの外周面が被削性の優れた材料であるために、搬送ロールが摩耗し易くなり、搬送ロールのメンテナンス及び交換作業等が頻繁に発生し、コストが増加してしまうという問題があった。
さらに、搬送ロールの外周面が研削されて発生した研削粉が、搬送ロールの外周面に再び付着・溶着し、他の箇所で新たなビルドアップを形成するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、搬送ロールのメンテナンス及び交換等のコストを削減すると共に、搬送物の品質低下を抑制できる搬送ロール、搬送装置及び熱間圧延装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の搬送ロールは、搬送物の搬送に使用され、耐熱性を有し略円柱状の基材を用いた搬送ロールであって、基材の外周面に設けられ、耐熱性及び耐摩耗性を有する被覆層を備え、被覆層は、搬送ロールの軸方向での搬送物の両縁部に各々対応して設けられるという構成を採用する。
一般的に、搬送物の上記軸方向での両縁部から搬送ロールの外周面に加えられる圧力は、搬送物の中央部から加えられる圧力よりも大きいため、上記両縁部に対応する搬送ロールの外周面は上記中央部に対応する外周面に比べて早く摩耗する。ここで、上記構成を採用する本発明では、搬送ロールの上記両縁部に対応する外周面に耐摩耗性を有する被覆層を備えているため、搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【０００８】
また、本発明の搬送ロールは、被覆層がＭＣｒＡｌＸ合金（ただし、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅの少なくともいずれか１種、Ｘは、Ｍ、Ｃｒ及びＡｌ以外の元素）を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、被覆層が耐摩耗性を備えるＭＣｒＡｌＸ合金を有しているため、搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【０００９】
また、本発明の搬送ロールは、被覆層がセラミックスを有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、被覆層が耐摩耗性を備えるセラミックスを有しているため、搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【００１０】
また、本発明の搬送ロールは、被覆層がサーメットを有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、被覆層が耐摩耗性を備えるサーメットを有しているため、搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【００１１】
また、本発明の搬送ロールは、被覆層の熱膨張係数が、基材の熱膨張係数と略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、搬送ロールが加熱された場合における基材及び被覆層の各膨張率が略同一となるため、基材と被覆層との間に生じる熱応力が減少する。
【００１２】
また、本発明の搬送ロールは、基材と被覆層との接合性を向上させる中間層を備え、中間層の材料は、基材及び被覆層の接合特性に基づいて選定されるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、基材と被覆層との接合性が向上するため、基材からの被覆層の剥離等が抑制される。
【００１３】
また、本発明の搬送ロールは、中間層の熱膨張係数が、基材及び被覆層の熱膨張係数と略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、搬送ロールが加熱された場合における基材、中間層及び被覆層の各膨張率が略同一となるため、基材と中間層との間、並びに、中間層と被覆層との間に生じる熱応力が減少する。
【００１４】
また、本発明の搬送装置は、請求項１から７のいずれか一項に記載の搬送ロールを備えるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、搬送装置に備えられる搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【００１５】
また、本発明の熱間圧延装置は、請求項８に記載の搬送装置を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、熱間圧延装置に備えられる搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【００１６】
また、本発明の熱間圧延装置は、搬送物を加熱して所定の温度に維持する保加熱炉を備え、搬送装置は、保加熱炉の内部及び上流側の少なくともいずれか一方に設けられるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、搬送ロールは圧延処理に適切な温度に維持された雰囲気内に配置され、このような雰囲気内に配置された搬送ロールの外周面が研削され難くなり、研削されて生じる研削粉が減少する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、搬送ロールの外周面が研削され難くなることから、搬送ロールが長寿命化し、搬送ロールのメンテナンス及び交換等のコストを削減できるという効果がある。また、搬送ロールの外周面が研削されて生じる研削粉が減少することから、外周面におけるビルドアップの形成を抑制し、搬送物の品質低下を防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】熱間圧延装置１の全体構成を示す概略図である。
【図２】第二搬送ロール５１又は第三搬送ロール６１の構成を示す概略図である。
【図３】第二搬送ロール５１の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る熱間圧延装置１の構成を、図１を参照して説明する。図１は、熱間圧延装置１の全体構成を示す概略図である。
【００２０】
本実施形態に係る熱間圧延装置１は、熱間圧延により金属等の材料から金属板等を製造する装置である。
図１に示すように、熱間圧延装置１は、加熱炉２と、前面テーブル３と、粗圧延機４と、後面テーブル５と、保加熱炉６と、シャーリングマシン７と、仕上圧延機８と、冷却装置９と、巻取機１０とを備えている。
【００２１】
加熱炉２は、後述する粗圧延機４にて圧延処理を行う前に、銅を含有し主成分が鋼からなるスラブ（搬送物）Ｘを加熱して圧延処理に適した温度に昇温させるものである。
【００２２】
前面テーブル３は、加熱炉２の下流側に配置されており、加熱炉２から搬出されるスラブＸを粗圧延機４に搬送すると共に、粗圧延機４においてスラブＸが往復して繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。前面テーブル３は、スラブＸの搬送方向で並設された複数の第一搬送ロール３１を備えている。第一搬送ロール３１には、第一搬送ロール３１を回転駆動させる不図示の駆動部が連結されている。
【００２３】
粗圧延機４は、回転する一対の圧延ロール４１及び４２を有しており、圧延ロール４１及び４２間にてスラブＸを圧延することによって、スラブＸを金属板（搬送物）Ｙに成形するものである。圧延ロール４１及び４２は相反する方向で同期して回転し、その回転方向は正逆自在である。そのため、粗圧延機４は、スラブＸを往復させて繰り返し圧延処理を行うことが可能である。
【００２４】
後面テーブル（搬送装置）５は、粗圧延機４の下流側に配置されており、粗圧延機４から搬出される金属板Ｙを保加熱炉６に搬送すると共に、粗圧延機４においてスラブＸが往復して繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。なお、後面テーブル５は、その搬送方向に関して、スラブＸが粗圧延機４にて往復移動して金属板Ｙに成形される間において、金属板Ｙが保加熱炉６に浸入しない長さ（例えば、７０ｍ程度）となっている。
また、後面テーブル５は、金属板Ｙの搬送方向で並設された複数の第二搬送ロール（搬送ロール）５１を備えている。第二搬送ロール５１には、第二搬送ロール５１を回転駆動させる不図示の駆動部が連結されている。第二搬送ロール５１の詳細は後述する。
【００２５】
保加熱炉（搬送装置、保加熱炉）６は、いわゆるトンネル炉であり、後面テーブル５の下流側に配置され、金属板Ｙを加熱して後述する仕上圧延機８での圧延処理に適した温度（例えば、１１００℃程度）に金属板Ｙを維持するためのものである。保加熱炉６は、その搬送方向に関して、金属板Ｙの全長と略同一の長さ（例えば、７０ｍ程度）となっている。
また、保加熱炉６は、不図示の加熱バーナーと、金属板Ｙの搬送方向で並設された複数の第三搬送ロール（搬送ロール）６１とを備えている。第三搬送ロール６１には、第三搬送ロール６１を回転駆動させる不図示の駆動部が連結されている。第三搬送ロール６１の詳細は後述する。
【００２６】
シャーリングマシン７は、保加熱炉６の下流側に設置されており、保加熱炉６から搬出される金属板Ｙの先端を切断するためのものである。
仕上圧延機８は、シャーリングマシン７の下流側に設置され、回転する一対の圧延ロール８１及び８２を複数対有し、圧延ロール８１及び８２間にて金属板Ｙをさらに圧延することによって金属板Ｙの形状を整えるものである。
【００２７】
冷却装置９は、仕上圧延機８の下流側に設置され、仕上圧延機８によって形状が整えられた金属板Ｙを冷却処理するものであり、冷却水によって金属板Ｙを冷却処理する。
巻取機１０は、冷却装置９の下流側に設置され、冷却装置９によって冷却された金属板Ｙを巻き取るものである。
【００２８】
次に、第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１の構成を、図２を参照して説明する。図２は、第二搬送ロール５１又は第三搬送ロール６１の構成を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ熱視断面図である。また、図２における矢印Ｕは上方を示すものとする。
なお、本実施形態における第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１は同一の構成となっているため、以下の説明では第二搬送ロール５１について説明し、第三搬送ロール６１の説明は省略する。
【００２９】
第二搬送ロール５１は、金属板Ｙをその下方から支持しつつ、搬送するためのものである。第二搬送ロール５１は、基材５２と、被覆層５３とを有している。
基材５２は、略円柱状に形成された部材であり、耐熱性を有する材料（例えば、保加熱炉６の内部温度である１１００℃に耐えうるもの）により形成されている。また、基材５２の両端部５２ａにおける直径は、それ以外すなわち中央部５２ｂにおける直径よりも小さく形成されている。
【００３０】
被覆層５３は、基材５２の外周面に設けられ、金属板Ｙの幅方向（第二搬送ロール５１の軸方向）での両縁部に各々対応する位置に配設されている。また、搬送中の金属板Ｙが幅方向で変位したときにも、金属板Ｙの両縁部を支持できる幅を有している。被覆層５３が設けられることで、基材５２の中央部５２ｂにおける直径と、被覆層５３の外周面における直径とは、略同一となっている。
【００３１】
また、被覆層５３は、基材５２より高い耐熱性及び耐摩耗性を有しており、ＭＣｒＡｌＸ合金（ただし、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅの少なくともいずれか１種、Ｘは、Ｍ、Ｃｒ及びＡｌ以外の元素）等の金属材料、セラミックス又はサーメット等を有している。サーメットは、金属材料とセラミックスとの複合材料であり、サーメットに用いられる金属材料としてはＭＣｒＡｌＸ合金等が挙げられる。
被覆層５３は、溶射工程、溶接工程又は鋳造工程等を用いて、基材５２へ接合される。この接合は、搬送時の金属板Ｙから加えられる圧力に耐えることのできる接合方法が選択される。
【００３２】
なお、前述の通り、第三搬送ロール６１の構成は第二搬送ロール５１と同一であることから、第三搬送ロール６１の基材６２及び被覆層６３は、第二搬送ロール５１の基材５２及び被覆層５３と各々同一の構成となっている。
【００３３】
次に、金属板Ｙの搬送時における、第二搬送ロール５１の被覆層５３に関する作用について説明する。なお、第三搬送ロール６１の被覆層６３に関する作用については被覆層５３と同様であるため、その説明を省略する。
【００３４】
搬送時の金属板Ｙから第二搬送ロール５１が受ける圧力は、金属板Ｙの幅方向での両縁部から受ける圧力が、金属板Ｙの幅方向での中央部から受ける圧力よりも大きくなる傾向がある。そのため、第二搬送ロール５１の上記両縁部に対向する箇所が、それ以外の箇所に比べて速く摩耗する。
もっとも、本実施形態では、第二搬送ロール５１の上記両縁部に対向する箇所に被覆層５３が設けられ、この被覆層５３は耐摩耗性を有している。よって、被覆層５３が金属板Ｙから圧力を加えられたとしても、被覆層５３は容易に研削されない。
したがって、本実施形態では、被覆層５３の摩耗が抑えられ、第二搬送ロール５１のメンテナンス及び交換等のコストを削減することができる。
【００３５】
また、前述の通り、被覆層５３は容易に研削されないため、研削より生じる研削粉の発生が抑えられる。よって、この研削粉が第二搬送ロール５１の外周面における他の部分に付着することで生じる、新たなビルドアップの発生を抑制できる。したがって、ビルドアップが金属板Ｙの表面に押し傷等を生じさせることによる、金属板Ｙの品質低下を防ぐことができる。
【００３６】
また、本実施形態における第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１は、保加熱炉６の上流側及び内部にそれぞれ設けられており、それらの箇所はいずれも高温（１１００℃程度）となっている。このような高温の雰囲気下では、搬送ロール上を金属板Ｙが搬送されることにより発生する研削分が、容易に搬送ロールの他の箇所に付着し溶着するため、上記箇所に本実施形態に係る第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１を用いることで、積極的にその表面におけるビルドアップの発生を抑制することができる。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１の外周面が研削され難くなることから、第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１のメンテナンス及び交換等のコストを削減できるという効果がある。また、第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１の外周面が研削されて生じる研削粉が減少することから、上記外周面におけるビルドアップの形成を抑制し、金属板Ｙの品質低下を防ぐことができるという効果がある。
【００３８】
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、第二搬送ロール５１及び第三搬送ロール６１のいずれにも耐摩耗性を有する被覆層５３及び６３が設けられているが、いずれか一方に耐摩耗性を有する被覆層が設けられていてもよい。また、前面テーブル３における第一搬送ロール３１に、被覆層５３と同様の耐摩耗性を有する被覆層が設けられていてもよい。
【００４０】
また、第二搬送ロール５１が、基材５２の軸中心部分を冷却するための冷却用流路を備えていてもよい。この冷却用流路に水又は油等の冷却用流体が流動することで、基材５２の軸中心部分が冷却され、基材５２や第二搬送ロール５１の軸受等の寿命を延ばすことができる。なお、上記冷却用流路が備えられる場合は、スラブＸや金属板Ｙの温度低下を避ける必要があるため、基材５２の外周面及び被覆層５３は断熱性をも有する材料で形成されることが好ましい。また、上記冷却用流路は、第一搬送ロール３１及び第三搬送ロール６１に備えられてもよい。
【００４１】
また、被覆層５３の熱膨張係数を、基材５２の熱膨張係数と略同一としてもよい。このような構成とすることで、第二搬送ロール５１が加熱された場合における基材５２及び被覆層５３の各膨張率が略同一となるため、基材５２と被覆層５３との間に生じる熱応力が減少し、被覆層５３の剥離が抑制される。なお、このような構成を第三搬送ロール６１に適用してもよい。
【００４２】
また、基材５２と被覆層５３との間に、耐熱性を有し、基材５２と被覆層５３との接合性を向上させる中間層５４を設けてもよい。中間層５４の構成を、図３を参照して説明する。図３は、第二搬送ロール５１の変形例を示す概略図である。
図３に示すように、基材５２と被覆層５３との間には、中間層５４が設けられている。中間層５４は、基材５２と被覆層５３との接合特性に基づいて選択され、基材５２と被覆層５３との接合性を向上させる性質を有している。このような中間層５４を設けることで、被覆層５３の剥離を抑制することができる。
また、中間層５４の熱膨張係数を、基材５２及び被覆層５３の熱膨張係数と略同一としてもよい。このような構成とすることで、第二搬送ロール５１が加熱された場合における基材５２、被覆層５３及び中間層５４の各膨張率が略同一となるため、基材５２と中間層５４との間、並びに、中間層５４と被覆層５３との間に生じる熱応力が減少し、被覆層５３の剥離を抑制することができる。なお、以上の構成を第三搬送ロール６１に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…熱間圧延装置、５…後面テーブル（搬送装置）、５１…第二搬送ロール（搬送ロール）、５２…基材、５３…被覆層、５４…中間層、６…保加熱炉（搬送装置、保加熱炉）、６１…第三搬送ロール、６２…基材、６３…被覆層、Ｘ…スラブ（搬送物）、Ｙ…金属板（搬送物）
【図１】
2010253510.tif 000003
【図２】
2010253510.tif 000004
【図３】
2010253510.tif 000005