(57)【要約】【課題】連続焼鈍炉内ガス中のＨ２ガスのヒートパープ内への侵入を防止し、ヒートパイプ内の熱媒劣化を防止して均温ロールの寿命延長を図ることができる連続焼鈍炉用ハースロールを提供する。【解決手段】ロールシェル内にヒートパイプを内蔵する連続焼鈍炉用ハースロールにおいて、　前記ヒートパイプの外周に金属を透過しないガスを流通させるガス流路を有することを特徴とする連続焼鈍炉用ハースロール。好ましくは、前記ヒートパイプの端部における周方向に複数の保持ブロックを配置する、若しくは、前記ヒートパイプの外周にネジ溝を設ける。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールシェル内にヒートパイプを内蔵する連続焼鈍炉用ハースロールにおいて、
前記ヒートパイプの外周に金属を透過しないガスを流通させるガス流路を有することを特徴とする連続焼鈍炉用ハースロール。
【請求項２】
前記ヒートパイプの端部における周方向に複数の保持ブロックを配置することにより、該ヒートパイプを保持することを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
【請求項３】
前記ヒートパイプの外周にネジ溝を設けることにより、該ヒートパイプを保持することを特徴とする請求項１に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯の焼鈍を行う連続焼鈍炉に用いられる鋼帯搬送用のハースロールに関する。
具体的には、ハースロールの軸方向温度分布を均一化してサーマルクラウンを防止し、鋼帯の蛇行やヒートバックルを防止し、設備の稼働率や製品歩留を向上させるためにロールシェル内にヒートパイプを内蔵する連続焼鈍炉用ハースロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯の連続焼鈍炉においては、鋼帯搬送用のハースロールの軸方向温度分布を均一化しサーマルクラウンを防止することにより、鋼帯の蛇行やヒートバックルを防止し、設備の稼働率や製品歩留を向上させることが重要である。
このハースロールの軸方向温度分布を均一化する方法として、従来からハースロール内周面あるいはハースロールシェルの内部にヒートパイプを設ける方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭５７−１６４９３２号公報には、ハースロールの外周部（シェル内）に１個または複数個のヒートパイプを軸方向に設け、該ヒートパイプに熱媒を封入し、該熱媒がロールの高温部で蒸発し、低温部で凝縮することにより循環してロールの巾方向の温度を均一化させる方法が開示されている。
しかし、連続焼鈍炉内の雰囲気中には水素ガスが配合されており、この水素ガスがヒートパイプの金属シェルを貫通して侵入し、ヒートパイプの性能を短期間で劣化させるという問題点があった。
【０００４】
この水素ガスの侵入を防止する方法として、例えば、特開平６−２７９８３５号公報には、ハースロール内周面にヒートパイプを設け、窒素ガス等の分子の大きなガスを封入する方法が示されている。
しかし、この方法においても水素の濃度差によりロール内に水素ガスが侵入し、封入ガス中の水素濃度が上昇しヒートパイプ内への水素ガス侵入は防止できなかった。
このように従来の方法では、水素ガスのヒートパイプの内への侵入を防止する技術は確立されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、連続焼鈍炉内ガス中のＨ２ガスのヒートパープ内への侵入を防止し、ヒートパイプ内の熱媒劣化を防止して均温ロールの寿命延長を図ることができる連続焼鈍炉用ハースロールを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、ヒートパイプの外周にＮ２ガスの流路を設けることによって、連続焼鈍炉内ガス中のＨ２ガスのヒートパープ内への侵入を防止し、ヒートパイプ内の熱媒劣化を防止して均温ロールの寿命延長を図ることができる連続焼鈍炉用ハースロールを提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００７】
（１）ロールシェル内にヒートパイプを内蔵する連続焼鈍炉用ハースロールにおいて、前記ヒートパイプの外周に金属を透過しないガスを流通させるガス流路を有することを特徴とする連続焼鈍炉用ハースロール。
ここに、金属を透過しないガスとは、Ｈ２ガスに比べて分子が大きく、鋼材などの金属を透過しないガスをいい、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガス、ＣＯ２ガスなどが含まれる。
（２）前記ヒートパイプの端部における周方向に複数の保持ブロックを配置することにより、該ヒートパイプを保持することを特徴とする（１）に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
（３）前記ヒートパイプの外周にネジ溝を設けることにより、該ヒートパイプを保持することを特徴とする（１）に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の連続焼鈍炉用ハースロールにおける第１の実施形態を示す図である。
図１において、熱媒体を封入したヒートパイプを設けることにより、熱媒体の蒸発および凝縮潜熱を利用することによって、ハースロールの軸方向の均温性を向上させることができるうえ、ヒートパイプの周りに窒素ガスが流れる微少な流路を設け、Ｈ２に比べて分子の大きなＮ２ガスをその流路に流通させることによりＨ２ガスの侵入を防止することによりヒートパイプの性能を低下を防止することができる。
本実施形態では、入手し易いＮ２ガスを用いるが、Ｈ２ガスに比べて分子が大きく金属を透過しないＡｒガス、ＣＯ２ガスなどでもよい。
具体的には図１に示すように、ロールシェル内のヒートパイプの外周にＮ２ガスが流れる微少な空間を設け、ロール内部からのＮ２ガスを供給する供給孔とロールエッジ部に窒素ガスの排気孔を設ける。
このロール内部からのＮ２ガスを供給する供給孔は、Ｎ２ガスの供給圧力を左右均等にするために、ロール軸方向の中央部に１ケ所設けることが好ましい。
【０００９】
一方、　ロールの軸部には窒素ガスの供給貫通流路を設けロール内部から窒素ガスをヒートパイプの周りに供給することにより、ロール外部から侵入するＨ２ガスをＮ２ガスで希釈、排気することによりヒートパイプへの水素ガス侵入を防止することができる。
本実施形態は、構造が簡単であるが、ヒートパイプの外周が連続焼鈍炉の炉内雰囲気と連通しているため、熱媒体がヒートパイプから漏れた場合には、炉内を汚染する可能性がある。
本実施形態におけるヒートパイプの保持方法は、図１に示すように、ヒートパイプの端部における周方向に複数の保持ブロックを配置してヒートパイプを固定しており、ヒートパイプがロールの内面に接触しない２重管構造としている。
【００１０】
保持ブロックを複数に分割することによって、保持ブロックの間にＮ２ガスを流通させることができる。本発明においては、保持ブロックの数は問わないが、Ｎ２ガスの流通と固定し易さの観点からヒートパイプの円周方向の４ケ所に保持ブロックを設置することが好ましい。
本実施形態はＮ２ガスによるＨ２ガスのパージ性が良好である一方、熱間ではヒートパイプのたわみが出易いので低温・高Ｈ２濃度の炉内雰囲気に向いている。
【００１１】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の連続焼鈍炉用ハースロールにおける第２の実施形態を示す図である。
図２において、Ｎ２ガスは、ハースロールの一方の軸端から供給され、他方の軸端から排気することによって、Ｎ２ガスを連続焼鈍炉の炉外に排出する構造となっており、ヒートパイプの外周が連続焼鈍炉の炉内雰囲気と連通していないので、熱媒体がヒートパイプから漏れた場合でも炉内を汚染することがない。
【００１２】
本実施形態におけるヒートパイプの保持方法は、ヒートパイプの外周にネジ溝を設けることにより、ヒートパイプとロール内面とを線接触により固定している。
このヒートパイプの外周に設けるネジ溝は、ヒートパイプ側に設けてもよいし、ロールシェルの内面側に設けてもよい。
また、ネジ溝の形状は、Ｎ２ガスの流通と加工し易さの観点から、図２に示すように三角形が好ましいが、台形や四角形としてもよく、さらにこれらの形状を上下逆にしてもよい。
本実施形態は、Ｎ２ガスによるＨ２ガスのパージ性がやや低下する一方、熱間でのヒートパイプのたわみが出ないので、高温・低Ｈ２濃度雰囲気向きである。
また、本実施形態は、第１の実施形態である２重管タイプより若干熱伝導性が良いため均温効果も若干高い。
＜第３の実施形態＞
前述の第１の実施形態における２重管構造のヒートパイプと、第２の実施形態におけるＮ２ガスを炉外に排気する排気孔とを組み合わせてもよい。
＜第４の実施形態＞
前述の第１の実施形態におけるＮ２ガスを炉内に排気する排気孔と、第２の実施形態における外周にネジ溝を有するヒートパイプとを組み合わせて実施してもよい。
【００１３】
【実施例】
本発明を、下記の使用条件にて、鋼帯の連続焼鈍炉に適用した実施例を以下に示す。
＜実施例の使用条件＞
・使用個所：連続焼鈍炉　徐冷帯
・鋼帯温度：７００℃
・炉内温度：５５０℃
・ハースロール径：φ３５５ｍｍ
・ヒートパイプ径×本数：φ２５ｍｍ×２４本
・ヒートパイプ内熱媒体：ナトリウム
図３は、本発明の実施例における装置配列を示す模式図である。
図３において、Ｎ２ガスは、流量調整弁および流量計を介してハースロールの一方の軸端から供給される。
【００１４】
鋼帯はハースロールに巻きついて搬送され、鋼帯の幅方向の位置における温度分布を放射温度計を用いて測定し、鋼帯センターとエッジ部の温度差によって、ハースロールの均温性を評価した。
図４は、鋼帯の幅方向の温度分布を示す模式図である。
図４の下側のグラフは、鋼板センターとエッジとの温度差を示し、ヒートパイプを設置しない場合の温度差を１００として指標化したものであり、図５における縦軸と一致させている。
図５は、本発明例および比較例におけるハースロールの均温性の経時的変化を示す図であり、横軸はハースロールの使用日数（日）を示し、縦軸は鋼板センターとエッジとの温度差を、ヒートパイプを設置しない場合１００として指標化したものである。
【００１５】
図５において、▲１▼ヒートパイプ無、▲２▼ヒートパイプ有（窒素無）、▲３▼ヒートパイプ有（窒素封入）、は比較例を示し、▲４▼ヒートパイプ有（２重管タイプ、窒素通気）および▲５▼ヒートパイプ有（ネジ溝タイプ、窒素通気）は本発明例を示す。
上記▲２▼のヒートパイプの配設方法は従来の埋め込みタイプであり、▲３▼は２重管タイプで排気孔を設けず窒素ガスを封入したもの、▲４▼は２重管タイプでＮ２ガスを通気したものとし、▲５▼はヒートパイプ（ネジ溝タイプ）で窒素ガスを通気したものとした。
なお、ネジ溝の形状は、第２の実施形態と同じく、三角形とした。
図５に示すように、比較例である▲１▼〜▲３▼は数十日以内に、鋼帯センターとエッジの温度差が３５℃に達したが、本発明例である▲４▼および▲５▼は、１００日を超えても、鋼帯センターとエッジの温度差は１０〜１５℃の範囲内であり、極めて長時間均温効果が維持できている。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、連続焼鈍炉内ガス中のＨ２ガスのヒートパイプ内への侵入を防止し、ヒートパイプ内の熱媒劣化を防止して均温ロールの寿命延長を図ることができる連続焼鈍炉用ハースロールを提供することができ、具体的には、水素を含有する雰囲気中でのハースロールの温度分布均一性を長時間維持できることが可能で、サーマルクラウンを防止しストリップの蛇行やヒートバックルを防止し、設備の稼働率や製品歩留を向上させることが可能であるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続焼鈍炉用ハースロールにおける第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の連続焼鈍炉用ハースロールにおける第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施例における装置配列を示す模式図である。
【図４】鋼帯の幅方向の温度分布を示す模式図である。
【図５】本発明例および比較例におけるハースロールの均温性の経時的変化を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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