(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳片の幅方向に３つ以上に分割された分割ロールを該幅方向に同心状に並べて形成した成形用ロールが、前記鋳片の鋳造方向に所定の間隔で配置されているとともに、前記各分割ロールの端部が、この分割ロールの鋳片幅方向の位置を固定する固定側軸受と、分割ロールの鋳片幅方向の伸縮を許容する自由側軸受のいずれかにより支持されてなる連続鋳造機用多分割ロール装置において、
前記鋳片の幅方向の両外側に位置する分割ロールである外側分割ロールを除き、前記鋳片の幅方向の中央側に位置する分割ロールである中央側分割ロールのそれぞれの両端部が、それぞれ前記自由側軸受により支持され、
前記外側分割ロールのそれぞれは、前記鋳片の幅方向の外側となる端部が前記固定側軸受にて支持され、
前記中央側分割ロールは、両端部のそれぞれが、前記外側分割ロールに所定の間隔をもって対向するとともに、前記外側分割ロールのそれぞれの外側の前記固定側軸受にてアキシアル荷重を支持することを特徴とする連続鋳造機用多分割ロール装置。
【請求項２】
前記外側分割ロールはそれぞれ、鋳片幅方向端部側が前記固定側軸受により支持され、鋳片幅方向中央側が前記自由側軸受により支持されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機用多分割ロール装置。
【請求項３】
前記自由側軸受が、外輪側にのみ鍔部を有する円筒ころ軸受、または外輪側にのみ鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受のいずれかであり、
前記固定側軸受が、内輪および外輪に鍔部を有する円筒ころ軸受、内輪および外輪に鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受、あるいは自動調心ころ軸受のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の連続鋳造機用多分割ロール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備において鋳片鋳造経路を構成するロール装置に関し、更に詳しくは、鋳片幅方向に３本以上の分割ロールを並べて構成した従動ロールからなる成形用ロール群を備える連続鋳造機用多分割ロール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造機は、タンディッシュに保持した溶鋼を鋳型（モールド）に注ぎ、この鋳型内で外殻のみが凝固した溶鋼を、連続的に所定形状（帯状）の鋳片（スラブ）に成形する設備である。この連続鋳造機には、鋳片を案内しつつ冷却するために、サポートロール，ガイドロール，ピンチロール等の成形用ロール群からなる鋳造経路が形成されている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００３】
また、これらの成形用ロール群は、鋳造方向に連続する複数のロールを単位として、いくつかのセグメント（ブロック）に分割されており、１つのセグメントは、鋳片を挟む所定数の上下ロールと、これらのロールを支持する上下フレーム等からなるロール支持装置から構成されている（特許文献２〜３等を参照）。
【０００４】
図３は、一般的な連続鋳造機の鋳片鋳造部を示す概略構成図であり、図４は、従来の連続鋳造機用多分割ロール装置における鋳造方向の成形用ロールおよびこれらを支持する軸受の配置例を示す図である。
【０００５】
この連続鋳造機は、図３のように、レードルおよびタレット（図示せず）と、タンディッシュ３１，モールド３２と、モータの駆動により自ら回転する駆動ロールＤと、鋳片の移動に伴って連れ回りする従動ロールである成形用ロール（後述）等から構成されており、溶鋼は、レードル（図示省略）からノズル３３を通じてタンディッシュ３１に注がれ、モールド３２において所定形状（帯状）の鋳片に形成される。その後、鋳片は、この鋳片の両側にその軸線が該鋳片の表面と平行になるように隔離された駆動ロールＤと成形用ロール（１，２）によって鋳造、案内および搬送され、徐々に冷却される。
【０００６】
図４は、鋳造経路の下側に位置する成形用ロール（従動ロール）群を示したものであり、各成形用ロール１には、鋳片から加わる高熱および半径方向の荷重等を考慮して、鋳片幅方向（ロールの軸方向：図中では左右方向）に分割された複数のロールからなる「分割ロール」が使用されており、各分割ロール（後述）は、ロール支持装置の下部フレーム（図示省略）に取付けられた軸受（５，６）によって支持されている。
【０００７】
これら分割ロールは、その軸方向の長さが、第１分割ロール１ａ（Ｓロール）が最も短く、第２分割ロール１ｂ（Ｍロール）、第３分割ロール１ｃ（Ｌロール）の順に長くなるように形成されており、同一直線（軸心）上でかつその端部どうしが所定の間隔をもって対向するように配置されている。なお、下部成形用ロール１列における分割ロールの配置を、鋳造方向に沿って見た場合（図４）、第１ロール１ａ、第２ロール１ｂ、および第３ロール１ｃの並び順は、１本おきに軸方向に左右逆になるように（いわゆる千鳥状に）配置されている。
【０００８】
また、各成形用ロール１には、鋳造時に、鋳片から受ける高熱による軸方向の伸び（熱膨張）が発生するため、各分割ロール１ａ，１ｂ，１ｃは、一方の端部を「固定側軸受」と呼ばれるロールの鋳片幅方向の位置を固定する軸受により、他方の端部を「自由側軸受」と呼ばれるロールの鋳片幅方向の伸縮（膨張）を許容する軸受により、それぞれ支持されている。
【０００９】
図５および図６は、従来のロール装置に用いられる固定側軸受および自由側軸受の構成例を示す軸方向断面図である。なお、図中の符号１は成形用ロールを、１２，２２は内輪を、１３，２３は外輪を、１４，２４はころを、１５は軸受ハウジングを示す。
【００１０】
固定側軸受５には、例えば内輪１２および外輪１３に鍔部を有する円筒ころ軸受が使用されており、その内輪１２がロール端部１ａの外周面１ｘの所定位置に固定されることによって、成形用ロール１の軸方向移動を規制している。なお、図中の符号１６は止め輪を示す。
【００１１】
また、自由側軸受６には、例えば外輪２３側にのみ鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受が使用されており、その内輪２２は熱膨張による成形用ロール１の軸方向移動を許容している。なお、図中の符号１６は止め輪を、２５は調心輪を示す。
【特許文献１】特開平７−８８５９７号公報
【特許文献２】特開平９−９９３４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３４０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、従来の連続鋳造機用多分割ロール装置においては、熱による各分割ロールの軸方向の膨張を所定の一端方向に逃がすべく、これら固定側軸受５と自由側軸受６の配置（配列）が決められている。
【００１３】
具体的には、図４のように、鋳片搬送経路の最外側に位置する第３分割ロール１ｃ（Ｌロール）の外側端部には、固定側軸受５が配設され、この第３分割ロール１ｃに同軸に配置された第２分割ロール１ｂ（Ｍロール）および第１分割ロール１ａ（Ｓロール）も、鋳片幅方向同じ側の端部に固定側軸受５が配設されている。また、この成形用ロール１に対して鋳造方向に隣接する別の成形用ロール１においても、分割ロールの並び方は鋳片幅方向に逆であるが、固定側軸受５と自由側軸受６の配列は同様に構成されている。
【００１４】
しかしながら、以上のような構成の連続鋳造機用多分割ロール装置においては、鋳造経路の中央寄りに配置された固定側軸受５（すなわち、第２分割ロール１ｂ（Ｍロール）の一方の端部に配設された固定側軸受）の寿命が短くなってしまう場合があった。
【００１５】
この問題は、鋳造経路の中央寄りに配置された固定側軸受が、鋳片から受ける高熱に加え、半径方向（ラジアル方向）の荷重およびロールの熱膨張による軸方向（アキシアル方向）の荷重の両方を負荷しているため、軸方向の荷重を負荷しない自由側軸受に比べて負担が大きく、破損等のトラブルの発生率が高まったものと考えられる。
【００１６】
また、連続鋳造機における軸受の破損は、セグメント単位でのロール交換となるため、製造ラインの停止に加え、多大な費用が発生することとなる。
【００１７】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、成形用ロールを支持する軸受に起因するトラブルの発生が少なく、従来に比べ寿命の長い連続鋳造機用多分割ロール装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、鋳片の幅方向に３つ以上に分割された分割ロールを該幅方向に同心状に並べて形成した成形用ロールが、前記鋳片の鋳造方向に所定の間隔で配置されているとともに、前記各分割ロールの端部が、この分割ロールの鋳片幅方向の位置を固定する固定側軸受と、分割ロールの鋳片幅方向の伸縮を許容する自由側軸受のいずれかにより支持されてなる連続鋳造機用多分割ロール装置であって、前記鋳片の幅方向の両外側に位置する分割ロールである外側分割ロールを除き、前記鋳片の幅方向の中央側に位置する中央側分割ロールの両端部が、それぞれ前記自由側軸受により支持されている。
また、前記外側分割ロールのそれぞれは、前記鋳片の幅方向の外側となる端部が前記固定側軸受にて支持され、前記中央側分割ロールは、両端部のそれぞれが、前記外側分割ロールに所定の間隔をもって対向するとともに、前記外側分割ロールのそれぞれの外側の前記固定側軸受にてアキシアル荷重を支持することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、鋳片幅方向に３本以上の分割ロールを並べて構成した成形用ロールを備える連続鋳造機用ロール装置において、鋳片の幅方向の中央寄りに配置される中央側分割ロールの両端部を、鋳片幅方向の伸縮を許容する自由側軸受のみを用いて支承することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００２０】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、鋳片の幅方向に３つ以上に分割された分割ロールを該幅方向に同心状に並べて形成した成形用ロールにおいて、鋳片の幅方向の中央側に位置する中央側分割ロールの両端部に、ロールの熱膨張による軸方向（アキシアル方向）の荷重を負荷しない自由側軸受を配置することにより、鋳片からの熱に晒される鋳造経路中央寄りの軸受の負担が低減される。従って、本発明の連続鋳造機用多分割ロール装置は、鋳造経路の中央部（鋳片の幅方向の中央側）に固定側軸受が配置された従来のロール装置に比べ、その寿命を向上させることができる。
【００２１】
ここで、前記鋳片の幅方向の両外側に位置する各分割ロール（外側分割ロール）がそれぞれ、鋳片幅方向端部側が前記固定側軸受により、鋳片幅方向中央側が前記自由側軸受により支持されている構成を好適に採用することができる（請求項２）。
【００２２】
すなわち、鋳片の幅方向の両外側に位置する各分割ロール（外側分割ロール）も、請求項１に記載の発明と同様、鋳片からの熱に晒される鋳造経路中央寄り（鋳片の幅方向の中央側）を、アキシアル方向の荷重を負荷しない自由側軸受で支持することにより、この軸受の負担が低減され、ロール装置全体の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
また、これら鋳片幅方向の両外側に位置する各分割ロール（外側分割ロール）の固定側軸受は、鋳片が通らない、成形用ロールの軸方向最外側に配置されるため、鋳片からの高熱に直接晒されることがなくなるとともに、寸法的な制約も緩和される。従って、この軸方向両端部側に配置された固定側軸受は、軸受自身を大型化することが可能で、その場合、固定側軸受の負荷容量を向上させることができる。
【００２４】
なお、前記両端を自由側軸受で支持された中央側分割ロールは、鋳片幅方向の移動（膨張）が規制されていないため、熱膨張により、鋳片幅方向両側（鋳造経路の両外側）に位置する分割ロール（外側分割ロール）にロールの端部が突き当たってしまう場合がある。しかしながら、この場合も、鋳造経路の両外側の固定側軸受の負荷容量を大きくすることにより、中央側分割ロールから受けるアキシアル荷重に十分に耐えることができ、もってこれら外側の固定側軸受の損傷が防止される。
【００２５】
また、前記自由側軸受は、外輪側にのみ鍔部を有する円筒ころ軸受、または外輪側にのみ鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受のいずれかの構成とすることが望ましく、前記固定側軸受は、内輪および外輪に鍔部を有する円筒ころ軸受、内輪および外輪に鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受、あるいは自動調心ころ軸受のいずれかの構成とすることが望ましい（請求項３）。
【００２６】
自由側軸受は、分割ロールの鋳片幅方向の伸縮（膨張）を許容するために、内輪側に鍔部のない構成の円筒ころ軸受が好適に採用される。また、固定側軸受には、内外輪の両者に鍔部を有する構成の円筒ころ軸受や自動調心ころ軸受が好適であり、更に好ましくは、負荷容量の大きい総ころ式の円筒ころ軸受としても良い。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、成形用ロールを支持する軸受に起因するトラブルの発生が少なく、従来に比べ寿命の長い連続鋳造機用多分割ロール装置を実現することができる。
【００２８】
また、この連続鋳造機用多分割ロール装置によれば、セグメント単位でのロール交換等、多大な費用の発生する補修費用を低減することが可能になるとともに、これら工程維持費の削減による製品のコストダウンも期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における連続鋳造機用多分割ロール装置の構成を示す正面図であり、図２は、このロール装置における鋳造方向の成形用ロールおよび軸受の配置を示す図である。なお、従来例と同様の機能を有する構成部材には、同じ符号を付記する。
【００３０】
この実施形態におけるロール装置も、鋳片を案内・搬送しつつ冷却する鋳造経路の一部をなすものであり、各成形用ロール（１，２）は、それぞれロール支持装置によって支持されている。このロール支持装置は、鋳片１０の厚み方向（図１の場合上下方向）で対向する下部成形用ロール１および上部成形用ロール２をそれぞれ支持する下部フレーム３および上部フレーム４と、上下の各フレーム３，４に取付けられるロール支持用の軸受（固定側軸受５および自由側軸受６）と、これら上下のフレーム３，４間の距離を調整するための油圧シリンダ装置７、および水を噴射するノズルを備える冷却装置（図示省略）等を主体として構成されている。
【００３１】
下部成形用ロール１および上部成形用ロール２には、それぞれ軸方向に長さの異なる第１ロール１ａ，２ａ（Ｓロール）、第２ロール１ｂ，２ｂ（Ｍロール）、および第３ロール１ｃ，２ｃ（Ｌロール）の３本のロールを、同一直線（軸心）上でかつその端部どうしが所定の間隔をもって対向するように配置して構成された「分割ロール」が使用されており、これら各分割ロールは、その端部をロールの鋳片幅方向の位置を固定する固定側軸受５あるいはロールの鋳片幅方向の伸縮（膨張）を許容する自由側軸受６によって、それぞれ支持されている。なお、第１ロール１ａ，２ａ及び第３ロール１ｃ，２ｃが外側分割ロールに相当し、第２ロール１ｂ，２ｂが中央側分割ロールに相当する。
【００３２】
なお、これらの分割ロールの端部どうしのすきまが鋳片１０の上下で幅方向に同じ位置とならないように、鋳片１０を挟んで対向する下部成形用ロール１および上部成形用ロール２は、第１ロール１ａ，２ａ、第２ロール１ｂ，２ｂ、および第３ロール１ｃ，２ｃの並び順が、鋳片幅方向に互いに逆になるように配置されている。
【００３３】
また、鋳造経路の下側に位置する成形用ロール１群を鋳造方向に沿って見た場合（図２）、下部成形用ロール１列における第１ロール１ａ、第２ロール１ｂ、および第３ロール１ｃの並び順は、従来例と同様、鋳造方向１本おきに軸方向に左右逆になるように（いわゆる千鳥状に）配置されている。
【００３４】
なお、これら多数の従動ロール（下部成形用ロール１）の間には、複数本おきに少数の駆動ロールＤ（図示省略）が配置されており、鋳片を鋳造方向に搬送するように構成されている。また、上部成形用ロール２列の並び順は、この図を左右反転させたものと同様である。
【００３５】
本実施形態における連続鋳造機用多分割ロール装置の特徴は、鋳片の幅方向の中央側に位置する分割ロール、すなわち第２ロール１ｂ，２ｂ（Ｍロール）の両端部が、それぞれ自由側軸受６，６により支持されている点である。また、この第２ロール１ｂ，２ｂの鋳片幅方向の両外側に位置する各分割ロール、すなわち第１ロール１ａ，２ａ（Ｓロール）および第３ロール１ｃ，２ｃ（Ｌロール）は、鋳片幅方向端部側が固定側軸受５，５により、鋳片幅方向中央側が自由側軸受６，６によりそれぞれ支持されている。
【００３６】
以上の構成によれば、鋳造経路の中央寄りに位置する第２ロール１ｂ，２ｂの両端部を、鋳片幅方向のロールの伸縮を許容する自由側軸受６のみを用いて支承することにより、鋳片からの熱を受け易いこの部位に配置される軸受（６）の負担が低減される。従って、本実施形態における連続鋳造機用多分割ロール装置は、鋳造経路の中央側に固定側軸受５が配置された従来のロール装置に比べ、ロールを支持する軸受に起因するトラブルが減少し、もってその寿命を向上させることができる。
【００３７】
また、この第２ロール１ｂ，２ｂの鋳片幅方向の両外側に位置する第１ロール１ａ，２ａおよび第３ロール１ｃ，２ｃにおける鋳造経路の中央側に、鋳片幅方向のロールの伸縮を許容する自由側軸受６を配置したことにより、上記第２ロール１ｂ，２ｂと同様、ロール装置の寿命を向上させることができる。
【００３８】
なお、第１ロール１ａ，２ａおよび第３ロール１ｃ，２ｃにおける鋳造経路の端部側に配置された固定側軸受５は、鋳片が通らない位置であることから、軸受径方向の寸法的な制約が少なく、軸受（５）を大型化および高負荷容量化することが可能である。その場合、これら鋳造経路の最外側に位置する固定側軸受５は、鋳片の熱による第２ロール１ｂ，２ｂの膨張に起因するアキシアル荷重に、十二分に耐え得る設計とすることができる。
【００３９】
また、両隣のロールとの万一の接触に備え、第２ロール１ｂ，２ｂの両端面と、これに隣り合う第１ロール１ａ，２ａおよび第３ロール１ｃ，２ｃの幅方向中央側端面とに、ロール端面の損傷防止を図るブッシュ等を取り付けても良い。
【００４０】
また更に、自由側軸受６は、外輪側にのみ鍔部を有する円筒ころ軸受、または外輪側にのみ鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受（図６参照）のいずれかの構成とすることが好ましく、固定側軸受５は、内輪および外輪に鍔部を有する総ころ式の円筒ころ軸受（図５参照）、内輪および外輪に鍔部を有する調心輪付円筒ころ軸受、あるいは自動調心ころ軸受のいずれかの構成とすることが好ましい。
【００４１】
以上の実施形態においては、鋳片幅方向に３本に分割された成形用ロールを備える連続鋳造機用ロール装置を例に説明したが、本発明のロール装置の構成はこの実施形態における例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、軸方向の長さが最も短い第１分割ロール１ａ，２ａ（Ｓロール）および最も長い第３分割ロール１ｃ，２ｃ（Ｌロール）を鋳片の幅方向の外側に配置したが、これら分割ロールの長さと配置（並び順）は、この例に限定されるものではない。
【００４２】
また、本発明は、例えば鋳片幅方向に４本以上に分割された成形用ロールを備える連続鋳造機用多分割ロール装置等にも適用することができる。その場合、鋳造経路中央寄りに位置する２本の分割ロールの両端部、および鋳造経路外側に位置する各分割ロールの経路中央寄りの端部を、それぞれ自由側軸受により支持すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態における連続鋳造機用多分割ロール装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態の連続鋳造機用多分割ロール装置における鋳造方向の成形用ロールおよび軸受の配置を示す図である。
【図３】一般的な連続鋳造機における鋳片鋳造部を示す概略構成図である。
【図４】連続鋳造機用多分割ロール装置における鋳造方向の成形用ロールおよび軸受の従来の配置を示す図である。
【図５】連続鋳造機用多分割ロール装置に用いられる固定側軸受の構成例である。
【図６】連続鋳造機用多分割ロール装置に用いられる自由側軸受の構成例である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 下部成形用ロール
１ａ 第１ロール １ｂ 第２ロール １ｃ 第３ロール
２ 上部成形用ロール
２ａ 第１ロール ２ｂ 第２ロール ２ｃ 第３ロール
３ 下部フレーム
４ 上部フレーム
５ 固定側軸受
６ 自由側軸受
７ 油圧シリンダ装置
１０ 鋳片
１２，２２ 内輪
１３，２３ 外輪
１４，２４ ころ
１５ 軸受ハウジング
１６ 止め輪
２５ 調心輪
３１ タンディッシュ
３２ モールド
３３ ノズル
【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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【図６】
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