(57)【要約】【課題】本発明は、耐熱リングとディスクを金属筒軸に対して嵌合のみで溶接しないことにより、温度変化による熱膨張・収縮に優れた追随性を得るようにすることを目的とする。【解決手段】本発明による断熱ロールは、金属筒軸(1)の外周の固定フランジ(5)と移動フランジ(6)間に複数の耐熱リング(2)を所定間隔で軸方向に嵌装し、各耐熱リング(2)間に複数のディスク(7)を積層させ、各耐熱リング(2)及び各ディスク(7)は金属筒軸(1)に対して非溶接状態とした構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水(20)を通過させる貫通孔(1A)を有する金属筒軸(1)の外周の固定フランジ(5)と移動フランジ(6)間に複数の耐熱リング(2)を所定間隔で軸方向に嵌装し、前記各耐熱リング(2)間に複数のディスク(7)を積層させ、前記各耐熱リング(2)及び各ディスク(7)は前記金属筒軸(1)に対して非溶接状態に構成されていることを特徴とする断熱ロール。
【請求項２】
前記耐熱リング(2)は、互いに径が異なる複数の耐熱リング部(2A,2B)が同軸配置されていることを特徴とする請求項１記載の断熱ロール。
【請求項３】
前記各耐熱リング(2)は、各耐熱リング(2)の接合部(2M)に設けられた一対の固定輪状板(2D)と、前記各固定輪状板(2D)を締結するため軸方向に設けられた固定皿ネジ(2E)とによって固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の断熱ロール。
【請求項４】
前記耐熱リング(2)は、前記金属筒軸(1)の外周に形成された金属筒軸キー溝(1C)と、前記耐熱リング(2)の内周に形成されたキー溝(2C)と、前記金属筒軸キー溝(1C)及びキー溝(2C)に係合するキー(10)によって前記金属筒軸(1)に固定されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の断熱ロール。
【請求項５】
前記耐熱リング(2)は、一部又は全部がセラミックよりなることを特徴とする請求項１記載の断熱ロール。
【請求項６】
前記各耐熱リング部(2)は、外側の耐熱リング部(2A)がニッケル・コバルト又はステンレスよりなり、内側の耐熱リング部(2B)がセラミックよりなることを特徴とする請求項２、３、４の何れかに記載の断熱ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱ロールに関し、特に、熱伝導が小さく炉雰囲気温度を下げることなく、かつ、炉の運転・停止に伴う温度変化による熱膨張・収縮に追随性の優れるようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断熱ロールとしては、熱間圧延前の鋼片（スラブ）の予熱炉の炉内搬送ロールがあり、その中で１例を示すと、特許文献としては開示されていないが、このロールは図７に示す様に水冷の金属筒軸１に鋼片荷重を支える複数の耐熱リング２を溶接し、リング溶接部以外の金属筒軸１表面は耐熱鋼の鋲（スタッド）３を溶接した後、耐熱モルタル４にてコーティングし断熱施工された断熱ロール６Ａが使用されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の断熱ロールは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来の断熱ロールは金属筒軸に直接耐熱鋼製リングを溶接するため、水冷の金属筒軸への熱の逃げが大きく炉雰囲気温度の低下または燃費の上昇を招くことになっていた。
又、耐熱リングの炉内表面部温度と水冷の金属筒軸溶接部との温度勾配が大きく、大きい熱応力が発生し、毎々溶接部からの耐熱リングまたは金属筒軸の割れが発生し、ロール交換のため、炉の運転を止めなければならなかった。
又、耐熱モルタルのコーティング施工による断熱構造のため、モルタルの乾燥・硬化時の収縮、運転加熱時の熱収縮により耐熱リングとモルタルの境界面に隙間が発生、隙間より直接水冷金属軸への熱の侵入が発生し、燃費の上昇を招くと共に金属筒軸の劣化を招きロール寿命の短期化を併発していた。
又、耐熱モルタル自身も炉の運転・停止に伴うヒートサイクルにより剥がれが発生し易く、３〜４ヶ月おきにモルタルの更新修理が必要であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による断熱ロールは、冷却水を通過させる貫通孔を有する金属筒軸の外周の固定フランジと移動フランジ間に複数の耐熱リングを所定間隔で軸方向に嵌装し、前記各耐熱リング間に複数のディスクを積層させ、前記各耐熱リング及び各ディスクは前記金属筒軸に対して非溶接状態にした構成であり、また、前記耐熱リングは、互いに径が異なる複数の耐熱リング部が同軸配置されている構成であり、また、前記各耐熱リングは、各耐熱リングの接合部に設けられた一対の固定輪状板と、前記各固定輪状板を締結するため軸方向に設けられた固定皿ネジとによって固定されている構成であり、また、前記耐熱リングは、前記金属筒軸の外周に形成された金属筒軸キー溝と、前記耐熱リングの内周に形成されたキー溝と、前記金属筒軸キー溝及びキー溝に係合するキーによって前記金属筒軸に固定されている構成であり、また、前記耐熱リングは、一部又は全部がセラミックよりなる構成であり、また、前記各耐熱リング部は、外側の耐熱リング部がニッケル・コバルト又はステンレスよりなり、内側の耐熱リング部がセラミックよりなる構成である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による断熱ロールは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、本発明の断熱ロールにあっては、ロール外表部を形成している耐熱リングは耐熱摩耗性及び耐熱耐衝撃性に優れ、熱間での鋼片（スラブ）搬送時に発生する、荷重に耐えると共に摩耗及び衝撃に耐えられるものであり、かつ耐熱リングを嵌め合い構造にすることにより水冷の金属筒軸への熱伝導による熱の逃げを小さくすることができ、熱応力による耐熱リング及び金属筒軸の割れの防止がはかれる。又、実施例２の耐熱リングを大径と小径に分割することにより、より熱伝導を小さくできると共に、高価なニッケル・コバルト系耐熱鋼のみで製作するリングよりＳＵＳ３１０Ｓを使用することによりコストを押さえることができる。
更に、耐熱セラミックリングを使用することにより、さらに熱伝導による熱の逃げの防止がはかれる。
又、断熱部分に無機質材等のディスクを使用することにより、ディスクのクッション性により、耐熱リングと断熱ディスク境界面に隙間及びクラックの発生が無く、直接水冷金属筒軸への熱の流入を防止できる。また、実施例１の断熱ロールを試験後ディスクを押さえているナットを緩めると無機質材ディスク部が１５ｍｍ（２５％）軸方向に復元し、ニッケル・コバルト系耐熱鋼リングの軸方向の熱膨張量（リング全体が１２００℃に成った場合の計算量；線膨張率１７.８×１０−６）１.５ｍｍを十分吸収することができ隙間の発生防止がはかれた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、金属筒軸に対して耐熱リング及びディスクを溶接することなく嵌装して設けることにより、熱伝導が小さく、耐熱リングの熱膨張・収縮にも追随し隙間が発生せず熱の逃げを防止でき、炉雰囲気温度をさげることなく、または、燃費の上昇なく、かつ、耐衝撃性が優れるようにした断熱ロールを提供することを目的とする。
【実施例】
【０００７】
以下、図面と共に本発明による断熱ロールの好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは冷却水を貫通させて案内するための貫通孔１Ａを有する筒状の金属筒軸であり、この金属筒軸１の外周の一端１ａには固定フランジ５が溶接されており、その他端１ｂには移動フランジ６が設けられていると共に、この他端１ｂ外周のねじ部１ｃに螺合されたナット８により移動フランジ６が軸方向に付勢を受けるように構成されている。
【０００８】
前記金属筒軸１の外周における前記各フランジ５、６間には、本出願人製のＡＳＫ＃２０５７よりなるノンアスベストからなる複数枚の輪状の無機質材等のディスク７（前述の材質以外も可）とニッケル・コバルト系等からなる耐熱リング２が軸方向に積層されており、前記ナット８を内方に回転させることによってナット８が固定フランジ５側へ押圧され、各ディスク７及び耐熱リング２が強固に押圧付勢されると共に、各ディスク７と耐熱リング２の積層により断熱ロール６Ａを構成している。
尚、耐熱リング２とディスク７は金属筒軸１に対して嵌装され、金属筒軸１に対しては溶接固定しない非溶接状態に構成されている。
【０００９】
前記断熱ロール６Ａは、図１で示される原理構成を、試験的に特性試験を行う場合には、図２で示すように構成して実験を行うが、原理上は図１も図２も同じ本発明の断熱ロール６Ａを構成している。
【００１０】
前述の図１及び図２における金属筒軸１の外周には一対の金属筒軸キー溝１Ｃが１８０°分割で形成されると共に、前記耐熱リング２の内周にも一対のキー溝２Ｃが形成され、前記各キー溝１Ｃ、２Ｃ間にキー１０が設けられていることにより、耐熱リング２は金属筒軸１に対して回転不可でかつ軸方向には移動可能に構成されている。
【００１１】
すなわち、耐熱リング２は軸方向には非固定状態で無機質材のディスク７に挟まれた状態で耐熱リング２の熱膨張・収縮には相対移動可能に構成されている。又円周方向の熱膨張・収縮量に対しても十分な嵌め合い量を設定することにより、スラブ搬送時の回転方向（周方向）の衝撃による耐熱リングの空回転を防止できる。すなわち、軸方向の耐熱リング２の熱的伸縮変化はディスク７のスプリング効果により隙間が発生することなく、耐熱リング２は非固定状態のため、熱応力の発生を小さく出来、割れの発生を防止できる。又、耐熱リング２の熱伝導による水冷の金属筒軸１への熱の逃げも、従来の溶接一体構造に比べ嵌め合い構造のため、嵌め合い境界に伝熱抵抗が発生し伝熱量を抑えることが可能となった。
【００１２】
次に、本出願人が実際に実施をした例について述べる。
（実施例１）
図２に示すサイズの断熱ロール６Ａを作製し、破線で示したシリコニット加熱炉１１にて１２００℃に加熱しニッケル・コバルト系耐熱リング２各部の温度（×印Ａ〜Ｄ）を測定するとともに、冷却水２０の入り口及び出口温度を測定し、熱の逃げ量を従来の溶接構造・耐熱モルタル断熱構造と比較した。又、耐熱リング２と断熱材境界面の隙間発生の有無についても目視観察した。
従来の溶接構造・耐熱モルタル断熱構造は図７の断熱ロール６Ａに示した水冷の金属筒軸１へ耐熱リング２を溶接した後、無機質のディスク７を装着する部分にＹ形鋲３を溶接し、旭硝子（株）製アサヒライトキャスター１３（ＬＣ−１３）を混練り水量３５ｗｔ％で練った耐熱モルタル４で仕上がり外径２８０φに仕上げ比較試験に供した。
尚、冷却水の水量は３Ｌ／ｍｉｎ。
【００１３】
（実施例２）
実施例１のニッケル・コバルト系の耐熱リング２を図５及び図６に示すように分割して大径の第１耐熱リング部２Ａと小径の第２耐熱リング部２Ｂとを同軸配置して構成し、内径側の第２耐熱リング部２Ｂの材質をＳＵＳ３１０Ｓにて製作した。尚、符号２Ｄ及び２Ｅはそれぞれ分割されたリング部２Ａ、２Ｂの接合部２Ｍを固定するための固定板２Ｄ固定皿ネジ２Ｅであり、その試験条件は実施例１と同じである。
【００１４】
（実施例３）
実施例２の分割した耐熱リング部２Ａ、２Ｂの内径側のリング部２Ｂの材質をＳＵＳ３１０Ｓの代わりにＡｌ2Ｏ３セラミック焼結体に変更して使用した。試験条件は１と同じである。
【００１５】
（実施例４）
実施例１のニッケル・コバルト系耐熱鋼からなる耐熱リング２の代わりにＡｌ２Ｏ３セラミック焼結体を使用した。試験条件は実施例１と同じである。
実施例１、２、３、４の効果を表１の第１表に示す（但し、比較例との対比で示している）。
【００１６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、製鉄用の断熱ロールだけではなく、高温下における他の搬送設備にも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による断熱ロールの断面図である。
【図２】図１の実験用の構成を示す断面図である。
【図３】図２の要部を示す拡大断面図である。
【図４】図２の要部を示す拡大断面図である。
【図５】図３の他の形態を示す断面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】従来構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    金属筒軸
１ａ    一端
１ｂ    他端
１Ｃ    金属筒軸キー溝
２    耐熱リング
２Ｃ    キー溝
５    固定フランジ
６    移動フランジ
７    ディスク
８    ナット
１０    キー
６Ａ    断熱ロール
２Ａ    第１耐熱リング部
２Ｂ    第２耐熱リング部
２Ｄ    固定輪状板
２Ｅ    固定皿ネジ
【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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【図７】
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