(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラハース式加熱炉を通って、連続鋳造設備の連続鋳造材料を搬送するための水冷可能なファーネスローラであって、
前記ファーネスローラが、回転駆動可能であり、かつ前記ローラハース式加熱炉の外方で支承された軸（３）を備え、この軸が内方に位置する冷却材ダクト（４，５）と、軸（３）上に収容孔（１）を用いて配設された、搬送平面を形成する担持リング（７）を備えているファーネスローラにおいて、
担持リング（７）の収容孔（１）の内径あるいは軸（３）の外径のどちらか一方において、あるいは収容孔（１）の内径および軸（３）の外径の両方において、接触面が直径が一定の嵌合面（６、６′）を備えたポリゴン輪郭の形状で、いわゆる定幅図形として形成されていることを特徴とする前記ファーネスローラ。
【請求項２】
理想的な丸み、すなわち円形からの定幅図形の嵌合面（６、６′）の寸法差による担持リングと軸の間の移行領域の構造により、回転トルク伝達の際に可塑的でかつ弾性的に変形する領域が担持リング（７）と軸（３）の間に形成し、この変形を介して嵌合部のセルフロッキングが担持リングと軸の間に生じることを特徴とする請求項１に記載のファーネスローラ。
【請求項３】
理想的まるみからの嵌合面（６、６′）の寸法差が、前記ファーネス炉運転の際の少なくとも担持リング（７）の収容孔（１）の内径の熱膨張の大きさに相応することを特徴とする請求項１または２に記載のファーネスローラ。
【請求項４】
定幅図形のポリゴン輪郭の形状部を介した接触がファーネスローラの全幅にわたってあるいはその部分領域にわたって行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のファーネスローラ。
【請求項５】
担持リング（７）がただ一つの部材から又は複数の部材から、若しくは単一リングから製造されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のファーネスローラ。
【請求項６】
担持リング（７）と軸（３）との間に、担持リングが複数の部材から成る構成においては、銀フィルム、又は抵抗力がありかつ熱伝導性の高いＣｕＮｉＢｅのフィルムから成るライニングが装入されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のファーネスローラ。
【請求項７】
一定の直径を有するボリゴン輪郭として形成された定幅図形が、回転トルクの伝達の結果としての担持リング（７）と軸（３）の捩れにより、嵌合公差により生じる変形と比べて大きな弾塑性変形を生じさせるように嵌合公差を担持リング（７）の収容孔（１）の内径における接触面と軸（３）の外径における接触面との間において有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のファーネスローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動可能で、炉の外方に支承された軸を有し、特に内方に位置する冷却材ダクトと、収容孔によって軸上に配設されていて搬送平面を形成する搬送物用の担持リングとを備えた、ローラハース−加熱炉によって、搬送物、特に連続鋳造設備の連続鋳造材料を搬送するための水冷可能なファーネスローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造設備のローラハースファーネスにおいて、例えば薄いブルームが圧延温度に予熱される。圧延物若しくはブルームのローラハースファーネスによる搬送は、種々の実施形態でファーネスローラによって行われる。ローラハースファーネスは、通常の方法で鋳造機械と圧延ラインとの間のラインに位置しかつ加熱領域、平衡領域及び緩衝領域としてのそれらの機能によって特徴づけられる。炉運転中のファーネスローラの要求の種類によって、技術水準では既存のタイプのファーネスローラが相異なる長さの寿命を有する。
【０００３】
そのような炉及びその加熱装置、例えばバーナの空間的な寸法は、炉出口で薄いブルームが必要な圧延温度を有するように形成されている。その際炉出口でのブルームのその長さ、幅及び高さに亘っての均一な温度分布は、後続する圧延のための不可避の前提である。炉長さは、鋳造後−相異なる鋳造速度で−鋳造ストランドから分離される複数の薄いブルームの収容を可能にする。
【０００４】
そのような薄いブルームの搬送は、炉内で駆動可能なファーネスローラを介して行われる。ファーネスローラは特定の炉高さで一定水準に、搬送高さに、予め設定された相互間隔で配設されている。ローラの寸法は、−相対的に見て−担持リング及び軸の直径がローラの長さに比して小さいことによって特徴づけられる。
【０００５】
ローラハースファーネスにおける搬送ローラは、水冷部を備えることができ又は冷却装置なしにもいわゆる乾式ローラとしての配設されることができる。
【０００６】
水冷されるローラの通常の構成は、水冷される軸上にアキシャル方向間隔をおいて複数の担持リングを有する。水冷される軸は、担持リングの間に耐火材料で絶縁されており、その際水冷されるローラは、担持リングの外径と同様な厚さの絶縁層を有する。
【０００７】
軸は、炉の外方に支承されておりかつそこに軸内部冷却用の接続部を備える。これらの内部冷却は、軸に同心に配設された円形横断面の管によって達成される。円形横断面を通って冷却水が流入し、管を炉の反対側まで貫流しかつ他の側で管と軸との間のリング隙間に流れ込み、リング隙間を貫流しかつ最終的に流入側で軸を離れる。軸と接続された管との間のリング隙間には広義の内蔵物が設けられることができ、その内蔵物は管をラジアル方向位置で固定しかつリング隙間における水の流速を高めるために役立つ。
【０００８】
ローラ軸線上に取り付けられた担持リングは、通常の方法で鋳造材料から成りかつ耐熱性の高いニッケル合金又はコバルトベースの合金からつくられる。軸は好ましくは耐熱鋼からつくられる。
【０００９】
水冷されるローラは優先的に、しかし専らローラハースファーネスの加熱領域において使用されるものではない。水冷されるローラは、搬送方向において交互に相異なる数の担持リングを備える。通常の方法で軸は４つ又は５つの担持リングを大抵交互に備える。その際担持リングは搬送方向において４つの担持リングを備えたローラから５つの担持リングを備えたローラへ相異なるライン上に配設されている。４つの担持リングを備えたローラについては、それぞれ２つの担持リングが軸半体上にあり、これに対して５つの担持リングを備えたローラ上には１つの担持リングをローラ中央に、他の担持リングを４つの担持リングを備えたローラ上の該担持リングに対して外方にずらせて配設することが重要である。
【００１０】
技術水準では、軸上の担持リングが少なくとも溶接継ぎ目によって軸線方向の移動を阻止されている。回転トルクは、例えばフェザーキーのような又は溶接継ぎ目を介しても公知の軸−ボス結合部を介して伝達されることができる。
【００１１】
加熱の際並びに運転状態において担持リング材料の熱膨張によって、軸上の担持リングの嵌合状態が緩む。ファーネスローラの曲げ交番荷重によって並びに担持リング面から軸内側の冷却水へのかなり高い熱放出によって、とりわけ加熱位相において、時間とともに溶接継ぎ目の破壊及びファーネスローラの使用不可能性に繋がり得る溶接継ぎ目における熱応力が生じる。
【００１２】
ファーネスローラの故障の本質的な理由は、ローラ絶縁の損傷若しくは破壊にある、そのわけはそれによって溶接継ぎ目が直接高い炉温度に曝されるからである。
【００１３】
担持リングと水冷される軸との間の接触によって、熱は担持リング表面から排出されかつそれによって担持リングの表面温度は明らかに減少する。多くの熱が排出されればされる程、益々担持リング表面は冷却される。担持リング表面が冷却されればされる程、益々スケールの成長の傾向は低下する。
【００１４】
例えば薄いブルームの製造中、熱い鋼は大気中の酸素と接触する。それによって鋼表面はスケールの発生の下に酸化される。そのようなスケール形成は基本的に、周囲のガス媒体中の酸素が鋼表面との反応に使用されるところではどこでも行われる。
【００１５】
炉による薄いブルームの搬送中、スケールはブルーム表面から落下しかつスケールは押し遣られるようにしてローラハースファーネスの下部分を離れる。しかし他方では、ローラハースファーネスにおける薄いブルームとファーネスローラとの間の接触の際にもスケールは担持リング表面上に付着して留まりかつそこで成長し、成長は薄いブルーム下側に押し込まれ（圧痕）、かつそれから圧延される圧延ストリップの圧延量に従って表面欠陥（傷）として現れる。そのような欠陥は不良品に繋がりかつそれによって設備運転者にとって著しい品質問題を提供する。
【００１６】
文献ドイツ国特許第４０２２７６８号明細書は、その担持リングが軸受に回転可能に支持されている軸を有する加熱炉による工作物の搬送及び案内のためのローラコンベヤローラを記載している。軸端はホィールの支持装置を形成し、支持装置は軸の縦方向に互いに間隔をおいてその外方の周囲に固定されており、その際そのような支持装置のラジアル方向において最も外側に位置する表面は、工作物の支持部として役立ち、一方工作物は加熱炉によって案内される。そのような支持装置は、リブを介してリム状に通っているリングと連結しているボスから成る。その横断面積を減少させかつそれによってリングからボスへの熱流を困難にするために、リブは解放した空間によって互いに分離されている。ボスは角度的に相互間隔をおいて配設されている複数のコアであってノーズ状の部分と頭部状の部分とを有するコアから成る。溶接継ぎ目は、専ら軸とノーズ状の部分とを結合し、その結果頭部部分は相異なる熱膨張のために軸に関してかつその曲げの際に移動し得る。軸の熱的前縁のための手段は、実質的に隣接したラジアル状の支持装置と炉の壁との間の部分である。軸の回転のための装置は、炉の外方に配設されている。
【００１７】
文献ヨーロッパ特許第０６３３８１５号明細書は、冷却材の収容のための回転可能な軸を有する加熱される工作物の支持のためのファーネスローラを記載し、その際アキシャル方向に間隔をおいて配設されている多数の担持リングは軸上に固定されている。軸のまわりにもたらされる耐熱絶縁手段は、アキシャル方向において担持リングの間に延び、その際絶縁手段は、ラジアル方向において担持リングの曲面の少なくともかなりの部分に亘って延びている外面を有する。絶縁手段は、軸に係止手段によって固定されており、その際絶縁手段の外面からラジアル方向内方に突出する接続端が配設されている。間隔ホルダは、鋳造可能な絶縁手段のために係止手段の熱膨張及びファーネスローラにそりが生じる際における応力低下を可能にする金属からつくられている。
【００１８】
文献ドイツ国特許第３８０７２４０号明細書は、ブルーム、ブロック、スラブ、板材及び類似の熱間加工材料の加熱のためのローラハースファーネスを記載し、縦に延ばされたローラコンベヤを備えた炉空間が形成されている。炉は、熱い上部炉空間及び下部炉空間と、これらの間にあって凹部を備えたハースファーネス底部とを有する。ローラコンベヤは、実質的にハースファーネス底の下方の炉空間に支承されておりかつハースファーネス底の凹部を通りそのファーネスローラの小さい部分でのみその水準を越えて突出している。少なくとも熱間材料が搬送される走行面を備えたハースファーネス領域に突出するローラ部分は、セグメントからリングに纏められる特別に耐熱性の材料から成り、セグメントは周囲面上のファーネスローラを被覆する。清浄装置は、ファーネスローラの走行面からスケール焼付を解放する。
【００１９】
未公開の特許出願は、特に担持リングから軸への排熱を高め従ってスケールの成長を小さく抑えて担持リングの使用可能性を長くしかつ同時に確実な回転トルク伝達を保証し、並びに僅かな作業コストで軸上への担持リングの取り付けの際の大きなフレキシビリテーを達成するために、軸が少なくとも担持リングの収容領域でポリゴン状の横断面の形成の下に外方の支持面を有しかつ各担持リングがこれに対してポリゴン状に形状一体的な内方の嵌合面を備えた各担持リングが形成されることを提案する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記技術水準から出発して、担持リングから軸への熱排出を高め、スケールの成長を小さく抑えて担持リングの使用可能性を長くしかつ同時に担持リングと軸との間の信頼性のある確実な回転トルク伝達を保証し並びに僅かな作業コストで軸上への担持リングの取り付けの際に配列に大きなフレキシビリテーを達成するために、担持リングと軸との間の熱伝達の一層の改善のための手段を提供することを課題の基礎とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
課題の解決のために、本発明によれば、請求項１の上位概念に記載された形式の冷却可能なファーネスローラでは、担持リングと軸との間のできる限り阻害されない熱伝達のための最適の金属接触の形成のために、担持リングの収容孔の内径の接触面及び又は軸の外径の接触面は、一定の直径の嵌合面を備えたポリゴン輪郭の形でいわゆる弱い定幅図形として形成されることが行われる。
【００２２】
担持リングと軸との間の移行領域のこの形成の際に理想のまるみ、すなわち円形からの定幅図形の僅かな寸法差が、回転トルク伝達の際に軸上に担持リングのセルフロッキング的な固定を作用することは大きな利点である。その際更に担持リングの接触平面も軸の接触面も塑性変形しかつ弾性変形し、このことは、接触面の実質的な増大をもたらしかつそれによって他の利点として担持リングと軸との間の著しく改善された熱伝導若しくは著しく改善された熱伝達をもたらす。
【００２３】
その際担持リングの熱膨張によって大きくなる内径も軸に対する相対的なねじれによって補償される。一括して本発明による構造では担持リングと軸の増大された接触面のために、ファーネスローラの表面温度が減少されかつその使用可能性は高められ並びにその表面におけるピックアップ形成（Ｐｉｃｋ−ｕｐ−Ｂｉｌｄｕｎｇ）の危険が減少する。
【００２４】
他の利点は、軸上の担持リングの間の間隔が自由に選択可能であることによって得られる。それによってファーネスローラの構造は極端にフレキシブルになりかつその都度の要求に最適に適合されることができる。
【００２５】
追加的に構造は簡単になる、そのわけは軸／担持リングの回転トルク伝達のために、追加の部品は必要ないからである。
【００２６】
軸／担持リングの接触領域の熱伝導を追加的に高める薄いライニングの使用によって、その上熱伝達が一層改善されることができる。
【００２７】
本発明の他の有利な構成は、従属請求項に相応して行われる。
【００２８】
本発明の詳細、特徴及び利点は、図示の１つの実施例の次の説明から得られる。
【００２９】
【実施例】
図１には組立てられた初期状態において断面で表した軸３を備えた担持リング７が示してあり、この軸は、円形から多角形輪郭のわずかな寸法差が数ｍｍである嵌合面６を有している。そこではいわゆる弱い定幅図形が対象とされる。
【００３０】
軸３は、そのリング状の中空空間に中心の冷却材ダクト４及び周縁の冷却材−リングダクト５を有する。
【００３１】
図２は、ねじり応力の負荷の下にある運転状態の切断された、軸と嵌合された担持リング７並びに加熱された状態における担持リング７を示す。
【００３２】
定幅図形の好適な形態は、理想的まるみ、即ち円形からのゲージ面６、６′の寸法差が担持リング７と軸３との間の回転トルク伝達の際のセルフロッキングに相応することに見られる。理想的まるみからの嵌合面６、６′のこの寸法差は、−実施形態によりかつ機械的及び又は熱的形式の歪みは−略１〜５ｍｍである。
【００３３】
担持リング７は定幅図形の嵌合公差６、６′にわたり機械的に軸３上に被嵌されかつ相対的なねじれによって軸３と締付けられ、その際軸３上の担持リング７の固定は接触面６、６′の変形による表面増大の原理により行われる。
【００３４】
少なくとも理想的まるみからの嵌合面６、６′の寸法差は炉の運転の際の担持リング７の収容孔の内径の熱膨張よりも僅かに大きい。この収容孔１はその際軸３と対抗面６′との内方の接触面６を形成する。
【００３５】
更に本発明は、定幅図形にわたる金属接触がファーネスローラの全幅に亘って又はその部分領域に亘って形成されることを提案する。担持リング７は１部材又は多部材若しくは単一リングからつくられることができる。
【００３６】
ファーネスローラの製造では、担持リング７と軸３との間に、特にその多部材からなる構成では薄いライニング、例えば銀フィルム又は、例えばＣｕＮｉＢｅのような抵抗性かつ高温に耐える金属のフィルムが装入されることができる。
【００３７】
図３は、本発明の構成を示し、それによって一定の直径のポリゴンとして形成された定幅図形が、回転トルクの伝達のための担持リング７と軸３とのねじれが比較的大きな弾塑性変形に繋がるような弱い嵌合公差を有する。
【００３８】
変形領域６、６′には理想の熱伝導条件を有する最適の金属接触が行われる、かつこのことは図３の熱流れ図から明らかなように、担持リング７から軸３への阻止されない熱流を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】      図１は、組み立てられた出発状態における弱い定幅図形の切断された軸及び嵌合面を備えた担持リングの正面図である。
【図２】    図２は図１による担持リングの加熱後の運転状態における正面図である。
【図３】    図３は、円形からの寸法差が略１．７ｍｍの定幅図形の嵌合面を備えた担持リング及び軸の正面及び熱流れ図である。
【符号の説明】
１    収容孔
３    軸
４    冷却材ダクト
５    冷却材ダクト
６    嵌合面（軸側）
６′  嵌合面（孔側）
７    担持リング
【図１】
0005170924.tif 000002
【図２】
0005170924.tif 000003
【図３】
0005170924.tif 000004