(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動方向に移動している長尺の被冷却体にその先端部から順次に接触してこの接触部分を冷却すると共に、互いに独立してトルク制御されてこの制御されたトルクよりも大きなトルクを前記接触部分から与えられることによりこの接触部分に従動して回転する複数の第１冷却ロールと、
前記複数の第１冷却ロールよりも前記移動方向下流側に配置されて互いに独立して回転すると共に、前記接触部分に従動して回転しながら該接触部分を冷却する複数の従動冷却ロールと、
前記複数の従動冷却ロールよりも前記移動方向下流側に配置されると共に、互いに独立してトルク制御されてこの制御されたトルクよりも大きなトルクを前記接触部分から与えられることによりこの接触部分に従動して回転しながら該接触部分を冷却する複数の第２冷却ロールとを備え、
前記複数の第１冷却ロール、前記複数の従動冷却ロール、及び複数の第２冷却ロールにはそれぞれ、長尺の被冷却体がほぼ一周巻かれるものであることを特徴とする冷却ロールユニット。
【請求項２】
前記複数の各冷却ロールは、
これら冷却ロールのうち前記接触部分が接触する部分を冷却する冷却液がそれぞれの内部に流れるものであることを特徴とする請求項１に記載の冷却ロールユニット。
【請求項３】
前記複数の各冷却ロールは、
これら冷却ロールのうち前記接触部分に接触する部分が黒鉛から構成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却ロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば長尺の線材や板材などの被冷却体をその先端部から順次に冷却する複数の冷却ロールを有する冷却ロールユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光輝熱処理の冷却方法としてはガスによる間接冷却が行われている。しかし、この冷却では冷却能が低いのでライン速度を速くできない。そこで、いわゆる冷却ドラムを使った冷却法が採用されることがある。この冷却法では、例えばコイル状に巻かれた長尺の線材をその先端部から引き出しながら順次に加熱し、その後、冷却ドラムに巻き付けて冷却する。この冷却法は、線材の焼鈍処理などに利用される。
【０００３】
この冷却ドラムを、図３を参照して説明する。
【０００４】
図３は、冷却ドラムを模式的に示す斜視図である。
【０００５】
冷却ドラム１０の外周面には、鋼製の線材２０が嵌り込む螺旋状の溝１２が形成されている。この溝１２に嵌め込まれた線材２０が矢印Ａ方向に引っ張られると共に冷却ドラム１０が矢印Ｂ方向に回転することにより、線材２０が冷却ドラム１０の溝１２を通過しながら冷却される。
【０００６】
この冷却の際には、線材２０のうち冷却ドラム１０に最初に接触した部分Ｔ１から冷却され始め、順次に冷却されながら、線材２０のうち冷却ドラム１０から離れる直前の部分Ｔ２までがこの冷却ドラム１０に接触しながら冷却される。このようにして、線材２０は冷却ドラム１０の外周面に接触して回りながら所定温度まで冷却される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、線材２０は冷却されることによって収縮する。このため、線材２０は、一般に、冷却ドラム１０に接触して冷却されることにより収縮する。一方、冷却ドラム１０は矢印Ｂ方向に回転しており、溝１２の全ての部分は同じ回転速度で回転している。従って、上記の部分Ｔ１が冷却ドラム１０の回転速度と同じ速度で移動（回転）しているときは、上記の部分Ｔ１は冷却ドラム１０の表面（接触面）を擦ることなく、この表面と共に移動している。
【０００８】
しかし、線材２０は部分Ｔ２に近付くほど低温に冷却されて収縮するので、この部分Ｔ２やその近傍部分は冷却ドラム１０の表面を摺動する（擦る）こととなる。このように線材２０が冷却ドラム１０の表面を摺動した場合、この摺動によって線材２０が傷付くおそれがある。特に、線材２０が高温に加熱されているときは傷付き易い。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、高温の線材などを傷付けずに冷却できる冷却ロールユニットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の冷却ロールユニットは、
（１）所定の移動方向に移動している長尺の被冷却体にこの先端部から順次に接触してこの接触部分の移動速度に同期した回転速度で回転すると共にこの接触部分を冷却する、前記移動方向に並んで配置された複数の冷却ロールを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の第２の冷却ロールユニットは、
（２）所定の移動方向に移動している長尺の被冷却体にこの先端部から順次に接触してこの接触部分に従動して回転すると共にこの接触部分を冷却する、前記移動方向に並んで配置された複数の冷却ロールを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の第３の冷却ロールユニットは、
（３）所定の移動方向に移動している長尺の被冷却体にこの先端部から順次に接触してこの接触部分を冷却する、前記移動方向に並んで配置された複数の冷却ロールを備え、
（４）これら複数の冷却ロールは、所定の第１トルクで回転しながらこの第１トルクよりも大きな第２トルクを前記接触部分から与えられることによりこの接触部分に従動して回転するものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明の第４の冷却ロールユニットは、
（５）所定の移動方向に移動している長尺の被冷却体にこの先端部から順次に接触してこの接触部分を冷却する、前記接触部分に従動して回転する第１冷却ロールと、
（６）該第１冷却ロールで冷却された前記接触部分に接触して該接触部分に従動して回転すると共に該接触部分をさらに冷却する、前記第１冷却ロールよりも前記移動方向下流側に配置された第２冷却ロールとを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、
（７）前記冷却ロールは、これらのロールのうち前記接触部分が接触する部分を冷却する冷却液がそれぞれの内部に流れるものであってもよい。
【００１５】
さらに、
（８）前記冷却ロールは、該冷却ロールのうち前記接触部分に接触する部分が黒鉛から構成されたものであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１を参照して、本発明の冷却ロールユニットの一実施形態が組み込まれた熱処理装置を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の冷却ロールユニットの一実施形態が組み込まれた熱処理装置を示す模式図である。
【００１９】
熱処理装置３０は、コイル状に巻かれた線材３２を矢印Ｃ方向に引き出しながら、引き出された部分３４を直接通電装置４０で所定温度に加熱し、この所定温度に加熱された部分を２組の冷却ロールユニット５０，６０で冷却し、これら冷却ロールユニット５０，６０で冷却された部分を冷却液噴射装置７０からの冷却液によってさらに冷却するものである。冷却液噴射装置７０を通過した線材３２は再びコイル状に巻かれてコイル状線材３６となる。なお、線材３２が冷却ロールユニット５０，６０で十分に冷却される場合は、冷却液噴射装置７０は無くてもよい。
【００２０】
直接通電装置４０は周知のものであり、電源４２、及び線材３４を挟持して通電する２組の通電ロール４４，４６などから構成されている。また、冷却液噴射装置７０も周知のものである。２組の冷却ロールユニット５０，６０はほぼ同じ構造である。
【００２１】
冷却ロールユニット５０には、４つの冷却ロール５２，５４，５６，５８が配置されている。これらの冷却ロール５２，５４，５６，５８は、後述するように互いに独立してトルク制御されており、それぞれが線材３４に接触して回転しながらこの接触部分を冷却する。２つの冷却ロール５２，５６は互いに重なるように配置されているが、上述したように、互いに独立して回転するように構成されている。同様に、２つの冷却ロール５４，５８も互いに重なるように配置されているが、互いに独立して回転するように構成されている。
【００２２】
直接通電装置４０を通過した線材３４は、先ず、冷却ロール５２をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール５４に進む。冷却ロール５４に到達した線材３４はこの冷却ロール５４をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール５６に進む。同様にして、冷却ロール５６に到達した線材３４はこの冷却ロール５６をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール５８に進む。冷却ロール５８に到達した線材３４はこの冷却ロール５８をほぼ一周しながら冷却され、その後、冷却ロールユニット５０から排出されて冷却ロールユニット６０に入る。
【００２３】
冷却ロールユニット６０の内部には、冷却ロールユニット５０と同様に、４つの冷却ロール６２，６４，６６，６８が配置されている。これらの冷却ロール６２，６４，６６，６８は、後述するように互いに独立してトルク制御されており、それぞれが線材３４に接触して回転しながらこの接触部分を冷却する。２つの冷却ロール６２，６６は互いに重なるように配置されているが、上述したように、互いに独立して回転するように構成されている。同様に、２つの冷却ロール６４，６８も互いに重なるように配置されているが、互いに独立して回転するように構成されている。
【００２４】
冷却ロールユニット５０を通過した線材３４は冷却ロール６２をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール６４に進む。冷却ロール６４に到達した線材３４はこの冷却ロール６４をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール６６に進む。同様にして、冷却ロール６６に到達した線材３４はこの冷却ロール６６をほぼ一周しながら冷却されて冷却ロール６８に進む。冷却ロール６８に到達した線材３４はこの冷却ロール６８をほぼ一周しながら冷却され、その後、冷却ロールユニット６０から排出されて冷却液噴射装置７０に入る。
【００２５】
上記した８つの冷却ロールそのものの構造は同じである。ここでは、冷却ロール５２を例に挙げてその構造を説明する。
【００２６】
上述したように冷却ロールユニット５０，６０では、線材３４が各冷却ロール５２，５４，５６，５８，６２，６４，６６，６８をほぼ一周しながら冷却される。この冷却により線材３４は収縮する。ここで、各冷却ロール５２，５４，５６，５８，６２，６４，６６，６８が同一の回転速度で回転していると仮定した場合、冷却に起因して線材３４が収縮するので、これら各冷却ロールのいずれかにおいては線材３４の移動速度と冷却ロールの回転速度がずれて一致しない。この結果、線材３４のうち冷却ロールに接触している接触部分は冷却ロールの表面（外周面）を摺動する（擦る）こととなり、線材３４が傷付くことがある。そこで、各冷却ロールが上記の接触部分に従動して回転するようにした。
【００２７】
各冷却ロールが回転するための構造を説明する。
【００２８】
冷却ロールユニット５０には、冷却ロール５２を回転させる駆動モータ５２Ｍと、冷却ロール５４を回転させる駆動モータ５４Ｍとが配置されている。駆動モータ５２Ｍ，５４Ｍがそれぞれ冷却ロール５２，５４を回転させる際のトルク（本発明にいう第１トルクの一例である）は、各冷却ロール５２，５４が、それぞれに接触しながら移動している線材３４から与えられるトルク（本発明にいう第２トルクの一例である）よりも小さい。即ち、２つの冷却ロール５２，５４はそれぞれ駆動モータ５２Ｍ，５４Ｍから与えられたトルクで回転しながら、このトルクよりも大きいトルクを線材３４の接触部分から与えられて従動回転している。
【００２９】
２つの冷却ロール５６，５８は駆動モータに接続されておらず、線材３４のうちこれらの冷却ロール５６，５８に接触している接触部分に従動して回転するアイドラロールである。従って、２つの冷却ロール５６，５８は、上記の接触部分の移動速度に同期した回転速度で回転しながらこの接触部分を冷却する。
【００３０】
冷却ロールユニット６０には、冷却ロール６６を回転させる駆動モータ６６Ｍと、冷却ロール６８を回転させる駆動モータ６８Ｍとが配置されている。駆動モータ６６Ｍ，６８Ｍがそれぞれ冷却ロール６６，６８を回転させる際のトルク（本発明にいう第１トルクの一例である）は、各冷却ロール６６，６８が、それぞれに接触しながら移動している線材３４から与えられるトルク（本発明にいう第２トルクの一例である）よりも小さい。即ち、２つの冷却ロール６６，６８はそれぞれ駆動モータ６６Ｍ，６８Ｍから与えられたトルクで回転しながら、このトルクよりも大きいトルクを線材３４の接触部分から与えられて従動回転している。
【００３１】
２つの冷却ロール６２，６４は駆動モータに接続されておらず、線材３４のうちこれらの冷却ロール６２，６４に接触している接触部分に従動して回転するアイドラロールである。従って、２つの冷却ロール６２，６８は、上記の接触部分の移動速度に同期した回転速度で回転しながらこの接触部分を冷却する。
【００３２】
ここでは、冷却ロールを８個としたが、構成されるライン速度、線径範囲によって冷却ロールの個数が選択される．また，駆動ロールとアイドルロールの構成比率もラインのトルクの強弱に基づいて増減される。
【００３３】
上記した８つの冷却ロールそのものの構造は同じである。ここでは、冷却ロール５２を例に挙げてその構造について図２を参照して説明する。
【００３４】
図２は、冷却ロールの構造を示す断面図である。
【００３５】
冷却ロール５２の円板状のベース部８０と、このベース部８０の外周面８２にボルト８４で固定されたリング状で黒鉛製の外周部９０とから構成されている。ベース部８０の内部には、冷却液が流れる流路８６が形成されている。この流路８６に冷却液が流れることにより冷却ロール５２は冷却される。なお、外周部９０を銅製やアルミニウム合金製のものとしてもよい。
【００３６】
また、外周部９０の外周面９２には、線材３４が嵌まり込む溝９４が形成されている。線材３４は溝９４に嵌まり込んで接触しながら移動する。この場合、流路８６に冷却液が流れることにより外周部９０が冷却される。しかも、外周部９０は、上述したように黒鉛製であって熱伝導性が良いので、線材３４は早く冷却されることとなる。また、黒鉛の摺動性は良好であるので線材３４は傷付かない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の第１の冷却ロールユニットでは、被冷却体のうち冷却ロールに接触した接触部分が冷却されて収縮することによりこの接触部分の移動速度が変動しても、各冷却ロールはそれぞれ、それに接触している接触部分の移動速度に同期した回転速度で回転するので、接触部分が各冷却ロールを摺動しない（擦らない）。従って、接触部分が各冷却ロールに接触することにより傷付くことは無い。この結果、冷却ロールユニットによって被冷却体は傷付かずに冷却される。
【００３８】
また、本発明の第２の冷却ロールユニットでは、被冷却体のうち冷却ロールに接触した接触部分が冷却されて収縮することによりこの接触部分の移動速度が変動しても、各冷却ロールはそれぞれ、それに接触している接触部分に従動して回転するので、接触部分が各冷却ロールを摺動しない（擦らない）。従って、接触部分が各冷却ロールに接触することにより傷付くことは無い。この結果、冷却ロールユニットによって被冷却体は傷付かずに冷却される。
【００３９】
また、本発明の第３の冷却ロールユニットでは、被冷却体のうち冷却ロールに接触した接触部分が冷却されて収縮することによりこの接触部分の移動速度が変動しても、各冷却ロールはそれぞれ、それに接触している接触部分に従動して回転するので、接触部分が各冷却ロールを摺動しない（擦らない）。従って、接触部分が各冷却ロールに接触することにより傷付くことは無い。この結果、冷却ロールユニットによって被冷却体は傷付かずに冷却される。
【００４０】
また、本発明の第４の冷却ロールユニットでは、被冷却体のうち第１冷却ロールに接触した接触部分が冷却されて収縮することによりこの接触部分の移動速度が変動しても、第１冷却ロールは、それに接触している接触部分に従動して回転するので、接触部分が第１冷却ロールを摺動しない（擦らない）。従って、接触部分が第１冷却ロールに接触しても接触部分は傷付かない。同様に、第２冷却ロールに接触する接触部分も傷付かない。この結果、冷却ロールユニットによって被冷却体は傷付かずに冷却される。
【００４１】
ここで、前記冷却ロールは、これらのロールのうち前記接触部分が接触する部分を冷却する冷却液がそれぞれの内部に流れるものである場合は、被冷却体がいっそう効率良く冷却される。
【００４２】
さらに、前記冷却ロールは、該冷却ロールのうち前記接触部分に接触する部分が黒鉛から構成されたものである場合は、黒鉛の摺動性と熱伝導性は良いので、被冷却体はいっそう確実に傷付かず、しかもいっそう早く冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却ロールユニットの一実施形態が組み込まれた熱処理装置を示す模式図である。
【図２】冷却ロールの構造を示す断面図である。
【図３】冷却ドラムを模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
３４  線材
５０，６０  冷却ロールユニット
５２，５４，５６，５８，６２，６４，６６，６８  冷却ロール
９０  黒鉛製の外周部
【図１】
0004114846.tif 000002
【図２】
0004114846.tif 000003
【図３】
0004114846.tif 000004