(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水(42)を通過させるように形成された金属軸(1)の外周に無機質材ディスク(6)を複数個軸方向に積層させて形成したロール体(6A)と、前記金属軸(1)の一端(1a)で前記ロール体(6A)の外側に位置すると共に前記金属軸(1)に溶接で固定された固定フランジ(3)と、前記固定フランジ(3)に形成された段部(3aA)と、前記金属軸(1)の他端(1b)で前記ロール体(6A)の外側に位置すると共に前記金属軸(1)に対して移動可能な移動フランジ(4)と、前記他端(1b)に形成されたねじ部(1c)と、前記ねじ部(1c)に螺合され前記移動フランジ(4)を前記固定フランジ(3)側へ付勢するためのナット(5)と、前記ロール体(6A)の外周に嵌装され金属管一端(7a)が前記段部(3aA)に位置し溶接で固定された耐熱金属管(7)とを備え、
前記耐熱金属管(7)の金属管他端(7b)は前記移動フランジ(4)の外周面(4a)に対して相対移動可能な自由端を形成し熱的伸縮変化を吸収することができるよう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】
前記耐熱金属管(7)の外周にセラミック溶射で形成した外管を設けたことを特徴とする請求項１記載の断熱ロール。
【請求項３】
冷却水を通過させるように形成された金属軸(1)の外周に無機質材ディスク(6)を複数個軸方向に積層させて形成したロール体(6A)と、前記金属軸(1)の一端(1a)で前記ロール体(6A)の外側に位置すると共に前記金属軸(1)に溶接で固定された固定フランジ(3)と、前記固定フランジ(3)に形成された段部(3aA)と、前記金属軸(1)の他端(1b)で前記ロール体(6A)の外側に位置すると共に前記金属軸(1)に対して移動可能な移動フランジ(4)と、前記他端(1b)に形成されたねじ部(1c)と、前記ねじ部(1c)に螺合され前記移動フランジ(4)を前記固定フランジ(3)側へ付勢するためのナット(5)と、前記ロール体(6A)の外周に嵌装されスリーブ一端(7a)が前記段部(3aA)に位置し接着で固定されたセラミック焼結体スリーブ(7)とを備え、
前記セラミック焼結体スリーブ(7)のスリーブ他端(7b)は前記移動フランジ(4)の外周面(4a)に対して相対移動可能な自由端を形成し熱的伸縮変化を吸収することができるように構成されていることを特徴とする断熱ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断熱ロールに関し、特に、熱伝導が小さく、被熱処理材（圧延材）の表面温度または炉雰囲気温度を下げることなく、かつ、耐衝撃性が優れるようにするための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、断熱ロールとしては、一般に、溶接ステンレス鋼管等の熱処理工程中の搬送ロール、鋼の予備加熱工程中の還元炉の出入口において、炉内雰囲気ガスのシール目的に使用されるシールロール、および炉内搬送ロール、があり、これらのロールは、図３及び図４のように特開平９−１２５１５７号公報で示す耐熱金属を外管７にして、１個もしくは複数の金属の支持リング４０及びフランジ３、４を介して金属軸１と結合させ、この金属軸１を水冷としたロールよりなる第１従来例、また、図５に示すように、耐熱金属外管７と金属軸１の空隙にセラミックファイバ等の断熱繊維５０を詰めたり、耐熱モルタルを詰めた構成よりなる断熱ロールよりなる第２従来例が使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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、第１従来例のロールは全て金属で製作されている為、熱伝導が大きくロール外管まで冷却され被処理材温度及び炉内雰囲気温度まで下げる結果となる。特に外管を保持する為、金属軸の面長方向に取り付けた支持リング付近の温度低下が著しくなっていた。
又、温度低下を小さくする為に支持リング間隔を疎にするには外管の厚さを増さねばならなかった。
又、第２従来例のロールは前記第１従来例の欠点を改善する為、断熱繊維或いは断熱モルタルを空隙に詰め断熱効果及び外管支持効果を付与させたが、炉温の昇降温繰り返しにより断熱繊維或いは断熱モルタルが劣化し粉末化して外管を支持出来なくなり、ロールの曲がり等の発生を来した。又、ロール製作時バルク状の嵩高な繊維を均一に充填することは困難で充填密度の不均一を生じロールの曲がり発生原因にもなった。一方モルタルも充填は容易であるが、充填後の長時間の乾燥及び乾燥収縮による隙間の発生等の問題があった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、熱伝導が小さく、被熱処理材（圧延材）の表面温度または炉雰囲気温度を下げることなく、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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による断熱ロールは、冷却水を通過させるように形成された金属軸の外周に無機質材ディスクを複数個軸方向に積層させて形成したロール体と、前記金属軸の一端で前記ロール体の外側に位置すると共に前記金属軸に溶接で固定された固定フランジと、前記固定フランジに形成された段部と、前記金属軸の他端で前記ロール体の外側に位置すると共に前記金属軸に対して移動可能な移動フランジと、前記他端に形成されたねじ部と、前記ねじ部に螺合され前記移動フランジを前記固定フランジ側へ付勢するためのナットと、前記ロール体の外周に嵌装され金属管一端が前記段部に位置し溶接で固定された耐熱金属管とを備え、前記耐熱金属管の金属管他端は前記移動フランジの外周面に対して相対移動可能な自由端を形成し熱的伸縮変化を吸収することができるようした構成であり、また、前記耐熱金属管の外周にセラミック溶射で形成した外管を設けた構成であり、また、冷却水を通過させるように形成された金属軸の外周に無機質材ディスクを複数個軸方向に積層させてロール体と、前記金属軸の一端で前記ロール体の外側に位置すると共に前記金属軸に溶接で固定された固定フランジと、前記固定フランジに形成された段部と、前記金属軸の他端で前記ロール体の外側に位置すると共に前記金属軸に対して移動可能な移動フランジと、前記他端に形成されたねじ部と、前記ねじ部に螺合され前記移動フランジを前記固定フランジ側へ付勢するためのナットと、前記ロール体の外周に嵌装されスリーブ一端が前記段部に位置し接着で固定されたセラミック焼結体スリーブとを備え、前記セラミック焼結体スリーブのスリーブ他端は前記移動フランジの外周面に対して相対移動可能な自由端を形成し熱的伸縮変化を吸収することができるようにした構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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。
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２を有する筒状の金属軸であり、この金属軸１の外周の一端１ａには固定フランジ３が溶接して固定されており、その他端１ｂには移動フランジ４が移動自在に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５により移動フランジ４が付勢を受けるように構成されている。
【０００７】
前記金属軸１の外周における前記各フランジ３，４間には、本出願人製のＡＳＫ＃２０５５よりなるノンアスベストからなる複数個の輪状の無機質材ディスク６（前述の材質以外も可）が軸方向に積層されており、前記ナット５を内方に回転させることによってナット５が固定フランジ３側へ押圧され、各無機質材ディスク６がナット５によって強固に押圧付勢されると共に、各無機質材ディスク６の積層によりロール体６Ａを構成している。
【０００８】
前記固定フランジ３には段部３ａＡが形成され、この段部３ａＡと前記移動フランジ４の外周面４ａ間には例えばＳＵＳ３１０Ｓからなる耐熱金属管７が嵌装配置されており、この耐熱金属管７の金属管一端７ａは前記段部３ａＡに対してスポット溶接等によって固定されていると共に、この耐熱金属管７の金属管他端７ｂは前記移動フランジ４に対しては非固定状態で相対移動可能に構成されている。従って、前記耐熱金属管７は高温時においても金属管他端７ｂ側は自由端であるため、熱的伸縮変化を吸収することができる。また、この耐熱金属管７は、前述の構成に限ることなく、周知のセラミックを焼結して形成したセラミック焼結体スリーブ（図示せず）を用いる場合もある。尚、セラミック焼結体スリーブを用いた場合には、前記金属管一端７ａはスリーブ一端７ａとし、前記金属管他端７ｂはスリーブ他端７ｂとする。さらに、前記耐熱金属管７を用いた場合には、この耐熱金属管７の外周に周知のセラミック溶射を用いて形成した外管（図示せず）を嵌装するとなお効果的である。
【０００９】
（実施例１）
前述の図１に示す断熱ロール３０は、次のように、図２に示す試験を行った。  すなわち、加熱炉４０の中に断熱ロール３０を設置し、荷重ロール４１を断熱ロール３０に接合させると共に、各ロール３０，４１に冷却水４２を供給して冷却状態下で行った。前記耐熱金属管７の材質はＳＵＳ３１０Ｓ、無機質材ディスク材６は（株）アステクニカ製ＡＳＫ＃２０５５を用いた。比較試験として図示しないがロール中央に耐熱金属外管を支持する板厚５ｍｍの支持リングを取り付けたロールを製作し行った。試験は図２に示す加熱炉４０を用いて加熱試験を行い断熱効果は冷却水の入り口温度及び出口温度を測定した。スケール付着性はＳＵＳ３１６荷重ロール４１を試験ロール上で転がし確認した。試験条件は、炉温１１５０℃、冷却水量２．５Ｌ／ｍｉｎ、荷重ロール線圧８ｋｇｆ／ｃｍ、ロール回転数４０ＲＰＭ試験時間２４Ｈｒで行った。冷却水温度は入口部で１９℃、出口部で４５℃であった。
（実施例２）
実施例１の耐熱金属管７表面にＡｌ２Ｏ３・ＺｒＯ２ 系セラミック溶射処理を膜厚０．４〜０．５ｍｍした外管を使用した。試験条件は実施例１と同じ。
（実施例３）
実施例１の耐熱金属管の代わりに（株）ニッカトー製Ａｌ２Ｏ３ セラミック焼結体スリーブを使用した。尚、固定フランジ３への溶接固定は出来ない為、このスリーブを金属軸１へ嵌装する時固定フランジ３とこのスリーブの接合面に耐熱無機接着剤を塗布して固定した。試験条件は実施例１と同じ。
実施例１，２，３の効果を表１の第１表に示す。
【００１０】
【表１】
0004101908.tif 000002
【００１１】
（実施例４）
実機の溶接ステンレス鋼管の焼鈍炉搬送ロールにて比較試験を行った。現行搬送ロール寸法は外管外径１３９．８φ、肉厚９．５ｍｍ、ロール面長２０００ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ材で、水冷金属軸１の外径６０φ、外管支持リング１２０．５φ×６０φ×８ｍｍｔが２００ｍｍピッチに設けてあり外管を支えている。この支持リングをはずしディスク材（株）アスクテクニカ製ＡＳＫ＃２０５５を嵌装し移動フランジ４とナット５で固定した。外管は固定フランジ３側を溶接固定し、移動フランジ４側はキーピン構造にして外管の軸方向の熱膨張を逃し、回転による外管の捻れ応力のみキーピンで受ける構造にした。
実施例４の効果を表２の第２表に示す。
【００１２】
【表２】
0004101908.tif 000003
【００１３】
【発明の効果】
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金属管、耐熱金属管セラミック溶射による外管、セラミック焼結体スリーブは耐熱摩耗性及び耐熱衝撃性に優れ、熱間での外管の垂れによる曲がりの発生に対しては圧密充填された各無機質材ディスクが全面で支持するため耐曲がり性に優れ、又、無機質材ディスクのため断熱性にも優れている。又、外管に耐熱金属セラミック溶射管、セラミック焼結体スリーブを使用すると耐熱金属管では完全に防げない被熱処理材へのスケール付着等の汚染を防ぎ、これらから派生する被熱処理材の圧痕の防止による被処理材の歩留まり向上に寄与する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による断熱ロールを示す断面図である。
【図２】  図１の断熱ロールの試験を行う装置の構成図である。
【図３】  第１従来例を示す断面図である。
【図４】  図３の変形例を示す断面図である。
【図５】  第２従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    金属軸
１ａ    一端
１ｂ    他端
１ｃ    ねじ部
３    固定フランジ
３ａＡ    段部
４    移動フランジ
４ａ    外周面
５    ナット
６    無機質材ディスク
６Ａ    ロール体
７    耐熱金属管
７ａ    金属管一端
７ｂ    金属管他端
４２    冷却水
【図１】
0004101908.tif 000004
【図２】
0004101908.tif 000005
【図３】
0004101908.tif 000006
【図４】
0004101908.tif 000007
【図５】
0004101908.tif 000008