(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間材を保加熱炉内でマンドレルに巻取り巻戻しする熱間材巻取装置において、
マンドレルが、回転軸、スリーブ、及び中間連結装置からなり、スリーブに熱間材が直接巻き付けられ、該スリーブは、軸方向に貫通した中空孔と、該中空孔の内面両端部に内方が細いテーパ内面を有しており、回転軸は、炉外から片持支持かつ回転駆動され、更にスリーブの中空孔を貫通しており、
中間連結装置は、スリーブ両端のテーパ内面と嵌合するテーパ外面を有するトルク伝達部材と隙間防止部材とからなり、トルク伝達部材は、回転軸に固定されかつスリーブとの間にキーを有し、スリーブの一端を支持しながらスリーブに回転トルクを伝達するようになっており、隙間防止部材はスリーブの他端に嵌合し、トルク伝達部材に向けて付勢されかつ回転軸に軸方向に摺動可能に嵌合しており、これによりスリーブの熱膨張を許容しかつスリーブの両端を支持しながら回転トルクを伝達することを特徴とする熱間材巻取装置。
【請求項２】
前記トルク伝達部材は、回転軸の中間部に固着されており、前記隙間防止部材は回転軸の端部に嵌合しており、前記回転軸は中心貫通孔を有し、
更に、該中心貫通孔を貫通し一端が隙間防止部材に連結された貫通棒と、該貫通棒の駆動側端部に取り付けられ貫通棒を軸方向に移動させる流体シリンダと、を備え、流体シリンダにより隙間防止部材を内方に付勢する、ことを特徴とする請求項１に記載の熱間材巻取装置。
【請求項３】
前記トルク伝達部材は、回転軸の中間部に固着されており、前記隙間防止部材は回転軸の端部に嵌合しており、前記回転軸は隙間防止部材を貫通する縮径端部を有し、該縮径端部と隙間防止部材との間に圧縮ばねが挿入されており、これにより隙間防止部材を内方に付勢する、ことを特徴とする請求項１に記載の熱間材巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱間圧延材を巻取り巻戻しする熱間材巻取装置に係わり、更に詳しくは、その巻取り軸（マンドレル）の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厚板から薄板までを単一のラインで圧延する従来の熱間圧延設備では、多数の圧延機を必要とするため、圧延ラインの全長が非常に長くなる問題があり、この問題を解決するため、例えば特開平７−１８５６０５号等の熱間圧延設備が提案されている。
【０００３】
特開平７−１８５６０５号の「熱間薄板材製造設備及び熱間薄板材の製造方法」は、図４（Ａ）（Ｂ）に模式的に示すように、圧延機１の入出側にそれぞれ巻取巻戻炉２を配置して、圧延材を巻取巻戻炉２で繰り返し巻取り巻戻しながら複数パス圧延することにより、コンパクトな設備で熱間圧延材を製造するものである。なお、この設備はいわゆるステッケル炉であり、巻取巻戻炉２のドラム３にスロット（クランプ用スリット３ａ）を有し、圧延材の先端をスリット３ａに挿入してドラム３を回転させ、圧延材を確実に巻取るようになっている。
【０００４】
しかし、特開平７−１８５６０５号の設備では、▲１▼ドラム３のスリット３ａに挿入した部分が逆巻きされるため、先端部の折込みが生じて鼻曲げ状態となり、円滑な先端部の挿入が困難になる、▲２▼先端部の巻取りの際には、ドラム３の速度を圧延時の１／１０程度の低速にする必要があり、その結果、加速原則を頻繁に行う必要が生じ、生産性が低い問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の発明者は、図５に例示するように、水平な巻取り軸４（マンドレル）とラッパーロール５を備え、（Ａ）先端巻取時に、ラッパロール５を巻取位置Ｗに水平移動し、（Ｂ）ラッパロール５を内方に縮めて巻取り軸４との間に先端部を挟持して圧延材６を巻取りし、（Ｃ）次いで巻取りを継続しながら、ラッパロール５を外方に拡げて待機位置Ｒに水平移動させるようになっており、これにより、スリットのないマンドレル４（巻取り軸）を用いて、反りや曲げを生ずることなく高速で巻取り巻戻しができる熱間材巻取装置を創案し出願した（例えば、特願平８−１６８８４９号、未公開）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した熱間材巻取装置では、圧延材６は、保加熱炉７内で高温（例えば約１０００℃）のまま巻取り巻戻しされる。しかし、▲１▼高温の圧延材６をマンドレル４にそのまま巻付けると、マンドレルが高温（例えば９００℃以上）過熱され、マンドレルに高価な耐熱材を必要とするばかりか、軸受部の損傷が激しくなる問題点がある。また、▲２▼逆にマンドレルを冷却すると、圧延材の先端部の温度低下が激しくなり、均一な圧延が困難になり、圧延効率が大幅に低下する問題点が発生する。
【０００７】
更に、▲３▼マンドレルを圧延材に直接接触する部分とその他の部分とに区分けし、その他の部分のみ冷却しようとすると、直接接触部分の加熱による熱膨張で連結部分に隙間や歪みが生じやすく円滑な回転駆動が困難になり、かつ接触部分からの伝熱により冷却部分も加熱されやすい問題点があった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高温の圧延材を冷却することなく、かつ隙間や歪みを生じさせることなく、巻取り巻戻しを確実に行うことができる熱間材巻取装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、熱間材を保加熱炉内でマンドレルに巻取り巻戻しする熱間材巻取装置において、マンドレルが、回転軸、スリーブ、及び中間連結装置からなり、スリーブに熱間材が直接巻き付けられ、該スリーブは、軸方向に貫通した中空孔と、該中空孔の内面両端部に内方が細いテーパ内面を有しており、回転軸は、炉外から片持支持かつ回転駆動され、更にスリーブの中空孔を貫通しており、中間連結装置は、スリーブ両端のテーパ内面と嵌合するテーパ外面を有するトルク伝達部材と隙間防止部材とからなり、トルク伝達部材は、回転軸に固定されかつスリーブとの間にキーを有し、スリーブの一端を支持しながらスリーブに回転トルクを伝達するようになっており、隙間防止部材はスリーブの他端に嵌合し、トルク伝達部材に向けて付勢されかつ回転軸に軸方向に摺動可能に嵌合している熱間材巻取装置が提供される。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、スリーブの貫通中空孔の内面両端部にテーパ内面が設けられており、その一端に嵌合するトルク伝達部材によりキーを介して回転軸のトルクを伝達し、他端に嵌合する隙間防止部材がトルク伝達部材に向けて付勢されているので、スリーブの熱膨張を隙間防止部材の移動により許容しかつスリーブの両端を支持しながら回転トルクを伝達することができる。すなわち、マンドレルの表面に位置するスリーブは保加熱炉内で圧延材との接触により昇温し（１０００℃前後に）、熱膨張により回転軸（アーバー）との間に間隙が生じるが、隙間防止部材のトルク伝達部材側への移動により間隙をゼロ（０）とすることができ、これによりマンドレル駆動トルクが確保される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記トルク伝達部材は、回転軸の中間部に固着されており、前記隙間防止部材は回転軸の端部に嵌合しており、前記回転軸は中心貫通孔を有し、更に、該中心貫通孔を貫通し一端が隙間防止部材に連結された貫通棒と、該貫通棒の駆動側端部に取り付けられ貫通棒を軸方向に移動させる流体シリンダと、を備えている。
【００１２】
この構成により、マンドレルの駆動側端部に設けた流体シリンダにより隙間防止部材を内方に移動して、スリーブと回転軸（アーバー）との間隙をゼロ（０）とすることができ、マンドレル駆動トルクを確保できると共に、熱間材巻取装置のメンテナンス時や不稼働時に隙間防止部材を逆方向に移動させて、スリーブをフリーにすることができる。
【００１３】
また、本発明の別の好ましい実施形態によれば、前記トルク伝達部材は、回転軸の中間部に固着されており、前記隙間防止部材は回転軸の端部に嵌合しており、前記回転軸は隙間防止部材を貫通する縮径端部を有し、該縮径端部と隙間防止部材との間に圧縮ばねが挿入されている。
この構成により、駆動装置を用いることなく簡単な構造で隙間防止部材を内方に付勢し、スリーブと回転軸（アーバー）との間隙をゼロ（０）とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による熱間材巻取装置の第１実施形態図である。この図において、本発明による熱間材巻取装置は、熱間圧延材６（熱間材）を保加熱炉７内でマンドレルに巻取り巻戻しする装置であり、マンドレル１０が回転軸１２、スリーブ１４、及び中間連結装置１６から構成されている。
【００１５】
図２は、図１の部分拡大図とそのＡ−Ａ線における断面図である。図１及び図２に示すように、スリーブ１４には熱間材６が直接巻き付けられる。スリーブ１４は軸方向に貫通した中空孔１４ａと、中空孔１４ａの内面両端部に内方が細いテーパ内面１４ｂ，１４ｃを有している。このスリーブ１４は、保加熱炉７の内部に曝されかつ熱間材６と直接接触するため、耐熱合金で作られている。また、スリーブ１４の胴部は、薄肉に形成され、かつ熱間材６による曲げモーメントに耐えるように内部にリブ状の軸方向スティフナ部１４ｄと径方向スティフナ部１４ｅが一体成形されている。このスリーブ１４は、熱間材巻取装置の運転時に高温（例えば約１０００℃）になり、軸方向及び半径方向に熱膨張する。なお、図２（Ｃ）のように、径方向のスティフナ部材１４ｅがなくてもよい。
【００１６】
回転軸１２は、図１に示すように、炉外に設けられた軸受１３により片持支持され、かつ図示しない回転駆動装置により回転駆動される。この回転軸１２は、片持支持された部分がスリーブ１４の中空孔１４ａを貫通している。この回転軸１２は、水冷又は空冷により、約５００℃以下の温度に冷却され、十分な強度を保持するようになっている。またこの実施形態では、回転軸１２に中心貫通孔１２ａが設けられている。
【００１７】
更に、図１の実施形態では、回転軸１２の中心貫通孔１２ａを貫通した貫通棒２１と、貫通棒２１の駆動側端部に取り付けられ貫通棒２１を軸方向に移動させる流体シリンダ２２とを備えている。
【００１８】
図１及び図２において、中間連結装置１６は、トルク伝達部材１７と隙間防止部材１８を有し、両方の部材１７，１８は、スリーブ両端のテーパ内面１４ｂ，１４ｃとそれぞれ嵌合するテーパ外面１７ａ，１８ａを有している。
トルク伝達部材１７は、回転軸１２に固着されており、スリーブ１４との間にキー１９を有し、スリーブ１４の一端（図で右端）を支持しながらスリーブ１４に回転トルクを伝達するようになっている。なお、この実施形態では、トルク伝達部材１７は、回転軸１２の中間部に別部品として取り付けられているが、回転軸１２と一体成形してもよい。
【００１９】
隙間防止部材１８は、スリーブ１４の他端（図で左端）に嵌合し、かつ回転軸の端部に軸方向に摺動可能に嵌合している。更に、貫通棒２１の一端（図で左端）が隙間防止部材１８に連結され、流体シリンダ２２により隙間防止部材１８をトルク伝達部材１７に向けて内方に付勢している。
【００２０】
上述した構成により、スリーブ１４の熱膨張を隙間防止部材１８の移動により許容し、かつスリーブ１４の両端を支持しながら回転トルクを伝達することができる。すなわち、マンドレル１０の表面に位置するスリーブ１４は保加熱炉７内で圧延材６との接触により昇温し（１０００℃前後に）、熱膨張により回転軸１２（アーバー）との間に間隙を生じるが、隙間防止部材１８のトルク伝達部材側１７への移動により間隙をゼロ（０）とすることができ、これによりマンドレル駆動トルクが確保される。
【００２１】
また、図１の実施形態では、回転軸１２の中心貫通孔１２ａを貫通する貫通棒２１を介して流体シリンダ２２により隙間防止部材１８をトルク伝達部材１７に向けて内方に移動して、スリーブ１４と回転軸１２（アーバー）との間隙をゼロ（０）とすることができ、マンドレル駆動トルクを確保できると共に、熱間材巻取装置のメンテナンス時や不稼働時に隙間防止部材を逆方向に移動させて、スリーブをフリーにすることができる。
【００２２】
図３は、本発明の第２実施形態を示す部分構成図である。この図において、図１における回転軸の中心貫通孔１２ａ、貫通棒２１、及び流体シリンダ２２の代わりに、回転軸１２に隙間防止部材１８を貫通する縮径端部１２ｂが設けられ、この縮径端部１２ｂの先端部（図で左端部）と隙間防止部材１８との間に圧縮ばね２３が挿入されている。その他の構成は、図１及び図２と同様である。
【００２３】
この構成により、駆動装置を用いることなく簡単な構造で隙間防止部材を内方に付勢し、スリーブと回転軸（アーバー）との間隙をゼロ（０）とすることができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように、本発明の熱間材巻取装置は、スリーブの熱膨張を隙間防止部材の移動により許容しかつスリーブの両端を支持しながら回転トルクを伝達することができ、これにより高温の圧延材を冷却することなく、かつ隙間や歪みを生じさせることなく、巻取り巻戻しを確実に行うことができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱間材巻取装置の第１実施形態図である。
【図２】図１の部分拡大図とそのＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す部分構成図である。
【図４】従来の熱間材巻取装置の模式図である。
【図５】本発明者の先行出願にかかる熱間材巻取装置の作動説明図である。
【符号の説明】
１  圧延機
２  巻取巻戻炉
３  ドラム
３ａ  スリット
４  巻取り軸（マンドレル）
５  ラッパロール
６  圧延材
７  保加熱炉
１０  マンドレル
１２  回転軸
１２ａ  貫通孔
１４  スリーブ
１４ａ  中空孔
１４ｂ，１４ｃ  テーパ内面
１４ｄ，１４ｅ  スティフナ部材
１６  中間連結装置
１７  トルク伝達部材
１８  隙間防止部材
１７ａ，１８ａ  テーパ外面
１９  キー
２１  貫通棒
２２  流体シリンダ
【図１】
0003747969.tif 000002
【図２】
0003747969.tif 000003
【図３】
0003747969.tif 000004
【図４】
0003747969.tif 000005
【図５】
0003747969.tif 000006