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JPH0364729B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0364729B2
JPH0364729B2 JP57225326A JP22532682A JPH0364729B2 JP H0364729 B2 JPH0364729 B2 JP H0364729B2 JP 57225326 A JP57225326 A JP 57225326A JP 22532682 A JP22532682 A JP 22532682A JP H0364729 B2 JPH0364729 B2 JP H0364729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roll
outer cylinder
temperature
shrink
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57225326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59117913A (en
Inventor
Junsuke Nakano
Takeshi Masui
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP57225326A priority Critical patent/JPS59117913A/en
Publication of JPS59117913A publication Critical patent/JPS59117913A/en
Publication of JPH0364729B2 publication Critical patent/JPH0364729B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5735Details
    • C21D9/5737Rolls; Drums; Roll arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B39/00Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/008Rollers for roller conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B43/00Cooling beds, whether stationary or moving; Means specially associated with cooling beds, e.g. for braking work or for transferring it to or from the bed
    • B21B43/04Cooling beds comprising rolls or worms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/08Lubricating, cooling or heating rolls internally
    • B21B2027/083Lubricating, cooling or heating rolls internally cooling internally

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続焼鈍炉、連続溶融亜鉛メツキラ
イン等を走行するストリツプ(鋼帯)を冷却する
ためのストリツプ冷却用ロールに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a strip cooling roll for cooling a strip (steel strip) running in a continuous annealing furnace, continuous hot-dip galvanizing line, etc.

〔従来の技術〕 連続焼鈍炉等におけるストリツプの冷却方法と
して、内部を水冷したロールを用いる冷却方法が
ある。この方法においては、冷却効率をよくする
ために、例えば第2図に示すように、肉厚の薄い
外筒(シエル)1の内側に比較的速い流速で冷却
媒体を螺旋状に流すものが多い。冷却媒体として
冷却水を用いた場合について以上述べる。
[Prior Art] As a method of cooling a strip in a continuous annealing furnace or the like, there is a cooling method using a roll whose inside is water-cooled. In this method, in order to improve cooling efficiency, the cooling medium is often flowed spirally inside a thin-walled outer cylinder (shell) 1 at a relatively high flow rate, as shown in Fig. 2, for example. . The case where cooling water is used as the cooling medium will be described above.

中実のロールに穴をあけることにより第2図の
ような冷却水通路を作ることは不可能であるた
め、実際には、ロール胴部を外筒と中心部材とで
構成し、外筒と中心部材との間に冷却媒体通路を
形成する方式がとられている。
Since it is impossible to create a cooling water passage as shown in Figure 2 by making holes in a solid roll, in reality, the roll body is composed of an outer cylinder and a central member, and the outer cylinder and A method is adopted in which a cooling medium passage is formed between the central member and the central member.

従来は外筒と中心部材との接合は特に考慮され
ておらず、外筒と中心部材とはロール胴部の両端
部においてのみ強固に結合されているにすぎない
(冷却水が外に漏れないようにシールすることに
ついては考慮されている。)。このため常温におい
て外筒と中心部材とが冷却媒体通路仕切部(通路
と通路の間に相当する)において見掛け上接触し
ていても、ストリツプからの熱の流入により外筒
の温度が上昇して外筒が熱膨張すると、両者は離
れることになる。隣合つた冷却水通路の間にすき
まができて通路が連通しても、すきまが小さいた
め冷却水の流れへの影響は非常に小さく、ほとん
ど支障はない。しかし、以下に説明するように、
熱膨張によるサーマル・クラウンの問題が生じ
る。
Conventionally, no particular consideration was given to the connection between the outer cylinder and the central member, and the outer cylinder and the central member were only firmly connected at both ends of the roll body (to prevent cooling water from leaking outside). Consideration has been given to sealing the Therefore, even if the outer cylinder and the central member are apparently in contact at room temperature at the cooling medium passage partition (corresponding to the space between the passages), the temperature of the outer cylinder will rise due to the inflow of heat from the strip. When the outer cylinder thermally expands, the two will separate. Even if a gap is created between adjacent cooling water passages and the passages communicate, the effect on the flow of the cooling water is very small because the gap is small, and there is almost no problem. However, as explained below,
Thermal crown problems arise due to thermal expansion.

以下においては、まず従来型のロールで生じる
サーマル・クラウンの大きさと形状について説明
する。
In the following, the size and shape of the thermal crown that occurs in conventional rolls will first be explained.

従来型ロールで生じるサーマル・クラウンの大き
さと形状 内部冷却ロールによるストリツプの冷却は、次
の3つの因子から構成される。
Thermal Crown Size and Shape Created by Conventional Rolls Cooling of the strip by internal cooling rolls consists of three factors:

ストリツプからロール表面への熱伝達 ロール・シエル内部での熱伝導 ロール・シエル内面から冷却水への熱伝達 ここで、次式(1)が成り立つ。 Heat transfer from strip to roll surface Heat conduction inside the roll shell Heat transfer from the inner surface of the roll shell to the cooling water Here, the following formula (1) holds true.

β/360αs(Ts−T1)=λ/δ(T1−T2) =αw(T2−Tw) …(1) ただし、 β:ストリツプのロールへの巻付角[度] αS:ストリツプからロールへの熱伝達係数
[kcal/m2h℃] λ:ロール・シエルの熱伝達率[kcal/mh℃] δ:従来型ロール・シエルの肉厚[m] αW:ロール・シエルから冷却水への熱伝達係数
[kcal/m2h℃] TS:ロールと接触しているストリツプの平均温
度[℃] T1:ロール表面温度(全周の平均)[℃] T2:ロール・シエル内面温度(全周の平均)
[℃] TW:ロール内部の冷却水の平均温度[℃] (1)式は通常の1次元定常熱伝導の式である。シ
エル肉厚がロール半径や板幅にくらべてかなり小
さいため、熱の流れは1次元に近く、(1)式により
良好な近似が可能である。(1)式においては、スト
リツプが全周に巻き付いていないことの補正を
β/360という係数により近似的に行つている。
しかし、ロール回転速度が大きく、ロール表面上
の各点が短い時間内に非常に多くの加熱と非加熱
を繰り返している場合には、シエル内の温度は円
周方向に一様に近くなり、この係数による近似度
も良好となる。なお、ストリツプと非接触のとき
の雰囲気ガスとの間の熱伝達は非常に小さいので
(1)式では無視している。
β/360α s (T s − T 1 ) = λ/δ (T 1 − T 2 ) = α w (T 2 − T w ) …(1) where, β: Wrapping angle of the strip around the roll [degrees ] α S : Heat transfer coefficient from strip to roll [kcal/m 2 h°C] λ : Heat transfer coefficient of roll/shell [kcal/mh°C] δ : Wall thickness of conventional roll/shell [m] α W : Heat transfer coefficient from roll shell to cooling water [kcal/m 2 h°C] T S : Average temperature of strip in contact with roll [°C] T 1 : Roll surface temperature (average of entire circumference) [°C] ] T 2 : Roll/shell inner temperature (average of entire circumference)
[°C] T W : Average temperature of cooling water inside the roll [°C] Equation (1) is a normal one-dimensional steady heat conduction equation. Since the shell thickness is considerably smaller than the roll radius and plate width, the heat flow is close to one-dimensional and can be well approximated by equation (1). In equation (1), the fact that the strip is not wrapped around the entire circumference is approximately corrected by a coefficient of β/360.
However, if the roll rotation speed is high and each point on the roll surface is heated and unheated many times in a short period of time, the temperature inside the shell becomes nearly uniform in the circumferential direction. The degree of approximation by this coefficient also becomes good. Note that the heat transfer between the strip and the atmospheric gas when there is no contact is very small.
It is ignored in equation (1).

T1とT2以外の諸量が既知である場合、(1)式を
連立方程式として解くことによりT1およびT2
求めることができる。そこで(1)式のβ、αs、λ、
δ、αw、Ts、Twにストリツプの連続焼鈍炉の場
合の実際的な値を代入し、T1、T2を求めてみる。
ただし、βは180゜とする。αsは従来の実績から
2000kcal/m2h℃程度であることがわかつている
ので、2000kcal/m2h℃とする。λはシエルが鋼
の場合約40kcal/m2h℃、銅の場合約300kcal/
m2h℃であり、両方の場合について検討すること
にする。δは10mm=0.01mとする。αwは流速3
m/sec程度とし、下記の(2)式の管内乱流熱伝達
式を用いて求めると約10000kcal/m2h℃となる
のでこの値を使う。TSは550℃、Twは50℃とす
る。
When quantities other than T 1 and T 2 are known, T 1 and T 2 can be obtained by solving equation (1) as a simultaneous equation. Therefore, β, α s , λ in equation (1),
By substituting practical values for δ, α w , T s , and T w in the case of a continuous strip annealing furnace, T 1 and T 2 are determined.
However, β is 180°. α s is based on past performance
Since it is known that it is about 2000kcal/m 2 h℃, it is set as 2000kcal/m 2 h℃. λ is approximately 40kcal/ m2h ℃ if the shell is steel, and approximately 300kcal/m2 if the shell is copper.
m 2 h°C, and we will consider both cases. δ is 10mm=0.01m. α w is the flow velocity 3
m/sec, and when calculated using the tube turbulent heat transfer equation (2) below, it is approximately 10,000 kcal/m 2 h°C, so this value is used. T S is 550℃ and T w is 50℃.

ここで、Tsは鋼板の温度として550℃とした。 Here, T s was 550°C as the temperature of the steel plate.

これは、通常の連続焼鈍の場合、均熱処理の後
の一次冷却において700℃から400℃程度までロー
ルによつて冷却することが多い。そこで、その中
間的な温度を考えたためである。Twは冷却水の
温度として50℃としたが、ロールの注水温度と排
水温度の中間値として考えている。
In the case of normal continuous annealing, the primary cooling after the soaking treatment is often performed using rolls from 700°C to about 400°C. This is because we considered an intermediate temperature. T w was set as 50°C as the temperature of the cooling water, but it is considered as an intermediate value between the water injection temperature of the roll and the drainage temperature.

Nu=0.023Re 0.8Pr 1/3 …(2) Nu:ヌセルト数 Pr:ブラントル数 Re:レイノルズ数 以上の値を代入してT1およびT2を求めると、
シエルが鋼の場合にはT1=180℃、T2=87℃とな
り、シエルが銅の場合には、T1=109℃、T2=94
℃となる。ストリツプのロール冷却時の平均最高
温度をTs=800℃、Tw=50℃とすると、鋼の場合
にはT1=244℃、T2=106℃、銅の場合は、T1
138℃、T2=116℃となる。
N u =0.023R e 0.8 P r 1/3 …(2) N u : Nusselt number P r : Brunttle number R e : Reynolds number Substituting the above values to find T 1 and T 2 ,
If the shell is steel, T 1 = 180°C, T 2 = 87°C; if the shell is copper, T 1 = 109°C, T 2 = 94
℃. Assuming that the average maximum temperature during roll cooling of the strip is T s = 800°C, T w = 50°C, for steel T 1 = 244°C, T 2 = 106°C, for copper, T 1 =
138℃, T 2 = 116℃.

ここでTs=800℃を用いた理由は、連続焼鈍技
術の進歩で高温焼鈍化の傾向が高まつているの
で、高温状態からロール冷却する場合のクラウン
量、温度を評価するためである。
The reason why T s =800°C was used here is to evaluate the crown amount and temperature when roll cooling is performed from a high temperature state, since the tendency for high temperature annealing is increasing with the progress of continuous annealing technology.

次に、ロール半径を500mmとし、半径当りのサ
ーマル・クラウン量を求める。
Next, the roll radius is set to 500 mm, and the amount of thermal crown per radius is determined.

鋼の線膨張係数は11×10-6(℃-1)、銅の線膨張
係数は17×10-6(℃-1)であるので、この値を用
いて、シエルの平均温度((T1+T2)/2)と冷
却水温度の差の分だけ熱膨張したとして、半径当
りのサーマル・クラウン量を求める。その結果、
Ts=550℃とした場合、鋼では0.46mm、銅では
0.44mmとなり、Ts=800℃とすると鋼では0.69mm
となる。
The coefficient of linear expansion of steel is 11×10 -6 (℃ -1 ), and the coefficient of linear expansion of copper is 17×10 -6 (℃ -1 ), so using these values, the average temperature of the shell ((T 1 + T 2 )/2) and the cooling water temperature, calculate the amount of thermal crown per radius. the result,
When T s = 550℃, it is 0.46mm for steel and 0.46mm for copper.
0.44mm, and if T s = 800℃, it is 0.69mm for steel.
becomes.

しかしこの簡易計算によれば、サーマル・クラ
ウンの形状は不明であり、また、大きさについて
も正確である保証がない。そこで、有限要素法を
用いて、サーマル・クラウンの形状と大きさを正
確に求めることにする。
However, according to this simple calculation, the shape of the thermal crown is unknown, and there is no guarantee that the size is accurate. Therefore, we decided to use the finite element method to accurately determine the shape and size of the thermal crown.

有限要素法による熱膨張計算の条件は以下のと
おりである。
The conditions for thermal expansion calculation using the finite element method are as follows.

ロール・バレル=1600mm 板幅=600mmおよび1200mm 板幅より内側の位置のシエル内での板厚方向
温度分布=T1からT2まで直線的に変化 板端より外側の位置のシエル内での板厚方向
温度分布=外面からの内面まで50℃(=冷却水
平均温度)均一 以上のように、板端では温度分布が急変してい
るという条件を与えてシエルが鋼の場合について
計算を行つた。その計算結果を第4図に示す。曲
線AおよびBはそれぞれ板幅600mmおよび1200mm
の場合を示す。破線Cは簡易計算による値であ
る。板端で温度分布が急変しているにもかかわら
ずサーマル・クラウンは板端を境にした滑らかな
形状となつた。第4図より以下のことが明らかで
ある。
Roll barrel = 1600mm Sheet width = 600mm and 1200mm Temperature distribution in the thickness direction within the shell at a position inside the sheet width = Changes linearly from T 1 to T 2 Within the shell at a position outside the sheet edge Temperature distribution in the thickness direction = 50°C (=average cooling water temperature) uniform from the outer surface to the inner surface As shown above, calculations were performed for the case where the shell is steel, given the condition that the temperature distribution changes suddenly at the edge of the plate. . The calculation results are shown in FIG. Curves A and B have board widths of 600mm and 1200mm, respectively.
The case is shown below. The broken line C is a value obtained by simple calculation. Despite the sudden change in temperature distribution at the edge of the plate, the thermal crown formed a smooth shape bordering the edge of the plate. The following is clear from FIG.

サーマル・クラウンの大きさは簡易計算法に
よる値(C)とほぼ一致している。したがつて、サ
ーマル・クラウンの大きさを求めるだけであれ
ば、簡易計算法で十分である。
The size of the thermal crown almost matches the value (C) calculated by the simple calculation method. Therefore, if only the size of the thermal crown is to be determined, a simple calculation method is sufficient.

板幅(A,B)によりサーマル・クラウンの
形状が異なる。板幅が広ければ(B)中央付近はフ
ラツトとなるが、板幅が狭ければ(A)フラツトな
部分は生じない。また、凸クラウンのスロープ
の位置が板幅に合せて移動する。
The shape of the thermal crown differs depending on the plate width (A, B). If the plate width is wide, (B) there will be a flat area near the center, but if the plate width is narrow (A), there will be no flat area. Additionally, the position of the slope of the convex crown moves according to the board width.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上述のように、従来法ではサーマル・クラウン
が発生するが、それを凹のイニシヤル・クラウン
によつてすべての場合について打消すことは不可
能である。すなわち、イニシヤル・クラウンで
は、1種類の大きさと形状のサーマル・クラウン
しか打消すことができないが、サーマル・クラウ
ンの大きさはストリツプの温度や巻付角度(冷却
の程度を変える方法としては、巻付角度変更が一
般的)により大きく変化し、また、第4図のよう
に板幅により形状が大きく変化するため、各種の
条件の場合にロールをほぼフラツトにすることは
できない。
As mentioned above, thermal crowns occur in conventional methods, which cannot be canceled in all cases by a concave initial crown. In other words, the initial crown can only cancel thermal crowns of one size and shape, but the size of the thermal crown depends on the temperature of the strip and the wrapping angle (the method of changing the degree of cooling is to change the wrapping angle). Since the shape changes greatly depending on the sheet width as shown in FIG. 4, it is not possible to make the roll almost flat under various conditions.

例えば、ロールに凸のクラウンが形成されると
第5図に示すように、ストリツプ4の両端付均は
ロール5と接触せず(破線51および52は接触
開始線および接触・非接触の境界線をそれぞれ示
す。)、その部分の冷却がかなり遅れることにな
る。金属ストリツプはヤング率が大きいため、ク
ラウンの大きさがかなり小さい場合にも、このよ
うな密着不良部分は非常に生じやすい。このた
め、板幅方向に均一な冷却が不可能となる。そし
て、材質が幅方向に不均一になるとともに、板厚
が薄くなるほど形状不良が生じやすくなる。
For example, when a convex crown is formed on the roll, as shown in FIG. ), the cooling of that part will be considerably delayed. Since the metal strip has a large Young's modulus, such poor adhesion is very likely to occur even when the crown size is quite small. For this reason, uniform cooling in the board width direction becomes impossible. The material becomes non-uniform in the width direction, and the thinner the plate is, the more likely shape defects will occur.

この形状不良抑制として、ストリツプ張力の制
御も行われるが、ロールのサーマル・クラウンと
いう本質的な原因を排除することが肝要である。
Strip tension is also controlled to suppress this shape defect, but it is important to eliminate the essential cause of roll thermal crown.

形状不良発生について調べるために、次の実験
を行つた。前述の計算例と同じ寸法の従来型水冷
ロール(材質は鋼)を連続焼鈍炉の一次冷却帯
(従来はガス・ジエツト・クーリング)に追加設
置し、各種板厚の冷却実験を行つた。なお、ロー
ルはクラウンなしのフラツト・ロールである。実
験の結果、板厚が小さくなるにつれて形状不良が
大きくなり、特に板厚0.4mm以下では製品として
全く成り立たず、テンシヨン・レベラーによる矯
正も不可能な著しい形状不良が発生した。さら
に、形状不良が生じると、ストリツプの蛇行が大
きくなり、炉壁と接触し始め、実験の続行が不可
能となつた。このように、薄物になると、従来法
では操業自体が不可能になつてくる。
In order to investigate the occurrence of shape defects, the following experiment was conducted. A conventional water-cooled roll (made of steel) with the same dimensions as in the calculation example above was additionally installed in the primary cooling zone (conventionally gas jet cooling) of the continuous annealing furnace, and cooling experiments were conducted for various plate thicknesses. Note that the roll is a flat roll without a crown. As a result of the experiment, as the plate thickness became smaller, the defective shape became larger, and in particular, when the plate thickness was 0.4 mm or less, the product could not be used at all, and a severe defective shape occurred that could not be corrected with a tension leveler. Furthermore, when a defective shape occurred, the strip meandered so much that it began to come into contact with the furnace wall, making it impossible to continue the experiment. As described above, when the material becomes thin, it becomes impossible to operate using the conventional method.

そこで、本発明の目的は、ストリツプの薄物に
おいても冷却による形状不良を発生させず、冷却
後の材質を幅方向に均一にするために、サーマ
ル・クラウンがほとんど生じないストリツプ冷却
用ロールを得ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a strip cooling roll that hardly causes thermal crowns, in order to prevent shape defects due to cooling even in thin strips and to make the material uniform in the width direction after cooling. It is in.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の要旨は、次のとおりである。 The gist of the present invention is as follows.

ロール胴部が外筒と内筒の中心部材とその間の
冷却媒体通路で形成されたストリツプ冷却用ロー
ルにおいて、外筒がストリツプからの熱により温
度が上昇した場合にも、ロール全長にわたり外筒
と内筒の焼嵌め状態が維持されるような焼嵌め代
で焼嵌めされており、かつ、内筒の中心部材が下
記式を満足していること、前記外筒の外表面から
通路までの肉厚tが6〜10mmであること、及び前
記冷却媒体通路は外筒内面に形成されていること
を特徴とするストリツプ冷却用ロール。
In a strip cooling roll where the roll body is formed by a central member of an outer cylinder and an inner cylinder, and a cooling medium passage between them, even if the temperature of the outer cylinder rises due to heat from the strip, the outer cylinder remains connected to the outer cylinder over the entire length of the roll. The inner cylinder is shrink-fitted with a shrink-fitting allowance that maintains the shrink-fitted state, and the center member of the inner cylinder satisfies the following formula, and the thickness from the outer surface of the outer cylinder to the passage is A strip cooling roll characterized in that the thickness t is 6 to 10 mm, and the cooling medium passage is formed on the inner surface of the outer cylinder.

δ2・E2≧δ1・E1 ただし、上式においてδ2は内筒の肉厚、E2は内
筒の材料のヤング率、δ1は通路と通路間における
外筒の肉厚、E1は外筒の材料のヤング率とする。
δ 2・E 2 ≧ δ 1・E 1 However, in the above formula, δ 2 is the wall thickness of the inner cylinder, E 2 is the Young's modulus of the material of the inner cylinder, δ 1 is the wall thickness of the outer cylinder between the passages, E 1 is the Young's modulus of the material of the outer cylinder.

〔作 用〕[Effect]

次に、本発明にもとづく第1図に示すストリツ
プ冷却用ロールについて作用を説明する。これは
螺旋状水路の場合の例である。
Next, the operation of the strip cooling roll shown in FIG. 1 based on the present invention will be explained. This is an example of a spiral waterway.

まず、内筒の中心部材2を外筒1にくらべてか
なり肉厚の大きい円筒(寸法については後述)と
する。この中心部材と外筒とを第3図Aに示すよ
うな外筒と内筒との接触部のすべてのところで焼
嵌めする。このとき、ストリツプからの熱により
外筒の温度が上昇し、外筒が熱膨張した場合にも
接合部が離れることのないように焼嵌めする。ま
た、外筒の外表面から通路までの肉厚tは6〜10
mmとし、螺旋状通路は外筒に形成する必要があ
る。
First, the central member 2 of the inner cylinder is made into a cylinder whose wall thickness is considerably larger than that of the outer cylinder 1 (the dimensions will be described later). The central member and the outer cylinder are shrink-fitted at all contact points between the outer cylinder and the inner cylinder as shown in FIG. 3A. At this time, the temperature of the outer cylinder rises due to the heat from the strip, and even if the outer cylinder expands thermally, the joints are shrink-fitted so that they will not separate. Also, the wall thickness t from the outer surface of the outer cylinder to the passage is 6 to 10
mm, and a spiral passage must be formed in the outer cylinder.

なお、通路と通路間における外筒の肉厚δ1(第
3図A)と外筒の外表面から通路までの肉厚t
(第3図A)とを区別したのは後述するようにス
トリツプからの抜熱の効率とスリーブの強度の点
からはtの値が重要であり、また焼嵌めする内筒
の肉厚δ2を評価する場合はδ1の値が重要となるか
らである。
In addition, the wall thickness of the outer cylinder between the passages δ 1 (Fig. 3A) and the wall thickness t from the outer surface of the outer cylinder to the passage
(Fig. 3A) is distinguished from the following because, as will be explained later, the value of t is important in terms of the efficiency of heat removal from the strip and the strength of the sleeve, and the wall thickness δ 2 of the inner cylinder to be shrink-fitted. This is because the value of δ 1 is important when evaluating .

以上のようなロールでは、ロール・バレルより
幅の狭いストリツプによりロールの中央付近のみ
が加熱されても、サーマル・クラウンはほとんど
発生しない。その理由を以下に説明する。
With the roll described above, thermal crown hardly occurs even if only the center of the roll is heated due to the strip being narrower than the roll barrel. The reason for this will be explained below.

外筒はロール端部付近にくらべてロール中央付
近の温度が高くなるが、内筒の中心部材(以下、
中心部材という。)は冷却水の温度とほぼ同じ一
様な温度分布となる。これは、ストリツプからの
熱はほとんど冷却水に流入し、中心部材へはわず
かしか伝わらないこと、および、中心部材も外筒
と同様に大きな熱伝達係数で冷却水と接触してい
ることによる。温度分布が一様であるため、中心
部材自身はサーマル・クラウンを形成しようとは
せず、外筒のみがサーマル・クラウンを形成しよ
うとする。
In the outer cylinder, the temperature near the center of the roll is higher than that near the end of the roll.
It is called the central member. ) has a uniform temperature distribution that is almost the same as the temperature of the cooling water. This is because most of the heat from the strip flows into the cooling water and only a small amount is transmitted to the central member, and the central member is also in contact with the cooling water with a large heat transfer coefficient similar to the outer cylinder. Because of the uniform temperature distribution, the central member itself does not attempt to form a thermal crown, but only the outer cylinder does.

しかし、外筒は焼嵌めされている。つまり、予
め周方向に引張応力を受けて伸ばされていること
に相当する。そこで、外筒が内筒に比べて温度が
高まり外筒が周方向に膨張してもその伸び量が焼
嵌めによる初期ひずみに比べて小さければ、外筒
はいぜんとして周方向に引張状態を維持するた
め、外スリーブは内筒に対して浮き上がりを生じ
ることはない。なお、当接のことながらストリツ
プからの熱により外筒の温度が上昇するのはスト
リツプと接触している外スリーブの部分であり、
その部分が使用中に温度が上昇しても焼嵌め状態
が維持されるだけの焼嵌め代が必要である。ま
た、外スリーブ厚は半径方向に比べて非常に小さ
いため、外スリーブの熱膨張による厚み変化から
生じるクラウンは周方向の膨張によるクラウンに
比べて2%(厚み/半径)の量であり、非常に小
さい。以上により焼嵌め代が確保されている間は
ヒートクラウン形成がほとんど無いものである。
したがつて、サーマル・クラウンはほとんど形成
されないことになる(定量的な検討結果について
は後述する。)。
However, the outer cylinder is shrink-fitted. In other words, it corresponds to being stretched in advance under tensile stress in the circumferential direction. Therefore, even if the temperature of the outer cylinder increases compared to the inner cylinder and the outer cylinder expands in the circumferential direction, if the amount of expansion is smaller than the initial strain caused by shrink fitting, the outer cylinder will still maintain a tensile state in the circumferential direction. Therefore, the outer sleeve does not lift up relative to the inner cylinder. Although it is a contact, it is the part of the outer sleeve that is in contact with the strip that causes the temperature of the outer sleeve to rise due to the heat from the strip.
There must be enough shrink-fitting allowance to maintain the shrink-fitted state even if the temperature of that part increases during use. In addition, since the outer sleeve thickness is very small compared to the radial direction, the crown caused by the thickness change due to thermal expansion of the outer sleeve is 2% (thickness/radius) compared to the crown due to circumferential expansion, which is extremely small. small. As long as the shrink fitting allowance is secured as described above, there is almost no heat crown formation.
Therefore, almost no thermal crown is formed (the quantitative results will be discussed later).

以下、本発明のロールを構成するために必要な
各事項について説明する。
Hereinafter, each item necessary for configuring the roll of the present invention will be explained.

(1) 外筒と内筒の接合方法 接合の方法としては、ろう付け、接着材によ
る接着、溶接、ボルトによる結合のような接合
部を引き離そうとする力が働いても接合状態が
維持される方法と焼嵌めによる方法とが考えら
れる。後者の焼嵌めによる方法の方が実施が容
易である。そこで、本発明では焼嵌めによる方
法を採用する。焼嵌めをする場合には、以下に
説明する焼嵌め代で行う必要がある。
(1) How to join the outer cylinder and inner cylinder The joining methods include brazing, adhesive bonding, welding, and bolting, which maintain the jointed state even if a force that tries to separate the joint is applied. There are two possible methods: one by shrink fitting and the other by shrink fitting. The latter method of shrink fitting is easier to implement. Therefore, in the present invention, a method using shrink fitting is adopted. When shrink-fitting is performed, it is necessary to perform the shrink-fitting with the following shrink-fitting allowance.

焼嵌めにより組み立てた水冷ロールでは、ス
トリツプからの熱により外筒の温度が上昇する
ほど焼嵌め圧力が弱くなり、外筒の温度((T1
+T2)/2)がある値T0以上になると、接合
部は分離する。したがつて、T0以上の温度に
なるとサーマル・クラウンが形成されるように
なる。このような状態を防ぐためには、水冷ロ
ール使用条件での外筒の温度上昇量の最大値を
前述のような計算式で求め、その温度において
も焼嵌め状態が維持されるような焼嵌め代を用
いる必要がある。
In water-cooled rolls assembled by shrink-fitting, as the temperature of the outer cylinder rises due to heat from the strip, the shrink-fitting pressure becomes weaker, and the temperature of the outer cylinder ((T 1
+T 2 )/2) exceeds a certain value T 0 and the joint separates. Therefore, a thermal crown begins to form when the temperature reaches T 0 or higher. In order to prevent this situation, use the above-mentioned formula to find the maximum temperature rise of the outer cylinder under the water-cooled roll usage conditions, and then set a shrink-fit allowance that will maintain the shrink-fit condition even at that temperature. It is necessary to use

この焼嵌めは、外筒の温度が上昇した場合に
も、ロール全長にわたつて焼嵌め状態が維持さ
れなければならない。その理由は、例えば、ロ
ール両端部では焼嵌め代が充分で中央部が不充
分であれば、外筒温度が上昇し、ある温度にな
るロール両端部では焼嵌めが維持されているが
ロール中央部では焼嵌めがはずれてヒートクラ
ウンが発生することとなるからである。
This shrink-fitting state must be maintained over the entire length of the roll even when the temperature of the outer cylinder increases. The reason for this is, for example, if the shrink fit is sufficient at both ends of the roll but insufficient at the center, the temperature of the outer cylinder will rise, and at a certain temperature the shrink fit is maintained at both ends of the roll, but at the center of the roll. This is because the shrink fit will come off at some points and a heat crown will occur.

また、外筒の温度が使用中にストリツプから
の熱で温度が上昇した場合でも焼嵌めがはずれ
ない焼嵌め代にする方法を次に示す。
Furthermore, a method to provide a shrink-fitting margin that will prevent the shrink-fit from coming off even if the temperature of the outer cylinder rises due to heat from the strip during use will be described below.

焼嵌め代は、焼嵌めする前の常温での内筒の
外径と、ロールに焼嵌めする前の常温での外筒
の内径との差をいうもので、半径当りの焼嵌め
代Δγは下式により求める。
The shrink-fitting allowance is the difference between the outer diameter of the inner cylinder at room temperature before shrink-fitting and the inner diameter of the outer cylinder at room temperature before shrink-fitting to the roll.The shrink-fitting allowance per radius is Δγ. Calculate using the formula below.

Δγ=ΔT・α・γ ここで、α:外筒の線膨張率 γ:ロール半径 ΔT:外筒の表面から通路までの肉厚t
内での平均温度と平均水温との差 ΔTは通板材の温度によつて変化するため、
使用する最高温度に対応するように決める。
Δγ=ΔT・α・γ Here, α: Coefficient of linear expansion of the outer cylinder γ: Roll radius ΔT: Thickness t from the surface of the outer cylinder to the passageway
Since the difference ΔT between the average temperature within and the average water temperature varies depending on the temperature of the threaded material,
Decide according to the maximum temperature to be used.

例えば、通板材を800℃とすれば、ΔT=100゜
となり、外筒を鋼で製作する場合には、Δγは
0.55mmとなる。
For example, if the plate material is heated to 800°C, ΔT = 100°, and if the outer cylinder is made of steel, Δγ is
It becomes 0.55mm.

通常800℃から冷却することはないので、Δγ
=0.55mm以上あれば充分である。鋼製の外筒を
用いる場合でも、外筒の強度を高めれば、焼嵌
め代を大きく取れるため、より高温のストリツ
プの冷却も可能となる。鋼に限らず、種々の材
質に対しても、同様に上式は成立する。
Since it is not normally cooled from 800℃, Δγ
=0.55mm or more is sufficient. Even when a steel outer cylinder is used, if the strength of the outer cylinder is increased, a larger shrink-fitting allowance can be obtained, making it possible to cool the strip at a higher temperature. The above formula holds true not only for steel but also for various materials.

次に、ロール全長にわたり外筒と内筒とを焼
嵌めする方法を以下に説明する。
Next, a method for shrink-fitting the outer cylinder and the inner cylinder over the entire length of the roll will be described below.

ロール内筒と外筒とは別々に製造するが、初
めに外筒より製作する。外筒は内外径を加工す
るが、特に内面の精度は通常20μm以内とする。
そして、外筒が仕上つた後、内筒の外径加工を
内筒内径に焼嵌め代を加算した量で10μm以内
の精度で加工する。そして、この内外筒を対に
して互いに焼嵌めすることによつて、全長にわ
たり均等な焼嵌めが得られる。
The inner cylinder and outer cylinder of the roll are manufactured separately, but the outer cylinder is manufactured first. The inner and outer diameters of the outer cylinder are machined, but the accuracy of the inner surface is usually within 20 μm.
After the outer cylinder is finished, the outer diameter of the inner cylinder is machined to an accuracy of within 10 μm using the inner diameter of the inner cylinder plus the shrink-fitting allowance. By shrink-fitting the inner and outer cylinders into a pair, uniform shrink-fitting can be achieved over the entire length.

焼嵌めは通常は外筒のみを200〜300℃に加熱
して内筒に嵌めるが、場合によつては、内筒を
冷却するか(冷やし嵌め)、両者を組合せるこ
ともある。
Shrink fitting usually involves heating only the outer cylinder to 200 to 300°C and fitting it into the inner cylinder, but in some cases, the inner cylinder may be cooled (cold fitting) or both may be combined.

そして、ロールとして組み上がつた段階で、
最終的なロールの表面の仕上げを行う。
Then, at the stage when it was assembled into a roll,
Finish the surface of the final roll.

(2) 内筒(中心部材)とその肉厚 本発明のロールは、高温の鋼帯を冷却するた
めのロールであり、鋼帯をロールに巻き付け
て、水冷ロールにより抜熱する。そのため、水
冷ロールには大きな荷重はかからないので、中
実のロールとする必要はなく、本発明のロール
は中空にするため、ロール胴部を内筒とする。
(2) Inner cylinder (center member) and its wall thickness The roll of the present invention is a roll for cooling a high-temperature steel strip, and the steel strip is wound around the roll and heat is removed by a water-cooled roll. Therefore, since a large load is not applied to the water-cooled roll, it is not necessary to use a solid roll, and since the roll of the present invention is hollow, the roll body is used as an inner cylinder.

中実にすると、自重が大となるため回転させ
るための動力が大きくなること、また、慣性が
大きいために始動、停止や加減速において張力
変動極小化が困難であり、使用しにくいという
欠点がある。
If it is made solid, it has the disadvantage of being difficult to use because it has a large weight and therefore requires a large amount of power to rotate, and because of its large inertia, it is difficult to minimize tension fluctuations during starting, stopping, acceleration and deceleration. .

しかし、内筒の肉厚が薄過ぎて剛性が不足す
ると、焼嵌め時に、外筒の焼嵌め圧力により内
筒が変形することとなり、この変形が使用時に
サーマル・クラウンの発生を助長することにな
る。これを防ぐために、δ2・E2≧δ1・E1を満足
させる必要がある。
However, if the wall thickness of the inner cylinder is too thin and its rigidity is insufficient, the inner cylinder will be deformed by the shrink-fitting pressure of the outer cylinder during shrink fitting, and this deformation will promote the occurrence of thermal crown during use. Become. In order to prevent this, it is necessary to satisfy δ 2 ·E 2 ≧ δ 1 ·E 1 .

ここで、δ2は内筒の肉厚、 E2は内筒のヤング率 δ1は通路と通路間における外筒の肉
厚、 E1は外筒のヤング率 δ1,δ2は前述した第3図A参照 (3) 外筒の肉厚 外筒の外表面から通路までの肉厚tが厚くな
ればなるほど外表面近傍の外筒温度が高くなる
ので、ストリツプからの抜熱効果が小さくな
り、所期の目的が達成できなくなる。10mm以下
の肉厚とすることにより効率良く抜熱ができ
る。
Here, δ 2 is the wall thickness of the inner cylinder, E 2 is the Young's modulus of the inner cylinder, δ 1 is the wall thickness of the outer cylinder between the passages, E 1 is the Young's modulus of the outer cylinder, and δ 1 and δ 2 are as described above. See Figure 3A (3) Wall thickness of the outer cylinder The thicker the wall thickness t from the outer surface of the outer cylinder to the passage, the higher the temperature of the outer cylinder near the outer surface, so the heat removal effect from the strip becomes smaller. As a result, the intended purpose cannot be achieved. By making the wall thickness less than 10mm, heat can be removed efficiently.

また、外筒の温度上昇による外筒の周方向の
伸びは焼嵌めによる伸びにより相殺され、サー
マル・クラウンとはならないが、外筒の肉厚方
向の影響は避けられず、肉厚が大となればなる
ほど肉厚方向の膨張も大となるので外筒の肉厚
は薄い方が好ましい。
In addition, the elongation of the outer cylinder in the circumferential direction due to the rise in temperature of the outer cylinder is offset by the elongation due to shrink fitting and does not result in a thermal crown, but the effect in the thickness direction of the outer cylinder cannot be avoided, and if the wall thickness is large The thinner the wall thickness of the outer cylinder is, the greater the expansion in the wall thickness direction becomes.

このように抜熱効率と肉厚方向の膨張度の観
点からは上限を10mmとした。
Thus, from the viewpoint of heat removal efficiency and degree of expansion in the wall thickness direction, the upper limit was set at 10 mm.

一方、下限を6mmとしたのは、6mm未満では
外筒の剛性が十分確保できないためである。
On the other hand, the lower limit is set to 6 mm because if it is less than 6 mm, sufficient rigidity of the outer cylinder cannot be ensured.

(4) 冷却媒体通路の外筒への形成 冷却媒体通路を外筒側に設けるのは、そうす
ることにより外筒と冷却媒体と接触する面積が
大きくなり、外筒の温度上昇がより効果的に防
止できるからである。
(4) Forming the cooling medium passage in the outer cylinder The reason why the cooling medium passage is provided on the outer cylinder side is that this increases the area of contact between the outer cylinder and the cooling medium, making it more effective to increase the temperature of the outer cylinder. This is because it can be prevented.

別構造のロールとして第3図Bに示すよう
に、内筒側に冷却媒体路を作り、外筒を焼嵌め
る方法もある。この場合、外筒に流路をつくる
場合に比べて内外筒の接触部となる面aが熱抵
抗となつてしまう。仕切部の近くで熱流が阻害
されてしまうため、外筒の温度が高まり、冷却
効率が低下する。また外筒の平均温度も上昇す
るために、焼嵌め代も大きくなり、内外筒の材
質強度の点からも問題となる。それ故に、外筒
に通路加工を行うのである。
As shown in FIG. 3B, there is also a method of creating a cooling medium path on the inner cylinder side and shrink-fitting the outer cylinder into the roll as shown in FIG. 3B. In this case, compared to the case where a flow path is formed in the outer cylinder, the surface a, which is the contact area between the inner and outer cylinders, becomes a thermal resistance. Since heat flow is obstructed near the partition, the temperature of the outer cylinder increases and cooling efficiency decreases. Furthermore, since the average temperature of the outer cylinder also rises, the shrink-fitting allowance increases, which also poses a problem in terms of the material strength of the inner and outer cylinders. That is why the outer cylinder is machined with a passage.

〔実施例〕〔Example〕

外径1000mm、長さ2000mmの鋼製の冷却ロールを
作成した。
A steel cooling roll with an outer diameter of 1000 mm and a length of 2000 mm was created.

ここで、第6図に示すように、l1=22mm、l2
8mm、l3=12mm、t=6mmで、通路と通路間にお
ける外筒の肉厚(δ1)18mm、内筒厚80mmとし、ま
た冷却通路は8条の螺旋とした。
Here, as shown in Fig. 6, l 1 = 22 mm, l 2 =
8 mm, l 3 = 12 mm, t = 6 mm, the wall thickness (δ 1 ) of the outer cylinder between the passages was 18 mm, the inner cylinder thickness was 80 mm, and the cooling passage was an 8-thread spiral.

そして焼嵌め代として、半径当り0.55mmとし
た。
The shrink fit allowance was set at 0.55 mm per radius.

上記のようにして作成したロールについて、有
限要素法により温度解析と変形解析(熱膨張解
析)を行い、本焼嵌めロールの走行性を検討し
た。冷却水の温度を50度とし、ロールシエル冷却
水との管の熱伝達係数αwを9000kcal/m2h℃と
する。800℃のストリツプをロールに180℃の角度
で巻き付けた場合を考え、ストリツプからロール
への熱伝達係数αs=1500kcal/m2h℃とする。
Temperature analysis and deformation analysis (thermal expansion analysis) were performed on the rolls created as described above using the finite element method, and the runnability of the shrink-fitted rolls was examined. The temperature of the cooling water is 50 degrees, and the heat transfer coefficient α w of the tube with the roll shell cooling water is 9000 kcal/m 2 h°C. Consider the case where a strip at 800°C is wound around a roll at an angle of 180°C, and the heat transfer coefficient from the strip to the roll α s =1500 kcal/m 2 h°C.

なお、外筒1と内筒2′の接触面は両者の密着
が完全で熱抵抗が零であるとした。
It is assumed that the contact surfaces between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2' are in perfect contact with each other and the thermal resistance is zero.

温度解析の結果、内筒2′の温度分布は仕切部
の近傍で54℃程度、他の部分(大部分)では51〜
52℃となり、冷却水とほぼ同じになつた。これは
冷却水通路の仕切部の寸法が適切であるため、ス
トリツプからの熱が内筒2′に伝わる以前にほと
んど冷却水の方へ流れているためである。
As a result of temperature analysis, the temperature distribution of the inner cylinder 2' is around 54℃ near the partition, and 51~51℃ in other parts (most parts).
The temperature was 52℃, almost the same as the cooling water. This is because the size of the partition of the cooling water passage is appropriate, so that most of the heat from the strip flows toward the cooling water before being transmitted to the inner cylinder 2'.

この解析例の場合、ロール表面の半径方向変
位、すなわち半径当りのサーマル・クラウン量は
0.046mmとなつた。一方、同じ温度分布を用いて、
内筒2′と外筒1とが接合されていないもの(す
なわち従来法)として熱膨張解析を行うと、サー
マル・クラウン量は0.38mmとなつた。したがつ
て、この例の場合、焼嵌めによりサーマル・クラ
ウンを従来法の12%まで小さくできたことにな
る。
In this analysis example, the radial displacement of the roll surface, that is, the amount of thermal crown per radius, is
It became 0.046mm. On the other hand, using the same temperature distribution,
When thermal expansion analysis was performed assuming that the inner cylinder 2' and the outer cylinder 1 were not joined (that is, the conventional method), the thermal crown amount was 0.38 mm. Therefore, in this example, the thermal crown could be reduced by 12% compared to the conventional method by shrink fitting.

また計算による焼嵌めしないサーマル・クラウ
ンが0.38mmであるため、本ロールの0.55mmの焼嵌
め代が充分かつ適正があることがわかつた。
Also, since the calculated thermal crown without shrink fitting is 0.38 mm, it was found that the shrink fitting allowance of 0.55 mm for this roll is sufficient and appropriate.

次に、本発明のロールを用いて、前述と同様の
ストリツプ冷却実験を行つた。
Next, a strip cooling experiment similar to that described above was conducted using the roll of the present invention.

連続焼鈍ラインの一次冷却帯に4本のテスト
ロールを設置し、入測温度800〜600℃の鋼板に
接触させ全体で約400℃に冷却した(ロール1
本当りの冷却水量を20T/hで、ライン速度は
板厚0.7mmで200m/minを基準とした。)。板幅
900〜1600、板厚0.4〜1.6mmのストリツプに対
して冷却を行つたが、幅方向の温度不均一が15
℃以内で冷却されていた。
Four test rolls were installed in the primary cooling zone of the continuous annealing line, brought into contact with the steel plate whose temperature was 800 to 600℃, and cooled to approximately 400℃ as a whole (roll 1
The standard cooling water flow rate was 20T/h, and the line speed was 200m/min with a plate thickness of 0.7mm. ). Plate width
900 to 1600 mm and a plate thickness of 0.4 to 1.6 mm, but the temperature nonuniformity in the width direction was 15 mm.
It was cooled within ℃.

また張力を変動させてサーマル・クラウンの
影響を見たが、従来のロールでは板厚0.4mm材
では絞り込みが問題となつていたが、本発明ロ
ールでは張力を大きくしても凸クラウンによる
絞込みが発生しておらず、この点からもクラウ
ンが充分抑止されていることが明らかとなつ
た。張力を含めると、板の蛇行抑止にも効果が
あり、本ロールの付帯効果といえる。
We also examined the effect of thermal crown by varying the tension, and found that with conventional rolls, squeezing was a problem with 0.4 mm thick material, but with the roll of the present invention, squeezing due to the convex crown was a problem even when the tension was increased. This did not occur, and it was clear from this point that the crown was sufficiently suppressed. When tension is included, it is also effective in preventing meandering of the board, which can be said to be an additional effect of this roll.

試験的に板厚0.15〜0.25mm材1400wのストリ
ツプを入側板温550℃、150m/min、張力3
Kg/mm2で通板しながら冷却を行つた。
As a test, a 1400w strip of 0.15-0.25mm thick material was applied at an input side plate temperature of 550℃, 150m/min, and a tension of 3.
Cooling was performed while passing the plate at a rate of Kg/ mm2 .

上記実験の結果、板厚0.15mmの薄物においても
形状不良はほとんど発生せず、幅方向に均一な冷
却を行うことができた。すなわち、本発明のロー
ルにより従来不可能であつた薄物のロール冷却が
可能となつた。
As a result of the above experiment, almost no shape defects occurred even in a thin plate with a thickness of 0.15 mm, and uniform cooling could be performed in the width direction. In other words, the roll of the present invention enables roll cooling of thin materials, which was previously impossible.

なお、本発明は螺旋状通路以外にも、他の方式
の冷却水の流し方、例えば軸方向に流す方式など
に対しても同様に適用できる。いずれの場合にも
外筒と内筒との接合部の間隔(すなわち冷却水通
路間の間隔)は大きくしすぎないように注意する
必要がある。その理由は、間隔が大きすぎると常
温時にロールがフラツトであつても、外筒の温度
が上昇すると、接合部と接合部との間の部分があ
る程度熱膨張し、局部サーマル・クラウンが生じ
て第7図に示すように細かい凹凸がロール表面に
できるためである(第6図の寸法の場合には、こ
のような凹凸はほとんど生じない。)。
In addition to the spiral passage, the present invention is also applicable to other methods of flowing cooling water, such as a method of flowing cooling water in the axial direction. In either case, care must be taken not to make the interval between the joint between the outer cylinder and the inner cylinder (that is, the interval between the cooling water passages) too large. The reason is that if the gap is too large, even if the rolls are flat at room temperature, when the temperature of the outer cylinder rises, the area between the joints will thermally expand to some extent, causing a local thermal crown. This is because fine irregularities are formed on the roll surface as shown in FIG. 7 (in the case of the dimensions shown in FIG. 6, such irregularities hardly occur).

また、冷却水の温度上昇が大きいと、冷却水の
入口に近い側と出口に近い側とで内筒の温度に差
ができて、ロールが十分にフラツトではなくなつ
てしまう。その対策として、次の2つの方法があ
る。
Furthermore, if the temperature of the cooling water increases significantly, there will be a difference in the temperature of the inner cylinder between the side near the inlet of the cooling water and the side near the outlet, and the roll will not be sufficiently flat. There are two methods to deal with this problem:

冷却水流量を増大することにより、冷却水の
温度上昇量を小さくする。
By increasing the flow rate of cooling water, the amount of temperature rise of the cooling water is reduced.

第1図に示すように冷却水通路を2系統以上
とし、入口に近く低温である冷朽水と、出口に
近く高温となつた冷却水とが隣り合つて流れる
ようにし、両者の平均温度がロールのどの部分
においても同じになるようにする。例えば、螺
旋状通路では冷却水通路を2条ねじのようにつ
くり、それぞれの通路に逆方向に水を流すよう
にする。
As shown in Figure 1, there are two or more cooling water passages so that the cold water near the inlet and the cool water near the outlet and the high temperature cooling water near the outlet flow side by side, so that the average temperature of both flows. Make it the same in every part of the roll. For example, in a spiral passage, the cooling water passages are made like a double thread screw, and water flows in opposite directions in each passage.

以上の説明において「冷却水」という用語は、
水のみに限らず、冷却機能を有する他の液体また
は気体等の冷却媒体をすべて含む。
In the above explanation, the term "cooling water"
It is not limited to only water, but also includes all other cooling media such as liquids or gases that have a cooling function.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、ロールにサーマル・クラウンがほとんど生じ
ないため、ストリツプの冷却が幅方向に均一とな
り、冷却後の材質が幅方向に均一になるとともに
薄物においても形状不良が発生しない。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, almost no thermal crown occurs on the roll, so the cooling of the strip becomes uniform in the width direction, the material quality after cooling becomes uniform in the width direction, and even thin materials Also, no shape defects occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のロールの縦断面図。第2図は
従来のストリツプ冷却用のロールの縦断面図。第
3図A,Bは外筒と中心部材との結合部縦断面
図。第4図はロールのサーマル・クラウンを示す
グラフ。第5図はストリツプとロールとの接触状
態を示す平面図、第6図は本発明の実施例を示す
ロールの一部縦断面図。第7図は局部的サーマ
ル・クラウンを生じたときのロールの一部縦断面
図。 1:外筒、2:中心部材(内筒)、3:仕切部
材、4:ストリツプ、5:ロール、6:冷却媒体
通路。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the roll of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional strip cooling roll. FIGS. 3A and 3B are vertical cross-sectional views of the joint between the outer cylinder and the central member. Figure 4 is a graph showing the thermal crown of the roll. FIG. 5 is a plan view showing the state of contact between the strip and the roll, and FIG. 6 is a partial vertical sectional view of the roll showing an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of the roll when a local thermal crown occurs. 1: Outer cylinder, 2: Center member (inner cylinder), 3: Partition member, 4: Strip, 5: Roll, 6: Cooling medium passage.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ロール胴部が外筒と内筒の中心部材とその間
の冷却媒体通路で形成されたストリツプ冷却用ロ
ールにおいて、外筒がストリツプからの熱により
温度が上昇した場合にも、ロール全長にわたり外
筒と内筒の焼嵌め状態が維持されるような焼嵌め
代で焼嵌めされており、かつ、内筒の中心部材が
下記式を満足していること、前記外筒の外表面か
ら冷却媒体通路までの肉厚tが6〜10mmであるこ
と、及び前記冷却媒体通路は外筒に形成されてい
ることを特徴とするストリツプ冷却用ロール。 δ2・E2≧δ1・E1 ただし、上式においてδ2は内筒の肉厚、E2は内
筒の材料のヤング率、δ1は通路と通路間における
外筒の肉厚、E1は外筒の材料のヤング率とする。
[Scope of Claims] 1. In a strip cooling roll in which the roll body is formed by a central member of an outer cylinder and an inner cylinder and a cooling medium passage between them, even if the temperature of the outer cylinder rises due to heat from the strip, , the outer cylinder and the inner cylinder are shrink-fitted with a shrink-fitting allowance that maintains the shrink-fitting state over the entire length of the roll, and the central member of the inner cylinder satisfies the following formula; A strip cooling roll characterized in that the wall thickness t from the outer surface to the cooling medium passage is 6 to 10 mm, and the cooling medium passage is formed in an outer cylinder. δ 2・E 2 ≧ δ 1・E 1 However, in the above formula, δ 2 is the wall thickness of the inner cylinder, E 2 is the Young's modulus of the material of the inner cylinder, δ 1 is the wall thickness of the outer cylinder between the passages, E 1 is the Young's modulus of the material of the outer cylinder.
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