カテナリ型炉
【課題】ストリップ材の熱処理の温度条件を変化させることなく、且つ、ストリップ材を損傷させずに、ストリップ材を支持する支持ローラを交換できるカテナリ型炉を提供する。
【解決手段】ストリップ材３を支持して回転可能な複数の支持ローラ７を周上長手方向に設けた回転ドラム５と、回転ドラム５の回転の際に支持ローラ７に替わってストリップ材３を支持する回転可能な補助ローラ９とを有し、回転ドラム５によって炉体２を封止するカテナリ型炉１において、回転ドラム５に補助ローラ９を収容する収容溝１０を設けることで、ストリップ材３の支持ローラ７による支持位置と補助ローラ９による支持位置とを接近させる。
【解決手段】ストリップ材３を支持して回転可能な複数の支持ローラ７を周上長手方向に設けた回転ドラム５と、回転ドラム５の回転の際に支持ローラ７に替わってストリップ材３を支持する回転可能な補助ローラ９とを有し、回転ドラム５によって炉体２を封止するカテナリ型炉１において、回転ドラム５に補助ローラ９を収容する収容溝１０を設けることで、ストリップ材３の支持ローラ７による支持位置と補助ローラ９による支持位置とを接近させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はストリップ材を連続して熱処理するカテナリ型炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ストリップ材を連続して熱処理するカテナリ型炉では、炉内でストリップ材を支持する必要があり、そのために炉内に支持ローラを配置するのが一般的である、支持ローラは損傷等によって交換が必要になるが、炉の運転を停止して支持ローラを交換すると、炉の冷却および再昇温のために非常に長い停止時間が必要であるため、稼働率が大きく低下してしまう。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、２本の支持ローラを回転ドラムの周上長手方向に設け、回転ドラムを回転することで、ストリップ材を支持する支持ローラを入れ替えるようにする技術が知られている。回転ドラムは、炉体の開口に配置され、一方の支持ローラを炉体の外側に露出させるので、カテナリ型炉の運転を止めることなく、損傷した支持ローラを新しいものに交換可能にする。
【０００４】
そのような回転ドラムを使用する問題点として、回転ドラムと炉体との隙間が大きく、熱効率が悪くなることがある。特許文献２には、そのようなカテナリ型炉の熱効率を高めるために、炉体と回転ドラムとの間を封止でき、回転ドラムを回転するときには回転ドラムから離間するシール部材を設ける発明が開示されている。しかしながら、シール部材の駆動のためには、複雑な駆動機構が必要である。
【０００５】
また、回転ドラムを使用する他の問題点として、回転ドラムの回転時に、回転ドラムがストリップ材を擦過して傷付けるという問題がある。特許文献３には、回転ドラムの周速がストリップ材の搬送速度に等しくなるように、回転ドラムを駆動する駆動機構を設ける発明が記載されている。しかしながら、回転ドラムの擦過によるストリップ材の損傷を完全に防止するためには、質量が決して小さくない回転ドラムの周速を一瞬にしてストリップ材の搬送速度まで加速する必要がある。高出力の駆動機構を採用したとしても、ストリップ材を擦過して傷付けるのを完全に防止できる程に回転ドラム加速することは難しい。
【０００６】
そこで、特許文献４には、回転ドラムを回転させるときだけ上昇して、支持ローラに替わってストリップ材を支持する補助ローラを設ける発明が記載されている。そのような補助ローラは、通常時には、ストリップ材と接触しないように支持ローラよりも下方に退避している必要があり、回転ドラムと干渉させないためには、支持ローラからある程度離れた位置に設ける必要がある。
【０００７】
しかしながら、支持ローラと補助ローラが離れていると、支持ローラに支持されているときと補助ローラに支持されているときとで、ストリップ材が搬送される経路が異なってしまう。炉内には、バーナの配置等に応じて温度分布があり、ストリップ材の搬送経路が変更されることによって、僅かながら熱処理の温度条件が変化してしまう。近年、熱処理の高度化が進み、そのような温度条件の変化が問題視されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平２−３３７６７号公報
【特許文献２】特開平１０−２６５８５５号公報
【特許文献３】特開平９−２４９９２０号公報
【特許文献４】特開平９−２９６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記問題点に鑑みて、本発明は、ストリップ材の熱処理の温度条件を変化させることなく、且つ、ストリップ材を損傷させずに、ストリップ材を支持する支持ローラを交換できるカテナリ型炉、および、シール性の高い支持ローラの交換機構を備えるカテナリ型炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明によるカテナリ型炉は、ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記支持ローラに替わって前記ストリップ材を支持する回転可能な補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、前記回転ドラムに前記補助ローラを収容する収容溝を設けたものとする。
【００１１】
この構成によれば、補助ローラの使用により、支持ローラの交換時にストリップ材が回転ドラムに接触せず、ストリップ材を傷付けることがない。また、通常の運転時には回転ドラムに設けた収容溝に補助ローラを収容できるようにしたので、支持ローラがストリップ材を支持する位置と、補助ローラがストリップ材を支持する位置とが接近している。これにより、支持ローラで支持するときと補助ローラで支持するときのストリップ材の搬送経路が殆ど変わらないので、ストリップ材に対する炉内温度の分布が維持される。これにより、支持ローラを交換するときにも、ストリップ材に加えられる熱量の分布が変化せず、熱処理の温度条件が一定に保たれる。
【００１２】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、前記支持ローラの回転軸と前記収容溝に収容したときの前記補助ローラの中心の回転軸との間の角度位置を真上にして停止してもよい。
【００１３】
回転ドラムは、支持ローラを保持する部分および収容溝の部分では炉体を封止できない。通常、炉体の開口は水平であるので、回転ドラムの回転軸の前後で炉体の開口幅は等しくなる。このため、支持ローラを頂点にして、回転ドラムを停止すると、支持ローラの前後に収容溝の幅以上の開口が必要になる。そこで、支持ローラと補助ローラとの間を真上にすることで、炉体の開口幅を小さくすることができる。また、補助ローラを回転ドラムの回転中心の真上近くに収容するほうが、補助ローラを回転ドラムに対して鉛直方向に相対移動させたときに、回転ドラムの回転に干渉しない位置まで補助ローラを突出させるのに必要な移動距離が少なくて済む。
【００１４】
また、本発明のカテナリ型炉は、前記補助ローラが昇降可能であり、前記炉体の側壁に設けた前記支持ローラの軸を受け入れる軸貫通溝を封止可能な可動の封止部材をさらに有してもよい。
【００１５】
この構成によれば、補助ローラを昇降することで、ストリップ材を支持ローラから持ち上げて支持し、且つ、回転ドラムを回転するために、回転ドラムおよび支持ローラの回転範囲の外に補助ローラを退避させることができる。このためには、炉体の側壁に補助ローラの軸が貫通する軸貫通溝が必要であるが、通常運転時には封止部材によって軸貫通溝の上部を封止することで、熱効率の低下を防止できる。
【００１６】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記支持ローラは、前記回転ドラムの外周円の内側に配設され、前記回転ドラムは、前記支持ローラの近傍が前記外周円の内側に後退した形状をしていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、支持ローラを回転ドラムの外周円の内側に配設することで、回転ドラムの回転に必要な空間の半径を小さくしている。同時に、回転ドラムの形状を、支持ローラの両側を切除して外周円よりも後退させた形状とすることで、支持ローラに支持されているストリップ材に回転ドラムが接触しないようにしている。これにより、回転ドラムを回転させるためのクリアランスを確保するための駆動量を小さくすることができ、駆動機構を簡素化できる。
【００１８】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保してもよい。
【００１９】
この構成によれば、回転ドラムを炉体に圧接して隙間をなくすので、炉体の封止が確実である。また、隙間を封止するための別部材が不要であるために構造が簡素になる。
【００２０】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記炉体の前記回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げてもよい。
【００２１】
炉体の回転ドラムが圧接される部分は、回転ドラムの倣い形状とする必要があるが、完全な倣い形状にしてしまうと、炉体が下降したときにできる回転ドラムと炉体との間の回転ドラムの回転のための径方向のクリアランスは、炉体の下側ほど、つまり、回転ドラムの角度位置が頂点から離れているほど小さくなる。そこで、回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げることで、クリアランスを大きくし、回転ドラムの昇降距離を小さくできる。
【００２２】
また、本発明によるカテナリ型炉の異なる態様は、ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記ストリップ材を支持する補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保するものとする。
【００２３】
この構成によれば、回転ドラムを炉体に圧接して隙間をなくすので、炉体の封止が確実である。また、隙間を封止するための別部材が不要であるために構造が簡素になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通常の運転時には、回転ドラムに設けた収容溝に支持ローラの交換時にストリップ材を保持する補助ローラを収容するので、支持ローラがストリップ材を支持する位置と、補助ローラがストリップ材を支持する位置とが接近しており、熱処理の条件が一定に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態のカテナリ型炉のストリップ材搬送方向に直交する断面図である。
【図２】図１のカテナリ型炉の通常運転時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図３】図１のカテナリ型炉の回転ドラムの斜視図である。
【図４】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉体外での部分断面図である。
【図７】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉体外における部分断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態のカテナリ型炉の通常運転時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図９】図８のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図１０】本発明に係る回転ドラムの代案の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の第１実施形態のカテナリ型炉１を示す。カテナリ型炉１は、耐熱材からなる炉体２の内部を不図示のバーナで加熱し、炉体２の内部を搬送する金属ストリップ材３を連続的に加熱処理するものである。図１には、ストリップ材３の搬送方向に直交する断面、図２には、ストリップ材３の中央における断面が示されている。
【００２７】
カテナリ型炉１は、図２に示すように、炉体２の底壁が部分的に高くなっており、その部分に炉体２を横断し、下向きに開口する支持開口４が形成されている。支持開口４は、図３に示すような、例えばキャスタブルセラミックを概略円柱状にモールド成形してなり、その中心軸周りに回転可能な回転ドラム５によって封止されるようになっている。
【００２８】
図１に示すように、回転ドラム５のシャフトに設けた支持部材６には、ストリップ材３を支持するための２本の支持ローラ７が回転可能に保持されている。支持ローラ７は、図３に示すように、それぞれ、回転ドラム５の外周に長手方向に延伸して設けた支持溝８に収容されている。支持ローラ７は、図２に示すように、回転ドラム５の軸周りに１８０°の間隔で配設されており、その外周が回転ドラム５の外周円の内側に位置するように保持されている。
【００２９】
図２に示すように、回転ドラム５は、支持ローラ７の近傍、つまり、支持溝８のストリップ材３搬送方向のエッジ部分が、回転ドラム５の外周円の内側に後退するように削り取られた形状を有し、支持ローラ７が支持するストリップ材３に回転ドラム５が接触しないようにクリアランスを形成している。
【００３０】
また、カテナリ型炉１は、支持ローラ７の近傍に配置され、支持ローラ７に替わってストリップ材を支持可能な補助ローラ９を有する。補助ローラ９は、不図示の駆動機構によって昇降可能、且つ、回転可能に保持されており、上昇時には、図２に二点鎖線で示すように、ストリップ材３を支持ローラ７から持ち上げて支持する。また、補助ローラ９は、下降時には、支持ローラ７よりも低い位置まで下がり、支持ローラ７に支持されているストリップ材３に接触しないように退避する。このとき、補助ローラ９は、回転ドラム５に、支持溝８にそれぞれ隣接するように設けた２本の収容溝１０のいずれかに、例えば図３に二点鎖線で示すように収容されるようになっている。
【００３１】
収容溝１０は、回転ドラム５が２本の支持ローラ７のいずれかを回転ドラム５の中心軸の真上よりも補助ローラ９と反対側に所定の小さい角度だけ傾けた角度位置に停止したときに、補助ローラ９を収容できる。つまり、回転ドラム５は、支持ローラ７の中心軸と収容溝に収容した補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして停止するようになっている。
【００３２】
図２に示すように、炉壁の厚みにより形成される支持開口４の内側端面は、上側半分が回転ドラム５に倣う円筒面であり、下側半分が上側部分から不連続に拡がるテーパ状の平面である。また、支持開口４の端面には、セラミック繊維によって形成された弾性のあるフェルトからなる弾性部材１１が貼着されている。
【００３３】
さらに、回転ドラム５は、図１に示すように、流体圧シリンダ１２のような昇降機構によって昇降可能に保持されており、上昇して支持開口４に圧接されることにより、支持開口４を封止する。このとき、弾性部材１１は、炉体２と回転ドラム５との隙間をシールするとともに、炉体２および回転ドラム５の圧接時の衝撃による破損を防止する緩衝材の役目を果たす。
【００３４】
カテナリ型炉１において、支持ローラ７を交換する場合、先ず、補助ローラ９を上昇して、補助ローラ９にストリップ材３を支持させる。そして、図４に示すように、回転ドラム５を下降させることで、回転ドラム５を炉体２の支持開口４から離間させて、回転ドラム５の外周周りに空間を設ける。この状態で、回転ドラム５を１８０°回転させることで、回転ドラム５の上側に保持されてストリップ材３を支持していた支持ローラ７と、回転ドラム５の下側に保持されていた支持ローラ７とを入れ替える。
【００３５】
そして、再び回転ドラム５を上昇させて炉体２に圧接して支持開口４を封止する。回転ドラム５の上側に移動した支持ローラ７が炉内の熱気で十分に熱せられたなら、補助ローラ９を下降して、回転ドラム５の収容溝１０の中に収容し、隣接する支持ローラ７にストリップ材３を受け渡す。回転ドラム５の下側に移動した支持ローラ７は、炉体２の外側に保持されているので、カテナリ型炉１の運転が継続されていても、外気によって冷却され、カテナリ型炉１を停止することなく新品と交換できる。つまり、次にストリップ材３を支持する支持ローラ７を事前に準備しておくことができる。
【００３６】
カテナリ型炉１は、回転ドラム５に補助ローラ９を収容する収容溝１０を設けているので、支持ローラ７と補助ローラ９とが非常に近い位置に配置されている。このため、支持ローラ７によって支持されているときのストリップ材３の搬送の軌道と、補助ローラ９によって支持されているときのストリップ材３の搬送の軌道とが殆ど変化しない。炉体２の内部は、バーナの配置等に応じて位置によって温度が異なるが、支持ローラ７の交換時にもストリップ材３の搬送経路が変化しないため、熱処理の温度条件が変わらない。
【００３７】
また、カテナリ型炉１では、円筒状の回転ドラム５の外面が支持開口４に圧接されるので、別の部材によってシールする場合と比べて、支持開口４の周長に対する圧接面積、つまり、シール面積を大きく取ることができる。このために、カテナリ型炉１は、支持開口４からの高温空気の漏れが少なく、熱効率が高い。
【００３８】
カテナリ型炉１において支持開口４は水平に開口しているため、回転ドラム５によって封止するためには、支持開口４のストリップ材搬送方向前後の端面が、回転ドラム５の回転軸に対して前後に対称な位置にある必要がある。本実施形態のカテナリ型炉１では、回転ドラム５は、支持ローラ７の中心軸と補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして、支持溝８と収容溝１０とを回転ドラム５の中心軸の両側に振り分けるように停止するようになっているので、支持開口４の幅（ストリップ材搬送方向の長さ）が、支持溝８および収容溝１０の幅の合計よりも僅かに大きいだけであり、支持開口４が小さい。これによっても、カテナリ型炉１は、支持開口４を封止しやすくしている。
【００３９】
また、図５に二点鎖線で示すように、支持開口４の内側端面を完全な回転ドラム５の倣い形状にすると、回転ドラム５を鉛直方向に下降させたとき、下側程、炉体２と回転ドラム５との間の回転ドラム５の径方向の隙間、つまり、回転ドラム５を回転させるためのクリアランスが小さくなる。そこで、カテナリ型炉１では、上述のように支持開口４の端面の下側をテーパ状に拡げることで、回転ドラム５の移動距離が小さくても、炉体２の下側においても十分なクリアランスを得られるようにしている。
【００４０】
また、回転ドラム５が回転する際には、回転ドラム５と補助ローラ９との間にも、十分な隙間が必要である。カテナリ型炉１は、支持ローラ７の中心軸と補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして回転ドラム５を停止するので、補助ローラ９の移動方向が、回転ドラム５の径方向に近い角度になる。これにより、補助ローラ９が回転ドラム５の外周円（回転領域）から離脱するのに必要な回転ドラム５との相対的な移動距離が短くて済む。
【００４１】
さらに、図６に、カテナリ型炉１の支持開口４の側端部、つまり、炉体２の側面を示し、支持開口４の封止に係る付帯的な構造を説明する。支持開口４は、炉体２の側壁においては、回転ドラム５に倣う概略半円形の開口となっており、回転ドラム５に当接する部分全体に弾性部材１１が延伸して貼着されている。また、炉体２の側壁には、補助ローラ９の上昇時に図７に示すように補助ローラ９の軸を受け入れるために、回転ドラム５の倣い形状から上方に延伸する軸貫通溝１３が形成されている。
【００４２】
そして、炉体２の外側には、軸貫通溝１３を囲むように、冷却水が循環される水冷ジャケット１４が設けられている。さらに、水冷ジャケット１４の外側には、水冷ジャケット１４に面し、補助ローラ９と共に昇降する、断熱性材料からなる封止部材１５が設けられている。封止部材１５は、補助ローラ９と共に下降して軸貫通溝１３を封止する。また、封止部材１５には、支持ローラ７の回転軸を受け入れる溝１６が形成されている。
【００４３】
このように、カテナリ型炉１では、軸貫通溝１３を封止部材１５で封止しているので、補助ローラ９の軸の周囲から炉内の空気が逃げない。また、封止部材１５を冷却するために水冷ジャケット１４を設けたことで、通常の耐熱温度を有する材料によって封止部材１５を形成できる。尚、カテナリ型炉１においては、図示しないが、回転ドラム５、支持ローラ７および補助ローラ９も、冷却水を循環させて冷却できるような公知の冷却可能な構造にすることが望ましい。
【００４４】
続いて、図８、９に、本発明の第２実施形態のカテナリ型炉１ａを示す。尚、本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態では、回転ドラム５ａは、概略正六角柱状に形成されている。この例が示すように、本発明における回転ドラム５ａは、必ずしも円柱状でなくてもよい。
【００４５】
このカテナリ型炉１ａの支持開口４の内側端面は、回転ドラム５ａの形状に倣って、下側が拡がったテーパ状の平面である。本実施形態では、回転ドラム５ａは、支持ローラ７を頂点にして停止した状態で、収容溝１０に補助ローラ９を受け入れられるように設計されている。
【００４６】
カテナリ型炉１ａでは、補助ローラ９は昇降不能であり、回転ドラム５ａが、図９に示すように、補助ローラ９が回転の邪魔にならない位置まで下降する。支持ローラ７は、回転ドラム５ａの下降に伴って下降することにより、補助ローラ９にストリップ材３を受け渡す。尚、このカテナリ型炉１ａの支持ローラ７は、回転ドラム５ａの外周円よりも突出しているため、回転ドラム５ａの回転に際しては、支持ローラ７の回動を考慮したクリアランスを設ける必要がある
【００４７】
また、本発明における収容溝は、その形状がいわゆる溝型である必要はなく、回転ドラムの外周を部分的に掘り下げた形状であればいかなる形状であってもよい。例えば、図１０に示す回転ドラム５ｂでは、回転ドラム５ｂを平面的に削り取って形成されたスペースが、支持ローラ７を受け入れる支持溝と一体化された収容溝１７であると理解される。
【００４８】
また、本発明における回転ドラムは、概略形状を円柱状または正多角柱状にすることで、回転時するためのスペースを確保するのに必要な下降距離を短くできるが、炉体の支持開口を封止できる形状であればいかなる形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ…カテナリ型炉
２…炉体
３…ストリップ材
４…支持開口
５，５ａ，５ｂ…回転ドラム
６…支持部材
７…支持ローラ
８…支持溝
９…補助ローラ
１０…収容溝
１１…弾性部材
１２…流体圧シリンダ
１３…軸貫通溝
１４…水冷ジャケット
１５…封止部材
１７…収容溝
【技術分野】
【０００１】
本発明はストリップ材を連続して熱処理するカテナリ型炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ストリップ材を連続して熱処理するカテナリ型炉では、炉内でストリップ材を支持する必要があり、そのために炉内に支持ローラを配置するのが一般的である、支持ローラは損傷等によって交換が必要になるが、炉の運転を停止して支持ローラを交換すると、炉の冷却および再昇温のために非常に長い停止時間が必要であるため、稼働率が大きく低下してしまう。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、２本の支持ローラを回転ドラムの周上長手方向に設け、回転ドラムを回転することで、ストリップ材を支持する支持ローラを入れ替えるようにする技術が知られている。回転ドラムは、炉体の開口に配置され、一方の支持ローラを炉体の外側に露出させるので、カテナリ型炉の運転を止めることなく、損傷した支持ローラを新しいものに交換可能にする。
【０００４】
そのような回転ドラムを使用する問題点として、回転ドラムと炉体との隙間が大きく、熱効率が悪くなることがある。特許文献２には、そのようなカテナリ型炉の熱効率を高めるために、炉体と回転ドラムとの間を封止でき、回転ドラムを回転するときには回転ドラムから離間するシール部材を設ける発明が開示されている。しかしながら、シール部材の駆動のためには、複雑な駆動機構が必要である。
【０００５】
また、回転ドラムを使用する他の問題点として、回転ドラムの回転時に、回転ドラムがストリップ材を擦過して傷付けるという問題がある。特許文献３には、回転ドラムの周速がストリップ材の搬送速度に等しくなるように、回転ドラムを駆動する駆動機構を設ける発明が記載されている。しかしながら、回転ドラムの擦過によるストリップ材の損傷を完全に防止するためには、質量が決して小さくない回転ドラムの周速を一瞬にしてストリップ材の搬送速度まで加速する必要がある。高出力の駆動機構を採用したとしても、ストリップ材を擦過して傷付けるのを完全に防止できる程に回転ドラム加速することは難しい。
【０００６】
そこで、特許文献４には、回転ドラムを回転させるときだけ上昇して、支持ローラに替わってストリップ材を支持する補助ローラを設ける発明が記載されている。そのような補助ローラは、通常時には、ストリップ材と接触しないように支持ローラよりも下方に退避している必要があり、回転ドラムと干渉させないためには、支持ローラからある程度離れた位置に設ける必要がある。
【０００７】
しかしながら、支持ローラと補助ローラが離れていると、支持ローラに支持されているときと補助ローラに支持されているときとで、ストリップ材が搬送される経路が異なってしまう。炉内には、バーナの配置等に応じて温度分布があり、ストリップ材の搬送経路が変更されることによって、僅かながら熱処理の温度条件が変化してしまう。近年、熱処理の高度化が進み、そのような温度条件の変化が問題視されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平２−３３７６７号公報
【特許文献２】特開平１０−２６５８５５号公報
【特許文献３】特開平９−２４９９２０号公報
【特許文献４】特開平９−２９６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記問題点に鑑みて、本発明は、ストリップ材の熱処理の温度条件を変化させることなく、且つ、ストリップ材を損傷させずに、ストリップ材を支持する支持ローラを交換できるカテナリ型炉、および、シール性の高い支持ローラの交換機構を備えるカテナリ型炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明によるカテナリ型炉は、ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記支持ローラに替わって前記ストリップ材を支持する回転可能な補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、前記回転ドラムに前記補助ローラを収容する収容溝を設けたものとする。
【００１１】
この構成によれば、補助ローラの使用により、支持ローラの交換時にストリップ材が回転ドラムに接触せず、ストリップ材を傷付けることがない。また、通常の運転時には回転ドラムに設けた収容溝に補助ローラを収容できるようにしたので、支持ローラがストリップ材を支持する位置と、補助ローラがストリップ材を支持する位置とが接近している。これにより、支持ローラで支持するときと補助ローラで支持するときのストリップ材の搬送経路が殆ど変わらないので、ストリップ材に対する炉内温度の分布が維持される。これにより、支持ローラを交換するときにも、ストリップ材に加えられる熱量の分布が変化せず、熱処理の温度条件が一定に保たれる。
【００１２】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、前記支持ローラの回転軸と前記収容溝に収容したときの前記補助ローラの中心の回転軸との間の角度位置を真上にして停止してもよい。
【００１３】
回転ドラムは、支持ローラを保持する部分および収容溝の部分では炉体を封止できない。通常、炉体の開口は水平であるので、回転ドラムの回転軸の前後で炉体の開口幅は等しくなる。このため、支持ローラを頂点にして、回転ドラムを停止すると、支持ローラの前後に収容溝の幅以上の開口が必要になる。そこで、支持ローラと補助ローラとの間を真上にすることで、炉体の開口幅を小さくすることができる。また、補助ローラを回転ドラムの回転中心の真上近くに収容するほうが、補助ローラを回転ドラムに対して鉛直方向に相対移動させたときに、回転ドラムの回転に干渉しない位置まで補助ローラを突出させるのに必要な移動距離が少なくて済む。
【００１４】
また、本発明のカテナリ型炉は、前記補助ローラが昇降可能であり、前記炉体の側壁に設けた前記支持ローラの軸を受け入れる軸貫通溝を封止可能な可動の封止部材をさらに有してもよい。
【００１５】
この構成によれば、補助ローラを昇降することで、ストリップ材を支持ローラから持ち上げて支持し、且つ、回転ドラムを回転するために、回転ドラムおよび支持ローラの回転範囲の外に補助ローラを退避させることができる。このためには、炉体の側壁に補助ローラの軸が貫通する軸貫通溝が必要であるが、通常運転時には封止部材によって軸貫通溝の上部を封止することで、熱効率の低下を防止できる。
【００１６】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記支持ローラは、前記回転ドラムの外周円の内側に配設され、前記回転ドラムは、前記支持ローラの近傍が前記外周円の内側に後退した形状をしていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、支持ローラを回転ドラムの外周円の内側に配設することで、回転ドラムの回転に必要な空間の半径を小さくしている。同時に、回転ドラムの形状を、支持ローラの両側を切除して外周円よりも後退させた形状とすることで、支持ローラに支持されているストリップ材に回転ドラムが接触しないようにしている。これにより、回転ドラムを回転させるためのクリアランスを確保するための駆動量を小さくすることができ、駆動機構を簡素化できる。
【００１８】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保してもよい。
【００１９】
この構成によれば、回転ドラムを炉体に圧接して隙間をなくすので、炉体の封止が確実である。また、隙間を封止するための別部材が不要であるために構造が簡素になる。
【００２０】
また、本発明のカテナリ型炉において、前記炉体の前記回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げてもよい。
【００２１】
炉体の回転ドラムが圧接される部分は、回転ドラムの倣い形状とする必要があるが、完全な倣い形状にしてしまうと、炉体が下降したときにできる回転ドラムと炉体との間の回転ドラムの回転のための径方向のクリアランスは、炉体の下側ほど、つまり、回転ドラムの角度位置が頂点から離れているほど小さくなる。そこで、回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げることで、クリアランスを大きくし、回転ドラムの昇降距離を小さくできる。
【００２２】
また、本発明によるカテナリ型炉の異なる態様は、ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記ストリップ材を支持する補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保するものとする。
【００２３】
この構成によれば、回転ドラムを炉体に圧接して隙間をなくすので、炉体の封止が確実である。また、隙間を封止するための別部材が不要であるために構造が簡素になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通常の運転時には、回転ドラムに設けた収容溝に支持ローラの交換時にストリップ材を保持する補助ローラを収容するので、支持ローラがストリップ材を支持する位置と、補助ローラがストリップ材を支持する位置とが接近しており、熱処理の条件が一定に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態のカテナリ型炉のストリップ材搬送方向に直交する断面図である。
【図２】図１のカテナリ型炉の通常運転時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図３】図１のカテナリ型炉の回転ドラムの斜視図である。
【図４】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉体外での部分断面図である。
【図７】図１のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉体外における部分断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態のカテナリ型炉の通常運転時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図９】図８のカテナリ型炉の支持ローラ交換時のストリップ材搬送方向の炉内における部分断面図である。
【図１０】本発明に係る回転ドラムの代案の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の第１実施形態のカテナリ型炉１を示す。カテナリ型炉１は、耐熱材からなる炉体２の内部を不図示のバーナで加熱し、炉体２の内部を搬送する金属ストリップ材３を連続的に加熱処理するものである。図１には、ストリップ材３の搬送方向に直交する断面、図２には、ストリップ材３の中央における断面が示されている。
【００２７】
カテナリ型炉１は、図２に示すように、炉体２の底壁が部分的に高くなっており、その部分に炉体２を横断し、下向きに開口する支持開口４が形成されている。支持開口４は、図３に示すような、例えばキャスタブルセラミックを概略円柱状にモールド成形してなり、その中心軸周りに回転可能な回転ドラム５によって封止されるようになっている。
【００２８】
図１に示すように、回転ドラム５のシャフトに設けた支持部材６には、ストリップ材３を支持するための２本の支持ローラ７が回転可能に保持されている。支持ローラ７は、図３に示すように、それぞれ、回転ドラム５の外周に長手方向に延伸して設けた支持溝８に収容されている。支持ローラ７は、図２に示すように、回転ドラム５の軸周りに１８０°の間隔で配設されており、その外周が回転ドラム５の外周円の内側に位置するように保持されている。
【００２９】
図２に示すように、回転ドラム５は、支持ローラ７の近傍、つまり、支持溝８のストリップ材３搬送方向のエッジ部分が、回転ドラム５の外周円の内側に後退するように削り取られた形状を有し、支持ローラ７が支持するストリップ材３に回転ドラム５が接触しないようにクリアランスを形成している。
【００３０】
また、カテナリ型炉１は、支持ローラ７の近傍に配置され、支持ローラ７に替わってストリップ材を支持可能な補助ローラ９を有する。補助ローラ９は、不図示の駆動機構によって昇降可能、且つ、回転可能に保持されており、上昇時には、図２に二点鎖線で示すように、ストリップ材３を支持ローラ７から持ち上げて支持する。また、補助ローラ９は、下降時には、支持ローラ７よりも低い位置まで下がり、支持ローラ７に支持されているストリップ材３に接触しないように退避する。このとき、補助ローラ９は、回転ドラム５に、支持溝８にそれぞれ隣接するように設けた２本の収容溝１０のいずれかに、例えば図３に二点鎖線で示すように収容されるようになっている。
【００３１】
収容溝１０は、回転ドラム５が２本の支持ローラ７のいずれかを回転ドラム５の中心軸の真上よりも補助ローラ９と反対側に所定の小さい角度だけ傾けた角度位置に停止したときに、補助ローラ９を収容できる。つまり、回転ドラム５は、支持ローラ７の中心軸と収容溝に収容した補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして停止するようになっている。
【００３２】
図２に示すように、炉壁の厚みにより形成される支持開口４の内側端面は、上側半分が回転ドラム５に倣う円筒面であり、下側半分が上側部分から不連続に拡がるテーパ状の平面である。また、支持開口４の端面には、セラミック繊維によって形成された弾性のあるフェルトからなる弾性部材１１が貼着されている。
【００３３】
さらに、回転ドラム５は、図１に示すように、流体圧シリンダ１２のような昇降機構によって昇降可能に保持されており、上昇して支持開口４に圧接されることにより、支持開口４を封止する。このとき、弾性部材１１は、炉体２と回転ドラム５との隙間をシールするとともに、炉体２および回転ドラム５の圧接時の衝撃による破損を防止する緩衝材の役目を果たす。
【００３４】
カテナリ型炉１において、支持ローラ７を交換する場合、先ず、補助ローラ９を上昇して、補助ローラ９にストリップ材３を支持させる。そして、図４に示すように、回転ドラム５を下降させることで、回転ドラム５を炉体２の支持開口４から離間させて、回転ドラム５の外周周りに空間を設ける。この状態で、回転ドラム５を１８０°回転させることで、回転ドラム５の上側に保持されてストリップ材３を支持していた支持ローラ７と、回転ドラム５の下側に保持されていた支持ローラ７とを入れ替える。
【００３５】
そして、再び回転ドラム５を上昇させて炉体２に圧接して支持開口４を封止する。回転ドラム５の上側に移動した支持ローラ７が炉内の熱気で十分に熱せられたなら、補助ローラ９を下降して、回転ドラム５の収容溝１０の中に収容し、隣接する支持ローラ７にストリップ材３を受け渡す。回転ドラム５の下側に移動した支持ローラ７は、炉体２の外側に保持されているので、カテナリ型炉１の運転が継続されていても、外気によって冷却され、カテナリ型炉１を停止することなく新品と交換できる。つまり、次にストリップ材３を支持する支持ローラ７を事前に準備しておくことができる。
【００３６】
カテナリ型炉１は、回転ドラム５に補助ローラ９を収容する収容溝１０を設けているので、支持ローラ７と補助ローラ９とが非常に近い位置に配置されている。このため、支持ローラ７によって支持されているときのストリップ材３の搬送の軌道と、補助ローラ９によって支持されているときのストリップ材３の搬送の軌道とが殆ど変化しない。炉体２の内部は、バーナの配置等に応じて位置によって温度が異なるが、支持ローラ７の交換時にもストリップ材３の搬送経路が変化しないため、熱処理の温度条件が変わらない。
【００３７】
また、カテナリ型炉１では、円筒状の回転ドラム５の外面が支持開口４に圧接されるので、別の部材によってシールする場合と比べて、支持開口４の周長に対する圧接面積、つまり、シール面積を大きく取ることができる。このために、カテナリ型炉１は、支持開口４からの高温空気の漏れが少なく、熱効率が高い。
【００３８】
カテナリ型炉１において支持開口４は水平に開口しているため、回転ドラム５によって封止するためには、支持開口４のストリップ材搬送方向前後の端面が、回転ドラム５の回転軸に対して前後に対称な位置にある必要がある。本実施形態のカテナリ型炉１では、回転ドラム５は、支持ローラ７の中心軸と補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして、支持溝８と収容溝１０とを回転ドラム５の中心軸の両側に振り分けるように停止するようになっているので、支持開口４の幅（ストリップ材搬送方向の長さ）が、支持溝８および収容溝１０の幅の合計よりも僅かに大きいだけであり、支持開口４が小さい。これによっても、カテナリ型炉１は、支持開口４を封止しやすくしている。
【００３９】
また、図５に二点鎖線で示すように、支持開口４の内側端面を完全な回転ドラム５の倣い形状にすると、回転ドラム５を鉛直方向に下降させたとき、下側程、炉体２と回転ドラム５との間の回転ドラム５の径方向の隙間、つまり、回転ドラム５を回転させるためのクリアランスが小さくなる。そこで、カテナリ型炉１では、上述のように支持開口４の端面の下側をテーパ状に拡げることで、回転ドラム５の移動距離が小さくても、炉体２の下側においても十分なクリアランスを得られるようにしている。
【００４０】
また、回転ドラム５が回転する際には、回転ドラム５と補助ローラ９との間にも、十分な隙間が必要である。カテナリ型炉１は、支持ローラ７の中心軸と補助ローラ９の中心軸との間の角度位置を真上にして回転ドラム５を停止するので、補助ローラ９の移動方向が、回転ドラム５の径方向に近い角度になる。これにより、補助ローラ９が回転ドラム５の外周円（回転領域）から離脱するのに必要な回転ドラム５との相対的な移動距離が短くて済む。
【００４１】
さらに、図６に、カテナリ型炉１の支持開口４の側端部、つまり、炉体２の側面を示し、支持開口４の封止に係る付帯的な構造を説明する。支持開口４は、炉体２の側壁においては、回転ドラム５に倣う概略半円形の開口となっており、回転ドラム５に当接する部分全体に弾性部材１１が延伸して貼着されている。また、炉体２の側壁には、補助ローラ９の上昇時に図７に示すように補助ローラ９の軸を受け入れるために、回転ドラム５の倣い形状から上方に延伸する軸貫通溝１３が形成されている。
【００４２】
そして、炉体２の外側には、軸貫通溝１３を囲むように、冷却水が循環される水冷ジャケット１４が設けられている。さらに、水冷ジャケット１４の外側には、水冷ジャケット１４に面し、補助ローラ９と共に昇降する、断熱性材料からなる封止部材１５が設けられている。封止部材１５は、補助ローラ９と共に下降して軸貫通溝１３を封止する。また、封止部材１５には、支持ローラ７の回転軸を受け入れる溝１６が形成されている。
【００４３】
このように、カテナリ型炉１では、軸貫通溝１３を封止部材１５で封止しているので、補助ローラ９の軸の周囲から炉内の空気が逃げない。また、封止部材１５を冷却するために水冷ジャケット１４を設けたことで、通常の耐熱温度を有する材料によって封止部材１５を形成できる。尚、カテナリ型炉１においては、図示しないが、回転ドラム５、支持ローラ７および補助ローラ９も、冷却水を循環させて冷却できるような公知の冷却可能な構造にすることが望ましい。
【００４４】
続いて、図８、９に、本発明の第２実施形態のカテナリ型炉１ａを示す。尚、本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。本実施形態では、回転ドラム５ａは、概略正六角柱状に形成されている。この例が示すように、本発明における回転ドラム５ａは、必ずしも円柱状でなくてもよい。
【００４５】
このカテナリ型炉１ａの支持開口４の内側端面は、回転ドラム５ａの形状に倣って、下側が拡がったテーパ状の平面である。本実施形態では、回転ドラム５ａは、支持ローラ７を頂点にして停止した状態で、収容溝１０に補助ローラ９を受け入れられるように設計されている。
【００４６】
カテナリ型炉１ａでは、補助ローラ９は昇降不能であり、回転ドラム５ａが、図９に示すように、補助ローラ９が回転の邪魔にならない位置まで下降する。支持ローラ７は、回転ドラム５ａの下降に伴って下降することにより、補助ローラ９にストリップ材３を受け渡す。尚、このカテナリ型炉１ａの支持ローラ７は、回転ドラム５ａの外周円よりも突出しているため、回転ドラム５ａの回転に際しては、支持ローラ７の回動を考慮したクリアランスを設ける必要がある
【００４７】
また、本発明における収容溝は、その形状がいわゆる溝型である必要はなく、回転ドラムの外周を部分的に掘り下げた形状であればいかなる形状であってもよい。例えば、図１０に示す回転ドラム５ｂでは、回転ドラム５ｂを平面的に削り取って形成されたスペースが、支持ローラ７を受け入れる支持溝と一体化された収容溝１７であると理解される。
【００４８】
また、本発明における回転ドラムは、概略形状を円柱状または正多角柱状にすることで、回転時するためのスペースを確保するのに必要な下降距離を短くできるが、炉体の支持開口を封止できる形状であればいかなる形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１，１ａ…カテナリ型炉
２…炉体
３…ストリップ材
４…支持開口
５，５ａ，５ｂ…回転ドラム
６…支持部材
７…支持ローラ
８…支持溝
９…補助ローラ
１０…収容溝
１１…弾性部材
１２…流体圧シリンダ
１３…軸貫通溝
１４…水冷ジャケット
１５…封止部材
１７…収容溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記支持ローラに替わって前記ストリップ材を支持する回転可能な補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、
前記回転ドラムに前記補助ローラを収容する収容溝を設けたことを特徴とするカテナリ型炉。
【請求項２】
前記回転ドラムは、前記支持ローラの回転軸と前記収容溝に収容したときの前記補助ローラの中心の回転軸との間の角度位置を真上にして停止することを特徴とする請求項１に記載のカテナリ型炉。
【請求項３】
前記補助ローラが昇降可能であり、
前記炉体の側壁に設けた前記支持ローラの軸を受け入れる軸貫通溝を封止可能な可動の封止部材をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のカテナリ型炉。
【請求項４】
前記支持ローラは、前記回転ドラムの外周円の内側に配設され、前記回転ドラムは、前記支持ローラの近傍が前記外周円の内側に後退した形状をしていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項５】
前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項６】
前記炉体の前記回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項７】
ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記ストリップ材を支持する補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、
前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保することを特徴とするカテナリ型炉。
【請求項１】
ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記支持ローラに替わって前記ストリップ材を支持する回転可能な補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、
前記回転ドラムに前記補助ローラを収容する収容溝を設けたことを特徴とするカテナリ型炉。
【請求項２】
前記回転ドラムは、前記支持ローラの回転軸と前記収容溝に収容したときの前記補助ローラの中心の回転軸との間の角度位置を真上にして停止することを特徴とする請求項１に記載のカテナリ型炉。
【請求項３】
前記補助ローラが昇降可能であり、
前記炉体の側壁に設けた前記支持ローラの軸を受け入れる軸貫通溝を封止可能な可動の封止部材をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のカテナリ型炉。
【請求項４】
前記支持ローラは、前記回転ドラムの外周円の内側に配設され、前記回転ドラムは、前記支持ローラの近傍が前記外周円の内側に後退した形状をしていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項５】
前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項６】
前記炉体の前記回転ドラムが圧接される部分の下側をテーパ状に拡げたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカテナリ型炉。
【請求項７】
ストリップ材を支持して回転可能な複数の支持ローラを周上長手方向に設けた回転ドラムと、前記回転ドラムの回転の際に前記ストリップ材を支持する補助ローラとを有し、前記回転ドラムによって炉体を封止するカテナリ型炉において、
前記回転ドラムは、昇降可能であって、上昇して前記炉体に圧接され、下降して前記炉体との間に回転のためのクリアランスを確保することを特徴とするカテナリ型炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２７２００（Ｐ２０１１−１２７２００Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８１６４（Ｐ２００９−２８８１６４）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００２１１１２３）中外炉工業株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（０００２１１１２３）中外炉工業株式会社 (170)
【Ｆターム（参考）】
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