連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受
【課題】連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間に生じる隙間に溶融金属が浸入することを防止できると共に、隙間部分に付着した凝固金属を容易に除去できるようにすること。
【解決手段】ロール軸４ａを内周面で支持するセラミック軸受７と、セラミック軸受７の外周側を保持する金属製軸受保持器８とを備え、セラミック軸受７の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間に緩衝材９を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、使用する緩衝材９を、少なくともの織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしたものとする。また、緩衝材９のロール軸方向両端部には圧縮応力緩和帯９ａを設ける。
【解決手段】ロール軸４ａを内周面で支持するセラミック軸受７と、セラミック軸受７の外周側を保持する金属製軸受保持器８とを備え、セラミック軸受７の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間に緩衝材９を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、使用する緩衝材９を、少なくともの織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしたものとする。また、緩衝材９のロール軸方向両端部には圧縮応力緩和帯９ａを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続溶融金属めっき浴中に浸漬配置されるシンクロールやサポートロールを保持するロール軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯に亜鉛やアルミニウムなどのめっきを施すめっき装置においては、図８に示すように、鋼帯１は図示しない焼鈍炉からスナウト２を介してめっき浴３中に導かれ、シンクロール４により上向きに方向転換され、サポートロール５により反り矯正された後、めっき浴３から出る。その後、ワイピングノズル６によりめっき金属例えば亜鉛の付着量を所望の値に調整される。
【０００３】
このように、めっき装置で使用されるシンクロールやサポートロールはめっき浴中に浸漬されており、これらはロール軸受を介して回動可能に保持されている。この溶融金属の中で使用されるロール軸受においては、溶融金属による浸食及びロールの回転による滑り摩耗が生じることから、ロールの保持部にはセラミック軸受を配置し、その外周側を金属製軸受保持器で保持するという構成が一般的である。
【０００４】
しかし、この場合、セラミックと金属の熱膨張差が大きいことから、めっき浴中への浸漬時にセラミック軸受と金属製軸受保持器との間に隙間が発生し、その隙間に浸入した溶融金属がロール引揚後もそのまま滞留して冷却に伴って縮小する隙間に閉じ込められ、その結果、セラミック軸受に大きな外力が作用して破損するという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献１には、セラミック軸受を小ブロックに分割し金属製軸受保持器内で変位可能とすることで、セラミック軸受に作用する外力を緩和可能としたロール軸受が開示されている。しかし、このロール軸受においても、ブロック状のセラミック軸受同士及び金属製軸受保持器との間の隙間をなくすことはできず、浸漬時に生じる隙間への溶融金属の浸入を避けることはできない。
【０００６】
これに対して、特許文献２、３には、ロール軸受においてセラミック部材同士あるいは金属部材との間に緩衝材を嵌装することが開示されており、この緩衝材を特許文献１のロール軸受に適用することが考えられる。しかし、特許文献２、３に開示されている緩衝材は、アルミナシート、炭素繊維シートといった一般的なセラミック繊維シートであり、その素材繊維は短く、絡み合いも弱いため、溶融金属が凝固する際に素材繊維が同時に凝固し、その後凝固金属を除去する際に素材繊維も同時に剥ぎ取られてしまい、凝固金属の除去が困難であると共に緩衝材が損耗するという問題がある。すなわち、特許文献２、３に開示されている一般的なセラミック繊維シートには、溶融金属との非濡れ性（溶融金属を弾く性質）の点で問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２６２２９９号公報
【特許文献２】実開昭６３−７３３４９号公報
【特許文献３】実開平５−７７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間に生じる隙間に溶融金属が浸入することを防止できると共に、隙間部分に付着した凝固金属を容易に除去できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ロール軸を内周面で支持するセラミック軸受と、セラミック軸受の外周側を保持する金属製軸受保持器とを備え、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、少なくとも緩衝材の織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしてなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、緩衝材のロール軸方向両端部に圧縮応力緩和帯を設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装するので、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間に生じる隙間に溶融金属が浸入することを防止することができ、溶融金属による浸食を抑制することができる。また、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間の隙間精度管理値を緩和できる。
【００１１】
さらに緩衝材は、少なくとも織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしたものであるため、溶融金属との接触部分では溶融金属がアルミナ長繊維からなる絨毯織りにおける織糸の先端に点接触するのみであり、非濡れ性が向上する、したがって、セラミック軸受又は金属製軸受保持器の修理時などに、隙間部分に付着した凝固金属を容易に除去できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をめっき浴中のシンクロールの軸受に適用した実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明のロール軸受の実施例を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す。図１，２に示すように、本発明のロール軸受は、ロール軸４ａを内周面で支持するセラミック軸受７と、セラミック軸受７の外周側に配置されセラミック軸受７を保持する金属製軸受保持器８とを備え、セラミック軸受７の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間に緩衝材９が嵌装されたものである。
【００１４】
この実施例では、図１に示すように、セラミック軸受７のロール軸方向外周両端部７ａを中央部７ｂより薄くしており、その分、緩衝材９のロール軸方向両端部を厚くして圧縮応力緩和帯９ａとしている。この圧縮応力緩和帯９ａは他の部分より厚いため、図３に示すように圧縮応力が緩和され、その圧縮応力を緩衝材９の弾性限以下とすることができる。これによって、圧縮応力緩和帯９ａ、すなわち緩衝材９のロール軸方向両端部が繰り返し応力によって劣化することを抑制でき、セラミック軸受７と金属製軸受保持器８との間に生じる隙間から溶融金属が浸入することを確実に防止することができる。
【００１５】
図４は、緩衝材に設ける圧縮応力緩和帯の他の実施例を示す。この実施例では、緩衝材９のロール軸方向両端部を薄くして圧縮応力緩和帯９ａとしている。この緩衝材９は、セラミック軸受７の厚さが均一な場合に適用されるもので、嵌装時には、図５に示すように緩衝材９の厚みは見かけ上均一になる。ただし、圧縮応力緩和帯９ａ部分は図４に示したように、無負荷状態では他の部分より薄く形成されているので、図１の実施例と同様に圧縮応力が緩和され、その圧縮応力を緩衝材９の弾性限以下とすることができる（図３参照）。これによって、図１の実施例と同様に、圧縮応力緩和帯９ａ、すなわち緩衝材９のロール軸方向両端部が繰り返し応力によって劣化することを抑制でき、セラミック軸受７と金属製軸受保持器８との間に生じる隙間から溶融金属が浸入することを確実に防止することができる。
【００１６】
図６は、本発明のロール軸受の別実施例を示す。この実施例はセラミック軸受を上部セラミック軸受７１と下部セラミック軸受７２に２分割したものである。この実施例では、緩衝材９を上部セラミック軸受７１の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間、及び上部セラミック軸受７１と下部セラミック軸受７２の間に嵌装している。シンクロールのローラ軸受の場合、応力が作用するのは上部セラミック軸受７１側のみであるので、上部セラミック軸受７１側に緩衝材９を嵌装していれば実際の操業上は問題ない。なお、この実施例においても、緩衝材９のロール軸方向両端部に図１及び図４に示したような圧縮応力緩和帯を設けることができる。
【００１７】
図７は、本発明で使用する緩衝材９を示す。緩衝材９は、アルミナ長繊維の撚り糸を絨毯織りし（図７（ａ）参照）、ループ状の織糸９１の先端を切断することによって形成される（図７（ｂ）参照）。織糸９１の長さは任意に設定することができる。織糸９１の先端を切断せずに図７（ａ）の状態のままで使用することもできるが、断熱性、非濡れ性の点からは、図７（ｂ）のように形成するのが好ましい。
【００１８】
絨毯織りにおける織糸９１、経糸９２及び緯糸９３となるアルミナ長繊維の撚り糸は、アルミナ７０質量％、シリカ３０質量％の組成を有する直径７μｍのアルミナ長繊維を撚り数１２５Ｔ／ｍで撚って直径２．３ｍｍとしたもので、その密度は２．２〜３．１ｇ／ｃｍ３、直径１ｍｍ当たりのアルミナ長繊維の本数は５１２０〜６４００本、耐熱温度は１１００℃である。なお、アルミナ長繊維にボロン（硼素）を添加することにより加工を向上させるができるが、耐熱温度は１０００℃程度まで低下する。
【００１９】
この緩衝材９を用いることにより、溶融金属との接触部分では、溶融金属が緩衝材９の織糸９１の先端に点接触するのみで空気の層が形成されるので非濡れ性が向上する。したがって、溶融金属が凝固しても、その凝固金属のみを容易に取り除くことができる。さらに、溶融金属は、経糸９２及び緯糸９３部分までは浸入せず、その間に空気の層が形成されるので断熱効果も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のロール軸受の実施例を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す。
【図３】緩衝材に加わる圧縮応力のロール軸方向の分布を示す。
【図４】緩衝材に設ける圧縮応力緩和帯の他の実施例を示す。
【図５】図４に示す緩衝材の嵌装時の状態を示す。
【図６】本発明のロール軸受の別実施例を示す。
【図７】本発明で使用する緩衝材を示す。
【図８】本発明を適用するめっき装置の概略構成を示す。
【符号の説明】
【００２１】
１ 鋼帯
２ スナウト
３ めっき浴
４ シンクロール
４ａ ロール軸
５ サポートロール
６ ワイピングノズル
７ セラミック軸受
７ａ セラミック軸受のロール軸方向外周両端部
７ｂ セラミック軸受の中央部
７１ 上部セラミック軸受
７２ 下部セラミック軸受
８ 金属製軸受保持器
９ 緩衝材
９ａ 圧縮応力緩和帯
９１ 織糸
９２ 経糸
９３ 緯糸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続溶融金属めっき浴中に浸漬配置されるシンクロールやサポートロールを保持するロール軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯に亜鉛やアルミニウムなどのめっきを施すめっき装置においては、図８に示すように、鋼帯１は図示しない焼鈍炉からスナウト２を介してめっき浴３中に導かれ、シンクロール４により上向きに方向転換され、サポートロール５により反り矯正された後、めっき浴３から出る。その後、ワイピングノズル６によりめっき金属例えば亜鉛の付着量を所望の値に調整される。
【０００３】
このように、めっき装置で使用されるシンクロールやサポートロールはめっき浴中に浸漬されており、これらはロール軸受を介して回動可能に保持されている。この溶融金属の中で使用されるロール軸受においては、溶融金属による浸食及びロールの回転による滑り摩耗が生じることから、ロールの保持部にはセラミック軸受を配置し、その外周側を金属製軸受保持器で保持するという構成が一般的である。
【０００４】
しかし、この場合、セラミックと金属の熱膨張差が大きいことから、めっき浴中への浸漬時にセラミック軸受と金属製軸受保持器との間に隙間が発生し、その隙間に浸入した溶融金属がロール引揚後もそのまま滞留して冷却に伴って縮小する隙間に閉じ込められ、その結果、セラミック軸受に大きな外力が作用して破損するという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献１には、セラミック軸受を小ブロックに分割し金属製軸受保持器内で変位可能とすることで、セラミック軸受に作用する外力を緩和可能としたロール軸受が開示されている。しかし、このロール軸受においても、ブロック状のセラミック軸受同士及び金属製軸受保持器との間の隙間をなくすことはできず、浸漬時に生じる隙間への溶融金属の浸入を避けることはできない。
【０００６】
これに対して、特許文献２、３には、ロール軸受においてセラミック部材同士あるいは金属部材との間に緩衝材を嵌装することが開示されており、この緩衝材を特許文献１のロール軸受に適用することが考えられる。しかし、特許文献２、３に開示されている緩衝材は、アルミナシート、炭素繊維シートといった一般的なセラミック繊維シートであり、その素材繊維は短く、絡み合いも弱いため、溶融金属が凝固する際に素材繊維が同時に凝固し、その後凝固金属を除去する際に素材繊維も同時に剥ぎ取られてしまい、凝固金属の除去が困難であると共に緩衝材が損耗するという問題がある。すなわち、特許文献２、３に開示されている一般的なセラミック繊維シートには、溶融金属との非濡れ性（溶融金属を弾く性質）の点で問題がある。
【特許文献１】特開２００１−２６２２９９号公報
【特許文献２】実開昭６３−７３３４９号公報
【特許文献３】実開平５−７７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間に生じる隙間に溶融金属が浸入することを防止できると共に、隙間部分に付着した凝固金属を容易に除去できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ロール軸を内周面で支持するセラミック軸受と、セラミック軸受の外周側を保持する金属製軸受保持器とを備え、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、少なくとも緩衝材の織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしてなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、緩衝材のロール軸方向両端部に圧縮応力緩和帯を設けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装するので、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間に生じる隙間に溶融金属が浸入することを防止することができ、溶融金属による浸食を抑制することができる。また、セラミック軸受と金属製軸受保持器との間の隙間精度管理値を緩和できる。
【００１１】
さらに緩衝材は、少なくとも織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしたものであるため、溶融金属との接触部分では溶融金属がアルミナ長繊維からなる絨毯織りにおける織糸の先端に点接触するのみであり、非濡れ性が向上する、したがって、セラミック軸受又は金属製軸受保持器の修理時などに、隙間部分に付着した凝固金属を容易に除去できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をめっき浴中のシンクロールの軸受に適用した実施例により、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明のロール軸受の実施例を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す。図１，２に示すように、本発明のロール軸受は、ロール軸４ａを内周面で支持するセラミック軸受７と、セラミック軸受７の外周側に配置されセラミック軸受７を保持する金属製軸受保持器８とを備え、セラミック軸受７の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間に緩衝材９が嵌装されたものである。
【００１４】
この実施例では、図１に示すように、セラミック軸受７のロール軸方向外周両端部７ａを中央部７ｂより薄くしており、その分、緩衝材９のロール軸方向両端部を厚くして圧縮応力緩和帯９ａとしている。この圧縮応力緩和帯９ａは他の部分より厚いため、図３に示すように圧縮応力が緩和され、その圧縮応力を緩衝材９の弾性限以下とすることができる。これによって、圧縮応力緩和帯９ａ、すなわち緩衝材９のロール軸方向両端部が繰り返し応力によって劣化することを抑制でき、セラミック軸受７と金属製軸受保持器８との間に生じる隙間から溶融金属が浸入することを確実に防止することができる。
【００１５】
図４は、緩衝材に設ける圧縮応力緩和帯の他の実施例を示す。この実施例では、緩衝材９のロール軸方向両端部を薄くして圧縮応力緩和帯９ａとしている。この緩衝材９は、セラミック軸受７の厚さが均一な場合に適用されるもので、嵌装時には、図５に示すように緩衝材９の厚みは見かけ上均一になる。ただし、圧縮応力緩和帯９ａ部分は図４に示したように、無負荷状態では他の部分より薄く形成されているので、図１の実施例と同様に圧縮応力が緩和され、その圧縮応力を緩衝材９の弾性限以下とすることができる（図３参照）。これによって、図１の実施例と同様に、圧縮応力緩和帯９ａ、すなわち緩衝材９のロール軸方向両端部が繰り返し応力によって劣化することを抑制でき、セラミック軸受７と金属製軸受保持器８との間に生じる隙間から溶融金属が浸入することを確実に防止することができる。
【００１６】
図６は、本発明のロール軸受の別実施例を示す。この実施例はセラミック軸受を上部セラミック軸受７１と下部セラミック軸受７２に２分割したものである。この実施例では、緩衝材９を上部セラミック軸受７１の外周面と金属製軸受保持器８の内周面との間、及び上部セラミック軸受７１と下部セラミック軸受７２の間に嵌装している。シンクロールのローラ軸受の場合、応力が作用するのは上部セラミック軸受７１側のみであるので、上部セラミック軸受７１側に緩衝材９を嵌装していれば実際の操業上は問題ない。なお、この実施例においても、緩衝材９のロール軸方向両端部に図１及び図４に示したような圧縮応力緩和帯を設けることができる。
【００１７】
図７は、本発明で使用する緩衝材９を示す。緩衝材９は、アルミナ長繊維の撚り糸を絨毯織りし（図７（ａ）参照）、ループ状の織糸９１の先端を切断することによって形成される（図７（ｂ）参照）。織糸９１の長さは任意に設定することができる。織糸９１の先端を切断せずに図７（ａ）の状態のままで使用することもできるが、断熱性、非濡れ性の点からは、図７（ｂ）のように形成するのが好ましい。
【００１８】
絨毯織りにおける織糸９１、経糸９２及び緯糸９３となるアルミナ長繊維の撚り糸は、アルミナ７０質量％、シリカ３０質量％の組成を有する直径７μｍのアルミナ長繊維を撚り数１２５Ｔ／ｍで撚って直径２．３ｍｍとしたもので、その密度は２．２〜３．１ｇ／ｃｍ３、直径１ｍｍ当たりのアルミナ長繊維の本数は５１２０〜６４００本、耐熱温度は１１００℃である。なお、アルミナ長繊維にボロン（硼素）を添加することにより加工を向上させるができるが、耐熱温度は１０００℃程度まで低下する。
【００１９】
この緩衝材９を用いることにより、溶融金属との接触部分では、溶融金属が緩衝材９の織糸９１の先端に点接触するのみで空気の層が形成されるので非濡れ性が向上する。したがって、溶融金属が凝固しても、その凝固金属のみを容易に取り除くことができる。さらに、溶融金属は、経糸９２及び緯糸９３部分までは浸入せず、その間に空気の層が形成されるので断熱効果も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のロール軸受の実施例を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す。
【図３】緩衝材に加わる圧縮応力のロール軸方向の分布を示す。
【図４】緩衝材に設ける圧縮応力緩和帯の他の実施例を示す。
【図５】図４に示す緩衝材の嵌装時の状態を示す。
【図６】本発明のロール軸受の別実施例を示す。
【図７】本発明で使用する緩衝材を示す。
【図８】本発明を適用するめっき装置の概略構成を示す。
【符号の説明】
【００２１】
１ 鋼帯
２ スナウト
３ めっき浴
４ シンクロール
４ａ ロール軸
５ サポートロール
６ ワイピングノズル
７ セラミック軸受
７ａ セラミック軸受のロール軸方向外周両端部
７ｂ セラミック軸受の中央部
７１ 上部セラミック軸受
７２ 下部セラミック軸受
８ 金属製軸受保持器
９ 緩衝材
９ａ 圧縮応力緩和帯
９１ 織糸
９２ 経糸
９３ 緯糸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール軸を内周面で支持するセラミック軸受と、セラミック軸受の外周側を保持する金属製軸受保持器とを備え、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、
少なくとも緩衝材の織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしてなる連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受。
【請求項２】
緩衝材のロール軸方向両端部に圧縮応力緩和帯を設けた請求項１記載の連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受。
【請求項１】
ロール軸を内周面で支持するセラミック軸受と、セラミック軸受の外周側を保持する金属製軸受保持器とを備え、セラミック軸受の外周面と金属製軸受保持器の内周面との間に緩衝材を嵌装する連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受において、
少なくとも緩衝材の織糸をアルミナ長繊維として絨毯織りしてなる連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受。
【請求項２】
緩衝材のロール軸方向両端部に圧縮応力緩和帯を設けた請求項１記載の連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２５０２７４（Ｐ２００６−２５０２７４Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６９２４３（Ｐ２００５−６９２４３）
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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