説明

連続溶融金属めっき用ロール

【課題】 従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止するとともに、金属製ロール軸部とロール胴部の嵌合構造において両者の熱膨張係数差に起因するロール胴部の破損を簡易に防止できる連続溶融金属めっき用ロールを提供する。
【解決手段】 ロール軸部の外周および/またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼板に亜鉛めっき等の金属めっきを施す際に溶融金属浴中に浸漬して用いられるシンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールに関する。
【背景技術】
【0002】
連続溶融金属めっき装置は、表面を清浄、活性化した鋼板を亜鉛等の溶融金属浴中に浸漬、走行させながら連続的にめっきを行うものである。その際、シンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールが溶融金属浴中に浸漬されて用いられる。溶融亜鉛の場合、浴中温度は約480℃になる。シンクロールは、溶融金属浴中の底部に配置され、浴中に送られてきた鋼板の進行方向を上方の浴面側に変えるものである。通常、シンクロールの回転動力は、鋼板の走行移動によって駆動トルクが付与される。また、サポートロールは、一対のロールからなりシンクロールを通過した後の浴面に近い位置に設けられ、鋼板を挟み込み、鋼板のパスラインを保ち、シンクロールを通過した際に生じる鋼板の反りを矯正する。
【0003】
従来の連続溶融金属めっき用ロールとして、例えば特許文献1には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を嵌合または螺合により接合した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。これは耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れる、ロールを軽量化でき回転しやすい、ロールを浴中から引き揚げた際に割れを防止できる、ロール全体をセラミックスにより長尺化できるという利点を有する。
【0004】
特許文献2には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール軸部をロール胴部内面にねじ接合し、ねじの山部および谷部に平坦部を形成した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。また、熱膨張係数がセラミックスに近い耐熱性無機接着剤などの緩衝材をねじ間に介在させたり、ねじの表面にめっきや溶射を施すことが記載されている。これは前述の文献の利点に加えて、ねじの破壊を防止できるという利点を有する。
【0005】
【特許文献1】特開2001−89836号公報
【特許文献2】特開2002−161347号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図3は従来例のサポートロール5の概略断面図を示す。図3において、サポートロール5は、中空円筒状のロール胴部7(セラミックス製スリーブ)の両端部内にそれぞれロール軸部8a、8bを焼嵌めなどの嵌合、あるいはねじ接合することにより構成される。ロール胴部7は、溶融金属浴に対して優れた耐溶損性、耐熱衝撃性、高温高強度特性を有する窒化ケイ素、サイアロンなどのセラミックスにより形成される。ロール軸部8a、8bは、セラミックスまたは耐溶損性に優れた金属により形成される。9はロール胴部7とロール軸部8a、8bとの接合部、11は中空部である。
【0007】
このような連続溶融金属めっき用サポートロールの場合、ロール胴部は鋼板から摩擦力を受けるため、ロールは一様な回転をせず速度変動を生じる。この速度変動により、前記従来例の連続溶融金属めっき用ロールはロール胴部の嵌合部やねじ接合部が緩められ、ロール軸部がロール胴部から抜けて外れやすいという問題があった。
【0008】
また、金属製のロール軸部の外周に、セラミックス製スリーブ(ロール胴部)を嵌着した場合、ロールの操業中、ロール表面が加熱されると両者の熱膨張係数差が要因となり、セラミックス製スリーブが破損しやすいという問題があった。
【0009】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みて、従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止するとともに、金属製ロール軸部とロール胴部の嵌合構造において両者の熱膨張係数差に起因するロール胴部の破損を簡易に防止できる連続溶融金属めっき用ロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
すなわち、本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部の外周および/またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部の外周(またはロール胴部を構成するセラミックス製スリーブの内周)に環状の凹溝を形成し、この凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着する。このようにトレランスリングを装着したロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを圧入により嵌着する。トレランスリングの機能により、使用中にロール軸部がセラミックス製スリーブから抜けることを容易に防止できる。環状の凹溝は、ロール軸部の外周またはセラミックス製スリーブの内周のいずれか一方に形成するのが製作コストの点からも望ましい。
【0012】
トレランスリングは、弾性力を利用した波形リング状の締結・緩衝部材である。従来のように嵌合キー等を必要とせずに、セラミックス製スリーブとロール軸部を簡易に締結できる。
【0013】
本発明のトレランスリングは、溶融金属に対して耐溶損性に優れる金属材料からなるものが好ましい。金属材料のなかではステンレス鋼や、タングステン、モリブデンまたはそれらの合金、さらにはこれらの金属材料の表面に耐溶損性材料を被覆や溶射したものが好適である。
【0014】
ロール軸部(またはセラミックス製スリーブの内周)の凹溝の内部にトレランスリングを収納して締結することにより、ロール軸部とセラミックス製スリーブにトルクおよびスラスト力を伝達できる。また両者の熱膨張による寸法変形を吸収することにより、締結力を保持し、同心度を確保するとともに、セラミックス製スリーブの破損を防止できる。
【0015】
トレランスリングは熱膨張の吸収効果を考慮して設けるのに設計の自由度が高く、ロール軸部およびセラミックス製スリーブの凹溝の仕上げ精度を高く必要とせず、比較的粗な加工精度でよく、凹溝への装着が容易である。
【0016】
セラミックス製スリーブは特に窒化ケイ素を主成分とする焼結体で形成することにより、溶融金属浴に対して耐溶損性、耐熱衝撃性、高温強度特性に優れた効果を発揮する。セラミックス焼結体は相対密度98%以上、常温における4点曲げ強度600MPa以上が好ましい。また、常温における熱伝導率50W/(m・K)以上が熱衝撃による破壊を十分に防止できるのでより好ましい。
【0017】
また、ロール軸部をセラミックスで形成する場合も、セラミックス製スリーブ同様、窒化ケイ素を主成分とする焼結体で形成するのが望ましい。
【0018】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部として比較的短尺なものを2個用意し、各々のロール軸部をセラミックス製スリーブの両端部に嵌合して構成する。また他の構成として、セラミックス製スリーブの全長より長い長尺なロール軸部を1個用意し、このロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌合して構成する。また、本発明はサポートロール、シンクロールなど各種の連続溶融金属めっき用ロールに適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールに適用した実施例について説明する。図4は連続溶融金属めっき装置の概略を示す。図4において、焼鈍炉から送出された鋼板1は、酸化防止のスナウト2を通り、亜鉛の溶融金属浴3の中に浸漬される。そして、鋼板1は溶融金属浴3中の底部に懸架されたシンクロール4により進行方向を変えられ浴面側に上昇する。次いで、浴面に近い位置に浸漬、支持された一対のロールからなるサポートロール5で鋼板1を挟み込み、鋼板1の反りや振動を防止する。続いて、溶融金属浴3面の上方にあるガスワイピング6によって高速ガスを吹き付け、そのガス圧、吹き付け角度により付着めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、めっきが施された鋼板1は次の工程に送られる。この連続溶融金属めっき装置に、本発明の特徴を有するサポートロール5を装備した。
【0020】
図1は本発明実施例1のサポートロール5の概略断面図を示す。図1において、サポートロール5は、中空円筒状のロール胴部7(セラミックス製スリーブ)、ロール軸部8a、ロール軸部8b、弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリング10a(10b)から構成される。
【0021】
ロール胴部7を成すセラミックス製スリーブを作製した。まず、平均粒径0.5μmの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径0.2μmの酸化マグネシウム粉末を3.0重量%、平均粒径2.0μmの酸化イットリウム粉末を3.0重量%添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。ついで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス(CIP)を行い、所定形状の成形体を作製した。この成形体を1950℃、60気圧の窒素ガス雰囲気中で5時間焼成し、窒化ケイ素セラミックス焼結体を得た。得られた焼結体をそれぞれ所定の形状に機械加工して、ロール胴部7を作製した。
【0022】
この窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、相対密度が99.6%、常温における熱伝導率が52W/(m・K)、常温における4点曲げ強度が910MPaである。
【0023】
ロール軸部8aおよびロール軸部8bは、ロール胴部7同様に、窒化ケイ素セラミックス焼結体で作製した。ロール軸部8a、8bは、軸部(小径部)とロール胴部7との接合部(大径部)で形成される中空体である。ロール軸部8a、8bの外周の一部(ロール胴部7との接合部)に環状の凹溝12a、12bを形成した。
【0024】
トレランスリング10a、10bとして、それぞれステンレス鋼からなるトレランスリングを用意した。
【0025】
これらの部材を用いて、ロール軸部8aの外周に形成した凹溝12aにトレランスリング10aを装着した後、ロール軸部8aの外周にロール胴部7の片端部をロール軸部8aのストッパー部13aまで圧入により挿入した。同様に、ロール軸部8bの外周に形成した凹溝12bにトレランスリング10bを装着した後、ロール軸部8bの外周にロール胴部7の他端部を圧入により挿入した。このようにして、本発明のサポートロールを組立てた。
【0026】
図2は本発明のトレランスリングを固定した部分の概略断面図を示す。図2において、ロール軸部8bに形成した凹溝12bにトレランスリング10bを装着した後、トレランスリング10bが介在するようにロール軸部8bの外周にロール胴部7が嵌合される。
【0027】
また、他の実施形態として、ロール胴部(セラミックス製スリーブ)の内周に環状の凹溝を形成した後、凹溝に弾性力を有し兼トルクを伝達するトレランスリングを装着し、トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にロール胴部を嵌着してもよい。
【0028】
また、凹溝を2箇所以上設けても構わない。さらに、ロール胴部7とロール軸部8a、8bの間の接合部9に緩衝材を介在させたり、緩衝材を被覆させてもよい。
【0029】
このように構成した本発明のサポートロール5を図4に示す連続溶融金属めっき装置において、板厚が2mm、板幅が1300mmのSUS300系ステンレス鋼板を亜鉛めっき処理したところ、約1ヶ月の連続使用後、サポートロール5は侵食、摩耗が殆ど見られなく、また使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることがなかった。
【0030】
実施例2
ロール胴部を窒化ケイ素を主成分とする焼結体で作製した。また、ロール軸部としてステンレス鋼の表面に耐溶損材料を溶射したものを用意した。ロール軸部は1個で、ロール胴部の全長より長い長尺な中空体である。このロール軸部の外周に複数個の環状の凹溝を形成した後、それぞれの凹溝にトレランスリングを装着し、トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にロール胴部を嵌着し、本発明のサポートロールを組立てた。
【0031】
このように構成したサポートロールは、ロール胴部とロール軸部の熱膨張係数差に起因するロールの破損は見られず、安定した操業を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止できる。また、耐溶損性、耐熱性、耐摩耗性等に優れ耐用寿命が永くなる。ロール自重が軽量なので鋼板の走行速度の変化に良好に追従して回転する。また、ロール胴部とロール軸部の熱膨張係数差に起因するロールの破損を簡易に抑えることができる。したがって、高品質なめっき特性の鋼板を安定して生産できる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明例のサポートロールの概略断面図を示す。
【図2】本発明のトレランスリングを固定した部分の概略断面図を示す。
【図3】従来例のサポートロールの概略断面図を示す。
【図4】連続溶融金属めっき装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【0034】
1 鋼板、 2 スナウト、 3 溶融金属浴、 4 シンクロール、
5 サポートロール、 6 ガスワイピング、 7 ロール胴部、
8a、8b ロール軸部、 9 接合部、
10a、10b トレランスリング、 11 中空部、 12a、12b 凹溝
13a、13b ストッパー部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロール軸部の外周および/またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−270270(P2007−270270A)
【公開日】平成19年10月18日(2007.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−97683(P2006−97683)
【出願日】平成18年3月31日(2006.3.31)
【出願人】(000005083)日立金属株式会社 (2,051)
【Fターム(参考)】