CN1236099C - 连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置 - Google Patents
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Abstract
在连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置中，通过使用钢制保持器可位移地保持与轴滑动接触的硬质陶瓷烧结体制成的轴承装置，达到连续熔融金属电镀的稳定操作。
Description
技术领域
本发明涉及连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置。
背景技术
金属带的连续熔融金属电镀通常用图3所示的工艺进行。金属带，例如钢带1从未图示的退火炉中间经过喷口2被导入镀槽3内，利用镀液中的导辊4向上方转换方向，利用镀液中的支撑辊5进行弯曲矫正后从镀槽中移出。然后，利用自净喷嘴6将镀覆金属、例如锌的附着量调整至所需要的数值。为使附着量均匀化，令位于摩擦接触点处的金属带1的通过线稳定是非常重要的，从而利用镀液中的支撑辊5与镀液上方的支撑辊7使通过线稳定化。然后将金属带1导入涉及下一个工艺的合金化炉8中。
导辊4和镀液中的支撑辊5的轴承在绝大多数情况下使用由轴套结构构成的滑动轴承，轴承材料为不锈钢等金属，金属+WC喷镀层，碳等，由于在操作过程中的经时磨损，会产生通过线的变动，辊的振动，辊的更换周期缩短等问题。同时，由于因轴承磨损不能重新使用，从而也造成修理成本高的问题。
作为解决这些问题的方法，在现有技术中，特开平10-317119号公报提出在轴承表面上设置玻璃陶瓷层、在轴套侧的推力面上形成槽部可降低轴承的摩擦系数，以及，在特开平11-256300号公报中提出，作为轴承材料，使用部分圆筒状的硬质陶瓷烧结体，在它与钢制的护圈之间夹有氮化硼涂布层，这样可以长期使用。此外，在特开平4-124254号公报，特开平5-44002号公报，实开平5-69155号公报，特开平6-306560号公报中公开了将金属制护圈与陶瓷直接嵌入的轴承结构，特别是，在特开平6-306560号公报中公开了一种将陶瓷制成半圆筒状或部分圆筒状，使轴的旋转中心与陶瓷部内表面的周向两端相连的两条直线的夹角为20～90°的轴承装置。
但是，在上述现有技术中，存在着以下问题。
(1)当由于辊的提升、再浸渍等的稳定变化次数增加时，在使用陶瓷作为轴承材料的情况下，在把圆筒状陶瓷嵌入到钢制护圈内的结构中，钢与陶瓷的热膨胀差很大，在收缩过程中，由于在钢制的护圈与圆筒状陶瓷之间残留的锌对陶瓷施加压缩力，圆筒状陶瓷会破损。
(2)在特开平10-317119号公报中所述的轴承结构中，由于热应力玻璃陶瓷层剥离，必须进行剥玻璃瓷层的再涂敷，会增加修理成本。
(3)在特开平11-256300号公报中所述的轴承结构中，维修花费时间长，而且当锌浸入到缝隙内时会发生因压缩力造成的破损。
(4)在特开平4-124254号公报，特开平5-44002号公报，实开平5-69155号公报中所述的轴承结构中，防止锌浸入间隙或者防止因热应力造成的陶瓷破损的措施也不够充分。
(5)在特开平6-306560号公报中所述的轴承结构中，虽然可防止陶瓷的破损，但轴容易从陶瓷部脱出，会发生钢带的振动，轴的偏磨损等，存在着不能稳定地进行操作的可能性。
发明的公开
本发明的目的在于，解决现有技术中所存在的这些问题，提供一种耐久性能优异、有利于连续熔融金属电镀的稳定操作的连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置。
本发明是一种连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置，其特征为，与轴滑动接触的硬质陶瓷烧结体构成的轴承由钢制保持器保持并可位移，前述轴承构成有效角度为90°以上～160°的部分圆筒状，通过其背面与前述保持器的内表面接触转动而位移。
在本发明中，优选地是前述保持器的内表面的曲率半径大于前述轴承背面的曲率半径，并使两个面接触。
另外，本发明中，优选地是前述内表面与前述背面的曲率半径之比为1.0以上～1.5。
附图的简单说明
图1表示本发明的一实施形式，(a)为侧面模式图，(b)为(a)的AA向视图，(c)为(a)的C部分的放大图。
图2是表示截面为月牙形的轴承的例子的剖面模式图。
图3是表示连续熔融金属电镀工艺的一般例子的侧面模式图。
(符号说明)
1 金属带(钢带)
2 喷口
3 镀槽
4 导辊
5 镀液中支撑辊
6 自净喷嘴
7 镀液上部支撑辊
8 合金化炉
10 保持器(retainer，钢制)
11 轴承(硬质陶瓷烧结体)
12 推力垫
13 轴
实施发明的最佳形式
在本发明中，在连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置中，采用把与轴滑动接触的硬质陶瓷烧结体构成的轴承用钢制保持器可位移地保持的结构。
通过采用与轴的摩擦系数小而且耐磨损性能优异的硬质陶瓷烧结体作为轴承材料，可使镀液中的辊无驱动化，消除金属带振动的问题，同时，延缓磨损速度，延长辊的更换周期，同时也可降低修理费用。同时，通过将保持轴承的钢制的保持器(retainer)制成可位移地保持轴承的装置，所以在从镀液中提升起来后的冷却过程中，由于可以按照轴承装置间隙内残留的镀覆金属产生的力改变轴承与保持器的相对位置，从而避免加在轴承材料上的压缩力过载，因此可以防止硬质陶瓷烧结体的破损。
作为构成硬质陶瓷烧结体的硬质陶瓷，优选地可以使用氮化硅(Si3N4)硅铝氧氮耐热陶瓷(sialon：氮化硅的一部分原子用Al和O置换形成的Si-Al-O-N系化合物)，TiB2等其中之一。此外，保持器可制成能够位移地抱持轴承的框状结构，作为保持器材料的材质，优选地，除采用SUS316，SUS316L(日本标准，其组分示于表1)之外，还可采用耐熔融金属的任何硬质金属材料。
表1 (质量％)
| 钢的种类 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo |
| SUS316 | 0.08以下 | 1.00以下 | 2.00以下 | 0.045以下 | 0.030以下 | 10.00～14.00 | 16.00～18.00 | 2.00～3.00 |
| SUS316L | 0.030以下 | 1.00以下 | 2.00以下 | 0.045以下 | 0.030以下 | 12.00～15.00 | 16.00～18.00 | 2.00～3.00 |
图1表示本发明的一实施形式，(a)为侧面模式图，(b)为(a)的AA向视图，(c)为(a)的C部分的放大图。如图所示，本发明的轴承装置是用钢制的保持器(retainer)10保持与轴13滑动接触的硬质陶瓷烧结体构成的轴承11。该轴承11其背面(轴滑动接触面内侧的面)不固定在保持器10的内表面上而是可以位移的。此外，12是防止轴承11从保持器10上脱落用的推力垫。
作为轴承11的硬质陶瓷烧结体，优选地构成有效角度为90°以上～160°的部分圆筒形。这里，所谓部分圆筒指的是轴向长度把有限的中空圆筒沿圆周方向分割成数分所得到的分割片。此外，这里所说的中空圆筒不仅包括其外周圆中心轴与内周圆中心轴相互重合的情况，也包括这两个中心轴不重合而平行的情况。此外，所谓有效角度是从轴13的旋转中心O观察部分圆筒的周长范围时的视角(图1的θ)。当该有效角度在90°以下时，由于电镀操作条件，轴13从构成轴承11的硬质陶瓷烧结体上脱落与构成保持器10的钢滑动接触，引起金属带1的振动及轴13的磨损，难以进行稳定的操作。另一方面，当前述有效角度大于160°时，相对于从轴承11周向两端来的压缩力，其刚性降低，轴承11容易破损。从而，有效角度的适宜范围为90°以上～160°。此外，为了进一步提高操作稳定度，有效角度最好为100°～160°。
此外，轴承11的轴滑动接触面的曲率半径稍大于轴13的半径。为了用保持器10可位移地保持轴11，如图1(c)所示，其结构优选地为，使保持器10的内表面与轴承11的背面以前者的曲率半径R1比后者的曲率半径R2大的方式接触。由于利用这种结构，轴承11的背面与保持器10的内表面为点接触，接触点P的位置可根据外力圆滑地变动，从而可以有效地防止前述残存的镀覆金属作用到轴承11上的压缩力。
这时，保持器10内表面与轴承11背面的曲率半径之比超过1.0，但当对照轴13的半径与保持器10内表面曲率半径的常用范围时，由于这一比值过大，轴承11背面的曲率半径小于轴13的半径，所以这一比值最好限制在1.5以下，进而，从确保具有足够刚性的轴承11的壁厚(20mm左右)的观点出发，该比值优选地为1.2以下。
此外，构成轴承11的部分圆筒，其壁厚在周向方向没有必要是均匀的，例如，也可以如图2所示，具有从周向的中央部越向端部其厚度越薄的所谓月牙形的截面形状。
<实施例>
对于用于钢带1的连续熔融锌电镀的生产线的圆筒直径250mm，轴直径80mm的镀液中的支撑辊5实施了本发明。在这种电镀生产线中，钢带通过镀液温度为450～480℃、镀液成分为Zn-0.12～0.20％Al的熔融锌镀液的内部。其实施形式为图1所示的形式，轴承11的材料为硅铝氧氮耐热陶瓷(sialon：Si6-zAlzOzN8-z(z＝0以上、4.2以下))，保持器10的材料为SUS316L，轴承11的形状为周向均匀壁厚的部分圆筒形，有效角度θ为160°，轴承11背面的曲率半径R1为60mm，保持器10内表面的曲率半径为63mm。此外，这种支撑辊在现有技术中过去一直是将完整圆筒形的硅铝氧氮耐热陶瓷烧结体制成的轴承用嵌合固定到SUS316L制的保持器上的轴承装置进行支撑的。
将用本发明的轴承装置支撑的镀液中支撑辊A和用现有技术的轴承装置支撑的镀液中支撑辊B在前述熔融锌镀液中浸渍10天，用于镀锌钢板的制造之后，将它们提升起来观察轴承的情况，在镀液中支撑辊B中轴承产生破损，而在镀液中支撑辊A中轴承未产生破损。
在过去由于破损而不能实用化，在本发明实施以后，通过采用这一结构，在将辊提升后的冷却过程中完全不会发生由于残留锌的凝固收缩造成的轴承11的破损，可使修理费用降到原来的30％左右，同时，轴13的磨损速度降到原来的10％左右，不会产生偏磨损造成的钢带1的振动，可达到操作稳定化，与此同时，可以获得辊的更换频度降低到现有技术的大约50％的显著效果。
工业上的可利用性
根据本发明，可以达到连续熔融金属镀液中的辊用轴承的耐久性显著提高，操作稳定化，修理费用降低，辊更换频度降低等优异的效果。
Claims (3)
1、一种连续熔融金属镀液中的辊用滑动轴承装置，其特征为，与轴滑动接触的硬质陶瓷烧结体构成的轴承由钢制保持器保持并可位移，前述轴承构成有效角度为90°以上～160°的部分圆筒状，通过其背面与前述保持器的内表面接触转动而位移。
2、如权利要求1所述的轴承装置，前述保持器的内表面的曲率半径大于前述轴承背面的曲率半径，并使两个面接触。
3、如权利要求2所述的轴承装置，前述内表面与前述背面的曲率半径之比为1.0以上～1.5。
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