JP2000034552A - Hot dip metal coating device - Google Patents

Hot dip metal coating device

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JP2000034552A
JP2000034552A JP11128068A JP12806899A JP2000034552A JP 2000034552 A JP2000034552 A JP 2000034552A JP 11128068 A JP11128068 A JP 11128068A JP 12806899 A JP12806899 A JP 12806899A JP 2000034552 A JP2000034552 A JP 2000034552A
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Japan
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iron
roll
carbon
molten metal
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Application number
JP11128068A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Saito
幸雄 斉藤
Moroo Nakagawa
師夫 中川
Junji Sakai
淳次 酒井
Osamu Shimoyuumura
修 下夕村
Takehisa Kimura
武久 木村
Yasutsugu Yoshimura
泰嗣 芳村
Yasunori Kani
保宣 可児
Yoshio Takakura
芳生 高倉
Hironori Shimogama
宏徳 下釜
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot dip metal coating device capable of driving for a long time, by which the productivity of plated products is high and capable of executing plating with high quality. SOLUTION: As for a sink roll 5 and a support roll, all surfaces in contact with molten metal are coated with iron silicide layers. As for a bearing, a carbon-carbon fiber composite material is lined to a holder made of heat resistant steel. The surface of the holder is coated with an Fe3Si layer 13 similarly to the case of the sink roll 5. The Fe3Si layer 13 lines on the surface of a shaft part 11, is brought into contact with the carbon-carbon fiber composite material and is slid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属中に被加
工物を浸してめっきを行う溶融金属めっき装置に係り、
特に溶融金属に対し優れた耐食性および耐摩耗性を有す
る部品を使用した溶融金属めっき装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten metal plating apparatus for immersing a workpiece in a molten metal to perform plating.
In particular, the present invention relates to a hot metal plating apparatus using a component having excellent corrosion resistance and wear resistance to molten metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、溶融金属めっき装置の溶融金
属中に配置される部品として、耐食性を有する鋳鉄,ス
テンレス鋼,高クロム鋼などの鉄鋼製のものが用いられ
てきた。しかし、溶融金属は腐食性が強いため、これら
の材料を用いたシンクロール,サポートロール等は長期
間の使用には耐えられなかった。また、ロール軸受け部
等が腐食摩耗すると鋼板に振動が生じて、めっき層が均
一に形成されなくなり、めっきの品質を損なうこともあ
る。
2. Description of the Related Art Heretofore, steel components such as cast iron, stainless steel, and high chromium steel having corrosion resistance have been used as components disposed in a molten metal of a hot metal plating apparatus. However, since the molten metal is highly corrosive, sink rolls, support rolls and the like using these materials cannot withstand long-term use. Further, when the roll bearing portion and the like are corroded and worn, the steel plate vibrates, and the plating layer is not formed uniformly, which may impair the quality of plating.

【0003】さらに、溶融金属中の鉄製部品が溶融金属
により腐食されるとドロスと呼ばれる鉄と溶融金属との
化合物(不純物)が溶融金属中に発生し、めっき膜質を
低下させてしまうばかりでなく溶融金属自体の寿命をも
短くしてしまう。
Further, when an iron component in the molten metal is corroded by the molten metal, a compound (impurity) of iron and the molten metal, called dross, is generated in the molten metal, and not only deteriorates the quality of the plating film. The life of the molten metal itself is also shortened.

【0004】このため、溶融金属めっき装置では、短い
サイクルでロールを交換しなければならず、その度に運
転を中止するので、めっき製品の生産性が悪かった。
For this reason, in the hot-dip metal plating apparatus, the rolls must be replaced in a short cycle, and the operation is stopped each time, so that the productivity of the plated product is poor.

【0005】これを改善するために、溶融金属に対して
耐食性を有するサーメットやセラミックスを溶融金属中
の部品に被覆すること、溶融金属中の部品全体をサーメ
ットやセラミックスで作ることが知られている。
[0005] In order to improve this, it is known that cermets and ceramics having corrosion resistance to molten metal are coated on the components in the molten metal, and the entire components in the molten metal are made of cermet and ceramics. .

【0006】例えば、特開昭61−37955 号公報に、鉄製
の母材の表面にセラミックスをプラズマ溶射することに
より、耐食性,耐熱性,耐摩耗性等に優れた溶融金属浴
用ロールを製造することが記載されている。特開平4−1
24254 号公報に、軸受全体をサーメットやセラミックス
で作ることが記載されている。特開平5−44002号公報
に、ロールの軸をサーメットで作り、軸受全体をセラミ
ックスで作ることが記載されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-37955 discloses a method for producing a roll for a molten metal bath having excellent corrosion resistance, heat resistance, abrasion resistance, etc. by plasma spraying ceramics on the surface of an iron base material. Is described. JP 4-1
No. 24254 describes that the entire bearing is made of cermet or ceramics. JP-A-5-44002 describes that the roll shaft is made of cermet and the entire bearing is made of ceramics.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ溶射法による表面処理技術では、溶射膜にピンホール
が形成され、ピンホールを通して溶融金属が侵入し母材
を腐食するため、溶射膜が母材から剥離し易く、信頼性
に乏しい。また、溶融金属中に置かれる部品は、一般に
大型であるので、部品全体をサーメットやセラミックス
で作ることは技術的にも経済的にも困難である。
However, in the surface treatment technique by the plasma spraying method, a pinhole is formed in the sprayed film, and the molten metal penetrates through the pinhole and corrodes the base material. Easy to peel, poor reliability. In addition, since components placed in molten metal are generally large, it is technically and economically difficult to make the entire component from cermet or ceramics.

【0008】本発明の目的は、長時間の運転が可能で、
めっき製品の生産性が良く、および品質良くめっきが行
える溶融金属めっき装置を提供することにある。
An object of the present invention is to enable long-time operation,
An object of the present invention is to provide a hot-dip metal plating apparatus capable of performing plating with good productivity and high quality of plated products.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、溶融金属めっき装置が、珪化鉄層を表面に
有する鉄製部品を備えることにある。珪化鉄層はFe3
Si またはFeSiがよい。
A feature of the present invention to achieve the above object is that a hot-dip metal plating apparatus includes an iron part having an iron silicide layer on a surface. Fe 3 silicide layer
Si or FeSi is preferred.

【0010】本発明の発明者等は、種々の材料につい
て、溶融したZn−Al合金中における耐食性を調べた
結果、珪化鉄が優れた耐食性を持っていることを見出し
た。
The inventors of the present invention have investigated the corrosion resistance of various materials in a molten Zn-Al alloy, and have found that iron silicide has excellent corrosion resistance.

【0011】珪化鉄にはFe3Si,Fe5Si3,Fe
Si,FeSi2等がある。Fe3Si層は鉄の表面に珪
素を浸透させる珪素浸透法により形成できる。例えば、
珪素粉末あるいは炭化珪素粉末と鉄鋼部材とを容器に入
れ、930〜1000℃の温度で塩素ガスを導入しつつ
加熱する方法(Metal Progress,33(1938)367
を参照),10%SiCl4 +90%N2 の混合ガス気
流中、1200℃で約20分加熱する方法(日本金属学
会誌、26(1962)157を参照),溶融Mg−S
i合金浴に鉄鋼部材を入れ、800〜900℃で数分間
加熱する方法(鉄と鋼,83(1997)25を参照)
などである。
[0011] Iron silicide includes Fe 3 Si, Fe 5 Si 3 , Fe
Si, FeSi 2 and the like. The Fe 3 Si layer can be formed by a silicon permeation method in which silicon permeates the surface of iron. For example,
A method in which silicon powder or silicon carbide powder and a steel member are put in a container and heated at a temperature of 930 to 1000 ° C. while introducing chlorine gas (Metal Progress, 33 (1938) 367).
), A method of heating at 1200 ° C. for about 20 minutes in a mixed gas flow of 10% SiCl 4 + 90% N 2 (see Journal of the Japan Institute of Metals, 26 (1962) 157), molten Mg—S
A method in which a steel member is put in an i-alloy bath and heated at 800 to 900 ° C. for several minutes (see Iron and Steel, 83 (1997) 25).
And so on.

【0012】Fe5Si3,FeSi,FeSi2 の珪化
鉄層は珪素浸透法では形成できないのでプラズマ溶射法
で形成する。しかし、原料粉としてFe5Si3及びFe
Si2を用いると、これらはそれぞれ1193℃,120
4℃で分解しSiを生成するので、珪化鉄層を形成する
ための原料粉としては適さない。FeSi粉は融点が1
410℃で安定なので、珪化鉄層を形成するには、Fe
Si粉を用いたプラズマ溶射法でFeSiの溶射膜を形
成するのがよい。
Since the iron silicide layer of Fe 5 Si 3 , FeSi, and FeSi 2 cannot be formed by the silicon infiltration method, it is formed by the plasma spraying method. However, Fe 5 Si 3 and Fe 5
Using Si 2 , these are 1193 ° C., 120
Since it decomposes at 4 ° C. to generate Si, it is not suitable as a raw material powder for forming an iron silicide layer. FeSi powder has a melting point of 1
Since it is stable at 410 ° C, to form an iron silicide layer, Fe
It is preferable to form a sprayed FeSi film by a plasma spraying method using Si powder.

【0013】本発明では、Fe3Si 層はMg−Si合
金浴を用いたSi浸透法により、FeSi層はFeSi
粉を原料にしたプラズマ溶射法により形成する。これら
の方法によって緻密な珪化鉄の膜が比較的容易に形成で
き、形成された珪化鉄層は、母材である鉄との密着性が
よい。従って、表面に珪化鉄層を有する鉄製部品は、溶
融金属中でも腐食されず長寿命であるから、このような
鉄製部品を用いた溶融金属めっき装置は長時間の運転が
可能となり、めっき製品の生産効率が向上する。
In the present invention, the Fe 3 Si layer is formed by the Si infiltration method using an Mg—Si alloy bath, and the FeSi layer is formed by the FeSi layer.
It is formed by a plasma spraying method using powder as a raw material. By these methods, a dense iron silicide film can be formed relatively easily, and the formed iron silicide layer has good adhesion to iron as a base material. Therefore, since iron parts having an iron silicide layer on the surface have a long life without being corroded even in molten metal, a molten metal plating apparatus using such iron parts can be operated for a long time, and the production of plated products can be performed. Efficiency is improved.

【0014】また、母材である鉄と珪化鉄層との間に、
鉄,珪素およびコバルトからなる中間層、例えばFeS
i−12Coの層を設けてもよい。母材である鉄と珪化
鉄層との間に鉄,珪素およびコバルトからなる中間層を
設ければ、熱衝撃が与えられても、珪化鉄層が母材であ
る鉄から剥離するのを防止できる。
Further, between the base material iron and the iron silicide layer,
An intermediate layer made of iron, silicon and cobalt, for example, FeS
An i-12Co layer may be provided. By providing an intermediate layer made of iron, silicon and cobalt between the base material iron and the iron silicide layer, even if a thermal shock is applied, the iron silicide layer is prevented from peeling from the base material iron. it can.

【0015】本発明の他の特徴は、固体金属に接して回
転する鉄製の回転体が、表面に珪化鉄層を有することに
ある。シンクロール,サポートロール等の回転体の表面
に珪化鉄層を設けた溶融金属めっき装置では、シンクロ
ール,サポートロール等が耐食性および耐摩耗性に優れ
るので、長時間のめっき運転ができ、めっき製品の生産
性が向上する。また、ドロスの発生が少ないので、めっ
き不良が少なくなり、めっきの品質を向上できるととも
に、溶融金属自体の寿命を長くできる。
Another feature of the present invention resides in that an iron rotating body which rotates in contact with a solid metal has an iron silicide layer on a surface. In a hot-dip metal plating apparatus in which an iron silicide layer is provided on the surface of a rotating body such as a sink roll and a support roll, the sink roll and the support roll are excellent in corrosion resistance and abrasion resistance. Productivity is improved. In addition, since the generation of dross is small, plating defects are reduced, the quality of plating can be improved, and the life of the molten metal itself can be prolonged.

【0016】また、本発明の他の特徴は、回転体の回転
軸を支える軸受が、表面に珪化鉄層を有する回転軸と接
する炭素繊維製の部材を有することにある。鉄製の母材
の表面にFe3Si 層が形成された回転軸とカーボン・
カーボンファイバー複合材などの炭素繊維製の軸受との
組み合わせを用いた溶融金属めっき装置では、回転軸の
腐食および摩耗がたいへん小さいので、長時間運転して
も鋼板に振動が発生せず、めっき品質を長時間維持する
ことができる。
Another feature of the present invention resides in that the bearing for supporting the rotating shaft of the rotating body has a member made of carbon fiber in contact with the rotating shaft having an iron silicide layer on the surface. The rotating shaft with the Fe 3 Si layer formed on the surface of the iron base material and the carbon
In a hot-dip metal plating system that uses a combination of carbon fiber bearings such as carbon fiber composite materials, corrosion and wear on the rotating shaft are extremely small, so that even when the machine is operated for a long time, the steel plate does not vibrate and the plating quality is low. Can be maintained for a long time.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の溶融金属めっき装置に用
いられる鉄製部品を模擬した試験片について各種の試験
を行った。試験片は、直径10mm長さ20mmの炭素鋼
(S45C)製の円柱形母材の表面に珪化鉄の層を形成
したものである。試験片には、珪化鉄がFe3Si であ
る試験片Aと、FeSiである試験片Bの2種類を用意
した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various tests were conducted on test pieces simulating iron parts used in the hot-dip metal plating apparatus of the present invention. The test piece was formed by forming a layer of iron silicide on the surface of a cylindrical base material made of carbon steel (S45C) having a diameter of 10 mm and a length of 20 mm. Two types of test pieces were prepared: test piece A in which iron silicide was Fe 3 Si and test piece B in which FeSi was used.

【0018】試験片Aには、Si浸透法で、炭素鋼製の
円柱形母材の表面にFe3Si 層が形成されている。具
体的には、炭素鋼製の円柱形母材をMg−3%Si合金
浴(工業用マグネシウムに重量比で3%の高純度シリコ
ンを添加したMg−3%Si合金を溶融させたもの)
に、850℃で15分間浸漬して、表面に厚さが約10
0μmのFe3Si 層を形成した。
In the test piece A, a Fe 3 Si layer was formed on the surface of a columnar base material made of carbon steel by a Si infiltration method. More specifically, a carbon-based cylindrical base material is made of an Mg-3% Si alloy bath (in which an Mg-3% Si alloy obtained by adding 3% by weight of high-purity silicon to industrial magnesium is melted).
At 850 ° C. for 15 minutes to a thickness of about 10
An Fe 3 Si layer of 0 μm was formed.

【0019】試験片Bには、プラズマ溶射法で、炭素鋼
製の円柱形母材の表面にFeSi層が形成されている。
具体的には、平均径5μmのFeSi粉をプラズマジェ
ットに投入し、FeSiを炭素鋼製の円柱形母材の表面
に吹き付けて、厚さ約250μmのFeSi層を形成し
た。
In the test piece B, an FeSi layer is formed on the surface of a columnar base material made of carbon steel by a plasma spraying method.
Specifically, FeSi powder having an average diameter of 5 μm was injected into a plasma jet, and FeSi was sprayed on the surface of a columnar base material made of carbon steel to form a FeSi layer having a thickness of about 250 μm.

【0020】試験片A,Bともに光学顕微鏡で観察する
と、珪化鉄の層は緻密質であった。試験は、(1)溶損
試験,(2)摺動試験,(3)耐熱衝撃性試験を行っ
た。 (1)溶損試験 試験片Aおよび試験片Bを亜鉛−アルミニウム合金浴の
中に置き、珪化鉄層が溶ける度合いを調べた。亜鉛−ア
ルミニウム合金浴はアルミニウムと亜鉛の合金を溶融さ
せたものである。アルミニウムと亜鉛の組成比を変え
て、460℃から620℃の亜鉛−アルミニウム合金浴
を用意した。これらの亜鉛−アルミニウム合金浴中に試
験片を周速20m/分で回転させた状態で100時間保
持してから、試験片を切断し、Fe−Si系化合物の層
を光学顕微鏡で観察した。
When the specimens A and B were observed with an optical microscope, the iron silicide layer was dense. The tests consisted of (1) a melting test, (2) a sliding test, and (3) a thermal shock resistance test. (1) Dissolution test The test piece A and the test piece B were placed in a zinc-aluminum alloy bath, and the degree of dissolution of the iron silicide layer was examined. The zinc-aluminum alloy bath is obtained by melting an alloy of aluminum and zinc. A zinc-aluminum alloy bath at 460 ° C. to 620 ° C. was prepared by changing the composition ratio of aluminum and zinc. After holding the test piece in these zinc-aluminum alloy baths at a peripheral speed of 20 m / min for 100 hours, the test piece was cut, and the Fe-Si-based compound layer was observed with an optical microscope.

【0021】比較例として、炭素鋼製の円柱形母材の表
面に、Fe−C系化合物,Fe−S系化合物,Fe−P
系化合物,窒化鉄(主成分Fe4NにFe2〜3Nを含
む)および硼化鉄(FeB及びFe2B)の層を形成した
試験片をそれぞれ作製し、試験片A及びBと同様に試験
した。
As a comparative example, an Fe—C-based compound, an Fe—S-based compound, and an Fe—P
Specimens on which a layer of a base compound, iron nitride (mainly Fe 4 N containing Fe 2 to 3 N) and iron boride (FeB and Fe 2 B) were formed, respectively, were prepared. Tested.

【0022】試験結果を表1に示す。Table 1 shows the test results.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】試験片A(Fe3Si )には、Al濃度6
0%まではFe3Si 層の溶損が認められず、100%
で多少溶損が認められた。試験片B(FeSi)には、
Al濃度100%までFe3Si 層の溶損がほとんど認
められなかった。
The test piece A (Fe 3 Si) had an Al concentration of 6
Up to 0%, no erosion of the Fe 3 Si layer was observed, and 100%
Some erosion was observed. For test piece B (FeSi),
Almost no erosion of the Fe 3 Si layer was observed up to an Al concentration of 100%.

【0025】Fe−C系化合物の層を有する試験片で
は、亜鉛に5%以上のアルミニウムを含有する合金浴中
では、Fe−C系化合物の層が消失してしまう。
In the test piece having the Fe—C compound layer, the Fe—C compound layer disappears in the alloy bath containing 5% or more of aluminum in zinc.

【0026】Fe−S系化合物の層を有する試験片は、
アルミニウム濃度1%以上でFe−S系化合物の層が消
失し、0.5% 以下でも溶損が多い。
The test piece having the layer of the Fe—S compound is
When the aluminum concentration is 1% or more, the layer of the Fe-S-based compound disappears.

【0027】Fe−P系化合物の層を有する試験片は、
純亜鉛でも溶損が起り、アルミニウムの含有量に関わら
ず膜が消失してしまう。
The test piece having the Fe-P compound layer is
Even pure zinc causes erosion, and the film disappears regardless of the aluminum content.

【0028】窒化鉄の層(主成分Fe4N)を有する試験
片は、いずれの浴でも溶損した。
Specimens having a layer of iron nitride (main component Fe 4 N) were eroded in both baths.

【0029】硼化鉄の層(FeB及びFe2B)を有する
試験片は、アルミニウム濃度1%までは溶損が見られな
かったが10%で多少溶損が認められ、55%以上では
溶損した。
In the test piece having the iron boride layer (FeB and Fe 2 B), no erosion was observed up to an aluminum concentration of 1%, but some erosion was observed at 10%, and no erosion was observed at 55% or more. Lost.

【0030】以上の結果より、炭素鋼の母材の表面に形
成された珪化鉄層は、耐食性に優れ、アルミニウム濃度
55%以上でも安定であることがわかった。
From the above results, it was found that the iron silicide layer formed on the surface of the carbon steel base material had excellent corrosion resistance and was stable even at an aluminum concentration of 55% or more.

【0031】また、プラズマ溶射法で形成されたFeS
i珪化鉄の膜は母材から剥離していなかった。
Further, FeS formed by the plasma spraying method is used.
The film of i-silicide was not peeled off from the base material.

【0032】一般に、プラズマ溶射法で炭素鋼製の母材
の表面に形成された他のセラミックス膜(Al23,Z
rO2,TiC,WC−12Co,TiB2等)は、膜自
体はZn−55%Al溶融金属中で溶損しないが、母材
からは剥離してしまう。これは、プラズマ溶射法で形成
された他のセラミックス膜には多くのピンホールが存在
し、そのピンホールを通った溶融金属が母材に達して母
材を腐食するためと考えられる。一方、プラズマ溶射法
で形成されたFeSi珪化鉄の膜が剥離しなかったの
は、FeSiの融点が1410℃とAl23,Zr
2 ,TiC,WC−12Co,TiB2 の2000〜
3100℃に比べ非常に低いから、成膜の際にできるピ
ンホール径が非常に小さいか、ピンホールが発生しなか
ったためと考えられる。
In general, other ceramic films (Al 2 O 3 , Z) formed on the surface of a carbon steel base material by a plasma spraying method.
(rO 2 , TiC, WC-12Co, TiB 2, etc.) does not melt itself in the Zn-55% Al molten metal, but peels off from the base material. This is presumably because there are many pinholes in other ceramic films formed by the plasma spraying method, and the molten metal passing through the pinholes reaches the base material and corrodes the base material. On the other hand, the FeSi iron silicide film formed by the plasma spraying method was not peeled off because the melting point of FeSi was 1410 ° C. and Al 2 O 3 , Zr
2000 of O 2 , TiC, WC-12Co, TiB 2
Since the temperature is much lower than 3100 ° C., it is considered that the diameter of the pinhole formed during the film formation is very small or no pinhole is generated.

【0033】従って、プラズマ溶射法で形成されたFe
Si珪化鉄の膜は、プラズマ溶射法で形成された他のセ
ラミックス膜に比べて、炭素鋼製の母材を被覆する性能
が高いといえる。
Therefore, Fe formed by the plasma spraying method
It can be said that a film made of Si iron silicide has a higher performance of coating a carbon steel base material than other ceramic films formed by the plasma spraying method.

【0034】次に、試験片A(Fe3Si )および試験
片B(FeSi)の膜厚を変えたものについて、溶損試
験を行った。
Next, the test pieces A (Fe 3 Si) and the test pieces B (FeSi) having different thicknesses were subjected to a melting test.

【0035】試験片Aについては、炭素鋼製の母材をM
g−3%Si合金浴に850℃で0.5,1,3,5,
10 分間浸漬して、平均膜厚が4,8,20,40,
70μmのものを用意した。試験片Bについては、平均
径5μmのFeSi粉を用いたプラズマ溶射のスキャニ
ングスピードを変えて、平均膜厚が20,45,60,
95,135μmのものを用意した。
For the test piece A, the carbon steel base material was M
0.5, 1, 3, 5, at 850 ° C. in a g-3% Si alloy bath.
After immersion for 10 minutes, the average film thickness was 4, 8, 20, 40,
A thing of 70 μm was prepared. With respect to the test piece B, the average film thickness was changed to 20, 45, 60, by changing the scanning speed of plasma spraying using FeSi powder having an average diameter of 5 μm.
95,135 μm were prepared.

【0036】溶損試験は、Zn−55%Al浴を用い、
浴温度600℃,回転無,浸漬時間100時間の条件下
で行った。溶損試験後試験片を取り出し、HCL水溶液
に気泡(H2 )の発生がなくなるまで浸した後、表面を
目視及び光学顕微鏡により観察して腐食の有無を調べ
た。
In the erosion test, a Zn-55% Al bath was used.
The test was performed under the conditions of a bath temperature of 600 ° C., no rotation, and an immersion time of 100 hours. After the erosion test, the test piece was taken out, immersed in an HCL aqueous solution until the generation of bubbles (H 2 ) disappeared, and the surface was observed visually and with an optical microscope to check for corrosion.

【0037】その結果、試験片Aについて、平均膜厚4
及び8μmの試験片は腐食による欠陥が見られたが、平
均膜厚20μm以上では腐食による欠陥はなかった。試
験片Bについて、平均膜厚20μmの試験片では腐食に
よる欠陥が見られたが、平均膜厚45μm以上では腐食
による欠陥はなかった。
As a result, the average thickness of the test piece A was 4
And 8 μm test pieces showed defects due to corrosion, but no defects due to corrosion when the average film thickness was 20 μm or more. Regarding the test piece B, a defect due to corrosion was observed in the test piece having an average film thickness of 20 μm, but no defect was found due to corrosion when the average film thickness was 45 μm or more.

【0038】試験片Aと試験片Bとで腐食に耐える膜厚
に差があるのは、プラズマ溶射法で形成した膜は、Si
浸透法で形成した膜に比べて膜の粗度が大きいから、亜
鉛−アルミニウム合金と接触する面積が広く、腐食しや
すいためと考えられる。以上の結果より、Si浸透法で
Fe3Si 膜を形成する場合、膜厚は20μm以上に、
プラズマ溶射法でFeSi膜を形成する場合、膜厚は4
5μm以上にすることが好ましい。
The difference between the film thickness of the test piece A and the test piece B that resists corrosion is that the film formed by the plasma spraying method is made of Si.
It is considered that the roughness of the film is larger than that of the film formed by the infiltration method, so that the area in contact with the zinc-aluminum alloy is large, and the film is easily corroded. From the above results, when the Fe 3 Si film is formed by the Si infiltration method, the film thickness is set to 20 μm or more.
When forming the FeSi film by the plasma spraying method, the thickness is 4
It is preferable that the thickness be 5 μm or more.

【0039】(2)摺動試験 はじめに、ロールと鋼板との摩擦係数およびロールの摩
擦量を調べるために、試験片Aと軟鉄鋼製の試験片とを
用いて摺動試験を行った。軟鉄鋼製の試験片はめっき処
理される鋼板を模擬している。
(2) Sliding Test First, a sliding test was performed using the test piece A and a test piece made of mild steel in order to examine the coefficient of friction between the roll and the steel sheet and the amount of friction of the roll. The test piece made of mild steel simulates a steel plate to be plated.

【0040】試験片Aは、炭素鋼製の母材を800℃の
Mg−5%Si合金浴に1時間浸漬して作製した。試験
片Aの表面には、約150μmの比較的多孔質の層が存
在し、その層と母材の間に約350μmの緻密質なFe
3Si 層が存在した。X線回析法により組成を分析する
と、ごく表面にシリコンが過剰なFeSi2 が僅かに検
出されたが、それ以外の生成層はFe3Si であった。
試験片Aと軟鉄鋼製の試験片とを面圧5MPaで接触さ
せ、試験片Aを回転速度16m/min で回転させ、亜鉛
−アルミニウム合金浴の組成比を変えて、10時間の連
続運転を行った。
Test piece A was prepared by immersing a base material made of carbon steel in an Mg-5% Si alloy bath at 800 ° C. for 1 hour. A relatively porous layer of about 150 μm exists on the surface of the test piece A, and a dense Fe layer of about 350 μm exists between the layer and the base material.
3 Si layer was present. When the composition was analyzed by the X-ray diffraction method, FeSi 2 excessive in silicon was slightly detected on the very surface, but the other generated layers were Fe 3 Si.
The test piece A was brought into contact with a mild steel test piece at a surface pressure of 5 MPa, the test piece A was rotated at a rotation speed of 16 m / min, the composition ratio of the zinc-aluminum alloy bath was changed, and the continuous operation was performed for 10 hours. went.

【0041】図1に、結果を示す。比較のため、約10
0μmのFeB膜を有する試験片による試験結果も図1
に示す。
FIG. 1 shows the results. For comparison, about 10
FIG. 1 also shows the test results using a test piece having a 0 μm FeB film.
Shown in

【0042】図1で、○印で示した試験片A(Fe3
i)の場合は、すべての亜鉛−アルミニウム合金浴で、
溶損・摩耗はほとんどなく、摩擦係数が0.1程度であ
った。これは充分低い摩耗係数である。したがって、炭
素鋼製の母材の表面にFe3Si層を有する部品は、耐食
性および耐摩耗性に優れているので、溶融金属中の部品
として適しているとともに、シンクロールやサポートロ
ールなどの鋼板と接触する部品としても適していると言
える。
In FIG. 1, a test piece A (Fe 3 S
In case i), in all zinc-aluminum alloy baths,
There was almost no erosion or wear, and the friction coefficient was about 0.1. This is a sufficiently low wear coefficient. Therefore, a component having a Fe 3 Si layer on the surface of a carbon steel base material is excellent in corrosion resistance and abrasion resistance, so that it is suitable as a component in a molten metal and a steel plate such as a sink roll and a support roll. It is also suitable as a part that comes into contact with

【0043】一方、●印で示したFeB膜を有する試験
片では、アルミニウム濃度10%の亜鉛−アルミニウム
浴で摩耗が現れ、溶損が生じた。さらにアルミニウム含
有量が増すと、溶損に起因する摩耗が大きく進む。アル
ミニウム濃度60%以上では、FeB膜は消失した。し
たがって、FeB膜を有する部品は溶融金属中の部品と
して不適格である。
On the other hand, in the test piece having the FeB film indicated by ●, abrasion appeared in a zinc-aluminum bath having an aluminum concentration of 10%, and melting was caused. As the aluminum content further increases, the wear caused by the erosion greatly increases. At an aluminum concentration of 60% or more, the FeB film disappeared. Therefore, components having an FeB film are ineligible as components in the molten metal.

【0044】次に、ロールと軸受との摩擦係数およびロ
ールの摩擦量を調べるために、試験片Aおよび試験片B
とカーボン・カーボンファイバー製の試験片との摺動試
験を行った。カーボン・カーボンファイバー製の試験片
は、シンクロールやサポートロールなどの軸を支える軸
受を模擬している。
Next, in order to examine the coefficient of friction between the roll and the bearing and the amount of friction of the roll, test pieces A and B were tested.
And a carbon / carbon fiber test piece were subjected to a sliding test. The carbon and carbon fiber specimens simulate bearings that support shafts such as sink rolls and support rolls.

【0045】試験片Aは表面に、炭素鋼製の母材を85
0℃のMg−3%Si合金浴に20時間浸漬して形成さ
れた約180μmのFeSi 層を有する。試験片B
は表面に、プラズマ溶射法によって形成された約100
μmのFeSi層を有する。カーボン・カーボンファイ
バー製の試験片は、炭素繊維(5〜7μm)の表面にあ
らかじめマトリックス(ピッチ系カーボン)成分を含ま
せた直径80〜120μmの繊維束をホットプレス成形
してから焼成(真空中、2300℃)したものである。
カーボン・カーボンファイバー複合材は、溶融金属に対
して高い耐食性を有し、しかも固体潤滑性を有するの
で、摺動部材として従来から用いられている。
The test piece A has a base material made of carbon steel on its surface.
It has an Fe 3 Si layer of about 180 μm formed by immersing in a Mg-3% Si alloy bath at 0 ° C. for 20 hours. Test piece B
Is approximately 100% formed on the surface by plasma spraying.
It has a FeSi layer of μm. A test piece made of carbon / carbon fiber is formed by hot press forming a fiber bundle having a diameter of 80 to 120 μm in which a matrix (pitch-based carbon) component is previously contained on the surface of a carbon fiber (5 to 7 μm), and then firing (in vacuum) , 2300 ° C).
Carbon / carbon fiber composite materials have been used as sliding members since they have high corrosion resistance to molten metal and solid lubricity.

【0046】Zn−55%Al合金浴中で、試験片Aお
よび試験片Bをそれぞれカーボン・カーボンファイバー
製の試験片と面圧5MPaで接触させ、試験片Aおよび
試験片Bを回転速度16m/min で回転させ、10時間
の連続運転を行った。
In a Zn-55% Al alloy bath, the test pieces A and B were respectively brought into contact with carbon / carbon fiber test pieces at a surface pressure of 5 MPa, and the test pieces A and B were rotated at a rotational speed of 16 m / m. It was rotated at min and operated continuously for 10 hours.

【0047】図2に、結果を示す。比較のため、ステン
レス304製試験片とカーボン・カーボンファイバー製
の試験片による試験結果も図2に示す。
FIG. 2 shows the results. For comparison, FIG. 2 also shows the test results using a stainless steel 304 test piece and a carbon / carbon fiber test piece.

【0048】試験片A(Fe3Si )とカーボン・カー
ボンファイバー製の試験片との組み合わせ、および、試
験片B(FeSi)とカーボン・カーボンファイバー製
の試験片との組み合わせでは、試験開始から10時間経
過まで、摩擦係数が0.1 程度であり、摩耗量も小さか
った。したがって、シンクロールやサポートロールなど
の軸の表面にFe3Si 層を形成して、カーボン・カー
ボンファイバー製の軸受と組み合わせれば、耐食性およ
び耐摩耗性に優れ、信頼性の高い摺動部を構成すること
ができる。
For the combination of test piece A (Fe 3 Si) and a test piece made of carbon / carbon fiber, and the combination of test piece B (FeSi) and a test piece made of carbon / carbon fiber, Until the passage of time, the coefficient of friction was about 0.1 and the amount of wear was small. Therefore, if a Fe 3 Si layer is formed on the surface of a shaft such as a sink roll or a support roll and combined with a carbon / carbon fiber bearing, a highly reliable sliding part with excellent corrosion resistance and wear resistance can be obtained. Can be configured.

【0049】一方、ステンレス試験片とカーボン・カー
ボンファイバー製試験片の組み合わせでは、摩擦係数は
小さいが、ステンレス試験片の摩耗量が時間経過ととも
に大きくなる。
On the other hand, in the combination of the stainless steel test piece and the carbon / carbon fiber test piece, the friction coefficient is small, but the wear amount of the stainless steel test piece increases with time.

【0050】また、摺動試験では、試験片A,Bとも、
珪化鉄層は母材から剥離しなかったので、珪化鉄層は母
材と密着性が良いといえる。
In the sliding test, both test pieces A and B
Since the iron silicide layer did not peel off from the base material, it can be said that the iron silicide layer has good adhesion to the base material.

【0051】(3)耐熱衝撃性試験 炭素鋼製の母材の表面に珪化鉄層を形成した試験部材
C、および、炭素鋼製の母材の表面にFeSi−12C
oの層を挟んで珪化鉄層を形成した試験部材Dの耐熱衝
撃性を調べた。
(3) Thermal shock resistance test A test member C in which an iron silicide layer was formed on the surface of a carbon steel base material, and FeSi-12C on a surface of the carbon steel base material
The thermal shock resistance of the test member D in which the iron silicide layer was formed with the layer of o interposed therebetween was examined.

【0052】試験部材Cは、外径250mmΦ,内径21
0mmΦ,長さ300mmのS45C炭素鋼製で中空の母材
に、プラズマ溶射法により約200μmの厚さのFeS
i層を形成したものである。試験部材Dは、試験部材C
と同じ母材に、プラズマ溶射法により約70μmのFe
Si−12Co中間層を形成し、次に約200μmのF
eSi層を形成したものである。
The test member C has an outer diameter of 250 mmΦ and an inner diameter of 21 mm.
0mmΦ, 300mm long S45C carbon steel hollow base metal, about 200μm thick FeS by plasma spraying
An i-layer is formed. Test member D is the same as test member C
About 70 μm of Fe by plasma spraying
An Si-12Co intermediate layer is formed and then about 200 μm F
An eSi layer is formed.

【0053】これらの試験部材を600℃に加熱したZ
n−55%Al浴中に投入する方法により熱衝撃を与え
た後、各部材をHCl水溶液に浸して付着したZn−A
lを除去し表面を目視観察した。
These test members were heated to 600 ° C.
After subjecting the members to thermal shock by a method of throwing them into an n-55% Al bath, each member was immersed in an aqueous HCl solution to attach Zn-A.
1 was removed and the surface was visually observed.

【0054】試験部材Cのエッジ部に剥離が生じてい
た。これは熱衝撃による熱膨張差に基づく応力発生によ
ると考えられた。一方、試験部材Dには剥離はなかっ
た。
The peeling occurred at the edge of the test member C. This was thought to be due to stress generation based on the difference in thermal expansion due to thermal shock. On the other hand, the test member D did not peel.

【0055】従って、耐熱衝撃のために、炭素鋼製の母
材とFeSi層の間に、FeSi−12Coの中間層を
設けることが有効である。
Therefore, it is effective to provide an intermediate layer of FeSi-12Co between the base material made of carbon steel and the FeSi layer for thermal shock.

【0056】(実施例1)本発明の第1の実施例である
溶融金属めっき装置を説明する。本実施例の溶融金属め
っき装置は、炭素鋼製の母材の表面に珪化鉄層が形成さ
れた部品を用いている。図3に、本実施例の溶融金属め
っき装置の一例を示す。
(Embodiment 1) A hot metal plating apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described. The hot-dip metal plating apparatus of this embodiment uses a component in which an iron silicide layer is formed on the surface of a carbon steel base material. FIG. 3 shows an example of the hot-dip metal plating apparatus of the present embodiment.

【0057】本実施例の溶融金属めっき装置は、溶融金
属1を内部に満たすめっき浴槽2,帯状の鋼板3をめっ
き浴槽2に導くスナウト4,めっき浴槽2内に配置され
て、鋼板3の方向を変えるシンクロール5,めっき浴槽
2内に配置されて、鋼板3の振動を抑えるサポートロー
ル6、および、めっき浴槽2から引き出された鋼板3の
表面に付着している過剰の溶融金属1を除去するガスワ
イピング装置7を有する。本実施例では、シンクロール
5及びサポートロール6は、溶融金属1と接触する表面
はすべて珪化鉄層で被覆されている。シンクロール5及
びサポートロール6のそれぞれの軸は、めっき浴槽2内
に固定された軸受8および9によって支えられる。サポ
ートロール6の直径はシンクロール5の直径の3分の1
程度である。
The hot-dip metal plating apparatus of the present embodiment is provided with a plating bath 2 for filling a molten metal 1 therein, a snout 4 for guiding a strip-shaped steel plate 3 to the plating bath 2, and disposed in the plating bath 2. Roll 5, which is disposed in the plating bath 2 to suppress vibration of the steel plate 3, and removes excessive molten metal 1 adhering to the surface of the steel plate 3 drawn from the plating bath 2. And a gas wiping device 7 to be used. In this embodiment, the surfaces of the sink roll 5 and the support roll 6 that come into contact with the molten metal 1 are all covered with an iron silicide layer. The respective shafts of the sink roll 5 and the support roll 6 are supported by bearings 8 and 9 fixed in the plating bath 2. The diameter of the support roll 6 is one third of the diameter of the sink roll 5
It is about.

【0058】外部で水素等により還元され、表面が活性
化された帯状の鋼板3は、スナウト4を通って、めっき
浴槽2内の溶融金属1の中に導かれる。鋼板3は、シン
クロール5により進行方向を変えられ、サポートロール
6を経てめっき浴槽2から引き出された後、ガスワイピ
ング装置7により過剰の溶融金属1が除去されてめっき
厚が調整され、めっき処理済み鋼板となって送りだされ
てゆく。鋼板3の供給と巻き取りは連動で、鋼板3には
一定の張力がかかるようになっている。供給及び巻き取
り速度は10〜200m/min である。
The strip-shaped steel sheet 3 whose surface has been activated by being reduced by hydrogen or the like outside is guided through the snout 4 into the molten metal 1 in the plating bath 2. The traveling direction of the steel sheet 3 is changed by the sink roll 5, and the steel sheet 3 is drawn out of the plating bath 2 through the support roll 6. Then, the excess molten metal 1 is removed by the gas wiping device 7, the plating thickness is adjusted, and the plating treatment is performed. It is sent out as a finished steel plate. The supply and winding of the steel sheet 3 are interlocked, and a constant tension is applied to the steel sheet 3. The feeding and winding speed is 10 to 200 m / min.

【0059】本実施例の溶融金属めっき装置に用いたシ
ンクロール5及びサポートロール6について詳しく説明
する。
The sink roll 5 and the support roll 6 used in the hot-dip metal plating apparatus of this embodiment will be described in detail.

【0060】図4にシンクロール5を示す。シンクロー
ル5は、S45C炭素鋼製の円筒の胴部10と、S45
C炭素鋼製の軸部11とからなる。軸部11の一端はフ
ランジ状に加工されており、胴部10と軸部11とはボ
ルト12で連結されている。サポートロール6も、シン
クロール5と同様に、S45C炭素鋼製の円筒の胴部
と、S45C炭素鋼製の軸部とからなる。
FIG. 4 shows the sink roll 5. The sink roll 5 includes a cylindrical body 10 made of S45C carbon steel,
And a shaft portion 11 made of C carbon steel. One end of the shaft portion 11 is processed into a flange shape, and the body portion 10 and the shaft portion 11 are connected by bolts 12. The support roll 6, like the sink roll 5, also includes a cylindrical body made of S45C carbon steel and a shaft made of S45C carbon steel.

【0061】図5にシンクロール5の断面を示す。シン
クロール5は、S45C炭素鋼の表面に、Fe3Si 層
13が形成されている。シンクロール5にFe3Si 層
13を形成する方法を以下に説明する。
FIG. 5 shows a cross section of the sink roll 5. The sink roll 5 has an Fe 3 Si layer 13 formed on the surface of S45C carbon steel. A method for forming the Fe 3 Si layer 13 on the sink roll 5 will be described below.

【0062】まず、S45C炭素鋼を900℃の温度で
10時間保持した後、炉中で徐冷する前処理を行った。
前処理したS45C炭素鋼から、機械加工で胴部10と
軸部11を作り、ロールに組み立てた。
First, after preserving S45C carbon steel at a temperature of 900 ° C. for 10 hours, a pretreatment of gradually cooling in a furnace was performed.
The body 10 and the shaft 11 were machined from the pretreated S45C carbon steel and assembled into a roll.

【0063】次に、ロールの表面にFe3Si 層13を
形成するための珪化処理をSi浸透法で行った。珪化処
理は、まず、ロールをステンレス鋼(SU316)製の
円筒状ケースに吊り下げておき、工業用マグネシウムに
重量比で5%高純度シリコンを添加したMg−5%Si
合金塊を円筒状ケースに投入した。
Next, a silicidation treatment for forming the Fe 3 Si layer 13 on the surface of the roll was performed by a Si infiltration method. In the silicification treatment, first, a roll is suspended in a cylindrical case made of stainless steel (SU316), and Mg-5% Si obtained by adding 5% high-purity silicon by weight to industrial magnesium is used.
The alloy ingot was put into a cylindrical case.

【0064】円筒状ケースをアルゴン雰囲気の電気炉内
で800℃に加熱してMg−5%Si合金を溶融させ、
ロールを溶融金属中に3時間保持した。
The cylindrical case was heated to 800 ° C. in an electric furnace in an argon atmosphere to melt the Mg-5% Si alloy,
The roll was kept in the molten metal for 3 hours.

【0065】珪化処理の後、溶融金属中からロールを取
り出して800℃に加熱された電気炉に移し、30℃/
hの冷却速度で室温まで冷却した。完成したシンクロー
ル5の胴部10及び軸部11の表面には、厚さが110
μm〜140μmのFe3Si層13が形成されており、
割れや剥離はなかった。サポートロール6もシンクロー
ル5と同様にして作製した。
After the silicidation treatment, the roll was taken out of the molten metal and transferred to an electric furnace heated to 800 ° C.
Cooled to room temperature at a cooling rate of h. The surface of the body 10 and the shaft 11 of the completed sink roll 5 has a thickness of 110
A Fe 3 Si layer 13 of μm to 140 μm is formed,
There was no cracking or peeling. The support roll 6 was produced in the same manner as the sink roll 5.

【0066】次に、めっき浴槽2内に固定された軸受8
および9について説明する。軸受8および9は、シンク
ロール5及びサポートロール6のそれぞれの軸を支える
ものである。
Next, the bearing 8 fixed in the plating bath 2
And 9 will be described. The bearings 8 and 9 support the shafts of the sink roll 5 and the support roll 6, respectively.

【0067】図6に軸受8を示す。シンクロール5に鋼
板3の張力が下方からかかるため、シンクロール5の軸
受8は円弧状である。耐熱鋼製のホルダー14にカーボ
ン・カーボンファイバー複合材15を内張りしてある。
ホルダー14の表面はシンクロール5と同様にFe3
i 層13が被覆されている。サポートロール6の軸受
9も、シンクロール5の軸受8と同様のものでよいが、
図10に示すように、カーボン・カーボンファイバー複
合材15およびホルダー14を筒状としてもよい。
FIG. 6 shows the bearing 8. Since the tension of the steel plate 3 is applied to the sink roll 5 from below, the bearing 8 of the sink roll 5 has an arc shape. A carbon / carbon fiber composite material 15 is lined in a heat-resistant steel holder 14.
The surface of the holder 14 is made of Fe 3 S like the sink roll 5.
The i-layer 13 is covered. The bearing 9 of the support roll 6 may be the same as the bearing 8 of the sink roll 5,
As shown in FIG. 10, the carbon / carbon fiber composite material 15 and the holder 14 may be cylindrical.

【0068】図7に、シンクロール5と軸受8とを組み
合わせたときの軸方向断面を示す。軸部11の側面およ
び端面にFe3Si 層13があり、カーボン・カーボン
ファイバー複合材15と接触し、摺動する。
FIG. 7 shows an axial section when the sink roll 5 and the bearing 8 are combined. An Fe 3 Si layer 13 is provided on the side surface and the end surface of the shaft portion 11 and comes into contact with the carbon / carbon fiber composite material 15 and slides.

【0069】シンクロール5と軸受8を、600℃のZ
n−55%Al合金をめっき浴槽2に満たした溶融金属
めっき装置に組み入れ、連続100時間使用した。使用
後に、胴部10,軸部11ともに損耗は全く見られず、
カーボン・カーボンファイバー複合材15の摺動面は滑
らかであった。また、胴部にはドロスなどの付着もなく
良好であった。
The sink roll 5 and the bearing 8 are placed in a Z
The n-55% Al alloy was put into a hot-dip metal plating apparatus filled in the plating bath 2 and used continuously for 100 hours. After use, the body 10 and the shaft 11 are not worn at all.
The sliding surface of the carbon / carbon fiber composite material 15 was smooth. In addition, dross and the like were not adhered to the body, and were good.

【0070】したがって、本実施例の溶融金属めっき装
置は、シンクロール,サポートロール等が耐食性および
耐摩耗性に優れるので、長時間のめっき運転ができ、め
っき鋼板の生産性が向上する。また、シンクロール,サ
ポートロール等の軸部11の腐食および摩耗がたいへん
小さいので、長時間運転しても鋼板に振動が発生せず、
めっき品質を長時間維持することができる。また、ドロ
スの発生が少ないので、めっき不良が少なくなり、めっ
きの品質を向上できるとともに、溶融金属自体の寿命を
長くできる。
Therefore, in the hot-dip metal plating apparatus of the present embodiment, since the sink roll, the support roll, and the like are excellent in corrosion resistance and wear resistance, a long-time plating operation can be performed, and the productivity of the plated steel sheet is improved. Further, since the corrosion and wear of the shaft portion 11 such as the sink roll and the support roll are extremely small, the steel plate does not vibrate even after a long operation,
Plating quality can be maintained for a long time. In addition, since the generation of dross is small, plating defects are reduced, the quality of plating can be improved, and the life of the molten metal itself can be prolonged.

【0071】また、軸受8では、ホルダー14にカーボ
ン・カーボンファイバー複合材15を内張りしたが、図
8に示すように、ブロック状のカーボン・カーボンファ
イバー複合材15をホルダー14に埋め込んでもよい。
In the bearing 8, the carbon / carbon fiber composite material 15 is lined with the holder 14. However, as shown in FIG. 8, a block-shaped carbon / carbon fiber composite material 15 may be embedded in the holder 14.

【0072】以上では、シンクロール5,サポートロー
ル6および軸受8,9について、表面を珪化鉄層で被覆
したものを説明したが、溶融金属めっき装置におけるこ
れら以外の部品の表面にも珪化鉄層を設けても良い。
In the above description, the sink roll 5, the support roll 6, and the bearings 8 and 9 have been described in which the surfaces are covered with an iron silicide layer. May be provided.

【0073】例えば、めっき済み鋼板と接触するガイド
ロール,ガスワイピング装置7のノズル部,スナウト
4、および溶融金属の交換に用いる配管,バルブ,ポン
プ等の表面を珪化鉄で被覆すれば、これらが溶融金属に
よって腐食するのを防止できる。
For example, if the surfaces of the guide roll contacting the plated steel sheet, the nozzle portion of the gas wiping device 7, the snout 4, and the pipes, valves, pumps, etc. used for exchanging the molten metal are coated with iron silicide, Corrosion by molten metal can be prevented.

【0074】ただし、珪化鉄は酸素が存在する環境では
溶融金属により腐食を受けるので、これらの部品の回り
は、大気を避けて非酸化性雰囲気にする必要がある。ス
ナウト4は、水素雰囲気であるスナウト4の内側だけを
珪化鉄層で被覆することもできる。
However, since iron silicide is corroded by molten metal in an environment where oxygen is present, it is necessary to avoid these atmospheres and provide a non-oxidizing atmosphere around these components. The snout 4 can also be coated with an iron silicide layer only on the inside of the snout 4 which is a hydrogen atmosphere.

【0075】本実施例の亜鉛−アルミニウム合金の溶融
金属のめっき装置によれば、シンクロール5,サポート
ロール6,軸受8および9等の溶融金属中に置かれる部
品が充分な耐腐食性と耐摩耗性を持つので、長時間のめ
っき運転が可能である。
According to the zinc-aluminum alloy molten metal plating apparatus of the present embodiment, components placed in the molten metal such as the sink roll 5, the support roll 6, and the bearings 8 and 9 have sufficient corrosion resistance and resistance. Since it has abrasion, long-time plating operation is possible.

【0076】また、本実施例では、ロールの表面をすべ
て珪化鉄層で被覆したが、溶融金属の種類によっては、
シンクロール5及びサポートロール6の胴部10は従来
のものを用いて、高い面圧および摺動が加わる軸部11
だけを珪化鉄層で被覆しても良い。
In this embodiment, the entire surface of the roll is covered with the iron silicide layer. However, depending on the type of molten metal,
The body portion 10 of the sink roll 5 and the support roll 6 is a conventional one, and a shaft portion 11 to which high surface pressure and sliding are applied.
May be covered with an iron silicide layer.

【0077】(実施例2)第2の実施例である溶融金属
めっき装置を説明する。本実施例の溶融金属めっき装置
は、第1の実施例とシンクロールおよびサポートロール
が異なるが、他は同じである。本実施例のロールの表面
には、FeSi−12Co中間層とFeSi珪化鉄層が被
覆されている。
(Embodiment 2) A hot metal plating apparatus according to a second embodiment will be described. The molten metal plating apparatus of the present embodiment is different from the first embodiment in the sink roll and the support roll, but is the same in other respects. The surface of the roll of this embodiment is covered with an intermediate layer of FeSi-12Co and a layer of FeSi iron silicide.

【0078】図9に、シンクロール20の断面を示す。
S45C炭素鋼製の胴部10および軸部11の表面には
厚さ約70μmのFeSi−12Co層16が形成さ
れ、その上に約200μmのFeSi層17が形成され
ている。
FIG. 9 shows a cross section of the sink roll 20.
An approximately 70 μm thick FeSi-12Co layer 16 is formed on the surface of the body portion 10 and the shaft portion 11 made of S45C carbon steel, and an approximately 200 μm FeSi layer 17 is formed thereon.

【0079】シンクロール20にFeSi−12Co層
16とFeSi層17を形成する方法を以下に説明す
る。シンクロール5と同様に、前処理、機械加工および
組み立して作製したロールを用いる。
A method for forming the FeSi-12Co layer 16 and the FeSi layer 17 on the sink roll 20 will be described below. As with the sink roll 5, a roll prepared by pretreatment, machining, and assembling is used.

【0080】まず、ロールの表面に、プラズマ溶射法で
FeSi−12Co層16を形成した。さらに、プラズ
マ溶射法でとFeSi層17をFeSi−12Co層1
6の上に形成した。完成したシンクロール20には、割
れや剥離はなかった。サポートロールもシンクロール2
0と同様にして作製した。
First, an FeSi-12Co layer 16 was formed on the surface of the roll by plasma spraying. Further, the FeSi layer 17 is changed to the FeSi-12Co layer 1 by plasma spraying.
6 was formed. The completed sink roll 20 did not crack or peel. Support roll also sink roll 2
0.

【0081】本実施例の溶融金属めっき装置によれば、
第1の実施例で説明した溶融金属めっき装置と同様の効
果が得られるとともに、シンクロール20やサポートロ
ールは耐熱衝撃性に優れるので、溶融金属の補給や交換
の際に、溶融金属の急激な温度変化があっても、シンク
ロール20やサポートロールに割れや剥離が発生するの
を防止でき、溶融金属めっき装置の信頼性が向上する。
According to the hot-dip metal plating apparatus of this embodiment,
The same effect as the hot-dip metal plating apparatus described in the first embodiment can be obtained, and the sink roll 20 and the support roll are excellent in thermal shock resistance. Even if there is a temperature change, it is possible to prevent the sink roll 20 and the support roll from being cracked or peeled off, thereby improving the reliability of the molten metal plating apparatus.

【0082】なお、以上では、溶融金属めっき装置の部
品の母材として、炭素鋼が用いられているが、炭素鋼に
限らず、珪化鉄層をSi浸透法またはプラズマ溶射法で
形成できる材料であればよい。
In the above description, carbon steel is used as a base material of parts of a hot-dip metal plating apparatus. However, the present invention is not limited to carbon steel, and a material capable of forming an iron silicide layer by a Si infiltration method or a plasma spraying method. I just need.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、表面に珪化鉄層を有す
る鉄製部品は、溶融金属中でも腐食されず長寿命である
から、このような鉄製部品を用いた溶融金属めっき装置
は長時間の運転が可能となり、めっき製品の生産効率が
向上する。珪化鉄層はFe3SiまたはFeSiがよい。
According to the present invention, an iron part having an iron silicide layer on its surface has a long life without being corroded even in molten metal. Therefore, a hot-dip metal plating apparatus using such an iron part requires a long time. Operation becomes possible, and the production efficiency of plated products is improved. The iron silicide layer is preferably made of Fe 3 Si or FeSi.

【0084】また、母材である鉄と珪化鉄層との間に
鉄,珪素およびコバルトからなる中間層を設ければ、熱
衝撃が与えられても、珪化鉄層が母材である鉄から剥離
するのを防止できる。
Further, if an intermediate layer made of iron, silicon and cobalt is provided between the base material iron and the iron silicide layer, the iron silicide layer can be formed from the base material iron even if a thermal shock is applied. Peeling can be prevented.

【0085】また、シンクロール,サポートロール等の
回転体の表面に珪化鉄層を設けた溶融金属めっき装置で
は、シンクロール,サポートロール等が耐食性および耐
摩耗性に優れるので、長時間のめっき運転ができ、めっ
き製品の生産性が向上する。また、ドロスの発生が少な
いので、めっき不良が少なくなり、めっきの品質を向上
できるとともに、溶融金属自体の寿命を長くできる。
Further, in a hot-dip metal plating apparatus in which an iron silicide layer is provided on the surface of a rotating body such as a sink roll and a support roll, the sink roll and the support roll are excellent in corrosion resistance and wear resistance. And the productivity of plated products is improved. In addition, since the generation of dross is small, plating defects are reduced, the quality of plating can be improved, and the life of the molten metal itself can be prolonged.

【0086】また、回転軸と軸受との組み合わせを、鉄
製の母材の表面にFe3Si 層が形成された回転軸とカ
ーボン・カーボンファイバー複合材などの炭素繊維製の
軸受との組み合わせとした溶融金属めっき装置では、回
転軸の腐食および摩耗がたいへん小さいので、長時間運
転しても鋼板に振動が発生せず、めっき品質を長時間維
持することができる。
The combination of the rotating shaft and the bearing is a combination of a rotating shaft having a Fe 3 Si layer formed on the surface of an iron base material and a carbon fiber bearing such as a carbon / carbon fiber composite material. In the hot-dip metal plating apparatus, since the corrosion and wear of the rotating shaft are very small, even when the apparatus is operated for a long time, the steel sheet does not generate vibration and the plating quality can be maintained for a long time.

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

【図1】ロールと鋼板との摺動を模擬した摺動試験の結
果を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the results of a sliding test simulating sliding between a roll and a steel plate.

【図2】ロールと軸受との摺動を模擬した摺動試験の結
果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the results of a sliding test simulating sliding between a roll and a bearing.

【図3】第1の実施例の溶融金属めっき装置を示す図で
ある。
FIG. 3 is a view showing a hot metal plating apparatus according to a first embodiment.

【図4】シンクロール5を示す図である。FIG. 4 is a view showing a sink roll 5;

【図5】シンクロール5の断面を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cross section of the sink roll 5;

【図6】軸受8を示す図である。FIG. 6 is a view showing a bearing 8;

【図7】シンクロール5と軸受8とを組み合わせたとき
の軸方向断面を示す図である。
FIG. 7 is a view showing an axial section when the sink roll 5 and the bearing 8 are combined.

【図8】軸受8の他の例を示す図である。FIG. 8 is a view showing another example of the bearing 8;

【図9】シンクロール20の断面を示す図である。FIG. 9 is a view showing a cross section of the sink roll 20.

【図10】軸受9の例を示す図である。FIG. 10 is a view showing an example of a bearing 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…溶融金属、2…めっき浴槽、3…鋼板、4…スナウ
ト、5…シンクロール、6…サポートロール、7…ガス
ワイピング装置、8,9…軸受、10…胴部、11…軸
部、12…ボルト、13…Fe3Si 層、14…ホルダ
ー、15…カーボン・カーボンファイバー複合材、16
…FeSi−12Co層、17…FeSi層、20…シン
クロール。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molten metal, 2 ... Plating bath, 3 ... Steel plate, 4 ... Snout, 5 ... Sink roll, 6 ... Support roll, 7 ... Gas wiping device, 8, 9 ... Bearing, 10 ... Body, 11 ... Shaft, 12 bolt, 13 Fe 3 Si layer, 14 holder, 15 carbon / carbon fiber composite material, 16
... FeSi-12Co layer, 17 ... FeSi layer, 20 ... Sink roll.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 淳次 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 下夕村 修 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 木村 武久 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 芳村 泰嗣 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 可児 保宣 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高倉 芳生 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 下釜 宏徳 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junji Sakai 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Osamu Shimoyumura Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi 1-1, Hitachi, Ltd. 3-chome, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takehisa Kimura 3-1-1, Sakaimachi, Hitachi, Ibaraki, Japan Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasushi Yoshimura, Ibaraki Hitachi 1-1, Yachimachi, Hitachi City Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Yasunori Kani 3-1-1, Yachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Plant Hitachi Plant, Ltd. (72) Invention Person Yoshio Takakura 3-1-1 Kochi-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Hironori Shimogama 3-1-1 Kochi-cho, Hitachi-shi, Hitachi, Ltd. In the Works Hitachi factory

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体金属に溶融金属を接触させて、前記固
体金属にめっきを施す溶融金属めっき装置において、 珪化鉄層を表面に有する鉄製部品を備えることを特徴と
する溶融金属めっき装置。
1. A molten metal plating apparatus for plating a solid metal by bringing the molten metal into contact with the solid metal, the apparatus comprising an iron component having an iron silicide layer on a surface thereof.
【請求項2】前記珪化鉄層はFe3Si またはFeSi
であることを特徴とする請求項1の溶融金属めっき装
置。
2. The iron silicide layer is made of Fe 3 Si or FeSi.
2. The hot-dip metal plating apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記鉄製部材と前記珪化鉄層との間に、
鉄,珪素およびコバルトからなる中間層を有することを
特徴とする請求項1の溶融金属めっき装置。
3. Between the iron member and the iron silicide layer,
2. The hot metal plating apparatus according to claim 1, further comprising an intermediate layer made of iron, silicon and cobalt.
【請求項4】前記固体金属を溶融金属中で移動させるた
めに、前記固体金属に接して回転する鉄製の回転体を有
し、前記回転体は表面に珪化鉄層を有することを特徴と
する請求項1の溶融金属めっき装置。
4. An iron rotator that rotates in contact with the solid metal to move the solid metal in the molten metal, the rotator having an iron silicide layer on a surface. The hot metal plating apparatus according to claim 1.
【請求項5】前記回転体の位置を固定するために前記回
転体の回転軸を支える軸受を備え、 前記軸受は、前記回転軸と接する炭素繊維製の部材を有
し、 前記回転体は回転軸の表面に珪化鉄層を有することを特
徴とする請求項4の溶融金属めっき装置。
5. A bearing for supporting a rotating shaft of the rotating body for fixing a position of the rotating body, wherein the bearing has a member made of carbon fiber in contact with the rotating shaft, and the rotating body rotates. The hot-dip metal plating apparatus according to claim 4, further comprising an iron silicide layer on a surface of the shaft.
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JP2007262556A (en) * 2006-03-30 2007-10-11 Jfe Steel Kk Method for producing hot dip plated metal band and hot dip plated metal band production device
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