JP2000064008A - 溶融金属めっき浴用滑り軸受け構造 - Google Patents

溶融金属めっき浴用滑り軸受け構造

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JP2000064008A
JP2000064008A JP10244372A JP24437298A JP2000064008A JP 2000064008 A JP2000064008 A JP 2000064008A JP 10244372 A JP10244372 A JP 10244372A JP 24437298 A JP24437298 A JP 24437298A JP 2000064008 A JP2000064008 A JP 2000064008A
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roll
molten metal
bearing
shaft
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Masanobu Shinagawa
政信 品川
Michinori Suhara
道憲 須原
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Hardfacing Corp
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Hardfacing Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属浴中に配される浴中ロールの軸
受けおよびロールホルダーアームの提供。 【解決手段】 溶融金属浴中に配される浴中ロールの軸
受けおよびロールホルダーアームにおいて、溶融金属め
っき浴中に配する金属またはセラミックスで形成された
駆動若しくは無駆動ロール軸外径、または軸に装着した
スリーブ外径に対して1〜15mm大きな内径を持つセ
ラミックス製滑り軸受けと、かつ該滑り軸受け外径に対
して0.15〜15mm大きい滑り軸受けを保持する穴
を設けたロールホルダーアームで構成する。 【効果】 軸受け構造の耐久性を大きく改善でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融亜鉛めっき
浴、溶融亜鉛−アルミニウムめっき浴または溶融アルミ
ニウムめっき浴などの溶融金属浴中に配される浴中ロー
ルの軸受けおよびロールホルダーアームの構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】溶融亜鉛めっき等の溶融金属めっき設備
は、自動車用鋼板などの製造ラインとして不可欠のもの
である。この製造ラインでは高速通板が行なわれるた
め、浴中ロールの軸受けおよびロールホルダーアームに
問題があった。
【0003】一般的には、浴中ロール軸受けは、Cr
鋼、Ni鋼、Ni−Cr鋼、ステンレス鋼、極低炭素鋼
等の溶融金属耐食性鋼やセラミックスを使用したり、こ
れら材料の表面に高耐食性合金やサーメット材またはセ
ラミックス材の溶射を施したり、あるいはカーボン材を
使用したが、耐久性に満足できないことが多かった。
【0004】たとえば金属材料の場合は2週間程度、サ
ーメット溶射の場合は4週間程度、セラミック溶射の場
合は6週間程度が寿命であった。寿命に影響するもうひ
とつの問題は、ロール軸とベアリングにかじり現象が生
じてロールの回転抵抗が大きくなり、ロールと走行鋼板
との追従性が悪く、めっきスピードが増すとスリップ量
が大きくなり、製品品質の低下による歩留まり低下をき
たすことが多かったことである。
【0005】したがって、特開平5−44002号公報
の「溶融金属めっき用ロール軸受けおよびその使用方
法」発明では、回転側すなわちロール軸をサーメットと
している。また「表面技術協会第92回講演大会」で発
表された「溶融めっき浴中転がり軸受けの開発」の論文
中のベアリングでは、浴中に存在するドロスの軸受け内
への浸入を防ぐことができず、レースとボール間に噛み
込みによる局部荷重がかかり、ボールを破壊させること
が多かった。その外、特開昭63−186035号公
報、特開平3−97837号公報、特開平1−1593
59号公報などの転がり軸受けに関する提案があるが、
前記と同様の理由で実用化は困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来の問題点を解決し、溶融金属浴中ロール軸受け部と、
ロールホルダーアームの耐久性を大きく改善することが
課題であり、とくにラインスピード250m/minと
いうめっき鋼板の高速通板時でも、十分な追従性と耐久
性とを確保することができるロール軸受け部とロールア
ームホルダーの構造を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール軸外径
とロール軸受け内径の寸法が一定の関係にあること、お
よび、接触面の材質と相対的回転に規制を行なうことが
有効であることを知見し、本発明を完成するに至った。
【0008】前記の知見に基づいてなされた本発明は、
溶融金属めっき浴中に配する金属またはセラミックスで
形成された駆動若しくは無駆動ロール軸外径、または軸
に装着したスリーブ外径に対して1〜15mm大きな内
径を持つセラミックス製滑り軸受けと、かつ該滑り軸受
け外径に対して0.15〜15mm大きい滑り軸受けを
保持する穴を設けたロールホルダーアームで構成された
ことを特徴とする溶融金属めっき浴用滑り軸受け構造を
要旨としている。
【0009】また本発明は、滑り軸受けを保持するロー
ルホルダーアームに設けられた穴、または該穴に装着し
たスリーブの穴内面、若しくはロール軸に装着したスリ
ーブの外径面、または両方共に溶融金属に対する難合金
化表面処理を施した溶融金属めっき浴用滑り軸受け構造
も要旨としている。そして、前記難合金化表面処理とし
てはW、Co、Mo、Cr、Ni、Al、Si、B、F
eの1種以上を含む溶接または溶射による皮膜を形成す
るか、前記金属の酸化物、炭化物、硼化物の1種以上を
含むサーメットまたは上記セラミックスのみで皮膜を形
成するか、あるいは金属層、サーメット層とセラミック
スの2層以上の組み合わせによる複合皮膜を溶接または
溶射により形成した溶融金属めっき浴用滑り軸受け構造
も要旨としている。
【0010】さらに本発明は、軸の回転方向には、とも
まわりしないような拘束力は働くが、スラスト方向(軸
方向)および上下方向には、一定範囲内で自由に可動で
きる構造を有する滑り軸受けの回転防止金具を設け、軸
の回転によってともまわりしないが、しかし、ロールが
鋼板により持ち上げられたとき、ロール軸を介して滑り
軸受けが上下方向およびスラスト方向に移動しても、過
大な力を受けて破損しない構造を持つ溶融金属めっき浴
用滑り軸受け構造を要旨としている。また、滑り軸受け
と浴中ロールとにスラスト受け部を設けるかまたはピボ
ットとピボットライナーによるスラスト受け部を設けた
構造および両者を設けた構造をそなえた溶融金属めっき
浴用滑り軸受け構造も本発明の要旨である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の構成と作用を説明する。
図1は、本発明軸受けの構造を示す断面図である。本発
明はロール軸3外径または軸に装着したスリーブ外径に
対して、1〜15mm大きい内径のセラミックス製滑り
軸受け5とした点を特徴とする。またロールホルダーア
ーム1の保持穴の径を、軸受け外径に対して0.15〜
15mm大きくする。これはロール回転をなめらかに行
なわせるために必要である。
【0012】一般的に溶融金属めっき浴用ロール軸およ
びスリーブは、主に溶融金属耐食性金属を使用するた
め、その線膨張係数は16×10-6程度と考えられ、軸
径が最大150mmであることより、450℃の浴中で
は151.08mmとなる。一方、軸受けは昨今窒化珪
素系セラミックスが一般的であるが、この線膨張係数は
3×10-6程度で、150mm内径では450℃の浴中
では150.2mmとなり、前記軸径のロールは円滑な
回転ができないことになる。したがって、軸受けの内径
を最少1mmの増径を行なうことによりなめらかな回転
が行なわれることを確認した。
【0013】また、上限の15mmの増径は、ロール回
転にガタつかない限界値であって、これ以上の間隙は逆
に製品鋼板の品質が低下することが確認された。すなわ
ち、高温で使用されても材質が異なった関係にあるロー
ル軸と軸受け間にもっとも適切な間隙を与えることが必
要である。
【0014】つぎに、軸受け外径に対し、0.15〜1
5mm大きい内径の孔を持つロールホルダーアームを使
用するのも、前記膨張係数による膨張量の差に基づくも
のである。すなわち、15mmを超える増径はロールホ
ルダーアームと軸受けのガタが多くなるばかりか、アー
ム孔内面に溶融金属が循環浸入して合金層を形成するこ
とが知られた。また、時に合金層中に強固な金属間化合
物(例えばFe3Al、Fe3Zn10など)を生成する。
【0015】めっき浴から軸受け部を取り出して大気中
放冷すると、軸受けはアームの収縮により大きな圧縮応
力を受け、時に破壊してしまうのである。この現象は従
来十分解明されていなかったが、収縮を許容し、かつ合
金層を形成させないように間隙を少なくすることが有効
なことを知見し、検討の結果0.15mm以上とするこ
とがよいことを確認した。
【0016】なお、スリーブを含むロール軸部の材料
は、金属、セラミックスまたは金属表面への自溶合金溶
射、サーメット溶射など、加工処理に関係なく選定でき
ることはいうまでもないが、セラミックスロールの場合
は軸受けとの間隔を小さくできることは当然である。
【0017】請求項2の発明は、前記合金層の形成をな
くすために、耐食性、耐磨耗性材料を肉盛りあるいは溶
射等により難合金化処理としてアームの孔内面もしくは
軸に装着したスリーブの外径面または両方共に行なうも
のである。これにより運転時の磨耗を少なくし、破損を
少なくできる。また、孔内面への処理は主に荷重を受け
る側の半周のみでも効果が認められるため、半周程度の
表面処理も本発明の技術的範囲である。
【0018】請求項3の発明は、具体的な難合金化表面
構成を示している。すなわち、W、Co、Mo、Cr、
Ni、Al、Si、B、Feなどを含む難溶融金属の肉
盛り溶接または自溶合金溶射あるいはこれらの酸化物、
炭化物、硼化物を含むサーメット、たとえばWB−WC
−Co系あるいはAl23、Cr23、SiO2系セラ
ミックスなどを肉盛り溶接または溶射により皮膜を形成
できるものである。また金属層、サーメット層、セラミ
ックス層を組合わせた複合皮膜を形成することにより表
面処理を行なうことを規定しており、これにより金属部
の耐久性は大きく改善される。
【0019】難合金化表面処理の特徴を説明すると、自
溶合金では皮膜表面にWCや、硼化物を形成して溶融金
属に対する濡れ性を小さくする。WC−Coサーメット
皮膜、WC−WB−Coサーメット皮膜もサーメット中
のセラミックス層が濡れ性を小さくし、合金化を防ぐ効
果があり、密着力が高く、耐磨耗性も高い。
【0020】請求項4の発明は、浴中からのロール取り
出し時または運転時ロールが鋼板により持ち上げられ、
かつ揺動しても一定範囲内は自由に可動できる構造、す
なわち軸受けの回転防止金具12を設け、共まわりを防
ぐとともにスラスト方向(ロール軸方向)に移動でき、
かつ移動しても過大な衝撃荷重を受けて破損しない構造
とするものである。すなわちスラスト荷重はロール端面
8と軸受けのフランジ8により吸収される。
【0021】請求項5の発明は、浴中ロールが軸方向に
揺動した場合の過度の揺動を止めるため、軸受けと浴中
ロールとにスラスト受け部8を設けるか、ピボット9と
ピボットライナー10のスラスト受け部を設けた構造と
している。この構造によりスラスト荷重が局部に集中し
ないため、破損を防ぐことができるのである。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、軸受け部の温度上昇、降下による摩擦の発生
を少なくできること、溶融金属およびそのドロスが軸受
け部とロールホルダーアーム間に浸入し難くなること、
かつ浸入しても難合金化皮膜のため、溶融金属との合金
層の生成がなくなり、軸受け構造の耐久性を大きく改善
できるという優れた効果が奏され、産業上極めて有用で
ある。
【0023】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。本発明の
効果を確認するため、SUS304のロール、Si34
軸受けを使用して実験した。
【0024】ロール軸径は150mm、軸受け内径は1
53mm、軸受け外径を200mm、ロールホルダーア
ーム孔の径を155mmとした。そしてロールホルダー
アーム孔内面に、WC系サーメット(WC−12%C
o)材を200μm厚さに高速ガス溶射法で溶射した。
これらの軸受け構造を備えた浴中ロールをZn−Al浴
中における実用実験に供した。その結果を表1に示す。
【0025】 註:*1 WC系サーメット溶射前提
【0026】実験結果から、本発明の軸受け構造が、カ
ーボン軸受けのみのもの、転がり軸受け構造のものに比
べて、遥かに優れていることが確認できた。また、めっ
き鋼板スピードへの追従性も優れていることがわかり、
工業的価値の大きいことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の軸受け構造の断面説明図である。
【符号の説明】
1 ロールホルダーアーム 10 ピボ
ットライナー 2 浴中ロール 11 ロー
ルスリーブ 3 浴中ロール軸 12 止め
金 4 浴中ロール軸端面 13 溶射
層 5 滑り軸受け 14 ロー
ルホルダーアームの 6 ロール軸受けと軸受けの間隔 スリ
ーブ 7 軸受けとロールホルダーアーム孔 の間隔 8 スラスト受け部 9 ピボット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/24 F16C 33/24 A // C23C 2/06 C23C 2/06 (72)発明者 須原 道憲 東京都中央区八重洲一丁目3番8号 日鉄 ハード株式会社内 Fターム(参考) 3J011 AA20 BA02 DA01 KA04 QA03 SB02 SB04 SB12 SB14 SB20 SD01 3J103 AA02 AA23 BA06 CA25 DA01 FA01 GA36 GA52 4K027 AA02 AA22 AB42 AB44 AB48 AD17 4K031 AA02 AA04 AB08 AB09 CB21 CB22 CB23 CB24 CB26 CB30 CB31 CB32 CB33 CB34 CB36 CB38 CB42 CB44 CB45

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属めっき浴中に配する金属または
    セラミックスで形成された駆動若しくは無駆動ロール軸
    外径、または軸に装着したスリーブ外径に対して1〜1
    5mm大きな内径を持つセラミックス製滑り軸受けと、
    かつ該滑り軸受け外径に対して0.15〜15mm大き
    い滑り軸受けを保持する穴を設けたロールホルダーアー
    ムで構成されたことを特徴とする溶融金属めっき浴用滑
    り軸受け構造。
  2. 【請求項2】 滑り軸受けを保持するロールホルダーア
    ームに設けられた穴、または該穴に装着したスリーブの
    穴内面、若しくはロール軸に装着したスリーブの外径
    面、または両方共に溶融金属に対する難合金化表面処理
    を施した請求項1記載の溶融金属めっき浴用滑り軸受け
    構造。
  3. 【請求項3】 溶融金属に対する難合金化表面処理は、
    W、Co、Mo、Cr、Ni、Al、Si、B、Feの
    1種以上を含む溶接または溶射による皮膜を形成する
    か、前記金属の酸化物、炭化物、硼化物の1種以上を含
    むサーメットまたは上記セラミックスのみで皮膜を形成
    するか、あるいは金属層、サーメット層とセラミックス
    の2層以上の組み合わせによる複合皮膜を溶接または溶
    射により形成した請求項2記載の溶融金属めっき浴用滑
    り軸受け構造。
  4. 【請求項4】 軸の回転方向には、ともまわりしないよ
    うな拘束力は働くが、スラスト方向(軸方向)および上
    下方向には、一定範囲内で自由に可動できる構造を有す
    る滑り軸受けの回転防止金具を設け、軸の回転によって
    ともまわりしないが、しかし、ロールが鋼板により持ち
    上げられたとき、ロール軸を介して滑り軸受けが上下方
    向およびスラスト方向に移動しても、過大な力を受けて
    破損しない構造を持つ請求項1記載の溶融金属めっき浴
    用滑り軸受け構造。
  5. 【請求項5】 滑り軸受けと浴中ロールとにスラスト受
    け部を設けるかまたはピボットとピボットライナーによ
    るスラスト受け部を設けた構造および両者を設けた構造
    である請求項1ないし4のいずれかに記載の溶融金属め
    っき浴用滑り軸受け構造。
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