JP2002294419A

JP2002294419A - 連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受

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Publication number: JP2002294419A
Application number: JP2001102800A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takasugi; 努高杉; Shingo Nogami; 信悟野上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2021-04-02
Also published as: JP4678565B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軸受を浴中から引き揚げた際、セラミックス
部材とそれが保持される金属製軸受ホルダーとの隙間に
溶融金属が封入されたまま溜まることを防止し、それに
よってセラミックス部材が割れることのない連続溶融金
属めっき浴中ロール用軸受を提供する。【解決手段】軸受は金属製軸受ホルダーとセラミック
ス部材とから構成され、軸受ホルダーの内面のロール軸
と摺動して軸受が負荷を受ける部分に、軸方向全長にわ
たり溝を設け、該軸受ホルダーの溝にロール軸と摺動す
る摺動面側の形状を曲面とした部分円筒状体のセラミッ
クス部材を装着したものであり、軸受ホルダーの溝の内
壁面とそれと対向するセラミックス部材の外壁面との間
に、溶融金属を排出させるための隙間を形成したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
めっき用ロールの軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】図３は連続溶融金属めっき装置の概略を示
す。図３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。通常、シンクロール４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。

【０００４】次いで、シンクロール４を通過した後の浴
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のパスラ
インを保ち、シンクロール４を通過した際に生じる鋼板
１の反りや振動を防止する。通常、サポートロール５
は、外部のモーターによりスピンドルを介して駆動され
るか、またはシンクロール４のように鋼板の走行移動に
よって駆動トルクが付与され駆動される。

【０００５】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。

【０００６】図４は、シンクロール４の構成を示す正面
図である。図４において、シンクロール４はハンガー８
に設けたシンクロールの軸受７に設置されている。４ａ
はシンクロール４のロール軸である。従来からシンクロ
ール４の軸受７の材質はステンレス鋼が広く用いられて
いる。軸受７の形状は一般の軸受と同様の円筒状体であ
るか、もしくはシンクロール４の回転中、シンクロール
４が鋼板１により常時上方向に持ち上げられているの
で、上部に半割り状の円筒体を設置した状態で使用され
る。

【０００７】軸受は、溶融金属による侵食と機械的すべ
りの相乗作用により、実質負荷を受ける上部の摩耗が著
しく速いため、通常２週間程度の短周期でロールを金属
浴から引き上げて軸受の交換が行われており、生産性低
下、整備費用増大に繋がり、更には軸受摩耗による回転
振動発生に伴うめっき製品の表面品質悪化要因ともなっ
ており、大きな問題であった。

【０００８】そこで、これを解決するために、軸受のセ
ラミックス化が鋭意検討され、耐摩耗の点において性能
向上が図られつつあり、摩耗という観点からみた寿命は
半永久的といえる状況にまで改善されてきている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のセラミックスか
らなる連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受として、金
属製軸受ホルダーの内面のロール軸と摺動して軸受が負
荷を受ける部分に、ロール軸と摺動する摺動面側の形状
を曲面とした部分円筒状体のセラミックス部材を装着し
た軸受がある。

【００１０】この種の軸受は、セラミックス部材とそれ
が保持される金属製軸受ホルダーの熱膨張係数の差によ
り生じた隙間に亜鉛などの溶融金属が浸入し、その隙間
に溶融金属が侵入した状態で、軸受を浴中から引き揚げ
ると、溶融金属が隙間に封入されたまま溜まって、温度
の降下とともに凝固する。一方、浴中使用時に熱膨張し
ていた軸受ホルダーは温度の降下により冷却され収縮し
始める。そのため、隙間に溜まって凝固した金属により
セラミックス部材が圧縮作用を受けて割れ、破壊を招き
やすい問題があった。

【００１１】したがって、本発明の目的は、軸受を浴中
から引き揚げた際、セラミックス部材とそれが保持され
る金属製軸受ホルダーとの隙間に溶融金属が封入された
まま溜まることを防止し、それによってセラミックス部
材が割れることのない軸受を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決する手段
について種々検討した結果、セラミックス部材と軸受ホ
ルダーとの間に溶融金属を排出するための隙間を円周方
向、半径方向および軸方向それぞれに最適な寸法範囲で
設けることにより、セラミックス部材の圧縮破壊を回避
できることを見出し、本発明に至った。

【００１３】本発明の連続溶融金属めっき浴中ロール用
軸受は、溶融金属めっき浴中に浸漬配置される連続溶融
金属めっき浴中ロール用軸受において、軸受は金属製軸
受ホルダーとセラミックス部材とから構成され、軸受ホ
ルダーの内面のロール軸と摺動して軸受が負荷を受ける
部分に、軸方向全長にわたり溝を設け、該軸受ホルダー
の溝にロール軸と摺動する摺動面側の形状を曲面とした
部分円筒状体のセラミックス部材を装着したものであ
り、軸受ホルダーの溝の内壁面とそれと対向するセラミ
ックス部材の外壁面との間に、溶融金属を排出させるた
めの隙間を形成したことを特徴とする。

【００１４】本発明において、前記セラミックス部材の
円周方向両端部同士がなす角度θ１が、軸受ホルダーの
溝の内面の円周方向両端部同士がなす角度θ２より１°
〜１０°小さい、より好ましくは３°〜５°小さいこと
を特徴とする。また、前記セラミックス部材の内径が、
軸受ホルダーの内径より１〜７ｍｍ小さい、より好まし
くは１〜５ｍｍ小さく、かつセラミックス部材の外径
が、軸受ホルダーの溝の内径より１〜７ｍｍ小さい、よ
り好ましくは１〜５ｍｍ小さいことを特徴とする。さら
に、前記セラミックス部材の軸方向長さが、軸受ホルダ
ーの溝の軸方向長さより１〜７ｍｍ小さい、より好まし
くは１〜５ｍｍ小さいことを特徴とする。

【００１５】また、本発明において、セラミックス部材
の角部を丸くして曲面状にすることが望ましい。そのセ
ラミックス部材の角部と対向する軸受ホルダーの角部
も、セラミックス部材の角部同様、丸くして曲面状にす
ることが望ましい。さらに、軸受ホルダーの溝の両端の
開口部近傍に止め具を設けて、セラミックス部材が軸受
ホルダーの溝から抜け出ないようにすることが望まし
い。また、セラミックス部材としては窒化ケイ素やサイ
アロンなどの窒化ケイ素質セラミックスが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明の連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受
は、ロール軸との摺動部がセラミックスからなるので、
溶融金属浴に対して十分な耐食性、耐摩耗性を有する。
セラミックスのなかでも窒化ケイ素やサイアロンなどの
窒化ケイ素質セラミックスは、熱膨張係数が約３×１０
^-6／℃と小さく耐熱衝撃性に優れ、高温高強度を有する
ので好ましい。

【００１７】セラミックス部材は金属製軸受ホルダーと
の間で円周方向、半径方向、軸方向に溶融金属を排出さ
せるための隙間を形成したため、セラミックス部材と軸
受ホルダーとの間に入った溶融金属を容易に排出するこ
とができ、セラミックス部材の圧縮破壊を回避すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】前述した図３に示す連続溶融金属
めっき装置において、シンクロール４の軸受として、サ
イアロンセラミックスからなる本発明の特徴を有する軸
受を適用した実施例について説明する。

【００１９】図１は、本発明の連続溶融金属めっき浴中
ロール用軸受を示す。図２は、図１中の中心に位置する
Ａ−Ａ線断面図を示す。図１および図２において、軸受
７は、金属製の軸受ホルダー１１とセラミックス部材１
２とから構成される。そして、軸受ホルダー１１の内面
のロール軸と摺動して軸受７が負荷を受ける部分に、軸
受ホルダー１１の軸方向全長にわたり扇形の溝１４を設
けた。軸受ホルダー１１に設けた溝１４には、ロール軸
と摺動する摺動面側１６の形状を曲面とした部分円筒状
体のセラミックス部材１２が入れられて装着される。そ
の際、軸受ホルダー１１の溝１４の内壁面とそれと対向
するセラミックス部材１２の外壁面との間に、溶融金属
を排出させるための隙間１３を形成した。

【００２０】本実施例では、軸受のセラミックス部材１
２は、溶融金属浴に対して優れた耐食性、耐熱衝撃性、
高温高強度特性を有するサイアロンセラミックスにより
作製した。まず、平均粒径０．８μｍのα−Ｓｉ₃Ｎ₄粉
末：８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ₂Ｏ₃粉末：
５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ固溶体粉末：３
重量％、平均粒径１．０μｍのＹ₂Ｏ₃粉末：５重量％を
配合し、バインダーとしてポリビニルブチラールを原料
粉末１００重量部当たり０．５重量％を加えて撹拌して
得た混合物を、１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でＣＩＰ成
形した。次に、常圧、窒素雰囲気下、１７５０℃で５時
間焼結してサイアロンセラミックス焼結体を得た。

【００２１】得られたサイアロンセラミックス焼結体は
理論密度の９９．１％の密度を有し、常温におけるビッ
カース硬度Ｈｖが１５８０、常温における３点曲げによ
る曲げ強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ²であった。このサイ
アロンセラミックス焼結体を所定の部分円筒状体形状に
機械加工して、セラミックス部材１２を作製した。セラ
ミックス部材１２は円周方向両端部同士がなす角度θ１
を１１７°に形成した。

【００２２】また、セラミックス部材１２とは別個に、
ステンレス鋼からなる軸受ホルダー１１を作製した。軸
受ホルダー１１に設けた溝１４の内面の円周方向両端部
同士がなす角度θ２が１２０°になるように形成した。

【００２３】そして、セラミックス部材１２を軸受ホル
ダー１１に入れて装着した。この場合、セラミックス部
材１２のロール軸と摺動する摺動面側１６の内径が、軸
受ホルダー１１の内面１７の内径より小さくなるように
した。また、セラミックス部材１２の外径を、軸受ホル
ダー１１の溝１４の内径より小さくして、セラミックス
部材１２の外径と軸受ホルダー１１の溝１４の内径との
間の隙間Ｒを５ｍｍに設定した。

【００２４】また、セラミックス部材１２の軸方向長さ
を、軸受ホルダー１１の溝１４の軸方向長さより小さく
して、セラミックス部材１２と軸受ホルダー１１の溝１
４との軸方向の隙間Ｌを片側２ｍｍ（両側合計で４ｍ
ｍ）になるように設定した。

【００２５】さらに、より溶融金属を排出しやすくする
ために、セラミックス部材１２の角部Ｐの形状を曲面と
した。同様に、セラミックス部材１２の角部Ｐと対向す
る軸受ホルダー１１の角部Ｑの形状を曲面とした。

【００２６】軸受ホルダー１１の溝１４の両端の開口部
近傍にステンレス鋼からなる平板状の止め具１５を溶接
Ｗで接合して、セラミックス部材１２が軸受ホルダー１
１の溝１４から軸方向に抜け出ないようにした。

【００２７】このように構成した本発明のシンクロール
用軸受７を図３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、軸受７は侵食、摩耗が殆ど見られなく
耐用寿命が著しく向上したことを確認できた。また、ロ
ール軸との摺動抵抗を低減できロールが回転しやすく、
起動および鋼板の走行速度の変化に良好に追従し、さら
に摩耗によるロールや鋼板の振動の発生を抑えられるの
で高品質なめっき特性の鋼板が得られた。また使用後の
圧縮破壊を回避することができ、繰返しの連続使用が可
能となった。

【００２８】以上、シンクロール用軸受の実施例につい
て述べたが、本発明はサポートロール用軸受など他の浴
中ロールの軸受に適用できることは言うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】本発明の連続溶融金属めっき浴中ロール
用軸受は、耐食性、耐熱性、耐摩耗性等に優れ耐用寿命
が永くなる。ロール軸との摺動抵抗を低減でき鋼板の走
行速度の変化に良好にロールが追従して回転する。軸受
を浴中から引き揚げた際に軸受ホルダーとの隙間に入っ
た溶融金属を容易に排出でき、軸受の圧縮破壊を防止で
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】

【図１】本発明の連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受
を示す。

【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図を示す。

【図３】連続溶融金属めっき装置の概略を示す図であ
る。

【図４】シンクロールの構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１鋼板、２スナウト、３溶融金属浴、４
シンクロール、４ａシンクロール軸、５サポート
ロール、６ガスワイピング、７軸受、８ハン
ガー、１１軸受ホルダー、１２セラミックス部
材、１３溶融金属を排出させるための隙間、１４
溝、１５止め具、１６セラミックス部材の摺動面
側、１７軸受ホルダーの内面、Ｐセラミックス部材
の角部、Ｑ軸受ホルダーの角部、Ｗ溶接、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属めっき浴中に浸漬配置される連
続溶融金属めっき浴中ロール用軸受において、軸受は金
属製軸受ホルダーとセラミックス部材とから構成され、
軸受ホルダーの内面のロール軸と摺動して軸受が負荷を
受ける部分に、軸方向全長にわたり溝を設け、該軸受ホ
ルダーの溝にロール軸と摺動する摺動面側の形状を曲面
とした部分円筒状体のセラミックス部材を装着したもの
であり、軸受ホルダーの溝の内壁面とそれと対向するセ
ラミックス部材の外壁面との間に、溶融金属を排出させ
るための隙間を形成したことを特徴とする連続溶融金属
めっき浴中ロール用軸受。
【請求項２】前記セラミックス部材の円周方向両端部
同士がなす角度θ１が、軸受ホルダーの溝の内面の円周
方向両端部同士がなす角度θ２より１°〜１０°小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の連続溶融金属めっき
浴中ロール用軸受。
【請求項３】前記セラミックス部材の内径が、軸受ホ
ルダーの内径より１〜７ｍｍ小さく、かつセラミックス
部材の外径が、軸受ホルダーの溝の内径より１〜７ｍｍ
小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の連続
溶融金属めっき浴中ロール用軸受。
【請求項４】前記セラミックス部材の軸方向長さが、
軸受ホルダーの溝の軸方向長さより１〜７ｍｍ小さいこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続溶
融金属めっき浴中ロール用軸受。
【請求項５】セラミックス部材の角部の形状を曲面と
したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受。
【請求項６】セラミックス部材の角部と対向する軸受
ホルダーの角部の形状を曲面としたことを特徴とする請
求項１〜５のいずれかに記載の連続溶融金属めっき浴中
ロール用軸受。
【請求項７】軸受ホルダーの溝の両端の開口部近傍に
止め具を設けて、セラミックス部材が軸受ホルダーの溝
から抜け出ないようにしたことを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の連続溶融金属めっき浴中ロール用
軸受。
【請求項８】セラミックス部材が窒化ケイ素質セラミ
ックスからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれ
かに記載の連続溶融金属めっき浴中ロール用軸受。