JP2004244658A - Roll for continuous hot dip metal plating - Google Patents
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Abstract
Description
【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。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、外部のモータによりスピンドルを介して駆動され、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
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
連続溶融金属めっき用サポートロールの場合、ロールの駆動軸はロールを駆動させるスピンドルシャフトにより回転させられ、一方ロール胴部も鋼板から摩擦力を受け鋼板の進行方向に回転させられる。しかしながら、ロールを駆動させるスピンドルシャフトおよびロールのクラッチ部は自在継手の形式をとるため、スピンドルシャフトが常に一様な回転をしてもロール駆動軸は一様な回転をせず速度変動を生じる。
【0007】
この速度変動により、前記従来の連続溶融金属めっき用ロールはロール胴部のねじ接合が緩められ、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、ロール胴部とロール軸部を接合して組立てる際やロールを金属めっき浴に浸漬させる際、あるいは実機で使用中にトルクが付加される際に、ロール胴部とロール軸部のねじ接合部に応力集中が発生し、未だねじ接合部に割れが生じやすい課題は残っていた。
【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、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを抑えた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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール胴部とロール軸部を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接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール軸部の外周面の接合部に凸部と螺旋状のねじ部を形成し、ロール胴部の内周面の接合部に該凸部に対応する凹部と螺旋状のねじ部を形成し、それぞれのねじ部同士を嵌合するとともに、ロール軸部の凸部をロール胴部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする。
【0011】
第2の本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、凹凸部を第1の本発明と逆にしたものであり、ロール胴部とロール軸部を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接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール胴部の内周面の接合部に凸部と螺旋状のねじ部を形成し、ロール軸部の外周面の接合部に該凸部に対応する凹部と螺旋状のねじ部を形成し、それぞれのねじ部同士を嵌合するとともに、ロール胴部の凸部をロール軸部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする。
【0012】
前記本発明において、前記ねじ部は断面が緩やかな曲面で形成されていることを特徴とする。前記ねじ部は最大高さが10〜1000μmであることを特徴とする。また、前記凸部は角部を曲面に形成していることを特徴とする。前記凸部は最大高さが10〜1000μmであることを特徴とする。さらに、セラミックスが窒化ケイ素系セラミックスであることを特徴とする。
【0013】
【作用】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、使用中に回転トルクが付与されてもロール軸部が一回転することがなく、しかもロール軸部がロール胴部から抜けることを防止できる。ロール軸部とロール胴部との嵌合手段としては焼嵌めまたは冷嵌めが望ましい。
【0014】
また、螺旋状のねじ部は応力集中を避けるため、尖った角部を取り除いた断面が緩やかな曲面で形成されているのが望ましい。これにより、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを防止できる。また、ねじ部は最大高さが10〜1000μmであるのが望ましい。最大高さが10μm未満では接合固定効果が十分でなく、1000μmを超えると接合部に割れが発生しやすくなる。
【0015】
また、凸部は、接合部への応力集中を避けるため、尖った角部を取り除いた曲面(R部)を形成するのが望ましい。これにより、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを防止できる。また、凸部は最大高さが10〜1000μmであるのが望ましい。最大高さが10μm未満では接合固定効果が十分でなく、1000μmを超えると接合部に割れが発生しやすくなる。
【0016】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール胴部、ロール軸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、耐熱性、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等の窒化ケイ素系セラミックスは、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】
【発明の実施の形態】
以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールにサイアロンセラミックスを適用した実施例について説明する。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。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。
【0018】
図1は本発明の一例であるサポートロール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の片端部内にロール軸部8、ロール胴部7の他端部内に別のロール軸部8を嵌合することにより構成される。サポートロール5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形成した。
【0019】
本実施例では、次のようにサポートロール5のロール胴部7を作製した。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。
【0020】
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%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。この焼結体を所定の形状に機械加工して中空円筒状のロール胴部7を作製した。また、ロール軸部8も、ロール胴部7と同様にサイアロンセラミックス焼結体で作製した。
【0021】
図2は本発明のロール胴部7とロール軸部8の拡大概略断面図を示す。図2において、ロール軸部8の外周面に頂点が平坦で角部を曲面にした凸部9を形成した。凸部9の最大高さを200μmとした。また、凸部9と連接して螺旋状のねじ部11を形成した。
【0022】
また、ロール胴部7は、外径210mm、内径165mm、長さ1500mmの中空円筒体に作製した。ロール胴部7の外周面は鋼板1が接触して通板される面である。そして、ロール軸部8の凸部9に対し嵌合の位置や大きさが対応するように、ロール胴部7の内周面に凹部10を形成した。また、凹部10と連接して螺旋状のねじ部12を形成した。
【0023】
このようなロール胴部7、ロール軸部8を用意した後、まず誘導加熱炉でロール胴部7全体を約600℃に加熱し所定時間保持した。その後、常温状態にしたロール軸部8をロール胴部7の開口端部内に挿入し、ロール軸部8の凸部9とロール胴部7の凹部10の位置を合わせるとともに、ロール軸部8のねじ部11とロール胴部7のねじ部12の位置を合わせて、焼嵌めることにより本発明のサポートロールを組立てた。
【0024】
焼嵌め温度は500〜900℃が好ましい。500℃未満では焼嵌め作業がし難く、900℃を超えると焼嵌め時の室温のロール軸部8との接触による熱衝撃によりセラミックスが割れる可能がある。ロール胴部7にロール軸部8を接合した際に焼嵌め応力をできるだけ避けるために嵌合率は0〜0.02%とするのが好ましい。
【0025】
また、ロール軸部とロール胴部の嵌合面間に、緩衝材として金属めっきなどを施すと接合部に発生する応力集中を一層緩和できる。
【0026】
このように構成した本発明のサポートロール5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、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く、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れは見られなかった。また、ロール自重が軽いので回転しやすく、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。
【0027】
以上、サポートロールの実施例について述べたが、本発明は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ことは言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】
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、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを防止できる。また、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。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】本発明の一例であるサポートロールの概略断面図を示す。
【図2】本発明のロール胴部とロール軸部の拡大概略断面図を示す。
【図3】連続溶融金属めっき装置の概略を示す図である。
【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、
5 サポートロール、 6 ガスワイピング、 7 ロール胴部、
8 ロール軸部、 9 凸部、 10 凹部、 11 ロール軸部のねじ部、
12 ロール胴部のねじ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a roll for continuous hot-dip metal plating such as a sink roll or a support roll that is immersed in a hot-dip metal bath when a steel plate is subjected to metal plating such as zinc plating.
[0002]
[Prior art]
The continuous hot-dip metal plating apparatus performs continuous plating while immersing a steel sheet whose surface has been cleaned and activated in a molten metal bath such as zinc and running. At that time, a roll for continuous molten metal plating such as a sink roll or a support roll is immersed in a molten metal bath for use. In the case of molten zinc, the bath temperature will be about 480 ° C. The sink roll is disposed at the bottom of the molten metal bath and changes the traveling direction of the steel sheet sent into the bath toward the upper surface of the bath. Usually, a driving torque is given to the rotational power of the sink roll by the traveling movement of the steel plate. The support roll is composed of a pair of rolls and is provided at a position near the bath surface after passing through the sink roll, is driven by an external motor via a spindle, sandwiches the steel plate, keeps the steel plate pass line, and Corrects the warpage of the steel sheet that occurs when the steel sheet passes through the roll.
[0003]
As a conventional roll for continuous hot-dip metal plating, for example, in
[0004]
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-89836 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-161347
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a support roll for continuous hot-dip metal plating, the drive shaft of the roll is rotated by a spindle shaft that drives the roll, while the roll body also receives frictional force from the steel plate and is rotated in the traveling direction of the steel plate. However, since the spindle shaft for driving the roll and the clutch portion of the roll take the form of a universal joint, even if the spindle shaft always rotates uniformly, the roll drive shaft does not rotate uniformly, causing speed fluctuation.
[0007]
Due to the speed fluctuation, the conventional continuous hot-dip metal plating roll has a problem in that the screw connection of the roll body is loosened, and the roll shaft is easily detached from the roll body.
[0008]
Also, when assembling the roll body and the roll shaft, bonding the roll in a metal plating bath, or when applying torque during actual use, the screw connection between the roll body and the roll shaft is performed. However, there still remains a problem that stress concentration occurs in the joint and cracks are likely to occur in the screw joint.
[0009]
In view of such circumstances, the present invention has been made to improve a conventional roll for continuous hot-dip metal plating, prevent the roll shaft from coming off the roll body during use, and improve the roll shaft and the roll body. It is an object of the present invention to provide a roll for continuous hot-dip metal plating that suppresses occurrence of cracks at a joint with a portion.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The roll for continuous hot-dip metal plating according to the first aspect of the present invention is a roll for continuous hot-dip metal plating in which a roll body and a roll shaft are formed in a hollow shape by using ceramics and a roll shaft is joined to both ends of the roll body. A convex portion and a helical screw portion are formed at the joint portion on the outer peripheral surface of the roll shaft portion, and a concave portion and a helical screw portion corresponding to the convex portion are formed at the joint portion on the inner peripheral surface of the roll body portion. The screw portions are fitted to each other, and the convex portion of the roll shaft portion is fitted and joined to the concave portion of the roll body portion.
[0011]
The roll for continuous hot-dip metal plating of the second aspect of the present invention has a concavo-convex portion reversed from that of the first aspect of the present invention. The roll body and the roll shaft are formed in a hollow shape by using ceramics. In a continuous molten metal plating roll in which a roll shaft is joined to both ends, a convex portion and a helical screw portion are formed at the joint at the inner peripheral surface of the roll body, and at the joint at the outer peripheral surface of the roll shaft. A helical screw portion is formed with a concave portion corresponding to the convex portion, the respective screw portions are fitted to each other, and the convex portion of the roll body portion is fitted to and joined to the concave portion of the roll shaft portion. And
[0012]
In the present invention, the screw portion is formed to have a gentle curved cross section. The screw portion has a maximum height of 10 to 1000 μm. Further, the convex portion has a corner portion formed into a curved surface. The convex part has a maximum height of 10 to 1000 μm. Further, the ceramic is a silicon nitride ceramic.
[0013]
[Action]
The roll for continuous hot-dip metal plating of the present invention can prevent the roll shaft from rotating once even when a rotational torque is applied during use, and can prevent the roll shaft from coming off the roll body. As the means for fitting the roll shaft and the roll body, shrink fitting or cold fitting is desirable.
[0014]
Further, in order to avoid stress concentration, it is desirable that the helical screw portion is formed with a gentle curved surface with a sharp corner removed. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of cracks at the joint between the roll shaft and the roll body. It is desirable that the maximum height of the threaded portion is 10 to 1000 μm. If the maximum height is less than 10 μm, the bonding and fixing effect is not sufficient.
[0015]
Further, it is preferable that the convex portion has a curved surface (R portion) from which sharp corners are removed in order to avoid stress concentration on the joint. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of cracks at the joint between the roll shaft and the roll body. Further, it is desirable that the maximum height of the convex portion is 10 to 1000 μm. If the maximum height is less than 10 μm, the bonding and fixing effect is not sufficient.
[0016]
The roll for continuous hot-dip metal plating of the present invention has sufficient corrosion resistance, heat resistance, and abrasion resistance to the molten metal bath since the roll body and the roll shaft are made of ceramics. Among the ceramics, silicon nitride ceramics such as silicon nitride and sialon are preferable because they have a small thermal expansion coefficient of about 3 × 10 −6 / ° C., have excellent thermal shock resistance, and have high temperature and high strength.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example in which sialon ceramics is applied to a support roll of a continuous hot-dip metal plating apparatus will be described. FIG. 3 schematically shows a continuous hot-dip metal plating apparatus. In FIG. 3, a
[0018]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a
[0019]
In this embodiment, the
[0020]
The obtained Sialon ceramics sintered body had a density of 99% of the theoretical density, a Vickers hardness Hv at room temperature of 1580, and a bending strength by three-point bending at room temperature of 100 kgf / mm 2 . The sintered body was machined into a predetermined shape to produce a hollow
[0021]
FIG. 2 is an enlarged schematic sectional view of the
[0022]
The
[0023]
After preparing the
[0024]
The shrink fitting temperature is preferably from 500 to 900C. If the temperature is lower than 500 ° C., it is difficult to perform shrink-fitting operation. If the temperature exceeds 900 ° C., ceramics may be broken by thermal shock due to contact with the
[0025]
Further, if metal plating or the like is applied as a cushioning material between the fitting surfaces of the roll shaft portion and the roll body portion, the concentration of stress generated at the joining portion can be further reduced.
[0026]
In the continuous hot-dip metal plating apparatus shown in FIG. 3, the SUS300 stainless steel sheet having a thickness of 2 mm and a width of 1300 mm was subjected to a galvanizing treatment with the
[0027]
Although the embodiments of the support roll have been described above, it goes without saying that the present invention can be applied to various rolls for continuous hot-dip metal plating such as sink rolls.
[0028]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION The roll for continuous hot-dip metal plating of this invention can prevent a roll axis | shaft part coming off from a roll trunk | drum during use, and can prevent that the crack generate | occur | produces in the junction part of a roll axis | shaft part and a roll trunk | drum. Further, it has excellent corrosion resistance, heat resistance, abrasion resistance and the like, and has a long service life. Since the roll's own weight is lightweight, it rotates well following changes in the running speed of the steel plate. Therefore, a steel sheet having high quality plating characteristics can be stably produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a support roll as an example of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic sectional view of a roll body and a roll shaft of the present invention.
FIG. 3 is a view schematically showing a continuous hot-dip metal plating apparatus.
[Explanation of symbols]
1 steel plate, 2 snout, 3 molten metal bath, 4 sink roll,
5 support roll, 6 gas wiping, 7 roll body,
8 roll shaft part, 9 convex part, 10 concave part, 11 screw part of roll shaft part,
12 Roll body thread
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