JP2005060804A - 連続溶融金属めっき用ロール - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、無駆動式の場合、より簡易な構造でスラスト方向を拘束できる連続溶融金属めっき用ロールを提供する。
【解決手段】 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、ロール軸部の端部の周囲にスラスト受け箱を配置したことを特徴とする。また前記ロール軸部の端部に蓋部材を装着したことを特徴とする。前記蓋部材の端面を曲面に形成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

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。

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、例えば外部の駆動装置である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。

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。

また本出願人は、図５に示すようなロール軸部の周囲にすべり軸受を配置した連続溶融金属めっき用ロールを提案した（特願２００２−１１６４１１号）。

図５において、連続溶融金属めっき用ロール５は、ロール胴部７の両端部にロール軸部８およびロール軸部９を嵌合する。ロール軸部８に段付き部１１を設け、ロール軸部８の周囲にすべり軸受１３を配置する。同様に、他方のロール軸部９に段付き部１２を設け、ロール軸部９の周囲にすべり軸受１４を配置する。この構成により、すべり軸受１３でラジアル方向、スラスト方向の力を受ける。そして、ロール軸部８に設けた段付き部１１の端面と、すべり軸受１３の端面との間に形成したスラスト方向の隙間を、ロール胴部７の端部に嵌合した部分のロール軸部８のスラスト方向長さより短く設定して、ロール軸部８とロール胴部７が外れないようにスラスト方向を拘束する。他方のロール軸部９についても同様の手段でスラスト方向を拘束する。

特開２００１−８９８３６号公報

前記従来の連続溶融金属めっき用ロールは、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。

連続溶融金属めっき用ロールは、外部のモータなどの駆動装置により強制的に駆動される駆動式と、駆動装置を介さない無駆動式の用途に分けられる。前述の図５は駆動式のロールを提案したものであるが、無駆動式のロールにおいて、すべり軸受を配置しなくても簡易な構造でスラスト方向を拘束できる構造を検討した。すなわち、本発明は無駆動式の場合、より簡易な構造でスラスト方向を拘束できる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。

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、ロール軸部の端部の周囲にスラスト受け箱を配置したことを特徴とする。

前記本発明において、ロール軸部の端部に蓋部材を装着したことを特徴とする。また、前記蓋部材の端面を曲面に形成して、ロール軸とスラスト受け箱の芯ずれを自動的に調整できるようにすることが望ましい。また、スラスト受け箱をセラミックスまたは金属により形成することが望ましい。さらに、ロール胴部、ロール軸部およびスラスト受け箱を窒化ケイ素系セラミックスで形成することが望ましい。

本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、簡易な構造でスラスト方向を拘束できる。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。

以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールに窒化ケイ素系セラミックスを適用した実施例について説明する。図６は連続溶融金属めっき装置の概略を示す。図６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。

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、ロール軸部８、ロール軸部９を有し、ロール胴部７の両端部にロール胴部７より径小にしたロール軸部８、９の両軸を隙間ゼロを狙った隙間の嵌め合いにより接合した。また、ロール胴部７とロール軸部８、ロール胴部７とロール軸部９の接合部１８間に、耐熱性無機接着剤を介在させて接合を強化するとともに、緩衝材として接合部に発生する応力集中を緩和できる。

ロール胴部７は、外径２１５ｍｍ、内径１６５ｍｍ、長さ１６００ｍｍの中空円筒体からなる。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。ロール軸部８およびロール軸部９の軸となる細径側は、外径９０ｍｍ、内径５０ｍｍである。ロール胴部７と接合される太径側は、外径１６５ｍｍ、内径１２５ｍｍである。細径側と太径側の長さを合わせた軸部の全長は３８０ｍｍである。サポートロール５は、鋼板の走行移動によって駆動トルクが付与され回転する。

ロール軸部８の端部に、端部を保護するように蓋部材１６を装着した。蓋部材１６の端面１７は、スラスト受け箱２０の芯とロールの軸芯のずれを自動的に補正できるために曲面に形成した。他方のロール軸部９の端部も同様に蓋部材１６を装着した。

図４にスラスト受け箱の概略図を示す。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は断面図である。図４において、スラスト受け箱２０は断面がコ字型であり、本体の中央に孔２３を形成した。

そして、図１に示すように、スラスト受け箱２０をロール軸部８、９の端部の周囲に配置した。サポートロール５が使用時に、図２に示すように、スラスト方向２４に移動しても、ロール軸部８の端部に装着した蓋部材１６の端面１７が、スラスト受け箱２０の孔２３の底面２１に接触し、スラスト方向を拘束できる。

ここで、ロール胴部７、ロール軸部８、ロール軸部９、蓋部材１６およびスラスト受け箱２０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窒化ケイ素系セラミックスにより形成した。なお、蓋部材１６およびスラスト受け箱２０は、金属で形成しても構わない。

本実施例では、次のようにロール胴部７、ロール軸部８、ロール軸部９、蓋部材１６およびスラスト受け箱２０を作製した。まず、平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。ついで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を行い、所定形状の成形体を作製した。この成形体を１９５０℃、６０気圧の窒素ガス雰囲気中で５時間焼成し、本発明の連続溶融金属めっき用ロールに用いられる窒化ケイ素セラミックス焼結体を得た。得られた焼結体をそれぞれ所定の形状に機械加工して、ロール胴部７、ロール軸部８、ロール軸部９、蓋部材１６およびスラスト受け箱２０を作製した。

図３は本発明の他形態であるロール軸部の概略図を示す。図３（ａ）は断面図、図４（ｂ）は正面図である。図３において、ロール軸部８の外周に溶融金属排出孔２２を円周上９０度間隔で４箇所設けた。溶融金属排出孔２２は、ロール胴部５内に溶融金属を溜めないようにロール胴部５の最内周面に向けて開口するようにする。溶融金属排出孔２２は、円、楕円、角状等いかなる形状でも構わず、ロール軸部８、９の円周上に均等割りに多数の孔を穿設するのが望ましい。

サポートロール５を溶融金属浴中に浸漬したとき、このサポートロール５の中空部２５内に溶融金属が侵入し充たされる。一方、サポートロール５を溶融金属浴中から引き揚げた際には、溶融金属排出孔２２から溶融金属が円滑に排出され、ロールの中空部２５内部に溶融金属が溜まることがないのでサポートロール５の割れを防ぐことができる。

このように構成した本発明のサポートロール５を図６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、スラスト方向を良好に拘束できた。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。

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。

本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、簡易な構造でスラスト方向を拘束できる。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。

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。 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。 本発明の他形態のロール軸部の概略図を示す。 本発明のスラスト受け箱の概略図を示す。 従来のサポートロールの概略断面図を示す。 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、 １１ 段付き部、 １２ 段付き部、
１３ すべり軸受、 １４ すべり軸受、 １６ 蓋部材、 １７ 端面、
１８ 接合部、 ２０ スラスト受け箱、 ２１ 底面、 ２２ 溶融金属排出孔、
２３ 孔、 ２４ スラスト方向、 ２５ 中空部

Claims (6)

1. 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、ロール軸部の端部の周囲にスラスト受け箱を配置したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。
2. 前記ロール軸部の端部に蓋部材を装着した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用ロール。
3. 前記蓋部材の端面を曲面に形成した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用ロール。
4. 前記スラスト受け箱をセラミックスまたは金属により形成した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用ロール。
5. 前記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請求項１〜４のいずれかに記載の連続溶融金属めっき用ロール。
6. 前記ロール軸部に外部の駆動装置を連結させない無駆動式である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用ロール。