JP2013122071A - 溶融金属めっき浴用ロール - Google Patents

Abstract

【課題】めっき浴への浸漬直後において胴部と軸部との嵌合が緩まない溶融金属めっき浴用ロールを提供する。
【解決手段】、軸芯を備えた外観が略円柱形状の胴部１ｂと、前記胴部の端に固定された軸部１ｄとを有し、前記胴部１ｂは、軸芯方向において、その端面に開口するとともに前記胴部と同軸に配置された大径孔部１ｉと、前記大径孔部よりも内方に当該大径孔部と同軸に配置された小径孔部１ｊとを有する嵌合孔部を備え、前記軸部１ｄは、前記大径孔部に嵌合される大径部１ｍと、前記小径孔部に嵌合される小径部ｏとを有する嵌合部を備える溶融金属めっき浴用ロールである。
【選択図】図３（ｂ）

Description

本発明は、亜鉛、アルミニウムまたはそれらの合金などの溶融金属めっき浴に浸漬して使用される溶融金属めっき浴用ロールに関する発明である。

上記技術分野に係わる発明の一例が、下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された溶融金属めっき用ロールは、「セラミックス製の筒状の胴部の端部に、従動側と駆動側とにそれぞれ接続される嵌合部と支持部とからなるセラミックス製の軸部を有する溶融金属めっき用ロールにおいて、少なくとも一方の前記軸部は、前記支持部から前記嵌合部にかけて貫通する複数の貫通孔および前記支持部の周囲の前記嵌合部を貫通する複数の貫通孔の少なくとも一方を有することを特徴とする溶融金属めっき用ロール」、である。

特開２０１０−２５５０４３号公報

特許文献１の溶融金属めっき浴用ロール（以下、単にロールという場合がある。）は、各々別体の胴部と軸部と嵌合した組立式の溶融金属めっき浴用ロールである。その問題点について、特許文献１のロールの胴部と軸部の嵌合部分の拡大断面図である図６を参照しつつ説明する。

すなわち、特許文献１のロール９は、中空部９ｎを有する筒状の胴部９において、その端部の内周面に、外周面が密着するように嵌合部９ａを嵌合し、軸部９ｄを固定した構成である。このロール９を高温の溶融金属めっき浴（以下、単にめっき浴と言う場合がある。）に浸漬すると、めっき浴で加熱された胴部９ｂおよび軸部９ｄは熱膨張を開始し、一定の時間が経過した後に両者の熱膨張は収束し、安定する。ここで、ロール９をめっき浴に浸漬した直後は、嵌合部９ａが存在する胴部９ｂの端面およびその近傍の図示Ｂに示す端部領域が最も早く加熱され、入熱量が大きい。一方で、当該端部領域Ｂにおいて胴部９ｂの内周面に密着している嵌合部９ａはめっき浴に直接触れないため、浸漬直後の入熱量は少ない。その結果、めっき浴への浸漬直後は、胴部９ｂの領域Ｂの熱膨張量が嵌合部９ａに比して大きくなり、両者の熱膨張の時間差により、半径方向において両者の間には隙間が生じることとなる。このめっき浴への浸漬直後に形成された隙間に起因し、軸部９ｄが水平方向に移動しまたは傾斜して偏芯したり、著しい場合には軸部９ｄが胴部９ｂから離脱してしまう可能性があった。この問題を解消するため、軸部９ｄを胴部９ｂに嵌合する際の締め代を大きくした場合には、胴部９ｂによる締付力が大きくなる。すると、当該締付力および図中において矢印Ｃで示す軸部９ｄからの押付力が重畳して作用する胴部９ｂの端部が破損する虞があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、めっき浴への浸漬直後において胴部と軸部との嵌合が緩まない溶融金属めっき浴用ロールを提供することを目的としている。

上記目的を達成する、本発明の一態様は、軸芯を備えた外観が略円柱形状の胴部と、前記胴部の端に固定された軸部とを有し、前記胴部は、軸芯方向において、その端面に開口するとともに前記胴部と同軸に配置された大径孔部と、前記大径孔部よりも内方に当該大径孔部と同軸に配置された小径孔部とを有する嵌合孔部を備え、前記軸部は、前記大径孔部に嵌合される大径部と、前記小径孔部に嵌合される小径部とを有する嵌合部を備える溶融金属めっき浴用ロールである。

なお、上記溶融金属めっき浴用ロールにおいて、前記胴部の端に固定された接続部を有する場合には、前記軸部は、前記接続部を介して前記胴部に固定されており、前記嵌合部は、前記軸部に替え前記接続部に形成されていてもよい。

さらに、前記胴部と前記軸部とが別体の状態において、前記大径孔部の直径をＤ１、前記大径部の直径をＤ２、前記小径孔部の直径をＤ３、前記小径部の直径をＤ４としたとき、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｄ１＜（Ｄ４−Ｄ３）／Ｄ３の関係にあることが望ましい。

加えて、前記大径部は、軸芯方向に沿い形成された溝または孔を有することが望ましい。

さらに加えて、前記接続部は、軸芯方向において、その端面に開口するとともに前記胴部と同軸に配置された大径孔部と、前記大径孔部よりも内方に当該大径孔部と同軸に配置された小径孔部とを有し、前記軸部は、前記接続部の大径孔部に嵌合される大径部と、前記接続部の小径孔部に嵌合される小径部とを有することが望ましい。

本発明によれば、その目的を達成することができる。

本発明に係わる第１実施形態のロールが組み込まれた溶融金属めっき装置の構成を示す側面図である。 図１のロールおよび当該ロールを支承する軸受を拡大した一部を断面で示す正面図である。 図２のロールの右側面図である。 図２のＡ部の部分拡大図である。 本発明に係わる第２実施形態のロールの胴部、接続部および軸部の部分拡大断面図である。 本発明に係わる第３実施形態のロールの胴部および軸部の部分拡大断面図である。 従来技術である特許文献１のロールの胴部および軸部の部分拡大断面図である。

以下、本発明について、その第１実施態様および第２実施態様に基づき、図面を参照しつつ説明する。なお、以下説明する各実施態様の各要素は、単独にまたは適宜組み合わせて利用することができ、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変形して利用することができる。

［溶融金属めっき装置］
まず、本発明に係わるロールが組み込まれた溶融金属めっき装置について、その概略構成図である図１を参照しつつ説明する。

図１に示すように、溶融金属めっき装置８０は、めっき浴８１が収納された浴槽８２と、めっき浴８１の表層部分に浸漬されて、めっき浴８１の内に導入される鋼板の酸化を防止するためのスナウト８３と、めっき浴８１の中に配置された溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１と、めっき浴８１の内でシンクロール１の上方に位置する一対の溶融金属めっき浴用ロールであるサポートロール７・７と、めっき浴８１の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル８６とを有する。シンクロール１自体には外部駆動力が付与されず、走行する鋼板との接触により駆動される。またサポートロール７・７は、通例、一方のサポートロール７が外部のモーター（
図示せず） に連結された駆動ロールであり、他方のサポートロール７が非駆動ロールである。なお、サポートロール７には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１及び一対のサポートロール７・７は、フレーム８４・８５に取り付けられた軸受８７・８８により回転自在に各々支持されており、常に一体としてめっき浴８１の内に浸漬される。

走行する鋼板Ｐは、スナウト８３を経てめっき浴８１の内に斜方から進入し、シンクロール１を経由して上方に進行方向を変えられる。めっき浴８１の中を上昇する鋼板Ｐは一対のサポートロール７・７に挟まれ、パスラインが保たれるとともに、反りや振動が防止される。ガスワイピングノズル８６は、めっき浴８１から出てきた鋼板Ｐ１に高速ガスを吹き付ける。高速ガスのガス圧及び吹き付け角度により、鋼板Ｐ１に付着した溶融金属めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、溶融金属めっきが施された鋼板Ｐ１が得られる。

［第１実施形態］
図１の溶融金属めっき装置８０に組み込まれた第１態様のシンクロール１の構成について、一部を断面で示したその正面図である図２、図２の右側面図である図３（ａ）、図２のＡ部の拡大図である図３（ｂ）を参照して説明する。なお、以下の第２態様および第３態様のシンクロールの構成についても同様であるが、基本的に、シンクロールを例として説明する構成はサポートロールにも適用することができる。

図２に示すように、ロール１は、軸芯Ｉを有する外観が略円柱形状の円筒体である胴部１ｂと、胴部１ｂの両端に固定された軸部１ｄを有している。軸部１ｄは、胴部１ｂと同軸に配置されるとともに胴部１ｂの軸心Ｉに沿う方向（以下、この方向を軸心方向と言う。）に胴部１ｂの両端から延びており、その端に配置された軸受（すべり軸受）８７により回転自在に支承されている。そして、中空部１ｎを有する胴部１ｂの端部には、軸部１ｄが接続される嵌合孔部１ａが配置されている。以下、胴部１ｂ、軸部１ｄの構成について説明するが、胴部１ｂの両端に配置される二の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａの構成ならびにそれらと胴部１ｂとの関係は同一であるので、右側の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａのみ説明し、左側の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａの説明は省略する。

［胴部］
図２および図３に示すように、望ましくはセラミックスで構成された胴部１ｂは、めっき処理される鋼板Ｐが直接接触するその外周面が、所定の外径となるよう形成されている。本態様の胴部１ｂは、軸芯Ｉに直交する方向（以下、この方向を半径方向と言う。）に沿った断面形状が略円形状である略円柱形状の中空部１ｎを有する略円筒形状をなしている。なお、図示する胴部１ｂは、嵌着孔部１ａ以外の部分の軸芯方向における肉厚が同一であるが、その肉厚は変化するように構成してもよく、厚肉部および薄肉部を適宜配置してもよい。

図３（ｂ）に示すように、胴部１ｂの端に配置された嵌合孔部１ａは、軸芯方向において、胴部１ｂの右端面に開口するとともに胴部１ｂの軸芯Ｉと同軸に配置された大径孔部１ｉと、大径孔部１ｉよりも左方（内方）に当該大径孔部１ｉと同軸に配置された小径孔部１ｊとを有している。そして、本態様の嵌合孔部１ａの大径孔部１ｉおよび小径孔部１ｊはいずれも半径方向に延びる端面１ｋ・１Ｌを有し、小径孔部１ｊの外周面は大径孔部１ｉの端面１ｋに直接接続するように連続して配置されている。なお、大径孔部１ｉと小径孔部１ｊの半径方向における断面形状は、いずれも略円形状であるが、その断面形状はこれに限定されず、嵌合孔部１ａに嵌入れ固定される軸部１ｄに対応して形成すればよい。また、大径孔部１ｉと小径孔部１ｊはいずれも軸芯方向の直径が同一の略円盤形状であるが、胴部１ｂの端面側から内方に向け縮径する傾斜孔としてもよい。

［軸部］
図２および図３（ａ）に示すように、望ましくはセラミックスで構成された軸部１ｄは中空の略円筒形状であり、胴部１ｂに嵌着される大径の嵌合部１ｅと、すべり軸受８７で支承される小径の支承部１ｇと、大径部１ｅと小径部１ｇとを連結する連結部１ｆとを有している。軸部１ｄは中実であってもよい。なお、半径方向に沿った断面における軸部１ｄの外周縁の形状は略円形状である必要はなく、三角形状・四角形状その他多角形状または楕円形状であってもよいが、ロール１が回転する際に生じる振動の発生を抑制する点から、回転バランスを確保できる略円形状であることが望ましい。また、軸部１ｄをセラミックスで構成するとめっき浴による腐蝕磨耗が抑制され望ましいが、セラミックスは靭性に乏しく、鋭角な部分が存在すると破壊の起点となるため、連結部１ｆと嵌合部１ｅおよび支承部１ｇの結合部分は、軸心方向に沿う断面視において各々滑らかな曲線で形成することが望ましい。

図２において、符号１ｈは、軸心方向にロール１を支持するスラスト受け部である。望ましくはセラミックスで構成されたスラスト受け部１ｈは、支承部１ｇの端部開口に挿着されており、ロール１の回転性を考慮し、軸受に接触する面積が小さくなるように構成されており、その右端面の半径方向に沿う断面視は、右方向に凸である全体として円弧状をなしている。また、図３（ａ）において符号１ｐは、胴部１ｂの中空部１ｎに通じるめっき浴の流通孔である。軸心周りに６０°のピッチで等角度に形成された流通孔１ｐは、嵌合部１ｅの外周面に複数条形成された軸芯方向に延びる溝と嵌合孔部１ａの内周面で画成された貫通孔であり、ロール１を浸漬した際に胴部１ｂの中空部１ｎへめっき浴を導入して熱衝撃による割損を防止するとともに、ロール１をめっき浴から引き上げる際に当該中空部１ｎからめっき浴を排出し、中空部１ｎに残存するめっき浴が凝固し、ロール１が破損することを防止する。また、中空部１ｎに貫通孔１ｐを通じてめっき浴を導入してロール１の内部の空気を排出することで、浮力で上昇したロール１の軸部が過大な力で軸受と接触し、その磨耗が進行することを抑制することができる。

なお、流通孔１ｐの構成は、好ましい態様である図示に限定されることなく、異なる孔径の流通孔１ｐを複数設けてもよく、流通孔１ｐを配置する角度ピッチも同一である必要もなく、同一円周上に設ける必要もない。さらに、めっき浴の導入・排出をさらに円滑にするためには、軸心方向から見たときに、図２に示す右側の胴端部に形成した流通孔１ｐに対し、左側の胴端部に形成した流通孔１ｐがずれた位置となるように両者を配置してもよい。

そして、図３（ｂ）に示すように、軸部１ｄの嵌合部１ｅは、大径孔部１ｉに嵌合される大径部１ｍと、小径孔部１ｊに嵌合される小径部１ｏとを有している。具体的には、略円筒形状の小径部１ｏは、軸芯方向において嵌着部１ｅの左端側に形成されており、小径部１ｏと同軸に形成された大径部１ｍは、小径部１ｏの右方（外方）に配置されている。そして、上記のように大径部１ｍおよび小径部１ｏが形成された嵌着部１ｅを嵌着孔部１ａに嵌合することにより、軸部１ｄは胴部１ｂに固定される。このように、本態様のロールでは、大径孔部１ｉに大径部１ｍを嵌合して軸芯方向において１段目の嵌合部分を設け、小径孔部１ｊに小径部１ｏを嵌合して２段目の嵌合部分を設け、その２段の嵌合部分で軸部１ｄを胴部１ｂに固定しているので、めっき浴への浸漬直後の熱膨張により１段目の嵌合部分である大径孔部１ｉと大径部１ｍとの嵌合が緩んだ場合でも、軸芯方向において内方に形成されている２段目の嵌合部分である小径孔部１ｊと小径部１ｏとの嵌合は保持されるので、胴部１ｂと軸部１ｄとの固定を維持することができる。なお、嵌合部分は２段に限定されず、軸芯方向に沿い３段以上形成しても構わない。

嵌着部１ｅと嵌着孔部１ａとの嵌合方法は、大径孔部１ｉと大径部１ｍとの間および小径孔部１ｊと小径部１ｏと間、各々の間に一定の締め代が存するようにそれらの内径または外径を調整し、焼き嵌めまたは冷し嵌めにより固定すればよい。なお、大径孔部１ｉおよび小径孔部１ｊの内径で締め代を除した値である嵌合率は、０．０１／１０００〜０．５／１０００の範囲内であるのが好ましい。嵌合率が０．０１／１０００未満であると、嵌合部１ｅの締付け力が不十分であり、胴部１ｂから軸部１ｄが離脱するおそれがある。また嵌合率が０．５／１０００を超えると、締付力が大きくなりすぎ、胴部１ｂまたは軸部１ｄが破損するおそれがある。より好ましい嵌合率は０．２／１０００〜０．３／１０００である。

また、大径孔部１ｉと大径部１ｍとの間の締め代よりも小径孔部１ｊと小径部１ｏとの間の締め代を大きくしておくことが望ましい。すなわち、図３（ｂ）は胴部１ｂに軸部１ｄを固定した状態の図であるが、胴部１ｂから軸部１ｄを取り外して各々を別体とした状態において、図３（ｂ）に示すように大径孔部１ｉの直径をＤ１、大径部１ｍの直径をＤ２、小径孔部１ｊの直径をＤ３、小径部１ｏの直径をＤ４としたとき、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｄ１＜（Ｄ４−Ｄ３）／Ｄ３の関係にあることが望ましい。このように１段目の嵌合部分である大径孔部１ｉと大径部１ｍとの間の締め代を小さくして締付力を抑制することにより、発明が解決しようとする課題の項で述べた胴部１ｂの端部の破損を回避できる。一方で、２段目の嵌合部分である小径孔部１ｊと小径部１ｏとの間の締め代は大きいので、めっき浴への浸漬直後においても小径孔部１ｊと小径部１ｏとの嵌合は保持され、胴部１ｂと軸部１ｄとの固定を維持することができる。

さらにまた、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、嵌合部１ｅの大径部１ｍには、軸芯方向に沿い形成された溝１ｃを外周面に形成しておくことが望ましい。このように大径部１ｍに溝１ｃを設けると、大径部１ｍと大径孔部１ｉを嵌合したときに当該溝１ｃと大径孔部１ｉの内周面とで画成された空間が、大径部１ｍに形成される。そして、当該空間が大径部１ｍに形成されたロール１をめっき浴に浸漬すると、浸漬直後に当該空間にめっき浴が浸入し、大径部１ｍを加熱する。これにより大径部１ｍは、大径孔部１ｉが形成された胴部１ｂの端部分とほぼ同時に熱膨張し、両者の熱膨張の時間差による隙間の生成が抑制される。なお、溝１ｃは、図３（ａ）に示すように、好ましくは複数条、さら好ましくは等角度で嵌合部１ｅの外周面に設けることが好ましい。

さらにまた、図３（ｂ）に示すように、大径部１ｍの左端面および小径部１ｏの左端面の少なくとも一面は、大径孔部１ｉの端面１ｋまたは小径孔部１ｊの端面１Ｌと接触していることが望ましい。軸部１ｄに曲げが作用した場合に、接触している端面で曲げを受けることにより胴部１ｂの端面に力が集中することを抑制でき、胴部１ｂの破損を抑制できるからである。

［第２実施形態］
本発明に係わる第２態様のシンクロール２について、図４を参照しつつ説明する。なお、図４に示すシンクロール２おいて、上記シンクロール１と同様な要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する（以下、図５を参照しつつ説明する第３態様のシンクロールについても同様である。）。

第２態様のロール２は、胴部１ｂの端に固定された接続部２ｗを有し、軸部１ｄは、接続部２ｗを介して胴部１ｂに固定されており、嵌合部２ｅは、軸部１ｄに替え接続部２ｗに形成されている点で、第１態様のロール１と相違している。以下、接続部２ｗの構成について詳細に説明する。

［接続部］
略円環形状をなす接続部２ｗは、図４に示すように、軸芯方向において左方側に形成された小径部１ｏと、小径部１ｏの右方（外方）に小径部１ｏと同軸に形成された大径部１ｍとを有している。この大径部１ｍおよび小径部１ｏが形成された嵌着部２ｅを嵌着孔部１ａに嵌合することにより、接続部２ｗは胴部１ｂに固定される。なお、図中符号２ｐは、貫通孔状に形成されためっき浴の流通孔である。

上記のように胴部１ｂに嵌合された接続部１ｗに軸部１ｄが固定される。ここで、本態様の軸部１ｄは、好ましい態様として、接続部２ｗと胴部１ｂとの間の嵌合と同様な構成により接続部２ｗに嵌合され固定されている。すなわち、接続部２ｗは、軸芯方向において、その端面に開口するとともに胴部１ｂと同軸に配置された大径孔部１ｑと、大径孔部１ｑよりも内方に当該大径孔部１ｑと同軸に配置された小径孔部１ｒとを有している。一方で、軸部１ｄは、接続部２ｗの大径孔部１ｑに嵌合される大径部１ｓと、接続部２ｗの小径孔部１ｒに嵌合される小径部１ｔとを有している。そして、接続部２ｗの大径孔部１ｑに大径部１ｍを、小径孔部１ｒに小径部１ｏを嵌合することにより、軸部１ｄは接続部２ｗに固定される。なお、胴部１ｂと接続部２ｗとの嵌合、接続部２ｗと軸部１ｄとの嵌合は、上記第１態様のロール１の場合と同様に行えばよい。

［第３実施形態］
本発明に係わる第３態様のシンクロール３について、図５を参照しつつ説明する。第３態様のロール３は、その胴部に設けられた嵌合孔部の大径孔部と小径孔部が、軸芯方向に連続して配置されていない点で、第１態様のロール１と相違する。

すなわち、図５に示すように、本態様の嵌合孔部３ａは、大径孔部１ｉと、軸芯方向において大径孔部１ｉの内方に形成された小径孔部１ｊとを有し、さらに大径孔部１ｉと小径孔部１ｊとの間に介在された、大径孔部１ｉから小径孔部１ｊに向け縮径する傾斜孔部３ｕを有している。このように、傾斜孔部３ｕを設けることにより肉厚の急変部において生じる過大な熱応力を抑制することができ、特に胴部１ｂを脆性材であるセラミックスで構成する場合に特に好適である。なお、図５に示すように、当該胴部１ｂの嵌合孔部３ａに嵌合される軸部１ｄの嵌合部３ｅにも、その大径部１ｍと小径部１ｏとの間に傾斜部３ｖを設けてもよい。

［材料構成］
上記第１〜第３態様のロール１〜３の胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｗを好ましくはセラミックスで構成する場合について、その例を説明する。セラミックスとしては、回転体が使用される雰囲気その他の操業条件の要請による耐熱衝撃性・耐蝕性などに応じ、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックス、またはカーボンなどの無機材料を利用してよい。そして、本態様のシンクロールは、めっき浴への浸漬および取出しの際に急熱・急冷されるため、耐熱衝撃性に優れている必要がある。そのため、胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｗを構成するセラミックスとしては、熱伝導率が高い窒化珪素・窒化アルミその他の窒化物系セラミックスが好ましく、めっき浴である溶融金属に対し高い耐溶損性および耐磨耗性を有し、高温強度に優れた窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。以下、胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｗを構成するに好適な窒化珪素セラミックスについて詳述するが、窒化珪素セラミックス自体は特開２００１−３３５３６８号に記載のものと同じでよい。

窒化珪素セラミックス中に存在するアルミニウム及び酸素はフォノン散乱源となり、熱伝導率を低減させる。窒化珪素セラミックスは、窒化珪素粒子とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウム及び酸素はこれらの相に含有される。アルミニウムは珪素に近いイオン半径を有するため、窒化珪素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化珪素粒子自身の熱伝導率が低下し、窒化珪素セラミックスの熱伝導率は著しく低下する。従って、窒化珪素セラミックス中におけるアルミニウムの含有量はできるだけ少なくすることが望ましい。

焼結助剤として添加する酸化物中の酸素の多くは粒界相に存在する。窒化珪素セラミックスの高熱伝導率化を達成するには、窒化珪素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが必要である。焼結助剤の添加量の下限は、８．５％以上の相対密度を有する焼結体が得られる量である。焼結助剤の添加量をこの範囲内でできるだけ少なくすることにより、粒界相中の酸素量を低減させることが望ましい。

酸素量の少ない窒化珪素粉末を原料とすると、粒界相中の酸素量が低減できるために粒界相の量自体を低減でき、焼結体の高熱伝導率化が達成されるが、焼結過程で生成するＳｉＯ_２の量の減少により難焼結性となる。ところが、他の酸化物より焼結性に優れたＭｇＯを焼結助剤として用いると、焼結助剤の添加量を少なくして、緻密な焼結体を得ることができる。その結果、焼結体の熱伝導率は飛躍的に高くなる。

また、マグネシウムとともに添加し得る焼結助剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ，Ｌｕ等の周期律表第３族（後述）が挙げられる。なかでも、焼結温度及び圧力が高くなり過ぎないという点で、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂが好ましい。

本発明に使用する窒化珪素セラミックスの常温における熱伝導率は５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。従って、窒化珪素系セラミックス中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには３重量％以下である。また窒化珪素粒子中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには２．５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには１．５重量％以下である。さらに窒化珪素系セラミックス中のアルミニウムの含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．２重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．１重量％以下である。

窒化珪素セラミックス中の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と周期律表第３族元素酸化物の合計量は０．６〜７重量％であるのが好ましい。その合計量が０．６重量％未満では、焼結体の相対密度が９５％未満と不十分である。一方７重量％を超えると、熱伝導率の低い粒界相の量が過剰となり、焼結体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満となる。ＭｇＯ＋第３族元素酸化物は０．６〜４重量％であるのがより好ましい。

ＭｇＯ／第３族元素酸化物の重量比は１〜７０が好ましく、１〜１０がより好ましく、１〜５が最も好ましい。ＭｇＯ／第３族元素酸化物が１未満では、粒界相中の希土類酸化物の割合が多すぎるため、難焼結性となり緻密な焼結体が得られない。また、ＭｇＯ／
第３族元素酸化物が７０を超えると焼結時におけるＭｇの拡散を抑制できず、焼結体表面に色むらが生じる。Ｍｇ／第３族元素酸化物が１〜７０の範囲にあると、１６５０〜１８５０℃での焼結により高熱伝導率化が著しい。焼結体を１８００〜２０００℃で熱処理すると、さらに高熱伝導率化される。熱処理による高熱伝導率化は、窒化珪素粒子の成長と蒸気圧の高いＭｇＯの揮発による。

窒化珪素粒子中のアルミニウム、マグネシウム及び周期律表第３族元素の合計量は１．０重量％以下であるのが好ましい。

窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合が１０体積％超では、焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が著しく低下し、７００Ｍｐａ以上の曲げ強度が得られない。従って、窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合は１０体積％以下であるのが好ましい。同様に、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用することを抑えるために、β型窒化珪素粒子のアスペクト比は１５以下であるのが好ましい。

シンクロール１において胴部１ａを形成する窒化珪素セラミックスは、急激な温度変化に対して十分な抵抗力を有する必要がある。急激な温度変化に対する抵抗力は下記式（１）：
Ｒ＝αｃ（１−ν）／Ｅα・・・（１）
（ 但し、αｃ：常温における4点曲げ強度（ＭＰａ）、ν：常温におけるポアソン比、Ｅ：常温におけるヤング率（ＭＰａ）、α：常温から８００℃までの平均熱膨張係数）
により表される係数で表される係数Ｒは６００以上であるのが好ましく、７００以上であるのがより好ましい。係数Ｒが６００未満であると軸部１ｄおよび接続部１ｊが破壊するおそれがある。係数Ｒは、軸部１ｄおよび接続部１ｊから切り出した試験片に対して測定した常温における４点曲げ強度αｃ（ＭＰａ）
、常温におけるポアソン比ν、常温におけるヤング率Ｅ（ＭＰａ）及び常温から８００℃までの平均熱膨張係数αから求める。

１（２、３）シンクロール
１ａ 嵌合孔部
１ｂ 胴部
１ｃ 溝
１ｄ 軸部
１ｅ 嵌合部
１ｉ 大径孔部
１ｊ 小径孔部
１ｍ 大径部
１ｏ 小径部
１ｐ 流通孔
２ｗ 接続部
７ サポートロール

Claims (5)

1. 軸芯を備えた外観が略円柱形状の胴部と、前記胴部の端に固定された軸部とを有し、前記胴部は、軸芯方向において、その端面に開口するとともに前記胴部と同軸に配置された大径孔部と、前記大径孔部よりも内方に当該大径孔部と同軸に配置された小径孔部とを有する嵌合孔部を備え、前記軸部は、前記大径孔部に嵌合される大径部と、前記小径孔部に嵌合される小径部とを有する嵌合部を備える溶融金属めっき浴用ロール。
2. 前記胴部の端に固定された接続部を有し、前記軸部は、前記接続部を介して前記胴部に固定されており、前記嵌合部は、前記軸部に替え前記接続部に形成されている請求項１に記載の溶融金属めっき浴用ロール。
3. 前記胴部と前記軸部とが別体の状態において、前記大径孔部の直径をＤ１、前記大径部の直径をＤ２、前記小径孔部の直径をＤ３、前記小径部の直径をＤ４としたとき、（Ｄ２−Ｄ１）／Ｄ１＜（Ｄ４−Ｄ３）／Ｄ３の関係にある請求項１または２のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用ロール。
4. 前記大径部は、軸芯方向に沿い形成された溝または孔を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融金属めっき浴用ロール。
5. 前記接続部は、軸芯方向において、その端面に開口するとともに前記胴部と同軸に配置された大径孔部と、前記大径孔部よりも内方に当該大径孔部と同軸に配置された小径孔部とを有し、前記軸部は、前記接続部の大径孔部に嵌合される大径部と、前記接続部の小径孔部に嵌合される小径部とを有する請求項２に記載の溶融金属めっき浴用ロール。

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