JP2015203472A

JP2015203472A - 鉄鋼設備用転がり軸受

Info

Publication number: JP2015203472A
Application number: JP2014084217A
Authority: JP
Inventors: 外尾　道太; Michita Hokao; 道太外尾
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】特定のグリースを封入することにより、比較的安い初期コストで耐摩耗性、防錆性を向上させることにより潤滑不良や錆発生の防止することを目的とした鉄鋼設備用転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明による鉄鋼設備用転がり軸受は、外輪と内輪と転動体を有し、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を封入したことを特徴としている。本発明の鉄鋼設備用転がり軸受は、特にロール支持装置に用いられる転がり軸受に好適であるが、このような軸受は高荷重が負荷されるため、自動調心ころ軸受、多列円すいころ軸受、多列円筒ころ軸受、複列玉軸受等を用いることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄鋼設備の連続鋳造工程のロール支持装置、およびパレット用台車、テーブルローラ、リンガーロール、コンベア等に用いられる転がり軸受に関する。

鉄鋼設備の連続鋳造工程のロール支持装置、パレット用台車、テーブルローラ、リンガーロール、コンベア等に用いられる転がり軸受（一般には、ころ軸受）では、低速、高荷重、高温かつ外部から冷却水やスケールがかかる使用環境等、油膜が形成しにくい非常に過酷な条件で使用されている。このような過酷な条件に用いられる転がり軸受は、例えば高粘度基油により油膜厚さを確保し、かつ高ちょう度とすることにより流動性を高めたグリースを軸受内に連続給脂させることにより、常に新品状態のグリースを接触面に供給し潤滑不良の発生を抑制してきた。

しかし連続給脂法ではグリース給脂時に外部から水やスケールが混入する場合があるため、潤滑不良発生を完全に抑制することは困難であり、潤滑不良が発生した場合、極低速かつ高荷重条件で回転しているため過大な摩耗が発生し、場合によってはリングが破損するという問題があった。また、ロールメンテナンス期間中にライン外に保管していた軸受内に水の影響により錆が発生し、メンテナンス終了後運転再開時に錆が起点となってリングが破損する場合もあった。

潤滑不良による損傷を防止するため例えば特許文献１に示されるように軸受鋼の最適化が行なわれている。

特開平９−２６４３２８号公報

しかしながら、特許文献１のような軸受鋼は、初期コストが高く、よりコストの低い対策が求められている。
そこで、本発明は、耐摩耗性、防錆性を向上させた特定のグリースを封入することにより、潤滑不良や錆発生の防止することを目的としたものであり、特定のグリース組成物を封入した鉄鋼設備用転がり軸受を提供する。

前記課題を解決するため、本発明による鉄鋼設備用転がり軸受は、外輪と内輪と転動体を有し、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を封入したことを特徴としている。

本発明の鉄鋼設備用転がり軸受は、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を封入したことにより、耐摩耗性、防錆性を向上させることにより潤滑不良や錆発生の防止することができる。

本発明の鉄鋼設備用転がり軸受（自動調心ころ軸受）の一例を示す断面図である。

以下、図１を例として、本発明の鉄鋼設備用転がり軸受について、好適な形態を説明する。

本発明の鉄鋼設備用転がり軸受は、特にロール支持装置に用いられる転がり軸受に好適であるが、このような軸受は高荷重が負荷されるため、自動調心ころ軸受、多列円すいころ軸受、多列円筒ころ軸受、等のころ軸受や、複列玉軸受等を用いることが出来る。図１は、その一例を示す断面図である。

図示されるグリース密封軸受１０Ａは、自動調心ころ軸受であり、内周面に球面状の外輪軌道溝１１ａが形成された外輪１１と、外周面に球面状の内輪軌道溝１２ａが２列に形成された内輪１２と、保持器１３によって回動自在に保持され、外輪軌道溝１１ａと内輪軌道溝１２ａとの間に２列に整列して転動自在に配設された複数の転動体である樽形のころ１４と、外輪１１及び内輪１２間の軸方向両端部にそれぞれ配設されて軸受内部を密封する密封装置１５とを備える。本発明の鉄鋼設備用転がり軸受には、外部からの水やスケールの混入を防止するため、このような密封装置１６を備えることが好ましい。

密封装置１５は、金属板が断面略Ｌ字型のリング状に形成された芯金２１と、ゴムなどの弾性材料により形成された弾性シール体２２とを有し、弾性シール体２２は、芯金２１の表面側に添着されている。弾性シール体２２は、芯金２１から更に内径方向に延設され、内径側にシールリップ２２ａが設けられている。

また、密封装置１５は、芯金２１が外輪１１の両端部に設けられた内周面１１ｂに圧入されて固定されると共に、コイルばね２３によって縮径方向に付勢されているシールリップ２２ａが、内輪１２の外周面１２ｂに弾性的に摺接して外輪１１と内輪１２との間をシールしている。

更に、芯金２１の側面には、長手方向が芯金２１の円周方向に沿って延びる複数の長穴２４が形成されている。長穴２４は、芯金２１に添着する弾性シール体２２によって塞がれており、長穴２４に対応する部分の弾性シール体２２が弾性変形部２６を構成している。この弾性変形部２６は、０．０１ｍｍ程度の膜状の厚さから弾性シール体２２の板厚と同等の厚さで形成され、軸受内部の圧力に応じて容易に弾性変形可能である。

弾性材料としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、耐熱型ニトリルゴム（ｓＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ｈＮＢＲ）アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム等が用いることができ、特に耐熱性に優れる耐熱型ニトリルゴム（ｓＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ｈＮＢＲ）アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴムが好ましく、フッ素ゴムが特に好ましい。

上記軸受１０Ａにはグリース組成物が充填され（図示せず）、密封装置１５により密封されるが、本発明の鉄鋼設備用転がり軸受では、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を密封する。増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有することにより、増ちょう剤に起因する吸着膜が転走面に形成され、耐摩耗性および防錆性を向上させるために、軸受の破損を抑制する効果に優れており、低速、高荷重、高温条件においても十分な潤滑性を維持すると共に、耐グリース漏洩性、熱安定性、シール材料との相性に優れている。

＜増ちょう剤＞
本発明において増ちょう剤として使用されるカルシウムスルフォネートコンプレックスとは、カルシウムスルフォネートを必須成分とし、これに（ａ）炭酸カルシウム、（ｂ）カルシウムジベヘネート、カルシウムジステアレート、カルシウムジヒドロキシステアレート等の高級脂肪酸カルシウム塩、（ｃ）酢酸カルシウム等の低級脂肪酸カルシウム塩、（ｄ）ホウ酸カルシウム、などから選択されるカルシウム塩（カルシウム石けん）を組み合わせたものである。

特に、カルシウムスルフォネート及び炭酸カルシウムを必須成分とし、これらにカルシウムジベヘネート、カルシウムジステアレート、カルシウムジヒドロキシステアレート、ホウ酸カルシウム、及び酢酸カルシウムのうち２種以上を配合したものが好ましい。前記カルシウムスルフォネートは、増ちょう効果の点から、塩基価が５０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、３００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇの高塩基性であることがより好ましい。

なお、カルシウムスルフォネートコンプレックスは、別途合成したものを基油に分散させてもよいし、基油中で合成することによって基油に分散させてもよい。ただし、後者の方法の方が、基油中に増ちょう剤を良好に分散させやすいので、工業的に製造する場合には有利である。

＜基油＞
本発明のグリース組成物の基油としては、鉱物系潤滑油や合成潤滑油を使用することができる。その種類は特に制限されるものではないが、鉱物系潤滑油としては、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱物油、及びそれらの混合油を使用でき、また、合成潤滑油としては、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油を使用できる。

具体的には、合成炭化水素油としてはポリα−オレフィン油等を、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型ポリオールエステル油、これらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を使用することができる。

これらの基油は、単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。高温、高速での潤滑性能及び寿命を考慮すると、基油には合成潤滑油が含有されていることが好ましく、特に、合成炭化水素油、エステル油、エーテル油の少なくとも１種が含有されていることが好ましい。特に合成炭化水素油が基油全体の２０質量％以上含まれることが好ましい。そして、基油の動粘度は１００℃において３〜６０ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。３ｍｍ^２／ｓ未満では、高温において蒸発しやすく、グリース組成物の製造が困難となる。また、６０ｍｍ^２／ｓ超過では、転動装置のトルクが上昇しやすくなるため好ましくない。このような問題点がより生じにくくするためには、基油の動粘度は１００℃において５〜４０ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。

＜添加剤について＞
本発明のグリース組成物には、各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。例えば、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性向上剤、金属不活性化剤など、グリース組成物に一般的に使用される添加剤を、単独又は２種以上混合して用いることができる。
特に長期間におけるグリース性能維持を図るため、酸化防止剤を好適に使用することができる。酸化防止剤としては、例えば、フェニル−１−ナフチルアミン等のアミン系化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジブチルフェノール等のフェノール系化合物、硫黄系化合物、ジチオリン酸亜鉛を用いることができる。
なお、これら添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

（実施例１〜３）
表１に示す組成の試験グリースを調製した。その際、実施例１〜３では、基油５０．０ｇに、塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇの高塩基性カルシウムスルフォネート１５．９ｇを加え、６０℃で攪拌した。そこに、ホウ酸０．３ｇ、酢酸１．３ｇ、ベヘン酸０．６ｇ、ステアリン酸０．６ｇ、水０．２ｇ、及び５０％水酸化カルシウム水溶液２２．２ｇを加え、８０〜９５℃に加熱して水を揮発させて除去した。

さらに、この混合物に二酸化炭素を導入して炭酸カルシウムを生成させた。そして、この混合物を赤外分光分析機で分析し、８８２〜８８６ｃｍ^−１のピークから炭酸カルシウムの安定化（カルサイト化）が確認されたところで、二酸化炭素の導入を終了し、基油１３２．５ｇを加えて、カルシウムスルフォネートコンプレックスの生成反応を終了させた。

このようにして得られた混合物に、添加剤としてフェニル−α−ナフチルアミン５．０ｇを加え、ミル処理及び脱泡処理を行いグリース組成物を得た。
基油として、実施例１では１００℃における動粘度が２４．６ｍｍ^２／ｓのパラフィン系鉱油、実施例２では１００℃における動粘度が１２．０ｍｍ^２／ｓのパラフィン系鉱油、実施例３では１００℃における動粘度が１２．０ｍｍ^２／ｓのパラフィン系鉱油と１００℃における動粘度が１２．０ｍｍ^２／ｓの合成炭化水素油を８０質量％：２０質量％の割合で混合したものを用いた。

（比較例１）
基油７６．０ｇに、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート７．６ｇを加えて完全に溶解させた後、ステアリルアミン１６．５ｇを加え撹拌した。１００℃で６０分間保持した後、１５０℃ まで加熱し、パラフィン系鉱油１００．０ｇを加えてジウレアの生成反応を終了させた。このようにして得られた混合物に、添加剤としてフェニル−α−ナフチルアミン５．０ｇを加え、ミル処理及び脱泡処理を行いグリース組成物を得た。基油として、１００℃における動粘度が２４．６ｍｍ^２／ｓのパラフィン系鉱油を用いた。

（耐摩耗性評価法）
自動調心ころ軸受を用いて耐摩耗性評価を行った。試験軸受は内径５５ｍｍ、外径１００ｍｍ、幅４１ｍｍのシール付き自動調心ころ軸受である。シールの材質はフッ素ゴムとした。摩耗試験はイオン交換水を１０ｍａｓｓ％添加したグリースを軸受内一杯に封入し、シール外部にイオン交換水を1日あたり２０ｍｌ注水、回転数３ｍｉｎ^−１、ラジアル荷重４００００Ｎ、８０℃、５００時間条件で行い、最大摩耗深さを測定した。比較例１の最大摩耗深さを１とし、比摩耗深さを算出して相対比較を行なった。

（錆止め性試験）
内径１７ｍｍ、外径４７ｍｍ、幅１４ｍｍのゴムシール付き深溝玉軸受（図示せず）に、実施例１〜３及び比較例１のグリース組成物を軸受空間容積の５０％を占めるように充填した。

回転速度１８００ｍｉｎ^−１で３０秒間慣らし運転（回転）した後、軸受内部に濃度０．５質量％の塩水を０．５ｍｌ注入し、再び回転速度１８００ｍｉｎ^−１で３０秒間慣らし運転した。次いで、８０℃、１００％ＲＨに調整された恒温恒湿槽にこの玉軸受を４８時間静置した後、玉軸受を分解して軌道面に発生している錆の状況を肉眼で観察した。そして、以下のようなランクに評価した。

錆の発生ないものや、最大径０．３ｍｍ以下の錆があるものは、防錆性良好とし、最大径０．３ｍｍを超える錆があるものは、防錆性不良とした。表においては防錆性良好の場合は○印、防錆性不良の場合は× 印を表記した。

表１に示したように、実施例１〜３の本発明の鉄鋼設備用転がり軸受は、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を封入したことにより、比摩耗深さが浅く、錆止め性が良好となっており、耐摩耗性、防錆性を向上させることにより潤滑不良や錆発生の防止することができる。また、本発明の鉄鋼設備用転がり軸受について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０Ａ密封装置付き転がり軸受
１１外輪
１２内輪
１４ころ（転動体）
１５密封装置
２１芯金
２２弾性シール体

Claims

鉄鋼設備用転がり軸受において、外輪と内輪と転動体を有し、増ちょう剤としてカルシウムスルフォネートコンプレックスを含有するグリース組成物を封入したことを特徴とする鉄鋼設備用転がり軸受。