JP2792420B2

JP2792420B2 - 連続溶融めっき用トップロール

Info

Publication number: JP2792420B2
Application number: JP34164593A
Authority: JP
Inventors: 有志高谷; 澄隆宮内; 和実井坂; 義朗松本; 良之綛田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH07166315A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続溶融めっきライ
ンにおいて、めっき後の鋼帯が最初に接触するトップロ
ールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の表面処理鋼板、例えば溶融亜鉛め
っき鋼板等は、耐食性に優れていることから、家庭用電
気製品、建築材料、自動車外装材等様々な分野で使用さ
れているが、それに伴ってユーザーからの品質要求も日
増しに高くなってきている。特に自動車用鋼板等は、極
めて微小な表面疵がクレームの対象となるなど、製造技
術のレベル向上は必須となっている。

【０００３】上記連続溶融亜鉛めっきラインは、図４に
示すとおり、連続炉３１にて、機械的性質やめっき浴へ
の侵入温度を調整された鋼帯３２は、スナウト３３を介
してめっき槽３４内のめっき浴中に侵入する。めっき浴
中に侵入した鋼帯３２は、めっき浴中に浸漬配置された
非駆動のシンクロールと呼ばれるパス周回ロール３５に
より方向を変えられ、めっき浴上方に引き揚げられる。
めっき浴から引き揚げられた鋼帯３２は、ワイピングノ
ズル３６によりめっき金属の付着量が調整される。次い
で、めっき金属の付着量が調整された鋼帯３２は、合金
化処理のための加熱炉３７を経由し、または経由するこ
となく、空気または気水による冷却装置３８により冷却
され、トップロール３９を経由して冷却装置４０を通り
空冷された後、水冷タンク４１内へ浸漬冷却される。

【０００４】上記連続溶融亜鉛めっきラインにおいて
は、めっき鋼帯の通板に多くのプロセスロールが使用さ
れており、安定通板のために、それらのロールには所定
の初期クラウンが付与されているのが一般的である。上
記プロセスロールのうちトップロールは、上記の通り安
定通板のために初期クラウンが付与されているが、種々
の温度・板幅・板厚を有するめっき鋼帯が搬送されるた
め、ロール表面に熱クラウンが発生する。その結果、ト
ップロールは、ロール表面と鋼帯との接触が不完全とな
って鋼帯の平坦不良（耳波・中伸び）の発生や蛇行とい
った現象を生じる。

【０００５】この対策としては、従来からトップロール
表面の粗度変更やロール冷却等が施されている。従来よ
り行われているトップロールにおける熱クラウンの抑制
方法としては、ロールを水冷することによって熱クラウ
ンを抑制する方法が知られている。このロールの冷却方
法としては、図５に示すとおり、トップロール５１の一
方より冷却水５２を導入して反対側に導出する内部貫通
タイプ、図６に示すとおり、トップロール６１の両側か
ら冷却水６２を導入してトップロール６１の中央部から
両側に流出させるタイプ、あるいは図７に示すとおり、
トップロール７１の一方より冷却水７２を導入し、スパ
イラル状に通過させて反対側に流出させるタイプが採用
されている。この図５〜図７に示す各方式での温度勾配
および熱クラウンは、図８ないし図１０に示すとおりと
なる。

【０００６】また、ロール熱クラウンの抑制および表面
粗度の維持を図るべく、トップロール直前において冷却
媒体を用いてめっき鋼板の冷却を行なった後、該めっき
鋼板をトップロールに接触させ、該トップロール表面に
溶融めっき金属に不活性で、かつ回転するトップロール
との接触摩耗により微粉末となる先端が刃物状のカーボ
ン・滑石等の接触体を密着させてトップロール表面に溶
融めっき金属が付着するのを防止し、表面ロールに与え
る熱クラウン量を減少させ、かつロール表面粗度を保護
する方法（特開昭５１−７７５３８号公報）、１本のト
ップロールではなく、内部を冷却された複数本の冷却ロ
ールで鋼板を冷却させながら鋼帯の進行方向を９０度タ
ーンさせることで、該冷却ロール群とめっき鋼板との接
触孤長を小さくさせることにより、ロール−鋼板間の熱
クラウンの影響を最小限にする方法（特開昭５９−１８
５７６７号公報）等が提案されている。しかしながら、
特開昭５１−７７５３８号公報、特開昭５９−１８５７
６７号公報に開示の方法においては、鋼帯の巾方向全巾
にわたっての均一冷却を確保することは困難であり、冷
却不均一によるめっき鋼帯の平坦不良および鋼帯の蛇行
を生じていた。

【０００７】また、ハースロールの熱クラウンを防止す
る方法としては、ロールバレルの内側に、異種の金属で
あって熱伝導性の優れた金属スリーブを嵌合すること
で、ロールバレルにおける軸方向の熱移動を促進させて
温度勾配を緩和し、鋼板とロールとの接触部のロール熱
クラウンの発生を抑制する方法（特開平４−５６７３３
号）が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−５６７
３３号に開示のハースロールは、ロールバレルにおける
軸方向の熱移動を促進させて温度勾配を緩和し、鋼板と
ロールとの接触部を鋼板と同一温度に保持してロール熱
クラウンの発生を抑制するものであって、トップロール
のように冷却によって抜熱している場合には、ロールと
めっき鋼帯との温度勾配が大きく熱クラウンが生じ易
く、適用することは困難である。

【０００９】この発明の目的は、溶融めっきラインにお
いて、操業条件が変動しても初期適正クラウンを常に維
持できるトップロールを提案することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、トップ
ロールにおける熱クラウン発生の主要な原因は、トップ
ロール本体の幅方向における温度勾配にあること、この
幅方向の温度勾配は、トップロールのロールバレルの内
側に熱膨張率の概ね等しい異種の金属であって熱伝導性
の優れた金属スリーブを嵌合し、ロールバレルにおける
軸方向の熱移動を促進させると共に、内側にトップロー
ルの幅方向中心から両側に向かってスパイラル状に冷却
媒体を流すことによって、トップロール幅方向の温度勾
配を最小限に抑制できることを究明し、この発明に到達
した。

【００１１】すなわちこの発明は、連続溶融めっきライ
ンのトップロールにおいて、該トップロールのロールバ
レル内側に熱膨張率の概ね等しい異種の金属であって熱
伝導性の優れた金属スリーブを嵌合し、内側にトップロ
ールの幅方向中心から両側に向かってスパイラル状に冷
却媒体通路を形成し、該冷却媒体通路の幅方向中心近傍
に冷却水供給管を、幅方向両端に排出管を連結したこと
を特徴とする連続溶融めっき用トップロールである。

【００１２】

【作用】この発明においては、トップロールのロールバ
レル内側に熱膨張率の概ね等しい異種の金属であって熱
伝導性の優れた金属スリーブを嵌合したことによって、
ロール軸方向の熱移動が促進されて温度勾配が緩和され
る。また、内側にトップロールの幅方向中心から両側に
向かってスパイラル状に冷却媒体通路を形成し、該冷却
媒体通路の幅方向中心近傍に冷却水供給管を、幅方向両
端に排出管を連結したことによって、熱量を最も多量に
受けるロール中央部から冷却され、ロール幅方向の温度
の均一化を図ることができる。このロール軸方向の熱移
動促進による温度勾配の緩和と熱量を最も多量に受ける
ロール中央部からの冷却によるロール幅方向の温度の均
一化との相乗効果によって、熱クラウンの発生が抑制さ
れ、めっき鋼帯幅方向の不均一冷却に起因する平坦不良
ならびにめっき鋼帯の蛇行を防止でき、めっき鋼帯の安
定通板が可能となる。

【００１３】この発明におけるトップロールのロールバ
レル、つまり外側スリーブの材質と内側スリーブの材質
は、熱膨張率の概ね等しい異種の金属で、内側スリーブ
が外側スリーブよりも熱伝導性の優れた金属で構成され
ていれば、特に限定されないが、例えば、表１に示すと
おり、ステンレス鋼と銅のように熱膨張率のほぼ等しい
異種の金属で、しかも、熱伝導性に優れた銅を内側スリ
ーブとして使用することによって、クリープ等を誘起す
る熱応力の発生を抑制することができると共に、ロール
軸方向の熱移動が促進されて温度勾配が緩和される。ま
た、トップロール内側にトップロールの幅方向中心から
両端に向かって形成したスパイラル状の冷却媒体通路へ
の冷却媒体の供給は、トップロール両端方向から幅方向
中心に冷却媒体を供給することによって、幅方向中心か
ら両端に向かって形成されたスパイラル状の冷却媒体通
路を順次冷却媒体が通過し、熱量を最も多量に受けるロ
ール中央部から冷却され、ロール幅方向の温度の均一化
を図ることができる。使用する冷却媒体としては、内側
スリーブを介して外側スリーブを冷却できればよく、特
に限定されないが、水を用いるのが一般的である。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【実施例】

実施例１以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図
３に基づいて説明する。図１はこの発明のトップロール
の縦断面図、図２はこの発明のトップロールの複層構造
を説明するための部分断面図、図３はトップロールの熱
クラウンの発生状況の説明図で、（ａ）図は従来のトッ
プロールの場合、（ｂ）図はこの発明のトップロールの
場合である。図１ないし図２において、１はトップロー
ルで、トップロールバレル（以下外側スリーブという）
２の内側に外側スリーブ２とほぼ線膨張率が等しく、か
つ熱伝達率の優れた金属の内側スリーブ３を焼きばめ等
により装着する。４はめっき鋼帯で、トップロール１の
外側スリーブ２に沿って進行方向を９０°ターンされて
搬送される。内側スリーブ３の両端部は、図３（ｂ）に
示すとおり、外側スリーブ２の内側面より内側にくるよ
うにして、両者を離間させている。これら両者の離間距
離は、特に制限されないが、離間させるのは熱の流れを
遮断させるためで、その作用効果が確保される限り制限
されないが、一般的には１ｍｍあれば十分である。

【００１６】５はトップロール１のロール軸で、両端に
は冷却水を供給する冷却水供給管６と、冷却水を排出す
る排出管７が挿嵌めされている。８はトップロール１の
内側スリーブ３の内面に形成したスパイラル状の冷却水
通路で、トップロール１の幅方向中心で二分割され、幅
方向中心近傍に連通管９を介して冷却水供給管６から冷
却水が供給され、トップロール１の幅方向中心からスパ
イラル状の冷却水通路８を順次経由して両端から連通管
１０を介して排出管７に排出されるよう構成されてい
る。

【００１７】上記のとおり構成したことによって、トッ
プロール１は、内側スリーブ３に外側スリーブ２とほぼ
線膨張率が等しく、かつ熱伝達率の優れた金属を用いた
ことによって、幅方向の温度不均一が急速に拡散均一化
される。また、内側スリーブ３の両端部は、外側スリー
ブ２の内側面から離間して配置することによって、外側
スリーブ２の内側面からの熱影響を受けず、同一条件で
めっき鋼帯４の搬送を行ってもトップロール１の幅方向
の熱移動が促進され、温度勾配が緩和される。しかも、
内側スリーブ３の内面に形成したスパイラル状の冷却水
通路８には、トップロール１の幅方向中心近傍に連通管
９を介して冷却水供給管６から冷却水が供給され、順次
スパイラル状の冷却水通路８を経由して両端から連通管
１０を介して排出管７から排出されることによって、め
っき鋼帯４から熱量を最も多量に受けるロール中央部か
ら冷却され、トップロール１の幅方向の温度の均一化を
図ることができる。図３（ａ）に示す従来構造のトップ
ロール２１は、めっき鋼帯２２からの吸熱によって特に
めっき鋼帯２２両端部近傍で温度勾配が存在し、熱クラ
ウンＣＲＳが発生する。この発明のトップロール１は、
内側スリーブ３による幅方向の熱移動の促進とスパイラ
ル状の冷却水通路８の冷却水による幅方向の温度の均一
化の相乗効果によって、図３（ｂ）に示すとおり、幅方
向の温度勾配が緩和され、熱クラウンＣＲＳの発生が防
止される。なお、図３中の［ＣＲＳ］は、めっき鋼帯幅
当たりの熱クラウンを表す。また、内筒の厚みは特に制
限されないが、外筒より厚い方が熱伝導性を改善するに
は好ましい。

【００１８】実施例２表２に示すとおり、外筒を肉厚２５ｍｍのステンレス
鋼、内筒を肉厚２０ｍｍの銅によって構成したクラウン
量２．０ｍｍの図１に示す本発明ロールと、肉厚３０ｍ
ｍのステンレス鋼によって構成したクラウン量２．０ｍ
ｍの図６に示す通常ロールを、連続溶融亜鉛めっきライ
ンのトップロールとして配設し、トップロール直前での
めっき鋼帯温度３５０℃の肉厚０．８ｍｍ、板幅１２０
０ｍｍのめっき鋼帯を、温度２５℃の冷却水を用いてト
ップロールを冷却しつつ、ラインスピード１００ｍ／ｍ
ｉｎで搬送し、トップロール幅方向のヒートクラウンを
測定すると共に、めっき鋼帯の蛇行量を測定した。その
結果を表３に示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】表３に示すとおり、本発明にかかるトップ
ロールを用いることによって、トップロールの巾方向に
おける熱クラウンの発生を抑制することが可能となり、
その結果、めっき鋼帯の幅方向の不均一冷却に起因する
平坦不良ならびにめっき鋼帯の蛇行を防止することがで
き、めっき鋼帯の安定通板が可能であった。これに対し
通常ロールを用いた場合は、トップロールの巾方向に５
０〜７０μｍの熱クラウンが発生し、めっき鋼帯の幅方
向の不均一冷却に起因してめっき鋼帯に３０〜５０ｍｍ
の蛇行が発生し、めっき鋼帯の安定通板が不可能であっ
た。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明のトップロ
ールは、熱クラウンを低コスト、かつ制御不要で抑制す
ることが可能となり、これによりめっき鋼帯の平坦不
良、バックリングおよび蛇行等が抑制され、安定した通
板を行なうことが可能となり、産業上益するところ大で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のトップロールの縦断面図である。

【図２】この発明のトップロールの複層構造を説明する
ための部分断面図である。

【図３】トップロールの熱クラウンの発生状況の説明図
で、（ａ）図は従来のトップロールの場合、（ｂ）図は
この発明のトップロールの場合である。

【図４】連続溶融めっきラインの概略系統図である。

【図５】従来のトップロールの冷却方式の一例を示す模
式図である。

【図６】従来のトップロールの冷却方式の他の一例を示
す模式図である。

【図７】従来のトップロールの冷却方式の他の一例を示
す模式図である。

【図８】図５のトップロールを用いた場合のめっき鋼帯
センターからの距離と温度と半径クラウン量との関係を
示すグラフである。

【図９】図６のトップロールを用いた場合のめっき鋼帯
センターからの距離と温度と半径クラウン量との関係を
示すグラフである。

【図１０】図７のトップロールを用いた場合のめっき鋼
帯センターからの距離と温度と半径クラウン量との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１、２１、３９、５１、６１、７１トップロール２外側スリーブ３内側スリーブ４、２２めっき鋼帯５ロール軸６冷却水供給管７排出管８冷却水通路９、１０連通管３１連続炉３２鋼帯３３スナウト３４めっき槽３５パス周回ロール３６ワイピングノズル３７加熱炉３８、４０冷却装置４１水冷タンク５２、６２、７２冷却水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本義朗大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109 号住友金属工業株式会社製鋼所内 (72)発明者綛田良之大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (56)参考文献特開平４−354859（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−117913（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】連続溶融めっきラインのトップロールに
おいて、トップロールのロールバレル内側に熱膨張率の
概ね等しい異種の金属であって熱伝導性の優れた金属ス
リーブを嵌合し、内側にトップロールの幅方向中心から
両側に向かってスパイラル状に冷却媒体通路を形成し、
該冷却媒体通路の幅方向中心近傍に冷却水供給管を、幅
方向両端に排出管を連結したことを特徴とする連続溶融
めっき用トップロール。