JP2902542B2 - ロール軸受 - Google Patents

ロール軸受

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JP2902542B2
JP2902542B2 JP5189113A JP18911393A JP2902542B2 JP 2902542 B2 JP2902542 B2 JP 2902542B2 JP 5189113 A JP5189113 A JP 5189113A JP 18911393 A JP18911393 A JP 18911393A JP 2902542 B2 JP2902542 B2 JP 2902542B2
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真吾 泉
昌俊 綾垣
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/02Bearings
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  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の溶融金属メッキ
装置で使用する浴中ロール軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】連続溶融金属メッキ装置の構成を第5図
に示す。加熱炉12で加熱焼鈍された鋼板13を、溶融
金属槽14に導き、鋼板13へ溶融金属15をメッキ
し、シンクロール16およびガイドロール17を介し
て、これを引き上げ、連続的に金属メッキ鋼板18を得
る方法が行なわれている。シンクロール16の構造を第
6図(a),(b),(c)に示すが、シンクロール軸
受の固定部材19は、半割りの円筒または平板の形状を
しており、回転側部材20は、ロール軸に嵌合された円
筒スリーブまたはロール軸である。ロール軸受であるこ
れら固定側部材および回転側部材には、耐食性の良好な
ステンレス鋼が一般に使用されている。ステンレス鋼
は、溶融金属との反応性が小さく、耐食性は良好である
が、耐摩耗性の面では十分とはいえず、寿命は10日〜
20日程度と短い。軸受部材の摩耗が進行すると、鋼板
にばた付き等が発生するため溶融金属メッキ浴中から引
き上げ、軸受部材を交換しなければならないが、溶融金
属メッキ浴中に浸潰されているロール等の部品は、一体
となっているフレーム21に取り付けられているため、
軸受部材が摩耗すると、ロールには異常がなくとも、生
産を停止し溶融金属メッキ浴中に浸潰されている部品全
体を一括で交換しなければならず、操業上の損失はきわ
めて大きい。
【0003】かかる浴中ロールの軸受部材の耐摩耗性を
改善するために、従来からステンレル鋼表面に硬質合金
を溶射したものが使用されており、さらに、この硬質金
属に代わってセラミックスを溶射したものが種々提案さ
れている。ところが、この溶射によって形成される被覆
層は、熱応力により被覆層に剥離が生じるため、例えば
被覆層の厚みは1〜2mmが限界であり、厚く形成でき
ず、したがってその耐用性に自から限界がある。
【0004】この溶射によって形成される被覆層の厚み
の限界による問題を解消するために、特開平3−949
84号公報には、軸受母材の表面にCo基合金と炭化物
との混合粉末を複合的に溶接溶融肉盛(PTA)するこ
とが提案されている。これによって、形成された被覆層
は厚く形成でき、しかも、被覆層も緻密でめっき浴に対
する耐食性と耐摩耗性は良好であり、特に耐摩耗性は、
上記従来の溶射皮膜によるものより、格段に優れた効果
を発揮するものとされている。
【0005】しかしながら、この複合肉盛溶着によって
形成された被覆層を有する軸受においても、多層肉盛の
形成過程で発生する割れのために自ら厚みに制限があっ
て、寿命が期待された程ではなく、さらに、残留応力が
大きく使用中に表面にクラックが発生してスポーリング
が起こりやすい等の問題が指摘されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の溶融肉盛被覆層と同等以上の耐食性を維持しつつ耐摩
耗性をさらに改善した被覆層を有するロール軸受を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る鋼板の溶融
メッキ浴中に浸漬して使用されるロール軸受は、鋼板の
溶融メッキ浴中に浸潰されるシンクロール端部に嵌合さ
れた円筒状のステンレス鋼のスリーブおよび該スリーブ
に当該して配設されたステンレス鋼の固定部材から構成
されるロール軸受において、前記スリーブおよび固定部
材をフェライト系または2相ステンレス系のステンレス
鋼とすると共に、前記スリーブの外表面および固定部材
の前記スリーブに当接する内表面に38重量%未満の炭
化物を含有するCo基合金からなる焼結被覆層を形成し
ことを特徴とする。
【0008】また、耐食性と耐摩耗性を有する被覆材と
して、WC,Cr32 ,TiCなどの炭化物を40重
量%未満含有するCo基合金の粉末を用いることができ
る。ここで前記、炭化物の量が40重量%以上では、強
度及び靭性低下により製造時に割損がおきやすいため、
40重量%未満が好ましい。さらに、この被覆層は、軸
受の軸方向に環状に分割して形成することによって軸方
向残留応力を低減でき、使用中、被覆層の耐スポーリン
グ性を高める。
【0009】
【作用】被覆層は、粉末の熱間等方圧加圧により作成さ
れた固相焼結材特有の微細組織を有する高硬度、且つ高
強度のものが得られ、摩耗しにくいものとなる。さら
に、熱間等方圧加圧の適用によって、焼結材被覆層は厚
く形成できるため、摩耗寿命が長い。
【0010】とくに、溶融めっき浴の浴中ロール軸受の
硬質被覆層として、Co基合金を使用し軸受基材にオー
ステナイト系以外(フェライト,マルテンサイト,2相
ステンレス)のステンレス鋼を使用した場合、該被覆層
と熱膨張係数が近似するので、残留応力を下げることが
できる。この残留応力は、図3に示すとおり、被覆層を
軸方向に分割した構造とすることにより、さらに低減で
きる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を溶融亜鉛めっき浴中で使用す
るロールの軸受に適用した実施例について説明する。
【0012】実施例1 図1は、マルテンサイト系ステンレス鋼であるSUS4
10からなる回転側軸受部材1の外周の摺動面2全面に
硬質材料として、ステライト系のCo基合金粉末を熱間
等方圧加圧(HIP)によって被覆層3を形成した例を
示す。熱間等方圧加圧処理は、以下の要領で行った。平
均粒度80μmの原料合金粉末を公知のカプセル封入法
を用いて真空封入し、これを、1000〜1200℃×
100〜200MPa×1〜4時間保持するHIP処理
を行なった。その結果、8mm厚の被覆層を形成した。
それぞれの被覆層の密度は、理論密度に対して、99.
9%以上の密度を有するもので、それぞれの特性を表1
と表2に示す。併せて、従来の溶融肉盛によって形成し
た同一厚みの被覆層の特性を示す。
【0013】
【表1】
【0014】表1の結果から明らかなように、同一成分
であっても製造方法をPTAからHIP焼結法とするこ
とにより、硬度が著しく向上することから耐摩耗性が改
善できる。また、材料強度も向上することから、耐スポ
ーリング性が改善できる。(比較例1と実施例1,比較
例2と実施例4の比較)。これは、図2に示す様にHI
P焼結にすることにより組織が微細化するためである。
図4に比較例1と実施例1及び実施例6の実機使用時の
摩耗評価結果を示す。図3から明らかなように、本発明
軸受により寿命が大幅に改善された。また、図2
(a),(b),(c)は、それぞれ、本発明に係るH
IP処理によって形成された被覆層の顕微鏡写真を示
し、同図(d),(e)は、従来の溶融肉盛によって形
成された被覆層の顕微鏡写真を示す。この比較写真か
ら、本願発明において、組織の微細化が図られているこ
とが明らかである。
【0015】実施例2 図3は、回転側軸受部材1の中央部分に間隙を有する中
間堰5を形成して、被覆層を2つの分割被覆層31,3
2として形成した例を示す。これによって、それぞれの
被覆層31,32の長さは短かくなり、被覆層内の残留
歪みは減少し、スポーリングを起こしにくくなり、その
耐用寿命をさらに延長できる。この2分割とすることに
より軸方向残留応力は25%低減された。また、中間堰
5の中央部に形成された間隙は、溶融亜鉛が十分流動す
るための溝として機能せしめることができる。これらの
効果は固定側軸受においても同様の効果が得られる。
【0016】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。 (1)被覆層を形成する被覆材そのものが有する耐食性
を何等低下させることなく、耐摩耗性を向上させる。 (2)緻密な被覆層を厚く形成できるので、寿命延長が
達成できる。 (3)被覆層そのものの残留応力が低減し、クラックの
発生が防止でき、安定性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示す。
【図2】 本発明によって形成された被覆層の金属組織
を、溶融肉盛法により形成された被覆層と比較して示
す。
【図3】 本発明の第2の実施例を示す。
【図4】 本発明及び従来材の実機使用結果を示す。
【図5】 連続溶融金属メッキ装置の装置構成を示す。
【図6】 同上設備のシンクロールの軸受構造を示す。
【符号の説明】
1 軸受部材(スリーブ) 2 鋼板搬送面 3 被覆層 31,32 分割被覆層 4 堰 5 中間堰
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−44002(JP,A) 特開 平3−253547(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 2/00 C23C 2/40

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の溶融メッキ浴中に浸潰されるシン
    クロール端部に嵌合された円筒状のステンレス鋼のスリ
    ーブおよび該スリーブに当該して配設されたステンレス
    鋼の固定部材から構成されるロール軸受において、前記スリーブおよび固定部材をフェライト系または2相
    ステンレス系のステンレス鋼とすると共に、 前記スリーブの外表面および固定部材の前記スリーブに
    当接する内表面に38重量%未満の炭化物を含有する
    o基合金からなる焼結被覆層を形成したことを特徴とす
    るロール軸受。
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