JP3000043B2 - 溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機材 - Google Patents

溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機材

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JP3000043B2 JP8195200A JP19520096A JP3000043B2 JP 3000043 B2 JP3000043 B2 JP 3000043B2 JP 8195200 A JP8195200 A JP 8195200A JP 19520096 A JP19520096 A JP 19520096A JP 3000043 B2 JP3000043 B2 JP 3000043B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば溶融亜鉛め
っき、溶融アルミニウムめっきあるいは溶融亜鉛アルミ
ニウム合金めっき等の銅を除く非鉄金属主体のめっきに
使用される各種の浴中機材、特に窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）
を主成分とする組成物で形成された溶融金属めっき浴中
に配置される浴中用各種機材（例えば、浴中ロール｛サ
ポートロール、シンクロール等｝、ロール軸受、ロール
アーム、メルティングボックス、スナウト、浴中ポン
プ、スラスト受け等）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、溶融亜鉛めっき、溶融アルミニウ
ムめっきあるいは溶融亜鉛アルミニウム合金めっきに使
用される各種の浴中機材としては、通常、低炭素鋼、高
クロム鋼あるいはＳＵＳ３１６Ｌ等耐溶融金属腐食性材
であることが多い。
【０００３】前記耐溶融金属腐食性材よりさらに耐蝕性
を必要とする場合には、前記金属材料製機器、機材表面
に、Ｗ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｃｒ等の各種耐蝕性金属、酸化
物、硼化物、窒化物、炭化物、弗化物等の単独あるいは
混合物を使用して、溶接による盛り金をしたり、溶射に
より皮膜を形成するのが一般的である。この場合、高品
位製品に欠陥を引き起こさないで前記機器、機材が連続
使用できる寿命は１５〜９０日が限度であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】製造業における生産性
を向上するためには、製品品質を劣化させる事無く、長
期間にわたって設備を稼働させることが必要である。溶
融金属浴めっき操業において、このような要求に応える
ためには、めっき浴の管理と共に、めっき浴中で使用す
る機器、機材の連続使用できる寿命がなるべく長いこと
が要求される。本発明は、前記従来技術における問題点
を解消し、６ヵ月以上の長期にわたって安定して使用可
能な溶融金属めっき浴中用各種機材を提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、溶融金属と反
応しない材料であってかつ加工が容易な窒化珪素を主成
分とする組成物により溶融金属めっき浴中用各種機材を
形成することが効果的であることを知見し、本発明を完
成するにいたった。
【０００６】前記知見に基づいてなされた本発明は、Ｓ
ｉ3Ｎ4：７０〜９５％、Ａｌ2Ｏ3：２〜１０％、Ａｌ
Ｎ：１〜１０％、Ｙ2Ｏ3：１〜１０％および不可避不純
物よりなる組成物で形成されたことを特徴とする、溶融
金属めっき浴中に配置されるロール、軸受、ロールアー
ム、メルティングボックス、スナウト、浴中ポンプ、ス
ラスト受け等の浴中用機材を要旨としている。
【０００７】
【発明の実施の態様】本発明の構成と作用を説明する。
高寿命化した本発明溶融金属めっき浴中用各種機材は、
溶融金属とは非反応材料で、工業的に使用するために加
工が容易な窒化珪素を主成分とした組成物で形成され
る。
【０００８】一般的に窒化珪素の欠点である耐衝撃性お
よび強度の不足を補うために、金属と組み合わせて設計
されるが、金属とセラミックスの熱膨張係数に大きな差
があり、溶融金属めっき浴中用各種機材としては成功し
ていない。
【０００９】本発明では、窒化珪素を主成分としたセラ
ミックス組成物のみで形成し、十分な耐衝撃性および強
度を発揮できるように設計して解決した。すなわち、窒
化珪素を主成分としたセラミックス組成物で形成したロ
ール支持軸とロール軸受が接触摩擦して十分な寿命が得
られない場合、ロール支持軸表面に螺旋状の溝と、前記
支持軸端面に１本又はそれ以上の溝を設け、この溝によ
ってロール支持軸表面と軸受内面との間に溶融金属が入
りこんで両者が直接接触しないようにし、かつ溶融金属
を潤滑液としている。
【００１０】通常、金属酸化物、金属炭化物、金属硼化
物、金属弗化物等のセラミックスを使用した場合の転が
り軸受は、ボールやニードルにセラミックスを使用し、
インナーレースやアウターレースに金属を使用したり、
その逆の組合せで製造使用されることが知られている。
【００１１】前記の場合主に二つの欠点がある。その一
つは、セラミックスで形成された部位は長寿命化される
が、金属部分は従来通り短寿命であり、本発明の目的と
する機器、機材の長寿命化に貢献しない。もう一つの欠
点は、溶融金属めっき浴中には２種類以上の金属が合金
化した硬度の極めて高いドロスが浮遊しており、これが
ボールやニードルとレースに噛み込み、抵抗となって軸
受機能を停止することである。
【００１２】ドロスの噛み込みによる軸受機能の停止を
回避するために、滑り軸受が提案され、それぞれ試行ま
たは一部で工業化されている。これらは金属で成形され
た軸受の一部分、すなわち軸と接触する部分にセラミッ
クスをなんらかの手段で固定して行なわれている。この
場合の欠点としては前記と同様金属部分が腐食するため
セラミックスの基材が消滅し、全体としての寿命延長が
出来ないのである。
【００１３】本発明は前記の欠点を一挙に解決したもの
で、軸受の場合はセラミックスで一体に成形した滑り軸
受であり、ロールの場合も同様、軸受との接触による摩
耗の激しい部分や、鋼板と接触する摩耗の激しい部分の
みにセラミックスを採用するものではなく、セラミック
スでロールを一体に成形して実用化を可能としたもので
ある。本発明の溶融金属めっき浴中用各種機材は、金属
とセラミックスとの組合せにより構成されていないか
ら、熱膨張係数の差によって引張力や圧縮力が掛かって
破損することはなく、長期間にわたって使用することが
可能である。
【００１４】本発明溶融金属めっき浴中用各種機材を形
成するセラミックスの成分と組成範囲を限定した理由を
説明する。 Ｓｉ3Ｎ4：７０〜９５％ 銅を除く非鉄溶融金属にたいして耐蝕性があり、酸、ア
ルカリにも強い。Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3などを少量添加する
ことによって焼結成形される。７０％未満では耐熱性、
耐蝕性が十分でなく、９５％を超えると焼結成形が不可
能になる。
【００１５】Ａｌ2Ｏ3：２〜１０％ Ｙ2Ｏ3：１〜１０
％ 両者を一緒に添加することにより主成分のＳｉ3Ｎ4の焼
結成形を可能とする。下限値未満では焼結性が不十分で
あり、上限値を超えると耐熱性、耐蝕性が低下して実用
性がなくなる。
【００１６】ＡｌＮ：１〜１０％ 熱伝導率が高く、高硬度であり、強度を向上する効果が
ある。１％未満では前記効果は得られず、１０％を超え
ると脆性が大きくなり耐衝撃性が低下する。
【００１７】前記４種以外の物質または元素が不可避不
純物として含有される場合、合計量が１％未満であれば
本発明の効果は損なわれない。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例について説明するが、これに
よって本発明が限定されるものではない。 実施例１ 重量で粉末状（粒度１．２μｍ）のＳｉ3Ｎ4８７％、Ａ
ｌＮ３％、Ａｌ2Ｏ3５％、Ｙ2Ｏ3５％を配合し、ポリビ
ニルブチラールをバインダーとして原料粉末１００重量
部当たり０．５重量部を加えて攪拌して得た混合物を、
１０００ｋｇ／ｃｍ2に加圧成形し、これらを窒素雰囲
気下、１７５０℃で５時間焼結して図３に示すロール
（直径２５０ｍｍ、胴長１９００ｍｍ、軸部径９０ｍ
ｍ、軸長１５０ｍｍ、軸部螺旋深さ２ｍｍ、ピッチ２６
ｍｍ）と軸受（内径９３ｍｍ、外径１４０ｍｍ、長さ１
２０ｍｍ）を得た。焼結後のセラミックスロールおよび
軸受の特性は次の通りであった。
【００１９】 曲げ強度 １００ｋｇ／ｍｍ2 表面硬度 ＨV １５８０ 耐蝕性 （試験液：溶融亜鉛浴によるテストピーステスト） 腐食減量 １ｍｇ／月以下 耐摩耗性（試験条件：実機サポートロール軸受） 摩耗量 ４ｇ／月以下
【００２０】実施例１で得られたロールと軸受を図１の
めっき装置（溶融亜鉛浴４７０℃）に組み込み、平均板
幅１２００ｍｍ、平均板厚１．２５ｍｍの冷間圧延鋼板
（鋼種：低炭素アルミキルド鋼、機械的性質：Ｙｐ ２
８ｋｇｆ／ｍｍ2、Ｔｓ ３６ｋｇｆ／ｍｍ2）に対し
て、通板平均速度１１５ｍ／ｍｉｎで連続１ヵ月操業
し、ライン保守後、同じ条件で再度本発明ロールを６回
繰り返し使用してもロール表面に欠陥は発生しなかっ
た。
【００２１】比較のため実施例１と同一サイズのＳＵＳ
３１６Ｌ材製のロール軸と軸受に、３０μｍ厚の硬質ク
ロムめっきを施し、同様の条件でめっき操業をした。ロ
ール表面荒れのため、操業開始後１０日でロール交換を
しなければならなかった。
【００２２】前記のように、本発明機材は、摺動・摩擦
のあるロール、ロール軸受、スラスト受けでも極めて長
寿命であるが、ロールアーム、メルティングボックスお
よびスナウトのように、摺動・摩擦の無い部分は半永久
的寿命となる。これら機材に従来技術を適用した場合に
は、その寿命は釜を除いて２〜３年である。
【００２３】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるから、非常に長寿命の溶融金属めっき浴中用各種機
材が得られ、機材を交換することなく連続操業期間を大
幅に延長することが可能となり、産業上極めて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ロールを使用した溶融金属めっき装置の
断面説明図である。
【図２】本発明サポートロールの軸受部の実施例を示す
側面図である。
【図３】本発明サポートロールの軸受部の他の実施例を
示す側面図と軸受の断面図である。
【図４】本発明シンクロールの軸受部に軸受を組合わせ
た説明図である。
【符号の説明】
１ めっき鋼板 ２ 溶融金属浴 ３ スナウト ４ シンクロール ５ シンクロールホルダー ６ サポートロール ７ サポートロールホルダー ８ メルティングボックス ９ 釜 １０ サポートロール胴 １１ 螺旋状溝付き軸 １２ 軸端面溝 １３ 凸状軸端面 １４ 軸受 １５ シンクロール １６ シンクロール軸 １７ シンクロールアーム １８ シンクロール軸受 １９ シンクロールスラスト受け
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 康成 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵 株式會社 名古屋製鉄所内 (72)発明者 矢城 敏則 愛知県名古屋市中村区名駅４丁目６番18 号 日立金属株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−44002（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119809（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−228724（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−79740（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−127257（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 F16C 13/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｓｉ3Ｎ4：７０〜９５％、Ａｌ2Ｏ3：２
    〜１０％、ＡｌＮ：１〜１０％、Ｙ2Ｏ3：１〜１０％お
    よび不可避不純物よりなる組成物で形成されたことを特
    徴とする、溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機
    材。
  2. 【請求項２】 溶融金属めっき浴中用機材が浴中ロール
    であって、該ロール支持軸表面に螺旋状の溝と、前記支
    持軸端面に１本又はそれ以上の溝を設けた、請求項１記
    載の溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機材。
  3. 【請求項３】 溶融金属めっき浴中用機材が浴中ロール
    であって、該ロール支持軸表面に螺旋状の溝を設け、前
    記支持軸端面を凸状に形成した請求項１記載の溶融金属
    めっき浴中に配置される浴中用機材。
  4. 【請求項４】 溶融金属めっき浴中用機材が浴中ロール
    用軸受であって、該軸受の側断面がコ字である請求項１
    記載の溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機材。
  5. 【請求項５】 溶融金属めっき浴中用機材が浴中ロール
    用軸受であって、該軸受が円筒状である請求項１記載の
    溶融金属めっき浴中に配置される浴中用機材。
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