JP4000102B2 - ロール用溶射装置及びロールの製造方法 - Google Patents
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Description
マスキングを行う際には、マスキング材に溶射粒子が堆積して溶射領域の寸法精度が低下するという問題があり、これに対して、溶射範囲にベルト状のマスキング材を走行させ、マスキング材に堆積した溶射粒子を除去しながら、連続して溶射を行う方法が提案されている(例えば特許文献1、2)。更に、溝の幅やピッチが小さい場合には、ワイヤ状のマスキング材を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献3〜6)。
例えば、金属板材の通板ロールは、通板時のスリップ、蛇行、ビルドアップを抑制するために、表面粗度を精度良く制御することが望ましい。このような問題に対して、ダル加工を行ったロールに溶射皮膜を形成する方法(例えば特許文献7)、更に溶射皮膜を研磨する方法(例えば特許文献8)が提案されている。しかし、これらの方法ではロール凹部の表面粗度が粗くなり、ビルドアップの抑制効果が不十分であった。
(1) 溶射ガンから噴射された溶射粒子が飛行する溶射範囲内に少なくとも1枚の回転円盤を溶射方向と平行に設け、前記回転円盤の回転中心軸が溶射方向に垂直であり、回転円盤の回転中心軸と溶射ガンとの相対位置を一定に保つ支持アームを前記回転円盤と前記溶射ガンとの間に設けたことを特徴とするロール用溶射装置。
(2) 回転円盤の回転中心軸を溶射範囲外に設けたことを特徴とする(1)記載のロール用溶射装置。
(3) 3枚以上の回転円盤を等間隔で設けたことを特徴とする(1)又は(2)に記載のロール用溶射装置。
(4) 回転円盤の回転中心軸を通る断面において、前記回転円盤の外周部の頂角が5°〜30°であることを特徴とする(1)〜(3)の何れか1項に記載のロール用溶射装置。
(5) 回転円盤及び回転中心軸に付着した溶射粒子を除去するスクレーパを支持アームに設けたことを特徴とする(1)〜(4)の何れか1項に記載のロール用溶射装置。
(6) (1)〜(5)の何れか1項に記載の溶射装置の回転円盤の回転中心軸をロールの軸方向に対して0〜90°傾けて設置し、前記ロールの回転及び/又は前記ロールの軸方向への溶射ガンの移動を行いながら、溶射することを特徴とするロールの製造方法。
(7) 回転円盤をロールの表面に接触させて、前記回転円盤を回転させることを特徴とする(6)記載のロールの製造方法。
(8) 溶射後、ロールの回転及び/又はロールの軸方向への溶射ガンの移動により溶射皮膜を形成する位置を変更し、更に前記ロールの表面に溶射することを特徴とする(6)又は(7)記載のロールの製造方法。
(9) (3)〜(5)の何れか1項に記載の溶射装置の回転円盤の間隔と等しいピッチの溝をロール表面に設け、前記溝の凹部又は凸部に円盤の先端を位置させて溶射することを特徴とする(6)〜(8)の何れか1項に記載のロールの製造方法。
(10) 溶射後、溶射部位を変更する際に、溶射材料粉末のサイズ、溶射材料粉末の種類、溶射ガン、溶射距離、燃焼温度、噴射ガス流量のいずれか1又は2以上を変え、更にロールの表面に溶射することを特徴とする(8)又は(9)記載のロールの製造方法。
(11) 溶射ガンのロールの軸方向への移動距離が回転円盤の間隔の半分の奇数倍であることを特徴とする(8)〜(10)の何れか1項に記載のロールの製造方法。
溶射ガン2は、高速フレーム溶射、高速ガス溶射(High Velocity Oxygen−Fuel Thermal Spraying Process、HVOFという)、爆発溶射(Detonation Gun Process、D−gunという)、プラズマ溶射など、通常、溶射皮膜の形成に用いられる方式の溶射ガンを用いれば良い。
また、溶射装置は、移動装置(トラバーサー)7により一定速度でロール1の軸方向に移動することが可能である。移動装置7は、一方向に一定速度で移動できれば良いが、両方向の移動速度を制御できることが好ましく、移動方向の逆転や、移動速度の制御が高精度かつ容易で、ロール1が長尺であっても対応できるように、ボールスクリュー方式やラック・アンド・ピニオン方式が好適である。
また、回転中心軸9は溶射範囲12外に設けることによって、回転中心軸9への溶射粒子の堆積を抑制することができる。具体的には図4に示したように、回転円盤3の上端が溶射範囲12の上端よりも上方に位置するように、回転円盤3の直径と回転中心軸軸受け10の位置を溶射範囲12に応じて設定し、回転中心軸軸受け10を溶射範囲12の下端よりも下方に設ければ良い。
本発明のロールの製造方法は、図8に一例を示したように、溶射ガン2から噴出した溶射粒子が飛行する溶射領域12内に回転円盤3を溶射方向と平行に、回転中心軸9の軸方向をロール1の軸方向に平行に設置し、ロール1及び回転円盤3を回転させながら溶射を行うものである。これにより、ロール1の表面に周方向に同心円状の溶射皮膜を形成することができる。ロール1を少なくとも1周以上回転させれば、ロール1の周方向の全面に溶射皮膜を設けることができる。また、表面の溶射皮膜がある程度の厚みを必要とする場合には、ロール1を2周以上回転させても良い。一方、ロール1の周方向の特定の範囲のみに溶射皮膜を形成させる場合には、溶射範囲が所定の範囲内になるようにロール1の回転と反転を繰り返し行っても良い。
また、ロール1を回転させながら、移動装置7によって溶射装置をロール1の軸方向に移動させれば、ロール1の表面に螺旋状の溶射皮膜を形成させることができる。この場合、ロール1の一端から他の一端まで螺旋状の溶射皮膜を形成することが可能である。なお、回転円盤3の回転中心軸9とロール1の軸との角度は平行でも良いが、溶射皮膜を形成するロール表面の螺旋軌道に応じて、角度を傾斜させることが好ましい。溶射装置を停止後、溶射開始位置まで移動させて、溶射皮膜が形成されていない部位に溶射できるように軸方向の位置を調整し、再び同条件で溶射し、これを繰り返せば、ロール1の所定の部位又はロール1全面に螺旋状の溶射皮膜を形成させることができる。
回転中心軸9の角度を変更するためには、溶射装置全体を傾けて設置しても良いが、支持アームに角度調整機構を設けることが好ましい。
この場合、回転円盤3をロール1の溝の凹部に位置するように配置し、ロール1を軸方向に回転させながら溶射すれば、溝の凹部がマスキングされ、凸部に溶射皮膜14を形成することができる。更に、ロール1を、所定の回数、回転させた後に溶射を停止させ、移動装置7により溶射装置をロールの軸方向に、回転円盤3の間隔の半分の奇数倍を移動させれば、回転円盤3がロール1の溝の凸部に相対する。この状態で、再び、ロール1を軸方向に回転させながら溶射すれば、凹部に溶射皮膜が形成される。
また、本装置の回転円盤を用いずにロールの全面に溶射皮膜を形成した後、回転円盤を用いて溶射を行い、ロール表面に凸部を設けても良い。
図2に示したように、溶射装置をロールの溝の凹部に回転円盤が相対するように配置し、溝の凸部に溶射皮膜を形成した。なお、回転円盤をロールの溝の凹部に合わせ状態を保持したまま、図8に示したように、ロールの回転及び溶射装置の移動を制御して溶射した。具体的には、ロールの回転数は5rpm、溶射装置の移動速度は、20mm/minとした。溶射材料粉末は、サーメット、具体的にはWC−12Coを用い、1パスで形成する溶射皮膜の膜厚を20μmとして、2パスの溶射を行い、凸部に計40μmの溶射皮膜を形成した。なお、溶射皮膜の表面粗度Raが10〜20μmとなるように、溶射条件、即ち、溶射原料粉粒度,溶射距離,燃焼ガス条件を選定した。なお、溶射条件は、予め平板状に種々の条件で溶射皮膜を形成して表面粗度を測定して決定した。
2 溶射ガン
3 回転円盤
4 溶射材料粉末供給管
5 燃料ガス供給管
6 支燃ガス供給管
7 移動装置
8 支持アーム
9 回転中心軸
10 回転中心軸軸受け
11 スクレーパ
12 溶射範囲
13 溶射皮膜形成領域
14 ロールの表面の溝の凸部
15 ロール回転機構
Claims (11)
- 溶射ガンから噴射された溶射粒子が飛行する溶射範囲内に少なくとも1枚の回転円盤を溶射方向と平行に設け、前記回転円盤の回転中心軸が溶射方向に垂直であり、回転円盤の回転中心軸と溶射ガンとの相対位置を一定に保つ支持アームを前記回転円盤と前記溶射ガンとの間に設けたことを特徴とするロール用溶射装置。
- 回転円盤の回転中心軸を溶射範囲外に設けたことを特徴とする請求項1記載のロール用溶射装置。
- 3枚以上の回転円盤を等間隔で設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のロール用溶射装置。
- 回転円盤の回転中心軸を通る断面において、前記回転円盤の外周部の頂角が5°〜30°であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のロール用溶射装置。
- 回転円盤及び回転中心軸に付着した溶射粒子を除去するスクレーパを支持アームに設けたことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のロール用溶射装置。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載の溶射装置の回転円盤の回転中心軸をロールの軸方向に対して0〜90°傾けて設置し、前記ロールの回転及び/又は前記ロールの軸方向への溶射ガンの移動を行いながら、溶射することを特徴とするロールの製造方法。
- 回転円盤をロールの表面に接触させて、前記回転円盤を回転させることを特徴とする請求項6記載のロールの製造方法。
- 溶射後、ロールの回転及び/又はロールの軸方向への溶射ガンの移動により溶射皮膜を形成する位置を変更し、更に前記ロールの表面に溶射することを特徴とする請求項6又は7記載のロールの製造方法。
- 請求項3〜5の何れか1項に記載の溶射装置の回転円盤の間隔と等しいピッチの溝をロール表面に設け、前記溝の凹部又は凸部に円盤の先端を位置させて溶射することを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載のロールの製造方法。
- 溶射後、溶射部位を変更する際に、溶射材料粉末のサイズ、溶射材料粉末の種類、溶射ガン、溶射距離、燃焼温度、噴射ガス流量のいずれか1又は2以上を変え、更にロールの表面に溶射することを特徴とする請求項8又は9記載のロールの製造方法。
- 溶射ガンのロールの軸方向への移動距離が回転円盤の間隔の半分の奇数倍であることを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記載のロールの製造方法。
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