JP4119849B2 - めっき浴用ロール - Google Patents

Description

めっき浴用ロールは、連続式溶融亜鉛めっきラインに代表される連続式溶融めっきラインにおいて用いられるものであって、処理槽（ポット）内に貯留されためっき浴中に浸漬され、鋼帯の案内と方向転換を担って鋼帯の表裏に金属皮膜を付着させるためのロール（シンクロール）である。本発明は、連続式溶融めっきライン、特に溶融亜鉛めっきラインにて用いられるめっき浴用ロールに関するものである。

めっき浴用ロールは、めっき浴中で鋼帯の案内と方向転換を担うものであるから、めっき浴中に懸濁浮遊する異物（「ドロス」と称されている）が鋼帯に付着しにくい構造になっていることが必要とされる。ドロスは、主としてＦｅ−Ｚｎ合金，Ａｌ−Ｚｎ合金などの微粒子で、金属Ｚｎより硬度が高く、鋼帯表面に付着すると、疵を付与してドロス起因鋼帯表面疵、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むらなど、鋼帯表面での表面欠陥を引き起こすものである。

そのため一般に、めっき浴用ロールのロール外周面には、前記ドロスが鋼帯表面に付着しないように、鋼帯とロールとの間に存在するドロスを排出させるための溝が設けられている（例えば、特開昭６４−７９３５６号公報、特開平５−３３９６８９号公報）。

しかしながら、ドロス排出用の溝を有していても従来のめっき浴用ロールでは、表面欠陥の発生を防止する点において十分に満足のいく結果が得られておらず、なお改善の余地があった。
特開昭６４−７９３５６号公報（第１図、第４図） 特開平５−３３９６８９号公報（図１）

そこで本発明は、ロール外周面にドロスを排出するための溝を有するめっき浴用ロールにおいて、溝形状を改善することにより、鋼帯表面での表面欠陥の発生を防止できるようにしためっき浴用ロールを提供することをその課題とする。

前記の課題を解決するため、本願発明は、次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、ロール外周面にドロスを排出するための溝を有するめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝断面形状が溝幅方向左右非対称のＶ字状又はＵ字状であり、向き合う溝壁面がロール外周面と交わる溝開口端間を結ぶ辺と溝最深点から立ち上がる垂線との交点から一方の溝開口端までの距離Ａと、前記交点から他方の溝開口端までの距離Ｂとを、Ｂ≧１．１Ａとしたことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１記載のめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝深さが０．２〜１．０ｍｍ、隣合う溝の溝開口端間距離が０．２〜５０ｍｍであることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２記載のめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝深さＣがＣ≧０．５Ａであることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のめっき浴用ロールにおいて、前記溝が、ロール軸心方向に対する傾斜角度が４５〜８５°をなして螺旋状に形成されていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４記載のめっき浴用ロールにおいて、前記螺旋状の溝が、ロール軸方向中央部からロール両端に向けて、それぞれ延びる二方向の螺旋状溝として形成されていることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝面が鏡面研磨処理されたものであることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝面に炭化物、酸化物若しくは硼化物又はそれらのサーメット材からなる被覆層が形成されたものであることを特徴とするものである。

本発明によるめっき浴用ロールによれば、ロール外周面に溝幅方向左右非対称のＶ字状又はＵ字状の溝断面形状を有する溝を設けたものであるから、溝幅方向左右非対称断面を有する該溝により、溝幅方向左右対称断面を有する溝を設けた従来のめっき浴用ロールに比べて、ロールの鋼帯入側においてロール端部へ向かうめっき浴の流れを促進させることができるので、鋼帯とロールとの間に存在するドロスをより効果的に排出することができる。これにより、ロールへのドロス付着に起因する鋼帯表面疵、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むらなど、鋼帯表面での表面欠陥の発生を防止することができる。

図１は本発明の一実施形態によるめっき浴用ロールの正面図、図２は図１における溝の断面形状を示す図、図３は図１におけるロール軸方向中央部より右側部分における溝と左側部分における溝との相違を説明するための図である。

図１に示すように、この実施形態のめっき浴用ロール１は、そのロール外周面２に隣り合う同士が略平行をなしてロール円周方向に延びる溝３が設けられている。これらの溝３は、図２に示すように、ドロスを効果的に排出するために溝断面形状が溝幅方向左右非対称のＶ字状であり、向き合う溝壁面３ｂ１，３ｂ２がロール外周面２と交わる溝開口端Ｅ，Ｅ間を結ぶ辺と溝最深点３ａから立ち上がる垂線との交点から一方の溝開口端Ｅまでの距離Ａと、前記交点から他方の溝開口端Ｅまでの距離Ｂとが、Ｂ≧１．１Ａの関係を満足するように形成されている。この場合、前記距離Ｂを、前記距離Ａの１．３倍以上とすることがより好ましい。溝３の断面形状を溝幅方向左右非対称のＶ字状とすることにより、ロールの鋼帯入側においてめっき浴の流れが、傾斜の急峻な溝壁面３ｂ１の側から傾斜の緩やかな溝壁面３ｂ２の側の方向へと導かれる。なお、溝壁面３ｂ１，３ｂ２を直線状でなく曲線状とし、溝３の断面形状を溝幅方向左右非対称のＵ字状としてもよい。

また、図３に示すように、ロール軸方向中央部より右側部分における溝３は、その溝壁面３ｂ１，３ｂ２のうち傾斜の緩やかな溝壁面３ｂ２が、右側のロール端の側に位置するように設けられ、一方、ロール軸方向中央部より左側部分における溝３は、その溝壁面３ｂ１，３ｂ２のうち傾斜の緩やかな溝壁面３ｂ２が、左側のロール端の側に位置するように設けられている。

このように構成されるめっき浴用ロール１によれば、ロール外周面２に溝幅方向左右非対称のＶ字状の溝断面形状を有する溝３を設けたものであるから、該溝３により、溝幅方向左右対称断面を有する溝を設けた従来のめっき浴用ロールに比べて、ロール１の鋼帯入側において両方のロール端部へ向かうめっき浴の流れをより促進させることができので、鋼帯とロール１との間に存在するドロスをより効果的に排出することができる。これにより、ドロス付着に起因する鋼帯表面疵、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むらなど、鋼帯表面での表面欠陥の発生を防止することができる。

本発明によるめっき浴用ロール１は、その溝３の溝深さＣが０．２〜１．０ｍｍ、隣合う溝の溝開口端間距離Ｐが０．２〜５０ｍｍであることがよい。すなわち、従来に比べて溝深さＣを浅くするとともに、ロール表面における平坦部である前記溝開口端間距離Ｐを狭くし、溝３内に滞留するめっき浴を従来に比べて減らすようにしている。これにより、鋼帯が平坦なロール表面と接触する部分と鋼帯が溝３と接触する部分とにおけるめっき浴中のＦｅ濃度，Ａｌ濃度の差を少なくすることができるので、溝３の存在に起因する色調むら，光沢むらなどによるグルーブマーク（筋状の縞模様）の発生を防止することができる。なお、溝深さＣがあまり浅いとロール寿命が短くなるので、溝深さＣは、Ｃ≧０．５Ａであることがよい。また、溝３の溝幅（溝幅＝距離Ａ＋距離Ｂ）は、０．５〜１５ｍｍがよい。溝幅が０．５ｍｍを下回るとめっき浴の流れの促進によるドロス排出効果が十分でなく、溝幅が１５ｍｍを超えるドロスが滞留し易くなり、また、ロール表面における平坦部（鋼帯との接触部分）が減少してロールの正常な回転に支障を招くことになるのでよくない。

図４は本発明の別の実施形態によるめっき浴用ロールの正面図、図５は図４におけるロール軸方向中央部より右側部分における溝と左側部分における溝との相違を説明するための図である。

図４に示すように、この実施形態のめっき浴用ロール１１は、そのロール外周面１２に、ロール軸方向中央部からロール両端に向けて、それぞれ延びる二方向の螺旋状の溝１３が設けられている。この溝１３の断面形状は、前記のめっき浴用ロール１と同様に、溝幅方向左右非対称のＶ字状に形成されている（溝幅方向左右非対称のＵ字状でもよい）。そして、図５に示すように、ロール軸方向中央部から図における右側のロール端に向けて延びる溝１３は、向き合う溝壁面のうち傾斜の緩やかな溝壁面が、前記右側のロール端の側に位置するように設けられている。また、ロール軸方向中央部より左側のロール端に向けて延びる溝１３は、向き合う溝壁面のうち傾斜の緩やかな溝壁面が、前記左側のロール端の側に位置するように設けられている。

このように、この実施形態のめっき浴用ロール１１は、ロール外周面１２に溝幅方向左右非対称断面の溝１３を設けるともに、該溝１３を螺旋状に形成してロール正面視において溝１３がロール軸心方向に対して傾斜角度θをなすように構成されている。これにより、前記めっき浴用ロール１に比べて、ロール１１の鋼帯入側において両方のロール端部へ向かうめっき浴の流れをより促進させることができ、鋼帯とロール１１との間に存在するドロスをより効果的に排出することができる。

この場合、溝１３の前記傾斜角度θは、４５〜８５°が適正であり、６０°程度が最適である。傾斜角度θが８５°を超えると、θ＝９０°の場合とドロス排出効果が同等となり、傾斜角度θが４５°を下回ると、隣合う溝同士の間隔があきすぎてドロスの排出に必要な溝が不足するのでよくない。

本発明によるめっき浴用ロール１，１１の溝３，１３は、その溝面（溝壁面及び溝底面）が鏡面研磨処理されて、溝面の表面粗さとして算術平均粗さＲａが１μｍ以下であることがよい。これにより、溝３，１３の溝面を極めて平滑にすることで、溝３，１３内へのドロスの物理的な付着を防止して、鋼帯表面での表面欠陥の発生を防止する効果をより高めることができる。

また、本発明によるめっき浴用ロール１，１１の溝３，１３は、その溝面に炭化物、酸化物若しくは硼化物又はそれらのサーメット材からなる被覆層が形成されたものであることがよい。前記被覆層は溶融亜鉛に対する耐溶損性に優れており、これにより、溝３，１３内へのドロスの化学的な付着を防止して、鋼帯表面での表面欠陥の発生を防止する効果をより高めることができる。なお、前記被覆層形成材料のうち、なかでも硼化物、例えば窒化硼素（ＢＮ）が優れている。被覆層の厚みは０．１μｍ以上がよい。

溶融亜鉛めっき用ロール（シンクロール）として、表１に示す条件にて、ロール外周面に溝幅方向左右非対称のＶ字状の溝断面形状（図２参照）を有する溝を設けたＮｏ．２〜Ｎｏ．５の発明例のロールを作製した。また、比較のため、表１に示す条件にて、ロール外周面に溝幅方向左右対称のＶ字状の溝断面形状を有する溝を設けたＮｏ．１の比較例のロールを作製した。これらＮｏ．１〜Ｎｏ．５のロールは、いずれも、直径：６１０ｍｍ、ロール胴長：１５００ｍｍで、１３Ｃｒ系ステンレス鋼製のものである。なお、Ｎｏ．４の発明例のロールの溝面については、算術平均粗さＲａが１μｍ以下となる鏡面研磨を施している。また、Ｎｏ．５の発明例のロールの溝面に形成されたＢＮ被覆層の厚みは１５μｍであり、このＢＮ被覆層の表面は、算術平均粗さＲａ：１μｍ以下となる鏡面研磨を施してある。

そして、これらＮｏ．１〜Ｎｏ．５のロールをそれぞれ用いて、温度４６５℃の溶融亜鉛めっき浴中で鋼帯に溶融亜鉛めっきを施し、めっき処理された鋼帯表面の欠陥を観察した。鋼帯表面の欠陥については、鋼帯の始端と後端及び中央部から数ｍ切り出し、その２ｍを観察し、代表的な箇所５０ｃｍ×５０ｃｍの面積あたりの欠陥（ドロス付着に起因する鋼帯表面疵や、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むらなど）の数と、目視によるグルーブマークの見え方とで評価を行った。その結果を表２に示す。

表２に示すように、溝幅方向左右対称断面を有する溝を設けた比較例の溶融亜鉛めっき用ロールでは、該溝によるめっき浴の流れの促進とこれに伴うドロスの排出が十分でなく、ドロス付着に起因する鋼帯表面疵、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むらなどが発生し、また、溝の存在に起因する色調むら，光沢むらなどによるグルーブマークが発生した。これに対して、本発明例の溶融亜鉛めっき用ロールでは、ドロス付着に起因する鋼帯表面疵、該鋼帯表面疵に起因する色調むら，光沢むら、溝の存在に起因する色調むら，光沢むらなどによるグルーブマークなど、鋼帯表面での表面結果の発生を大幅に少なくすることができた。

本発明の一実施形態によるめっき浴用ロールの正面図である。 図１における溝の断面形状を示す図である。 図１におけるロール軸方向中央部より右側部分における溝と左側部分における溝との相違を説明するための図である。 本発明の別の実施形態によるめっき浴用ロールの正面図である。 図４におけるロール軸方向中央部より右側部分における溝と左側部分における溝との相違を説明するための図である。

符号の説明

１…めっき浴用ロール
２…ロール外周面
３…溝
３ａ…溝最深点
３ｂ１，３ｂ２…溝壁面
１１…めっき浴用ロール
１２…ロール外周面
１３…溝
Ｅ…溝開口端
θ…傾斜角度

Claims (7)

1. ロール外周面にドロスを排出するための溝を有するめっき浴用ロールにおいて、前記溝は、溝断面形状が溝幅方向左右非対称のＶ字状又はＵ字状であり、向き合う溝壁面がロール外周面と交わる溝開口端間を結ぶ辺と溝最深点から立ち上がる垂線との交点から一方の溝開口端までの距離Ａと、前記交点から他方の溝開口端までの距離Ｂとを、Ｂ≧１．１Ａとしたことを特徴とするめっき浴用ロール。
2. 前記溝は、溝深さが０．２〜１．０ｍｍ、隣合う溝の溝開口端間距離が０．２〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のめっき浴用ロール。
3. 前記溝は、溝深さＣがＣ≧０．５Ａであることを特徴とする請求項２記載のめっき浴用ロール。
4. 前記溝が、ロール軸心方向に対する傾斜角度が４５〜８５°をなして螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のめっき浴用ロール。
5. 前記螺旋状の溝が、ロール軸方向中央部からロール両端に向けて、それぞれ延びる二方向の螺旋状溝として形成されていることを特徴とする請求項４記載のめっき浴用ロール。
6. 前記溝は、溝面が鏡面研磨処理されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっき浴用ロール。
7. 前記溝は、溝面に炭化物、酸化物若しくは硼化物又はそれらのサーメット材からなる被覆層が形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のめっき浴用ロール。
   

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