JP4268491B2 - 搬送ロール及び連続焼鈍炉用ハースロール - Google Patents
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(1) JIS B 0633に準拠してカットオフ値を2.5mmに設定して測定した粗さパラメータRaと、カットオフ値を0.25mmに設定して測定した粗さパラメータRa′との比Ra/Ra′が4以上、10以下、Raが2μm以上、10μm以下である溶射皮膜を表面に有することを特徴とする鋼板の搬送ロール。
(2) (1)記載の搬送ロールが連続焼鈍炉用ハースロールであり、カットオフ値を2.5mmに設定して測定した粗さパラメータRaが2μm以上であることを特徴とする連続焼鈍炉用ハースロール。
(3) 溶射皮膜が厚さ20〜300μmのセラミックス、サーメット又は耐熱合金からなることを特徴とする(2)記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
(4) 外周の軸方向中央部分にストレート部を有し、前記ストレート部の両側にテーパ部を設け、カットオフ値を2.5mmに設定して測定した前記テーパ部の粗さパラメータRaが0.5〜2μmであることを特徴とする(2)又は(3)に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
図1(a)に示したショット皮膜は、表面に高さが数μm〜数十μmで、ピッチが数十〜数百μmのマクロな凹凸が形成されているが、微細な凹凸は少ない。一方、図1(b)に示した溶射まま皮膜は、マクロな凹凸は図1(a)とほぼ同等であるが、表面には微細な凹凸が残っている。即ち、図1(a)に示したショット皮膜を有する搬送ロールは、マクロな凹凸によってスリップ、蛇行が防止され、かつ、微細な凹凸が少ないために、ゴミ付き、ビルドアップが防止されている。一方、図1(b)に示した溶射まま皮膜を有する搬送ロールは、マクロな凹凸によってスリップ、蛇行は改善されているものの、微細な凹凸が除去されていないために、ゴミ付き、ビルドアップが生じ易くなっている。
例えば、溶射まま被膜のRaをカットオフ値を2.5mmとして測定すると5.8μmであり、カットオフ値を0.25mmにするとRa′は2.1μmであった。これに対して、ショット被膜では、カットオフ値を2.5mmにして測定したRaが4.0μm、カットオフ値を0.25mmとして測定したRa′は0.8μmであった。このように、溶射まま被膜とショット被膜では、カットオフ値を0.25mmとして測定した粗さパラメータRaに差異が認められ、粗さパラメーターの比Ra/Ra′はそれぞれ、2.8と4.8であった。
更に、JIS B 0633に準拠してカットオフ値を初期値に設定して測定した粗さパラメータRと、カットオフ値を初期値の1/10として測定した粗さパラメーターR′と、鋼板のスリップ、蛇行、ゴミ付き、ビルドアップの発生状況について詳細な検討を行った。その結果、粗さパラメータの比R/R′が4以上である場合に、鋼板のスリップ、蛇行、ゴミ付きが抑制され、特にビルドアップが発生し難いことを見出した。
本発明は、表面粗度を最適な条件とした溶射皮膜を有する搬送ロール、特に連続焼鈍炉用ハースロールであり、JIS B 0633に準拠してカットオフ値を初期値に設定した粗さパラメータRとカットオフ値を初期値の1/10に設定して測定した粗さパラメータR′の比、R/R′を4以上とする。表面粗度の測定において、カットオフ値の初期値は、粗さパラメータの数値に応じて、JIS B 0633に準拠して決定するものとし、例えば、Raが2〜10μmの範囲の場合、カットオフ値の初期値を2.5mmに設定すれば良い。R/R′が4以上である搬送ロールは、表面にマクロな凹凸を設け、微細な凹凸を除去した最適な形状の表面を有し、通板時に鋼板のスリップ、蛇行、ゴミ付き、ビルドアップを同時に防止することが可能である。なお、R/R′の上限は特に規定しないが、通常、10以下である。
また、連続焼鈍炉用ハースロールでは、カットオフ値を2.5mmに設定して測定した粗さパラメータRaが2μmよりも小さいと鋼板がスリップ、蛇行しやすいことがわかった。一方、カットオフ値を2.5mmに設定して測定したRaの上限は、マクロな凹凸が大きいと、ロール表面の凹凸が鋼板に転写されて鋼板の表面品質を損なうことがあるため、10μm以下にすることが好ましい。なお、カットオフ値は、粗さパラメータRaが2〜10μmの範囲に対応する値としてJIS B 0633に規定されている、2.5mmとする。
本発明の搬送ロール及び焼鈍炉用ハースロールの表面への溶射皮膜の形成は、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)、プラズマ溶射等により通常の溶射条件で行えば良い。これにより、マクロな凹凸を有する溶射皮膜を形成することが可能であり、JIS B 0633に準拠してカットオフ値を2.5mmとして測定した表面粗さパラメータRaが2〜10μmの溶射皮膜を得ることができる。
HVOFによって溶射する場合には、燃料ガスをケロシン、C3H8、C2H2、C3H6の何れかとし、燃料ガスの圧力を0.1〜1MPa、燃料ガスの流量を10〜500l/minとし、酸素ガスの圧力を0.1〜1MPa、酸素ガスの流量を100〜1000l/minとすることが好ましい。
また、プラズマ溶射の場合は、作動ガスをAr−H2、Heの何れかとし、作動ガスの流量を100〜300l/min、出力を10〜200kWとすることが好ましい。
溶射ままでは、溶射皮膜の表面には微細な凹凸が残り、粗さパラメータの比R/R′が4よりも小さくなる。そのため、例えば、溶射皮膜の表面に直径10〜5000μmの金属、セラミック球を投射するか、セラミックブラシ又はセラミック砥粒入り樹脂ブラシにより溶射皮膜の表面を研削することが好ましい。これにより、粗さパラメータの比R/R′を4以上にすることができる。
耐熱鋳鋼母材上に、アルミナグリッドブラスト加工を施し、表面粗度の測定を、JIS B 0633に準拠して、カットオフ値を2.5mmとして行った。その結果、表面粗さパラメータRaは、2〜15μmの範囲であった。この母材上に、耐熱合金及びセラミックスからなるサーメットを、100μmの厚みになるようにHVOFによって溶射し、サーメット溶射サンプルを作成した。また、同じ母材上に、耐熱合金からなる下地層、サーメットからなる中間層を、100μmの厚みになるようにHVOFによって溶射し、更に、セラミックスを、下地層及び中間層を含めて200μmの厚みになるように、プラズマ溶射し、セラミックス溶射サンプルを作成した。なお、HVOF、プラズマ溶射の条件は通常の範囲とした。
鋼板5と溶射皮膜との摩擦力を、鋼板5の搬送速度と回転する試験ロール6の表面の速度の差である相対滑り速度が0.1m/sになるように、鋼板5の搬送速度と試験ロール6の周速度を設定して測定し、摩擦係数を算出した。摩擦係数は、0.2以上を良好とした。
半月形加圧ロール14と直接接触する両面溶射試料11の面をA面、その裏の面をB面、そしてB面と向い合う片面溶射試料12の面をC面とし、試験後のビルドアップ発生状況を表1に示すような耐ビルドアップ性指数を用いて、それぞれの評価点を合計し、5点以上を良好とした。
表2のように本発明の溶射皮膜は、鋼板と溶射皮膜の間の摩擦係数を高く保つことができ、かつ耐ビルドアップ性にも優れることが判る。
2:雰囲気チャンバ
3:電気炉
4:払出リール
5:鋼板
6:試験ロール
7:捲取リール
8:雰囲気ガス導入管
9:つぼ型電気炉
10:トレイ
11:両面溶射サンプル
12:片面溶射サンプル
13:ビルドアップ原料
(酸化鉄粉Fe3O4、又はMnO、粒度分布10μm以下)
14:半月加圧ロール
15:加圧ロッド
16:荷重材料
17:カウンターバランス
18:シール板
19:減速機
Claims (4)
- JIS B 0633に準拠してカットオフ値を2.5mmに設定して測定した粗さパラメータRaと、カットオフ値を0.25mmに設定して測定した粗さパラメータRa′との比Ra/Ra′が4以上、10以下、Raが2μm以上、10μm以下である溶射皮膜を表面に有することを特徴とする鋼板の搬送ロール。
- 請求項1記載の搬送ロールが連続焼鈍炉用ハースロールであり、カットオフ値を2.5mmに設定して測定した粗さパラメータRaが2μm以上であることを特徴とする連続焼鈍炉用ハースロール。
- 溶射皮膜が厚さ20〜300μmのセラミックス、サーメット又は耐熱合金からなることを特徴とする請求項2記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
- 外周の軸方向中央部分にストレート部を有し、前記ストレート部の両側にテーパ部を設け、カットオフ値を2.5mmに設定して測定した前記テーパ部の粗さパラメータRaが0.5〜2μmであることを特徴とする請求項2又は3記載の連続焼鈍炉用ハースロール。
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