JP4453073B2 - 連続溶融金属めっき用ロール - Google Patents

Description

本発明は、鋼板に亜鉛めっき等の金属めっきを施す際に溶融金属浴中に浸漬して用いられるシンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールに関する。

連続溶融金属めっき装置は、表面を清浄、活性化した鋼板を亜鉛等の溶融金属浴中に浸漬、走行させながら連続的にめっきを行うものである。その際、シンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールが溶融金属浴中に浸漬されて用いられる。溶融亜鉛の場合、浴中温度は約４８０℃になる。シンクロールは、溶融金属浴中の底部に配置され、浴中に送られてきた鋼板の進行方向を上方の浴面側に変えるものである。通常、シンクロールの回転動力は、鋼板の走行移動によって駆動トルクが付与される。また、サポートロールは、一対のロールからなりシンクロールを通過した後の浴面に近い位置に設けられ、外部のモータによりスピンドルを介して駆動され、鋼板を挟み込み、鋼板のパスラインを保ち、シンクロールを通過した際に生じる鋼板の反りを矯正する。

従来の連続溶融金属めっき用ロールとして、例えば特許文献１には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を嵌合または螺合により接合した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。これは耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れる、ロールを軽量化でき回転しやすい、ロールを浴中から引き揚げた際に割れを防止できる、ロール全体をセラミックスにより長尺化できるという利点を有する。

特許文献２には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール軸部をロール胴部内面にねじ接合し、ねじの山部および谷部に平坦部を形成した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。また、熱膨張係数がセラミックスに近い耐熱性無機接着剤などの緩衝材をねじ間に介在させたり、ねじの表面にめっきや溶射を施すことが記載されている。これは前述の文献の利点に加えて、ねじの破壊を防止できるという利点を有する。

特開２００１−８９８３６号公報 特開２００２−１６１３４７号公報

図６は従来例のサポートロールの概略断面図を示す。図６において、サポートロール５は、中空円筒状のロール胴部７の両端部内にそれぞれロール軸部８を焼嵌めなどの嵌合、あるいはねじ接合することにより構成される。ロール胴部７およびロール軸部８は、溶融金属浴に対して優れた耐食性、耐熱衝撃性、高温高強度特性を有する窒化ケイ素、サイアロンなどのセラミックスにより形成される。

このような連続溶融金属めっき用サポートロールの場合、特に駆動式タイプではロールの駆動軸はロールを駆動させるスピンドルシャフトにより回転させられ、一方ロール胴部も鋼板から摩擦力を受け鋼板の進行方向に回転させられる。しかしながら、ロールを駆動させるスピンドルシャフトおよびロールのクラッチ部は自在継手の形式をとるため、スピンドルシャフトが常に一様な回転をしてもロール駆動軸は一様な回転をせず速度変動を生じる。

この速度変動により、前記従来例の連続溶融金属めっき用ロールはロール胴部の嵌合部やねじ接合部が緩められ、ロール軸部がロール胴部から抜けて外れやすいという問題があった。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みて、従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止した連続溶融金属めっき用ロールを提供することを目的とする。

すなわち本発明は、ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部とロール軸部とを嵌合または螺合により接合するとともに、弾性力を付与するために長手方向に湾曲させたキー部材で円周方向の固定をしたことを特徴とする。

また本発明において、前記キー部材の端部に曲折部を有することを特徴とする。

本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール胴部とロール軸部の嵌合やねじ接合部に溶融金属に対して耐溶損性に優れるキー部材を装着することにより、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを容易に防止できる。このキー部材は装着前の状態において弾性力を付与するために長手方向に湾曲させておくと、キー部材の装着後、ロール胴部とロール軸部を十分に固定できる。またキー部材の端部に少し折れ曲がった曲折部を形成すれば、それが掛かり部となりキー部材が抜け落ちることなくロール軸部のずれを防止できる。

本発明のキー部材は、溶融金属に対して耐溶損性に優れるセラミックスまたは金属からなるものが好ましい。セラミックスのなかでも窒化ケイ素やサイアロンなどの窒化ケイ素系セラミックスが好ましい。金属材料のなかではモリブデン、タングステンまたはその合金が好適である。

また、ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合することにより、耐食性、耐熱性、耐摩耗性等に優れ耐用寿命が永くなる。ロール自重が軽量なので鋼板の走行速度の変化に良好に追従して回転する。したがって、高品質なめっき特性の鋼板を安定して生産できる。

以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールに適用した実施例について説明する。図７は連続溶融金属めっき装置の概略を示す。図７において、焼鈍炉から送出された鋼板１は、酸化防止のスナウト２を通り、亜鉛の溶融金属浴３の中に浸漬される。そして、鋼板１は溶融金属浴３中の底部に懸架されたシンクロール４により進行方向を変えられ浴面側に上昇する。次いで、浴面に近い位置に浸漬、支持された一対のロールからなるサポートロール５で鋼板１を挟み込み、鋼板１の反りや振動を防止する。続いて、溶融金属浴３面の上方にあるガスワイピング６によって高速ガスを吹き付け、そのガス圧、吹き付け角度により付着めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、めっきが施された鋼板１は次の工程に送られる。この連続溶融金属めっき装置に、本発明の特徴を有するサポートロール５を装備した。

図１は本発明例のサポートロール５の接合部の概略断面図を示す。図１において、サポートロール５は、中空円筒状のロール胴部７の両端部内にロール軸部８が接合される。ロール胴部７、ロール軸部８は、溶融金属に対して優れた耐食性、耐熱衝撃性、高温高強度特性を有する窒化ケイ素系セラミックスにより形成した。

ロール胴部７およびロール軸部８それぞれの所定の位置にキー溝を形成して、窒化ケイ素系セラミックスからなるキー部材１０をキー溝に装着し、ロール胴部７とロール軸部８が固定される。また、キー部材１０の端部に曲折部１１を形成しており、曲折部１１をロール軸部８の端面に接触させている。この構成により使用中にロール軸部８がロール胴部７に対して円周方向に回転することが防げる結果、ロール胴部７から抜けることを防止できる。なお、９はロール胴部７とロール軸部８の間の接合部を示す。

図２は本発明のキー部材の概略横断面図を示す。図２は、キー部材１０を装着する前の状態を示すものであり、長手方向に湾曲させている。これをロール胴部７とロール軸部８の間に装着すると弾性力が働き十分な固定が十分できる。また、キー部材１０の端部には曲折部１１を形成している。

図３は本発明のキー部材が装着された状態の概略横断面図を示す。図３において、Ｈ：ロール胴部７とロール軸部８のキー溝間の隙間、ΔＨ：キー部材１０を装着後のキー部材１０とロール軸部８の最大隙間、ｈ：キー部材１０の主体部の厚み、Δｈ：キー部材１０端部の曲折部１１の厚みとしたとき、長手方向に湾曲させたキー部材１０は、Ｈ＞ｈ＋Δｈ、かつ、ΔＨ＞Δｈの条件を満足するのが望ましい。

図４は本発明のキー部材が装着された状態の概略縦断面図を示す。図４（ａ）は、ロール胴部７の内周面およびロール軸部８の外周面に矩形状のキー溝１３を形成して、キー溝１３形状に合せた形状のキー部材１０を装着した例を示す。また、図４（ｂ）は、ロール胴部７の内周面およびロール軸部８の外周面に円形状のキー溝１３を形成し、キー部材１０を装着した例を示す。キー部材１０およびキー溝１３は応力集中による割れを回避するため角を丸めたＲ部を設けるのが望ましい。

図５は本発明の他形態のサポートロール５の接合部の概略断面図を示す。図５は、キー部材１０の端部に曲折部１１、その反対側の端部に曲折部１２を形成した例を示す。

本発明の実施例では、次のようにロール胴部７、ロール軸部８を作製した。まず、平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。ついで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を行い、所定形状の成形体を作製した。この成形体を１９５０℃、６０気圧の窒素ガス雰囲気中で５時間焼成し、窒化ケイ素セラミックス焼結体を得た。得られた焼結体をそれぞれ所定の形状に機械加工して、ロール胴部７、ロール軸部８を作製した。

このように構成した本発明のサポートロール５を図７に示す連続溶融金属めっき装置において、板厚が２ｍｍ、板幅が１３００ｍｍのＳＵＳ３００系ステンレス鋼板を亜鉛めっき処理したところ、約１ヶ月の連続使用後、サポートロール５は侵食、摩耗が殆ど見られなく、また使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることがなかった。また、ロール自重が軽いので回転しやすく、起動および鋼板の走行速度の変化に良好に追従し、さらに摩耗によるロールや鋼板の振動の発生を抑えられるので高品質なめっき特性の鋼板が得られた。

以上、サポートロールの実施例について述べたが、本発明はシンクロールなど各種の連続溶融金属めっき用ロールに適用できることは言うまでもない。

本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止できる。また、耐食性、耐熱性、耐摩耗性等に優れ耐用寿命が永くなる。ロール自重が軽量なので鋼板の走行速度の変化に良好に追従して回転する。したがって、高品質なめっき特性の鋼板を安定して生産できる。

本発明例のサポートロールの接合部の概略断面図を示す。 本発明のキー部材の概略横断面図を示す。 本発明のキー部材が装着された状態の概略横断面図を示す。 本発明のキー部材が装着された状態の概略縦断面図を示す。 本発明の他形態のサポートロールの接合部の概略断面図を示す。 従来例のサポートロールの概略断面図を示す。 連続溶融金属めっき装置の概略を示す図である。

符号の説明

１ 鋼板、 ２ スナウト、 ３ 溶融金属浴、 ４ シンクロール、
５ サポートロール、 ６ ガスワイピング、 ７ ロール胴部、
８ ロール軸部、 ９ 接合部、 １０ キー部材、 １１ 曲折部、
１２ 曲折部、 １３ キー溝

Claims (2)

1. ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部とロール軸部とを嵌合または螺合により接合するとともに、弾性力を付与するために長手方向に湾曲させたキー部材で円周方向の固定をしたことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。
2. 前記キー部材の端部に曲折部を有することを特徴とする請求項１に記載の連続溶融金属めっき用ロール。