JP6379802B2 - 溶融金属めっき用浴中ロール - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属めっき浴中に浸漬されて使用される溶融金属めっき用浴中ロールに関するものである。

例えば、鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを施した溶融亜鉛めっき鋼板、及び、これを合金化処理した合金化亜鉛めっき鋼板は、耐食性に優れていることから、家電用、建材用、土木用、機械用、自動車用、家具用、容器用等の各種用途において広く利用されている。
このような溶融亜鉛めっき鋼板は、例えば、めっき浴として溶融亜鉛が貯留されるめっき槽と、このめっき槽の内部に配置されたシンクロール及びサポートロールと、を備えた溶融亜鉛めっき設備によって製造される。この溶融亜鉛めっき設備においては、めっき浴中に鋼板を連続的に侵入させ、この鋼板をシンクロールに周回させて鋼板の走行方向を上方に向かうように変更し、この鋼板をサポートロールによって案内し、めっき浴中から引き出すように構成されている。

ここで、めっき浴中に浸漬されて使用されるシンクロールやサポートロール等の溶融金属めっき用浴中ロールとしては、例えば特許文献１，２に開示されているように、鋼材からなるロール本体と、このロール本体の表面に形成された溶射皮膜と、を備えた構造のものが提供されている。この溶射皮膜は、溶融金属によるロール本体の溶損を防止するために設けられるものであり、例えばサーメット合金等で構成されている。

また、例えば特許文献３には、案内する鋼板が溶融金属によってスリップすることを防止するために、溶融金属めっき用浴中ロールのロール表面に凹凸が設けられたものが提案されている。この溶融金属めっき用浴中ロールにおいても、表面にサーメット溶射膜又はセラミックス溶射膜が形成されている。
さらに、例えば特許文献４には、ロール全体をセラミックスによって構成した溶融金属めっき用浴中ロールが提案されている。

特開２００４−２１８０５７号公報 特開２００９−１６１８４７号公報 特開平０５−３３９６８９号公報 特開２０１１−０４７０３１号公報

ところで、上述の溶融金属めっき用浴中ロールにおいては、溶融金属からなるめっき浴中に浸漬されて使用されることから、ロール表面に溶融金属を起因とした合金層が経時的に形成される。この合金層がロールの軸部近傍で厚く成長した場合には、合金層が軸受部材と干渉してロールの回転が阻害される。特に、駆動源を持たない無駆動ロールにおいては、ロールの回転が不能となり、ロール表面で鋼板がスリップしてしまい、鋼板の表面品質が大幅に劣化するおそれがあった。

ここで、例えば特許文献１−３に記載されたように、ロール表面にサーメット溶射膜が形成された溶融金属めっき用浴中ロールにおいては、溶射膜の表面粗さが比較的粗いため、合金層の形成を十分に抑制することはできなかった。また、特許文献３に記載されたように、ロール表面にセラミックス溶射膜を形成した場合には、使用過程においてセラミックス溶射膜が剥離してしまい、剥離した箇所で合金層が厚く形成されてしまうといった問題があった。

一方、特許文献４に記載されたように、ロール全体をセラミックスによって構成した溶融金属めっき用浴中ロールにおいては、溶融金属とセラミックスとの濡れ性が良くないため、ロール表面に合金層が形成することを抑制することが可能である。しかしながら、ロール全体をセラミックスで構成した溶融金属めっき用浴中ロールは、耐衝撃性が不十分であることから、運搬時やロールの取り付け時において他部材と衝突した際に破損しやすく、取扱いが困難であった。また、非常に高価なため、使用コストが大幅に増加してしまうといった問題があった。このような状況から、実操業において、ロール全体をセラミックスで構成した溶融金属めっき用浴中ロールを使用することはできなかった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、ロールの軸部に合金層が形成されることを抑制でき、めっき浴中において使用しても円滑に回転することが可能な溶融金属めっき用浴中ロールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る溶融金属めっき用浴中ロールは、溶融金属めっき浴内に浸漬されて使用される溶融金属めっき用浴中ロールであって、軸線を中心に回転されるロール本体と、このロール本体の端部から前記軸線に沿って延出する軸部と、を有し、前記軸部は、軸受部材の軸受孔に挿入される小径部と、この小径部に連接された大径部と、を有し、前記大径部には、前記軸受部材に対向配置される環状端面が形成されており、前記大径部の端面には、セラミックスからなり、合金層の成長を抑制するリング状部材が、ボルトによって着脱可能に取り付けられており、前記リング状部材と前記大径部との隙間及び前記ボルトが挿入されたボルト穴に樹脂が埋められており、前記リング状部材が、前記環状端面及び前記大径部の外周面に露出されていることを特徴としている。

上述の構成とされた本発明の溶融金属めっき用浴中ロールによれば、軸部のうち軸受部材と対向配置される環状端面が形成された大径部に、セラミックスからなるリング状部材が配設されており、前記リング状部材が、前記環状端面及び前記大径部の外周面に露出されているので、軸受部材の近傍において軸部に合金層が形成されることを抑制でき、合金層が軸受部材と干渉することを防止できる。よって、合金層によってめっき浴中における回転が阻害されることがなく、金属板がロール表面でスリップすることを抑制でき、表面品質に優れた溶融金属めっき金属板を製造することが可能となる。
また、大径部の端部にのみセラミックスからなるリング状部材を配設しているので、溶融金属めっき用浴中ロール全体の製造コストを抑えることができるとともに、取扱い性を大幅に向上することができる。

ここで、本発明の溶融金属めっき用浴中ロールにおいては、前記リング状部材のうち前記大径部の外周面に露出した領域の前記軸線方向長さが１０ｍｍ以上とされていることが好ましい。
この場合、セラミックスからなるリング状部材のうち大径部の外周面に露出した領域の軸線方向長さが十分に確保されることになり、軸受部材側に向けて合金層が成長することを抑制でき、合金層と軸受部材との干渉を確実に抑制することができる。

また、本発明の溶融金属めっき用浴中ロールにおいては、前記環状端面のうち面積率で５０％以上の領域に、前記リング状部材が露出されていることが好ましい。
この場合、軸受部材と対向配置される前記環状端面のうち面積率が５０％以上の領域にセラミックスからなるリング状部材が露出されているので、環状端面において合金層が成長することを抑制することができ、合金層と軸受部材との干渉を確実に抑制することができる。

本発明によれば、ロールの軸部に合金層が形成されることを抑制でき、めっき浴中において使用しても円滑に回転することが可能な溶融金属めっき用浴中ロールを提供することができる。

本発明の実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールを備えた溶融金属めっき設備を示す概略説明図である。 本発明の実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールの概略説明図である。 本発明の実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールの軸部近傍の断面説明図である。 本発明の実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールを軸線方向から見た図である。

本発明の一実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
まず、本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０を備えた溶融金属めっき設備１０について説明する。本実施形態における溶融金属めっき設備１０は、鋼板Ｓの表面に、溶融亜鉛めっき層、または、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき層を形成する溶融亜鉛めっき設備１０とされている。

図１に本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０を備えた溶融金属めっき設備１０を示す。
この溶融金属めっき設備１０は、めっき浴を構成する溶融亜鉛Ｍが貯留されるめっき槽１１と、このめっき槽１１中に浸漬されたシンクロール１５と、めっき浴中において走行する鋼帯Ｓを案内する第１サポートロール１６及び第２サポートロール１７と、めっき浴へ鋼板Ｓを連続的に侵入させる鋼帯供給装置１８と、を備えている。なお、鋼帯供給装置１８は、焼鈍炉（図示なし）を通過してきた鋼帯Ｓを冷却する冷却部１９を備えている。

ここで、本実施形態では、シンクロール１５及び第１サポートロール１６が駆動源の無い無駆動ロールとされ、第２サポートロール１７が駆動源に接続された駆動ロールとされている。
そして、無駆動ロールとされたシンクロール１５及び第１サポートロール１６として、本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０が用いられている。

本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０は、図２に示すように、軸線Ｏに沿って延在するロール面３１Ａを備えたロール本体３１と、このロール本体３１の軸線Ｏ方向端部から軸線Ｏに沿って延出する軸部３２と、を有している。
ロール本体３１及び軸部３２は、例えば、マルテンサイト系ステンレス鋼等の鋼材で構成されており、その表面に、サーメット等の硬質材料からなる溶射被膜（図示無し）が形成されている。

軸部３２は、図１及び図２に示すように、軸線Ｏに沿って延在する多段円柱状をなしており、軸線Ｏ方向先端側に位置する小径部３３と、この小径部３３に連接された大径部３４と、を備えている。この大径部３４には、図３及び図４に示すように、小径部３３と大径部３４との直径の違いから、環状端面３４Ａが画成されている。
ここで、図３に示すように、小径部３３は、軸受部材５０の軸受孔５１に挿入される構成とされており、大径部３４の環状端面３４Ａは、軸受部材５０と対向配置される構成とされている。

そして、大径部３４の端部には、セラミックスからなるリング状部材４０が配設されており、大径部３４の環状端面３４Ａ及び外周面３４Ｂにこのリング状部材４０が露出されている。
このリング状部材４０は、例えばＳｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等、及び、これらの複合体からなるセラミックス材料で構成されている。
また、本実施形態では、リング状部材４０の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．４μｍ以下とされている。

また、本実施形態では、図３及び図４に示すように、リング状部材４０は、軸線Ｏ方向に挿入されたボルト４１によって、大径部３４の環状端面３４Ａに着脱可能に取り付けられている。なお、リング状部材４０と大径部３４とのすき間やボルト４１が挿入されたボルト穴は、樹脂等によって埋められている。

ここで、図３に示すように、リング状部材４０のうち大径部３４の外周面３４Ｂに露出した領域の軸線Ｏ方向長さＬ１は１０ｍｍ以上とされている。なお、本実施形態では、リング状部材４０の軸線Ｏ方向長さＬ１は、軸受部材５０の端面と大径部３４の環状端面３４Ａとの間の軸線Ｏ方向距離Ｌ２に対して、１．０×Ｌ２≦Ｌ１≦２．０×Ｌ２の範囲内とされている。
また、図４に示すように、リング状部材４０は、大径部３４の環状端面３４Ａのうち面積率で５０％以上の領域に露出するように配置されている。なお、図４において、太線で囲まれた円環領域が環状端面３４Ａである。

以上のような構成とされた本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロール３０によれば、軸部３２の大径部３４にセラミックスからなるリング状部材４０が配設されており、このリング状部材４０が大径部３４の環状端面３４Ａ及び外周面３４Ｂに露出されているので、軸受部材５０の近傍において軸部３２に合金層が形成されることを抑制でき、合金層が軸受部材５０と干渉することを防止できる。

また、大径部３４の端部にのみセラミックスからなるリング状部材４０を配設しているので、溶融金属めっき用浴中ロール１０全体の製造コストを抑えることができるとともに、取扱い性を大幅に向上することができる。
特に、本実施形態では、リング状部材４０がボルト４１によって着脱可能に装着されているので、必要に応じてリング部材４０を着脱することができ、さらに取扱い性を向上させることができる。また、リング状部材４０が破損しても、このリング状部材４０のみを交換すればよく、溶融金属めっき用浴中ロール３０の使用コストを低減することが可能となる。

さらに、本実施形態では、リング状部材４０のうち大径部３４の外周面３４Ｂに露出した領域の軸線Ｏ方向長さＬ１が２０ｍｍ以上とされているので、リング状部材４０のうち大径部３４の外周面３４Ｂに露出した領域の軸線Ｏ方向長さが十分に確保されることになり、軸受部材５０側に向けて合金層が成長することを抑制でき、合金層と軸受部材５０との干渉を抑制することができる。
なお、本実施形態においては、リング状部材４０のうち大径部３４の外周面３４Ｂに露出した領域の軸線Ｏ方向長さＬ１が、軸受部材５０の端面と大径部３４の環状端面３４Ａとの間の軸線Ｏ方向距離Ｌ２に対してＬ１≧１．０×Ｌ２とされているので、合金層が軸受部材５０と干渉することを確実に抑制することができる。また、Ｌ１≦２．０×Ｌ２とされているので、リング状部材４０が必要以上に大きくならず、破損等のおそれが少なくなり、取扱いが容易となる。また、溶融金属めっき用浴中ロール３０の使用コストが大幅に増加することがなく、実操業に適用することができる。

また、本実施形態では、軸受部材５０と対向配置される大径部３４の環状端面３４Ａのうち面積率で５０％以上の領域に、リング状部材４０が露出されているので、環状端面３４Ａにおいて合金層が成長することを抑制することができ、合金層と軸受部材５０との干渉を確実に抑制することができる。

さらに、本実施形態においては、リング状部材４０の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．４μｍ以下と、溶射膜に比べて平滑に形成されているので、リング状部材４０の表面に合金層が付着することを確実に抑制することができる。
以上のように、本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールによれば、合金層の成長によってロールの回転が阻害されることがなくなり、表面品質に優れた溶融金属めっき鋼板を製造することが可能となる。

以上、本実施形態である溶融金属めっき用浴中ロールについて説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示す構成の溶融金属めっき設備に適用するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構成の溶融金属めっき設備に適用してもよい。

また、本実施形態では、円環状をなすリング状部材を用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えばリング状部材が周方向に分割されたものであってもよい。
さらに、本実施形態では、リング状部材をボルトによって着脱可能に装着する構成として説明したが、これに限定されることはなく、他の手段によってリング状部材を装着してもよい。

本発明の効果を確認すべく実施した実験結果について説明する。
上述の実施形態において説明した溶融金属めっき設備において無駆動のサポートロールに表１に示す溶融金属めっき用浴中ロールを用いて、鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを形成した。このとき、めっき浴温度を４５０〜４７０℃の範囲とし、めっき浴組成を、Ａｌ濃度；０．１２〜０．１６ｍａｓｓ％、Ｆｅ濃度；０．０２〜０．０４ｍａｓｓ％、残部；Ｚｎとした。なお、リング状部材を構成するセラミックスとしてサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）を用いた。

２０日間の操業後に、溶融金属めっき用浴中ロールを外観観察し、合金層の成長度合い（厚さ）を以下の基準で評価した。評価結果を表１に示す。
評価○：合金層の厚さが１０ｍｍ未満
評価△：合金層の厚みが１０ｍｍ以上２０ｍｍ未満
評価×：合金層の厚みが２０ｍｍ以上

鋼材からなる溶融金属めっき用浴中ロールを用いた従来例１では、合金層が非常に厚く形成された。
サーメット溶射膜を形成した溶融金属めっき用浴中ロールを用いた従来例２では、表面に合金層が厚く形成された。
セラミックス溶射膜を形成した溶融金属メッキめっき用浴中ロールを用いた従来例３では、セラミックス溶射膜の剥離が生じており、主に剥離部分において合金層が厚く形成された。

これに対して、大径部にセラミックスからなるリング状部材を配置した本発明例１−４においては、合金層の厚さが１０ｍｍ未満とされており、合金層の成長が十分に抑制されていることが確認された。

３０ 溶融金属めっき用浴中ロール
３１ ロール本体
３２ 軸部
３３ 小径部
３４ 大径部
３４Ａ 環状端面
３４Ｂ 外周面

Claims (3)

1. 溶融金属めっき浴内に浸漬されて使用される溶融金属めっき用浴中ロールであって、
   軸線を中心に回転されるロール本体と、このロール本体の端部から前記軸線に沿って延出する軸部と、を有し、
   前記軸部は、軸受部材の軸受孔に挿入される小径部と、この小径部に連接された大径部と、を有し、前記大径部には、前記軸受部材に対向配置される環状端面が形成されており、
   前記大径部の端面には、セラミックスからなり、合金層の成長を抑制するリング状部材が、ボルトによって着脱可能に取り付けられており、前記リング状部材と前記大径部との隙間及び前記ボルトが挿入されたボルト穴に樹脂が埋められており、
   前記リング状部材が、前記環状端面及び前記大径部の外周面に露出されていることを特徴とする溶融金属めっき用浴中ロール。
2. 前記リング状部材のうち前記大径部の外周面に露出した領域の前記軸線方向長さが１０ｍｍ以上とされていることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき用浴中ロール。
3. 前記環状端面のうち面積率で５０％以上の領域に、前記リング状部材が露出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶融金属めっき用浴中ロール。

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