JPH01129996A

JPH01129996A - コンダクタロール

Info

Publication number: JPH01129996A
Application number: JP28884987A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Saisuu; 斉数　正晴; Akira Matsuda; 明松田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-23
Also published as: JPH0335397B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、連続帯鋼表面処理ラインで用いられるコン
ダククロールに関する。

〔従来の技術〕

帯鋼の例えば電気めっき処理工程において、通電ロール
として用いられるコンダククロールにあっては、そのロ
ール面の平滑度がアークスポットと呼ばれるめっき異常
部の発生を左右する要因の一つとして注目される。特に
、近時、ラインの高速化、帯鋼の薄物化及び処理電流の
高密度化が進んだ結果、第９図に示されるように、ロー
ル面Ａと帯鋼面Ｂとの間に介在するめっき液やスプレー
液等の液体Ｃによるハイドロプレーン現象が発現し易い
。すると、ロールと帯鋼間の均一な接触が阻害されて接
触面積が減少し、そのため電流密度が局部的に集中し、
アークスポットが発生し易くなると考えられている。そ
こで対策として、ロール表面にグループ加工を施して上
記液体を逃がし、ロールと帯鋼との接触を均一にしてア
ークスポットの発生を防止するものが提案されている（
特開昭５３−４３６３２号公報）。

また、パフ研磨仕上げや放電加工、或いはショツトブラ
スト法によりロール表面粗さを一定の範囲内に規定して
、アークスポットの発生を防止することが提示されてい
る。この種の提案としては、例えばロール表面粗度３．
０〜５．０μｍＲａで且つカットオフレベル１．２〜１
．３μｍＲａでＰＰＩ（Ｐｅａｒｓ　ｐｅｒ　１ｎｃｈ
）　　１５０以上のダルロール表面形状を有するもの（
特開昭５５−８５６９６号公報）があり、更にまた、鉄
製ロール面にクロムメツキを施し、且つクロムメツキ表
面をショツトブラストで梨地状に形成したもの（特開昭
４８−９７７３８号公報）等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来は、ロール表面粗さを一定の範囲内
に規定するのに、パフ研磨やショツトブラスト或いは放
電加工など、きめ細かな制御が行われ難い手段でロール
表面を加工していた。そのため、いずれもロール表面粗
度のプロフィールが不規則なものしか得られず、粗度の
最大高さＲｍａＸ及び１０点平均粗さＲｚをも任意の範
囲内に厳密に制御することはできなかった。従ってロー
ルと帯鋼との接触面積の減少を改善して電流密度の局部
的な集中を完全に阻止することができず、アークスポッ
トの発生を抑え切れないという問題点があった。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たものであり、高密度エネルギー源を用いてロール表面
粗さを所定の範囲内に正確に制御しつつ加工し、極めて
均一な粗度プロフィールのコンダクタロールを提供する
ことにより、帯鋼面との接触面積を十分に確保して、上
記問題点を解決することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するこの発明は、ロール表面粗度が、
高密度エネルギー源を用いて、イ）中心線平均粗さＲａ
は１．０≦Ｒａ≦４．０口）最大高さＲｍａｘは５．０≦Ｒｍａｘ≦６０．０ハ）１０点平均粗さＲｚは４．０≦Ｒｚ≦５０．０の範囲に制御して形成されている。

〔作用〕

高密度エネルギー源から細く絞った鋭利なビームをパル
ス状にしてロール表面に投射すると、ビームで加熱され
た部分の金属が溶融し、その中心部は瞬時に気化して金
属蒸気となり、その蒸気圧力で中心部の溶融金属が吹き
飛ばされて窪みが形成される。一方、吹き飛ばされた溶
融金属は窪みの周囲に再固着して、窪み周縁を囲む形状
に盛り上がりを生じる。このようにしてコンダクタロー
ル表面に形成されるクレータの深さ、直径、盛り上がり
高さは投射される高密度エネルギーの強さと投射時間と
を制御することにより決定される。

また、ロール円周方向のクレータ相互間の間隔は、投射
される高密度エネルギーのパルスの周波数をロール回転
速度に関連させつつ制御することにより調節し、ロール
軸方向のクレータ相互間の間隔は、ロール自体或いは高
密度エネルギーの投射装置のロール軸方向への移動距離
を制御することにより調節して、クレータの分布密度を
任意に設定することが可能である。かくして、ロール表
面に、任意の大きさに調整された多数のクレータが任意
のピッチを保ち規則的に均一に分布して形成される。そ
の結果、ロール表面の中心線平均粗さＲａ、最大高さＲ
ｍａｘ及び１０点平均粗さＲｚを最適の範囲内に調整し
、ロールと帯鋼との接触を完全に均一化させて、帯鋼面
におけるアークスポットの発生を効果的に防止できる。

なお、ここに中心線平均粗さＲａは、下記（１）式及び
第６図で定義され、図中、粗度中心線をＸ軸、縦倍率の
方向をＹ軸とし、測定長さをして表している。また、最
大高さＲｍａｘは、下記（２）式及び第７図で定義され
、１０点平均粗さＲｚは下記（３）式及び第８図で定義
され、いずれもミクロン単位で表される。

Ｒｍａｘ＝Ｐｍａｘ　−Ｖｍｉｎ　　＝１２）〔実施例
］以下、この発明の実施例を、図とともに説明する。

第１図はコンダクタロールの一実施例の概略構成を示す
もので、コンダクタロール本体１の鋼管製胴部２の表面
２Ａにクロムめっき被覆層３を有しており、このクロム
めっき被覆層の表面３Ａ（以下、単にロール表面３Ａと
いう）は第２図に模式的に示すようなプロフィールに形
成されている。

すなわち、第２図において、４はロール表面３Ａに後述
するようにして形成された開口が略円形の比較的深い富
み（凹部）、５はその窪み４の開口周縁にリング状に盛
り上がった周壁（凸部）であり、その凹部４と凸部５と
で、いわゆるクレータ状の凹凸（以下、単にクレータと
いう）６が、後述するように所定の間隔で規則的に整然
と形成されている。

この実施例のクレータ６は、高密度エネルギー源として
の例えばレーザを用いて形成されている。

具体的には、コンダクタロール本体ｌを軸回転可能に支
承し、所定の周速度で回転させつつ、ロール表面３Ａに
高密度エネルギー源として例えばＣＯ！ガスレーザ装置
によるレーザパルスを投射する。すると、その高エネル
ギーで加熱されたロール表面３Ａは、瞬時に溶融すると
ともに一部が金属蒸気となり、このとき発生する蒸気圧
力によってロール表面３Ａの溶融金属が四周に吹き飛ば
されて、窪み４が形成される。同時に、吹き飛ばされた
溶融金属は窪み４の開口周縁に固着して凝固し、リング
状に盛り上がった周壁５が形成される。

こうして１個のクレータ６が形成されている。なお、こ
のクレータ６の形成に際して、ロール表面３への反応点
へのレーザパルスの投射と同時に、酸素ガス等の補助ガ
スを吹きつけることにより、−層効率良く行うことがで
きる。

形成された窪み４の深さＨｌ、直径Ｄ、周壁５の盛り上
がりの高さＲ２、従ってクレータの深さＨなどは、投射
されたレーザパルスのエネルギーの強さと投射時間とに
より定まる。

また、ロールの外周方向に隣合うクレータ６の間隔（外
周方向のピシチ間隔）は、レーザパルスの周波数をコン
ダクタロール本体１０回転速関連づけて制御することに
より調節される。このように制御しつつコンダクタロー
ル本体ｌを１回転させ、ロール表面３Ａに横１列に所定
のピッチ間隔を保って１列目の所定個数のクレータ６が
形成されている。

次いで、ロール表面３Ａへのレーザパルスの投射位置を
ロール軸方向に所定距離だけ相対移動させてから、１列
目と同様にレーザパルスを投射し、２列目の所定個数の
クレータ６が形成されている。

その場合の投射位置のロール軸方向への相対移動は、レ
ーザパルス投射装置の方をロール軸方向に送ってもよく
、反対にコンダクタロール本体ｌの方をロール軸方向へ
逆送りするようにしてもよい。

ロールの軸方向に隣合うクレータ６の間隔（ロール軸方
向のピッチ間隔Ｐ）は、コンダクタロール本体１に対す
る上記ロール軸方向への相対移動距離を制御することに
より任意に調節される。

このようにして、個々のクレータ６の大きさと各クレー
タ間のロール外周方向及びロール軸方向の間隔を任意に
一部することにより、中心線平均粗さＲａ、最大高さＲ
ｍａｘ及び１０点平均粗さＲ２を任意に制御したコンダ
クタロールを形成することができる。

そこで、中心線平均粗さＲａ、最大高さＲ　ｍａｘ及び
１０点平均粗さＲｚを種々に変化させた複数個のコンダ
クタロールを製作して、各ロール毎に帯鋼の電気めっき
処理を実施した。そして、その処理過程で発生した帯鋼
のめっき異常部（すなわちアークスポット）の発生率、
並びに、ロール表面形状（表面プロフィール）の凹凸が
被めっき物である帯鋼の柔らかいめっき面に転写される
ことによる帯鋼めっき面の疵発生率を各ロール毎に求め
た。その結果を、第３図ないし第５図に示す。

第３図において、実線は帯鋼のめっき異常発生率とコン
ダクタロール表面の中心線平均粗さＲａとの関係を表し
、鎖線は帯鋼めっき面の疵発生率とコンダクタロール表
面の中心線平均粗さＲａとの関係を表している。

また、第４図において、実線は帯鋼のめっき異常発生率
とコンダクタロール表面粗度の最大高さＲｍａｘとの関
係を表し、鎖線は帯鋼のめっき面の疵発生率とコンダク
タロール表面粗度の最大高さＲｍａｘとの関係を表して
いる。

また第５図において、実線は帯鋼のめっき異常発生率と
コンダクタロール表面の１０点平均粗さＲｚとの関係を
表し、鎖線は帯鋼のめっき面の疵発生率とコンダクタロ
ール表面の１０点平均粗さＲｚとの関係を表している。

第３図から明らかなように、帯鋼のめっき異常発生率と
コンダクタロール表面の中心線平均粗さＲａとの関係に
ついては、中心線平均粗さＲａが１．０μｍを下回ると
急激にめっき異常発生率が増加して、平滑面では約０．
０９％に達し、１．０以上４．５μｍ以下の範囲ではめ
っき異常発生は全く認められず、４，５μｍを越えると
再びめっき異常発生率が増加している。一方、帯鋼のめ
っき面の疵発生率とコンダクタロール表面の中心線平均
粗さＲａとの関係については、中心線平均粗さＲａが４
．０μｍ以下ではめっき面の疵発生は全く認められない
が、Ｒａが４．０μｍを越えると次第にめっき面の疵発
生率は増加し、例えばＲａ　＝　５．０μｍでは０．２
％を越えている。

また、第４図から明らかなように、帯鋼のめっき異常発
生率とコンダクタロール表面粗度の最大高さＲｍａｘと
の関係については、最大高さＲｍａｘが５μｍを下回る
と急激にめっき異常発生率が増加して、平滑面では約０
．０４％に達し、５．０以上６０、０　ｐ　ｍ以下の範
囲ではめっき異常発生は全く認められず、６０μｍを越
えると再びめっき異常発生率が増加している。一方、帯
鋼のめっき面の疵発生率とコンダクタロール表面粗度の
最大高さＲｍａｘとの関係については、最大高さＲｍａ
ｘが６０．０μｍ以下ではめっき面の疵発生は全く認め
られないが、６０μｍを越えると次第にめっき面の疵発
生率は増加し、例えばＲｍａｘ＝６５μｍでは０．２％
を越えている。

また、第５図から明らかなように、帯鋼のめっき異常発
生率とコンダクタロール表面の１０点平均粗さＲｚとの
関係については、１０点平均粗さＲｚが４μｍを下回る
と急激にめっき異常発生率が増加して、平滑面では約０
．０２５％に達し、４゜０以上５７μｍ以下の範囲では
めっき異常発生は全く認められず、５７μｍを越えると
再びめっき異常発生率増加している。一方、帯鋼のめっ
き面の疵発生率とコンダクタロール表面の１０点平均粗
さＲｚとの関係については、１０点平均粗さＲＺが５０
．０μｍ以下ではめっき面の疵発生は全く認められない
が、５０μｍを越えると帯鋼めっき面の疵発生率は増加
して、例えばＲｍａｘ＝６５μｍでは０．５８％に達し
ている。

以上の結果から、帯鋼表面のめっき面におけるめっき異
常としてのアークスポットの発生を防止すると共に、め
っき面における疵の発生をも防止するには、コンダクク
ロールの表面粗度を、イ）中心線平均粗さＲａは１．０≦Ｒａ≦４．０口）最大高さＲｍａｘは５．０≦Ｒｍａｘ≦６０．０ハ）１０点平均粗さＲｚは４．０≦Ｒｚ≦５０．０の範囲になるように、高密度エネルギー源を利用して、
１個ずつのクレータの大きさ及び各クレータ間のロール
外周方向とロール軸方向の間隔を厳密に制御しつつ形成
するのが良い。

上記のようにコンダククロールの表面粗度の下限を規制
することにより、コンダクタロール表面と帯鋼表面との
接触面積を十分確保してアークスポットの発生を防止で
きる。又同時に、上記のようにコンダククロールの表面
粗度の上限を規制することにより、帯鋼表面の軟質なめ
っき面に疵をつけてしまい、大量の不良を発生する危険
をも完全に防止できるものである。

なお、高密度エネルギー源として、Ｃ０２ガスレーザを
用いた場合を述べたが、これに限らずＣＯガスレーザの
ような他の気体レーザ、或いは例えばＹＡＧ　（イツト
リウム・アルミニウム・ガーネット）レーザのような固
体レーザを利用することもできる。また、上記各種レー
ザ以外に、例えばプラズマ或いは電子ビームなど、他の
高密度エネルギー源を用いてもよい。

なおまた、上述の範囲に表面粗度を規制したコンダクク
ロールは、電気めっき処理のみでなく、鋼板の化成処理
、熱処理における通電ロールとしても好適に利用し得る
ものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、コンダクタロ
ールの表面粗度を、高密度エネルギー源を用いて、イ）中心線平均粗さＲａは１．０≦Ｒａ≦４．０口）最大高さＲｍａｘは５．０≦Ｒｍａｘ≦６０．０ハ）１０点平均粗さＲｚは４．０≦Ｒｚ≦５０．０の範囲に制御して形成したため、従来は被通電物である
帯鋼の処理表面にｏ、ｏｉ％程度の発生率で生じていた
アークスポットと呼ばれるめっき異常部の発生を殆ど防
止できると共に、帯鋼の処理表面の疵の発生をも防止で
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

説明する部分切欠き側面図、第２図は第１図の■部分の
拡大断面図、第３図、第４図、第５図はそれぞれこの発
明のコンダクタロールの表面粗度と被通電物としての帯
鋼表面におけるめっき異常部（アークスポット）発生率
及び帯鋼めっき面の疵の発生率との相関関係を説明する
グラフ、第６図は中心線平均粗さＲ’ａの定義を表す図
、第７図は最大高さＲｍａｘの定義を表す図、第８図は
１ｏ点平均粗さＲｚの定義を表す図、第９図は従来のコ
ンダクタロールにおけるロール表面と帯鋼表面との接触
態様を説明する拡大模式図である。 ■はコンダクタロール本体、２Ａはコンダクタロールの
胴部表面、３はクロムめっき被覆層、３Ａはロール表面
である。゛（ノー■ 第２図第　３　図′ −し環子ツ埴ＣＲｏ　（ＪＪｍ　）第４図第５図１０、巴ユニ１−ＩＱこＲｚ１ｍｌ “　第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】ロール表面粗度が、高密度エネルギー源を用いて、イ）中心線平均粗さＲａは１．０≦Ｒａ≦４．０ロ）最大高さＲｍａｘは５．０≦Ｒｍａｘ≦６０．０ハ）１０点平均粗さＲｚは４．０≦Ｒｚ≦５０．０の範囲に制御して形成されていることを特徴とするコン
ダクタロール。