JPH03255212A - 溶融金属浴中ロールの軸受 - Google Patents

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］ 本発明は鋼板に亜鉛メツキ等の金属メ・ツキを施す際に
用いられるジンクロール、サポートロール等のような溶
融金属浴中ロールを保持するための軸受に関し、特にそ
の長寿命化のために材質および／または形状等の構造を
改善した軸受に関するものである。

［従来の技術］ 従来から鋼板に金属メツキ等を施す方法として、鋼板を
亜鉛メツキ浴等の溶融金属浴に浸漬し、その浴中に設置
されたロールを介して鋼板を浴中でターンせしめ、必要
時間浸漬保持させる方法が行なわれてきた。

従来、上述のごとき溶融金属浴中で使用されるロールは
クロム系耐熱鋼等からなるものであり、その軸受もまた
耐熱鋼で構成されている。しかし、上記ロールおよび軸
受は４５０〜５００℃程度の高温下で溶融させている金
属浴中に常時浸漬されるため損傷が激しく、特に上記従
来の軸受は連続使用で１０日間前後の寿命しか有しない
ものであった。

そのため従来は、大変手間のかかる軸受の交換を頻繁に
行なう必要があり、より耐久性のある軸受の開発が望ま
れた。

そこで、上記従来の金属軸受のロール軸との摺動面に溶
射処理を施したり、あるいは軸受の材質としてセラミッ
クスを使用する試みもなされてきたが、いずれの軸受も
寿命はそれほど伸びなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、かかる従来から用いられている軸受の課題を
解決すべくなされたもので、耐久性に優れた溶融金属浴
中ロールの軸受を提供することを目的とする。具体的に
は本発明は、従来連成できなかった少なくとも３０日以
上、構成要件によっては３５〜４０日程度以上の連続使
用をバラツキなく達成可能な非常に長寿命の軸受を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、下記のａ）〜Ｃ）のうちのいずれかのごとく軸
受の構造、すなわち特定部材の材質、形状等に改良を加
えることによって長寿命の軸受を得ることができるとの
知見を得、本発明を完成するに至った。

ａ）ロール軸との摺動部の材質を炭化ケイ素を空孔に充
填したショア硬度が６０〜１２０のカーボン材料とする
。

ｂ）ロール軸との摺動部の材質をカーボン材料とし、そ
の摺動部の構造をロール軸から受ける荷重が大きい部分
が厚肉となるようにその反対側から漸次連続的に肉厚が
増大するようにする。

Ｃ）ロール軸との摺動部の材質をカーボン材料とし、か
つその摺動部の外周に金属材料からなるバックアップリ
ングを固着せずに相互に摺動可能に当接配置する。

以下、本発明の軸受を図面を参照してより詳細に説明す
る。

第５図は鋼板に金属メツキを施す状態の一例を示す概略
側面図である。第５図において１はロール（ジンクロー
ル）、２は溶融金属浴、３は！＼ンガー　４は鋼板、４
′は金属メツキを施された鋼板、５はサポートロール、
６はダイスを示す。

ロール１は溶融亜鉛メツキ浴等の溶融金属浴２中にハン
ガー３によって懸架されて浸漬されている。そして前工
程の焼鈍炉（図示せず）を出た鋼板４はロール１を介し
て溶融金属浴２中でターンし、同様に溶融金属浴２中に
浸漬されているサポートロール５の間を通った後にダイ
ス６によって余剰の金属が絞られる。このように金属メ
ツキを施された鋼板４′は次工程（凝固工程）に送られ
る。

第１図および第２図はそれぞれ本発明の軸受を用いてロ
ール１を保持した状態の一例を示す横断面図（第５図に
おけるＡ−Ａ’断面）である。

第１図および第２図において、７はロール軸、８は軸受
、９は摺動部、１０は摺動面、１１はバックアップリン
グをそれぞれ示し、他の記号は第５図と同様のものを示
す。

第１図および第２図に示されるように、ロール１のロー
ル軸７は軸受８を介してハンガー３により懸架されて保
持される。軸受８は、ロール軸７との摺動部９、すなわ
ちロール軸７との摺動面１０を有する中空部材を少なく
とも具備する。

本発明者らは先ず、前記ａ）のごとく摺動部９の材質を
炭化ケイ素を空孔に充填したショア硬度がＢＯ〜１２０
のカーボン材料とすると軸受８の耐久性が向上すること
を知見した。

すなわち、本発明の軸受８の摺動部９は、空孔に炭化ケ
イ素を充填したショア硬度が６０〜１２０のカーボン材
料で構成される。ショア硬度が上記範囲未満のものは摩
耗が激しく、また上記範囲を超えるものは工業的に製造
するのが極めて難しい。

本発明で使用されるカーボン材料としては、コークス粉
末、カーボンブラック等をピッチ等の結合剤とともに混
捏し、加圧成形したのち、８００〜２８００℃程度に加
熱、焼結した炭素質または黒鉛質の材料が好ましい。

また、本発明で使用される空孔に炭化ケイ素を充填した
カーボン材料としては、上述のカーボン材料に、加熱に
よって炭化ケイ素に変換する液状化合物を含浸した後に
４００〜２０００℃で加熱処理することによって得たも
のが好ましい。上記の液状化合物としては、 （１）ケイ素と炭素とを主な骨格成分とする有機ケイ素
高分子化合物（ポリカルボシラン等）またはそれに有機
金属化合物（例えばアルコキシチタン、アルコキシジル
コニウム等）を添加して重合した化合物、もしくは、 （２）上記（１〉の化合物、あるいはその混合物に加熱
脱水無機化合物（例えばホウ素水酸化物等）、熱硬化性
樹脂（例えばフェノール樹脂等）等の硬化剤および／ま
たは炭化ケイ素粉末等の充填剤を添加したもの、 か好ましいものとして例示される。

そして、使用するカーボン材料の材質、液状化合物の種
類、熱処理条件等は、空孔に炭化ケイ素が充填された後
のカーボン材料のショア硬度が６０〜１２０となるよう
に適宜選択される。

本発明における軸受８の摺動部９の形状は、ロール軸７
が挿通される穴を有する中空部材であればよく、その形
状は特に制限されないが、断面がドーナツ状のものか一
般的である。上記摺動部９の肉厚はロール軸７の摺動に
耐え得るようにロール軸７の大きさ等に応じて選択され
、好ましくは５＋ｕ＋以上である。

また、摺動部９は、第３（ａ）図に示すように、挿通さ
れるロール軸７と同心円状で肉厚が一定のものが一般的
であるが、本発明にあっては第３（ｂ）図に示すように
肉厚に漸次連続的に変化を付け、摺動部９がロール軸７
から受ける荷重の大きい部分、好ましくは荷重が最大の
部分を厚内とし、荷重のかからない方向へ肉厚を漸次連
続的に減少した構造とすることが好ましい。この場合、
摺動部９の最大肉厚（ｔｌ）と最少肉厚（ｔ２）との差
（Ｔ−ｔｌ−ｔ２）が５〜１５１ｍであるとロール軸７
が良好に摺動しかつ摺動部９の耐久性の向上が得られる
ので好ましい。

なお、摺動部９を上述の第３（ｂ〉図に示すような偏肉
した断面形状のものとする場合、摺動部９の材質は前述
のごとく炭化ケイ素を空孔に充填したカーボン材料がよ
り好ましいが、上記Ｔ値を５〜１５＋ｇｍの範囲とすれ
ば炭化ケイ素を充填していない通常のカーボン材料を使
用した軸受８であっても耐久性はかなり高水準となる。

また、本発明の軸受８は、前述のごとく上記摺動部９を
少なくとも具備していればよく、第１図に示すように摺
動部９のみからなるものであっても、あるいは第２図に
示すように外周をバックアップリング１１等で補強した
ものでもよい。

バックアップリング１１を用いる場合、通常はバックア
ップリング１１は摺動部９の外周に固着されるが、本発
明にあっては摺動部９とバックアップリング１１とを固
着せず、相互に摺動可能に当接した状態とすると軸受８
の耐久性がより向上するので好ましい。

なお、上述のごとく摺動部９とバックアップリング１１
とを当接した状態とする場合、摺動部９の材質は前述の
ごとく炭化ケイ素を空孔に充填したカーボン材料がより
好ましいが、炭化ケイ素を充填していない通常のカーボ
ン材料を使用した軸受８であっても耐久性はかなり高水
準となる。

また、上記バックアップリング１１の材質はステンレス
等の金属でよいが、軸受８の耐久性向上の点からその表
面を炭化ケイ素で被覆したものが好ましい。この被覆は
、上記の加熱により炭化ケイ素に変換する液状化合物を
バックアップリング１１の表面に塗布し、次いで加熱処
理して好ましくは厚みが１０〜８０μの被膜を形成する
ことによって達成できる。

さらに、本発明の軸受８においては、第４図に示すよう
に摺動部９の摺動面１０側に湯溝１２を設けると軸受８
の耐久性向上に一層効果的である。湯溝１２の形状は、
ロール軸７と摺動部９との間隙に浸入したカーボン摩耗
粉末、浴中内のスラッジ等を排除できる形状であればよ
いが、第４図のようにロール軸７との摺動面１０にスパ
イラル状に湯溝１２を設けるのが特に好ましい。

［作　用コ 空孔に炭化ケイ素が充填されたショア硬度が６゜〜１２
０のカーボン材料は溶融金属に対する耐食性および耐摩
耗性に優れ、かつロール軸をキズつけることはない。従
って、摺動部がかかるカーボン材料からなる軸受は耐久
性に優れる。

また、本発明にかかる溶融金属浴中ロールにおいては、
一般的に軸受にかかる荷重が常に一定方向となっている
。従って、摺動部の断面構造を、摺動部の荷重を受ける
部分の肉厚を厚くし、荷重のかからない方向へ肉厚を漸
次連続的に減少するようにすると、摺動部の被摩耗体積
が効率よく増加しかつ摺動部にかかる荷重が分散するの
で軸受の耐久性が向上する。

さらに、摺動部とバックアップリングとを固着せず、相
互に摺動可能に当接した状態とすると、この当接面もロ
ール軸の回転時に摺動する。従って、摺動面が増大し、
ロール軸の回転に伴なう摩擦力が分散するので軸受の耐
久性が向上する。

また、摺動部に湯溝を設けると、湯溝によりロール軸と
軸受との間隙に浸入したカーボン摩耗粉末、スラッジ等
が排除されるため、摺動面の摩滅がかなり防止される。

［実施例］ 以下、本発明を実施例並びに比較例に基づいてより具体
的に説明する。

実施例１〜１３および比較例１〜５ 第１表に示す物性のカーボン材料（Ｃ１、炭素質または
黒鉛質）またはその空孔に炭化ケイ素を充填したカーボ
ン材料（Ｃ２）を用いて第１表に示す構造のジンクロー
ル用軸受を各３組ずつ作製した。

各々の軸受番４８０℃の溶融亜鉛（Ａｉ）含有量＝０．
２重量％以下）洛中に設置し、第５図に示すようにして
０．２５〜２．３ｔａｔｎ厚みＸ　８１０〜１３７５ｉ
ａ＋幅の鋼板を最高ラインスピード１９５ｉｐｍで連続
的にメツキ処理した。その結果（各軸受の連続使用寿命
）を第１表に示す。

なお、カーボン材料（Ｃ１）の空孔に炭化ケイ素を充填
する方法は以下のようにした。すなわち、ポリカルボシ
ラン１００重量部に対して硬化剤としてホウ酸５重量部
を添加混合した液状化合物を前記カーボン材料（Ｃ＋　
）に含浸した後に、それを８００℃で熱処理した。

また、バックアップリングに対する炭化ケイ素の被覆は
、金属材料からなるバックアップリング表面に上記液状
化合物を塗布した後に８００℃で熱処理して厚み５０μ
の被膜を形成した。

第１表から明らかなように、本発明の軸受は少なくとも
３０日以上、構成要件によっては３５〜４０日程度以上
の連続使用をバラツキなく遠戚可能であり、非常に長寿
命であった。

比較例６ ステンレスに溶射処理をして得られた軸受を使用した以
外は実施例１と同様にして連続的に鋼板にメツキ処理を
行なった。

その結果、ステンレス製の軸受は１５日程度で摩滅によ
り使用不能となった。

＊１：軸受は、第１図に示すように摺動部のみからなる
か、あるいは第２図に示すように摺動部およびバックア
ップリングからなる。

＊２：外径；　　１８５ｍｍ、軸挿通孔径＋　　１．１
８　ｔａ　ｍ　ｓ長さ；　　１０５ｍ１゜ ＊３：外径；　　１９５ｍＬ内径；　　１８５１％長さ
；１１５■１０ ＊４：３組の軸受をそれぞれ連続使用し、各軸受が摩滅
等により使用不能になるまでの日数（耐命日数）。

＊５：Ａ・・・第３（ａ）図に示すように肉厚が一定。

Ｂ・・・第３（ｂ）図に示すように肉厚が偏肉（カッコ
内は最大肉厚と最少肉厚との差）。

＊６：第４図に示すように摺動部の摺動面にスパイラル
状に設けた湯溝。

＊７：ｓｌ・・・ステンレス製バックアップリング。

Ｓ２・・・Ｓｌに炭化ケイ素を被覆したもの。

＊８：溶射処理を施したステンレス。

［発明の効果］ 本発明の軸受は、鋼板に亜鉛メツキ等の金属メツキを施
す際に用いられる溶融金属浴中ロールを保持するための
軸受として従来技術で達成できなかった少なくとも３０
日以上、構成要件によっては３５〜４０日程度以上の連
続使用をバラツキなく達成可能な非常に耐久性に優れた
ものである。従って、本発明の溶融金属浴中ロールの軸
受は、亜鉛メツキ工業等の工業上、極めて有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の軸受を用いてロ
ールを保持した状態を示す横断面図であり、 第３（ａ〉図および第３（ｂ）図はそれぞれ本発明の軸
受に係る摺動部の断面図であり、 第４図は本発明の他の軸受を用いてロールを保持した状
態を示す、軸受近傍の横断面図であり、第５図は鋼板に
金属メツキを施す状態の一例を示す概略側面図である。 １：ロール、７：ロール軸、 ８：軸受、９：摺動部、 １０：摺動面、１１：バックアップリング、１２：湯溝
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロール軸との摺動部を少なくとも具備する軸受であ
   って、該摺動部が炭化ケイ素を空孔に充填したショア硬
   度が６０〜１２０のカーボン材料からなることを特徴と
   する溶融金属浴中ロールの軸受。 ２、ロール軸との摺動部を少なくとも具備する軸受であ
   って、該摺動部がカーボン材料からなり、かつ該摺動部
   が該ロール軸から受ける荷重の大きい部分で厚肉となる
   ようにその反対側から漸次連続的に肉厚が増大するよう
   に構成されていることを特徴とする溶融金属浴中ロール
   の軸受。 ３、前記摺動部の最大肉厚と最小肉厚との差が５〜１５
   ｍｍである、請求項２に記載の溶融金属浴中ロールの軸
   受。 ４、前記摺動部の外周に金属材料からなるバックアップ
   リングが固着配置されている、請求項１〜３のうちのい
   ずれかに記載の溶融金属浴中ロールの軸受。 ５、ロール軸との摺動部とバックアップリングとを少な
   くとも具備する軸受であって、該摺動部がカーボン材料
   、該バックアップリングが金属材料からなり、かつ該摺
   動部の外周に該バックアップリングが固着されずに相互
   に摺動可能に当接配置されていることを特徴とする溶融
   金属浴中ロールの軸受。 ６、前記摺動部が、炭化ケイ素を空孔に充填したカーボ
   ン材料からなるものである、請求項２、３または５に記
   載の溶融金属浴中ロールの軸受。 ７、前記バックアップリングが、炭化ケイ素で表面を被
   覆した金属材料からなるものである、請求項４または５
   に記載の溶融金属浴中ロールの軸受。 ８、前記摺動部に湯溝が設けられている、請求項１〜７
   のうちのいずれかに記載の溶融金属浴中ロールの軸受。