JPH04260622A - フロートガラス製造用ロール - Google Patents
フロートガラス製造用ロールInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
インにおけるリフトアウトロールやレアーロール等に関
する。
ラス溶融炉から溶融スズ浴槽に連続的に供給される溶融
ガラスは、スズ浴表面を浮遊前進しつつ所定の厚さと幅
寸法を有する平坦で滑らかなガラスリボンとなってスズ
浴槽から導出され、リフトアウトロール、レアーロール
等により下面から支承されて徐冷ゾーンに移送される。 スズ浴槽から導出された直後のガラスリボンは約600
〜700℃の高温状態にあり、これを担持するリフトア
ウトロールは600〜650℃の高温度となり、これに
つづくレアーロールも300℃以上の温度に加熱される
。また、これらのロールの表面はロール回転(周速度は
例えば5m/分前後)に伴うガラスリボンの接触と非接
触が繰返されるほか、ガラスリボンの幅寸法の変更に伴
ってガラスリボンと接触する表面領域が広狭変化するこ
と等に起因して、ロール表面に周方向および軸方向の温
度ムラによる熱応力(ロールの変形の原因となる)が生
じる。このため、従来より上記ロールとして、胴部をH
K40材(25Cr−20Ni−Fe)やHH材(13
Cr−26Ni−Fe)等に代表される耐熱合金鋼で形
成したものが専ら使用されている。
ルの実使用において問題となるのは、溶融スズ浴槽から
導出される高温のガラスリボンの下面に溶融スズが付着
して浴槽から持出され、その溶融スズがロールの胴部表
面に接触して胴部表面を腐食することである。溶融スズ
は金属に対して極めて強い腐食性を有する物質であり、
ほとんどの金属を腐食する。ロールの胴部表面に、溶融
スズの付着と腐食反応による肌あれ・凹凸を生じると、
その表面状態がガラスリボンの下面に転写され、またロ
ール表面の腐食反応生成物がガラスリボンを汚染する等
の不都合を生じ、ガラス品質の低下、歩留りの低下等の
原因となる。従って上記ロールは使用途中における胴部
表面の管理に細心の注意が必要であり、そのロールメン
テナンスに要する負担は大きい。ガラス品質を高位安定
に保つべくロールの取替えを頻繁に行えば、それだけラ
インの生産性の低下、コスト増大等の不利を余儀なくさ
れる。本発明は、上記に鑑み、溶融スズに対する反応性
が少なく、改良された腐食抵抗性を有し、長期に亘って
平滑美麗な表面状態を維持し得る新規ロールを提供する
ものである。
製造用ロールは、ロール胴部の金属基材の表面に、セラ
ミック/金属の比が60/40(重量比)以上であるセ
ラミックと金属の均一な混合組織を有する溶射皮膜が形
成されていることを特徴としている。
明のロールは、胴部の金属基材の表面が、セラミックと
金属とからなる均一な混合組織を有する溶射皮膜で被覆
された構造を有している。
料であるセラミックは、酸化物系、炭化物系、窒化物系
等の各種セラミックが適用される。その具体例として、
アルミナ(Al2O3)系やジルコニア(ZrO2)系
等が挙げられる。アルミナ系セラミックは、高純度のA
l2O3のほかG−Al2O3(2〜3%程度のTiO
2等を付随するグレイ・アルミナ)等も有効である。ジ
ルコニア系セラミックは、溶融スズに対する腐食抵抗性
にすぐれているのみならず、特に溶融スズとの濡れ性が
小さくスズの付着を殆ど生じないという特長を有してい
る。ジルコニア系としては、温度変化に伴う相変態(熱
膨張率の不連続的変化により皮膜の亀裂・剥離を生じる
原因となる)を抑制防止するための添加剤としてCaO
,MgO,Y2O3,CeO,その他の酸化物の1種な
いし2種以上を一定量(数モル〜+数好ましくは約8モ
ル)含有する所謂安定化ないし部分安定化ジルコニアが
好適である。このほか、2種以上のセラミックからなる
混合成分系、例えばアルミナ系とジルコニア系とを任意
の割合(例えばアルミナ/ジルコニア=5/95〜50
/50、重量比)で混合したアルミナ・ジルコニア系、
あるいはジルコニア・シリカ系(ジルコン等)も、溶融
スズとの濡れ性が小さく、スズの付着を生じにくい点で
好ましく用いられる。
金属は、例えばNi基合金、鉄基合金、Co基合金等で
ある。Ni基合金の例として、Cr20〜80%を含む
Cr−Ni合金、Cr15〜30%,Al5〜16%,
およびY0.1〜1%を含むCr−Al−Y−Ni合金
等、鉄基合金の例としては、SUS304、SUS31
0、SUS316等のステンレス鋼等が挙げられる。ま
たCo基合金の例として、Cr15〜30%、Al5〜
16%、Y0.1〜1%を含有するCr−Al−Y−C
o合金、あるいは公知のコバルト基合金であるステライ
ト合金やトリバロイ合金等が挙げられる。特に、Co基
合金は他の金属に比べ、溶融スズに対する腐食抵抗性が
高い点で好ましく、就中上記Cr−Al−Y−Co合金
は、溶融スズの濡れ性も低く、スズの付着を生じにくい
という特長を有する等の点において最も好適な金属の1
つである。
したのは、金属をバインダとしてセラミック粒子同士の
結合を強化し、ロールの実使用過程でうける熱的・機械
的衝撃に対する皮膜の耐亀裂・剥離抵抗性を高めるため
である。その混合組織におけるセラミック/金属(重量
比)を60/40以上としたのは、セラミックの特性で
ある耐溶融スズ腐食性を確保するためであり、また皮膜
の亀裂・剥離抵抗性の強化の点からも、これをこえる金
属分の増量は必要としないからである。なお、上記混合
割合の上限は特に限定されないが、金属分のバインダ効
果の点から、約95/5までとするのが好ましい。
制限はなく、ガスプラズマ溶射、水プラズマ溶射、ジェ
ットコート溶射、アーク溶射等の公知の各種溶射法を任
意に使用することができる。その溶射材料であるセラミ
ックと金属の混合粉末は、溶射に使用される一般的粒径
(例えば30μm程度)に調整されたものであればよい
。また、皮膜厚さは約0.2〜2mm程度であってよい
。溶射皮膜の気孔率は一般的に約15%以下であり、そ
の気孔率は、溶射方式により、例えばガスプラズマ溶射
による皮膜は比較的緻密性が高いのに対し、水プラズマ
溶射により形成される皮膜は気孔率が大きい(約10〜
15%)という相違があるが、どの溶射方式による皮膜
も、溶融スズの浸透の問題は全くない。
料として使用されてきた耐熱合金鋼(HK40,HH等
)であってむろん構わないが、本発明ではその基材表面
がセラミックと金属の混合溶射皮膜で被覆されており、
ガラスリボンや雰囲気ガスと直接々触することがなく、
またその溶射皮膜(金属単相に比し熱伝導度が低い)に
より基材への熱伝導が抑制されるので、従来のロール材
料に要求される程の耐熱性は必要とせずそれよりグレー
ドの低い合金鋼を適用することも可能である。
に示している。(11)は胴部基材、(12)は胴部表
面層として形成されたセラミックと金属との混合組織を
有する溶射皮膜である。(15,15)は胴部に取付ら
れた軸である。本発明のロールは、胴部基材(11)と
して適宜合金鋼からなる円筒体(例えば遠心力鋳造管に
機械加工を加えたもの)にロール軸(15,15)を取
付けたうえ、胴部基材(11)の表面に、例えば溶射皮
膜の密着性を高めるためのサンドプラスト等を必要に応
じて施したうえ、皮膜(12)を溶射形成し、ついでそ
の皮膜表面に研削・研摩加工を加えることにより製造さ
れる。皮膜の表面あらさは、例えばRa約0.8〜1.
5(μm)程度としてよい。
.87Mn−20.75Ni−24.52Cr−Fe,
HK40相当)からなる中空円筒体(外径:85mm、
肉厚:5mm、長さ:100mm)の表面に、セラミッ
クと金属の混合組織を有する皮膜を溶射形成し、その皮
膜表面に研摩加工を加えて供試材(No.1〜11)を
製作した。比較例として、上記と同じ耐熱合金鋼製中空
円筒体の表面の溶射皮膜形成を省略したもの(No.1
01),金属分を過剰に含む皮膜を溶射形成したもの(
No.102,No.103)を用意した。溶射はいず
れも、ジェットコート溶射を適用した。
膜厚、表面あらさを示す。セラミックの材質の欄の「Z
rO2(8CaO)」 および「ZrO2(8Y2O
3)」はそれぞれ8モルのCaOまたはY2O3を含有
する部分安定化ジルコニアであり、混合成分系(No.
6、No.9)における〔 〕内の数値は混合割合(
重量比)を示している。また金属材質の欄の「Cr−A
l−Y−Co」は、Cr 29.3%、Al 5.
9%、Y 0.9%を含有するCo合金である。
ズ(深さ約20mm)に縦向きに浸してフロートライン
の溶融スズ浴炉の炉壁内面側に設置して80日間放置し
たのち、供試材の腐食、スズの付着状況、および亀裂・
剥離の有無を観察し、表2に示す結果を得た。表中、腐
食反応の欄の「◎」は溶射皮膜の腐食が皆無であること
、「×」は腐食が発生したことを意味し、同欄の(
)内の数値は基材表面の腐食反応層の深さ(mm)を表
している。また、スズ付着性の欄における各マークは「
×→△→○→◎」の順にスズの付着量が少ない(◎は付
着皆無ないし極微量量)ことを表している。
o.101(HK40円筒体、溶射皮膜なし)は溶融ス
ズによる腐食が著しく、腐食反応層厚(浸食深さ)も大
である。EPMAによれば、腐食反応層はことごとくN
i分が溶出し、NiとSnとが置換されたような組織に
変化していることが観察される。またその表面はスズの
付着も顕著である。金属分を過剰に含む溶射皮膜で表面
を被覆したNo.101、No.102も、溶融スズと
の反応による腐食が著しく、溶融スズの皮膜透遇により
基材にもかなりの腐食が生じている。これに対し、発明
例No.1〜11は、いずれもその溶射皮膜および基材
に腐食反応は全く認められず、その表面に対するスズの
付着も殆どないか、もしくは極く微量にとどまっている
。また、いずれも皮膜の亀裂や剥離等の損傷のないこと
も確認された。
、溶融スズに対し極めて安定した腐食抵抗性を有し、か
つ表面のスズの付着も殆どなく、長期に亘って平滑美麗
な表面状態を保持する。その耐用寿命の向上によりロー
ルメンテナンスの大幅な軽減、ライン生産性の向上、お
よびガラス品質の高位安定化等の諸効果が得られる。
断面図である。
軸。
Claims (1)
- 【請求項1】 ロール胴部の金属基材の表面に、セラ
ミック/金属の比が60/40(重量比)以上であるセ
ラミックと金属の均一な混合組織を有する溶射皮膜が形
成されていることを特徴とするフロートガラス製造用ロ
ール。
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JP3092818B2 (ja) | 2000-09-25 |
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