JPH07173593A

JPH07173593A - 溶融金属めっき浴中のロール支持装置

Info

Publication number: JPH07173593A
Application number: JP6254875A
Authority: JP
Inventors: Akio Aoki; 章雄青木; Yukio Sato; 幸夫佐藤; Shin Niizeki; 心新関; Takao Hashimoto; 孝夫橋本; Katsuhiro Nojima; 克広野島; Toshihiro Mori; 俊博森; Koji Ando; 功司安藤; Atsuhisa Yagawa; 敦久矢川
Original assignee: NSK Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1995-07-11
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: KR0166108B1; JP3110629B2; DE4439660C2; DE4439660A1; KR950014350A

Abstract

(57)【要約】【目的】一度熱膨張したサポートロール８が温度低下
に伴って収縮する際、転がり軸受１１に過大な力が加わ
る事を防止する。【構成】軸受箱１８ｂの内周面を、タンタル、黒鉛、
ｃ／ｃコンポジット、炭化けい素等、溶融金属に対する
濡れ性が悪い材料を被覆する。この被覆した部分には、
溶融金属は付着しないか、付着して固化した場合でも軽
い力で剥れる。従って、サポートロール８を溶融金属中
から引き上げた後に、転がり軸受１１が軸方向に変位す
るのを妨げない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る溶融金属めっき浴
中のロール支持装置は、長尺な鋼板等の金属板の表面
に、連続的に溶融亜鉛等の異種金属のめっき処理を施す
為のめっき装置に組み込み、上記金属板を案内するロー
ルを、回転自在に支持する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】金属表面に他の金属のめっき層を形成す
る場合、電気化学的処理によるめっきの他、芯材となる
金属を上記他の金属を溶融させためっき浴中に浸漬す
る、所謂溶融めっき浴によるめっき処理が、広く行なわ
れている。この様な溶融めっき浴により、例えば長尺な
鋼板等の金属板の表面に、亜鉛等の異種金属のめっきを
施す場合、例えば実開昭６１−９０８５２号公報、或は
特開平５−１８７４４５号公報に記載されている様に、
図４〜５に示す様な装置により行っている。

【０００３】図示しないアンコイラから送り出された、
鋼板等の芯材となる帯状の金属板１は、適宜の搬送ロー
ル２により案内されつつ、連続炉３からスナウト４を通
り、溶融金属５を貯溜しためっき槽６に導き入れられ
る。シンクロール７により上方に方向転換され、このめ
っき槽６内を送られる事で、表面にめっき層となる溶融
金属５を付着した金属板１は、サポートロール８、８に
よって反りの矯正及び通板の安定化を図り、めっき処理
済の金属板１ａとして、上記めっき槽６外に取り出され
る。９、９は、溶融金属の付着量を規制する為のノズル
である。上記ノズル９、９を通過した、めっき処理済の
金属板１ａは、表面に付着した金属を冷却固化させてか
ら、図示しないリコイラに巻き取る。

【０００４】上述の様に、高温の溶融金属５中に浸漬さ
れた状態で、金属板１を案内したり、或は金属板１の反
りを矯正したりする、シンクロール７及びサポートロー
ル８、８の両端部は、例えば図５に示す様に、１対の支
持腕１０、１０の先端部に転がり軸受１１、１１を介し
て、回転自在に支持されている。即ち、上記各支持腕１
０、１０の先端部には円孔１２、１２を形成している。
そして、各円孔１２、１２の内周面と、サポートロール
８の両端面から突出した軸１３、１３の外周面との間に
上記転がり軸受１１、１１を設けて、上記サポートロー
ル８の回転を自在としている。シンクロール７の支持装
置も、同様に構成される。

【０００５】転がり軸受１１、１１としては、高度の耐
熱性を要求される事から、例えばセラミック製のものを
使用する。即ち、各転がり軸受１１、１１を、それぞれ
が窒化けい素（ Si₃Ｎ₄ ）等のセラミックにより造られ
た、外輪１４と内輪１５と複数の転動体１６、１６とか
ら構成している。又、複数の転動体１６、１６は、保持
器２６（本発明の実施例を示す図１〜図２参照）によ
り、隣り合う転動体１６、１６同士の間に所定の間隔を
あけた状態で、転動自在に保持している。

【０００６】上述の様にして、例えばサポートロール８
の両端部を支持する１対の転がり軸受１１、１１を構成
する外輪１４、１４は、それぞれ、調心リング１７、１
７と組み合わされて外輪ユニットを構成している。即
ち、上記各外輪１４、１４を上記調心リング１７、１７
内に揺動自在に嵌装する事により、上記各外輪１４、１
４の中心軸と上記各調心リング１７、１７の中心軸との
ずれを補償自在な、自動調心軸受を構成している。そし
て、これら１対の調心リング１７、１７を上記各円孔１
２、１２の内側に、軸受箱１８ａ、１８ｂを介して支持
している。更に、これら１対の調心リング１７、１７の
うち、一方（図５の右方）の調心リング１７は、当該調
心リング１７を支持する為の軸受箱１８ａの内側に、軸
方向（図５の左右方向）に亙る変位不能に支持してい
る。又、他方（図５の左方）の調心リング１７は、当該
調心リング１７を支持する為の軸受箱１８ｂの内側に、
軸方向（図５の左右方向）に亙る変位自在に支持してい
る。

【０００７】この様に、上記他方の調心リング１７を軸
受箱１８ｂを介して円孔１２の内側に、軸方向に亙る変
位自在に支持するのは、上記サポートロール８の温度変
化に伴う、熱膨張並びに収縮を吸収する為である。即
ち、このサポートロール８の温度は、めっき装置の使用
時にはめっき槽６内の溶融金属５の温度と同じ４５０℃
程度にまで上昇するが、保守点検等の為、めっき槽６か
ら引き上げた状態では、常温にまで低下する。従って、
上記サポートロール８の全長は、めっき装置の使用時と
保守点検作業時とで、熱膨張収縮に基づいて相当に変化
する。この為、この変化分を吸収する手段が必要にな
る。そこで、上述の様に、一方の調心リング１７を軸受
箱１８ｂの内側に、軸方向に亙る変位自在に支持して、
上記全長の変化分を吸収自在としている。

【０００８】保守点検等の為、それまで溶融金属５中に
浸漬されていたサポートロール８を引き上げると、この
サポートロール８の温度低下に基づく全長の収縮に伴っ
て、上記他方の調心リング１７が図５で右方に変位し、
この収縮分を吸収する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様な
従来の溶融金属めっき浴中のロール支持装置の場合、次
に述べる様な解決すべき点がある。即ち、保守点検作業
等の為、それまで溶融金属５中に浸漬されていたサポー
トロール８を引き上げて大気中に露出させた場合に、一
部の溶融金属が軸受箱１８ｂの内周面に付着する事が避
けられない。そして、この様に軸受箱１８ｂの内周面に
付着した溶融金属は、上記サポートロール８の温度が十
分に下がり、このサポートロール８の全長が縮み切る以
前に冷却固化する。

【００１０】この様に冷却固化した金属が、上記軸受箱
１８ｂの内周面に付着したままになると、調心リング１
７がこの軸受箱１８ｂ内で軸方向に亙って変位する事の
妨げとなる。この結果、上記サポートロール８の収縮に
伴って１対の転がり軸受１１、１１に、スラスト方向に
亙って過大な力が加わり、これら各転がり軸受１１、１
１を破損する原因となる。

【００１１】即ち、溶融金属中でロール支持装置を長期
間に亙って使用する場合には前述の様に、保守点検等の
為にサポートロール８等のロールとその両端の軸受部分
とを、溶融金属浴中から大気中に取り出す。しかも、こ
の様な溶融金属浴中への浸漬とこの浴中からの取り出し
とは繰り返し行われ、その度に上記サポートロール８が
伸縮する。この為上述した様に、上記サポートロール８
の両端を支持する１対の転がり軸受１１、１１のうちの
一方の転がり軸受１１を固定する（軸方向に不動にす
る）と共に、他方の転がり軸受１１を軸方向に亙る変位
可能に支持している。

【００１２】ところが、この他方の転がり軸受１１の摺
動部分に溶融金属が付着し、更に固化した場合には、こ
の他方の転がり軸受１１の軸方向に亙る変位が妨げら
れ、上記サポートロール８の伸縮に伴って大きなスラス
ト力が、上記他方の転がり軸受１１だけでなく上記一方
の転がり軸受１１にも加わる。そして、このスラスト力
が過大になると、上記サポートロール８の両端を支持す
る１対の転がり軸受１１、１１、調心リング１７や軸受
箱１８ａ、１８ｂ、或はこれら各転がり軸受１１、１１
を支持している支持腕１０、１０が破損する。本発明の
溶融金属めっき浴中のロール支持装置は、この様な事情
に鑑みて考えたものである。

【００１３】

【課題を解決する為の手段】本発明の溶融金属めっき浴
中のロール支持装置は、前述した従来の溶融金属めっき
浴中のロール支持装置と同様に、溶融金属めっき浴中に
設けられるロールと、このロールの両端面中心部から突
出した、互いに同心で且つ上記ロールと同心の１対の軸
と、少なくともそれぞれの先端部を上記溶融金属めっき
浴中に浸漬した１対の支持腕と、各支持腕の先端部に設
けられた軸受箱と、これら各軸受箱の内周面と上記各軸
の外周面との間に設けられた１対の転がり軸受とを備
え、少なくとも一方の軸受箱は転がり軸受を構成する外
輪を、軸方向に亙る変位自在に支持している。

【００１４】特に、本発明の溶融金属めっき浴中のロー
ル支持装置に於いては、上記少なくとも一方の軸受箱の
内周面と当該軸受箱の内側に保持された転がり軸受を構
成する外輪ユニットの外周面とは、上記溶融金属に対す
る濡れ性が悪い材料を介して互いに嵌合している。外輪
ユニットの外周面とは、調心リングを使用する場合には
この調心リングの外周面である。又、例えば転がり軸受
が自動調心ころ軸受の場合の様に、調心リングを使用し
ない場合には外輪自身の外周面が外輪ユニットである。

【００１５】上記濡れ性が悪い材料により互いに嵌合す
る内周面と外周面とは、何れの周面も濡れ性の悪い材料
により覆う事が好ましいが、一方の周面のみを濡れ性の
悪い材料により覆う場合には、幅広の周面のみを覆う事
が好ましい。

【００１６】又、上記濡れ性の悪い材料は、溶融金属の
種類に応じて選定するが、例えば溶融金属が亜鉛、アル
ミニウム、又はこれらの合金である場合には、次の〜
の何れかのものが、好ましく使用できる。純タンタル（Ta）若しくはタンタルを主成分とする
合金黒鉛ｃ／ｃコンポジット（炭素＋炭素繊維）炭化けい素（SiＣ）純モリブデン（Mo）若しくは二硫化モリブデン（Mo
Ｓ₂ ）酸化ジルコニウム（ZrＯ₂ ）

【００１７】尚、濡れ性の程度を客観的に表す数値とし
て、液滴（溶融金属）と固体面（上記一方の周面）との
接触角θ（濡れ角）があり、この接触角θが大きい程濡
れ性が悪いとされる。本明細書で言う濡れ性の悪い材料
としては、溶融金属の接触角θが９０度以上（θ≧９０
度）好ましくは１００度以上（θ≧１００度）となるも
のを使用する。溶融金属の接触角θが９０度未満となる
材料を使用すると、この溶融金属が表面に付着し易くな
る。そこで、上記接触角θが９０度以上の材料を使用す
るが、１００度以上のものを使用すれば、当該材料表面
と溶融金属との付着防止効果がより確実になる。

【００１８】更に、長期間に亙って安定した付着防止効
果を得る必要があれば、次式で表される濡れ性の低下率
Ｋが４０％以下の材料を使用する事が好ましい。Ｋ＝｛（θ₀ −θ₁₂₀ ）／θ₀ ｝×１００この式中、θ₀ は接触角の初期値（液滴が固体面に接触
した直後の接触角）を、θ₁₂₀ は１２０秒経過後の接触
角を、それぞれ表している。この様な式で表される濡れ
性の低下率Ｋを４０％以下に抑えれば、長期間に亙る繰
り返しの使用によっても、転がり軸受の破損防止を図れ
る。これに対して、上記低下率Ｋが４０％を越えた場合
には、長期間に亙る繰り返しの使用により、次第に溶融
金属が付着し易くなり、転がり軸受の破損防止効果が不
確実になり易い。上記〜の材料は、これらの条件を
総て備えている。

【００１９】

【作用】上述の様に構成される本発明の溶融金属めっき
浴中のロール支持装置の場合、互いに嵌合した少なくと
も一方の軸受箱の内周面と外輪ユニットの外周面との嵌
合部分に溶融金属が付着しにくく、仮に付着して冷却固
化した場合でも、軽い力で剥離する。この為、上記嵌合
部分に付着して固化した金属が、転がり軸受が軸方向に
変位する事に対して大きな抵抗とならず、上記ロール支
持装置を構成する１対の転がり軸受に、スラスト方向に
亙る大きな力が作用する事を防止できる。この結果、上
記転がり軸受の破損防止を図れる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の第一実施例を示している。
サポートロール８の端面中心部から突出した軸１３は、
基端寄りの大径部１９と先端寄りの小径部２０とを段部
２１により連続させて成る。そして、このうちの小径部
２０に、転がり軸受１１を構成する内輪１５を外嵌して
いる。上記小径部２０の先端部にはキャップ２２を外嵌
し、更にこのキャップ２２を、ボルト２７により固定し
ている。そして、このキャップ２２の端縁と上記段部２
１との間で、上記内輪１５を挟持固定している。

【００２１】一方、支持腕１０の先端部（下端部）に形
成した円孔１２内には、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳＧ
４３１０）製で円環状の軸受箱１８ｂを内嵌固定してい
る。この軸受箱１８ｂの内周面には、タンタル製の板材
を丸めて円筒状に形成されたスリーブ２３を内嵌して、
この内周面をタンタルにより覆っている。図示の実施例
の場合には、このスリーブ２３の一端縁（図１の右端
縁）を、上記軸受箱１８ｂの一端開口部に形成した鍔部
２４に突き当て、他端縁を、上記軸受箱１８ｂの他端開
口部にねじ止め固定した抑えリング２５により抑えてい
る。尚、上記軸受箱１８ｂは、上記ＳＵＳ３０４以外
にも、純鉄等、溶融金属浴中での使用に耐え得る他の材
質を使用可能である。

【００２２】上記サポートロール８の全長が、溶融金属
５を貯溜しためっき槽６（図４〜５参照）中への出し入
れに基づく温度変化に伴う膨張、収縮により変化した場
合には、上記転がり軸受１１を構成する外輪１４に外嵌
した調心リング１７が、上記スリーブ２３の内側で軸方
向（図１の左右方向）に摺動し、上記全長の変化分を吸
収する。尚、上記調心リング１７は、上記スリーブ２３
と同様に、タンタル、或は黒鉛、ｃ／ｃコンポジット
等、溶融金属に対する濡れ性が悪い材料により造る事が
好ましい。但し、濡れ性がそれほど悪くない、ＳＵＪ
２（ＪＩＳＧ４８０５）等の軸受鋼を初めとする鋼や
銅合金等を使用する事もできる。

【００２３】特に、本発明の溶融金属めっき浴中のロー
ル支持装置の場合には、上記タンタル製のスリーブ２３
の内周面に溶融金属が付着しにくく、仮に付着してこの
内周面で冷却固化した場合でも、弱い力を加えるだけ
で、この内周面から剥れる。即ち、上記スリーブ２３の
内周面には、上記調心リング１７の軸方向に亙る変位を
妨げる様な状態では、固化した金属が付着しない。更に
言えば、上記軸受箱１８ｂの内周面に付着した金属が、
上記調心リング１７の内側に設けられた転がり軸受１１
が軸方向に変位する事に対して大きな抵抗とはならな
い。

【００２４】この結果、上記サポートロール８を溶融金
属５（図４参照）から引き上げ、めっき槽６外でこのサ
ポートロール８を冷却した場合にも、上記軸受箱１８ｂ
内での転がり軸受１１の変位は円滑に行われ、ロール支
持装置を構成する１対の転がり軸受１１、１１（図５参
照）に、スラスト方向に亙る大きな力が作用する事を防
止できる。

【００２５】次に、図２は、本発明の第二実施例を示し
ている。本実施例の場合には、軸受箱１８ｂの内周面を
覆う為のスリーブ２３ａとして、黒鉛若しくはｃ／ｃコ
ンポジット製のものを使用している。タンタルに比べて
脆い黒鉛若しくはｃ／ｃコンポジットにより造られたス
リーブ２３ａは、上記タンタル製のスリーブ２３に比べ
て厚肉に形成している。その他の構成及び作用は、上述
した第一実施例と同様である為、同等部分には同一符号
を付して、重複する説明を省略する。尚、図示の実施例
では、軸受箱１８ｂを、支持腕１０とは別体とし、この
別体の軸受箱１８ｂを後から支持腕１０に固定してい
る。但し、この軸受箱１８ｂは、支持腕１０と一体に造
る事もできる。

【００２６】又、図示は省略するが、軸受箱１８ｂの内
周面を覆うタンタル製のスリーブ２３（図１）或は黒鉛
若しくはｃ／ｃコンポジット製のスリーブ２３ａ（図
２）を省略する代わりに、上記内周面に炭化けい素のコ
ーティング層を形成する事もできる。炭化けい素は溶融
金属に対する濡れ性が殆どない為、上記スリーブ２３、
２３ａを省略しても、これらスリーブ２３、２３ａを設
けた場合と同等かそれ以上に、熱膨張後の収縮に伴う転
がり軸受１１の変位を円滑にできる。この様な炭化けい
素のコーティング層は、スプレー処理により容易に形成
できる。尚、このコーティング層は、上記軸受箱１８ｂ
の内周面だけでなく、調心リング１７の外周面にも形成
する事が、上記変位をより円滑に行わせる為には好まし
い。

【００２７】又、上記炭化けい素のコーティング層を、
調心リング１７の内周面と外輪１４の外周面との少なく
とも一方の周面に形成すれば、これら調心リング１７と
外輪１４との変位がより円滑になって、外輪１４の調心
性が向上する。この技術は、前記図１〜２に示した第一
〜第二実施例と組み合わせる事もできる。更に、スリー
ブ２３、２３ａの材料として、上述の様なタンタル、黒
鉛、ｃ／ｃコンポジット、炭化けい素の他、タンタルを
主成分とする合金、モリブデン若しくは二硫化モリブデ
ン、酸化ジルコニウムを使用する事も可能である。

【００２８】次に、本発明の効果を確認する為に行った
実験に就いて説明する。実験では、先ず、図３に示す様
なダミーの軸１３ａ、キャップ２２、軸受箱１８ｂ、ｃ
／ｃコンポジット製の調心リング１７及び窒化けい素製
の転がり軸受１１を組み立てた状態で溶融金属中に浸漬
してから、この溶融金属中よりこの組立体を、その軸線
方向が水平方向に一致する状態で取り出した。そして、
この組立体に付着した溶融金属が冷却固化した後、図３
に示す様に、スリーブ２３の内径よりも少し大きな内径
を有する孔を形成した台２８上に、上記スリーブ２３の
内周面が孔の内側に位置する様に載置する。この様に、
台２８の上面で上記軸受箱１８ｂの端面を抑えた状態
で、上記転がり軸受１１の内輪１５の内側に固定した軸
１３ａ及びキャップ２２に、図３で下向のスラスト荷重
を加え（この荷重を徐々に大きくし）、上記調心リング
１７及び転がり軸受１１が上記軸受箱１８ｂの内側から
引き抜けるか否かを確認した。引き抜き実験は３回繰り
返して行った。即ち、軸受箱１８ｂから調心リング１７
を引き抜けた試験片は、再び調心リング１７を軸受箱１
８ｂ内に挿入する事で組み立て、再度溶融金属中に所定
時間浸漬してから取り出し、再び引き抜き試験に供し
た。但し、何れかの部分が破損した場合は、以後の実験
は中止した。各実験に共通する条件は、次の通りであ
る。転がり軸受１１の内径Ｒ₁₁ ：８０mm 同外径Ｄ₁₁ ：１９１mm 同幅Ｗ₁₁ ：４５mm 軸受箱１８ｂの外径Ｄ_18b ：２６５mm 同幅Ｗ_18b ：８０mm

【００２９】実験は、上記軸受箱１８ｂの内周面に添着
するスリーブ２３、若しくはこの内周面に形成するコー
ティング層の材質と、溶融金属の種類及び温度とを変え
て多数行った。その結果を、下述する表１〜１１に示
す。各表の試験結果を示す欄に記載した符号のうち、○
は何れの部分も破損する事なく、軸受箱１８ｂから調心
リング１７を引き抜けた事を表している。又、×は引き
抜きに伴って何れかの部分が破損した事を表しており、
×に隣り合う括弧内に破損部分を記載している。又、各
表中、溶融温度は、試験片を浸漬する溶融金属の温度で
ある。

【００３０】更に、これら各表中、めっき浴の種類を表
す符号の意味は次の通りである。尚、実験結果に影響し
ない様な不可避不純物は記載しない。Ａ：０．１５重量％のAlを含むZn合金。Ｂ：４．１重量％のAlと、０．０９重量％のMgとを
含むZn合金。Ｃ：５５重量％のAlと１．５重量％のSiとを含み、
残部をZnとしたZn−Al合金。Ｄ：９重量％のSiを含むAl合金。尚、溶融金属めっき浴を行う場合、芯材の溶出等によ
り、溶融金属中の組成は絶えず微妙に変化する。しかし
ながら、例えば上記Ａ〜Ｄの組成が多少ずれても、本発
明の特徴点であるスリーブ２３表面と溶融金属との濡れ
性に関しては殆ど影響しない。例えば、Ａ浴中のAlは
０．０１〜０．３重量％の範囲で、Ｂ浴中のMgは０．２
重量％以下で、Ｃ浴中のSiは０．５〜３重量％で、Ｄ浴
中のSiは５〜１５重量％の範囲で、それぞれ選択でき
る。又、各めっき浴の温度は、それぞれＡ浴が４３０〜
５２０℃、Ｂ浴が４３０〜５２０℃、Ｃ浴が５８０〜６
５０℃、Ｄ用が６８０〜７３０℃の範囲内で選択でき
る。

【００３１】第一の実験は、本発明に属するものの第１
例として、純タンタル製のスリーブを使用して行った。
その結果を次の表１に示す。

【表１】

【００３２】第二の実験は、本発明に属するものの第２
例として、１０重量％のタングステン（Ｗ）を加えたタ
ンタル合金製のスリーブを使用して行った。その結果を
次の表２に示す。

【表２】

【００３３】第三の実験は、本発明に属するものの第３
例として、黒鉛製のスリーブを使用して行った。その結
果を次の表３に示す。

【表３】

【００３４】第四の実験は、本発明に属するものの第４
例として、ｃ／ｃコンポジット製のスリーブを使用して
行った。その結果を次の表４に示す。

【表４】

【００３５】第五の実験は、本発明に属するものの第５
例として、軸受箱１８ｂの内周面に炭化けい素のコーテ
ィング層を形成して行った。その結果を次の表５に示
す。

【表５】

【００３６】第六の実験は、本発明に属するものの第６
例として、モリブデン製のスリーブを使用して行った。
その結果を次の表６に示す。

【表６】

【００３７】第七の実験は、本発明に属するものの第７
例として、酸化ジルコニウム製のスリーブを使用して行
った。その結果を次の表７に示す。

【表７】

【００３８】第八の実験は、本発明からは外れるものの
第１例として、ＳＵＳ３０４製のスリーブを使用して
行った。その結果を次の表８に示す。

【表８】

【００３９】第九の実験は、本発明からは外れるものの
第２例として、ＳＵＳ３１６（ＪＩＳＧ４３１
０）製のスリーブを使用して行った。その結果を次の表
９に示す。

【表９】

【００４０】第十の実験は、本発明からは外れるものの
第３例として、ＳＵＳ３１６Ｌ（ＪＩＳＧ４３１
０）製のスリーブを使用して行った。その結果を次の表
１０に示す。

【表１０】

【００４１】第十一の実験は、本発明からは外れるもの
の第４例として、インコネル製のスリーブを使用して行
った。その結果を次の表１１に示す。

【表１１】

【００４２】これら、本発明に属するものの実験結果を
示す表１〜７の記載と、本発明からは外れるものの実験
結果を示す表８〜１１の記載とを比較すれば明らかな通
り、本発明の溶融金属めっき浴中のロール支持装置は、
軸受箱１８ｂから調心リング１７を含む転がり軸受１１
を引き抜く作業を、溶融金属の付着により妨げる事なく
行える。尚、表１、２の記載から明らかな通り、タンタ
ルに０〜１０重量％のタングステンを添加した合金は、
タンタル及び１０重量％のタングステンを添加したタン
タル合金と同様に、溶融金属の付着に基づく引き抜き不
良を防止できる。

【００４３】尚、本発明の溶融金属めっき浴中のロール
支持装置を実施する際に、好ましくは、転がり軸受１１
に組み込まれて複数の転動体１６、１６を保持する保持
器２６を、スリーブ２３、２３ａと同様に、溶融金属に
対する濡れ性の悪い材料により造る。この場合には、保
持器２６を、純タンタル若しくはタンタルを主成分とす
る合金により造る事が好ましい。この様に、保持器２６
を純タンタル若しくはタンタルを主成分とする合金によ
り造れば、保守点検作業時にこの保持器２６に溶融金属
が付着して固化した場合でも、この付着金属を容易に取
り除いて、保守点検作業を容易に行える。言い換えれば
転がり軸受１１を酸洗する際に使用するＨCl等の洗浄液
を少なくして、排液処理の手間の軽減を図れる。純タン
タル若しくはタンタルを主成分とする合金は耐酸性を有
する為、保守点検作業時に行う酸洗によって、この保持
器２６が侵される事はない。

【００４４】表１２〜１５は、この様に保持器２６を溶
融金属に対する濡れ性の悪い材料により造った場合の効
果を確認する為に行った実験の結果を示している。この
実験は、前述した本発明の効果を確認する為の実験と同
様に、図３に示す様な装置を用いて行なった。スリーブ
２３は純タンタル製とし、調心リング１７はｃ／ｃコン
ポジット製とした。そして、図３に示す様な軸受箱１８
ｂ、調心リング１７及び転がり軸受１１を２４時間、溶
融金属中に浸漬した状態で転がり軸受１１を回転させて
からこの溶融金属中より取り出し、室温まで冷却した
後、前述と同様の引き抜き試験に供した。

【００４５】実験は、上記保持器２６の材質を、純タン
タル製（実施例１）、１０重量％のタングステン（Ｗ）
を加えたタンタル合金製（実施例２）、ＳＵＳ３０４
製（比較例１）、黒鉛製（比較例２）とし、これら４種
類の保持器２６を、上記内外両輪１５、１４、及び転動
体１６と共に組み立て、それぞれ転がり軸受１１とした
ものを図３に示す様に組み付けて行った。そして、これ
ら実験例１、２及び比較例１、２の４種類を１組とし
て、溶融金属の種類及び温度を変え、複数の種類の引き
抜き試験を行った。その結果を次の表１２〜１５に示
す。尚、各表の試験結果を示す欄に記載した符号のう
ち、○は何れの部分も破損する事なく、スリーブ２３内
周面から調心リング１７及び転がり軸受１１を抜き出せ
た事を表している。又、×は上記調心リング１７及び転
がり軸受１１の何れかの部分が破損した事を表してお
り、×に隣り合う括弧内に破損部分を記載している。
又、溶融金属の欄中の温度を示す数値は、溶融温度（溶
融金属の温度）である。更に、これら各表中、溶融金属
の種類を表す符号の意味は、前述した本発明の効果を確
認する為の実験と同様である。

【００４６】

【表１２】

【００４７】

【表１３】

【００４８】

【表１４】

【００４９】

【表１５】

【００５０】尚、このうちの表１２〜１４で、比較例１
は、２回目の溶融金属中への浸漬時に保持器２６が腐食
溶解し、試験の継続が不能になった為、２回目以降の試
験を行わなかった。表１５で比較例１は、１回目の溶融
金属浸漬時に保持器２６が腐食溶融した為、１回目から
試験を行えなかった。又、各表１２〜１５で比較例２
は、溶融金属浴からの引き上げ後、軸受の内側下部に溜
った溶融金属が急激に冷却されて熱収縮するのに伴っ
て、保持器２６が破損した。この為、１回目（表１４〜
１５）、又は２回目（表１２〜１３）の引き抜き試験を
行う前に実験を中止した。

【００５１】尚、サポートロール８の伸縮に伴って転が
り軸受１１や調心リング１７、或は支持腕１０が破損す
る事を防止すべく、一方の周面のみを濡れ性の悪い材料
により覆う場合に、幅広の周面のみを覆えば、幅が狭い
周面を覆わなくても、上記作用を発揮できる。これに対
して、幅が狭い周面のみを濡れ性の悪い材料により覆っ
た場合には、幅広の周面の一部で、幅が狭い周面から突
出した部分に付着した溶融金属が固化する事で、転がり
軸受が軸方向に変位する事を妨げられる可能性がある。
例えば、図１〜２に示した実施例の場合、幅広の軸受箱
１８ｂの内周面のみを濡れ性の悪い材料で覆えば、十分
な効果を得られる。これに対して、幅が狭い調心リング
１７の外周面のみを濡れ性の悪い材料により覆っても、
上記軸受箱１８ｂの内周面で調心リング１７からはみ出
た部分に付着した溶融金属が固化した場合に、上記軸受
箱１８ｂに対する調心リング１７の変位が損なわれる可
能性がある。

【００５２】更に、本発明の溶融金属めっき浴中のロー
ル支持装置は、溶融金属５中に浸漬された状態で使用さ
れるロールであれば、図示の実施例の様に、サポートロ
ール８に限定されず、シンクロール７等、他のロールの
支持部分にも実施できる事は勿論である。

【００５３】尚、本発明の溶融金属めっき浴中のロール
支持装置を実施する際に、転がり軸受１１を構成する外
輪１４、内輪１５、転動体１６、１６を、０．１〜２．
０重量％の酸化マグネシウム（MgＯ）と０．２〜３．５
重量％の酸化セリウム（CeＯ₂ ）と０．１〜２．０重量
％の酸化ストロンチウム（SrＯ）をとを合計で１．５〜
５．０重量％含み、熱間静水圧燒結（ＨＩＰ）された窒
化けい素により造る事が好ましい。上記転がり軸受１１
を構成する外輪１４、内輪１５、転動体１６、１６を、
この様な物質をバインダーとして加えた窒化けい素によ
り造れば、得られた転がり軸受１１の耐久性を確保でき
る。尚、前述した表１〜１５にそれぞれの結果を示した
実験に使用した転がり軸受１１を構成する外輪１４、内
輪１５、転動体１６、１６の素材は総て１．１重量のMg
Ｏと１．９重量％のCeＯ₂ と０．６重量％のSrＯをバイ
ンダーとして加え、ＨＩＰにより燒結された窒化けい素
を使用している。

【００５４】この様に、セラミック製の転がり軸受１１
の耐久性を確保しなければならない理由は、次の通りで
ある。溶融金属めっき浴中でロールを支持する転がり軸
受は、周囲に溶融金属が存在する状態で回転する。又、
保守点検の為に溶融金属中から大気中に取り出された転
がり軸受１１は、付着した溶融金属を取り除く為に、１
０％ＨClによる酸洗（溶融金属が亜鉛の場合）を施され
る。この酸洗は、転がり軸受が溶融金属中から取り出さ
れる度に、繰り返し行われる。従って、上記転がり軸受
１１の耐久性を確保する為には、この転がり軸受１１を
構成する材料は、溶融金属により腐食されないだけでな
く、酸洗に使用する酸によっても腐食されないものでな
ければならない。上記組成を満たすセラミックにより造
られた転がり軸受は、上述の様な条件下でも腐食が少な
く、十分な耐久性を得られる。

【００５５】尚、セラミック製の転がり軸受の耐久性を
確保すべく、窒化けい素中にMgＯとCeＯ₂ とSrＯと添加
する理由と、添加量を上記範囲に規制する理由は、次の
通りである。MgＯは、１６００℃程度と、比較的低い温
度でSiＯ₂ と反応し、ガラス質の境界相となる液相を窒
化けい素の粒界に形成しながら、この窒化けい素の燒結
を促進する。この際、耐食性に優れた酸窒化物系ガラス
相を形成すると考えられている。この様な酸窒化物系ガ
ラス相の組成は、MgＯの添加量が０．１重量％未満では
不十分となって得られた燒結材（窒化けい素）の強度が
不十分になる。反対に、単独では耐食性が劣るMgＯの添
加量が２．０重量％を越えると、得られた燒結材の耐食
性が不十分になる。そこで、MgＯの添加量を０．１〜
２．０重量％の範囲に規制した。

【００５６】又、CeＯ₂ は、上記酸窒化物系ガラス相と
の親和性が高く、粒界に迅速に拡散して酸窒化物系ガラ
ス層との均一性を高め、耐食性を高めると共に窒化けい
素燒結体の強度を向上する効果を有する為、添加する。
CeＯ₂ の添加量が０．２重量％未満では、粒界に拡散す
る量として不十分で、酸窒化物系ガラス層の均一化が不
十分となる。反対に、単独では耐食性が劣るCeＯ₂ の添
加量が３．５重量％を越えると、得られた燒結材の耐食
性が不十分になる。そこで、CeＯ₂ の添加量を０．２〜
３．５重量％の範囲に規制した。

【００５７】又、SrＯは、上記MgＯと同様の理由で耐食
性に優れた酸窒化物系ガラス相を形成すると考えられて
いるが、MgＯと共存する事で、より燒結を促進する効果
を有する為、添加する。この様な酸窒化物系ガラス相の
組成は、SrＯの添加量が０．１重量％未満では不十分と
なって、得られた燒結材（窒化けい素）の強度が不十分
になる。反対に、単独では耐食性が劣るSrＯの添加量が
２．０重量％を越えると、得られた燒結材の耐食性が不
十分になる。そこで、SrＯの添加量を０．１〜２．０重
量％の範囲に規制した。

【００５８】更に、MgＯ、CeＯ₂ 、SrＯの個々の添加量
が上記した条件を満たした場合でも、合計添加量が１．
５重量％未満の場合には、上記酸窒化物系ガラス層の形
成が不十分で、十分な強度を得られない。反対に、合計
添加量が５．０重量％を越えると、個々の添加量が上記
した条件を満たした場合でも、過剰のガラス層が存在す
る事で、十分な耐食性を得られなくなる。そこで、Mg
Ｏ、CeＯ₂ 、SrＯの添加量の合計を１．５〜５．０重量
％の範囲に規制した。

【００５９】次に、転がり軸受１１を構成する外輪１
４、内輪１５、転動体１６、１６を、上述の様な材料に
より造る事による効果を確認する為に行った実験に就い
て説明する。実験は、次の表１６〜１７に示す様に、Mg
Ｏ、CeＯ₂ 、SrＯを同表に示す割合で添加した窒化けい
素を熱間静水圧燒結（ＨＩＰ）する事により、長さが４
０mm、幅が４mm、厚さが３mmの試験片を作成し、この試
験片の曲げ強度を測定する事で行った。曲げ強度試験の
方法は、ＪＩＳＲ１６０１に記載された、３点曲げ
強さに準拠した。

【００６０】

【表１６】

【００６１】上記表１６の曲げ強度を表した欄中、初期
値（単位はMPa ）は溶融金属に浸漬する以前の値を、１
０サイクル処理時の曲げ強度（MPa ）は、試験片を溶融
金属めっき浴を構成する転がり軸受１１の使用状態を再
現する行程を１０回繰り返した後の値を、それぞれ表し
ている。例えばＡ浴の場合には、４６０℃の溶融亜鉛に
２４時間浸漬した後、この試験片を大気中に引き上げて
室温の１０％ＨClに８時間浸漬する（酸洗する）作業を
１サイクルとする。又、低下度合は、１０サイクル処理
後の曲げ強度の初期値に対する割合を、それぞれ表して
いる。更に、溶融金属の種類を表したＡ〜Ｄの符号の意
味は、前述した引き抜き試験の場合と同じである。溶融
金属めっき浴中のロール支持装置の転がり軸受１１を構
成する外輪１４、内輪１５、転動体１６、１６用の材料
としては、曲げ強度の初期値が９００MPa 以上あり、低
下度合が９０％以上ある事が好ましい。これら両条件
（９００MPa 以上且つ９０％以上）を満たせば、当該材
料により造られた転がり軸受を長期間に亙って使用でき
る。

【００６２】この条件を勘案しつつ、上記表１６の記載
を見れば、実施例１〜８の材料は何れも、長期間に亙り
使用可能な転がり軸受を得られる事が分る。又、比較例
１、３、５、７の材料は、MgＯ、CeＯ₂ 、SrＯのうちの
何れか（７は合計も）添加量が少ない結果、曲げ強度の
初期値が９００MPa に達せず、使用に適さない事が分
る。更に、比較例２、４、６、８の材料は、MgＯ、CeＯ
₂ 、SrＯのうちの何れか（８は合計も）添加量が過剰な
為、曲げ強度の初期値は十分に大きいが低下度合が不足
する為、やはり使用に適さない事が分る。

【００６３】又、燒結法が試験片の強度に及ぼす影響を
調べる為、次の表１７に示す様な割合でMgＯ、CeＯ₂ 、
SrＯを添加した窒化けい素製の試験片を、常圧燒結によ
り造り、上記表１６の場合と同様にして各試験片の曲げ
強度を測定した。尚、表１７の場合には、Ａ浴のみで試
験を行った。Ｂ、Ｃ、Ｄ浴は、温度がＡ浴と同等若しく
はそれ以上であり、劣化度合がＡ浴よりも著しくなる
（Ａ浴による傾向で十分に判定できる）ので、省略し
た。

【００６４】

【表１７】

【００６５】この表１７から明らかな通り、MgＯ、CeＯ
₂ 、SrＯを前述の条件を満たす割合で添加した窒化けい
素でも、燒結法が熱間静水圧燒結でない場合には、曲げ
強度の初期値が低過ぎる。

【００６６】更に、窒化けい素に添加する添加物の種類
が燒結体の強度に及ぼす影響を知る為に行った実験の結
果を、次の表１８に示す。この表１８にその結果を示す
実験も、Ａ浴のみで行った。この表１８に記載した比較
例１２〜１６のうち、比較例１２〜１５は、CeＯ₂ 及び
SrＯに代えてＹ₂ Ｏ₃ 及びAl₂ Ｏ₃ を添加したもの、比
較例１６、はCeＯ₂ 及びSrＯに代えてＹ₂ Ｏ₃ 及びZrＯ
₂ を添加したものである。この表１８の記載から、Mg
Ｏ、CeＯ₂ 、SrＯ以外の添加物を使用した場合には、曲
げ強度の初期値は高いが、この曲げ強度の低下度合いが
著しく、使用に適さない事が分る。

【００６７】

【表１８】

【００６８】尚、前記各実施例では、軸受箱１８ｂの内
周面と外輪ユニットの外周面とを溶融金属に対する濡れ
性が悪い材料を介して互いに嵌合させる構成に就いて説
明した。但し、熱変化による膨張、収縮を吸収する為に
は、軸１３とこの軸１３を支持する手段とが軸方向に亙
り相対変位自在であれば良い。従って、転がり軸受１１
を構成する内輪１５の内周面と軸１３の外周面とを溶融
金属に対する濡れ性の悪い材料を介して互いに嵌合させ
ると共に、キャップ２２を省略する事により、これら内
輪１５と軸１３とを軸方向に亙る変位自在に組み合わせ
る事もできる。

【００６９】

【発明の効果】本発明の溶融金属めっき浴中のロール支
持装置は、以上に述べた通り構成され作用する為、転が
り軸受に大きなスラスト荷重が加わるのを防止して、こ
の転がり軸受の破損防止を確実に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す要部縦断面図。

【図２】同第二実施例を示す要部縦断面図。

【図３】本発明の効果を確認すべく、転がり軸受に加わ
るスラスト荷重を測定する為に使用した実験装置の断面
図。

【図４】溶融金属めっき装置の略縦断側面図。

【図５】図４の拡大Ｘ−Ｘ断面図。

【符号の説明】

１、１ａ金属板２搬送ロール３連続炉４スナウト５溶融金属６めっき槽７シンクロール８サポートロール９ノズル１０支持腕１１転がり軸受１２円孔１３、１３ａ軸１４外輪１５内輪１６転動体１７調心リング１８ａ、１８ｂ軸受箱１９大径部２０小径部２１段部２２キャップ２３、２３ａスリーブ２４鍔部２５抑えリング２６保持器２７ボルト２８台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本孝夫大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者野島克広大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者森俊博大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者安藤功司茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者矢川敦久大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属めっき浴中に設けられるロール
と、このロールの両端面中心部から突出した、互いに同
心で且つ上記ロールと同心の１対の軸と、少なくともそ
れぞれの先端部を上記溶融金属めっき浴中に浸漬した１
対の支持腕と、各支持腕の先端部に設けられた軸受箱
と、これら各軸受箱の内周面と上記各軸の外周面との間
に設けられた１対の転がり軸受とを備え、少なくとも一
方の軸受箱は転がり軸受を構成する外輪を、軸方向に亙
る変位自在に支持している溶融金属めっき浴中のロール
支持装置に於いて、上記少なくとも一方の軸受箱の内周
面と当該軸受箱の内側に保持された転がり軸受を構成す
る外輪ユニットの外周面とは、上記溶融金属に対する濡
れ性が悪い材料を介して互いに嵌合している事を特徴と
する溶融金属めっき浴中のロール支持装置。