(57)【要約】【課題】溶融めっき浴中で摩擦係数が小さく、軸の位置精度が高い状態で長期に安定してロールの使用ができる溶融めっき浴中のロール支持装置を得ること。【解決手段】溶融めっき浴中に設けられるロール１と、ロール１のロール軸２を回転自在に軸支するころがり軸受３と、ころがり軸受３を支持するロール支持部材と、ロール軸２の外周を取り囲む壁部６ａと、内周部をロール軸２に固定し外周側を摺接部として壁部６ａに摺接させた中心部に開口が形成された円盤形状のシール部材４と、を有し、シール部材４の摺接部を溶融めっき浴中の静圧で摺接相手側に押し付けた溶融めっき浴中のロール支持装置であって、シール部材４は、耐熱性および柔軟性を有する布状金属繊維により構成し、また厚みが０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下、外周と内周の差である幅が厚みの２倍以上、５倍以下であり、４００℃以上７００℃以下の温度範囲において伸びが２％以上とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融めっき浴中に設けられるロールのロール軸を回転自在に軸支するころがり軸受と、前記ころがり軸受を支持するロール支持部材と、前記ロール軸の外周を取り囲む壁部と、内周部を前記ロール軸に固定し外周側を摺接部として前記壁部に摺接させあるいは外周部を前記壁部に固定し内周側を摺接部として前記ロール軸に摺接させる中心部に開口が形成された円盤形状のシール部材と、を有し、前記シール部材の摺接部を溶融めっき浴中の静圧で摺接相手側に押し付けた溶融めっき浴中のロール支持装置であって、
前記シール部材は、耐熱性および柔軟性を有する布状金属繊維により構成したことを特徴とする溶融めっき浴中のロール支持装置。
【請求項２】
前記シール部材は、厚みが０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下、外周と内周の差である幅が厚みの２倍以上、５倍以下であり、４００℃以上７００℃以下の温度範囲において伸びが２％以上である織布または不織布状の金属繊維により構成したことを特徴とする請求項１に記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【請求項３】
前記金属繊維の直径が２０μm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【請求項４】
前記金属繊維がステンレスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【請求項５】
前記金属繊維の表面にセラミックスをコーティングしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板の表面に連続的に溶融めっき処理を施す連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、鋼板を案内するために溶融めっき浴内に設けたロールを回転自在に支持する溶融めっき浴中のロール支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材のめっき設備、特に製鉄プロセスにおいて、鋼板表面にめっき皮膜を形成させる方法として、溶融金属中に鋼板を浸漬させる溶融めっき法が行われている。
【０００３】
例えば、連続溶融亜鉛めっきラインでは、鋼板は熱処理炉で熱処理された後、溶融亜鉛浴中に浸漬され、浴から引き出した後にエアワイピング設備によりめっき付着量を調整する。
【０００４】
このようにして得られた溶融めっき鋼板は表面が美麗で、しかも耐食性も優れているため、広く実用に供されている。
【０００５】
鋼板は、熱処理炉内の搬送ロールから溶融亜鉛めっき浴に導かれ、めっき浴内に設けたシンクロールにより折り返して、表面に溶融亜鉛を付着させた鋼板をめっき浴外に取り出す。鋼板がめっき浴から抜け出る直前には、１対のサポートロールを設け、シンクロール部で生じた反りの矯正及び通板の安定性の確保をはかっている。
【０００６】
上述のように、高温の溶融亜鉛めっき浴中に浸漬された状態で使用するシンクロール及びサポートロールの支持装置は、シンクロール及びサポートロールをロール支持部材であるハンガーに固定したすべり軸受を介して、回転自在に支持している。
【０００７】
また、溶融めっき浴中の他のロール支持装置として、特許文献１では、軸受部にころがり軸受を採用し、上記転がり軸受設置部分への溶融金属の浸入を防止する耐熱材製のシール材を設け、該シール材をばねにより押し付けるように構成したロール支持装置を提案している。この特許文献１のロール支持装置は、中空ロールを支持軸の外周に外嵌し、該支持軸と中空ロールとの間にころがり軸受を配置した構成としている。また、支持軸の外周には、ころがり軸受よりも外端側に支持軸スリーブを外嵌し、前記中空ロールと一体に回転するシール部材保持ケースに前記支持軸スリーブに外嵌する円盤状のシール部材を２か所に配置している。一か所に配置のシール部材はばねによりころがり軸受方向に押し付け、前記中空ロールの回転に伴いシール部材の内周縁を支持軸スリーブの外周面に摺接させ、また他の個所に配置のシール部材はばねにより前記ころがり軸受とは反対側に押し付けられ、シール部材の外側面を支持軸スリーブのフランジ面に摺接させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−２５８５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の溶融めっき浴中のすべり軸受では、軸と軸受材質との間の摩擦係数が大きいためロールが円滑に回転しない、軸受と軸との隙間が大きいため軸の位置精度が低いという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１に示されているシール方法は、ばねによりシール材が圧縮変形されるため、シール部材の押し付け相手材である前記支持軸スリーブのフランジが微小に変形した場合に当該変形に伴うシール部材との間に隙間が形成され、前記ローラの回転に伴う前記隙間の変動速度に追従できない。このため、前記隙間部からめっき金属が浸入する問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、溶融めっき浴中で摩擦係数が小さく、軸の位置精度が高い状態で長期に安定してロールを使用することができる溶融めっき浴中のロール支持装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従来の溶融めっき浴中でのロール支持装置の問題に対して、本発明者は種々検討した結果、従来のようにシール材を相手材に押し付けてシールする場合、シール材は圧縮変形となり、熱変形または製作精度の問題で軸の回転方向に隙間が微小に生じかつ回転により高速に変化すると、シール材の変形速度が回転速度に間に合わず、隙間から溶融金属が漏れてしまう。
【００１３】
本発明者は、この問題に対し、柔軟性に富む織布または不織布状シール材を溶融金属の静圧により相手材に押し付けてシールすることで、微細な隙間が高速に変化した際も、シール材が変形に追従可能で、隙間をシールすることができることを見出した。
【００１４】
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）溶融めっき浴中に設けられるロールのロール軸を回転自在に軸支するころがり軸受と、前記ころがり軸受を支持するロール支持部材と、前記ロール軸の外周を取り囲む壁部と、内周部を前記ロール軸に固定し外周側を摺接部として前記壁部に摺接させあるいは外周部を前記壁部に固定し内周側を摺接部として前記ロール軸に摺接させる中心部に開口が形成された円盤形状のシール部材と、を有し、前記シール部材の摺接部を溶融めっき浴中の静圧で摺接相手側に押し付けた溶融めっき浴中のロール支持装置であって、前記シール部材は、耐熱性および柔軟性を有する布状金属繊維により構成したことを特徴とする溶融めっき浴中のロール支持装置。
（２）前記シール部材は、厚みが０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下、外周と内周の差である幅が厚みの２倍以上、５倍以下であり、４００℃以上７００℃以下の温度範囲において伸びが２％以上である織布または不織布状の金属繊維により構成したことを特徴とする（１）に記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（３）前記金属繊維の直径が２０μm以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（４）前記金属繊維がステンレスであることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（５）前記金属繊維の表面にセラミックスをコーティングしたことを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【００１５】
また、上記した構成において、以下の具体的な構成を備えることができる。
（６）前記ころがり軸受は前記壁部を隔壁とした封止構造の軸受室内に配置されていることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（７）前記シール部材は、内周部を前記ロール軸に固定した構成において、外周側の摺接部を直線状あるいは溶融めっき側に向けてロール軸に沿って折り曲げた構造としたことを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（８）前記シール部材の摺接部が摺接する摺接相手側である前記壁部は、前記摺接部の摺接端から溶融めっき側を径方向外方に向かうに従って内径を大きくした傾斜面に形成したことを特徴とする（７）に記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（９）前記シール部材は内周部を前記ロール軸に固定した構成において、外周側の摺接部を溶融めっき側に向けてロール軸に沿って折り曲げ、さらに折り曲げ端を中心側にカールさせ、前記シール部材の摺接部が摺接する摺接相手側である前記壁部は、前記摺接部が嵌合する凹溝部を有することを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
（１０）前記シール部材は、外周部を前記壁部に固定した構成において、内周側の摺接部を前記ころがり軸受側に向けてロール軸に沿って折り曲げ、前記シール部材の摺接部が摺接する摺接相手側である前記ロール軸は、該ロール軸の外装される筒状で、ころがり軸受側が閉ざされた差し込み筒部を有し、該摺接部をこの差し込み筒部差し込んでその内周面に当接させたことを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の溶融めっき浴中のロール支持装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の溶融金属めっき浴中のロール支持装置では、溶融めっき浴中で摩擦係数が小さく、軸の位置精度が高い状態で長期に安定してロールを使用することができる。
【００１７】
すなわち、本発明に係る鋼板の溶融めっき方法によれば、ロールと鋼板のスリップによる鋼板疵を防止して鋼板品質の向上を図ることができ、その産業上利用性は極めて甚大である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による溶融めっき浴中のロール支持装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態を示す要部断面図である。
【図３】第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図４】第３の実施の形態を示す要部断面図である。
【図５】第４の実施の形態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明を図面に示す実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明による溶融めっき浴中のロール支持装置の実施の形態を示す概略構成図で、ころがり軸受を設けた軸受室の手前にシール部材を設けたものである。
【００２１】
図１において、ロール１は、ロール胴部１ａの軸方向両端部にロール外径よりも小径のロール軸２（片側のみ図示）を設けた構成である。３はころがり軸受で、内輪がロール軸２に嵌合固定され、外輪が後記する軸受室６の内周に嵌合固定される。４は中心部に円形の開口が形成された円筒形状（円盤状）のシール部材、５はロール支持部材をなす例えばアーム状のハンガーで、ロール１の軸方向両端部に設けられている。６はハンガー５の先端部に設けられた軸受室で、ロール胴部１ａ側に面して隔壁部６ａが形成され、隔壁部６ａにより軸受室６内への溶融めっき浴中の溶融金属の浸入を防ぐ封止構造に形成されている。本実施の形態ではロール胴部１ａ側に面した隔壁部６ａにロール軸２が差し込まれる開口６ｂが形成されている。７はロール軸２の軸方向途中に設けられた円筒状のシール固定ディスクで、ロール軸２の外径よりも大径でロール胴部１ａの外径よりも小径の外径に形成され、隔壁部６ａの開口６ｂに対応して配置される。なお、シール固定ディスク７はロール軸２と例えば一体に形成され、その間から溶融金属が浸透することはない。なお、ロール胴部１ａ、ロール軸２、開口６ｂ、軸受室６、シール固定ディスク７の中心軸はそれぞれ同軸としている。
【００２２】
本発明に用いられるシール部材は、溶融金属に対し耐食性に優れ、柔軟性を有する金属繊維を織った織物または不織布にて構成し、シール部材が溶融金属中で静圧を受け弾性変形し隙間をなくすため溶融金属の浸入を防止できるようにしている。金属繊維の直径としては２０μｍ以下とすることが好ましい。これは直径が２０μｍよりも大きいと金属繊維の隙間から溶融金属が浸入するためである。
【００２３】
また、本発明に使用されるシール部材４をなす金属繊維の表面には、セラミックスのコーティングを行うこと、金属繊維としてはステンレスを用いることが好ましい。セラミックスおよびステンレスは溶融金属に対する耐食性が優れるためシール部材として耐久性が高くなるためである。
【００２４】
セラミックスとしては、ＺｒＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＣｒＮ，ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＣ，ＺｒＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ，ＳｉＣ，Ｓｉ3Ｎ4またはＳｉＡｌＮが、ステンレスとしてはＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。
【００２５】
上記セラミックスおよびＳＵＳ３１６Ｌは溶融金属に対する耐食性が優れるためシール部材として耐久性が高くなるためである。
【００２６】
本発明による溶融めっき浴中のロール支持装置は、種々の金属および合金めっきに適用できる。
【００２７】
例えば、Ｚｎめっき、Ａｌめっき、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき、Ｚｎ−Ｆｅ合金めっきをはじめ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金めっき等を行うことができる。
【００２８】
第１の実施の形態
図２は、本発明による溶融めっき浴中のロール支持装置の第１の実施の形態を示し、シール部分を拡大した断面図である。
【００２９】
本実施の形態は、中心部に円形の開口が形成された円盤状のシール部材４を全体に平板形状とした（直線構造）もので、シール部材４の内周端部４ａをシール固定ディスク７に固定して、ロール軸２と一体に回転する。なお、固定ディスク７の外周と開口６ｂの内周との間には隙間が形成される。
【００３０】
軸受室６の隔壁部６ａは、開口６ｂの周囲を転がり軸受３側に窪んだフランジ部６ｃに形成し、このフランジ部６ｃの表面に直線構造のシール部材４の外側面４ｂを当接させている。これはシール部材４が溶融金属中で静圧を受け変形する際に、シール部材４の側面４ｂがフランジ部６ｃに押し付けられることで、その間の隙間をなくすようにするためである。
【００３１】
また、ロール軸２の周辺で遠心力を受けた溶融金属が滞留して溶融金属の流動による動圧がシール部材２に加わるのを防ぐため、軸受室６の隔壁部６ａには、フランジ部６ｃの外周端からロール胴部１ａ側に向けて開口した傾斜内周部６ｄが形成され、この傾斜内周部６ｄはロール胴部１ａの径方向外方に向かうに従って内径が大きくなる傾斜形状としている。
【００３２】
本実施の形態において、シール部材の厚みは０．２ｍｍ以上、５ｍｍ以下とすることが好ましい。シール部材の厚みが０．２ｍｍよりも薄いと溶融金属がシール部材を構成する金属繊維間に浸透し漏れてしまう場合があり、５ｍｍよりも厚いと静圧により変形し難いためシールできない。
【００３３】
また、シール部材の幅（外径−内径）は厚みの２倍以上５倍以下であることが好ましい。シール部材の幅が、厚みの２倍よりも小さいと静圧により変形し難いためシールできない。５倍よりも大きいと軸の回転により座屈し隙間が生じ易くなりシールできなくなる。
【００３４】
シール部材は、４００℃以上７００℃以下の温度範囲において伸びが２％以上であることが好ましい。伸びが２％よりも小さいとシール部材の変形量が少ないためシールできない。
【００３５】
第２の実施の形態
図３は本発明の第２の実施の形態を示す。
【００３６】
本実施の形態におけるシール部材４は、外周部側をロール胴部１ａ側に折り曲げて全体に凹部形状とし、半径方向の断面において逆Ｌ字形状の構造としている。
【００３７】
逆Ｌ字形状のシール部材４の内周縁部４ａはシール固定ディスク７に固定され、シール部材４がロール軸２と一体に回転する。
【００３８】
図２に示す第１の実施形態では、隔壁部６ａの開口６ｂの周囲にフランジ部６ｃを形成し、このフランジ部６ｃの外周端から傾斜内周部６ｄを形成しているが、本実施形態では、フランジ部６ｃの外周端から水平方向に内周壁部６ｅを形成し、内周壁部６ｅの先端から傾斜内周部６ｄを形成している。そして、この内周壁部６ｅにシール部材４の外周部側の折り曲げ端部である接触部４ｃを接触させている。
【００３９】
このように構成することで、シール部材４が溶融金属中で静圧を受け変形する際に、シール部材４の接触部４ｃが内周壁部６ｅに径方向外方に向けて押し付けられ、その間の隙間をなくすことができる。また、傾斜内周部６ｄの効果は第１の実施の形態で説明したのと同様である。また、シール部材４の側面４ｂもフランジ部６ｃに接触するため、シール部材４は内外周の２点で隔壁部６ａに接触してシールすることになる。
【００４０】
第３の実施の形態
図４は本発明の第３の実施の形態を示す。
【００４１】
本実施の形態におけるシール部材４は、外周端部を全体的にロール胴部１ａ側に折り曲げ、さらに折り曲げ先端部を中心側にカールさせ、半径方向断面において逆Ｊ字形状の構造としている。逆Ｊ字形状のシール部材４の内周縁部４ａをシール固定ディスク７に固定し、シール部材４をロール軸２と一体に回転させる。逆Ｊ字形状の接触部４ｄに対応して、隔壁部６ａの内周縁部には、凹溝部６ｆが形成され、この凹溝部６ｆにシール部材４の接触部４ｄを嵌合させ、凹溝部６ｆの内周面６ｇにシール部材４の接触部４ｄの外周側側面を接触させている。
【００４２】
シール部材４の接触部４ｄは内周側にカールしたＪ字形状としているため、シール部材４が溶融金属中で静圧を受け変形する際に、該静圧を接触部４ｄの内周側面側が受け、Ｊ字形状の接触部４ｄを拡げる方向に静圧が作用し、シール部材４の接触部４ｄの外周側側面を凹溝部６ｆの内周面に押し付けてシールする。その際、凹溝部６ｆの底面に接触部４ｄの外周端部が面接触状態で押し付けられるだけでなく、凹溝部６ｆの開口内縁部にも接触部４ｄの先端部４ｅと内周端部４ｆ側が接触し、径方向においてさらに２か所でのシールが行われる。
【００４３】
第４の実施の形態
図５は本発明の第４の実施の形態を示す。
【００４４】
本実施の形態のシール部材４は、外周端部４ｇを隔壁部６ａの開口６ｂの内周部に固定し、内周部４ａ側をころがり軸受３側に向けて折り曲げ、半径方向断面においてＬ字形状の構造としている。
【００４５】
ロール軸２の外周部には、ロール胴部１ａ側に開口し、ロール軸２の外周面と間に径方向においてシール部材４の折り曲げ内周端部が差し込まれる隙間を有するように差し込み筒部８が固定されており、この差し込み筒部８の転がり軸受３側は閉じられていて、溶融金属が軸受室６内に入り込むことがないようにしている。
【００４６】
本実施の形態において、シール部材４が溶融金属中で静圧を受け変形する際に、シール部材４の先端折曲げ部４ｈは、外周面側が差し込み筒部８の内周壁面８ａに押し付けられてその間の隙間を小さくし、シールが行われる。
【００４７】
なお、上記した各実施の形態は、いずれも一側面のみに開口を有する軸受室にころがり軸受を配置した構成を例にしているが本発明はこの構成に限定されるものではなく、軸受室の軸方向両側に開口を有し、両開口にロール軸を通す構成であってもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００４９】
シール部材における接触部分の構造は図２から図５に示す構造を採用し、金属繊維を実施例１は直径５０μｍ、それ以外は直径１０μｍのＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌとし、各種セラミックコーティングを施した。織物または不織布状のシール部材の伸びはいずれも４００℃以上７００℃以下の温度範囲において３％であった。
【００５０】
本実施例（１−１６）および比較例（１，２）を実機ラインのサポートロール支持装置（ロール直径300mm、軸部直径100m、浴組成  Zn、浴温度460℃、通板速度100mpm）にて使用した結果を表１に示した。
【００５１】
【表１】
2010196095.tif 000003
【００５２】
実験の結果、１０日以内で使用できなくなったものは×、１０日〜３０日使用できたものは○、３１日以上使用できたものは◎とした。
【００５３】
実施例１は金属繊維の直径が大きいこと、コーティングをしていないことから使用日数は１５日と短めであった。実施例１３、１６は、コーティングをしていないことから使用日数は２０日と短めであった。
【００５４】
比較例１は、シール部材にセラミック繊維を使用したものを用意した。しかし、比較例１はセラミック繊維のシール部材では伸び量が小さいため、溶融Ｚｎをシールすることができず、浸漬開始後３時間でZnがころがり軸受部に浸入し使用不可能となった。
【００５５】
比較例２は、特許文献１記載のばね機構により耐熱材を押し付ける構造としたものを用意した。しかし、ばね機構により耐熱材を圧縮変形させているため、回転に伴う変形に追従できず、浸漬後２時間でZｎがころがり軸受部に浸入し使用不可能となった。
【００５６】
本実施例（１−１６）はいずれも１０日以上使用することができ耐久性に優れることがわかる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ロール
１ａ  ロール胴部
２  ロール軸
３  ころがり軸受
４  シール部材
４ａ  内周縁部
４ｂ  側面
４ｃ  接触部
４ｄ  接触部
４ｅ  先端部
４ｆ  内周端部
４ｇ  外周端部
４ｈ  先端折曲げ部
５  ハンガー
６  軸受室
６ａ  隔壁部
６ｂ  開口
６ｃ  フランジ部
６ｄ  傾斜内周部
６ｅ  内周壁部
６ｆ  凹溝部
６ｇ  内周面
７  シール固定ディスク
８  差し込み筒部
８ａ  内周壁面
【図１】
2010196095.tif 000004
【図２】
2010196095.tif 000005
【図３】
2010196095.tif 000006
【図４】
2010196095.tif 000007
【図５】
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