(57)【要約】【課題】絶縁不良が生じにくい長寿命の金属板搬送用電気絶縁ロールを提供すること【解決手段】導電性のロール基材１の周面にその両端部分を除いてアンダーカット加工を施す工程と、このロール基材１の全周面に絶縁性のセラミックスを溶射することによって電気絶縁皮膜２を形成する工程と、電気絶縁皮膜２の上に炭化物系サーメットを含むサーメットを溶射することによって耐摩耗皮膜３を形成する工程と、電気絶縁皮膜２および耐摩耗皮膜３が形成されたロール基材１の周面の両端部分に電気絶縁皮膜２が露出するまで周面を研磨する工程とを含む金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のロール基材の周面にその両端部分を除いてアンダーカット加工を施す工程と、
このロール基材の全周面に絶縁性のセラミックスを溶射することによって電気絶縁皮膜を形成する工程と、
電気絶縁皮膜の上に炭化物系サーメットを含むサーメットを溶射することによって耐摩耗皮膜を形成する工程と、
電気絶縁皮膜および耐摩耗皮膜が形成されたロール基材の周面の両端部分に電気絶縁皮膜が露出するまで周面を研磨する工程とを含む金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【請求項２】
前記アンダーカット加工を施す工程において、ロール基材の周面の両端から１〜５ｍｍの範囲を除いた部分にアンダーカット加工を施す請求項１に記載の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【請求項３】
前記アンダーカット加工を施す工程において、アンダーカットの深さが０．１〜０．３ｍｍ、両端の立ち上がり部の角度が３０°〜４５°となるようにアンダーカット加工を施す請求項１または請求項２に記載の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【請求項４】
前記電気絶縁皮膜を形成する工程において、電気絶縁皮膜を０．２〜０．４ｍｍの厚みに形成する請求項１に記載の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【請求項５】
前記耐摩耗皮膜を形成する工程において、耐摩耗皮膜を０．２〜０．４ｍｍの厚みに形成する請求項１に記載の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【請求項６】
前記周面を研磨する工程において、周面の表面粗度Ｒａが０．１〜１．０μｍとなるように仕上げる請求項１に記載の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板のメッキライン等で使用される金属板搬送用の電気絶縁ロールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板のメッキラインにおいて鋼板搬送用に導電性のロールを使用すると、鋼板に流れた電流がロールを通って地面に流れロール・鋼板間にスパークが発生したり、ロール軸受部に電食が発生したりする。これを防止するため、通常はロール表面に硬質ゴム等を被覆してロールの絶縁を行っている。あるいはロール表面にアルミナなどの酸化物系セラミックスを溶射することによって電気絶縁皮膜を設けているものが使用されている。しかしながら、これらのロールは鋼板表面およびエッジ部分からの圧力によって表面の摩耗が激しく寿命が短いため、ロールの取替頻度が高く、生産性が低下する問題がある。
【０００３】
これに対して、特許文献１にはロール基材に酸化物系セラミックスの溶射によって電気絶縁皮膜を形成し、さらにその上に炭化物系サーメットの溶射を施して耐摩耗皮膜を形成する方法が寿命対策として提案されている。しかしながら、この方法では電気絶縁皮膜上に炭化物系サーメットを溶射して耐摩耗性皮膜を形成する際に、導電性を持つ炭化物系サーメットからなる耐摩耗性皮膜がロール基材の側端部にまで形成されることがあり、そうすると、通電経路が生成され、電気絶縁ロールとしての機能を満足しないものとなる。
【０００４】
したがって、この特許文献１に記載の方法において、電気絶縁ロールに求められる絶縁性を満足できるようにするには、ロール側端部にマスキングを施す、あるいは溶射後にロール側端部を研削するなどして、ロール側端部に炭化物系サーメットからなる耐摩耗性皮膜が付着しないようにする対策が必要である。しかし、このような対策を施したとしても、マスキング不良やロール側端部の研削によるロール周面端部の皮膜剥離などによって絶縁不良を招くおそれがある。
【特許文献１】特開平８−１９２９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁不良が生じにくい長寿命の金属板搬送用電気絶縁ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、導電性のロール基材の周面にその両端部分を除いてあらかじめアンダーカット加工を施した後、このロール基材の全周面に絶縁性のセラミックスを溶射することによって電気絶縁皮膜を形成し、さらに、その上に炭化物系サーメットを含むサーメットを溶射することによって耐摩耗皮膜を形成し、電気絶縁皮膜および耐摩耗皮膜が形成されたロール周面の研磨によって、アンダーカット加工が施されていないロール両端部分に電気絶縁皮膜を露出させることで上記課題を解決したものである。
【０００７】
前記アンダーカット加工は、旋盤あるいは円筒研削盤によってロール基材周面の両端から１〜５ｍｍの範囲を除いた部分に、深さ０．１〜０．３ｍｍ、両端の立ち上がり部の角度が３０°〜４５°となるように施すことが好ましい。
【０００８】
ロール基材周面上に形成する電気絶縁皮膜については、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物系セラミックスを単独あるいは混合した材料からなり、粒度構成が０．０１〜０．０５ｍｍの粉末をプラズマ溶射によって０．２〜０．４ｍｍの厚みに形成させることが好ましい。
【０００９】
電気絶縁皮膜の上に形成する耐摩耗皮膜については、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２等の炭化物系サーメットを含む材料からなり、粒度構成が０．０１５〜０．０５ｍｍの粉末をプラズマ溶射によって０．２〜０．４ｍｍの厚みに形成させることが好ましい。
【００１０】
さらに、この耐摩耗皮膜の表面をアンダーカット加工が施されていないロール両端部に電気絶縁皮膜が露出するまで研磨するが、この研磨によって、ロール周面の表面粗度Ｒａが０．１〜１．０μｍとなるように仕上げることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金属板搬送用電気絶縁ロールによれば、両端部分に電気絶縁皮膜を露出させることによって、金属板からロールを伝わって地面に流れる電流が防止され、絶縁性が確実に確保される。また、ロール側端部のマスキングあるいは溶射後のロール側端部の研削が不要である。さらに、ロールの両端部分を除いた部分には耐摩耗皮膜が存在することから、長寿命となり、生産性の向上あるいはメンテナンスコストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法の主な工程を示す断面模式図である。なお、図１おいてはロールの一端部分のみを示す。
【００１３】
ロール基材１としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などの金属あるいは炭素繊維等が使用できる。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、ロール基材１の周面にその両端部分を除いてアンダーカット加工を施す。このアンダーカット加工は旋盤あるいは円筒研削盤を使用して行う。後で説明する図１（ｄ）からわかるように、最終的な仕上研磨後の耐摩耗皮膜３の厚みはアンダーカット深さｄに依存するため、材料コストを低減する場合はアンダーカット深さｄは０．１ｍｍあれば十分である。また、アンダーカット深さｄを大きくした場合、金属板の通板によって耐摩耗皮膜３が摩耗し、ロールの使用限度を超えても、摩耗代分だけ耐摩耗皮膜３を再研磨することでロールの再利用が可能となる。すなわち、１本のロールを再研磨することで数回使用できる。このときのアンダーカット深さｄは大きくとりすぎると、耐摩耗皮膜３を厚めに溶射しなければならず、皮膜の割れが起こりやすくなるため、アンダーカット深さｄを０．３ｍｍよりも大きくすることは好ましくない。アンダーカットの両端の立ち上がり部は溶射皮膜の密着力確保のため、その立ち上がり部の角度θが３０°〜４５°となるように加工することが好ましい。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、アンダーカット加工を施したロール基材１の全周面に絶縁性のセラミックスを溶射することによって電気絶縁皮膜２（セラミックス溶射皮膜）を形成する。この電気絶縁皮膜２はＡｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化物系セラミックスを単独あるいは混合した材料を溶射することにより、厚みが０．２〜０．４ｍｍとなるように形成される。ここで、ＨＩＯＫＩ製デジタルＭΩハイテスターで測定した印加電圧５００Ｖでの電気抵抗値は電気絶縁皮膜２の厚みが０．１ｍｍで∞となることから、電気絶縁皮膜２の厚みは０．１ｍｍ以上でロール基材１との絶縁性は十分に確保できるが、後で電気絶縁皮膜２上に形成される耐摩耗皮膜３の研磨代（ロールの絶縁性を確保するためには、ロール両端部分に電気絶縁皮膜２を完全に露出させることが必要であり、電気絶縁皮膜２の凹部に密着した耐摩耗皮膜３を除去するには電気絶縁皮膜２を０．０５〜０．１ｍｍ程度余分に研削する必要がある）を考慮して、電気絶縁皮膜２の厚みは０．２ｍｍ以上とするのが好ましい。また、材料コスト低減の点から、電気絶縁皮膜２の厚みは０．４ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、電気絶縁皮膜２の上に炭化物系サーメットを含むサーメットを溶射することによって耐摩耗皮膜３（サーメット溶射皮膜）を形成する。この耐摩耗皮膜３は、ＷＣ、Ｃｒ３Ｃ２等の炭化物系サーメットを含む材料を溶射することによって、厚みが０．２〜０．４ｍｍとなるように形成される。耐摩耗皮膜３の厚みの最適値は、前述したアンダーカット深さｄに研磨代として０．１ｍｍを加算した値である。また、耐摩耗皮膜３はプラズマ溶射機を使用して形成することが好ましい。一般的にサーメットの溶射には高速フレーム溶射機を使用した溶射法が知られているが、本発明においては電気絶縁皮膜２の上に高速フレーム溶射によって耐摩耗皮膜３を形成すると、その高速フレーム溶射によって形成された耐摩耗皮膜３は、冷却時の熱収縮が下層の電気絶縁皮膜２より大きいためクラックが発生し、その結果、電気絶縁皮膜２との密着力を十分に確保できないことがある。
【００１７】
最後に、図１（ｄ）に示すように、最表層の耐摩耗皮膜３を、ロール周面の両端部分に電気絶縁皮膜２が露出するまで研磨する。このとき、ロール周面の表面粗さＲａが０．１〜１．０μｍになるように仕上げることが好ましい。すなわち、ロール周面の表面粗さＲａが１．０μｍを超えるとロール表面の模様が鋼板へ転写されるおそれがある。また、ロール周面の表面粗さＲａが０．１μｍ未満では鋼板がスリップするといった不具合が発生するおそれがある。
【実施例】
【００１８】
以下は本発明を鋼板の電気錫メッキラインに設置される搬送ロールに適用した例である。
【００１９】
φ４００×１２００ｍｍ（胴長）のＳ４５Ｃ製ロール基材周面の両端から５ｍｍを除くロール基材周面に深さ０．２ｍｍ、立ち上がり角度３０°の形状でアンダーカット加工を施した。次に、前処理としてロール基材周面（被溶射面）をアルミナ質の研掃材を用いて表面粗さＲｚが５０〜６０μｍの凹凸となるように粗面化処理を行った。その後、ロール基材周面と電気絶縁皮膜の密着力確保を目的として粒径０．０１〜０．０５ｍｍのＮｉ−Ｃｒ粉末をプラズマ溶射で溶射して０．０５ｍｍの厚みに形成した後、電気絶縁皮膜として粒径０．０１〜０．０５ｍｍのＡｌ２Ｏ３−３％ＴｉＯ２粉末をプラズマ溶射で溶射して０．２ｍｍの厚みに形成した。さらに最表層の耐摩耗皮膜として粒径０．０１５〜０．０５ｍｍのＷＣ−１２％Ｃｏ粉末をプラズマ溶射で溶射して０．３ｍｍの厚みに形成した。
【００２０】
この耐摩耗皮膜形成の後、耐摩耗皮膜表面を円筒研削盤を用いてロール両端部の５ｍｍ幅に下層の電気絶縁皮膜が露出するまで研磨すると同時に表面粗さＲａが０．８μｍの平滑度の高いロールに仕上げた。
【００２１】
このようにして製作した搬送ロールを電気錫メッキラインで使用した。併せて従来法で製作した硬質ゴム被覆ロールおよびセラミックス溶射ロールをそれぞれ比較例１、比較例２として使用した。その結果を表１に示す。
【００２２】
表１に示すように、本実施例で得られた搬送ロールは通電によるスパーク疵が見られず、良好な絶縁性を示した。また、両比較例に比べ著しい寿命の延長が図れた。すなわち、本発明の製造方法による電気絶縁ロールを用いることによってメッキ鋼板等の生産性を向上させることができると言える。
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の金属板搬送用電気絶縁ロールの製造方法の主な工程を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ロール基材
２  電気絶縁皮膜（セラミックス溶射皮膜）
３  耐摩耗皮膜（サーメット溶射皮膜）
【図１】
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