(57)【要約】【課題】従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止するとともに、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを抑えた連続溶融金属めっき用ロールを提供する。【解決手段】ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール軸部の外周面に突起状の凸部を形成し、ロール胴部の内周面に該凸部に対応する凹部を形成し、ロール軸部の凸部をロール胴部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール軸部の外周面に突起状の凸部を形成し、ロール胴部の内周面に該凸部に対応する凹部を形成し、ロール軸部の凸部をロール胴部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。
【請求項２】
ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール胴部の内周面に突起状の凸部を形成し、ロール軸部の外周面に該凸部に対応する凹部を形成し、ロール胴部の凸部をロール軸部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。
【請求項３】
前記突起状の凸部は最大高さが１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続溶融金属めっき用ロール。
【請求項４】
前記突起状の凸部はその表面の少なくとも一部に曲面部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続溶融金属めっき用ロール。
【請求項５】
セラミックスが窒化ケイ素系セラミックスであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続溶融金属めっき用ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板に亜鉛めっき等の金属めっきを施す際に溶融金属浴中に浸漬して用いられるシンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続溶融金属めっき装置は、表面を清浄、活性化した鋼板を亜鉛等の溶融金属浴中に浸漬、走行させながら連続的にめっきを行うものである。その際、シンクロールやサポートロール等の連続溶融金属めっき用ロールが溶融金属浴中に浸漬されて用いられる。溶融亜鉛の場合、浴中温度は約４８０℃になる。シンクロールは、溶融金属浴中の底部に配置され、浴中に送られてきた鋼板の進行方向を上方の浴面側に変えるものである。通常、シンクロールの回転動力は、鋼板の走行移動によって駆動トルクが付与される。また、サポートロールは、一対のロールからなりシンクロールを通過した後の浴面に近い位置に設けられ、外部のモータによりスピンドルを介して駆動され、鋼板を挟み込み、鋼板のパスラインを保ち、シンクロールを通過した際に生じる鋼板の反りを矯正する。
【０００３】
従来の連続溶融金属めっき用ロールとして、例えば特許文献１には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を嵌合または螺合により接合した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。これは耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れる、ロールを軽量化でき回転しやすい、ロールを浴中から引き揚げた際に割れを防止できる、ロール全体をセラミックスにより長尺化できるという利点を有する。
【０００４】
特許文献２には、ロール胴部とロール軸部を窒化ケイ素系セラミックスにより中空状に形成し、ロール軸部をロール胴部内面にねじ接合し、ねじの山部および谷部に平坦部を形成した連続溶融金属めっき用ロールが記載されている。また、熱膨張係数がセラミックスに近い耐熱性無機接着剤などの緩衝材をねじ間に介在させたり、ねじの表面にめっきや溶射を施すことが記載されている。これは前述の文献の利点に加えて、ねじの破壊を防止できるという利点を有する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８９８３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６１３４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
連続溶融金属めっき用サポートロールの場合、ロールの駆動軸はロールを駆動させるスピンドルシャフトにより回転させられ、一方ロール胴部も鋼板から摩擦力を受け鋼板の進行方向に回転させられる。しかしながら、ロールを駆動させるスピンドルシャフトおよびロールのクラッチ部は自在継手の形式をとるため、スピンドルシャフトが常に一様な回転をしてもロール駆動軸は一様な回転をせず速度変動を生じる。
【０００７】
この速度変動により、前記従来の連続溶融金属めっき用ロールはロール胴部のねじ接合が緩められ、ロール軸部がロール胴部から抜けて外れやすいという問題があった。
【０００８】
また、ロール胴部とロール軸部を接合して組立てる際やロールを金属めっき浴に浸漬させる際、あるいは実機で使用中にトルクが付加される際に、ロール胴部とロール軸部のねじ接合部に応力集中が発生し、未だねじ接合部に割れが生じやすい課題は残っていた。
【０００９】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みて、従来の連続溶融金属めっき用ロールの改良を図り、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止するとともに、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを抑えた連続溶融金属めっき用ロールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール軸部の外周面に突起状の凸部を形成し、ロール胴部の内周面に該凸部に対応する凹部を形成し、ロール軸部の凸部をロール胴部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、凹凸部を第１の本発明と逆にしたものであり、ロール胴部とロール軸部をセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部にロール軸部を接合した連続溶融金属めっき用ロールにおいて、ロール胴部の内周面に突起状の凸部を形成し、ロール軸部の外周面に該凸部に対応する凹部を形成し、ロール胴部の凸部をロール軸部の凹部に嵌合して接合したことを特徴とする。
【００１２】
前記本発明において、突起状の凸部は最大高さが１０〜１０００μｍであることを特徴とする。また、前記突起状の凸部はその表面の少なくとも一部に応力集中を避けるための曲面部を有することを特徴とする。また、セラミックスが窒化ケイ素系セラミックスであることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、接合手段として従来技術のようなねじ接合を採用しないため、使用中に回転トルクが付与されてもロール軸部が回転して緩んでロール胴部から抜けることがない。ロール軸部（またはロール胴部）の凸部と、ロール胴部（またはロール軸部）の凹部との嵌合手段としては焼嵌めまたは冷嵌めが望ましい。
【００１４】
また、突起状の凸部の最大高さは１０〜１０００μｍが望ましい。最大高さが１０μｍ未満では接合固定効果が十分でなく、１０００μｍを超えると接合部に割れが発生しやすくなる。
【００１５】
また、前記突起状の凸部は、接合部への応力集中を避けるため、尖った角部を取り除いた曲面部（Ｒ部）を形成するのが望ましい。これにより、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを防止できる。
【００１６】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール胴部、ロール軸部がセラミックスからなるので、溶融金属浴に対して十分な耐食性、耐熱性、耐摩耗性を有する。セラミックスのなかでも窒化ケイ素やサイアロン等の窒化ケイ素系セラミックスは、熱膨張係数が約３×１０−６／℃と小さく耐熱衝撃性に優れ、高温高強度を有するので好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールにサイアロンセラミックスを適用した実施例について説明する。図４は連続溶融金属めっき装置の概略を示す。図４において、焼鈍炉から送出された鋼板１は、酸化防止のスナウト２を通り、亜鉛の溶融金属浴３の中に浸漬される。そして、鋼板１は溶融金属浴３中の底部に懸架されたシンクロール４により進行方向を変えられ浴面側に上昇する。次いで、浴面に近い位置に浸漬、支持された一対のロールからなるサポートロール５で鋼板１を挟み込み、鋼板１の反りや振動を防止する。続いて、溶融金属浴３面の上方にあるガスワイピング６によって高速ガスを吹き付け、そのガス圧、吹き付け角度により付着めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、めっきが施された鋼板１は次の工程に送られる。この連続溶融金属めっき装置に、本発明の特徴を有するサポートロール５を装備した。
【００１８】
図１は本発明の一例であるサポートロール５の概略断面図を示す。図１において、サポートロール５は、中空円筒状のロール胴部７の片端部内にロール軸部８、ロール胴部７の他端部内に別のロール軸部８を嵌合することにより構成される。サポートロール５は、溶融金属浴に対して優れた耐食性、耐熱衝撃性、高温高強度特性を有するサイアロンセラミックスにより形成した。
【００１９】
本実施例では、次のようにサポートロール５のロール胴部７を作製した。まず、平均粒径０．８μｍのα−Ｓｉ３Ｎ４粉末：８７重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌ２Ｏ３粉末：５重量％、平均粒径０．５μｍのＡｌＮ固溶体粉末：３重量％、平均粒径１．０μｍのＹ２Ｏ３粉末：５重量％を配合し、バインダーとしてポリビニルブチラールを原料粉末１００重量部当たり０．５重量％を加えて撹拌して得た混合物を、１０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ成形した。次に、常圧、窒素雰囲気下、１７５０℃で５時間焼結してサイアロンセラミックス焼結体を得た。
【００２０】
得られたサイアロンセラミックス焼結体は理論密度の９９％の密度を有し、常温におけるビッカース硬度Ｈｖが１５８０、常温における３点曲げによる曲げ強さが１００ｋｇｆ／ｍｍ２であった。この焼結体を所定の形状に機械加工して中空円筒状のロール胴部７を作製した。また、ロール軸部８も、ロール胴部７と同様にサイアロンセラミックス焼結体で作製した。
【００２１】
図２は本発明のロール軸部８の概略図を示す。図２において、ロール軸部８の外周面に円柱状に突起した凸部９を加工により１個形成した。凸部９の最大高さを１００μｍとした。
【００２２】
また、ロール胴部７は、外径２１０ｍｍ、内径１６５ｍｍ、長さ１５００ｍｍの中空円筒体に作製した。ロール胴部７の外周面は鋼板１が接触して通板される面である。そして、ロール軸部８の凸部９に対し嵌合の位置や大きさが対応するように、ロール胴部７の内周面に凹部１０を形成した。
【００２３】
このようなロール胴部７、ロール軸部８を用意した後、まず誘導加熱炉でロール胴部７全体を約６００℃に加熱し所定時間保持した。その後、常温状態にしたロール軸部８をロール胴部７の開口端部内に挿入し、ロール軸部８の凸部９とロール胴部７の凹部１０の位置を合わせ、焼嵌めることにより本発明のサポートロールを組立てた。
【００２４】
焼嵌め温度は５００〜９００℃が好ましい。５００℃未満では焼嵌め作業がし難く、９００℃を超えると焼嵌め時の室温のロール軸部８との接触による熱衝撃によりセラミックスが割れる可能がある。ロール胴部７にロール軸部８を接合した際に焼嵌め応力を避けるために嵌合率は０〜０．０２％とするのが好ましい。
【００２５】
また、ロール軸部の凸部とロール胴部の凹部の嵌合面間に、緩衝材として金属めっきなどを施すと接合部に発生する応力集中を一層緩和できる。
【００２６】
図３は本発明の他形態のロール軸部８の概略図を示す。図３において、ロール軸部８の外周面に突起した凸部９を同一の円周軸上の軸対象部に２個形成した。本発明において、凸部９は複数個形成してもよい。また、凸部９は同一の円周軸上のみならず、異なる円周軸上に形成してもよい。
【００２７】
このように構成した本発明のサポートロール５を図４に示す連続溶融金属めっき装置において、板厚が２ｍｍ、板幅が１３００ｍｍのＳＵＳ３００系ステンレス鋼板を亜鉛めっき処理したところ、約１ヶ月の連続使用後、サポートロール５は侵食、摩耗が殆ど見られなく、また使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることがなく、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れは見られなかった。また、ロール自重が軽いので回転しやすく、起動および鋼板の走行速度の変化に良好に追従し、さらに摩耗によるロールや鋼板の振動の発生を抑えられるので高品質なめっき特性の鋼板が得られた。
【００２８】
以上、サポートロールの実施例について述べたが、本発明はシンクロールなど各種の連続溶融金属めっき用ロールに適用できることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止でき、ロール軸部とロール胴部との接合部に割れが発生することを防止できる。また、耐食性、耐熱性、耐摩耗性等に優れ耐用寿命が永くなる。ロール自重が軽量なので鋼板の走行速度の変化に良好に追従して回転する。したがって、高品質なめっき特性の鋼板を安定して生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例であるサポートロールの概略断面図を示す。
【図２】本発明のロール軸部の概略図を示す。
【図３】本発明の他形態のロール軸部の概略図を示す。
【図４】連続溶融金属めっき装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１  鋼板、  ２  スナウト、  ３  溶融金属浴、  ４  シンクロール、
５  サポートロール、  ６  ガスワイピング、  ７  ロール胴部、
８  ロール軸部、  ９  凸部、  １０  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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