(57)【要約】【課題】  連続溶融金属めっき装置のシンクロールに関する。【解決手段】  円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けてなり、前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部に、複数のディンプルおよび／またはＲa≧５μmの表面粗さを形成してなる。【選択図】      図１
2005213537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けたシンクロールであって、
前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部に、複数のディンプルを形成してなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
【請求項２】
円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを通じる開口穴を周方向に所定間隔をあけて複数設けたシンクロールであって、
前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部の表面粗さＲaをＲa≧５μmとしてなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
【請求項３】
円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを通じる開口穴を周方向に所定間隔をあけて複数設けたシンクロールであって、
前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部が、複数のディンプルを形成してなり、かつ、その表面粗さＲaをＲa≧５μmとしてなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続溶融金属めっき装置の溶融金属を満たしためっき浴槽中に配置されているシンクロールの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続溶融金属めっき装置は、高温度の溶融金属を満たしためっき浴槽中の下部に、浴中ロールとしてのシンクロールが配置されている。このシンクロールは、めっき浴槽に固定したロール支持部に水平状態で支持され、軸受を介して回転自在に配置されている。
【０００３】
そして、所定の通板速度でめっき浴槽中に進入してきた鋼帯は、浴槽下部のシンクロールの外周上を周回することで進行方向が転換され、浴槽外部に引き上げられることで、連続的にめっき付着処理が行われている。
【０００４】
前記シンクロールには種々の形状のものがあるが、円筒状の胴部の両端部に一対の側板を一体化した中空円筒形状のシンクロールが知られている。この形状のシンクロールは、通常、ロール中空部と外部とが連通するように側板に開口穴を設けており、めっき浴槽中に配置したときに開口穴からロール中空部に溶融金属を流入させることで浮力の発生を抑制し、めっき浴槽から引き上げるときに開口穴からロール中空部の溶融金属を外部に排出させることで引き上げ作業を容易としている。
【０００５】
ところで、めっき浴槽に配置されているシンクロールは、回転速度が上昇していくと溶融金属に対する回転抵抗が増大して円滑な回転動作が阻害されやすく、鋼帯の通板速度が速くなるに従い、胴部外周上を周回する鋼帯の速度とシンクロールの回転速度が同一とならず、胴部と鋼帯との間でスリップが生じ、鋼帯に傷が付いて製品品質の劣悪化を招くおそれがある。
【０００６】
これを防止することを目的として、特許文献１や特許文献２には、シンクロール表面の表面荒さを規定したり、シンクロール表面に溝を設けたりすることで、シンクロールと鋼帯との間の摩擦力不足による回転むらを防止する技術が開示されている。また、特許文献３には、シンクロールの胴端部の外径を胴中央部の外径よりも大きくし、さらに、胴中央部の周壁および胴端部の周壁に穴を設けることで、高速運転時においても鋼帯とシンクロール間のスリップを防止することを可能としたとする技術が開示されている。さらに、例えば、特許文献４には、シンクロールの軸受構造に改良を加えることにより、軸受部での摺動摩擦抵抗が増大することを防止することでシンクロールの回転不良を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平7-62509号公報
【特許文献２】特開平7-625010号公報
【特許文献３】特開平9-272961号公報
【特許文献４】特開2000-355747号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これまでシンクロールの側板に形成した開口穴によるスリップへの影響に着目した例はなかった。
【０００８】
本発明者らは、このシンクロールの側板に形成した開口穴が、シンクロール回転に際しての回転抵抗に大きな影響を与えることを見出した。特に、シンクロールの側板に形成した開口穴の形状は、シンクロールが回転する際の回転抵抗に大きな影響を与える。
【０００９】
すなわち、シンクロールの回転方向（側板の周方向）に、面積の大きな開口穴の開口縁部が存在していると、その開口縁部に衝突した溶融金属が側板からの境界層剥離を引き起こしやすくなり、外乱の発生により圧力損失が増大してシンクロールの回転抵抗が増大してしまう。
【００１０】
このようなシンクロールの回転抵抗の増大を回避することができれば、鋼帯のめっき付着処理の効率を図り、且つ、製品品質の向上を図ることが可能となる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回転抵抗の増大を可能な限り低減した開口穴を側板に設けてなる連続溶融金属めっき装置のシンクロールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、下記記載の連続溶融金属めっき装置のシンクロールである。
（１）  円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けたシンクロールであって、前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部に、複数のディンプルを形成してなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
（２）  円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを通じる開口穴を周方向に所定間隔をあけて複数設けたシンクロールであって、前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部の表面粗さＲaをＲa≧５μmとしてなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
（３）  円筒状の胴部と、この胴部の両端部に一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであり、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを通じる開口穴を周方向に所定間隔をあけて複数設けたシンクロールであって、前記開口穴の開口縁部のうち、少なくとも、前記ロールの回転する方向に対し後方側の略径方向に延在している縁部が、複数のディンプルを形成してなり、かつ、その表面粗さＲaをＲa≧５μmとしてなることを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の連続溶融金属めっき装置のシンクロールを適用することで、シンクロールが高速で回転しても、側板に設けた開口穴の周囲の溶融金属に外乱が発生することもほとんどなく、境界層剥離を引き起こすこともないことから、圧力損失が減少し、シンクロールの回転抵抗の増大を防止することができる。
【００１４】
その結果、鋼帯の通板速度とシンクロールの回転速度を同一に維持できる最大通板速度を大きくすることができ、高速で通板しても、シンクロールの胴部と鋼帯との間でスリップが発生せず、鋼帯の製品品質の向上を図ることができるとともに、鋼帯のめっき付着処理の効率化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る連続溶融金属めっき装置のシンクロールの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１、２は、本発明適用のシンクロール２を示す図である。
【００１７】
本発明適用のシンクロール２は、円筒状の胴部４と、この胴部４の両端開口部を閉塞しながら一体化されている円形状の一対の側板６と、側板６の中心を貫通して胴部４の長手方向に延在している回転軸８とを備えており、内部にロール中空部10が設けられている。
【００１８】
このシンクロール２の側板６には、ロール中空部10と外部とを連通する開口穴12が形成されている。そして、上記シンクロール２を、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置すると、開口穴12からロール中空部10に溶融金属が流入してシンクロール２の浮力の発生が抑制され、めっき浴槽から引き上げる際には、開口穴12からロール中空部10の溶融金属が外部に排出されるので、シンクロール２の引き上げ作業が容易となる。
【００１９】
ここで、開口穴12は、側板６の外周側に位置し、略周方向に延在して形成されている。すなわち、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、この開口穴12は矩形状に開口しており、短辺側の開口縁部12a、12cが略径方向に延在し、長辺側の開口縁部12b、12dが略周方向に延在して形成されている。
【００２０】
以上の構成のシンクロール２に対し、本発明者らは、その回転抵抗の支配因子は、主に開口縁部12a に衝突した溶融金属の側板からの剥離にあることを実験的に知見した。すなわち、図５に示す連続溶融金属めっき装置の水モデルによる実験装置を使用して、図１に示すシンクロール２でのスリップ評価を行った。なお、図５に示す連続溶融金属めっき装置の水モデルによる実験装置についての詳細は後述する。
【００２１】
ここで、まず、本発明者らは、開口穴での剥離が起こらなくなることを想定して、開口穴のコーナーの角を取り実験を行った。しかしながら、実際には、スリップ速度が実験毎に大きくばらつく結果が得られた。これは、開口穴の縁部の表面を滑らかにしたため剥離が一定位置で起こらなくなり、実験を行うごとに回転抵抗が大きく異なってしまうためであると考えられる。
【００２２】
そこで、本発明者らは、さらに鋭意研究を重ね、開口穴の開口縁部に、小さい窪みであるディンプルを形成することが有効であることを見出したのである。また、そのディンプルに替えて、開口穴の開口縁部の表面を荒くして粗面としても同様の効果が得られることを見出した。さらに、ディンプルを形成し、かつ、そのディンプルを形成した面を荒くして粗面としても好適な効果が得られることを見出した。
【００２３】
ここで、図１、２に示す開口穴12の開口縁部12a〜12dにおいて、ディンプル14を形成し、および／または、表面を荒くするのは、四方の開口縁部12a〜12dの全てとしても良いが、最も好適には、シンクロール２の回転する方向に対して後方側となる略径方向に延在している開口縁部12aとすることである。すなわち、開口縁部12aは、シンクロール２の回転によって、直接、溶融金属と衝突して剥離を引き起こすことになるからである。また、同様の理由から、開口縁部12aの他に、開口穴の略周方向に延在している開口縁部12dのうち、開口縁部12aに続く箇所もディンプル14を形成し、および／または、表面を荒くすることを好適とする。さらには、四方の開口縁部12a〜12dの全てとしても良い。
【００２４】
ところで、開口穴12は、シンクロール２の側板６に対して１つと限定するものではなく、例えば、図４に示すように２つの開口穴12を設けるようにしても良い。この場合においても、ディンプル14を形成し、および／または、表面を荒くする最良の箇所が、それぞれの開口穴12の開口縁部12aであることは説明するまでもない。
【００２５】
次に、図５に示す連続溶融金属めっき装置の水モデルによる実験装置を使用し、側板に開口穴を設けたシンクロール22のスリップ評価を行った。なお、開口穴の開口縁部には、ディンプルを形成し、または、表面を荒くする処理を行い、それぞれの場合のスリップ評価を行っている。
【００２６】
図５に示す実験装置は、水32を満たしている水槽30、水槽30の外に配置した駆動モータ29と、この駆動モータ29から回転力が伝達され、大気中で回転する駆動ロール28と、水槽30内に配置されて回転する試験用のシンクロール22と、試験用のシンクロール22の上方位置の大気中で回転する無駆動ロール26と、駆動ロール28、試験用のシンクロール22及び無駆動ロール26間に掛け渡された無端の帯状材24とを備えている。
【００２７】
水槽30内の水32は、温度が略20℃に設定されており、略20℃の水は動粘度が1.0038mm2／ｓであり、例えば連続溶融亜鉛めっき装置のめっき浴槽中に満たされている450℃程度の溶融亜鉛の動粘度の略倍の値に相当する。
【００２８】
よって、水モデルの大きさを実際の溶融亜鉛めっき装置の１／２として、水モデルにおけるレイノルズ数が実際の溶融亜鉛めっき装置におけるものと同レベルとすることができ、実機を模擬できるのである。
【００２９】
この実験装置では、試験用のシンクロール22の回転抵抗が、帯状材24と試験用のシンクロール22との間にスリップを生じさせない程度に小さい場合には、駆動ロール28の回転速度と試験用のシンクロール22の回転速度は同一となり、試験用のシンクロール22の回転抵抗が大きくなると、帯状材24と試験用のシンクロール22との間にスリップが生じるため、駆動ロール28よりも試験用のシンクロール22の回転速度が小さくなる。そして、駆動ロール28の回転速度を低速から徐々に高速側へ上げていくと、ある速度でシンクロール22の回転抵抗がスリップを生じさせる程に大きくなり、駆動ロール28の回転速度に対する試験用のシンクロール22の回転速度の比が１よりも小さくなる。よって、駆動ロール28及び試験用のシンクロール22の回転速度を測定しながら、駆動ロール28の回転速度を増大させていき、上記回転速度の比が１より小さくなるときの回転速度を求めることで、スリップが始まる速度を評価できる。なお、一般に、駆動ロール28の回転速度に対して試験用のシンクロール22の回転速度が比率で0.95となったとき、そのときの駆動ロール28の回転速度の値をスリップ速度と定義する。
【００３０】
まず、開口縁部にディンプルを形成した場合のスリップ評価について説明する。
【００３１】
図３に示すように、ディンプル14は、側板６の開口縁部12a表面に形成されてなり、その径（ディンプル径）をＲとし、開口縁部12aの幅をＣとして、例えば、ピッチが1.5Ｒとなるように開口縁部12aの全面に形成する。また、ディンプル14の深さは、例えば、1/2Ｒとする。
【００３２】
このとき、ディンプル径Ｒを変化させて、それぞれの場合のスリップ速度を評価した。その結果を図６に示す。図６から明らかなように、ディンプル径５mmを境にして、それ以下のディンプル径では追従可能なスリップ速度が急激に大きくなっており、本発明の効果は明らかである。
【００３３】
また、図７に示すように、幅Ｃが20mmと40mmのとき、それぞれの場合において一列のディンプル個数を変化させたとき、その個数が３個以上のときに追従可能なスリップ速度が大きくなっており、複数のディンプルを設けることによって生じる本発明の効果は明らかである。
【００３４】
次に、開口縁部の表面を荒くする処理を実施した場合の効果について説明する。なお、ここでは、開口縁部の表面荒さをショットブラストによって形成した。
【００３５】
図８に示すように、開口縁部の表面荒さＲa を変化させたとき、追従可能なスリップ速度が表面荒さＲaの変化に応じて変化する。例えば、表面粗さＲaが２μｍの場合のスリップ速度は108mpmであり、一方、表面粗さＲaが７μｍの場合のスリップ速度は135.35mpmである。また、開口縁部の表面粗さＲaをＲa≧５μmとすれば、スリップ速度を125mpm以上としても十分に実用的な搬送速度とすることが可能であり、高回転までスリップが発生することがなくなる。
【００３６】
ここで、表面粗さＲaとは、JIS B 0601に準拠して測定される算術平均粗さのことであり、カットオフ値2.5mm、評価長さ12.5mm（Ｒa≦10μｍの場合）、あるいは、カットオフ値８mm、評価長さ40mm（Ｒa＞10μｍの場合）として求めた値である。
【００３７】
また、図示を省略するが、図６、７において、それぞれ、ディンプルの形成に加えて、同時に、Ｒa≧５μmの表面荒さとなるようにショットブラスト処理を実施した場合には、さらに好適な結果を得ることができる。
【実施例】
【００３８】
板サイズが、0.4〜1.6mm厚×750〜1850mm幅の鋼板に溶融亜鉛めっき処理を行うＣＧＬライン（溶融亜鉛めっき処理ライン）のシンクロールに本発明を適用した。
【００３９】
当該ＣＧＬラインの搬送速度仕様は、30〜150mpmである。また、めっき槽への侵入板温は、470〜480℃であり、槽中の溶解アルミ濃度は、0.13〜0.15％である。
【００４０】
本ラインでのめっき処理に際し、従来例では、単に側板に開口穴を設けたのみのシンクロールを適用し、本発明例では、ディンプル径が４mmのディンプルをピッチが1.5Ｒとなるように開口縁部の全面に形成したシンクロールを適用した。また、併せて、当該シンクロールの開口縁部の表面粗さＲaがＲa≧５μmとなるようにショットブラスト処理を実施した。
【００４１】
その結果、従来例では、110mpmのライン速度でスリップが発生し、ロール付着ドロス欠陥も40個／cm2にもなり、欠陥発生率が0.32％に達したのに対し、本発明例では、ライン速度を130mpmとなるまで増速してもスリップが発生することもなく、高速での安定した操業が可能となり、また、ロール付着ドロス欠陥の発生率も0.08％に減少できた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るシンクロールを模式的に示す斜視図（ａ）と、その開口穴を部分拡大して示す模式図（ｂ）である。
【図２】本発明に係るシンクロールを示す模式図であり、（ａ）はシンクロールを側板側から示し、（ｂ）はシンクロールを軸方向の断面で示している。
【図３】本発明において開口穴の開口縁部に形成するディンプルを示す模式図である。
【図４】本発明に係る別の好適なシンクロールを側板側から示した図である。
【図５】本発明に係るシンクロールのスリップを評価するために使用した実験装置を示す模式図である。
【図６】本発明において開口縁部に形成するディンプルのディンプル径とスリップ速度の関係を示すグラフである。
【図７】本発明において形成するディンプルの一列あたりのディンプル個数とスリップ速度の関係を示すグラフである。
【図８】本発明における別の実施の形態において、開口縁部にショットブラスト加工を施した場合のその表面荒さＲaとスリップ速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
２、22    シンクロール
４    胴部
６    側板（アクスル）
８    軸部
10    ロール中空部（ロール内部）
12    開口穴
12a、12c    開口縁部（開口穴の略径方向に延在している縁部）
12b、12d    開口縁部（開口穴の略周方向に延在している縁部）
14    ディンプル（窪み）
24    帯状材
26    無駆動ロール
28    駆動ロール
29    駆動装置
30    水槽
32    水
Ｃ    側板の板厚（アクスル厚）、すなわち、開口縁部の幅
【図１】
2005213537.tif 000003
【図２】
2005213537.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005213537.tif 000009
【図８】
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