(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、金属製ロール軸部とロール胴部の嵌合構造において両者の熱膨張係数差に起因するロール胴部の破損を簡易に防止できる連続溶融金属めっき用ロールを提供する。    【解決手段】  ロール軸部の外周および／またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする。【選択図】      図１
2007270270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール軸部の外周および／またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３は従来例のサポートロール５の概略断面図を示す。図３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（セラミックス製スリーブ）の両端部内にそれぞれロール軸部８ａ、８ｂを焼嵌めなどの嵌合、あるいはねじ接合することにより構成される。ロール胴部７は、溶融金属浴に対して優れた耐溶損性、耐熱衝撃性、高温高強度特性を有する窒化ケイ素、サイアロンなどのセラミックスにより形成される。ロール軸部８ａ、８ｂは、セラミックスまたは耐溶損性に優れた金属により形成される。９はロール胴部７とロール軸部８ａ、８ｂとの接合部、１１は中空部である。
【０００７】
このような連続溶融金属めっき用サポートロールの場合、ロール胴部は鋼板から摩擦力を受けるため、ロールは一様な回転をせず速度変動を生じる。この速度変動により、前記従来例の連続溶融金属めっき用ロールはロール胴部の嵌合部やねじ接合部が緩められ、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、金属製のロール軸部の外周に、セラミックス製スリーブ（ロール胴部）を嵌着した場合、ロールの操業中、ロール表面が加熱されると両者の熱膨張係数差が要因となり、セラミックス製スリーブが破損しやすいという問題があった。
【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、金属製ロール軸部とロール胴部の嵌合構造において両者の熱膨張係数差に起因するロール胴部の破損を簡易に防止できる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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部の外周および／またはセラミックス製スリーブの内周に、環状の凹溝を形成し、該凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着し、該トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部の外周（またはロール胴部を構成するセラミックス製スリーブの内周）に環状の凹溝を形成し、この凹溝に弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリングを装着する。このようにトレランスリングを装着したロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを圧入により嵌着する。トレランスリングの機能により、使用中にロール軸部がセラミックス製スリーブから抜けることを容易に防止できる。環状の凹溝は、ロール軸部の外周またはセラミックス製スリーブの内周のいずれか一方に形成するのが製作コストの点からも望ましい。
【００１２】
トレランスリングは、弾性力を利用した波形リング状の締結・緩衝部材である。従来のように嵌合キー等を必要とせずに、セラミックス製スリーブとロール軸部を簡易に締結できる。
【００１３】
本発明のトレランスリングは、溶融金属に対して耐溶損性に優れる金属材料からなるものが好ましい。金属材料のなかではステンレス鋼や、タングステン、モリブデンまたはそれらの合金、さらにはこれらの金属材料の表面に耐溶損性材料を被覆や溶射したものが好適である。
【００１４】
ロール軸部（またはセラミックス製スリーブの内周）の凹溝の内部にトレランスリングを収納して締結することにより、ロール軸部とセラミックス製スリーブにトルクおよびスラスト力を伝達できる。また両者の熱膨張による寸法変形を吸収することにより、締結力を保持し、同心度を確保するとともに、セラミックス製スリーブの破損を防止できる。
【００１５】
トレランスリングは熱膨張の吸収効果を考慮して設けるのに設計の自由度が高く、ロール軸部およびセラミックス製スリーブの凹溝の仕上げ精度を高く必要とせず、比較的粗な加工精度でよく、凹溝への装着が容易である。
【００１６】
セラミックス製スリーブは特に窒化ケイ素を主成分とする焼結体で形成することにより、溶融金属浴に対して耐溶損性、耐熱衝撃性、高温強度特性に優れた効果を発揮する。セラミックス焼結体は相対密度９８%以上、常温における４点曲げ強度６００ＭＰａ以上が好ましい。また、常温における熱伝導率５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が熱衝撃による破壊を十分に防止できるのでより好ましい。
【００１７】
また、ロール軸部をセラミックスで形成する場合も、セラミックス製スリーブ同様、窒化ケイ素を主成分とする焼結体で形成するのが望ましい。
【００１８】
本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、ロール軸部として比較的短尺なものを２個用意し、各々のロール軸部をセラミックス製スリーブの両端部に嵌合して構成する。また他の構成として、セラミックス製スリーブの全長より長い長尺なロール軸部を１個用意し、このロール軸部の外周にセラミックス製スリーブを嵌合して構成する。また、本発明はサポートロール、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、連続溶融金属めっき装置のサポートロールに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。
【００２０】
図１は本発明実施例１のサポートロール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（セラミックス製スリーブ）、ロール軸部８ａ、ロール軸部８ｂ、弾性力を有しかつトルクを伝達するトレランスリング１０ａ（１０ｂ）から構成される。
【００２１】
ロール胴部７を成すセラミックス製スリーブを作製した。まず、平均粒径０．５μｍの窒化ケイ素粉末に、焼結助剤として、平均粒径０．２μｍの酸化マグネシウム粉末を３．０重量％、平均粒径２．０μｍの酸化イットリウム粉末を３．０重量％添加し、適量の分散剤を加えエタノール中で粉砕、混合した。ついで、噴霧乾燥後、篩を通して造粒した後、ゴム型に充填し、静水圧により冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を行い、所定形状の成形体を作製した。この成形体を１９５０℃、６０気圧の窒素ガス雰囲気中で５時間焼成し、窒化ケイ素セラミックス焼結体を得た。得られた焼結体をそれぞれ所定の形状に機械加工して、ロール胴部７を作製した。
【００２２】
この窒化ケイ素を主成分とする焼結体は、相対密度が９９．６％、常温における熱伝導率が５２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、常温における４点曲げ強度が９１０ＭＰａである。
【００２３】
ロール軸部８ａおよびロール軸部８ｂは、ロール胴部７同様に、窒化ケイ素セラミックス焼結体で作製した。ロール軸部８ａ、８ｂは、軸部（小径部）とロール胴部７との接合部（大径部）で形成される中空体である。ロール軸部８ａ、８ｂの外周の一部（ロール胴部７との接合部）に環状の凹溝１２ａ、１２ｂを形成した。
【００２４】
トレランスリング１０ａ、１０ｂとして、それぞれステンレス鋼からなるトレランスリングを用意した。
【００２５】
これらの部材を用いて、ロール軸部８ａの外周に形成した凹溝１２ａにトレランスリング１０ａを装着した後、ロール軸部８ａの外周にロール胴部７の片端部をロール軸部８ａのストッパー部１３ａまで圧入により挿入した。同様に、ロール軸部８ｂの外周に形成した凹溝１２ｂにトレランスリング１０ｂを装着した後、ロール軸部８ｂの外周にロール胴部７の他端部を圧入により挿入した。このようにして、本発明のサポートロールを組立てた。
【００２６】
図２は本発明のトレランスリングを固定した部分の概略断面図を示す。図２において、ロール軸部８ｂに形成した凹溝１２ｂにトレランスリング１０ｂを装着した後、トレランスリング１０ｂが介在するようにロール軸部８ｂの外周にロール胴部７が嵌合される。
【００２７】
また、他の実施形態として、ロール胴部（セラミックス製スリーブ）の内周に環状の凹溝を形成した後、凹溝に弾性力を有し兼トルクを伝達するトレランスリングを装着し、トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にロール胴部を嵌着してもよい。
【００２８】
また、凹溝を２箇所以上設けても構わない。さらに、ロール胴部７とロール軸部８ａ、８ｂの間の接合部９に緩衝材を介在させたり、緩衝材を被覆させてもよい。
【００２９】
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かった。
【００３０】
実施例２
ロール胴部を窒化ケイ素を主成分とする焼結体で作製した。また、ロール軸部としてステンレス鋼の表面に耐溶損材料を溶射したものを用意した。ロール軸部は１個で、ロール胴部の全長より長い長尺な中空体である。このロール軸部の外周に複数個の環状の凹溝を形成した後、それぞれの凹溝にトレランスリングを装着し、トレランスリングが介在するようにロール軸部の外周にロール胴部を嵌着し、本発明のサポートロールを組立てた。
【００３１】
このように構成したサポートロールは、ロール胴部とロール軸部の熱膨張係数差に起因するロールの破損は見られず、安定した操業を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
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る。また、耐溶損性、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。また、ロール胴部とロール軸部の熱膨張係数差に起因するロールの破損を簡易に抑えることができる。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】
【００３３】
【図１】本発明例のサポートロールの概略断面図を示す。
【図２】本発明のトレランスリングを固定した部分の概略断面図を示す。
【図３】従来例のサポートロールの概略断面図を示す。
【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】
【００３４】
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、
８ａ、８ｂ  ロール軸部、  ９  接合部、
１０ａ、１０ｂ  トレランスリング、  １１  中空部、  １２ａ、１２ｂ  凹溝
１３ａ、１３ｂ  ストッパー部
【図１】
2007270270.tif 000003
【図２】
2007270270.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007270270.tif 000006