(57)【要約】【課題】安価な手段で転動体や内外輪の摩耗を抑制し、連続鋳造機用転がり軸受の交換周期を延長することである。【解決手段】軸受内部に封入されるグリースＡを、基油に増ちょう剤を配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加したものとすることにより、ころ４や内外輪３、２の摺動面に酸化モリブデンを含む皮膜を生成させて、これらの摺動面での摩耗を抑制するようにし、安価な手段で連続鋳造機用転がり軸受としての自動調心ころ軸受１の交換周期を延長できるようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機の鋳片を案内するガイドロールを支持し、内外輪の間に複数の転動体が配列された軸受内部にグリースが封入される連続鋳造機用転がり軸受において、前記グリースを、基油に増ちょう剤を配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加したものとしたことを特徴とする連続鋳造機用転がり軸受。
【請求項２】
前記増ちょう剤を、化学式（１）で表されるジウレア化合物とした請求項１に記載の連続鋳造機用転がり軸受。
【化１】
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ここに、Ｒ１およびＲ３は、炭素原子数４〜２４の直鎖アルキル基またはシクロヘキシル基であり、Ｒ１およびＲ３は同一のものであってもよい。また、Ｒ２は炭素原子数６〜１５の芳香族系炭化水素基である。
【請求項３】
前記グリースが封入された軸受内部を接触シールで密封した請求項１または２に記載の連続鋳造機用転がり軸受。
【請求項４】
連続鋳造される鋳片を案内するガイドロールを、請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受で支持したことを特徴とする連続鋳造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機用転がり軸受および連続鋳造機に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳片を鋳型で連続的に鋳造する連続鋳造機では、低速で連続的に鋳造される鋳片を冷却しながら、ガイドロールで所定のラインに沿って案内し、冷却された鋳片を所定の長さに切断するようになっている。この連続鋳造機の鋳片を案内するガイドロールを支持する軸受には、内外輪の間に複数の転動体が配列された軸受内部にグリースを封入した転がり軸受が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この転がり軸受としては、自動調心ころ軸受、調心輪付き円筒ころ軸受、２つ割り円筒ころ軸受等が用いられている。
【０００３】
前記連続鋳造機のガイドロールは、大寸法で重量が重い鋳片を案内しながら低速で回転するので、これを支持する連続鋳造機用転がり軸受は、転動体と内外輪の軌道面との間にグリースの油膜が形成され難く、転動体や内外輪の軌道面が非常に摩耗しやすい。このため、軸受の交換周期が短くなって、連続鋳造機の稼働率が低下する問題がある。連続鋳造された鋳片を冷却ヤードにストックせずに、下工程の圧延工程へ直送するシステムを採用する製鉄所では、連続鋳造機の稼働率低下は、圧延工程の稼働率低下にも繋がる。
【０００４】
このような低速、高荷重の過酷な条件下で使用される連続鋳造機用転がり軸受に対しては、転動体や内外輪をＣｒ、Ｖ、Ｍｏ等を含有する合金鋼で形成し、その表面に浸炭処理や浸炭窒化処理を施して、転動体や内外輪の摩耗を抑制することが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。特許文献２に記載されたものでは、合金鋼としてＣｒ：８〜２０質量％を含有するものを用い、特許文献３に記載されたものでは、合金鋼としてＣｒ：０．５〜３．０質量％、Ｖ：０．６〜２．０質量％、Ｍｏ：３．０質量％以下、Ｎｉ：２．０質量％以下を含有するものを用い、さらに、軸受内部に潤滑剤含有ポリマを充填している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０６５４５号公報
【特許文献２】特開平９−２６４３２８号公報
【特許文献３】特開２００１−３２３９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２、３に記載された転動体や内外輪をＣｒ、Ｖ、Ｍｏ等を含有する合金鋼で形成し、その表面に浸炭処理や浸炭窒化処理を施した連続鋳造機用転がり軸受は、素材コストや熱処理コストが高くなり、軸受が高価なものとなる問題がある。また、特許文献３に記載されたものは、潤滑剤含有ポリマを軸受内部に充填するために、軸受の組立てに余分な手間がかかり、軸受がさらに高価なものとなる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、安価な手段で転動体や内外輪の摩耗を抑制し、連続鋳造機用転がり軸受の交換周期を延長することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、連続鋳造機の鋳片を案内するガイドロールを支持し、内外輪の間に複数の転動体が配列された軸受内部にグリースが封入される連続鋳造機用転がり軸受において、前記グリースを、基油に増ちょう剤を配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加したものとした構成を採用した。
【０００９】
本発明者らは、前記モリブデン酸のアルカリ金属塩は、ベースグリースに添加すると、転動体や内外輪を形成する鋼同士を摺動させたときに、摩耗によって露出する鉄系金属新生面と反応して、これらの表面に酸化鉄と酸化モリブデンを含む皮膜を生成することを摺動面の表面分析結果から知見し、さらに、後述する実施例における摩擦摩耗試験によって、この皮膜が優れた摩耗抑制効果を有することを確認した。このような知見と確認に基づいて、安価な手段で転動体や内外輪の摩耗を抑制し、連続鋳造機用転がり軸受の交換周期を延長できるようにした。
【００１０】
前記モリブデン酸のアルカリ金属塩としては、代表的なものとしてモリブデン酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸リチウム等が挙げられる。モリブデン酸のアルカリ金属塩は油に不溶の固体であるので、グリース中においては、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤と同様に分散した状態で存在する。上述したように、モリブデン酸のアルカリ金属塩は鉄系金属新生面と反応して、酸化鉄と酸化モリブデンを含む皮膜を生成する。この皮膜が摩耗抑制効果を発揮するメカニズムは明らかではないが、皮膜中の酸化モリブデンに摩耗抑制効果があると考えられる。
【００１１】
前記モリブデン酸のアルカリ金属塩の添加量は、グリース全体に対して０．１〜２０質量％とするのが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１０質量％とするのがよい。添加量が０．１質量％未満では、酸化モリブデンを含む皮膜が十分に形成されず、２０質量％を越えると、この皮膜の摩耗抑制効果が頭打ちになるからである。なお、工業製品として一般的に得られるモリブデン酸のアルカリ金属塩の粒径は２００μｍ程度であるが、その粒径は細かい方が鉄系金属新生面と反応しやすいので、５０μｍ以下の粒径とするのが好ましい。
【００１２】
前記グリースの基油としては、ナフテン系、パラフィン系、流動パラフィン、水素化脱ろう油等の鉱油類、ポリアルキレングリコール等のポリグリコール油、アルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等のエーテル系合成油、ジエステル油、ポリオールエステル油等のエステル系合成油、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーン油、ＧＴＬ基油、ポリ−ａ−オレフィン油等の炭化水素系合成油、フッ素油等や、これらの混合油を用いることができる。これらの中で、ナフテン系やパラフィン系等の鉱油類は、安価で工業的に利用しやすく、転がり軸受のシール部材を形成するゴムを劣化させないので、より好ましい。
【００１３】
前記基油の配合割合は、グリース全体に対して５０〜９８．９質量％とするのが好ましく、さらに好ましくは７０〜９６．９質量％とするのがよい。基油の配合割合が５０質量％未満では、グリースが硬くなって低温時の潤滑性が悪くなり、９８．９質量％を越えると、グリースが軟らかくなって軸受内部から洩れやすくなるからである。
【００１４】
また、前記増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア化合物を用いることができる。
【００１５】
前記増ちょう剤の配合割合は、グリース全体に対して１〜４０質量％とするのが好ましく、さらに好ましくは３〜２５質量％とするのがよい。増ちょう剤の配合割合が１質量％未満では、増ちょう効果が不足してグリース化しにくく、４０質量％を越えると、グリースが硬くなり過ぎるからである。
【００１６】
なお、上述したグリースには、必要に応じて公知の添加剤を添加することができる。この添加剤としては、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、アミン系、フェノール系化合物等の酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステル等の錆止め剤、硫化油脂、硫化オレフィンに代表される硫黄系化合物、チオフォスフェート、チオフォスファイトに代表される硫黄−リン系化合物、トリクレジルフォスフェートに代表されるリン系化合物等の極圧剤、金属スルフォネート、金属フォスフェート等の清浄分散剤、有機モリブデン等の摩擦低減剤、ワックス系化合物、脂肪酸アミド、脂肪酸、アミン、油脂類等の油性剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダ等の金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤等が挙げられ、これらを２種類以上組み合わせて添加することもできる。
【００１７】
前記増ちょう剤を、化学式（１）で表されるジウレア化合物とすることにより、転動体や内外輪の摩耗をより抑制することができる。
【化２】
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ここに、Ｒ１およびＲ３は、炭素原子数４〜２４の直鎖アルキル基またはシクロヘキシル基であり、Ｒ１およびＲ３は同一のものであってもよい。また、Ｒ２は炭素原子数６〜１５の芳香族系炭化水素基である。
【００１８】
前記ジウレア化合物は、イソシアネート化合物、例えばジイソシアネートと、アミン化合物、例えばモノアミンの反応で得られ、これらを基油中で反応させてベースグリースを作製することもできる。なお、反応性のある遊離基を残さないために、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは、略当量となるように配合するのが好ましい。
【００１９】
前記ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。また、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられ、これらの中で、オクチルアミン、オクタデシルアミンおよびシクロヘキシルアミンが特に好ましい。
【００２０】
前記グリースが封入された軸受内部は、接触シールで密封するのが望ましい。
【００２１】
また、本発明の連続鋳造機は、連続鋳造される鋳片を案内するガイドロールを、上述したいずれかの転がり軸受で支持することにより、転がり軸受の交換周期を延長できるようにし、その稼働率を向上できるようにした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の連続鋳造機用転がり軸受は、軸受内部に封入されるグリースを、基油に増ちょう剤を配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加したものとしたので、安価な手段で転動体や内外輪の摩耗を抑制し、連続鋳造機用転がり軸受の交換周期を延長することができる。
【００２３】
前記増ちょう剤を、化学式（１）で表されるジウレア化合物とすることにより、転動体や内外輪の摩耗をより抑制することができる。
【化３】
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ここに、Ｒ１およびＲ３は、炭素原子数４〜２４の直鎖アルキル基またはシクロヘキシル基であり、Ｒ１およびＲ３は同一のものであってもよい。また、Ｒ２は炭素原子数６〜１５の芳香族系炭化水素基である。
【００２４】
また、本発明の連続鋳造機は、連続鋳造される鋳片を案内するガイドロールを、上述したいずれかの転がり軸受で支持したので、転がり軸受の交換周期を延長して、その稼働率を向上させることができ、連続鋳造された鋳片を下工程の圧延工程へ直送するシステムを採用する製鉄所では、圧延工程の稼働率も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る連続鋳造機用転がり軸受を使用した連続鋳造機を示す。この連続鋳造機は、取鍋２１に入れられた溶鋼をタンディシュ２２を介して鋳型２３に鋳入し、鋳型２３で連続的に鋳造される鋳片２４をピンチロール２５で下方へ引き抜いて、引き抜いた鋳片２４を多数のガイドロール２６で湾曲状に案内しながら冷却し、冷却されて全体が凝固した鋳片２４をトーチ２７で所定の長さに切断するようになっている。
【００２６】
図２は、本発明に係る連続鋳造機用転がり軸受としての自動調心ころ軸受１で支持されたガイドロール２６の軸端部を示す。自動調心ころ軸受１は、外輪２の球面軌道面２ａと内輪３の２列の軌道面３ａとの間に、たる形のころ４を保持器５で保持して２列に配列したものであり、グリースＡが封入された軸受内部は接触シール６で密封されている。外輪２は軸受箱１１に内嵌され、内輪３はガイドロール２６の軸端部に外嵌されており、軸受箱１１の内部は、内輪３の両端部を固定するリング部材１２ａ、１２ｂとの間に配設されたオイルシール１３で密封されている。図示は省略するが、軸受箱１１の内部にもグリースＡが封入される。
【００２７】
前記グリースＡは、ナフテン系鉱油の基油に、化学式（１）に示したジウレア化合物を増ちょう剤として配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加したものである。
【実施例】
【００２８】
表１に示すように、実施例として、基油の鉱油に、化学式（１）に示したジウレア化合物を増ちょう剤として配合したベースグリースに、モリブデン酸のアルカリ金属塩を添加した９種類のグリース（実施例１〜９）を用意した。また、比較例として、同様のベースグリースに、何も添加しないもの（比較例１）と、それぞれモリブデン酸カルシウム、モリブデン酸亜鉛および三硫化モリブデンのモリブデン化合物を添加したもの（比較例２〜４）も用意した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実施例１、３、５および比較例１〜４に用いたベースグリース１は、鉱油（１００℃での動粘度が１３．５ｍｍ２／ｓｅｃ）２０００ｇの中で、ジフェニルメタン−４、４’−ジイソシアネート６０．６ｇと、オクチルアミン３１．３ｇおよびステアリルアミン６６．２ｇとを反応させ、生成されたジウレア化合物を均一に分散させたものである。また、実施例２、４、６に用いたベースグリース２は、ベースグリース１と同じ鉱油２０００ｇの中で、ジフェニルメタン−４、４’−ジイソシアネート１５８．２ｇと、オクチルアミン８１．３ｇおよびアニリン５８．９ｇとを反応させ、生成されたジウレア化合物を均一に分散させたもの、実施例７〜９に用いたベースグリース３は、同じ鉱油２０００ｇの中で、ジフェニルメタン−４、４’−ジイソシアネート６０．３ｇと、ステアリルアミン６５．５ｇおよびシクロヘキシルアミン２４．１ｇとを反応させ、生成されたジウレア化合物を均一に分散させたものである。
【００３１】
また、各実施例のベースグリースに添加したモリブデン酸のアルカリ金属塩は、実施例１、２、７がモリブデン酸ナトリウム、実施例３、４、８がモリブデン酸カリウム、実施例５、６、９がモリブデン酸リチウムである。これらの各実施例のモリブデン酸のアルカリ金属塩と、各比較例２〜４のモリブデン化合物の添加量は、いずれもグリース全体の２質量％とし、これらを添加した各ベースグリースを、３段ロールミルを用いてＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレード（ちょう度：３１０〜３４０）に調整して、各実施例と比較例のグリースを得た。
【００３２】
上述した各実施例と比較例のグリースを用いて、ボールを往復動させてディスクに摺動させるＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験を行い、試験終了後の各ディスクの摩耗幅を測定して、各グリースの摩耗抑制性能を比較した。試験条件は以下の通りである。なお、ボールとディスクの材質は、いずれも高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２とした。
・荷重    ：８００Ｎ
・振幅    ：１ｍｍ
・周波数  ：２０Ｈｚ
・試験時間：５時間
【００３３】
上記ＳＲＶ往復動摩擦摩耗試験の結果を表１に併せて示す。各比較例のグリースを用いたものでは、ディスクの摩耗幅が１．１９〜１．３０ｍｍと１ｍｍを大幅に越えているのに対して、各実施例のグリースを用いたものでは、ディスクの摩耗幅が０．５５〜０．７５ｍｍと、各比較例の半分近くに低減されており、優れた摩耗抑制性能を有することが分かる。この摩耗抑制のメカニズムは明らかではないが、試験後のディスクの摺動面を表面分析した結果、各実施例のものでは、酸化鉄と酸化モリブデンを含む皮膜が生成されていることが観察されたので、この皮膜中の酸化モリブデンが摩耗抑制効果を発揮したものと考えられる。
【００３４】
上述した実施形態では、ガイドロールを支持する連続鋳造機用転がり軸受を自動調心ころ軸受としたが、本発明に係る連続鋳造機用転がり軸受は、調心輪付き円筒ころ軸受、２つ割り円筒ころ軸受等の他の転がり軸受とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る連続鋳造機用転がり軸受を使用した連続鋳造機を示す外観斜視図
【図２】図１のガイドロールの軸端部を支持する連続鋳造機用転がり軸受の実施形態を示す縦断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  自動調心ころ軸受
２  外輪
３  内輪
２ａ、３ａ  軌道面
４  ころ
５  保持器
６  接触シール
１１  軸受箱
１２ａ、１２ｂ  リング部材
１３  オイルシール
２１  取鍋
２２  タンディシュ
２３  鋳型
２４  鋳片
２５  ピンチロール
２６  ガイドロール
２７  トーチ
【図１】
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【図２】
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