(57)【要約】【課題】円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受を保持する金属製アームとを備えた溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置において、前記セラミックス製軸受の割れを抑制し、耐久性に優れた軸受装置を提供する。【解決手段】溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置であって、円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受を保持するための保持孔を有する金属製アームとを備え、前記セラミックス製軸受と前記金属製アームとの間に、金属からなる円筒状の中間部材を有し、前記中間部材は、肉厚が5〜30 mmであり、前記中間部材の20℃から500℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から500℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から500℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする。【選択図】図１
2016065603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受を保持するための保持孔を有する金属製アームとを備え、溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置であって、
前記セラミックス製軸受と前記金属製アームとの間に、金属からなる円筒状の中間部材を有し、
前記中間部材は、肉厚が5〜30 mmであり、
前記中間部材の20℃から500℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から500℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から500℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受装置において、前記中間部材は、20℃から500℃の平均熱膨張係数が5×10-6/℃〜11×10-6/℃であることを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
請求項１に記載の軸受装置において、前記中間部材の20℃から700℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から700℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から700℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする軸受装置。
【請求項４】
請求項３に記載の軸受装置において、前記中間部材は、20℃から700℃の平均熱膨張係数が6×10-6/℃〜12×10-6/℃であることを特徴とする軸受装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の軸受装置において、前記中間部材は、チタン又はFe-Ni-Co系合金からなることを特徴とする軸受装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の軸受装置において、前記中間部材は、表面に酸化処理、窒化処理及び浸炭処理からなる群から選ばれた少なくとも１種の処理が施されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の軸受装置において、前記中間部材は、表面に溶射又は肉盛による金属化合物の防護膜を有することを特徴とする軸受装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の軸受装置において、前記金属製アームの保持孔の内径と前記中間部材の外径との差が0〜10 mmであることを特徴とする軸受装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の軸受装置において、前記中間部材の内径と前記セラミックス軸受の外径との差が1〜15 mmであることを特徴とする軸受装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の軸受装置において、前記中間部材が同心状に配置した２以上の円筒からなり、各円筒の熱膨張係数が、前記金属製アーム側から順に小さくなるように配置されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項１１】
請求項１〜10のいずれかに記載の軸受装置において、金属製アームに、前記中間部材の軸方向及び／又は周方向への移動を防止するため留め具を有することを特徴とする軸受装置。
【請求項１２】
円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受の外周を取り囲む、金属からなる円筒状の中間部材とからなり、溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置の金属製アームに設けられた円形の保持孔に装着される軸受部材であって、
前記中間部材は、肉厚が5〜30 mmであり、
前記中間部材の20℃から500℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から500℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から500℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする軸受部材。
【請求項１３】
請求項12に記載の軸受部材において、前記中間部材は、20℃から500℃の平均熱膨張係数が5×10-6/℃〜11×10-6/℃であることを特徴とする軸受部材。
【請求項１４】
請求項12に記載の軸受部材において、前記中間部材の20℃から700℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から700℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から700℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする軸受部材。
【請求項１５】
請求項14に記載の軸受部材において、前記中間部材は、20℃から700℃の平均熱膨張係数が6×10-6/℃〜12×10-6/℃であることを特徴とする軸受部材。
【請求項１６】
請求項12〜15のいずれかに記載の軸受部材において、前記中間部材は、チタン又はFe-Ni-Co系合金からなることを特徴とする軸受部材。
【請求項１７】
請求項12〜16のいずれかに記載の軸受部材において、前記中間部材は、表面に酸化処理、窒化処理及び浸炭処理からなる群から選ばれた少なくとも１種の処理が施されていることを特徴とする軸受部材。
【請求項１８】
請求項12〜17のいずれかに記載の軸受部材において、前記中間部材は、表面に溶射又は肉盛による金属化合物の防護膜を有することを特徴とする軸受部材。
【請求項１９】
請求項12〜18のいずれかに記載の軸受部材において、前記中間部材の内径と前記セラミックス軸受の外径との差が1〜15 mmであることを特徴とする軸受部材。
【請求項２０】
請求項12〜19のいずれかに記載の軸受部材において、前記中間部材が同心状に配置した２以上の円筒からなり、各円筒の熱膨張係数が、前記セラミックス製軸受側から順に大きくなるように配置されていることを特徴とする軸受部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板に亜鉛やアルミニウム等の溶融金属めっきを施す際に連続溶融金属めっき浴中に浸漬して用いられるロール、特にシンクロールやサポートロールの軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属めっき装置100は、図1に示すように、溶融金属めっき浴(以下、めっき浴と言う場合がある。)101が貯留されるめっき槽102と、前記めっき浴101の表層部分に浸漬されて、前記めっき浴101の内に導入される鋼板Wの酸化を防止するためのスナウト103と、前記めっき浴101の中に配置されたシンクロール108と、前記めっき浴101の内でシンクロール108の上方に位置する一対のサポートロール107と、前記めっき浴101の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル106とを有している。前記シンクロール108自体には外部駆動力が付与されず、走行する鋼板Wとの接触による摩擦力で反時計回りに駆動される。前記サポートロール107は、通常、外部のモータ(図示せず)に連結された駆動ロールである。なお、サポートロール107には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。前記シンクロール108は、金属製アーム105に取り付けられた軸受109により回転自在に支持されている。前記サポートロール107も、同様に、支持アーム104に取り付けられた軸受により回転自在に支持されている。前記シンクロール108と前記サポートロール107とは、常に一体としてめっき浴101の内に浸漬される。
【０００３】
前記鋼板Wは、前記スナウト103を経て前記めっき浴101の内に斜方から進入し、前記シンクロール108を経由して上方に進行方向が変えられる。前記めっき浴101の中を上昇する前記鋼板Wは、当該鋼板Wを一定の力で押し付けた一対のサポートロール107に挟まれ、パスラインが保たれるとともに、反りや振動が防止される。ガスワイピングノズル106は、めっき浴101から出てきた鋼板Wに高速ガスを吹き付け、高速ガスのガス圧により、鋼板Wに付着した溶融金属めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、表面にめっきが施された鋼板Wを得ることができる。
【０００４】
シンクロール108のロール軸108aは、金属製アーム105の保持孔に配置された円筒状の軸受109で支持され、ロール軸108aは、円筒状の軸受109の内周面と幅Eにわたって接触しながら摺動回転する。軸受109の内径をロール軸108aの外径より大きくし、ロール軸108aとの間に隙間を設けることで、前記隙間に侵入した溶融金属が潤滑剤として働く。ロール軸108aと摺動接触する軸受109は、溶融金属に対して耐食性及び耐摩耗性を有する材料からなる。この軸受109としては、Cr鋼、Ni-Cr鋼、低炭素鋼等の溶融金属に対する耐食性の高い合金鋼やセラミックスからなるものを使用するのが好ましく、またこれらの材料の表面に耐食性合金やセラミックスを溶射したものであってもよい。ロール軸108aは、一般にはステンレス鋼からなるのが好ましい。
【０００５】
特許文献１（特開2002-241915号）は、アームと、前記アームの孔部に装着したセラミックス製の円筒状の軸受とからなり、前記軸受は、ロール軸と摺動接触する内周面が、中心軸を含む断面において、軸方向に凸状かつ円弧状である、溶融金属めっき浴中に浸漬配置されるロールの軸受装置を開示している。特許文献１に記載の軸受は、アーム６と軸受８との熱膨張係数の差による膨張量の差を吸収するために、アームの孔部に若干の間隔を設けて装着すると記載している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の軸受装置は、アームを上昇させて、軸受及びシンクロールを溶融金属メッキ浴の外に引き上げる際に、前記間隔に流出せずに残った溶融金属やドロスが固化し、熱膨張係数の大きい金属製アームがセラミックス製軸受よりも大幅に収縮して、セラミックス製軸受が金属製アームに強く締め付けられることにより、セラミックス製の軸受に大きな応力がかかるため、繰り返し使用したときにセラミックス製の軸受が割れる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2002-241915号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受を保持する金属製アームとを備えた溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置において、前記セラミックス製軸受の割れを抑制し、耐久性に優れた軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、セラミックス製軸受と金属製アームとの間に、金属からなる円筒状の中間部材を設け、前記中間部材を、前記金属製アームの熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の熱膨張係数より大きい熱膨張係数の材料で構成することにより、軸受装置を溶融金属めっき浴から引き上げた際に、セラミックス製軸受と金属製アームとの間に残存した溶湯やドロスが固化した場合でも、セラミックス製軸受にかかる応力が緩和され、セラミックス製軸受の破損が抑制されることを見出し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち、本発明の溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置は、円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受を保持するための保持孔を有する金属製アームとを備え、前記セラミックス製軸受と前記金属製アームとの間に、金属からなる円筒状の中間部材を有し、前記中間部材は、肉厚が5〜30 mmであり、前記中間部材の20℃から500℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から500℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から500℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする。なお肉厚とは、（内径と外径との差）／２に相当する。
【００１１】
本発明の軸受部材は、円筒状のセラミックス製軸受と、前記セラミックス製軸受の外周を取り囲む、金属からなる円筒状の中間部材とからなり、溶融金属めっき浴中に浸漬される軸受装置の金属製アームに設けられた円形の保持孔に装着されるものであって、
前記中間部材は、肉厚が5〜30 mmであり、
前記中間部材の20℃から500℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から500℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から500℃の平均熱膨張係数より大きいことを特徴とする。なお肉厚とは、（内径と外径との差）／２に相当する。
【００１２】
前記中間部材の20℃から700℃の平均熱膨張係数が、前記金属製アームの20℃から700℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の20℃から700℃の平均熱膨張係数より大きいのが好ましい。
【００１３】
前記中間部材は、前記中間部材は、20℃から500℃の平均熱膨張係数が5×10-6/℃〜11×10-6/℃であるのが好ましく、20℃から700℃の平均熱膨張係数が6×10-6/℃〜12×10-6/℃であるのが好ましい。
【００１４】
前記中間部材は、チタン又はFe-Ni-Co系合金からなるのが好ましい。
【００１５】
前記中間部材は、表面に酸化処理、窒化処理及び浸炭処理からなる群から選ばれた少なくとも１種の処理が施されているのが好ましい。前記中間部材は、表面に溶射又は肉盛による金属化合物の防護膜を有するのが好ましい。
【００１６】
前記中間部材の内径と前記セラミックス軸受の外径との差は1〜15 mmであるのが好ましい。
【００１７】
前記中間部材は、同心状に配置した２以上の円筒からなり、各円筒の熱膨張係数が、前記金属製アーム側から順に小さくなるように配置された構成を有していても良い。
【００１８】
金属製アームに、前記中間部材の軸方向及び／又は周方向への移動を防止するため留め具を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の軸受装置は、セラミックス製軸受と金属製アームとの間に、前記金属製アームの熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有する金属からなる中間部材を有するので、セラミックス製軸受と金属製アームとの間に残存した溶湯やドロスの固化によって、セラミックス製軸受にかかる応力が緩和され、セラミックス製軸受の破損が抑制されるので、耐久性に優れた軸受装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】溶融金属めっき装置を示す模式図である。
【図２】シンクロールが軸受装置に支持された状態示す模式図である。
【図３】本発明の軸受装置を示す模式図である。
【図４】３つの円筒状中間部材40a、40b、40cによって構成された中間部材の例を示す模式図である。
【図５】周方向に分割された中間部材の一例を示す模式図である。
【図６】フランジ部を有さない軸受の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の軸受装置について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されることなく、その作用効果を奏する限り、同一性の範囲内で適宜変形して実施することができる。以下の説明では、めっき浴中に浸漬される回転体としてシンクロールの軸部を回転自在に支持する軸受を例として説明するが、本発明は、サポートロールその他溶融金属めっき浴中に浸漬される回転体において、同様に適用することができる。本発明の軸受は、図1に示す溶融金属めっき装置と同様な溶融金属めっき装置に組み込まれるものであり、溶融金属めっき装置の詳細な説明は省略する。なお本願において説明する各部材及びクリアランスの長さは、特に説明のない限り20℃における値である。
【００２２】
[1] 軸受装置
図３は、本発明の軸受装置10と、前記軸受装置10に支持されたシンクロール108とを示す。なおシンクロール108は、図２に示すように、その両端に設けられたロール軸108aが各々軸受20に支持されるが、図３においては、一方の軸受20部分のみを示した。軸受装置10は、円筒状のセラミックス製軸受20と、前記セラミックス製軸受20を保持するための保持孔30aを有する金属製アーム30とを備え、さらに前記セラミックス製軸受20と前記金属製アーム30との間に、金属からなる円筒状の中間部材40を有する。前記中間部材40は、肉厚が5〜30 mmであり、前記中間部材40の熱膨張係数は、前記金属製アーム30の熱膨張係数よりも小さく、かつ前記セラミックス製軸受20の熱膨張係数より大きい。なお肉厚とは、（内径と外径との差）／２に相当する。
【００２３】
(1) 中間部材
中間部材40は、金属からなる円筒形であり、図３に示すように、金属製アーム30の保持孔30aに装着され、金属製アーム30の側面に設けられた留め具30b,30cによって軸方向及び周方向に移動しないよう固定されている。
【００２４】
中間部材40は、金属製アーム30に設けられた保持孔30aに、冷やし嵌めによってクリアランスを設けずに装着しても良いし、クリアランスL2（保持孔30aの内径と中間部材40の外径との差）を設けて装着してもよい。保持孔30aと中間部材40との間にクリアランスL2を設けることにより、熱膨張係数の差による膨張量の差を吸収することができる。クリアランスは必ずしも設けなくても良い。すなわち、このクリアランスL2は、0〜10 mmであるのが好ましい。
【００２５】
中間部材40を構成する金属は、金属製アーム30の平均熱膨張係数（20℃から500℃）より小さく、セラミックス製軸受20の平均熱膨張係数（20℃から500℃）より大きい平均熱膨張係数（20℃から500℃）を有し、耐熱衝撃性、耐食性等に優れた材料であるのが好ましい。すなわち、(a)軸受20、(b)中間部材40及び(c)金属製アーム30の、20℃から500℃の平均熱膨張係数をそれぞれCTE-a(20-500)、CTE-b(20-500)及びCTE-c(20-500)とすると、式：CTE-a(20-500)＜CTE-b(20-500)＜CTE-c(20-500)という関係を有する。さらに中間部材40を構成する金属の20℃から700℃の平均熱膨張係数は、金属製アームの20℃から700℃の平均熱膨張係数よりも小さく、かつセラミックス製軸受の20℃から700℃の平均熱膨張係数より大きいのが好ましい。すなわち、(a)軸受20、(b)中間部材40及び(c)金属製アーム30の、20℃から700℃の平均熱膨張係数をそれぞれCTE-a(20-700)、CTE-b(20-700)及びCTE-c(20-700)とすると、式：CTE-a(20-700)＜CTE-b(20-700)＜CTE-c(20-700)がという関係を有するのが好ましい。
【００２６】
金属製アーム30は、後述するように、ステンレス、鋳鉄等の金属からなるので、20℃から500℃の平均熱膨張係数が12×10-6/℃〜17×10-6/℃程度、20℃から700℃の平均熱膨張係数は13×10-6/℃〜19×10-6/℃程度であり、軸受20のセラミックスは、後述するように、20℃から500℃の平均熱膨張係数が2×10-6/℃〜4×10-6/℃程度、20℃から700℃の平均熱膨張係数が3×10-6/℃〜5×10-6/℃程度であるので、中間部材40を構成する金属は、20℃から500℃の平均熱膨張係数が5×10-6/℃〜11×10-6/℃であり、20℃から700℃の平均熱膨張係数が6×10-6/℃〜12×10-6/℃であるのが好ましい。中間部材は、金属製アームより20℃から500℃の平均熱膨張係数が1×10-6/℃〜11×10-6/℃小さい方が好ましい。中間部材は、セラミックス製の軸受より20℃から500℃の平均熱膨張係数が3×10-6/℃〜9×10-6/℃小さい方が好ましい。
【００２７】
中間部材40は、金属からなる。中間部材40を構成する金属としては、純チタン（20℃から500℃の平均熱膨張係数9.5×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数10.1×10-6/℃）、Ti-6Al-4V（20℃から500℃の平均熱膨張係数11×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数12×10-6/℃）等のTi合金、Fe-Ni-Co系合金（20℃から500℃の平均熱膨張係数7.6×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数11.2×10-6/℃）又はFe-Ni-Co-Nb系合金（20℃から500℃の平均熱膨張係数6×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数9.0×10-6/℃）が好ましい。純チタンはNやOなどの不純物を含んでいてもよい。前記金属は、表面に酸化処理、窒化処理及び浸炭処理からなる群から選ばれた少なくとも１種の処理が施されているのが好ましい。前記酸化処理は、例えば中間部材40を構成する金属を約800℃で熱処理する方法であり、前記金属表面に酸化膜が形成される。前記窒化処理は、例えば中間部材40を構成する金属をアンモニア又は窒素雰囲気下で加熱処理をする方法であり、前記金属表面に窒化物膜が形成される。前記浸炭処理は、中間部材40を構成する金属を炭素源の存在下で加熱等の処理をする方法であり、前記金属表面に炭素量の多い層が形成される。また中間部材40には、耐食性を高めるため、表面に溶射（HVOF溶射、プラズマ溶射等）又は肉盛による金属化合物の防護膜を形成するのが好ましい。前記金属化合物の防護膜としては、WC-Co系、Co-Cr-W系、Co-Cr-Mo系が挙げられる。
【００２８】
中間部材40は、１つの円筒から構成されていても良いが、図４に示すように、同心状に配置した２以上の円筒によって構成されていても良い。図４は、３つの円筒状中間部材40a、40b、40cによって構成された例を示すが、これに限定されるものではない。同心状に配置した２以上の円筒は、同じ材料であっても良いし、異なる材料で構成してもよい。異なる材料で同心状に２以上の円筒を構成する場合、各円筒の熱膨張係数は、前記金属製アーム側から順に小さくなるように配置するのが好ましい。２以上の円筒からなる場合、それらの各クリアランスは、0〜10 mmであるのが好ましい。中間部材40が金属からなる場合は、クリアランスを設けなくても良い。また中間部材40は、図５に示すように、周方向に複数の部分に分割されていてもよい。
【００２９】
(2) 軸受
軸受20は、セラミックスからなる円筒形であり、図３に示すように、中間部材40に装着され、一方の端部に設けられたフランジ部20aが、金属製アーム30の保持孔30aに装着された中間部材40に当接した状態で、金属製アーム30の側面に設けられた留め具30bによって軸方向及び周方向に移動しないよう固定されている。なお軸受20は、必ずしもフランジ部20aを有さなくても良い。その場合、図６に示すように、軸受20の両端に留め具30b',30cを設け、軸方向及び周方向に移動しないよう固定する。
【００３０】
軸受20の内周面は、ロール軸108aが摺動接触する摺動面であり、ロール軸108aの外径よりも軸受20の内径を大きくして、ロール軸108aと軸受20との間には隙間Dを設ける。この隙間Dを設けることにより、ロール軸108aに対して軸受20をすべり軸受として作用させることができる。この隙間Dは4〜10 mmであるのが好ましく、5〜6 mmであるのがより好ましい。
【００３１】
軸受20は、中間部材40との間にクリアランスL1（中間部材40の内径とセラミックス軸受20の外径との差）を設けて中間部材40の内周面に装着するのが好ましい。中間部材40とセラミックス軸受20との間にクリアランスL1を設けることにより、熱膨張係数の差による膨張量の差を吸収することができる。このクリアランスL1は、1〜15 mmであるのが好ましい。
【００３２】
軸受20を構成するセラミックスとしては、軸受20が使用される雰囲気その他の操業条件の要請による耐熱衝撃性・耐蝕性などに応じ、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化物系セラミックス、炭化珪素、その他の炭化物系セラミックス、又はカーボンなどの無機材料を利用することができる。しかしながら、めっき浴への浸漬及び取出しの際に急熱及び急冷されるため、軸受20としては耐熱衝撃性に優れた材料で構成するのが好ましい。従って、軸受20を構成するセラミックスとしては、熱伝導率が高い窒化珪素（20℃から500℃の平均熱膨張係数：2.8×10-6/℃、20℃から700℃の平均熱膨張係数：3.0×10-6/℃）、及びその他の窒化物系セラミックスが好ましく、めっき浴である溶融金属に対し高い耐溶損性及び耐磨耗性を有し、高温強度に優れたサイアロン（20℃から500℃の平均熱膨張係数：2.8×10-6/℃、20℃から700℃の平均熱膨張係数：3.0×10-6/℃）を含む窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。
【００３３】
(3) 金属製アーム
金属製アーム30は、耐食性を有する金属からなるのが好ましい。耐食性を有する金属としては、SUS316L（20℃から500℃の平均熱膨張係数が17×10-6/℃、20℃から700℃の平均熱膨張係数が18.5×10-6/℃）、SUS410系（20℃から500℃の平均熱膨張係数が12×10-6/℃、20℃から700℃の平均熱膨張係数が13.7×10-6/℃）、鋳鉄（20℃から500℃の平均熱膨張係数が13×10-6/℃、20℃から700℃の平均熱膨張係数が14×10-6/℃）等が挙げられる。
【００３４】
(4)作用効果
金属製アームの熱膨張係数は、セラミックス製軸受の熱膨張係数よりも大きい。従って、従来の軸受装置においては、溶融金属の外に軸受装置を引き上げて温度が下がると、セラミックス製軸受と金属製アームとの隙間に残った溶融金属やドロスは固化するとともに、熱膨張係数の大きい金属製アームがセラミックス製軸受よりも大幅に収縮して、セラミックス製軸受が金属製アームに強く締め付けられることにより、セラミックス製軸受には割れが生じる場合がある。それを防止するために、セラミックス製軸受と金属製アームとの間に、溶融金属やドロスが排出され易いように予め適当な隙間を設けておくのが好ましい。隙間の大きさは、4〜10 mmが好ましく、5〜6 mmがより好ましいと考えられる。しかしながら、このような隙間を設けていても、強く締め付けられてセラミックス製軸受が割れることがあった。
【００３５】
これに対して本発明の軸受装置は、前記金属製アームよりも熱膨張係数の小さい中間部材をセラミックス製軸受と金属製アーム間に設けているので、金属製ホルダーが大幅に収縮しようとしても、中間部材に妨げられて、セラミックス製軸受に対する強い締め付けが緩和される。その結果、セラミックス製軸受の割れが抑制される。例えば、亜鉛めっきの溶融金属浴では浴温が480℃程度であるので、20℃から500℃の平均熱膨張係数が前記関係を満たしていればよく、またアルミニウムめっきの溶融金属浴では浴温が690℃程度であるので、20℃から700℃の平均熱膨張係数が前記関係を満たしていればよい。ここで中間部材は、セラミックス製軸受の熱膨張係数よりも高いため、中間部材によるセラミックス製軸受の締め付けが生じるが、この締め付け力は金属製アームに比べて小さいので、セラミックス製軸受の割れは抑制される。
【実施例】
【００３６】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
SUS316L（20℃から500℃の平均熱膨張係数17×10-6/℃、及び20℃から700℃の平均熱膨張係数18.5×10-6/℃）製の金属製アームに設けられた保持孔（内径242 mm）に、純チタン製の円筒状中間部材（外径241 mm、内径201 mm、軸方向長さ145 mm、20℃から500℃の平均熱膨張係数9.5×10-6/℃、及び20℃から700℃の平均熱膨張係数10.1×10-6/℃）を装着し、さらに前記中間部材の内面にサイアロン焼結体からなるセラミックス製軸受（外径196 mm、内径146 mm、軸方向長さ180 mm、20℃から500℃の平均熱膨張係数は2.8×10-6/℃、及び20℃から700℃の平均熱膨張係数は3.0×10-6/℃）を装着し、留め具により中間部材及び軸受を金属製アームに固定し、軸受装置を組み立てた。なお溶融金属に対する耐食性を高めるため、中間部材を800℃で熱処理し、その表面に酸化膜（厚さ150 nm）を形成した。熱処理による酸化膜は、通常形成される酸化膜（厚さ数nm）に比べて、溶融金属に対する耐食性が高い。中間部材の外径241 mm及び内径201 mmは、熱処理で酸化膜を形成した後の寸法である。
【００３８】
実施例２
中間部材の内径を208 mmに変更し、中間部材とセラミックス製軸受とのクリアランスを12 mmとした以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。中間部材の外径241 mm及び内径208 mmは、熱処理で酸化膜を形成した後の寸法である。
【００３９】
実施例３
中間部材としてTi合金のTi-6Al-4V（20℃から500℃の平均熱膨張係数11×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数12×10-6/℃）を用いた以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。
【００４０】
実施例４
中間部材としてFe-Ni-Co系合金（20℃から500℃の平均熱膨張係数7.6×10-6/℃、及び20℃から700℃の平均熱膨張係数11.2×10-6/℃）を用いて、800℃での熱処理の代わりに、溶射（条件：HVOF、Co-Cr系自溶製合金、厚さ0.5 mm）によって耐食性を付与した以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。中間部材の外径241 mm及び内径201 mmは、溶射を行った後の寸法である。
【００４１】
実施例５
中間部材の内径を197 mmに変更し、中間部材とセラミックス製軸受とのクリアランスを1 mmとした以外は実施例４と同様にして軸受装置を組み立てた。中間部材の外径241 mm及び内径197 mmは、溶射を行った後の寸法である。
【００４２】
実施例６
中間部材としてFe-Ni-Co-Nb系合金（20℃から500℃の平均熱膨張係数6×10-6/℃、及び20℃から700℃の平均熱膨張係数9.0×10-6/℃）を用いて、800℃での熱処理の代わりに、溶射（条件：HVOF、Co-Cr系自溶製合金、厚さ0.5 mm）によって耐食性を付与した以外は実施例２と同様にして軸受装置を組み立てた。中間部材の外径241 mm及び内径208 mmは、溶射を行った後の寸法である。
【００４３】
比較例１
中間部材としてSUS316Lからなる円筒（外径242 mm、内径201 mm、軸方向長さ145 mm、20℃から500℃の平均熱膨張係数17×10-6/℃及び20℃から700℃の平均熱膨張係数18.5×10-6/℃）を用いた以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。
【００４４】
比較例２
中間部材としてSUS316Lからなる円筒（外径242 mm、内径208 mm、軸方向長さ145 mm）を用いた以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。
【００４５】
これらの軸受装置を用いて、高品質自動車鋼板用の連続溶融亜鉛めっきライン（浴温480℃）にて実機試験を行った。20日間連続して試験を行った時点での軸受装置の振動の有無及び試験終了後のセラミック軸受の割れの有無を目視で評価した。振動は、軸受装置の振動に起因して発生する鋼板の進行方向に対して直交する方向（幅方向）の横縞の模様（振動模様）で評価した。振動模様の濃淡がごく薄い場合は品質にほとんど影響しないが、濃淡が濃い場合は高品質な鋼板として使用できない。
【００４６】
【表１】
2016065603.tif 000003
(1) 上段：20℃から500℃の平均熱膨張係数、下段：20℃から700℃の平均熱膨張係数
【００４７】
各中間部材の20℃から700℃の平均熱膨張係数は表１に記載したとおりであり、金属製アーム及びセラミックス製軸受の20℃から700℃の平均熱膨張係数は前述したとおりであるので、実施例で使用した本発明の軸受装置を、さらに高温のアルミニウムめっきライン（浴温690℃）で使用した場合、前記亜鉛めっきラインと同様の結果が得られると考えられる。
【００４８】
比較例３
中間部材を設けず、軸受と金属製アームとのクリアランスを12 mmとして、保持孔の内径を208 mmとした金属製アームを用いた以外は実施例１と同様にして軸受装置を組み立てた。この軸受装置を用いて、高品質自動車鋼板用の連続溶融亜鉛めっきライン（浴温480℃）にて実機試験を行った。20日間連続して試験を行った時点での軸受装置の振動の有無及び試験終了後のセラミック軸受の割れの有無を目視で評価した。その結果、割れと振動は比較例２と同様になった。
【符号の説明】
【００４９】
100・・・溶融金属めっき装置
101・・・めっき浴
102・・・めっき槽
103・・・スナウト
104・・・支持アーム
105・・・金属製アーム
106・・・ガスワイピングノズル
107・・・サポートロール
108・・・シンクロール
108a・・・ロール軸
109・・・軸受
W・・・鋼板
10・・・軸受装置
20・・・軸受
30・・・金属製アーム
30a・・・保持孔
30b,30b',30c・・・留め具
40・・・中間部材
【図１】
2016065603.tif 000004
【図２】
2016065603.tif 000005
【図３】
2016065603.tif 000006
【図４】
2016065603.tif 000007
【図５】
2016065603.tif 000008
【図６】
2016065603.tif 000009