JPH07138721A

JPH07138721A - 連続溶融金属メッキ装置及びそれに用いる摺動構造物

Info

Publication number: JPH07138721A
Application number: JP5288899A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Okochi; 敬彦大河内; Tamito Kawahigashi; 民人川東; Moroo Nakagawa; 師夫中川; Junji Sakai; 淳次酒井; Hitoshi Ogoshi; 斉大越
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】メッキ用溶融金属浴中で鋼ストリップをガイ
ドして回転するロールとその軸受との摺動部を構成する
に好適な摺動構造物を提供する。【構成】金属溶湯中で回転するロールとその軸受との
摺動面を形成するロールの軸摺動面および軸受の摺動面
のいずれか一方をセラミックス焼結体から、他方をホウ
化モリブデンとニッケルとの混合焼結体から構成する。
セラミックス焼結体をサイアロン、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、ジルコニア、窒化ボロン、窒化アルミニウムのい
ずれかから構成し、混合焼結体を硬さＨｖ１４００〜７
００とし、セラミックス焼結体より低くするのがよい。【効果】耐食耐摩耗性のセラミックス焼結体と、耐食
耐摩耗性、潤滑特性に優れた混合焼結体とを組み合せた
摺動部により、メッキ装置を長時間運転できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼ストリップを連続的
にメッキする連続溶融金属メッキ装置及びそれに用いる
摺動構造物に係り、特に溶融金属による腐食に対して、
また溶融金属浴中で鋼ストリップを案内するロールから
の荷重による摩耗に対して優れた特性を有する軸受装置
を構成する摺動構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続溶融金属メッキ浴用ロール軸
受としては、耐食性に優れたステンレス鋼、高クロム
鋼、超硬などが、摺動面に肉盛溶接されて、あるいはス
リーブの形で用いられてきた。しかし、これらの材料は
例えば亜鉛メッキ浴中では１週間程度で摩耗損傷し、ロ
ール軸と軸受の間にガタが生じ、ロールやメッキ装置が
振動して、メッキ特性を著しく下げるといった問題があ
った。その原因としては、ステンレス鋼、高クロム鋼、
超硬等の比較的耐食性に優れた金属でも溶融金属による
腐食を皆無にすることは難しく、ロール軸受摺動時には
摩擦による摩耗と同時に溶融金属による腐食摩耗が生じ
るために、摺動面の摩耗量を増大させていることがわか
った。特に腐食がある程度進行すると、ロール軸と軸受
との摺動面に腐食ピットが生じ、摺動面の摩擦摩耗を加
速することもわかった。

【０００３】したがって、ロール軸受において摩耗量を
下げる為には溶融金属を対する耐食性に優れた材料を選
定する必要がある。その点、セラミックスの中には溶融
金属にほとんど腐食を受けないものがあり、その様なセ
ラミックスは溶融金属メッキ浴用ロール軸受として最適
材料と言える。

【０００４】ところで、溶融金属メッキ浴中で使用され
る軸受において、固定側部材をセラミックス、回転側部
材を高硬度の炭化物を含むサーメットとすることが特開
平５−４４００２号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術おいて
は、摩擦係数の点について配慮されていない。つまり、
サーメットに含まれる炭化物は非常に高硬度であり、代
表的なサーメト用炭化物であるＷＣやＴiＣは硬度がＨ
ｖ２０００以上であるため、セラミックスとの摺動にお
いてかじり現象が生じて摩擦係数が増大する。また、軸
受の押付荷重（面圧）が１０ kgf/cm²を超える場合には
かじり現象は特に顕著となり、サーメット中に含まれる
炭化物粒子の脱落が生じるようになり、摩耗量も増加し
て良好な摺動及び回転特性は得られない。さらに、炭化
物を含むサーメットではマトリックス金属としてＣoや
Ｎiを用いるが、溶融金属中（Ｚn、Ａl）ではＣoやＮi
の腐食によりマトリックス強度が弱くなり、やはり炭化
物粒子の脱落が生じて摩耗量が増大する問題があった。

【０００６】本発明の目的は、メッキ用溶融金属浴中で
鋼ストリップをガイドして回転するロールの軸受部の長
寿命化を図り、連続運転時間が長く、かつ円滑なロール
回転が得られる連続溶融金属メッキ装置及びその軸受部
に用いる摺動構造物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の連続溶融金属メッキ装置は、連続的に供給
される被メッキ材をガイドするべく金属溶湯中で回転す
るロールとこのロールを支持する軸受とを備えたメッキ
装置において、ロールの軸摺動面および軸受の摺動面の
いずれか一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれたセ
ラミックス焼結体から構成され、他方が金属とのホウ化
物からなる焼結体から構成されたことを特徴とする。

【０００８】例えば、上記ロールの軸摺動面および軸受
の摺動面のいずれか一方をサイアロン、窒化ケイ素、炭
化ケイ素、ジルコニア、窒化ボロン、窒化アルミニウム
のいずれかからなるセラミックス焼結体から構成し、他
方をホウ化モリブデンとニッケルとからなる混合焼結体
から構成する。この場合に、混合焼結体の硬さをＨｖ１
４００〜７００として、セラミックス焼結体より硬度を
低くするのがよい。

【０００９】また上記目的を達成するために、本発明の
摺動構造物は、連続的に供給される被メッキ材をガイド
するべく金属溶湯中で回転するロールとこのロールを支
持する軸受との摺動面を形成する構造物であって、摺動
面を形成するロールの軸摺動面および軸受の摺動面のい
ずれか一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれたセラ
ミックス焼結体から構成され、他方が金属とのホウ化物
からなる焼結体から構成されたことを特徴とする。

【００１０】上記同様に、ロールの軸摺動面および軸受
の摺動面のいずれか一方をサイアロン、窒化ケイ素、炭
化ケイ素、ジルコニア、窒化ボロン、窒化アルミニウム
のいずれかからなるセラミックス焼結体から構成し、他
方をホウ化モリブデンとニッケルとからなる混合焼結体
から構成する場合、混合焼結体の硬さをＨｖ１４００〜
７００として、セラミックス焼結体より硬度を低くする
のがよい。

【００１１】

【作用】セラミックス焼結体は、耐摩耗性に優れ、また
メッキ材である溶融金属（Ｚn、Ａl）にほとんど腐食を
受けないため溶融金属中で使用する摺動材として最適で
ある。

【００１２】また、金属とのホウ化物として、ホウ化モ
リブデンとＮiとの焼結体は、ホウ化モリブデンとＮiの
含有量及び焼結温度を調節することにより、マトリック
スがほとんどＢ−Ｍo−Ｎi三元ホウ化物となり、溶融金
属に対する耐食性が著しく向上し、腐食摩耗を抑制する
ことができる。さらに、Ｎi含有量及び焼結温度を調節
して、混合焼結体の硬度もＨｖ７００〜１４００に制御
することができ、セラミックス焼結体との組み合せにお
いて、セラミックス焼結体の硬度よりも少くとも２０％
小さくすることにより、高面圧（５０ kgf/cm²以上）で
摺動する際にもかじり現象を防止することができる。ま
た、混合焼結体は溶融金属との濡れ性にも優れるため、
摺動において溶融金属による潤滑効果があり、摩擦係数
を０.２以下にすることができる。

【００１３】金属とのホウ化物は、金属として存在しな
いので、溶融金属に対して不溶性となり、高い耐食性を
有する。金属としてＶ，Ｎb，Ｔa，Ｔi，Ｚr，Ｈf，Ｃ
r，Ｗ，Ｆe，Ｃo等が用いられる。これらの金属とこれ
らのホウ化物との混合体の割合を調整し、これらの一体
のホウ化物を作るようにしたものである。

【００１４】

【実施例】

〔実施例１〕図１は本発明に係る連続溶融金属メッキ装
置の全体構成図である。この連続溶融金属メッキ装置
は、概して、メッキ用溶融金属浴１１を貯えるメッキ槽
１２と、溶融金属浴１１中に沈められ上方から送給され
た鋼ストリップ１３を半巻掛けして上方へと方向転換さ
せるシンクロール装置１４と、溶融金属浴１１中でシン
クロール装置１４から上方に走行する鋼ストリップ１３
の両面に当接してガイドするサポートロール装置１５
と、溶融金属浴１１面上方でサポートロール装置１５か
ら上方に走行する鋼ストリップ１３の両面に高速ガスを
吹き付けるワイピングノズル１６とから構成されてい
る。シンクロール装置１４は１本のシンクロール１７と
そのシンクロール１７の両端部を支持する軸受１８を有
し、またサポートロール装置１５は２本のサポートロー
ル１９，２０と、各サポートロール１９，２０それぞれ
の両端を支持する軸受２１、２２を有している。

【００１５】鋼ストリップ１３は、溶融金属浴１１中で
シンクロール装置１４により方向を変えられ、サポート
ロール装置１５により面ブレを抑制して動きを安定化さ
れ、５０〜１００ｍ／分のスピードで走行する。そして
溶融金属浴１１から引き出された鋼ストリップ１３の部
分はワイピングノズル１８より吹き出す高速ガスが吹き
付けられ、そのガス圧力、吹き付け角度の調整によって
鋼ストリップ１３に施されるメッキ厚が調整される。

【００１６】溶融金属浴１１中で互いに面接触して摺動
するシンクロール１７と軸受１８、サポートロール１９
と軸受２１、およびサポートロール２０と軸受２２それ
ぞれからなる各摺動構造物は、溶融金属１１により潤滑
されるので、すべり軸受構造となっている。

【００１７】図２は図１に示す連続溶融金属メッキ装置
に用いられるすべり軸受構造の各摺動構造物の断面図で
ある。この摺動構造物は、軸摺動部とそれを受ける軸受
とからなり、軸摺動部材としてサイアロン焼結体からな
りロール軸４の各端部軸に嵌め合い固定されたサイアロ
ンスリーブ２が、そして軸受摺動部材としてはホウ化モ
リブデンとニッケルとの混合焼結体からなりホルダー１
に形成された半円穴に倣う混合焼結体半円リング３が用
いられている。サイアロンは次式で表わされ、式中ｚは
０〜４.２の間で任意のものが可能であり、βサイアロ
ンと呼ばれるものである。

【００１８】

【化１】

【００１９】本実施例では、サイアロンスリーブ２はｚ
＝０.５のサイアロンで作り、その硬度はＨｖ１５００
である。また混合焼結体半円リング３は約Ｈｖ１０００
となるようにホウ化モリブデンとニッケルの混合比を調
製したものである。

【００２０】この摺動構造物を用いて、４６０℃の溶融
亜鉛浴中で摺動試験を行った。押付面圧５０ kgf/cm²以
上、すべり速度１０〜１００ m/minの条件で試験した結
果は、摩耗速度１０μm／日以下、摩擦係数０.１５以下
であり、この摺動構造物の耐摩耗性は優れており、円滑
な回転が得られた。

【００２１】〔実施例２〕図３は、別の摺動構造物の断
面図である。この別の摺動構造物では、軸受に実施例１
における混合焼結体半円リング３に代わって、周方向に
間隔をあけて混合焼結体セグメント５が配置され、セグ
メント５それぞれがホルダー１の半円穴部に設けられた
アリ溝に嵌め込み固定されている。この混合焼結体セグ
メント５は、実施例１のものと同様にホウ化モリブデン
とニッケルの混合焼結体からなる。また、サイアロンス
リーブ２は実施例１のものと同様である。実施例１と同
様な摺動実験を行った結果、実施例１と同様な優れた摺
動特性を得ることができた。

【００２２】〔実施例３〕図４はまた別の摺動構造物の
断面図である。この摺動構造物では、軸摺動部材として
ホウ化モリブデンとニッケルの混合焼結体からなる混合
焼結体スリーブ６を用い、軸受摺動部材としてサイアロ
ンからなるサイアロンセグメント７を用いている。ここ
で用いた混合焼結体及びサイアロンの組成はそれぞれ実
施例１と同様である。この摺動構造物について、実施例
１と同様な摺動実験を行った結果、実施例１と同様な優
れた摺動特性を得ることができた。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、連続溶融金属メッキ装
置を、メッキ材なる溶融金属中で耐食性、耐摩耗性に優
れたセラミックス焼結体と、耐食性、耐摩耗性、潤滑特
性に優れた金属とのホウ化からなる焼結体とを組み合せ
た摺動構造物を備えるものとしたので、溶融金属メッキ
浴中での摺動構造物の摩耗が少く長寿命を示し、従来の
炭化物サーメット製軸受の１０倍以上の長時間運転が可
能となり、軸受の組替え頻度の減少、生産性向上の効果
がある。さらに、本発明による摺動構造物は溶融金属中
で潤滑性に優れるため、ロールの円滑な回転が得られ、
ロールの回転ムラがなくなりメッキ付着量のバラツキメ
ッキむらを防止することができ品質向上、不良低減効果
がある。また、従来、早期摩耗に因する摺動構造物の嵌
め合いガタのために駆動が必要であったサポートロール
の非駆動化も可能となり、操業性、品質向上効果をさら
に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる連続溶融金属メッキ装置の構成
図である。

【図２】本発明の実施例１の摺動構造物の断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例２の摺動構造物の断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例３の摺動構造物の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ホルダ２サイアロンスリーブ３混合焼結体半円リング４ロール軸５混合焼結体セグメント６混合焼結体スリーブ７サイアロンセグメント１１メッキ用溶融金属浴１２メッキ槽１３鋼ストリップ、１７シンクロール１８軸受１９，２０サポートロール２１，２２軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井淳次茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者大越斉茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に供給される被メッキ材をガイド
するべく金属溶湯中で回転するロールと該ロールを支持
する軸受とを備えた連続溶融金属メッキ装置において、
前記ロールの軸摺動面および前記軸受の摺動面のいずれ
か一方が炭化物、窒化物、酸化物より選ばれたセラミッ
クス焼結体から構成され、他方が金属とのホウ化物から
なる焼結体から構成されたことを特徴とする連続溶融金
属メッキ装置。
【請求項２】連続的に供給される被メッキ材をガイド
するべく金属溶湯中で回転するロールと該ロールを支持
する軸受とを備えた連続溶融金属メッキ装置において、
前記ロールの軸摺動面および前記軸受の摺動面のいずれ
か一方がセラミックス焼結体から構成され、他方がホウ
化モリブデンとニッケルとからなる混合焼結体から構成
されたことを特徴とする連続溶融金属メッキ装置。
【請求項３】前記セラミックス焼結体がサイアロン、
窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、窒化ボロン、窒
化アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請
求項２記載の連続溶融金属メッキ装置。
【請求項４】前記混合焼結体は硬さがＨｖ１４００〜
７００で、前記セラミックス焼結体より低い硬度を有す
ることを特徴とする請求項２記載の連続溶融金属メッキ
装置。
【請求項５】連続的に供給される被メッキ材をガイド
するべく金属溶湯中で回転するロールと該ロールを支持
する軸受との摺動面を形成する摺動構造物において、前
記摺動面を形成する前記ロールの軸摺動面および前記軸
受の摺動面のいずれか一方が炭化物、窒化物、酸化物よ
り選ばれたセラミックス焼結体から構成され、他方が金
属とのホウ化物からなる焼結体から構成されたことを特
徴とする摺動構造物。
【請求項６】連続的に供給される被メッキ材をガイド
するべく金属溶湯中で回転するロールと該ロールを支持
する軸受との摺動面を形成する摺動構造物において、前
記摺動面を形成する前記ロールの軸摺動面および前記軸
受の摺動面のいずれか一方がセラミックス焼結体から構
成され、他方がホウ化モリブデンとニッケルとからなる
混合焼結体から構成されたことを特徴とする摺動構造
物。
【請求項７】前記セラミックス焼結体がサイアロン、
窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、窒化ボロン、窒
化アルミニウムのいずれかでなることを特徴とする請求
項６記載の摺動構造物。
【請求項８】前記混合焼結体は硬さがＨｖ１４００〜
７００で、前記セラミックス焼結体より低い硬度を有す
ることを特徴とする請求項６記載の摺動構造物。