JPS6330974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、インラインにおける溶融亜鉛めつ
き鋼帯の過時効処理方法の改良に関する。 溶融めつき鋼帯の連続過時効処理は、溶融めつ
き直後の鋼帯を所定雰囲気及び温度に保たれた熱
処理炉を通過させることにより、めつき鋼帯中に
過飽和に存在している固溶炭素の粒界析出を促進
させ、めつき鋼帯の軟質化を図るものである。 こうしためつき作業と並行した連続過時効処理
は、一旦コイルに巻き取つてからのバツチ式焼鈍
法と比較し、工程の省略が図れるため製造能率の
向上にとつて望ましい方法である。 第１図はこのような連続過時効処理工程の一例
を示すもので、連続溶融亜鉛めつき設備１に過時
効処理炉２が設けられ、鋼帯３′を溶融亜鉛めつ
き浴４中に浸漬してめつきし、その後これを連続
的に過時効処理するものである。該工程ではめつ
き鋼帯３を必要熱処理時間過時効処理炉２中に保
持させる必要があるが、スペース削減の観点から
通常同図に示すように前記処理炉２内折返しの通
板方法をとり、このために多数のハースロール
５′が必要となる。このハースロール５′について
は、約300〜450℃の雰囲気で使用し、又約300〜
415℃のめつき鋼帯３と接触するために適度の耐
熱性とめつき金属のロール５′表面への付着（以
下、ピツクアツプという）を生じさせない性能が
要求される。 従来、過時効処理工程における熱処理炉では、
鉄系又は合金系の鉄製ロール、セラミツクロール
等が使用され、これらはその用途の観点から耐熱
性の面では問題がないが、耐ピツクアツプ性の面
からは多々問題がある。即ち、鋼製ロールでは、
めつき金属表面との接続接触によつてロール表面
とめつき金属の相互拡散現象（合金化反応）によ
るロール表面への強固なピツクアツプが生じ、運
転時間の経過に従つてピツクアツプ量が増大して
ゆくという現象が認められる。又、表面にアルミ
ナ等のコーテイングを施したセラミツクロールで
は、表面とめつき金属間の合金化反応は生じない
ものの、表面の凹部に亜鉛が噛み込み、ここを拠
点に付着亜鉛が成長しピツクアツプの発生を免れ
得ない。 こうしためつき金属のピツクアツプが生ずる
と、めつき鋼帯への押し傷、ロール表面からめつ
き表面へのピツクアツプの逆転写などが発生し、
製品の商品価値を著しく低下させると同時に、ロ
ール表面に強固に密着したピツクアツプの除去、
又はロール交換のためにライン停止が必要とな
り、生産性の著しい低下を生じさせる。 以上のような問題を解決する先行技術としては
特公昭57−32103号「溶融亜鉛メツキ鋼帯の過時
効処理法」（特開昭54−117333号）中に鉱物性繊
維とフエノール樹脂からなるロールを使用するこ
とが提案されているが、フエノール樹脂の特性か
ら酸素存在下では表面が酸化されやすく、所定の
不活性雰囲気下（一定の酸素濃度以下）でその操
業を行なわねばならず、操業設備が大がかりなも
のとなる欠点があり、常に操業条件の管理調整を
行なう必要がある。しかもフエノール樹脂そのも
のが耐化学薬品性に劣つているため、長時間の操
業によりロールに発生した微量のピツクアツプを
酸またはアルカリ液により除去することができ
ず、メインテナンスがむずかしいという欠点があ
る。 そのため本発明者等は適度の耐熱性及び耐化学
薬品性を有し、耐ピツクアツプ性に優れた素材を
その表面に用いたロールを過時効処理炉に設置さ
れるハースロールとして使用することにより、酸
素存在下でも操業できる過時効処理方法について
の検討を行なつた。 その結果、連続溶融亜鉛めつき設備に過時効処
理炉を設けたインラインにおいて、溶融亜鉛めつ
き鋼帯を過時効処理するにあたり、特開昭58−
73729号に示されるような耐熱性耐化学薬品性繊
維にゴムバインダ及び無機充填材を混和加流した
素材をロール表面に用いたものを過時効処理炉内
に設置されるハースロールとして使用し、前記溶
融亜鉛めつき鋼帯の過時効処理を行なうという構
成が考えられた。 以上の工程で使用されるハースロールの表面素
材として用いられる耐熱性耐化学薬品性繊維とし
ては耐熱性、柔軟性、弾性及びピツクアツプ除去
時に必要となる耐化学薬品性を有するものであれ
ばよく、長繊維クリソタイル石綿及びそれ以外に
も石綿としては、短繊維クリソタイル石綿、青石
綿またはガラス繊維、珪素フアイバ、硼素フアイ
バ、炭素繊維、金属繊維やこれらの繊維の混合使
用が十分可能である。また上記の繊維にポリイミ
ド繊維、アラミツド繊維等の耐熱性有機繊維を適
量混合しても良い。 さらに主材の繊維に混和するゴムバインダとし
ては天然ゴム、スチレンブタニンゴム、ニトリル
ブタジエンゴムなどが使用可能である。 また、無機充填材としては、イオウ、加硫促進
剤、亜鉛華、カーボンなどが使用される。 耐熱性耐化学薬品性繊維、ゴムバインダ及び無
機充填材の混合比率は、特に規定されるものでは
なく、用途に応じた混合が可能であるが、おおむ
ね耐熱性耐化学薬品性繊維60重量％以上、ゴムバ
インダ20重量％以下、無機充填材残部となるよう
に調整する。ゴムバインダは繊維の結合剤になる
もので20重量％以下で充分である。繊維量は成形
体の耐熱性を付与するもので多い方がよいが最大
95重量％以下にするのが好ましい。 また、ハースロール５の代表的な製造法を耐熱
性耐化学薬品性繊維として長繊維クリソタイル石
綿を使用した場合の２例について夫々第２図及び
第３図を用いて説明する。 まず第１の製造法は、前記長繊維クリソタイル
石綿を主材とし、これにゴムバインダ及び無機充
填材を混和加流したところの素材を加熱ロールで
シート状に加工した材料（以下、石綿ジヨイント
シールという）を使用するもので次のようにして
製造する。即ち、前記のように製作した石綿ジヨ
イントシート６を第２図に示すように同心円環状
に打ち抜き、これを別に製作した任意寸法のロー
ル芯金７に所定寸法まで積層する。次いで積層シ
ート６をプレス機等により強く圧縮し、さらに熱
処理炉内で焼成成形を行なつた後、表面に機械加
工を施して、所定の表面粗度に仕上げる。 第２の製造法は、前記長繊維クリソタイル石綿
を主材とする素材を、ロール金型内で溶融しロー
ル形状に成形するもので、次のようにして製造す
る。即ち、前記長繊維クリソタイル石綿と、ゴム
バインダ及び無機充填材の混合材料を、別に製作
した任意寸法のロール金型に詰め込んだ後、加熱
プレス機により一定圧力と温度に一定時間保持す
る。次いで金型より取り出し最終成型加熱を行な
う。さらにこの成形加熱材８を第３図に示すよう
に別に製作したロール芯金７′にはめ込む。第１
の製造法及び第２の製造法によるロールの特徴
は、前者が多数の石綿ジヨイントシート６の積層
によるもののため、第２図に示すようにシート間
の境界部がロール表面に現われるのに対し、後者
の金型内溶融成形によれば第３図に示すように、
境界部のない連続的な表面層９が得られることで
ある。また、これらの製造法の違いにより、前者
は表面がやや粗いが表面硬度は高く耐摩耗性に優
れるのに対し、後者は表面は非常に滑らかである
が、前者と比較し表面硬度がやや落ち、耐摩耗性
もやや低下するという特徴を持つに至る。しか
し、これらの差異は過時効処理用ハースロール５
としての適性上問題となることはなく、両ロール
とも十分使用可能であり、選択に際しては、使用
時に要求される性能を重視して決定すれば良い。
以上説明したハースロール５は、その成分的にめ
つき金属と合金化反応を生ずるものではなく、ま
た表面は適度な硬度と平滑度を有するため凹部に
よる亜鉛の噛み込みも生ぜず、またゴムバインダ
の効果により、めつき鋼帯３との接触時の摩耗係
数が高く鋼帯３とのスリツプが起こりにくいた
め、鋼製ロールや、セラミツクロールで見られる
スリツプによるめつき鋼帯３のすり傷や、めつき
のロール５への付着を発生しにくく、耐ピツクア
ツプ性の観点からは非常に優れたものである。 しかし、このようなロールを溶融亜鉛めつきラ
インの過時効処理帯におけるハースロール５とし
て用いた場合でも、亜鉛めつき鋼帯が一定温度
（亜鉛の融点）付近になつた時は、その鋼帯表面
に亜鉛の半溶融或いは局部溶融が生じるため、ピ
ツクアツプの発生は避けられず、めつき鋼帯への
ピツクアツプの逆転写、押傷発生の原因となるこ
とがわかつた。 本発明は、本発明者等が最初に考案したロール
でも改善されなかつた上記の問題を解決するため
になされたもので、上述のように構成されたハー
スロール内部を更に冷却することにより、亜鉛め
つき鋼帯が亜鉛融点付近になつた場合でもピツク
アツプの発生を抑止しながら、該鋼帯の過時効処
理を行なうことができるようにするものである。 次に本発明を創考するに至つた実験につき説明
する。 まず、最初に考えられた前記石綿ジヨイントシ
ートの積層圧縮により製造したハースロール（第
２図）を用い、下記の条件範囲で試験操業を行な
い、ピツクアツプ状況を調査した。これを比較例
とする。 (1) めつき鋼帯：溶融亜鉛めつき（270ｇ／m²片
面） (2) めつき鋼帯温度：350〜420℃ (3) 過時効処理炉内雰囲気：窒素（酸素濃度１〜
５％） (4) 過時効処理炉内温度：350〜400℃ また同様条件下で下記ロールを使用し、過時効
処理後のピツクアツプ状況を夫々調査した。 (1) 硬質クロムめつきロール（めつき厚50μ） (2) セラミツクロール（セラミツク厚約３mm） (3) フエノール樹脂ロール （石綿：フエノール樹脂重量比＝１：１） ここで硬質クロムめつきロールとは、鉄製ロー
ルの表面に50μ厚の硬質クロムめつきを施したも
ので、これを使用する過時効処理工程を従来例１
とする。セラミツクロールとは同じく鉄製ロール
の表面にアルミナを約３mmの厚みに溶射したのち
表面を研摩したもので、これを使用する過時効処
理工程を従来例２とする。フエノール樹脂ロール
とは、一般に鉱物繊維等の織布を基材としたもの
にフエノール樹脂を含浸させて型成形したもので
あり、その製造法には、上記基材にフエノール樹
脂を含浸させ金型に入れた後、円筒状に成形し、
円筒状の内側にロール鉄芯を差し込んで装着した
ものを、外周機械加工して仕上げる方法や、ロー
ル鉄芯に上記基材を取り付けて後、金型成形によ
りフエノール樹脂を含浸させ、金型離型後、外周
機械加工して仕上げる方法等がある。織布とフエ
ノール樹脂の合成比率はその使用目的によつて決
定されるべきものであるが、重量比で約１：１程
度が基準となつている。本実施例で使用されるフ
エノール樹脂ロールは前記製造法のうち前者の方
法によるものであり、織布としては石綿を用い、
石綿とフエノール樹脂との混合比率を約１：１と
したものである。以下これを使用して行なう過時
効処理工程を従来例３とする。 比較例と従来例１、２、３によるものとを比較
するため、各ロールについての試験結果を下記第
１表に掲げる。

【表】 第１表によれば、比較例による場合は過時効処
理用ハースロールとしての要求性能をほぼ満足す
るロールを使用しているので全く問題を生じな
い。これに反し硬質クロムめつきロール、セラミ
ツクロールを使用した従来例１、２ではピツクア
ツプ量が多く、ピツクアツプの密着力も強く、さ
らに、めつき鋼帯への逆転写、押傷も多く発生す
る。またロールとめつき鋼帯間のスリツプも１〜
２％と比較例の場合の１％以下と比較して多く、
これからめつき面に対するすり傷の発生やクロム
めつき皮膜の剥離、セラミツク皮膜の局部的欠損
などを生ずるなどの問題が発生している。また従
来例２では、使用するセラミツクロール製造価格
が高いという欠点も有する。 従来例３ではフエノール樹脂ロールが石綿等の
鉱物性繊維を主材として得る点で比較例で使用さ
れるロールと同系統のものであり、ピツクアツプ
の阻止性については硬質クロムめつきロール又は
セラミツクロールと比較して良好な性能を有する
ものではあるが、欠点は耐熱性と耐酸化性に劣る
ことである。即ち、従来例３ではフエノール樹脂
自体の耐熱性が250℃程度と低いため石綿等鉱物
性繊維の混合による熱劣化の抑制作用があるにし
ても、過時効処理で必要とされる400℃雰囲気で
の連続使用においてフエノール樹脂の劣化が生じ
安定使用には無理がある。また、フエノール樹脂
は酸素の存在する高温雰囲気では酸化されやすい
ため、石綿等鉱物性繊維と混合した場合もフエノ
ール樹脂分のみが酸化によりガス化して揮発消失
しやすい。例えば実施例１のように酸素が１〜５
％程度におさえられた過時効処理炉内雰囲気下に
おかれた場合もフエノール樹脂ハースロールの最
表層部は経時に伴い鉱物性繊維のみとなり表層が
白化して表層の機械的強度が失われ剥離、欠損を
発生するという現象が生ずる。フエノール樹脂ロ
ール表層の白化現象は、過時効処理雰囲気中の酸
素濃度をさらに下げ、非酸化性とすることで抑制
することが或る程度可能であるが、過時効処理炉
内の酸素濃度を低下させるには炉開口部をシール
したり又は送入不活性ガス量を増加させ前述のよ
うに酸素濃度の監視等も必要となつて操業上煩雑
な作業を必要とする。比較例で用いたロールでは
耐熱性耐化学薬品性繊維に混和するゴムバインダ
が良好な耐酸化性、耐摩耗性を有するために、上
記フエノール樹脂における欠点を生ぜず、高温雰
囲気で酸素濃度の多寡に拘らず安定使用が可能で
ある。 ところで本発明者らは以上のような確認実験を
各種条件のもとで何度も繰返した結果、比較例の
場合でもなお改善されない新たな問題点を見出し
た。即ち、ロールに多量のピツクアツプを生じさ
せるめつき鋼帯の対ピツクアツプめつき鋼帯上限
温度は溶融亜鉛めつき鋼帯の場合、第１表に示す
ように約415℃程度である。これは亜鉛の融点約
419℃に至る前に、亜鉛の半溶融あるいは局部的
溶融がめつき鋼帯表面で生ずるために起こるもの
である。比較例の場合といえども他の場合と同
様、めつき鋼帯温度が一定温度を超過するとピツ
クアツプの発生は避けられず、めつき鋼帯へのピ
ツクアツプ逆転写、押傷発生の原因となる。この
ため、めつき鋼帯温度の超過は当然避けるべきも
のであるが、操業上、ライン速度の変更、板厚の
変更に際しての操業の不手際などにより温度超過
が発生することは稀にある。一時的ではあれロー
ルピツクアツプが生ずると、それが起点となつて
ピツクアツプ増加の原因となるので、ロール側か
らのめつき鋼帯温度超過時の対策を講じられれば
万全である。 そこで本発明者らは、ロールを冷却し、ロール
表面温度を低く保つことにより、めつき鋼帯温度
超過時もピツクアツプの発生を抑制することを考
え、本発明を創案した。即ち、本発明は比較例で
使用された表面素材をロール表面素材として有
し、且つ内部を冷却したロールを、過時効処理炉
内に設置されるハースロールとして使用し、溶融
亜鉛めつき鋼帯の過時効処理を行なうものであ
る。 第４図、第５図には冷却媒体として水を用い、
ハースロール５内部に冷却水通路１０を設けて通
水し、表面温度の低下を図るハースロール構造を
示す。ここでハースロール５内部の冷却水通路１
０は一般的なものでよいが、第４図には内部を単
に中空にしただけのもの、第５図には内部空間を
螺施状の隔壁１１にて仕切り、冷却水通路１０を
形成したものを示す。 以上のような構造で本発明工程中に使用される
ハースロール５に水冷を施した場合ロール表面は
適度に冷却され、めつき鋼帯温度が種々の原因に
よりそのめつき融点を超えるような場合にも、僅
かの超過ならばピツクアツプの発生を阻止可能で
あることが判明した。 以下本発明法の実施例について説明する。 実施例 第４図に示す冷却ハースロール５を用いて過時
効処理後ピツクアツプ状況等を調査した。試験条
件は前述の実験条件とほぼ同様である。その試験
結果を第２表に示す。ここで従来例４、５、６に
用いられるロールとしては、前述の実験と同様の
３種のロール(1)、(2)、(3)とし、各々水冷を施した
ものであり、このようなロールを用いて同様条件
で操業を行ないピツクアツプ状況等の調査を行な
つた。

【表】

【表】 以下第２表の結果について説明する。まず水冷
を施すことにより本発明を始め各従来例４、５、
６ともロール表面温度は低下し、対ピツクアツプ
めつき鋼帯上限温度は冷却を施さない場合と比較
してやや上昇する。即ち鋼帯温度がめつき融点を
超えても、短時間ならばロール表面へのめつき付
着は抑制される。これはロール表面温度がめつき
融点以下であるために、めつき鋼帯表面とロール
が接触する際にめつきの再凝固が生ずるためと考
えられる。また鋼帯温度がめつき融点以下の通常
の連続操業時においても、水冷によるピツクアツ
プの防止効果は顕著なものがあり、実施例で使用
した全てのロールについて、ピツクアツプの発
生、めつき鋼帯への逆転写、めつき鋼帯への押傷
はほとんど発生しなかつた。 しかし本発明法と従来例４、５、６を比較して
みると次のような点で大きく相違する。即ち、従
来例４、５、６ではロール水冷に伴う新たな問題
としてめつき表面急冷による表面外観変化の発生
があつた。これは特にロール外殻層を成す材質の
違いが大きく影響し、熱伝導率が比較的大である
従来例４、５では水冷による硬質クロムめつきロ
ール、セラミツクロールのロール表面温度の降下
が大きく、その結果としてロールに接触するめつ
き表面は急冷され亜鉛結晶粒が微細化する。この
外観変化はロールとの接触部位のみに発生するた
めに、クラウンロールを使用する場合等には、め
つき鋼帯表面外観に部分的変化が生じ製品として
の使用が困難となる。 一方、本発明や従来例６では、使用されたロー
ル表層の熱伝導率が小さいため、ロール表面温度
の降下は僅かである。このためめつき鋼帯表面も
過度に冷却されることなく、外観変化を生ずるこ
とがない。 次の問題点としては冷却によるエネルギ損失の
増加があげられる。即ち、ロール水冷により熱処
理炉及びめつき鋼帯から冷却水に移動し損失され
る熱量比較をすれば、本発明及び従来例６では、
ほぼ同程度で必要最少限に押えられるが、従来例
４、５では各々これらの約４倍及び３倍の損失熱
量となつている。このことから硬質クロムめつき
ロール、セラミツクロールの使用は消費エネルギ
の増大につながり生産コスト上の問題となる。フ
エノール樹脂ロールを使用する従来例６について
は、以上の問題点に関し本発明に次ぐ性能を示す
ものであるが、水冷を施してもなおロール表面温
度は高く連続運転時の耐熱性、耐酸化性、耐摩耗
性に関する問題は解消されない。しかし本発明の
場合は、他の従来例４、５、６と比べ特に新たな
問題を生ずることなく、過時効処理出来るめつき
鋼帯温度の範囲を拡大出来、また長時間連続操業
時のピツクアツプ量を減少することが可能であ
る。 また本発明工程では長時間操業により微量のピ
ツクアツプが使用ロールに生ずることはあるが、
この際はロールの耐化学薬品性に優れているとい
う特徴を生かし、酸又はアルカリ液によるピツク
アツプ除去法が適用出来る。このことは研摩等に
よる方法と比較してロールの損耗を生じさせず、
ロールの繰返し使用による寿命低下の問題を引き
起こさない。 このように本発明のめつき鋼帯の過時効処理法
は、耐ピツクアツプ性等各種性能に優れたハース
ロールの使用でも解決することができなかつた亜
鉛融点付近での亜鉛めつき鋼帯の過時効処理によ
りできるピツクアツプの発生を防ぎ、それによつ
て製品品質の向上を図ると共に、酸素存在下でも
操業できるため操業設備及び操業条件の管理調整
の簡素化を達成し、めつき鋼帯の連続過時効処理
操業性の向上をなしうるという優れた効果を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続過時効処理工程の一例を示す工程
概略図、第２図は比較例の実施に使用されるハー
スロールの一例を示す説明図、第３図は該ハース
ロールの他の一例を示す説明図、第４図は本発明
の実施に使用されるハースロールの一例を示す説
明図、第５図は該ハースロールの他の一例を示す
説明図である。 図中、２は過時効処理炉、３は溶融亜鉛めつき
鋼帯、５はハースロール、１０は冷却水通路を各
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続溶融亜鉛めつき設備に過時効処理炉を設
   け、溶融亜鉛めつき鋼帯を連続的に過時効処理す
   るインラインにおける溶融亜鉛めつき鋼帯の過時
   効処理方法において、耐熱性耐化学薬品性繊維に
   ゴムバインダ及び無機充填材を混和加流した素材
   をその表面に用い、且つその内部を冷却したロー
   ルを、前記過時効処理炉内に設置されるハースロ
   ールとして使用し、溶融亜鉛めつき鋼帯の過時効
   処理を行なうことを特徴とするインラインにおけ
   る溶融亜鉛めつき鋼帯の過時効処理方法。