JPH05271887A

JPH05271887A - 連続溶融金属めっき用ロール及び該ロールを用いためっき装置

Info

Publication number: JPH05271887A
Application number: JP6873992A
Authority: JP
Inventors: Junji Sakai; 淳次酒井; Masahisa Sofue; 昌久祖父江; Moroo Nakagawa; 師夫中川; Mitsuo Taguchi; 三夫田口; Yoshio Takakura; 芳生高倉; Norihiko Okochi; 敬彦大河内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】耐侵食及び耐摩耗性に優れた連続溶融金属め
っき装置用ロールを得る。【構成】該ロールの少なくとも鋼板と接触する部分を
該溶融金属に濡れないサイアロンセラミックスにより構
成する。【効果】溶融金属と濡れにくいため、溶融金属に侵食
されず長時間の連続使用に耐えることから生産性を著し
く向上させ、めっき不良鋼板を激減させる効果を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続溶融金属めっき用
ロール並びにこれを用いた連続溶融金属めっき装置及び
方法に関し、特に溶融金属による侵食及び摩耗に対して
優れた特性を有するロール及びこれを用いた連続溶融金
属めっき装置、めっき方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融金属めっき装置には鋼板を支持
案内するためあるいは余剰の溶融金属を除去しめっき厚
を均一にするため等の種々の目的から、シンクロール、
サポートロール、絞りロール等の各種ロールが用いられ
ている。従来の連続溶融金属めっき装置においてはこの
種のロールの素材として各種の鉄鋼材料が一般的に用い
られており、そのなかでも耐食性に優れていることから
ステンレス鋼や高クローム鋼などが用いられてきた。し
かし、これらの材料であっても、使用中に溶融金属との
反応が生じ、表面が侵食されて摩耗が生じる。そのた
め、鉄鋼材料の表面にCo基合金の肉盛溶接やサーメット
（ＷＣ／Ｃｏ系）及びセラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ
₂）の溶射被膜によりロール表面の改質を図っているが
（実開平３−６３５６５号公報等）、このような表面処
理を施したロールであっても、長時間金属浴中に浸漬さ
れると、Ｃｏと溶融金属との反応により侵食されて摩耗
が生じたり、母材との熱膨張率の違いにより被膜にクラ
ックが生じて摩耗することは避けられない。

【０００３】一方、溶融金属中で軸受に支持されて回転
するロールの支持軸が軸受と摺動する面をセラミックス
から構成し、ロール軸及び軸受の耐食性・耐摩耗性を向
上させ、ロール軸及び軸受の長寿命化を図ったものも知
られている（特開平３−１７７５５２号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】摩耗の量が所定量以上
になると、ロールや鋼板に振動が発生し、めっき特性が
著しく悪くなることから、従来の連続溶融金属めっき装
置においては４日から１週間程度の連続使用の後に、め
っき作業を中止して摩耗したロールの交換を行ってい
る。このライン停止は、生産性を著しく低下させかつ均
質なめっき鋼板を得ることを困難とするばかりでなく、
ロール交換費用が製品のコスト高の原因になる等の問題
点があった。また、ロールの軸受部分にセラミックスを
利用したものは確かに軸受部分の耐食性・耐摩耗性を向
上させロール軸及び軸受の長寿命化をもたらすが、ロー
ルが鋼板と接するいわゆるロールの表面部分の摩耗を低
減することはできなかった。

【０００５】本発明の目的は、連続溶融金属めっき装置
に用いられる各種ロールの少なくとも鋼板に接する部分
を溶融金属に濡れない材料により構成し、それにより従
来技術における上記のような問題点を解消することを目
的としており、より具体的には、耐食性、耐摩耗性を向
上させそれにより長期間の連続使用を可能とした連続溶
融金属めっき装置に用いられるロールを得ることを目的
としている。

【０００６】本発明の他の目的は、耐食性、耐摩耗性を
向上させたロールを使用することにより長期間の連続使
用を可能とした連続溶融金属めっき装置を得ることを目
的としている。本発明のさらに他の目的は、連続溶融金
属めっき装置を長期間連続運転可能とする鋼板のめっき
方法を得ることを目的としている。

【０００７】すなわち、本発明の装置及び方法によれ
ば、ロールが鋼板と接する部分の長寿命化が図られるこ
とから、ダウンタイムの削減による生産性の向上、めっ
き不良鋼板の低減、ロールの交換費用の削減などによ
り、製品のトータルコストを低減させることが可能とな
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決しかつ
目的を達成すべく、本発明者等は、鋼板のめっき金属と
して通常最も用いられるＡｌやＺｎの溶融金属とサイア
ロンセラミックスとの濡れ性及び耐摩耗性について鋭意
研究を行った。まず、一つの実験として、ＡｌやＺｎの
溶融金属とサイアロンセラミックスとの濡れ性を調べ
た。６００℃のＺｎ溶融液及び１０００℃のＡｌ溶融液
とサイアロンセラミックスの接触角をアルゴン雰囲気中
で測定したところ、１２０〜１３０度の値を示し、サイ
アロンセラミックスはこれらの溶融金属に対してほとん
ど濡れずまた反応もなく侵食されていないことがわかっ
た。

【０００９】次に、該サイアロンセラミックスの耐食
性、耐摩耗性を試験した。先ず、次のような配合のサイ
アロン粉を調整した。 (1)原料粉窒化珪素粉（Ｓｉ₃Ｎ₄；平均粒径０．５μｍ）８５．０ｗｔ％窒化アルミニウム（ＡｌＮ；平均粒径１．０μｍ）３．０ｗｔ％酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃；平均粒径０．４μｍ）７．０ｗｔ％酸化アルミニウム（Ａｌ₂０₃；平均粒径０．５μｍ）５．０ｗｔ％ (2)バインダーポリビニルブチラール（Ｐ．Ｖ．Ｂ）原料粉に対して重量比で１．４ｗｔ％のバインダーを添
加した後、メタノール中で湿式混練し、スプレードライ
法により造粒した。次いで、冷間静水圧プレスを用い
て、所定の大きさに成形し、該成形体を仮焼成した後に
本焼成を１７５０℃、窒素ガス中で行った。そのように
して作製したサイアロンセラミックスを用いて以下の条
件で試験を行った。

【００１０】試験片の寸法：外径１５０ｍｍ、厚さ３ｍｍ摺動速度：４５ｍ／min 溶融金属：Ａｌ（７００℃）、Ｚｎ（４６０
℃）試験時間：１００時間さらに、同じ条件のもとで、従来のロール材料として使
われている金属材料である、ＳＵＨ３０９（ＪＩＳ）及
びステライトを、またセラミックスとしてＡｌ ₂Ｏ₃、
ＺｒＯ₂、ＳｉＣについても耐食性試験を行い、それぞ
れについての試験前と試験後の外径寸法の差を求め摩耗
量を測定した。その試験結果を図１に示す。図からわか
るごとく、Ａｌ中においてもＺｎ中においても、試験片
であるサイアロンセラミックスの耐食性は格段に優れて
いた。

【００１１】これらの実験から、サイアロンセラミック
スを連続溶融金属めっき装置のロールの構成部材として
用いた場合、該ロールは耐食性、耐摩耗性に優れ、長期
間の使用に耐え得るものであることを知覚した。本発明
は上記研究結果に基づくものであり、本発明の目的は、
基本的には、連続溶融金属めっき装置において、金属浴
中で使用されるロールに溶融金属に濡れないサイアロン
セラミックスを採用することにより達成される。サイア
ロンはα型、β型が存在するがそのいずれも有用な材料
である。また、金属浴によるロールの侵食は、特に鋼板
と接触する部分で顕著であるため、少なくとも鋼板と接
触する部分にサイアロンセラミックスを用いることで十
分効果が得られる。すなわち、ロール全体をサイアロン
により構成した構造でもよく、金属またはセラミックス
製の軸材の表面にサイアロンスリーブを嵌合した構造、
サイアロンをコーティングした構造であってもよい。

【００１２】また、サイアロンセラッミックスを採用す
るロールは連続溶融金属めっき装置に用いられるロール
のすべてであってもよく、一部のロールであってもよ
い。その場合、少なくともいわゆる絞りロールにサイア
ロンセラッミックスを採用することにより、従来のもの
よりも充分に均一のめっき厚をもつ鋼板を得ることがで
きる。

【００１３】

【作用】本発明の連続溶融金属めっき用ロールは、少
なくとも鋼板と接触する部分を溶融金属と濡れないサイ
アロンセラミックスで構成されているから、溶融金属に
ほとんど侵食されず、摩耗が大幅に減少する。それによ
り、ロールの寿命が増大し、均一な鋼板を得ることがで
きるとともにめっき装置の運転コストを低減することが
可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をより詳細に説
明する。

【００１５】

【実施例１】サイアロンセラミックスを連続溶融金属め
っき装置の絞りロールに適用した実施例について説明す
る。図２に連続溶融金属めっき装置の概略を示す。鋼板
(ストリップ) １はスナウト２を経て供給される、めっ
き槽３の中でシンクロール４により方向を変えられ、サ
ポートロール５によりストリップの動きが安定させられ
る。更に、めっき浴６から引き出されたストリップは絞
りロール７により、めっき厚みが調整される。なお、こ
の連続溶融金属めっき装置の構成は、ロールの構成（こ
の実施例においては絞りロールの構成）を除き従来から
知られているものであるので、詳細な説明は省略する。

【００１６】絞りロール７は、上記の試験片を作製した
と同じ条件でサイアロンを造粒し、冷間静水圧プレスを
用いて、外径１６０ｍｍ、長さ１８００ｍｍに成形し
た。成形体を仮焼成した後に本焼成による寸法変化と仕
上げ加工代を勘案し、旋盤により所定の寸法に加工し
た。本焼成は１７５０℃とし、窒素ガス中で行った。仕
上げ加工後の寸法は、外径１２０ｍｍ、長さ１２００ｍ
ｍである。なお、ロール表面の面粗さはRmax 0.8μm と
した。

【００１７】次に、図３に示したような軸受を製作し
た。ステンレス製軸受８の内周面に固体潤滑性、及び溶
融金属に対する耐食性に優れたＣ／Ｃコンポジットブロ
ック９を台形状のブロックに仕上げ加工して装着した。
上記構造によるロールとロール軸受を用い、４６０℃の
Ｚｎめっき浴中で連続めっき作業に使用した結果、従来
の金属製絞りロールの寿命が７日間であったものに対
し、本実施例のものは２０日間連続使用しても絞りロー
ル面は異常な摩耗はみられず（長寿命化）、また、めっ
き精度は従来の金属製ロールでのめっき厚みむらが通常
±１０g/m²であるのに対し、本発明の絞りロールでは±
５g/m²となり、従来品の２分の１と少なく均一なめっき
作業を行うことができた。

【００１８】

【実施例２】実施例１で得られたロール及びロール軸受
を有する絞りロールを７００℃の溶融アルミニウム中で
連続めっき作業に使用した。従来の金属製絞りロールの
絞り面の摩耗深さは４日間で約１５mmであったのに対
し、本発明のロールの絞り面の摩耗深さは約０．１５mm
であり摩耗は従来品の１００分の１と少なかった。更
に、本発明のロール及びロール軸受を交換なしに１４日
間連続使用したが摩耗深さは０. ３mm以下であり、依然
として、使用に耐えるものであった。

【００１９】

【実施例３】本発明の方法を連続溶融金属めっき浴中で
使用されるサポートロールに適用した。サポートロール
５は次のようにして作成した。図４に示すように、ま
ず、軸１１を耐熱鋼（ＳＵＨ３０９、ＪＩＳ）を機械加
工することにより作成した。次ぎに、鋼板の摺動面に用
いるセラミックススリーブ１０を次のようにして作製し
た。すなわち、実施例１と同様に上記の原料粉に対して
重量比で１．４ｗｔ％のバインダーを添加した後メタノ
ール中で湿式混練しスプレードライ法により造粒し、次
いで、冷間静水圧プレスを用いて、外径１５０ｍｍ、内
径１００ｍｍ、長さ１２００ｍｍに成形し、該成形体を
実施例１と同様に仮焼成した後本焼成を行い、仕上げ加
工後の寸法が、外径１３０ｍｍ、内径９０ｍｍ、長さ１
０００ｍｍの円筒体であって表面粗さはRmax 0.5μm の
セラミックススリーブ１０を作製した。

【００２０】そして、ロールの組立は次のようにした。
軸１１にセラミックススリーブ１０を保持する止めリン
グ１３（材質；黄銅）を挿入してから、軸の両端から押
さえリング１４（材質；ＳＵＨ３０９）をはめて、軸１
１とセラミックススリーブ１０を固定した。軸受けは実
施例１と同様の構造（図３）にし、同様に耐熱鋼（ＳＵ
Ｈ３０９、ＪＩＳ）を機械加工することにより作成した
ホルダー１２に装着した。

【００２１】上記構造によるサポートロールを用い、テ
スト条件としては４７０℃の溶融亜鉛めっき浴中で、１
０日間使用後に該サポートロールを取り出して径方向の
摩耗を測定したが０．１mm以下であった。従来の鋼製絞
りロールを用いて同じテストをした結果、サポートロー
ルの径方向の摩耗は７日間で５mm以上になり、それ以上
のテストができなくなった。以上により本発明の効果が
確認できた。

【００２２】上記の実施例では、連続溶融金属めっき用
ロールのうち絞りロール及びサポートロールの鋼板と接
触する部分にサイアロンセラミックスを採用したものに
ついて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、
通常の連続溶融金属めっき装置に用いられる各種ロール
に同様に適宜選択的に採用することにより、同様な効果
が奏されることは容易に理解されよう。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の連続溶融金
属めっき用ロールは溶融金属と濡れにくいため、溶融金
属に侵食されず長時間の連続使用に耐えるという大きな
効果を呈するため、生産性を著しく向上させ、めっき不
良鋼板を激減させる効果を有する。さらに、コスト高の
一因であったロールの交換費用を減らすことができると
いう経済効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融金属中での耐食性の試験結果を示す棒グラ
フである。

【図２】連続溶融金属めっき装置に関する部分概略説明
図である。

【図３】軸受の断面図である。

【図４】サポートロールの構造を示す一部断面図であ
る。

【符号の説明】

１：鋼板２：スナウト３：めっき槽４：シンクロー
ル５：サポートロール６：めっき浴７：絞りロール８：軸受９：Ｃ／Ｃコンポジットブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田口三夫茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者高倉芳生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 (72)発明者大河内敬彦茨城県勝田市堀口832番地の２株式会社日立製作所素形材事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属浴中で鋼板に連続溶融金属めっ
きを行う装置に用いられるロールであって、該ロールの
少なくとも鋼板と接触する部分を該溶融金属に濡れない
サイアロンセラミックスにより構成したことを特徴とす
る連続溶融金属めっき用ロール。
【請求項２】溶融金属浴中で鋼板に連続溶融金属めっ
きを行う装置に用いられる絞りロールであって、該ロー
ルの少なくとも鋼板と接触する部分を該溶融金属に濡れ
ないサイアロンセラミックスにより構成したことを特徴
とする連続溶融金属めっき用絞りロール。
【請求項３】溶融金属浴中で鋼板に連続溶融金属めっ
きを行う装置であって、該装置に用いられるロールはそ
の少なくとも鋼板と接触する部分を該溶融金属に濡れな
いサイアロンセラミックスにより構成したロールである
ことを特徴とする連続溶融金属めっき装置。
【請求項４】少なくとも絞りロールはその少なくとも
鋼板と接触する部分が該溶融金属に濡れないサイアロン
セラミックスにより構成されていることを特徴とする、
請求項３記載の連続溶融金属めっき装置。
【請求項５】請求項３又は４に記載の連続溶融金属め
っき装置を用いることを特徴とする鋼板のめっき方法。