JP2013133538A - Roll for hot dip metal plating bath - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛、アルミニウムまたはそれらの合金などの溶融金属めっき浴に浸漬して使用される溶融金属めっき浴用ロールに関する発明である。 The present invention relates to a roll for a molten metal plating bath used by being immersed in a molten metal plating bath such as zinc, aluminum, or an alloy thereof.
上記技術分野に係わる発明の一例が、下記特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された溶融金属めっき用ロールは、「セラミックス製の筒状の胴部の端部に、従動側と駆動側とにそれぞれ接続される嵌合部と支持部とからなるセラミックス製の軸部を有する溶融金属めっき用ロールにおいて、少なくとも一方の前記軸部は、前記支持部から前記嵌合部にかけて貫通する複数の貫通孔および前記支持部の周囲の前記嵌合部を貫通する複数の貫通孔の少なくとも一方を有することを特徴とする溶融金属めっき用ロール」、である。
An example of the invention relating to the above technical field is disclosed in
特許文献１の溶融金属めっき浴用ロール（以下、単にロールという場合がある。）は、各々別体の胴部と軸部と嵌合した組立式の溶融金属めっき浴用ロールである。その問題点について、特許文献１のロールの胴部と軸部の嵌合部分の拡大断面図である図６を参照しつつ説明する。
The roll for hot metal plating baths (hereinafter, sometimes simply referred to as roll) of
特許文献１のロール９は、中空部９ｎを有する筒状の胴部９ｂにおいて、その端部の内周面に、外周面が密着するように嵌合部９ａを嵌合し、軸部９ｄを固定した構成である。このロール９を高温の溶融金属めっき浴（以下、単にめっき浴と言う場合がある。）に浸漬すると、めっき浴で加熱された胴部９ｂおよび軸部９ｄは熱膨張を開始し、一定の時間が経過した後に両者の熱膨張は収束し、安定する。ここで、ロール９をめっき浴に浸漬した直後は、嵌合部９ａが存在する胴部９ｂの端面およびその近傍の図示Ｈに示す端部領域が最も早く加熱され、入熱量が大きい。一方で、当該端部領域Ｂにおいて胴部９ｂの内周面に密着している嵌合部９ａはめっき浴に直接触れないため、浸漬直後の入熱量は少ない。その結果、めっき浴への浸漬直後は、胴部９ｂの領域Ｈの熱膨張量が嵌合部９ａに比して大きくなり、両者の熱膨張の時間差により、半径方向において両者の間には隙間が生じることとなる。このめっき浴への浸漬直後に形成された隙間に起因し、軸部９ｄが水平方向に移動しまたは傾斜して偏芯したり、著しい場合には軸部９ｄが胴部９ｂから離脱してしまう可能性があった。この問題を解消するため、軸部９ｄを胴部９ｂに嵌合する際の締め代を大きくした場合には、胴部９ｂによる締付力が大きくなる。すると、当該締付力および操業時に軸部９ｄに作用する曲げによる図中において矢印Ｃで示す軸部９ｄからの押付力が重畳して胴部９ｂの端部に作用し、当該端部が破損する虞があった。
The roll 9 of
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、めっき浴への浸漬直後において胴部と軸部との嵌合が緩まない溶融金属めっき浴用ロールを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a roll for a molten metal plating bath in which the fitting between the body portion and the shaft portion is not loosened immediately after immersion in the plating bath. Yes.
上記目的を達成する、本発明の一態様は、軸芯を備えた外観が略円柱形状の胴部と、前記胴部の端に固定された軸部とを有し、前記胴部は、その端部に、軸芯方向において内方に向かい縮径するとともに前記胴部と同軸に配置されたテーパー孔状の嵌合孔部を備え、前記軸部は、前記嵌合孔部に嵌合されるテーパー軸状の嵌合部を備える溶融金属めっき浴用ロールである。 An aspect of the present invention that achieves the above-described object has a barrel portion having an approximately cylindrical shape with an axial core, and a shaft portion fixed to an end of the barrel portion. The end portion is provided with a tapered hole-shaped fitting hole portion that is reduced inward in the axial direction and is arranged coaxially with the body portion, and the shaft portion is fitted into the fitting hole portion. It is a roll for hot metal plating baths provided with a taper shaft-like fitting part.
なお、前記嵌合孔部および嵌合部はいずれも、軸芯方向において、内方端に配置された小径縁部と外方端に配置された大径縁部とを有し、前記嵌合部の大径縁部は、前記嵌合孔部の大径縁部よりも内方に配置されていることが望ましく、さらに、前記嵌合部の小径縁部は、前記嵌合孔部の小径縁部より内方に配置されていることが望ましい。 The fitting hole and the fitting part both have a small-diameter edge arranged at the inner end and a large-diameter edge arranged at the outer end in the axial direction, and the fitting It is desirable that the large-diameter edge portion of the fitting portion is disposed more inward than the large-diameter edge portion of the fitting hole portion, and the small-diameter edge portion of the fitting portion is a small diameter of the fitting hole portion. It is desirable that it be arranged inward from the edge.
加えて、前記嵌合部は、軸芯方向において前記大径縁部の端面に開口するとともに当該大径縁部から前記小径縁部に向かい延設された内方端が閉口する溝または孔を有することが望ましい。 In addition, the fitting portion has a groove or hole that opens at an end surface of the large-diameter edge portion in the axial direction and closes an inner end that extends from the large-diameter edge portion toward the small-diameter edge portion. It is desirable to have.
さらに加えて、前記嵌合孔部は、前記大径縁部と小径縁部の間に形成された凹部を有することが望ましい。 In addition, it is desirable that the fitting hole has a recess formed between the large-diameter edge and the small-diameter edge.
上記溶融金属めっき浴用ロールにおいて、前記胴部の端に固定された接続部を有する場合には、前記軸部は、前記接続部を介して前記胴部に固定されており、前記嵌合部は、前記軸部に替え前記接続部に形成されていてもよい。 In the molten metal plating bath roll, when the connecting portion is fixed to the end of the trunk portion, the shaft portion is fixed to the trunk portion via the connecting portion, and the fitting portion is The connecting portion may be formed instead of the shaft portion.
本発明によれば、その目的を達成することができる。 According to the present invention, the object can be achieved.
以下、本発明について、その第１実施態様〜第３実施態様に基づき、図面を参照しつつ説明する。なお、以下説明する各実施態様の各要素は、単独にまたは適宜組み合わせて利用することができ、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変形して利用することができる。 Hereinafter, the present invention will be described based on the first to third embodiments with reference to the drawings. In addition, each element of each embodiment described below can be used singly or in appropriate combination, and can be appropriately modified and used without departing from the gist of the present invention.
［溶融金属めっき装置］
まず、本発明に係わるロールが組み込まれた溶融金属めっき装置について、その概略構成図である図１を参照しつつ説明する。
[Molten metal plating equipment]
First, a molten metal plating apparatus incorporating a roll according to the present invention will be described with reference to FIG.
図１に示すように、溶融金属めっき装置８０は、めっき浴８１が収納された浴槽８２と、めっき浴８１の表層部分に浸漬されて、めっき浴８１の内に導入される鋼板の酸化を防止するためのスナウト８３と、めっき浴８１の中に配置された溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１と、めっき浴８１の内でシンクロール１の上方に位置する一対の溶融金属めっき浴用ロールであるサポートロール７・７と、めっき浴８１の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル８６とを有する。シンクロール１自体には外部駆動力が付与されず、走行する鋼板との接触により駆動される。またサポートロール７・７は、通例、一方のサポートロール７が外部のモーター（
図示せず） に連結された駆動ロールであり、他方のサポートロール７が非駆動ロールである。なお、サポートロール７には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１及び一対のサポートロール７・７は、フレーム８４・８５に取り付けられた軸受８７・８８により回転自在に各々支持されており、常に一体としてめっき浴８１の内に浸漬される。
As shown in FIG. 1, the molten
The
走行する鋼板Ｐは、スナウト８３を経てめっき浴８１の内に斜方から進入し、シンクロール１を経由して上方に進行方向を変えられる。めっき浴８１の中を上昇する鋼板Ｐは一対のサポートロール７・７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８６は、めっき浴８１から出てきた鋼板Ｐ１に高速ガスを吹き付ける。高速ガスのガス圧及び吹き付け角度により、鋼板Ｐ１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、溶融金属めっきが施された鋼板Ｐ１が得られる。
The traveling steel plate P enters the
［第１実施形態］
図１の溶融金属めっき装置８０に組み込まれた第１態様のシンクロール１の構成について、一部を断面で示したその正面図である図２、図２の右側面図である図３（ａ）、図２のＡ部の拡大図である図３（ｂ）を参照しつつ説明する。なお、以下の第２態様および第３態様のシンクロールの構成についても同様であるが、基本的に、シンクロールを例として説明する構成はサポートロールにも適用することができる。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a front view showing a part of the configuration of the
図２に示すように、ロール１は、軸芯Ｉを有する外観が略円柱形状の円筒体である胴部１ｂと、胴部１ｂの両端に固定された軸部１ｄを有している。軸部１ｄは、胴部１ｂと同軸に配置されるとともに胴部１ｂの軸心Ｉに沿う方向（以下、この方向を軸心方向と言う。）に胴部１ｂの両端から延びており、その端に配置された軸受（すべり軸受）８７により回転自在に支承されている。そして、中空部１ｎを有する胴部１ｂの端部には、軸部１ｄが接続される嵌合孔部１ａが配置されている。以下、胴部１ｂ、軸部１ｄの構成について説明するが、胴部１ｂの両端に配置される二の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａの構成ならびにそれらと胴部１ｂとの関係は同一であるので、右側の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａのみ説明し、左側の軸部１ｄおよび嵌合孔部１ａの説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the
［胴部］
図２および図３に示すように、望ましくはセラミックスで構成された胴部１ｂは、めっき処理される鋼板Ｐが直接接触するその外周面が、所定の外径となるよう形成されている。本態様の胴部１ｂは、軸芯Ｉに直交する方向（以下、この方向を半径方向と言う。）に沿った断面形状が略円形状である略円柱形状の中空部１ｎを有する略円筒形状をなしている。なお、図示する胴部１ｂは、嵌合孔部１ａ以外の部分の軸芯方向における肉厚が同一であるが、その肉厚は変化するように構成してもよく、厚肉部および薄肉部を適宜配置してもよい。
[Body]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図３（ｂ）に示すように、軸芯方向において内方に向かい縮径するテーパー孔状をなす嵌合孔部１ａは、胴部１ｂの端部に当該胴部１ｂと同軸に配置されている。ここで、「内方」とは、図３（ｂ）に示すように、軸芯方向において胴部１ｂの端面から中央に向かう方向のことを言い、一方で「外方」とは胴部１ｂの中央から端面に向かう方向のことを言う。上記嵌合孔部１ａは、軸芯方向において、内方端に配置された直径がＤ２の小径縁部１ｉと、小径縁部１ｉよりも大きな直径Ｄ１を有する外方端に配置された大径縁部１ｊとを有しており、小径縁部１ｉと大径縁部１ｊとの間に、５〜４５度、好ましくは１０〜３０度の角度で傾斜する内周面１ｍが形成されている。嵌合孔部１ａの半径方向における断面形状は略円形状であるが、その断面形状はこれに限定されず、嵌合孔部１ａに嵌入れ固定される軸部１ｄに対応して形成すればよい。
As shown in FIG. 3 (b), the
［軸部］
図２および図３（ａ）に示すように、望ましくはセラミックスで構成された軸部１ｄは中空の略円筒形状であり、軸芯方向において一端側に形成された胴部１ｂに嵌合される大径の嵌合部１ｅと、他端側に形成されたすべり軸受８７で支承される小径の支承部１ｇと、嵌合部１ｅと支承部１ｇとを連結する連結部１ｆとを有している。軸部１ｄは中実であってもよい。なお、半径方向に沿った断面における軸部１ｄの外周縁の形状は略円形状である必要はなく、三角形状・四角形状その他多角形状または楕円形状であってもよいが、ロール１が回転する際に生じる振動の発生を抑制する点から、回転バランスを確保できる略円形状であることが望ましい。また、軸部１ｄをセラミックスで構成するとめっき浴による腐蝕磨耗が抑制され望ましいが、セラミックスは靭性に乏しく、鋭角な部分が存在すると破壊の起点となるため、連結部１ｆと嵌合部１ｅおよび支承部１ｇの結合部分は、軸心方向に沿う断面視において各々滑らかな曲線で形成することが望ましい。
[Shaft]
As shown in FIGS. 2 and 3 (a), the
図２において、符号１ｈは、軸心方向にロール１を支持するスラスト受け部である。望ましくはセラミックスで構成されたスラスト受け部１ｈは、支承部１ｇの端部開口に挿着されており、ロール１の回転性を考慮し、軸受に接触する面積が小さくなるように構成されており、その右端面の半径方向に沿う断面視は、右方向に凸である全体として円弧状をなしている。また、図３（ａ）において符号１ｐは、胴部１ｂの中空部１ｎに通じるめっき浴の流通孔である。軸心周りに６０°のピッチで等角度に形成された流通孔１ｐは、嵌合部１ｅの外周面に複数条形成された軸芯方向に延びる溝と嵌合孔部１ａの内周面で画成された貫通孔であり、ロール１を浸漬した際に胴部１ｂの中空部１ｎへめっき浴を導入して熱衝撃による割損を防止するとともに、ロール１をめっき浴から引き上げる際に当該中空部１ｎからめっき浴を排出し、中空部１ｎに残存するめっき浴が凝固し、ロール１が破損することを防止する。また、中空部１ｎに貫通孔１ｐを通じてめっき浴を導入してロール１の内部の空気を排出することで、浮力で上昇したロール１の軸部が過大な力で軸受と接触し、その磨耗が進行することを抑制することができる。
In FIG. 2,
なお、流通孔１ｐの構成は、好ましい態様である図示に限定されることなく、異なる孔径の流通孔１ｐを複数設けてもよく、流通孔１ｐを配置する角度ピッチも同一である必要もなく、同一円周上に設ける必要もない。さらに、めっき浴の導入・排出をさらに円滑にするためには、軸心方向から見たときに、図２に示す右側の胴端部に形成した流通孔１ｐに対し、左側の胴端部に形成した流通孔１ｐがずれた位置となるように両者を配置してもよい。 In addition, the structure of the flow hole 1p is not limited to the illustration which is a preferable embodiment, and a plurality of flow holes 1p having different hole diameters may be provided, and the angular pitch at which the flow holes 1p are arranged is not necessarily the same, There is no need to provide them on the same circumference. Furthermore, in order to make the introduction and discharge of the plating bath smoother, when viewed from the axial direction, the left end portion of the circulation hole 1p formed in the right end portion of the cylinder shown in FIG. You may arrange | position both so that the formed through-hole 1p may become a position shifted | deviated.
図３（ｂ）に示すように、軸部１ｄの嵌合部１ｅは、胴部１ｂの嵌合孔部１ａに嵌合されるテーパー軸状をなしている。すなわち、嵌合部１ｅは、軸芯方向において内方端に形成された直径がＤ４の小径縁部１ｋと、小径縁部１ｋよりも大きな直径Ｄ３を有する外方端に形成された大径縁部１Ｌと、大径縁部１Ｌから小径縁部１ｋへと内方に向かい縮径する、嵌合孔部１ａの内周面１ｍと同一角度で傾斜した外周面１ｏとを有している。そして、各々内方に向かい縮径する嵌合孔部１ａおよび嵌合部１ｅの内周面１ｍおよび外周面１ｏが接触する状態で両者を嵌合することにより、軸部１ｄは胴部１ｂに固定される。
As shown in FIG.3 (b), the
かかるロール１によれば、めっき浴への浸漬直後において胴部と軸部との嵌合が緩まない胴部１ｂと軸部１ｄの嵌合構造を実現することができる。すなわち、図３（ｂ）に示すように、嵌合孔部１ａは内方に向かい縮径しているので、大径縁部１ｊの存する部分の胴部１ｂの肉厚ｔ１は薄く、大径縁部１ｊから内方に向かうほど厚くなり、小径縁部１ｉの存する部分の胴部１ｂの肉厚ｔ２は最も厚肉となる。このように、嵌合孔部１ｂの存する領域の胴部１ｂの肉厚を内方に向かうにつれ厚肉化する、換言すると胴部１ｂの内方領域Ｅの肉厚を外方領域Ｆの肉厚に対し厚くなるよう構成とすることにより、めっき浴への浸漬により内方領域Ｅに存する胴部１ｂが加熱され熱膨張が開始するまでの時間を、外方領域Ｆに存する胴部１ｂに対し遅延させることができる。これにより、めっき浴への浸漬直後の熱膨張により、外方領域Ｆにおいて嵌合孔部１ａと嵌合部１ｅとの嵌合が緩んだ場合でも、内方領域Ｅにおける嵌合孔部１ａと嵌合部１ｅとの嵌合は保持されるので、胴部１ｂと軸部１ｄとの固定を維持することができる。
According to such a
さらに、上記テーパー嵌合構造を有するロール１によれば、次のような副次的な作用効果を奏することができる。まず、軸部１ｄにスラスト力が作用した場合の、その変位の防止である。すなわち、図６に示す従来技術のロール９では、胴部９ｂと軸部９ｄとの嵌合は、各々の内周面および外周面との密着により確保されている。ここで、図示矢印Ｓに示すように過大なスラスト力が水平に軸部９ｄへ作用すると、胴部９ｂとの密着による摩擦力に抗し当該スラスト力を受けた軸部９ｄは水平方向に変位する可能性がある。一方で、本態様のロール１では、図３（ｂ）に示すように、軸部１ｄの嵌合部１ｅの外周面１ｏは、胴部１ｂの嵌合孔部１ａの内周面１ｍに接触しており、さらに両面はいずれも内方に向かい縮径する傾斜面であるので、スラスト力が軸部１ｄに作用した場合でも、軸部１ｄの水平方向の変位は規制され、その位置は保持される。
Furthermore, according to the
加えて、本態様のロール１では、テーパー孔状の嵌合孔部１ａにテーパー軸状の嵌合部１ｅを嵌合するので両者の軸芯が良好に一致するとともに、特に焼嵌めまたは冷嵌めにより胴部１ｂに軸部１ｄを嵌合する際に、その作業性を改善することが可能となる。これを従来のロールである図６を参照しつつ例示すると、焼嵌めの場合には、中空部９ｎと嵌合部９ａとの間に一定の締め代が存するようにそれらの内径または外径を調整し、その後、胴部９ｂを所定の温度に加熱して胴部９ｂを膨張させ、一定量拡径した中空部９ｎに嵌合部９ａを挿入し、次いで胴部９ｂを冷却して収縮させ、中空部９ｎに嵌合部９ａを固定する。ここで、加熱温度が過温であると胴部９ｂが破損する虞があるため、加熱により拡径した中空部９ｎと嵌合部９ａとの間に形成される隙間は数ｍｍ程度と極めて狭小である。そのように狭小な隙間しかない状態において、軸部９ｄが傾いた状態で中空部９ｎに挿入されるとその端部が中空部９ｎの内周面と挿入開始直後に接触し、その後の挿入の継続が困難となる。一方で、本態様のロール１では、図３（ｂ）に示すように、胴部１ｂの外方に形成された嵌合孔部１ａの大径縁部１ｊは、軸部１ｄの内方に形成された嵌合部１ｅの小径縁部１ｋよりも大径であるので、軸部１ｄの挿入開始直後において両者の間には充分な隙間を確保することができ、軸部１ｄを円滑に挿入することが可能となる。
In addition, in the
上記したように焼嵌めまたは冷嵌めで胴部１ｂに軸部１ｄを固定する場合には、嵌合孔部１ａの内径で締め代を除した値である嵌合率は、０．０１／１０００〜０．５／１０００の範囲内であるのが好ましい。嵌合率が０．０１／１０００未満であると、嵌合部１ｅの締付け力が不十分であり、胴部１ｂから軸部１ｄが離脱するおそれがある。また嵌合率が０．５／１０００を超えると、締付力が大きくなりすぎ、胴部１ｂまたは軸部１ｄが破損するおそれがある。より好ましい嵌合率は０．２／１０００〜０．３／１０００である。
As described above, when the
さらに、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、嵌合部１ｅには、軸芯方向において大径縁部１Ｌの端面に開口するとともに大径縁部１Ｌから小径縁部１ｋに向かい延設された内方端が閉口する閉口溝１ｑ、具体的には小径端部１ｋには開口しない軸芯に沿って形成された閉口溝１ｑを外方領域Ｆの外周面に設けておくことが望ましい。このように嵌合部１ｅに閉口溝１ｑを設けると、嵌合部１ｅと嵌合孔部１ａを嵌合したときに当該閉口溝１ｑと嵌合孔部１ａの内周面とで画成された空間が外方領域Ｅに形成される。そして、当該空間が嵌合部１ｅに形成されたロール１をめっき浴に浸漬すると、浸漬直後に当該空間に閉口溝１ｑの開口からめっき浴が浸入し、嵌合部１ｅを加熱する。これにより外方領域Ｅに存する嵌合部１ｅは、嵌合孔部１ａが形成された胴部１ｂの端部分とほぼ同時に熱膨張し、両者の熱膨張の時間差による隙間の生成が抑制される。なお、閉口溝１ｑは、図３（ａ）に示すように、好ましくは複数条、さら好ましくは等角度で嵌合部１ｅの外周面に設けることが好ましい。また、軸芯方向における閉口溝１ｑの長さは、大径縁部１Ｌと小径縁部１ｋの距離の２／３以下とすることが好ましく、なお好ましくは１／２以下である。さらに、閉口溝１ｑに替えて内方が閉口する閉口孔を嵌合部１ｅの外周部に形成してもよい。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
さらに加えて、図３（ｂ）に示すように、軸芯方向において、嵌合部１ｅの大径縁部１Ｌは、嵌合孔部１ａの大径縁部１ｊよりも内方に配置されていることが望ましい。具体的には、嵌合部１ｅの大径縁部１Ｌの外径Ｄ３を、嵌合孔部１ａの大径縁部１ｊの内径Ｄ１よりも小さくすれば、上記態様で配置することができる。かかる配置態様を有するロール１によれば、図示Ｇの方向に軸部１ｄに曲げが作用した場合であっても、嵌合孔部１ａの大径縁部１ｊには嵌合部１ｅは接触していないので、大径縁部１ｊの破損を防止することができる。
In addition, as shown in FIG. 3B, in the axial direction, the large-
さらに加えて、図３（ｂ）に示すように、軸芯方向において、嵌合部１ｅの小径縁部１ｋは、嵌合孔部１ａの小径縁部１ｉよりも内方に配置されていることが望ましい。具体的には、嵌合部１ｅの小径縁部１Ｌの外径Ｄ４を、嵌合孔部１ａの小径縁部１ｉの内径Ｄ１よりも小さくすれば、上記態様で配置することができる。かかる配置態様を有するロール１によれば、軸芯方向において、嵌合部１ｅの内方の端面は胴部１ｂに直接接触しないので、軸部１ｄを胴部１ｂに嵌合する作業の際またはめっき浴中で軸部１ｄが膨張した際において、当該端面と胴部１ｂとの接触による各々の破損を防止することができる。
In addition, as shown in FIG. 3B, in the axial direction, the small-
［第２実施形態］
本発明に係わる第２態様のシンクロール２について、図４を参照しつつ説明する。なお、図４に示すシンクロール２おいて、上記シンクロール１と同様な要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する（以下、図５を参照しつつ説明する第３態様のシンクロールについても同様である。）。
[Second Embodiment]
The sink roll 2 of the 2nd aspect concerning this invention is demonstrated referring FIG. In the sink roll 2 shown in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same elements as those of the
第２態様のロール２は、胴部１ｂの端に固定された接続部２ｒを有し、軸部１ｄは、接続部２ｒを介して胴部１ｂに固定されており、嵌合部１ｅは、軸部１ｄに替え接続部２ｒに形成されている点で、第１態様のロール１と相違している。すなわち、略円環形状をなす接続部２ｒは、図４に示すように、その外周部に形成された嵌合部１ｅを有しており、この嵌合部１ｅを嵌合孔部１ａに嵌合することにより、接続部２ｒは胴部１ｂに固定される。図中符号２ｐは、貫通孔状に形成されためっき浴の流通孔である。上記構成のロール２によれば、胴部１ｂの嵌合孔部１ａに接続部２ｒの嵌合部１ｅを嵌合することにより両者は固定され、胴部１ｂに嵌合された接続部２ｒに軸部１ｄが固定される。なお、図示するように接続部２ｒにも嵌合孔部１ａを、軸部１ｄにも嵌合部１ｅを設け、胴部１ｂおよび接続部２ｒと同様にこれらを嵌合し固定してもよい。
The roll 2 of the second aspect has a
［第３実施形態］
本発明に係わる第３態様のシンクロール３について、図５を参照しつつ説明する。第３態様のロール３は、嵌合孔部３ａが凹部３ｔを有する点で第１態様のロール１と相違する。
[Third Embodiment]
The
図５（ａ）に示すように、本態様の嵌合孔部３ａは、その大径縁部３ｊと小径縁部３ｉとの間に形成された凹部３ｔを有しており、これを換言すれば、嵌合孔部３ａは、軸芯方向において外方に形成された大径孔部３ｕと、大径部３ｕよりも内方に形成された小径孔部３ｖとを有し、さらに大径孔部３ｕと小径孔部３ｖとの間に介在された凹部３ｔを有していることとなる。この嵌合孔部３ａに設けた凹部３ｔは熱的な絶縁部として機能するものである。すなわち、ロール３をめっき浴に浸漬した直後は、まず胴部１ｂの端部から熱が伝導する。この端部から伝導した熱は、嵌合孔部３ａの大径孔部３ｕを加熱し膨張させるが、大径孔部３ｕの内方に配置された凹部３ｔで熱伝導が阻害され、小径孔部３ｖが加熱され熱膨張が開始するまでの時間を、大径孔部３ｕに対し遅延させることができる。これにより、めっき浴への浸漬直後の熱膨張により、大径孔部３ｕと嵌合部１ｅとの嵌合が緩んだ場合でも、小径孔部３ｖと嵌合部１ｅとの嵌合は保持されるので、胴部１ｂと軸部１ｄとの固定を維持することができる。上記凹部３ｕの形態は特に限定されず、例えば嵌合孔部３ａの内周面の同一円周上に有底孔を複数個設けた態様、当該有底孔を千鳥状に離散して設けた態様、その他各種の態様とすることができる。しかしながら、上記した熱絶縁機能を充分に発揮するためには、凹部３ｔは略円環溝状の溝とすることが望ましい。
As shown in FIG. 5 (a), the fitting hole 3a of this embodiment has a
図５（ａ）に示すように、軸芯方向において、嵌合部１ｅの大径縁部１Ｌを、嵌合孔部３ａの大径縁部３ｊよりも外方に配置し、さらに、嵌合部１ｅの小径縁部１ｋを、嵌合孔部３ａの小径縁部３ｉよりも外方に配置してもよい。このような配置形態であっても本発明の目的である、めっき浴への浸漬直後において胴部１ｂと軸部１ｄとの嵌合が緩まないロールを構成することが可能である。さらに、本態様のロール３では、図５（ａ）において符号Ｇで示す方向に軸部１ｄに曲げが負荷された場合でも、嵌合孔部３ａの内周面に作用する応力を低減することができる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、軸部に曲げが負荷されることにより嵌合部１ｅの小径縁部１ｋが嵌合孔部１ａの内周面１ｍを強圧し、当該内周面１ｍに図示矢印Ｔで示す応力が作用した場合でも、当該応力Ｔは、内周面１ｍに直交する分力Ｔ１および内周面１ｍに沿う分力Ｔ２に、内周面１ｍの傾斜角度に応じ分力される。しかして、嵌合孔部３ａの内周面１ｍまたは嵌合部１ｅの小径縁部１ｋを破損させる応力Ｔは、内周面１ｍの傾斜角度に応じた分力Ｔ１へと低減され、それらの破損を抑制することができる。
As shown in FIG. 5 (a), in the axial direction, the large-
［材料構成］
上記第１〜第３態様のロール１〜３の胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｒを好ましくはセラミックスで構成する場合について、その例を説明する。セラミックスとしては、回転体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、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックス、またはカーボンなどの無機材料を利用してよい。そして、本態様のシンクロールは、めっき浴への浸漬および取出しの際に急熱・急冷されるため、耐熱衝撃性に優れている必要がある。そのため、胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｗ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・窒化アルミ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および耐磨耗性を有し、高温強度に優れた窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。以下、胴部１ｂ、軸部１ｄおよび接続部２ｗを構成するに好適な窒化珪素セラミックスについて詳述するが、窒化珪素セラミックス自体は特開２００１−３３５３６８号に記載のものと同じでよい。
[Material composition]
The case where the trunk | drum 1b, the
窒化珪素セラミックス中に存在するアルミニウム及び酸素はフォノン散乱源となり、熱伝導率を低減させる。窒化珪素セラミックスは、窒化珪素粒子とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウム及び酸素はこれらの相に含有される。アルミニウムは珪素に近いイオン半径を有するため、窒化珪素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化珪素粒子自身の熱伝導率が低下し、窒化珪素セラミックスの熱伝導率は著しく低下する。従って、窒化珪素セラミックス中におけるアルミニウムの含有量はできるだけ少なくすることが望ましい。 Aluminum and oxygen present in the silicon nitride ceramic serve as a phonon scattering source and reduce the thermal conductivity. Silicon nitride ceramics are composed of silicon nitride particles and surrounding grain boundary phases, and aluminum and oxygen are contained in these phases. Since aluminum has an ionic radius close to that of silicon, it easily dissolves in silicon nitride particles. Due to the solid solution of aluminum, the thermal conductivity of the silicon nitride particles themselves is lowered, and the thermal conductivity of the silicon nitride ceramics is significantly lowered. Therefore, it is desirable to reduce the aluminum content in the silicon nitride ceramics as much as possible.
焼結助剤として添加する酸化物中の酸素の多くは粒界相に存在する。窒化珪素セラミックスの高熱伝導率化を達成するには、窒化珪素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが必要である。焼結助剤の添加量の下限は、８．５％以上の相対密度を有する焼結体が得られる量である。焼結助剤の添加量をこの範囲内でできるだけ少なくすることにより、粒界相中の酸素量を低減させることが望ましい。 Most of the oxygen in the oxide added as a sintering aid is present in the grain boundary phase. In order to achieve high thermal conductivity of silicon nitride ceramics, it is necessary to reduce the amount of grain boundary phase having lower thermal conductivity than silicon nitride particles. The lower limit of the addition amount of the sintering aid is such an amount that a sintered body having a relative density of 8.5% or more can be obtained. It is desirable to reduce the amount of oxygen in the grain boundary phase by making the addition amount of the sintering aid as small as possible within this range.
酸素量の少ない窒化珪素粉末を原料とすると、粒界相中の酸素量が低減できるために粒界相の量自体を低減でき、焼結体の高熱伝導率化が達成されるが、焼結過程で生成するＳｉＯ２の量の減少により難焼結性となる。ところが、他の酸化物より焼結性に優れたＭｇＯを焼結助剤として用いると、焼結助剤の添加量を少なくして、緻密な焼結体を得ることができる。その結果、焼結体の熱伝導率は飛躍的に高くなる。 When silicon nitride powder with a small amount of oxygen is used as a raw material, the amount of oxygen in the grain boundary phase can be reduced, so the amount of grain boundary phase itself can be reduced, and high thermal conductivity of the sintered body can be achieved. It becomes difficult to sinter due to a decrease in the amount of SiO 2 produced in the process. However, when MgO, which is superior in sinterability to other oxides, is used as a sintering aid, the amount of sintering aid added can be reduced and a dense sintered body can be obtained. As a result, the thermal conductivity of the sintered body is dramatically increased.
また、マグネシウムとともに添加し得る焼結助剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ，Ｌｕ等の周期律表第３族（後述）が挙げられる。なかでも、焼結温度及び圧力が高くなり過ぎないという点で、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂが好ましい。
Moreover, as a sintering auxiliary agent which can be added together with magnesium,
本発明に使用する窒化珪素セラミックスの常温における熱伝導率は５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。従って、窒化珪素系セラミックス中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには３重量％以下である。また窒化珪素粒子中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには２．５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには１．５重量％以下である。さらに窒化珪素系セラミックス中のアルミニウムの含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．２重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．１重量％以下である。 The thermal conductivity at normal temperature of the silicon nitride ceramic used in the present invention is 50 W / (m · K) or more, more preferably 60 W / (m · K) or more. Accordingly, the oxygen content in the silicon nitride ceramic is 5% by weight or less to obtain a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more, and a thermal conductivity of 60 W / (m · K) or more. Is 3% by weight or less. The oxygen content in the silicon nitride particles is 2.5% by weight or less for obtaining a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more, and a thermal conductivity of 60 W / (m · K) or more. Is 1.5% by weight or less. Furthermore, the aluminum content in the silicon nitride ceramic is 0.2% by weight or less for obtaining a thermal conductivity of 50 W / (m · K) or more, and a thermal conductivity of 60 W / (m · K) or more. Is 0.1% by weight or less.
窒化珪素セラミックス中の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と周期律表第３族元素酸化物の合計量は０．６〜７重量％であるのが好ましい。その合計量が０．６重量％未満では、焼結体の相対密度が９５％未満と不十分である。一方７重量％を超えると、熱伝導率の低い粒界相の量が過剰となり、焼結体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満となる。ＭｇＯ＋第３族元素酸化物は０．６〜４重量％であるのがより好ましい。
The total amount of magnesium oxide (MgO) and
ＭｇＯ／第３族元素酸化物の重量比は１〜７０が好ましく、１〜１０がより好ましく、１〜５が最も好ましい。ＭｇＯ／第３族元素酸化物が１未満では、粒界相中の希土類酸化物の割合が多すぎるため、難焼結性となり緻密な焼結体が得られない。また、ＭｇＯ／
第３族元素酸化物が７０を超えると焼結時におけるＭｇの拡散を抑制できず、焼結体表面に色むらが生じる。Ｍｇ／第３族元素酸化物が１〜７０の範囲にあると、１６５０〜１８５０℃での焼結により高熱伝導率化が著しい。焼結体を１８００〜２０００℃で熱処理すると、さらに高熱伝導率化される。熱処理による高熱伝導率化は、窒化珪素粒子の成長と蒸気圧の高いＭｇＯの揮発による。
The weight ratio of MgO /
If the
窒化珪素粒子中のアルミニウム、マグネシウム及び周期律表第３族元素の合計量は１．０重量％以下であるのが好ましい。
The total amount of aluminum, magnesium, and
窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合が１０体積％超では、焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が著しく低下し、７００Ｍｐａ以上の曲げ強度が得られない。従って、窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合は１０体積％以下であるのが好ましい。同様に、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用することを抑えるために、β型窒化珪素粒子のアスペクト比は１５以下であるのが好ましい。 Of the β-type silicon nitride particles in the silicon nitride sintered body, when the proportion of β-type silicon nitride particles having a minor axis diameter of 5 μm or more exceeds 10% by volume, the thermal conductivity of the sintered body is improved. Since the coarse particles introduced into the film act as a starting point of fracture, the fracture strength is remarkably lowered, and a bending strength of 700 Mpa or more cannot be obtained. Therefore, the ratio of β-type silicon nitride particles having a minor axis diameter of 5 μm or more in the β-type silicon nitride particles in the silicon nitride sintered body is preferably 10% by volume or less. Similarly, the β-type silicon nitride particles preferably have an aspect ratio of 15 or less in order to prevent the coarse particles introduced into the structure from acting as a starting point of fracture.
胴部１ｂ、軸部１ｄまたは接続部２ｒを形成する窒化珪素セラミックスは、急激な温度変化に対して十分な抵抗力を有する必要がある。急激な温度変化に対する抵抗力は下記式（１）：
Ｒ＝αｃ（１−ν）／Ｅα・・・（１）
（ 但し、αｃ：常温における4点曲げ強度（ＭＰａ）、ν：常温におけるポアソン比、Ｅ：常温におけるヤング率（ＭＰａ）、α：常温から８００℃までの平均熱膨張係数）
により表される係数で表される係数Ｒは６００以上であるのが好ましく、７００以上であるのがより好ましい。係数Ｒが６００未満であると軸部１ｄおよび接続部１ｊが破壊するおそれがある。係数Ｒは、軸部１ｄおよび接続部１ｊから切り出した試験片に対して測定した常温における４点曲げ強度αｃ（ＭＰａ）
、常温におけるポアソン比ν、常温におけるヤング率Ｅ（ＭＰａ）及び常温から８００℃までの平均熱膨張係数αから求める。
The silicon nitride ceramic forming the
R = αc (1−ν) / Eα (1)
(However, αc: Four-point bending strength (MPa) at normal temperature, ν: Poisson's ratio at normal temperature, E: Young's modulus (MPa) at normal temperature, α: Average thermal expansion coefficient from normal temperature to 800 ° C)
The coefficient R represented by the coefficient represented by is preferably 600 or more, and more preferably 700 or more. If the coefficient R is less than 600, the
, Poisson's ratio ν at room temperature, Young's modulus E (MPa) at room temperature, and average coefficient of thermal expansion α from room temperature to 800 ° C.
１（２、３） シンクロール
１ａ（３ａ） 嵌合孔部
１ｂ 胴部
１ｄ 軸部
１ｅ 嵌合部
１ｐ 流通孔
１ｑ 閉口溝
２ｒ 接続部
７ サポートロール
1 (2, 3)
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| JP2011286664A JP2013133538A (en) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | Roll for hot dip metal plating bath |
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| JP (1) | JP2013133538A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113972760A (en) * | 2021-10-29 | 2022-01-25 | 上海电机学院 | Permanent magnet synchronous motor vibration damping and noise reduction stator |
-
2011
- 2011-12-27 JP JP2011286664A patent/JP2013133538A/en active Pending
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