JP5596334B2 - Roll for hot metal plating bath - Google Patents
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本発明は、溶融金属のめっき浴に浸漬して用いられる溶融金属めっき浴用ロールに関し、特に、溶射皮膜が被覆されたドロス排出溝を有する溶融金属めっき浴用ロールに関するものである。 The present invention relates to a roll for a molten metal plating bath used by being immersed in a molten metal plating bath, and more particularly, to a roll for a molten metal plating bath having a dross discharge groove coated with a thermal spray coating.
溶融金属めっき鋼板、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼板等は、耐食性に優れていることから、自動車車体や家電製品、建築材料等の様々な分野で使用されている。 Hot-dip galvanized steel sheets, such as hot-dip galvanized steel sheets or alloyed hot-dip galvanized steel sheets, are excellent in corrosion resistance and are used in various fields such as automobile bodies, home appliances, and building materials.
斯かる溶融亜鉛めっき鋼板は、連続式溶融亜鉛めっき設備の連続焼鈍炉で焼鈍されて表面を活性化された鋼帯を、スナウトを介して溶融亜鉛めっき浴中に導いて鋼板表面に溶融亜鉛を付着させた後、浴中に設けられたシンクロールで方向転換し、さらに、浴中サポートロールでパスラインの位置決めや反りを矯正して浴上に引き上げ、ガスワイピング等によって所定のめっき付着量に調整され、その後、必要に応じて合金化処理等が施されて製造されるのが普通である。 Such a hot dip galvanized steel sheet is introduced in a hot dip galvanizing bath through a snout through a steel strip that has been annealed in a continuous annealing furnace of a continuous hot dip galvanizing equipment and activated the surface. After deposition, the direction is changed by a sink roll provided in the bath, and the support roll in the bath corrects the positioning and warpage of the pass line and pulls it up on the bath. Usually, it is adjusted and then subjected to an alloying treatment or the like if necessary.
上記溶融金属のめっき浴中に配設されているシンクロール等の溶融金属めっき浴用ロール（以下、単に「めっき浴用ロール」あるいは「ロール」とも称する。）は、非駆動であり、鋼板表面とロール表面との摩擦により回転させているのが一般的である。そのため、くさび効果で溶融亜鉛がロールと鋼板との間に侵入すると、ロールと鋼板との間の摩擦力が低下してロールがスリップを起こし、製品表面にすり疵等の欠陥を発生させる原因となる。 A roll for a molten metal plating bath such as a sink roll (hereinafter also simply referred to as “plating bath roll” or “roll”) disposed in the molten metal plating bath is non-driven, and the steel sheet surface and roll In general, it is rotated by friction with the surface. Therefore, when molten zinc penetrates between the roll and the steel plate due to the wedge effect, the friction force between the roll and the steel plate is reduced, causing the roll to slip and causing defects such as scum on the product surface. Become.
また、溶融亜鉛めっき浴中には、溶融した亜鉛（Ｚｎ）の他に、めっき層の密着性やパウダリング性を向上させるためにアルミニウム（Ａｌ）が０．１〜０．２ｍａｓｓ％添加されており、また、鋼帯から溶出してくる鉄分（Ｆｅ）も多量に含まれている。これらのＺｎ，Ａｌ，Ｆｅは、「ドロス」と呼ばれる金属間化合物を形成してめっき浴中に浮遊し、溶融めっきを長時間連続して行っていると、これらのドロスが浴中のシンクロールやサポートロールの表面に付着し、この付着物が製品鋼板に押し疵等の表面欠陥を発生させることになる。 In addition to the molten zinc (Zn), 0.1 to 0.2 mass% of aluminum (Al) is added to the hot dip galvanizing bath to improve the adhesion and powdering properties of the plating layer. In addition, a large amount of iron (Fe) eluted from the steel strip is also contained. These Zn, Al, and Fe form an intermetallic compound called “dross”, float in the plating bath, and when the hot dipping is performed continuously for a long time, these drosses are sink rolls in the bath. And adheres to the surface of the support roll, and this deposit causes surface defects such as creases on the product steel plate.
そこで、上記問題点を解決するために、ロールと鋼板の間に侵入した溶融亜鉛やドロスの排出を促進してドロスがロール表面に付着するのを防止するため、めっき浴用ロールの表面に、円周方向に沿って「グルーブ」と称されるドロス排出溝を形成することが行われている。しかし、この溝の形成は、めっき皮膜のロール接触部分と非接触部分の色調ムラや光沢ムラを引き起こしたり、溝形状が鋼板に転写したりするという別の問題点を引き起こすことがある。 Therefore, in order to solve the above problems, in order to prevent the dross from adhering to the roll surface by promoting the discharge of molten zinc and dross that has entered between the roll and the steel plate, A dross discharge groove called a “groove” is formed along the circumferential direction. However, this groove formation may cause other problems such as uneven color tone and gloss unevenness between the roll contact portion and the non-contact portion of the plating film, and the groove shape being transferred to the steel sheet.
そこで、めっき浴用ロールの表面に形成する溝形状については、従来から多くの検討がなされている。たとえば、特許文献１〜４等には、溝の深さ、溝断面の角度や曲率半径、溝幅等を規定した各種めっき浴用ロールが提案されている。しかし、溝以外の部分、即ち、鋼板と接触するロール基材部が平坦であったり、溝と基材との境界が鋭角であったりするため、溝部の形状が鋼板に転写して、いわゆる「グルーブマーク」と称される表面欠陥を引き起こしたり、また、溝底部の角度が鋭角であるため、溝に取り込まれたドロスがそのまま残存し、それが堆積して、押し疵を発生させたりするという問題点を有するものであった。
Thus, many studies have been made on the shape of the groove formed on the surface of the plating bath roll. For example,
上記問題点を解決する技術として、特許文献５には、ロール表面の周方向に連続する凹凸の溝を設ける場合、１）凹凸部は直線部のないＲ形状とする、２）凹凸部のＲを結ぶ直線部はできるだけ少なくし直線部がある場合には対向する直線部が形成する角度が９０°以上、好ましくは１００°以上とする、３）底部半径を大きくする、ことでドロスの付着を防止する技術が開示されている。 As a technique for solving the above-mentioned problems, in Patent Document 5, in the case where concave and convex grooves continuous in the circumferential direction of the roll surface are provided, 1) the concave and convex portion has an R shape without a straight portion, and 2) R of the concave and convex portion When there is a straight part, the angle formed by the opposing straight part should be 90 ° or more, preferably 100 ° or more. 3) Increase the bottom radius to reduce the adhesion of dross. Techniques for preventing are disclosed.
ところで、溶融金属のめっき浴用ロールには、上記した溶融金属やドロスの排出能に優れていることの他に、溶融金属による溶損が少ない、即ち、ロール表面が溶融金属と濡れ難く、反応性が低いこと、長期間の使用によっても鋼板との接触による摩耗が少ないこと、などが要求されている。そこで、上記要求を満たすため、従来から、めっき浴用ロールの表面を、酸化物や炭化物、硼化物等のセラミック皮膜や、それらを含有するサーメット皮膜を溶射し、被覆することが行われている（例えば、特許文献６、７等参照）。 By the way, in addition to the above-described molten metal and dross discharge capability, the molten metal plating bath roll has less melting loss due to the molten metal, that is, the roll surface is difficult to wet with the molten metal and is reactive. And low wear due to contact with a steel plate even after long-term use. Therefore, in order to satisfy the above requirements, conventionally, the surface of the plating bath roll is coated by spraying a ceramic film such as oxide, carbide, boride or the like, or a cermet film containing them ( For example, see Patent Documents 6 and 7).
確かに、特許文献５や特許文献６，７等の技術を適用しためっき浴用ロールを実機めっき設備に用いることで、ドロスの付着は軽減され、めっき鋼板の表面品質を長時間維持できることが期待される。しかし、発明者らの調査によれば、上記技術を適用してもなお、ドロス付着に起因する表面欠陥を完全に防止するには至っていないのが実情である。 Certainly, by using a plating bath roll to which the techniques of Patent Document 5 and Patent Documents 6 and 7 are applied to the actual plating equipment, it is expected that adhesion of dross will be reduced and the surface quality of the plated steel sheet can be maintained for a long time. The However, according to the investigations by the inventors, even if the above technique is applied, the actual situation is that the surface defects caused by the dross adhesion have not been completely prevented.
そこで、本発明の目的は、上記ドロス付着の原因を究明し、長時間の使用によってもめっき浴中に存在するドロス等の異物の付着がなく、安定して高品質のめっき製品を製造することができる溶融金属めっき浴用ロールを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to investigate the cause of the dross adhesion, and to stably produce a high-quality plated product without adhesion of foreign matters such as dross existing in the plating bath even after long-term use. An object of the present invention is to provide a roll for a molten metal plating bath that can be used.
発明者らは、上記問題点の原因究明と、課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、従来のグルーブ（ドロス排出溝）を形成した溶融金属めっき浴用ロールがその効果を十分に発揮できずにドロス付着等の表面欠陥を引き起こしていた原因は、前述した溶射皮膜被覆による溝形状の変化を考慮していないことに起因していることを突き止めた。すなわち、めっき浴用ロールは、一般に、その表面に機械加工等で溝加工した後、溶射皮膜の密着性を改善するために、溶射前に金属粒子やセラミック粒子などを噴射してロール表面を荒らすブラスト処理を施していること、また、溶射皮膜の被覆は、必ずしも均一に行われるわけではないことなどに起因して、溶射後の溝形状は、加工後の形状から大きく変化してしまい、その結果、溝形成効果が十分に得られないことがあること、したがって、めっき浴用ロールのドロス排出溝は、加工後の溝形状ではなく、溶射皮膜被覆後の溝形状で管理する必要があることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors have conducted intensive studies to investigate the cause of the above problems and to solve the problems. As a result, the reason why the conventional rolls for molten metal plating baths on which grooves (dross discharge grooves) were formed could not fully exert their effects and caused surface defects such as adhesion of dross was due to the groove shape formed by the above-mentioned spray coating I found out that it was caused by not considering the change. In other words, a plating bath roll is generally a blast that roughens the roll surface by spraying metal particles, ceramic particles, etc. before spraying in order to improve the adhesion of the sprayed coating after grooving the surface by machining or the like. Due to the fact that the treatment is applied and the coating of the thermal spray coating is not necessarily performed uniformly, the groove shape after thermal spraying changes greatly from the shape after processing, and as a result Therefore, it has been found that the groove forming effect may not be sufficiently obtained, and therefore the dross discharge groove of the plating bath roll needs to be managed not by the groove shape after processing but by the groove shape after coating of the thermal spray coating. The present invention has been completed.
すなわち、本発明は、溶融金属メッキ浴に浸漬して用いる、周方向に形成され、溶射皮膜が被覆されたドロス排出溝を有するめっき浴用ロールにおいて、上記ドロス排出溝は、０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、上記Ｒ以上の大きさの曲率半径Ｒ’を有する下に凸の円弧からなる溝底部が、屈曲点を有することなく直接接続する、あるいは、共通する接線を介して接続する断面形状を有し、かつ、上記溝断面形状における隣り合う２本の、基材頂部の円弧と溝底部の円弧との共通接線のなす角度θが９０度未満である溝に、溶射皮膜を被覆してなるものであり、さらに、上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝の断面形状は、基材頂部が上に凸の曲線からなり、溝部断面積Ｓと基材部断面積Ｂとの比（Ｓ／Ｂ）が１．０以上であることを特徴とする溶融金属めっき浴用ロールである。 That is, the present invention is a plating bath roll that is immersed in a molten metal plating bath and has a dross discharge groove formed in the circumferential direction and coated with a thermal spray coating. The dross discharge groove has a curvature of 0.1 mm or more. The top of the substrate made of an upward convex arc having a radius R and the bottom of the groove made of a downward convex arc having a radius of curvature R ′ larger than R are directly connected without having a bending point. Alternatively, the angle θ formed by the common tangent line between the arc of the top of the substrate and the arc of the bottom of the groove having a cross-sectional shape connected through a common tangent line and the groove cross-sectional shape is 90 degrees. In addition, the cross-sectional shape of the dross discharge groove after the thermal spray coating is coated is formed by a curved surface with a convex top, and the groove cross-sectional area S Ratio with cross-sectional area B of base material (S / B) A molten metal plating bath rolls, characterized in that less than 1.0.
本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝は、溝部断面積Ｓ（ｍｍ２）と溝ピッチＰ（ｍｍ）との比（Ｓ／Ｐ）が０．１以上であることを特徴とする。 In the dross discharge groove after the thermal spray coating in the hot metal plating bath roll of the present invention, the ratio (S / P) of the groove cross-sectional area S (mm 2 ) to the groove pitch P (mm) is 0.1 or more. It is characterized by that.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝は、溝ピッチＰが１．０ｍｍ以上、溝深さＴ’が０．２ｍｍ以上、溝部断面積Ｓが０．１０ｍｍ２以上であることを特徴とする。 Further, the dross discharge groove after coating the above-mentioned sprayed coating in the roll for hot metal plating bath of the present invention has a groove pitch P of 1.0 mm or more, a groove depth T ′ of 0.2 mm or more, and a groove section area S of 0.10 mm. It is characterized by being 2 or more.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝は、溝ピッチＰが１．０ｍｍ以上、溝深さＴ’が０．３ｍｍ以上、溝部断面積Ｓが０．１５ｍｍ２以上であることを特徴とする。 Further, the dross discharge groove after coating the above-mentioned sprayed coating in the roll for hot metal plating bath of the present invention has a groove pitch P of 1.0 mm or more, a groove depth T ′ of 0.3 mm or more, and a groove section area S of 0.15 mm. It is characterized by being 2 or more.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記断面形状の溝底部は、ロール表面に平行な直線とその直線の両端で接続する０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒ”を有する下に凸の２つの円弧とからなることを特徴とする。 Further, the groove bottom portion of the cross-sectional shape in the roll for hot metal plating bath of the present invention has two downwardly convex lines having a straight line parallel to the roll surface and a curvature radius R ″ of 0.1 mm or more connected at both ends of the straight line . It consists of a circular arc.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜は、ブラスト処理を施すことなく被覆してなるものであることを特徴とする。 Moreover, the said thermal spray coating in the roll for hot metal plating baths of this invention is a thing formed by coat | covering without performing a blasting process.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜は、炭化物、硼化物、酸化物およびこれらを含有するサーメットのいずれか１種または２種以上からなる、厚さが２０〜３００μｍの皮膜であることを特徴とする。 Further, the sprayed coating in the roll for a molten metal plating bath of the present invention is a coating having a thickness of 20 to 300 μm made of any one or more of carbide, boride, oxide and cermet containing these. It is characterized by being.
また、本発明の溶融金属めっき浴用ロールにおける上記溶射皮膜は、高速ガス炎溶射およびプラズマ溶射のいずれかの方法で被成された皮膜であることを特徴とする。 The thermal spray coating in the roll for a hot metal plating bath of the present invention is a coating formed by any one of high-speed gas flame spraying and plasma spraying.
本発明によれば、溶射皮膜を形成後もドロス排出能に優れた溶融金属めっき浴用浸漬ロールを提供することができるので、表面欠陥の発生のない表面品質に優れる溶融金属めっき製品を安定して製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a dipping roll for a molten metal plating bath that is excellent in dross discharge ability even after the formation of a sprayed coating, so that a molten metal plating product having excellent surface quality without occurrence of surface defects can be stably provided. It can be manufactured.
発明者らは、従来の溶融金属めっき浴用ロールを実機溶融金属めっき設備に用いた場合、所期したドロス排出溝の効果が必ずしも得られない原因について検討した結果、上記したように、従来のめっき浴用ロールでは、溶射皮膜形成による溝形状の変化を一切考慮していなかったためであることを突き止めた。
図１は、ロール表面に旋盤で機械加工したドロス排出溝の断面形状が、溶射前のブラスト処理および溶射皮膜の被成によって、どのように変化するかを調べた結果の一例を示したものである。この図から、機械加工した溝断面形状は、その後のブラスト処理および溶射皮膜の被覆により大きく変化していることがわかる。
そこで、本発明においては、溶融金属めっき浴用ロールの溝形状の評価は、溶射皮膜形成後の段階で行うこととした。
As a result of examining the reason why the expected effect of the dross discharge groove is not necessarily obtained when using the conventional roll for a molten metal plating bath in an actual molten metal plating facility, the inventors, as described above, It was found that the bath roll did not consider any change in the groove shape due to the formation of the sprayed coating.
Fig. 1 shows an example of the results of examining how the cross-sectional shape of a dross discharge groove machined on a roll surface by a lathe changes depending on the blast treatment before spraying and the formation of a sprayed coating. is there. From this figure, it can be seen that the machined groove cross-sectional shape is greatly changed by the subsequent blast treatment and thermal spray coating.
Therefore, in the present invention, the evaluation of the groove shape of the roll for a molten metal plating bath is performed at a stage after the formation of the sprayed coating.
次いで、発明者らは、溶射皮膜形成後の溝形状を種々に変えた溶融金属めっき浴用ロールを試作し、実機の連続溶融亜鉛めっき設備に設置して、ドロス排出能、すなわちロール表面へのドロス付着状況および製品鋼板の表面品質に及ぼす影響を調査した。
その結果、ロール表面に溝を形成する場合には、溝以外の部分である、鋼板と接触するロール基材の頂部は、平坦部を設けずに上の凸の曲率を有する曲線から形成されていることが必要であることがわかった。また、ロール表面に設けられた溶射皮膜被覆後の溝は、その断面における溝部断面積Ｓと基材部断面積Ｂとの比（Ｓ／Ｂ）が１．０以上であることが必要であることがわかった。これは、ロール表面に平坦部が存在したり、あるいは、（Ｓ／Ｂ）が１．０未満である場合には、くさび効果により鋼板とロールとの間に引き込まれたドロスが逃げ難くなり、ドロスがロール表面に付着し易くなるためと考えられる。ここで、上記溝部断面積Ｓとは、隣り合う基材頂部を結ぶ直線と、溝部形状を表わす下に凸の曲線とに挟まれる領域の面積であり、また、基材部断面積Ｂとは、隣り合う基材底部を結ぶ直線と、基材頂部を表わす上に凸の曲線とに挟まれる領域の面積のことである。
Next, the inventors prototyped a roll for a hot metal plating bath in which the groove shape after the formation of the sprayed coating was changed and installed it in a continuous hot dip galvanizing facility. The effect of adhesion on the surface quality of product steel plate was investigated.
As a result, when a groove is formed on the roll surface, the top of the roll base that is in contact with the steel plate, which is a part other than the groove, is formed from a curve having a convex curvature without providing a flat portion. I found out that it was necessary. Moreover, the groove | channel after the thermal spray coating coating provided in the roll surface needs that ratio (S / B) of the groove part cross-sectional area S and base-material part cross-sectional area B in the cross section is 1.0 or more. I understood it. This is because if there is a flat part on the roll surface, or if (S / B) is less than 1.0, the dross drawn between the steel plate and the roll is difficult to escape due to the wedge effect, This is thought to be because dross easily adheres to the roll surface. Here, the groove cross-sectional area S is an area of a region sandwiched between a straight line connecting adjacent substrate tops and a downwardly convex curve representing the groove shape, and the base material cross-sectional area B is The area of a region sandwiched between a straight line connecting the bottoms of adjacent bases and an upwardly convex curve representing the top of the base.
次に、発明者らは、上記条件、すなわち、ロール表面に形成した溶射皮膜被覆後の溝断面形状における基材頂部に曲率を持たせ、かつ、溝部断面積Ｓと基材部断面積Ｂとの比（Ｓ／Ｂ）を１．０以上とした上で、溝ピッチＰ、溝深さＴ’および溝部断面積Ｓを変化させた種々のドロス排出溝を有するめっき浴用ロールを試作し、上記と同様、実機の連続めっき設備に設置して、ドロス排出能を評価した。
その結果、上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝は、溝部断面積Ｓ（ｍｍ２）と溝ピッチＰ（ｍｍ）との比（Ｓ／Ｐ）が０．１以上であることが好ましいことがわかった。これは、（Ｓ／Ｐ）が０．１未満では、溝ピッチＰ（ｍｍ）に対する実質的な溝深さＴ’が小さ過ぎて、ドロスが排出するために必要なロールと鋼板との間の隙間が狭く、ドロスが付着し易くなるためであると考えられる。
Next, the inventors have given the curvature to the top of the base material in the above conditions, that is, the groove cross-sectional shape after coating of the thermal spray coating formed on the roll surface, and the groove cross-sectional area S and the base-material cross-sectional area B A plating bath roll having various dross discharge grooves in which the groove pitch P, the groove depth T ′, and the groove cross-sectional area S were changed while making the ratio (S / B) of 1.0 or more was prototyped. In the same manner as above, it was installed in the continuous plating facility of the actual machine and the dross discharge ability was evaluated.
As a result, it is found that the dross discharge groove after coating the sprayed coating preferably has a ratio (S / P) of the groove cross-sectional area S (mm 2 ) to the groove pitch P (mm) of 0.1 or more. It was. This is because when (S / P) is less than 0.1, the substantial groove depth T ′ with respect to the groove pitch P (mm) is too small, and the gap between the roll and the steel plate necessary for the dross to be discharged. It is thought that this is because the gap is narrow and dross easily adheres.
そこで、さらに上記条件を満たした上で、さらに、ドロス排出能に優れる溝形状について実機の連続めっき設備を用いてさらに評価試験を行った結果、上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝は、溝ピッチＰが１．０ｍｍ以上、溝深さＴ’が０．２ｍｍ以上、溝部断面積Ｓが０．１０ｍｍ２以上が好ましく、より好ましくは、溝ピッチＰが１．０ｍｍ以上、溝深さＴ’が０．３ｍｍ以上、溝部断面積Ｓが０．１５ｍｍ２以上であることがわかった。 Therefore, after further satisfying the above conditions, and further performing an evaluation test on the groove shape with excellent dross discharge capability using the continuous plating equipment of the actual machine, the dross discharge groove after coating the sprayed coating has a groove pitch P is 1.0 mm or more, groove depth T ′ is 0.2 mm or more, and groove cross-sectional area S is preferably 0.10 mm 2 or more, more preferably groove pitch P is 1.0 mm or more and groove depth T ′ is It was found that the groove cross-sectional area S was 0.35 mm or more and 0.15 mm 2 or more.
なお、溝ピッチＰが１．０ｍｍ以上、溝深さＴ’が０．２ｍｍ以上という条件は、ロール表面に溝を機械加工する上でも、好ましい値である。ただし、溝ピッチＰは、１．０ｍｍ以上であることが好ましいが、大きくなる過ぎると、ロール単位長さ当たりの溝数が減少し、鋼板と溝頂部との接触面圧が高まるため、溝形状が鋼板に転写してグルーブマークを発生し易くなるため、上限は３ｍｍ程度に止めるのが好ましい。 The conditions that the groove pitch P is 1.0 mm or more and the groove depth T ′ is 0.2 mm or more are preferable values for machining the groove on the roll surface. However, the groove pitch P is preferably 1.0 mm or more. However, if the groove pitch P is too large, the number of grooves per roll unit length decreases, and the contact surface pressure between the steel plate and the groove top portion increases. Since it becomes easy to generate | occur | produce on a steel plate and to produce a groove mark, it is preferable to stop an upper limit to about 3 mm.
次に、溶射皮膜被覆後のロール表面に上記した条件を満たした断面形状を有するドロス排出溝を形成するためのロール表面に機械加工等で形成する溝は、溶射後、上記条件を満たすドロス排出溝が得られれば、どのような形状のものでもよいが、例えば、０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、上記Ｒ以上の大きさの曲率半径Ｒ’を有する下に凸の円弧からなる溝底部が、図２に示したように、屈曲点を有することなく直接接続するか、あるいは、図３に示したように、共通する接線を介して接続する断面形状のものを好ましく挙げることができる。 Next, a groove formed by machining or the like on the roll surface for forming a dross discharge groove having a cross-sectional shape that satisfies the above-described conditions on the roll surface after coating of the thermal spray coating is a dross discharge satisfying the above conditions after spraying. As long as the groove is obtained, it may have any shape. For example, the top of the substrate having a curvature radius R of 0.1 mm or more and a convex arc, and the curvature radius R of the size of R or more are used. The bottom of the groove having a downwardly convex arc having a 'is connected directly without having a bending point as shown in FIG. 2, or connected through a common tangent as shown in FIG. A cross-sectional shape that can be preferably mentioned.
ここで、曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、曲率半径Ｒ’を有する下に凸の円弧からなる溝底部が、屈曲点を有することなく直接接続するとは、下記（１）式；
Ｐ２／４−２ｔ（Ｒ＋Ｒ’）＋ｔ２＝０ ・・・（１）
ここで、Ｐ：溝ピッチ（ｍｍ）、ｔ：溝深さ（ｍｍ）、Ｒ：基材頂部の曲率半径（ｍｍ）、Ｒ’：溝底部の曲率半径（ｍｍ）、Ｒ≦Ｒ’
が成立する場合をいい、また、曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、曲率半径Ｒ’を有する下に凸の円弧からなる溝底部が、共通する接線を介して接続するとは、下記（２）式；
Ｐ２／４−２ｔ（Ｒ＋Ｒ’）＋ｔ２＞０ ・・・（２）
ここで、Ｐ：溝ピッチ（ｍｍ）、ｔ：溝深さ（ｍｍ）、Ｒ：基材頂部の曲率半径（ｍｍ）、Ｒ’：溝底部の曲率半径（ｍｍ）、Ｒ≦Ｒ’
が成立する場合をいう。
Here, the base portion made of an upward convex arc having a curvature radius R and the groove bottom portion made of a downward convex arc having a curvature radius R ′ are directly connected without having a bending point as follows ( 1) Formula;
P 2 / 4-2t (R + R ′) + t 2 = 0 (1)
Here, P: groove pitch (mm), t: groove depth (mm), R: radius of curvature of the base of the substrate (mm), R ′: radius of curvature of the groove bottom (mm), R ≦ R ′
In addition, the top of the base material made of an upward convex arc having a radius of curvature R and the bottom of the groove made of a downward convex arc having a radius of curvature R ′ are connected via a common tangent line. Then, the following formula (2);
P 2 / 4-2t (R + R ′) + t 2 > 0 (2)
Here, P: groove pitch (mm), t: groove depth (mm), R: radius of curvature of the base of the substrate (mm), R ′: radius of curvature of the groove bottom (mm), R ≦ R ′
The case where is established.
なお、Ｒ≦Ｒ’とする理由は、その後、溶射される皮膜の膜厚が均一であると仮定した場合、上記（１）式および（２）式で表わされる溝形状において、皮膜溶射後の溝部断面積Ｓと基材頂部断面積Ｂとの比（Ｓ／Ｂ）を１．０以上とするために必要な条件であるからである。 The reason for R ≦ R ′ is that, after assuming that the film thickness of the coating to be sprayed is uniform, in the groove shape represented by the above formulas (1) and (2), This is because it is a necessary condition for setting the ratio (S / B) between the groove cross-sectional area S and the base-material top cross-sectional area B to 1.0 or more.
また、基材頂部の円弧の曲率半径Ｒは、小さくなると、基材頂部は点に近づき、溶射皮膜が被覆され難くなるばかりでなく、鋼板とも点接触するようになるので、却って溝模様が鋼板に転写してグルーブマークが発生するようになるので好ましくない。したがって、基材頂部の円弧の曲率半径Ｒは、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．１５ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、基材頂部のＲが大きくなると、基材頂部に平坦部を設けたことと同じになってしまうので、上限は１．５ｍｍ程度とするのが好ましい。なお、溝底部の曲率半径Ｒ’については、特に制限はない。 In addition, when the radius of curvature R of the arc at the top of the base material becomes small, the top of the base material approaches a point and not only becomes difficult to be coated with the sprayed coating, but also comes into point contact with the steel plate. This is not preferable because a groove mark is generated by transfer. Therefore, the radius of curvature R of the arc at the top of the substrate is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.15 mm or more. On the other hand, when R at the top of the base material becomes large, it becomes the same as the provision of a flat portion at the top of the base material, so the upper limit is preferably about 1.5 mm. In addition, there is no restriction | limiting in particular about the curvature radius R 'of a groove bottom part.
また、上記形状の溝に溶射皮膜を被覆後、溝部断面積Ｓと溝ピッチＰとの比を０．１以上とするためには、隣り合う２本の共通接線のなす角度θは、９０度未満であることが好ましい。というのは、上記（１）式において、溝ピッチＰ＝１ｍｍでＲ＝Ｒ’の場合、角度θが９０度では、加工後の溝深さは、０．２０７ｍｍとなり、溶射皮膜被覆後の溝深さＴ’を０．２ｍｍ以上とすることが難しくなるからである。ただし、隣り合う２本の共通接線のなす角度θが小さくなると、溶射方向と上記共通接線とがなす角度が大きくなって、均一な厚さの溶射皮膜を形成するのが難しくなったり、密着力が低下したりする傾向があるが、その部分は溝内部で鋼板とは直接接触することはないので、角度θの下限は、４５度程度までは許容できる。 In addition, after the thermal spray coating is applied to the groove having the above shape, in order to set the ratio of the groove cross-sectional area S and the groove pitch P to 0.1 or more, the angle θ formed by two adjacent common tangents is 90 degrees. It is preferable that it is less than. This is because, in the above equation (1), when the groove pitch P = 1 mm and R = R ′, when the angle θ is 90 degrees, the groove depth after processing becomes 0.207 mm, and the groove after coating the sprayed coating This is because it becomes difficult to set the depth T ′ to 0.2 mm or more. However, if the angle θ formed by two adjacent common tangents decreases, the angle formed by the spray direction and the common tangent increases, and it becomes difficult to form a sprayed coating with a uniform thickness, However, since the portion does not come into direct contact with the steel plate inside the groove, the lower limit of the angle θ is acceptable up to about 45 degrees.
また、ロール表面に機械加工等で形成する溝は、先述したように、溶射後、（Ｓ／Ｂ）≧１．０の条件を満たすドロス排出溝が得られればよく、したがって、例えば、０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、ロール表面に平行な直線とその直線の両端で接続する０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒ”を有する下に凸の２つの円弧とからなる溝底部が、図４に示したように、屈曲点を有することなく直接接続する、あるいは、図５に示したように、共通する接線を介して接続する断面形状のものであってもよい。 Further, as described above, the groove formed on the roll surface by machining or the like is only required to obtain a dross discharge groove satisfying the condition of (S / B) ≧ 1.0 after thermal spraying. The top of the substrate made of an upwardly convex arc having a curvature radius R of 1 mm or more, a downwardly convex 2 having a straight line parallel to the roll surface and a curvature radius R ″ of 0.1 mm or more connected at both ends of the straight line. As shown in FIG. 4, the bottom of the groove formed of two circular arcs has a cross-sectional shape that is directly connected without having a bending point, or is connected through a common tangent line as shown in FIG. There may be.
ここで、上記図４や図５に示した場合とは、上記（１）式または（２）式で表される溝底部の曲率半径Ｒ’の円弧部分を、ロール表面に平行な直線とその直線の両端で接続する下に凸のＲ’よりも小さい曲率半径Ｒ”の２つの円弧とで構成される曲線で置き換えたものであり、後述する実施例において説明するように、上記（１）式または（２）式で表される断面形状の溝よりも、溝部断面積Ｓを大きくすることができる、したがって、（Ｓ／Ｂ）≧１．０および（Ｓ／Ｐ）≧０．１を容易に実現することが可能となる。また、これによって、溝深さＴを大きくする必要もないので、ロール加工時の研削量を小さくできるという効果も得られる。ただし、上記溝底部の曲率半径Ｒ”は、小さすぎると、その部分に付着したドロスが離脱し難くなるので、０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。また、この場合には、溝断面形状における隣り合う２本の、基材頂部の円弧と溝底部の円弧との共通接線のなす角度θが９０度未満である必要はないが、溶射皮膜を被覆する観点から、４５度程度以上とするのが好ましい。 Here, in the case shown in FIG. 4 or FIG. 5, the arc portion of the radius of curvature R ′ of the groove bottom represented by the above formula (1) or (2) is represented by a straight line parallel to the roll surface and its It is replaced with a curve composed of two circular arcs having a radius of curvature R ″ smaller than the convex R ′ connected downward at both ends of the straight line, and as described in the embodiments described later, (1) The groove section cross-sectional area S can be made larger than the groove having the cross-sectional shape represented by the formula (2) or (2), and therefore (S / B) ≧ 1.0 and (S / P) ≧ 0.1. In addition, since it is not necessary to increase the groove depth T, it is possible to reduce the amount of grinding at the time of roll processing, although the radius of curvature of the groove bottom portion can be obtained. If R ″ is too small, the dross attached to that part will not easily come off. Because, it is preferable to the 0.1mm or more. In this case, the angle θ formed by the common tangent line between the two adjacent arcs of the base of the groove and the arc of the groove bottom in the groove cross-sectional shape need not be less than 90 degrees. In view of the above, it is preferable to set the angle to about 45 degrees or more.
次に、本発明の溶融金属めっき浴用ロールの被覆する溶射皮膜について説明する。
従来から、めっき浴用ロールに溶射皮膜を被覆する場合には、密着性を高めるため、金属粒子あるいはセラミック粒子等を投射して表面を荒らすブラスト処理を施すことが行われている。しかし、前述したように、ブラスト処理を施すことによって、機械加工等で形成した溝形状は、大きく変化してしまう。そのため、機械加工等で表面を荒らしてブラスト処理を省略するか、あるいは、ブラスト処理の条件を制御して溝形状に大きな変化が生じないようにするのが好ましい。
Next, the thermal spray coating coated by the roll for a molten metal plating bath of the present invention will be described.
Conventionally, when a thermal spray coating is coated on a plating bath roll, in order to improve adhesion, a blasting treatment is performed by projecting metal particles or ceramic particles to roughen the surface. However, as described above, the shape of the groove formed by machining or the like greatly changes by performing blasting. Therefore, it is preferable to roughen the surface by machining or the like to omit the blasting process, or to control the blasting process conditions so that the groove shape does not change greatly.
次に、本発明のめっき浴用ロールの表面、特に前記溝形成面に被覆する溶射皮膜は、炭化物、酸化物、硼化物、もしくはそれらのサーメットで被覆したものであるのが好ましい。というのは、溶融金属めっき浴用ロールは、一般にオーステナイト系ステンレス鋼や、１３Ｃｒ系のマルテンサイト系ステンレス鋼のような合金鋼で製作されているが、溶融亜鉛などの溶融金属は活性であり、ロール素材の鋼と反応してＦｅが溶出するため、ロール表面には種々の鉄合金が生成して、短時間のうちに表面が合金層で覆われてしまう。さらに、ロールから溶出したＦｅは、めっき浴中のＺｎやＡｌと反応してドロスを生成して浴中に浮遊し、ロール表面に付着するため、ロール表面に加工した溝をそのまま維持することは極めて困難である。また、めっき浴用ロールは、一般に非駆動で、鋼帯との摩擦力で回転しているため、スリップを起こしてロール表面が損耗しやすい。そこで、溶融金属による溶損やドロスの付着を防止し、鋼板との接触による摩耗を防止するため、ロール表面を炭化物、酸化物、硼化物、もしくはそれらのサーメットから構成される溶射皮膜で被覆することが好ましい。 Next, it is preferable that the thermal spray coating to be coated on the surface of the roll for plating bath of the present invention, particularly the groove forming surface, is coated with carbide, oxide, boride, or cermet thereof. This is because the roll for hot metal plating bath is generally made of alloy steel such as austenitic stainless steel or 13Cr martensitic stainless steel, but molten metal such as molten zinc is active. Since Fe is eluted by reacting with the raw material steel, various iron alloys are formed on the roll surface, and the surface is covered with the alloy layer within a short time. Furthermore, since Fe eluted from the roll reacts with Zn and Al in the plating bath to generate dross and floats in the bath and adheres to the roll surface, it is possible to maintain the groove processed on the roll surface as it is. It is extremely difficult. Further, since the plating bath roll is generally non-driven and rotated by the frictional force with the steel strip, the roll surface tends to wear out due to slippage. Therefore, in order to prevent melting damage and adhesion of dross by molten metal, and to prevent wear due to contact with the steel sheet, the roll surface is coated with a sprayed coating composed of carbide, oxide, boride, or cermet thereof. It is preferable.
上記溶射皮膜を構成する炭化物としては、ＷＣやＴｉＣ，ＮｂＣ，ＭｏＣ，Ｃｒ３Ｃ２等の金属炭化物あるいはこれらの複合炭化物、酸化物としては、ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＯ等の金属酸化物あるいはこれらの複合酸化物、また、硼化物としては、ＴｉＢ２、ＭｏＢ２，ＺｒＢ２，Ｗ２Ｂ５（ＷＢ），ＣｒＢ等の金属硼化物あるいはこれらの複合硼化物を用いることができる。 Examples of the carbide constituting the thermal spray coating include metal carbides such as WC, TiC, NbC, MoC, and Cr 3 C 2 or composite carbides thereof, and examples of the oxide include ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Metal oxides such as Cr 2 O 3 , SiO 2 , MgO or composite oxides thereof, and borides include metal boron such as TiB 2 , MoB 2 , ZrB 2 , W 2 B 5 (WB), and CrB. Or composite borides thereof can be used.
また、上記炭化物や酸化物、硼化物からなるセラミックス相と金属相とから構成されるサーメットの金属相としては、ＣｏおよびＣｒの１種または２種を用いることができる。 In addition, one or two of Co and Cr can be used as the metal phase of the cermet composed of the ceramic phase composed of the carbide, oxide or boride and the metal phase.
また、上記溶射皮膜の形成手段としては、高速ガス炎溶射（ＨＶＯＦ）およびプラズマ溶射のいずれかの方法が好ましいが、爆発溶射等の他の方法を用いてもよい。 In addition, as a means for forming the thermal spray coating, any one of high-speed gas flame spraying (HVOF) and plasma spraying is preferable, but other methods such as explosive spraying may be used.
また、上記溶射皮膜の膜厚は、２０〜３００μｍの範囲であることが好ましい。膜厚が２０μｍ未満では、皮膜形成効果が得られないばかりでなく、均一にロール表面を被覆することが困難となる。一方、３００μｍを超えると、機械加工等で形成した溝の断面形状が変化し、本発明の条件を満たすことが困難となるほか、基材ロールと皮膜の熱膨張差に起因して剥離し易くなるからである。 Moreover, it is preferable that the film thickness of the said thermal spray coating is the range of 20-300 micrometers. When the film thickness is less than 20 μm, not only the film forming effect cannot be obtained, but it is difficult to uniformly coat the roll surface. On the other hand, if it exceeds 300 μm, the cross-sectional shape of the groove formed by machining or the like changes, making it difficult to satisfy the conditions of the present invention, and easily peeling due to the difference in thermal expansion between the base roll and the film Because it becomes.
また、上記溶射皮膜は、一般に多くの微細気孔や微細なクラックを有する。そこで、溶射皮膜形成後、上記微細気孔、クラック中に異種材料を含浸させて充填封孔し、もしくはさらにその表面にその異種材料を薄く被覆する化学的緻密化処理（封孔処理）を施すことが好ましい。この化学的緻密化処理としては、例えば、無水クロム酸、重クロム酸アンモニウム、硫酸クロム、塩化クロム、硝酸クロム、酢酸クロム、クロム酸マグネシウム、クロム酸ナトリウム等のクロム酸溶液または可溶性クロム化合物溶液をスプレー、塗布、浸漬等して含浸させた後、これらが酸化クロム微粒子となり得る温度（３００〜４５０℃程度）に加熱する操作を複数回（２〜１５回程度）繰り返して行う、あるいは、シリコン、ジルコニウム、アルミニウムのアルコキシドのいずれか１種もしくは２種以上を５〜９０ｖｏｌ％含むアルコール水溶液をスプレー、塗布、浸漬等して含浸させた後、１００℃〜５００℃で焼成する操作を複数回（２〜１５回程度）繰り返して行うことにより、微粒子状の酸化クロムやシリカ、ジルコニア、アルミナ等の酸化物を微細な気孔およびクラック中に充填すると同時にさらに表面を覆う方法などが好ましく挙げられる。 The sprayed coating generally has many fine pores and fine cracks. Therefore, after the thermal spray coating is formed, the fine pores and cracks are impregnated with a different material and filled or sealed, or the surface is further subjected to a chemical densification treatment (sealing treatment) that thinly coats the different material. Is preferred. As this chemical densification treatment, for example, chromic acid solution or soluble chromium compound solution such as chromic anhydride, ammonium dichromate, chromium sulfate, chromium chloride, chromium nitrate, chromium acetate, magnesium chromate, sodium chromate is used. After impregnation by spraying, coating, dipping, etc., the operation of heating to a temperature (about 300 to 450 ° C.) at which these can become chromium oxide fine particles is repeated a plurality of times (about 2 to 15 times), or silicon, After impregnating an aqueous alcohol solution containing 5-90 vol% of one or more of zirconium and aluminum alkoxides by spraying, coating, dipping, etc., an operation of baking at 100 ° C. to 500 ° C. is repeated a plurality of times (2 (About 15 times) By repeating the process, fine particles of chromium oxide, silica, zirconia, aluminum A method of covering the further surface and at the same time filling the oxide such as Mina in fine pores and cracks are preferably exemplified.
マルテンサイト系ステンレス鋼を素材とした直径８００ｍｍφのロールの表面に、表１に示した各種溝断面形状を有するドロス排出溝を旋盤加工し、ブラスト処理を施すことなくあるいはブラスト処理を施した後、硼化物サーメット皮膜をＨＶＯＦ溶射で被覆し、その後、無水クロム酸水溶液を用いた化学的緻密化処理を施して封孔し、溶融亜鉛めっき浴用シンクロールを作製した。なお、上記ブラスト処理では、平均粒子径が５００〜６００μｍのアルミナ粒子を通常の条件で投射した。また、ＨＶＯＦ溶射における溶射条件は、通常の範囲で行った。 On the surface of a roll having a diameter of 800 mmφ made of martensitic stainless steel, lathe-cut dross discharge grooves having various groove cross-sectional shapes shown in Table 1, and after blasting or without blasting, The boride cermet film was coated by HVOF thermal spraying, and then subjected to chemical densification treatment using an aqueous chromic anhydride solution and sealed to prepare a sink roll for a hot dip galvanizing bath. In the blast treatment, alumina particles having an average particle diameter of 500 to 600 μm were projected under normal conditions. Moreover, the spraying conditions in HVOF thermal spraying were performed in the normal range.
次いで、上記各種ロールを実機の連続溶融亜鉛めっき設備のめっき浴に適用し、最長１５日間の連続使用を数回繰り返したときの溶融亜鉛めっき鋼板（製品板）上の表面欠陥の発生状況およびシンクロール表面へのドロス付着堆積状況を、浴浸漬状態での実使用日数（延べの使用日数）をもとに下記の基準で評価し、その結果を表１に併記して示した。
＜鋼板表面の評価＞（○以上を合格範囲とした。）
◎：ロール交換までの基準使用日数（３５日）に至るまでドロス付着やグルーブマークに起因した表面欠陥の発生がなく、さらに鋼板品質の向上が見られたもの。
○：ロール交換までの基準使用日数（３５日）に至るまで表面欠陥の発生がなかったもの。
△：実使用日数が１６〜３４日の間に表面欠陥が発生したもの。
×：実使用日数が１５日以内に表面欠陥が発生したもの。
＜ロール表面の評価＞（○以上を合格範囲とした。）
◎：ロール交換までの基準使用日数（３５日）に至るまでロール表面溝部への強固なドロスの付着堆積がほとんど無かったもの。
○：実使用日数が３１〜３４日の間に軽微なドロスの付着堆積が発生したもの。
△：実使用日数が１６〜３０日の間に強固なドロスの付着堆積が発生したもの。
×：実使用日数が１５日以内に強固なドロスの付着堆積が発生したもの。
Next, the occurrence of surface defects on the hot dip galvanized steel sheet (product plate) and sink when the above various rolls are applied to the plating bath of the actual continuous hot dip galvanizing equipment and repeated continuous use for a maximum of 15 days several times. The state of dross deposition on the roll surface was evaluated according to the following criteria based on the actual number of days used in the bath immersion state (total number of days used), and the results are also shown in Table 1.
<Evaluation of the steel sheet surface> (O or more was regarded as an acceptable range.)
A: No defects on the surface due to dross adhesion or groove marks were observed until the standard use days (35 days) until roll replacement, and the steel plate quality was further improved.
○: No surface defects occurred until the standard number of days (35 days) until roll replacement.
Δ: Surface defects occurred during the actual use days of 16 to 34 days.
X: Surface defects occurred within 15 days of actual use.
<Evaluation of roll surface> (O or more was regarded as an acceptable range.)
(Double-circle): The thing with almost no adhesion and accumulation of the strong dross to a roll surface groove part until the standard use days (35 days) until roll replacement | exchange is carried out.
○: Slight deposition of dross occurred during the actual use days of 31 to 34 days.
(Triangle | delta): The thing which adhesion deposit of the strong dross generate | occur | produced in the actual use days 16-30 days.
X: Strong dross deposits and deposits occurred within 15 days of actual use.
表１の結果から、本発明の条件を満たすめっき浴用ロールは、ロール表面へのドロスの付着堆積が少なく、また、製品（溶融亜鉛めっき鋼板）における表面欠陥の発生も少なく、極めて良好な結果が得られていることがわかる。 From the results shown in Table 1, the plating bath roll that satisfies the conditions of the present invention has very good results because there is little adhesion and accumulation of dross on the roll surface, and there are few occurrences of surface defects in the product (hot dip galvanized steel sheet). It turns out that it is obtained.
Claims (8)
上記ドロス排出溝は、０．１ｍｍ以上の曲率半径Ｒを有する上に凸の円弧からなる基材頂部と、上記Ｒ以上の大きさの曲率半径Ｒ’を有する下に凸の円弧からなる溝底部が、屈曲点を有することなく直接接続する、あるいは、共通する接線を介して接続する断面形状を有し、かつ、上記溝断面形状における隣り合う２本の、基材頂部の円弧と溝底部の円弧との共通接線のなす角度θが９０度未満である溝に、溶射皮膜を被覆してなるものであり、さらに、
上記溶射皮膜被覆後のドロス排出溝の断面形状は、基材頂部が上に凸の曲線からなり、溝部断面積Ｓと基材部断面積Ｂとの比（Ｓ／Ｂ）が１．０以上であることを特徴とする溶融金属めっき浴用ロール。 In a plating bath roll having a dross discharge groove formed in the circumferential direction and coated with a spray coating, immersed in a molten metal plating bath
The dross discharge groove includes a top portion of a base made of an upward convex arc having a radius of curvature R of 0.1 mm or more, and a bottom of a groove made of a downward convex arc having a radius of curvature R ′ larger than the radius R. Has a cross-sectional shape that is directly connected without having a bending point, or is connected through a common tangent line, and two adjacent arcs of the substrate top and groove bottoms in the groove cross-sectional shape. A groove whose angle θ formed by a common tangent to the arc is less than 90 degrees is coated with a thermal spray coating,
The cross-sectional shape of the dross discharge groove after the coating of the thermal spray coating is such that the top of the substrate has a convex curve upward, and the ratio (S / B) of the groove cross-sectional area S to the base material cross-sectional area B is 1.0 or more. A roll for a molten metal plating bath characterized by being:
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