JPH0436450A - 溶融金属浴中のロール軸受構造およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融亜鉛めっきラインの溶融亜鉛浴等、溶融
金属浴中において使用されるロールのロール軸受構造お
よびその使用方法に関する。

〔従来の技術〕

銅帯の連続溶融亜鉛めっきラインは、第９図に示すよう
な溶融亜鉛ボット１を備えている。この溶融亜鉛ポット
１内の亜鉛浴２は４６０℃前後の温度を有しており、亜
鉛浴２内に浸漬された被めっき鋼帯３は、ポット内のジ
ンクロール４で上方にターンした後、めっき量調整と銅
帯の形状矯正を目的としたサポートロール５を経て浴外
に導かれる。

前記ジンクロール４は、銅帯にかけられる１、５ｋｇ　
／　ｍ　２前後の張力の荷重を上方向に受ける。通常ジ
ンクロール４は、第１０図に示すように、ポット内のメ
タル軸受６によりそのロール軸４１が支持されており、
上記荷重を左右のロール軸４１および軸受６で受けてい
る。この荷重は、銅帯サイズ１．０ｍ＋　ｔ　Ｘ　１０
００閣Ｗの場合で約３トン前後となる。

このように大きな荷重を受けるロール軸は、４６０℃前
後という高温の環境に置かれているため、剛性、耐摩耗
性が低下し、しかも、高温の溶融亜鉛中では、鉄等の金
属は非常に侵食されやすいことから、ロール軸が著しく
腐食、摩耗するという大きな問題がある。

このような問題に対し、従来ロール軸および軸受として
、ステンレス系合金製のもの、Ｃｏ−Ｗ−Ｃｒ系合金を
溶射したもの、さらにはセラミックスを成形したもの等
が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらの材質でも金属製のロール軸は、腐食、
摩耗が激しく、またセラミックス製のロール軸は、熱衝
撃や機械的衝撃で欠損し、使用不能となることが多く、
いずれの場合も７〜１０日程度の連続使用しかできなか
った。また、このため上記日数毎にラインを停止してロ
ール交換を行う必要があり、−回のロール交換に約４時
間程度の時間を要することから、その分製品の減産を余
儀なくされていた。

また、軸受としてベアリング軸受を用いた場合には、上
述した腐食、摩耗に加え、ポット中のドロスが軸受に巻
き込まれてベアリングが破損し、使用不能となることが
多かった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので
、溶融金属浴中に配されるロール軸の腐食や摩耗を抑え
、従来に較ベロール軸の寿命を大幅に延ばすことができ
るロール軸受構造およびその使用方法を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明のロール軸受構造は、ロール軸が挿入さ
れる軸受ボックスと、該軸受ボックスのロール軸挿入部
とロール軸間をシールするシール部材と、該シール部材
よりも軸受ボックス内方側にあってロール軸を支持する
軸受部と、軸受ボックス内にガスを圧入するためのガス
供給手段と、上端が前記シール部材と前記軸受部間の位
置において軸受ボックス内部と連通し、その下部に垂設
される溶融金属排出管と、溶融金属浴中の上下方向に配
され、気泡ポンプを形成すべく管内に前記溶融金属排出
管の下端部が導入された異物排出管と、該異物排出管の
上部に配される異物回収部とからなることをその特徴と
する。

また、上記ロール軸受の使用方法に係る本発明法は、定
常時には、ガス供給手段により、溶融金属排出管の途中
に溶融金属の液面が形成されるような圧力で、軸受ボッ
クス内にＮ２等の不活性ガスを圧入し、適当な時間的間
隔をおいて前記ガス供給手段から供給するガス圧力を一
時的に高め、ガスを溶融金属排出管の下端から異物排出
管内部に噴呂させることにより、溶融金属排出管内の異
物を異物排出管内に排出させ、且つ上記噴出ガスによる
気泡ポンプ作用により、異物を異物排出管の上方に導き
、異物回収部で回収するようにしたことをその特徴とす
る。

〔作用〕

ガス供給手段により、軸受ボックス内にＮ２等の不活性
ガスを圧入する。定常状態では、このガスは溶融金属排
出管の途中に溶融金属の液面が形成されるような圧力で
供給される。このガス加圧により、軸受ボックス内への
溶融金属の浸入が効果的に抑えられ、溶融金属によるロ
ール軸の侵食およびこれによるロール軸の摩耗や、ドロ
スの軸受への噛み込み等が適切に防止される。また、こ
のようなロール軸の腐食、摩耗の防止によって、摩耗に
起因したロール軸の偏心回転が防止されるため、シール
部材とロール軸とのギャップ変動が極力抑えられる。こ
の結果、シール部が長期間安定して維持されることにな
り、上記ガス加圧による溶融金属の浸入防止作用を長期
間維持することができる。

また、上記軸受ボックス内のガス加圧により溶融金属排
出管内部の溶融金属は下方に押し下げられ、その液面が
溶融金属排出管の途中に形成される。したがって、何ら
かの原因で溶融金属がシール部から浸入した場合でも、
この溶融金属は軸受部に達する前に、軸受ボックス下部
に接続された溶融金属排出管内に流れ込み、軸受ボック
スから排出されて溶融金属浴に戻される。

一方、軸受ボックス内ではシール部材やロール軸等の摩
耗粉（金属粉、カーボングラファイト粉等）が生じ、こ
の摩耗粉と溶融金属（溶融亜鉛等）との反応生成物たる
異物が、溶融金属排出管内の溶融金属液面に溜る。この
ような異物は溶融金属排出管を詰らせ、溶融金属の排出
に支障をきたすことになる。

そこで、適当な時間的間隔をおいて前記ガス供給手段か
ら供給するガス圧力を一時的に高め、ガスを溶融金属排
出管の下端から異物排出管内部に噴出させる。これによ
り、溶融金属排出管内の異物はガスとともに異物排出管
内に排出され、さらにその噴出ガスによる気泡ポンプ作
用により、異物は異物排出管内をその上方に導かれる。

このようにして導かれた異物は、異物排出管上部の異物
回収部に集められる。

〔実施例〕

第１図ないし第７図は、本発明を溶融亜鉛ポット内のジ
ンクロールに適用した場合の一実施例を示すもので、亜
鉛ポット、亜鉛浴、ジンクロールおよびそのロール軸に
ついては第９図および第１０図と同一の符号を付しであ
る。

本発明のロール軸受構造は、亜鉛浴２中に浸漬される軸
受ボックス７と、この軸受ボックスのロール軸挿入部と
ロール軸間をシールするシール部材８と、このシール部
材よりも軸受ボックス内方側にあってロール軸を支持す
る軸受部９と、軸受ボックス内にガスを圧入するための
ガス供給手段１０と、前記シール部材と前記軸受部間の
位置において軸受ボックスの下部に垂設される溶融金属
排出管２６と、この溶融金属排出管から排出される異物
を気泡ポンプ作用を利用して上方に導く異物排出管２９
と、この異物排出管の上部に配される異物回収部３０と
からなっている。

前記軸受ボックス７は、一端側にロール軸挿入部１１　
（挿入孔）を有し、吊下フレーム１２によって、溶融亜
鉛ポット１の上方から亜鉛浴２中に吊下保持されている
。そして、この軸受ボックス７内に、ロール軸挿入部１
１からシンク−ロール４のロール軸４１が挿入される。

なお、前記吊下フレーム１２は、本実施例では軸受ボッ
クス７に対し脱着可能となっているが、軸受ボックス７
と一体構造としてもよい。

前記シール部材８はシールリング１３ａ、−１３ｂから
構成されている。第４図および第５図はこのシールリン
グの構造を示すもので、各シールリング１３は、ロール
軸４１の回転を許容するため、その内径Ｄ０がロール軸
４１の外径よりも若干太き目に構成されている。

このシールリングは耐熱性、耐摩耗性を有するものであ
ればその材質は問わないが、例えばカーボングラファイ
ト等により構成することが好ましい。また、このシール
リング１３は任意の数だけ設けることができる。

本実施例では、シール部材８を構成するシールリング１
３ｂよりもボックス内方側にさらにシールリング１４が
配され、且つシールリング１３ｂとシールリング１４と
の間には、ロール軸周方向にスペースを設け、圧入ガス
をロール軸４１の周方向に均一に供給するためのスペー
スリング１５が配されている。

このスペースリング１５は、第６図および第７図に示す
ように、１対のリング板１６ａ、１６ｂと、これらリン
グ板１６ａ、１６ｂをその周方向複数箇所で連結する連
結板１７とからなり、これら各連結板１７には通孔１８
が形成されている。

この通孔１８は、供給されたガスをロール軸局方向に流
す他に、仮に前記シール部材８とロール軸４１との間か
ら溶融金属が浸入した場合でも、この溶融金属をスペー
スリング１５の下部に導く作用をする。なお、このスペ
ースリング１５の内径Ｄ２も、ロール軸の外径より太き
目に構成されている。

以上のようなシーリング１３ａ、１３ｂ、スペースリン
グ１５およびシールリング１４は、ロール軸４１とのギ
ャップが一定となるような状態で、先端がシールリング
１４に当接した筒状の押え部材２０とロール軸挿入部１
１の内フランジ状の内壁面７１との間に挟設されている
。前記押え部材２０は軸受ボックス７の内壁にボルト１
９により固定されている。

なお、前記上記シールリング１４の構成は前記シールリ
ング１３ａ、１３ｂと同様である。このシールリング１
４は、何らかの原因で溶融金属がシール部材８を通じて
浸入してきた場合、これをシールするための予備的なシ
ール部材であり、装置の大型化を避けたい場合には、必
ずしも設ける必要はない。

前記軸受部９は、軸受ボックス７の他端側の内部に設け
られ、ボックス内に挿入されたロール軸４１の端部を回
転自在に支持している。この軸受部９は、本実施例では
ベアリング軸受（２５はベアリング）により構成されて
いる。

この軸受部の形式に特に限定はないが、４６０℃前後の
高温下における摩耗性を考慮すると、例えばメタル軸受
を使用した場合には、温度の影響で軸受が著しく摩耗し
、この結果、回転するロール軸の芯が振れてシールリン
グを損傷させ、溶融金属のシール性が著しく損なわれる
恐れがある。このため、軸受は本実施例のようにベアリ
ング軸受により構成することが最も好ましい。

また、このベアリング軸受のベアリングとしては、耐熱
性、耐摩耗性に優れた高クロム合金製のベアリングやセ
ラミックベアリングを用いることが好ましい。

前記ガス供給手段１０は、前記スペースリング１５に達
する軸受ボックスの貫通孔２１と、この貫通孔２１に接
続されるガス供給管２２とから構成されている。このガ
ス供給管２２には圧力調整器２３が設けられ、軸受ボッ
クス内に供給するガス圧力を調整する。

前記溶融金属排出管２６は、何らかの原因でシール部か
ら浸入した溶融金属を軸受ボックス７から排出するため
に設けられるもので、下端が開放し、且つ上端が軸受ボ
ックス７の内部と連通ずるようにして軸受ボックス７の
下部に垂設されている。

この実施例では、軸受ボックス７の下部に前記スペース
リング１５に達する貫通孔２７が設けられ、この貫通孔
２７に溶融金属排出管２６の上端が接続されている。こ
の溶融金属排出管２６は。

軸受ボックス７内のガス加圧によってその管途中に溶融
金属の液面を確実に形成させるようにするため、適当な
長さを有している。

前記異物排出管２９は、第３図に示されるように上下端
が開放した管体で、溶融金属浴２の上下方向に配され、
その上端が溶融金属浴の浴面上方に位置している。この
異物排出管２９の下部側には、前記溶融金属排出管２６
の下端部が導入され、溶融金属排出管２６の下端からの
ガスの噴出により、管内に気泡ポンプ（エアリフトポン
プ）が形成されるようになっている。

前記異物回収部３０は、本実施例では溶融金属浴２の浴
面およびその近傍において異物排出管２９の上端を外囲
するようにして配される筒体３１により構成されている
。異物排出管２９の上端から排出された異物は、この筒
体３１の内側の浴面上に溜められ、適当な手段によりポ
ット外に排出される。

なお、異物排出のための気泡ポンプ作動時には。

異物排出管２９の上端から異物を含む溶融金属が噴出す
るため、筒体３１内部の異物排出管上端の上方と、筒体
の内壁には飛散防止板３２．３３が設けられている。

本発明において、溶融金属のシール構造、ガスの供給位
置、溶融金属排出管の接続位置等は上記実施例に限定さ
れるものではなく、例えば第８図に示されるように、よ
り簡易な構造とすることもできる。

第８図に示される実施例では、ロール軸４１の外周にシ
ール部材８が固定され、このシール部材８が軸受ボック
ス７のロール軸挿入部１１前面に設けられた受は部２４
内に位置し、シール部を構成している。

そして、ガス供給用の貫通孔２１が、前記シール部内方
のボックス内の空間に連通し、この貫通孔２１にガス供
給管２２が接続されている。

また、軸受ボックス７の下部にはボックス内の空間に連
通ずる貫通孔２７が設けられ、この貫通孔２７に溶融金
属排出管２６が接続されている。

また、軸受ボックス７内部には、浸入した溶融金属が軸
受部９方向へ流出することを防止し、これを貫通孔２７
から適切に排出するための堰２８が設けられている。

このように本発明のロール軸受構造は、軸受ボックスの
シール部と軸受部との間に外部からガスを供給でき、且
つシール部材と前記軸受部間の位置から溶融金属を排出
できるような構造であれば、その構成は問わない。

なお、上記各実施例において、軸受部と接するロール軸
４１は、その耐摩耗性を向上させるため表面に耐摩耗性
材料の溶射層を有するものを用いることができる。また
、この場合ステンレス系材料を軸芯に用いてもよい。

また、前記異物回収部３０の構成も上記実施例に限定さ
れるものではなく、例えばフィルタを備え、このフィル
タ↓こよって異物のみを回収し、フィルタを通過した溶
融金属をそのまま浴に戻すような構成のものであっても
よい。

次に、第１図ないし第７図に示される装置を例に、本発
明のロール軸受構造の作用および使用方法を説明する。

上記ロール軸受構造では、ガス供給管２２から常時軸受
ボックス７内に圧縮ガスを供給する。この圧縮ガスとし
ては、溶融金属浴への影響を避けるためＮ２等の不活性
ガスが用いられる。

この実施例では、圧縮ガスはガス供給管２．２から貫通
孔２１を通じ、スペースリング１５により形成されたス
ペースに導入される。このガスは第１図に示すように、
溶融金属排出管２６の途中に溶融金属の液面Ｗが形成さ
れるような圧力で圧入され、このガス加圧により、軸受
ボックス７内への溶融金属の浸入が適切に抑えられる。

また、軸受ボックス７内のガス加圧により溶融金属排出
管２６内部の溶融金属は下方に押し下げられ、その液面
Ｗが溶融金属排出管２６の途中に形成されているため、
仮に何らかの原因でシール部材８とロール軸４１との間
隙を通じて溶融金属が浸入した場合でも、浸入した溶融
金属はスペースリング１５を通じて溶融金属排出管２６
から軸受ボックス外に円滑に排出される。なお、シール
部から浸入した溶融金属はスペースリング１５の通孔１
８と、ロール軸４１とスペースリング１５との間隙とを
通じてスペースリング１５の下部に集められるため、貫
通孔２７に容易に導かれる。

また、溶融金属は内方のシールリング１４によりシール
されるため、溶融金属が軸受部９まで達することが適切
に防止される。なお、シールリング１４は溶融金属をス
ペースリング１５内ｊ・こ留めるための堰の役目もする
。

以上の結果、軸受部９におけるロール軸４１の腐食およ
び摩耗を従来に較べ著しく抑えることができる。

また、摩耗に起因したロール軸４１の偏心回転の発生も
抑えることができるため、シール部材８とロール軸４１
とのギャップを一定に維持し、そのシール作用を長期間
にわたって維持することができる。

一方、軸受ボックス７内ではシール部材８やロール軸４
１等の摩耗粉（金属粉、カーボングラファイト粉等）が
生じ、この摩耗粉と溶融金属（溶融亜鉛等）とが反応し
てドロス状の異物が生成され、この異物が溶融金属排出
管２６内の溶融金属液面Ｗに溜る。このような異物は溶
融金属排出管２６を詰らせる原因となるため、例えば定
期的に、前記ガス供給管２２から軸受ボックス７内に供
給されているガス圧力を一時的に高め、ガスを溶融金属
排出管２６の下端から異物排出管２９内部に噴出させる
。

これにより、第３図に示すように溶融金属排出管２６内
の異物はガスとともに異物排出管２９内に排出され、し
かも、その噴出ガスによる気泡ポンプ作用により、異物
３４は異物排出管２９内を上方に導かれ、管上端から異
物回収部３０たる筒体３１内に排出される。この異物は
、銅帯めっき面に付着するとめっきの品質が損なわれる
ため。

上記筒体３１内の浴面に溜められ、適当な間隔で筒体３
１内に浮遊した異物３４を手作業或いは汲み上げポンプ
等の適当な手段により汲み上げ、ポット外に排出する。

なお、上述したような溶融金属排出管２６の下端からの
ガスの吹き出しは、例えば、１０分間隔で、５秒間程度
行われる。

本発明のロール軸受構造はジンクロールのみならず、サ
ポートロール等、溶融金属浴中で使用されるあらゆる種
類のロールに適用することができる。また、本発明は溶
融亜鉛めっきのロールに限定されるものでもない。

本発明のロール軸受構造について、本発明者等による実
施結果を以下に示す。第１図ないし第７図に示すような
構成のロール軸受構造を溶融亜鉛ポット内のジンクロー
ルに下記条件で適用した。

・ロール軸の浴中深さ：　１．Ｏｍ （静圧Ｑ、７ｋｇ／ａ＃　Ｇ　） ・溶融亜鉛温度　　　＝４６０℃ ・軸荷重（平均）　　＝３トン ・ロール軸受の材質 シールリング：カーボングラファイト 軸受　　　　：セラミックベアリング 軸受 ・圧縮ガス圧力　　　：　０．７ｋｇ／ｄこのような構
成および条件で操業を行った結果、ロール軸の使用期間
（寿命）を３０日間以上（従来は１０日間以下）に延ば
すことができた。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、軸受部への溶融金属の浸入
やドロスの噛み込みを適切に防止できるため、溶融亜鉛
等の溶融金属によるロール軸の腐食およびこれによる摩
耗やドロス噛み込みによる損傷を効果的に抑えることが
可能となり、加えて。

何らかの原因で溶融金属が浸入しても、これを軸受部に
接触させることなく外部に適切に排出させることができ
、これらによって、ロール軸の連続使用期間を従来の３
倍以上の３０日間以上に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明のロール軸受構造の一実施
例を示すもので、第１図は縦断面図、第２図は軸受の支
持構造を含む全体縦断面図、第３図は異物排出管および
異物回収部を部分的に示す縦断面図である。第４図およ
び第５図はシールリングを部分的に示すもので、第４図
は正面図、第５図は側面図である。第６図および第７図
はスペースリングを部分的に示すもので、第６図は正面
図、第７図は側面図である。第８図は本発明のロール軸
受構造の他の実施例を示す縦断面図である。 第９図は溶融亜鉛めっきの実施状況を示す説明図である
。第１０図は溶融亜鉛ポット中の従来のロール軸受構造
を示す斜視図である。 図において、４はジンクロール、７は軸受ボックス、８
はシール部材、９は軸受部、１０はガス供給手段、１１
はロール軸挿入部、１２は吊下フレーム、１３ａ、１３
ｂ、１４はシールリング、１５はスペースリング、２１
は貫通孔、２２はガス供給管、２６は溶融金属排出管、
２７は貫通孔、２９は異物排出管、３０は異物回収部、
３１は筒体である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １日 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属浴中に配されるロールのロール軸受構造
   において、ロール軸が挿入される軸受ボックスと、該軸
   受ボックスのロール軸挿入部とロール軸間をシールする
   シール部材と、該シール部材よりも軸受ボックス内方側
   にあってロール軸を支持する軸受部と、軸受ボックス内
   にガスを圧入するためのガス供給手段と、上端が前記シ
   ール部材と前記軸受部間の位置において軸受ボックス内
   部と連通し、その下部に垂設される溶融金属排出管と、
   溶融金属浴中の上下方向に配され、気泡ポンプを形成す
   べく管内に前記溶融金属排出管の下端部が導入された異
   物排出管と、該異物排出管の上部に配される異物回収部
   とからなることを特徴とする溶融金属浴中のロール軸受
   構造。
2. （２）定常時には、ガス供給手段により、溶融金属排出
   管の途中に溶融金属の液面が形成されるような圧力で、
   軸受ボックス内にＮ＿２等の不活性ガスを圧入し、適当
   な時間的間隔をおいて前記ガス供給手段から供給するガ
   ス圧力を一時的に高め、ガスを溶融金属排出管の下端か
   ら異物排出管内部に噴出させることにより、溶融金属排
   出管内の異物を異物排出管内に排出させ、且つ上記噴出
   ガスによる気泡ポンプ作用により、異物を異物排出管の
   上方に導き、異物回収部で回収することを特徴とする請
   求項（１）記載のロール軸受構造の使用方法。