專利名稱:連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置。
背景技術:
金屬帶的連續熔融金屬電鍍通常用圖3所示的工藝進行。金屬帶,例如鋼帶1從未圖示的退火爐中間經過噴口2被導入鍍槽3內,利用鍍液中的導輥4向上方轉換方向,利用鍍液中的支撐輥5進行彎曲矯正后從鍍槽中移出。然后,利用自凈噴嘴6將鍍覆金屬、例如鋅的附著量調整至所需要的數值。為使附著量均勻化,令位于摩擦接觸點處的金屬帶1的通過線穩定是非常重要的,從而利用鍍液中的支撐輥5與鍍液上方的支撐輥7使通過線穩定化。然后將金屬帶1導入涉及下一個工藝的合金化爐8中。
導輥4和鍍液中的支撐輥5的軸承在絕大多數情況下使用由軸套結構構成的滑動軸承,軸承材料為不銹鋼等金屬,金屬+WC噴鍍層,碳等,由于在操作過程中的經時磨損,會產生通過線的變動,輥的振動,輥的更換周期縮短等問題。同時,由于因軸承磨損不能重新使用,從而也造成修理成本高的問題。
作為解決這些問題的方法,在現有技術中,特開平10-317119號公報提出在軸承表面上設置玻璃陶瓷層、在軸套側的推力面上形成槽部可降低軸承的摩擦系數,以及,在特開平11-256300號公報中提出,作為軸承材料,使用部分圓筒狀的硬質陶瓷燒結體,在它與鋼制的護圈之間夾有氮化硼涂布層,這樣可以長期使用。此外,在特開平4-124254號公報,特開平5-44002號公報,實開平5-69155號公報,特開平6-306560號公報中公開了將金屬制護圈與陶瓷直接嵌入的軸承結構,特別是,在特開平6-306560號公報中公開了一種將陶瓷制成半圓筒狀或部分圓筒狀,使軸的旋轉中心與陶瓷部內表面的周向兩端相連的兩條直線的夾角為20~90°的軸承裝置。
但是,在上述現有技術中,存在著以下問題。
(1)當由于輥的提升、再浸漬等的穩定變化次數增加時,在使用陶瓷作為軸承材料的情況下,在把圓筒狀陶瓷嵌入到鋼制護圈內的結構中,鋼與陶瓷的熱膨脹差很大,在收縮過程中,由于在鋼制的擴圈與圓筒狀陶瓷之間殘留的鋅對陶瓷施加壓縮力,圓筒狀陶瓷會破損。
(2)在特開平10-317119號公報中所述的軸承結構中,由于熱應力玻璃陶瓷層剝離,必須進行剝玻璃瓷層的再涂敷,會增加修理成本。
(3)在特開平11-256300號公報中所述的軸承結構中,維修花費時間長,而且當鋅浸入到縫隙內時會發生因壓縮力造成的破損。
(4)在特開平4-124254號公報,特開平5-44002號公報,實開平5-69155號公報中所述的軸承結構中,防止鋅浸入間隙或者防止因熱應力造成的陶瓷破損的措施也不夠充分。
(5)在特開平6-306560號公報中所述的軸承結構中,雖然可防止陶瓷的破損,但軸容易從陶瓷部脫出,會發生鋼帶的振動,軸的偏磨損等,存在著不能穩定地進行操作的可能性。
發明的公開本發明的目的在于,解決現有技術中所存在的這些問題,提供一種耐久性能優異、有利于連續熔融金屬電鍍的穩定操作的連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置。
本發明是一種連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置,其特征為,用鋼制的保持器可位移地保持由與軸滑動接觸的硬質陶瓷燒結體構成的軸承。
在本發明中,前述軸承優選地通過其背面與前述保持器的內表面接觸轉動、其內表面與輥軸接觸轉動而能夠進行位移。
此外,在本發明中,前述軸承優選地構成有效角度在90°以上~160°的部分圓筒形。同時,更為優選地,其有效角度為100°~160°。
另外,在本發明中,其結構優選地為,前述保持器內表面的曲率半徑大于前述軸承背面的曲率半徑,并使這兩個面相互接觸。更具體地說,保持器內表面與軸承背面的曲率半徑之比為1.0以上~1.5。所述曲率半徑之比更優選地為1.0以上~1.2。
附圖的簡單說明
圖1表示本發明的一實施形式,(a)為側面模式圖,(b)為(a)的AA向視圖,(c)為(a)的C部分的放大圖。
圖2是表示截面為月牙形的軸承的例子的剖面模式圖。
圖3是表示連續熔融金屬電鍍工藝的一般例子的側面模式圖。
(符號說明)1 金屬帶(鋼帶)2 噴口3 鍍槽4 導輥5 鍍液中支撐輥6 自凈噴嘴7 鍍液上部支撐輥8 合金化爐10保持器(retainer,鋼制)11軸承(硬質陶瓷燒結體)12推力墊13軸實施發明的最佳形式在本發明中,在連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置中,采用把與軸滑動接觸的硬質陶瓷燒結體構成的軸承用鋼制保持器可位移地保持的結構。
通過采用與軸的摩擦系數小而且耐磨損性能優異的硬質陶瓷燒結體作為軸承材料,可使鍍液中的輥無驅動化,消除金屬帶振動的問題,同時,延緩磨損速度,延長輥的更換周期,同時也可降低修理費用。同時,通過將保持軸承的鋼制的保持器(retainer)制成可位移地保持軸承的裝置,所以在從鍍液中提升起來后的冷卻過程中,由于可以按照軸承裝置間隙內殘留的鍍覆金屬產生的力改變軸承與保持器的相對位置,從而避免加在軸承材料上的壓縮力過載,因此可以防止硬質陶瓷燒結體的破損。
作為構成硬質陶瓷燒結體的硬質陶瓷,優選地可以使用氮化硅(Si3N4)硅鋁氧氮耐熱陶瓷(sialon氮化硅的一部分原子用Al和O置換形成的Si-Al-O-N系化合物),TiB2等其中之一。此外,保持器可制成能夠位移地抱持軸承的框狀結構,作為保持器材料的材質,優選地,除采用SUS316,SUS316L(日本標準,其組分示于表1)之外,還可采用耐熔融金屬的任何硬質金屬材料。
表1(質量%)
圖1表示本發明的一實施形式,(a)為側面模式圖,(b)為(a)的AA向視圖,(c)為(a)的C部分的放大圖。如圖所示,本發明的軸承裝置是用鋼制的保持器(retainer)10保持與軸13滑動接觸的硬質陶瓷燒結體構成的軸承11。該軸承11其背面(軸滑動接觸面內側的面)不固定在保持器10的內表面上而是可以位移的。此外,12是防止軸承11從保持器10上脫落用的推力墊。
作為軸承11的硬質陶瓷燒結體,優選地構成有效角度為90°以上~160°的部分圓筒形。這里,所謂部分圓筒指的是軸向長度把有限的中空圓筒沿圓周方向分割成數分所得到的分割片。此外,這里所說的中空圓筒不僅包括其外周圓中心軸與內周圓中心軸相互重合的情況,也包括這兩個中心軸不重合而平行的情況。此外,所謂有效角度是從軸13的旋轉中心O觀察部分圓筒的周長范圍時的視角(圖1的θ)。當該有效角度在90°以下時,由于電鍍操作條件,軸13從構成軸承11的硬質陶瓷燒結體上脫落與構成保持器10的鋼滑動接觸,引起金屬帶1的振動及軸13的磨損,難以進行穩定的操作。另一方面,當前述有效角度大于160°時,相對于從軸承11周向兩端來的壓縮力,其剛性降低,軸承11容易破損。從而,有效角度的適宜范圍為90°以上~160°。此外,為了進一步提高操作穩定度,有效角度最好為100°~160°。
此外,軸承11的軸滑動接觸面的曲率半徑稍大于軸13的半徑。為了用保持器10可位移地保持軸11,如圖1(c)所示,其結構優選地為,使保持器10的內表面與軸承11的背面以前者的曲率半徑R1比后者的曲率半徑R2大的方式接觸。由于利用這種結構,軸承11的背面與保持器10的內表面為點接觸,接觸點P的位置可根據外力圓滑地變動,從而可以有效地防止前述殘存的鍍覆金屬作用到軸承11上的壓縮力。
這時,保持器10內表面與軸承11背面的曲率半徑之比超過1.0,但當對照軸13的半徑與保持器10內表面曲率半徑的常用范圍時,由于這一比值過大,軸承11背面的曲率半徑小于軸13的半徑,所以這一比值最好限制在1.5以下,進而,從確保具有足夠剛性的軸承11的壁厚(20mm左右)的觀點出發,該比值優選地為1.2以下。
此外,構成軸承11的部分圓筒,其壁厚在周向方向沒有必要是均勻的,例如,也可以如圖2所示,具有從周向的中央部越向端部其厚度越薄的所謂月牙形的截面形狀。
<實施例>
對于用于鋼帶1的連續熔融鋅電鍍的生產線的圓筒直徑250mm,軸直徑80mm的鍍液中的支撐輥5實施了本發明。在這種電鍍生產線中,鋼帶通過鍍液溫度為450~480℃、鍍液成分為Zn-0.12~0.20%A1的熔融鋅鍍液的內部。其實施形式為圖1所示的形式,軸承11的材料為硅鋁氧氮耐熱陶瓷(sialonSi6-zA1zOzN8-z(z=0以上、4.2以下)),保持器10的材料為SUS316L,軸承11的形狀為周向均勻壁厚的部分圓筒形,有效角度θ為160°,軸承11背面的曲率半徑R1為60mm,保持器10內表面的曲率半徑為63mm。此外,這種支撐輥在現有技術中過去一直是將完整圓筒形的硅鋁氧氮耐熱陶瓷燒結體制成的軸承用嵌合固定到SUS316L制的保持器上的軸承裝置進行支撐的。
將用本發明的軸承裝置支撐的鍍液中支撐輥A和用現有技術的軸承裝置支撐的鍍液中支撐輥B在前述熔融鋅鍍液中浸漬10天,用于鍍鋅鋼板的制造之后,將它們提升起來觀察軸承的情況,在鍍液中支撐輥B中軸承產生破損,而在鍍液中支撐輥A中軸承未產生破損。
在過去由于破損而不能實用化,在本發明實施以后,通過采用這一結構,在將輥提升后的冷卻過程中完全不會發生由于殘留鋅的凝固收縮造成的軸承11的破損,可使修理費用降到原來的30%左右,同時,軸13的磨損速度降到原來的10%左右,不會產生偏磨損造成的鋼帶1的振動,可達到操作穩定化,與此同時,可以獲得輥的更換頻度降低到現有技術的大約50%的顯著效果。
工業上的可利用性根據本發明,可以達到連續熔融金屬鍍液中的輥用軸承的耐久性顯著提高,操作穩定化,修理費用降低,輥更換頻度降低等優異的效果。
權利要求
1.一種連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置,其特征為,用鋼制保持器可位移地保持與軸滑動接觸的硬質陶瓷燒結體構成的軸承。
2.如權利要求1所述的軸承裝置,前述軸承可通過其背面與前述保持器的內表面接觸轉動而位移。
3.如權利要求1或2所述的軸承裝置,前述軸承構成有效角度為90°以上~160°的部分圓筒狀。
4.如權利要求1至3中任一項所述的軸承裝置,前述保持器的內表面的曲率半徑大于前述軸承背面的曲率半徑,并使兩個面接觸。
5.如權利要求4所述的軸承裝置,前述內表面與前述背面的曲率半徑之比為1.0以上~1.5。
全文摘要
在連續熔融金屬鍍液中的輥用滑動軸承裝置中,通過使用鋼制保持器可位移地保持與軸滑動接觸的硬質陶瓷燒結體制成的軸承裝置,達到連續熔融金屬電鍍的穩定操作。
文檔編號C23C2/00GK1364202SQ01800507
公開日2002年8月14日 申請日期2001年3月1日 優先權日2000年3月14日
發明者西坂智明, 田野口一郎 申請人:川崎制鐵株式會社