CN117897515A - 熔融金属镀覆钢带的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抑制飞溅物缺陷的产生的熔融金属镀覆钢带的制造方法。一种熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，连续地将钢带S浸渍于熔融金属浴4中，对于从熔融金属浴4提起的钢带S，从隔着钢带S配置的一对气体擦拭喷嘴10A、10B的气体喷射口喷吹气体，调节附着于钢带S的两面的熔融金属的附着量，连续地制造熔融金属镀覆钢带，其中，在将气体喷射方向与水平面所成的角设为θ(°)、将从气体喷射口的顶端到钢带S的间隔设为D(mm)、将气体喷射口的宽度设为B(mm)时，在θ：10～60、D/B：3～12、D/B：0.1×θ+9以下的范围内操作一对气体擦拭喷嘴10A、10B。

Description

熔融金属镀覆钢带的制造方法
技术领域
本发明涉及熔融金属镀覆钢带的制造方法。
背景技术
作为熔融金属镀覆钢板的一种的热镀锌钢板在建材、汽车、家电等领域中被广泛使用。而且，在这些用途中，对于热镀锌钢板要求外观优良。在此，由于涂装后的外观强烈地受到镀层厚度不均、伤痕、异物附着等表面缺陷的影响，因此热镀锌钢板上不存在表面缺陷很重要。
在连续熔融金属镀覆生产线中，通常，在还原气氛的连续退火炉中退火得到的作为金属带的钢带从炉鼻内通过并被导入到镀槽内的熔融金属浴中。然后，钢带经由熔融金属浴中的沉没辊、支撑辊而被提起到熔融金属浴的上方。然后，从配置在钢带的两侧的气体擦拭喷嘴向钢带的表面喷吹擦拭气体，将附着于钢带的表面并被提起的多余的熔融金属刮除。由此调节熔融金属的附着量(以下也称为单位面积重量)。在此，为了应对多种钢带宽度并且应对钢带提起时的宽度方向的位置偏移等，气体擦拭喷嘴通常以宽度比钢带宽度更宽的方式构成并延伸到钢带的宽度方向端部的外侧。在这样的气体擦拭方式中，由于与钢带碰撞的喷流的紊乱而向下方落下的熔融金属向周围飞散，在飞散中凝固由此成为细小的金属粉、所谓的飞溅物而附着于钢带，产生由此引起的缺陷(飞溅物缺陷)，导致钢带的表面品质的降低。
另外，在连续工艺中，为了增加生产量，可以增加钢带通板速度。但是，在连续热镀覆工艺中通过气体擦拭方式控制镀层附着量的情况下，为了将镀层附着量控制在一定范围内，不得不将擦拭气体压力设定为更高的压力。其结果是飞溅物大量地增加，不能维持良好的品质。
为了解决上述问题，公开了以下技术。
在专利文献1中记载了一种防止熔融金属镀覆时的熔融金属飞沫向带钢面附着的方法。在专利文献1记载的方法中，在擦拭气体供给主管与擦拭喷嘴之间设置金属板。进而，在擦拭气体供给主管与合金化炉之间以沿着钢板的形式设置过滤器。在专利文献1记载的技术中，在镀浴面产生的镀覆金属飞沫绕着擦拭喷嘴的外侧而朝向擦拭结束后的钢板时，被过滤器除去，从而防止飞溅物附着于钢板。
在专利文献2中公开了通过在向擦拭喷嘴后方伸出的整流板和擦拭喷嘴的上前部设置堰来防止飞溅物向镀覆钢带附着的方法。
在专利文献3中提出了在擦拭喷嘴的上方设置侧喷嘴并从侧喷嘴向擦拭气体的气体-气体碰撞区域的气体紊流喷吹气体从抑制飞溅物缺陷的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-306449号公报
专利文献2：日本特开2000-328218号公报
专利文献3：日本特开2014-80673号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，可知对于专利文献1公开的方法而言，防止飞溅物缺陷的产生的效果不充分。即，如果增大过滤器的网眼，则过滤器的效果消失。另一方面，如果减小过滤器的网眼，则能够抑制绕着过滤器的外侧的飞溅物附着于带钢面。但是，不绕着擦拭喷嘴的背面而直接进入过滤器与金属板之间的飞溅物难以排出至过滤器外。因此，防止飞溅物缺陷的产生的效果不充分。
另外，对于专利文献2公开的方法而言，无法防止绕着擦拭喷嘴的背面向上方飞来的飞溅物附着于镀覆钢带。另外，在操作中向擦拭喷嘴后方伸出的整流板上堆积的飞溅物(金属粉)因擦拭条件(擦拭气体压力、喷嘴高度等)的变化引起的擦拭气体流动的变化而再飞散。可知该现象随着时间的经过而变得显著，对于专利文献2公开的方法而言，不能稳定地防止飞溅物附着。
对于专利文献3公开的方法而言，能够抑制飞溅物向钢板的附着。但是，从侧喷嘴喷出的气体将飞溅物弹飞，其侵入并堵塞擦拭喷嘴狭缝内部，由此在钢板上产生条状的缺陷。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供通过抑制飞溅物向钢带附着而抑制飞溅物缺陷的产生的熔融金属镀覆钢带的制造方法。
用于解决问题的方法
解决上述问题的本发明的方法如下所述。
[1]一种熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，连续地将钢带浸渍于熔融金属浴中，对于从上述熔融金属浴提起的钢带，从具有沿着该钢带的宽度方向比该钢带更宽地延伸的狭缝状的气体喷射口、隔着该钢带配置的一对气体擦拭喷嘴的上述气体喷射口喷吹气体，调节附着于该钢带的两面的熔融金属的附着量，连续地制造熔融金属镀覆钢带，其中，
在以从上述气体喷射口喷射的上述气体的喷射方向与水平面所成的角θ(°)作为横轴、以上述气体喷射口的顶端和上述钢带的间隔D(mm)与上述气体喷射口的宽度B(mm)的商D/B作为纵轴作图时，
在由下述(式1)～(式5)围成的范围内操作上述一对气体擦拭喷嘴。
D/B＝3…(式1)
D/B＝0.1×θ+9…(式2)
D/B＝12…(式3)
θ＝10…(式4)
θ＝60…(式5)
[2]根据[1]所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，
上述一对气体擦拭喷嘴的上述气体喷射口的顶端与上述熔融金属浴的浴面之间的距离H为50mm以上且700mm以下，
刚从上述一对气体擦拭喷嘴喷射后的气体的温度T(℃)与上述熔融金属的熔点TM(℃)的关系满足TM-150≤T≤TM+250。
[3]根据[1]或[2]所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，
上述一对气体擦拭喷嘴各自具有喷嘴集管和与该喷嘴集管连接的上喷嘴构件和下喷嘴构件，
在与上述钢带的宽度方向垂直的剖视图中，上述上喷嘴构件的顶端部分和上述下喷嘴构件的顶端部分相互平行地相对而形成上述气体喷射口，
上述气体在上述喷嘴集管的内部通过并从上述气体喷射口喷射。
[4]根据[3]所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，将上述喷嘴集管的内部的压力设定为2～70kPa。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，在上述钢带的宽度方向两端部的外侧且上述一对气体擦拭喷嘴之间，以与上述气体喷射口相对的方式配置挡板。
发明效果
根据本发明，能够抑制飞溅物向钢带附着，能够制造抑制了飞溅物缺陷的产生的熔融金属镀覆钢带。
根据本发明，通过使气体擦拭喷嘴相对于钢带行进方向在规定的范围内操作，从而能够限制飞溅物的飞散方向。其结果是抑制了飞溅物缺陷的产生，能够稳定地制造表面品质优良的熔融金属镀覆钢带。
附图说明
图1是示出具备本发明的一个实施方式的气体擦拭喷嘴的连续熔融金属镀覆设备的概略构成的示意图。
图2是示出图1中所示的连续熔融金属镀覆设备中使用的气体擦拭喷嘴的概略构成的示意图。
图3是示出飞溅物的飞散方向的示意图。
图4是说明本发明的一个实施方式的各构成的示意图。
图5是在本发明的一个实施方式中考察气体喷射方向与水平面所成的角θ与飞溅物缺陷产生率的结果。
图6是示出本发明的一个实施方式的θ＝30°、65°时的飞溅物飞散方向的示意图。
图7是示出从气体擦拭喷嘴喷出的喷流的速度分布的示意图。
图8是针对狭缝间隙1mm和2mm考察θ＝10°时的飞溅物的缺陷产生结果的结果。
图9是针对狭缝间隙1mm和2mm考察θ＝15°时的飞溅物的缺陷产生结果的结果。
图10是针对狭缝间隙1mm和2mm考察θ＝30°时的飞溅物的缺陷产生结果的结果。
图11是示出本发明中气体喷射方向与水平面所成的角度θ(°)和钢带距离气体喷射口的顶端的间隔D(mm)与气体喷射口的宽度B(mm)的商D/B的范围的图。
图12是示出配置有挡板的情况下的一个实施方式的示意图(侧视图)。
图13是示出配置有挡板的情况下的一个实施方式的示意图(俯视图)。
图14是将图13中的钢带S的一个宽度方向端部的附近放大表示的图。
图15是将气体擦拭喷嘴的顶端部附近放大表示的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。以下所示的实施方式例示用于将本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明不限于以下实施方式。
另外，附图是示意性的。因此，应该留意，厚度与平面尺寸的关系、比率等与现实不同，在附图相互间也包括互相的尺寸的关系、比率不同的部分。
图1中示出具备本发明的一个实施方式的气体擦拭喷嘴的连续熔融金属镀覆设备的概略构成。
图1所示的连续熔融金属镀覆设备1是用于通过将作为金属带的钢带S浸渍于由熔融金属构成的熔融金属浴4中而使熔融金属连续地附着于钢带S的表面后使熔融金属为规定的附着量的设备。
连续熔融金属镀覆设备1具备炉鼻2、镀槽3、沉没辊5和支撑辊6。
炉鼻2是对钢带S所通过的空间进行划分的构件。炉鼻2是与钢带S的行进方向垂直的截面为矩形的构件，其上端例如与连续退火炉的出口侧连接，下端浸渍在镀槽3内储存的熔融金属浴4内。在本实施方式中，在还原气氛的连续退火炉中退火后的钢带S在炉鼻2内通过，被连续地导入到镀槽3内的熔融金属浴4中。然后，钢带S经由熔融金属浴4中的沉没辊5、支撑辊6而从熔融金属浴4向其上方提起。
然后，从在该钢带S的两面侧配置一对的气体擦拭喷嘴10A、10B(后述的气体喷射口11)对从熔融金属浴4向其上方提起的钢带S的两面喷吹气体(擦拭气体)，调节附着于钢带S的两面的熔融金属的附着量。然后，钢带S通过未图示的冷却设备进行冷却，引导到之后的工序中，连续地制造熔融金属镀覆钢带。
一对气体擦拭喷嘴10A、10B(以下也简称为“喷嘴”)在熔融金属浴4上方隔着钢带S相对地配置。喷嘴10A如图2所示从在其顶端在钢带的板宽方向上延伸的气体喷射口11(喷嘴狭缝)向钢带S喷吹气体，调节钢带表面的镀层附着量。另一个喷嘴10B也同样。通过这一对喷嘴10A、10B，多余的熔融金属被刮除，调节钢带S的两面镀的层附着量，并且上述镀层附着量在板宽方向和板长方向上均匀化。
为了应对多种钢带宽度并且应对钢带提起时的宽度方向的位置偏移等，喷嘴10A通常构成为比钢带宽度更长，并且延伸至钢带的宽度方向端部的外侧。另外，如图2所示，喷嘴10A具有喷嘴集管12和与该喷嘴集管12连接的上喷嘴构件13A和下喷嘴构件13B。在与钢带S的宽度方向垂直的剖视图中，上下喷嘴构件13A、13B的顶端部分相互平行地相对而形成气体喷射口11(喷嘴狭缝)(图2中平的行部分)。气体喷射口11在钢带S的宽度方向上延伸。具体而言，气体喷射口11设定为沿着钢带S的宽度方向而比上述钢带S更宽地延伸的狭缝状。另外，喷嘴10A的纵截面形状成为朝向顶端逐渐变细的锥形。上下喷嘴构件13A、13B的顶端部的厚度(参照图15的厚度P)可以设定为约1mm～约3mm。另外，气体喷射口的宽度(开口宽度)B(狭缝间隙)没有特别限定，可以设定为约0.5mm～约3.0mm。从未图示的气体供给机构供给的气体在喷嘴集管12的内部通过，进而在上下喷嘴构件13A、13B划分的气体流路中通过，从气体喷射口11喷射，喷到钢带S的表面。另一个喷嘴10B也具有同样的构成。这种情况下，喷嘴集管12的内部的压力通过未图示的压力计来测量。喷嘴集管12的内部的压力可以通过气体供给机构的输出来调节。
图15是将喷嘴10A的顶端部附近放大表示的图。如图15所示，将上喷嘴构件13A的外表面侧的锥部称为上喷嘴构件13A的外形锥部(外形锥部131A)，将下喷嘴构件13B的外表面侧的锥部称为下喷嘴构件13B的外形锥部(外形锥部131B)。另外，将上喷嘴构件13A的外形锥部131A与下喷嘴构件13B的外形锥部131B所成的角度称为喷嘴10A的外形角度(外形角度α)。
在此，在制造熔融金属镀覆钢带时，对于从熔融金属镀浴连续地提起的钢带的表面，从隔着钢带而在其两面相对配置的气体擦拭喷嘴向钢带面喷吹加压气体从而控制附着金属的厚度。此时存在如下问题：熔融金属飞散，在飞散中凝固，由此成为金属粉(飞溅物)而附着于钢带，使钢带的表面品质降低。
在此，飞溅物缺陷是指飞溅物附着于钢板而产生的缺陷。具体而言，是指如下所述的缺陷：从相对设置的喷嘴喷出的喷流(气体喷流)如图3(a)所示在钢板的边缘部的附近发生碰撞而喷流振动，由此，熔融金属的液膜被撕碎，被撕碎的液膜在以液滴的形式飞散的过程中凝固，由此变为固体(金属粉)而附着于钢板，从而产生缺陷。
本发明人对飞溅物缺陷的抑制方法进行研究时，首先，利用高速相机考察飞溅物(金属粉)的飞散方向。其结果可知，在作为一般的CGL(连续热镀锌生产线)的操作条件的喷嘴角度θ(气体喷射方向与水平面所成的角)＝0°时，飞溅物如图3(b)所示向喷嘴上方、下方广泛地飞散。为了抑制该飞溅物缺陷，经验上，操作员将喷嘴向下微调整(喷嘴角度：0～2°)。但是，喷嘴角度的微调整依赖于操作员的熟练度，因此，飞溅物缺陷根据操作的时机而存在波动，不稳定。因此考虑如果将喷嘴向下大幅倾斜，则是否状况会急剧变化而飞溅物缺陷得以改善。
在CGL实际生产线中，将板宽1000mm、板厚1mm的10吨卷材以100mpm(米每分钟)的速度通板。此时，如图4所示，在喷嘴-钢板间隔10mm、喷嘴角度θ＝0～80°、喷嘴顶端高度500mm的条件下，以板宽中心的锌附着量为50±5g/m2的方式，调节安装于喷嘴集管的压力计所示的压力。然后，利用设置于CGL出口侧的缺陷计考察飞溅物缺陷产生率，考察与喷嘴角度的相关性。需要说明的是，飞溅物缺陷的产生率是在检查工序中判定为有飞溅物缺陷的钢带长度相对于通过的钢带长度的比率。另外，狭缝间隙(气体喷射口的宽度)为B＝1.0mm。将实验结果示于图5中。在此，对于图中1个点使用1个卷材，飞溅物缺陷产生率的合格基准为0.10％以下。这是因为，飞溅物缺陷产生率为0.10％以下时，可以说是作为汽车用钢板等表面品质严格的钢带充分的品质。
在图5中，飞溅物缺陷的产生率在喷嘴角度θ＝0°附近大幅波动。这暗示了通过喷嘴角度的微调整难以控制飞溅物缺陷。随着将喷嘴向下倾斜、即随着喷嘴角度变大，飞溅物缺陷减少。然后，θ＞60°时飞溅物缺陷再增加。
将利用高速相机观察飞溅物飞散状况的结果示于图6中。可知：在飞溅物缺陷的产生率低的喷嘴角度θ＝30°时，飞溅物仅向喷嘴下方飞散，在缺陷的产生率转向升高的喷嘴角度θ＝65°时，飞溅物向喷嘴上方、下方双方飞散。
作为其原因，认为如下。在喷嘴角度θ＝0°的情况下，如图3所示，在板边缘附近从相对的喷嘴喷出的气体发生碰撞。喷嘴的各个压力微妙地不同，并且还存在经时的压力变动，因此，在板边缘部碰撞的喷流也向喷嘴的上方、下方流动。推定与此相伴飞溅物向上方和下方飞散。
即使在增大向下倾斜的喷嘴的喷嘴角度的条件下，在板边缘部喷流也发生碰撞。但是认为，与朝向上方的气体的流量相比，朝向浴面的方向(下方)的气体的流量增加，因此飞溅物优先向下飞散。认为其结果抑制了朝向喷嘴上方的飞溅物。推定由此飞溅物的飞散范围缩小，飞溅物缺陷减少。同样，认为在喷嘴角度θ＝10～60°的范围内飞溅物几乎不向喷嘴上方飞散，结果飞溅物缺陷的产生率取接近0的值。通过在该范围内进行操作，抑制了飞溅物向喷嘴上方的飞散，因此还能够抑制飞溅物附着于气体喷射口而堵塞喷嘴这样的操作故障。
喷嘴角度θ＞60°时，认为如图6所示喷嘴与钢板的间隔变小，由此空气难以向喷嘴上方脱离，产生旋涡。即，上喷嘴构件13A的外形锥部与钢带S之间变窄，在板边缘部附近发生碰撞而朝向上方的气体的流动受阻，容易在上述外形锥部与钢带S之间产生旋涡。这种情况下，从板边缘部飞散的飞溅物由于产生的旋涡的流动而向各个方向飞散。认为飞溅物缺陷增加的理由是因为由于该旋涡的影响导致向喷嘴上方飞散的飞溅物附着于钢板。
关于喷嘴角度θ，在10°以上的区域中出现飞溅物缺陷的减少效果，因此下限为10°。在此，锌附着量根据因气体向钢带S的碰撞而产生的碰撞压力梯度和因气体向钢带S的碰撞而在锌膜产生的剪切力而变化，如果喷嘴的向下的喷嘴角度变大，则碰撞压力梯度变小。这种情况下，碰撞压力梯度是指从喷嘴喷出的喷流与对象物(钢带)碰撞时的与狭缝间隙B的方向对应的方向的碰撞压力的梯度。而且，为了得到相同的锌附着量，如果为相同的喷嘴-钢板距离(间隔)，则需要更多的气体流量，需要大容量的压缩机，建设费用增多。另外，如上所述如果在上喷嘴构件的外形锥部与钢板之间产生旋涡，则诱发飞溅物缺陷，不能抑制飞溅物。此外，如果考虑喷嘴的刚性，则喷嘴的外形角度(图15中的外形角度α)为约40°～约50°。如果将喷嘴倾斜至70°以上，则为70°+20°(外形角度的一半)＝90°，喷嘴与钢板接触。如果还考虑喷嘴-钢板距离，则喷嘴角度θ的上限为约60°是现实的。另外，在喷嘴角度θ为60°以下的区域中出现飞溅物缺陷的减少效果。综上所述，喷嘴角度θ的上限设定为60°。
喷嘴角度θ的优选范围为15°≤θ≤45°。θ≥10°时表现出飞溅物缺陷的减少效果，但通过将喷嘴角度θ设定为15°以上，能够进一步抑制钢板端部的碰撞压力的减少。即，如果喷嘴角度θ小，则从相对的喷嘴喷出的喷流在板边缘部的外侧发生碰撞，由此喷流发生振动，作用于钢板端部的压力降低。与此相对，通过将喷嘴角度θ设定为15°以上，能够抑制作用于钢板端部的压力降低。如果钢板端部的碰撞压力降低，则刮除多余的熔融金属的效果变弱。通过将喷嘴角度θ设定为15°以上，能够抑制在钢板端部附着量变过量的边缘过涂缺陷。因此，喷嘴角度θ的优选范围的下限为15°。在θ＞45°的区域中，朝向浴面的气体量变多，有可能锌的飞溅物从浴面飞散。因此，喷嘴角度θ的优选范围的上限为45°。需要说明的是，将锌的飞溅物从浴面飞散的现象称为浴面飞溅物。如果发生浴面飞溅物，则会产生在钢板产生缺陷、或者使设备的周围环境劣化这样的问题。
在此，碰撞喷流的特性如图7所示以从喷嘴顶端(气体喷射口的顶端)到碰撞板(钢带)的距离(间隔)D除以狭缝间隙B的D/B来整理。在D/B小的区域中，喷流轴线上的平均速度与喷流出口速度相等，该区域被称为等速核。然后，随着D/B变大，喷流外缘部的紊乱到达喷流轴而喷流轴线上速度衰减，等速核消失，成为喷流完全紊乱的完全发达区域。本发明人认为，与等速核的消失相伴的喷流的紊乱对于从相对的喷嘴喷出的气体在板边缘附近的碰撞压力的变动产生了影响。然后，使D/B变化，针对喷嘴角度θ＝10°、15°、30°分别考察相对于喷嘴角度的飞溅物缺陷的产生率。将结果示于图8～10中。
从图8～10可知，在喷嘴角度恒定的情况下，能够与狭缝间隙B无关地利用D/B来整理飞溅物缺陷产生率。另外，飞溅物缺陷产生率因喷嘴角度而不同。由此可知，为了抑制飞溅物缺陷，用喷嘴-钢板距离除以狭缝间隙的D/B和喷嘴角度的管理很重要。
如果喷嘴-钢板距离小，则由于板翘曲的影响，喷嘴有可能与钢板发生碰撞，因此D/B的下限设定为3。如果D/B变大，则与等速核的消失相伴的喷流的紊乱增大(喷流的稳定性劣化)，由此飞溅物缺陷也增加。因此，喷嘴角度θ＝10°时D/B的上限为10(图8)。通过使喷嘴角度θ变大，抑制了在板边缘附近向上方飞散的飞溅物。因此，能够控制飞溅物缺陷而进行操作的D/B扩大，喷嘴角度θ＝30°时上限为12(图10)。在10°≤θ≤30°的范围内，在连接喷嘴角度θ＝10°和喷嘴角度θ＝30°的D/B上限的直线的范围内，能够进行抑制了飞溅物缺陷的操作。如果D/B超过12，则即使喷嘴角度θ变大，喷流的稳定性劣化的影响也更大，因此观察不到飞溅物缺陷的减少效果。因此，在30°≤θ≤60°的范围内，D/B的上限为12。
(式1)～(式5)是将以上用于实现抑制了飞溅物缺陷的操作的喷嘴角度θ和D/B进行整理后的结果。图11是关于D/B和θ将以上范围汇总后的结果。
D/B＝3…(式1)
D/B＝0.1×θ+9…(式2)
D/B＝12…(式3)
θ＝10…(式4)
θ＝60…(式5)
D/B的优选范围为D/B≤10。通过设定为D/B≤10，能够抑制从相对的喷嘴喷出的喷流在板边缘部的外侧发生碰撞所引起的钢板端部的碰撞压力的减少，能够抑制边缘过涂缺陷。即，如果D/B变大，则与等速核的消失相伴的喷流的紊乱增大，从相对的喷嘴喷出的喷流在板边缘部的外侧发生碰撞时产生的喷流的振动也变大。为了抑制由此产生的板宽端部的碰撞压力的减少，优选设定为上述范围。
在用于防止飞溅物缺陷的上述喷嘴角度θ和用喷嘴-钢板距离除以狭缝间隙的D/B的适当范围内，喷嘴集管12的内部的压力(气体压力)优选为2～70kPa。上述压力更优选为3kPa以上。另外，上述压力更优选为60kPa以下。这是因为，喷嘴集管12的内部的压力小于2kPa时，在与钢板碰撞之前的期间，喷流的紊乱变大，容易产生飞溅物缺陷。这是因为，如果喷嘴集管12的内部的压力超过70kPa，则用于喷射气体的压缩机大型化而设备费用变高，是不经济的。
另外，在上述喷嘴角度θ和D/B的适当范围内，从喷嘴喷出的气体的喷流速度(喷嘴顶端的气体流速)优选为100～500m/s。这是因为，从喷嘴喷出的气体的流速小于100m/s时，在与钢板碰撞之前的期间，喷流的紊乱变大，容易产生飞溅物缺陷。这是因为，从喷嘴喷出的气体的流速超过500m/s时，用于喷射气体的压缩机大型化而设备费用高，是不经济的。
此外，在气体喷射口11形成的狭缝间隙的平行部的长度(图15中的长度G)优选为10～40mm。这是因为，狭缝间隙的平行部的长度小于10mm时，喷出的喷流的等速核的形成不充分，在与钢板碰撞之前的期间，喷流的紊乱变大，容易产生飞溅物缺陷。这是因为，狭缝间隙的平行部的长度超过40mm时，对在狭缝间隙通过的气体的流动的阻力变大，气体喷射的效率降低，因此需要过量的动力。
另外，如果由喷嘴顶端(气体喷射口的顶端)与熔融金属(锌)浴的浴面间的距离定义的喷嘴顶端高度过低，则在喷嘴与熔融金属(锌)浴的浴面间产生旋涡，产生由此引起的熔液皱折缺陷。即，通过从喷嘴喷射的气体进行刮除，在钢板的表面向下方流动的熔融金属的流动(回流)变得不均匀，由此产生熔液皱折。相反，如果喷嘴顶端高度过高，则在从钢带从熔融金属浴向上方提起到喷吹擦拭气体的期间，开始金属(锌)的局部凝固，产生由此引起的熔液皱折缺陷。即，由于锌的局部凝固，在钢板的表面，锌的粘度变得不均匀，由此产生熔液皱折。因此，为了抑制熔液皱折缺陷，优选将喷嘴顶端高度H(气体喷射口的顶端与熔融金属浴的浴面之间的距离，参照图4)设定为50mm以上且700mm以下。在此，喷嘴顶端高度H更优选大于150mm(H＞150mm)。另外，喷嘴顶端高度H更优选小于550mm(H＜550mm)。
在此，熔液皱折是在熔融金属镀覆钢板的镀覆表面产生的波形流纹状的图案(皱折)。产生了这样的熔液皱折的镀覆钢板在外装板的用途中在将该镀覆表面作为涂装基底表面的情况下阻碍涂膜的表面性状、特别是平滑性。
接着，在钢带S的制造中，优选以刚从气体擦拭喷嘴10的喷嘴狭缝喷射后的气体(擦拭气体)的温度T(℃)与熔融金属的熔点TM(℃)的关系满足TM-150≤T≤TM+250的方式进行擦拭气体的温度控制。如果在该范围内控制该擦拭气体的温度T(℃)，则能够抑制熔融金属的冷却和凝固，因此，不易产生粘度不均，能够抑制熔液皱折缺陷的产生。另一方面，该擦拭气体的温度T(℃)低于TM-150℃时，不会对熔融金属的流动性带来影响，因此对于抑制熔液皱折缺陷的产生没有效果。另外，该擦拭气体的温度T(℃)高于TM+250℃时，促进合金化，钢板的外观劣化。
另外，对于供给于气体擦拭喷嘴10的擦拭气体的升温方法，没有特别限定。可以列举例如利用热交换器进行加热升温并供给的方法、将退火炉的燃烧排气和空气进行混合的方法。
另外，在本实施方式中，优选在钢带S的宽度方向两端部的外侧、优选在钢带S的宽度方向端部附近的钢带延长面上配置一对挡板20、21。图12、图13分别示出与一对喷嘴10A、10B一起配置有挡板20、21的侧视图和俯视图。挡板20、21配置在一对喷嘴10A、10B间。因此，挡板的正反面与一对喷嘴10A、10B的气体喷射口11相对。挡板20、21以避免从一对喷嘴10A、10B喷射的气体彼此直接碰撞的方式发挥作用，由此有助于飞溅物的减少。由此，通过配置挡板，相对于上述实施方式，进一步抑制飞溅物缺陷的产生的效果变高。
挡板20、21的形状没有特别限定，优选为矩形，优选其中两边与钢带S的宽度方向端部的延伸方向平行地配置。挡板20、21的板厚优选为2～10mm。板厚为2mm以上时，以擦拭气体的压力挡板不易变形。板厚为10mm以下时，与擦拭喷嘴接触或者发生热变形的可能性变低。挡板20、21的沿着钢带S的行进方向的长度优选设定成以从一对喷嘴10A、10B喷射的气体直接碰撞的位置的上方作为上端部、下端部位于浴面的上方50mm的位置的下方。这是因为，能够减小从相对的喷嘴喷出的喷流在板边缘部的外侧发生碰撞的范围，因此能够抑制边缘过涂缺陷。因此，挡板20、21的下端部可以配置成浸渍在熔融金属浴中。
图14是将图13中的钢带S的一个宽度方向端部的附近放大而示出的图。参照图14，钢带的宽度方向端部与挡板的距离E优选设定为10mm以下，更优选设定为5mm以下。由此，能够更可靠地防止对向喷流的直接碰撞。另外，从降低在钢带蛇行时与挡板接触的可能性的观点出发，该距离E优选设定为3mm以上。
挡板的材质没有特别限定。但是，在本实施方式中，由于挡板离浴面近，因此认为有可能附着顶渣、飞溅物，与挡板合金化而固定。另外，在挡板浸渍在浴中的情况下，不仅是上述合金化，还需要考虑热变形。从该观点出发，作为挡板的材质，可以列举在铁板上涂布有容易排斥锌的氮化硼系喷涂物的材料、与锌不易反应的SUS316L等。此外，氧化铝、氮化硅和碳化硅等陶瓷能够抑制合金化和热变形两者，因此优选。
另外，作为应用本实施方式的气体擦拭喷嘴和熔融金属镀覆钢带的制造方法而制造的熔融金属镀覆钢带，可以列举热镀锌钢带。该热镀锌钢带也包括热镀锌处理后未实施合金化处理的镀覆钢板(GI)和实施合金化处理的镀覆钢板(GA)中的任一者。但是，应用本实施方式的气体擦拭喷嘴和熔融金属镀覆钢带的制造方法而制造的熔融金属镀覆钢带不限于此，包含含有锌以外的铝、锡等其它熔融金属的全部熔融金属镀覆钢带。
关于本发明的熔融金属镀覆钢带的制造方法，作为一个实施方式，具有：以气体(擦拭气体)的喷射方向与水平面所成的角θ(°)作为横轴、以气体喷射口11的顶端和钢带S的间隔D(mm)与气体喷射口11的宽度B(mm)的商D/B作为纵轴作图的步骤；在上述步骤中描绘的图中，通过上述(式1)～(式5)来确定操作范围的步骤；和在上述步骤中确定的操作范围内操作上述一对气体擦拭喷嘴10A、10B的步骤。
实施例
[实施例1]
使用图1所示的基本构成的连续熔融金属镀覆设备1，使板厚1.0mm、板宽1200mm的钢带S以1.67m/s(100mpm)的通板速度浸入熔融锌浴中，在表1的条件下制造热镀锌钢带。另外，关于气体擦拭喷嘴10A、10B，气体喷射口11的宽度B为1mm。实验时的熔融锌浴的温度为460℃，气体擦拭喷嘴顶端的气体温度T为100℃或450℃。另外，在表1的条件下，以板宽中心的附着量落入50±5g/m2的方式对气体调节擦拭喷嘴的气体压力(喷嘴集管的内部的压力)。
飞溅物缺陷产生率是在CGL(连续热镀锌生产线)出口侧的检查工序中判定为有飞溅物缺陷的钢带长度相对于通过的钢带长度的比率，将0.10％以下设为合格。
另外，通过目视进行熔融锌浴的浴面的观察，对浴面飞溅物的产生进行评价。
熔液皱折评价在CGL出口侧的检查工序中按照以下基准进行评价。
△：通过目视能够确认熔液皱折的热镀锌钢板
〇：通过目视不能确认熔液皱折的热镀锌钢板
另外，在CGL出口侧从卷材裁取切板，在板宽中心和从板宽边缘向内侧50mm的位置裁取直径为48mm的附着量分析用样品。进行所得到的样品的附着量分析，将相对于板宽中心的板宽边缘的附着量增加率作为边缘过涂率(EOC率)而整理结果。
优选熔液皱折评价为“〇”、且EOC率为5.0％以下。
将实验结果示于表1中。发明例1～22的条件是在以气体喷射方向与水平面所成的角θ(°)作为横轴、以从气体喷射口的顶端到钢带的间隔D(mm)与气体喷射口的宽度B(mm)的商D/B作为纵轴而描绘的图中落入了由下述(式1)～(式5)围成的范围内。即，发明例1～22是在上述范围内操作气体擦拭喷嘴10A、10B的例子。
D/B＝3…(式1)
D/B＝0.1×θ+9…(式2)
D/B＝12…(式3)
θ＝10…(式4)
θ＝60…(式5)
在以上条件下，飞溅物缺陷产生率为0.10％以下，是合格的。
另外，在落入下述优选范围中的区域内进行操作的发明例2、3、6、13、14能够制造没有产生浴面飞溅物、EOC率也为5.0％以下、没有消耗过量的锌、还抑制了飞溅物缺陷的附着的钢板。
D/B＝3…(式1)
D/B＝10…(式6)
θ＝15…(式7)
θ＝45…(式8)
另一方面，比较例1～16的条件偏离了由(式1)～(式5)围成的范围，飞溅物缺陷产生率超过0.10％，是不合格的。另外，比较例14～16是在日本特开2018-9220号公报记载的条件下进行钢带的制造的例子。在比较例14～16的条件中，喷嘴高度被设定为350mm，因此熔液皱折被抑制，但操作条件在上述范围以外，飞溅物缺陷劣化，是不合格的。并且边缘过涂也劣化。
[实施例2]
作为本发明的其他实施例，对于与实施例1同样使用图1所示的基本构成的连续熔融金属镀覆设备1制造板厚1.0mm、板宽1200mm的热镀锌钢带的例子进行说明。在本实施例中，使钢带S以0.75～2.16m/s(45～130mpm)的通板速度浸入熔融锌浴中，在表2的条件下制造热镀锌钢带。气体擦拭喷嘴10A、10B的气体喷射口11的宽度B设定为1.0～1.4mm，狭缝间隙的平行部的长度G设定为30mm。此外，在本实施例中，在钢带S的宽度方向两端部的外侧配置有一对挡板。上述挡板的板厚为5mm，将钢带的宽度方向端部与上述挡板的距离E设定为5mm，以挡板的下端部位于熔融锌浴的浴面的上方30mm的方式配置上述挡板。熔融锌浴的温度为460℃，气体擦拭喷嘴顶端的气体温度T为450℃。以钢带S的板宽中央部的附着量为表2所示的值的方式调节擦拭喷嘴的气体压力(喷嘴集管的内部的压力)。
飞溅物缺陷产生率、浴面飞溅物、熔液皱折和边缘过涂率的评价方法与实施例1同样。将实验结果示于表2中。
发明例23～29是在以气体喷射方向与水平面所成的角θ(°)作为横轴、以从气体喷射口的顶端到钢带的间隔D(mm)与气体喷射口的宽度B(mm)的商D/B作为纵轴而描绘的图中在由上述(式1)～(式5)围成的范围内进行操作的例子。此外，发明例23～29是在落入下述优选范围中的条件下进行操作的例子。
D/B＝3…(式1)
D/B＝10…(式6)
θ＝15…(式7)
θ＝45…(式8)
此外，发明例23～29是在气体喷射口的顶端与熔融锌浴的浴面之间的距离H处于50mm以上且700mm以下的范围、刚从气体擦拭喷嘴喷射后的气体的温度T(℃)与熔融锌的熔点TM(℃)的关系满足TM-150≤T≤TM+250的条件下进行操作的例子。
由表2的结果可知，在发明例23～29中，飞溅物缺陷产生率为0.10％以下，是合格的。另外，也没有浴面飞溅物的产生，EOC率也为5.0％以下。根据以上能够确认到，通过本实施例，能够抑制飞溅物向钢带附着，能够制造抑制了飞溅物缺陷的产生的热镀锌钢带。一并确认了能够制造在防止如熔液皱折这样的热镀锌钢带的表面品质不良的同时抑制边缘过涂而使锌成品率提高的热镀锌钢带。
符号说明
S 钢带
1 连续熔融金属镀覆设备
2 炉鼻
3 镀槽
4 熔融金属浴
5 沉没辊
6 支撑辊
10A、10B 气体擦拭喷嘴
11 气体喷射口
12 喷嘴集管
13A 上喷嘴构件
13B 下喷嘴构件
20、21 挡板
131A 上喷嘴构件的外形锥部
131B 下喷嘴构件的外形锥部

Claims (5)

1.一种熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，连续地将钢带浸渍于熔融金属浴中，对于从所述熔融金属浴提起的钢带，从具有沿该钢带的宽度方向比该钢带更宽地延伸的狭缝状的气体喷射口、隔着该钢带配置的一对气体擦拭喷嘴的所述气体喷射口喷吹气体，调节附着于该钢带的两面的熔融金属的附着量，连续地制造熔融金属镀覆钢带，所述熔融金属镀覆钢带的制造方法中，
在以从所述气体喷射口喷射的所述气体的喷射方向与水平面所成的角θ(°)作为横轴、以所述气体喷射口的顶端和所述钢带的间隔D(mm)与所述气体喷射口的宽度B(mm)的商D/B作为纵轴作图时，
在由下述(式1)～(式5)围成的范围内操作所述一对气体擦拭喷嘴，
D/B＝3…(式1)
D/B＝0.1×θ+9…(式2)
D/B＝12…(式3)
θ＝10…(式4)
θ＝60…(式5)。
2.根据权利要求1所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，
所述一对气体擦拭喷嘴的所述气体喷射口的顶端与所述熔融金属浴的浴面之间的距离H为50mm以上且700mm以下，
刚从所述一对气体擦拭喷嘴喷射后的气体的温度T(℃)与所述熔融金属的熔点TM(℃)的关系满足TM-150≤T≤TM+250。
3.根据权利要求1或2所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，
所述一对气体擦拭喷嘴各自具有喷嘴集管和与该喷嘴集管连接的上喷嘴构件和下喷嘴构件，
在与所述钢带的宽度方向垂直的剖视图中，所述上喷嘴构件的顶端部分和所述下喷嘴构件的顶端部分相互平行地相对而形成所述气体喷射口，
所述气体在所述喷嘴集管的内部通过并从所述气体喷射口喷射。
4.根据权利要求3所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，将所述喷嘴集管的内部的压力设定为2～70kPa。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的熔融金属镀覆钢带的制造方法，其中，在所述钢带的宽度方向两端部的外侧且所述一对气体擦拭喷嘴之间，以与所述气体喷射口相对的方式配置挡板。
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