JP2002069602A

JP2002069602A - 溶融金属めっき浴の整流部材及び溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JP2002069602A
Application number: JP2000245721A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nishizawa; 将憲西澤; Takanori Adachi; 孝徳安達; Kazuhiro Otsuka; 和弘大塚; Hiroyuki Nakajima; 宏幸中島; Takaaki Kobashi; 隆昭小橋; Toshiaki Amagasa; 敏明天笠
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2020-08-14
Also published as: JP3573074B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、操業再開時の通板作業を容易にする
ばかりでなく、めっき品質の優れた溶融金属めっき金属
帯を製造可能にする溶融金属めっき浴中の整流部材の提
供及びドロス付着のない溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法
の提供を目的としている。【解決手段】金属帯へ連続溶融金属めっきを施すめっき
浴内に浸漬されたシンクロールの下方に設けられ、金属
帯の走行及びシンクロールの回転で生じ、めっき浴の底
部に溜まったボトムドロスを巻き上げるめっき浴の流れ
を抑制する整流部材であって、該整流部材の形状は、シ
ンクロール下側の側面及び外周面の一部を覆うと共に、
該外周面に沿った曲率を有し、シンクロールの長手方向
寸法は、両端からシンクロールに巻き付く金属帯の全面
を覆わない長さである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属めっき浴
中の整流部材及び溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法に係わ
り、特に、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施すめっき浴内に設
けられ、鋼帯の走行やシンクロールの回転に伴って発生
するめっき浴の流れを抑制し、所謂ボトムドロスの巻き
上がりを防止し、ドロスの付着していない溶融亜鉛めっ
き鋼帯を製造する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、連続式溶融亜鉛めっき装置（ラ
インともいう）を用いて、鋼帯の表面に溶融亜鉛めっき
を連続的に施し、溶融亜鉛めっき鋼板（あるいは鋼帯）
を製造するには、以下のような操業が行なわれる。

【０００３】まず、図２に示すように、被めっき材の鋼
帯１を溶融亜鉛めっき浴（以下、単にめっき浴という）
２内に連続的に導き、該めっき浴２中に浸漬して設けた
シンクロール３で上向きに方向転換して、めっき浴２中
に鋼帯面を挟み配設された上下一対のサポートロール４
で反りを矯正した後、めっき浴２から鉛直に鋼帯１を引
き上げる。その間に、鋼帯１の表面に溶融亜鉛が付着す
る。溶融亜鉛が付着し、上方へ走行している鋼帯１の表
面に、ノズル５（めっき金属を吹き払うので、ワイピン
グノズルという）を介してガス６（ワイピングガスとい
う）を吹き付け、付着している溶融亜鉛を所望の量（表
面全体で均一厚みになるように）に調整する。このワイ
ピングノズル５の上方には、鋼帯１の走行を安定させる
ため、前記サポートロール４と同様に鋼帯面を挟む上下
一対のタッチロール７が配置されている。このタッチロ
ール７を経た鋼帯１は、必要に応じて、めっき層を合金
化するため、その上方に設けた合金化炉８中を走行させ
ることにより合金化処理することもできる。

【０００４】ところで、このような鋼帯１への溶融亜鉛
めっきを施す操業を行なうと、めっき浴２中には、めっ
き浴成分の溶融亜鉛と浸漬した鋼帯１から溶出する鉄と
が反応し、ボトムドロス９と称する粒状物質（ＦｅＺｎ
₇主成分）が生成する。このボトムドロス９は、比重が
亜鉛より重く、浴槽の底面に堆積しているが、操業中
に、鋼帯１がめっき浴２中を走行し、上記シンクロール
３が回転すると、それに伴いめっき浴２に流れ（随伴流
と称する）が生じ、この流れによりボトムドロス９が浴
底面より巻き上がり、浴内に浸漬された鋼帯１の表面に
付着する。従って、かかる操業で得たボトムドロスの付
着している溶融亜鉛めっき鋼板をプレス加工して鉄鋼製
品を製作すると、欠陥（外観を損ねる）となる。なお、
これまでに、ボトムドロスは、溶融亜鉛めっき浴のＡｌ
濃度が０．１６質量％以下で存在し、ボトムドロスの生
成を促す鋼帯からのＦｅの溶出は、浴温が５００℃近傍
で最も多くなると言われている。また、鋼帯の走行速度
が８０〜８５ｍ／ｍｉｎ以上で、ボトムドロスの付着が
顕著になることも知られている。

【０００５】そこで、従来は、特に外観が厳しい鉄鋼製
品の材料としての溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際に
は、上記ドロス欠陥の発生を防止するため、鋼帯１の走
行速度（通板速度ともいう）を制限して、めっき浴２に
生じる前記随伴流を抑制せざるを得ない。その結果、生
産性が低下し、溶融亜鉛めっき鋼帯のコストも増加する
という問題があった。

【０００６】従って、従来より、このようなボトムドロ
ス９の巻上がりを防止するための研究が盛んに行なわ
れ、例えば、特開平３−３８３５３号公報、特開平３-
４７９５６号公報に開示されたボトムドロスの巻上げ抑
制方法及び装置、あるいは特開平３−２７７７５４号公
報、特開平４−２４７８６１号公報に開示された溶融亜
鉛めっき装置等、多くの公開技術がある。これらの技術
は、いずれもめっき浴２中に浸漬され、鋼帯１が巻かれ
ているシンクロール３の下方に、前記随伴流が浴の底面
方向に向かわないようにする遮蔽板１０（整流板ともい
う）を設置するものである（図３参照）。しかも、共通
して、遮蔽板１０がシンクロール３の下方全体を覆うよ
うに設置されている。確かに、これらの技術を実際に採
用すると、ボトムドロス９の鋼帯１やシンクロール３の
表面への付着は抑制され、溶融亜鉛めっき鋼板の表面品
質は向上する。

【０００７】しかしながら、操業を一旦停止して設備の
補修等を行なう場合、再開時にシンクロール３に鋼帯１
を巻き付けるための作業（通板作業という）が非常に煩
雑になる。つまり、遮蔽板１０はシンクロール３の支持
部材１１で共に支持され、シンクロール３との間隙が固
定されているから、作業がやり難いのである。設備補修
による一時停止の頻度は比較的高いので、このため操業
停止時間が増大し、生産性が低下するという問題は解消
できない。

【０００８】そこで、本出願人は、先に特開２０００−
４５０５７号公報にて、前記した技術の遮蔽板１０とは
形状の異なるボトムドロス巻き上がり防止装置を提案
し、それによって、上述の作業性の悪さを解消した。そ
の装置は、シンクロール３の両端部をそれぞれ別個に覆
う２本の筒状体１２であり、図４に示すように、シンク
ロール３の鋼帯１が巻き付く領域以外に取り付けるよう
にしたものである。この装置によれば、鋼帯１の巻き付
けを阻害することがないので、前記通板作業の作業性は
一気に解消された。

【０００９】しかしながら、この筒状体によるボトムド
ロス巻上がり防止効果は、鋼帯の走行速度が１００ｍ／
ｍｉｎを超えて速くなった場合には不十分であることが
わかった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、操業再開時の通板作業を容易にするばかりでな
く、めっき品質の優れた溶融金属めっき金属帯を生産性
高く製造可能にする溶融金属めっき浴中の整流部材及び
溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、めっき浴の流れを水モデル実験で解明し、
さらにめっき浴中のＡｌ濃度、温度の溶融亜鉛めっき鋼
帯へのドロス付着への影響を解明し、その成果を本発明
に具現化した。

【００１２】すなわち、本発明は、金属帯へ連続溶融金
属めっきを施すめっき浴内に浸漬されたシンクロールの
下方に設けられ、金属帯の走行及びシンクロールの回転
で生じ、めっき浴の底部に溜まったボトムドロスを巻き
上げるめっき浴の流れを抑制する整流部材であって、該
整流部材の形状は、シンクロール下側の側面及び外周面
の一部を覆うと共に、該外周面に沿った曲率を有し、前
記整流部材のシンクロールの長手方向寸法は、両端から
シンクロールに巻き付く金属帯の全面を覆わない長さで
あることを特徴とする溶融金属めっき浴の整流部材であ
る。

【００１３】また、本発明は、前記整流部材のシンクロ
ールへ金属帯が巻き付きを始める側の一端は、シンクロ
ールの中心軸と水平な高さ位置で、該整流部材の他端
は、少なくともシンクロールの外周面の最下端位置より
金属帯走行方向後流側としてなることが好ましい。

【００１４】さらに、本発明は、鋼帯を溶融亜鉛めっき
浴内に連続的に導き、該めっき浴中に浸漬して設けたシ
ンクロールで上向きに方向転換し、該めっき浴から鋼帯
を引き上げて該鋼帯の表面に溶融亜鉛を付着させる溶融
亜鉛めっき鋼帯の製造方法において、めっき浴内に前記
した整流部材を浸漬して設け、且つ前記めっき浴のＡｌ
濃度を０．１３〜０．１５質量％に、めっき浴の温度を
４５５〜４７５℃にして操業することを特徴とする溶融
亜鉛めっき鋼帯の製造方法である。

【００１５】本発明に係る整流部材を用いると、シンク
ロールに巻かれる金属帯の全面を覆うことがないので、
操業再開時の通板作業が容易で、設備停止時間が短くで
きるばかりでなく、金属帯の走行速度を従来より高め
て、溶融亜鉛めっき鋼帯の生産性を従来より向上できる
ようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、発明をなすに至った経緯を
交え、被めっき材（金属帯）を鋼帯、めっき浴を溶融亜
鉛とした例で、本発明の実施の形態を説明する。

【００１７】現在までの情報より、浴底面に堆積するボ
トムドロス（以下、単にドロスという）は、下記に示す
めっき浴の流れにより巻き上げられると予想した。つま
り、図５に示すように、流れＡ：鋼帯の走行方向に沿った下向きの流れ→平面で
みて、浴中央部のドロスを巻き上げる、流れＢ：シンクロールへ鋼帯が巻き付き始める部分（バ
イト部という）にロールの回転及び鋼帯の走行に伴う随
伴流が集合して、浴側壁方向に向きを変え、壁面に衝突
して下降する流れ→鋼帯の幅方向両端から壁までの間の
ドロスを巻き上げる、流れＣ：シンクロール端面で生じる風車の場合に似た旋
回撹拌流（通常、シンクロールは浮力の増加を避けるた
め中空で、端面に図６に示すような孔１３が開口してい
るため、内部から溶融亜鉛が噴射され旋回する）端部か
ら壁までの間のドロスを巻き上げる。

【００１８】そこで、発明者は、この予想を確認するた
め、めっき浴２の実際の大きさの１／２．５スケールで
水モデル試験機を製作し、この試験機を用いて、鋼帯１
の走行及びシンクロール３（以下、単にロールという）
の回転に伴い発生するめっき浴２の流れを調査し、浴底
面におけるめっき浴流れの流速を測定した。測定結果を
図７に示す。

【００１９】図７より、鋼帯直下にあたる浴底面の流れ
（流れＡ）は速度が小さく、ドロス巻上に対する影響が
無視でき、流れＢ及び流れＣの影響が大きいことが明ら
かである。つまり、ドロス巻き上げには、ロール端面の
孔１３の旋回撹拌流による影響及びロール−鋼帯間の前
記バイト部から派生し、めっき槽壁に沿い浴底面へ向か
う下降流による影響が強いことがわかった。

【００２０】そこで、発明者は、この試験結果に基づ
き、ドロスの巻き上げには、流れＢ及び流れＣを抑制す
れば良いと考え、整流手段を検討した。その結果、図１
に示すような整流部材１６が適切であると判断し、それ
を本発明としたのである。

【００２１】すなわち、めっき浴２内に浸漬されたシン
クロール３の下方に設けられた整流部材であり、その形
状は、シンクロール下側の側面１４及び外周面１５の一
部を覆うものである。また、シンクロール３の外周面に
沿った曲率を有し、シンクロール３の長手方向に対する
寸法は、両端からシンクロール３に巻き付く鋼帯１の全
面を覆わない長さであり、シンクロールの中央部は鋼帯
の全幅の６０％以上が前記整流部材により覆われていな
いことが好ましく、鋼帯全幅の４０％未満、例えば３０
０ｍｍ程度以下であれば鋼帯を覆っていても良い。この
整流部材１６によれば、流れＢ及び流れＣは、確実に抑
制できるばかりでなく、ロール中央の鋼帯１が巻き付け
られる部分は該整流部材１６で覆われていないので、操
業再開時の前記通板作業において鋼帯１をシンクロール
３に巻き付ける作業が容易になり、操業停止時間が従来
より著しく短縮可能となる。

【００２２】さらに、本発明は、流れＣの旋回流の抑制
に対して特に対策を考えた。それは、シンクロール３の
外周面に沿った曲率を有してはいるが、シンクロール３
の外周面を完全に覆う円筒状とせずに、上方を開放する
ようにしたことである。円筒状にすると、かえって旋回
流を強める作用があるからである。そのため、本発明で
は、前記整流部材１６のシンクロール３へ金属帯１が巻
き付きを始める側の一端１７は、シンクロールの中心軸
と水平な高さ位置で、該整流部材の他端１８は、少なく
ともシンクロールの外周面の最下端位置１９より鋼帯走
行方向後流側とすることが好ましい。旋回流が少しでも
上向きになれば、ドロス９の巻き上げ作用が低減するか
らである。

【００２３】次に、発明者は、上記整流部材の他にもボ
トムドロスの生成に影響を与えるめっき浴のＡｌ濃度及
び温度について検討し、その適正な範囲を以下のように
定め、その条件で操業することを本発明とした。

【００２４】まず、めっき浴中のＡｌ濃度は、０．１３
〜０．１５質量％とする。０．１３質量％未満では、十
分なＡｌ富化層が得られないためめっき層の密着性が劣
るようになるからである。また、０．１５質量％超で
は、浴中に溶出しているＦｅがＡｌと優先的に反応して
トップドロス（主としてＦｅ２Ａｌ５）を生成し、この
トップドロスの比重がめっき浴の比重よりも低いので、
めっき浴中に浮遊またはめっき浴面に浮上し、前記整流
部材がその効果を十分に発揮できないからである。

【００２５】また、めっき浴の温度は、４５５〜４７５
℃とする。４５５℃未満では、溶融亜鉛めっき鋼帯にお
いて十分なめっき密着性が得られず、４７５℃超では、
鋼帯からのＦｅの溶出が進んでドロスの生成量が多くな
り、めっき浴内のロールに巻き付き、浴機器の交換頻度
が増えて溶融亜鉛めっき鋼帯の生産性が落ちるからであ
る。

【００２６】

【実施例】図２に示したものと同様な連続溶融亜鉛めっ
きラインにて、板幅１．１ｍ、板厚０．８ｍｍの冷間圧
延された普通炭素鋼からなる鋼帯１を用い、溶融亜鉛め
っき鋼帯を製造した。その際、めっき浴２の組成は、Ａ
ｌ：０．１４質量％，残部Ｚｎで、温度４７０℃で管理
し、鋼帯１の走行速度は、必要に応じて種々変更した。
なお、浸漬したシンクロール３は、外径７００ｍｍ，長
さ２．２ｍである。また、めっき浴は、０．１５質量％
Ａｌ及び残部Ｚｎで、浴温は４８０℃とし、整流部材有
りと無しの条件にて製造した結果も併せて示す。

【００２７】このシンクロール３の支持部材１１に、図
１に示した本発明に係る整流部材１６を取りつけた。そ
の取り付け状況は、該整流部材１６の内面とシンクロー
ル３の外周面との間隔を７５ｍｍとし、シンクロール３
の両端部を覆う長さは、ロールの両端より５００ｍｍと
した。また、該整流部材１６のシンクロール３へ鋼帯１
が巻き付きを始める側の一端１７は、シンクロール３の
中心軸と水平な高さ位置としたが、他端１８は、シンク
ロール３の外周面の最下端位置１９より鋼帯走行方向後
流側で５０ｍｍ高くなるようにした。

【００２８】操業結果を鋼帯１の走行速度に応じたドロ
ス付着個数（目視観察）で評価し、図８に一括して示
す。図８より、本発明によれば、ドロス９の付着個数が
整流部材１６を取り付けていない従来の値に比べ、著し
く低減することが明らかである。つまり、ドロス欠陥が
従来より低減することを示唆している。また、Ａｌ濃度
を０．１３〜０．１５質量％、温度４５５〜４７５℃の
範囲とすると、鋼帯１の走行速度を１３０ｍ／ｍｉｎに
高めても、ドロス付着が少なく、従来の操業より、走行
速度を約５０％程度増速できるようになる。また、設備
一時停止後の操業再開時の通板作業は、整流部材を取り
付けていない時と同等であり、迅速化が達成できる。

【００２９】なお、上記実施例は、被めっき対象材が鋼
帯で、めっき浴が溶融亜鉛であるが、本発明は、これら
に限らず、他の金属帯やめっき浴（溶融アルミニウム
浴、溶融亜鉛−アルミニウム浴）にも適用できること
は、言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、めっ
き浴の底に溜まるボトムドロスの巻き上げが従来より低
減し、めっき品質が改良される。また、被めっき対象材
の金属帯の走行速度も向上でき、且つ操業再開時のシン
クロールへの通板作業による設備停止時間の短縮が図れ
るので、溶融金属めっき金属帯の生産性が確実に高ま
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る整流部材を示す概念図であり、
（ａ）は側面、（ｂ）は正面である。

【図２】一般的な連続溶融亜鉛めっき装置（ライン）を
示す図である。

【図３】従来のめっき浴流れの遮蔽板の一例を示す図で
あり、（ａ）は側面、（ｂ）は正面である。

【図４】従来の筒状体からなるめっき浴の整流部材を示
す図である。

【図５】鋼帯の走行及びロールの回転で生じるめっき浴
内の流れを示す図である。

【図６】一般的なシンクロールの構造を示す図であり、
（ａ）は正面、（ｂ）は側面である。

【図７】水モデル試験で測定しためっき浴底面の流速分
布を示す図である。

【図８】本発明の実施結果をドロス付着量で評価した図
である。

【符号の説明】１鋼帯（金属帯）２めっき浴３シンクロール４サポートロール５ノズル６ガス７タッチロール８合金化炉９ボトムドロス（ドロス）１０遮蔽板１１支持部材１２筒状体１３孔１４シンクロール下側の側面１５シンクロール下側の外周面１６整流部材１７整流部材の一端１８整流部材の他端１９最下端位置２０スナウト

フロントページの続き (72)発明者大塚和弘千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者中島宏幸千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者小橋隆昭千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者天笠敏明千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AB42 AD08 AD17 AE02 AE03 AE04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属帯へ連続溶融金属めっきを施すめっ
き浴内に浸漬されたシンクロールの下方に設けられ、金
属帯の走行及びシンクロールの回転で生じ、めっき浴の
底部に溜まったボトムドロスを巻き上げるめっき浴の流
れを抑制する整流部材であって、該整流部材の形状は、シンクロール下側の側面及び外周
面の一部を覆うと共に、該外周面に沿った曲率を有し、
前記整流部材のシンクロールの長手方向寸法は、両端か
らシンクロールに巻き付く金属帯の全面を覆わない長さ
であることを特徴とする溶融金属めっき浴の整流部材。
【請求項２】前記整流部材のシンクロールへ金属帯が
巻き付きを始める側の一端は、シンクロールの中心軸と
水平な高さ位置で、該整流部材の他端は、少なくともシ
ンクロールの外周面の最下端位置より金属帯走行方向後
流側としてなることを特徴とする請求項１記載の溶融金
属めっき浴の整流部材。
【請求項３】鋼帯を溶融亜鉛めっき浴内に連続的に導
き、該めっき浴中に浸漬して設けたシンクロールで上向
きに方向転換し、該めっき浴から鋼帯を引き上げて該鋼
帯の表面に溶融亜鉛を付着させる溶融亜鉛めっき鋼帯の
製造方法において、前記めっき浴内に請求項１又は２のいずれかに記載の整
流部材を浸漬して設け、且つ前記めっき浴のＡｌ濃度を
０．１３〜０．１５質量％に、めっき浴の温度を４５５
〜４７５℃にして操業することを特徴とする溶融亜鉛め
っき鋼帯の製造方法。