JP2003239055A - 溶融めっき金属帯の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも高品質の溶融めっき金属帯を製造
することができる溶融めっき金属帯製造方法及び製造装
置を提供する 【解決手段】 金属帯を溶融金属浴中に引き込む引込工
程と、金属帯に溶融金属を付着させるとともに、溶融金
属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさず
に金属帯を溶融金属浴外に引き上げる付着工程と、ワイ
パによって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、
ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触で制御
する制御工程とを有し、制御工程は、金属帯における帯
幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように
帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付近が突出す
る金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置さ
れた電磁石装置によって金属帯を非接触で制御する溶融
めっき金属帯の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融めっき金属帯
を製造する製造方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯などの金属帯を連続してめっきする
方法として、金属帯を亜鉛、アルミニウム等の溶融金属
中に浸漬してその金属帯の表面にめっきを施す溶融めっ
き法が知られている。

【０００３】図１４は、溶融めっき金属帯の製造ライン
の構成を示す図である。

【０００４】前工程である冷間圧延プロセスにおいて圧
延され、続く洗浄プロセスにおいて表面が洗浄された金
属帯７０は、溶融めっき金属帯製造ラインに運搬され、
無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉７１
において表面酸化膜が除去され焼鈍処理をされた後、溶
融金属の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融金属浴７
２内に導かれる。

【０００５】金属帯７０は溶融金属中を浸漬しながら通
板され、その表面に溶融金属が付着する。そして、溶融
金属浴７２から引き出された金属帯７０は溶融金属浴７
２後に設置されてあるガスワイパ７３から噴出するガス
により、金属帯に付着した過剰の溶融金属が払拭されて
金属付着量の調整が行われる。

【０００６】続くプロセスでは、用途に応じて、例えば
その金属帯７０が自動車用外板として使用される場合に
は、合金化炉７４を使用して金属帯を再加熱し均質な合
金層を作り出す合金化処理を施す場合がある。そして、
金属帯７０は急冷帯７５を通過した後、化成処理７６で
特殊の防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて
出荷される。

【０００７】図１５は、従来の溶融金属浴７２中の装置
の構成を示す配置図である。

【０００８】金属帯７０はスナウト７７と呼ばれる非酸
化性雰囲気に保たれた筒状部を通って溶融金属浴７２中
に引き込まれる。溶融金属浴７２中では方向転換用のロ
ールであるシンクロール７８によって通板方向が転換さ
れた後、同じく浴中に配されたコレクトロール７９ｂ及
びスタビライジングロール７９ａ（以下まとめてサポー
トロール７９ということがある）を経て溶融金属浴７２
外に引き出され、ガスワイパ７３でめっき付着量が調整
される。

【０００９】この溶融めっき方法は、他のめっき方法で
ある電気めっき方法と比較した場合、安価にめっき金属
帯を製造できる、容易に厚めっきの金属帯を製造できる
など多くの特長を有している

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら一方で
は、この溶融めっき方法にも解決すべき課題が存在す
る。

【００１１】まず、溶融めっき法では溶融金属浴７２中
でドロスと呼ばれる不純物が発生し、それが金属帯７０
や浴中ロール７８、７９などの浴中機器に付着すること
で金属帯に欠陥を発生させ、この結果、最悪の場合には
著しい歩留低下につながることもある。このドロスの発
生は溶融めっき金属帯の製造プロセスにおいては避けて
通ることのできない現象であるため、ドロスが金属帯７
０に付着することを防止するあるいは低減する方法が必
要とされる。

【００１２】また、溶融金属浴７２中に設置される浴中
ロール７８、７９は、常時高温の苛酷な環境にさらされ
るため、回転不良などのトラブルを生じ易く、このトラ
ブルが原因となって金属帯７０に欠陥などの品質不良を
発生させることもある。このため、従来の溶融めっき金
属帯の製造においては、定期的にラインを停止して浴中
ロール７８、７９の手入れや交換を行わなければなら
ず、操業効率を大きく低下させている。

【００１３】一方、めっき金属帯製品に対する品質向上
のニーズは年を追って高くなってきており、例えば自動
車用外板などの高級材を製造する場合には、所望の品質
を確保するため、欠陥が発生しにくい低速運転条件の下
で操業する、あるいは設備メンテナンスの頻度を増すな
どの対応を行って製造していた。そしてこの結果、操業
効率を向上させることには限界が生じていた。

【００１４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、従来よりも高品質の溶融めっき金属帯を製
造することができ、かつその金属帯の製造効率を向上す
ることができ、更に設備のメンテナンス費用を削減する
ことのできる溶融めっき金属帯製造方法及び製造装置を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する新し
い溶融金属めっき金属帯製造方法を開発するため、本発
明者らは鋭意研究を重ね、その過程で我々は浴中サポー
トロール７９に着目するに至った。

【００１６】まず、浴中サポートロール７９の目的につ
いて考えると、主な機能としては金属帯幅方向反り矯
正機能、金属帯振動抑制機能の２つを挙げることがで
きる。

【００１７】図１６は、金属帯幅方向反り発生機構を説
明する図である。

【００１８】金属帯幅方向の反りは主にシンクロール７
８において金属帯７０が曲げと曲げ戻しを受けることに
よって発生すると考えられている。

【００１９】金属帯７０がシンクロール７８から離れる
直前の位置では、曲げ戻しにより、金属帯７０にはシン
クロール７８と接触している面に引張り応力、その反対
の面に圧縮応力が作用している。

【００２０】従って、金属帯７０がシンクロール７８か
ら離れて拘束力がなくなると、金属帯７０のシンクロー
ル７８と接触していた面では引張り応力が開放され元に
戻ろうとする力が働き、その反対の面では圧縮応力が開
放され元に戻ろうとする力が働く。このため、金属帯７
０はその応力分布によって両エッジがシンクロール７８
側に曲がるような幅方向の反りが発生すると考えられて
いる。

【００２１】このようにして金属帯７０に反りが発生し
た場合、ガスワイパ７３部において、金属帯７０とガス
ワイパ７３との間隔が幅方向で一定でなくなる結果、金
属帯７０の幅方向に付着量ムラが生ずることになる。

【００２２】また、金属帯７０に反りが発生している場
合には、金属帯７０とガスワイパ７３との接触を避ける
ために、金属帯７０とガスワイパ７３の間隔を狭めるこ
とが制限される。この結果、所望の溶融金属払拭能力を
確保するためにはワイピングガス圧力を高めなければな
らず、これが時としてワイピング時に激しく飛び散った
溶融金属が金属帯７０に付着することにより発生するス
プラッシュと呼ばれる欠陥の原因となることが知られて
いる。

【００２３】そこで、浴中サポートロール７９を用いて
シンクロール７８で発生した反りを矯正する。

【００２４】図１７は浴中サポートロール７９の反り矯
正機能を説明する図である。

【００２５】浴中サポートロール７９はスタビライジン
グロール７９ａと、このロールより所定距離下方に配置
され左右方向に移動可能に構成されたコレクトロール７
９ｂとの２本のロールで構成されている。シンクロール
７８によって金属帯７０は鉛直方向に方向転換されて通
板されるが、スタビライジングロール７９ａはこの通板
ラインよりもシンクロール７８側に設けられ、コレクト
ロール７９ｂはこの通板ラインに対して所定量Ｌだけ金
属帯７０を押し込む位置に配置される。

【００２６】前述のように金属帯７０にはシンクロール
７８による曲げと曲げ戻しに起因する反りが発生してい
るが、コレクトロール７９ｂを用いて押し込み量Ｌを適
切に調整することで、金属帯７０に逆方向の曲げを加え
反りを矯正するものである。

【００２７】次に、浴中サポートロール７９の振動抑制
機能について説明する。

【００２８】一般に、金属帯７０の振動はシンクロール
７８の回転不良やガタ、その他の外乱によって、ロール
の回転周波数成分で金属帯７０が揺らされたり、金属帯
７０自体の固有振動モードが励起されたりすることで発
生する。

【００２９】図１４に示す通り、一般的な溶融めっき金
属帯製造ラインでは金属帯７０は溶融金属浴７２に浸漬
した後、数十ｍの距離を何も触れるものがない状態で引
き上げられるため、非常に振動し易い状況に置かれてい
る。

【００３０】そこで、図１５の示すように浴中サポート
ロール７９で金属帯７０を挟み込むことによってその振
動を抑制するものである。本構成では浴中サポートロー
ル７９から遠い、溶融金属浴７２のはるか上方では振動
抑制効果は期待できないが、浴中サポートロール７９に
近いガスワイパ７３の位置では振動の抑制が図れるた
め、品質上重要な付着量ムラを低減することが可能とな
る。

【００３１】このように浴中サポートロール７９は主と
して金属帯幅方向の反り矯正と、金属帯振動抑制のため
に、数十年の長きに渡って使用されている設備であり、
その実績から溶融めっき金属帯製造ラインにとっては必
須の設備であると考えられている。

【００３２】しかしながら、浴中サポートロール７９に
は以下のようないくつかの欠点も存在する。

【００３３】溶融金属浴７２で発生するドロスなどの
不純物が付着し、浴中サポートロール７９がその不純物
を金属帯７０に押し付けることで疵などの欠陥を発生さ
せる。

【００３４】金属帯７０の幅方向反り矯正のためにコ
レクトロール７９ｂを押し込むことで金属帯７０に生ず
る歪が一因となり、「腰折れ」と呼ばれる降伏点伸び欠
陥を発生させる。

【００３５】浴中サポートロール７９自体の回転不良
やガタなどにより、金属帯７０が振動することで金属帯
７０に縞状のマークを発生させる。

【００３６】浴中サポートロール７９の定期的な手入
れや交換のために設備停止が必要となり、操業効率を低
下させてしまう。また、メンテナンス費用も必要とす
る。

【００３７】これらの問題は浴中サポートロール７９が
なければ発生しないものであるため、本発明者らは溶融
めっき金属帯製造プロセスから浴中サポートロール７９
を外すことの可否について検討を行った。

【００３８】まず、前述機能の代替を検討する前に、浴
中サポートロール７９を取り外すことによる金属帯品質
への悪影響がないかどうかを検証した。これは、製造現
場においては、浴中サポートロール７９には前述の機能
の他に、溶融金属浴中のドロスなどの異物が金属帯７０
に付着しにくくする異物除去の機能があるため、浴中サ
ポートロール７９を取り外すと金属帯７０の欠陥発生を
増加させるとの通説があるためである。

【００３９】この検証は溶融金属浴７２を模擬する実験
装置を製作し、その中の流れの挙動を観察することで行
った。

【００４０】図１８は実験装置の構成を示す図である。

【００４１】実験装置は、溶融金属の代わりに水を用
い、その中にシンクロール７８と浴中サポートロール７
９を模した設備８０、８１を配置し、さらに金属帯７０
を模したエンドレスベルト８２を配して構成した。

【００４２】なお、実験装置では溶融金属の代わりに水
を用いているが、実際の溶融金属浴中のロール周りとレ
イノルズ数やフルード数が同等となるようにロール径や
ロール回転数を設定して、流体力学的に溶融金属浴中の
挙動を模擬できるようにしている。そして、流れを観察
するためのトレーサとしてアルミ粉を添加して実験を行
った。

【００４３】図１９はロール８１周りの流れの様子を示
す図である。

【００４４】ロール８１とベルト８２の接触部下部にお
いては、圧力上昇による吐き出しの流れとなり、異物を
押し出そうとする現象が見られたが、ロール８１の回転
による異物の巻込みも確認された。また、ロール８１と
ベルト８２との接触部上部においては、圧力低下による
吸い込みが発生し、むしろ異物が溜まり付着しやすい状
況を作り出していた。

【００４５】以上の結果より、本発明者らは浴中サポー
トロール７９には通説で言われているような異物除去機
能はなく、浴中サポートロール７９を取り外してもその
ことによって欠陥の発生が増加することはないものと判
断した。

【００４６】従って、浴中サポートロール７９を外すに
は金属帯７０の幅方向の反り矯正機能と振動抑制機能が
代替できれば良いことになる。

【００４７】そこで、本発明者らはそれらの機能を代替
する技術として、アクティブ振動制御技術を導入するこ
とに想到した。アクティブ振動制御技術はセンサで計測
した制御対象の振動を打ち消すような外力を何らかのア
クチュエータによって制御対象に加えることで振動を抑
制する技術であり、近年、コンピュータ能力の目覚しい
向上により広く普及してきている。また、アクチュエー
タが制御対象である金属帯７０に加える外力に静的な力
も合わせれば、振動制御のみでなく、形状制御、すなわ
ち反りの矯正も可能となる。この技術は溶融金属めっき
技術が開発された時期には存在していなかったものであ
る。

【００４８】溶融めっき金属帯を対象とする場合は、ア
クチュエータは非接触式であることが望ましいが、その
候補としては電磁石や流体力アクチュエータ（例えばエ
アパッド）などが挙げられる。

【００４９】上記実験による知見および各種検討を総合
し、高品質の溶融めっき金属帯を効率良く製造する新し
い手段として、本発明者らは溶融金属浴中に方向転換手
段のみを有し、浴中サポートロール７９の代替として溶
融金属浴上において非接触で金属帯の形状矯正および制
振を行う手段を有することを特徴とする溶融めっき金属
帯製造方法および装置を考案したものである。

【００５０】さらに、本発明では、溶融めっき金属帯製
造ライン特有の性質を考慮し、浴中サポートロールレス
を実現するための非接触金属帯制御装置などを必要最小
限の構成としている。すなわち、ガスワイパ部における
金属帯幅方向の反りは、前述の通り、必ず両エッジがシ
ンクロール側に曲がる向きになることに着眼し、非接触
金属帯制御装置をその反りの矯正に最低限必要な側の両
エッジ部のみに限定して設置したものである。

【００５１】以上より、本発明は次のように構成されて
いる。

【００５２】本発明は、金属帯をめっき金属である溶融
金属浴中に引き込む引込工程と、金属帯に溶融金属を付
着させるとともに溶融金属浴中では方向転換させる以外
の力学的作用を及ぼさずに金属帯を溶融金属浴外に引き
上げる付着工程と、金属帯に付着した過剰の溶融金属を
払拭するワイパによって溶融金属の付着量を調整する調
整工程と、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非
接触で制御する制御工程とを有し、制御工程は、金属帯
における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出
するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付
近が突出する金属帯の帯面側に帯中央を挟む位置２箇所
に配置された電磁石装置によって金属帯を非接触で制御
する溶融めっき金属帯の製造方法である。

【００５３】また本発明は、金属帯をめっき金属である
溶融金属浴中に引き込む引込工程と、金属帯に溶融金属
を付着させるとともに溶融金属浴中では方向転換させる
以外の力学的作用を及ぼさずに金属帯を溶融金属浴外に
引き上げる付着工程と、金属帯に付着した過剰の溶融金
属を払拭するワイパによって溶融金属の付着量を調整す
る調整工程と、ワイパの直前または直後で金属帯の形状
を非接触で制御する制御工程とを有し、制御工程は、金
属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて
突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央
部付近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２
箇所に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央
部に配置された電磁石装置とによって金属帯を非接触で
制御する溶融めっき金属帯の製造方法である。

【００５４】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造方法において、調整工程により溶融
金属の付着量を調整された金属帯に対し、中央部を挟む
２箇所で制御する電磁石装置の配設される側の面との関
係で金属帯の表面又は裏面のいずれか一方の面側のみに
配設されたロールを押し付けて振動を抑制する振動抑制
工程を有する溶融めっき金属帯の製造方法である。

【００５５】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造方法において、調整工程により溶融
金属の付着量を調整された金属帯に対し、その表裏に配
設された一対のロールを押し付けて振動を制御する振動
抑制工程を有する溶融めっき金属帯の製造方法である。

【００５６】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造方法において、振動抑制工程にて振
動を抑制された金属帯を加熱して合金化処理を施す合金
化工程を有する溶融めっき金属帯の製造方法。

【００５７】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造方法において、付着工程において
は、方向転換のため以外に、方向転換後に該金属帯に対
する１本のみのロール接触を行う溶融めっき金属帯の製
造方法である。

【００５８】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造方法において、付着工程に代わる付
着工程として、金属帯に溶融金属を付着させるととも
に、溶融金属浴中における金属帯へのロール接触は、金
属帯の方向転換のためのみとしつつ、金属帯を溶融金属
浴外へ引き上げる工程を有する溶融めっき金属帯の製造
方法である。

【００５９】また本発明は、溶融金属を保持してその溶
融金属を前記金属帯に付着させるとともに、溶融金属浴
中にて金属帯に力学的作用を及ぼす手段として金属帯の
方向転換装置のみを有する溶融金属浴槽と、金属帯に付
着した過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整する
ワイパと、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非
接触で制御する制御装置とを備え、この制御装置が、金
属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて
突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央
部付近が突出する金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置
２箇所に配置された電磁石装置によって金属帯を非接触
で制御する非接触制御装置である溶融めっき金属帯の製
造装置である。

【００６０】また本発明は、溶融金属を保持してその溶
融金属を金属帯に付着させるとともに、溶融金属浴中に
て金属帯に力学的作用を及ぼす手段として金属帯の方向
転換装置のみを有する溶融金属浴槽と、金属帯に付着し
た過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整するワイ
パと、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触
で制御する制御装置とを備え、この制御装置が、金属帯
における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出
するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付
近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２箇所
に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央部に
配置された電磁石装置とによって金属帯を非接触で制御
する非接触制御装置である溶融めっき金属帯の製造装置
である。

【００６１】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造装置において、ワイパにより溶融金
属の付着量を調整された金属帯に押し付けてその振動を
抑制するロールを、金属帯に対し、中央部を挟む２箇所
で制御する電磁石装置の配設される側の面との関係で金
属帯の表面又は裏面のいずれか一方の面側のみに配設し
た溶融めっき金属帯の製造装置である。

【００６２】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造装置において、ワイパにより溶融金
属の付着量を調整された金属帯に対し、その表裏に配設
されるとともに、金属帯に押し付けてその振動を抑制す
る一対のロールを備えた溶融めっき金属帯の製造装置で
ある。

【００６３】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造装置において、ロールにて振動を抑
制された金属帯を加熱して合金化処理を施す合金化炉を
備えた溶融めっき金属帯の製造装置である。

【００６４】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造装置において、溶融金属浴槽は、方
向転換のため以外に、方向転換後に該金属帯に接触する
１本のロールのみを備えた溶融めっき金属帯の製造装置
である。

【００６５】また本発明は、上記記載の発明である溶融
めっき金属帯の製造装置において、溶融金属浴槽に代わ
る溶融金属浴槽として、溶融金属を保持してその溶融金
属を金属帯に付着させるとともに、溶融金属浴中にて金
属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみ
を有する浴槽を備えたこ溶融めっき金属帯の製造装置で
ある。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。なお、以下に説明する各実施の形態では金属
帯の１具体例として鋼帯を念頭においている。また、溶
融めっき鋼帯は亜鉛めっき鋼帯であり、溶融金属は亜鉛
である。

【００６７】図１および図２は本発明の第１の実施形態
の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。

【００６８】金属帯１はスナウト４と呼ばれる非酸化性
雰囲気に保たれた筒状部を通って、溶融金属浴２中に引
き込まれる。溶融金属浴２中では方向転換用のロールで
あるシンクロール３によって通板方向が変換され鉛直に
引き上げられた後、ガスワイパ６でめっき付着量が調整
される。

【００６９】本構成においては、従来の装置で使用され
ていた浴中サポートロールが存在せず、その代わりにガ
スワイパ６の直後に非接触金属帯制御装置７を設けてお
り、その非接触金属帯制御装置７を金属帯１がシンクロ
ール３と接する面の反対側の両エッジ付近のみに配置し
ている点が特徴である。ここでは非接触金属帯制御装置
７として電磁石を想定しており、電磁石は吸引力しか発
生できないのでこのような配置となっている。仮に非接
触金属帯制御装置７としてエアパッドのように反発力を
発生するものを想定した場合には、非接触金属帯制御装
置７の配置は図１、図２と反対でシンクロール３の側と
なる。

【００７０】ここで直後とは、ガスワイパ６に近ければ
より良い制御が行えることを意味しているが、実ライン
ではガスワイパ６から後述する合金化炉までの間に設置
すれば良い。

【００７１】本構成においては、非接触金属帯制御装置
７を金属帯１の一方の面の両エッジ付近のみに設置した
ことを特徴としている。これは、例えば反りなどの形状
を矯正する際には、非接触金属帯制御装置７を金属帯１
の両エッジと中央部の少なくとも３ヶ所に配設し、また
金属帯１の表面と裏面に配設する形態もあるが、金属帯
１の一方の面の両エッジ付近のみに設置すれば足りる場
合もあるとの知見に基づいて構成したものである。

【００７２】一般に、走行中の金属帯１は常時進行方向
に張力を受けているため、例えば垂直方向に移動する金
属帯１では、その金属帯１が側面から見て左右方向に変
動した場合であっても元の位置に復元しようとする復元
力が働いている。このため、この復元力を利用すること
によって、金属帯１の一方の面の両エッジ付近のみに形
状矯正力を作用させれば、中央部に形状矯正力を作用さ
せなくとも反り形状を平坦にできる場合があるとの知見
に基づくものである。

【００７３】本実施の形態によれば、非接触金属帯制御
装置７の設置台数を減少させることができ、メンテナン
ス費用を削減することができる。

【００７４】図３は本発明の第１の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の他の構成を示す図である。

【００７５】本構成では、非接触金属帯制御装置７をガ
スワイパ６の直後に配置する図１、図２に示す構成に対
して、非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直前に
配置したことが特徴である。

【００７６】ここで直前とは、ガスワイパ６に近ければ
より良い制御が行えることを意味しているが、実ライン
では溶融金属浴２からガスワイパ６までの間に設置すれ
ば良い。

【００７７】ガスワイパ６の直前あるいは直後いずれに
設置しても金属帯の制御効果に大差はないが、ガスワイ
パ６の直後にワイピングによる気流を乱し得るものはな
い方が望ましいため、非接触金属帯制御装置７を設置で
きるスペースを確保できるかどうかなど溶融めっき金属
帯製造ラインの条件によっては図３のように配置するこ
とが有利な場合がある。

【００７８】図４は本発明の第１の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の他の構成を示す図である。

【００７９】本構成では、１セットの非接触金属帯制御
装置７をガスワイパ６の直後に配置する図１に示す構成
に対して、複数セットの非接触金属帯制御装置７をガス
ワイパ６の直後に多段に配置したことが特徴である。

【００８０】図５は本発明の第１の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の他の構成を示す図である。

【００８１】本構成では、複数セットの非接触金属帯制
御装置７をガスワイパ６の直後に多段に配置する図４に
示す構成に対して、複数セットの非接触金属帯制御装置
７をガスワイパ６の前後に配置したことが特徴である。

【００８２】非接触金属帯制御装置７を多段に配置する
ことによって形状矯正あるいは振動抑制能力を効果的に
高めることが可能となる。そして、多段配置による構成
では、主に形状矯正を行う非接触金属帯制御装置７と、
主に振動抑制を行う非接触金属帯制御装置７とに役割を
分担させて構成しても良い。

【００８３】一般的に、形状矯正においては、反りなど
の形状の変化は緩慢であるため、非接触金属帯制御装置
７に速い応答性はあまり要求されないのに対して、振動
抑制においては、金属帯１の振動の変化は速い現象であ
るため、非接触金属帯制御装置７には即応性が求められ
る。

【００８４】また、アクチュエータに必要とされる力
は、形状矯正では金属帯１の厚みや張力によってかなり
大きな力を求められるのに対して、振動抑制では金属帯
１の共振を抑制できる程度の力で十分であることが多い
ため、例えばアクチュエータが電磁石であった場合に
は、形状矯正用と振動抑制用とではコイルの巻き数など
装置の基本仕様が異なる。

【００８５】従って、非接触金属帯制御装置７の役割を
分担して構成することは制御性能を高める上で効果的で
ある。

【００８６】なお、電磁石を用いて溶融金属浴２上でＣ
反り形状矯正を行うことは、溶融金属浴２内を不必要に
かき乱さない点で有利である。すなわち、溶融金属浴２
中には、大量のドロスが存在し、これは溶融金属浴２底
部にも沈殿している。従って、いわゆるフロータや流体
力アクチュエータ等の手段により溶融金属浴２内をかき
乱してしまうと、せっかく沈殿しているドロスが舞って
しまい、金属帯１に付着して欠陥発生の原因となる。ま
たフロータ等の手段がなくても、通常のシンクロール３
に金属帯１が巻き付いて通板しているだけでもシンクロ
ール３と浴底部との間隔が狭い場合にはドロスは舞い上
がる。

【００８７】なお、本明細書では、金属帯１の非接触制
御技術として電磁石と流体力アクチュエータを挙げてい
るが、両者を比較すると、本発明を実現する上では電磁
石の方が好ましい。その理由は次の通りである。流体
力アクチュエータを溶融金属浴２上で使用すると、流
体、例えば気流により金属帯１が不必要に冷却され、品
質上の問題が生じ得る。電磁石に比べ装置が大きく、
ガスワイパ６直上への設置は困難となる。また、配管や
送風機もスペースを取るため現実の実施が難しい。電
磁石に比べ所要電力が大きく、ランニングコストが高く
なる。

【００８８】図６は本発明の第２の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の構成を示す図である。

【００８９】本構成では、非接触金属帯制御装置７をガ
スワイパ６の直後に配置する図１、図２に示す構成に対
して、非接触金属帯制御装置７の後段に金属帯１をシン
クロール３の反対側の面から押さえるタッチロール８を
配置したことが特徴である。

【００９０】このタッチロール８は、溶融めっき金属帯
製造工程においては自動車用外板など合金化溶融めっき
材の製造の際に用いられることの多い設備で、金属帯１
の振動を抑制しパスラインを安定させる目的で設置され
る。

【００９１】通常は、ワイピング直後において金属帯１
に触れるような設備を配置することは好ましくないが、
合金化溶融めっき材の製造時には更にこの後段で合金化
の処理を行うため、タッチロール８の接触程度の影響は
合金化処理によって目に見えない程度に消えてしまうの
である。

【００９２】ここでタッチロール８をシンクロール３と
反対側の面だけに配置しているのは、金属帯１には非接
触金属帯制御装置７によりシンクロール３と接している
側から反対側方向への力が働いているため、金属帯１の
振動を抑制するにはこの力を受ける側にタッチロール８
を設けて金属帯１を拘束すれば十分だからである。

【００９３】本第２の実施の形態の発明の構成では、金
属帯１の振動はタッチロール８によって抑制し、非接触
金属帯制御装置７は主に形状矯正の役割を担っている。
この構成によれば、突発的に大きな振動が生じる場合で
も、タッチロール８によってこの振動の影響を軽減でき
るため、より安定した操業を行なうことができる。

【００９４】図７は本発明の第３の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の構成を示す図である。

【００９５】本構成では、非接触金属帯制御装置７をガ
スワイパ６の直後に配置し、非接触金属帯制御装置７の
後段に金属帯１をシンクロール３の反対側の面から押さ
えるタッチロール８を配置する図６に示す構成に対し
て、タッチロール８を金属帯１の表裏両面に配置したこ
とが特徴である。

【００９６】本第３の実施の形態の発明の構成では、タ
ッチロール８が金属帯１の表裏両面に直接触れてしまう
デメリットもあるが、より確実に金属帯１を拘束できる
ため、振動抑制の点では第２の実施の形態の発明の構成
よりも優れている。

【００９７】なお、タッチロール８を用いる実施の形態
においても非接触金属帯制御装置７について図３から図
５に示したような様々なバリエーションがあることは言
うまでもない。

【００９８】図８は本発明の第４の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の他の構成を示す図である。

【００９９】本構成では、非接触金属帯制御装置７の後
段に金属帯を押さえるタッチロール８を配置した図６、
図７の構成に対して、さらにこのタッチロール８の後段
に合金化炉９を備えたことが特徴である。

【０１００】前述のようにタッチロール８を用いれば金
属帯１の振動を抑制できる反面、タッチロール８と金属
帯１との接触による影響がないとは言えない。しかし、
合金化炉９で合金化処理を施すとその影響はほとんど無
害化されるのである。

【０１０１】なお、合金化炉９を用いる実施の形態にお
いても非接触金属帯制御装置７について図３から図５に
示したような様々なバリエーションがあることは言うま
でもない。

【０１０２】図９は本発明の第５の実施形態の溶融めっ
き金属帯製造装置の構成を示す図である。

【０１０３】本構成では、非接触金属帯制御装置７の後
段に金属帯を押さえるタッチロール８を配置した図６の
構成に対して、さらに溶融金属浴２中に１本のサポート
ロール５を備えたことが特徴である。この１本のサポー
トロール５を用いる効果について説明する。尚、以下で
は、より具体化した内容とするため非接触金属帯制御装
置７を電磁石７として説明する。

【０１０４】図１０に示すように、シンクロール３を通
板することで金属帯１が塑性変形することにより発生す
るＣ反りは、シンクロール３から離れるに従って面外に
凸となる量が増加し、ある距離以上になると塑性変形量
に応じた一定量となる。従って、溶融金属浴２中にサポ
ートロール５がない場合には、金属帯１がシンクロール
３から離れる位置からガスワイパ６までの距離が、サポ
ートロール５がある場合と比較して長くなるため、ガス
ワイパ６の位置での金属帯１の形状を平坦化するに必要
な矯正力を強める必要がある。

【０１０５】しかし、例え１本であってもサポートロー
ル５を設置して金属帯１に押付けることにより、その位
置においてＣ反り（面外変形）を見掛け上解消すること
ができるためガスワイパ６の位置での金属帯１の形状を
平坦化するに必要な矯正力（例えば、電磁石の場合には
供給電流）を小さくすることができる。

【０１０６】また、サポートロール５がない場合と比較
すると、タッチロール８との間の金属帯１の拘束間隔が
短くなるため、振動がより抑制されることになる。その
結果、付着量の長さ方向の均一化が図れ、更にガスワイ
パ６を金属帯１に近接して設置することができるためス
プラッシュ等をワイピングする効果が増加して外観欠陥
の低減も可能となる。また、２本の浴中サポートロール
を用いる場合と同等の振動抑制力を発揮する。

【０１０７】本実施の形態では、サポートロール５を金
属帯１の反りを解消するようにシンクロール３とは反対
面側に設けて押し込んで配置している。このため、金属
帯１のＣ反りは反転して図６の場合とは反対側に反って
いる。そこで、電磁石７は図６で示す位置とは反対の面
側に設置しなければならない。

【０１０８】さらに本実施の形態では、電磁石７の配置
を変更したことに連動してタッチロール８についても電
磁石７が設置されている面側に配置を変更している。こ
れは前述のように、金属帯１には電磁石７の吸引力によ
ってサポートロール５が設置されている面側から電磁石
７が設置されている面側に向かう方向に力が働いている
ため、この力を受ける側にタッチロール８を設けて金属
帯１の振動を抑制するように拘束するためである。

【０１０９】尚、タッチロール８を１本使用する構成
は、この形態に限定されるものではない。電磁石７が設
置されている位置と反対面側にタッチロール８を１本の
み設ける場合であっても、金属帯１に押し込むようにタ
ッチロール８を配置することでタッチロール８と金属帯
１の接触点が振動の節となり、振動抑制の効果を発揮す
ることができる。即ち、金属帯１の表面又は裏面の何れ
の側に設けるものであってもタッチロール８を１本で構
成する形態が成立する。

【０１１０】本実施の形態では、タッチロール８が一本
の構成であるが、図１１に示すようにタッチロール８を
２本で構成することもできる。この形態では、タッチロ
ール８が金属帯１の表裏両面に接触してしまうというデ
メリットもあるが、より確実に金属帯１を拘束できるた
め、振動抑制の点では第５の実施の形態よりも優れてい
る。

【０１１１】ここでタッチロール８の構成に関しては、
金属帯１の品質上の観点と操業安定性の観点の両面から
最適な形態を選定すれば良い。一般に、品質上の観点で
は、タッチロール１本配置、タッチロール２本配置の順
に優れている。また、操業安定性の観点では、タッチロ
ール２本を配置、タッチロール１本を電磁石７側に配
置、タッチロール１本を電磁石７と反対側に配置の順に
優れている。

【０１１２】図１２の（１）は、本発明の第６の実施形
態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。
本実施の形態では、図６の構成に対して、電磁石７を金
属帯１の表面と裏面とに配置したことが特徴である。

【０１１３】図１２の（２）は、金属帯１の上流方向か
ら見た電磁石７の配置を示す図である。本実施の形態で
は、電磁石７は金属帯１の反りの形状に対応し、金属帯
１の凹面側の中央部に配置された電磁石７ａ、金属帯１
の凸面側の中央部を挟む両側のそれぞれの端部に配置さ
れた電磁石７ｂ、７ｃで構成されている。このように、
電磁石７を金属帯１の表裏面の３個所の領域に設ける構
成を「３点構成」と呼ぶこととする。

【０１１４】本実施の形態である３点構成の電磁石７を
金属帯１の表裏面に配置することで、溶融めっき金属帯
の製造条件が変更されて金属帯１に働く張力が小さくな
る場合であっても反り形状を効果的に制御することがで
きる。

【０１１５】図１３は、本発明の第６の実施形態の溶融
めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。本図
では、第５の実施形態に３点構成の電磁石を適用した構
成を示している。本形態では、図１３の（２）に示すと
おり金属帯１の反り方向の反転に対応できるように、電
磁石７ａ、７ｂ、７ｃを配置している。尚、本３点構成
の電磁石７が、タッチロール８が金属帯１の表裏面側に
配設されている形態についても適用できることは当然で
ある。

【０１１６】本発明は、このようにサポートロール５、
電磁石７、タッチロール８の種々の組み合わせの形態の
下で適用することが可能であり、金属帯１の製造形態に
合せて柔軟に構成することができる。

【０１１７】また、本発明は、ガスワイパ６との組み合
わせのみにおいて適用されるものではなく、電磁ワイピ
ング装置など過剰な溶融金属を払拭できる手段であれば
組み合わせて用いることができる。

【０１１８】以上の通り、前述の各実施の形態によれ
ば、従来の溶融めっき金属帯の製造において必要不可欠
とされていたサポートロールを用いずに溶融めっき金属
帯を製造することができる。

【０１１９】この結果、サポートロールに起因する欠陥
のない高品質な溶融めっき金属帯を製造することができ
る。

【０１２０】また、サポートロールのメンテナンスが不
要となるため、ロングサイクルの操業が可能となり、溶
融めっき金属帯の製造効率を上げることができる。

【０１２１】また、サポートロールのメンテナンスが不
要となるため、メンテナンス費用を削減することもでき
る。

【０１２２】しかも本発明では、溶融めっき金属帯製造
ライン特有の性質を考慮し、サポートロールレスを実現
するための非接触金属帯制御装置などを必要最小限の構
成としているため、低コストでかつ操業の妨げにならな
い。

【０１２３】更に本発明では、サポートロールの数を低
減した構成で上記メリットを得ることができる。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
品質な溶融めっき金属帯を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す別角度の図。

【図３】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の他の構成を示す図。

【図４】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の他の構成を示す図。

【図５】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の他の構成を示す図。

【図６】本発明の第２の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す図。

【図７】本発明の第３の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す図。

【図８】本発明の第４の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す図。

【図９】本発明の第５の実施形態の溶融めっき金属帯製
造装置の構成を示す図。

【図１０】拘束点からのＣ反り量を示す図。

【図１１】本発明の第５の実施形態の溶融めっき金属帯
製造装置の他の構成を示す図。

【図１２】本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯
製造装置の構成を示す図。

【図１３】本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯
製造装置の他の構成を示す図。

【図１４】溶融金属めっき帯の製造ラインの構成を示す
図。

【図１５】従来の溶融金属浴中の装置構成を示す図。

【図１６】金属帯幅方向反り発生機構を説明する図。

【図１７】浴中サポートロールの反り矯正機能を説明す
る図。

【図１８】実験装置の構成を示す図。

【図１９】浴中サポートロール付近の流れの様子を示す
図。

【符号の説明】

１…金属帯 ２…溶融金属浴 ３…シンクロール ４…スナウト ５…サポートロール ６…ガスワイパ ７…非接触金属帯制御装置 ８…タッチロール ９…合金化炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮川 洋一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 蒲 昭 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山内 賢志 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 深谷 賢 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AB28 AB42 AB48 AC52 AC73 AD16 AD17 AD29 AE17

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属帯をめっき金属である溶融金属浴中
   に引き込む引込工程と、 前記金属帯に溶融金属を付着させるとともに、前記溶融
   金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさ
   ずに前記金属帯を溶融金属浴外に引き上げる付着工程
   と、 前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパ
   によって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、 前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接
   触で制御する制御工程とを有し、 前記制御工程は、前記金属帯における帯幅方向の中央部
   付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じ
   る金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の
   帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石
   装置によって前記金属帯を非接触で制御することを特徴
   とする溶融めっき金属帯の製造方法。
2. 【請求項２】 金属帯をめっき金属である溶融金属浴中
   に引き込む引込工程と、 前記金属帯に溶融金属を付着させるとともに、前記溶融
   金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさ
   ずに前記金属帯を溶融金属浴外に引き上げる付着工程
   と、 前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパ
   によって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、 前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接
   触で制御する制御工程とを有し、 前記制御工程は、前記金属帯における帯幅方向の中央部
   付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じ
   る金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の
   帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装
   置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置
   とによって前記金属帯を非接触で制御することを特徴と
   する溶融めっき金属帯の製造方法。
3. 【請求項３】 前記調整工程により溶融金属の付着量を
   調整された前記金属帯に対し、前記中央部を挟む２箇所
   で制御する電磁石装置の配設される側の面との関係で前
   記金属帯の表面又は裏面のいずれか一方の面側のみに配
   設されたロールを押し付けて振動を抑制する振動抑制工
   程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶
   融めっき金属帯の製造方法。
4. 【請求項４】 前記調整工程により溶融金属の付着量を
   調整された前記金属帯に対し、その表裏に配設された一
   対のロールを押し付けて振動を制御する振動抑制工程を
   有することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融め
   っき金属帯の製造方法。
5. 【請求項５】 前記振動抑制工程にて振動を抑制された
   金属帯を加熱して合金化処理を施す合金化工程を有する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の溶融めっき金
   属帯の製造方法。
6. 【請求項６】 前記付着工程においては、 方向転換のため以外に、方向転換後に該金属帯に対する
   １本のみのロール接触を行うことを特徴とする請求項１
   乃至５の内いずれか１の請求項に記載の溶融めっき金属
   帯の製造方法。
7. 【請求項７】 前記付着工程に代わる付着工程として、 前記金属帯に溶融金属を付着させるとともに、前記溶融
   金属浴中における金属帯へのロール接触は、金属帯の方
   向転換のためのみとしつつ、前記金属帯を溶融金属浴外
   へ引き上げる工程を有することを特徴とする請求項１乃
   至６のうち何れか１の請求項に記載の溶融めっき金属帯
   の製造方法。
8. 【請求項８】 金属帯をめっき金属である溶融金属浴中
   に引き込むことにより溶融めっき金属帯を製造する装置
   において、 前記溶融金属を保持してその溶融金属を前記金属帯に付
   着させるとともに、前記溶融金属浴中にて前記金属帯に
   力学的作用を及ぼす手段として金属帯の方向転換装置の
   みを有する溶融金属浴槽と、 前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付
   着量を調整するワイパと、 前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接
   触で制御する制御装置とを備え、 この制御装置が、前記金属帯における帯幅方向の中央部
   付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じ
   る金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の
   帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石
   装置によって前記金属帯を非接触で制御する非接触制御
   装置であることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造装
   置。
9. 【請求項９】 金属帯をめっき金属である溶融金属浴中
   に引き込むことにより溶融めっき金属帯を製造する装置
   において、 前記溶融金属を保持してその溶融金属を前記金属帯に付
   着させるとともに、前記溶融金属浴中にて前記金属帯に
   力学的作用を及ぼす手段として金属帯の方向転換装置の
   みを有する溶融金属浴槽と、 前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付
   着量を調整するワイパと、 前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接
   触で制御する制御装置とを備え、 この制御装置が、前記金属帯における帯幅方向の中央部
   付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じ
   る金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の
   帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装
   置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置
   とによって前記金属帯を非接触で制御する非接触制御装
   置であることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造装
   置。
10. 【請求項１０】 前記ワイパにより溶融金属の付着量を
    調整された前記金属帯に押し付けてその振動を抑制する
    ロールを、前記金属帯に対し、前記中央部を挟む２箇所
    で制御する電磁石装置の配設される側の面との関係で前
    記金属帯の表面又は裏面のいずれか一方の面側のみに配
    設したことを特徴とする請求項８又は９に記載の溶融め
    っき金属帯の製造装置。
11. 【請求項１１】 前記ワイパにより溶融金属の付着量を
    調整された前記金属帯に対し、その表裏に配設されると
    ともに、前記金属帯に押し付けてその振動を抑制する一
    対のロールを備えたことを特徴とする請求項８または９
    に記載の溶融めっき金属帯の製造装置。
12. 【請求項１２】 前記ロールにて振動を抑制された金属
    帯を加熱して合金化処理を施す合金化炉を備えたことを
    特徴とする請求項１０又は１１に記載の溶融めっき金属
    帯の製造装置。
13. 【請求項１３】 前記溶融金属浴槽は、 方向転換のため以外に、方向転換後に該金属帯に接触す
    る１本のロールのみを備えたことを特徴とする請求項８
    乃至１２の内いずれか１の請求項に記載の溶融めっき金
    属帯の製造装置。
14. 【請求項１４】 前記溶融金属浴槽に代わる溶融金属浴
    槽として、 前記溶融金属を保持してその溶融金属を前記金属帯に付
    着させるとともに、前記溶融金属浴中にて前記金属帯に
    接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを有す
    る浴槽を備えたことを特徴とする請求項８乃至１３の内
    いずれか１の請求項に記載の溶融めっき金属帯の製造装
    置。