【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属めっき鋼板を連続的に製造する方法に関し、特に溶融金属浴槽底部に設けた開口部から鋼板を下から上に向かって通過させることで溶融亜鉛めっき鋼板（合金化溶融亜鉛めっき鋼板を含む。以下同じ。）を製造するのに好適な溶融金属めっき鋼板の方法（所謂空中ポット方式による溶融金属めっき鋼板の製造方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、亜鉛、アルミニウムや、その合金などの溶融金属めっき鋼板は、従来、一般的には以下のように製造されている。すなわち、冷間圧延後の薄鋼板に対し、前処理工程で表面の洗浄を施し、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉内において表面酸化膜を除去し、焼鈍を行い、次いで冷却して溶融金属浴温度とほぼ同程度まで冷却して溶融金属浴中に侵入させる。その後、鋼板を浴から引き上げ、鋼板表面に付着した過剰の溶融金属をガスワイピングノズルで払拭している。
【０００３】
従来の溶融金属めっき鋼板の製造に用いられる装置の溶融金属浴周辺部分を図４に示す。鋼板１は非酸化性雰囲気に保たれたスナウト２０から溶融金属浴２１に引き込まれ、シンクロール１９およびサポートロール４を経て鉛直方向に引き上げられ、ガスワイピングノズル１１で過剰の溶融金属が払拭される。
【０００４】
しかしながら、このような従来型の装置では、溶融金属浴中でドロス等の不純物が発生し、これらが浴中ロール（シンクロール１９やサポートロール４）に付着して、鋼板１に押し疵を発生させる。あるいは、鋼板１に付着してプレス等の加工時に表面欠陥となる。このような欠陥を防止するため、浴中ロールを取り出して手入れを行ったり、ドロスが溶融金属浴中で浮遊しないように整流板を浴底部に設置するなどの対応が施されている。さらに、浴中ロールには、溶融金属による溶損に起因した回転不良が発生し、めっき欠陥を発生する。その対策として、定期的に浴中ロールを交換したり、ロール表面にセラミックス等を溶射する処理が施されている。
【０００５】
このように、従来の製造装置で溶融金属めっき鋼板の製造を行うと、品質や操作性が悪くなる欠点があった。
【０００６】
近年、同一の溶融金属めっきラインで、めっき金属組成の異なる溶融金属めっき鋼板、すなわちめっき品種の異なる溶融金属めっき鋼板が製造されるようになってきた。溶融金属浴槽は浴中機器を設置するために極めて大容量になる。そのため数種類の溶融金属めっき鋼板を同一ラインで製造する場合、めっき品種切り替え時の浴入れ替えに多大の時間、費用、労力を必要としている。
【０００７】
このような問題点に対処するために、底部に開口部のある溶融金属浴槽に溶融金属を保持し、開口部下方から鋼板を通過させてめっきを行う技術、いわゆる空中ポットが開発されている。例えば、特許文献１には、循環による空中ポットが開示され、鋼板導入部に静圧を印加することが記載されている。また、特許文献２には、溶融金属を電磁力により保持し、鋼板通過位置において気体を噴射する空中ポットが開示されている。さらに、特許文献３には、一対の回転ドラム間に溶融金属を供給する方法が開示されている。さらにまた、特許文献４には、溶融金属めっき浴槽底部に鋼板との間を０．０５〜１ｍｍに保持するシール板を設置した装置が、特許文献５には、シール板設置めっき浴下部に圧力室を設ける装置がそれぞれ開示されている。
【０００８】
上記空中ポットで問題となるのは、溶融金属が溶融金属浴槽底部の開口部から流下して、開口部下方の搬送ロールやめっき前の鋼板等に付着することであり、従って溶融金属をいかに保持して溶融金属浴槽底部の開口部から流下させないかということであり、これまでに開示された技術の多くもその点に着目したものである。
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１や特許文献２のように気体の静圧や電磁力により溶融金属の流下を防止する技術は、浴面の高さや流下溶融金属の複雑な流動状態等に応じて気体圧力や電磁力を制御する必要があり、これら従来技術ではその十分な制御方法が得られていない。また、単に気体を鋼板に対して垂直方向に噴射して溶融金属の流下を防止する方法では、少量の溶融金属の流下に対しては効果があるものの、実際の溶融金属浴槽から流下するのを防止するための十分なシール力を得られず、あくまでも補助的な手段にすぎない。
【００１０】
また、特許文献４や特許文献５に開示されているようなシール板を設ける技術は、鋼板とシール板との間を０．０５〜１ｍｍに保持する必要があるが、実際には鋼板がシール板と接触し鋼板表面が疵つくといった問題点がある。さらに、特許文献３に開示された回転ドラム間に溶融金属を供給する方法は、鋼板と接していないロール端部での流下が問題となる。
【００１１】
このように、上記従来技術はいずれも、溶融金属の流下を操業上問題のないレベルで長時間に亘って防止することが困難であったり、鋼板表面に疵が発生したりする問題がある。
【００１２】
本発明者らは、前記従来技術の問題点を改善すべく検討を行い、鋼板にめっきする溶融金属供給浴の下側に流下溶融金属受け浴を設けて該溶融金属供給浴から流下する溶融金属を受け、さらに該流下溶融金属受け浴下側の鋼板通過開口部に非酸化性の気体を供給し鋼板に噴き付ける装置を設けて溶融金属の温度以下の気体を鋼板に噴き付けることで、鋼板を通過させる溶融金属浴からの溶融金属の流下があっても、流下した溶融金属浴がさらに下方に流下することを防止すれば、前記従来技術の問題点を大幅に改善できることを見出し、特許出願した（特許文献６）。
【００１３】
以下に、先行技術文献情報について記載する。
【００１４】
【特許文献１】
特開昭６３−１０９１４８号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開昭６３−３０３０４５号公報
【００１６】
【特許文献３】
特開平１−１３９７４４号公報
【００１７】
【特許文献４】
特開平４−３６４４７号公報
【００１８】
【特許文献５】
特開平９−５３１６４号公報
【００１９】
【特許文献６】
特開２００１−２００３５３号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献６に開示される技術では、溶融金属浴から流下した溶融金属浴が下方に流下するのを確実に防止できない場合があることが明らかになった。
【００２１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、金属板を通過させる溶融金属浴槽からの溶融金属の流下を操業上問題のないレベルで長時間に亘って防止することができ、また鋼板表面に疵発生の問題を解消できる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の手段は、次のとおりである。
（１）金属のインゴットを投入して溶解を行う溶解浴槽から溶融金属が供給される溶融金属浴槽底部に設けた開口部から鋼板を下から上に向かって通過させて鋼板に溶融めっきを施す溶融金属めっき鋼板の製造方法において、前記溶融金属浴の下側に、前記溶融金属浴から流下する溶融金属を受けるとともに、その下部に鋼板を下から上に通過させる開口部を備える溶融金属受け槽を設け、さらに前記溶融金属受け槽の前記開口部上方の鋼板の表裏両側に前記溶融金属受け槽の開口部から溶融金属が流下するのを防止するための気体を噴射するスリットノズルを設け、該スリットノズルの気体噴射角度は水平方向に対して上方に４０〜８０度の範囲内にするとともに、気体の噴射圧力Ｐは下式を満足することを特徴とする連続溶融金属めっき鋼板の製造方法。
Ｐ＞ρｇｈ＋１／２ρ｛（Ｑ／Ａ）2−Ｖ2｝
ただし、ρは溶融金属の密度（ｋｇ／ｍ3）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）、ｈはスリットノズルからの噴流が鋼板に衝突する地点から溶融金属浴槽の液面までの距離（ｍ）、Ｑは溶融金属浴槽に送られる溶融金属の流量（ｍ3／ｓ）、Ａは溶融金属浴槽底部の開口部面積（ｍ2）、Ｖはライン速度（ｍ／ｓ）。
【００２３】
（２）溶融金属浴槽内の液面の高さ（Ｈ）を２０〜１００ｍｍとすることを特徴とする（１）に記載の連続溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施に使用される溶融金属めっき鋼板の製造装置の構成例を示す概略断面図である。図１において、１は鋼板、２は焼鈍炉、３はデフレクターロール、４はサポートロール、５は鋼板１の両側に配置された一対の押さえロール、６はめっき装置（空中ポット）である。
【００２６】
めっき装置６は、めっき金属インゴットを溶かす溶解浴槽１３から溶融金属８が供給され、浴面高さの制御された溶融金属浴槽９と、鋼板１に付着した過剰の溶融金属を気体により払拭するガスワイピングノズル１１と、溶融金属浴槽９の下側に設けられた溶融金属受け浴槽１０と、溶融金属受け浴槽１０内に設置したスリットノズル１２と、スリットノズル１２の圧力を調整する圧力調整装置７と、溶融金属受け浴槽１０とめっき金属インゴットを溶かす溶解浴槽１３とを連結する溶融金属経路１６とを備えている。
【００２７】
鋼板１は、焼鈍炉２内で焼鈍、冷却された後、デフレクターロール３で鉛直方向に搬送され、サポートロール４で形状矯正が行われ、その後一対の押さえロール５を介してめっき装置（空中ポット）６に搬送される。一対の押さえロール５は、鋼板の振動を抑え、パスラインを決めるために設けられている。なお、上記押さえロール５およびサポートロール４は必須なものではないが、鋼板振動の抑制の観点からは押さえロール５を、また鋼板形状の観点からはサポートロール４を設置することが好ましい。
【００２８】
めっき装置（空中ポット）６では、鋼板１は、溶融金属受け浴槽１０底部の開口部１０ａを通って溶融金属受け浴槽１０を通過し、さらに溶融金属浴槽９底部の開口部９ａを通って溶融金属浴槽９中を下から上へ通過して溶融めっきされ、鋼板１に付着した過剰の溶融金属はスワイピングノズル１１から気体を吹き付けて払拭される。
【００２９】
溶解浴槽１３からの溶融金属８は、ポンプ等の溶融金属移送装置１４により供給経路１５に供給される。一方、上記溶融金属流動経路１５を溶融金属受け浴槽１０に流下した溶融金属８が溶解浴槽１３に戻される。
【００３０】
溶融金属浴槽９は、下側に設けられた開口部９ａを通ってその中を下から上へ通過する鋼板１に溶融金属を供給するための浴槽であり、図示しない機構により浴面の位置が制御されている。浴面高さの制御方式は特に限定されるものではないが、例えば、後記する図３に示すようなオーバーフロー堰を設けるものが挙げられる。
【００３１】
上記開口部９ａは鋼板との接触がないように５ｍｍ以上の開口幅であることが好ましい。したがって、開口部９ａから溶融金属が流下することは避けられない。本装置では流下した溶融金属を受け止めるために、溶融金属受け浴槽１０を溶融金属浴槽９の下側に設けている。溶融金属受け浴槽１０は、溶融金属浴槽９の下方に密接して設けられ、開口部９ａから流下する溶融金属をスリットノズル１２（後記）により吹き飛ばし、吹き飛ばした溶融金属を受け止める機能を有している。
【００３２】
スリットノズル１２は溶融金属浴槽底部の開口部から流下してくる溶融金属に対向してガスを噴射することにより、溶融金属受け浴槽底部の開口部１０ａからの溶融金属の流下を防止する。この時のガス噴射は、溶融金属が流下してくる方向になるべく対向する角度、つまり水平方向に対して上方に９０度に近い角度が望ましい。しかし、この角度が大きくなると、スリットノズル先端部から鋼板までの距離が大きくなり、衝突圧力が弱まる。逆に、噴射圧力を高くすると、溶融金属浴面からスプラッシュを発生させてしまい、圧力調整が非常に難しい。
【００３３】
ガス噴射角度と溶融金属受け浴槽底部の開口部からの溶融金属のリーク流量の関係について詳細な検討を行った結果、図２に示すように、ガス噴射角度が水平方向に対して４０度未満では、ガス噴射圧力を高めても、溶融金属の流下を防止することができなかった。一方、８０度を超えた角度では、溶融金属浴面からスプラッシュを発生させない範囲でガス噴射圧力を調整すると、溶融金属の流下が発生することが判明した。なお、図２において、ガス噴射角度は水平方向に対する上向き角度、リーク流量は溶融金属受け浴槽底部１０の開口部１０ａの鋼帯幅方向の単位長さ、単位時間あたりの溶融金属の流下量である。
【００３４】
また、スリットノズルからのガス噴射圧力は、上方からの溶融金属のエネルギーを上回るように設定すれば、鋼板をつたわって流下する溶融金属をせきとめられることが分かった。ここで、溶融金属のエネルギーとは、スリットノズルからの噴射ガスが鋼板に衝突する地点における位置エネルギーと運動エネルギーの和であり、このエネルギーの最大値はρｇｈ＋１／２ρ｛（Ｑ／Ａ）2−Ｖ2｝である。ただし、ρは溶融金属の密度（ｋｇ／ｍ3）、ｇは重力加速度（ｍ／ｓ2）、ｈはスリットノズル１２からの噴流が鋼板１に衝突する地点から溶融金属浴槽の液面までの距離（ｍ）、Ｑは溶融金属浴槽に送られる溶融金属の流量（ｍ3／ｓ）、Ａは溶融金属浴槽底部の開口部面積（ｍ2）、Ｖはライン速度（ｍ／ｓ）である。したがって、このエネルギーの最大値よりもスリットノズルの噴射ガス圧力Ｐを高くすればよい。
【００３５】
以上から、スリットノズルからのガス噴射は水平方向に対して上方に４０度〜８０度の範囲にし、ガス圧力を下記（１）式を満足する範囲に設定すれば、溶融金属受け浴槽１０の開口部１０ａからの溶融金属の流下を防止でき、また溶融金属浴槽９の浴面からのスプラッシュの発生を防止できる。ガス圧力Ｐを下記（１）式を満足する範囲内の下限値近くで設定することにより、ガス流量を少なくすることができ、製造コストを低減できる。
Ｐ＞ρｇｈ＋１／２ρ｛（Ｑ／Ａ）2−Ｖ2｝ （１）
また、スリットノズル１２から噴射するガスにより、溶融金属が冷え固まるのを防止するために、加熱したガスを噴射することが望ましい。また、めっき前の鋼板に吹き付けるので、非酸化性ガス（例えば窒素ガス）を用いることが好ましい。
【００３６】
なお、図１の装置では、溶融金属受け浴槽１０の溶融金属が、めっき金属のインゴットを投入して溶解を行う溶解浴槽１３に流入可能なように溶融金属流動経路１６で連結してあるため、溶融金属浴槽から流下した溶融金属を再度溶融金属浴槽９に供給することができ、経済的である。
【００３７】
溶融金属浴槽内の液面の高さ（Ｈ）は２０〜１００ｍｍ程度が好ましい。これは、該液面の高さ（Ｈ）が２０ｍｍ未満になるとスリットノズル１２からのガス圧力の変動により浴面からスプラッシュが発生しやすくなり、逆に該液面の高さ（Ｈ）が１００ｍｍ超になると、溶融金属受け浴槽１０の開口部１０ａからの溶融金属の流下を防止するのに必要なスリットノズル１２からのガス圧力を増大させなければならず、製造コスト増につながるからである。
【００３８】
また、スリットノズル１２と溶融金属浴槽９下部との間隔（Ｄ）は、１０〜１００ｍｍにするのが望ましい。スリットノズル１２からのガス圧力を低下することができるということでは、両者の間隔は小さい方が良いが、両者を近づけすぎると開口部１０ａから流下する溶融金属がスリットノズル１２からの噴流によりスムーズに吹き飛ばされなくなるため、両者の間隔は１０ｍｍ以上が好ましい。両者の間隔が１００ｍｍ超になると上記同様に、溶融金属受け浴槽１０の開口部１０ａからの溶融金属の流下を防止するのに必要なスリットノズル１２からのガス圧力を増大させなければならず、製造コスト増につながる。
【００３９】
図３は、本発明の実施に使用される溶融金属めっき鋼板の製造装置の別の構成例を示す概略断面図である。図３の装置では、図１の装置に対して、さらに溶融金属浴槽９にオーバーフロー堰１７と前記オーバーフロー堰１７に流入する溶融金属を溶解浴槽１３に戻すオーバーフロー経路１８とが付設されていることが特徴である。本装置では、鋼板通板中、溶融金属浴槽９内の溶融金属８が堰部１７ａを超えてオーバーフロー堰１７内に流入するように、溶解浴槽１３から溶融金属浴槽９へ溶融金属８が供給される。溶融金属浴槽９内の溶融金属８の液面高さの変動が防止されることで、溶融金属受け浴槽１０の開口部１０ａからの溶融金属の流下の防止と溶融金属浴槽９の浴面からのスプラッシュの防止をより確実に行うことができるようになる。
【００４０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。ここでは、図３に概略を示したような装置を用いて、低融点金属（ウッドメタル、融点：７０℃、密度：９６５０ｋｇ／ｍ3、大阪アサヒメタル工場製Ｕ−アロイ７０）のシール性を検証した。
【００４１】
鋼板１（幅１２０ｍｍ）をデフレクターロール３、サポートロール４を介して押さえロール５（ロール径５０ｍｍ）からめっき装置（空中ポット）６に導入した。溶融金属受け浴槽１０における鋼板通過開口部１０ａと鋼板１との間隔は３ｍｍになるように調整した。スリットノズル１２にはスリット幅が１．２ｍｍのノズルを使用し、溶融金属浴槽９下部とノズルとの間隔（溶融金属浴槽９下部とノズルガス噴射部との間隔；Ｄ）は２０ｍｍ、鋼板１とノズルとの間隔は３ｍｍとした。
【００４２】
溶融金属受け浴槽１０の上には５ｍｍ×２５０ｍｍの鋼板開口部９ａを有する溶融金属浴槽９を上記溶融金属受け浴槽１０と密接するように連結した。また、溶融金属受け浴槽１０と溶解浴槽１３とは内径５０ｍｍの配管１６で連結し、溶融金属受け浴槽１０に溜まったウッドメタルを溶解浴槽１３に導くようにした。溶融金属（ウッドメタル）は、ポンプ１４により周囲に電熱ヒータを取り付けて溶融金属の温度を９０℃に保った溶解浴槽１３から０．２ｍ3／ｍｉｎの割合で供給浴槽９に移送した。供給浴槽９には浴面高さ（Ｈ）を一定（５０ｍｍ）に保つオーバーフロー堰１７を設け、オーバーフロー堰１７に流入したウッドメタルはオーバーフロー経路１８から溶解浴槽１３に戻した。
【００４３】
まず、圧力調整装置７を作動させずに、鋼板１を３０〜１２０ｍ／ｍｉｎの速度で上方に引き上げて、前記鋼板引き上げ速度における溶融金属受け浴槽１０の鋼板通過開口部１０ａからのウッドメタルの流下状態を観察した（比較例）。
【００４４】
次に、圧力調整装置７を作動させて、鋼板１を３０〜１２０ｍ／ｍｉｎの速度で上方に引き上げて、前記同様に溶融金属受け浴槽１０の鋼板通過開口部１０ａからのウッドメタルの流下状態を観察した（本発明例）。
【００４５】
スリットノズル１２からガス噴射を行わない場合（比較例）は、３０〜１２０ｍｐｍの全ての速度条件において、ウッドメタルの流下が観測されたのに対し、ガス噴射角度を６０度に設定し、ヘッダ圧力を前記（１）式を十分満足する５０ｋＰａのガス噴射を行った場合は、上記何れの速度条件においても、ウッドメタルの流下を防止できることが確認できた。また、比較例、本発明例のどの条件においても鋼板１と空中ポットとの接触は認められず、通板性にも問題はなかった。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、鋼板を通過させる溶融金属浴からの溶融金属の流下を操業上問題のないレベルで長時間に亘って安定して防止することができる。したがって、浴中機器に起因した欠陥やドロス欠陥などの解消、長時間安定操業の達成、さらに異なる品種との切り替えが容易に行えるなど、いわゆる空中ポット方式のめっき装置の長所を享受することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用される溶融金属めっき鋼板の製造装置の構成例を示す概略断面図である。
【図２】スリットノズルのガス噴射角度とリーク流量の関係を説明するための図。
【図３】本発明の実施に使用される溶融金属めっき鋼板の製造装置の別の構成例を示す概略断面図である。
【図４】従来の溶融金属めっき設備を示す概略断面図。
【符号の説明】
１ 鋼板
２ 焼鈍炉
３ デフレクターロール
４ サポートロール
５ 押さえロール
６ 溶融金属めっき装置
７ 圧力調整装置
８ 溶融金属
９ 溶融金属浴槽
１０ 溶融金属受け浴槽
１１ ガスワイピングノズル
１２ スリットノズル
１３ 溶解浴槽
１４ 溶融金属移送装置（ポンプ）
１５ 溶融金属供給経路
１６ 溶融金属経路
１７ オーバーフロー堰
１８ オーバーフロー経路
１９ シンクロール
２０ スナウト
２１ 溶解金属浴槽[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for continuously producing a hot-dip galvanized steel sheet, and particularly to a hot-dip galvanized steel sheet (alloyed hot-dip galvanized steel sheet) by passing the steel sheet from bottom to top through an opening provided at the bottom of a hot-dip metal bath. The present invention relates to a method of producing a hot-dip metal-plated steel sheet suitable for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet (the method for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet by a so-called air pot method).
[0002]
[Prior art]
For example, a hot-dip metal-plated steel sheet such as zinc, aluminum, or an alloy thereof is conventionally generally manufactured as follows. That is, the thin steel sheet after cold rolling is subjected to surface cleaning in a pretreatment step, a surface oxide film is removed in an annealing furnace maintained in a non-oxidizing or reducing atmosphere, and annealing is performed. It is cooled to about the same temperature as the molten metal bath temperature and penetrates into the molten metal bath. Thereafter, the steel sheet is pulled out of the bath, and excess molten metal adhering to the steel sheet surface is wiped by a gas wiping nozzle.
[0003]
FIG. 4 shows a portion around a molten metal bath of an apparatus used for manufacturing a conventional hot-dip coated steel sheet. The steel sheet 1 is drawn into the molten metal bath 21 from the snout 20 kept in a non-oxidizing atmosphere, pulled up vertically through the sink roll 19 and the support roll 4, and excess molten metal is wiped by the gas wiping nozzle 11. .
[0004]
However, in such a conventional apparatus, impurities such as dross are generated in the molten metal bath, and these adhere to the rolls in the bath (sink roll 19 and support roll 4), and generate a press flaw on the steel sheet 1. Let it. Alternatively, it adheres to the steel sheet 1 and becomes a surface defect during processing such as pressing. In order to prevent such defects, measures have been taken such as taking out the roll in the bath and performing maintenance, and installing a current plate at the bottom of the bath so that dross does not float in the molten metal bath. Further, in the roll in the bath, poor rotation occurs due to erosion by the molten metal, and plating defects occur. As a countermeasure, a process of periodically replacing the roll in the bath or spraying ceramics or the like on the roll surface is performed.
[0005]
As described above, when a hot-dip metal-plated steel sheet is manufactured by a conventional manufacturing apparatus, there is a disadvantage that quality and operability are deteriorated.
[0006]
In recent years, hot-dip metal-plated steel sheets having different plating metal compositions, that is, hot-dip metal-plated steel sheets having different plating varieties, have been manufactured in the same hot-dip metal plating line. Molten metal bathtubs have a very large capacity for installing equipment in the bath. Therefore, when manufacturing several types of hot-dip metal-plated steel sheets on the same line, a large amount of time, cost, and labor are required for changing baths when changing plating types.
[0007]
In order to cope with such a problem, a so-called aerial pot has been developed in which a molten metal is held in a molten metal bath having an opening at the bottom and plating is performed by passing a steel plate from below the opening. For example, Patent Literature 1 discloses an aerial pot by circulation and describes that a static pressure is applied to a steel plate introduction portion. Patent Literature 2 discloses an aerial pot that holds a molten metal by electromagnetic force and injects gas at a position where a steel sheet passes. Further, Patent Document 3 discloses a method of supplying molten metal between a pair of rotating drums. Furthermore, Patent Literature 4 discloses an apparatus in which a sealing plate for maintaining a distance between a steel plate and a steel plate at 0.05 to 1 mm is installed at the bottom of a hot-dip metal plating bath. Apparatuses for providing chambers are disclosed.
[0008]
The problem with the above aerial pot is that the molten metal flows down from the opening at the bottom of the molten metal bath and adheres to the transport roll below the opening and the steel plate before plating, and therefore, how the molten metal is retained Then, it is not allowed to flow down from the opening at the bottom of the molten metal bathtub, and many of the techniques disclosed so far pay attention to that point.
[0009]
However, the technology for preventing the flow of molten metal by static pressure or electromagnetic force of gas as described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above depends on the height of the bath surface and the complicated flow state of the molten metal flowing down. It is necessary to control pressure and electromagnetic force, and these conventional techniques do not provide a sufficient control method. In addition, in the method of preventing the molten metal from flowing down by simply injecting gas perpendicularly to the steel sheet, although it is effective for the flowing down of a small amount of molten metal, it is necessary to prevent the molten metal from flowing down from the actual bath. It does not provide sufficient sealing force to prevent this, and is merely an auxiliary measure.
[0010]
Further, in the technique of providing a seal plate as disclosed in Patent Document 4 or Patent Document 5, it is necessary to maintain the distance between the steel plate and the seal plate at 0.05 to 1 mm. There is a problem that the surface of the steel plate is damaged due to contact with the plate. Further, in the method of supplying molten metal between the rotating drums disclosed in Patent Document 3, there is a problem in that the molten metal flows down at the end of the roll not in contact with the steel plate.
[0011]
As described above, all of the above prior arts have a problem that it is difficult to prevent the molten metal from flowing down at a level that does not cause a problem in operation for a long time, and there is a problem that a flaw is generated on the surface of the steel sheet.
[0012]
The present inventors have studied to improve the problems of the prior art, and provided a falling molten metal receiving bath below the molten metal supply bath to be plated on the steel sheet, and the molten metal flowing down from the molten metal supply bath. In addition, by providing a device for supplying a non-oxidizing gas to the steel sheet passage opening below the falling molten metal receiving bath and spraying the steel sheet, and spraying a gas having a temperature equal to or lower than the temperature of the molten metal to the steel sheet, It has been found that even if there is a flow of molten metal from the molten metal bath that passes through, the problem of the prior art can be greatly improved by preventing the molten metal bath from flowing further downward. (Patent Document 6).
[0013]
The prior art document information is described below.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-63-109148
[Patent Document 2]
JP-A-63-303045
[Patent Document 3]
JP-A-1-139744
[Patent Document 4]
JP-A-4-36447
[Patent Document 5]
JP-A-9-53164
[Patent Document 6]
JP 2001-200353 A
[Problems to be solved by the invention]
However, it has become clear that the technique disclosed in Patent Document 6 cannot reliably prevent the molten metal bath flowing down from the molten metal bath from flowing downward.
[0021]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to prevent the flow of molten metal from a molten metal bath through which a metal plate passes through at a level that does not cause a problem in operation for a long time. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet that can solve the problem of generation of flaws on the surface.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
Means of the present invention for solving the above problems are as follows.
(1) Melting in which a molten steel is supplied from a melting bath in which a metal ingot is charged and molten metal is supplied. In the method for producing a metal-plated steel sheet, a molten metal receiving tank provided with an opening for receiving the molten metal flowing down from the molten metal bath and having an opening through which the steel sheet passes from below to below the molten metal bath. A slit nozzle for injecting a gas for preventing molten metal from flowing down from the opening of the molten metal receiving tank on both sides of the steel plate above the opening of the molten metal receiving tank; Continuous hot-dip metal plating characterized in that the gas injection angle of the nozzle is in the range of 40 to 80 degrees above the horizontal direction and the gas injection pressure P satisfies the following expression. Method of manufacturing the plate.
P> ρgh + 1 / 2ρ {(Q / A) 2 −V 2 }
Here, ρ is the density of the molten metal (kg / m 3 ), g is the gravitational acceleration (m / s 2 ), and h is the distance from the point where the jet from the slit nozzle collides with the steel plate to the liquid level of the molten metal bath ( m), Q is the flow rate (m 3 / s) of the molten metal sent to the molten metal bath, A is the area of the opening at the bottom of the molten metal bath (m 2 ), and V is the line speed (m / s).
[0023]
(2) The method according to (1), wherein the height (H) of the liquid surface in the molten metal bath is 20 to 100 mm.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a manufacturing apparatus for a hot-dip metal-plated steel sheet used for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a steel plate, 2 denotes an annealing furnace, 3 denotes a deflector roll, 4 denotes a support roll, 5 denotes a pair of holding rolls arranged on both sides of the steel plate 1, and 6 denotes a plating apparatus (air pot).
[0026]
The plating apparatus 6 is supplied with a molten metal 8 from a melting bath 13 for melting a plated metal ingot, and a molten metal bath 9 having a controlled bath surface height, and a gas for wiping excess molten metal attached to the steel plate 1 with gas. A wiping nozzle 11, a molten metal receiving bath 10 provided below the molten metal bath 9, a slit nozzle 12 installed in the molten metal receiving bath 10, and a pressure adjusting device 7 for adjusting the pressure of the slit nozzle 12. And a molten metal path 16 connecting the molten metal receiving bath 10 and a melting bath 13 for melting the plated metal ingot.
[0027]
After the steel sheet 1 is annealed and cooled in an annealing furnace 2, it is conveyed in a vertical direction by a deflector roll 3, a shape correction is performed by a support roll 4, and then a plating apparatus (air pot) through a pair of holding rolls 5. ) 6. The pair of holding rolls 5 are provided for suppressing vibration of the steel plate and determining a pass line. Note that the press roll 5 and the support roll 4 are not essential, but it is preferable to install the press roll 5 from the viewpoint of suppressing the vibration of the steel plate and the support roll 4 from the viewpoint of the shape of the steel plate.
[0028]
In the plating apparatus (air pot) 6, the steel sheet 1 passes through the molten metal receiving bath 10 through the opening 10 a at the bottom of the molten metal receiving bath 10, and further passes through the opening 9 a at the bottom of the molten metal bath 9. Excessive molten metal that passes through the bathtub 9 from below and is hot-dip and adheres to the steel plate 1 is wiped by blowing gas from the swipe nozzle 11.
[0029]
The molten metal 8 from the melting bath 13 is supplied to a supply path 15 by a molten metal transfer device 14 such as a pump. On the other hand, the molten metal 8 flowing down the molten metal flow path 15 to the molten metal receiving bath 10 is returned to the melting bath 13.
[0030]
The molten metal bath 9 is a bath for supplying molten metal to the steel sheet 1 passing through the opening 9a provided on the lower side and passing through the inside from the bottom to the top, and the position of the bath surface is adjusted by a mechanism not shown. Is controlled. The method of controlling the bath surface height is not particularly limited, and examples thereof include a method in which an overflow weir as shown in FIG. 3 described later is provided.
[0031]
The opening 9a preferably has an opening width of 5 mm or more so as not to contact the steel plate. Therefore, it is inevitable that the molten metal flows down from the opening 9a. In this apparatus, a molten metal receiving bath 10 is provided below the molten metal bath 9 in order to receive the molten metal flowing down. The molten metal receiving bath 10 is provided closely below the molten metal bath 9 and has a function of blowing the molten metal flowing down from the opening 9 a by the slit nozzle 12 (described later) and receiving the blown molten metal. .
[0032]
The slit nozzle 12 prevents gas from flowing down from the opening 10a at the bottom of the molten metal bath by injecting a gas opposite to the molten metal flowing down from the opening at the bottom of the molten metal bath. The gas injection at this time is desirably at an angle facing the molten metal flowing down as much as possible, that is, at an angle close to 90 degrees upward with respect to the horizontal direction. However, when this angle increases, the distance from the tip of the slit nozzle to the steel plate increases, and the collision pressure decreases. Conversely, if the injection pressure is increased, a splash is generated from the molten metal bath surface, and it is very difficult to adjust the pressure.
[0033]
As a result of a detailed study on the relationship between the gas injection angle and the leak flow rate of the molten metal from the opening of the molten metal receiving bath bottom, as shown in FIG. 2, when the gas injection angle is less than 40 degrees with respect to the horizontal direction, However, even if the gas injection pressure was increased, it was not possible to prevent the molten metal from flowing down. On the other hand, at an angle exceeding 80 degrees, it has been found that when the gas injection pressure is adjusted within a range that does not generate splash from the molten metal bath surface, the molten metal flows down. In FIG. 2, the gas injection angle is the upward angle with respect to the horizontal direction, and the leak flow rate is the unit length in the steel strip width direction of the opening 10a of the molten metal receiving bath bottom 10, and the amount of molten metal flowing down per unit time. .
[0034]
Also, it was found that if the gas injection pressure from the slit nozzle was set to exceed the energy of the molten metal from above, the molten metal flowing down the steel plate could be damped. Here, the energy of the molten metal is the sum of the potential energy and the kinetic energy at the point where the gas injected from the slit nozzle collides with the steel sheet, and the maximum value of this energy is ρgh + ／ ρ (Q / A) 2 − V 2 ｝. Here, ρ is the density of the molten metal (kg / m 3 ), g is the gravitational acceleration (m / s 2 ), and h is the distance from the point where the jet from the slit nozzle 12 collides with the steel plate 1 to the liquid level of the molten metal bath. Distance (m), Q is the flow rate (m 3 / s) of the molten metal sent to the molten metal bath, A is the opening area (m 2 ) at the bottom of the molten metal bath, and V is the line speed (m / s). . Therefore, the injection gas pressure P of the slit nozzle should be higher than the maximum value of this energy.
[0035]
From the above, if the gas injection from the slit nozzle is set in the range of 40 degrees to 80 degrees upward with respect to the horizontal direction and the gas pressure is set in a range satisfying the following expression (1), the opening of the molten metal receiving bath 10 It is possible to prevent the molten metal from flowing down from the portion 10a, and to prevent splash from the bath surface of the molten metal bathtub 9. By setting the gas pressure P near the lower limit within the range satisfying the following expression (1), the gas flow rate can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
P> ρgh + ／ ρ ((Q / A) 2 −V 2 } (1)
Further, in order to prevent the molten metal from being cooled and hardened by the gas injected from the slit nozzle 12, it is desirable to inject a heated gas. Further, a non-oxidizing gas (for example, nitrogen gas) is preferably used because it is sprayed on the steel sheet before plating.
[0036]
In the apparatus of FIG. 1, the molten metal in the molten metal receiving bath 10 is connected by the molten metal flow path 16 so that the molten metal can flow into the melting bath 13 in which the ingot of the plated metal is charged and melted. The molten metal flowing down from the molten metal bath can be supplied to the molten metal bath 9 again, which is economical.
[0037]
The height (H) of the liquid level in the molten metal bath is preferably about 20 to 100 mm. This is because, when the height (H) of the liquid surface is less than 20 mm, the gas pressure from the slit nozzle 12 fluctuates and the splash easily occurs from the bath surface, and conversely, the height (H) of the liquid surface is 100 mm If the temperature is too high, the gas pressure from the slit nozzle 12 required to prevent the molten metal from flowing down from the opening 10a of the molten metal receiving bath 10 must be increased, which leads to an increase in manufacturing cost.
[0038]
Further, the distance (D) between the slit nozzle 12 and the lower portion of the molten metal bath 9 is desirably 10 to 100 mm. Since the gas pressure from the slit nozzle 12 can be reduced, it is better that the distance between the two is small, but if the two are too close, the molten metal flowing down from the opening 10a can be smoothly discharged by the jet from the slit nozzle 12. Preferably, the distance between the two is not less than 10 mm so that they are not blown off. If the distance between the two exceeds 100 mm, the gas pressure from the slit nozzle 12 required to prevent the molten metal from flowing down from the opening 10a of the molten metal receiving bath 10 must be increased, as described above. This leads to increased costs.
[0039]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the apparatus for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet used for carrying out the present invention. In the apparatus of FIG. 3, an overflow weir 17 and an overflow path 18 for returning the molten metal flowing into the overflow weir 17 to the melting bath 13 are additionally provided in the molten metal bath 9 in addition to the apparatus of FIG. It is a feature. In this apparatus, the molten metal 8 is supplied from the melting bath 13 to the molten metal bath 9 so that the molten metal 8 in the molten metal bath 9 flows into the overflow weir 17 beyond the weir portion 17a during the passing of the steel sheet. You. By preventing the liquid level of the molten metal 8 in the molten metal bath 9 from fluctuating, the flow of the molten metal from the opening 10 a of the molten metal receiving bath 10 is prevented and the molten metal from the bath surface of the molten metal bath 9 is prevented. Splash can be more reliably prevented.
[0040]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described. Here, the sealing performance of a low melting point metal (wood metal, melting point: 70 ° C., density: 9650 kg / m 3 , U-alloy 70 manufactured by Osaka Asahi Metal Factory) was determined using an apparatus as schematically shown in FIG. Verified.
[0041]
A steel sheet 1 (width 120 mm) was introduced into a plating apparatus (air pot) 6 from a holding roll 5 (roll diameter 50 mm) via a deflector roll 3 and a support roll 4. The gap between the steel plate passage opening 10a and the steel plate 1 in the molten metal receiving bath 10 was adjusted to be 3 mm. As the slit nozzle 12, a nozzle having a slit width of 1.2 mm is used, the distance between the lower part of the molten metal bath 9 and the nozzle (the distance between the lower part of the molten metal bath 9 and the nozzle gas injection part; D) is 20 mm, the steel plate 1 and the nozzle Was 3 mm.
[0042]
On the molten metal receiving bath 10, a molten metal bath 9 having a steel plate opening 9 a of 5 mm × 250 mm was connected in close contact with the molten metal receiving bath 10. Further, the molten metal receiving bath 10 and the melting bath 13 were connected by a pipe 16 having an inner diameter of 50 mm, and the wood metal accumulated in the molten metal receiving bath 10 was guided to the melting bath 13. The molten metal (wood metal) was transferred to the supply bath 9 at a rate of 0.2 m 3 / min from the melting bath 13 in which the temperature of the molten metal was kept at 90 ° C. by means of a pump 14 with an electric heater attached to the periphery. The supply bath 9 was provided with an overflow weir 17 for keeping the bath surface height (H) constant (50 mm), and the wood metal flowing into the overflow weir 17 was returned from the overflow path 18 to the melting bath 13.
[0043]
First, without operating the pressure adjusting device 7, the steel plate 1 is pulled upward at a speed of 30 to 120 m / min, and the wood metal flows down from the steel plate passage opening 10a of the molten metal receiving bath 10 at the steel plate pulling speed. The state was observed (comparative example).
[0044]
Next, the pressure adjusting device 7 is actuated to pull the steel sheet 1 upward at a speed of 30 to 120 m / min, and the flow of the wood metal from the steel sheet passage opening 10 a of the molten metal receiving bath 10 is changed in the same manner as described above. Observed (Example of the present invention).
[0045]
When gas injection was not performed from the slit nozzle 12 (comparative example), under all speed conditions of 30 to 120 mpm, while the flow of wood metal was observed, the gas injection angle was set to 60 degrees, and the header pressure was set. It was confirmed that under the gas injection of 50 kPa that sufficiently satisfies the above equation (1), it is possible to prevent the falling down of the wood metal under any of the above speed conditions. Further, no contact between the steel sheet 1 and the aerial pot was observed under any of the conditions of the comparative example and the present invention example, and there was no problem with the sheet passing property.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to stably prevent the flow of the molten metal from the molten metal bath passing through the steel sheet at a level having no problem in operation for a long time. Therefore, it is possible to enjoy the advantages of the so-called aerial pot type plating equipment, such as eliminating defects and dross defects caused by bath equipment, achieving stable operation for a long time, and easily switching between different types. It becomes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an apparatus for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet used for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a gas injection angle of a slit nozzle and a leak flow rate.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the apparatus for manufacturing a hot-dip metal-plated steel sheet used for carrying out the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conventional hot-dip metal plating facility.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel plate 2 Annealing furnace 3 Deflector roll 4 Support roll 5 Holding roll 6 Molten metal plating equipment 7 Pressure regulator 8 Molten metal 9 Molten metal bath 10 Molten metal receiving bath 11 Gas wiping nozzle 12 Slit nozzle 13 Melting bath 14 Molten metal transfer device (pump)
15 molten metal supply path 16 molten metal path 17 overflow weir 18 overflow path 19 sink roll 20 snout 21 molten metal bath
