JP2005060807A

JP2005060807A - 連続溶融めっきのワイピング装置

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Publication number: JP2005060807A
Application number: JP2003296090A
Authority: JP
Inventors: Norio Shimohata; 則雄下畠
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP4046042B2

Abstract

【課題】めっき鋼板へのスプラッシュ付着を防止できる、あるいはさらにワイピングノズル上面先端部分のスプラッシュ付着を抑制できる溶融めっきのガスワイピング装置を提供する。
【解決手段】溶融金属めっき浴から連続して引き上げられる鋼帯の表面に付着した過剰溶融金属を除去するために鋼帯を挟んで対向配置されたワイピングノズルを備えた連続溶融めっきのガスワイピング装置において、ワイピングノズル上方に、ワイピングノズル先端部から後端部までを覆い、その先端部上縁に堰を備えるスプラッシュ受板がワイピングノズルと適宜間隔をあけて設けられ、また、ワイピングノズル後方に、該ワイピングノズル後方部分上方を遮蔽する遮蔽板が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、めっき鋼板へのスプラッシュ付着を防止する溶融めっきのガスワイピング装置に関する。

図２を参照しながら通常のガスワイピング法による溶融金属めっきの原理について説明する。焼鈍炉（図示なし）で表面の清浄化と焼鈍が施された鋼帯Ｓは、スナウト１内を通ってめっき浴（溶融金属浴の意、以下同じ）３内に浸漬され、シンクロール４で方向転換されめっき浴３から垂直に引き上げて、溶融金属めっきされる。次いで、めっき浴３上方に鋼帯Ｓを挟んで対向配置された一対のワイピングノズル５からエア等のガス（以下、ワイピングガス）を鋼帯Ｓに吹き付け、鋼帯Ｓに付着している余剰溶融金属をワイピングし、所定のめっき厚に調整する。これがガスワイピング法による溶融金属めっきの原理である。

ワイピングガスは、鋼帯Ｓに衝突後、鋼帯面に沿った下降流と上昇流に分かれる。下降流は、浴面に衝突する。その際に、浴面に乱れが生じて溶融金属のスプラッシュ（飛沫）が発生する。このスプラッシュがワイピング後のめっき面に付着すると、めっき鋼板の表面外観を著しく阻害し、しかもめっき厚が局部的に不均一になる原因となる。とくに、亜鉛−鉄合金めっきの場合には局部的な未合金化の原因となる。なお、図２において、２はめっき浴３を保持するめっき槽で、ワイピングノズル５にガスを供給するヘッダ等は図示を省略した。

上記問題の解決策として、特許文献１には、図３に示すように、ワイピングノズル２１後方に張り出させた整流板２２及びワイピングノズル２１の上前部に堰２３を設けることによって、ワイピングノズル２１下方から後方を経て上方に回り込んで鋼帯Ｓ正面に向う気流を弱めることで、前記気流に乗ってワイピングノズル２１上方に運ばれるスプラッシュを減らすとともに運ばれたスプラッシュを堰２３により止めることでスプラッシュが鋼帯Ｓに付着するのを防止することが記載されている。

以下に、先行技術文献情報について記載する。
特開２０００−３２８２１８号公報（図１〜３）。

しかし、特許文献１では、スプラッシュがワイピング後のめっき鋼帯Ｓに付着するのを防止する効果が不充分であり、またワイピングガスを鋼帯Ｓに吹き付けた際に発生するスプラッシュがワイピングノズル上面先端部分に付着しやすくなり、これによって鋼帯Ｓ幅方向に均一なワイピングが行われなくなり、鋼帯幅方向でめっき厚が不均一になるという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決し、めっき鋼板へのスプラッシュ付着を防止できる、あるいはさらにワイピングノズル上面先端部分のスプラッシュ付着を抑制できる溶融めっきのガスワイピング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の要旨は以下の通りである。

（１）溶融金属めっき浴から連続して引き上げられる鋼帯の表面に付着した過剰溶融金属を除去するために鋼帯を挟んで対向配置されたワイピングノズルを備えた連続溶融めっきのガスワイピング装置において、ワイピングノズル上方に、ワイピングノズル先端部から後端部までを覆い、その先端部上縁に堰を備えるスプラッシュ受板がワイピングノズルと適宜間隔をあけて設けられ、また、ワイピングノズル後方に、該ワイピングノズル後方部分上方を遮蔽する遮蔽板が設けられていることを特徴とする連続溶融めっきのガスワイピング装置。

（２）ワイピングノズル上面とスプラッシュ受板の間隙部分にワイピングノズル後方から前方に向かってガスを送気するガス供給手段を備えることを特徴とする（１）記載の連続溶融めっきのガスワイピング装置。

（３）前記スプラッシュ受板の先端は、ワイピングノズル先端との水平距離が２０ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする（１）又は（２）記載の連続溶融めっきのガスワイピング装置。

なお、本明細書において、ワイピングノズル後方とは、鋼帯面を基準として、ワイピングノズルの鋼帯から遠ざかる側、ワイピングノズル前方とは鋼帯に近づく側を指している。

本発明の装置を用いることで、ワイピング後のめっき鋼板へのスプラッシュ付着を防止でき、またワイピングノズル上面先端部分のスプラッシュ付着を抑制できるので、外観品質と幅方向付着量の均一性に優れる溶融金属めっき鋼板を製造することができるようになる。

本発明者らは、スプラッシュがワイピング後のめっき鋼帯に付着するのを防止する方法、またワイピングガスを鋼帯に吹き付けた際に発生するスプラッシュがワイピングノズル上面先端部に付着するのを防止する方法について鋭意検討した。その結果、以下のことを知見した。

前述の装置において、ワイピング後のめっき鋼帯にスプラッシュが付着する理由は次のように考えられる。

図２の装置では、ワイピングガスは、鋼帯Ｓに衝突後、鋼帯面に沿った下降流と上昇流に分かれる。鋼帯面に沿った上昇流が形成されることで、ワイピングノズル５上面では、ノズル後方から前方に向かう強い流れ（以下、ワイピングガス随伴流という。）が生じる。鋼帯面に沿った上昇流は、上昇につれて鋼帯面から遠ざかる方向に拡散する。

ワイピングガスの鋼帯面に沿った下降流は、浴面に衝突後、ワイピングノズル５後方に流れ、さらに前述のワイピングガス随伴流が生じることによって、ワイピングノズル５上方部分に流れる。この流れにのって、浴面で発生したスプラッシュはワイピングノズル５上方部分に運ばれ、あるものはワイピングノズル５上面に落下する。

また、ワイピングガスを鋼帯Ｓに吹き付けた際に溶融金属の微細なスプラッシュが発生する。この微細なスプラッシュは、前述の鋼帯面に沿った上昇流によって一旦は上方に運ばれるが、前述のワイピングガス随伴流があると、ワイピングノズル５上方に運ばれやすくなり、その途中で合体してより大きなスプラッシュになり、あるいは、ワイピングノズル５上面に落下し、そこで合体してより大きなスプラッシュになる。

ワイピングノズル５上方に運ばれたスプラッシュ（微細なスプラッシュが合体したものを含む）が多いと、これがワイピング後のめっき鋼帯に直接付着し、あるいはワイピングノズル５上面に落下した後ワイピングガス随伴流で巻き上げられてワイピング後のめっき鋼帯に付着するようになる。

図３に示した装置では、図２の装置と同様、ワイピングノズル２１上面に強いワイピングガス随伴流が存在する。ワイピングノズル２１後方のワイピングノズル２１上方部分に整流板２２が設けられてものの、ワイピングノズル２１上面に前述の強いワイピングガス随伴流が生じていることで、ワイピングガスの鋼帯面に沿った下降流は、浴面に衝突後、ワイピングノズル２１後方に流れ、さらに整流板２２を越えてワイピングノズル２１上方側に流れるのを確実に防止できない。そのため、浴面から発生したスプラッシュがワイピングノズル２１上方に運ばれる。またワイピングガスを鋼帯Ｓに吹き付けた際発生する溶融金属の微細なスプラッシュもワイピングノズル５上方に運ばれやすくなる。

また、図３の装置においても、図２の装置と同様、ワイピングガスを鋼帯Ｓに吹き付けた際に発生する微細なスプラッシュがワイピングノズル２１上方に運ばれる。したがって、図３の装置では、ワイピングノズル２１上方に運ばれるスプラッシュを低減する効果が十分でないため、ワイピング後のめっき鋼帯へのスプラッシュ付着の問題を改善する効果が少ない。

さらに、図３に示した装置では、堰２３を備えることで、ワイピングノズル２１先端部分上面ではワイピングガスの随伴流がスムーズに流れなくなり、流れが乱されることで、図４に示すように、ワイピングノズル２１先端上面にワイピングガスを鋼帯に吹き付けた際に発生する微細なスプラッシュ２５が付着堆積し、これによって鋼帯幅方向のめっき付着量が不均一になる。

以上のことから、ワイピング後のめっき鋼帯にスプラッシュが付着するのを防止するには、ワイピングノズル上方に運ばれるスプラッシュを減少させることが必要であり、そのためには、ワイピングノズル２１上面に生じるワイピングガス随伴流を弱めることが有効であると考えられる。また、ワイピングノズル２１先端上面にスプラッシュが付着して鋼帯幅方向のめっき付着量が不均一になるのを防止するには、ワイピングノズル２１先端上面部分でワイピングガスの随伴流がスムーズに流れるようにすることが必要であると考えられた。

本発明は、前述の知見に更に検討を加えることでなされた。以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るガスワイピング装置が設置された連続溶融めっき設備の要部断面図である。図１においては、既に説明した図２と同じ作用の部分には同じ符号を付してあるので、その説明を省略する。図１において、８は共通ガスヘッダ、１１は遮蔽板、１２はスプラッシュ受板、１３は堰であり、スナウト１およびシンクロール４は示されていない。ワイピングガスは共通ガスヘッダ８に供給され、さらにフレキシブル管７を経てワイピングノズル５に供給される。

遮蔽板１１は、ワイピングノズル５後方部分上方で、共通ガスヘッダ８およびフレキシブル管７の前方（鋼帯Ｓ側）に、上方が斜め後方に傾斜して配置されている。遮蔽板１１下端はワイピングノズル５のガスヘッダ６にほぼ接するように配置され、上端は共通ガスヘッダ８部分まで延在して配置され、その幅はワイピングノズル５幅とほぼ同じである。

スプラッシュ受板１２は、ワイピングノズル５上方に、ワイピングノズル５後端部分から先端部分までを覆うように、ワイピングノズル５上面と適宜間隔を空けて設置され、スプラッシュ受板１２のワイピングノズル５先端側の端縁部に、スプラッシュ受板１２上に落下したスプラッシュをスプラッシュ受板１２上に貯めるためる堰１３が設置されている。

さらに、スプラッシュ受板１２後端に、スプラッシュ受板１２とワイピングノズル５上面の間隙部分にエアなどのガスを吹き込むためのガスヘッダ１４とワイピングノズル５幅方向にスリット状開口部を有するノズル１５が設置されている。

遮蔽板が前記のように設けられることで、ワイピングノズル５下方から後方を経て上方に回り込んでくる鋼帯Ｓ正面に向かう気流が弱められ、該気流にのって運ばれるスプラッシュを低減できる。

スプラッシュ受板１２は、ワイピングノズル５上面と間隔を設けて設置されているので、ワイピングガス随伴流は両者の間隙部分を通って流れるようになる。その結果、スプラッシュ受板１２上方でのワイピングガス随伴流の生成が抑制され、ワイピングノズル５後方から遮蔽板１１上方を越えスプラッシュ受板１２上方に回る流れが弱くなり、スプラッシュ受板１２上方に運ばれるスプラッシュが減少する。ワイピングガスを鋼帯Ｓに吹き付けた際に発生する微細なスプラッシュがワイピングノズル２１上方に運ばれるのも減少する。

またスプラッシュ受板１２上方部分の流れが弱くなることで運ばれてきたスプラッシュがスプラッシュ受板１２上に落下しやすくなり、さらに落下したスプラッシュが巻き上げられることも防止されるようになる。そのため、ワイピング後のめっき鋼帯へのスプラッシュ付着が減少する。

また、ワイピングガス随伴流はスプラッシュ受板１２とワイピングノズル５上面と間隙部分を通って流れることで、ワイピングノズル５先端上面部分でワイピングガスの乱れが防止され、ワイピングガスを鋼帯に吹き付けた際に発生する微細なスプラッシュがワイピングノズル５先端上面に付着することが抑制される。

ワイピングノズル上面にスプラッシュが落下することを防止する観点から、スプラッシュ受板１２後端は、ワイピングノズル５上面後端まで延在して配置されることが好ましく、スプラッシュ受板１２先端は、スプラッシュ受板１２と鋼帯Ｓとの間隔が、ワイピングノズル先端と鋼帯との間隔（ワイピングノズルと鋼帯との間隔）と同じとなる位置から前記間隔＋２０ｍｍ程度となる位置の範囲内になるように配置されることが好ましい。スプラッシュ受板１２の幅は、ワイピングノズル５幅とほ同じ幅である。スプラッシュ受板１２とワイピングノズル５との間隔は５〜５０ｍｍ程度が好ましく、３０ｍｍ程度がより好ましい。

ワイピングノズル先端側上面にスプラッシュが落下することを防止し、またワイピングノズル先端上面への微細なスプラッシュの付着堆積を防止する観点から、堰１３は鋼帯面と略平行又は上方に向かって鋼帯から遠ざかる方向に若干傾斜して配置されることが好ましく、堰１３の高さは２０〜５０ｍｍが好ましく、堰１３はスプラッシュ受板１２のワイピングノズル５先端側の端縁部から１０ｍｍ以内の位置に設けることが好ましい。

図１の装置において、ワイピングノズル５後方側にスプラッシュ受板１２とワイピングノズル５間の間隙部分にガスを供給するノズル１５を設けてもよい。該ノズル１５からスプラッシュ受板１２とワイピングノズル５間の間隙部分にガスを供給することで、スプラッシュ受板１２上方に生じるワイピングガス随伴流の生成が確実に抑制され、ワイピングノズル５先端上面部分でワイピングガスの乱れがより少なくなる。その結果として、前述のワイピング後のめっき鋼帯へのスプラッシュ付着の問題、微細なスプラッシュがワイピングノズル５先端上面に付着する問題に対する改善効果がより優れ、より外観品質と幅方向付着量の均一なめっき鋼板を製造することができるようになる。ノズル１５から供給するガス圧は、高すぎるとワイピングノズル５のガス流れを乱し、スプラッシュ付着を防止する効果が低下するので、ノズル１５から供給するガス圧よりも低い圧力で適宜圧力に設定すればよい。

本発明の装置は、めっき鋼板へのスプラッシュ付着を防止する溶融金属めっきのガスワイピング装置として利用可能である。

本発明の実施の形態に係るガスワイピング装置が設置された連続溶融めっき設備の要部断面図である。スプラッシュ欠陥の発生機構を示す側断面模式図である。特許文献１に開示されている装置の要部を示す図である。ワイピングノズル先端上面に付着したスプラッシュを説明する図である。

符号の説明

Ｓ鋼帯
１スナウト
２めっき槽
３めっき浴（溶融金属浴）
４シンクロール
５、２１ワイピングノズル
６ガスヘッダ
７フレキシブル管
８共通ガスヘッダ
１１遮蔽板
１２スプラッシュ受板
１３、２３堰
１４ガス配管
１５ノズル
２２整流板
２４スプラッシュ
２５ノズル先端上面に付着したスプラッシュ

Claims

溶融金属めっき浴から連続して引き上げられる鋼帯の表面に付着した過剰溶融金属を除去するために鋼帯を挟んで対向配置されたワイピングノズルを備えた連続溶融めっきのガスワイピング装置において、ワイピングノズル上方に、ワイピングノズル先端部から後端部までを覆い、その先端部上縁に堰を備えるスプラッシュ受板がワイピングノズルと適宜間隔をあけて設けられ、また、ワイピングノズル後方に、該ワイピングノズル後方部分上方を遮蔽する遮蔽板が設けられていることを特徴とする連続溶融めっきのガスワイピング装置。
ワイピングノズル上面とスプラッシュ受板の間隙部分にワイピングノズル後方から前方に向かってガスを送気するガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１記載の連続溶融めっきのガスワイピング装置。
前記スプラッシュ受板の先端は、ワイピングノズル先端との水平距離が２０ｍｍ以内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の連続溶融めっきのガスワイピング装置。