JP2005256056A

JP2005256056A - 連続溶融金属メッキ方法及び装置

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Publication number: JP2005256056A
Application number: JP2004067628A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Takahashi; 秀行高橋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP4487603B2

Abstract

【課題】鋼帯のエッジ部近傍におけるメッキ層の欠陥の発生を抑えるとともに、幅方向のメッキ厚の均一性を高めることができる連続溶融金属メッキ方法及び装置を提供する。
【解決手段】溶融亜鉛浴２の上方にガスワイピングノズル２３が配置されている。ガスワイピングノズル２３の下方には、鋼帯１の左右のエッジの近傍で鋼帯１の表面に接するように４枚の平板状のブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが配置されている。走行している鋼帯１の表面に、ブレード３ａ〜４ｂを振動させた状態でその先端を接触させて、左右のエッジの近傍で鋼帯１の表面に付着している溶融金属の一部を掻き落とす。ブレード３ａ〜４ｂの間を通過した鋼帯１は、次に、ガスワイピングノズル２３の間を通過し、そこで、鋼帯１の幅全体に渡って鋼帯１の表面にガスが吹き付けられて溶融金属が絞り落とされ、最終的なメッキ厚の調整が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば連続溶融亜鉛メッキのような、連続溶融金属メッキのための方法及び装置に係り、特にメッキ厚さの均一性を改善するための方法及び装置に係る。

図３及び４に、従来の連続溶融亜鉛メッキ装置の一例を示す。

鋼帯１を溶融亜鉛浴２（メッキ槽）の中に連続的に供給し、シンクロール２２を介して鋼帯１を上方に引き上げる。次いで、溶融亜鉛浴２の上方で、鋼帯１の表面にガスワイピングノズル２３からガスを吹き付けることにより、鋼板の表面に付着している溶融亜鉛を絞り落として、その付着量（i.e.メッキ厚み）を制御する。

しかしながら、ガスワイピング法では、以下のような問題が発生する場合があり、特に鋼帯のエッジ部での欠陥が問題となる。即ち：
（ａ）生産性を落とさずにメッキ厚を薄くしようとする場合、ガスワイピングの衝突圧、即ちガス圧力を上げなければならない。しかし、ガス圧力を上げることは、溶融金属のスプラッシュを誘発して、表面欠陥が発生させる。特に、このスプラッシュは、鋼帯の表裏の気流が衝突する鋼帯のエッジ部で多く発生して、顕在化する。

（ｂ）エッジ部では、鋼帯表面に対するワイピングガスの衝突圧力が原理的に低下するため、エッジ・オーバーコートと呼ばれるエッジ部での付着量が異常な増加が生ずる。これは、めっき材料の無駄であるだけでなく、コイル状に巻き取ったときの形状不良や、後続工程で合金化処理をする際に焼きムラと呼ばれる外観不良の原因となる。

これらの問題は、ワイピングにガスを使用することに根本的な原因がある。これを解決する方法として、例えば、特開２０００−２１２７１４号公報には、電磁力を利用して付着量を制御する方法が開示されている。しかし、この方法では、原理的に誘導電流が鋼帯に流れるので、逆に鋼帯が加熱されるという問題や、付着量が鋼板の反りや振動に強く影響されるという問題があり、その実用化は容易ではない。

特開平０９−２０９１０１号公報には、鋼帯をブレードで挟み込み、付着量を制御する方法が開示されている。しかし、この方法では、鋼板に反りや振動がある場合に付着量にムラが生ずるので、実用的ではない。

特開平０１−１４７０４９号公報には、ガスワイピングノズルの前（第２図）、後（第１図）、または前後（第３図）に電磁石を配置した連続溶融メッキ装置が開示されている。これらの装置によれば、溶融メッキ浴から引き上げられる鋼帯に電磁石を用いて振動を付与するとともに、その表面にガスワイピングノズルからの気体を吹き付けてメッキ量を調整している。しかし、この方法では、振動による溶融金属の振り落とし効果が不十分であるため、余り大きな気流吹き付け流量の削減を期待することができず、その効果は限定的である。
特開２０００−２１２７１４号公報特開平０９−２０９１０１号公報特開平０１−１４７０４９号公報

本発明は、以上のような従来の連続溶融金属メッキの際のメッキ厚制御方法についての問題点に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、金属帯のエッジ部近傍におけるメッキ層の欠陥の発生を抑えるとともに、鋼帯の幅方向のメッキ厚の均一性を高めることができる連続溶融金属メッキ方法及び装置を提供することにある。

本発明の連続溶融金属メッキ方法は、
金属帯を溶融金属浴の中を通過させて、金属帯の表面にメッキ層を付着させる連続溶融金属メッキ方法において、
溶融金属浴から引き上げられた金属帯のエッジ部の近傍で金属帯の表面に振動体を近付けて、表面に付着している溶融金属の一部を掻き落とし、
次いで、金属帯の幅全体に渡って金属帯の表面にガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、表面に付着している溶融金属を絞り落とすことを特徴とする。

本発明の方法の技術的ポイントについて、以下に説明する。従来のようにガスワイピングノズルのみを用いてメッキ厚制御を行った場合、ほとんどの欠陥は鋼帯のエッジ部の近傍で発生する。これは、ガスワイピング時において、エッジ部の近傍にかなりの量の溶融金属が付着しており、それがワイピングのガスにより吹き飛ばされるのに十分な量となっているためである。従って、予め、当該部分で溶融金属を絞っておけば、エッジ部の近傍での欠陥の発生を抑えることができる。本発明の方法によれば、ガスワイピングノズルの手前において、金属帯のエッジ部近傍に振動体を設置し、この振動体を用いて金属帯表面に付着している溶融金属を掻き落とす。これによって、金属帯のエッジ部近傍におけるメッキ層の欠陥の発生を抑えることができる。

好ましくは、前記振動体として、平板状のブレードを使用し、このブレードを振動させてその先端を金属帯表面の溶融金属に接触させる。このとき、金属帯の走行経路に対するブレードの振動中心の相対位置を調整することによって、溶融金属の付着量を制御することができる。

好ましくは、前記ブレードに付与される、金属帯の走行経路に対して垂直方向の振動の周波数を１ｋＨｚ以上とする。

好ましくは、前記ブレードに付与される、金属帯の走行経路に対して垂直方向の振動の振幅を１μｍ以上１００μｍ以下とする。

好ましくは、前記ブレードを、前記ガスワイピングノズルの下方５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の高さに配置する。これは、ガスワイピングノズルとの間の距離が５０ｍｍ以下の場合には、ブレードがワイピングの気流を乱すおそれがあり、一方、２００ｍｍ以上の場合には、掻き取られた溶融金属が内側からエッジ部に戻って来て、ブレードを設けた効果が半減されるためである。

好ましくは、前記ブレードを、金属帯のエッジ部近傍の幅５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域で溶融金属の一部を掻き落とすように配置する。これは、幅が５０ｍｍ以上では、エッジ・オーバーコートの対策として不充分であり、一方、３００ｍｍ以上にしても、エッジ・オーバーコートの対策としてより優れた効果が得られる訳ではないからである。

また、本発明の連続溶融金属メッキ装置は、
金属帯を溶融金属浴の中を通過させて、金属帯の表面にメッキ層を付着させる連続溶融金属メッキ装置において、
溶融金属浴から引き上げられた金属帯のエッジ部の近傍に配置され、金属帯表面の溶融金属の一部を掻き落とすための振動体と、
この振動体を振動させて金属帯表面の溶融金属に接触させるための発振装置と、
前記振動体の上方に金属帯の走行経路に近接して配置され、金属帯の幅全体に渡って金属帯の表面にガスを吹き付けて溶融金属を絞り落とすためのガスワイピングノズルと、
を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記振動体として平板状のブレードを使用する。このブレードに発振装置を取り付け、ブレードを振動させてその先端を金属帯表面の溶融金属に接触させる。更に、金属帯の走行経路に対するブレードの振動中心の相対位置を調整するための押込み装置を設け、この押込み装置を用いてブレードの位置を調整することによって、溶融金属の付着量を制御することができる。

本発明の連続溶融金属メッキ方法及び装置によれば、ガスワイピングノズルの手前で、金属帯の表面に振動体を接触させてエッジ近傍の溶融金属を掻き落しているので、溶融金属のスプラッシュなどに起因する金属帯のエッジ部近傍での欠陥の発生を抑制すると同時に、メッキ厚の均一性を高めることができる。

図１及び２に、本発明に基づく連続溶融金属メッキ装置において、鋼帯のエッジ近傍で溶融金属を掻き落とすためのブレードの配置の一例を示す。なお、連続溶融金属メッキ装置の全体的な構成は、先に従来技術の項で説明した図３と同様なので、その説明は省略する。

図中、１は鋼帯（金属帯）、２は溶融亜鉛浴（溶融金属浴）、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂはブレード（振動体）、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは振動子（発振装置）、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは発振機（発振装置）、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは押込み装置を表わす。

この例では、図１及び２に示すように、溶融亜鉛浴２の上方にガスワイピングノズル２３が配置され、ガスワイピングノズル２３の下方（即ち、手前側）には、鋼帯１の左右のエッジの近傍で鋼帯１の表面（表側及び裏側）に接するように合計４枚の平板状のブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂが配置されている。各ブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂには、それぞれ、振動子５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂが取り付けられ、各振動子５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂは、それぞれ、発振機７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂに接続されている。更に、各振動子７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは、押込み装置９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに接続されている。

走行している鋼帯１の表面に、各ブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを振動させた状態でその先端を接触させて、左右のエッジの近傍で鋼帯１の表面に付着している溶融金属の一部を掻き落とす。このとき、鋼帯１の走行経路に対する各ブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの相対位置を調整することによって、左右のエッジ近傍で鋼帯表面の溶融金属の厚さを制御することができる。ブレード３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの間を通過した鋼帯１は、次に、ガスワイピングノズル２３の間を通過し、そこで、鋼帯１の幅全体に渡って鋼帯の表面にガスが吹き付けられて溶融金属が絞り落とされ、最終的なメッキ厚の調整が行われる。

このように、ブレードａ、３ｂ、４ａ、４ｂに振動を与えて、鋼帯１の表面に接触させることによって、メッキの品質を落とすことなく、安定的に付着量を制御することができる。なお、物体に振動を与えると浮上力が発生するため、ミクロ的に見ると、振動しているブレードと鋼帯（母材）が非接触状態になるため、擦り傷等の表面欠陥は生じない。

また、本願発明者らの試験の結果、振動の周波数は１ｋＨｚ以上が必要であり、更に１０ｋＨｚ以上が好ましいことが判明した。これは、この振動に応じた模様がメッキ表面に現れるので、周波数が低い場合には、振動による模様が人間の目に認識されて欠陥とされるが、周波数が高い場合には、模様のピッチが小さくなるため、人間の目では認識されなくなるためである。

ブレードに付与する振幅は、１μｍ以上、１００μｍ以下が良い。これは、１μｍ以下では非接触効果が得られず、一方、１００μｍ以上では振動に起因する付着量の差が顕著となるためである。

鋼帯のエッジ部に接触するブレードの幅（有効ワイピング幅：Ｗｅ）は、５０ｍｍ以上とすることが望ましい。これは、５０ｍｍ以下では十分にエッジ・オーバーコート、エッジ・スプラッシュを防止できないためである。また、鋼帯の幅方向でのブレードの位置は、鋼帯のエッジに追従させるような形式でも良いし、あるいは、鋼帯の蛇行や幅変化を考慮して、ブレードの幅を決定しても良い。

エッジ部での溶融金属付着量の制御は、押込み量の調整によって行う。但し、押込み量と付着量の関係は、付加する振動の周波数、振幅や出力により変化する。例えば、現在値よりも付着量を少なくしたい場合は、押込み量を増加させることになるが、単純に押込み量を増やすと、擦り傷が発生する場合がある。このような場合は、振動発振器の出力を高め、振動振幅を大きくすることで、解決できる。

本発明の方法によるメッキ厚制御の性能について調べるため、図１及び２に示した装置を用いて、下記の条件で試験を行った。試験に用いられた冷間圧延鋼帯のサイズは、厚さ０．７５ｍｍ、幅１０００ｍｍである。ブレードは、ガスワイピングノズルの下方１００ｍｍの位置（図中で、ｈ＝１００）に、表裏同一の高さに設置した。ブレードのサイズは、厚さ２５ｍｍ、幅２００ｍｍ、奥行き４００ｍｍであった。但し、蛇行を考慮して、有効ワイピング幅（Ｗｅ）は１５０ｍｍとした。ライン速度を９０ｍｐｍ、張力を２ｋｇ／ｍｍ^２とした。ブレードに付与する振動は、周波数を１９．５ｋＨｚ、ブレード先端部の振幅を３０μｍｐ−ｐとした。また、振動に要する動力は、片面２．５ｋＷ、両面合計５ｋＷであった。ブレードを鋼帯の表面に接触させる押込み力は、付着量の均一性を考慮して１４０ｋｇ／ｍ^２に調整した。なお、この押込み力は、付着量バラツキを最小化するよう適宜調整される。

また、ガスワイピングノズルは、ノズルギャップ０．９ｍｍのものを使用し、センター部でのメッキ付着量が５０ｇ／ｍ^２になるように、距離１０ｍｍ、ガス圧０．５５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。

表１に、その結果を示す。なお、この表には、振動ブレードの有無による、平均付着量（ｇ／ｍ^２）、幅方向についての最大付着量差（観測点５箇所、左右のエッジから各５０、２５０、５００ｍｍの位置）、及びエッジ・スプラッシュ量の関係が示されている。但し、エッジ・スプラッシュ量は、図１及び２の中のＡの位置（測定領域の大きさは１００×１００ｍｍ）におけるスプラッシュの重量を、単位時間（１分）、単位面積（１ｍ^２）当りに換算した値である。

表１から分かるように、本発明の方法に基づき、ガスワイピングノズルの手前で鋼帯のエッジ部において溶融金属を掻き落とすことによって、メッキ付着量の均一性を改善すると同時に、スプラッシュの発生量を大幅に減少させることができる。

なお、上記の例では、表裏のブレードを同一の高さに設置しているが、設置高さを変えて、表裏のブレードの押込み量の調整幅を確保できるようにすることもできる。

本発明に基づく連続溶融金属メッキ装置において溶融金属を掻き落とすためのブレードの配置の一例を示す図。図１の装置において鋼帯の幅方向についてのブレードの配置の一例を示す図。従来の連続溶融亜鉛メッキ装置の一例を示す図。従来の連続亜鉛金属メッキ装置におけるメッキ厚を制御するためのガスワイピングノズルについて説明する図。

符号の説明

１・・・鋼帯（金属帯）、
２・・・溶融亜鉛浴（溶融金属浴）、
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ・・・ブレード（振動体）、
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ・・・振動子（発振装置）、
７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ・・・発振機（発振装置）、
９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ・・・押込み装置、
２２・・・シンクロール、
２３・・・ガスワイピングノズル。

Claims

金属帯を溶融金属浴の中を通過させて、金属帯の表面にメッキ層を付着させる連続溶融金属メッキ方法において、
溶融金属浴から引き上げられた金属帯のエッジ部の近傍で金属帯の表面に振動体を近付けて、表面に付着している溶融金属の一部を掻き落とし、
次いで、金属帯の幅全体に渡って金属帯の表面にガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、表面に付着している溶融金属を絞り落とすことを特徴とする連続溶融金属メッキ方法。
前記振動体は、平板状のブレードであって、このブレードの先端を金属帯表面の溶融金属に接触させ、且つ、金属帯の走行経路に対するブレードの振動中心の相対位置を調整することによって、溶融金属の付着量を制御することを特徴とする請求項１に記載の連続溶融金属メッキ方法。
前記ブレードに付与される、金属帯の走行経路に対して垂直方向の振動の周波数を１ｋＨｚ以上とすることを特徴とする請求項２に記載の連続溶融金属メッキ方法。
前記ブレードに付与される、金属帯の走行経路に対して垂直方向の振動の振幅を１μｍ以上１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の連続溶融金属メッキ方法。
前記ブレードを、前記ガスワイピングノズルの下方５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の高さに配置することを特徴とする請求項２に記載の連続溶融金属メッキ方法。
前記ブレードを、金属帯のエッジ部近傍の幅５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域で溶融金属の一部を掻き落とすように配置することを特徴とする請求項２に記載の連続溶融金属メッキ方法。
金属帯を溶融金属浴の中を通過させて、金属帯の表面にメッキ層を付着させる連続溶融金属メッキ装置において、
溶融金属浴から引き上げられた金属帯のエッジ部の近傍に配置され、金属帯表面の溶融金属の一部を掻き落とすための振動体と、
この振動体を振動させて金属帯表面の溶融金属に接触させるための発振装置と、
前記振動体の上方に金属帯の走行経路に近接して配置され、金属帯の幅全体に渡って金属帯の表面にガスを吹き付けて溶融金属を絞り落とすためのガスワイピングノズルと、
を備えたことを特徴とする連続溶融金属メッキ装置。
金属帯を溶融金属浴の中を通過させて、金属帯の表面にメッキ層を付着させる連続溶融金属メッキ装置において、
溶融金属浴から引き上げられた金属帯のエッジ部の近傍に配置され、金属帯表面の溶融金属の一部を掻き落とすための平板状のブレードと、
このブレードを振動させてその先端を金属帯表面の溶融金属に接触させるための発振装置と、
金属帯の走行経路に対するブレードの振動中心の相対位置を調整するための押込み装置と、
前記ブレードの上方に金属帯の走行経路に近接して配置され、金属帯の幅全体に渡って金属帯の表面にガスを吹き付けて溶融金属を絞り落とすためのガスワイピングノズルと、
を備えたことを特徴とする連続溶融金属メッキ装置。
前記ブレードは、前記ガスワイピングノズルの下方５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の高さに配置されていることを特徴とする請求項８に記載の連続溶融金属メッキ装置。
前記ブレードは、金属帯のエッジ部近傍の幅５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域で溶融金属の一部を掻き落とすように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の連続溶融金属メッキ装置。