JP2007031804A - 連続溶融金属めっき装置のシンクロール - Google Patents

Abstract

【課題】ボトムドロスを巻き上げるめっき浴槽内の流れの生成を防止できる連続溶融金属めっき装置のシンクロールを提供する。
【解決手段】円筒状の胴部と、この胴部の両端部に胴部と一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであって、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けたシンクロールにおいて、シンクロールのロール軸上の、側板より外側の側板に近接した位置に、ロール軸に垂直な円板を設けた連続溶融金属めっき装置のシンクロール。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続溶融金属めっき装置のシンクロールに関する。

連続溶融金属めっき装置には、図５に示すように、溶融金属を満たしためっき浴槽２１中の下部に、浴中ロールとしてのシンクロール２２が配置されている。このシンクロール２２は、連続溶融金属めっき装置のロール支持部２３に水平状態で支持され、軸受けを介して回転自在に配置されている。所定の通板速度でめっき浴槽２１中に進入してきた鋼帯２４は、浴槽下部のシンクロール２２の外周上を周回して進行方向が転換され、浴槽外に引き上げられることで、連続的にめっき付着処理が行われる。

前記シンクロールには種々の形状のものがあるが、円筒状の胴部の両端部に一対の側板を胴部と一体化した中空円筒形状のシンクロールが知られている。この形状のシンクロールは、通常、ロール中空部と外部とが連通するように側板に開口穴を設けており、めっき浴槽中に配置したときに開口穴からロール中空部に溶融金属を流入させることで浮力の発生を抑制し、めっき浴槽から引き上げるときに開口穴からロール中空部の溶融金属を外部に排出させることで引上げ作業を容易にしている。

溶融亜鉛めっきを行う際に、溶融めっきを行うめっき浴槽内では鋼板のＦｅ分がめっき浴中に溶出してＦｅＺｎ_７を主成分とするドロスが生成し、このドロスはめっき浴槽の底部に堆積しボトムドロスを形成する。めっき浴槽の底部に堆積したボトムドロスがめっき浴中に巻き上げられると鋼帯の表面に付着する。付着したドロスは、プレスブツと呼ばれる表面不均一部分を生じさせ、美観を悪化させるだけでなく、耐食性も劣化させることから、ドロス付着を防止することが必要である。

めっき浴槽底部に堆積したボトムドロスがめっき浴槽中に巻き上げられる理由の一つは、回転するシンクロールの側板に設けられた開口穴によってめっき浴槽中にボトムドロスを巻き上げる流れが発生するためである。

特許文献１には、シンクロールの側板に設けられた開口穴に、平滑面を有する邪魔板を配することで、ボトムドロスを巻き上げる流れを生成しないようにしたシンクロールが開示されている。しかし、この邪魔板は、側板に張り出すような形で設置され、開口穴の開口面積を狭くしたことで、シンクロールのメンテナンス時に、めっき操業中にロール中空部分に堆積したドロスを含む溶融亜鉛が排出されにくいという問題がある。
実開平５−５４５４７号公報

本発明は、前述の問題点を解消し、ボトムドロスを巻き上げるめっき浴槽内の流れの生成を防止できる連続溶融金属めっき装置のシンクロールを提供することを目的とする。

側板に開口穴が設けられたシンクロールでは、側板の開口穴に存在する溶融金属は、開口穴の壁面によって押され加速され、加速された溶融金属は開口穴の外周寄り部分から外部に流出する。この溶融金属の流れがめっき浴槽の底部に堆積しているボトムドロスを巻き上げる。本発明者等は側板の開口穴に起因する溶融金属の流れを抑制する方法を検討した。その結果、ロール軸上に側板に近接して円板を配置することで、ロール中空部分に堆積したドロスを含む溶融亜鉛の排出に支障を与えることなく、側板の開口穴に起因する溶融金属の流れを効果的に抑制できることがわかった。本発明はこの知見に基づくものである。

上記課題を解決する本発明の手段は、円筒状の胴部と、この胴部の両端部に胴部と一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであって、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けたシンクロールにおいて、シンクロールのロール軸上の、側板より外側で側板に近接した位置に、ロール軸に垂直な円板を設けたことを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロールである。

本発明では、シンクロールの側板に近接して円板を設けることによって、側板の開口穴への溶融金属の流入経路と開口穴からの溶融金属の流出経路が共に側板と円板の隙間のみとなるため、この隙間で開口部へ流入する溶融金属と開口部から流出する溶融金属がお互いに減速し合うことで、開口部から流出する溶融金属の流速が低下し、めっき浴槽底部のボトムドロスを巻き上げることが抑制される。また、本発明のシンクロールでは、シンクロールのメンテナンスの際に開口穴からロール中空部のドロスを含む溶融金属が容易に排出される。

本発明の溶融金属めっき装置のシンクロールの実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係るシンクロールを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。本実施形態に係るシンクロール１は、円筒状の胴部２と、この胴部２の両端開口部を閉塞しながら胴部と一体化されている円形状の一対の側板３、３と、各々の側板３の中心を貫通して胴部の長手方向に延在しているロール軸４とを備えており、内部にロール中空部５が設けられている。このシンクロール１の側板３には、ロール中空部５と外部とを連通する開口穴６が形成されている。シンクロール１の側板３より外側のロール軸４上の側板に近接した位置に、ロール軸４に固定してロール軸４と垂直な円板７が設置されている。円板７の直径Ｄｐはロール軸４の直径Ｄａに対して、Ｄｐ＞Ｄａを満たす。図２はこの円板７の作用を説明する。

図２において、（ａ）は円板が設置されていないシンクロールの側板３に設けられた開口穴６による溶融金属の流れ、（ｂ）は側板３に近接して円板７が設置されたシンクロールにの開口穴６による溶融金属の流れを説明する模式図である。

円板７が配置されていない従来のシンクロールでは、図２（ａ）中の矢印９ａに示すような経路で溶融金属が開口穴６へ流入し、同時に開口穴６の壁面によって押し出されて加速された溶融金属が外部へ排出されている。開口穴６へ流入する溶融金属の流れと開口穴６から外部へ流出する溶融金属の流れは互いの流路が異なり影響し合うことがないので、開口穴６から流出した溶融金属は高速であり、めっき浴槽底部に堆積しているボトムドロスを巻き上げる。

これに対して、ロール軸４上にロール軸４と垂直な円板７を設置した本発明のシンクロールでは、図２（ｂ）中の矢印９ｂに示すように、シンクロールの側板３とロール軸４に固定された円板７の隙間８は、溶融金属の開口穴６へ流入する溶融金属の流路となり、同時に開口穴６から外部へ流出する溶融金属の流路となる。そのため、シンクロールの側板３とロール軸４に固定された円板７の隙間８では、開口穴６へ流れ込む溶融金属の流れと開口穴６から外部へ流れ出る溶融金属の流れが互いに減速し合って流動が抑制され、隙間８の外部へ排出される溶融金属の流速が低くなり、めっき浴槽底部に堆積しているボトムドロスの巻き上げが防止される。

側板３と円板７の隙間８から外部に流出する溶融金属の流速を低下してめっき浴槽底部に堆積しているボトムドロスの巻き上げを防止するには、側板３と円板７の隙間８部分で、開口穴６へ流れ込む溶融金属の流れによって開口穴６から流れ出た溶融金属の流れを効果的に低下させることが必要である。係る観点から、円板７の直径Ｄｐは、シンクロールの直径Ｄ、側板の開口穴６の径方向寸法ｂ、側板外径Ｄｙに対して、に対して、Ｄｙ−２ｂ＜Ｄｐ＜１．３Ｄの関係を満足することが好ましい。Ｄｐが小さすぎると開口穴６から出た溶融金属の流れを十分に抑制することができず、Ｄｐが大きすぎると円盤の平面部分の随伴流が大きくなりめっき浴槽底部のドロスを巻き上げるおそれがある。円板７と胴部２の距離（隙間の寸法）Ｘは、シンクロールの直径Ｄに対して、０．０１Ｄ＜Ｘ＜０．０７Ｄを満足することが好ましい。Ｘが大きすぎると開口穴６へ流れ込む溶融金属の流れと開口穴６から外部へ流れ出る溶融金属の流れの減速が不十分となり、Ｘが小さすぎるとロール中空部分とロール外部との溶融亜鉛の出入りを妨げ、メンテナンス性を阻害するおそれがある。円板の厚さＬが大きくなると円板の外周面で溶融金属の速い流れが発生するようになる。この流れを抑制するには、Ｌ＜０．０７Ｄを満足させることが望ましい。円板の厚さＬが薄くなると円板の剛性が低下するので、厚さＬは円板の剛性を損なわない範囲で適宜の厚さとすればよい。

上記シンクロール１を、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置する際は、開口穴６からロール中空部５に溶融金属が流入してシンクロール１の浮力の発生が抑制され、めっき浴槽から引き上げる際には、開口穴６からロール中空部５のドロスを含む溶融金属が外部に容易に排出される。

実ラインのめっき浴槽内の溶融金属の流れは、数値流体解析モデルを使用した流れのシミュレーションで評価できる。そこで図３に示す数値流体解析モデルを使用して本発明の実施形態のシンクロールから発生する溶融金属の流れをコンピュータ上のシミュレーションで評価した。

図３の数値流体解析モデルは、溶融亜鉛を満たした浴槽１１に直径８００ｍｍのシンクロール１２と溶融亜鉛浴中を通過する鋼板１４を備えている。鋼板１４は３ｍ／ｓで走行しており、シンクロール回転速度はシンクロール１２と鋼板１４が接する位置で両者が同じ速度となるように回転している。側板には外周側に等間隔で計８個の開口穴が設けられており、シンクロール軸上に円板がある本発明のシンクロールと円板がない従来のシンクロールの各々に対し、溶融亜鉛の流れをシミュレートすることができる。

図４は、溶融亜鉛の流れのシミュレーション結果を示し、シンクロール１２のロール軸を通過する鉛直断面におけるめっき浴槽内のシンクロール外部の溶融亜鉛の流れの流速（最大流速）の速度分布を示したものである。図４において、（ａ）は従来の円板がないシンクロールの場合の流動を示し、（ｂ）は本発明の円板１３があるシンクロールの場合の流動を示す。円板１３は厚さが３０ｍｍ、直径が８００ｍｍ、側板と円板の間隔は３０ｍｍとした。

図４において、流速が０．１ｍ／ｓの等速度線の広がりを比較すると、（ａ）に示す従来のシンクロールでは、シンクロールの側板の下側に強い流れが発生しており、流れの発生した領域がめっき浴槽の底部近くまで大きく伸びているのに対して、（ｂ）に示す本発明の円板を備えたシンクロールでは側板の下側に発生した流れの広がる範囲が、（ａ）に比べて顕著に狭くなっている。このようにシミュレーション結果においても、ロール軸上に円板を備えた本発明のシンクロールでは、側板の開口穴６による溶融金属の流れを抑える効果が明確である。

本発明のシンクロールを装着した連続溶融亜鉛めっき装置は、めっき浴槽底部に堆積したボトムドロスの巻き上げを抑制して、ドロス付着のない高品質なめっき鋼板を製造するために利用することができる。

本発明の実施形態に係るシンクロールを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図である。 シンクロールの側板の開口穴による溶融金属の流れを説明する模式図で、（ａ）は、円板が設置されていない従来のシンクロールの場合、（ｂ）は本発明の実施の形態に係るシンクロールの場合である。 コンピュータ上のシミュレーションに使用する数値流体解析モデルである。 シンクロール付近の溶融亜鉛の流動を説明する図で、（ａ）は従来のシンクロールの場合、（ｂ）は本発明のシンクロールの場合を示す。 連続溶融金属めっき装置の要部を示す概略図である。

符号の説明

１、１２、２２ シンクロール
２ 胴部
３、１３ 側板
４ ロール軸
５ ロール中空部
６ 開口穴
７ 円板
８ 側板と円板の隙間
９ａ、９ｂ 開口穴へ流入する溶融金属と開口穴から流れ出る溶融金属の流路
１１、２１ めっき浴槽
１４、２４ 鋼板
２３ ロール支持部

Claims (1)

1. 円筒状の胴部と、この胴部の両端部に胴部と一体化した一対の側板とを備えて中空円筒形状をなし、連続溶融金属めっき装置のめっき浴槽中に配置され、前記めっき浴槽に導入した鋼帯を前記胴部の外周に沿わせて移送するロールであって、前記側板の外周側に、ロール内部と外部とを連通する開口穴を設けたシンクロールにおいて、シンクロールのロール軸上の、側板より外側で側板に近接した位置に、ロール軸に垂直な円板を設けたことを特徴とする連続溶融金属めっき装置のシンクロール。

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