JP2012167295A

JP2012167295A - 電気メッキ装置の構築方法、電気メッキ鋼板の製造方法および装置

Info

Publication number: JP2012167295A
Application number: JP2011026537A
Authority: JP
Inventors: Isao Wachi; 功和知
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】メッキ付着量分布を維持したまま、様々な幅の電気メッキ鋼板を製造できる。
【解決手段】複数の狭幅電極をＮ組使用し、狭幅電極の幅よりも狭い狭幅鋼板をメッキし、鋼板の幅方向のメッキ付着量を、エッジからの複数の計測点で計測・記録し、同様に、電極の幅よりも広い広幅鋼板をメッキし計測・記録し、電極端部までの距離とメッキ付着量との関係を求める。次に、この関係より、狭幅電極をＮ組使用し幅方向のメッキ付着量を推定し、同様にして、広幅電極をＮ組使用しメッキ付着量を推定する。次に、狭幅電極をＮ１組、広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組、使用して、メッキ付着量を、各々の電極幅でのメッキ付着量の前記推定値を電極組数で加重平均して求める。前記狭幅電極と広幅電極の組数とメッキ付着量との関係から、適切な狭幅電極と広幅電極の組数を求め、メッキ装置を構築する。この装置でメッキ鋼板を製造する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気メッキ装置の構築方法、電気メッキ鋼板の製造方法および装置に関するものである。

一般的に電気メッキ製品は、金属イオンを含む溶液中で電極，鋼板間に電流を流すことにより、溶液中の金属イオンを鋼板上に電析させて製造する。電気メッキをした際、幅方向の付着量分布は鋼板中央部よりもエッジ部で多くなる。これは、電流がエッジ部に集中しやすい特性を持っているためであり、エッジオーバーコートと呼ばれる。エッジオーバーコート量は、鋼板幅が電極幅よりも狭いと増加するため、コイル巻き取り時にエッジ部が盛り上がり製品の形状が崩れてしまう。
逆に電極幅よりも鋼板幅が広い場合、エッジオーバーコート量が低下するが、電極端部より外れた部分に電流が流れにくくなるため、付着量不足となる。
従来の技術では、エッジマスクと呼ばれる手法により、電極の端部を覆うことでオーバーコートを抑制していた。

特許第２７８５６１８号

しかしながら、その状態で鋼板幅の広い製品を製造すると、付着量が不足するため、多様な幅の製品を製造することができない。また、鋼板幅に応じてエッジマスクを着脱した場合、能率低下の要因となるため、多様な幅の製品を製造するには能率低下等の欠点が伴っていた。

本発明は上記課題を解決し、メッキ付着量分布を維持したまま、様々な幅の電気メッキ鋼板を製造できる電気メッキ装置の構築方法と電気メッキ鋼板の製造方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の課題解決手段の第１の電気メッキ装置の構築方法は、複数の狭幅電極をＮ組使用し、前記狭幅電極の幅よりも狭い狭幅鋼板をメッキし、当該狭幅鋼板の幅方向のメッキ付着量を、エッジからの距離となる複数の計測点で計測・記録し、各計測点から電極端部までの距離を計測・記録し、
同様にして、前記狭幅電極の幅よりも広い広幅鋼板をメッキし、当該広幅鋼板の幅方向のメッキ付着量を、エッジからの距離となる複数の計測点で計測・記録し、各計測点から電極端部までの距離を計測・記録し、前記計測・記録に基づき各計測点から電極端部までの距離とメッキ付着量との関係を求め、次に、前記計測点から電極端部までの距離とメッキ付着量との関係より、前記狭幅電極をＮ組使用し、鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を推定し、
同様にして、広幅電極をＮ組使用し、前記鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を推定し、次に、狭幅電極をＮ１組、広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組、使用して、前記鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を、各々の電極幅でのメッキ付着量の前記推定値を電極組数で加重平均して求め、
鋼板のメッキ作業を開始するのに際し、前記狭幅電極と広幅電極の組数とメッキ付着量との関係から、適切な狭幅電極と広幅電極の組数を求め、これに基づいてメッキ装置を構築することである。

本発明の課題解決手段の第２の電気メッキ鋼板の製造方法は、第１手段により構築した電気メッキ装置を使用して鋼板をメッキすることである。

本発明の課題解決手段の第３の電気メッキ鋼板の製造方法は、第２手段の製造方法において、複数の電極Ｎ組を有し、幅Ｂ１を持つ狭幅電極をＮ１組と、幅Ｂ２を持つ広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組とを備えるメッキ装置を使用して、前記電極の幅Ｂ１の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板、および前記電極の幅Ｂ２の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板をメッキすることである。

本発明の課題解決手段の第４の電気メッキ鋼板の製造装置は、第１手段により構築したメッキ装置であって、複数の電極Ｎ組を有し、幅Ｂ１を持つ狭幅電極をＮ１組と、幅Ｂ２を持つ広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組とを備えることである。

本発明により、適切なメッキ付着量分布を維持したまま、様々な幅の電気メッキ鋼板を製造できる電気メッキ装置を構築できることとなった。また、適切なメッキ付着量分布を維持したまま、様々な幅の電気メッキ鋼板を製造できる電気メッキ鋼板の製造方法および装置が提供できることとなった。

本発明に係わる電気メッキ装置を含む系統図である。電極と鋼板の幅差と付着量分布の関係図である（鋼板幅が電極幅より広い）。電極と鋼板の幅差と付着量分布の関係図である（鋼板幅が電極幅より狭い）。電極と鋼板の位置関係と付着量の相関図である。電極の組み合わせによる付着量のコントロール概念図である。電極を組み合わせた場合の付着量分布図である。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ５ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ１０ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ２０ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ３０ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ５０ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ７０ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの電極端部からの距離と付着量分布の関係図である（エッジ１００ｍｍ）。電極幅８９０ｍｍでの鋼板幅１０１０ｍｍ材の付着量実測とシミュレート結果の比較図である。電極幅８９０ｍｍでの鋼板幅８６９ｍｍ材の付着量実測図である。全て電極幅１１５０ｍｍとした場合の付着量分布予測結果図である。広幅と狭幅の電極を混在させた場合の付着量分布予測結果図である。広幅電極設置トレイ数と１０１１ｍｍ材の付着量変化予測図である。適正電極配置での鋼板幅８６９ｍｍ材の付着量予測図である。適正電極配置での他の鋼板幅材の付着量予測図である（鋼板幅６００ｍｍ）。適正電極配置での他の鋼板幅材の付着量予測図である（鋼板幅７５０ｍｍ）。適正電極配置での他の鋼板幅材の付着量予測図である（鋼板幅９００ｍｍ）。適正電極配置での他の鋼板幅材の付着量予測図である（鋼板幅１０１０ｍｍ）。適正電極配置での他の鋼板幅材の付着量予測図である（鋼板幅１０５０ｍｍ）。

以下に、本発明の実施態様を図面に示す一実施例に基づき説明する。
図１において、ペイオフリール１から繰り出された素材鋼板Ｗを、メッキセル２に通してメッキし、付着量計３でメッキ付着量を計測し、巻取リール４に巻き取る。

さて、多様な幅の製品を連続的に製造するための電気メッキ装置の構築方法として、先ず、本発明の大要を説明する。第１に、電極の端部と鋼板の位置関係と、その時のメッキ付着量実績から相関関係を導く。次に、幅の異なる電極を設置した際の付着量分布を予測する。ここで、前記第１の鋼板−電極の位置関係と付着量の相関性の考え方として、図２ａ，２ｂより、電極幅と鋼板幅の差で付着量分布が変動することに着目した。

そして、電極端部を基準と置いた際の鋼板−電極位置と付着量の関係を調査した。図３は、鋼板：エッジ５ｍｍ位置と電極端部との位置関係と付着量の相関を調査した結果である。図３で電極端部から中心側を（＋）、反中心側を（−）とする。エッジ５ｍｍの場合、電極端部に対して着量が直線的に変動することが明らかとなった。同様の手法で鋼板と電極端部との位置関係と付着量の相関を調査し、様々な幅の付着量分布を予測した。

第２に、前記第１で導いた相関関係より、通板したい範囲の鋼板幅の付着量分布を維持する割合を求め、異なる幅の電極を混在させる。

上記図３の相関関係より、鋼板と電極端部からの位置関係から様々な電極幅で様々な板幅の製品の付着量分布を予測することが可能となる。その予測結果を用い、通板したい板幅範囲で、目標とする付着量範囲を満足する電極の組み合わせが決定できる。図４にその概念図を示す。

本実施例では、メッキセル２にある２１トレイのうち、幅が１１５０ｍｍの広幅電極を１４トレイ持つ広幅セル２ａと、幅が８９０ｍｍの狭幅電極を７トレイ持つ狭幅セル２ｂを組み合わせている。その場合の製品（鋼板幅１０１０ｍｍ）の付着量分布を図５に示す。
このように、幅の異なる電極を混在させることで、これまで最大製品幅９３５ｍｍまで製造していたが、製品幅の最大が１０５０ｍｍまで拡大できた。

さて、以下に前記について具体的詳細に説明する。
電極端部から鋼板部分の距離と、鋼板幅方向の付着量との関係（板幅別）を調査する。
狭幅電極（８９０ｍｍ）２１組を使用し、狭幅鋼板（８６９ｍｍ）をメッキし、この製品の幅方向の付着量を計測する。計測点は７点で、エッジ５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，５０ｍｍ，７０ｍｍ，１００ｍｍである。また、これらの各計測点に対する電極端部からの距離を計測する。

次に、中幅鋼板（９２７ｍｍ）をメッキし、この製品の幅方向の付着量を計測する。
計測点は７点で、エッジ５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，５０ｍｍ，７０ｍｍ，１００ｍｍである。また、これらの各計測点に対する電極端部からの距離を計測する。
次に、広幅鋼板（１０１０ｍｍ）をメッキし、この製品の幅方向の付着量を計測する。計測点は７点で、エッジ５ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，５０ｍｍ，７０ｍｍ，１００ｍｍである。また、これらの各計測点に対する電極端部からの距離を計測する。

次に、これらの計測データをグラフに表す。図６はエッジ５ｍｍに対し、横軸を電極端部からの距離、縦軸を付着量としたものである。データは製品（製品幅：８６９，９２７，１０１０ｍｍ材，目付：３.０μｍ）の付着量実測値（コクールで測定）を使用した。
グラフ中の横軸は、製品が蛇行していない場合でのエッジ５ｍｍ位置の電極端部からの距離を示す。この図から、エッジ５ｍｍ位置では、電極端部からの距離に対して付着量が直線的に変動することが分かる。

同様に図７で、製品（製品幅：８６９，９２７，１０１０，１０５０ｍｍ材，目付：３.０μｍ）の付着量実測値を示す。これらにより、エッジ５ｍｍ位置と同様に、他の位置（鋼板エッジ１０，２０，３０，５０，７０，１００ｍｍ位置）においても、電極端部からの距離と付着量との間に相関性があることを確認した（図７ａ〜図７ｇ）。
上記相関関係を用いることにより、電極端部と鋼板の位置からこれまでに通板したことのない製品での付着量分布が推定（シミュレート）可能となる。
ここで、前記図７で得られた相関関係を使って、狭幅電極（８９０ｍｍ）２１組を使用し、広幅鋼板（１０１０ｍｍ）をメッキした場合の付着量を推定し、この推定値が図７の実測値とどの程度の一致性があるか調べた。

即ち、この製品の幅方向の付着量を図７の計測点、エッジ５ｍｍ，…………１００ｍｍからとり、これに加え、鋼板中央部の付着量も計測する。そして、これらのデータに基づいて、広幅鋼板の製品の全幅に対する付着量の分布状態を、図８のグラフに表す。
また、図７の関係式から、この広幅鋼板の製品の全幅に対する付着量を推定し、それを前記図８のグラフに表す。これにより、推定（予測）が再現性の高いものであることが確認できた。以下に幅広製品での適正電極配置に当たり、上記予測を使用した。

次に、幅広製品での適正電極配置数の決定をするに当たり、狭幅製品（８６９ｍｍ材）の付着量分布をベースとした。それには、前記図７のデータを使用する。即ち、狭幅電極（８９０ｍｍ）を２１組使用し、狭幅鋼板（８６９ｍｍ材）をメッキし、この製品エッジから５，１０，２０，３０，５０，１００ｍｍと中央部で実測したものである。この製品の付着量水準は、エッジ５ｍｍを除くすべての幅位置で、付着量範囲である２.５〜３.５μｍを満足している。そして、図９に示すように付着量分布のグラフを描く。

次に、広幅電極（１１５０ｍｍ）を全トレイ（２１組）に使用した場合の、広幅鋼板（１０１１ｍｍ）の付着量分布を予測する。即ち、前記狭幅電極（８９０ｍｍ）を２１組使用し、狭幅鋼板（８６９ｍｍ）をメッキした場合の計測結果（図７のもの）を用い、これに加え、鋼板中央部の付着量も計測する。そして、これらのデータに基づく、製品の全幅に対する付着量の分布状態をグラフに表す。次に図７の関係式から、広幅電極（１１５０ｍｍ）を使用し、広幅鋼板（１０１１ｍｍ）の製品の全幅に対する付着量を推定し、それを前記グラフに表す。（図１０）

次に、広幅電極（１１５０ｍｍ）を１１組使用し、狭幅電極（８９０ｍｍ）１０組（合計２１組）使用した場合の、広幅鋼板（１０１１ｍｍ）の付着量分布を予測する。
そのため、各々の電極幅での推定付着量を電極組数で加重平均した。即ち、
エッジ５ｍｍでは、〔（６.２μｍ×１１）＋（２.８μｍ×１０）〕／２１＝４.６μｍ
エッジ１０ｍｍでは、〔（４.６μｍ×１１）＋（２.１μｍ×１０）〕／２１＝３.４μｍ
エッジ２０ｍｍでは、〔（３.８μｍ×１１）＋（１.７μｍ×１０）〕／２１＝２.８μｍ
エッジ３０ｍｍでは、〔（３.５μｍ×１１）＋（１.６μｍ×１０）〕／２１＝２.６μｍ
エッジ５０ｍｍでは、〔（３.３μｍ×１１）＋（１.８μｍ×１０）〕／２１＝２.６μｍ
エッジ７０ｍｍでは、〔（３.２μｍ×１１）＋（２.１μｍ×１０）〕／２１＝２.７μｍ
エッジ１００ｍｍでは、〔（２.９μｍ×１１）＋（２.６μｍ×１０）〕／２１＝２.８μｍ
これをグラフに表す。（図１１）

前記図１０，図１１の結果から、狭幅鋼板（８６９ｍｍ材）と同様な付着量水準を満たすための、広幅鋼板（１０１１ｍｍ材）に必要な適正な電極配置数を決定するため、広幅電極の設置数と付着量の変化を整理した。図１２にエッジ１０ｍｍ〜７０ｍｍまでの設置数と付着量の変動を示す。

即ち、広幅電極の組数を０〜２１組に変化させて、その各組数に対応した付着量を推定する。
エッジ１０ｍｍでは、〔（４.６μｍ×０）＋（２.１μｍ×２１）〕／２１＝２.１μｍ
エッジ２０ｍｍでは、〔（３.８μｍ×１）＋（１.７μｍ×２０）〕／２１＝２.２μｍ
エッジ３０ｍｍでは、〔（３.５μｍ×２）＋（１.６μｍ×１９）〕／２１＝２.３μｍ
…………
エッジ７０ｍｍでは、〔（３.２μｍ×２１）＋（２.１μｍ×０）〕／２１＝４.６μｍ
これらのμｍ値は、前記図７の実測データを使う。
以上のように、エッジ２０ｍｍ〜７０ｍｍでの付着量を推定する。そして、これらの結果を図１２に表す。

次に図１３の通り、広幅電極（１１５０ｍｍ）を１１組使用し、狭幅電極（８９０ｍｍ）１０組（合計２１組）使用した場合の、狭幅鋼板（８６９ｍｍ）の付着量分布を予測する。即ち、図７に示した前記狭幅電極（８９０ｍｍ）を２１組使用し、狭幅鋼板（８６９ｍｍ）をメッキした場合の計測結果を用い、これに加え、鋼板中央部の付着量も計測する。そして、これらのデータに基づく、製品の全幅に対する付着量の分布状態をグラフに表す。そして、この狭幅鋼板のデータのグラフから、狭幅鋼板（８６９ｍｍ）の製品の全幅に対する付着量を推定し、それを前記グラフに表す。

そのため、各々の電極幅での推定付着量を電極組数で加重平均した。即ち、
エッジ５ｍｍでは、〔（８.０ｍμ×１１）＋（４.６μｍ×１０）〕／２１＝６.４μｍ
エッジ１０ｍｍでは、〔（６.０μｍ×１１）＋（３.４μｍ×１０）〕／２１＝４.０μｍ
エッジ２０ｍｍでは、〔（４.９μｍ×１１）＋（２.８μｍ×１０）〕／２１＝３.９μｍ
エッジ３０ｍｍでは、〔（４.５μｍ×１１）＋（２.６μｍ×１０）〕／２１＝３.６μｍ
エッジ５０ｍｍでは、〔（４.１μｍ×１１）＋（２.６μｍ×１０）〕／２１＝３.４μｍ
エッジ７０ｍｍでは、〔（３.８μｍ×１１）＋（２.７μｍ×１０）〕／２１＝３.３μｍ
エッジ１００ｍｍでは、〔（３.０μｍ×１１）＋（２.８μｍ×１０）〕／２１＝２.９μｍ
これをグラフに表す。（図１３）
同様にして、鋼板幅６００ｍｍ，７５０ｍｍ，９００ｍｍ，１０１１ｍｍ，１０５０ｍｍの結果を図１４ａ〜図１４ｅに表す。そして、これらをもとに各々の鋼板幅に対し、図１２に相当したグラフを描く。

そして今、鋼板のメッキ作業を開始するのに際し、鋼板素材の幅とメッキ付着量が決定されれば、図１２と、それに相当したグラフに基づき、前記狭幅電極と広幅電極の合計組数に対する広幅電極の組数と付着量との関係から、適切な広幅電極の組数を求め、これに基づいて電気メッキ装置を構築するのが、本発明の電気メッキ装置の構築方法である。

またこのように、本発明の連続式電気メッキ鋼板の製造装置は、幅Ｂ１を持つ狭幅電極の複数組Ｎ１と、幅Ｂ２を持つ広幅電極の複数組Ｎ２とを備えたものである。そして、この装置を使用して、前記電極の幅Ｂ１の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板、および前記電極の幅Ｂ２の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板を通板することが、本発明の連続式電気メッキ鋼板の製造方法である。尚、電極幅の６０％
を下回ると、連続式電気メッキ設備としての生産効率が悪くなり、電極幅の１０５％を上回ると、付着量分布の確保が困難となる。

狭幅電極８９０ｍｍ幅のみを使った場合、鋼板幅６００ｍｍ（電極幅の６６％）から９３０ｍｍ（電極幅の１０３％）までメッキできる。広幅電極１１５０ｍｍ幅のみを使った場合、鋼板幅８５０ｍｍ（電極幅の６５％）から１１８０ｍｍ（電極幅の１０３％）までメッキできる。つまり、結局のところ、前記電極幅Ｂ１のメッキ可能幅と、電極幅Ｂ２のメッキ可能幅の範囲の双方を含む広範囲の幅の鋼板をメッキすることが可能になったのである。

本発明は前記した実施例や実施態様に限定されず、特許請求の範囲および範囲を逸脱せずに種々の変形を含む。

本発明は、電気メッキ装置を構築する方法と電気メッキ鋼板の製造方法および装置に利用される。

Ｗ鋼板
１ペイオフリール
２メッキセル
２ａ広幅セル
２ｂ狭幅セル
３付着量計
４巻取リール

Claims

複数の狭幅電極をＮ組使用し、前記狭幅電極の幅よりも狭い狭幅鋼板をメッキし、当該狭幅鋼板の幅方向のメッキ付着量を、エッジからの距離となる複数の計測点で計測・記録し、各計測点から電極端部までの距離を計測・記録し、
同様にして、前記狭幅電極の幅よりも広い広幅鋼板をメッキし、当該広幅鋼板の幅方向のメッキ付着量を、エッジからの距離となる複数の計測点で計測・記録し、各計測点から電極端部までの距離を計測・記録し、
前記計測・記録に基づき各計測点から電極端部までの距離とメッキ付着量との関係を求め、
次に、前記計測点から電極端部までの距離とメッキ付着量との関係より、
前記狭幅電極をＮ組使用し、鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を推定し、
同様にして、広幅電極をＮ組使用し、前記鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を推定し、
次に、狭幅電極をＮ１組、広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組、使用して、前記鋼板素材をメッキした場合の幅方向のメッキ付着量を、各々の電極幅でのメッキ付着量の前記推定値を電極組数で加重平均して求め、
鋼板のメッキ作業を開始するのに際し、前記狭幅電極と広幅電極の組数とメッキ付着量との関係から、適切な狭幅電極と広幅電極の組数を求め、
これに基づいてメッキ装置を構築することを特徴とする電気メッキ装置の構築方法。
請求項１により構築した電気メッキ装置を使用して鋼板をメッキする電気メッキ鋼板の製造方法。
複数の電極Ｎ組を有し、幅Ｂ１を持つ狭幅電極をＮ１組と、幅Ｂ２を持つ広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組とを備えるメッキ装置を使用して、前記電極の幅Ｂ１の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板、および前記電極の幅Ｂ２の６０％〜１０５％の範囲の幅の鋼板をメッキする請求項２に記載の電気メッキ鋼板の製造方法。
請求項１により構築したメッキ装置であって、複数の電極Ｎ組を有し、幅Ｂ１を持つ狭幅電極をＮ１組と、幅Ｂ２を持つ広幅電極をＮ２＝Ｎ−Ｎ１組とを備える電気メッキ鋼板の製造装置。