JP2013194288A - 電気めっき鋼板の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続移動する鋼帯1をめっきセル6に収容されためっき液3に侵入させ、侵入した鋼帯1を、電極2から所定の距離離れた位置を通過させることによって電気めっきを行う。鋼帯1がめっき液3に侵入する位置Aに、鋼帯1の移動方向に対向する方向へ流れるめっき液流を形成することによって、鋼帯1のめっき液3への侵入に伴う空気の同伴を抑制する。
【選択図】図5
Description
(A)めっきムラの発生原因として、ガス同伴現象もあげられる。これは、図11の縦型めっきセル0においては、被めっき材である鋼帯1がダウンパス(鋼帯1が下方向に通板される過程)でめっき液3に侵入する際に、めっき浴面に接触する雰囲気ガスが鋼帯1に巻き込まれて鋼帯1と電極2との間に侵入する現象である。
(C)ガス同伴現象に起因するめっきムラは、例えば搬送速度100m/分以上といった高速通板時に特に顕著に発生する。
(E)これに対し、前記のめっき液の流速がめっき液噴出ノズル4から噴出された直後から電極2の上端部に達するまでの間における減速が少ない流れを形成することによって、吐出量をさほど増加しなくともガス同伴現象を抑制することができる。具体例としては、めっき液噴出ノズルの構造を最適化すること、具体的には、(i)めっき液噴出ノズルと電極との間の距離の短縮、及び、めっき液噴出ノズルのリップの細型化を図ること、さらに必要に応じて、(ii)めっき液噴出ノズルによるめっき液の噴出方向の最適化、めっき液噴出ノズルの出口部への平行部の設置、めっき液噴出ノズルのリップへの段差の形成を図ることによって、ガス同伴現象を抑制できるようになる。
(1)所定の搬送速度Vs(m/s)で所定の搬送方向へ搬送される鋼帯をめっきセルに収容されためっき液に侵入させ、侵入した当該鋼帯を、該めっき液中に配置される電極に沿う方向へ該電極から所定距離離間して搬送することによって電気めっきを行う電気めっき鋼板の製造方法において、
鋼帯の搬送速度を100m/分以上とするとともに、
前記めっき液中に配置されるめっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に、式(1)及び式(2)を満たすように該鋼帯の搬送方向と対向する方向へめっき液を噴出することによって、前記鋼帯の前記めっき液への侵入に伴うガスの同伴を抑制すること
を特徴とする電気めっき鋼板の製造方法。
V≧Vn−0.6 ・・・・・・・(2)
ただし、式(1)及び式(2)において、
V:前記電極のめっき液出側端部の位置における、鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流速(m/s)
Vn:前記めっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に吐出される、前記鋼帯の単位幅当りのめっき液の流量と前記電極及び前記鋼帯との間隔から計算されるめっき液の流速(m/s)
Vs:鋼帯の搬送速度(m/s)
である。
所定の搬送速度で所定の搬送方向へ搬送される鋼帯から所定の距離だけ離間して前記めっき液中に配置される電極と、
前記電極の鋼帯搬送方向出側端部に配置され、管状のヘッダー、及び、該ヘッダーにキリ孔を介して装着される先狭まり形状部を有する上下のリップを備えるとともに、前記電極と前記鋼帯との間に前記鋼帯の搬送方向と対向する方向へめっき液を噴出するめっき液噴出ノズルと
を備える電気めっき鋼板の製造装置であって、
前記めっき液噴出ノズルと前記電極との間の、前記搬送方向への距離は3mm以下であること、
前記先狭まり形状部の先端の、前記搬送方向に対する角度は30度以下であること、及び
鋼帯の搬送速度が100m/分以上のときに、前記電極及び前記鋼帯の間に形成される鋼板の搬送方向に対向するめっき液の流れが式(1)及び式(2)を満たして前記鋼帯の前記めっき液への侵入に伴うガスの同伴を抑制し得ること
を特徴とする電気めっき鋼板の製造装置。
V≧Vn−0.6 ・・・・・・・(2)
ただし、式(1)及び式(2)において、
V:前記電極のめっき液出側端部位置における、前記鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流速(m/s)
Vn:前記めっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に噴出される、前記鋼帯の単位幅当りのめっき液の流量と前記電極及び前記鋼帯との間隔から計算されるめっき液の流速(m/s) ただし、0.53≦Vn≦1.73
Vs:鋼帯の搬送速度(m/s) ただし、1.67≦Vs≦3.17
である。
(6)前記キリ孔は、前記ヘッダーの半径方向に対して傾斜し、かつ前記搬送方向に対して30〜40度交差する方向へ向けて設けられることを特徴とする(3)項から(5)項までのいずれか1項に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
(8)前記電極は、その上端部が前記めっきセルに収容されためっき液の液面と略一致する位置に存在するように、前記鋼帯の両側に対向して配置されること、及び、前記鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流れは、前記めっき液面に形成されることを特徴とする(3)項から(7)項までのいずれか1項に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
1.空気同伴現象とその抑制方法
図3,4は、縦型めっき設備における空気同伴現象に起因しためっきムラの発生機構及び空気同伴現象の抑制機構に関する説明図である。図3の右図は、図3の左図において鋼帯21の溶接部がめっき液に侵入するときの様子を示した図であり、図4は、鋼帯21がめっき液に侵入する液面付近を拡大した図である。
式(1)において、Vは、電極23の上端部位置におけるめっき液の上向きの流速(m/s)であり、Vsは、鋼帯23の搬送速度(m/s)である。
式(2)において、Vnは、めっき液噴出ノズル22から電極23及び鋼帯21の間に吐出される、鋼帯21の単位幅当りのめっき液の流量と電極23及び鋼帯21との間隔から計算されるめっき液の流速(m/s)である。
2.製造装置
図5は、本発明に係る縦型の電気めっき鋼板のめっき装置0を模式的に示す説明図である。実際の電気めっき鋼板製造ラインでは、このようなめっき装置を通常、数セル〜数十セル備えている。また、図6は、めっき液噴出ノズル4の構成を模式的にかつ簡略化して示す説明図である。
[めっきセル6]
めっきセル6は、めっき液3を収容する。めっきセル6はいわゆる縦型めっきセルである。
[電極2]
ダウンパスの電極2,2、およびアップパスの電極2,2は、いずれも、搬送される鋼帯1から所定の距離だけ離間して、めっき液3中に配置される。
[めっき液噴出ノズル4]
図6に示すように、めっき液噴出ノズル4は、めっき液3中の電極2の下端部(すなわち鋼帯1の搬送方向の出側の端部)に配置される。めっき液噴出ノズル4は、管状のヘッダー9,及び,ヘッダー9にキリ孔10を介して装着される先狭まり形状部11を有する上下のリップ12,12を備えている。
図7は、解析領域を示す説明図であり、図8は、従来のめっき液噴出ノズル15−1及び本発明に係るめっき液噴出ノズル15それぞれの構成を示す断面図である。
1.吐出流量:単位幅当り60〜200m3/h
2.めっき液噴出ノズル15と電極16との間の、搬送方向への距離:3mm以下
3.先狭まり形状部の先端の、搬送方向に対する角度:30度以下
4.上下のリップそれぞれの先端の開口方向が指向する方向:搬送方向
5.上下のリップにおける平行部の有無:有り
6.キリ孔の指向方向:ヘッダーの半径方向に対して傾斜し、かつ搬送方向に対して30〜40度交差する方向
7.リップの段差部の有無:有り
なお、従来例のめっき液噴出ノズル13−1の諸元は以下の通りであった。
・吐出流量:単位幅あたり150〜200m3/h
・めっき液噴出ノズル15−1と電極16との間の搬送方向への距離:20mm
・先狭まり形状部の先端の角度:30度
・リップ先端の指向方向:鋼帯17の表面かつ電極16の下端より下の方向
・リップにおける平行部の有無:無し
・キリ孔の設置範囲:ヘッダー中心角度で30度(ヘッダー中心を基準)
解析結果の一例を図9に模式的に示し、解析結果をまとめたグラフを図10に示す。
めっき液噴出ノズル15,15−1からの吐出流量200m3/hが、めっき液循環ポンプの吐出能力の上限である。従来例のめっき液噴出ノズル15−1を用いる場合と本発明によるめっき液噴出ノズル15を用いる場合について記すが、何れの場合も鋼帯17の搬送速度の増加に伴ってめっきムラを抑制するために必要な吐出流量は増加する。
1 鋼帯
2 電極
3 めっき液
4 めっき供給ノズル
5 シンクロール
6 めっきセル
7 コンダクターロール
8 ホールダウンロール
9 ヘッダー
10 キリ孔
11 先狭まり形状部
12 リップ
13 平行部
14 段差部
15 本発明例のめっき液噴出ノズル
15−1 従来のめっき液噴出ノズル
16 電極
17 鋼帯
20 水モデル可視化実験装置
21 エンドレスベルト
22 水噴出ノズル
23 模擬電極
23a 開口部
24 可視化水槽
25 シンクロール
26 駆動ロール
27 ホールダウンロール
28 テンションロール
29 循環タンク
30 循環ポンプ
31 グローブ弁
32 オリフィス流量計
33 噴流水供給系
34 液面
35 同伴空気(気泡)
36 対向流
Claims (8)
- 所定の搬送速度Vs(m/s)で所定の搬送方向へ搬送される鋼帯をめっきセルに収容されためっき液に侵入させ、侵入した当該鋼帯を、該めっき液中に配置される電極に沿う方向へ該電極から所定距離離間して搬送することによって電気めっきを行う電気めっき鋼板の製造方法において、
鋼帯の搬送速度を100m/分以上とするとともに、
前記めっき液中に配置されるめっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に、式(1)及び式(2)を満たすように該鋼帯の搬送方向と対向する方向へめっき液を噴出すること
を特徴とする電気めっき鋼板の製造方法。
V≧0.8×Vs−1.4 ・・・・・・・(1)
V≧Vn−0.6 ・・・・・・・(2)
ただし、式(1)及び式(2)において、
V:前記電極のめっき液出側端部の位置における、鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流速(m/s)
Vn:前記めっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に吐出される、前記鋼帯の単位幅当りのめっき液の流量と前記電極及び前記鋼帯との間隔から計算されるめっき液の流速(m/s)
Vs:鋼帯の搬送速度(m/s)
である。 - 前記電極は、前記めっき液出側端部が前記めっきセルに収容されためっき液の液面と略一致する位置に存在するように、前記鋼帯の両側に対向して配置されること、及び、前記鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流れは、当該めっきの液面に形成されること
を特徴とする請求項1に記載された電気めっき鋼板の製造方法。 - めっき液を収容するめっきセルと、
所定の搬送速度で所定の搬送方向へ搬送される鋼帯から所定の距離だけ離間して前記めっき液中に配置される電極と、
前記電極の鋼帯搬送方向出側端部に配置され、管状のヘッダー、及び、該ヘッダーにキリ孔を介して装着される先狭まり形状部を有する上下のリップを備えるとともに、前記電極と前記鋼帯との間に前記鋼帯の搬送方向と対向する方向へめっき液を噴出するめっき液噴出ノズルと
を備える電気めっき鋼板の製造装置であって、
前記めっき液噴出ノズルと前記電極との間の、前記搬送方向への距離は3mm以下であること、
前記先狭まり形状部の先端の、前記搬送方向に対する角度は30度以下であること、及び
鋼帯の搬送速度が100m/分以上のときに、前記電極及び前記鋼帯の間に形成される鋼板の搬送方向に対向するめっき液の流れが式(1)及び式(2)を満たすこと
を特徴とする電気めっき鋼板の製造装置。
V≧0.8×Vs−1.4 ・・・・・・・(1)
V≧Vn−0.6 ・・・・・・・(2)
ただし、式(1)及び式(2)において、
V:前記電極のめっき液出側端部位置における、前記鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流速(m/s)
Vn:前記めっき液噴出ノズルから前記電極及び前記鋼帯の間に噴出される、前記鋼帯の単位幅当りのめっき液の流量と前記電極及び前記鋼帯との間隔から計算されるめっき液の流速(m/s) ただし、0.53≦Vn≦1.73
Vs:鋼帯の搬送速度(m/s) ただし、1.67≦Vs≦3.17
である。 - 前記上下のリップは、それぞれの先端の開口方向が前記搬送方向を略指向するように、前記ヘッダーに装着されることを特徴とする請求項3に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
- 前記上下のリップは、噴出孔径が一定である平行部を先端に有することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
- 前記キリ孔は、前記ヘッダーの半径方向に対して傾斜し、かつ前記搬送方向に対して30〜40度交差する方向へ向けて設けられることを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
- 前記リップは、その先端に段差部を有することを特徴とする請求項3から請求項6までのいずれか1項に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
- 前記電極は、その上端部が前記めっきセルに収容されためっき液の液面と略一致する位置に存在するように、前記鋼帯の両側に対向して配置されること、及び、前記鋼帯の搬送方向と逆向きのめっき液の流れは、前記めっき液面に形成されることを特徴とする請求項3から請求項7までのいずれか1項に記載された電気めっき鋼板の製造装置。
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2012
- 2012-03-21 JP JP2012063386A patent/JP5733247B2/ja active Active
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