JP2013224457A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備配置上の制約が少なく、副次的なドロス欠陥の発生がない表面欠陥の少ない溶融亜鉛めっき鋼板を製造する装置を提供する。
【解決手段】溶融亜鉛浴中に被めっき鋼板４を浸漬し、その表面に溶融亜鉛を付着させてめっき層を形成する溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であって、溶融亜鉛を貯留する溶融亜鉛容器６と、スナウト１と、シンクロール２と、サポートロール３と、シンクロール２の上方に設けられ、前記溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛流を制御する整流機構を有し、以下の（ア）〜（エ）を満たす整流板５を具備する。（ア）整流板５と溶融亜鉛浴面のなす角度は７５度以上１０５度以下、（イ）幅は鋼板４の幅以上、（ウ）Ａ／Ｂが０．２５超０．７５未満、（エ）Ｃ／Ｄが０．４８超１未満
【選択図】図３

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置に関し、詳しくは、表面欠陥の少ないめっき鋼板を製造する溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置に関するものである。

溶融金属めっき鋼板、特に、溶融亜鉛めっき鋼板は、建材、自動車、家電等の分野で広く使用されている。そして、これらの用途では、塗装の有無に係わらず外観に優れることが溶融亜鉛めっき鋼板に対して要求される。ここで、無塗装の場合はもちろんのこと、塗装後の外観は、疵や異物付着等の表面欠陥の影響を強く受けるため、これらの表面欠陥が存在しないことが重要である。

溶融亜鉛めっき鋼板は、一般的には、溶融亜鉛浴(以下、めっき浴、または、浴と称することもある)中に鋼板を浸漬して製造される。めっき浴槽中には、シンクロール、サポートロールが存在し、鋼板と接触している。ここで、溶融亜鉛浴中や溶融亜鉛浴表面にはドロスが存在しており、このドロスが鋼板に付着して表面欠陥を発生させることが知られている。特に、シンクロール上に位置するサポートロールが鋼板と接触する際にドロスを巻き込んで、鋼板に付着して疵を発生させる場合が多い。これは、シンクロール上の溶融亜鉛が存在する領域は鋼板とシンクロールで囲まれる閉鎖的な領域となるため、ドロスが沈降除去されにくいためだと考えられる。

ドロスには、ボトムドロスとトップドロスの２種類があることが知られている。溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、ボトムドロスは鋼板から溶出したFeと浴中Znとの金属間化合物FeZn₁₃であり、比重がZnより重いので沈降してめっき浴槽下部に堆積するが、めっき浴槽中の溶融亜鉛の流れにより浮遊して例えばサポートロールに巻き込まれて表面欠陥を発生させることになる。トップドロスは亜鉛酸化物を主体とし、比重がZnより軽いのでめっき浴の表面に浮遊する。スナウト内のめっき浴面にはトップドロスが浮遊しており、スナウト上部よりめっき浴に侵入する鋼板はトップドロスを付着させ、めっき浴にトップドロスを持ち込みやすい。鋼板に付着したトップドロスは鋼板の随伴流と共にシンクロール方向に引き込まれていき、浴中を流動してサポートロールで巻き込まれて表面欠陥を発生させることになる。

上記に対して、サポートロール等でのドロス巻き込みを防止する技術として、特許文献1には、シンクロールと浴中に侵入する鋼帯との間に形成される楔形状の領域の近傍に配置され、楔形状の領域から上方への溶融金属浴中の流れを横方向に変換する整流板、および更にサポートロールとの間に第２の整流板を備える鋼帯の連続溶融金属鍍金装置のドロス欠陥防止装置が開示されている。

特開2000-119829号公報

しかしながら、特許文献1の方法では整流板をロール近傍で、かつ、めっき浴の深い位置に配置する必要があり、設備配置上の制約から実機適用には問題がある。また、浴中に侵入する鋼帯とシンクロールとの間に形成される楔形状の領域の近傍に配置される整流板上へのドロスの堆積と堆積物の落下によるドロス欠陥の発生の問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、設備配置上の制約が少なく、副次的なドロス欠陥の発生がない表面欠陥の少ない溶融亜鉛めっき鋼板を製造する装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために検討した結果、溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置において、溶融亜鉛の流れを制御するように整流板を設置することが重要であること知見した。

本発明は上記知見に基づくものであり、特徴は以下の通りである。

溶融亜鉛浴中に被めっき鋼板を浸漬し、その表面に溶融亜鉛を付着させてめっき層を形成する溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であって、溶融亜鉛を貯留する溶融亜鉛容器と、端部が前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、溶融亜鉛浴中に被めっき鋼板を供給するスナウトと、前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、被めっき鋼板が巻き掛けられるシンクロールと、該シンクロールの上方に前記溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、被めっき鋼板の片面または両面に接して配置されるサポートロールと、前記シンクロールの上方に設けられ、前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛流を制御する整流機構を有し、以下の（ア）〜（エ）を満たす整流板と
を具備することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置。
（ア）整流板と溶融亜鉛浴面のなす角度は７５度以上１０５度以下である。
（イ）幅は被めっき鋼板の幅以上である。
（ウ）Ａ／Ｂが０．２５超０．７５未満である。ただし、Ａ：溶融亜鉛浴面に対して垂直方向の整流板の長さ、Ｂ：整流板の下端部から垂直線を下方に伸してシンクロールと突き当たる位置と、整流板が溶融亜鉛浴面と接する位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は前記整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との距離である。
（エ）Ｃ／Ｄが０．４８超１未満である。ただし、Ｃ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、整流板と溶融亜鉛浴面が交差する位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離、Ｄ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、シンクロールが接する被めっき鋼板面と同じ面に接するサポートロールにおいて被めっき鋼板との接触面から最も遠いロール表面でロール軸と平行な線に対して垂直な面が溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離である。

なお、本発明において、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（以下、ＧＩと称することもある）、合金化処理を施すめっき鋼板（以下、ＧＡと称することもある）のいずれも含むものである。

本発明によれば、サポートロールでのドロス巻き込みの抑制が可能となり、表面欠陥の発生が抑制できる。その結果、表面欠陥の少ない溶融亜鉛めっき鋼板を歩留まりよく製造することができる。

従来の整流板を配置しない場合の溶融亜鉛容器での溶融亜鉛の流動状態を示す模式図である。 本発明の整流板を配置する場合の溶融亜鉛容器での溶融亜鉛の流動状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態を示す溶融亜鉛系めっき鋼板の製造装置の側面図である。

以下、図３を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図３において、溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置は、溶融亜鉛を貯留する溶融亜鉛容器６を有し、この溶融亜鉛容器６内には、端部が溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛浴に浸漬し溶融亜鉛浴中に鋼板４を供給するためのスナウト１が配置され、このスナウト１内から溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛浴中に鋼板４が連続的に供給される。また、溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛浴に浸漬し鋼板４が巻き掛けられるシンクロール２と、シンクロール２の上方には、溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛浴に浸漬し鋼板４の片面または両面に接するようにサポートロール３が配置される。さらに、シンクロール２の上方には、溶融亜鉛容器６内の溶融亜鉛流を制御する整流機構を有した整流板５が配置される。そして、本発明では、整流板５が以下の（ア）〜（エ）を満たすことを特徴とする。
（ア）整流板と溶融亜鉛浴面のなす角度は７５度以上１０５度以下である。
（イ）幅は被めっき鋼板の幅以上である。
（ウ）Ａ／Ｂが０．２５超０．７５未満である。ただし、Ａ：溶融亜鉛浴面に対して垂直方向の整流板の長さ、Ｂ：整流板を下方に延伸してシンクロールと接触する位置と、整流板が溶融亜鉛浴面と接するか位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は前記整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との距離である。
（エ）Ｃ／Ｄが０．４８超１未満である。ただし、Ｃ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、整流板と溶融亜鉛浴面が交差する位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離、Ｄ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、シンクロールが接する被めっき鋼板面と同じ面に接するサポートロールにおいて被めっき鋼板との接触面から最も遠いロール表面でロール軸と平行な線に対して垂直な面が溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離である。

本発明を完成するに至った経緯について、以下、説明する。
本発明者らは、通常の操業に使用している溶融亜鉛容器での溶融亜鉛の流動状態についてシュミレーションで調査し、以下の知見を得た。
図1は従来の溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であり、図2は本発明の一実施形態を示す溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置である。また、図1、図2ともに、溶融亜鉛の流動状態を示している。図1において、１はスナウト、２はシンクロール、３はサポートロール、４は鋼板である。図1に示すように、シンクロール２上の溶融亜鉛の流れは、スナウト１からシンクロール２に向かって移動する鋼板４に随伴する流れ（イ）と、シンクロール２の回転に随伴する流れ（ロ）が鋼板４とシンクロール２が接する位置の近傍で衝突し、上方に流れの向きを変えた後（ハ）、浴面近傍でサポートロール３方向に向きを変え（ニ）、サポートロール３の外周の随伴する溶融亜鉛の流れと合わさってサポートロール３と鋼板４との間に達する（ホ）。その際、溶融亜鉛中のドロスが巻き込まれてドロス欠陥を発生すると考えられる。
従って、ドロス欠陥の防止には、上記溶融亜鉛の流れを変化させて、サポートロール３と鋼板４の間に達する亜鉛流の流れ（ホ）を低減させることが有効であるとの知見を得た。具体的には、上記（イ）、（ロ）の随伴流の制御は困難であることから、（ハ）、（ニ）の流れ、特に（ハ）の流れを制御して（ニ）の流れを低減させる。そのための具体的な手段としては、図2に示すように、シンクロール２上方に整流板５を配置し、（ハ）の流れが出来るだけサポートロール３に向かわないようにする。

次に、整流板の形状、大きさ、配置を検討し、上記効果を得るための最適な条件を検討した。
検討するにあたって、装置配置上の制約を少なくするために、整流板はサポートロールおよびシンクロールから一定以上の距離を隔てて配置することとする。かつ、ドロス欠陥発生防止効果があり、更に、新たなドロス欠陥発生の原因となるドロス堆積を起こしにくい配置とする。

図2における整流板５は図1に示す（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化させないために、（ハ）の流れが（ニ）の流れに変化する浴面近傍に配置することが有効であり、シンクロールの上方に配置する必要がある。また、整流板は浴面近傍において浴中を下方から上方に流れる（ハ）の流れがサポートロール方向に変化しないように、浴面に対して垂直方向に配置する必要がある。検討したところ、整流板と浴面のなす角度は７５度以上１０５度以であれば、（ハ）の流れがサポートロール方向に変化せず、整流板の上にドロスが堆積するという問題も起こらないことがわかった。すなわち、図３は本発明の溶融亜鉛系めっき鋼板の製造装置の正面図であり、図3において示される整流板と浴面のなす角度Ｅを７５度以上１０５度以下とする。

また、整流板の幅は、鋼板の幅以上とする。整流板の幅が狭くなると十分に流れが抑制できない。好ましくは、ロールの幅以上である。

また、整流板の浴面に対して垂直方向の長さは、図1に示す（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制するために一定の長さが必要であるが、長すぎるとシンクロールに近づき過ぎて、シンクロールの随伴流をサポートロール方向に変化させてしまうため、一定の長さ未満とする必要がある。検討したところ、浴面に対して垂直方向の整流板の長さをＡ、整流板を下方に延伸してシンクロールと接触する位置と、整流板が浴面と接するか位置または整流板が浴中に没している場合は前記整流板を延伸して浴面と交差する位置との距離をＢとすると、Ａ/Ｂを０．２５超０．７５未満とすることで、シンクロールの随伴流をサポートロール方向に変化させることなく、（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制することが可能となることがわかった。すなわち、図3において示されるＡ／Ｂは０．２５超０．７５未満とする。0．25以下では、（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制する効果が不十分である。一方、0.75以上では、図2において示される（ハ）の流れが強くなるため、（ハ）＋（イ）による循環流が強くなり、最深部のロールへの噛み込みへのリスクが高くなる。

また、整流板は、サポートロールおよびスナウトとの間に配置され、整流板とサポートロールおよび整流板とスナウトとの距離の比は、図1に示す（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制するために一定の距離の比が必要である。整流板とサポートロールとの距離が大きすぎると（ハ）の流れが整流板とサポートロールの間に流入しやすくなる。検討したところ、スナウトが浴面と接する位置と、整流板と浴面が交差する位置または整流板が浴中に没している場合は整流板を延伸して浴面と交差する位置との最短距離をＣ、スナウトが浴面と接する位置と、シンクロールが接する鋼板面と同じ面に接するサポートロールにおいて鋼板との接触面から最も遠いロール表面でロール軸と平行な線に対して垂直な面が浴面と交差する位置との最短距離をＤとすると、Ｃ/Ｄを0.48超１未満とすることで、（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制し、（ハ）の流れが整流板とサポートロールの間に流入することを防止することが可能となる。すなわち、図3において示されるＣ／Ｄは０．４８超１未満とする。０．４８以下では、（ハ）の流れを（ニ）の流れに変化することを抑制する効果が不十分である。一方、１以上では、整流板はサポートロールとは接触しない位置に配置する必要があり、この点から好ましくない。

以上のように、整流板を設けることで図３に示すように（ハ）の流れがサポートロール方向（ニ）に変化させることを防ぎ、溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛流を制御することが可能となる。
なお、整流板の材質は溶融亜鉛に対する耐食性および耐熱性を有するものとする。例えば、耐久性の点から、SUS316Lが好ましい。Cr鍍金等による保護を行った鋼板を使用することもできる。

以下、本発明を、実施例に基いて具体的に説明する。
図３に示す溶融亜鉛系めっき鋼板の製造装置を用いて、溶融亜鉛系めっき鋼板を製造した。温度４５０〜４８０℃のめっき浴を用いた。また、ラインスピードは５０〜１５０ｍ／ｍｉｎである。
この時、（ア）整流板と浴面のなす角度、（イ）整流板の幅、（ウ）Ａ／Ｂ、（エ）Ｃ／Ｄは表１に示す通りである。

上記により製造された溶融亜鉛系めっき鋼板に対して、表面欠陥の発生頻度を以下の方法により調査した。

表面欠陥の発生頻度は目視により確認し、コイル装入本数当りの発生率で1.0％以下を○、1.0％超2.0％以下を△、2.0％超を×とした。

以上により得られた結果を条件と併せて、表１に示す。

表１より、本発明例では表面欠陥の発生がなく表面性状に優れた溶融亜鉛系めっき鋼板が得られている。

１ スナウト
２ シンクロール
３ サポートロール
４ 鋼板
５ 整流板
６ 溶融亜鉛容器

Claims (1)

1. 溶融亜鉛浴中に被めっき鋼板を浸漬し、その表面に溶融亜鉛を付着させてめっき層を形成する溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であって、
   溶融亜鉛を貯留する溶融亜鉛容器と、
   端部が前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、溶融亜鉛浴中に被めっき鋼板を供給するスナウトと、
   前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、被めっき鋼板が巻き掛けられるシンクロールと、
   該シンクロールの上方に前記溶融亜鉛浴に浸漬するように設けられ、被めっき鋼板の片面または両面に接して配置されるサポートロールと、
   前記シンクロールの上方に設けられ、前記溶融亜鉛容器内の溶融亜鉛流を制御する整流機構を有し、以下の（ア）〜（エ）を満たす整流板と
   を具備することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置。
   （ア）整流板と溶融亜鉛浴面のなす角度は７５度以上１０５度以下である。
   （イ）幅は被めっき鋼板の幅以上である。
   （ウ）Ａ／Ｂが０．２５超０．７５未満である。ただし、Ａ：溶融亜鉛浴面に対して垂直方向の整流板の長さ、Ｂ：整流板の下端部から垂直線を下方に伸してシンクロールと突き当たる位置と、整流板が溶融亜鉛浴面と接する位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は前記整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との距離である。
   （エ）Ｃ／Ｄが０．４８超１未満である。ただし、Ｃ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、整流板と溶融亜鉛浴面が交差する位置または整流板が溶融亜鉛浴中に没している場合は整流板を延伸して溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離、Ｄ：スナウトが溶融亜鉛浴面と接する位置と、シンクロールが接する被めっき鋼板面と同じ面に接するサポートロールにおいて被めっき鋼板との接触面から最も遠いロール表面でロール軸と平行な線に対して垂直な面が溶融亜鉛浴面と交差する位置との最短距離である。

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