JP2015004115A - ワイピングノズルの目詰り防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰り、特に、板幅変更を伴う溶接点が通過する際に発生し易いワイピングノズルの目詰りを防止する方法を提案する。
【解決手段】連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰まり防止方法であって、先行鋼板と後行鋼板の溶接点がワイピングノズル部を通過する際、走行する板幅方向の外側から鋼板エッジ部に向かって斜め下向き方向に高圧ガスを、好ましくは、ワイピングノズルの下方で、より好ましくは、鋼板の表裏両面側から噴射する。
【選択図】図７

Description

本発明は、連続式溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）におけるワイピングノズルの目詰りを防止する方法に関するものである。

ＣＧＬにおいては、素材鋼板に熱処理を施して所定の機械的特性を付与するとともに、素材鋼板表面を還元し、清浄化して活性化した後、溶融亜鉛浴槽に浸漬して鋼板表面に溶融亜鉛を付着させ、その後、浴中のシンクロールで進行方向を反転して引き上げることにより溶融亜鉛めっき鋼板を、あるいはその後さらに合金化処理を施すことにより合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以降、溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を纏めて「溶融亜鉛めっき鋼板」という。）を製造している。

上記溶融亜鉛めっき処理において、鋼板表面に付着する亜鉛量は、浴槽からの引き上げ速度に比例して多くなるので、過剰の亜鉛を絞り取る必要がある。亜鉛を絞り取る方法としては、浴表面に設置された２本の溝つきロールで鋼板表面の亜鉛を絞り落とすロール絞り法と、図１に示したように、スリットノズルから水蒸気、窒素ガス、燃焼廃ガス等の絞り用ガスを０．０２〜０．２ＭＰａの高圧で吹き付けて、ガスジェットナイフで絞り取る気体絞り法が一般的であるが、現在では後者が主流となっている。

ところで、上記気体絞り法の場合、鋼板の表裏から高圧ガスを吹き付けているため、一方のワイピングノズルから噴出される高圧ガスによって鋼板表面、特に鋼板エッジ部に付着した溶融亜鉛が吹き飛ばされ、対向するワイピングノズルの開口部（スリット）に付着することがある。この付着が起こると、高圧ガスを噴出するスリットが狭くなったり目詰まりを起こしたりして噴出ガス量が少なくなり、鋼板表面に付着した亜鉛を所定量まで絞り取ることができなくなって目付量の不均一が生じたり、目詰まりを起こした部分が筋状となり、外観不良を引き起こしたりする。

従来、上記ノズル詰まりが発生した場合には、作業員が特殊な治具を用いて付着した亜鉛を除去していた。しかし、この方法は、時間と手間を要する他、除去作業中の鋼板は製品とならないため、大きな歩留り低下を引き起こす要因となっていた。また、上記除去作業は、溶融亜鉛浴槽の上での作業となるため、安全上も問題があった。

そこで、従来からワイピングノズルの目詰まり防止技術が数多く提案されている。たとえば、特許文献１には、ガスワイピングノズル本体のガス噴出口の先端部表面（ガス流路壁面および上下外面）にイオンを打ち込み、セラミック化することで、亜鉛の濡れ性を低減する技術が、特許文献２には、ワイピングノズルのスリットに発熱体を備えた付着物除去具を挿入し、スリット長手方向（板幅方向）に移動させることによって付着亜鉛を機械的に除去する技術が、また、特許文献３には、スリットノズル本体内部に、スリットと平行にガイドを設けるとともに、ガイドに沿って摺動可能にブロックを設け、このブロック前面に短冊型の薄板からなる手入れチップを固設して手入れチップの前方を該スリット内へ貫通させて挿入し板幅方向にスライドさせることによって、付着亜鉛を機械的に除去する技術が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１の技術は、ノズル先端部分を表面改質し、実機テストを行った結果、亜鉛の付着を防止する効果が殆どないことが確認されている。また、上記特許文献２および３の技術は、目詰まり発生後の対応策としては有効であるが、目詰まりの発生自体を防止するものではない。また、ノズルの目詰まりが発生した場合には、目詰まり発生から手入れ完了までに製造した部分が不良となり、歩留りを悪化させるため、根本的な問題の解決にはなっていない。しかも、非常に狭い取合で駆動装置等を設置する必要があるため、機械精度や耐熱性の保証が難しいという問題がある。

そこで、ノズルの目詰まり自体を防止する技術として、例えば、特許文献４には、鋼帯がワイピングガスノズル間を搬送される際に、鋼帯の幅方向両端縁近接位置であってノズルからのワイピングガスを遮蔽する位置にエッジプレート（本発明では「バッフルプレート」という）を設置してメッキ液のエッジオーバーコートを防止する装置において、そのエッジプレートを鋼帯幅方向に水平かつ上下に移動自在とすることによって、鋼帯の観察やノズルの手入れを容易にする技術が、また、特許文献５には、ストリップエッジ部のオーバーコート防止装置に、ワイピングノズルの略スリット位置より搬送方向パスラインに沿って所要長さを有し、かつストリップのエッジ部のみの三方向を囲繞するエッジ覆い材を設け、このエッジ覆い材をストリップ幅方向へ追従させるとともに、該エッジ覆い材を加熱することによって、エッジオーバーコートおよびスプラッシュを防止する技術が開示されている。

特開昭６３−００４４８号公報 特開平０２−１９４５１号公報 実開平０４−９７８４２号公報 実開平０５−３０１５０号公報 実開平０５−２７０４５号公報

ところで、発明者らが、ワイピングノズルの目詰り発生傾向を調査した結果では、後述するように、板幅変更を伴う溶接点がワイピングノズルを通過する際、ノズル詰まりが発生する傾向があることがわかっている。この点から、上記特許文献４および５に開示の技術をみると、これらはいずれも定常状態での溶融亜鉛の飛散（エッジスプラッシュ）を抑止する技術であり、溶接点通過時に発生するノズル詰りに対する効果は小さいと考えられる。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰り、特に、板幅変更を伴う溶接点が通過する際に発生し易いワイピングノズルの目詰りを防止する有利な方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、板幅変更を伴う溶接点がワイピングノズルを通過する際、溶接点近傍の板幅エッジ部に対して斜め下向き方向に高圧ガスを噴射し、板幅エッジ部に付着した溶融亜鉛を吹き落してやることによって、ワイピングノズルからの高圧ガス流による溶融亜鉛の飛散を防止できることに想到し、本発明を開発するに至った。

すなわち、本発明は、連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰まり防止方法であって、先行鋼板と後行鋼板の溶接点がワイピングノズル部を通過する際、走行する板幅方向の外側から鋼板エッジ部に向かって斜め下向き方向に高圧ガスを噴射することを特徴とするワイピングノズルの目詰まり防止方法である。

本発明の上記ワイピングノズルの目詰まり防止方法は、上記高圧ガスの噴射を、ワイピングノズルの下方位置で行うことを特徴とする。

また、本発明の上記ワイピングノズルの目詰まり防止方法は、上記高圧ガスの噴射を、鋼板の表裏両面側から行うことを特徴とする。

本発明によれば、連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰まり、特に、板幅変更を伴う溶接点通過時に発生するワイピングノズルの目詰まりを効果的に防止することができるので、目詰まりに起因した不良の発生を低減すると同時に、目詰まりを解消するためのノズル手入れも不要となるので、製品歩留まりの大幅向上や生産性の向上に大いに寄与することができる。

気体絞り法による亜鉛付着量の制御法を説明する図である。 目詰まりが発生したワイピングノズルの幅方向位置を示す調査した結果を示す図である。 従来考えられていたエッジスプラッシュが起きるメカニズムを説明する図である。 ワイピングノズルの目詰まりに起因した外観不良が発生し始める、ＣＧＬ通板時のコイル内位置別の比率を示すグラフである。 バッフルプレートの定常時における配設位置を説明する図である。 溶接点通過時におけるバッフルプレートの挙動と、本発明が推定するエッジスプラッシュが起きるメカニズムを説明する図である。 エッジスプラッシュを防止する本発明の方法を説明する図である。

まず、本発明を開発する契機となった調査結果について説明する。
発明者らは、ワイピングノズルの目詰まりの原因を究明するため、バッフルプレートを設置したＣＧＬラインにおいて、目詰まりが発生したワイピングノズルの板幅方向位置について調査し、その結果を図２に示した。この図から、目詰まりは、鋼板の最大幅と最小幅の間、すなわち、鋼板のエッジ部が通過する範囲において発生していることがわかった。この結果から、ワイピングノズルに付着した亜鉛は、鋼板エッジ部に付着した溶融亜鉛がノズルから噴射された高圧ガスによって吹き飛ばされた、いわゆる「エッジスプラッシュ」に起因したものであることが推察された。

そして、そのメカニズムとしては、当初は以下のように考えられていた。鋼板が正常に通板されているときには、バッフルプレートは、図３（ａ）のように、鋼板端部に近接して、擬似的な板端部を形成している。ここで、図中の１は鋼板、２はワイピングノズルであり、上記鋼板を挟んで両側から鋼板表面に高圧ガス３を吹き付けて亜鉛の目付量を制御している。また、４はバッフルプレートであり、板幅が一定の定常部においては、鋼板端部に沿って、数ｍｍ程度離間させて配設されており、鋼板の板幅変動や蛇行に追随して板幅方向に進退し、上記離間距離は常に一定に保持されている。しかし、鋼板がワイピングノズル間で振動し、バッフルプレートから鋼板端部が離間した際には、図３（ｂ）に示すように、鋼板エッジ部の高圧ガスの流れに乱れが生じてエッジ部の溶融亜鉛が飛散し、スリットに付着して目詰まりが発生する。

しかし、発明者らの調査によれば、鋼板の振動を抑制してもなお、ワイピングノズルの目詰まりを防止することはできなかった。そこで、発明者らは、ノズルの目詰まりに起因した外観不良が発生し始める位置を、連続式溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）でめっき処理を施した際の鋼板（コイル）内位置で分類し、その結果を図４に示した。この図から、ノズルの目詰まりが発生し始める位置は、ＣＧＬ通板時の鋼板のミドル部（定常部）およびエンド部ではなく、鋼板のトップ部から発生し始めていること、すなわち、ＣＧＬでは、鋼板を連続してめっき処理するため、先行鋼板と後行鋼板を溶接して通板しているが、その溶接点がワイピングノズルを通過する時に発生していることを突き止めた。

そして、溶接点がワイピングノズル部を通過する際、ワイピングノズルの目詰まりが発生する原因についてさらに調査した。その結果、鋼板の定常部がワイピングノズルを通過しているときには、図５に示すように、バッフルプレートを鋼板端部に沿って近接させることによって、鋼板エッジ部への亜鉛の過剰付着を抑制しているが、溶接点５、特に、狭幅から広幅に移行する溶接点５がワイピングノズルを通過する際には、バッフルプレートと鋼板端部との接触を回避するため、図６に示すように、上記バッフルプレートを鋼板幅方向の外側に一時退避させており、このバッフルプレートの退避によって、ワイピングノズルから噴射された高圧ガスの流れが鋼板エッジ部近傍で乱れ、溶融亜鉛の飛散（エッジスプラッシュ）を引き起こしていることが推察された。

そこで、発明者らは、溶接部がワイピングノズルを通過する際に発生するエッジスプラッシュを防止する方法について、さらに検討を重ねた結果、溶接点がワイピングノズルを通過する際、バッフルプレートが退避するのに合わせて、鋼板エッジ部に向けて、板幅方向外側から斜め下向き方向に高圧ガスを噴射し、エッジ部に付着した溶融亜鉛を下方に吹き落してやるのが最も簡便で、設備費用も掛からず、かつ、効果的であることを見出し、本発明を開発した。

図７は、本発明の目詰まり防止方法を説明する概念図である。図５と同様、図中の１は鋼板、２はワイピングノズル、３は上記ワイピングノズルから噴出された高圧ガス、および、４は鋼板端部に近接配置されたバッフルプレートであり、本発明の目詰まり防止方法では、上記に加えてさらに高圧ガス噴射ノズル６から、鋼板エッジ部に向かって板幅方向外側から斜め下向き方向に高圧ガス７を噴射し、エッジ部に付着した溶融亜鉛を下方に吹き落とすところに特徴がある。

ここで、上記高圧ガス噴射ノズル６から、高圧ガス７を、板幅方向の外側から内側（鋼板エッジ部）に向かって噴射させるのは、鋼板のエッジ部に付着した溶融亜鉛（エッジスプラッシュ）を外部に飛散させないためである。また、上記高圧ガスを斜め下向きに噴射するのは、上向きではエッジスプラッシュがワイピングノズルに向かって飛散するおそれがあるからである。また、上記と同様の観点から、上記高圧ガス噴射ノズルから高圧ガスを噴射する位置は、ワイピングノズルが設置された位置より下方側（上流側）とするのが好ましい。

また、上記高圧ガスは、図７（ｂ）に示したように、鋼板の表裏両面の２方向から噴射するのが好ましい。というのは、１方向では、表裏のガス流のバランスがくずれたときに、鋼板の振動を助長し、却って、図３に示したメカニズムのエッジスプラッシュを引き起こしかねないからである。

また、上記高圧ガスの噴射は、溶接部がワイピングノズル部を通過する際、バッフルプレートが退避するのに合わせて行うのが好ましく、具体的には、バッフルプレートが退避を開始する直前から高圧ガスの噴射を開始し、近接完了直後に高圧ガスの噴射を停止するのがより好ましい。

なお、上記高圧ガス噴射ノズルから高圧ガスを吹き付ける鋼板位置は、溶接部を構成する先行鋼板と、後行鋼板の板幅が一定ではないことを考慮し、先行鋼板の板幅端部と、後行鋼板の板幅端部の位置を常時計測し、その計測データから噴射位置を溶接部の板幅変化に合わせて調整するのが好ましい。なお、上記板幅端部位置の計測装置は、バッフルプレートの位置決めのために設置している計測装置を併用してもよいし、別途、専用の計測装置を配設してもよい。
また、上記高圧ガス噴射ノズルは、バッフルプレートに取り付けて、板幅方向も移動あっせるようにしてもよいし、専用の駆動機構で移動させるようにしてもよい。

また、上記高圧ガス噴射ノズルから噴射する高圧ガスは、特に限定されないが、ワイピングノズルから噴出しているガスを用いるのが好ましい。新たなガスの配管を配設する必要がないからである。また、上記高圧ガスの吹き付け圧力は、エッジ部の溶融亜鉛を吹き落すことができればよいので、ワイピングノズルのガス圧と同程度かそれよりも若干低め、具体的には、０．０２〜０．１８ＭＰａ程度とするのが好ましい。

バッフルプレートを配設した実機の連続式溶融亜鉛めっきラインに、図７に示した高圧ガス噴射装置を設置して、溶接部がワイピングノズルを通過する際、バッフルプレートが退避する区間である溶接前１５ｍ、溶接後５ｍの間で、鋼板両エッジ部に表裏両面から高圧ガスを０．１５ＭＰａの圧力で噴射する実験を工程的に実施し、実験開始前後におけるワイピングノズルの目詰まり発生件数およびノズルの目詰まりに起因した製品鋼板の不良発生率を比較し、その結果を、設置前をベース（１．０）として表１に示した。
表１から、本発明の目詰まり防止方法を適用することにより、ワイピングノズルの目詰まり発生件数や不良発生率も大幅に低減できることがわかる。

上記説明においては、溶融亜鉛めっき鋼板（合金化溶融亜鉛めっき鋼板を含む）を対象としているが、本発明の技術は、上記溶融亜鉛めっき鋼板に限定されるものではなく、他の金属（合金）の溶融めっきに対しても適用することができる。

１：鋼板
２：ワイピングノズル
３：高圧ガス
４：バッフルプレート（エッジプレート）
５：溶接点
６：高圧ガス噴射ノズル
７：高圧ガス

Claims (3)

1. 連続式溶融亜鉛めっきラインにおけるワイピングノズルの目詰まり防止方法であって、先行鋼板と後行鋼板の溶接点がワイピングノズル部を通過する際、走行する板幅方向の外側から鋼板エッジ部に向かって斜め下向き方向に高圧ガスを噴射することを特徴とするワイピングノズルの目詰まり防止方法。
2. 上記高圧ガスの噴射を、ワイピングノズルの下方位置で行うことを特徴とする請求項１に記載のワイピングノズルの目詰まり防止方法。
3. 上記高圧ガスの噴射を、鋼板の表裏両面側から行うことを特徴とする請求項１または２に記載のワイピングノズルの目詰まり防止方法。

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