JP2016037618A - 溶融金属めっき金属帯の製造方法及びガスワイピング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に溶融金属膜が付着され、連続的に上方に導出される金属帯1の両面にガスを吹き付けて、前記溶融金属膜の膜厚を調節するステップを含む溶融金属めっき金属帯1の製造方法において、金属帯1の幅方向の全体に対して主ワイピングノズル20から噴射されるガスの金属帯1への衝突位置よりも上流側における前記溶融金属膜の膜厚の変動を検出するステップと、主ワイピングノズル20から噴射されるガスの金属帯1への衝突位置よりも上流側で、前記金属帯の少なくともエッジ部に対して、検出された前記溶融金属膜の厚膜部に対応して、補助ワイピングノズル30によりガス(GS)を間欠噴射するステップと、を含む溶融金属メッキ金属帯の製造方法。
【選択図】図1
Description
<1−1.ガスワイピング装置の構成例>
まず、本発明の第1の実施の形態にかかる溶融金属めっき金属帯の製造方法を実施するために使用可能なガスワイピング装置について詳細に説明する。図1及び図2は、本実施形態にかかるガスワイピング装置10の構成例を概略的に示す模式図である。図1は、鋼帯1の片方の面側から見たガスワイピング装置10の概略図であり、図2は、鋼帯1の側方側から見たガスワイピング装置10の概略図である。ガスワイピング装置10は、主ワイピングノズル20と、膜厚変動計測部40と、補助ワイピングノズル30と、図示しない制御部とを備えている。本実施形態にかかるガスワイピング装置10は、溶融金属めっき鋼帯の製造ラインに設置されるものである。直前に行われる、鋼帯の表面に溶融金属を付着させる工程を経て、ガスワイピング装置10に鋼帯1が投入される。
主ワイピングノズル20は、第1の噴射ガスを鋼帯1の幅方向の全体に対して噴射して、主に溶融金属膜Zの膜厚d0を制御するものである(以下、かかる制御を「主ワイピング」あるいは「主ワイピング制御」といい、第1の噴射ガスを「主ワイピングガス」ともいう。)。主ワイピングノズル20は、鋼帯1の片面あたり一つ備えられる。主ワイピングノズル20の形状については既存技術のものでよく、特に制限されない。高速搬送時のスプラッシュの抑制や薄目付化を達成するには、一般に、主ワイピングガスは水平方向に向けて噴射される。ただし、主ワイピングガスは水平面に対して下方に向けて噴射されてもよく、この場合、水平面に対する主ワイピングガスの噴射方向の成す角度が40°以下であることが好適である。より好ましくは30°以下である。
膜厚変動計測部40は、主ワイピングガスの鋼帯1への衝突位置の上流側で、溶融亜鉛膜Zの膜厚d0の変動を検出するために用いられる。本実施形態にかかるガスワイピング装置10では、第1のレーザー変位計41a及び第2のレーザー変位計41bにより膜厚変動計測部40が構成されている。第1のレーザー変位計41aは、主ワイピングガスの鋼帯1への衝突位置の上流側、すなわち、主ワイピングノズル20の下方側において、鋼帯1の両面における鋼帯1の幅方向の両側にそれぞれ設けられる。
補助ワイピングノズル30は、主ワイピングガスの鋼帯1への衝突位置よりも上流側で、鋼帯1の少なくともエッジ部に対して第2の噴射ガスを噴射可能なノズルである。補助ワイピングノズル30は、鋼帯1の両面における、鋼帯1の幅方向の外側にそれぞれ設けられ、鋼帯1のエッジ部の外側からエッジ部に向けて第2の噴射ガスを噴射する。かかるパルスワイピング制御は、鋼帯1のエッジ部に付着した溶融亜鉛膜Zの厚膜部5の膜厚d0を小さくして、エッジ部の溶融亜鉛膜Zの膜厚d0を平均化するための制御となっている。
制御部は、補助ワイピングノズル30からガスを間欠噴射させるパルスワイピング制御を実行する。図8は、本実施形態にかかるガスワイピング装置10の制御部50の構成を機能的に表したブロック図である。制御部50は、マイクロコンピュータを中心に構成されたものであって、膜厚変動演算部52と、パルス噴射制御部54とを備えている。具体的に、これらの各部は、例えば、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能部とすることができる。また、制御部50は図示しない記憶素子を備えている。かかる制御部50には、第1及び第2のレーザー変位計41a,41bの計測値が入力される。
ここまで、本実施形態にかかるガスワイピング装置10の構成例について説明した。次に、かかるガスワイピング装置10によるガスワイピング処理工程を含む溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法について説明する。本実施形態にかかる溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法において、鋼帯1の表面に溶融亜鉛を付着させて鉛直方向に搬送する工程や、鋼帯1に対して主ワイピングガスを吹き付けて余剰の溶融亜鉛を掻き取る工程については、既存技術の方法により実施することができる。したがって、以下の説明においては、補助ワイピングノズル30からガスを間欠噴射させるパルスワイピング制御について説明する。
次に、本発明の第2の実施の形態にかかる溶融金属めっき金属帯の製造方法について説明する。本実施形態にかかる溶融金属めっき金属帯の製造方法は、パルスワイピングガスの噴射圧を調節しながらパルスワイピング制御を実行する点において、第1の実施の形態とは異なっている。以下、本実施形態にかかる溶融金属めっき金属帯の製造方法において実行されるパルスワイピング制御について説明する。なお、以下の説明において、ガスワイピング装置の構成については、図1及び図2を参照して説明を行う。
図10は、本実施形態にかかるガスワイピング装置10の制御部50Aの構成を機能的に表したブロック図である。制御部50Aは、マイクロコンピュータを中心に構成されたものであって、膜厚変動演算部52と、パルス噴射制御部54と、噴射圧制御部56とを備えている。具体的に、これらの各部は、例えば、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能部とすることができる。このうち、膜厚変動演算部52及びパルス噴射制御部54は、第1の実施の形態にかかる制御部50の膜厚変動演算部52及びパルス噴射制御部54と同一の構成とすることができる。
次に、本実施形態にかかるガスワイピング装置10によるガスワイピング処理工程を含む溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法について説明する。本実施形態においても、第1の実施の形態と同様に、パルスワイピング制御処理について説明する。図11は、本実施形態にかかるパルスワイピング制御処理を示すフローチャートである。かかる制御処理は、鋼帯1の両面のそれぞれのエッジ部ごとに実行されるが、以下、一箇所のエッジ部に対するパルスワイピング制御処理について説明する。
まず、鋼帯1を水に浸漬した後に鉛直方向に引き上げつつ、第1の実施の形態にかかるガスワイピング装置10の補助ワイピングノズル30によりパルスワイピングガスを吹き付けながら、水の膜厚変動を観測した。鋼帯1に対するパルスワイピングガスの衝突位置は、水面から400mmの高さとした。また、鋼帯1の搬送速度は30m/分、60m/分とし、それぞれについて、パルスワイピングガスのパルス周期を10Hz、パルスワイピングガスの噴射圧を200kPa、一回当たりの噴射期間を10msとした。図12に膜厚の観測結果を示す。
次に、第1の実施の形態にかかるガスワイピング装置10のうち、補助ワイピングノズル30を使用せずに主ワイピングを行い、主ワイピングノズル20の下方側での溶融亜鉛膜Zの膜厚変動を観察した。鋼帯1の搬送速度は150m/分、180m/分とした。また、搬送速度150m/分のときの主ワイピングガスの噴射圧は50kPaとし、搬送速度180m/分のときの主ワイピングガスの噴射圧は70kPaとした。使用した鋼帯1の幅は400mmであった。
次に、パルスワイピングによるスプラッシュ疵の抑制効果を、上述した式(1)に示すウェーバ数Weを用いて評価した。このとき、鋼帯1に付着して持ち上げられる溶融亜鉛膜Zの膜厚d0を、非特許文献2を参考にして、以下の式(2)を用いて算出した。
次に、第1の実施の形態にかかるガスワイピング装置10を用いて、溶融亜鉛浴から鉛直方向に引き上げられる幅1,000mmの鋼帯1に対して主ワイピングを行うにあたり、パルスワイピングの実施の有無によるスプラッシュ疵の発生状況を比較した。パルスワイピングは、第1の実施の形態で説明したフローチャートに従って実行した。以下の実施例及び比較例において、主ワイピングを実施する際の噴射圧は50kPa、主ワイピングガスの衝突位置からパルスワイピングガスの衝突位置までの距離は10mm、補助ワイピングノズル30のガス噴射口から鋼帯1のエッジまでの距離は10mmとした。また、パルスワイピングを実施する際の噴射方向が水平方向に対して成す角度θは15°、鋼帯1の表面に対して成す角度αは15°とした。
実施例1〜6では、鋼帯1の搬送速度を150m/分とした。この場合、第1及び第2のレーザー変位計41a,41bの計測値に基づき求められた厚膜部の発生周期は15Hzであった。したがって、実施例1〜6では、パルスワイピングガスの噴射周期を15Hzとしてパルスワイピングを行うとともに、主ワイピングを実施した。実施例1〜6は、パルスワイピングガスの噴射圧を、50〜300kPaまで50kPa間隔に設定して、それぞれパルスワイピングを行った。
実施例7では、鋼帯1の搬送速度を180m/分とした。この場合、第1及び第2のレーザー変位計41a,41bの計測値に基づき求められた厚膜部の発生周期は19Hzであった。したがって、実施例7では、パルスワイピングガスの噴射圧を200kPa、噴射周期を19Hzとしてパルスワイピングを行いながら、主ワイピングを実施した。
比較例1では、鋼帯1の搬送速度を150m/分とし、パルスワイピングを行わずに、主ワイピングを実施した。
◎:鋼帯1000m当たりのスプラッシュ疵が2個未満
○:鋼帯1000m当たりのスプラッシュ疵が2個以上5個未満
△:鋼帯1000m当たりのスプラッシュ疵が5個以上10個未満
×:鋼帯1000m当たりのスプラッシュ疵が10個以上
5 厚膜部
10 ガスワイピング装置
20 主ワイピングノズル
30 補助ワイピングノズル
40 膜厚変動計測部
41a 第1のレーザー変位計
41b 第2のレーザー変位計
50 制御部
52 膜厚変動演算部
54 パルス噴射制御部
Z 溶融亜鉛膜
Zs 余剰の溶融亜鉛膜
Z’ 流下液膜
Claims (7)
- 表面に溶融金属膜が付着され、連続的に上方に導出される金属帯の両面にガスを吹き付けて、前記溶融金属膜の膜厚を調節するステップを含む溶融金属めっき金属帯の製造方法において、
前記金属帯の幅方向の全体に対して噴射される第1の噴射ガスの前記金属帯への衝突位置よりも上流側における前記溶融金属膜の膜厚の変動を検出するステップと、
前記第1の噴射ガスの前記金属帯への衝突位置よりも上流側で、前記金属帯の少なくともエッジ部に対して、前記溶融金属膜の厚膜部に対応して、第2の噴射ガスを間欠噴射するステップと、
を含む、溶融金属めっき金属帯の製造方法。 - 少なくとも前記金属帯の両面のエッジ部に対して、前記金属帯の幅方向の中央方向に向けて、前記第2の噴射ガスを間欠噴射する、請求項1に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。
- 前記第2の噴射ガスをパルス噴射しながら、前記第2の噴射ガスの噴射時期が前記厚膜部に一致するように前記噴射時期を調節する、請求項1又は2に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。
- 前記第1の噴射ガスの前記金属帯への衝突位置の上流側及び下流側それぞれの位置で、所定の基準位置から前記溶融金属膜の表面までの距離を検出し、
前記下流側で検出される距離の値と前記上流側で検出される距離の値との差分に基づいて前記膜厚の変動を検出する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。 - 前記溶融金属の種類及び前記金属帯の搬送速度の少なくとも一つに基づいてあらかじめ決定される噴射圧で、前記第2の噴射ガスを噴射する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。
- 前記第2の噴射ガスを間欠噴射しながら、前記膜厚の変動幅が小さくなるように前記ガスの噴射圧を調節する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。
- 表面に溶融金属膜が付着され、連続的に上方に導出される金属帯の両面にガスを吹き付けて、前記溶融金属膜の膜厚を調節するガスワイピング装置において、
前記金属帯の幅方向の全体に対して第1の噴射ガスを噴射する主ワイピングノズルと、
前記第1の噴射ガスの前記金属帯への衝突位置の上流側における前記溶融金属膜の膜厚の変動を検出するための膜厚変動計測部と、
前記第1の噴射ガスの前記金属帯への衝突位置よりも上流側で、前記金属帯の少なくともエッジ部に対して第2の噴射ガスを噴射可能な補助ワイピングノズルと、
前記膜厚変動計測部の計測値に基づいて検出される前記溶融金属膜の厚膜部に対応して、前記第2の噴射ガスを間欠噴射させる制御部と、
を備える、ガスワイピング装置。
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