JP2018080387A - 連続溶融金属めっき装置及び連続溶融金属めっき処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通板速度が高速である場合に、ポット外部に飛散する金属粉の量を低減することの可能な連続溶融金属めっき装置を提供する。
【解決手段】ポットに収容された溶融金属めっき浴から１５０ｍｐｍ以上の通板速度で上方に引き上げられる鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる連続溶融金属めっき装置において、溶融金属めっき浴から引き上げられる鋼帯の移動に伴い鋼帯からポットの縁部へ向かって吹き上がるめっき浴上の流れを遮断する遮断部材を備え、遮断部材は、鋼帯からポットの縁部を含む縁部領域までの間に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続溶融金属めっき装置及び連続溶融金属めっき処理方法に関する。

鋼帯に金属を連続的にめっきするための設備として、一般的に、図９に示すような連続溶融金属めっき装置１０が用いられている。連続溶融金属めっき装置１０では、鋼帯Ｓをポット１１内の溶融金属めっき浴３に連続的に浸漬させた後、溶融金属めっき浴３内に設置された浴中ロール１３で方向転換させ、溶融金属めっき浴３から連続的に引き上げる。また、連続溶融金属めっき装置１０は、溶融金属めっき浴３から引き上げられた鋼帯Ｓに対してガスを噴射するスリットノズル１５を含むガスワイピング装置を備える。ガスワイピング装置は、スリットノズル１５により鋼帯Ｓの両面それぞれに対してガス噴流を吹き付けて、鋼帯Ｓの表面に付着した余分な溶融金属５を吹き落とし、鋼帯Ｓの表面の溶融金属付着量を所定の値に調節する。

ここで、連続溶融金属めっき装置１０の通板速度が高速になると、ポット１１の溶融金属めっき浴３から引き上げられた鋼帯Ｓに随伴する溶融金属付着量が増加する。したがって、ガスワイピング装置により掻き落とす溶融金属量が増加し、スリットノズル１５により噴射されるガス噴流の圧力を従来よりも高圧にする必要がある。特に、鋼帯Ｓの表面への溶融金属付着量を少なくする薄目付を行う場合には、さらにガス噴流の圧力を高くして操業する必要がある。

ここで、ガスワイピング装置から鋼帯にガス噴流を吹き付けると、ガス噴流により鋼帯表面から掻き落とされた亜鉛が飛散する。このように飛散する溶融金属をスプラッシュという。ガス噴流の圧力が高くなるとスプラッシュが発生しやすくなるため、従来、発生したスプラッシュが鋼帯に再付着し、鋼帯に疵が生じないための技術が提案されている。例えば、特許文献１では、めっき浴面からガスワイピングノズルの間に、溶融金属めっき浴から引き上げられた鋼帯を挟むように一対の遮断板を設けることで、トップドロス発生領域の酸素濃度の抑制とともに鋼帯へのスプラッシュ付着量を低減している。

特開２０１３−１８５２２７号公報

しかし、連続溶融金属めっき装置の通板速度がさらに速くなり、１５０ｍｐｍ以上となると、ポットの外部に大量の金属粉が飛散することがわかった。通板速度を変化させ、ポット外部に飛散した金属粉の量を測定した一例を図１０に示す。図１０に示すように、通板速度が１００ｍｐｍのときにはポット外部に金属粉はほとんど飛散しない。しかし、通板速度が大きくなり、１３０ｍｐｍを超えると飛散する金属粉の量が増加し始め、１５０ｍｐｍで１００ｍｐｍの場合の約十数倍、２００ｍｐｍになると１００ｍｐｍの場合の約数十倍となる。その要因を調べたところ、ポット外部に飛散する金属粉は、ガスワイピング装置のスリットノズル１５の下部で発生し、図１１に示すように、溶融金属めっき浴３から引き上げられる鋼帯Ｓの移動に伴い発生する浴面付近の流れＦに乗って移動することが判明した。この流れＦは、鋼帯Ｓからポット１１の縁部１１ａへ向かって浴面付近を通り、ポット１１の縁部１１ａから吹き上がる。このため、ポットの周囲に微小な金属粉が多量に飛来して、連続溶融金属めっき装置の周囲で作業するオペレーターの作業性が低下し、連続操業が困難となる。

上記特許文献１に記載の技術では、連続溶融金属めっき装置の通板速度が１５０ｍｐｍ以上となったときに強く現れる鋼帯からポットの縁部へ向かうガス流れを遮断することができず、ポット外部に飛散する金属粉の量を低減させることができない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、通板速度が高速である場合に、ポット外部に飛散する金属粉の量を低減することの可能な、新規かつ改良された連続溶融金属めっき装置及び連続溶融金属めっき処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ポットに収容された溶融金属めっき浴から１５０ｍｐｍ以上の通板速度で上方に引き上げられる鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる連続溶融金属めっき装置において、溶融金属めっき浴から引き上げられる鋼帯の移動に伴い鋼帯からポットの縁部へ向かって吹き上がるめっき浴上の流れを遮断する遮断部材を備え、遮断部材は、鋼帯からポットの縁部を含む縁部領域までの間に配置される、連続溶融金属めっき装置が提供される。

遮断部材は、鋼帯の表面からポットの前面へ向かう方向において、ポットの縁部より鋼帯側１００ｍｍの位置からポットの縁部より外部側１００ｍｍの位置までの縁部領域の間に設置される。

この際、遮断部材は、ポットの縁部領域においてポットに取り付けられ、遮断部材のポットへの取付面からの高さは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とするのがよい。

また、遮断部材は、鋼帯の表面からポットの前面へ向かう方向において、鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置してもよい。

この際、遮断部材は、鉛直方向における長さが１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、当該遮断部材の下端が溶融金属めっき浴の浴面から０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さ位置にあるように設置してもよい。

遮断部材は、めっき浴の浴面に対して垂直または当該垂直状態から所定の傾斜角度鋼帯側に傾斜して設けてもよい。

また、遮断部材は、当該遮断部材の遮断面が流れに対して略直交するように配置してもよい。

遮断部材の先端には、鋼帯側に折れ曲がる付加部材を設けてもよい。

遮断部材の幅は、鋼帯の幅より大きくされる。

遮断部材は、複数の貫通孔の形成されたメッシュ状の板状部材からなり、貫通孔は、円相当径での直径の平均値が３００μｍ以上４００μｍ以下となるように形成されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる連続溶融金属めっき装置において、ポットに収容された溶融金属めっき浴から１５０ｍｐｍ以上の通板速度で上方に引き上げられる鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、溶融金属めっき浴から引き上げられる鋼帯の移動に伴い鋼帯からポットの縁部へ向かって吹き上がるめっき浴上の流れを、鋼帯からポットの縁部を含む縁部領域までの間に配置された遮断部材により遮断する、連続溶融金属めっき処理方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、通板速度が高速である場合にも、ポット外部に飛散する金属粉の量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の他の例を示す説明図である。 同実施形態に係る連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の他の例を示す説明図である。 同実施形態に係る連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の他の例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置の鋼帯近辺に設置される遮断部材の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る連続溶融金属めっき装置の鋼帯近辺に設置される遮断部材の他の例を示す説明図である。 比較例として、鋼帯近辺に遮断部材を備えた連続溶融金属めっき装置を示す説明図である。 ポットの浴上及び縁部付近における気流のシミュレーション結果を示す説明図である。 続溶融金属めっき装置の一構成例を示す説明図である。 通板速度とポット外部に飛散した金属粉の量との一関係例を示すグラフである。 ガスワイピング装置の下部で発生した金属粉がポット外部へ移動する浴面付近の流れを示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．概要＞
本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置は、溶融金属めっき浴から上方に引き上げられる鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる装置である。連続溶融金属めっき装置は、図９に示したように、鋼帯Ｓをポット１１内の溶融金属めっき浴３に連続的に浸漬させて上方に引き上げた後、スリットノズル１５により鋼帯Ｓの表面に対してガスを噴射する。これにより、鋼帯Ｓの表面に付着した余分な溶融金属５を吹き落とし、鋼帯Ｓの表面の溶融金属付着量を所定の値に調節する。

本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置は、鋼帯Ｓの通板速度が１５０ｍｐｍ以上の高速となった際に、スリットノズル１５の下部にて発生した金属粉が、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れに乗ってポット１１の外部へ飛散しないようにする遮断部材を備える。遮断部材は、鋼帯Ｓからポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域までの間に配置されており、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮る。これにより、このガスの流れを低減させ、ポット１１の外部へ飛散する金属粉の量を低減させる。以下、遮断部材の具体的な構成と配置について、詳細に説明していく。

＜２．遮断部材＞
［２−１．第１形態（ポット縁部への設置）］
図１〜図４に基づいて、本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置が備える遮断部材の一形態について説明する。図１〜図４は、本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の形態例を示す説明図である。なお、遮断部材は、少なくともポット１１の前面に設置されていればよい。本発明において、ポット１１の前面は、図９に示した連続溶融金属めっき装置１０において、溶融金属めっき浴３から引き上げられた鋼帯Ｓとポット１１と対向する側の面（すなわち、スナウトが設置されていない側の面）をいう。

遮断部材は、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮断し、金属粉がポット１１の外部へ飛散するのを防止できる位置に配置される。以下に示す第１形態では、遮断部材をポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域に配置する。めっき浴面はポット１１の上端よりも低い位置にある。したがって、鋼帯側からめっき浴上を流れてきたガスは、ポット１１の縁部１１ａで上方へ吹き上がる。そこで、第１形態のように遮断部材をポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域に配置することで、ポット１１の縁部１１ａで上方へ吹き上がる流れを効果的に堰き止める。

（１）基本構成
まず、図１に基づいて、連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材の基本構成について説明する。図１に示すように、連続溶融金属めっき装置は、溶融金属めっき浴３が収容されるポット１１に遮断部材２０ａを備える。遮断部材２０ａは、図１紙面奥行き方向に向かって延びる板状部材であり、溶融金属めっき浴３の温度よりも融点の高い、耐熱性を有する部材で形成されている。例えば、遮断部材２０ａは鋼板から形成される。なお、遮断部材２０ａは、めっき浴上を流れてきたガスの流れを完全に遮断できるように貫通孔のない板状部材を用いてもよい。あるいは、少なくともガスの流れを低減させることができればポット１１の外部への金属粉の飛散を抑制できることから、遮断部材２０ａは、例えば細かな貫通孔の形成されたメッシュ状の板状部材から形成することがより好ましい。

ポット１１の幅方向を鋼帯Ｓの板幅方向と同一方向としたとき、遮断部材２０ａを貫通孔のない板状部材から形成した場合、遮断部材２０ａに衝突したガスの一部はポット１１の幅方向に流れてしまい、ポット１１の外部に金属粉が飛散してしまう。そこで、金属粉は確実に捕集するが、ガス流れの一部はそのままポット１１の前面へ逃がすために、遮断部材２０ａの一部または全面を多孔のメッシュ状の板状部材を用いて構成する。これにより、ガスの一部が遮断部材２０ａに形成された貫通孔から前面に流れるようになり、幅方向へのガス流れが低減するため、ポット１１の幅方向からの金属粉の飛散を防止できる。遮断部材２０ａにおいて貫通孔を形成する部分は、例えば実験等によって金属粉が幅方向に飛散しないようにすることができる部分を調査し決定してもよい。

貫通孔の直径（以下、「メッシュ径」ともいう。）は、３００μｍ以上４００μｍ以下とする。貫通孔の直径は、当該貫通孔の開口面積を有する円の直径に換算した円相当径での直径とし、貫通孔の形状は限定されるものではない。貫通孔の直径が３００μｍ未満であると貫通孔が小さすぎるためポット１１の幅方向へのガスの流れが発生し、ポット１１の幅方向へ金属粉が飛散する。一方、金属粉の大きさは２００μｍ程度であり、貫通孔の直径が４００μｍを超えると金属粉の大きさに対して貫通孔の開口が大きくなる過ぎるため、金属粉が貫通孔を通過してしまう。これより、遮断部材２０ａに貫通孔を設ける場合には、貫通孔の直径は３００μｍ以上４００μｍ以下とする。なお、貫通孔の直径は、板状部材に形成された貫通孔の直径の平均値とする。例えば、貫通孔の直径は、板状部材に形成された複数の貫通孔からランダムに２０個を抽出し、それらの直径を平均した値としてもよい。

なお、メッシュ状の板状部材に形成される貫通孔の形状は円形に限定されるものではなく、例えば楕円状や矩形状、多角形状等であってもよい。

鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れは鋼帯Ｓの幅全体で生じるため、遮断部材２０ａは、図１紙面奥行き方向に鋼帯Ｓの幅以上の長さで、鋼帯Ｓと対向して配置されている。本形態において、遮断部材設置されるポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域とは、ポット１１の前面である縁部１１ａを基準として、鋼帯側１００ｍｍの位置Ｐ_１から外部側１００ｍｍの位置Ｐ_２までの領域をいい、図１の範囲ｄに相当する。遮断部材２０ａの少なくとも一部が、ポット１１の縁部１１ａから鋼帯側１００ｍｍの位置Ｐ_１より鋼帯側に位置すると、例えばオペレーターによるめっき浴３内のドロス除去作業等の作業の妨げとなり、オペレーターの作業性を低下させることになる。また、遮断部材２０ａの少なくとも一部が、ポット１１の縁部１１ａから外部側１００ｍｍの位置Ｐ_２より外部側に位置すると、許容以上にポット１１の外部に金属粉が飛散することとなり、ポット１１の外部への金属粉の飛散を防止するという遮断部材２０ａを設置する目的を達成できなくなる。

遮断部材２０ａは、めっき浴３の浴面に対して垂直または垂直状態から鋼帯Ｓ側に所定の傾斜角度θだけ傾斜して設けられる。傾斜角度θは９０°以下とするのがよい。傾斜角度θを９０°より大きくすると、遮断部材２０ａがめっき浴３の浴面からポット１１の縁部１１ａの上端に向かって傾斜した状態となるため、遮断部材２０ａの上方を通ってポット１１の縁部１１ａに向かうめっき浴上のガスの流れが形成される。このため、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉がポット外部へ流出する量が増加してしまう。一方、遮断部材２０ａをめっき浴３の浴面に対して垂直な状態からポット外部側へ傾斜させると、ポット１１の縁部１１ａで吹き上がるガスの流れをポット外部へ促してしまい、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉がポット外部へ流出する量が増加する。これより、遮断部材２０ａは、めっき浴３の浴面に対して垂直または垂直状態から鋼帯Ｓ側に所定の傾斜角度θだけ傾斜して設けるのがよい。

このように遮断部材２０ａの傾斜角度θは、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮断部材２０ａによって遮断または抑制できるように決定されるが、この際遮断部材２０ａの遮断面がガスの流れに対して略直交するように遮断部材２０ａを設置するのがよい。これにより、より効果的に鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮断部材２０ａによって遮断または抑制することができる。

遮断部材２０ａの高さｈは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とするのがよい。遮断部材２０ａの高さｈは、遮断部材２０ａが取り付けられているポット１１の取付面１１ｂに対して垂直な方向の長さをいう。例えば、図１に示すように遮断部材２０ａのポット１１との取付面１１ｂが、前面（縁部１１ａ）に対してポット１１の外側へ傾斜している場合には、めっき浴３の浴面に対して垂直な方向からは傾いた、当該取付面１１ｂに垂直な方向の長さが遮断部材２０ａの高さｈとなる。

遮断部材２０ａの高さｈが２００ｍｍより小さい場合にはガスの流れを堰き止める効果が小さく、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉がポット外部へ流出する量が増加する。また、遮断部材２０ａの高さｈが４００ｍｍより大きい場合には、遮断部材２０ａのサイズが大きくなり、オペレーターの作業性を低下させる。特に、遮断部材２０ａを鋼帯Ｓ側へ傾斜させて設置した場合には、遮断部材２０ａがめっき浴３の浴上を覆ってしまい、さらにオペレーターの作業性を低下させてしまう。これより、遮断部材２０ａの高さｈは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とするのがよい。

以上説明したように、連続溶融金属めっき装置のポット縁部に遮断部材２０ａを設置することで、ポット１１の縁部１１ａで上方へ吹き上がる流れを効果的に堰き止めることができ、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉がポット外部へ飛散するのを抑制することができる。その結果、連続溶融金属めっき装置のポット１１の周囲で作業するオペレーターの作業性を低下させることがなく、溶融金属めっき処理も連続操業することができる。

（２）変形例
以下、図２〜図４に、第１形態の遮断部材の変形例を示す。

図２に示す連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材２０ｂは、図１に示した基本構成の遮断部材２０ａに相当する第１部材２１と、第１部材２１の先端に設けられ、鋼帯Ｓ側へ折れ曲がっている付加部材である第２部材２３とから構成されている。このような付加部材を設けることで、第１部材２１の遮断面に衝突したガスの流れが第１部材２１の先端へ向かった後、ポット外部へ向かうのを防止することができる。したがって、図１に示した基本構成の形状とした場合と比較して、より確実にポット外部へ向かうガスの流れを遮断または低減することができる。

第１部材２１の先端に設けられた第２部材２３は、第１部材２１の延設方向に対して鋼帯Ｓ側へ０°より大きく９０°以下の角度範囲で傾斜させて設けるのがよい。第２部材２３が第１部材２１の延設方向と平行に設けられた（すなわち、０°）の状態では、第１部材２１の一部と考えればよい。また、第１部材２１の延設方向に対してポット１１の外部側へ向かうように第２部材２３を設けると、ポット１１の縁部１１ａで吹き上がるガスの流れをポット外部へ促してしまい、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉がポット外部へ流出する量が増加する。さらに、第２部材２３を、第１部材２１の延設方向に対して鋼帯Ｓ側へ９０°より大きく折り曲げて設けると、めっき浴上から遮断部材２０ｂへ向かうガスの流れを、第１部材２１の遮断面に衝突せずに第２部材２３の外側へ向かわせてしまう可能性がある。そうすると、めっき浴上からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスは、第２部材２３の上方を通って吹き上がり、鋼帯Ｓ側で発生した金属粉をポット外部へ飛散させる可能性がある。

なお、第２部材２３の長さａは特に限定されないが、短すぎるとガスの流れの遮断または低減効果が図１に示した基本構成の場合とほぼ変わらなくなる。また、第２部材２３の長さａが長すぎると、めっき浴３の浴上を覆ってしまうため、オペレーターの作業性を低下させてしまう。したがって、第２部材２３ａの長さは、ポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域の範囲に収まるように設定するのがよい。

図３に示す連続溶融金属めっき装置のポット縁部に設置される遮断部材２０ｃは、ポット１１の縁部１１ａで前面に設けられている。遮断部材２０ｃは、ポット１１の前面から垂直に、鋼帯Ｓ側に向かって設けられている。この場合にも、遮断部材２０ｃは、めっき浴３の浴面に対して垂直または垂直状態から鋼帯Ｓ側に所定の傾斜角度θだけ傾斜して設けられる。傾斜角度θは９０°以下とするのがよい。また、遮断部材２０ｃの高さｈは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、ポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域の範囲に収まるように設定するのがよい。これにより、図１に示した基本構成の形状とした場合と同等にポット外部へ向かうガスの流れを遮断または低減することができる。

図１〜図３に示した例では、遮断部材２０ａ〜２０ｃが設けられているポット１１の縁部領域は、内側部である縁部１１ａの外部側の上面が上に突出する形状となっているが、遮断部材の形状及び設置位置は縁部領域の形状によらない。例えば、図４に示すように、ポット１１の縁部１１ａの外部側の上面が水平な水平面１１ｃである場合にも、ポット１１の前面である縁部１１ａを基準として、鋼帯側１００ｍｍの位置から外部側１００ｍｍの位置までの領域内に遮断部材２０ｄを設ければよい。

このとき、遮断部材２０ｄは、めっき浴３の浴面に対して垂直または垂直状態から鋼帯Ｓ側に所定の傾斜角度θだけ傾斜して設けられる。傾斜角度θは９０°以下とするのがよい。また、遮断部材２０ｃの高さｈは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とし、ポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域の範囲に収まるように設定するのがよい。さらに、図２に示したように、遮断部材２０ｄの先端に、鋼帯Ｓ側へ折れ曲がる付加部材を設けてもよい。なお、図４の例では、遮断部材２０ｄはポット１１の縁部１１ａと水平面１１ｃとのコーナー部に設けられているが、図３のように縁部１１ａに取り付けてもよく、水平面１１ｃに取り付けてもよい。

［２−２．第２形態（鋼帯近辺への設置）］
次に、図５及び図６に基づいて、本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置が備える遮断部材の一形態について説明する。図５及び図６は、本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置の鋼帯近辺に設置される遮断部材の形態例を示す説明図である。なお、図５及び図６においても、遮断部材は、少なくともポット１１の前面に設置されていればよい。

第２形態に係る遮断部材は、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを鋼帯Ｓの近辺で遮断し、金属粉がポット１１の外部へ飛散するのを防止する。上述したように、ガスワイピング装置のスリットノズル１５の下部にて発生した金属粉は、鋼帯側からポット１１の縁部１１ａへ向かってめっき浴上を流れるガスにのってポット１１の外部へ飛散する。そこで、第２形態では、鋼帯Ｓ近辺からめっき浴上に流れ出す領域に遮断部材を配置することで、めっき浴上に向かうガスの流れを遮断または低減させる。

（１）基本構成
まず、図５に基づいて、連続溶融金属めっき装置にてめっき処理される鋼帯Ｓの近辺に設置される遮断部材の基本構成について説明する。図５に示すように、連続溶融金属めっき装置は、溶融金属めっき浴３から引き上げられる鋼帯Ｓに対向して設置された遮断部材３０ａを備える。遮断部材３０ａは、図５紙面奥行き方向に向かって延びる板状部材であり、溶融金属めっき浴３の温度よりも融点の高い、耐熱性を有する部材で形成されている。例えば、遮断部材３０ａは鋼板から形成される。なお、遮断部材３０ａは、ガスの流れを完全に遮断できるように貫通孔のない板状部材を用いてもよい。あるいは、少なくともガスの流れを低減させることができればよいことから、遮断部材３０ａは、例えば細かな貫通孔の形成されたメッシュ状の板状部材であってもよい。鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れは鋼帯Ｓの幅全体で生じるため、遮断部材３０ａは、図５紙面奥行き方向に鋼帯Ｓの幅以上の長さで、鋼帯Ｓと対向して配置されている。

本形態において、遮断部材３０ａは、鋼帯Ｓの表面からポット１１の縁部１１ａである前面へ向かう方向において、鋼帯Ｓの表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置される。鋼帯Ｓから遮断部材３０ａまでの距離ｄが５０ｍｍより小さいと、遮断部材３０ａが鋼帯Ｓと接触する可能性がある。鋼帯Ｓとの接触を確実に回避するためには、好ましくは、鋼帯Ｓから遮断部材３０ａまでの距離ｄは１００ｍｍ以上とする。一方、鋼帯Ｓから遮断部材３０ａまでの距離ｄが２００ｍｍより大きくなると、鋼帯Ｓの表面からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを効果的に遮断または低減することができない、したがって、遮断部材３０ａは、鋼帯Ｓの表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置される。

また、遮断部材３０ａは、鉛直方向における長さｈが１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、該遮断部材３０ａの下端３１ａが溶融金属めっき浴３の浴面から０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さ位置ｈ_０にあるように設置される。遮断部材３０ａの長さｈが１００ｍｍより短いと、鋼帯Ｓの表面からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを抑制する効果が小さく、その流れが十分に弱まらないため、鋼帯Ｓの近辺で発生した金属粉がガスの流れにのってポット１１の外部へ飛散してしまう。一方、遮断部材３０ａの長さｈが２００ｍｍより長いと、鋼帯Ｓの表面と遮断部材３０ａの遮断面との間で生じているガスの流れが、スリットノズル１５の噴射するガスの流れに影響を与えてしまい、ガスワイピングによる鋼帯Ｓの表面への溶融金属付着量の調整に影響する。

すなわち、図５に示すように、鋼帯Ｓの近辺で発生したガスの流れは、スリットノズル１５からめっき浴３に向かって鉛直下方へ向かった後、遮断部材３０ａの遮断面に当たり、その流れの向きを鉛直上方へ変更させる。このとき、遮断部材３０ａの長さｈが２００ｍｍより長いと、鉛直上方へ向かうガスの流れが弱まらないままスリットノズル１５近くまでガスが流れてしまい、その結果、スリットノズル１５から鋼帯Ｓの表面に対して噴射されるガスの流れと衝突し、ワイピング性能を低下させてしまう。したがって、遮断部材３０ａの長さｈは１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下とするのがよい。

また、遮断部材３０ａの下端３１ａは、めっき浴３の浴面３ａから所定の高さ位置ｈ_０までの間に位置するように設置される。具体的には、高さ位置ｈ_０は２０ｍｍ以下とするのがよい。高さ位置ｈ_０を２０ｍｍより大きくすると、鋼帯Ｓの表面からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスが、浴面３ａと遮断部材３０ａの下端３１ａとの間の隙間を通り、ポット１１の縁部１１ａへ流れてしまう。したがって、遮断部材３０ａの下端３１ａを浴面３ａに接するように設ける、または、浴面３ａと遮断部材３０ａの下端３１ａとの間の隙間を２０ｍｍ以下とすることで、鋼帯Ｓの表面からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮断または低減させることができる。

以上説明したように、連続溶融金属めっき装置でめっき処理される鋼帯Ｓの近辺に遮断部材３０ａを設けることで、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを鋼帯Ｓの近辺で遮断し、金属粉がポット１１の外部へ飛散するのを防止する。その結果、連続溶融金属めっき装置のポット１１の周囲で作業するオペレーターの作業性を低下させることがなく、溶融金属めっき処理も連続操業することができる。

（２）変形例
図６に、第２形態の遮断部材の変形例を示す。図６に示す連続溶融金属めっき装置でめっき処理される鋼帯Ｓの近辺に設置される遮断部材３０ｂは、図５に示した基本構成の遮断部材３０ａに相当する第１部材３１と、第１部材３１の先端に設けられ、鋼帯Ｓ側へ折れ曲がっている付加部材である第２部材３３及び第３部材３５とから構成されている。このような付加部材を設けることで、第１部材３１の遮断面に衝突して鉛直上方へ向かうガスの流れを付加部材に衝突させ、スリットノズル１５のガス噴射に影響を及ぼすのを防止することができる。したがって、図５に示した基本構成の形状とした場合と比較して、ポット外部へ向かうガスの流れを遮断または低減することに加え、スリットノズル１５のガス噴射に与える影響もなくすことができる。

具体的にみると、第１部材３１の先端に設けられた付加部材（第２部材３３及び第３部材３５）は、第１部材３１の延設方向に対して鋼帯Ｓ側へ折り曲げられている。このような形状とすることで、第１部材３１の遮断面に衝突して鉛直上方へ向かうガスの流れを付加部材によって効果的に堰き止めることができる。なお、図６に示す例では、付加部材は、第２部材３３と第３部材３５との２つの板状部材を組み合わせ、ガスの流れを覆う空間が形成されるように構成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、付加部材の側面形状は、図６のようなＶ次形状の他、半円形状、矩形形状等であってもよい。

なお、付加部材の長さは特に限定されないが、短すぎるとガスの流れの遮断または低減効果が図５に示した基本構成の場合とほぼ変わらなくなる。また、付加部材の長さが長すぎると、鋼帯Ｓに接触する可能性があるため、付加部材は、鋼帯Ｓの表面から５０ｍｍ以上離隔して設けるのがよい。

また、第２形態の遮断部材は、必ずしもめっき浴３の浴面に対して垂直に設けなくともよく、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを堰き止めることができれば、浴面に対して垂直な状態から傾いていてもよい。

＜３．まとめ＞
以上、本発明の一実施形態に係る連続溶融金属めっき装置について説明した。本実施形態に係る連続溶融金属めっき装置は、スリットノズル１５の下部にて発生した金属粉が、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れに乗ってポット１１の外部へ飛散しないようにする遮断部材を備える。遮断部材は、鋼帯Ｓからポット１１の縁部１１ａを含む縁部領域までの間に配置されており、鋼帯Ｓ側からポット１１の縁部１１ａへ向かうガスの流れを遮る。これにより、このガスの流れを低減させ、ポット１１の外部へ飛散する金属粉の量を低減させることができる。

本発明の連続溶融金属めっき装置の効果を検証するため、連続溶融金属めっき装置のポット外部への金属粉の飛散量についてシミュレーションを行った。本シミュレーションでは、亜鉛めっきを行う連続溶融金属めっき装置において、通板速度を２００ｍｐｍとし、ポット外部への金属粉（亜鉛粉）の飛散量と、オペレーターの作業性を評価した。ポット外部への金属粉の飛散量については、ポット外部への金属粉の飛散を遮断する遮断部材を設けない場合におけるポット外部への金属粉の飛散量を基準として、ポット外部への金属粉の飛散量が当該基準から５０％以上削減できる場合を「○」、当該基準から１１〜４９％削減できる場合を「△」、当該基準からの削減量が１０％以下の場合を「×」と評価した。また、オペレーターの作業性については、遮断部材が設置されていない場合と変わらずオペレーターが作業可能である場合には「○」、遮断部材が設置されていない場合と比較して作業性は低下するが、オペレーターの作業は可能である場合には「△」、オペレーターの作業を阻害する場合には「×」と評価した。下記表１及び表２に、シミュレーションの設定条件及び評価結果を示す。

表１には、実施例Ａ１〜Ａ８として、上記実施形態に係る連続溶融金属めっき装置においてポット縁部に遮断部材が設置された場合のシミュレーション結果を示す。すなわち、表１の実施例Ａ１〜Ａ８は、図１〜図４に示す構成に対応し、ポット縁部１１ａからの距離、高さｈ、傾斜角度θを変化させて、ポット外部への金属粉の飛散量及びオペレーターの作業性を評価した。なお、ポット縁部１１ａからの距離は、ポット縁部１１ａを基準として、鋼帯側を負の値、ポット外部側を正の値で表した。比較例として、遮断部材を設けない場合について、同様の評価を行った。

実施例Ａ１〜Ａ５では、遮断部材を、ポットの縁部より鋼帯側１００ｍｍの位置からポットの縁部より外部側１００ｍｍの位置までの縁部領域の間に設置した。その結果、実施例Ａ１〜Ａ５については、いずれの場合にも、遮断部材の設置によりオペレーターの作業性を低下させることなく、ポット外部への金属粉の飛散量を当該基準から５０％以上削減できた。

実施例Ａ６は、遮断部材を上記縁部領域の間に設置したが、遮断部材の高さｈは２００ｍｍより短かった。このため、ポット外部への金属粉の飛散量が実施例Ａ１〜Ａ５に比べて増加したが、許容される程度の抑制効果はあった。また、オペレーターの作業を阻害することもなかった。

実施例Ａ７は、遮断部材の高さｈが４００ｍｍより長く、上記縁部領域から先端部分がはみ出す状態であった。この場合、オペレーターの作業性は低下するが、ポット外部への金属粉の飛散量を低減させることができた。

実施例Ａ８は、遮断部材の傾斜角度θが９０°より大きく、上記縁部領域から先端部分がはみ出す状態であった。この場合、ポット外部への金属粉の飛散量が実施例Ａ１〜Ａ５に比べて増加したが、許容される程度の抑制効果はあった。また、オペレーターの作業性も低下するが、作業は可能であった。

一方、比較例では、遮断部材を設けないためオペレーターの作業を阻害することはないが、ポット外部への金属粉の飛散量が多い結果となった。

次に、表２には、実施例Ｂ１〜Ｂ１２として、上記実施形態に係る連続溶融金属めっき装置において鋼帯近辺に遮断部材が設置された場合のシミュレーション結果を示す。すなわち、表２の実施例Ｂ１〜Ｂ１２は、図５及び図６に示す構成に対応し、鋼帯表面からの距離ｄ、高さｈ、浴面からの高さ位置ｈ_０を変化させて、ポット外部への金属粉の飛散量及びオペレーターの作業性を評価した。遮断部材は浴面に対して垂直に設けた。なお、比較例として、表１と同様、遮断部材を設けない場合について、同様の評価を行った。

実施例Ｂ１〜Ｂ６では、遮断部材を、鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置した。また、遮断部材の鉛直方向における長さは１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、当該遮断部材の下端が溶融金属めっき浴の浴面から０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さ位置にあるように設置された。その結果、実施例Ｂ１〜Ｂ６については、いずれの場合にも、遮断部材の設置によりオペレーターの作業性を低下させることなく、ポット外部への金属粉の飛散量を当該基準から５０％以上削減できた。

実施例Ｂ７は、遮断部材は鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置されているが、高さｈが１００ｍｍより小さかった。このため、ポット外部への金属粉の飛散量が実施例Ｂ１〜Ｂ６に比べて増加したが、許容される程度の抑制効果はあった。また、オペレーターの作業を阻害することもなかった。一方、実施例Ｂ８は、遮断部材は鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置されているが、高さｈが２００ｍｍより大きかった。この場合には、オペレーターの作業性は低下するが、ポット外部への金属粉の飛散量を低減させることができた。

実施例Ｂ９は、遮断部材は鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置されており、高さｈも１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であるが、浴面からの高さ位置ｈ_０が２０ｍｍより大きかった。この場合、ポット外部への金属粉の飛散量が実施例Ｂ１〜Ｂ６に比べて増加したが、許容される程度の抑制効果はあった。また、オペレーターの作業を阻害することもなかった。

実施例Ｂ１０、Ｂ１１は、遮断部材の高さｈ及び浴面からの高さ位置ｈ_０は上記要件を満たしているが、その設置位置が実施例Ｂ１０では鋼帯の表面から５０ｍｍより近く、実施例Ｂ１１では鋼帯の表面から２００ｍｍより離隔した位置であった。この場合、オペレーターの作業性は低下するが、ポット外部への金属粉の飛散量は低減させることができる。

実施例Ｂ１２では、遮断部材は、高さｈについては上記要件を満たしているが、鋼帯の表面から２００ｍｍより離隔しており、また、浴面からの高さ位置ｈ_０が２０ｍｍより大きかった。この場合には、ポット外部への金属粉の飛散量が実施例Ｂ１〜Ｂ６に比べて増加し、オペレーターの作業性も低下したが、許容される程度の抑制効果はあった。

一方、比較例では、遮断部材を設けないためオペレーターの作業を阻害することはないが、ポット外部への金属粉の飛散量が多い結果となった。

また、図８に、ポットの浴上及び縁部付近における気流のシミュレーション結果を示す。実施例Ａはポット縁部に遮断部材が設置された場合のシミュレーション結果であり、実施例Ｂは鋼帯近辺に遮断部材が設置された場合のシミュレーション結果である。実施例Ａにおいては、遮断部材は、ポットの縁部より鋼帯側１００ｍｍの位置からポットの縁部より外部側１００ｍｍの位置までの縁部領域の間に設置されている。実施例Ｂにおいては、遮断部材は、鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置され、鉛直方向における長さは１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、当該遮断部材の下端が溶融金属めっき浴の浴面から０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さ位置にあるように設置されている。また、比較例として、遮断部材を設けない場合のシミュレーション結果を示す。

図８より、比較例として、遮断部材を設けない場合には、鋼帯表面からポット縁部側（紙面左側）へ向かう浴面上の流れはそのままポット外部へ勢いよく吹き上がっていることがわかる。一方、実施例Ａ及び実施例Ｂでは、鋼帯表面からポット縁部側（紙面左側）へ向かう浴面上の流れが、遮断部材の設置位置で鋼帯側へ戻る流れとなり、ポット縁部から外部へ向かう流れが抑制されている。このシミュレーション結果からも、本発明のように遮断部材を設けることで、ポット外部への金属粉の飛散を抑制できることがわかる。

表３に、遮断部材に貫通孔を設けた場合の影響の検証結果を示す。実施例Ｃ４の遮断部材は、実施例Ａ５の遮断部材と同一とし、実施例Ｃ１〜Ｃ３の遮断部材は、実施例Ａ５の遮断部材に円形の貫通孔を設け、メッシュ構造を有するものとした。実施例Ｃ１〜Ｃ３に設けられた貫通孔の直径（メッシュ径）は、円相当径での直径の平均値がそれぞれ３０７μｍ、３９８μｍ、４９８μｍであった。なお、貫通孔の直径は、複数の貫通孔からランダムに２０個を抽出し、それらの直径を平均した値である。そして、実施例Ｃ１〜Ｃ４について、上記と同様の基準でポット外部への金属粉の飛散量及びオペレーターの作業性を評価するとともに、ポットの幅方向への金属粉の飛散の有無を評価した。ポットの幅方向への金属粉の飛散については、ポット外部への金属粉の飛散の有無によらず、ポットの幅方向に金属粉が飛散した場合を「有」、ポットの幅方向に金属粉が飛散していない場合を「無」と評価した。

下記表３より、メッシュ径が３０７μｍの実施例Ｃ１、及び、メッシュ径が３９８μｍの実施例Ｃ２では、遮断部材の設置によりオペレーターの作業性を低下させることなく、ポット外部への金属粉の飛散量を当該基準から５０％以上削減できた。実施例Ｃ１及びＣ２では、いずれもポット幅方向への金属粉の飛散は確認されなかった。

メッシュ径が４９８μｍの実施例Ｃ３については、遮断部材の設置によりオペレーターの作業性を低下させることはないものの、金属粉の一部が遮断部材の貫通孔を通り抜け、ポット外部へ飛散した。実施例Ｃ３では、実施例１、２に比べて金属粉飛抑制減効果が低下したが、ポットの幅方向への金属粉の飛散は確認されなかった。

また、遮断部材に貫通孔が形成されていない実施例Ｃ４は、遮断部材の設置によりオペレーターの作業性を低下させることなく、ポット外部への金属粉の飛散量を当該基準から５０％以上削減できており、大きな金属粉飛散抑制効果を得ることができた。しかし、実施例Ｃ４では、ポットの幅方向への金属粉の飛散が発生した。

かかる結果より、実施例Ｃ１、Ｃ２のように構成することで、ポット外部への金属粉の飛散の抑制とオペレーターの作業性の維持とを両立し、かつ、ポットの幅方向への金属粉の飛散も確実に抑制することが可能となる。

以上より、上述した本発明の実施形態に係る連続溶融金属めっき装置の構成とすることで、ポット外部への金属粉の飛散の抑制とオペレーターの作業性の維持とを両立できることが示された。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

３ 溶融金属めっき浴
３ａ 浴面
５ 溶融金属
１０ 連続溶融金属めっき装置
１１ ポット
１１ａ 縁部
１１ｂ 取付面
１１ｃ 水平面
１３ 浴中ロール
１５ スリットノズル
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、３０ａ、３０ｂ 遮断部材

Claims (11)

1. ポットに収容された溶融金属めっき浴から１５０ｍｐｍ以上の通板速度で上方に引き上げられる鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、前記鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる連続溶融金属めっき装置において、
   前記溶融金属めっき浴から引き上げられる前記鋼帯の移動に伴い前記鋼帯から前記ポットの縁部へ向かって吹き上がるめっき浴上の流れを遮断する遮断部材を備え、
   前記遮断部材は、前記鋼帯から前記ポットの縁部を含む縁部領域までの間に配置される、連続溶融金属めっき装置。
2. 前記遮断部材は、前記鋼帯の表面から前記ポットの前面へ向かう方向において、
   前記ポットの縁部より前記鋼帯側１００ｍｍの位置から前記ポットの縁部より外部側１００ｍｍの位置までの前記縁部領域の間に設置される、請求項１に記載の連続溶融金属めっき装置。
3. 前記遮断部材は、前記ポットの縁部領域において前記ポットに取り付けられ、
   前記遮断部材の前記ポットへの取付面からの高さは、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下である、請求項２に記載の連続溶融金属めっき装置。
4. 前記遮断部材は、前記鋼帯の表面から前記ポットの前面へ向かう方向において、前記鋼帯の表面から５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の領域に設置される、請求項１に記載の連続溶融金属めっき装置。
5. 前記遮断部材は、
   鉛直方向における長さが１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、
   当該遮断部材の下端が前記溶融金属めっき浴の浴面から０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の高さ位置にあるように設置される、請求項４に記載の連続溶融金属めっき装置。
6. 前記遮断部材は、前記めっき浴の浴面に対して垂直または当該垂直状態から所定の傾斜角度前記鋼帯側に傾斜して設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続溶融金属めっき装置。
7. 前記遮断部材は、当該遮断部材の遮断面が前記流れに対して略直交するように配置される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の連続溶融金属めっき装置。
8. 前記遮断部材の先端には、前記鋼帯側に折れ曲がる付加部材が設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続溶融金属めっき装置。
9. 前記遮断部材の幅は、前記鋼帯の幅より大きい、請求項１〜８のいずれか１項に記載の連続溶融金属めっき装置。
10. 前記遮断部材は、
    複数の貫通孔の形成されたメッシュ状の板状部材からなり、
    前記貫通孔は、円相当径での直径の平均値が３００μｍ以上４００μｍ以下となるように形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の連続溶融金属めっき装置。
11. 鋼帯の表面に所定の膜厚の溶融金属を付着させる連続溶融金属めっき装置において、ポットに収容された溶融金属めっき浴から１５０ｍｐｍ以上の通板速度で上方に引き上げられる前記鋼帯に対してガスワイピング装置によりガスを吹き付け、
    前記溶融金属めっき浴から引き上げられる前記鋼帯の移動に伴い前記鋼帯から前記ポットの縁部へ向かって吹き上がるめっき浴上の流れを、前記鋼帯から前記ポットの縁部を含む縁部領域までの間に配置された遮断部材により遮断する、連続溶融金属めっき処理方法。