JP2019167553A

JP2019167553A - 溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2019167553A
Application number: JP2018053851A
Authority: JP
Inventors: 博成川端; Hiroshige Kawabata; 辰哉江橋; Tatsuya Ehashi
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-10-03

Abstract

【課題】経済性及びメンテナンス性よくワイピングノズルの目詰まりが発生することを抑制可能な溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び製造装置を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置１では、制御装置１０が、鋼帯Ｐの溶接点位置を含む鋼帯Ｐの長さ方向の所定範囲内において、鋼帯Ｐの表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数Ｗｅがあらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズル６ａ，６ｂと鋼板との距離、ワイピングノズル６ａ，６ｂの角度、及びワイピングガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御する。これにより、経済性及びメンテナンス性よくワイピングノズル６ａ，６ｂの目詰まりが発生することを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び製造装置に関する。

溶融亜鉛めっき浴に鋼帯を連続的に浸漬、通過させることによって溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する連続溶融亜鉛めっき法では、鋼帯表面に付着する溶融亜鉛は溶融亜鉛めっき浴からの引き上げ速度に比例して多くなるので、過剰に付着した溶融亜鉛を鋼帯表面から絞り取る必要がある。一般に、過剰に付着した溶融亜鉛を鋼帯表面から絞り取る方法としては、ワイピングノズルから水蒸気、窒素ガス、燃焼ガス、空気等のガスを高圧で鋼帯表面に吹き付けて溶融亜鉛を絞り取る気体絞り法が用いられている。

ところが、気体絞り法では、鋼帯の表面側及び裏面側の両方から高圧ガスを吹き付けるために、一方のワイピングノズルから噴射された高圧ガスによって鋼帯の表面、特に鋼帯のエッジ部に付着した溶融亜鉛やトラッキング識別用に鋼帯の幅方向中央部付近に空けられたパンチャー穴に付着した溶融亜鉛が吹き飛ばされ、対向する他方のワイピングノズルの開口部（スリット）に溶融亜鉛が付着することがある。ワイピングノズルの開口部に溶融亜鉛が付着した場合、開口部が狭くなったり、目詰まりが発生したりすることによって、高圧ガスの噴射量が少なくなる。結果、鋼帯の長手方向にわたって溶融亜鉛の局所的な絞り不足が発生し、高圧ガスの噴射量が少なくなった部分が溶融亜鉛の付着量の不均一な筋状の欠陥（目詰まり筋）となり、外観不良を引き起こす。

このような背景から、ワイピングノズルの目詰まりが発生することを抑制する技術が提案されている。具体的には、ワイピングノズルに溶融亜鉛が付着しないように付帯の補助ノズルを設け、溶接点付近又は全長において補助ノズルから鋼帯のエッジ部に向けてガスを吹き付ける方法、溶接点付近でワイピングノズルに溶融亜鉛が飛散しないように邪魔板（閉止板）を挿入する方法、除去治具を用いてワイピングノズルに付着した溶融亜鉛を自動又は手動のいずれかで除去する方法、及びこれらの方法を組み合わせた方法が提案されている（特許文献１〜４参照）。

特開２０１５−４１１５号公報特開２０１５−５４９７２号公報特開平１−３１２０５９号公報特開平２−１９４５１号公報

しかしながら、上述した先行技術は、いずれも付帯設備に頼っており、溶融亜鉛の飛散性を考慮した制御を行っていない。結果、上述した先行技術は、付帯設備の設計や据え付けに要するコストや、付帯設備の稼働に伴うエネルギーロスが発生する他、既存設備のメンテナンス性の悪化を招く等、経済性及びメンテナンス性において不利である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、経済性及びメンテナンス性よくワイピングノズルの目詰まりが発生することを抑制可能な溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明に係る溶融金属めっき鋼帯の製造方法は、溶融金属めっき浴に鋼帯を連続的に浸漬、通過させることによって鋼帯の表面に溶融金属を付着させた後、ワイピングノズルからガスを吹き付けて鋼帯の表面に付着した過剰な溶融金属を絞り取ることにより、溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、前記鋼帯の溶接点位置を含む鋼帯の長さ方向の所定範囲内において、鋼帯の表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数があらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルの角度、及びガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る溶融金属めっき鋼帯の製造装置は、溶融金属めっき浴に鋼帯を連続的に浸漬、通過させることによって鋼帯の表面に溶融金属を付着させた後、ワイピングノズルからガスを吹き付けて鋼帯の表面に付着した過剰な溶融金属を絞り取ることにより、溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造装置であって、前記鋼帯の溶接点位置を含む鋼帯の長さ方向の所定範囲内において、鋼帯の表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数があらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルの角度、及びガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御する手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び製造装置によれば、経済性及びメンテナンス性よくワイピングノズルの目詰まりが発生することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置の構成を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態であるワイピングノズル制御処理を説明するための図である。図３は、ワイピングノズルと鋼板との距離とウェーバー数との関係の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置の構成及びその動作について説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置１は、スナウト２と、めっき槽３と、シンクロール４と、サポートロール５と、ワイピングノズル６ａ，６ｂと、制御装置１０と、を備えている。

スナウト２は、鋼帯Ｐが通過する空間を区画する、鋼帯Ｐの進行方向に垂直な断面が矩形状の部材であり、その先端部分は、めっき槽３内の溶融金属めっき浴３ａに浸漬されている。本実施形態では、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｐは、スナウト２内を通過して、めっき槽３内の溶融金属めっき浴３ａに連続的に浸漬される。その後、鋼帯Ｐは、溶融金属めっき浴３ａ中のシンクロール４及びサポートロール５を介して溶融金属めっき浴３ａの上方に引き上げられる。

ワイピングノズル６ａ，６ｂは、めっき槽３の上方に鋼帯Ｐを挟んで対向して配置されている。ワイピングノズル６ａ，６ｂは、溶融金属めっき浴３ａから引き上げられた鋼帯Ｐに向けて鋼帯Ｐの幅方向に延在する開口部（スリット）からワイピングガスを吹き付ける。ワイピングガスが吹き付けられることによって鋼帯Ｐの両面に存在する余剰な溶融金属めっきが絞り取られ、鋼帯Ｐの両面の溶融金属めっき付着量が調整され、且つ、鋼帯Ｐの幅方向及び長手方向で均一化される。

制御装置１０は、コンピュータ等の情報処理装置によって構成され、ワイピングノズル６ａ，６ｂと鋼板との距離、ワイピングノズル６ａ，６ｂの角度、及びワイピングガス圧力のうちの少なくとも１つを制御するワイピングノズル制御処理を実行することにより、ワイピングノズル６ａ，６ｂの開口部の目詰まりが発生することを抑制しつつ鋼帯Ｐの両面の溶融金属めっき付着量を調整する。以下、図２を参照して、ワイピングノズル制御処理を実行する際の制御装置１０の動作を詳細に説明する。

〔ワイピングノズル制御処理〕
一般に、ワイピングガスによる鋼帯Ｐの表面からの溶融金属の飛散性を評価するための指標の１つとして、以下の数式（１）に示すウェーバー数Ｗｅが知られている。ウェーバー数Ｗｅが大きい程、鋼帯Ｐから溶融金属が飛散しやすくなり、結果としてワイピングノズル６ａ，６ｂの開口部の目詰まりが発生しやすくなる。ここで、数式（１）において、ρ_ｇは鋼帯Ｐの表面におけるワイピングガス密度、Ｕ_ｇは鋼帯Ｐの表面におけるワイピングガス流速、δ_０は初期溶融金属めっき膜厚、σは溶融金属の表面張力を示す。

また、数式（１）中のワイピングガス流速Ｕ_ｇは以下に示す数式（２）を用いて算出できる。ここで、数式（２）において、ｖは鋼帯Ｐの表面におけるワイピングガス流速、ｖ_０はワイピングノズル６ａ，６ｂの開口部におけるワイピングガス流速、Ｈはワイピングノズル６ａ，６ｂのスリット厚、ｘは鋼帯Ｐの移動方向におけるワイピングガスと鋼帯Ｐの接触位置の座標値、ｙはワイピングガスの噴射方向におけるワイピングガスと鋼帯Ｐの接触位置の座標値、Ｃ_０，σ_１は定数を示す。

そこで、まず、制御装置１０は、鋼帯Ｐの溶接点にワイピングガスが噴射される前に、ウェーバー数Ｗｅがあらかじめ設定した閾値以下になるワイピングガス流速Ｕ_ｇの条件を満足するワイピングノズル６ａ，６ｂと鋼帯Ｐとの間の距離（以下、クイックオープン距離と表記）Ｄ_０を算出する。なお、所定の閾値は、溶融金属が飛散しないウェーバー数Ｗｅを予め実験等によりライン毎により求めることによって設定される。

そして、制御装置１０は、鋼帯Ｐの溶接点位置をトラッキングし、ライン速度、ワイピングノズル６ａ，６ｂの移動速度、及びワイピングガスの圧力変化時間を考慮して、鋼帯Ｐの溶接点位置を含む鋼帯Ｐの長さ方向の所定範囲内においてワイピングノズル６ａ，６ｂと鋼帯Ｐとの間の距離がクイックオープン距離Ｄ_０以上となるようにワイピングノズル６ａ，６ｂの位置を制御する。

具体的には、制御装置１０は、溶接点の通過に合わせて、以下に示す数式（３），（４）によって算出される図２に示す軌道Ｌに沿ってワイピングノズル６ａ，６ｂの位置を制御する。なお、数式（３），（４）はワイピングノズル６ａ，６ｂの移動速度をｐとしたときの数式例を示している。また、本実施形態では、鋼帯Ｐとワイピングノズル６ａ，６ｂとの間の距離を制御したが、ウェーバー数Ｗｅが所定の閾値以下になれば、鋼帯Ｐとワイピングノズル６ａ，６ｂとの間の距離、ワイピングノズル６ａ，６ｂの角度、及びワイピングガス圧力のうちの少なくとも１つを制御すればよい。

ここで、数式（３），（４）において、Ｂ_ｏｐは図２に示す溶接点ｗｐとワイピングノズル６ａ，６ｂの退避移動開始位置Ｐ１との間の距離、Ｂ_ｃは図２に示す溶接点ｗｐとワイピングノズル６ａ，６ｂの復帰移動終了位置Ｐ４との間の距離、図２に示すＣ_ｏｐは溶接点ｗｐとワイピングノズル６ａ，６ｂの退避移動終了位置Ｐ２との間の距離、Ｃ_ｃは図２に示す溶接点ｗｐとワイピングノズル６ａ，６ｂの復帰移動開始位置Ｐ３との間の距離、Ｄ_１は図２に示す先行材とワイピングノズル６ａ，６ｂとの間の距離、Ｄ_１は図２に示す後行材とワイピングノズル６ａ，６ｂとの間の距離、ＬＳはライン速度を示す。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である溶融金属めっき鋼帯の製造装置１では、制御装置１０が、鋼帯Ｐの溶接点位置を含む鋼帯Ｐの長さ方向の所定範囲内において、鋼帯Ｐの表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数Ｗｅがあらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズル６ａ，６ｂと鋼板との距離、ワイピングノズル６ａ，６ｂの角度、及びワイピングガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御するので、経済性及びメンテナンス性よくワイピングノズル６ａ，６ｂの目詰まりが発生することを抑制できる。

本実施例では、鋼帯Ｐの表面側に対応するワイピングノズル（フロント側ノズル）及び鋼帯Ｐの裏面側に対向するワイピングノズル（バック側ノズル）と鋼板との距離とウェーバー数Ｗｅとの関係を評価した。なお、本評価では、フロント側ノズルとバック側ノズルとの間に０．５ｍｍ以下の高低差を設けた。評価結果を図３に示す。

図３に目詰まり発生有無に及ぼすノズル６ａ，６ｂと鋼板間の距離とウェーバー数Ｗｅの関係を示す。この場合は、ウェーバー数Ｗｅが４０となるようにノズル６ａ，６ｂと鋼板間の距離を調整することで目詰まりを防止できることがわかる。同様に、ウェーバー数Ｗｅがあらかじめ設定した値以下となるようにとノズル角度を調整することで目詰まりが防止できる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１溶融金属めっき鋼帯の製造装置
２スナウト
３めっき槽
４シンクロール
５サポートロール
６ａ，６ｂワイピングノズル
１０制御装置
Ｐ鋼帯

Claims

溶融金属めっき浴に鋼帯を連続的に浸漬、通過させることによって鋼帯の表面に溶融金属を付着させた後、ワイピングノズルからガスを吹き付けて鋼帯の表面に付着した過剰な溶融金属を絞り取ることにより、溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
前記鋼帯の溶接点位置を含む鋼帯の長さ方向の所定範囲内において、鋼帯の表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数があらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルの角度、及びガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御するステップを含むことを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
溶融金属めっき浴に鋼帯を連続的に浸漬、通過させることによって鋼帯の表面に溶融金属を付着させた後、ワイピングノズルからガスを吹き付けて鋼帯の表面に付着した過剰な溶融金属を絞り取ることにより、溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造装置であって、
前記鋼帯の溶接点位置を含む鋼帯の長さ方向の所定範囲内において、鋼帯の表面からの溶融金属の飛散性の評価指標であるウェーバー数があらかじめ設定した閾値以下になるように、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルの角度、及びガスの圧力のうちの少なくとも１つを制御する手段を備えることを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造装置。