JP2021193206A - 金属管搬送装置およびめっき金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき金属管を安定して製造することができる金属管搬送装置およびめっき金属管の製造方法を提供する。【解決手段】溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に金属管を下降搬送する搬送機構と、前記めっき槽内において、前記搬送機構によって下降搬送される前記金属管の一端面に当接面が当接することにより、前記金属管の当該端面を位置決めする管端位置決め機構と、を有する金属管搬送装置である。その装置を用いて、金属管を溶融金属めっき浴中に浸漬させることによって前記金属管を金属めっきするめっき金属管の製造方法であって、前記金属管の一端面に前記管端位置決め機構の当接面を当接させることによって前記金属管の当該端面を位置決めしつつ、前記溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に搬送機構を用いて金属管を下降搬送する、めっき金属管の製造方法である。【選択図】図４

Description

本発明は、金属管搬送装置およびめっき金属管の製造方法に係り、より詳しくは金属管を溶融金属めっき浴中に浸漬させる金属管搬送装置およびめっき金属管の製造方法に関する。

金属めっきされた金属管、たとえば、水、ガス、油等の配管用途に適用される亜鉛めっき鋼管は、前処理（脱脂、酸洗および化成処理）を施された鋼管を溶融亜鉛めっき浴に一定時間浸漬して製造する。その後、該めっき浴から引き揚げた鋼管の内外面に空気または蒸気を吹き付けて、鋼管に過剰に付着した溶融亜鉛を吹き飛ばし、溶融亜鉛のたれを切る。その後、該鋼管は水冷槽に浸漬され冷却処理が施される。従来から溶融亜鉛めっき浴内から引き揚げられた鋼管の内外面の余剰亜鉛を除去する方法については品質を確保しつつ効率的な方法が数多く提案されている。

たとえば、特許文献１には、引揚げ中の鋼管が外面ブロー装置内を通過する間に、該鋼管内にマンドレル棒を貫通させ、噴射ノズルから圧縮ガスを噴射して鋼管内面の余剰亜鉛を鋼管外に吹き出す方法で、めっき厚さを均一にすることができる技術が開示されている。

また、特許文献２に開示の技術では、製造コスト低減の観点から、鋼管を溶融亜鉛浴中に浸漬した後、溶融亜鉛浴中から鋼管を長手方向に引揚げる過程で圧縮ガスにより鋼管外面の余剰亜鉛を除去し、続いて圧縮ガスにより鋼管内面の余剰亜鉛を除去する方法において、溶融亜鉛浴を低温に設定し、該溶融亜鉛浴中から鋼管を長手方向に引揚げる過程で圧縮ガスにより鋼管外面の余剰亜鉛を除去した後、当該鋼管を前記溶融亜鉛浴温度より高温に加熱し、圧縮ガスにより鋼管内面余剰亜鉛を除去する方法が提案されている。

さらに、生産性向上の観点から特許文献３には、鋼管を１００〜６００℃に予熱した後、４３０〜４８０℃の溶融亜鉛めっき浴中に２０〜１００秒浸漬してめっきを施し、次いで、溶融亜鉛めっき浴中のめっき鋼管を引揚げ、めっき鋼管の外面めっき付着量を制御する方法が開示されている。鋼管を予熱することでめっき槽内の浴温維持に必要な熱量を低減できるとしている。

特開２０１１− ６３８４４号公報 特開平 ５−１４０７２２号公報 特開平１１−２４６９５９号公報

しかしながら、上記従来の技術には、未だ解決すべき以下のような問題があった。上記従来技術には、亜鉛めっき鋼管の製造方法として、品質面、生産性に関する様々な技術が開示されているが、鋼管を亜鉛めっき浴に浸漬する際の生産性に関して重要な課題となる操業安定性の詳細については開示されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属管を溶融金属めっき浴中に浸漬する際にめっき金属管を安定して製造することができる金属管搬送装置およびその装置を用いためっき金属管の製造方法を提供することにある。

発明者らは、上記に記した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、亜鉛めっき鋼管の操業安定方法およびその方法に適した装置を見出した。上記課題を解決し、上記の目的を実現するため開発した本発明は、下記の要旨構成に示すとおりである。即ち、本発明は、第一に、溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に金属管を下降搬送する搬送機構と、前記めっき槽内において、前記搬送機構によって下降搬送される前記金属管の一端面に当接面が当接することにより、前記金属管の当該端面を位置決めする管端位置決め機構と、を有する金属管搬送装置を提供する。

なお、本発明に係る金属管搬送装置については、
ａ．前記管端位置決め機構は、垂直方向に対して角度を持って延びるプレートであること、
ｂ．前記管端位置決め機構の前記当接面には凹部が設けられていること、
ｃ．前記凹部は、前記当接面の下部が上部に比べて窪むことによって構成された段差部であること、
ｄ．前記段差部の奥行が５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とされていること、
ｅ．前記凹部は前記管端位置決め機構を貫通する金属管当たり1個以上の貫通孔である、
などがより好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

本発明は、第二に、上記の金属管搬送装置を用いて、金属管を溶融金属めっき浴中に浸漬させることによって前記金属管を金属めっきするめっき金属管の製造方法であって、前記金属管の一端面に前記管端位置決め機構の当接面を当接させることによって前記金属管の当該端面を位置決めしつつ、前記溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に搬送機構を用いて金属管を下降搬送する、めっき金属管の製造方法を提案する。なお、本発明に係るめっき金属管の製造方法については、前記管端位置決め機構が、連結部材によって前記めっき槽の上部に連結されており、前記凹部の位置を溶融金属めっき浴表面から１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下低い範囲とすることが、より好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、めっき槽内において、当接面が金属管の一端面に当接する管端位置決め機構が設けられている。このため、金属管がめっき槽の側壁に衝突したり、金属管の下降搬送中にめっき槽の側壁を傷つけたりするのを防止することができる。加えて、金属管が搬送機構によって下降搬送される際に、管端位置決め機構の当接面が金属管の一端面に当接し、下降搬送中に金属管が長手方向に位置ずれすることを抑制することができ、操業安定化を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す製造フロー図である。 本発明の一実施形態を示す鋼管の溶融亜鉛めっき装置の上面図である。 本発明の一実施形態を示す鋼管の溶融亜鉛めっき装置のＡ−Ａ’視側面図である。 本発明の一実施形態を示す溶融亜鉛めっき装置の鋼管先端部近傍のスキッドプレート拡大図である。 本発明の一実施形態を示す溶融亜鉛めっき装置のスキッドプレートの段差部有り無しでの引揚げ不良発生率比較したグラフである。 本発明の他の実施形態を示す溶融亜鉛めっき装置のスキッドプレートに設置しためっき液流入口の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
本発明における処理工程の概要として、一実施形態の製造フローを図１に示す。金属管の一例としての鋼管は、前処理工程にて脱脂、酸洗、化成処理を施されたのち、乾燥して溶融亜鉛めっき装置のめっき槽内亜鉛めっき浴に一定時間浸漬される。次いで、鋼管は該めっき浴から引き揚げられるが、引揚げた際に鋼管の内外面に空気または蒸気が吹き付けられ、過剰に付着した溶融亜鉛を除去してめっき付着量の調整が行われる。その後、鋼管は冷却槽にて冷却処理が施される。最後に亜鉛めっき鋼管は出荷前検査されることになる。なお、めっきは亜鉛に限らず、各種の金属めっきに適用可能である。また、金属管も鋼管に限らず、各種の金属管に適用可能である。

本発明の一実施形態を示す金属管搬送装置を含む溶融亜鉛めっき装置の上面図およびＡ−Ａ’視側面図をそれぞれ図２、図３に示す。図２および３に基づいて、本発明の方法を説明する。前処理後の鋼管２は、めっき槽１のボトム側からトップ側に搬送され、回転軸３１に螺旋面３２を有するスクリュー３の螺旋面３２に懸架される。本実施形態では、下降搬送機構の一例としてスクリューを用いている。鋼管２はセンターガイド６とサイドガイド９によりスクリュー３の螺旋面３２から外れないように支持されている。鋼管２は同期して回転している複数のスクリュー３の回転によって、めっき槽１下部に下降搬送され、溶融亜鉛めっき浴Ｚに浸漬されて溶融亜鉛めっき処理が施される。スクリュー３の回転によりめっき槽１内の下部にまで下降搬送された鋼管２は、螺旋面終端部に到達後、クレードル４に着地する。その後、鋼管２は、スクリュー３の回転軸３１に設置してある払出し装置１０により、引揚げ装置５が設置してある方向（図２では外側）に順次払い出される。図２の例では、払出装置１０が回転することで鋼管２を外側に押し出している。その後、鋼管２は、引揚げ装置５のフックに載った後、フックが上昇することでめっき槽１から引き揚げられる。引揚げ装置５のフック上昇端には、鋼管２の姿勢を維持するためのストッパー７が設置されている。ここで、鋼管２を溶融亜鉛めっき浴Ｚに浸漬させる際、図３に示すように、鋼管２はトップ側（先端）を低く、ボトム側（尾端）を高く傾斜させてスクリュー３に保持されている。これにより、溶融亜鉛めっき浴Ｚ中で鋼管２内の空気を排気することができるようになっている。また、鋼管２の引揚げの際には、鋼管２内の溶融亜鉛の排出が容易になっている。

図２の例では、溶融亜鉛めっき装置は鋼管２を同時に２本ずつめっき槽１内に搬送できる装置を示している。また、図２に示すめっき装置において、スクリュー３の本数は鋼管１本に対して、搬送方向（鋼管の長手方向）に３本ずつ設置されている。鋼管２の姿勢の安定のために、鋼管１本あたり少なくとも２本のスクリューを必要とする。めっき処理を施す鋼管の長さによるが、２本の場合、めっき浴Ｚ投入直後の搬送方向の鋼管２の姿勢が不安定となる可能性が高いため、鋼管１本に対しスクリューを３本以上設置するのが望ましい。

本実施形態では、鋼管２がめっき槽１内に浸漬される際に、管端位置決め機構として、例えば低炭素鋼から成る板状のスキッドプレート８により、鋼管２の先端部は長手方向の位置が保持されている。なお、鋼管２を同時に２本ずつめっきする場合、図２に示すように、一方の鋼管２に当接するスキットプレート８の当接面８Ａと、他方の鋼管２に当接するスキットプレート８の当接面８Ａの位置が前後方向（鋼管２の長手方向）にずれていることが好ましい。これにより、２本の鋼管２の位置をずらすことができ、各々の鋼管２を下降搬送させるスクリュー３同士が干渉することを防ぐことができる。スキッドプレート８がない場合には、鋼管２は、スクリュー３の回転力によって、前進し、ついには、めっき槽１の先端側側壁に衝突しめっき槽１の側壁を傷つけたり、スクリュー３によって下降搬送される間、鋼管２の先端がめっき槽の側壁を削り、傷つけたりしてしまうおそれがある。スキッドプレート８はこのような問題を防止している。

めっき槽１内において鋼管２は、スクリュー３の回転力によってスキッドプレート８の当接面８Ａに押し当てられ、スキッドプレート８の当接面８Ａに沿って下降搬送される。これにより、下降搬送中に鋼管２が長手方向に位置ずれすることを抑制することができ、鋼管２の姿勢が安定する。

また、スキッドプレート８が垂直方向に延びている場合、スキッドプレート８の当接面８Ａと鋼管２の一端面との当接面積が大きくなり、鋼管２を下降搬送する際の摩擦抵抗が大きくなる。このため、本実施形態では、スキッドプレート８は、垂直方向に対して角度を持って（すなわち垂直方向に対して斜めに）延びるよう配置されていることが好ましい。特に、通常、めっき槽内において、鋼管２は前下がりの姿勢となる（トップ側がボトム側より低い位置となる）ため、スキッドプレート８の傾斜方向は、鋼管の先端面の傾斜方向とは逆方向であることが好ましい。

さらに本実施形態では、スキッドプレート８の当接面８Ａに凹部を形成することが特に好ましい。すなわち、鋼管２がめっき槽１内へ浸漬される際、鋼管２の一端面（先端面）とスキッドプレート８の当接面８Ａが当接している（スキッドプレート８により蓋をされている状態となっている）ため、めっき液の鋼管２への流入は主に鋼管の後端部側からとなり、先端側において鋼管内部に空気が残存するおそれがある。これに対し、スキッドプレート８の当接面８Ａに凹部を設けることで、凹部を介して鋼管２の先端側に亜鉛を流入させることができる。ここで、本発明において「凹部」とは、スキッドプレート８の当接面８Ａにおいて、他の部分に対し非同一面となる部分を差し、以下に例示する段差部１７や貫通孔１５の他、スリット状部や波状部等も含む。

具体的には、本実施形態では、スキッドプレートの形状を図４に示すように、連結部材１６より９０ｍｍ以上３００ｍｍ以下低い位置（めっき浴表面から１０ｍｍ〜２００ｍｍ下方ａ）に、奥行ｂが５０ｍｍ〜３００ｍｍの段差部１７を設けるように設置した。なお、連結部材１６は、めっき槽１の上部とスキッドプレート８とを連結しており、めっき浴の上面より上部に設けられている。

段差部１７の有り無しで引揚げ不良発生率を比較した結果を図５に示す。段差部１７を設けない場合、鋼管径６５Ａ以下の鋼管において引揚げ不良の発生率が増加していることが明らかとなった。段差部１７を設置することで引揚げ不良の発生率を大幅に抑制可能となる。

スキッドプレート８の段差開始位置の条件としては、めっき槽１上部に連結した連結部材１６より９０ｍｍ以上３００ｍｍ以下低い位置（めっき浴表面から１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下低い範囲ａ）が好適である。めっき浴表面から１０ｍｍ未満の場合、段差部１７設置による鋼管先端部でのめっき液の流入が十分でないため先端部に空気が残存し払い出し位置での鋼管２の姿勢が不安定となり、引揚げ不良の原因となるおそれがある。一方、めっき浴表面からの高さが２００ｍｍ超えの場合には段差部１７に達するまでに鋼管２の後端部からめっき液が流入し始め、先端部に空気が残存し、払い出し位置での鋼管２の姿勢が不安定となり、引揚げ不良の原因となるおそれがある。高さ方向の設置範囲を好適範囲内とすることで鋼管先端部の亜鉛の流入が安定し、引揚げ不良発生の抑制が可能となる。

スキッドプレート８の段差部１７の奥行ｂ（長手方向の長さ）については、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲が好適である。長手方向の長さｂが５０ｍｍ未満の場合には、鋼管先端部が浸漬する際に亜鉛の流入が不十分な状態でスキッドプレート８の段差部分を鋼管２が通過してしまうため、鋼管先端部分に空気の残存が発生してしまうおそれがある。一方、段差部分の長手方向の長さｂを３００ｍｍ超えとしてしまうと、鋼管２をめっき浴Ｚ内下端から引き揚げる際にフックの設置位置が長手方向で異なってしまい、引揚げが難しくなるおそれがある。フック位置を変更するためには別途改造費用がかかってしまう。

本発明の他の実施形態にかかるスキッドプレート８の模式図を図６に示す。なお、図２では、一方の鋼管２に当接するスキットプレート８の幅と、他方の鋼管２に当接するスキットプレート８の幅とが異なっているが、図６では便宜上、同じ幅で示す。図６の例では、めっき浴Ｚへの浸漬の際に鋼管２の先端部へのめっき液の流入を促進させるために、スキッドプレート８への凹部として多数の貫通孔１５を設けている。貫通孔１５は、スキッドプレート８を厚さ方向に貫通しているため、図４に符号１８で示すように、貫通孔１５内をめっき液が流通する。このように、めっき液流入口としての貫通孔１５がスキッドプレート８に形成されていることにより、鋼管２内部へのめっき液の流入が促進される。貫通孔１５の形状としては円、矩形、楕円などの形状が挙げられ、貫通孔１５の穴の大きさとしては直径、短辺または短径を１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることが好ましい。１０ｍｍより小さい場合には十分なめっき液の流入効果が得られない。一方、３０ｍｍを超える場合、鋼管２先端部が穴へ引っ掛かってしまい、めっき浴Ｚへの鋼管２の浸漬が安定して実施できなくなるうえ、鋼管２の姿勢が不安定になるおそれがある。なお、貫通孔１５の穴の大きさは、鋼管２の径に応じて適宜定められ、例えば径の小さい鋼管２が浸漬される場合には１０ｍｍ程度の穴が形成され、径の大きい鋼管２が浸漬される場合には３０ｍｍ程度の穴が形成されることが好ましい。貫通孔１５の数は、少なくとも鋼管２当たり１個以上とする必要がある。また、貫通孔１５の設置位置は、鋼管先端位置に対応する貫通孔１５の上端が、めっき浴表面から１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下低い範囲が好ましい。めっき浴表面から１０ｍｍ未満の場合、段差部１７設置による鋼管先端部でのめっき液の流入が十分でないため先端部に空気が残存し払い出し位置での鋼管２の姿勢が不安定となり、引揚げ不良の原因となるおそれがある。一方、めっき浴表面からの高さが２００ｍｍ超えの場合には段差部１７に達するまでに鋼管２の後端部からめっき液が流入し始め、先端部に空気が残存し、払い出し位置での鋼管２の姿勢が不安定となり、引揚げ不良の原因となるおそれがある。高さ方向の設置範囲を好適範囲内とすることで鋼管先端部の亜鉛の流入が安定し、引揚げ不良発生の抑制が可能となる。

なお、図４に点線で示すように、スキットプレート８の当接面８Ａに、凹部としての段差部１７と貫通孔１５の両方を形成しても構わない。両方形成することで、どちらか一方のみ形成する構成と比較して、より鋼管２内部への空気混入を抑制させることが可能となる。

このように、スキッドプレート８部分に段差部１７または貫通孔１５（めっき液の流入口）を設けることで、鋼管２をめっき槽１内へ浸漬させる際にめっき液の流入が促進され、鋼管２内部（特に鋼管２先端部）への空気混入を抑制させることが可能となり、めっき槽１内からの鋼管２の引揚げ不良が改善され操業安定化を図ることが可能となる。

以上、一例として、鋼管の溶融亜鉛めっき装置および方法について説明したが、金属管としては、鋼管に限られず、ステンレス鋼のような合金鋼や、アルミニウム、銅などを素材とすることも可能である。また、溶融金属めっきとしても、溶融亜鉛や溶融アルミニウム、溶融スズ、溶融鉛があり、溶融亜鉛系合金として５％アルミ−亜鉛めっきなど、溶融アルミニウム系合金として５５％アルミ−亜鉛めっきなどが例示される、なお、溶融金属中にマグネシウムやシリコン、鉄などのほか不可避不純物を含んでいてもよい。
また、上記実施形態では、管端位置決め機構として板状のスキッドプレート８を用いていたが、管端位置決め機構は少なくとも鋼管２の一端面を位置決めすることができる構成とされていればよく、板状ではなくブロック状等とされていてもよい。さらに、上記実施形態では、搬送機構としてスクリュー３を用いたが、搬送機構は少なくとも鋼管２を溶融亜鉛めっき浴Ｚ中に搬送することができる構成とされていればよく、スクリューには限られない。

図１に示す製造フローにて鋼管の亜鉛めっきを行った。めっき槽内の各装置配置については、図２および図３に示す配置で設置した。ここで、めっき槽は、内法で長さ７ｍ×幅２ｍ×深さ５ｍのものを用い、鋼管の長さは５ｍであった。鋼管径５０Ａの場合のスクリュー回転速度は、約９ｒｐｍであり、鋼管のめっき浴への浸漬時間は２〜３分であった。

スキッドプレートに凹部として、段差部の有無、および、貫通孔の有無による引揚げ不良発生率を比較した。表１にその条件を示す。

表１に本発明の溶融亜鉛めっき装置にて亜鉛めっき処理を実施した場合の引揚げ不良発生率の結果を示す。引揚げ不良発生率は、鋼管の亜鉛めっき処理を施した際に亜鉛めっき装置から引き揚げられた鋼管について、めっき槽内で発生した曲がり、キズ、引揚げトラブルなどの発生本数についてカウントし、総処理本数に対する割合で算出した。併せて、素管である鋼管の種類を示す。

表１に示すようにスキッドプレートに凹部を設けることにより、鋼管の溶融亜鉛めっき処理における引揚げ不良の発生を軽減することが明らかとなり、生産性が向上した。

１ めっき槽
２ 鋼管（金属管の一例）
３ スクリュー（搬送機構の一例）
３１ 回転軸
３２ 螺旋面
４ クレードル
５ 引揚げ装置
６ センターガイド
７ ストッパー
８ スキッドプレート（管端位置決め機構の一例）
８Ａ スキッドプレートの当接面
９ サイドガイド
１０ 払出し装置
１５ 貫通孔（めっき液流入口）
１６ 連結部材
１７ 段差部
１８ めっき液の流れ
Ｚ 溶融亜鉛めっき浴

Claims (8)

1. 溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に金属管を下降搬送する搬送機構と、
   前記めっき槽内において、前記搬送機構によって下降搬送される前記金属管の一端面に当接面が当接することにより、前記金属管の当該端面を位置決めする管端位置決め機構と、
   を有する金属管搬送装置。
2. 前記管端位置決め機構は、垂直方向に対して角度を持って延びるプレートである、請求項１に記載の金属管搬送装置。
3. 前記管端位置決め機構の前記当接面には凹部が設けられている、請求項１または２に記載の金属管搬送装置。
4. 前記凹部は、前記当接面の下部が上部に比べて窪むことによって構成された段差部である、請求項３に記載の金属管搬送装置。
5. 前記段差部の奥行が５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とされている、請求項４に記載の金属管搬送装置。
6. 前記凹部は前記管端位置決め機構を貫通する金属管当たり１個以上の貫通孔である、請求項３に記載の金属管搬送装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属管搬送装置を用いて、金属管を溶融金属めっき浴中に浸漬させることによって前記金属管を金属めっきするめっき金属管の製造方法であって、
   前記金属管の一端面に前記管端位置決め機構の当接面を当接させることによって前記金属管の当該端面を位置決めしつつ、前記溶融金属めっき浴を構成するめっき槽内に搬送機構を用いて金属管を下降搬送する、めっき金属管の製造方法。
8. 前記管端位置決め機構が、連結部材によって前記めっき槽の上部に連結されており、
   前記凹部の位置を溶融金属めっき浴表面から１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下低い範囲とする、請求項７に記載のめっき金属管の製造方法。
   

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