JP3327211B2 - 溶融金属の連続めっき方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯の溶融金属の
連続めっき方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶融金属の連続めっき装置を図５
に示す。この装置を用いて溶融金属めっきする方法につ
いて説明する。

【０００３】鋼帯Ｓを、焼鈍炉で連続的に焼鈍すると同
時にその表面を清浄にした後、めっき槽４に通板して、
鋼帯Ｓにめっきを施す。通常、この焼鈍工程は還元雰囲
気になっているため、還元雰囲気を常時確保できるよう
に、焼鈍炉とめっき槽４の間に断面形状が矩形のスナウ
ト３が配設されており、鋼帯Ｓは、大気に触れることな
く、スナウト３内を通って、所定の溶融金属が入ってい
るめっき槽４に浸漬されて所定の金属めっきが施され
る。鋼帯Ｓは、めっき槽４内のシンクロール６で方向転
換され、鉛直に上昇してめっき槽４から引き出される。
めっき槽４から引き出された鋼帯Ｓはガスワイピングノ
ズル７により所定のめっき金属厚みに調整された後、図
示されていない冷却装置により冷却され、さらに必要に
応じて、調質圧延等の処理を施す後工程に通板される。

【０００４】雰囲気ガスは、焼鈍炉出側の冷却帯１やス
ナウト３から炉内に供給され、鋼帯Ｓの走行方向とは逆
方向の焼鈍炉入側に向かって流れる。スナウト３内は還
元雰囲気であるため、スナウト３内の溶融金属浴面Ｌに
は酸化膜が形成されにくい。そのため、溶融金属が直接
浴面に露出することになり、溶融金属が、溶融金属浴温
度における飽和蒸気圧まで蒸発する。蒸発した溶融金属
の蒸気は、スナウト３内や焼鈍炉内の還元雰囲気内に存
在する微量酸素と反応して酸化物になる。

【０００５】また、酸化物にならなくても、焼鈍炉内あ
るいはスナウト３内で、蒸発した溶融金属の蒸気圧がそ
の場所の飽和蒸気圧以上になった場合、蒸発した溶融金
属は蒸気の状態で存在できないために金属に戻る。特に
焼鈍炉内の冷却帯部分やスナウト３内面の温度が、蒸発
した溶融金属の蒸気圧における飽和温度以下の温度であ
る場合、金属蒸気が凝縮して金属粉になり、炉内内面や
スナウト３内面に粉末状の金属になって付着する。

【０００６】これらの酸化物あるいは付着物が、操業時
に清浄化された鋼帯に直接付着した場合、めっきが不均
一になったり、めっきされない状態になったりして、品
質欠陥を招く。

【０００７】また、酸化物がスナウト３内で溶融金属浴
面Ｌに落下した場合、酸化物の溶融温度は溶融金属浴温
度よりも高いために溶融金属浴Ｍに溶解しない。付着物
がスナウト３内で溶融金属浴面Ｌに落下した場合、付着
物が溶融金属と同じ金属の場合には再溶解するが、多く
の場合、付着物に不純物が混入しているため、付着物も
溶融金属浴Ｍに溶解しないことが多い。

【０００８】落下しても溶解しない前記酸化物や付着物
は、スナウト３内の溶融金属浴面Ｌ上に浮遊したまま、
めっき槽４に侵入する鋼帯Ｓに随伴する溶融金属浴Ｍの
流れにのり、鋼帯Ｓの方向に移動して走行する鋼帯Ｓに
付着する。この場合も、鋼帯Ｓのめっきを阻害する要因
として作用するため、めっき厚が薄くなったり、不めっ
きになったりして品質欠陥を招く。

【０００９】また、前記品質欠陥を防ぐため、冷却帯１
において溶融金属浴Ｍから蒸発した金属蒸気の酸化物や
凝縮による付着物の除去作業を、操業を停止して定期的
に行っている。

【００１０】スナウト内の品質欠陥の発生を解決する方
法が多数提案されている。これらの提案は大きく分けて
下記の２種類の方法がある。

【００１１】第１の方法は、スナウト内の浴面上に落下
した不純物をスナウト外に排出除去する方法である。例
えば、特開平２−７００４９号公報、特開平４−１２０
２５８号公報、特開平５−２７９８２７号公報（以下、
総称して先行技術１という）には、スナウト内の溶融金
属を連続的にスナウト外に流すことにより、スナウト内
に落下した不純物を除去するとともに新鮮な溶融金属の
浴面を確保することにより、ドロス付着による品質欠陥
を防止することが記載されている。これらの公報では、
溶融金属を流す手法として、浴中もしくは浴上にポンプ
を設置して溶融金属を流す方法を採用している。

【００１２】第２の方法は、スナウト内の酸化物の発生
を抑制することにより、ドロス付着による品質欠陥の発
生を低減する方法である。例えば、特開平６−４９６１
０号公報（以下、先行技術２という）には、スナウト上
部に鋼帯に接触あるいは非接触のシールを設け、シール
と溶融金属浴間のスナウト内に、焼鈍炉内よりも還元性
の高いガスを吹き込み、スナウト内の溶融金属浴面での
ドロス発生を抑制する方法が開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先行技術１に
記載の方法では、溶融金属の移送をポンプで行うので、
例えば、溶融亜鉛の場合、溶融亜鉛は他の金属を溶損さ
せる性質が極めて強いため、ポンプの寿命は３ケ月程度
またはそれ以下の短い寿命であり、装置の耐久性に問題
があり、また金属の蒸気を除去していないので、根本的
な解決策には至らない。

【００１４】先行技術２に記載の方法では、溶融金属浴
面が清浄化されて酸化膜が低減するために浴面からの金
属蒸気の蒸発がより多くなる。蒸発した金属を含む還元
性ガスが、スナウト途中のシールを通って、スナウトか
ら焼鈍炉側に流れ、スナウト内や焼鈍炉内で凝縮し、あ
るいは炉内の微量酸素と反応して酸化物になり、スナウ
ト内や焼鈍炉内の付着物になる。前記したように、この
ような付着物は、鋼帯表面に直接付着し、あるいはスナ
ウト内の溶融金属浴面で浮遊し、操業の経過に伴い堆積
して、ドロス付着による品質欠陥を発生するようにな
る。したがって、先行技術２による場合、この表面欠陥
を解消する手段を別途に設ける必要があり、ドロス付着
による品質欠陥対策としては不十分である。

【００１５】すなわち、スナウト内のドロス付着による
品質欠陥の防止効果の大きい溶融金属のめっき方法、あ
るいはそのための耐久性に優れるめっき装置は未だ見出
されていない。

【００１６】本発明はかかる事情を鑑みてなされたもの
であり、スナウト内のドロス付着による品質欠陥の防止
効果の大きい溶融金属のめっき方法およびそのための耐
久性に優れるめっき装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶融金属
浴から蒸発した金属蒸気を含む炉内ガスを、炉圧制御し
ながら速やかに炉外へ排出することにより、前記課題を
解決できることを見出した。本発明は、この知見に基づ
くものであり、その特徴とする構成は以下のとおりであ
る。

【００１８】（１）一端が焼鈍炉に接続され、他端がめ
っき浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯
を溶融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の
連続めっきを行うに際して、前記スナウト内に鋼帯が通
板する間隔が狭くなるシール機構を設けて、該シール機
構のシール部分下方のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧
よりも低くかつ大気圧以上にするとともに、前記シール
部分下方のスナウトに炉内ガスの吸引口を有する煙突状
の放散管を立てて、該シール機構のシール部分のガス流
れをスナウト下方方向の一方向流れにするとともに、溶
融金属浴から蒸発した金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧
力差と煙突状の放散管のドラフトを用いて炉外に排出す
ることを特徴とする溶融金属の連続めっき方法である
（第１発明）。

【００１９】（２）一端が焼鈍炉に接続され、他端がめ
っき浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯
を溶融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯にめっきを行
う溶融金属の連続めっき装置において、前記スナウト内
に、シール部分下方のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧
よりも低くかつ大気圧以上にする、鋼板が通板する間隔
が狭くなるシール部分を有するシール機構を設け、ま
た、該シール機構のシール部分のガス流れをスナウト下
方方向の一方向流れになるようにするとともに、溶融金
属浴から蒸発した金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧力差
と煙突状の放散管のドラフトを用いて炉外に排出する、
前記シール部分下方のスナウトに炉内ガスの吸引口を有
する煙突状の放散管を立設したことを特徴とする溶融金
属の連続めっき装置である（第２発明）。

【００２０】前記スナウト内に鋼帯が通板する間隔が狭
くなるシール機構を設けて、該シール機構のシール部分
下方のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧よりも低くかつ
大気圧以上にするとともに、前記シール部分下方のスナ
ウトに炉内ガスの吸引口を有する煙突状の放散管を立て
て、該シール機構のシール部分のガス流れをスナウト下
方方向の一方向流れにするとともに、溶融金属浴から蒸
発した金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧力差と煙突状の
放散管のドラフトを用いて炉外に排出することを特徴と
する溶融金属の連続めっき方法。

【００２１】スナウト内に、鋼帯が通板する間隔が狭く
なるシール機構を設けて、シール機構のシール部分下方
のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧よりも低くかつ大気
圧以上にするとともに、前記シール部分下方のスナウト
に炉内ガスの吸引口を有する煙突状の放散管を立てて、
該シール機構のシール部分のガス流れをスナウト下方方
向の一方向流れにするとともに、溶融金属浴から蒸発し
た金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧力差と煙突状の放散
管のドラフトを用いて炉外に排出することで、炉内ガス
が焼鈍炉からスナウト側に流れ、溶融金属浴から蒸発し
た金属蒸気を含むガスがスナウトから焼鈍炉側に流れな
くなる。焼鈍炉の炉内には、溶融金属浴から蒸発した金
属蒸気の酸化物や凝縮による付着物が発生しない。

【００２２】また、炉内ガスをシール部分下方のスナウ
トの吸引口から炉外に排出するので、溶融金属浴から蒸
発した金属蒸気を含むガスが速やかに炉外に排出され
る。その結果、スナウト内での溶融金属浴から蒸発した
金属蒸気の酸化物や凝縮による付着物の発生を防止でき
る。

【００２３】以上の作用により、スナウト内のドロス付
着による品質欠陥の発生を防止できる。また、先行技術
１のような溶融金属を移送のためのポンプを使用しない
ので、装置の耐久性が問題になることがない。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。なお、以下の図において、説明済の図に示
された部分と同じ部分には同じ符号を付してその説明を
省略する。

【００２５】図１〜図３は本発明の実施の形態に係るめ
っき装置を示す図である。図１において、５は焼鈍炉後
部の冷却帯１出側のデフレクターロール、８はスナウト
途中に設けたシール装置、１３はシール装置８下方のス
ナウト３に吸引口９を有する、炉内ガスを排出するため
に立設された煙突である。煙突１３のドラフト力と炉圧
を用いて、炉内ガスを、スナウト３下部の吸引口９から
炉外に排出する。

【００２６】シール装置８の詳細を図２に示す。図２に
おいて、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ断面矢視図である。図２において、鋼帯Ｓの表
裏にそれぞれシール８ａ、８ｂが設置されている。上部
シール８ａと鋼帯Ｓの間隔ｄ１、下部シール８ｂと鋼帯
Ｓの間隔ｄ２を極力小さくすることにより、シール性を
向上させる。具体的には、間隔ｄ１は、溶接部通過時あ
るいは鋼帯形状が不良の場合に、鋼帯Ｓとの接触を防止
するために１０ｍｍ以上、間隔ｄ２も同様の理由で１０
ｍｍ以上にする。

【００２７】少ない炉内ガス排出量で優れたシール効果
を得、またシール８ａ、８ｂが鋼帯Ｓと接触することを
防止するには、間隔ｄ１は１０〜７０ｍｍ程度、間隔ｄ
２は１０〜７０ｍｍ程度にするのが好ましい。

【００２８】なお、シール装置８とスナウト浴面の間の
スナウト３内面には多少のダストが付着するため、シー
ル装置８の位置は、スナウト浴面に近いほど良い。しか
し、近すぎると空間が狭くなり、炉内ガスの流れが複雑
になるため、スムーズなガス流れにするには、シール８
ａ、８ｂからスナウト浴面までの距離は、スナウト幅の
半分程度から２倍程度の長さの範囲内であることが望ま
しい。

【００２９】炉内に空気を混入させたく無い主旨から
は、１０〜２０ｍｍＡｑ（水頭１０ｍｍ）で操業される
炉内圧だけで、炉内ガスを炉外に出すことが望ましい。
このようにすることによって、スナウト浴面近傍のスナ
ウト３に穴を開けて大気開放にすることが可能になる。

【００３０】本来、放散すべき炉内ガスは、適切な方法
で大気に放散すべきであり、そのためには配管でガスを
誘導する必要がある。ガスを誘導するために配管を設け
ると、ガス流れにとって抵抗となるため、炉内圧だけで
は、シール部分でのガス流れを一定方向に流せるように
なる、所定のガス量を放散することができなくなる。ま
たブロアのような強制的に吸引する装置では、炉内が瞬
間的に負圧になり、空気が混入する可能性があるため
に、このような吸引装置は採用できない。煙突状の放散
管を採用することによって、１０ｍｍＡｑ程度発生する
流路抵抗による圧損を、煙突のドラフト力で相殺するこ
とができる。万が一、煙突が詰っても、吸引効果がなく
なるだけなので、炉内に空気が混入することが無い。こ
れにより、炉内ガスが、冷却帯１からスナウト３側に流
れ込むが、スナウト３から冷却帯１側には流れ込まなく
なる。冷却帯１では、溶融金属浴Ｍから蒸発した金属蒸
気の酸化物や凝縮による付着物の発生を防止できる。そ
のため、冷却帯１における溶融金属浴Ｍから蒸発した金
属蒸気の酸化物や凝縮による付着物の除去作業の回数を
大幅に低減することができる。

【００３１】前記の作用について、数値シミュレーショ
ンによっても確認した。数値シミュレーションに用いた
シール装置の概略図を図３に示す。図３において、炉内
圧が１５ｍｍＡｑ、上部シールの隙間ｄ１が５０ｍｍ、
下部シールの隙間ｄ２が５０ｍｍで、鋼帯走行速度が１
２０ｍｐｍ、スナウト３には直径２００ｍｍの穴をスナ
ウトの両サイドに設けて、放散する煙突は直径２００ｍ
ｍで長さ２０ｍ、流入ガス平均温度が３５０℃の場合に
関して、計算を行なった。

【００３２】放散するガス量が１００Ｎｍ³／ｈの場合
のスナウト内ガス流れは、図３（ａ）に示すように、鋼
帯Ｓに随伴される流れが全部吸引できずにシール部分の
下方から上方に流れ、スナウトから冷却帯側に流れ込
む。このような炉内ガスの流れがあると、冷却帯におい
て溶融金属浴から蒸発した金属蒸気の酸化物や凝縮によ
る付着物の発生を防止することができない。

【００３３】放散するガス量が２００Ｎｍ³／ｈの場合
のスナウト内ガス流れは、図３（ｂ）に示すように、鋼
帯Ｓに随伴される流れの量が、吸引するガス量と丁度同
じ程度になるため、冷却帯からスナウト側への流れ込み
が低減し、一部スナウトから冷却帯側に流れ込む。

【００３４】放散するガス量が３００Ｎｍ³／ｈの場合
のスナウト内ガス流れは、図３（ｃ）に示すように、シ
ール部分のガス流れがスナウト下方に向かう一方向の流
れになり、望ましい流れになる。

【００３５】スナウト３内の炉圧を大気圧以上にするこ
とにより、スナウト外部からスナウト内への酸素の侵入
が防止され、また、煙突１３の吸引口９をシール装置８
下方のスナウト３下部に設けることにより、蒸発した金
属蒸気が直ちに炉外に排出され、シール装置８下方のス
ナウト３内に多量の金属蒸気が存在することがなくなる
ので、シール装置８下方のスナウト３内での溶融金属浴
Ｌから蒸発した金属蒸気の酸化や低温部分での凝縮によ
る付着物の発生を大幅に低減できる。

【００３６】図１に示したシール装置８を設けためっき
装置を用いて、炉内圧１５ｍｍＡｑ、直径２００ｍｍ、
高さ２０ｍの煙突１３、煙突１３の途中のスナウト３か
ら離れ、高温にならない場所に流路を絞るためのゲート
バルブ１４を設けて操業した時、放散ガス流量３００Ｎ
ｍ³／ｈで、煙突１３のドラフトが１０ｍｍＡｑになっ
た。これは概ね、スナウト３からのガス排出時の圧力損
失を煙突１３のドラフトで補ったことを意味する。この
方法により、シール部分でのガス流れがスナウト下方方
向への一方向になったことを確認した。そして、煙突１
３でスナウト下部から炉内ガスを排出しながら、溶融亜
鉛めっきを行ったところ、これまで２週間に１度１２時
間かけて行なっていた、冷却帯に発生した金属蒸気の酸
化物や凝固による付着物の清掃作業の回数を大幅に低減
することができ、また、スナウト内のドロス付着による
品質欠陥の発生が皆無になった。

【００３７】図４は本発明の実施の形態に係る別のめっ
き装置を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ断面矢視図である。本装置では、ガスの放散部を
スナウト３の両側に設け、別々に煙突１３を設けた例で
ある。本装置ではでは、直径１５０ｍｍ、長さ１５ｍの
煙突１３を使用したが、放散量は２５０Ｎｍ³／ｈで、
シール部分８ａ、８ｂの流れをスナウト下方方向の一方
向の流れにすることができた。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、焼鈍炉の冷却帯やスナ
ウト内で発生する溶融金属浴から蒸発した金属蒸気の酸
化物や凝縮による付着物の発生を防止することができる
ので、スナウト内のドロス付着による品質欠陥の発生を
大幅に低減することができる。また、冷却帯における溶
融金属浴から蒸発した金属蒸気の酸化物や凝縮による付
着物の除去作業の回数を大幅に低減することができる。

【００３９】本発明の装置は、簡便で耐久性に優れるの
で、メンテナンス面での負荷軽減にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る溶融金属の連続めっ
き装置を示す図。

【図２】本発明の溶融金属の連続めっき装置に用いるシ
ール装置の実施の形態を示す図。

【図３】本発明の溶融金属の連続めっき装置に用いるシ
ール装置における炉内ガス流れの状態を説明する図。

【図４】本発明の別の実施の形態に係る溶融金属の連続
めっき装置を示す図

【図５】従来の溶融金属の連続めっき装置を示す図。

【符号の説明】

１ 冷却帯 ３ スナウト ４ めっき槽 ５ デフレクターロール ６ シンクロール ７ ガスワイピングノズル ８ シール装置 ８ａ、８ｂ シール ９ 吸引口 １３ 煙突 １４ ゲートバルブ Ｌ 溶融金属浴面 Ｍ 溶融金属浴 Ｓ 鋼帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 信之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−306555（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−272006（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−100150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−246352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が焼鈍炉に接続され、他端がめっき
   浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯を溶
   融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の連続
   めっきを行うに際して、前記スナウト内に鋼帯が通板す
   る間隔が狭くなるシール機構を設けて、該シール機構の
   シール部分下方のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧より
   も低くかつ大気圧以上にするとともに、前記シール部分
   下方のスナウトに炉内ガスの吸引口を有する煙突状の放
   散管を立てて、該シール機構のシール部分のガス流れを
   スナウト下方方向の一方向流れにするとともに、溶融金
   属浴から蒸発した金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧力差
   と煙突状の放散管のドラフトを用いて炉外に排出するこ
   とを特徴とする溶融金属の連続めっき方法。
2. 【請求項２】 一端が焼鈍炉に接続され、他端がめっき
   浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯を溶
   融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯にめっきを行う溶
   融金属の連続めっき装置において、前記スナウト内に、
   シール部分下方のスナウト内の炉圧を焼鈍炉の炉圧より
   も低くかつ大気圧以上にする、鋼板が通板する間隔が狭
   くなるシール部分を有するシール機構を設け、また、該
   シール機構のシール部分のガス流れをスナウト下方方向
   の一方向流れになるようにするとともに、溶融金属浴か
   ら蒸発した金属蒸気を含む炉内ガスを炉内圧力差と煙突
   状の放散管のドラフトを用いて炉外に排出する、前記シ
   ール部分下方のスナウトに炉内ガスの吸引口を有する煙
   突状の放散管を立設したことを特徴とする溶融金属の連
   続めっき装置。