JP3343021B2 - 電気錫めっき鋼帯の冷却装置 - Google Patents

電気錫めっき鋼帯の冷却装置

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JP3343021B2 JP07734696A JP7734696A JP3343021B2 JP 3343021 B2 JP3343021 B2 JP 3343021B2 JP 07734696 A JP07734696 A JP 07734696A JP 7734696 A JP7734696 A JP 7734696A JP 3343021 B2 JP3343021 B2 JP 3343021B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気錫めっき鋼帯
の溶融光輝化処理における鋼帯(以下ストリップと記
す)の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】錫めっき鋼板は、錫をめっきした後、表
面に光沢を与えるために、ストリップを錫の融点温度以
上まで加熱して表面の錫を溶融するリフロー処理を行
い、次いでこれを冷却凝固する処理が行われている。し
かしながら、この冷却凝固処理において鋼板表面に等高
線状、あるいは霜降り状に白濁したクエンチステインと
呼ばれる外観欠陥を生ずることがある。
【0003】クエンチステインの発生を防止する技術と
して、例えば特公昭43-26977号公報に記載の方法が挙げ
られる。この方法は、鋼帯冷却用タンクの水面を安定化
させるとともに、水流をストリップに対して平行に送る
ことにより、ストリップが鋼帯冷却用タンクに侵入した
際に表面に発生する気泡を除去しようというものであ
る。
【0004】また、特公昭54-36976号公報によれば、鋼
帯冷却用タンク侵入前に、スリット状ノズルによりスト
リップの全幅にわたって均一に冷却水を噴射し、必要に
応じて鋼帯冷却用タンク内で液中スプレーを行うことに
より、クエンチステインを防止する方法が開示されてい
る。一方、近年、錫めっき鋼板の品種は多様化が進み、
錫付着量、Sn−Fe合金量、ストリップサイズ、およびそ
れらに対応して変化するライン速度などの条件も様々で
あり、これらの各々に対して適正な冷却条件を設定する
必要がある。
【0005】この場合、最も影響が大きい因子は水温で
ある。特公昭54-36976号公報において開示された方法
は、前記した錫付着量、ライン速度などの製造条件がほ
ぼ一定の条件において、クエンチステイン防止効果はあ
るが、連続ラインにおいて製造条件の変更に伴い冷却条
件を変更する場合は、その追従性に問題が残されてい
た。
【0006】鋼帯冷却用タンク侵入直前の板温を測定
し、それが一定となるように鋼帯冷却用タンク前でスト
リップに高圧大容量の冷却ガスを吹付ける方法もあるが
(特開平4-285195号公報)、板厚やライン速度によって
鋼帯冷却用タンク内の水温を変化させる必要があり、上
記技術と同様にその追従性に問題が残されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決するためになされたものであって、特
に、錫付着量、ライン速度など製造条件変更時のクエン
チステインの発生を防止することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気錫めっき
ラインにおける錫めっき溶融処理後の錫めっき鋼帯の冷
却装置であって、該冷却装置が、鋼帯冷却用タンク内の
冷却水中に鋼帯の表面、裏面それぞれと相対向する一対
の冷却水のスプレーノズルを有し、さらに、鋼帯の表
面、裏面それぞれと相対向する一対の仕切り板を、前記
冷却用タンクの鋼帯侵入部から前記スプレーノズル下方
まで設け、前記仕切り板と鋼帯の表面、裏面それぞれの
間に前記スプレーノズルのそれぞれを配設するととも
に、前記一対の仕切り板それぞれの上端が、前記冷却用
タンクの液面レベルより上方に突出していることを特徴
とする電気錫めっき鋼帯の冷却装置である。
【0009】記本発明においては、前記一対の仕切り
板それぞれの下端が、前記一対のスプレーノズルそれぞ
れの噴出口より下部に配置され、かつ前記冷却用タンク
水中のシンクロールにおけるストリップとシンクロール
の接触開始点より上方に配置されることが好ましい。
【0010】また、前記本発明においては、前記相対す
る一対の仕切り板の両側に、鋼帯進入部への水の流れ込
みを防止するための側壁を設けることが好ましい。ま
た、前記本発明においては、前記スプレーノズルの冷却
水温度と前記冷却用タンクの水温を別個に制御する温度
制御装置を有していることが好ましい。さらに、前記本
発明においては、前記スプレーノズルの冷却水温度制御
装置が冷却水昇温用の間接熱交換器を備えていることが
好ましい。
【0011】なお、前記本発明においては、前記一対の
スプレーノズルが、それぞれ、上下方向および/または
ストリップの板幅方向に複数個のスプレーノズルを備え
たスプレーノズルであってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、鋼板の冷却曲線に着目し、錫付着
量、ライン速度、板厚、鋼帯冷却用タンク(以下クエン
チタンクと記す)へ侵入する際のストリップの板温を変
化させて、鋼板の冷却曲線のシミュレーションを行い、
鋼板表面の錫の凝固が終了する水深の範囲を見い出し
た。
【0013】その結果、クエンチタンクのストリップ侵
入部からスプレーノズル下方までを仕切り板で仕切り、
さらに、仕切り板の上端が、クエンチタンクの液面レベ
ルより上方に突出しているように構成し、スプレーノズ
ルとストリップの間の水温が周囲の温度の影響を実質的
に受けないように構成した。また、冷却用タンク鋼帯進
入部の水温と冷却用タンク全体の水温とを別々に制御
し、さらに、少なくとも、冷却用タンク鋼帯進入部の水
温を、好ましくは、両者の温度を、板厚、ライン速度、
錫付着量、Sn−Fe合金量、冷却用タンク進入前の板温に
基づきプロセスコンピュータが設定した水温となるよう
に制御する方式とした。
【0014】この結果、少なくとも、鋼板表面の錫の凝
固に寄与する部分の水温を短時間で変更することが可能
となり、後記の実施例で示されるように、錫付着量、ラ
イン速度など製造条件変更に伴う冷却条件変更時のクエ
ンチステインの発生を大幅に防止することが可能となっ
た。なお、本発明に係わる温度制御装置においては、ス
トリップ板厚と冷却用タンクにおける通板速度(ライン
速度)との積の値に基づき、冷却用タンク鋼帯進入部の
水温を、さらには、加えて前記冷却用タンクの水温を制
御することが好ましい。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図1に、本発明の電気錫めっき鋼帯の冷却装置
の一例を側面図で示す。図1において、1は錫めっき鋼
帯、2はリフロー処理用マッフル炉、3は鋼帯冷却用タ
ンク(クエンチタンク)、4は通板方向変更用シンクロ
ール、5は冷却水のスプレーノズル、6は仕切り板、7
はスプレーノズル冷却水昇温用の間接熱交換器、8は蒸
気、8Va、8Vb は蒸気バルブ、9は冷却水、9Va 、9Vb
は冷却水バルブ、10a 、10b はスプレーノズル用バル
ブ、11は温度指示計、12はポンプ、Fは通板方向、fは
スプレーノズル冷却水流れ方向を示す。
【0016】なお、冷却水9は、通常の常温の水、冷却
した水などを用いることができる。また、20a は、測温
器21a 、熱交換器7、制御装置22a などから構成される
スプレーノズル5の冷却水の温度制御装置、20b は、測
温器21b 、制御装置22b などから構成されるクエンチタ
ンク3の水温を制御する温度制御装置を示し、温度制御
装置20a 、20b は、プロセスコンピュータ23によって各
々独立に制御される。
【0017】錫めっき鋼帯1は、リフロー処理用マッフ
ル炉2において、表面の錫が溶融された後、クエンチタ
ンク3の水中で冷却された後、通板方向Fへ通板され
る。図1に示されるように、クエンチタンク3の錫めっ
き鋼帯1進入部近傍に設けられた仕切り板6は、錫めっ
き鋼帯1の表面、裏面と各々相対向するように配置さ
れ、周囲の水の回り込みを防止するため、各々の仕切り
板6の上端6T が、クエンチタンク3の水面Lより上方
に突出し、さらに下端6B が、スプレーノズル5の下方
に位置するように構成されている。
【0018】なお、本実施例においては、仕切り板6の
深さ、すなわち水面Lから仕切り板6の下端6B までの
距離を200mm とし、仕切り板6の材質としては、電食を
せず、熱による変形量の少ない耐熱性の樹脂を用いた。
クエンチタンク3の冷却水中に配設したスプレーノズル
5は、冷却効果が板幅方向で均一となるように、スリッ
トタイプを用い、上向き、下向き任意に噴出角度が変更
可能である。
【0019】また、スプレーノズル5は、ストリップの
表側、裏側に別々に設けられたバルブ10a 、10b によ
り、別々に流量をコントロールすることが可能となって
いる。さらに、スプレーノズル5のヘッダー圧力を、極
力一定に保つため、スプレーノズル冷却水の水温制御、
特に昇温については、図1に示すように、間接熱交換器
7を用いた。
【0020】以上が、本発明の電気錫めっき鋼帯の冷却
装置を構成する主な装置であるが、これらの装置は、下
記のように制御される。すなわち、図1において、鋼帯
冷却用タンク3鋼帯進入部の水温は、スプレーノズル5
の冷却水の温度制御装置20a により制御される。この場
合、鋼帯冷却用タンク3鋼帯進入部の水温が設定値を上
回る場合は、冷却水バルブ9Va を開とし、冷却水9を給
水し、設定値を下回る場合は、冷却水バルブ9Va を閉、
蒸気バルブ8Va を開とし、間接熱交換器7に蒸気8を導
入する。
【0021】また、鋼帯冷却用タンク3の水温は、温度
制御装置20b で制御される。この場合、鋼帯冷却用タン
ク3の水温の設定値を上回る場合は、冷却水バルブ9Vb
を開とし、冷却水9を給水し、設定値を下回る場合は、
冷却水バルブ9Vb を閉、蒸気バルブ8Vb を開とし、蒸気
8を導入する。なお、温度制御装置20a 、20b において
は、蒸気8に代えて温水を導入してもよく、加熱媒体は
特に制限されない。
【0022】また、図1に示した電気錫めっき鋼帯の冷
却装置においては、測温器21a 、21b で測定した水温
と、プロセスコンピュータ23の設定水温の両者により、
制御装置22a 、22b が各々独立に、蒸気バルブ8Va 、8V
b および冷却水バルブ9Va 、9Vb の開閉を命令する構成
となっている。図2に、プロセスコンピュータ23が設定
水温を決定する際に使用される指標の1例を示す。
【0023】図2は、錫めっきのSn−Fe合金量が 0.6g/
m2の場合の指標を示し、板厚、ライン速度が変更になっ
た場合、対応する鋼帯冷却用タンク3鋼帯進入部の水温
設定値に基づき、スプレーノズルの冷却水温度が制御さ
れる。なお、図2の指標は、実操業または操業実験か
ら、クエンチステインの発生しない鋼帯冷却用タンク3
鋼帯進入部の水温の実績値より決定することができる。
【0024】以上述べた本発明の構成の特徴は、下記の
とおりである。 :クエンチタンクのストリップ侵入部からスプレーノ
ズル下方までを仕切り板で仕切り、さらに好ましい態様
として、仕切り板の上端が、クエンチタンクの液面レベ
ルより上方に突出しているように構成し、スプレーノズ
ルとストリップの間の水温が周囲の温度の影響を実質的
に受けないように構成した。
【0025】:上記と共に、スプレーノズルの冷却
水温度と冷却用タンクの水温を別個に制御することによ
り、製造条件変更時に、クエンチタンクのストリップ侵
入部からスプレーノズル下方までの領域の水温を迅速に
制御可能な構成とした。 :スプレーノズル5のヘッダー圧力を一定に保ち、ラ
イン速度低下時、錫付着量設定値の増加時など、鋼帯冷
却用タンク3鋼帯進入部の水温の設定値の上昇が必要な
時点における、スプレーノズル冷却水流量の変動を極力
防止するために、スプレーノズル冷却水昇温用の装置と
して、間接熱交換器を用いた。
【0026】以上の本発明の構成により、冷却用タンク
の錫めっき鋼帯進入部から仕切り板の下端までの領域に
おいて、錫めっき鋼帯の鋼板表面の錫の冷却、凝固は完
了し、錫付着量、ライン速度など製造条件変更に伴う冷
却条件変更時のクエンチステインの発生が大幅に防止可
能となった。 (実施例)内容積が 5.7m3のクエンチタンク3を付設し
た図1に示す冷却装置を使用し、電気錫めっきラインに
おける錫めっき溶融処理後の錫めっき鋼帯の冷却試験を
行った。
【0027】本試験においては、錫付着量が、#75およ
び#50の錫めっき鋼帯についてリフロー処理を行い、錫
付着量が#75から#50への変更試験、錫付着量が#50か
ら#75への変更試験の両者において、クエンチタンク3
の錫めっき鋼帯1進入部近傍の水温の時間的推移、およ
びクエンチステインの発生状況を調査した。なお、水温
の時間的推移は、図1に示す温度指示計11を用いて測定
した。
【0028】試験結果を、仕切り板6が設けられていな
い従来の冷却装置を使用して得られた結果と対比して、
表1に示す。表1に示されるように、本発明の冷却装置
を使用することにより、製造条件変更に伴う水温調節に
要する時間が大幅に短縮され、製造条件変更時に発生す
るクエンチステインを大幅に防止することが可能となっ
た。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、錫めっき鋼板の製造条
件変更時に発生するクエンチステインを大幅に防止する
ことが可能となった。また、従来は、冷却条件変更時
に、ライン速度を低下させて対応していたが、本発明の
冷却装置は、連続電気錫めっき設備の能力を最大限に引
き出せるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気錫めっき鋼帯の冷却装置の一例を
示す側面図である。
【図2】プロセスコンピュータが設定水温を決定する際
に使用される指標の1例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 錫めっき鋼帯 2 リフロー処理用マッフル炉 3 鋼帯冷却用タンク(クエンチタンク) 5 スプレーノズル 6 仕切り板 7 間接熱交換器 8 蒸気 9 冷却水 11 温度指示計 20a 、20b 温度制御装置 21a 、21b 測温器 22a 、22b 制御装置 23 プロセスコンピュータ F 通板方向 f スプレーノズル冷却水流れ方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−243084(JP,A) 特開 昭55−38911(JP,A) 特開 平4−350197(JP,A) 実開 平2−94257(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 5/48 C25D 5/50

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気錫めっきラインにおける錫めっき溶
    融処理後の錫めっき鋼帯の冷却装置であって、該冷却装
    置が、鋼帯冷却用タンク内の冷却水中に鋼帯の表面、裏
    面それぞれと相対向する一対の冷却水のスプレーノズル
    を有し、さらに、鋼帯の表面、裏面それぞれと相対向す
    る一対の仕切り板を、前記冷却用タンクの鋼帯侵入部か
    ら前記スプレーノズル下方まで設け、前記仕切り板と鋼
    帯の表面、裏面それぞれの間に前記スプレーノズルのそ
    れぞれを配設するとともに、前記一対の仕切り板それぞ
    れの上端が、前記冷却用タンクの液面レベルより上方に
    突出していることを特徴とする電気錫めっき鋼帯の冷却
    装置。
  2. 【請求項2】 前記スプレーノズルの冷却水温度と前記
    冷却用タンクの水温を別個に制御する温度制御装置を有
    している請求項1記載の電気錫めっき鋼帯の冷却装
    置。
  3. 【請求項3】 前記スプレーノズルの冷却水温度制御装
    置が冷却水昇温用の間接熱交換器を備えている請求項1
    または2に記載の電気錫めっき鋼帯の冷却装置。
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