JP3532549B2 - 溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、適切な大きさの
スパングルを有する高品質な溶融亜鉛めっき鋼帯を製造
する、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法および製造装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融亜鉛めっき鋼帯の製造プロセス
により製造される溶融亜鉛めっき鋼帯の表面には、溶融
亜鉛めっき浴中に含まれる鉛やアルミニウムをはじめと
する浴中成分の量や、めっき鋼帯の冷却速度などに応じ
て、スパングルと呼ばれるモザイク状の模様が生成す
る。

【０００３】このスパングルの大きさは板厚、通板速
度、冷却開始温度、冷却速度などによって様々に変化す
るが、最終製品としての溶融亜鉛めっき鋼帯は、ユーザ
からの要望に応じてスパングルの大きさを微細にした
り、あるいは大きく粗くする等、様々な作り分けを行な
う必要がある。このため、所望の大きさのスパングルを
有する溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する方法として、冷却
帯でめっき鋼帯にスリット噴流もしくは円管噴流の空気
を吹き付けて冷却する方法、また液体ミストノズルで水
や薬液を噴霧する方法が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術には次のような問題がある。

【０００５】スパングルを小さくするためにミストを使
用した場合には、冷却速度を上げようとするとミスト量
を増加させなければならず、この場合には互いのミスト
が凝集して大径化し、めっき鋼帯に接触する時には大き
な水滴となり、その跡が最終製品に残ってしまい、めっ
き鋼帯外観を損ねる原因となる問題があった。

【０００６】従って、この発明の目的は、上記のような
従来技術の問題点を解決し、めっき鋼帯のスパングルの
大きさを容易に制御できる、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造
方法および製造装置を提供することにある。

【０００７】

【発明を解決するための手段】本発明者等は、めっき鋼
帯面に液体ミストを適正な状態で噴霧し、所望の形態の
スパングルを得ることができる方法について検討を行っ
た。具体的には、噴霧された液体ミストの粒子がめっき
鋼帯面に到着するまでの間に合体する等の問題が引き起
こされる要因と、この要因を排除する方策について検討
を行った。

【０００８】まず、液体ミストのめっき鋼帯面への適正
な噴霧を妨げる要因としては、下記のものがあることが
判った。

【０００９】（１）めっき付着量を制御するガスワイピ
ングノズルの上方では、めっき鋼帯が上方に移動するた
めに随伴される空気流れが発生する。

【００１０】（２）ポットなどの高温部分があるために
生じる対流いわゆるドラフト流れが発生して、この煙突
効果によりミストが凝集しやすくなる。

【００１１】（３）噴霧するミストを均一化させるため
に、ミスト噴霧用のノズルとめっき鋼帯の間隔を広げる
ことによりノズルから噴霧されるミストの粒径は調整で
きるが、ノズルから離れるにつれてミストの粒径は合体
して大きくなる。

【００１２】そこで、これら要因を排除する方策につい
て検討した結果、めっき鋼帯面に上下２段の気体噴射部
からエア等の気体を噴射するとともに、その上下の気体
噴射部間でめっき鋼帯面に液体ミストを噴霧することに
より、以下の知見を得た。

【００１３】（１）上下の気体噴射部の間に形成される
静圧場、すなわち、ドラフト空気流れやめっき鋼帯の随
伴空気流れの影響が少ない領域内で液体ミストの噴霧が
なされることにより、噴霧された液体ミストをミスト粒
子の合体等を生じさせることなく適正な状態でめっき鋼
帯面に到達させることができる。

【００１４】（２）仮に液体ミスト粒子の合体等によっ
て粗大なミスト粒子がめっき鋼帯面に付着しても、この
ような粗大なミスト粒子は気体噴射部から噴射された気
体により除去される、という作用が得られ、これらの作
用によりめっき鋼帯面に液体ミストを適正な状態で噴霧
し、所望の形態のスパングルを得ることができる。

【００１５】この発明は、このような知見に基づきなさ
れたもので、下記を特徴とするものである。

【００１６】請求項１記載の発明は、溶融亜鉛めっき浴
から上方に引き上げられためっき鋼帯の表面に液体ミス
トを吹き付けて、めっき鋼帯の冷却を行う溶融亜鉛めっ
き鋼帯の製造方法において、めっき浴上方の鋼帯パスラ
インの両側において、上下２段の気体噴射部からめっき
鋼帯面に気体を噴射するとともに、前記上下２段の気体
噴射部間の液体ミスト噴霧部からめっき鋼帯面に液体ミ
ストを噴霧することに特徴を有するものである。

【００１７】請求項２記載の発明は、上下２段の気体噴
射部と前記気体噴射部間の液体ミスト噴霧部とを備えた
冷却装置が、鋼帯パスラインを挟んで対向しないように
して、鋼帯パスラインの両側に鋼帯パスラインに沿って
各複数基配置されることに特徴を有するものである。

【００１８】請求項３記載の発明は、冷却装置の上下２
段の気体噴射部の噴射先端位置と鋼帯パスラインとの間
隔を１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とし、且つ冷却装置を
ガスワイピングノズルの上方１０ｍ以内に設置すること
に特徴を有するものである。

【００１９】請求項４記載の発明は、鋼帯パスラインの
冷却装置よりも上流側において、めっき鋼帯の温度を計
測し、めっき鋼帯を液体ミストの噴霧により溶融亜鉛め
っきの融点以上の温度から３００℃以下まで、５０℃／
秒以上の冷却速度で冷却することに特徴を有するもので
ある。

【００２０】請求項５記載の発明は、液体ミストに水を
使用し、液体ミストの粒径を１００ミクロン以下にする
とともに、めっき鋼帯幅方向の水量分布のバラツキが２
０％以内となるように液体ミストノズルを配列すること
に特徴を有するものである。

【００２１】請求項６記載の発明は、生成したスパング
ルの大きさを計測し、前記計測結果に基づいて液体ミス
ト量の制御を行なうことに特徴を有するものである。

【００２２】請求項７記載の発明は、溶融亜鉛めっき浴
から上方に引き上げられためっき鋼帯の表面に液体ミス
トを吹き付けて、めっき鋼帯の冷却を行う溶融亜鉛めっ
き鋼帯の製造装置において、めっき浴上方の鋼帯パスラ
インの両側に冷却装置が各１基以上配置され、前記冷却
装置は、めっき鋼帯面に気体を噴射する上下２段の気体
噴射部と、前記上下２段の気体噴射部間でめっき鋼帯面
に液体ミストを噴霧する液体ミスト噴霧部とを有するこ
とに特徴を有するものである。

【００２３】請求項８記載の発明は、冷却装置を、鋼帯
パスラインを挟んで対向しないようにして、鋼帯パスラ
インの両側に前記鋼帯パスラインに沿って各複数基配置
したことに特徴を有するものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施態様を図面
を参照しながら説明する。

【００２５】図１は、この発明の実施に供される連続溶
融亜鉛めっき設備の一実施形態を示す説明図、図２は、
図１に示した連続溶融亜鉛めっき設備のうちの冷却装置
の拡大図である。

【００２６】図１に示す連続溶融亜鉛めっき設備は、溶
融亜鉛ポット１と、溶融亜鉛ポット１の上方に設置され
た一対のガスワイピングノズル２と、ガスワイピングノ
ズル２の上方に設置された冷却装置３と、冷却装置３の
上方に設置された温度計４と、スパングル計測計５とを
備えている。冷却装置３は、上下２段の気体噴射部とこ
の気体噴射部間の液体ミスト噴霧部とを備えている。ガ
スワイピングノズル２は、溶融亜鉛ポット１から引き上
げためっき鋼帯６の表面に付着した溶融亜鉛を空気吹き
付けにより所定の付着量まで払拭する。

【００２７】図２に示すように、冷却装置３は、装置本
体３Ａと、装置本体３Ａに接続された空気供給管ｃと、
装置本体３Ａの上下に２段にめっき鋼帯６の幅方向に沿
って配置された気体噴射部としての空気吹出しスリット
ノズルａ、ｂとを有している。空気供給管ｃから空気を
供給して、空気吹出しスリットノズルａ、ｂからめっき
鋼帯６に向けて空気を噴射し、めっき鋼帯６を鋼帯パス
ラインに保持しつつ通板させる。装置本体３Ａの空気吹
出しスリットノズルａ、ｂの上下方向の間には、くぼみ
部分３Ｂが形成されている。くぼみ部分３Ｂには、液体
ミストの液体供給管ｄおよび液体ミストの空気供給管ｅ
の先端が互いに隣接して開口していて、これにより液体
ミスト噴霧部としての液体ミストノズルｆが形成されて
いる。液体供給管ｄに液体を、そして空気供給管ｅに空
気を同時に供給して、液体ミストノズルｆからめっき鋼
帯６に向けて液体ミストを噴霧し、これによって鋼帯６
を冷却する。

【００２８】空気吹出しスリットノズルａ、ｂから、め
っき鋼帯６に向かって空気を噴射して、くぼみ部分３Ｂ
に流れの淀んだ静圧の高い部分を作り出せば、空気吹出
しスリットノズルａ、ｂからの噴流の方向転換による運
動量によってくぼみ部分３Ｂの空気を封じ込めることが
できる。これにより冷却装置３の空気吹出しスリットノ
ズルａ、ｂ間では、冷却装置３の外部の雰囲気ガスの流
れに関係なく、液体ミストノズルｆからの液体ミスト噴
霧が可能になる。

【００２９】図１においては、２対の冷却装置３が鋼帯
パスラインを挟んで対向するように設けられているが、
冷却装置３の配置はこれに限らない。他の例として、図
１において冷却装置３は１対でもよいし、図３に示すよ
うに鋼帯パスラインの片側の冷却装置３を、鋼帯パスラ
インの他の片側の冷却装置３の中間位置に、鋼帯パスラ
インを挟んで対向しないように、すなわち、千鳥状に配
置されており、この方がよりよい。

【００３０】温度計４には通常赤外線式の計測器が用い
られる。またスパングル計測計５には通常光学式のもの
が用いられる。

【００３１】以下、上記設備構成を用いた、この発明法
の一実施形態を説明する。

【００３２】めっき鋼帯６を溶融亜鉛ポット１のめっき
浴中を通板させ、ガスワイピングノズル２により、めっ
き鋼帯６の表面に付着した溶融亜鉛を空気吹き付けによ
り所定の付着量まで払拭してめっき付着量制御を行な
う。その後、各冷却装置３の上下２段の空気吹出しスリ
ットノズルａ、ｂからめっき鋼帯６に向けて鋼帯パスラ
インの両側から空気を噴射することにより、めっき鋼帯
６を鋼帯パスラインに保持しつつ通板させ、冷却装置３
の上下２段のスリットノズルａ、ｂ間の液体ミスト噴霧
部である液体ミストノズルｆから噴霧される液体ミスト
によってめっき鋼帯６を冷却する。

【００３３】ここで、液体ミストノズルｆを冷却装置３
の空気吹出しスリットノズルａ、ｂ間に設置することに
より、めっき鋼帯通板に伴う雰囲気ガスの流れを遮断で
きるようになり、さらにドラフト流れなどの上方に流れ
る雰囲気ガスをも遮断することが可能になる。

【００３４】また、冷却装置３を鋼帯パスラインの両側
に鋼帯パスラインに沿って各複数基設けるとともに、鋼
帯パスラインを挟んで対向しないように設けることによ
り、めっき鋼帯６に鋼帯パスラインに対して若干の曲げ
を作用することになり、その結果めっき鋼帯６にその鋼
帯パスラインに対して垂直方向の変位成分を生じさせる
ことになる。板張力変動が発生した場合にはこの変位成
分を増減させることにより、張力変動を緩和する効果が
あり、めっき鋼帯６の振動低減を行なうことができる。
さらに、曲率の小さな曲げを繰り返すことにより、いわ
ゆる耳波、中延び、と呼ばれるような板形状不良があっ
ても、めっき鋼帯６を安定な位置に通板させることが可
能になる。

【００３５】冷却装置３に設置された液体ミストノズル
ｆから噴霧される液体ミストは水を使用することが好ま
しい。このミストの粒径は基本的には細かいほどスパン
グル粒径制御には有効であるが、１０ミクロンから１０
０ミクロンまでの粒径のミストを使うことが好ましい。
ミストの粒径が１００ミクロン以上になると、ミストの
液滴同士の凝集合体により大径化して冷却の不均一にと
もなうムラが生じて最終製品の表面性状に悪影響を及ぼ
すことになる。微細なミストの場合には、液体ミストノ
ズルｆとめっき鋼帯６を近づけることにより、冷却能力
が確保できればなんら問題は無い。

【００３６】つまり、噴霧後の液滴が合体しないよう
に、めっき鋼帯６から最小限の距離で、しかもめっき鋼
帯板幅方向に均一冷却できるよう、液体ミストノズルｆ
を配列する。めっき鋼帯６から最小限の距離に液体ミス
トノズルｆを配列するために、めっき鋼帯６を冷却装置
３で振動低減を行って、且つめっき鋼帯６に板形状不良
があっても、安定な位置に通板させる必要がある。ただ
し、冷却装置３の上下２段の気体噴射部であるスリット
ノズルの噴射先端位置を鋼帯パスラインに近づけすぎる
と、板形状不良のめっき鋼帯が通板するに伴い、めっき
鋼帯６が冷却装置３に接触する危険性が高いので１０ｍ
ｍ以上離すことが好ましく、逆に２００ｍｍ以上になる
と冷却装置３のくぼみ部分３Ｂであるクッション部分の
空気を封じ込める効果が激減するため、冷却装置３の上
下のスリットノズル噴射先端位置と鋼帯パスラインとの
間隔は１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。

【００３７】ミスト量の増加を行なう時に、めっき鋼帯
上に液滴が付着する恐れがあるが、冷却装置３の空気吹
出しスリットノズルａ、ｂから噴射された空気により、
めっき鋼帯に付着した液滴を全部飛ばすことができ、そ
の結果、めっき鋼帯６にミストが残ることによって生じ
る表面ムラの発生を防止できる。この吹き飛ばす速度が
速ければ速いほど、跳ね飛ばされた液滴は小さくなり、
再付着した場合でも問題無いようにするためには冷却装
置３の空気吹出しスリットノズルの流速は１００ｍ／秒
以上とするのが好ましい。

【００３８】液体ミストの噴霧によりめっき鋼帯が溶融
亜鉛めっきの融点以上の温度から、３００℃以下にまで
冷却するのに、冷却速度が５０℃／秒以上になるよう液
体ミスト量を確保することが好ましい。また、３００℃
以下のめっき鋼帯温度まで、冷却速度のバラツキが１５
％以内にすることで、製品のスパングルの大きさが均一
であると目視観察されるようになり、そのためには液体
ミストのめっき鋼帯幅方向の水量分布のバラツキは、数
多くの実機試験結果から好ましくは２０％以内になるよ
うに液体ミストノズルの配置間隔や水量範囲を調整する
必要がある。

【００３９】上記の確認は、冷却装置３の上方に設置し
た光学式のスパングル計測計５および、赤外線を利用し
た温度計４からのデータで確認する。さらに、ＰＤＩ制
御などを用いて、計測されたデータを基に、所要のスパ
ングルサイズになるよう液体ミスト量等の操業条件を制
御する。

【００４０】さらに、冷却装置３は、めっき鋼帯の表面
が凝固してからはスパングル粒径制御ができないため、
表面の溶融亜鉛めっきが完全凝固する前のガスワイピン
グノズルの上方約１０ｍ以内に設置することが望まし
い。

【００４１】例えば、モニターテレビにより画像処理す
るめっき鋼帯エッジ検出装置によりめっき鋼帯の位置を
検出して、冷却装置３の空気吹出しスリットノズルａ、
ｂから噴射する空気の吹出す領域をめっき鋼帯の幅方向
内に限定することが好ましい。制御方法としては冷却装
置３の空気吹出しスリットノズルａ、ｂのエッジ部分に
１００ｍｍピッチ毎に仕切りを入れて、めっき鋼帯の存
在しない部分への空気の吹出しが無くなるようにスリッ
トノズルの仕切りを開閉する等の制御を行なう。さら
に、このめっき鋼帯エッジ検出装置を液体ミストノズル
fに組み込んで、めっき鋼帯の存在しない部分での液体
ミストの噴霧をしないようにすることが好ましい。

【００４２】

【実施例】次に、この発明を実施例によりさらに説明す
る。

【００４３】図３に示す連続溶融亜鉛めっき設備を用い
て、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造を行った。冷却装置３の
上下のスリットノズル噴射先端位置と鋼帯パスラインと
の間隔は２０ｍｍとした。この冷却装置は板幅方向には
最大通板の板幅１６００ｍｍよりも大きく、めっき鋼帯
の蛇行を考慮して１８００ｍｍとし、鋼帯パスラインに
は長さ５００ｍｍ、深さ１５０ｍｍのくぼみ部分を形成
した。この冷却装置を、鋼帯パスラインを挟んで対向し
ないように鋼帯パスラインに沿って３基設置した。

【００４４】この冷却装置のくぼみ部分の下方に位置す
る場所に液体ミストノズルｆをめっき鋼帯幅方向に３０
ｍｍピッチで５５個組み込んだ。冷却装置の空気吹出し
スリットノズルのスリット幅を３ｍｍとし、これを冷却
装置上下２段に１５０ｍｍ隔てて２箇所配置した。吹出
す空気流速を１００ｍ／秒とし、液体ミストの液体供給
管からは１つの冷却装置あたり毎分６リッターから６０
０リッターの液体供給を可能とした。スパングル制御は
トップロール近傍にあるＩＴＶを使用したスパングル計
測計によりスパングルの大きさを計測し、冷却装置の上
方に設置した赤外線温度計でめっき鋼帯温度を計測し
て、目的のスパングルサイズになるよう液体ミストの水
量および空気量を制御した。ただし、めっき鋼帯の板厚
が薄い場合には、目標とするスパングルサイズを下回る
ことがあり、その場合には冷却装置の空気吹出しスリッ
トノズルからの空気の流速を１００ｍ／秒から３０ｍ／
秒にまで減速して制御した。

【００４５】その結果、液体ミストによる冷却効果は十
分にあることが確認できた。さらに、従来、液体ミスト
を吹き付けた場合に発生する液滴跡は、冷却装置のスリ
ットノズルから噴射される空気によって全て除去される
ために目視観察で欠陥は見られなかった。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
従来、経験に頼っていた溶融亜鉛めっき鋼帯のスパング
ル粒径の制御を、経験に頼ることなく容易に、且つ確実
に行なえるようになり、しかも、スパングル異常による
歩留まり低下が生産量に対する割合で０．５％以下とな
り、溶融亜鉛めっき鋼帯の品質向上と歩留まり向上が達
成できるといった有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施に供される連続溶融亜鉛めっき
設備の一実施形態を示す説明図である。

【図２】冷却装置の拡大図である。

【図３】この発明の実施例に供される連続溶融亜鉛めっ
き設備を示す説明図である。

【符号の説明】

１：溶融亜鉛ポット ２：ガスワイピングノズル ３：冷却装置 ４：温度計 ５：スパングル計測計 ６：めっき鋼帯 ａ、ｂ：空気吹出しスリットノズル ｃ：空気供給管 ｄ：液体ミストの液体供給管 ｅ：液体ミストの空気供給管 ｆ：液体ミストノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−181260（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−175852（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−100653（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−310862（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−351719（ＪＰ，Ａ) 特開2003−13193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/26 C23C 2/06

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融亜鉛めっき浴から上方に引き上げら
   れためっき鋼帯の表面に液体ミストを吹き付けて、めっ
   き鋼帯の冷却を行う溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法にお
   いて、 めっき浴上方の鋼帯パスラインの両側において、上下２
   段の気体噴射部からめっき鋼帯面に気体を噴射するとと
   もに、前記上下２段の気体噴射部間の液体ミスト噴霧部
   からめっき鋼帯面に液体ミストを噴霧することを特徴と
   する、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】 上下２段の気体噴射部と前記気体噴射部
   間の液体ミスト噴霧部とを備えた冷却装置が、鋼帯パス
   ラインを挟んで対向しないようにして、鋼帯パスライン
   の両側に鋼帯パスラインに沿って各複数基配置されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の、溶融亜鉛めっき鋼帯の
   製造方法。
3. 【請求項３】 冷却装置の上下２段の気体噴射部の噴射
   先端位置と鋼帯パスラインとの間隔を１０ｍｍ以上２０
   ０ｍｍ以下とし、且つ冷却装置をガスワイピングノズル
   の上方１０ｍ以内に設置することを特徴とする請求項１
   または２記載の、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
4. 【請求項４】 鋼帯パスラインの冷却装置よりも上流側
   において、めっき鋼帯の温度を計測し、めっき鋼帯を液
   体ミストの噴霧により溶融亜鉛めっきの融点以上の温度
   から３００℃以下まで、５０℃／秒以上の冷却速度で冷
   却することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに
   記載の、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
5. 【請求項５】 液体ミストに水を使用し、液体ミストの
   粒径を１００ミクロン以下にするとともに、めっき鋼帯
   幅方向の水量分布のバラツキが２０％以内となるように
   液体ミストノズルを配列することを特徴とする請求項１
   から４の何れか１つに記載の、溶融亜鉛めっき鋼帯の製
   造方法。
6. 【請求項６】 生成したスパングルの大きさを計測し、
   前記計測結果に基づいて液体ミスト量の制御を行なうこ
   とを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載の、
   溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
7. 【請求項７】 溶融亜鉛めっき浴から上方に引き上げら
   れためっき鋼帯の表面に液体ミストを吹き付けて、めっ
   き鋼帯の冷却を行う溶融亜鉛めっき鋼帯の製造装置にお
   いて、 めっき浴上方の鋼帯パスラインの両側に冷却装置が各１
   基以上配置され、前記冷却装置は、めっき鋼帯面に気体
   を噴射する上下２段の気体噴射部と、前記上下２段の気
   体噴射部間でめっき鋼帯面に液体ミストを噴霧する液体
   ミスト噴霧部とを有することを特徴とする、溶融亜鉛め
   っき鋼帯の製造装置。
8. 【請求項８】 冷却装置を、鋼帯パスラインを挟んで対
   向しないようにして、鋼帯パスラインの両側に前記鋼帯
   パスラインに沿って各複数基配置したことを特徴とする
   請求項７記載の、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造装置。