JP4318530B2 - 溶融めっき付着量制御方法および溶融めっき付着量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続溶融めっきラインに通板される鋼帯に形成される溶融めっき層の付着量を表裏及び幅方向に関して均一化するめっき付着量制御方法及び制御機構を備えた溶融めっき装置に関する。

図１に示すように、連続溶融めっきラインでは、還元焼鈍炉で鋼帯Ｓの表面を活性化した後、スナウト１を介して溶融めっき浴２に導入し、シンクロール３を周回させた後で溶融めっき浴２から鋼帯Ｓを引き上げている。そして、引き上げられた鋼帯Ｓに向けてガスワイピングノズル４から加圧ガスを吹き付け、鋼帯Ｓに付着している溶融めっき金属の余剰分を除去することによりめっき付着量を調整している。次いで、溶融めっき鋼帯Ｓは、デフレクターロール５で方向が変えられ、次工程に送られている。

通常、デフレクタ−ロール５の下流側にめっき厚み計６が配置されており、厚み計６で溶融めっき鋼帯Ｓの溶融めっき層を厚み測定し、測定結果を制御信号ｃとしてガスワイピングノズル４に送り、鋼帯Ｓとガスワイピングノズル４との間隙ｄやガスワイピングノズル４からの噴出ガス圧を調整している。その結果、溶融めっき金属に加わるワイピング力が制御され、めっき付着量が目標値に設定される。また、めっき付着量は鋼帯のライン速度によっても変わる。このように、めっき付着量の調整は、通常、ライン速度，ガスワイピングノズルからの噴出ガス圧，或いは鋼帯とガスワイピングノズルとの間隙の調整で行っている。大きな付着量の調整はノズル間隔の調整によって行い、付着量の微調整を噴出ガス圧の調整によって行っている。

ガスワイピングノズル４を用いためっき付着量の調整は、溶融めっき鋼帯Ｓの長手方向に関してめっき付着量を均一にすることには有効である。しかし、幅方向に関しては、ガスワイピングノズル４からのガス圧が均等に加わらないため、ワイピングガスの散逸によってガス圧が低下する鋼帯端部等では溶融めっき層が厚くなりやすい。また、めっき鋼帯Ｓは必ずしも平たんではなく、反りが発生している場合が多い。鋼帯Ｓが反っていると、ガスワイピングノズル４と鋼帯Ｓとの間隔が一定でなくなるため、めっき付着量は幅方向で不均一になりやすい。

幅方向のめっき付着量を均一にするため、従来から種々の方法が提案されている。
例えば、ガスワイピングノズル４の側方に副ノズルを配置し、副ノズルによって鋼帯幅方向端部のめっき付着量を別途調整する方法，ガスワイピングノズル４に形成されているガス噴射用スリット又は当該スリットに至るガス分配用チャンバを複数区分に分割し、鋼帯幅方向端部に吹き付けられる加圧ガスの流量を別途制御する方法等がある。ガスワイピングノズル４を鋼帯幅方向に沿って複数個のノズルに分割し、鋼帯からノズルまでの距離を各ノズル毎に制御することにより、鋼帯幅方向端部のめっき付着量を均一化させる方法が特許文献１で紹介されている。
また、幅方向でのめっき付着量の実測値から鋼帯の幅方向の反り形状を推定し、シンクロール３を周回させた後に引き上げられた鋼帯Ｓを、上記推定値に基づいてサポートロールにより矯正した後、ガスワイピングすることが、特許文献２で提案されている。

特開平８−２９６０１３号公報 特開２０００−１９９０４３号公報

特許文献１で提案されている方法では、ガス供給系統を始めとする設備構成が複雑化し、ガス圧制御も難しくなる。また、特許文献２で提案されている方法も、制御系が複雑になって、制御が難しいばかりでなく、コストも高くつく。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、鋼帯の表裏及び幅方向におけるめっき付着量の大小に応じて、ワイピングガスの有する鋼帯Ｓに付着している溶融めっき金属余剰分の除去能を変化させることにより、設備構成の複雑化を招くことなく、鋼帯の表裏及び幅方向に関してめっき付着量が均一な溶融めっき鋼帯を製造することを目的とする。

本発明の溶融めっき付着量制御方法は、その目的を達成するため、溶融めっき浴から引き上げられた直後の鋼帯の表裏両面にワイピングガスを吹き付けて過剰付着している溶融めっき金属を除去する際、ガスワイピングノズルの後方に幅方向に分割された加熱源を配置し、めっき付着量が少なくなった箇所のガスワイピングノズルの周辺のガスを加熱することを特徴とする。

この方法を実施する装置は、溶融めっき浴から引き上げられる鋼帯の表裏両側に対向配置され、鋼帯の板幅よりも長いスリットが形成されたガスワイピングノズルと、該ガスワイピングノズルの後方に配置され、かつ幅方向に分割された加熱源を備えている。加熱源としては、ヒータ、又はバーナが使用される。

めっき付着量が少なくなった箇所のガスワイピングノズル４の周辺を加熱すると、ノズルから噴出され、溶融金属が付着している鋼帯Ｓに衝突するワイピングガスには、周辺から温まったガスが巻き込まれ、ワイピングガス全体としては比重が小さくなる等で、溶融めっき金属余剰分の除去能が低下する。したがって、当該部分のめっき付着量は多くなる。
加熱源を、鋼帯の板幅よりも長いスリットが形成されたガスワイピングノズルの後方に、鋼帯の表裏両側に対抗させ、しかも分割して配置すると、反りが発生している鋼帯であっても、例えば、板幅方向中央の凸部先端部近傍に配置した熱源と、裏面の凹部両側部近傍に配置した熱源を作動させることにより、全体として、めっき付着量が均一な溶融めっき鋼帯が得られる。

ここで上記現象が得られた背景を説明する。
溶融めっき浴から引き上げられた直後の鋼帯の表裏両側にガスワイピングノズルを対向配置している。ガスノズル配置個所での水平断面（図２）をみると、鋼帯Ｓを挟んで表側ガスワイピングノズル１０，裏側ガスワイピングノズル２０が配置されている。通常、両ガスワイピングノズルは鋼帯Ｓから等距離に配置され、等しいガス圧でワイピングガスが噴射されている。

このようなガスワイピング装置において、本発明者等は、図２に示すように、一方（表面側）のガスワイピングノズルの後方にガスバーナＢを試験的に配置した。ラインスピード１２０ｍ／分で、ノズル間の間隔を１２ｍｍに、ガス圧を６０ＫＰａに設定して、めっき付着量が約５０ｇ／ｍ²になるような条件で溶融Ｚｎめっきを施した。溶融めっきを開始して１２．５分後に、一方（表面側）のガスワイピングノズルの後方に設けたガスバーナを点火した。そしてその１０分後にバーナの火を消した。
溶融めっきを開始し、ガスバーナを使用した時間を含めて、めっき付着量を３０秒毎に経時的に測定した結果が図３である。バーナが点火され、ノズル周辺が暖められると、めっき付着量が増加している。本発明はこの現象を利用しているものである。

本発明に従ったワイピング装置は、溶融めっき浴から引き上げられた直後の鋼帯の表裏両側にガスワイピングノズルを対向配置している。ガスノズル配置個所での水平断面（図４）をみると、鋼帯Ｓを挟んで表側ガスワイピングノズル１０，裏側ガスワイピングノズル２０が配置されている。表側ガスワイピングノズル１０は、図示していない間隙調整モータにより鋼帯Ｓの幅方向に対する位置が平行度を含めて調整可能になっている。裏側ガスワイピングノズル２０も、図示していない間隙調整モータにより鋼帯Ｓの幅方向に対する位置が平行度を含めて調整可能になっている。

本発明の好ましい実施態様の装置においては、ガスワイピングノズル１０，２０の後方にガスバーナＢ−１〜Ｂ−６を設置している。
また、デフレクターロール５（図１）の下流側に配置される厚み計６は、溶融めっき鋼帯の表裏両面に生成している溶融めっき層の付着量を鋼帯幅方向の各所で測定するため、本発明の好ましい実施態様の装置においては、鋼帯Ｓの表裏毎に３個設置している。鋼帯Ｓの幅方向にスキャンし鋼帯Ｓの表裏のめっき層付着量を測定するようにしてもよい。各厚み計６で検出されためっき付着量は相互に比較され、比較結果が制御信号としてガスバーナＢ−１〜Ｂ−６の点火のＯＮ−ＯＦＦ及び火力の調整に使用される。ガスバーナは、通常の溶融Ｚｎめっきラインであれば、鋼帯から２０００ｍｍ以内の適当な間隔を開けて配置することが好ましい。
加熱源としては、ガスバーナの他に電熱線を用いたヒータを使用することもできる。この場合も、鋼帯から２０００ｍｍ以内の適当な間隔を開けて配置することが好ましい。

例えば、厚み計６の測定値から鋼帯Ｓの表面側めっき付着量が少ないと判定されたとき、表側ガスワイピングノズル１０の後方に配置されたガスバーナＢ−１〜Ｂ−３を点火させ、表側ガスワイピングノズル１０の周辺を加熱して、ノズル１０から噴出されるワイピングガスの溶融めっき金属除去能を低下させて、表面側のめっき付着量を多くし、表裏の付着量が同じになるようにする。
また、鋼帯Ｓに裏面中央部が凸になるような反りが発生しており、厚み計６の測定値から鋼帯Ｓの表面両側のめっき付着量、及び裏面中央部のめっき付着量が少ないと判定されたとき、表側ガスワイピングノズル１０の後方両側に配置されたガスバーナＢ−１，Ｂ−３及び裏側ガスワイピングノズル２０の後方中央に配置されたガスバーナＢ−５を点火させ、表側ガスワイピングノズル１０の両側と裏側ガスワイピングノズル２０の中央に加熱して、ノズル１０の両側部及びノズル２０の中央部から噴出されるワイピングガスの溶融めっき金属除去能を低下させて、表面両側のめっき付着量及び裏面中央部のめっき付着量を多くし、反りが発生していた鋼帯の表裏のめっき付着量が同じになるようにする。

板厚１．６ｍｍ，板幅１２１９ｍｍの普通鋼鋼帯をラインスピード１００ｍ／分で連続溶融めっきラインに通板し、浴温４６０℃の溶融Ｚｎめっき浴に浸漬した後、溶融めっき浴から引き上げた直後の鋼帯に加圧ガスを１２ｍｍの間隔で対向配置したガスワイピングノズル４から吹き付け、片面当り目標めっき付着量５５ｇ／ｍ²で溶融めっき鋼帯を製造した。この際、表裏のガスワイピングノズル４の１５０ｍｍ後方に、ガスバーナをそれぞれ３個、合計で６個配置した。
そして、全てのガスバーナを点火することなく、従来と同じ方法でガスワイピングを行った。
デフレクターロール５を通過した溶融めっき鋼帯の表裏に対向配置させた厚み計６で幅方向６ヶ所の溶融めっき層の厚みを測定した。個々の厚み計６で測定された溶融めっき層の平均付着量は表１に示すような値になっていた。

そこで、めっき付着量が少なくなっている鋼帯表面側の両側および裏面側の中央部とドライブサイド側の、合わせて４個のバーナを点火してめっき付着量制御を行った。
合計６個の厚み計６による溶融めっき層の厚みは、バーナ点火の前から継続して測定した。バーナ点火後、鋼帯表面側の両側および裏面側の中央部とドライブサイド側のめっき付着量は次第に増えはじめ、１２分経過後には、表２に示すように、５６〜６９ｇ／ｍ²の量でめっき層が付着していた。なお、バーナで加熱したために、目標値よりも付着量が多くなっていた。

以上に説明したように、本発明では、ガスワイピング設備を備えた溶融めっきラインのガスワイピングノズルの後方に加熱源を配置し、鋼帯の表裏及び幅方向での溶融めっきの付着量の変化に応じて上記加熱源を作動させることにより、鋼帯の表裏及び幅方向に関するめっき付着量を均一化している。加熱源のＯＮ−ＯＦＦ操作のみで不十分な場合、加熱源の火力変更や遠近移動によってワイピングガスのワイピング力を微調整すれば、さらに高い精度でめっき付着量の均一化が図れる。
したがって、めっき付着量の調整が、ワイピングガスの圧力調整や、ガスワイピングノズルの間隔調整ではなく、付設した加熱源の操作により容易に行える。均一なめっき層が形成され、品質安定性に優れた溶融めっき鋼帯が低コストで製造できるので、産業上の利用可能性は大きい。

連続溶融めっき装置の要部を示す概略図 ワイピング装置が配置されている部分の水平断面図 加熱の有無によるめっき付着量の変化の状況を説明する図 加熱装置を付設したワイピング装置が配置されている部分の水平断面図

符号の説明

Ｓ：溶融めっき鋼帯
１：スナウト ２：溶融めっき浴 ３：シンクロール ４：ガスワイピングノズル
５：デフレクターロール ６：めっき厚み計
１０：表側ガスワイピングノズル ２０：裏側ガスワイピングノズル
Ｂ：加熱源 Ｂ−１〜Ｂ−６：ガスバーナ

Claims (3)

1. 溶融めっき浴から引き上げられた直後の鋼帯の表裏両面にワイピングガスを吹き付けて過剰付着している溶融めっき金属を除去する際、ガスワイピングノズルの後方に幅方向に分割された加熱源を配置し、めっき付着量が少なくなった箇所のガスワイピングノズルの周辺のガスを加熱することを特徴とする溶融めっき付着量制御方法。
2. 溶融めっき浴から引き上げられる鋼帯の表裏両側に対向配置され、鋼帯の板幅よりも長いスリットが形成されたガスワイピングノズルと、該ガスワイピングノズルの後方に配置され、かつ幅方向に分割された加熱源を備えていることを特徴とする溶融めっき装置。
3. 加熱源がヒータ、又はバーナである請求項２に記載の溶融めっき装置。

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