JP5386779B2 - 溶融めっき鋼板の製造方法及び装置 - Google Patents
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エッジオーバーコートは、鋼板表裏のワイピングノズルからのガス流の干渉によって、鋼板端部でガスの吹き付け圧が下がり、鋼板端部のめっき付着量が幅中央部より大きくなる現象であり、従来、ワイピングノズルの端部側に補助ノズルを設置してエッジオーバーコートを防止する技術が提案されている。
特許文献2には、ワイピングノズルの上方の端部に設置した補助ノズルから、ワイピングノズルの9〜11倍の圧力で加熱気体を吹き付けることが示されている。
特許文献3には、金属ストリップの端縁から幅方向中央へ30〜170mmの領域において、ワイピングノズルの上方に配置した補助ノズルから、ワイピングノズルの先端部に向けて、ワイピングノズルの噴射圧力以上の圧力で気体を吹きつけることが示されている。
このようなAlとMgを含んだめっき組成では、鋼板を溶融めっき浴に浸漬し、めっき浴から引き上げた後にめっき層の表面に酸化物が生成しやすく、特に、鋼板の通板速度が低いとワイピング前に生成する酸化膜の厚みが大きくなるので、ワイピング圧を高くしないと、分断された酸化膜が残留することによるヒゲが発生しやすい。
しかし、建材用の鋼板は、板厚は1.0mmから9.0mm程度であり、厚手の鋼板を通板させる場合には、焼鈍炉の能力から通板速度が50mpm程度になる。しかも、めっき厚みは15μmから45μm程度になるのでワイピングノズルの圧力も30kPa程度に押さえなければならない。
また、前記特許文献3には、ワイピングノズルの上方に配置した補助ノズルから気体を吹き付けるにあたり、吹き付ける位置が30mmより端縁側になれば、エッジオーバーコートは無くなるものの、端部にひげ状の外観不良が発生することが記載されている。
本発明者らの研究によれば、鋼板に反りが生じた時には、上述のような補助ノズルを用いていても、次のような問題が有ることがわかった。すなわち、
(B)この時、めっき厚みが厚い場合など、補助ノズルからのガスをワイピングノズルからのガスよりも強く吹き出していると、図1(b)に示すように、ワイピングノズルと補助ノズルから吹き出されたガスの鋼板上の衝突位置が下方にずれる。
(C)そうすると、補助ノズルとワイピングノズルの幅方向の境目に圧力の低下した部分が生じ、それによりこの境目位置に通板方向で圧力分布ができ、その結果、この部分のめっき付着量が大きくなる。
(E)さらに、補助ノズルのガス量を増やして衝突位置がさらに下方にずれると、補助ノズル吐出部とメインノズル吐出部のわずかな間(1〜3mm程度、図6の左上図参照)で線状のオーバーコートが発生する。この線状のオーバーコートは、コイルに巻き取る時に巻取り形状不良を起こす。特にZn−Al−Mg系の溶融めっきの場合には、この線状のオーバーコートに成り易い。これは、めっき層が半凝固の場合に、Alめっきよりも粘性が高くなること、表面の酸化膜がAlめっきとは異なること等の差に因ると考えられる。
したがって、本発明の課題は、エッジオーバーコートや線状のオーバーコート、ヒゲの発生を抑制して溶融めっきできる方法及び装置を提供することに有る。
(1)鋼板表面にワイピングノズルからガスを吹き付けてめっきの付着量を制御する溶融めっき鋼板の製造方法において、ワイピングノズルの端部の上下にそれぞれ補助ノズルを設置し、上下補助ノズルからそれぞれ吐出されるガス流が、鋼板の表面とワイピングノズル先端との間の位置であって、ワイピングノズル先端との間の距離が、ワイピングノズル先端と鋼板の間の距離の10%以上である位置でワイピングノズルから吐出されるガス流と衝突するようにするとともに、上下補助ノズルから吐出されるガスの吐出平均流速を、それぞれ、ワイピングノズルから吐出されるガスの吐出平均流速の1.5〜10倍とすることを特徴とする。
(2)前記溶融めっき鋼板の製造方法において、さらに、下補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置が、上補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置よりも鋼板側に2mm以下ずれていることを特徴とする。
(3)前記溶融めっき鋼板の製造方法において、さらに、(上補助ノズルの吐出流速/下補助ノズルの吐出流速)の値を0.9〜1.2の範囲とすることを特徴とする。
(5)前記溶融めっき鋼板の製造装置において、下補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置が、上補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置よりも鋼板側に2mm以下ずれるように、上下の補助ノズルのそれぞれの向きが設定されていることを特徴とする。
連続溶融めっきラインでは、鋼板をめっき浴内に浸漬したのち、上方に引き上げる過程において、めっき浴の鋼板出側に配置した一対のワイピングノズルから吐出されたガスを鋼板に吹き付けることによって、鋼板の表裏面に付着した過剰のめっき金属を払拭し、めっきの付着量を制御する。
ケース1:上補助ノズルのみ設置
ケース2:上下補助ノズル設置(上補助ノズル/下補助ノズル流速比=1.2)
ケース3:上下補助ノズル設置(上補助ノズル/下補助ノズル流速比=0.9〜1.0)
「衝突」とは、主流(ここでは主ノズルからのガス流れ)の流れの向きが、他のガス流れ(ここでは補助ノズルからのガス流れ)により、曲げられるような合体形態であり、「随伴」とは、主流の流速が他のガス流れの流速より大きく、他の流れが主流の流れと向きが同じとなるような合体形態である。
なお、ガス流は広がりをもった流体であり速度分布をもつ。このため、各衝突位置をガス流それぞれのガス流の最大流速部が衝突する位置というように定義する。
したがって、各ケースにおいて、主ガス流と補助ガス流の衝突位置が図の線より上にあれば、主ガス流の曲がりが実質的に生じないことを示している。
その際、上下補助ノズルから吐出される補助ガス流4、5が、鋼板表面と主ノズル先端との間の位置で主ガス流3と衝突するように上下補助ノズルのそれぞれの向きを設定し、鋼板に反りがあっても補助ガス流が直接鋼板に衝突しないようにする。
また、補助ノズルからのガスを通常よりも強く吐出し酸化膜を掻き落とすような場合でも、補助ノズルと主ノズルのガス流の衝突部が大きく乱れることがなく、線状のオーバーコートの生成も防止できる。
両者のガス流の衝突位置が鋼板に近くなり、補助ガス流も鋼板に衝突するようになると、鋼板に反りが発生した場合、一方の補助ガス流は鋼板に衝突しなくなるため、ガス流の鋼板への衝突圧が表裏で異なることになる。鋼板とノズル間距離が10mmとして、反り量は通常2mm以下なので、鋼板に反りが発生した場合、一方の補助ガス流が鋼板に衝突しないようにするためには、衝突位置はD/Lの値で0.8以下とすることが好ましい。
補助ノズルからの吐出流速が主ノズルの吐出流速の10倍を超えると、補助ノズルとメインノズルの境界部に溶融亜鉛が溜まり、めっき付着量の不均一部(線状もしくは点が連なった線状のオーバーコート)が発生するので、流速の比は10倍以下が好ましく、6倍以下であればより好ましい。
溶融めっき浴より引き上げられた鋼板のめっき付着量を調整する際、鋼板に反りがあった場合を想定して、鋼板位置が表裏の主ノズルの中間位置から3mmずれるようにして通板した。また、主ノズルから鋼帯の全幅にわたってガスを吹きつける際、主ノズルの端部の上部にあるいは上下に補助ノズルを設置し、補助ノズルから主ノズルのガス流と衝突するようにガスを吹き付けた。
比較例の場合は、主ノズルと補助ノズルから吹き出されたガスの鋼板上の衝突位置が下方にずれ、特に主ノズル中心から5mm下の位置で補助ノズルと主ノズルの幅方向の境目に圧力の低下した部分が生じ、その結果、めっき金属がその部分に寄るようになり、その部分のめっき付着量が大きくなっていた。
これに対し、発明例の場合は、各位置とも衝突圧力の分布に大きな変化は見られず、オーバーコートの発生がほとんど抑制されていた。
(a)は、上下補助ノズルからのガスの吹き付けが無い場合、(b)は、上補助ノズルからのガスの吹き付けのみが有る場合、(c)は、上下補助ノズルからのガスの吹き付けが有る場合である。
ガスは、紙面にほぼ垂直方向に、鋼板を挟んで両側(紙面の表側からと裏側の両側)から吹き付けられている。吹きつけガスの衝突位置はノズル先端と鋼板間の中間に設定されている。ガスの吹きつけ圧力が高い部分は図中白色で、更に圧力の高い部分は、白色の領域内に黒色で表されている。
図7(b)では、上補助ノズルからのガスの吹き付けにより、補助ノズルの右側の端部付近で、白色で示した吹き付け圧力の高い部分が右上側に曲げられているのが見られる。この場合には、エッジ補助ノズルの右側の端部付近の圧力が高くなっているので、図6の左図のようにこの部分の圧力勾配が大きくなり、溶融めっき金属の厚みにむらが生じて線状のオーバーコートが発生する。加えて、端部に亘るエッジオーバーコートも完全には解消されない。
2 ワイピングノズル(主ノズル)
3 ワイピングノズルから吐出されるガス流(主ガス流)
4 上補助ノズルから吐出されるガス流
5 下補助ノズルから吐出されるガス流
P ワイピングノズルから吐出されるガス流と補助ノズルから吐出されるガス流の衝突位置
L ワイピングノズル先端と鋼板の間の距離
D ワイピングノズル先端とPとの間の距離
S 上下の補助ノズルからのガス流がワイピングノズルからのガス流と衝突する位置のずれ量
Claims (5)
- 鋼板表面にワイピングノズルからガスを吹き付けてめっきの付着量を制御する溶融めっき鋼板の製造方法において、
ワイピングノズルの端部の上下にそれぞれ補助ノズルを設置し、上下補助ノズルからそれぞれ吐出されるガス流が、鋼板の表面とワイピングノズル先端との間の位置であって、ワイピングノズル先端との間の距離が、ワイピングノズル先端と鋼板の間の距離の10%以上である位置でワイピングノズルから吐出されるガス流と衝突するようにするとともに、上下補助ノズルから吐出されるガスの吐出平均流速を、それぞれ、ワイピングノズルから吐出されるガスの吐出平均流速の1.5〜10倍とすることを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法。 - 下補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置が、上補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置よりも鋼板側に2mm以下ずれていることを特徴とする請求項1に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
- (上補助ノズルの吐出流速/下補助ノズルの吐出流速)の値を0.9〜1.2の範囲とすることを特徴とする請求項1または2に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
- 鋼板表面にワイピングノズルからガスを吹き付けてめっきの付着量を制御する溶融めっき鋼板の製造装置において、
ワイピングノズルの端部の上下にそれぞれ補助ノズルが設置されており、上下補助ノズルからそれぞれ吐出されるガス流が、鋼板の表面とワイピングノズル先端との間の位置であって、ワイピングノズル先端との間の距離が、ワイピングノズル先端と鋼板の間の距離の10%以上である位置でワイピングノズルから吐出されるガス流と衝突するように上下補助ノズルのそれぞれの向きが設定されているとともに、上下補助ノズルから吐出されるガスの吐出平均流速が、それぞれ、ワイピングノズルから吐出されるガスの吐出平均流速の1.5〜10倍に設定されていることを特徴とする溶融めっき鋼板の製造装置。 - 下補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置が、上補助ノズルのガス流とワイピングノズルのガス流の衝突する位置よりも鋼板側に2mm以下ずれるように、上下補助ノズルのそれぞれの向きが設定されていることを特徴とする請求項4に記載の溶融めっき鋼板の製造装置。
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