JP5396996B2

JP5396996B2 - 溶融めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP5396996B2
Application number: JP2009111000A
Authority: JP
Inventors: 誠司杉山; 充徳桧枝; 一浩宮元
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010261060A

Description

本発明は、溶融めっき鋼板の製造に関するもので、特に、めっき鋼板の端部表面にエッジオーバーコートが生成するのを抑制して溶融めっきする方法に関する。

溶融めっき鋼板を製造する際、図１（Ａ）に示すように、溶融めっき浴３より引き上げられた鋼板４の表面に、ワイピングノズル１からガスを吹き付けて、過剰のめっき金属を払拭して付着量の調整を行っているが、その際、エッジオーバーコートなどの欠陥が発生することが知られている。

エッジオーバーコートは、鋼板最端部において、鋼板表裏のワイピングノズル１からの噴射ガス流どうしが干渉し、鋼板端部近傍のワイピングガスによるめっき金属の払拭能力、すなわちワイピング力が低下し、鋼板端部近傍のめっき量がその他の部位に比べ過多となる現象であり、従来ワイピングノズルの端部側の上方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。

例えば、特許文献１には、ワイピングノズルからの吹付気体の鋼帯両端部衝突位置に、上部から補助ノズルからの気体を吹付けること、および、厚目付の場合には、補助ノズルの気体吹付圧をワイピングノズルよりも高圧にすることが示されている。
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。

しかし、上記のようにワイピングノズルから離れた上方に補助ノズルを配置してワイピングした場合、めっき鋼板とワイピングノズルの距離の変化にともなってワイピングノズルの噴射ガスと補助ノズルの噴射ガスが干渉し、必ずしもエッジオーバーコートの発生を防止できない場合があり、特に、めっきの目付け量が多い場合にはその傾向が顕著である。
また特許文献２のような方法においては、操業中の溶融メッキ浴の浴温度の変動にともない、噴射ガス温度と噴射ガス吹き付け部位の鋼帯の温度をそれぞれ監視・管理する必要が生じるため設備規模が大規模になるという問題もある。

特開昭４８−４２９３１号公報特公昭５５−４１２９５号公報特開平１０−２６５９３０号公報

そこで、本発明は、溶融めっき浴より引き上げられた鋼板の表面に、ワイピングノズル及び補助ノズルからガスを吹き付けて、過剰のめっき金属を払拭して付着量の調整を行う際、エッジオーバーコートの発生を効果的に抑制できる方法を提供することを課題とする。

本発明は、ワイピングノズルと補助ノズルの位置やそれぞれのノズルからの吹出しガス流速について検討した結果、ワイピングノズルからガスの吹出しにともなって発生する２次流を利用することにより、ワイピングノズルからのガスが鋼板に衝突する際の衝突ガス圧を効果的にアップすることができることを見出したことに基づくものであり、以下の記載の事項を要旨とするものである。

（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上側の傾斜面に補助ノズルを設置し、ワイピングノズルの傾斜面の先端から補助ノズルの先端位置までの長さＬを１５〜６０ｍｍとし、ワイピングノズルから吹出すガスの流速をＶ１、補助ノズルから吹出すガスの流速をＶ２としたとき、流速Ｖ１が５０〜２００Nm／ｓとなり、かつ、Ｖ２／Ｖ１が０．２〜０．８５となるようにそれぞれのノズルからガスを吹出すことを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法。
（２）ワイピングノズル先端と鋼板との間の距離が５〜３０ｍｍとなるようにワイピングノズルを設置したことを特徴とする（１）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、既存の装置を用いてエッジオーバーコートの発生を効果的に抑制して溶融めっきすることができる。

溶融めっきの概略を説明するための図であり、（A）は全体図、（B）はワイピングのノズル構造を示す。補助ノズルを設置したワイピングノズルからの主ガス流の流れを説明するための図であり、（Ａ）は補助ノズルをワイピングノズルの先端に近く配置した場合、（Ｂ）は離れて配置した場合を示す。ワイピングノズルからの主ガス流の流れを説明するための図であり、（Ａ）は平面ノズル（９０°ノズル）の場合、（Ｂ）は鋭角ノズルの場合を示す。ノズル先端角度が鋭角のワイピングノズルと平面のワイピングノズルを用いてガスを鋼板に吹き付けた際の、吹出しガスのガス流速と衝突圧の関係を示す図である。ワイピングノズル、補助ノズルからガスを鋼板に吹き付けた際の衝突ガス圧を測定する方法を説明するための図であり、（Ａ）は、測定装置の概要を示し、（Ｂ）は、測定記録された衝突ガス圧の一例を示す。ワイピングノズルから吹出すガスの流速をＶ１、補助ノズルから吹出すガスの流速をＶ２としたとき、Ｖ１とＶ２／Ｖ１の変化に対するエッジオーバーコート発生の関係を示した図である。ワイピングノズルの傾斜面の先端からの補助ノズルの先端位置までの長さＬとワイピングノズルから吹出すガスの流速Ｖ１と補助ノズルから吹出すガスの流速Ｖ２の比Ｖ２／Ｖ１の変化に対するエッジオーバーコート発生の関係を示した図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
連続溶融めっきラインでは、図１に示すように鋼板４をめっき浴３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１から吹出しされたガスを鋼板に吹き付けることによって、鋼板４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。

その際、ワイピングノズル１のみでは、前述のように、鋼板端部近傍のめっき量がその他の部位に比べ過多となるエッジオーバーコートが起きる。そこで、ワイピングノズルの端部上側の傾斜面上に補助ノズル２を設置して、エッジオーバーコートの発生を抑制している。
しかし、より多くのめっき金属を払拭するために補助ノズルからのガス量を単に増やしても、十分にエッジオーバーコートを抑制できないことがあった。

従来のガスワイピング方法では、補助ノズル２からの補助ガス流６を増加させた場合、図２（Ａ）に示すように、補助ガス流６がワイピングノズル１からの主ガス流５と干渉し、主ガス流５のワイピング力が低下し、鋼板端部が目付け量過多となり、エッジオーバーコートが発生して、鋼板端部が盛り上がるものと考えられる。

そこで、本発明者は、ワイピングノズルからの衝突ガス圧を効果的にアップすることができる、ワイピングノズル１と補助ノズル２の位置やそれぞれのノズルからの吹出しガス流速について検討した。

本発明者は、まず、ワイピングノズル１のノズル先端の角度が２５°、４５°、６０°の鋭角ノズル（２５°ノズル、４５°ノズル、６０°ノズル）と平面ノズル（９０°ノズル）を用い、種々の吹出し流速でガスを鋼板に吹き付けた際の、鋼板への衝突ガス圧を測定して、吹出しガス流速と吹出しガスの衝突ガス圧との関係を求めた。

図５（Ａ）に、測定に使用した装置の概要を示す。この装置では、ワイピングノズル１と補助ノズル２から、流量計１０、１１を介して種々の流量でガスを模擬鋼板１２に吹き付け、模擬鋼板１２の裏側に埋め込んだ圧力センサー１３によって、ガスの衝突ガス圧を検出し、その値を圧力変換器１４を介して記録計１５に記録するようになっており、測定では、模擬鋼板１２をワイピングノズル１に対し高さ方向垂直に一定速度で移動させながら、衝突ガス圧を記録し、その最大値をそのガス流速における衝突圧力とする。図５（Ｂ）に圧力センサーの出力の一例を示す。

上記４種のノズルについて、ワイピングノズル１からの吹出しガス流速を変化させた場合の測定結果を、図４に示す。
図４には、ワイピングガス流速が同じでも、鋼板への吹出しガスの衝突ガス圧はノズル先端の角度が２５°、４５°、６０°の鋭角ノズルの方が平面ノズル（９０°ノズル）に比べ高いこと、および、吹出しガス流速が５０Nm／ｓ以上の流速で、鋭角ノズルと平面ノズルで衝突ガス圧の差が開き始めることが示されている。

平面ノズルの衝突ガス圧に比べ鋭角ノズルによる衝突ガス圧が高くなることは、次のように考えられる。
鋭角ノズルは、図1（Ｂ）に示すように、外表面が先端に向かって厚みが減少する方向の傾斜面となっており、先端にスリット状のワイピングガスの吹出し口８が形成されている。このようなワイピングノズル１からワイピングガスを吹出した際に、ワイピングガスの吹出しにともない、ワイピングノズル１の傾斜外表面に沿って、ワイピングガスと同方向の随伴ガス流（２次ガス流）が発生することが予想される。

図３（Ａ）と（Ｂ）に、ワイピングノズルの先端角度の差異による２次ガス流の発生の概要を図示した。
ワイピングノズル１の外表面が先端に向かって厚みが減少する鋭角ノズルは、図３（Ｂ）のように、ワイピングガスの吹出しにともない、ワイピングノズル１の傾斜外表面に沿って、ワイピングガスと同方向の２次ガス流７が発生するが、図３（Ａ）の平面ノズルの場合は２次ガス流が発生しにくい状態にある。この２次ガス流の発生の差が、図４に示す衝突ガス圧の差として表れるものと考えられる。

ワイピングノズルからの吹出しガスの鋼板への衝突ガス圧は、めっき金属の払拭能力すなわちワイピング力と関係があり、めっき目付量に極めて大きな影響を及ぼす。
本発明者は、この実験により、２次ガス流を効果的に利用することができれば、ワイピングノズルが鋼板に衝突する際のガス圧を高めることができ、エッジオーバーコートが解消できるのではないかと考えた。

次に、２次ガス流を有効に利用するための、補助ノズルの条件について検討した。
ワイピングノズルの端部上側の傾斜面に補助ノズルを配置し、ワイピングノズルの吹出しガス流の流速Ｖ１と補助ノズルの吹出しガス流の流速Ｖ２、及び、ワイピングノズルの傾斜面の先端からの補助ノズルの先端位置までの長さＬ（図６参照）を種々変化させて、鋼板にガス流を衝突させる試験を行うとともに、実めっきによるエッジオーバーコートの評価も行った。

実めっき試験では、上記Ｌを４０ｍｍとして補助ノズルを設置し、鋼板からワイピングノズル先端までの吹き付け距離を１５ｍｍとし、ワイピングノズルの吹出しガス流の流速Ｖ１と補助ノズルの吹出しガス流の流速Ｖ２を変化させた条件で試験を行い、鋼板端部の目付量と中央部の目付量の差を測定した。
そして、鋼板端部の方が中央部に対し目付量が片面４g／m²以上付着した場合は、鋼板を巻き取るときに巻き取り部の鋼板端部が盛上り、エッジオーバートの発生として●、目付量差が片面４g／m²未満であれば巻き取り部の鋼板端部の盛り上がりがなく○として評価した結果を、Ｖ１に対するＶ２の比Ｖ２／Ｖ１で整理し図６に示す。

図６より、吹出しガス流の流速Ｖ１が５０〜２００Nm／ｓの条件で、係数Ｖ２／Ｖ１が０．２〜０．８５の範囲でエッジオーバーコートが発生しないことが認められた。

さらに、ワイピングノズルの端部上側の傾斜面にある補助ノズルのワイピングノズルの傾斜面の先端からの補助ノズルの先端位置までの長さＬを種々変化させて試験を行なった。結果を図７に示す。

図７より、ワイピングノズルの傾斜面の先端からの補助ノズルの先端位置までの長さＬが１５〜６０ｍｍの範囲でエッジオーバーコートが発生しないことが認められた。
これは、図２（Ｂ）に示すように、ノズルの傾斜面に適当なスペースを作ることで、２次ガス流７が発生しやすくなるとともに、補助ガス流６を２次ガス流７に巻き込みやすくなるためと考えられる。

本発明は、上記の検討結果に基づきなされたものであり、以下、本発明についてさらに説明する。
本発明では、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。その際に、ワイピングノズルからのワイピングガスの吹出しに伴って発生する２次ガス流を利用して、エッジオーバーコートを防止する。

２次流を利用するために、ワイピングノズルを、めっき鋼板との間の距離が５〜３０ｍｍとなるように設置する。距離を５ｍｍ以上とするのは、溶融めっき浴から引き上げられる被めっき鋼板とワイピングノズルの接触による設備ならびに品質トラブルを防止し安定した連続操業を維持するためで、３０ｍｍ以下とするのは、それ以上では、必要な衝突圧力を得るためのワイピングガスの吹出し圧力が過大となるためである。

また、ワイピングノズルからのガスの吹出し流速Ｖ１を５０〜２００Nm／ｓとする。５０Nm／ｓ以上とするのは、上記のように２次流の発生に必要なためであり、２００Nm／ｓ以下とするのは、それ以上ではワイピングガスの吹出し圧力が過大となるためである。

ワイピングノズルから吹出すガスの流速をＶ１、補助ノズルから吹出すガスの流速をＶ２としたとき、係数Ｖ２／Ｖ１の値の範囲を０．２〜０．８５とする。
この係数が、０．２を下回る場合では、補助ガス流のガス圧が弱く、補助ノズルを設けても、十分にワイピングノズルからの主ガス流の衝突圧力を向上させる効果を得ることができない。また、０．８５を上回る範囲では、補助ガス流のガス圧が強すぎ、補助ノズルを後退して設けても、主ガス流と干渉して、主ガス流の衝突圧力を低下させる。

２次ガス流を有効に利用するためには、補助ノズルの先端位置とワイピングノズル先端位置との間に２次ガス流が流れる空間が必要であり、ワイピングノズルの端部上側の傾斜面にある補助ノズルのワイピングノズルの傾斜面の先端からの補助ノズルの先端位置までの長さＬを１５〜６０ｍｍの範囲に補助ノズルを設置するのが好ましい。

Ｌが１５ｍｍよりも短くなると補助ノズル先端がメインノズル先端に近づきすぎて補助ノズルからの吹出した補助ガス流がワイピングノズルから吹出す主ガス流に干渉して主ガ主ガス流の衝突圧力を低下させる。また、Ｌが６０ｍｍより大きくなると、補助ノズルが後退しすぎ、補助ガス流が弱くなるため好ましくない。

Ｌが１５〜６０ｍｍの範囲では補助ノズルから吹出した補助ガス流が補助ノズルの先端位置とワイピングノズル先端位置との間で発生する２次ガス流に取り込まれさらにそのガスがワイピングノズルから吹出した主ガス流に取り込まれ鋼板とワイピングノズルの吹き付け距離の変化に影響されず２次ガス流を有効に利用できる。

以上のような条件で、溶融めっき後の鋼板に対してワイピングを行うことにより、エッジオーバーコートの発生を抑制してめっき付着量の調整を行うことができる。

以下、実施例により、本発明の実施可能性及び効果についてさらに説明する。

（実施例１）
厚さ１ｍｍ板巾１２００ｍｍの冷延鋼板を準備し、無酸化炉タイプの連続溶融めっきラインを使用して、加熱、焼鈍、溶融Ｚｎめっきを行ってめっき鋼板を製造した。溶融めっきでは、めっき浴に２秒浸漬後、窒素ガスワイピングでめっき付着量を片面４５ｇ／ｍ²に調整した。

ワイピングは、先端角度２５°と４５°の鋭角ノズルを用い、ワイピングノズルとめっき鋼板との距離５〜３０ｍｍ、補助ノズル位置（Ｌ）を４０ｍｍとして、表１〜４に示す吹出し流速で実施した。
なお、表１、２は、先端角度２５°のワイピングノズルを用いた場合、表３、４は、先端角度４５°のワイピングノズルを用いた場合であり、各表において、Ｐメインはワイピングノズルのガス圧力、Ｐ補助は補助ノズルのガス圧力、Ｖ１はワイピングノズルから吹出すガスの流速、Ｖ２は補助ノズルから吹出すガスの流速をそれぞれ表す。

ワイピング後の、鋼板端部の目付量と中央部の目付量の差を測定し、鋼板端部の目付量が、中央部の目付量に対し片面４g／m²以上多く付着していた場合は、鋼板を巻き取るときに巻き取り部の鋼板端部の盛上りが生じ、エッジオーバートの発生ありとして、「オーバーコート」と評価し、目付量差が片面４g／m²未満であれば、巻き取り部の鋼板端部の盛り上がりがなく、エッジオーバートの発生なしとして「良好」と評価した。

結果を、表１〜４に示す。本発明の範囲内の条件の場合はいずれも、評価が良好であり、エッジオーバーコートの発生が抑制されていた。

（実施例２）
実施例１において、ワイピングを、先端角度２５°、４５°の鋭角ノズルを用い、ワイピングノズルとめっき鋼板との距離１５ｍｍ、ワイピングノズルから吹出すガスの流速Ｖ１と補助ノズルから吹出すガスの流速Ｖ２の比Ｖ２／Ｖ１を０．２〜０．８５、補助ノズル位置Ｌを１０〜８０ｍｍとして、先端角度２５°のワイピングノズルを用いた場合を表５に、また、先端角度４５°のワイピングノズルを用いた場合を表６にそれぞれ示す吹出し流速で実施した。

結果を実施例１と同様に評価し、表５，６に示す。本発明の範囲内の条件の場合はいずれも、評価が良好であり、エッジオーバーコートの発生が抑制されていた。

本発明は、従来の溶融めっき鋼板の製造設備を大きく改変することなく容易に実施できるものであり、かつ実施したことにより大きな効果も期待できるため、大きな産業上の利用可能性を有する。

１ワイピングノズル
２補助ノズル
３溶融めっき浴
４鋼板
５主ガス流
６補助ガス流
７２次ガス流
８ガス吹出口
９ノズルヘッダー
１０、１１流量計
１２摸疑鋼板
１３圧力センサー
１４圧力変換器
１５記録計

Claims

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上側の傾斜面に補助ノズルを設置し、ワイピングノズルの傾斜面の先端から補助ノズルの先端位置までの長さＬを１５〜６０ｍｍとし、ワイピングノズルから吹出すガスの流速をＶ１、補助ノズルから吹出すガスの流速をＶ２としたとき、流速Ｖ１が５０〜２００Nm／ｓとなり、かつ、Ｖ２／Ｖ１が０．２〜０．８５となるようにそれぞれのノズルからガスを吹出すことを特徴とする溶融めっき鋼板の製造方法。
ワイピングノズル先端と鋼板との間の距離が５〜３０ｍｍとなるようにワイピングノズルを設置した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。