JP5565368B2 - ワイピング装置およびこれを用いた溶融めっき装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイピング装置およびこれを用いた溶融めっき装置に関する。

図６は連続式溶融めっき装置の概要を示す断面図である。図６に示すように、連続式の溶融めっき装置１１では、酸洗された鋼板Ｐを溶融めっき浴１２に浸漬することで、鋼板Ｐに溶融金属をめっきし、シンクロール１３を介して引き上げ、ワイピングノズル１４によるガスワイピングの後、合金化炉１５に導入して急速加熱、保定、冷却することにより、めっきを行う。

ワイピングノズル１４によるガスワイピングは、鋼板Ｐ表面に付着した溶融金属が板幅方向および板長手方向に均一なめっき厚となるように、鋼板Ｐを挟んで両側に配置されたワイピングノズル１４からワイピングガスを吹き付けることにより、過剰な溶融金属を払拭し、溶融金属の付着量を制御するものである。ワイピングノズル１４は、鋼板Ｐの幅方向に延設されたスリットからワイピングガスを噴出するものであり、このスリットは、多様な鋼板Ｐの幅に対応するため、鋼板Ｐの幅よりも長く、すなわち鋼板Ｐのエッジ部より外側まで延びている。

このようなワイピングノズル１４から吹き付けられたワイピングガスは、高速噴流として鋼板Ｐに衝突した後に上下方向に分離されることで、過剰な溶融金属が上下方向に払拭され、板幅方向の圧力分布が均一化されることにより均一なめっき厚を実現する。ところが、鋼板Ｐのエッジ部については、このエッジ部に衝突する噴流が横方向に逃げてしまうため、噴流の衝突力が減少してエッジ部のめっき厚がセンター部に比べて厚くなる、いわゆるエッジオーバーコートが発生したり、エッジ部に衝突した噴流の乱れによって溶融金属が周囲に飛び散る、いわゆるスプラッシュが発生したりして、鋼板Ｐの表面品質の低下を招く。

このような問題を解決する試みとして、例えば特許文献１には、鋼板のエッジ部近傍のワイピングガスの衝突圧を補填する目的で、ワイピングノズルの上に補助ノズルを設けることが記載されている。また、特許文献２には、鋼板に吹き付けるワイピングガスの鋼板エッジ部の外側のガス同士の衝突によりエッジ部のワイピング力の低下に伴うエッジオーバーコートを防止するために、エッジ部の近傍にプレートを設置し、ワイピングガス同士の衝突を解消することが記載されている。また、特許文献３に記載のように、鋼板の側端面に対向して吸引用ノズルを設け、エアー圧を利用することにより溶融金属を除去する装置が提案されている。

特開平１０−２６５９３０号公報 特開２００５−２４８２４３号公報 特開平９−１４３６６３号公報

特許文献１に記載のようにワイピングノズルの上に補助ノズルを配置した場合、鋼板の位置ずれに伴い、ワイピングノズルと補助ノズルからの吐出ガスが鋼板上の１点で合わなくなり、相互のガス同士の緩衝が発生し、鋼板のエッジ部のワイピング力が低下して、エッジオーバーコートが発生する。また、特許文献２に記載のようにプレートを設置すると、鋼板のエッジ部へのワイピングガスの衝突圧が増加するため、溶融金属のスプラッシュが増加し、鋼板とプレートとの間に付着してエッジの品質不良を引き起こす。また、特許文献３に記載の装置では、吸引用ノズルにより溶融金属を吸引するため、吸引した溶融金属がノズルに付着し、ノズルを閉塞してしまい、結果的に鋼板のエッジ部のワイピング力が低下して、エッジオーバーコートが発生するという問題がある。

そこで、本発明においては、鋼板のエッジ部のワイピングガスの流れを改善することにより、エッジオーバーコートおよびスプラッシュを防止することが可能なワイピング装置およびこれを用いた溶融めっき装置を提供することを目的とする。

本発明のワイピング装置は、溶融めっき槽から引き上げる鋼板を挟んで両側に、鋼板の板面に向かってそれぞれ配置された一対のワイピングノズルから鋼板にワイピングガスを吹き付けるワイピング装置において、一対のワイピングノズルの片側もしくは両側の鋼板の幅方向の両外側に位置する部分を覆うマスクを備えたものである。

本発明のワイピング装置によれば、一対のワイピングノズルの片側もしくは両側の鋼板の幅方向の両外側に位置する部分がマスクにより覆われることで、一対のワイピングノズルから吹き付けられたワイピングガスが、これらのワイピングノズル間の鋼板の幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。

ここで、マスクの外形は、一対のワイピングノズルの対面側のワイピングノズルに向かって凸状であることが望ましい。これにより、一対のワイピングノズルの片側にのみマスクを備えている場合に、対面側のワイピングノズルから吹き付けられたワイピングガスをワイピングノズルの後方に導き、ワイピングノズル間の鋼板の幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。

（１）一対のワイピングノズルの片側もしくは両側の鋼板の幅方向の両外側に位置する部分を覆うマスクを備えたことにより、一対のワイピングノズルから吹き付けられたワイピングガスが、これらのワイピングノズル間の鋼板の幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。これにより、ワイピングノズル間の鋼板のばたつきや振動による板位置の変動に伴う鋼板へのワイピングガスの衝突圧の低下やスプラッシュの付着が防止でき、エッジオーバーコートを防止して均一なめっき厚を実現できる。

（２）マスクの外形が一対のワイピングノズルの対面側のワイピングノズルに向かって凸状であることにより、一対のワイピングノズルの片側にのみマスクを備えている場合に、対面側のワイピングノズルから吹き付けられたワイピングガスをワイピングノズルの後方に導き、ワイピングノズル間の鋼板の幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態におけるワイピング装置の縦断面図である。 図１のワイピング装置の斜視図である。 ワイピングガス量とオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を示す図である。 マスクと鋼板エッジとのギャップとオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を示す図である。 マスクの幅とオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を示す図である。 連続式溶融めっき装置の概要を示す断面図である。

図１は本発明の実施の形態におけるワイピング装置の縦断面図、図２は図１のワイピング装置の斜視図である。

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態におけるワイピング装置１は、前述の図６に示すような連続式の溶融めっき装置１１に備えられるものであり、溶融めっき槽１２から引き上げる鋼板Ｐを挟んで両側にそれぞれ配置された一対のワイピングノズル２ａ，２ｂと、一対のワイピングノズル２ａの鋼板Ｐの幅方向の両外側に位置する部分を覆うマスク３とを備えたものである。

ワイピングノズル２ａ，２ｂは、鋼板Ｐの板面に向かって鋼板Ｐの幅方向に延設された直線状のスリット４ａ，４ｂからそれぞれワイピングガスを噴出するノズルである。このスリット４ａ，４ｂは、多様な鋼板Ｐの幅に対応するため、図２に示すように、鋼板Ｐの幅よりも長く形成されており、鋼板Ｐのエッジ部Ｅより外側まで延びている。ワイピングノズル２ａ，２ｂから鋼板Ｐの板面に吹き付けられたワイピングガスは、高速噴流として鋼板Ｐに衝突した後に上下方向に分離され、過剰な溶融金属を払拭する。

マスク３は、ボールスクリュー５によって鋼板Ｐの幅方向に移動可能に設けられている移動架台６に対して、マスク支持棒７により支持されている。また、移動架台６には、鋼板Ｐのエッジ位置を検知するエッジポジショニングセンサー８が設けられている。マスク３は、このエッジポジショニングセンサー８によって検知された鋼板Ｐのエッジ位置に基づき、鋼板Ｐのエッジ位置から所定の距離に配置されるように制御される。なお、図２では鋼板Ｐの幅方向の一方の外側のみ図示しているが、他方の外側にも鋼板中心で対称にマスク３等が配置されている。

また、マスク３は、ワイピングノズル２ａの鋼板の幅方向の両外側に位置する部分を覆うことにより、ワイピングノズル２ａから吐出するワイピングガスが対面側のワイピングノズル２ｂから吐出するワイピングガスと衝突しないようにするものであるが、このマスク３の外形は、対面側のワイピングノズル２ｂに向かって凸状となっている。なお、図示例では、対面側のワイピングノズル２ｂに向かって尖頭状となっており、ワイピングノズル２ｂから吹き付けられたワイピングガスは、このマスク３の先端で上下に分離されて、ワイピングノズル２ａの後方に導かれる。

上記構成のワイピング装置１によれば、ワイピングノズル２ａの鋼板Ｐの幅方向の両外側に位置する部分がマスク３により覆われることで、ワイピングノズル２ａ，２ｂから吹き付けられたワイピングガスが、これらのワイピングノズル２ａ，２ｂ間の鋼板Ｐの幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。これにより、ワイピングノズル２ａ，２ｂ間の鋼板Ｐのばたつきや振動による板位置の変動に伴う鋼板Ｐへのワイピングガスの衝突圧の低下やスプラッシュの付着が防止でき、エッジオーバーコートを防止して均一なめっき厚を実現できる。

なお、本実施形態においては、マスク３を一対のワイピングノズル２ａ，２ｂの片方のワイピングノズル２ａにのみ設けているが、他方のワイピングノズル２ｂのみに設けた構成や、ワイピングノズル２ａ，２ｂの両方に設けた構成とすることも可能である。この場合、ワイピングノズル２ｂ側には、ワイピングノズル２ａ側に設けたものと対称に設ければ良い。

また、本実施形態においては、マスク３の外形が、対面側のワイピングノズル２ｂに向かって凸状となっているため、一対のワイピングノズル２ａ，２ｂの片方にのみマスク３を備えている場合であっても、対面側のワイピングノズル２ａ，２ｂから吹き付けられたワイピングガスをワイピングノズル２ａ，２ｂの後方に導き、ワイピングノズル２ａ，２ｂ間の鋼板Ｐの幅方向の両外側の部分で衝突することを防止し、乱流の発生を防止することができる。

上記実施形態におけるマスク３の配置位置とオーバーコートとの関係について試験を行った。試験は、幅１２００ｍｍの鋼板Ｐを１２０ｍｐｍの速度で引き上げ、幅方向の鋼板中心と鋼板エッジＥから２０〜１００ｍｍ位置とのめっき厚みの差と、コイルにしたときのエッジオーバーコートによるコイル端部の盛り上がりによるコイル形状崩れを、溶融めっき種ごとに調査した。溶融めっき種は、温度６５０〜６７０℃の溶融アルミニウム、温度４５０〜４８０℃の溶融亜鉛、温度２７０〜３００℃の錫−亜鉛の合金溶融メタルを使用した。

図３〜図５に試験結果を示す。図３はワイピングガス量とオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を、図４はマスク３の鋼板中心側のエッジと鋼板エッジＥとのギャップとオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を、図５はマスク３のワイピングノズル２ａの延設方向の幅とオーバーコートのコイル形状不良の有無との関係を、それぞれ示している。

図３から分かるように、ワイピングガス量については、ワイピングノズル２ａ，２ｂの幅当たり１８０Ｎｍ³／Ｈｒ・ｍ以上であればオーバーコートのコイル形状不良は発生していない。

また、図４から分かるように、マスク３の鋼板中心側のエッジと鋼板エッジＥとのギャップは−３ｍｍ〜１５ｍｍ、すなわち鋼板エッジＥから鋼板中心側に３ｍｍから鋼板Ｐの外側に１５ｍｍまでの範囲内であれば、マスク３による鋼板エッジＥの外側のワイピングガス同士の衝突にともなうガス乱れが抑制され、鋼板エッジＥのワイピング力が確保されて、鋼板幅方向のめっき厚み差も軽減され、コイル形状不良も解消されている。

一方、マスク３の鋼板中心側のエッジと鋼板エッジＥとのギャップを−５ｍｍとすると、ワイピングガスの鋼板Ｐへの衝突ガス圧が下がり、ワイピング力が低下し、オーバーコートによるコイル形状不良が発生した。また、マスク３の鋼板中心側のエッジと鋼板エッジＥとのギャップを２０ｍｍとすると、ワイピングノズル２ａのマスク効果がなくなり、ワイピングガス同士の衝突にともなうガス乱れの影響により、鋼板エッジＥのワイピング力が低下し、オーバーコートによるコイル形状不良が発生した。

また、図５から分かるように、マスク３の幅が５０ｍｍ以上であれば、鋼板エッジＥの外側のワイピングガス同士の衝突に伴うガス乱れの影響を受けることなく、鋼板エッジＥのワイピング力が確保され、鋼板幅方向のめっき厚み差も軽減され、コイル形状不良も解消されている。一方、マスク３の幅が２５ｍｍの場合、ガス乱れの影響を受け、鋼板エッジＥのワイピング力が低下し、オーバーコートによるコイル形状不良が発生した。

本発明のワイピング装置は、溶融めっき工程において鋼板のエッジ部のエッジオーバーコートおよびスプラッシュを防止するための装置およびこれを用いた溶融めっき装置に有用である。

１ ワイピング装置
２ａ，２ｂ ワイピングノズル
３ マスク
４ａ，４ｂ スリット
５ ボールスクリュー
６ 移動架台
７ マスク支持棒
８ エッジポジショニングセンサー

Claims (2)

1. 溶融めっき槽から引き上げる鋼板を挟んで両側に、前記鋼板の板面に向かってそれぞれ配置された一対のワイピングノズルから前記鋼板にワイピングガスを吹き付けるワイピング装置において、
   前記ワイピングノズルのノズルスリット幅は、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
   前記ワイピングガスの流量は、前記ワイピングノズル単位幅当たり１８０Ｎｍ ³ ／Ｈｒ・ｍ以上４５０Ｎｍ ³ ／Ｈｒ・ｍ以下であり、
   前記一対のワイピングノズルの片側もしくは両側の前記鋼板の幅方向の両外側に位置する部分を覆うマスクを備え、
   前記マスクの外形は、前記一対のワイピングノズルの対面側のワイピングノズルに向かって凸状であり、
   前記マスクは、前記ワイピングノズルの延設方向の幅が５０ｍｍ以上であり、
   前記マスクの前記鋼板中心側のエッジの位置は、前記鋼板のエッジから前記鋼板の中心側に３ｍｍから前記鋼板の外側に１５ｍｍまでの範囲内であるワイピング装置。
2. 請求項１記載のワイピング装置を備えた溶融めっき装置。

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