JP6187426B2 - 溶融金属めっき装置及び溶融金属めっき装置の不純物除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置及び溶融金属めっき装置の不純物除去方法に関する。

従来から、溶融金属めっき鋼板を連続的に製造する溶融金属めっき装置では、溶融金属めっき液が満たされた、めっき槽内に鋼帯を連続的に供給する。めっき槽内に配置されたシンクロールは、鋼帯をめっき槽内の深部に案内し、鋼帯の進行方向をめっき槽内から鉛直上方に変換する。方向変換された鋼帯には、溶融めっき層が形成されて、めっき槽の上方に引き上げられる。

なお、めっき槽内には、シンクロールによって鉛直上方に方向変換された鋼帯の引き上げ位置を安定させるとともに、鋼帯の反りを抑制するための一対のサポートロールが配置されている。

上述した溶融金属めっき装置では、鋼帯に対する連続溶融金属めっきを行うと、溶融金属めっき液の一部が酸化して不純物（ドロス）が生成され、この不純物が溶融金属めっき液内に懸濁する。この懸濁した不純物がロールの表面に付着すると、ロールと接触する鋼帯に転写される。この不純物の鋼帯への転写は、溶融金属めっき鋼板に対する押し疵などの欠陥となる。

このため、特許文献１では、溶融金属めっき浴中に配置したロールの表面に接触する研磨部を設け、ロール表面に付着した表面付着物を除去するようにしている。この研磨部は、ロールの回転に伴ってロールの軸方向に横行させることによってロール表面全体の表面付着物を除去する。また、研磨部は、加熱され、ロールの回転速度に応じて加熱量を変化するようにしている。

特開２０１３−７６１１１号公報

しかし、研磨部によってロール表面の付着物を除去しても、除去された付着物は、溶融金属めっき浴中に浮遊することになる。この浮遊した付着物は、溶融金属めっき液中の不純物と同様に、溶融金属めっき鋼板に付着する。この結果、製造される溶融金属めっき鋼板に欠陥が生じることになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶融金属めっき鋼板の品質不良の発生を抑えることができる溶融金属めっき装置及び溶融金属めっき装置の不純物除去方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる溶融金属めっき装置は、ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置であって、前記ロールの表面に研磨部を押圧して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去する表面付着物除去部と、前記帯状部材と前記ロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去する不純物吸引除去部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる溶融金属めっき装置は、上記の発明において、前記ロールは、前記帯状部材を溶融金属めっき槽内に案内するシンクロールと、前記溶融金属めっき槽からシンクロールを介した帯状部材の引き出しを案内する一対のサポートロールであり、前記吸引開口は、前記シンクロール及び一対のサポートロールが前記帯状部材と接触する接触部の上流側にそれぞれ設けられたことを特徴とする。

また、本発明にかかる溶融金属めっき装置は、上記の発明において、前記表面付着物除去部は、前記ロールの回転に伴って前記研磨部を前記ロールに押圧しつつ前記ロールの軸方向に横行して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記研磨部にかかる負荷が所定値以上である場合、前記研磨部の横行を停止して前記表面付着物を除去することを特徴とする。

また、本発明にかかる溶融金属めっき装置は、上記の発明において、前記表面付着物除去部は、前記研磨部を加熱して前記表面付着物を除去することを特徴とする。

また、本発明にかかる溶融金属めっき装置の不純物除去方法は、ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置の不純物除去方法であって、前記ロールの表面に研磨部を押圧して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記帯状部材と前記ロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去することを特徴とする。

また、本発明にかかる溶融金属めっき装置の不純物除去方法は、上記の発明において、前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去する場合、前記ロールの回転に伴って前記研磨部を前記ロールに押圧しつつ前記ロールの軸方向に横行して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記研磨部にかかる負荷が所定値以上である場合、前記研磨部の横行を停止して前記表面付着物を除去することを特徴とする。

本発明によれば、ロールの表面に研磨部を押圧して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、めっき対象の帯状部材と前記ロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去するようにしている。これにより、除去された表面付着物が溶融めっき液内に浮遊する前に効率的に除去されるとともに、溶融金属めっき液内の不純物が接触部で帯状部材に転写される前に除去されるため、めっきされた帯状部材である溶融金属めっき鋼板の品質不良の発生を抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる溶融金属めっき装置の全体構成を示す模式図である。 図２は、図１に示した表面付着物除去部の詳細構成を左側面からみた模式図である。 図３は、表面付着物除去制御部による表面付着物除去制御処理手順を示すフローチャートである。 図４は、研磨部による表面付着物を除去する状態を示す図である。 図５は、加熱機構を有した研磨部及びブレードの構成を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

（装置構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる溶融金属めっき装置１の全体構成を示す模式図である。図１に示すように溶融金属めっき装置１は、溶融金属めっき液２が満たされた、めっき槽３を有する。溶融金属めっき液２内にはシンクロール４及び一対のサポートロール５，６を有する。めっき対象の帯状部材である鋼帯Ｓは、一部が溶融金属めっき液２に浸されたスナウト７を介して溶融金属めっき液２内に供給される。スナウト７を介した鋼帯Ｓは、溶融金属めっき液２内の深部に設けられたシンクロール４まで斜めに侵入し、その後、シンクロール４によって鉛直上方に方向変換される。方向変換された鋼帯Ｓは、溶融金属めっき液中に設けられた一対のサポートロール５，６によって表裏を挟んで案内されることによって鋼帯Ｓの鉛直引き上げ時の安定と反りの抑制とが図られる。なお、本実施の形態では、溶融金属の一例として溶融亜鉛を用いている。鋼帯Ｓは、溶融金属めっき液２内を通過することによって、表裏に溶融金属膜が形成される。

溶融金属めっき液２中から鉛直に引き上げられた鋼帯Ｓは、溶融金属めっき液２の上方であって鉛直引き上げ方向に設けられたワイピングノズル８から噴射されるガスによって、めっきの付着量が調整される。その後、めっきの付着量が調整された鋼帯Ｓは、必要に応じて合金化炉９で加熱され、めっき層の合金化がなされる。

［表面付着物除去部］
表面付着物除去部１０は、３つの表面付着物除去部１１〜１３を有する。表面付着物除去部１１は、シンクロール４の表面に付着する表面付着物を除去する。また、表面付着物除去部１２，１３は、それぞれサポートロール５，６の表面に付着する表面付着物を除去する。各表面付着物除去部１１〜１３は、それぞれブレード１１ａ，１２ａ，１３ａの先端に設けられた研磨部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂが、回転するロールの表面を研磨することによって表面付着物を除去する。なお、詳細構成については、後述する。

［不純物吸引除去部］
不純物吸引除去部２０は、３つの吸引管２１〜２３を有する。吸引管２１の吸引開口２１ａは、鋼帯Ｓとシンクロール４とが接触する接触部の上流側領域Ｅ１に設けられる。また、吸引管２２，２３の吸引開口２２ａ，２３ａは、鋼帯Ｓとサポートロール５，６とがそれぞれ接触する接触部の上流側領域Ｅ２，Ｅ３に設けられる。

吸引管２１〜２３は、吸引ポンプＰに接続される。吸引ポンプＰは、各吸引開口２１ａ，２２ａ，２３ａを介して上流側領域Ｅ１〜Ｅ３の溶融金属めっき液２を吸引し、タンクＴに吐出する。タンクＴは、吸引した溶融金属めっき液２が上部で通過可能な深さをもつ仕切り板２４に仕切られ、一方の領域にフィルタ２５が設けられる。吸引ポンプＰは、フィルタ２５が設けられていない他方の領域に、吸引した溶融金属めっき液２を供給する。仕切り板２４を越え、フィルタ２５が設けられた一方の領域に移動した溶融金属めっき液２は、フィルタ２５によって不純物が除去され、清浄な溶融金属めっき液２として再び、めっき槽３内に戻される。なお、コントローラＣの不純物吸引除去制御部Ｃ２は、吸引ポンプＰを制御することによって、各吸引開口２１ａ，２２ａ，２３ａからの吸引量を制御する。

上流側領域Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ鋼帯Ｓの移動とともに、鋼帯Ｓの進行方向に沿った溶融金属めっき液２の流れＦ１〜Ｆ３が生じ、その流れＦ１〜Ｆ３がシンクロール４あるいはサポートロール５，６の接触部の上流側近傍で折り返されて不純物が吹き溜まる領域である。また、上流側領域Ｅ１〜Ｅ３は、鋼帯Ｓと、シンクロール４あるいはサポートロール５，６との接触部の上流側であり、この領域に存在する不純物は鋼帯Ｓに転写される可能性が高い。したがって、吸引開口２１ａ，２２ａ，２３ａを介して上流側領域Ｅ１〜Ｅ３の溶融金属めっき液２を吸引することによって、めっき槽３内の溶融金属めっき液２の不純物を効率よく除去することができるとともに、不純物の鋼帯Ｓへの転写を抑止することができる。また、吸引開口２１ａ，２２ａ，２３ａは、表面付着物除去部１１，１２，１３が表面付着物を除去するシンクロール４，サポートロール５，６の近傍に位置するため、除去された表面付着物が溶融金属めっき液２内に拡散する前に効率よく吸引して除去される。

なお、スナウト７近傍にも、不純物が多く浮遊するため、スナウト７の出力端あるいはスナウト７内の液面下に吸引開口を設けて溶融金属めっき液２を吸引して不純物を除去するようにしてもよい。

［表面付着物除去部の詳細構成］
図２は、図１に示した表面付着物除去部１１の詳細構成を左側面からみた模式図である。図２に示すように表面付着物除去部１１は、上述したように、ブレード１１ａの先端に設けられた研磨部１１ｂが、回転するシンクロール４の表面を研磨することによって表面付着物を除去する。なお、シンクロール４は、めっき槽３の上端部に設けられたロール支持部材４ｂによって支持される。ロール支持部材４ｂの一端は、めっき槽３内に延在するフランジを有し、２つのロール支持部材４ｂのフランジの先端が、シンクロール４の両端の回転軸４ａを回転自在に支持する。回転軸４ａはＹ軸方向に平行である。

研磨部１１ｂは、溶融金属への耐久性を有する金属材料が用いられ、例えばステンレス鋼などで形成される。研磨部１１ｂは、すり磨く機能以外に、刃状の形状で削る研削機能を含む。

ブレード１１ａは、基端側がブレード押圧部１４に取り付けられている。ブレード押圧部１４は、ブレード１１ａを軸方向Ａ１（Ｚ方向）に変位させる、図示しないエアシリンダを有する。エアシリンダは、ブレード１１ａをシンクロール４から離間させる方向への弾性力を有するバネ部材を有する。また、エアシリンダは、例えば、図示しないコンプレッサに接続され、圧縮機から供給される圧縮空気が送入されることによって、バネ部材の+Ｚ方向への弾性力に抗してブレード１１ａをシンクロール４側に変位させる。そして、この圧縮空気によってエアシリンダは、研磨部１１ｂをシンクロール４に押し付ける。ブレード押圧部１４は、図１に示した表面付着物除去制御部Ｃ１に接続される。表面付着物除去制御部Ｃ１は、研磨部１１ｂのシンクロール４への押圧力を制御する。

ブレード押圧部１４は、ボールねじ機構１５に接続される。ボールねじ機構１５は、ボールねじ１６がＹ軸まわりに回動すると、ブレード押圧部１４に設けられたナット１７をＹ軸方向に移動する。ボールねじ１６は、一端がモータ１８に接続され、ボールねじ１６を回動する。モータ１８は、図１に示したコントローラＣの表面付着物除去制御部Ｃ１に接続されている。表面付着物除去制御部Ｃ１は、ボールねじ１６の右回転及び左回転を繰り返し、研磨部１ｂをシンクロール４の表面を押圧しつつ、シンクロール４の軸方向Ａ２（Ｙ軸方向）に横行させる制御を行う。

［表面付着物除去部の表面付着物除去制御処理］
ここで、図３に示したフローチャートを参照して、表面付着物除去制御部Ｃ１による表面付着物除去制御処理手順について説明する。図３に示すように、表面付着物除去制御部Ｃ１は、まず、所定押圧力でブレード１１ａを横行させる（ステップＳ１０１）。ブレード１１ａに対する所定押圧力は、ブレード押圧部１４を介して、研磨部１１ｂを所定押圧力でシンクロール４の表面を押圧することになる。押圧力はロールやブレードの材質等により、適宜選択すればよい。また、ブレード１１ａの横行は、モータ１８を介して、研磨部１１ｂをシンクロール４の表面を横行させる。例えば、図４（ａ）に示すように、研磨部１１ｂは、シンクロール４が回転している状態で表面を横行することによって、シンクロール４の表面をジグザグに走行し、シンクロール４の回転に伴って、研磨部１１ｂは、シンクロール４の表面を万遍なく研磨することができる。

その後、表面付着物除去制御部Ｃ１は、モータ１８のモータ負荷電流値が所定電流値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。モータ負荷電流値が所定電流値を超えない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には、ステップＳ１０１に移行して、上述した研磨部１１ｂの横行による不純物除去を行う。一方、モータ負荷電流値が所定電流値を超えた場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、ブレード１１ａの横行を停止する（ステップＳ１０３）。その後、モータ負荷電流値の大きさに応じた押圧力を増加させる（ステップＳ１０４）。このモータ負荷電流値が所定電流値を超えた場合は、図４（ｂ）に示すように、研磨部１１ｂが大きな不純物１０１の付着を検出した場合であり、研磨部１１ｂは、横行が停止されて不純物１０１が存在する部分を除去する。この場合、研磨部１１ｂは、ジグザグに横行しないため、シンクロール４の１回転毎に確実かつ迅速に不純物を除去する研磨を行うことができる。なお、モータ負荷電流値の閾値は、モータの容量等によって適宜選択すればよい。

その後、表面付着物除去制御部Ｃ１は、モータ１８のモータ負荷電流値が所定電流値以下になったか否かを判断する（ステップＳ１０５）。モータ負荷電流値が所定電流値以下でない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）には、ステップＳ１０４に移行し、研磨部１１ｂの横行が停止された状態で、不純物１０１の除去を行う。一方、モータ負荷電流値が所定電流値以下となった場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０１に移行し、研磨部１１ｂの横行を再開させて不純物除去を行う。

［研磨部の加熱機構］
なお、研磨部１１ｂを加熱する加熱機構を持たせてもよい。例えば、図５に示すように、研磨部１１ｂがブレード１１ａに接続される部分に加熱コイル３２を設け、熱源３１によって研磨部１１ｂを加熱するようにしてもよい。なお、加熱した研磨部１１ｂをシンクロール４の表面に押し付けると、アルミニウムを含む付着物が溶解して不純物を除去しやすくなる。研磨部１１ｂには、熱電対などの温度センサ３３が設けられ、研磨部１１ｂの温度が検出される。表面付着物除去制御部Ｃ１は、温度センサ３３が検出した温度をもとに、加熱量を制御し、研磨部１１ｂが所定温度範囲となる制御を行う。その結果、シンクロール４の回転速度が速くなるに従って、研磨部１１ｂへの加熱量が多くなる制御が行われることになる。

１ 溶融金属めっき装置
２ 溶融金属めっき液
３ めっき槽
４ シンクロール
４ａ 回転軸
４ｂ ロール支持部材
５，６ サポートロール
７ スナウト
８ ワイピングノズル
９ 合金化炉
１０，１１，１２，１３ 表面付着物除去部
１１ａ，１２ａ，１３ａ ブレード
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ 研磨部
１４ ブレード押圧部
１５ ボールねじ機構
１６ ボールねじ
１７ ナット
１８ モータ
２０ 不純物吸引除去部
２１，２２，２３ 吸引管
２１ａ，２２ａ，２３ａ 吸引開口
２４ 仕切り板
２５ フィルタ
３１ 熱源
３２ 加熱コイル
３３ 温度センサ
１０１ 不純物
Ａ１，Ａ２ 軸方向
Ｃ１ 表面付着物除去制御部
Ｃ２ 不純物吸引除去制御部
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 上流側領域
Ｐ 吸引ポンプ
Ｓ 鋼帯
Ｔ タンク

Claims (5)

1. ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置であって、
   前記ロールの表面に研磨部を押圧して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去する表面付着物除去部と、
   前記帯状部材と前記ロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去する不純物吸引除去部と、
   を備え、
   前記ロールは、前記帯状部材を溶融金属めっき槽内に案内するシンクロールと、前記溶融金属めっき槽からシンクロールを介した帯状部材の引き出しを案内する一対のサポートロールであり、
   前記吸引開口は、前記シンクロール及び一対のサポートロールが前記帯状部材と接触する接触部の上流側にそれぞれ設けられたことを特徴とする溶融金属めっき装置。
2. 前記表面付着物除去部は、前記ロールの回転に伴って前記研磨部を前記ロールに押圧しつつ前記ロールの軸方向に横行して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記研磨部にかかる負荷が所定値以上である場合、前記研磨部の横行を停止して前記表面付着物を除去することを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき装置。
3. 前記表面付着物除去部は、前記研磨部を加熱して前記表面付着物を除去することを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属めっき装置。
4. ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置の不純物除去方法であって、
   前記ロールは、前記帯状部材を溶融金属めっき槽内に案内するシンクロールと、前記溶融金属めっき槽からシンクロールを介した帯状部材の引き出しを案内する一対のサポートロールであり、
   前記シンクロール及び一対のサポートロールの表面に研磨部を押圧して前記シンクロール及び一対のサポートロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記帯状部材と前記シンクロール及び一対のサポートロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去することを特徴とする溶融金属めっき装置の不純物除去方法。
5. ロールを用いてめっき対象の帯状部材を溶融金属めっき液内に案内し、前記帯状部材に連続して溶融金属膜を形成させる溶融金属めっき装置の不純物除去方法であって、
   前記ロールの表面に研磨部を押圧して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記帯状部材と前記ロールとが接触する接触部の上流側に吸引開口が設けられた吸引管を介して溶融金属めっき液を吸引して不純物を除去し、
   前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去する場合、前記ロールの回転に伴って前記研磨部を前記ロールに押圧しつつ前記ロールの軸方向に横行して前記ロールの表面に付着する表面付着物を除去し、前記研磨部にかかる負荷が所定値以上である場合、前記研磨部の横行を停止して前記表面付着物を除去することを特徴とする溶融金属めっき装置の不純物除去方法。

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