JP6912981B2 - ガスワイピング装置及びガスワイピング方法 - Google Patents

Description

本発明は、めっき液が付着した鋼板の表面に向かってガスを吐出して、めっき液の付着量を調整するガスワイピング装置及びガスワイピング方法に関する。

特許文献１〜７では、めっき液が付着した鋼板に対して、メインダイス及び補助ダイスのそれぞれからガスを吐出させることにより、めっき液の付着量を調整している。補助ダイスは、メインダイスの外部に配置されており、鋼板のエッジを含む一部の領域だけに向けてガスを吐出している。

特開平０８−２５３８５０号公報 特許第４７６５６４３号 特許第４０６２２８４号 特許第４７７９５２９号 特許第４６４１８４７号 特公昭４９−２９８１４号公報 特開昭４８−４２９３１号公報

特許文献１〜７では、メインダイスの吐出圧及び補助ダイスの吐出圧の関係に着目していない。本願発明者は、メインダイスの吐出圧及び補助ダイスの吐出圧の関係に着目したところ、鋼板のエッジ領域におけるめっき液の付着量のばらつきを抑制できるとともに、エッジ領域におけるめっき液のスプラッシュ（飛び散る現象）を抑制できることが分かり、本発明を完成するに至った。

本願第１の発明であるガスワイピング装置は、メインダイス及び補助ダイスを有する。メインダイスは、めっき液が付着した鋼板の表面に向かってガスを吐出する。補助ダイスは、メインダイスの外部に配置されており、鋼板のエッジ領域に向かってガスを吐出する。メインダイス又は補助ダイスから吐出されたガスが鋼板の表面に到達したときの圧力である吐出圧について、メインダイスの吐出圧に対する補助ダイスの吐出圧の比（吐出圧比）は、１．３〜１．７である。

補助ダイスは、鋼板の幅方向におけるメインダイスの両端側にそれぞれ配置することができる。これにより、鋼板の幅方向における両側のエッジ領域において、めっき液の付着量のばらつきを抑制できるとともに、めっき液のスプラッシュ（飛び散る現象）を抑制できる。

メインダイスは、鋼板の表面と直交する方向に向かってガスを吐出することができる。また、補助ダイスは、メインダイスの上方から下方に向かってガスを吐出することができる。このようにガスを吐出させることにより、鋼板に対するめっき液の付着量を調整しやすくなる。

本願第２の発明であるガスワイピング方法は、めっき液が付着した鋼板の表面に向かって、メインダイスからガスを吐出するとともに、メインダイスの外部に配置された補助ダイスから、鋼板のエッジ領域に向かってガスを吐出する。ここで、メインダイス又は補助ダイスから吐出されたガスが鋼板の表面に到達したときの圧力である吐出圧について、メインダイスの吐出圧に対する前記補助ダイスの吐出圧の比（吐出圧比）は、１．３〜１．７である。

本発明によれば、吐出圧比を１．３〜１．７とすることにより、鋼板のエッジ領域において、めっき液の付着量のばらつきを抑制できるとともに、めっき液のスプラッシュ（飛び散る現象）を抑制できる。

めっき装置の概略図である。 ガスワイピング装置の正面図である。 ガスワイピング装置の側面図である。 補助ダイスの正面図である。 図４に示すＡ−Ａ断面図である。 図４に示すＢ−Ｂ断面図である。 補助ダイスの吐出口を示す図である。 鋼板に対する補助ダイスの位置を説明する図である。 鋼板のエッジからの距離と、めっき層の厚さとの関係を示す図である。

図１は、めっき装置１の概略図である。めっき装置１は、めっき液Ｐが溜められためっき槽２と、めっき液Ｐが付着した鋼板Ｓに向けてガスを吐出するガスワイピング装置３とを有する。めっき液Ｐとしては、例えば、溶融亜鉛めっき液を用いることができる。ガスとしては、例えば、空気を用いることができる。

めっき槽２の内部には、鋼板Ｓの搬送方向を変更するためのロール２ａが配置されている。図１に示す矢印Ｄ１は、鋼板Ｓの搬送方向を示しており、めっき槽２に溜められためっき液Ｐに進入した鋼板Ｓは、ロール２ａを通過して、鉛直方向の上方に移動する。これにより、めっき液Ｐが付着した鋼板Ｓがめっき槽２の外部に送り出される。

めっき槽２の上方には、一対のガスワイピング装置３が配置されており、めっき液Ｐが付着した鋼板Ｓは、一対のガスワイピング装置３の間に形成されたスペースを通過する。各ガスワイピング装置３は、鋼板Ｓの表面に向かってガスを吐出することにより、鋼板Ｓの表面におけるめっき液Ｐの付着量を調整することができる。

次に、ガスワイピング装置３の構造について、図２及び図３を用いて説明する。なお、一対のガスワイピング装置３は同一の構造を有しているため、一方のガスワイピング装置３の構造について、以下に説明する。

図２は、ガスワイピング装置３の一部の構造を示す正面図であり、具体的には、他方のガスワイピング装置３から一方のガスワイピング装置３を見たときの図である。図３は、ガスワイピング装置３の側面図であり、具体的には、図２に示す矢印Ｄ２の方向からガスワイピング装置３を見たときの図である。図３では、一対のガスワイピング装置３のうち、一方のガスワイピング装置３の一部を二点鎖線で示している。

ガスワイピング装置３は、メインダイス３１及び一対の補助ダイス３２を有する。図２では、一方の補助ダイス３２だけを示している。メインダイス３１は、鋼板Ｓの幅方向（図２の左右方向又は図１の紙面と直交する方向）に延びており、メインダイス３１の長手方向における両端部は、第１支持アーム３３ａによって支持されている。また、メインダイス３１の上部は、複数の第２支持アーム３３ｂによって支持されている。第１支持アーム３３ａや第２支持アーム３３ｂは、固定板３３ｃに固定されており、固定板３３ｃは、後述するレール３７に固定されている。

メインダイス３１は、ガスを吐出させるための吐出口３１ａを有しており、吐出口３１ａは、メインダイス３１の長手方向（言い換えれば、鋼板Ｓの幅方向）に延びている。鉛直方向（図２の上下方向）における吐出口３１ａの幅は、メインダイス３１の長手方向における位置にかかわらず、一定である。すなわち、吐出口３１ａは矩形状に形成されている。

吐出口３１ａは、鋼板Ｓの表面と直交する方向にガスを吐出する。メインダイス３１の長手方向における吐出口３１ａの長さは、幅が異なる複数種類の鋼板Ｓのうちの最大幅よりも長い。このため、吐出口３１ａから吐出されるガスには、鋼板Ｓの表面に衝突するガスと、鋼板Ｓの表面に衝突しないガスとが含まれる。

メインダイス３１の上部には、メインダイス３１の内部に形成された流通室にガスを供給するためのメインガスダクト３４が接続されている。メインガスダクト３４にはポンプ（不図示）が接続されており、ポンプから送り出されたガスは、メインガスダクト３４を通過して、メインダイス３１の流通室に導かれる。流通室は、メインダイス３１の長手方向に延びており、メインダイス３１の流通室に導かれたガスは、吐出口３１ａから吐出される。本実施形態では、メインダイス３１の流通室内に均一にガスを導くために、メインダイス３１の長手方向において、複数のメインガスダクト３４が並んで配置されている。

メインダイス３１は、鉛直方向に対して傾斜する上側傾斜面３１ｂ及び下側傾斜面３１ｃを有しており、上側傾斜面３１ｂ及び下側傾斜面３１ｃの境界に吐出口３１ａが形成されている。一対の補助ダイス３２は、上側傾斜面３１ｂに沿って配置されている。

補助ダイス３２は、メインダイス３１の長手方向に沿って延びており、この長手方向における補助ダイス３２の一端面には、補助ダイス３２の内部に形成された流通室にガスを供給するための補助ガスダクト３５が接続されている。補助ガスダクト３５にはポンプ（不図示）が接続されており、ポンプから送り出されたガスは、補助ガスダクト３５を通過して、補助ダイス３２の流通室に導かれる。

本実施形態では、メインダイス３１に対して一対の補助ダイス３２を配置しており、補助ダイス３２及び補助ガスダクト３５の位置関係は、左右対称である。すなわち、図２に示す補助ダイス３２では、この補助ダイス３２の右側端面に補助ガスダクト３５が接続されている。一方、図２に示していない補助ダイス３２では、この補助ダイス３２の左側端面に補助ガスダクト３５が接続されている。なお、補助ガスダクト３５は、補助ダイス３２の流通室にガスを供給できればよく、補助ダイス３２に対する補助ガスダクト３５の接続位置は適宜決めることができる。

補助ガスダクト３５はガイド３６に固定されており、ガイド３６は、メインダイス３１の長手方向に延びるレール３７に係合してレール３７に沿って移動する。ガイド３６をレール３７に沿って移動させることにより、メインダイス３１の長手方向における補助ダイス３２の位置を変更することができる。本実施形態において、補助ダイス３２から吐出されたガスには、鋼板Ｓに向かって吐出されるガスと、鋼板Ｓから外れた位置に向かって吐出されるガスとが含まれる。このようにガスを吐出させるために、鋼板Ｓのエッジの位置に応じて、補助ダイス３２の位置が設定される。

レール３７には、レール３７の表面を覆うカバー３８が設けられている。ここで、カバー３８は、ガイド３６を避けた位置に配置されており、ガイド３６は、カバー３８から突出している。カバー３８は、蛇腹状に形成されており、ガイド３６の移動に応じて伸縮する。カバー３８を設けることにより、レール３７の表面に異物が付着することを抑制できる。なお、カバー３８を省略することもできる。図３では、カバー３８を省略している。

次に、補助ダイス３２の構造について、図４〜図６を用いて説明する。図４は、補助ダイス３２の正面図である。図５Ａは、図４に示すＡ−Ａ断面図であり、図５Ｂは、図４に示すＢ−Ｂ断面図である。図６は、図４に示す矢印Ｄ３の方向から補助ダイス３２を見たときの図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、補助ダイス３２は、第１ダイス本体３２１及び第２ダイス本体３２２を有しており、第１ダイス本体３２１及び第２ダイス本体３２２は、複数のボルト３２３によって連結されている。補助ダイス３２の内部には、ガスが移動する流通室３２ａが設けられている。流通室３２ａは、補助ダイス３２の長手方向に延びている。流通室３２ａは、補助ガスダクト３５に接続されており、補助ガスダクト３５から供給されたガスが流通室３２ａに導かれる。

補助ダイス３２は、ガスを吐出させる吐出口３２ｂを有しており、吐出口３２ｂは、流通室３２ａと繋がっている。流通室３２ａに導かれたガスは、吐出口３２ｂに移動して、吐出口３２ｂから補助ダイス３２の外部に吐出される。図３から分かるように、吐出口３２ｂからのガスの吐出方向は、鋼板Ｓの表面に対して傾斜する方向であり、メインダイス３１のガスの吐出方向とは異なる方向である。すなわち、補助ダイス３２は、メインダイス３１の吐出口３１ａよりも上方の位置から下方に向かってガスを吐出する。このように、メインダイス３１及び補助ダイス３２からガスを吐出させることにより、鋼板Ｓに対するめっき液の付着量を調整しやすくなる。

図６に示すように、吐出口３２ｂは、補助ダイス３２の長手方向（図６の左右方向）に延びている。ここで、図６は、補助ダイス３２の概略図であり、図４、図５Ａ及び図５Ｂに示したボルト３２３を省略して示している。上述したように、吐出口３２ｂから吐出されたガスには、鋼板Ｓの表面に向かうガスと、鋼板Ｓから外れた位置に向かうガスとが含まれる。

本実施形態において、吐出口３２ｂの幅（図６の上下方向の寸法）は、吐出口３２ｂの長手方向における一端３２ｂ１から他端３２ｂ２に向かって連続的に狭まっている。ここで、一端３２ｂ１を含む一部の領域から吐出されたガスは、鋼板Ｓから外れた位置に向かう。また、他端３２ｂ２を含む残りの領域から吐出されたガスは、鋼板Ｓの表面に向かう。

本実施形態では、流通室３２ａが補助ダイス３２の長手方向に延びているため、補助ガスダクト３５から流通室３２ａに流入したガスは、流通室３２ａの長手方向に沿って移動しやすくなる。このようなガスの流れを考慮すると、吐出口３２ｂからガスを吐出させるときに、吐出口３２ｂの長手方向における位置に応じてガスの吐出量にばらつきが発生してしまうことがある。

そこで、本実施形態では、吐出口３２ｂを上述した形状に形成することにより、ガスの吐出量のばらつきを抑制するようにしている。すなわち、吐出口３２ｂの他端３２ｂ２側にはガスが流れやすくなるため、吐出口３２ｂの幅を狭くすることにより、ガスの吐出量を低減させている。一方、吐出口３２ｂの一端３２ｂ１側にはガスが流れにくくなるため、吐出口３２ｂの幅を広げることにより、ガスの吐出量を増加させている。これにより、吐出口３２ｂの全体におけるガスの吐出量を均一化させることができる。

なお、吐出口３２ｂの形状は、図６に示す形状に限るものではない。上述したように、吐出口３２ｂからのガスの吐出量を均一化させることができればよい。例えば、補助ダイス３２の流通室３２ａにおいて、ガスの流量ばらつきを抑制できる構造を設ければ、吐出口３２ｂを、メインダイス３１の吐出口３１ａと同様の形状（矩形状）とすることができる。

本実施形態では、メインダイス３１から吐出されるガスの圧力（吐出圧）と、補助ダイス３２から吐出されるガスの圧力（吐出圧）とを調整することにより、鋼板Ｓのエッジ領域において、めっき液の付着量のばらつきを抑制できるとともに、めっき液のスプラッシュを抑制できる。具体的には、メインダイス３１の吐出圧と、補助ダイス３２の吐出圧との比（吐出圧比という）が１．３以上であって１．７以下であるとき、鋼板Ｓのエッジ領域において、めっき液の付着量のばらつきを抑制できるとともに、めっき液のスプラッシュを抑制できる。吐出圧比とは、補助ダイス３２の吐出圧をメインダイス３１の吐出圧で除算した値である。

ここで、吐出圧とは、メインダイス３１又は補助ダイス３２から吐出されたガスが鋼板Ｓの表面に到達したときの圧力である。鋼板Ｓの表面に相当する位置に圧力センサを配置しておき、メインダイス３１又は補助ダイス３２から圧力センサに向かってガスを吐出させることにより、予め吐出圧を測定することができる。これにより、メインダイス３１の吐出圧と、メインダイス３１に供給するガスの流量との相関関係を把握することができる。同様に、補助ダイス３２の吐出圧と、補助ダイス３２に供給するガスの流量との相関関係を把握することができる。鋼板Ｓの表面にガスを吐出させるときには、メインダイス３１及び補助ダイス３２のそれぞれにおいて所望の吐出圧が得られるように、上述した相関関係に基づいて、メインダイス３１に供給されるガスの流量や、補助ダイス３２に供給されるガスの流量を設定することができる。

吐出圧比が０よりも大きく１．３よりも小さいと、鋼板Ｓのエッジ領域におけるめっき液の付着量が、エッジ領域以外の他の領域におけるめっき液の付着量よりも増加しやすくなってしまう。なお、エッジ領域以外の他の領域でも、めっき液の付着量にばらつきが発生するものの、このばらつきは許容範囲内となりやすい。一方、エッジ領域では、エッジに近づくほど、めっき液の付着量が増加しやすくなり、めっき液の付着量のばらつきは許容範囲を超えてしまう。

吐出圧比が１．７よりも大きいと、鋼板Ｓのエッジ領域におけるめっき液の付着量が、エッジ領域以外の他の領域におけるめっき液の付着量よりも減少しやすくなってしまう。なお、エッジ領域以外の他の領域でも、めっき液の付着量にばらつきが発生するものの、このばらつきは許容範囲内となりやすい。一方、エッジ領域では、エッジに近づくほど、めっき液の付着量が減少しやすくなり、めっき液の付着量のばらつきは許容範囲を超えてしまう。また、吐出圧比が１．７よりも大きいと、鋼板Ｓのエッジ領域において、めっき液のスプラッシュが発生してしまう。

エッジ領域において、めっき液の付着量のばらつきを抑制するとともに、めっき液のスプラッシュを抑制するためには、好ましくは吐出圧比の上限が１．６であり、より好ましくは吐出圧比の上限が１．５である。吐出圧比を設定するときには、メインダイス３１の吐出圧を基準（固定）として、補助ダイス３２の吐出圧を調整することもできるし、補助ダイス３２の吐出圧を基準（固定）として、メインダイス３１の吐出圧を調整することもできる。

本発明の実施例について説明する。鋼板Ｓの搬送速度を一定にするとともに、めっき槽２内のめっき液Ｐの温度（浴温）を略一定に保ちながら、吐出圧比を変化させた。このときの条件を下記表１に示す。

上記表１において、搬送速度は、鋼板Ｓを搬送するときの速度である。メインダイス３１の吐出圧は、メインダイス３１の吐出口３１ａから鋼板Ｓの表面までの距離に相当する位置に圧力センサを配置して測定した。そして、この測定条件において、吐出口３１ａから、めっき液Ｐが付着した鋼板Ｓに向けてガスを吐出させた。補助ダイス３２の吐出圧は、補助ダイス３２の吐出口３２ｂから鋼板Ｓの表面までの距離に相当する位置に圧力センサを配置して測定した。そして、この測定条件において、吐出口３２ｂから、めっき液Ｐが付着した鋼板Ｓに向けてガスを吐出させた。

ダイス間隔とは、２つのメインダイス３１における吐出口３１ａの間隔（図１参照）である。実施例１，２及び比較例１〜３において、ダイス間隔は一定（１７［ｍｍ］）とした。補助ダイスのセット位置とは、図７に示すように、鋼板Ｓの幅方向において、鋼板ＳのエッジＥから補助ダイス３２の一端面までの距離Ｌｓである。ここでいう補助ダイス３２の一端面は、鋼板ＳのエッジＥよりも鋼板Ｓの内側に位置する端面である。なお、補助ダイス３２の他端面は、補助ガスダクト３５に接続されており、鋼板ＳのエッジＥよりも鋼板Ｓの外側に位置する。

実施例１，２及び比較例１〜３では、メインダイス３１の吐出圧を一定（１．１［ｋｇｆ／ｃｍ^２］）として、補助ダイス３２の吐出圧を変化させた。実施例１では、補助ダイス３２の吐出圧が１．４［ｋｇｆ／ｃｍ^２］であり、吐出圧比は１．３［−］であった。実施例２では、補助ダイス３２の吐出圧が１．６［ｋｇｆ／ｃｍ^２］であり、吐出圧比は１．５［−］であった。

比較例１では、補助ダイス３２からガスを吐出させず、メインダイス３１だけからガスを吐出させた。このため、吐出圧比は０である。比較例２では、補助ダイス３２の吐出圧が０．８［ｋｇｆ／ｃｍ^２］であり、吐出圧比は０．７［−］であった。比較例３では、補助ダイス３２の吐出圧が２．０［ｋｇｆ／ｃｍ^２］であり、吐出圧比は１．８［−］であった。

実施例１，２及び比較例１〜３について、鋼板Ｓの表面に形成されためっき層の厚さを測定した。この測定結果を図８に示す。図８において、横軸は、鋼板Ｓの幅方向において、鋼板Ｓの一方のエッジからの距離Ｌｅを示し、縦軸は、鋼板Ｓの表面に形成されためっき層の厚さである。ここでは、図８に示すように、距離Ｌｅが０〜４０［ｍｍ］の領域をエッジ領域とした。

図８から分かるように、エッジ領域以外の領域では、実施例１，２及び比較例１〜３にかかわらず、距離Ｌｅに応じて、めっき層の厚さにばらつきが発生するものの、このばらつきは許容範囲（０〜０．００５［ｍｍ］）内であった。一方、比較例１，２については、エッジ領域において、エッジに近づくほど、めっき層の厚さが上述した許容範囲を超えて極端に増加した。また、比較例３については、エッジ領域において、エッジの近傍におけるめっき層の厚さが許容範囲を超えて極端に減少した。

めっき層の厚さに関する評価としては、めっき層の厚さが許容範囲（０〜０．００５［ｍｍ］）外であるときを×とし、めっき層の厚さが許容範囲（０〜０．００５［ｍｍ］）内であるときを○とした。

一方、メインダイス３１や補助ダイス３２から鋼板Ｓの表面にガスを吐出させているときにおいて、めっき液のスプラッシュが発生しているか否かを目視によって確認した。評価としては、スプラッシュが発生したときを×とし、スプラッシュが発生しなかったときを○とした。

上述した評価結果を下記表２に示す。

上記表２から分かるように、実施例１，２によれば、エッジ領域において、めっき層の厚さがばらつくことを抑制できたとともに、スプラッシュが発生することを防止できた。比較例１，３によれば、エッジ領域内においてめっき層の厚さが極端に変化したとともに、スプラッシュが発生した。比較例２によれば、スプラッシュが発生しなかったが、エッジ領域内においてめっき層の厚さが極端に増加した。

１：めっき装置、２：めっき槽、３：ガスワイピング装置、３１：メインダイス、
３１ａ：吐出口、３２：補助ダイス、３２ｂ：吐出口、Ｓ：鋼板、Ｐ：めっき液

Claims (4)

1. めっき液が付着した鋼板の表面に向かってガスを吐出するメインダイスと、
   前記メインダイスの外部に配置され、前記鋼板のエッジ領域に向かってガスを吐出する補助ダイスと、を有し、
   前記メインダイス又は前記補助ダイスから吐出されたガスが前記鋼板の表面に到達したときの圧力である吐出圧について、前記メインダイスの前記吐出圧に対する前記補助ダイスの前記吐出圧の比が１．３〜１．７であることを特徴とするガスワイピング装置。
2. 前記補助ダイスは、前記鋼板の幅方向における前記メインダイスの両端側にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガスワイピング装置。
3. 前記メインダイスは、前記鋼板の表面と直交する方向に向かってガスを吐出し、
   前記補助ダイスは、前記メインダイスの上方から下方に向かってガスを吐出することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスワイピング装置。
4. めっき液が付着した鋼板の表面に向かって、メインダイスからガスを吐出し、
   前記メインダイスの外部に配置された補助ダイスから、前記鋼板のエッジ領域に向かってガスを吐出し、
   前記メインダイス又は前記補助ダイスから吐出されたガスが前記鋼板の表面に到達したときの圧力である吐出圧について、前記メインダイスの前記吐出圧に対する前記補助ダイスの前記吐出圧の比が１．３〜１．７であることを特徴とするガスワイピング方法。

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