JPH05171387A - 溶融めっき装置用スナウト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 スナウト内のドロスを金属帯材の走行によっ
て生じるめっき金属の随伴流に載せてスナウト外に流出
させ、スナウト噛込みに起因した欠陥のないめっき材料
を製造する。 【構成】 還元性雰囲気下で還元炉２０からめっき槽４
０までめっき金属１０を導くスナウト３１は、前壁３１
ａ及び後壁３１ｂで構成され、還元炉２０の出側２２に
支持されている。前壁３１ａと後壁３１ｂとを互いに接
近させることにより、金属帯材１０の表面から前壁３１
ａ，後壁３１ｂの内面までの距離を、スナウト３１内部
のドロスが金属帯材１０の走行によって生じるめっき金
属の流れに載ってスナウト３１の外部に流出するような
値に設定する。また、めっき作業中段時には、前壁３１
ａと後壁３１ｂとを相互に開き、金属帯材１０の表面と
前壁３１ａ，後壁３１ｂの内面との間のめっき金属，ド
ロス等の半凝固を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロス噛込みに起因し
た欠陥がない溶融めっき層を形成するため、内部のドロ
スを効率よく除去することができる溶融めっき装置用ス
ナウトに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯等の金属帯材の耐食性を改善するた
め、溶融めっき，電気めっき，蒸着めっき等によって帯
材表面にＺｎ，Ａｌ又はこれらの合金をめっきする方法
が採用されている。このうち、溶融めっきは、連続搬送
されている金属帯材に対し、比較的厚目付けのめっき層
を短時間で形成することができる長所を持っている。

【０００３】溶融めっき法には、たとえば図１に概略を
示す設備が使用される。めっきされる金属帯材１０は、
還元炉２０で表面の酸化皮膜等が除去された後、スナウ
ト３０を経てめっき槽４０に収容されているめっき浴５
０に導入される。金属帯材１０は、めっき浴５０に浸漬
されているシンクロール６０を周回したあと、めっき浴
５０から引き上げられる。

【０００４】スナウト３０は、還元炉２０から送り出さ
れる金属帯材１０と大気との接触を防止する作用を呈
し、金属帯材１０を取り囲む筒状で還元炉２０とめっき
浴５０との間に設けられている。そして、スナウト３０
の下端は、めっき浴５０中に若干浸漬されている。スナ
ウト３０内には、還元性ガスが充満されている。

【０００５】金属帯材１０がめっき浴５０を通過する間
に、めっき浴のＺｎ，Ａｌ等のめっき金属が金属帯材１
０の表面と反応し、所定のめっき金属が付着しためっき
帯材１１としてめっき浴５０から引き上げられる。めっ
き帯材１１の表面に付着している溶融状態のめっき金属
は、一部が自重によって落下し、めっき浴５０に返送さ
れる。めっき帯材１１は、ワイピングによって表面に付
着しているめっき金属の付着量を調整した後、必要に応
じて合金化炉に送り込まれる。

【０００６】めっき金属は、金属帯材１０と反応してめ
っき層となるものの他に、金属帯材１０からめっき浴５
０に析出するＦｅと反応して金属間化合物となり、めっ
き浴５０に懸濁するものもある。また、めっき浴５０の
液面が雰囲気に露出していることから、酸化反応が生じ
る。その結果、めっき浴５０にドロスが発生・堆積す
る。

【０００７】入側金属帯材１０と出側金属帯材１０で囲
まれた鋼帯間領域５１にあるドロスは、スナウト３０の
内部や金属帯材１０とシンクロール６０との間に入り込
み易い。スナウト３０の内部でも、雰囲気に含まれてい
る酸素，水分等及び金属帯材１０から析出したＦｅ等と
めっき金属が反応して、ドロス５２を発生させる。ま
た、還元性ガス自体がめっき金属と反応して、ドロスの
一成分となることもある。スナウト３０の内部に発生或
いは流入したドロス５２は、スナウト３０で仕切られ外
部に流出し難いため、スナウト３０内部のドロス濃度が
めっき作業の継続に伴って上昇する。

【０００８】めっき浴５０に懸濁しているドロス５２
は、めっき帯材１１の表面性状に悪影響を与える。たと
えば、めっき反応初期の段階でドロス５２が金属帯材１
０の表面に付着すると、その上に形成されるめっき層の
密着性を低下させる。また、形成されためっき層の上に
ドロス５２が付着すると、表面品質が著しく損なわれ
る。しかも、めっき層にドロス５２が噛み込まれること
により、所与の耐食性をめっき帯材１１に与えることが
できなくなる。なかでも、金属帯材１０がめっき浴５０
に進入する箇所であるスナウト３０内部にあるドロス５
２は、製品の表面性状に大きな影響を与える。

【０００９】ドロス噛込みに起因した欠陥発生は、スナ
ウト３０の内部にあるドロス５２を掻き出すことによっ
て大幅に低減される。ドロス５２の掻出しは、生産性を
低下させるめっき作業を中断することなく行うことが必
要である。

【００１０】スナウト内のドロスを除去する手段として
は、スナウト内のめっき浴表面に接するように、螺旋状
の回転溝を設けた円筒状部材をスナウトの内部に配置す
ることが特開昭６２−１８８７６６号公報で紹介されて
いる。また、スナウト内のドロスをめっき金属と共に汲
み上げ（特開平３−１５０３３８号公報），スナウト内
にドロス捕集トラフを移動可能に設け（特開平２−３０
５９４８号公報），スナウトと連動するドロス回収箱を
設け（特開平３−１４０４４８号公報），二重構造にし
たスナウトの外側壁を上昇させ（特開平２−１２９３５
３号公報）等によって、スナウト内部のドロスを除去し
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】スナウトにドロス汲上
げポンプ，ドロス捕集トラフ，ドロス回収箱を配置する
とき、スナウト内部から分離されたドロスは、めっき浴
に浸漬されているドロス排出管を経由して外部に取り出
される。このドロス排出管は、溶融状態のめっき金属と
接触しているので溶損が激しく、頻繁に交換することが
要求される。スナウト自体も複雑な構造となり、保守・
点検が面倒なものとなる。他方、二重スナウトの外側壁
を上昇させてドロス除去を行う方法では、スナウトの内
外側壁の間を還元性雰囲気から大気雰囲気に置換させる
のに手数がかかる。

【００１２】そこで、特開平３−１１１５４４号公報で
は、めっき浴に対するスナウトの接触角度，浸漬深さ，
スナウトの内幅寸法等を規定することによって、スナウ
ト内部のドロスを鋼板に随伴されるめっき金属の流れに
載せて外部に流出させることが紹介されている。このと
き使用するスナウトは、ポンプ，ドロス捕集トラフ，ド
ロス回収箱等の付帯設備を必要とせず、基本的には従来
のスナウトと同様な簡略構造という利点を持っている。

【００１３】しかし、鋼板の走行に伴っためっき金属の
随伴流は、通板速度，鋼板の表面状態，めっき浴の流動
性等の種々の条件に応じて変わる。そのため、操業条件
に対応した複数のスナウトを用意し、操業条件が変わる
ごとにスナウトを取り替えることが必要になる。その結
果、操業条件の変更に、長時間のスナウト交換作業が要
求される。

【００１４】また、スナウトの内面と鋼板表面との間隔
が比較的短く設定されるため、めっき作業を長時間にわ
たり中断したとき、スナウトの内面と鋼板表面との間に
ブリッジが発生し易い。そのため、めっき作業の再開に
際し、安定した定常状態に到達するまでに時間がかか
り、その間に送り出された金属帯材に不良，不均一なめ
っき層が形成される。その結果、製品となるめっき材料
の歩留りが低下する。

【００１５】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、被めっき材料である金属帯材とス
ナウト内面との間の距離を可変にすることにより、スナ
ウト内部のドロスを効率よく外部に流出させると共に、
操業条件の変更に対する柔軟性が高く、めっき作業の再
開に当っても迅速に定常状態に迅速に復するスナウトを
提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融めっき装置
用スナウトは、その目的を達成するため、還元雰囲気下
で還元炉からめっき槽まで金属帯材を導くスナウトであ
って、前記金属帯材の表面と直交する方向に分割された
前壁部及び後壁部をもち、前記前壁部及び前記後壁部の
嵌合度が調整可能なように、前記前壁部及び前記後壁部
を前記還元炉の出側に支持していることを特徴とする。

【００１７】前壁部及び後壁部は、たとえばコの字側に
形成され、相互に両端が嵌め合わされる。また、前壁部
及び後壁部は、相互に金属帯材の幅方向にスライドする
分割壁で構成することも可能である。

【００１８】

【作 用】本発明者等は、スナウト内部におけるめっき
金属の流れ挙動を把握するため、水モデル装置を使用し
たシュミレーション試験を行った。図２に示すように、
着色したアクリルビーズ５４を懸濁させた試験水５５を
満たした容器に透明なスナウト３５を浸漬し、帯材１５
を連続走行させた。これにより、試験水５５の流れは、
アクリルビーズ５４の流動状態によって可視化された。

【００１９】スナウト３５の内部にあるアクリルビーズ
５４は、帯材１５の走行によって生じる試験水５５の随
伴流に乗って、大半がスナウト３５の外に送り出された
（５４ａ）。しかし、スナウト３５から排出されないア
クリルビーズ５４は、スナウト３５の前壁３５ａ，後壁
３５ｂの内面近傍に滞留していた（５４ｂ）。また、前
壁３５ａ，後壁３５ｂの内面近傍から側壁３５ｃの内面
近傍に回り込んで滞留するものもあった（５４ｃ）。

【００２０】そこで、帯材１５の走行で生じる試験水５
５の随伴流が及ぼすドロス排出作用範囲がスナウト３５
の内部空間に占める割合を大きくすることが、ドロスの
除去に有効であると推察した。この推察を基にして、ス
ナウト３５の幅及び奥行寸法等を調整し、スナウト３５
の内部空間に占めるドロス排出作用範囲の割合を変更し
たシュミレーションテストを行った。

【００２１】スナウト３５の幅及び奥行寸法を小さく
し、前壁３５ａ，後壁３５ｂ及び側壁３５ｃから帯材１
５までの距離を短くするほど、スナウト３５内にあるア
クリルビーズ５４のほとんどがスナウト３５の外部に送
り出されることが観察された。そして、スナウト３５の
内部にごく僅かのアクリルビーズ５４が滞留しているに
過ぎなかった。これは、スナウト３５の幅及び奥行寸法
を小さくすることによって、スナウト３５の内部空間に
占めるドロス排出作用範囲の割合が大きくなったことを
示すものである。

【００２２】しかし、前壁３５ａ，後壁３５ｂ及び側壁
３５ｃを帯材１５に接近させすぎると、スナウト３５内
を走行して試験水５５に侵入する帯材１５にバタツキが
あることから、スナウト３５の内面に帯材１５が接触す
ることが観察された。

【００２３】このような水モデルを使用したシュミレー
ションテストから、スナウトの内面と金属帯材との間を
一定の距離範囲に保っておくとき、ドロスの噛込みがな
い溶融めっき層が形成されることが判る。すなわち、ス
ナウト内部にあるドロスは、金属帯材の走行で生じるめ
っき金属の随伴流に乗って、効率よくスナウトの外部に
排出される。また、金属帯材がスナウトの内面に接触す
ることは、スナウトの内面と金属帯材との間を所定値以
上の距離に保つことによって防止される。

【００２４】スナウトの内面と金属帯材との間の距離
は、被めっき材料である金属帯材のサイズや表面状態，
金属帯材の通板速度，めっき金属の流動性等に応じて変
わるものである。すなわち、めっき条件の変更に伴って
変わるものであるから、この距離を変更することができ
るように、前壁及び後壁を相対移動可能にする。また、
異なる幅の金属帯材のめっきにも対応できるように、側
壁をも必要に応じて相対移動可能にする。これにより、
種々のめっき条件に適合したドロス排出作用範囲が占め
る割合が高いスナウト内部空間とすることができる。

【００２５】

【実施例】以上のシュミレーションテストの結果を踏ま
え、図３に示すように距離可変のスナウト３１を備えた
溶融めっき装置を組み立てた。スナウト３１の前壁３１
ａ及び後壁３１ｂを、それぞれ蛇腹２１ａ，２１ｂを介
して還元炉２０の出側２２に接続した。前壁３１ａ及び
後壁３１ｂは、共にコ字型に形成されており、図４に示
すように互いに嵌め合わせることによって、金属帯材１
０が通過する筒状の内部空間３２を区画する。

【００２６】内部空間３２は、蛇腹２１ａ，２１ｂを含
めて前壁３１ａ及び後壁３１ｂを相互に近接又は離間す
ることによって、内部断面を替えることができる。図３
（ａ）は、押圧力Ｆで前壁３１ａ及び後壁３１ｂを相互
に近接させて、金属帯材１０を溶融めっきしている状態
を示す。他方、図３（ｂ）は、前壁３１ａ及び後壁３１
ｂを相互に離間させた状態を示す。

【００２７】めっき槽４０に１７０トンのＺｎを注入
し、温度４６０℃に保持しためっき浴４を用意した。そ
して、金属帯材１０として板厚１ｍｍの普通鋼鋼板を４
８５℃で還元炉２０で加熱還元処理した後、通板速度９
０ｍ／分でスナウト３１を介してめっき槽４０に送り込
み、シンクロール６０を経てめっき浴５０から引き上げ
た。このとき、スナウト３１内を走行する金属帯材１０
から前壁３１ａ及び後壁３１ｂの内面までの距離を、両
者共に４２ｍｍに設定した。

【００２８】この条件下で金属帯材１０に対する溶融め
っきを６時間継続した。めっき期間中、スナウト３１の
内部にプローブを差し込み、めっき浴５０の液面を観察
した。その結果、図２（ｂ）で説明した滞留５４ｂ，５
４ｃは、スナウト３１の内部で観察されなかった。ま
た、得られためっき帯材１１には、ドロス噛込みに起因
した欠陥がない優れた表面性状をもつめっき層が形成さ
れていた。

【００２９】次いで、前壁３１ａ及び後壁３１ｂを図３
（ｂ）に示すように相互に離間させて、前壁３１ａ，後
壁３１ｂと金属帯材１０との間の距離を、従来技術に相
当する１００ｍｍに設定した。そして、同じ条件下で金
属帯材１０に溶融めっきを施した。このとき、プローブ
で観察したスナウト３１の内部空間３２に、図２（ｂ）
で説明した滞留５４ｂ，５４ｃがみられた。また、得ら
れためっき帯材１１にも、ドロス噛込みに起因した欠陥
が散在するめっき層が形成されていた。

【００３０】図５は、前壁３１ａ，後壁３１ｂと金属帯
材１０との間の距離を４２ｍｍに設定した本発明実施例
と前壁３１ａ，後壁３１ｂと金属帯材１０との間の距離
を１００ｍｍに設定した比較例について、スナウト３１
内にあるドロスをプローブで観察し、その分布状態をス
ナウトの開口面積に対するドロスが存在する面積の比率
の分布率として表したものである。図５から明らかなよ
うに、本発明実施例では、スナウト３１内に存在するド
ロスが比較例よりも１５％程度少なくなっている。しか
も、スナウト３１内のドロスが定常的に外部に排出され
ていることは、プローブによる観察で確認された。この
ドロス分布率の違いが、前述しためっき帯材１１に形成
されためっき層の良否に影響を与えているものと推察さ
れる。

【００３１】金属帯材１０の走行を停止させ、めっき作
業を中断した。このとき、前壁３１ａ，後壁３１ｂと金
属帯材１０との間の距離を１００ｍｍに広げた。そし
て、３時間の中断後、前壁３１ａ，後壁３１ｂと金属帯
材１０との間の距離を４２ｍｍに戻し、めっき作業を再
開した。再開後３０秒で、めっき条件が定常状態に復し
た。これに対し、前壁３１ａ，後壁３１ｂと金属帯材１
０との間の距離を１００ｍｍに保ったまま３時間の中断
後にめっき作業を再開したとき、めっき条件が定常状態
に復するまで６０秒が必要であった。

【００３２】このことから、本発明のスナウトは、ドロ
ス噛込みに起因した欠陥がない良質のめっき材料を形成
することに適していることは勿論、めっき条件の変更に
応じて前壁３１ａ，後壁３１ｂと金属帯材１０との間の
距離を替えることによって良質のめっき材料を製造する
ことができる。しかも、めっき作業の継続，中断，再開
に対しても、定常状態に復するまでの立上げ時間を短縮
し、柔軟性に富んだ溶融めっき装置が得られる。

【００３３】めっきされる金属帯材１０の幅は、ほぼ一
定である。そのため、図４に示すように、前壁３１ａ，
後壁３１ｂと金属帯材１０との間の距離を替えることが
できるスナウト３１で、大半の金属帯板を溶融めっきす
ることができる。

【００３４】図４に示すように前壁３１ａと後壁３１ｂ
とを嵌め合わせるとき、前壁３１ａ及び後壁３１ｂの嵌
合部の隙間から、スナウト３１の内部空間３２に流入す
るめっき金属の流れｆもみられる。この流れｆによって
も、金属帯材に随伴されてスナウト３１の外部に送り出
されるドロスの割合を大きくすることができる。

【００３５】或いは、スナウト３１内へのめっき金属の
流入を促進させるため、図６に示すようにめっき浴５０
の液面５０ａよりも若干下方の位置で、スナウト３１の
側壁に流入孔３３を形成することもできる。流入孔３３
を介してスナウト３１内部に流入しためっき金属は、金
属帯材１０に随伴され、スナウト１０の下端開口から流
出する。めっき金属の流入及び流出に伴ってスナウト３
１内にあるドロスが常時排出され、スナウト３１の内部
は、スナウト３１外部にあるめっき浴５０とほぼ同じ清
浄度のドロス濃度に維持される。

【００３６】需要によっては、異なる幅を持った金属帯
板を被めっき材料として使用することがある。このよう
な場合、金属帯板１０とスナウト３１の側壁内面との距
離が大きくなり、図２（ｂ）で説明した側壁３５ｃの内
面近傍にめっき金属の滞留５４ｃが生じる場合がある。

【００３７】そこで、図７に示すように、分割壁３１ａ
₁ ，３１ａ₂ で前壁３１ａを、分割壁３１ｂ₁ ，３１ｂ
₂ で後壁３１ｂを作り、分割壁３１ａ₁ ，３１ａ₂ 及び
分割壁３１ｂ₁ ，３１ｂ₂ を相互にスライドさせ、前壁
３１ａ及び後壁３１ｂの幅を金属帯材１０の幅に対応し
て調整する。これにより、異なる幅の金属帯材１０に対
しても同一のスナウト３１を使用し、ドロス噛込みがな
い良質のめっき層を形成することが可能となる。

【００３８】金属帯板１０の表面から前壁３１ａ，後壁
３１ｂの内面までの距離や金属帯材１０の端縁からスナ
ウト３１の側壁面までの距離は、スナウト３１内のドロ
ス５２を効率よくめっき金属の随伴流に載せて排出する
上で重要なものである。

【００３９】たとえば、本発明を拘束するものではない
が、通常の操業条件下で、３０〜１００ｍｍの範囲で金
属帯板１０の表面から前壁３１ａ，後壁３１ｂの内面ま
での距離を設定する。そして、過去の実績や通板速度等
のめっき条件を考慮して、３０〜１００ｍｍの範囲の適
当な値に定める。或いは、めっき作業を継続している場
合においても、めっき浴５０から引き上げられているめ
っき材料１１の表面状態を観察しながら、距離を変更す
ることもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のスナウ
トは、被めっき材料である金属帯材の走行によって生じ
るめっき金属の流れに乗って内部のドロスが効率よく流
出されるように、金属帯材の表面からスナウト内面まで
の距離を変えることができる。そのため、得られためっ
き製品には、ドロス噛込みに起因した欠陥がない良質の
めっき層が形成される。また、通板速度，金属帯材のサ
イズ等のめっき条件に応じて金属帯材の表面からスナウ
ト内面までの距離が変えられるため、極めて柔軟性に富
んだ溶融めっき装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の溶融めっき装置

【図２】 スナウト内部のめっき金属の流れを調べるた
めの水モデル

【図３】 本発明実施例の溶融めっき装置

【図４】 同実施例で使用したスナウトの断面

【図５】 同スナウトによるドロスの排出作用を比較例
と併せ示すグラフ

【図６】 めっき金属の流入孔を穿設したスナウトの例

【図７】 金属帯材の幅方向にも長さ可変としたスナウ
トの例

【符号の説明】

１０ 金属帯材 ２０ 還元炉 ２２ 出側
３１ スナウト ３１ａ 前壁 ３１ａ₁ ，３１ａ₂ 分割壁
３１ｂ 後壁 ３１ｂ₁ ，３１ｂ₂ 分割壁 ４０ めっき槽
５０ めっき浴 ５２ ドロス

フロントページの続き (72)発明者 畠中 信夫 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新製 鋼株式会社市川製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 還元雰囲気下で還元炉からめっき槽まで
   金属帯材を導くスナウトであって、前記金属帯材の表面
   と直交する方向に分割された前壁部及び後壁部をもち、
   前記前壁部及び前記後壁部の嵌合度が調整可能なよう
   に、前記前壁部及び前記後壁部を前記還元炉の出側に支
   持していることを特徴とする溶融めっき装置用スナウ
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１記載の前壁部及び後壁部は、金
   属帯材の幅方向に相互にスライドする分割壁で構成され
   ていることを特徴とする溶融めっき装置用スナウト。