JPH05339692A - 均一溶融メッキ用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、スリットノズルを用いた溶融メッ
キ装置において、被メッキ鋼帯の幅変化に応じて、自在
に溶融メッキ金属の吐出幅が制御できる溶融メッキ用ノ
ズルを提供する。 【構成】 随意に移動するシャッターをノズルのスリッ
ト部に設置し、シャッターとスリット間の隙間を該スリ
ット開口幅の２分の１以下とする。 【効果】 本発明により、被メッキ鋼帯の幅方向端部で
過不足のない溶融メッキが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板に被覆金属を高純
度に高速で溶融メッキする装置に関するものである。特
にＺｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂおよびこれらの金属の合金系
被覆鋼板は自動車用、建築用、電気機器用、缶用の材料
として広く用いられており、これらの被覆鋼板を製造す
る溶融メッキ装置の改良により、品質と生産性の向上を
図ることは産業上重要である。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶融メッキ方法としては、鋼帯を
還元性ガスの雰囲気中で加熱することにより表面を清浄
化した後、被覆したい金属の溶融浴に導いて浸漬メッキ
し、次いでメッキ浴より引き上げて、直後にスリット状
のノズルにより噴射する気体で過剰に付着した溶融金属
を除去して付着量を制御するもの、あるいは片面だけを
溶融金属に接触させた後、噴射気体により過剰の溶融金
属を除去して付着量を制御するものがある。このような
浸漬メッキはＺｎメッキ、Ａｌメッキおよびターンメッ
キに代表されるように、今日一般に広く使用される素材
の製造法として採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来法の欠点は、
鋼帯がメッキ浴中を通過する際、鋼帯の一部がメッキ浴
中に溶出し、この溶出した大部分のＦｅはその後、浴成
分と金属間化合物を形成して浴中に浮遊し、いわゆる浮
遊ドロスとなることであり、この浮遊ドロスはメッキの
際、メッキ層中に混入し、製品の外観や耐食性、加工性
などを低下させていた。

【０００４】次にメッキ浴の容量については、鋼帯をポ
ットロールでメッキ浴中に導入して浸漬できる程度の大
容量が必要である。従来この大容量にしたメッキ浴の浴
組成を変更する場合、特に大幅に変更して製品品種を切
り替える場合は、メッキ浴の一部をくみ出して、メッキ
金属や添加金属を補給もしくは添加する必要がある。こ
のため多大の費用、時間、労力を必要とするので、単一
のメッキラインで製造できる製品の種類には限界があっ
た。また浸漬時間が長いため金属と鋼板が反応して加工
性を劣化させる脆い合金層が厚く形成するので、メッキ
浴に添加元素を加えて合金層を薄くする手段が採られて
きたが、今日のように加工の程度が厳しくなると限界が
生じてくる。さらに空気中の酸素と溶融金属が反応して
酸化ドロスが発生し、溶融金属を無駄に消費するととも
に、鋼帯表面に付着して外観を損なっている。

【０００５】次にメッキ付着量の制御は前記の如く気体
絞り法により行うことが一般的であるが、ラインスピー
ドが１６０ｍ／ｍｉｎ以上になると、絞り落とされた金
属が激しく飛散しスプラッシュとなって鋼帯に付着した
り、鋼帯により持ち上げられるメッキ金属量も多くなっ
てドロスの発生量が多くなり、高速化には限界があっ
た。

【０００６】米国特許第３、２０１、２７５号明細書に
は、溶融メッキに適用した場合に前記の問題解決となる
方法が開示されているが、この方法はコーテイングノズ
ルより液面が低い樹脂溶液から毛細管現象で樹脂溶液を
吸い上げ、コーテイングノズルに樹脂溶液のメニスカス
を形成しテープと接触することによりコーテイングを行
っている。この方法を溶融メッキに適用しようとする
と、次のような問題点が生じる。毛細管現象により溶融
金属を吸い上げるためには管の壁が溶融金属と濡れ性が
良いことが必要であり、このような材質のものでは同時
に溶融金属と反応してしまい、吸い上げる途中で溶融金
属を汚染するとともに毛細管を閉塞してしまう。また溶
融金属は樹脂溶液と比較すると比重が大きいので円滑な
吸い上げが困難で、金属帯の走行速度が速くなると溶融
金属の供給が不足し、被覆ができなくなる。

【０００７】特開昭５９−６７３５７号公報にはアモル
ファスリボンの製造方法に着眼して溶融金属をスリット
状ノズルまたは多孔ノズルを通して回転デイスクの代わ
りに走行する鋼板上に吹き付け、吹き付けられた溶融金
属は鋼板によって冷却されてそのまま被覆金属とする方
法が開示されている。具体的には溶融金属を入れた容器
をドラム上を走行する鋼板の上方に設置し、溶融金属の
入った容器にはスリット状ノズルあるいは多孔ノズルを
付けておき、ノズル先端と板との間隔を近接させ、通常
１ｍｍ以下とする。溶融金属の流出速度はヘッドの高さ
あるいはＡｒ等の不活性ガスによる加圧方式により制御
される。この方法においては、被メッキ鋼帯の幅が変化
した時に溶融メッキ金属の吐出幅を変化させる手段につ
いての開示はなく、実操業は困難である。即ち、用途に
より変化する被メッキ鋼帯の幅に合わせて、ノズルから
の溶融メッキ金属の吐出幅を追従させることに関して被
メッキ鋼帯の幅よりもノズルからの吐出幅が小さいと被
メッキ鋼帯のエッジは不メッキとなり、一方被メッキ鋼
帯の幅よりもノズルからの吐出幅が大きいと、鋼帯エッ
ジまでメッキできるが、余剰の溶融金属は回収再使用と
なり、前述のドロスの問題は解決できない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決すべく種々検討した結果、本発明を創案した。即
ち、本発明の要旨とするところは、溶融メッキ金属を吐
出するスリットノズルを用いる溶融メッキ装置におい
て、被メッキ鋼帯の幅変化に応じて、随意に移動するシ
ャッターを前記ノズルのスリット内に設置し、シャッタ
ーとスリット間の隙間を該スリットの開口幅の２分の１
以下としたことを特徴とする均一溶融メッキ用ノズルに
ある。

【０００９】この装置によれば被メッキ鋼帯の幅変化に
応じて、自在に溶融メッキ金属の吐出幅が制御できる。
一般に、スリットノズルの鋼帯幅方向の開口幅を変える
ために、スリット内にシャッターを設けることは容易に
想定できることであるが、通常常温での円滑な機械的摺
動のためにシャッターとスリット間の機械的クリアラン
スは０．１ｍｍ程度必要であることから、吐出液体が漏
洩する問題があった。これがさらに溶融メッキの如く高
温になれば熱歪も加わるため、円滑な機械的摺動のため
にクリアランスを大きくする必要があり、吐出液（溶融
金属）の漏洩防止と円滑な摺動を両立することは困難と
考えられていた。

【００１０】ところで、溶融金属の持つ大きな表面張力
に対して、溶融金属と反応しない（濡れ性の悪い）材質
で構成したスリットとの間には、いわゆる毛細管現象で
示されるように溶融金属は吐出方向と逆方向の圧力を受
ける。図１は溶融金属４と濡れ性の悪い毛細管１を溶融
金属４中に浸漬した場合の状態を示す。毛細管１内の溶
融金属の表面２は毛細管外の溶融金属の表面３よりも低
く、この程度は毛細管１の径が小さい程大きい。この原
理を応用し、スリットからの溶融金属の吐出状況を詳細
に検討すると、図２に示すように鋼帯長手方向８のスリ
ット開口幅５に対して、この開口幅５の半分をシャッタ
ー６の厚みで閉塞した部分７では溶融金属の吐出は起き
なかった。この時、シャッター６の摺動は円滑に行え
た。シャッター６の厚みを減じ、部分閉塞部７の開口幅
が全開口幅５の半分を越えると機械的振動により部分的
に吐出を生じる場合があった。また部分閉塞部７の開口
幅が０．２ｍｍになるとシャッターの円滑な摺動ができ
ない。シャッターの断面形状は図３に示す矩形、図４に
示す円形、図５に示す三角形、図６に示す逆三角形など
種々の形状が適用可能である。また図７の鋼帯長手方向
のノズル断面（ｃ）において、スリットを含む鋼帯幅方
向に平行な断面ａ−ａ’およびｂ−ｂ’を各々図７
（ａ）および（ｂ）とするとシャッター上部のスリット
内９には溶融金属は侵入して行かない。これは前記の毛
細管の原理によるものである。またノズルにおいて溶融
金属と接触する面は溶融金属に対し耐溶食性を有する酸
化物系、炭化物系、窒化物系のセラミック材で被覆し、
溶融金属に対し、はじき性をもたせる。

【００１１】溶融金属の吐出速度は溶融金属自身のヘッ
ド圧あるいは窒素等の非酸化性ガスによる加圧などの静
圧によって制御する。

【００１２】

【実施例】次に図３（ａ）に示すタイプのシャッターを
用いた実施例により、本発明を説明する。本発明の条件
を満足する実施例１〜６の場合は、良好なシャッター機
能が得られたが、本発明の条件外の比較例１〜６では、
安定したシャッター機能が得られなかった。

【００１３】尚、図３（ｂ）、図４、図５、図６に示す
シャッター断面形状のいずれの場合にも、本発明の条件
を満足すれば、同様の効果が得られることはもちろんで
ある。また溶融アルミニウム、溶融錫、溶融鉛でも同一
の結果であった。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】最近の溶融アルミニウムメッキラインや
溶融亜鉛メッキラインは、自動車、建材を中心に益々生
産量が増え、それに応じてライン速度は益々速くなると
同時に、メッキ後の立ち上がり高さは益々高くなる傾向
にあり、建設コストは高くなる。一方、品種の多様化に
伴い、同一ラインでの品種切り替えロスも多くなる一方
である。さらに品質上の要求レベルも益々高度になり、
ドロス付着防止はもちろん、付着量の均一化、加工性の
向上が強く要求されている。

【００１６】ノズルによる溶融メッキ方法によれば以上
の問題点を一挙に解決できるが、本発明により実際の操
業が初めて可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シャッター原理図（毛細管）である。

【図２】シャッター概念図である。

【図３】矩形シャッター断面図である。

【図４】円形シャッター断面図である。

【図５】三角形シャッター断面図である。

【図６】逆三角形シャッター断面図である。

【図７】鋼帯幅方向シャッター作用の説明図であり、
（ａ）は（ｃ）におけるａ−ａ’断面図、（ｂ）は
（ｃ）におけるｂ−ｂ’断面図、（ｃ）は鋼帯長手方向
のノズル断面図である。

【符号の説明】

１ 毛細管 ２ 毛細管内の溶融金属表面 ３ 毛細管外の溶融金属表面 ４ 溶融金属 ５ 鋼帯長手方向のスリット開口幅 ６ シャッター ７ シャッターにより部分閉塞されたスリット ８ 鋼帯長手方向（走行方向） ９ シャッターにより部分閉塞されたスリット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融メッキ金属を吐出するスリットノズ
   ルを用いる溶融メッキ装置において、被メッキ鋼帯の幅
   変化に応じて、随意に移動するシャッターを前記ノズル
   のスリット内に設置し、シャッターとスリット間の隙間
   を該スリットの開口幅の２分の１以下としたことを特徴
   とする均一溶融メッキ用ノズル。