JPH07180015A

JPH07180015A - 溶融金属めっき装置

Info

Publication number: JPH07180015A
Application number: JP5327787A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kurihara; 正典栗原; Yutaka Suzukawa; 豊鈴川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-18
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2797940B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、帯状金属部材に溶融金属をめっき
する場合に問題となる、めっき浴槽内のボトムドロスの
巻き上げを有効に防止し得る溶融金属めっき装置を提供
することを目的としている。【構成】本発明に係る溶融金属めっき装置は、溶融金
属を収納するめっき浴槽と、このめっき浴槽に設けられ
たシンクロールとを主要構成部材としている。このシン
クロールの端面には、ロール端面と同心円状の凹部が形
成されている。この凹部の深さは、Ｌをシンクロール端
面からの凹部の深さとし、Ｄをシンクロールの直径とし
た場合、２Ｌ／Ｄ≧０．２なる関係を満たしている。【効果】帯状金属部材に溶融金属めっきをほどこす場
合、シンクロールの回転によって生じたシンクロール端
面の凹部からの旋回流によって、ボトムドロスをシンク
ロールから離れる方向へ制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯状金属部材を連続的
に溶融金属めっきに浸漬させるために用いられ、特にめ
っき槽内でのドロス巻き上げを防止するために用いて好
適な溶融金属めっき装置に関する。

【０００２】

【従来技術】ストリップ（鋼帯）の連続溶融亜鉛めっき
設備において、溶融亜鉛めっき装置は図５に示すよう
に、焼鈍処理されたストリップ１をスナウト２を通じて
めっき浴槽３内に導入し、シンクロール４を回転させて
ストリップ１を反転して、垂直に引き上げるようになっ
ている。この際、ストリップ表面に溶融亜鉛が付着す
る。この溶融亜鉛は、ストリップがめっき浴槽３から出
た直後にエアナイフ５で払拭され、このことにより溶融
めっき厚が調整される。

【０００３】めっき浴ではストリップ１の通過やシンク
ロールの回転によって随伴流が準定常的に引き起こされ
る。さらに、めっき浴では、浴温を調整するために誘導
加熱装置６が用いられるが、これにより循環流が準定常
的に生じている。そして、ストリップ１の通過スピード
（ラインスピード）やサイズなどが変更され、随伴流や
循環流の流れの強さや向きが微妙に変化しながら絶えず
流動している。

【０００４】さらにめっき浴槽内では、ストリップ１や
金属製のシンクロール４およびそれを支持するフレーム
などからＦｅ分が溶出し、これが亜鉛と化合してＦｅＺ
ｎ₇主成分とするドロスが生成する。このドロスはその
生成初期においては粒径が数μｍと小さく槽内を浴流動
などと共に浮遊（ないしは回遊）しているが徐々に成長
して数１０〜１００μｍに大きくなり、浴槽底部に堆積
する（このドロスをボトムドロスと呼ぶ）。ボトムドロ
スの堆積量が多くなると、ストリップ１の走行、ロール
の回転などの随伴流によって再び巻き上げられ、ストリ
ップ表面に付着し、表面品質を著しく劣化させる場合が
増大してくる（これをドロス欠陥と呼ぶ）。すなわち、
ストリップ１のドロス欠陥として顕在化するドロス粒径
は、数１０μｍ以上であることから、このボトムドロス
の除去及び巻き上げ防止は、溶融亜鉛めっき鋼板の品質
上大きな課題である。

【０００５】近年、特に自動車車体の耐食性ニーズが高
まり、車体用に使用される表面処理鋼板の比率が高まり
つつある、特に溶融亜鉛めっき鋼板は低価格で供給でき
防錆性も優れるため、その適用部位が外装用部分（いわ
ゆるボデイ）にまで拡大してきている。しかしながら、
外装用の鋼板表面は美麗さが要求されるため前記のよう
なドロス欠陥の問題は、ますます顕在化することとなり
早急に解決することが求められている。

【０００６】従来は、このドロス欠陥を生じさせないた
めに、めっき浴槽を２つ以上設置して、定期的（１０〜
２０日間ごと）に交換し、使用しためっき浴槽底部に堆
積したドロスをすくい出す方法がくり返されている。ま
た、めっき浴槽を１つしか有しない設備ではラインを数
日間休止し、清掃除去を２〜３ケ月に一回づつ行ってい
るところもある。

【０００７】いずれにしてもボトムドロス除去作業を行
うには、当然ながら数〜数１０時間以上の休止を余儀な
くされるため、連続かつ安定的に生産を続けられないの
が実態である。また、１０〜２０日間の使用中において
も、堆積ドロスの量は徐々に増大してくるため、使用期
間の中〜後期にはドロスの巻上げを抑えるためにライン
スピードを低めにしたり、浴温コントロール用の誘導加
熱装置の運転を少なくするなどの様々な操業制約をおこ
なわざるを得ない。

【０００８】このようなことから、近年、休止回数を減
少し連続かつ安定液な生産を続けるために次のような技
術が開示されている。特開平5-171383号では、堆積したドロスをポンプやＮ
₂バブルなどで汲み上げて回収し、ボトムドロスの巻き
上げを防止する方法及び装置が開示されている。特開平3-47956 号では、めっき浴槽底部とシンクロー
ルとの間に、曲面、水平面などの遮蔽板を沈設し、巻き
上がるボトムドロスを阻止する方法及び装置が開示され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの従来例においても次に示すような課題が存在す
る。まず、堆積したドロスをポンプやＮ₂バブルなどで
汲み上げ回収する方法（特開平5-171383号）では、ボト
ムドロスを含んだ溶融亜鉛浴を系外へ引き出しドロスを
除去した後にめっき浴に戻す方式となるため、溶融亜鉛
の凝固対策や回収除去装置の連続除去方法及び能力、設
備コストなどに問題が生じる。さらに、特開平3-47956
号では、不透明かつ高温のめっき浴中への遮蔽板の設置
及び取り外し作業が困難であるといった問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、シンクロール直下付近にボトムドロスを堆積
させることなく、また新たな設備を設けることもなくボ
トムドロスの巻き上げを有効に防止し得る溶融金属めっ
き装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記目的
を達成するためにボトムドロスを巻き上げる要因につい
て検討を加え、その一つであるシンクロールの回転に着
目した。その結果、ロール端面の形状を変更するだけで
準定常的に生じているめっき浴流動を制御し、ドロスの
巻き上げをストリップに近付けないことができるといっ
た知見を得た。

【００１２】本発明の溶融金属めっき装置は、帯状金属
部材が導入される溶融金属めっき槽と、この溶融金属め
っき槽内に設けられ前記帯状金属部材が巻回されたシン
クロールとを備え、前記シンクロールのの端面に該ロー
ル端面と同心円状の凹部が形成された構成となってい
る。

【００１３】本発明の溶融金属めっき装置は、前記シン
クロールの凹部の深さを２Ｌ／Ｄ≧０. ２（Ｌ= シンク
ロール端面から凹部底面までの深さ、Ｄ= シンクロール
の直径）とした構成とするものである。

【００１４】

【作用】本発明の溶融金属めっき装置は、被めっき材で
ある帯状金属部材をめっき浴槽内の金属めっき浴に導入
し、シンクロールで反転させて引き上げていく。この時
シンクロールはストリップと接触しているため、ストリ
ップの進行に合わせて回転する。

【００１５】シンクロールが回転すると、シンクロール
の凹部内では、凹部底面に接しているめっき浴が凹部底
面の回転によって強制的に回転させられ、その遠心力に
より凹部側面へ向かう流れを形成する。凹部側面に向か
っためっき浴流れは、凹部底面方向へは進行できないた
め、凹部底面から凹部開口面へ向かう流れ即ちロール胴
内からロール胴端部へ向かって進行する。このようにし
て前記凹部で形成されたロール胴外方へ向かうめっき浴
の流れは、めっき浴槽の底部に堆積したボトムドロスを
随時ロールの側方へ導く。

【００１６】

【実施例】本発明に係る溶融金属めっき装置の一実施例
について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本
実施例の説明において、上記従来例で説明した構成につ
いては同様の符号を付してその説明を省略する。

【００１７】本実施例のシンクロール１０は、耐熱性の
合金が被覆された円筒状のロール本体１２の両端部に、
鏡板１４が接合されて構成されている。この鏡板１４
は、図に示すように、ロール端部よりもロール胴内方の
位置に設けられている。従って、鏡板１４及びロール端
部の内周面１２a によって、ロール端面の凹部１６を形
成している。このロール端面の凹部１６によって、ロー
ル端面付近の浴流れをロールから離反する方向へ制御
し、ロール直下へのボトムドロスの堆積及び巻き上げを
防止できる。

【００１８】すなわち、ストリップの通過やシンクロー
ル１０の回転によって準定常的に浴流動が生じている
が、この状態でドロスはシンクロール１０の直下付近に
堆積する傾向がある。このため、ラインスピードの変化
やシンクロールの回転速度に変化があると、これに敏感
に反応し、ボトムドロスを再び巻上げてしまう。しかる
に、実施例に示すように、上記構成のシンクロールを使
用するとシンクロールの端面付近の浴流れを定常的にシ
ンクロールの端面から離れる方向へ制御するため、この
流れにのったドロス自身がシンクロールから離れる方向
へ導かれる。この結果、ボトムドロスの堆積はストリッ
プ１のラインスピードの変化、シンクロールの回転など
の影響を全く受けないこととなる。

【００１９】本発明者らは、実際の箱型のめっき浴槽と
幾何学的に相似な１／４の水モデル実験装置（図６参
照）を用い、浴流動を変えてドロスの巻上がりを防止す
る観点から様々な端面形状のシンクロールを使用してド
ロス代替のトレーサがどの位置に堆積するか、そしてラ
インスピードの変化等で巻上がりはないかなどを確認し
た。その結果、本発明の形状が最適であることを確認し
た。

【００２０】そのメカニズムを説明すると次の通りであ
る。まず、ロールの端面に何らの加工もしない従来型の
シンクロールを用いた場合のロール端面付近の浴流れ
は、図７に示すように、矢印Ｘ、Ｙの随伴流によってシ
ンクロール４直下のボトムドロスＤを巻き上げることに
なった。

【００２１】また、本実施例のシンクロール端面形状と
は逆に、鏡板をロール胴内方から外方へ向かうに従って
縮径したシンクロールを用いた場合のロール端面付近の
浴流れは、図８に示すように、鏡板に沿って徐々に発達
成長した随伴流がめっき浴槽中心部に向かう流れＺを形
成し、ボトムドロスＤの堆積及びこれに伴うボトムドロ
スＤの再巻き上げも中央部分が増大した。

【００２２】これに対し、本実施例のシンクロールを使
用した場合の浴流れを図３に示す。ストリップ１が進行
すると、ストリップ１と接触状態を保ったままシンクロ
ール１０が回転する。シンクロール１０が回転すると、
ストリップ１の随伴流によってボトムドロスＤが巻き上
げられる。

【００２３】このとき、シンクロール１０の鏡板１４
（凹部底面）に接しているめっき浴が鏡板１４の回転に
追従して強制的に回転させられ、その遠心力によりロー
ル端部の内周面１２ａ（凹部側面）へ向かう流れＡを形
成する。ロール端部の内周面１２ａに流れためっき浴
は、鏡板１４の方向へは進行できないため、鏡板１４か
ら凹部開口面へ向かう流れＢ即ちロール胴内からロール
胴端部へ向かう流れを形成する。この流れＢは、ロール
の回転によって旋回流Ｃとなって凹部１６内を旋回しな
がらロール両端から離れる方向に進行する。このように
して鏡板１４及びロール端部の内周面１２ａから構成さ
れた凹部１６で形成されたロール胴外方へ向かうめっき
浴の旋回流Ｃは、めっき浴槽の底部に堆積したボトムド
ロスを随時ロール両端から離れる方向へ導く。

【００２４】本実施例のシンクロールを使用すること
で、めっき浴内の流動をシンクロールの側方へ逃がすこ
とができるので、従来シンクロールの直下に堆積してい
たボトムドロスをめっき浴槽の側壁付近へ排除すること
ができる。この結果、堆積されたドロスがストリップの
ラインスピードの変化やサイズの変化などによって再び
巻き上がった場合でもストリップに近づくことを防止で
きるといった効果を奏する。また、ボトムドロスがスト
リップの随伴流にのって、めっき浴槽全体に大きく回遊
する頻度や粒子個数を著しく減少させることができ、い
わゆるドロス欠陥を防止するといった優れた効果を奏す
る。

【００２５】さらに、本発明に係るシンクロールを構成
するためには、鏡板１４をロール胴内方へややずらした
だけで良いため、新たな設備を設ける必要がなく、設備
コストを低減することができる。

【００２６】次に、鏡板１４の設置位置を変化させた場
合のボトムドロスの巻上がり高さについて検討した結果
を図４に示す。ここでは、シンクロール端面から凹部の
深さをＬとし、シンクロールの直径をＤとした場合の２
Ｌ／Ｄを横軸（Ｌ：１０〜７５ｍｍ、Ｄ：１５０〜２０
０ｍｍ）、ボトムドロスの巻上がり高さ（図中、Ｈで表
示）を縦軸とした。

【００２７】図４から明らかなように、２Ｌ／Ｄが大き
くなるにつれてドロスの巻上がり高さが小さくなる傾向
にある。そして、２Ｌ／Ｄ≧０．２では巻き上がったド
ロスによってストリップにドロス欠陥を生じることのな
い範囲である高さまでドロスの巻き上げの高さを抑制す
ることができた。さらに、２Ｌ／Ｄ≧０．３ではボトム
ドロスの巻き上げをほぼ完全に防止することができる。
従って、２Ｌ／Ｄのさらに好ましい範囲は、２Ｌ／Ｄ≧
０．３である。

【００２８】〔実験例〕次に、本発明の実験例について
詳述する。図１に示すめっき浴槽を用いて本発明の効果
を確認した、設置したシンクロールの形状は、Ｌ＝２０
０ｍｍ、Ｄ＝７５０ｍｍ、ロールシェル厚さｔ＝２０ｍ
ｍで、２Ｌ／Ｄ＝０．５３である。操業条件は、対象材
として自動車外装用鋼板とし、Ａｌ濃度は０．０９〜
０．１１％とした。

【００２９】めっき完了後の鋼板サンプルを板幅×１０
００ｍｍの大きさで採取し、鋼板上のドロス付着個数を
確認した。この結果を表１、表２に示す。表１は、鋼板
のドロス付着個数とラインスピードを本発明のシンクロ
ールを用いたものと従来のシンクロールを用いたものと
で比較している。鋼板サンプル数は５０であり、単純平
均値で示している。

【００３０】これによって、従来超美麗な表面品質の鋼
板を約３０ｍｐｍ（７０ｍｐｍ−１００ｍｐｍ）スピー
ドアップしても製造できるようになった。また、めっき
浴槽の交換回数を表２に示すが、シンクロールの形状を
本発明のものにすることで、従来よりも約１／４ほど交
換回数を減少させることが可能となった。

【００３１】この実験から明らかなように、本実施例の
シンクロールを用いることで、溶融亜鉛めっき鋼板を製
造するにあたって品質上の課題であるドロス欠陥を生じ
ることなくラインスピードを上げることができた。ま
た、めっき浴槽の交換回数を減らすことでライン休止回
数及び時間を大幅に低減できることが可能となった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【発明の効果】本発明の溶融金属めっき装置によれば、
ロール端面の浴流れをロールから離れる方向へ制御する
ことで、シンクロール直下付近にボトムドロスを堆積さ
せることなくボトムドロスの巻き上げを有効に防止し得
ることができるといった効果を奏する。また、既存のシ
ンクロールの端面に凹部を形成するだけで良いため新た
な設備を導入する必要がなく、設備コストを低減するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す溶融金属めっき装置の
構成を模式的に示す説明図。

【図２】本発明の一実施例に用いられるシンクロールの
端面部の斜視図。

【図３】本発明の一実施例を示す溶融金属めっき装置の
作用を模式的に示す説明図。

【図４】本発明の一実施例について、２Ｌ／Ｄとボトム
ドロスの巻き上がり高さとの関係を示す図。

【図５】従来の溶融金属めっき装置の説明図。

【図６】本発明者が実験に使用した溶融金属めっき装置
の水モデル装置の説明図。

【図７】同水モデルによる実験結果を示す説明図。

【図８】同水モデルによる実験結果を示す説明図。

【符号の説明】

１ストリップ２スナウト３金属めっき浴槽４シンクロール５エアナイフ６誘導加熱装置１０シンクロール１６凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状金属部材が導入される溶融金属めっ
き槽と、この溶融金属めっき槽内に設けられ前記帯状金
属部材が巻回されたシンクロールとを備え、前記シンク
ロールの端面に該ロール端面と同心円状の凹部が形成さ
れていることを特徴とする溶融金属めっき装置。
【請求項２】前記シンクロールの凹部の深さが、下記
条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の溶融金属
めっき装置。２Ｌ／Ｄ≧０. ２ただし、Ｌ= シンクロール端面から凹部底面までの深さＤ= シンクロールの直径。