JPH08246120A

JPH08246120A - 連続溶融亜鉛めっきラインのターンダウンロール室

Info

Publication number: JPH08246120A
Application number: JP4569795A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kurihara; 正典栗原; Hiroshi Maki; 宏牧; Masayuki Hatakeyama; 誠之畠山; Shigeru Inoue; 茂井上
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1996-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】連続溶融亜鉛めっきラインにおけるターンダ
ウンロール室、特に、ターンダウンロール室内の天井部
に亜鉛が凝固付着することを防止する装置を提供するこ
とを目的とする。【構成】ターンダウンロール室の天井部に、その内部
天井部を加熱昇温するための電気ヒーター等の加熱手段
を設けた連続溶融亜鉛めっきラインのターンダウンロー
ル室。【効果】雰囲気中の亜鉛蒸気がターンダウンロール室
内の天井部に凝固付着することが抑制される。その結
果、天井部から亜鉛の凝固付着物が鋼板上に落下するこ
とがなくなり、これが原因の欠陥の発生を防ぐことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続溶融亜鉛めっき
ラインにおけるターンダウンロール室、特に、ターンダ
ウンロール室内の天井部に亜鉛が凝固付着することを防
止する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融亜鉛めっきラインには、鋼板の
焼鈍をめっきライン外で行うライン外焼鈍方式と、めっ
きライン内で焼鈍を行うライン内焼鈍方式があり、ライ
ン内焼鈍方式が一般的である。ライン内焼鈍方式の場
合、一般にめっきライン内に還元焼鈍炉を備えており、
鋼板の焼鈍を横型炉で行うものと、縦型炉で行うものが
ある。

【０００３】図３に、従来の横型の焼鈍炉を持つ連続溶
融亜鉛めっきラインの焼鈍炉の冷却帯の出口部からから
めっき部に至る装置を示す。図において、５は冷却帯、
７はターンダウンロール室、９はスナウト、１０は溶融
亜鉛ポットである。

【０００４】ターンダウンロール室７は、冷却帯５の出
口に設けられ、焼鈍炉と後記するスナウト９を接続する
とともに、鋼板がスナウトを経由して溶融亜鉛ポット１
０の方向に方向転換するためのターンダウンロール１４
が配設された装置である。スナウト９は、その下端が溶
融亜鉛浴１７中に浸漬され、その上端がターンダウンロ
ール室７を介して焼鈍炉に接続された箱型筒状の構造
で、鋼板を外気に触れることなく焼鈍炉から溶融亜鉛ポ
ット１０に搬送する。冷却帯５には鋼板を搬送するため
のハースロール１３、溶融亜鉛ポット１０には鋼板を浸
漬通過させるためのシンクロール１５が配設されてい
る。

【０００５】この装置で、Ｈ₂−Ｎ₂混合ガス等の還元
性雰囲気ガス（以下、雰囲気ガスという）がスナウト９
の下部からスナウト内に供給され、ターンダウンロール
室７、冷却帯５を経て図示してない入側の還元焼鈍炉に
向かって鋼板の進行方向と逆方向に流れる。圧延された
鋼板は、還元焼鈍炉で焼鈍されると同時に良好な密着性
を得るためにその表面が還元、活性化される。次いで、
鋼板は冷却帯５で所定の温度まで冷却された後スナウト
９を通って溶融亜鉛ポット１０に導かれ、溶融亜鉛めっ
きされる。溶融亜鉛めっきされた鋼板はガスワイピング
ノズル１１で付着量を調整された後、必要に応じて、合
金化炉１２で合金化処理あるいは図示してないスパング
ル調整装置によりスパングル調整が施され、あるいはさ
らに、形状矯正、調質圧延、化成処理等が施されて所要
の溶融亜鉛めっき鋼板となる。

【０００６】金属亜鉛の蒸発潜熱は３１．０１ｋｃａｌ
／ｍｏｌと小さいため、亜鉛の蒸発凝縮が比較的容易に
起る。このため、溶融亜鉛めっき中にスナウト内の溶融
亜鉛浴面から亜鉛が蒸発する。蒸発した亜鉛は雰囲気ガ
ス中に含まれる微量の酸素あるいは炉のシール部等から
炉内に侵入した酸素等によって酸化され、酸化亜鉛とな
ったものが炉やスナウトに堆積した後あるいは直接、ス
ナウト内の溶融亜鉛浴面に落下し、異物として堆積浮遊
する。この異物が原因すると考えられる表面欠陥が鋼板
に発生することがある。

【０００７】近年、溶融亜鉛めっき鋼板の表面品質は、
益々厳格化する傾向にあり、上記現象に起因する欠陥の
低減が重要課題の一つになっている。上記の欠陥を減少
するために、スナウト内に堆積浮遊する異物に着目した
種々の検討がなされ、以下の技術が提案されている。

【０００８】（１）発生した亜鉛蒸気を積極的に外部に
吸引し、そこでフィルターで分離する方法（特開昭６２
−１０３３５１号公報、特開昭５６−１５８８６０号公
報）。

【０００９】（２）スナウト内の浴面に落下した異物等
を機械的または流動的に移動、またはさらにスナウト外
に排出させる方法（特開昭６１−１４９４６７号公報、
特開昭６１−１８６４６３号公報、実開昭６３−４６４
５９号公報、実開平２−３３２５１号公報、特開平２−
７００４９号公報、特開平４−１２０２５８号公報）。

【００１０】（３）発生防止・抑制の観点から、浴面に
シートを浮かべる方法（特開平１−２９４８５１号公
報）、浴面の加熱または冷却を行う方法（特開昭６０−
２７７７４６号公報、特開平２−１３３５５９号公報、
特開平５−１７１３８５号公報）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これらの技術により、
前記の欠陥の低減を図っているが、その効果は必ずしも
充分とはいえない。特に、前記の（１）の方法では、ス
ナウト内の雰囲気ガス中の亜鉛蒸気の分圧が低下し、更
なる亜鉛の蒸発を誘因するという問題がある。またスナ
ウト周辺に機器、配管の配置を必要とするため、鋼板の
通板性、溶融亜鉛ポット近傍での作業性を損なうという
問題がある。

【００１２】この発明は、前記の欠陥の発生を低減する
ことが可能な装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題は、連続溶融亜
鉛めっきラインのターンダウンロール室の天井部を加熱
昇温するための加熱手段を設けることにより解決され
る。

【００１４】

【作用】本発明者らは、前記の欠陥の発生原因につい
て、種々検討した。その結果、スナウト内に蓄積浮遊す
る異物によるものとは別に、炉内で鋼板表面に直接落下
した異物によると認めらめれる欠陥が多数存在すること
を新たに知見した。この欠陥の発生原因を究明するため
に、炉内の状況を詳細に調査した。その結果、第４図に
示すように、スナウト内壁、炉内壁、炉床等に粉状の付
着物、堆積物が認められたが、ターンダウンロール室内
壁、特に、その天井部８に顕著な付着物が認められ、こ
の付着物が鋼板表面に直接落下したことにより欠陥が発
生している可能性の大きいことがわかった。

【００１５】ターンダウンロール室内の天井部の付着物
について調査したところ、付着物のＺｎ濃度は、９０．
４〜９３．２ｗｔ．％であり、付着物がＺｎＯである場
合のＺｎ濃度（約８０ｗｔ．％）に比べて高く、また、
ＥＤＸ分析の結果では、金属Ｚｎに由来するピークが認
めら、付着物は炉内表面側でＺｎＯ、炉壁側になるにつ
れて金属Ｚｎが多くなることが観察された。

【００１６】上記の調査結果から、ターンダウンロール
室内の天井部の付着物はスナウト内の溶融亜鉛浴面から
蒸発した亜鉛が雰囲気ガス中に含まれる微量の酸素と反
応したＺｎＯの付着により形成されたものは少なく、金
属亜鉛が先ず炉壁に凝固付着し、その後、一部がＺｎＯ
となって形成されたものである可能性が強いことが明ら
かになった。

【００１７】ターンダウンロール室内の天井部への亜鉛
の凝固付着は、天井部で雰囲気ガスが冷却され、その温
度が雰囲気ガス中の亜鉛蒸気の飽和温度以下になったこ
とにより起こった現象であると考えられる。

【００１８】また、ターンダウンロール室内の天井部に
付着物が多い理由およびこれが原因で鋼板表面に欠陥が
発生する理由は必ずしも明確ではないが次のように考え
られる。

【００１９】スナウト内の溶融亜鉛浴面の直上部で飽和
蒸気圧近くに達した亜鉛蒸気が、スナウト下部に供給さ
れた雰囲気ガスにより希釈されながらスナウト内を上昇
する。蒸発した亜鉛蒸気の一部は、スナウト内を上昇す
る途中で、スナウト壁等により冷却されあるいは雰囲気
ガス中の微量酸素によりＺｎＯとなって、直接亜鉛浴面
に落下しあるいはスナウト内壁に付着するが、一部はそ
のままスナウト内を上昇してターンダウンロール室やそ
の先の冷却帯に送られ、そのまま冷却されあるいは炉の
シール部等から侵入した酸素等と反応してＺｎＯとなっ
た後、炉壁や炉床に付着、堆積する。

【００２０】ターンダウンロール室は雰囲気ガスの流速
が遅くまた機械的な振動を受けることも少ないので、タ
ーンダウンロール室内の天井部に凝固付着した亜鉛は小
さいうちに落下することが少なく、その一部が酸化され
ながら成長する。成長した付着物が鋼板上に落下した場
合、ほぼ水平に走行する活性な表面の鋼板上への落下で
あることに加えて鋼板温度が浴温より高くまた溶融亜鉛
浴に着くまでの時間が長いので、亜鉛浴に至る間に鋼板
と付着物との界面で合金化反応が起こることにより、鋼
板表面に欠陥を生じやすくなるのではないかと推定され
る。

【００２１】特に、横型炉の場合、炉容積が小さいた
め、炉内に供給される雰囲気ガス流量が少ないために雰
囲気ガスによる亜鉛蒸気の希釈が少なく、亜鉛の蒸気圧
が相対的に高くなり、また雰囲気ガスによる炉内攪拌効
果も少ない。このためターンダウンロール室内の天井部
での付着物の形成がより顕著となり、この付着物の落下
による鋼板の表面欠陥の発生がより著しくなると推定さ
れる。

【００２２】一方、冷却帯では雰囲気ガスを高速で循環
しながら鋼板に吹きつけることに加えて、機械的な振動
も大きいので、大きな付着物が形成されることが少な
い。また、スナウトは溶融亜鉛ポット内のめっき装置か
らの振動やめっき部装置の定期的交換や鋼板破断等の際
の鋼板の通板作業時の振動等の影響が大きいため、大き
な付着物が形成されることが少なく、また付着物が落下
しても合金化反応が進むための時間も不足しているので
欠陥発生に対する影響が少ないと推定される。

【００２３】本発明は前記の知見から、ターンダウンロ
ール室内の天井部の付着物落下により欠陥が発生し、こ
れを防止するには、天井部への金属亜鉛の凝固付着を防
止する対策が有効であると判断したことに基づくもので
あり、ターンダウンロール室の天井部を加熱、昇温する
ための加熱手段を設けたものである。

【００２４】ターンダウンロール室の天井部の加熱手段
により、その天井部がその近傍の雰囲気ガス中の亜鉛蒸
気の飽和温度以上になるように加熱制御されているの
で、雰囲気中の亜鉛蒸気がターンダウンロール室内の天
井部に凝固付着することが抑制される。その結果、天井
部から亜鉛の凝固付着物が鋼板上に落下することがなく
なり、これが原因の欠陥発生を防ぐことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明について、実施例に基づいて説
明する。

【００２６】図１は、本発明に係るターンダウンロール
室の一実施例を示す。図で、ターンダウンロール室の天
井部８に電気的加熱手段１が設けられおり、１は電気ヒ
ーター、２はヒーターの温度を検出する温度センサー、
３はヒーターの温度を制御するための温度制御盤、４は
ヒーター加熱用電源である。尚、図のその他の符号は図
３の場合と同一の符号を用いている。

【００２７】温度センサー２によりヒーター１の温度を
検出し、温度制御盤３により、ヒーター１の温度がその
近傍の雰囲気ガス中の亜鉛蒸気の飽和温度以上になるよ
うに加熱制御して、亜鉛蒸気が凝固付着することがない
ようにするので、スナウト内を上昇してきた亜鉛蒸気が
ターンダウンロール室内の天井部で凝固付着することが
抑制される。したがって、天井部から鋼板上に亜鉛の凝
固付着物が落下することがなく、これが原因の欠陥の発
生を防ぐことができる。ターンダウンロール室の天井部
に亜鉛蒸気による凝固付着物の形成が著しい横型の焼鈍
炉の場合に本発明の効果がより大きい。

【００２８】本発明では、天井部の凝固付着物が鋼板上
に直接落下することを防ぐことが必要であり、そのため
に、ヒーターは鋼板の走行部の上面を覆っていることが
必要である。具体的には、その幅は鋼板の幅以上、その
長さは少なくとも鋼板の水平走行部の上面を覆う長さと
するすることが必要である。

【００２９】ヒーターの形状は特に問わないが、できる
だけ平面であることが望ましい。ヒーターは一体構造の
ものでも小ブロックに分割したものを組み合わせた構造
のものでもよい。電熱素線に平板を被覆した構造のもの
でもよい。燃焼ガス、過熱蒸気、その他の熱源または回
収熱を用いたヒーターでもよい。

【００３０】ヒーター表面温度は２００〜６００℃の温
度範囲に制御することが望ましい。４５０〜４８０℃程
度の浴温度で溶融亜鉛めっきを行うと、めっき中にスナ
ウト９内の溶融亜鉛浴面から亜鉛が蒸発する。蒸発した
亜鉛蒸気は、スナウト９内に供給される雰囲気ガス中で
拡散希釈され、また、スナウト９内を上昇する途中で酸
化あるいは冷却によりスナウト内壁に付着あるいは浴面
に落下するため、ターンダウンロール室での亜鉛の蒸気
圧は溶融亜鉛浴の直上部の蒸気圧より低下している。こ
のためヒーター表面温度は溶融亜鉛浴温度より低くても
亜鉛蒸気が凝固付着しないが、この温度が２００℃を下
回ると亜鉛の凝固付着を防止する効果が低下する。ま
た、この温度が６００℃を超えるとエネルギーコストが
上昇することに加えて溶融亜鉛浴に侵入する鋼板の温度
制御に影響を与える。

【００３１】上記の実施例ではターンダウンロール室７
に配設されたロールは１本であるが、本発明のターンダ
ウンロール室は、複数のロールを配設した場合も含む。
また、本発明が対象とする連続溶融亜鉛めっきラインは
亜鉛中に他の合金成分、例えば４．５ｗｔ．％Ａｌ−Ｚ
ｎめっきなどの亜鉛系合金めっきを行うラインも含む。
また、必要があれば、さらにヒーターを冷却帯５とター
ンダウンロール室７との間のシール部６の鋼板走行部の
上部に適用してもよい。

【００３２】図１に示す本発明のシールロール室を用い
た横型の還元焼鈍炉の溶融亜鉛めっきラインで溶融亜鉛
めっきを行い欠陥発生状況を調査した。使用したヒータ
ーの構造を図２に示す。図２で、（ａ）はヒーター１の
下面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図
で、２０は寸法が約１２０×１２０ｍｍのセラミック焼
結体の遠赤外線ヒーターであり、これを組み合わせて配
列し、幅約１．９２ｍ×長さ約５．０４ｍの平板のヒー
ター１とした。また、めっき素材および雰囲気ガス流
量、ヒーターの温度は下記の条件により、溶融亜鉛めっ
きは常用される条件によった。

【００３３】（１）鋼板幅：６１０〜１、８８０ｍｍ、
（２）鋼板厚さ：０．４〜３．２ｍｍ、（３）鋼帯走行
速度：最大９３ｍｐｍ、（４）雰囲気ガス流量：４００
Ｎｍ ³／Ｈｒ、（５）ヒーター温度：２００〜６００℃ 結果を、従来装置による場合の欠陥発生状況とあわせて
表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】本発明例によるものは従来装置によるもの
に比べて欠陥の発生量が約８０％低減されている。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、雰囲気中の亜鉛蒸気
がターンダウンロール室内の天井部に凝固付着すること
が抑制される。その結果、天井部から亜鉛の凝固付着物
が鋼板上に落下することがなくなり、これが原因の欠陥
の発生を防ぐことができる。また、通板性その他の作業
性の支障となることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図。

【図２】本発明の実施例のヒーターの構造を示す図。

【図３】従来装置を示す図。

【図４】従来装置における炉内の付着物、堆積物の付
着、堆積状態を示す図。

【符号の説明】

１電気ヒーター２温度センサー３温度制御盤４加熱用電源５冷却帯７ターンダウンロール室８天井部９スナウト１０溶融亜鉛ポット１１ガスワイピングノズル２０セラミック焼結体の遠赤外線ヒーター２１炉内の付着・堆積物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上茂東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続溶融亜鉛めっきラインのターンダウ
ンロール室の天井部を加熱昇温するための加熱手段を設
けたことを特徴とする連続溶融亜鉛めっきラインのター
ンダウンロール室。