JPH08337860A - 溶融金属めっき鋼板の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、溶融金属の漏洩防止を経済性も配慮
して確実に行える溶融金属めっき鋼板の製造方法及び製
造装置を提供することを目的としている。 【構成】溶融金属浴を貫通し鉛直上方に向かって鋼帯を
走行させ、該鋼帯面に垂直な方向の高周波磁場を該溶融
金属浴に作用させると共に、該溶融金属浴の下側界面に
気体で正の静圧を作用させることを特徴とする溶融金属
めっき鋼板の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属めっき鋼板の
製造方法及び製造装置に関し、特に、溶融金属浴を貫通
させて鋼帯を鉛直上方に走行させめっきする所謂空中ポ
ットを用いためっき技術に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融金属めっき鋼板、ことに溶融
亜鉛めっき鋼板の製造方法としては、連続焼鈍炉を通し
た鋼帯を、溶融金属浴に斜め上方から浸漬させ、該浴内
に設けたロール（通称、シンクロール）により進行方向
を鉛直上方に変換、引上げてめっきするという方法が一
般的であった。ところが、この方法では、溶融金属を２
００トン程度も保持する大容量の容器を使用するため、
溶融金属浴の成分切換が困難、該浴中に浸漬された上記
ロールのメンテナンスが煩雑、発生したドロスが該ロー
ルと鋼帯の間に噛み込み、めっきされた製品表面の品質
不良となる等、問題が多々存在した。

【０００３】そこで、上記問題を解消する方法として、
溶融金属浴を貫通させて鋼帯を鉛直上方に向け走行させ
めっきするという方法が考案された。これにより、溶融
金属保持容器を数十ｋｇの溶融金属を保持する程度に小
容量化し、該溶融金属浴の成分切替を短時間で行えると
共に、該浴中に設けるロール等の機器がなくなることに
より、メンテナンスの煩雑さや製品表面の品質不良が削
減されると予想した。

【０００４】しかしながら、この方法では、溶融金属保
持容器の底が開口しているため、そこから溶融金属が下
方に漏洩する恐れがあり、それを防止するという重要な
課題が別途発生した。そのため、例えば、特公昭５１−
２０３３４号公報及び特開昭６３−１０９１４９号公報
は、該溶融金属保持容器に電磁ポンプを利用し、それで
溶融金属の漏洩を防止することを提案した。そして、特
開昭６３−１０９１４９号公報には、電磁ポンプへの鋼
帯導入部、つまり溶融金属浴下側に気体で正の静圧をか
けて溶融金属を封入する旨、記載されている。また、特
開昭６３−３０３０４５号公報は、鉛直方向に対峙させ
た磁極間に鋼帯を通過させ、磁極と鋼帯間に溶融金属を
供給し、前記磁極により鋼帯面に直角な磁界を形成する
と共に鋼帯面に平行に電流を通電し、磁界と電流の相互
作用により溶融金属の漏洩を防止する空中ポットを提案
し、加えて、その鋼帯通過位置に気体を噴射して溶融金
属浴の漏洩防止をより確実にする方法も開示した。さら
に、特開平５−８６４４６号公報は、上方に向かって移
動する金属帯を間に挟んで、一定間隔離して複数の移動
磁場印加装置を設け、該移動磁場印加装置の直下の通路
を通って供給された溶融金属を、該移動磁場印加装置の
電磁力によって上方に向けて流し、この間に前記溶融金
属によって上記金属帯の表面に金属めっき層を形成し、
上記通路の直下に金属帯を間に挟んで設けられた高周波
磁場印加装置の電磁力によって、前記溶融金属の流下を
防止する空中ポット法を提案した。

【０００５】つまり、空中ポット法では、溶融金属浴に
静圧や電磁力等をかけて上記開口部からの溶融金属の漏
洩防止を試みるようになった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶融金
属浴の下側界面にかける静圧だけでは、開口部が広くな
ると溶融金属の下側界面が不安定になり、溶融金属の完
全な漏洩防止が難しかった。また、静磁場、移動磁場等
だけを印加する方法でも、上記同様に下側界面を安定さ
せることが難しく、特に鋼帯と溶融金属保持容器の開口
部壁との距離が広くなった場合には、鋼帯近傍で溶融金
属が漏洩し易くなり、確実な漏洩防止を行うことは難し
かった。

【０００７】一方、特開平５−８６４４６号公報記載の
ように高周波磁場を用いると、溶融金属浴下側の界面が
安定し、漏洩防止作用は改善されるが、それでも完全な
漏洩防止は不十分であるし、漏洩防止に必要な電磁力を
発生させる巨大な磁場発生装置が必要であると共に、使
用電気の周波数も高く、電力も巨大であるという経済的
な問題もあった。また、該電磁力により誘起された電流
が溶融金属浴及び鋼帯を発熱させ、めっき品質上管理す
べき温度範囲内に抑えることが難しく、従って漏洩防止
に使う電力を最小にする必要があった。さらに、特開平
５−８６４４６号公報記載の方法では、溶融金属の漏洩
防止効果を高めるのに移動磁場を利用して溶融金属浴下
側界面にかかるヘッド圧を軽減しているが、そのため
に、めっき装置全体がさらに複雑なものになっていた。

【０００８】そこで、本発明は、空中ポット法の具現化
に関するかかる事情を鑑み、溶融金属の漏洩防止を経済
性も配慮して確実に行える溶融金属めっき鋼板の製造方
法及び製造装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、従来技術を見直し、以下の知見を得た。従
来の空中ポットにおいて溶融金属及び鋼板を挟んで鋼板
と垂直な方向の高周波磁場を発生させると、鋼板に平行
な面内で溶融金属を内側に押し込もうとする電磁力が発
生する。しかしながら、溶融金属の上下界面から等しい
位置に該高周波磁場を作用させても、溶融金属内に大き
さの等しい上下逆向きの力が同時に発生し、相殺される
ので、上向きの力は発生せず、溶融金属の漏洩防止は不
可能であった。従って、この電磁力を有効に使って溶融
金属の漏洩を防止するには、高周波磁場により発生する
電流を溶融金属の下側界面に集中させ、全体として上向
きの力とすることが必要で、そのため上側界面への磁場
の影響を小さくする、即ちある程度溶融金属のヘッドを
とり、磁気遮蔽等を行う必要があった。ところが、その
ようにすると、溶融金属の漏洩防止に必要な電力が著し
く大きくなり、実用できないものにしている。

【００１０】また、使用高周波は交流であるため、この
電磁力は磁場の変化と共に周期的に変化し、最低点では
０になって溶融金属浴に作用する下向きの重力より下回
ることが生じた。この期間は、通常溶融金属の慣性で漏
洩防止することになるが、十分に短いことが必要であ
り、このため、高周波の周波数を高くする必要がある。
さらに、電磁力の平均値を大きくするために、高周波磁
場そのものの磁界強度をさらに大きくする必要もある。

【００１１】一方、溶融金属の漏洩防止のため、溶融金
属浴の下側界面に気体で静圧をかけると、溶融金属の下
側界面の上方に作用する溶融金属のヘッド圧と界面下側
の気体圧力との差が小さくなり、実質的なヘッド圧が小
さくなって、溶融金属の漏洩防止には一応の効果はあっ
た。しかし、それだけでは、溶融金属の下側界面は不安
定で、気体の圧力と溶融金属ヘッド圧との差が界面張力
で維持され得る範囲を超えると、不可避的に溶融金属の
漏洩が生じ、完全な漏洩防止は困難であった。

【００１２】そこで、発明者は、鋭意研究、実験を行
い、上記高周波磁場の印加と気体圧力の利用を組み合わ
せることで前記問題点を解決できると共に、溶融金属及
び鋼帯温度の上昇解消、さらに経済性の向上にも有効で
あるという予想外の効果を見出したのである。すなわ
ち、本発明は、溶融金属浴を貫通し鉛直上方に向かって
鋼帯を走行させ、該鋼帯面に垂直な方向の高周波磁場を
該溶融金属浴に作用させると共に、該溶融金属浴の下側
界面に気体で正の静圧を作用させることを特徴とする溶
融金属めっき鋼板の製造方法である。また、本発明は、
上記下側界面に正の静圧を作用させると同時に上側界面
も同様とし、且つ両者の圧力は下側を大きくしたり、上
記下側界面に気体で正の静圧を作用させるに代え、該溶
融金属浴の上側界面に気体で負圧を作用させたり、上側
界面に気体で負圧、下側界面に正の静圧を同時に作用さ
せることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法で
ある。さらに、本発明は、溶融金属浴の上下界面の圧力
差が該溶融金属浴ヘッド圧の３０〜２５０％であった
り、あるいはほぼ等しいことを特徴とする溶融金属めっ
き鋼板の製造方法でもある。

【００１３】装置に関する本発明は、溶融金属を満た
し、その中を貫通して鉛直上方に向い鋼帯が走行する溶
融金属保持容器と、該容器外周から該容器壁と垂直に高
周波磁場を作用させる磁場発生手段と、上記溶融金属浴
の下側界面に気体で正の静圧を作用させる気体導入手段
とを備えたことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造
装置である。また、本発明は、上記下側界面に加え上側
界面にも気体導入手段を設けたり、上記下側界面への気
体導入手段に代え、上記溶融金属浴の上側界面に気体負
圧を作用させる減圧手段を備えたり、該溶融金属浴の上
側界面に気体負圧を、下側界面に正の静圧を作用させる
手段を備えたことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製
造装置でもある。

【００１４】

【作用】本発明では、溶融金属浴を貫通し鉛直上方に向
かって鋼帯を走行させ、該鋼帯面に垂直な方向の高周波
磁場を該溶融金属浴に作用させると共に、該溶融金属浴
の下側界面に気体で正の静圧を作用させるようにしたの
で、高周波磁場による上向きの力が小さくて済むように
なり、高周波磁場の発生に必要な電力が低減され、高周
波磁場による電磁力の作用が重力の作用よりも小さい期
間の溶融金属の漏洩も防止されるようになる。その結
果、高周波磁場の周波数低減も可能となった。

【００１５】また、本発明では、上記下側界面に正の静
圧を作用させると同時に上側界面も同様とし、且つ両者
の圧力は下側を大きくしたり、上記下側界面に気体で正
の静圧を作用させるに代え、該溶融金属浴の上側界面に
気体で負圧を作用させたり、あるいは上側界面に気体で
負圧、下側界面に正の静圧を同時に作用させるようにし
たので、上記効果が確実に達成できるようになる。

【００１６】さらに、本発明では、溶融金属浴の上下界
面の圧力差が該溶融金属浴ヘッド圧の３０〜２５０％で
あったり、あるいはほぼ等しくしたので、漏洩防止に電
磁力と気体圧力の作用をバランス良く用いることがで
き、最小電力で経済的なめっき作業ができるようにな
る。なお、前記上下界面での圧力差を溶融金属浴ヘッド
圧の３０〜２５０％としたのは、３０％以下では電磁力
の作用を併用しても溶融金属の漏れがあり、２５０％以
上では溶融金属を貫通して気体が上方へ噴出するからで
ある。

【００１７】以下、実施例において、図１〜３に基づ
き、具体的な本発明内容を説明する。

【００１８】

【実施例】まず、図１に示す本発明に係る装置を用いた
例であるが、この場合には、磁場発生手段１を溶融金属
浴２の下側に配置して、高周波磁場を作用させた。ま
た、溶融金属保持容器３の下側には、気体４の圧力保持
機構としてシールロール５及び圧力シール６を用い、そ
こに形成される部屋に、窒素を主成分とする気体を気体
圧力調節器１３より供給することで静圧をかけた。な
お、溶融金属保持容器に近い側の動圧成分が大きいと、
その変動により溶融金属浴の下側界面が不安定になるた
め、できるだけ図１のように気体導入手段１５を下側界
面位置から離して、静圧のみ作用するようにするのが望
ましい。

【００１９】図１に示す装置は、溶融金属保持容器３
（３０ｍｍ×２５００ｍｍの長方形に高さ３００ｍｍの
容積）の底部開口幅を１０ｍｍ、開口の長さを２０００
ｍｍとし、溶融金属として４７０℃の溶融亜鉛を用い
た。溶融金属浴保持器３内の溶融金属２のヘッドは、２
００ｍｍとし、その浴中に厚み０．８ｍｍ×幅１２００
ｍｍの鋼帯７を通板速度１００ｍ／ｍｉｎで走行させ、
該浴下側の気体４静圧を１３２０ｍｍＡｑ（ヘッド圧に
等しい）としたところ、磁場発生手段１の出力は５００
ｋＷ、高周波磁場の周波数は１０００Ｈｚで、溶融亜鉛
は完全に溶融金属浴保持器３内に保持され、安定しため
っき作業が行えた。なお、その際、高周波磁場の周波数
を５００Ｈｚまで下げたり、もしくは静圧を４００ｍｍ
Ａｑ（ヘッド圧の３０％）まで下げると、溶融金属保持
容器から溶融亜鉛が漏洩する場合があった。また、該浴
下側の気体静圧を３３００ｍｍＡｑ（ヘッド圧の２５０
％）としたところ、溶融亜鉛中へ気体が噴出し、鋼帯に
不めっきを生じたほか、静圧と電磁力の作用が不安定に
なり、下側界面の安定性もくずれ、気体の噴出と同時に
溶融亜鉛が漏洩するという状況が生じた。また、周波数
を３０００Ｈｚまで下げると静圧なしでも溶融亜鉛の漏
洩は見られなかったが、溶融亜鉛の温度が６５０℃以上
に上昇し、正常なめっき操業ができなかった。

【００２０】また、図１の実施例においては、浴上に付
着めっき量を調整するガスワイパ８を設けなかったが、
通常のガスワイピングを行った場合の実施例を図２に示
す。この場合には、ワイピングガスにより溶融金属浴の
上側界面に約２００ｍｍＡｑの圧力が作用する。そこ
で、下側界面の気体４静圧を１５２０ｍｍＡｑに増やし
たところ、図１の装置を用いた場合同様に溶融亜鉛の漏
洩が防止された。

【００２１】最後になるが、図１の装置において、溶融
亜鉛浴の上方にチャンバ１４を設け、排気する減圧手段
１６を備えた場合の実施例を図３に示す。この場合に
は、溶融亜鉛のヘッド圧１３２０ｍｍＡｑに対し、下側
界面の気体４圧力は炉内圧２０ｍｍａｑであったので、
上側界面の気体９を１３００ｍｍＡｑの負圧とした。そ
の結果、前記同様に有効なめっき作業が行えた。さら
に、溶融金属の上側界面を上記の如く負圧及び下側界面
に静圧を作用する場合には一層好ましい結果となった。

【００２２】なお、ここで示した実施例では圧力を保持
する機構としてシールロール５及び圧力シール６を揚げ
ているが、その機構は限定しない。例えばスリット、ラ
ビリンスシール、静圧パッド等の他の手段を用いてもよ
い。また、本発明にかかる装置の前後に他の設備が連続
して設置される場合があるが、本発明の請求範囲はこれ
にかかわらない。即ち、ガスワイパー８等の付着量制御
手段やデフロール１０、サポートロール１１、連続焼鈍
炉１２、合金化炉等の併用の有無は本発明の請求範囲を
逃れるものではない。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、従来
具体化の難しかった空中ポット法によるめっき作業が、
安定して且つ経済的に行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融金属の下側界面に高周波磁場を作用させ、
また溶融金属の下側に気体の静圧を作用させた場合の実
施例を示す図である。

【図２】図１の装置でガスワイピングを併用した場合の
実施例である。

【図３】溶融金属の下側に高周波磁場を作用させ、また
溶融金属の上側の気体を負圧にした場合の実施例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 磁場発生手段 ２ 溶融金属浴 ３ 溶融金属保持容器 ４ 下側界面に作用する気体 ５ シールロール ６ 圧力シール ７ 鋼帯（鋼板） ８ ガスワイパ ９ 上側界面に作用する気体 １０ デフロール １１ サポートロール １４ チャンバ １５ 気体導入手段 １６ 減圧手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 益人 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 赤岡 和夫 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 多田 雅彦 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属浴を貫通し鉛直上方に向かって
   鋼帯を走行させ、該鋼帯面に垂直な方向の高周波磁場を
   該溶融金属浴に作用させると共に、該溶融金属浴の下側
   界面に気体で正の静圧を作用させることを特徴とする溶
   融金属めっき鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 上記溶融金属浴の上側界面に気体で正の
   静圧を作用させ、且つ上記下側界面に作用させる気体の
   圧力が上側より大きいことを特徴とする請求項１記載の
   溶融金属めっき鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 溶融金属浴を貫通し鉛直上方に向かって
   鋼帯を走行させ、該鋼帯面に垂直な方向の高周波磁場を
   該溶融金属浴に作用させると共に、該溶融金属浴の上側
   界面に気体で負圧を作用させることを特徴とする溶融金
   属めっき鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 溶融金属浴の下側界面に気体で正の静圧
   を作用させることを特徴とする請求項３記載の溶融金属
   めっき鋼板の製造方法。
5. 【請求項５】溶融金属浴の上下界面の圧力差は、該溶融
   金属浴ヘッド圧の３０〜２５０％であることを特徴とす
   る請求項１〜４いずれか記載の溶融金属めっき鋼板の製
   造方法。
6. 【請求項６】溶融金属浴の上下界面の圧力差は、該溶融
   金属浴のヘッド圧とほぼ等しいことを特徴とする請求項
   １〜４いずれか記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
7. 【請求項７】 溶融金属を満たし、その中を貫通して鉛
   直上方に向い鋼帯が走行する溶融金属保持容器と、該容
   器外周から該容器壁と垂直に高周波磁場を作用させる磁
   場発生手段と、上記溶融金属浴の下側界面に気体で正の
   静圧を作用させる気体導入手段とを備えたことを特徴と
   する溶融金属めっき鋼板の製造装置。
8. 【請求項８】 溶融金属を満たし、その中を貫通して鉛
   直上方に向い鋼帯が走行する溶融金属保持容器と、該容
   器外周から該容器壁と垂直に高周波磁場を作用させる磁
   場発生手段と、上記溶融金属浴の上側界面に気体負圧を
   作用させる減圧手段とを備えたことを特徴とする溶融金
   属めっき鋼板の製造装置。
9. 【請求項９】 溶融金属浴の下側界面に気体で正の静圧
   を作用させる気体導入手段を備えたことを特徴とする請
   求項９記載の溶融金属めっき鋼板の製造装置。