JPH1192900A - 溶融金属めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅方向に均一な溶融金属めっき品質を有する
金属帯の製造が可能な溶融金属めっき装置を提案する。 【解決手段】 上方に移動する金属帯を下方から浸入さ
せ溶融金属めっきを施す溶融金属めっき浴の保持容器
と、金属帯の板厚方向に交番磁界を発生させる磁場発生
装置とを有し、かつ保持容器の直下に金属帯の幅方向温
度を制御する制御手段を設ける。制御手段として、幅方
向両端部で金属帯に当接して配設された導電性ロールあ
るいは導電性クランプとしてもよい。また、制御手段
を、金属帯の幅方向端部を冷却する冷却手段、あるいは
金属帯の幅方向中央部を加熱する加熱手段としてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯の表面に溶
融金属めっきを施す溶融金属めっき装置に係り、とく
に、略鉛直方向に導かれる金属帯を通過可能とする溶融
金属めっき浴を保持しつつ金属めっきを施す溶融金属め
っき装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属帯に対する溶融金属めっき
は、溶融金属めっき浴中に、金属帯を連続的に浸漬し、
さらに溶融金属めっき浴内に設けられたシンクロールに
より上向きに方向転換し上方に引き上げて、一対のガス
ワイピングノズルにより、表面に付着した溶融金属めっ
き層の厚さを調整することにより行われていた。

【０００３】しかしながら、上記した溶融金属めっき方
法には、めっき浴が大容量のため、浴成分の切替えを
頻度良く行うことが困難である、めっき浴中に浸漬さ
れたシンクロールの保守が煩雑である、金属帯とシン
クロールとの接触により擦り傷が発生する、溶融金属
めっき浴中に浮遊するドロスを金属帯とシンクロール間
に噛込み、表面品質不良など製品品質が劣化する、など
の問題があった。

【０００４】このような問題に対し、シンクロール等の
浴中で金属帯と接触する機器を必要としないめっき方法
として、溶融金属めっき浴を空中に保持する、いわゆる
空中ポット方式の溶融金属めっき装置を用いた溶融金属
めっき方法が提案されている。例えば、特開平5-86446
号公報には、上方に向かって移動する金属ストリップを
間にはさんで、移動磁場印加装置を設け、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移動磁
場印加装置の電磁力によって上方に向けて流し、通路の
直下の金属ストリップ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溶融金属の流出を防止する
金属ストリップに対する溶融金属めっき方法が開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような空中ポット
方式の溶融金属めっき装置を採用することにより、めっ
き浴を小容量化することができ、短時間での浴成分の切
替えが可能となるほか、浴中機器が無くなることにより
保守が軽減され、さらに金属帯表面の品質不良の発生が
減少することなどが期待できる。しかしながら、特開平
5-86446 号公報に記載された技術を用いてめっき浴を安
定して保持するためには、めっき浴直下で金属帯の板面
を垂直に貫く交番磁束を必要とし、高周波磁場印加装置
による交番磁束により金属帯内に高周波の誘導電流が発
生し、ジュール発熱により金属帯が加熱される。とくに
この誘導電流は高周波電流に特有な表皮効果により金属
帯幅方向端部に集中するため、幅方向端部が局所的に加
熱される。このため、 金属帯の幅方向で溶融金属めっき浴への浸入温度が不
均一となり、局部的な合金層の生成または成長によるめ
っき密着性の低下等の品質異常が発生する、 走行する金属帯が急に停止した場合などには、金属帯
の幅方向端部が溶融し、金属帯が破断する などの問題があった。

【０００６】本発明は、上記した問題を解消するために
なされたものであり、幅方向に均一な溶融金属めっき品
質を有する金属帯の製造が可能な溶融金属めっき装置を
提案することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上方に移動す
る金属帯を下方から浸入させ、該金属帯に溶融金属めっ
きを施す溶融金属めっき浴の保持容器と、該保持容器の
下端部に配設され該金属帯の板厚方向に交番磁界を発生
させ該溶融金属めっき浴を保持する磁場発生装置とを有
する溶融金属めっき装置において、前記保持容器の直下
に前記金属帯の幅方向温度を制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする金属帯の溶融金属めっき装置であり、
本発明では、前記制御手段が、前記金属帯の幅方向両端
部で前記金属帯に当接して配設された導電性ロールとす
るのが好ましく、また、前記制御手段が、前記金属帯の
幅方向両端部で前記金属帯に当接して配設された導電性
クランプとしてもよい。

【０００８】また、本発明では、前記制御手段を、前記
金属帯の幅方向両端部を冷却する冷却手段としてもよ
く、また前記保持容器の直下でかつ前記金属帯の幅方向
中央部を加熱する加熱手段としてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の金属帯の溶融金属めっき
装置は、図１に示すように、溶融金属めっき浴４の保持
容器３と、該溶融金属めっき浴４を保持するために、該
保持容器３の下端部に配設され金属帯１の板厚方向に交
番磁界を発生させる磁場発生装置２、２と、金属帯１の
幅方向温度の制御手段５、５とを有する。

【００１０】保持容器３は、上下に開口を有し、金属帯
１に溶融金属めっきを施す溶融金属めっき浴４を収容す
る。そして、保持容器３は、上方に移動する金属帯１が
通過する位置に設けられ、金属帯１を、下方の開口から
保持容器３内の溶融金属めっき浴４内に浸入させ溶融金
属めっきを施す。なお、本発明では、めっきに供する溶
融金属は、配管を利用して外部サブポットから供給した
り、サブポットを利用して保持容器との間で循環するこ
とが可能である。

【００１１】保持容器内の溶融金属めっき浴４は、保持
容器の下端部に配設された磁場発生装置２、２により発
生された金属帯の板厚方向に向かう交番磁界による電磁
力により保持されている。この状態を模式的に図２に示
す。なお、金属帯の幅方向温度の制御手段は省略してあ
る。交番磁界を印加することにより、溶融金属めっき浴
下面に金属帯幅方向に周回する誘導電流Ｂが発生する。
この誘導電流Ｂと交番磁束Ａとの作用により溶融金属め
っき浴下部に上向きの電磁力Ｃが発生し、溶融金属めっ
き浴４が保持容器３から漏洩するのを防止している。

【００１２】磁場発生装置２は、金属帯を挟んで両側
に、鉄心21にコイル22を巻いた電磁石を配設する構造と
するのが好ましい。磁場発生装置２、２間の間隔が充分
に狭い場合には、溶融金属めっき浴４下面と磁場発生装
置２、２の下面とが同じ高さであっても溶融金属めっき
浴４の保持は可能であるが、磁場発生装置２、２間の間
隔が広くなると、図３（ａ）に示すように、交番磁束Ａ
が下に凸の弧を描くため、発生する電磁力Ｃの方向が傾
き、溶融金属めっき浴の保持に実質的に寄与する力が減
少する。これを防止するためには、図３（ｂ）に示すよ
うに、溶融金属めっき浴４の下面を磁場発生装置２の下
面より高い位置とし、直線となる交番磁束Ａを多くする
必要がある。

【００１３】しかし、これら交番磁束Ａは、溶融金属め
っき浴下部に誘導電流Ｂを発生させ溶融金属めっき浴を
保持する電磁力Ｃを生じさせるとともに、溶融金属めっ
き浴に浸入する直前の金属帯１に作用し図３（ｂ）に示
すように金属帯１内に誘導電流Ｄを発生させる。この誘
導電流Ｄは、ジュール発熱により金属帯１の板温を上昇
させる。また、誘導電流Ｄは高周波電流に特有な表皮効
果により金属帯幅方向端部に集中し、金属帯の幅方向端
部の板温を局所的に上昇させる。

【００１４】本発明では、このような金属帯幅方向の温
度の不均一を解消し、幅方向温度を制御するため、図１
に示すように、保持容器の直下に金属帯の幅方向温度を
制御する制御手段５を設けている。制御手段５は、金属
帯１を挟んで両側に配設するのが好ましいが、片側でも
所期の目的が達成できればよく、両側に限定する必要は
ない。

【００１５】制御手段として、導電性ロール、あるいは
導電性クランプを用いるのが好ましい。導電性ロールあ
るいは導電性クランプは、保持容器の直下でかつ金属帯
の幅方向両端部で金属帯に当接して配設される。導電性
ロールあるいは導電性クランプは、金属帯の幅方向両端
部に集中する誘導電流を緩和し、端部の発熱を抑制して
金属帯の幅方向の温度分布を制御する。なお、導電性ロ
ールあるいは導電性クランプは鉄、銅などの導電性材料
で製作されたものであればとくに限定されない。また、
導電性クランプは、走行中には金属帯に疵をつけるため
に、金属帯が停止した場合に用いることが好ましい。導
電性クランプの設置により、金属帯の幅方向端部が溶融
し金属帯が破断することがなくなり安定した溶融金属め
っき浴の保持が可能となる。

【００１６】制御手段として、導電性ロール51を設置し
た溶融金属めっき装置の１実施例を図４（ａ）に、ま
た、導電性クランプ52を設置した場合を図４（ｃ）に示
す。図４（ａ）、あるいは図４（ｃ）においては、いず
れも、誘導電流Ｄが集中する金属帯１の幅方向両端部に
導電性ロール51、あるいは導電性クランプ52を配設して
いる。

【００１７】交番磁束Ａの作用により溶融金属めっき浴
４の下部に誘導電流Ｂが発生するとともに、溶融金属め
っき浴に浸入する直前の金属帯１に誘導電流Ｄが発生
し、しかも金属帯１の幅方向端部に集中する。（図４
（ｂ）参照）。金属帯１の幅方向端部でしかも金属帯１
に当接するように導電性ロール51を配設し、さらに配設
された導電性ロール51、51間をバイパスケーブル６で電
気的に連結して、誘導電流Ｄの金属帯幅方向端部への集
中を緩和するのが望ましい。導電性クランプ52の場合に
おいても、配設されたクランプ52、52間をバイパスケー
ブル６で連結する。これにより、金属帯１の幅方向端部
の発熱を抑えることができ、幅方向の温度が制御でき
る。

【００１８】制御手段として、冷却手段を用いてもよ
い。冷却手段を設置した溶融金属めっき装置の１実施例
を図５に示す。冷却手段により、誘導電流が集中し板温
が高くなる金属帯幅方向両端部を冷却して、幅方向の温
度偏差を緩和し、幅方向の温度を制御する。これによ
り、均一なめっき品質が得られる。図５では、金属帯の
両面から冷却手段53、53により冷却しているが所望の冷
却が可能であれば片面からのみ冷却してもよい。図５で
は、冷却手段として、ノズル55から不活性ガスを吹き付
けるガスジェットとしているが、金属帯両端部のみと接
触する水冷ロールなども好適であり、冷却手段はとくに
限定されない。

【００１９】制御手段として、加熱手段を用いてもよ
い。誘導電流が集中する金属帯端部の発熱量を予測し、
加熱手段により幅方向温度が均一となるように金属帯中
央部を加熱する。加熱手段は、とくに限定しないが、ノ
ズルから高温の不活性ガスを吹き付けるガスジェット、
あるいは金属帯中央部のみを加熱する加熱ロールとする
のが好適である。中央部をスリットノズル56とした加熱
手段54、54を設置した溶融金属めっき装置の１実施例を
図６に示す。

【００２０】

【実施例】

（実施例１） 図４（ａ）に示す溶融金属めっき装置を用いて、板厚1.
0mm ×板幅1000mmの鋼帯に溶融亜鉛めっきを施した。な
お、図４（ａ）に示す溶融金属めっき装置は、保持容器
の直下に制御手段として導電性ロールを設置したもので
ある。導電性ロールは銅製であり、直径30mm、幅50mmの
ロールを、鋼帯幅方向両端部に鋼帯表裏面に当接して配
設し、ロール間をバイパスケーブルで連結した。溶融金
属めっき浴への溶融金属の供給は、外部サブポットを設
置し、配管を介し、金属帯両面に向かって吐出させた。

【００２１】磁場発生装置には周波数1000Hz、300kW の
電力を投入し、鋼帯の搬送速度100mpmで溶融亜鉛めっき
を実施した。溶融亜鉛めっき浴に浸入する直前（めっき
浴直下10mmの位置）の鋼帯幅方向の温度を放射温度計で
測定し、その幅方向温度偏差を図７に示す。なお、導電
性ロールを鋼帯に当接しないで溶融亜鉛めっき浴に浸入
させた場合についても鋼帯の幅方向温度を測定し比較例
とした。

【００２２】図７から、導電性ロールを鋼帯幅方向両端
部に当接した本発明例では、鋼帯端部の温度上昇もな
く、鋼帯幅方向の温度偏差は±５℃以下と少なく均一な
温度分布となり局部的な品質異常は認められなかった。
これに対し、導電性ロールを当接しない比較例では、幅
方向両端部で板温が上昇して、幅端部から20mmに約50℃
の高温部が発生し、局部的に合金層が成長し、めっき密
着性が劣化した。

【００２３】このように、本発明の溶融金属めっき装置
を適用すれば、局部的品質異常の発生を抑制しめっき品
質が向上することがわかる。 （実施例２）板厚1.0mm ×板幅1000mmの鋼帯に溶融亜鉛
めっきを施した。溶融亜鉛めっき操業中に、鋼帯の搬送
が10sec 間停止した。この際、溶融金属めっき装置に、
図４（ｃ）に示すように導電性クランプを鋼帯幅方向の
両端部に設置した場合（本発明例）と設置しない場合
（比較例）について幅方向の温度分布を測定し、図８に
示す。

【００２４】比較例では、幅方向端部の温度が1500℃を
越え、鋼の融点を越えたのに対し、本発明例では幅方向
端部の温度上昇もなく略均一な温度分布となった。 （実施例３）図５（ａ）に示す溶融金属めっき装置を用
いて、板厚1.0mm ×板幅1000mmの鋼帯に溶融亜鉛めっき
を施した。なお、図５（ａ）に示す溶融金属めっき装置
は、保持容器の直下に制御手段としてノズルから常温の
窒素ガスを吹き付ける冷却手段を設置したものである。
冷却手段は、常温の窒素ガスをノズルから吹き付けるガ
スジェットとした。ノズルは10mmφの単孔とし、ガス圧
200mmH₂Oとした。ノズルは鋼帯幅方向両端部（端部から
10mmの位置) に鋼帯表裏面から吹き付けられるように配
設した。

【００２５】磁場発生装置には周波数1000Hz、300kW の
電力を投入し、鋼帯の搬送速度100mpmで溶融亜鉛めっき
を実施した。溶融亜鉛めっき浴に浸入する直前（めっき
浴直下10mmの位置）の鋼帯幅方向の温度を放射温度計で
測定し、その幅方向温度偏差を図９に示す。なお、幅端
部での冷却を行わない場合についても鋼帯の幅方向温度
を測定し比較例とした。

【００２６】図９から、本発明例では、鋼帯端部の温度
上昇もなく、鋼帯幅方向の温度偏差は±５℃以下と少な
く、局部的な品質異常は認められなかった。これに対
し、比較例では、幅方向両端部で板温が上昇して、幅端
部から20mmに約50℃の高温部が発生し、局部的に合金層
が成長し、めっき密着性が劣化した。このように、本発
明の溶融金属めっき装置を適用すれば、めっきムラの発
生を抑制しめっき品質が向上することがわかる。 （実施例４）図６に示す溶融金属めっき装置を用いて、
板厚1.0mm ×板幅1000mmの鋼帯に溶融亜鉛めっきを施し
た。なお、図６に示す溶融金属めっき装置は、保持容器
の直下に制御手段としてノズルから高温の窒素ガスを吹
き付ける加熱手段を設置したものである。加熱手段は、
高温（1000℃）の窒素ガスをノズルから吹き付けるガス
ジェットとした。ノズルは950mm 幅×５mm長さのスリッ
トとし、ガス圧100mmH ₂Oとした。ノズルは鋼帯幅方向中
央部（950mm 幅）に鋼帯表裏面から吹き付けられるよう
に配設した。

【００２７】磁場発生装置には周波数1000Hz、300kW の
電力を投入し、搬送速度100mpmで実施した。溶融亜鉛め
っき浴に浸入する直前（めっき浴直下10mmの位置）の鋼
帯幅方向の温度を放射温度計で測定し、その幅方向温度
偏差を図10に示す。なお、中央部での加熱を行わない場
合についても鋼帯の幅方向温度を測定し比較例とした。

【００２８】図10から、本発明例では、鋼帯端部の温度
上昇もなく、鋼帯幅方向の温度偏差は±５℃以下と少な
く、局部的な品質異常は認められなかった。これに対
し、比較例では、幅方向両端部で板温が上昇して、幅端
部から20mmに約50℃の高温部が発生し、局部的に合金層
が成長し、めっき密着性が劣化した。このように、本発
明の溶融金属めっき装置を適用すれば、めっきムラの発
生を抑制しめっき品質が向上することがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、溶融金属めっき浴に浸
入する直前の金属帯の幅方向温度を制御し、幅方向に均
一な溶融金属めっき品質を有する金属帯の製造を可能と
するという産業上格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融金属めっき装置の１実施例を示す
概略説明図である。

【図２】本発明の溶融金属めっき装置における交番磁束
と発生する誘導電流、電磁力との関係を示す概略説明図
である。

【図３】本発明の溶融金属めっき装置における溶融金属
めっき浴の位置と、交番磁束、誘導電流、電磁力との関
係を示す概略説明図である。（ａ）は溶融金属めっき浴
の下面と磁場発生装置の下面とがほぼ一致する位置関係
の場合であり、（ｂ）は溶融金属めっき浴の位置が磁場
発生装置の下面の位置より高い場合である。

【図４】本発明の溶融金属めっき装置の１実施例を示す
概略説明図であり、（ａ）、（ｃ）は斜視図、（ｂ）は
断面図である。

【図５】本発明の溶融金属めっき装置の１実施例を示す
概略説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図で
ある。

【図６】本発明の溶融金属めっき装置の１実施例を示す
概略説明図である。

【図７】本発明の１実施例である鋼帯の幅方向温度分布
を示すグラフある。

【図８】本発明の１実施例である鋼帯の幅方向温度分布
を示すグラフある。

【図９】本発明の１実施例である鋼帯の幅方向温度分布
を示すグラフある。

【図10】本発明の１実施例である鋼帯の幅方向温度分布
を示すグラフある。

【符号の説明】

１ 金属帯 ２ 磁場発生装置 21 鉄心 22 コイル ３ 保持容器 ４ 溶融金属めっき浴 ５ 制御手段 51 導電性ロール 52 導電性クランプ 53 冷却手段 54 加熱手段 55 ノズル 56 スリットノズル ６ バイパスケーブル Ａ 交番磁束 Ｂ 誘導電流 Ｃ 電磁力 Ｄ 誘導電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天笠 敏明 千葉県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 松川 敏胤 千葉県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 加藤 千昭 千葉県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 (72)発明者 安藤 敦司 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社技術研究所内 (72)発明者 山下 竜一 愛媛県東予市北条962番地14号 日新製鋼 株式会社東予建設本部内 (72)発明者 永井 孝典 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 宇ノ木 賢一 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上方に移動する金属帯を下方から浸入さ
   せ、該金属帯に溶融金属めっきを施す溶融金属めっき浴
   の保持容器と、該保持容器の下端部に配設され該金属帯
   の板厚方向に交番磁界を発生させ該溶融金属めっき浴を
   保持する磁場発生装置とを有する溶融金属めっき装置に
   おいて、前記保持容器の直下に前記金属帯の幅方向温度
   を制御する制御手段を設けたことを特徴とする金属帯の
   溶融金属めっき装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記金属帯の幅方向両
   端部で前記金属帯に当接して配設された導電性ロールで
   あることを特徴とする請求項１記載の金属帯の溶融金属
   めっき装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記金属帯の幅方向両
   端部で前記金属帯に当接して配設された導電性クランプ
   であることを特徴とする請求項１記載の金属帯の溶融金
   属めっき装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記金属帯の幅方向両
   端部を冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項
   １記載の金属帯の溶融金属めっき装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段が、前記金属帯の幅方向中
   央部を加熱する加熱手段であることを特徴とする請求項
   １記載の金属帯の溶融金属めっき装置。