WO2012096401A1 - 溶融金属メッキ槽の整流部材及び連続溶融金属メッキ装置 - Google Patents

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山内　優
司 大山
面高　正明
晃 古田
晃一 西沢
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新日本製鐵株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for suppressing the rolling up of the bottom dross caused by the flow of molten metal plating that occurs as the steel plate travels or the sink roll rotates.
  • a hot dip galvanizing apparatus for performing hot dip galvanizing treatment on a steel plate is supported by a plating tank 51 filled with hot dip zinc 71 and a roll support member 53 that is rotatably suspended in the plating tank 51.
  • the sync roll 52 is made up of.
  • the steel plate 75 entering the plating tank 51 from the upper side is turned upward by being wound around the sink roll 52 and pulled up from the plating tank 51.
  • molten zinc adheres to the surface of the steel plate 75 to form a galvanized layer.
  • the iron eluted from the steel sheet reacts with the hot dip zinc to generate a bottom dross 72 mainly composed of an iron zinc alloy and deposits on the bottom of the plating tank 51.
  • the hot dip zinc 71 in contact with the steel plate 75 moves in the moving direction of the steel plate 75 as the steel plate 75 enters the plating tank 51 from the upper side.
  • a flow (hereinafter referred to as “associated flow”) is generated.
  • FIG. 10A the accompanying flow of the molten zinc 71 loses its place at the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with each other, and is discharged to the lower side of the sink roll 52. Reflected by the side wall and flowing downward, the bottom dross 72 is wound up.
  • the bottom dross 72 When the bottom dross 72 is rolled up, the rolled up bottom dross 72 adheres to the surface of the steel plate 75. Since the bottom dross 72 is hard, a bottom dross defect which is a push rod is generated on the surface of the steel plate 75 when rolling or processing.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 in order to prevent the bottom dross 72 from rolling up and to prevent the occurrence of bottom dross defects, a rectifying member is provided to cover the lower side and the side of the sink roll 52, A technique has been proposed in which the flow of molten zinc 71 that is about to flow is blocked by a rectifying member to prevent the bottom dross 72 from rolling up.
  • Patent Document 3 proposes a technique for preventing a bottom dross 72 from rolling up by providing a rectifying member having a plurality of holes at the bottom of the sink roll 52.
  • JP 2002-69602 A JP 2000-54097 A WO2007 / 139206
  • the rectifying member shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 is attached to a roll support member 53 that supports the sink roll 52 and a bearing portion of the sink roll 52 (a side member shown in Patent Literature 2). Therefore, when the sink roll 52 is pulled up from the plating tank 51 and the sink roll 52 is replaced, it is necessary to remove the rectifying member from the roll support member 53 and the sink roll 52, and the replacement work of the sink roll 52 becomes complicated.
  • the bearing of the sink roll 52 is made of ceramic. Therefore, in order to prevent cracking due to rapid thermal expansion of the ceramic bearing, the sink roll 52 and the roll support member 53 are gradually raised before the sink roll 52 and the roll support member 53 are immersed in the molten zinc 71. A preheating step for heating is required. At this time, if the rectifying member is attached to the sink roll 52 and the roll support member 53, energy for preheating the rectifying member is wasted.
  • the straightening member completely covers the lower side of the sink roll 52, the generated bottom dross 72 is deposited on the straightening member, and this accumulated bottom dross 72 is wound up by the flow of the molten zinc 71 accompanying the rotation of the sink roll 52. And adheres to the surface of the steel plate 75.
  • the rectifying member disclosed in Patent Document 3 has an effect of attenuating the flow velocity on the wall surface that is generated on both sides of the sink roll and winds up the bottom dross. However, it does not have a side plate as a current plate, and the effect is not sufficient particularly when the plate passing speed of the steel plate is high or when the width of the plate passing through is wide.
  • An object of the present invention is to provide a rectifying member for a molten metal plating tank capable of solving the above-described problems and suppressing the rolling up of the bottom dross, and a continuous molten metal plating apparatus using the same.
  • the present inventors diligently studied the structure of an apparatus for preventing rolling-up in a continuous hot dipping bath.
  • a rectifying member comprising a horizontal plate and a side member formed with a number of diffusion holes provided vertically extending from the horizontal plate above the horizontal plate. It has been found that a strong flow can be weakened while being permeated by a two-stage mechanism, and the roll-up of the bottom dross can be effectively prevented.
  • the flow of the accompanying flow is changed while being attenuated by the horizontal plate, and the accompanying flow is further attenuated and diffused by the side member in which a large number of diffusion holes are formed ahead of it. It has been found that even when the flow collides with the side wall of the plating tank, there is no force enough to wind up the bottom dross, and the flow after the accompanying flow collides with the wall surface of the plating apparatus can be made harmless.
  • the present invention has been made on the basis of the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • a continuous molten metal plating apparatus comprising the rectifying member of the molten metal plating tank of (1) or (2).
  • the horizontal dimension from the bearing part of the sink roll to the steel sheet exit side is 300 mm or more, and the horizontal dimension from the sink roll bearing part to the steel sheet entrance side is 350 mm or more (3) ) Continuous molten metal plating equipment.
  • the horizontal plate respectively disposed horizontally from the lower side of both end portions of the sink roll rotatably disposed in the plating tank toward the outer side of the sink roll, and from both ends of the sink roll Since the rectifying member of the molten metal plating tank is composed of a lateral member disposed at a spaced position, extending upward from the end of each horizontal plate, and formed with a number of diffusion holes, the molten zinc
  • the horizontal plate changes its direction in the outward direction, is diffused in various directions outside the side member by the diffusion holes of the side member, and the flow velocity is attenuated, so that the bottom dross rolls up. It is suppressed.
  • a flow straightening member 10 (hereinafter simply referred to as “flow straightening member 10”) of a molten metal plating tank of the present invention is composed of a horizontal plate 1 and a side member 2 which is a side member. Yes.
  • the horizontal plates 1 are respectively disposed in the horizontal direction from below the opposite side end portions of the sink roll 52 toward the outer side of the sink roll 52. As shown in FIG. 1A, the horizontal plate 1 is not located below the steel plate 75.
  • the side members 2 extend upward from the outer end of each horizontal plate 1 and are disposed at positions spaced from both ends of the sink roll 52.
  • the side member 2 has a large number of diffusion holes 2a.
  • the side member 2 is a so-called punching metal
  • the diffusion hole 2a is a round hole.
  • the diffusion hole 2a formed in the side member 2 is not limited to a round hole, but may be a polygonal hole such as a triangular hole, a square hole, or a hexagonal hole, or a long hole.
  • the diameter of the diffusion hole 2a does not need to be constant from the sink roll side of the side member 2 to the wall surface side of the plating bath, for example, from the sink roll side of the side member 2 toward the wall surface side of the plating bath,
  • the shape may gradually increase in diameter or vice versa.
  • the hole diameter defined in the present invention refers to the diameter on the sink roll side.
  • the hole diameter means the equivalent circle diameter of the diffusion hole 2a calculated from the area of the hole.
  • the rectifying member 10 composed of the horizontal plate 1 and the side member 2 is supported by a support member 3 attached to a plating tank 51.
  • the rectifying member 10 is not attached to the sink roll 52 or the roll support member 53 that supports the sink roll 52. For this reason, when the sink roll 52 is replaced, the rectifying member 10 is not pulled up from the plating tank 51, so that the replacement work of the sink roll 52 is not complicated.
  • the support member 3 is attached to the edge surface 51a of the plating tank 51, and extends horizontally into the plating tank 51.
  • a vertical member 3b that hangs down from the tip of the horizontal member 3a and supports the side member 2 is formed.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 discharged to the lower side of the sink roll 52 hits the horizontal plate 1 and has a slightly upward component in the outer direction of the horizontal plate 1 ( The direction of flow changes in the direction of the side member 2 ((2) in FIG. 2). At this time, the flow velocity of the accompanying flow is attenuated.
  • the accompanying flow reaches the side member 2, the accompanying flow is diffused in various directions outside the side member 2 by the diffusion holes 2 a of the side member 2 and flows in the wall surface direction of the plating tank 51. ((3) in FIG. 2). For example, even if the accompanying flow hits the wall surface of the plating tank 51, the accompanying flow is sufficiently diffused and the flow velocity is attenuated, so that the bottom dross 72 is prevented from rolling up.
  • the horizontal plate 1 Since the horizontal plate 1 has a flat plate shape and is disposed in the horizontal direction, dross is hardly accumulated on the horizontal plate 1. However, since dross may slightly accumulate when the operation is stopped, the horizontal plate 1 may be perforated. Even when the horizontal plate 1 has a hole, the accompanying flow strikes the horizontal plate 1 at an angle, so that a mechanism that changes the flow direction upwards after the flow velocity is attenuated works.
  • the horizontal plate 1 is preferably a flat plate without a hole because the dross is easily wound up by the accompanying flow that has passed through the hole.
  • FIG. 3 The present inventors have filled the water tank that reproduces the plating tank with respect to the rectifying member of the molten metal plating tank, precipitates the tracer 73 that simulates the bottom dross, and calculates the fluid number in the plating tank in the actual operation and the plating tank.
  • a test (water model test) was performed by matching the fluid numbers in the reproduced water tank, and various structures were examined.
  • acrylic particles having a particle size of 10 to 300 ⁇ m and a density of 1050 kg / m 3 are used as a tracer, and the particle size range and the number of particles can be counted by the laser scattering method for the rolled up tracer.
  • the dross roll-up index Dr is a dimensionless index represented by the following formula (1).
  • Dr Number of tracer rolls over 50 ⁇ m / Total number of tracers rolled up (1)
  • the sink roll 52 has an outer diameter of 600 to 1000 mm (mostly about 800 mm) and a width dimension of 1800 to 2800 mm (mostly about 2300 mm).
  • the side member 2 is disposed away from the end of the sink roll 52 by about 200 to 800 mm.
  • the approach angle ⁇ of the steel sheet from the vertical direction is about 25 to 40 °.
  • the plate width of the steel plate 75 wound around the sink roll 52 is 600 to 2000 mm.
  • FIG. 4A and 4B are top views of the plating tank 51, and FIG. 4C is a side view of the sink roll 52.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 starts from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with the rear side and side of the sink roll 52. It is discharged downward.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 starts from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 come into contact with each other. Flows down the side.
  • a part of the accompanying flow of the molten zinc 71 flows downward from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with each other.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 flows toward the rear side and the bottom side of the plating tank 51, and after colliding with the side surface of the plating tank 51, The direction is changed to the bottom of the plating tank 51, and the bottom dross 72 deposited on the bottom of the plating tank 51 is wound up.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 starts from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with each other in front of and on the sink roll 52. It is discharged downward.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 starts from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 come into contact with each other. Flows down the side.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 is from the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 come into contact, as in the case where the plate width of the steel plate 75 is large.
  • the flow direction of the accompanying flow of the molten zinc 71 changes depending on the plate width of the steel plate 75 wound around the sink roll 52.
  • the side member 2 must correspond to the flow generated from the plate widths of all the steel plates 75 wound around the sink roll 52.
  • the horizontal dimension in the steel sheet exit direction from the bearing portion of the sink roll 52 is Bf
  • the horizontal dimension in the steel plate entrance direction from the bearing portion of the sink roll 52 is as shown in FIG.
  • a preferred width direction dimension of the side member 2 when the horizontal dimension is Bb will be described.
  • the preferable width direction dimension of the side member 2 has a Bf dimension of 300 mm or more and a Bb dimension of 350 mm or more.
  • the Bf dimension is larger than 500 mm or when the Bb dimension is larger than 850 mm, further improvement of the diffusion effect of the accompanying flow by the side member 2 cannot be obtained.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 may leak from the side member 2 even when the lateral member 2 is set to a preferred width dimension. Therefore, it is more preferable to add 100 mm to the preferred width dimension of the side member 2. Therefore, more preferable width dimensions of the side member 2 are 400 to 500 mm for the Bf dimension and 450 to 850 mm for the Bb dimension.
  • the height of the upper end of the side member 2 from the bottom surface of the plating tank 51 is preferably substantially the same as the height of the bearing portion of the sink roll 52.
  • the upper end position of the side member 2 is lower than the bearing portion of the sink roll 52, the accompanying flow of the molten zinc 71 may leak from the side member 2.
  • the upper end position of the side member 2 is made higher than the bearing portion of the sink roll 52 (for example, 50 mm or more from the center of the sink roll shaft), it is not possible to obtain further bottom dross rolling-up suppression effect.
  • the water model test described above was performed.
  • the separation dimension La between the side member 2 and the wall surface of the plating tank 51 is preferably 50 mm or more.
  • 3 is a graph showing an index Dr as 1.
  • the lower side of the sink roll 52 is located at the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with each other.
  • the accompanying flow of the molten zinc 71 discharged to the surface is damped by hitting the horizontal plate 1, and the accompanying flow whose flow velocity is reduced further hits the side member 2.
  • the accompanying flow can be sufficiently attenuated by diffusion in the side member 2.
  • the horizontal plate 1 extends inward by a predetermined dimension Lw from below the end of the sink roll 52.
  • Lw is preferably 0 to 15% of the trunk length of the sink roll 52. If Lw is greater than 15% of the trunk length of the sink roll 52, the steel plate 75 may come into contact with the horizontal plate 1 when the line is stopped and the steel plate 75 hangs down.
  • the end of the horizontal plate 1 is not below the end of the sink roll 52, the molten zinc 71 discharged to the lower side of the sink roll 52 at the position where the steel plate 75 and the sink roll 52 are in contact with each other. The accompanying flow may roll up the bottom dross 72 without hitting the horizontal plate 1.
  • the distance between the horizontal plate 1 and the bottom surface of the plating tank is not particularly limited as long as the space is appropriately maintained. In the first place, if the plating tank is sufficiently deep, the problem of winding up does not occur. However, if the plating tank is deepened, a large amount of molten metal is required, resulting in high costs. Therefore, the depth of the plating tank is limited to some extent.
  • the distance between the horizontal plate 1 and the bottom surface of the plating tank is usually about 500 to 1500 mm.
  • FIG. 8 shows the optimum hole diameter and aperture ratio of the diffusion hole 2a of the side member 2.
  • (1) to (4) in the graph correspond to the diagrams (1) to (4) below.
  • the opening ratio of the side member 2 is too small as shown in (1) of FIG. 8 or when the hole diameter of the diffusion hole 2a is too small as shown in (2) of FIG. It becomes close and a sufficient diffusion effect cannot be obtained.
  • the opening ratio of the side member 2 is too large as shown in (3) of FIG. 8 or when the hole diameter of the diffusion hole 2a is too large as shown in (4) of FIG. The side member 2 is almost absent, and a sufficient diffusion effect cannot be obtained.
  • the opening ratio of the side member 2 needs to be 20 to 80%, preferably 30 to 70%, as shown in FIG. Preferably it is 40 to 60%.
  • the diameter of the diffusion hole 2a needs to be 5 to 50 mm, preferably 10 to 35%, more preferably 15 to 30 mm.
  • the rectifying member 10 of the present invention may be attached to the edge surface of the plating tank 51 by a supporting member connected to the rectifying member 10 and a horizontal member connected to the supporting member in order to ensure workability.
  • the rectifying member 10 of the present invention was provided in a plating tank 51 for actual operation, and the horizontal plate 1 and the side member 2 were set in a preferable size and installed in a preferable installation place, and the effect was confirmed.
  • the dross roll-up index was used as in the water model test. However, the particle size and the number of particles of the bottom dross were visually observed using an electron microscope, not a liquid particle counter.
  • FIG. 9 is a graph comparing the dross roll-up index when the dross roll-up index Dr is 1.0 at a line speed of 110 mpm without countermeasures. As shown in FIG. 9, it was confirmed that the dross roll-up index can be greatly reduced by installing the flow straightening member of the present invention as compared with the case without countermeasures.
  • the molten metal filled in the plating tank 51 is molten zinc.
  • the molten metal is not limited to this, and the technical idea of the present invention may be a molten metal such as tin or copper. Needless to say, is applicable.
  • the metal plate material wound around the sink roll 52 and plated in the plating tank 51 is a steel plate, but the metal plate material is not limited to this, and an aluminum plate, a copper plate, or the like is used. Needless to say, the technical idea of the present invention can also be applied to the case where a metal plate is plated.

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Abstract

　ボトムドロスの巻き上がりを抑制することができる溶融金属メッキ槽の整流部材であって、メッキ槽内に回転可能に配設されたシンクロールの両側端部の下方から前記シンクロールの外側方向に向かって水平にそれぞれ配設されたる整流部材水平板と、前記シンクロールの両端から離間した位置に配設される、前記それぞれの整流部材水平板の端部から上方に延出し、多数の拡散穴が形成された側方部材とから構成されており、前記側方部材の開口率が２０～８０％であり、前記拡散穴の穴径が５～５０ｍｍであることを特徴とする。

Description

溶融金属メッキ槽の整流部材及び連続溶融金属メッキ装置
　本発明は、鋼板の走行やシンクロールの回転に伴って発生する溶融金属メッキの流れに起因するボトムドロスの巻き上がりを抑止する技術に関する。
　鋼板に溶融亜鉛メッキ処理を施す溶融亜鉛メッキ装置は、図１０に示されるように、溶融亜鉛７１が満たされたメッキ槽５１と、ロール支持部材５３によってメッキ槽５１内に回転可能に吊り下げ支持されたシンクロール５２とから構成されている。上側方からメッキ槽５１内に進入する鋼板７５は、シンクロール５２で巻き掛けられることにより上方に方向変換し、メッキ槽５１から引き上げられる。その間に、鋼板７５の表面に溶融亜鉛が付着して亜鉛メッキ層が形成される。
　このような溶融亜鉛メッキ処理を行うと、鋼板から溶出する鉄と溶融亜鉛が反応して鉄亜鉛合金を主成分とするボトムドロス７２が生成されメッキ槽５１の底部に堆積する。溶融亜鉛メッキ処理工程では、図１０の（Ｂ）に示されるように、上側方からメッキ槽５１に進入する鋼板７５の移動に伴い、鋼板７５と接する溶融亜鉛７１に鋼板７５の移動方向への流れ（以下「随伴流」という）が生じる。溶融亜鉛７１の随伴流は、図１０の（Ａ）に示されるように、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置で、行き場を失い、シンクロール５２の側下方に排出され、メッキ槽５１の側壁に反射して下方に流れ、ボトムドロス７２を巻き上げる。
　ボトムドロス７２が巻き上がると、巻き上がったボトムドロス７２が鋼板７５の表面に付着する。ボトムドロス７２は硬いので、圧延や加工をする際に、鋼板７５の表面に、押し疵であるボトムドロス欠陥が発生する。
　特許文献１及び特許文献２では、ボトムドロス７２の巻き上がりを防止し、ボトムドロス欠陥の発生を防止するために、シンクロール５２の下側や側方を覆う整流部材を設け、シンクロール５２の側下方へ流れようとする溶融亜鉛７１の流れを整流部材で遮断し、ボトムドロス７２の巻き上がりを防止する技術が提案されている。
　特許文献３では、シンクロール５２の下部に、複数の孔を備えた整流部材を設け、ボトムドロス７２の巻き上がりを防止する技術が提案されている。
特開２００２－６９６０２号公報 特開２０００－５４０９７号公報 ＷＯ２００７／１３９２０６号
　特許文献１及び特許文献２に示される整流部材は、シンクロール５２を支持するロール支持部材５３や、シンクロール５２の軸受け部に取り付けられている（特許文献２に示される側部材）。したがって、シンクロール５２をメッキ槽５１から引き上げてシンクロール５２を交換する際に、整流部材をロール支持部材５３やシンクロール５２から取り外す必要があり、シンクロール５２の交換作業が煩雑となる。
　また、シンクロール５２交換時には、ラインを停止させて、鋼板とシンクロール５２との張りを緩める必要がある。特許文献１及び特許文献２に示される整流部材は、シンクロール５２の下方を完全に覆っているので、鋼板とシンクロール５２との張りを緩めると、垂れ下がった鋼板が整流部材と接触し、鋼板に疵がついたり、整流部材が破損したりする。
　また、シンクロール５２の軸受はセラミックで構成されている。そのため、セラミックス製の軸受の急激な熱膨張による割れを防止するために、シンクロール５２とロール支持部材５３を溶融亜鉛７１中に浸漬させる前に、シンクロール５２とロール支持部材５３を徐々に昇温させる予熱工程が必要となる。このとき、シンクロール５２、及びロール支持部材５３に整流部材が取り付けられていると、整流部材を予熱するためのエネルギーが無駄になる。
　さらに、整流部材はシンクロール５２の下方を完全に覆っているので、生成したボトムドロス７２が整流部材上で堆積し、この堆積したボトムドロス７２がシンクロール５２の回転に伴う溶融亜鉛７１の流れにより巻き上げられて鋼板７５の表面に付着する。
　特許文献３に示される整流部材は、シンクロールの両側面部に生じボトムドロスを巻き上げる壁面流速を減衰させる効果を有する。しかし、整流板としての側板を有しておらず、特に鋼板の通板速度が高速となった場合や、通板する鋼板の幅が広い場合には、その効果は十分ではない。
　本発明は、上記の問題を解決し、ボトムドロスの巻き上がりを抑制することができる溶融金属メッキ槽の整流部材、及びこれを用いた連続溶融金属メッキ装置の提供を課題とする。
　本発明者らは、前記の課題を解決すべく、連続溶融めっき浴槽内における巻き上がりを防止するための装置の構造について、鋭意検討した。その結果、水平板と、水平板の上方に水平板と垂直に延出して備えられた多数の拡散穴が形成された側方部材からなる整流部材をめっき浴槽内に設けることによって、随伴流の強い流れを、二段階の機構により、透過させつつも弱めることが可能となり、効果的にボトムドロスの巻き上がりを防止することが可能であることを知見した。
　すなわち、水平板で随伴流の流れを減衰させつつ流れの向きを変え、その先の多数の拡散穴が形成された側方部材により、さらに随伴流の流れを減衰させつつ拡散させることで、随伴流がメッキ槽の側壁に衝突しても、ボトムドロスを巻き上げるほどの力は有さなくなり、随伴流がメッキ装置の壁面に衝突した後の流動を無害化できることを知見した。
　本発明は、上記の知見に基づきなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
　（１）メッキ槽内に回転可能に配設されたシンクロールの両側端部の下方から前記シンクロールの外側方向に向かって水平にそれぞれ配設される水平板と、
　前記シンクロールの両端から離間した位置に配設される、前記それぞれの水平板の端部から上方に延出し、多数の拡散穴が形成された側方部材と
を備え、
　前記側方部材の開口率が２０～８０％であり、
　前記拡散穴の穴径が５～５０ｍｍである
ことを特徴とする溶融金属メッキ槽の整流部材。
　（２）前記側方部材の開口率の範囲が３０～７０％で、かつ穴径の範囲が１０～３５％であることを特徴とする前記（１）の溶融金属メッキ槽の整流部材。
　（３）前記（１）又は（２）の溶融金属メッキ槽の整流部材を備えたことを特徴とする連続溶融金属メッキ装置。
　（４）前記シンクロールの軸受部から鋼板出側方向の水平方向寸法が３００ｍｍ以上、前記シンクロールの軸受部から鋼板入側方向の水平方向寸法が３５０ｍｍ以上であることを特徴とする前記（３）の連続溶融金属メッキ装置。
　（５）前記シンクロールの下端から前記水平板までの離間寸法が、１００～１６０ｍｍであることを特徴とする前記（３）又は（４）の連続溶融金属メッキ装置。
　（６）前記水平板が、前記シンクロールの端部の下方からシンクロールの胴長の０～１５％内側方向に延設されていることを特徴とする前記（３）～（５）のいずれかの連続溶融金属メッキ装置。
　（７）前記整流部材が、支持部材及び水平部材により溶融金属メッキ槽の縁面に取り付けられていることを特徴とする前記（３）～（６）のいずれかの連続溶融金属メッキ装置。
　本発明によれば、メッキ槽内に回転可能に配設されたシンクロールの両側端部の下方からシンクロールの外側方向に向かって水平にそれぞれ配設された水平板と、シンクロールの両端から離間した位置に配設され、それぞれの水平板の端部から上方に延出し、多数の拡散穴が形成された側方部材とから溶融金属メッキ槽の整流部材が構成されているので、溶融亜鉛の随伴流は、水平板に当たり、外側方向に方向を変えて流れ、側方部材の拡散穴によって、側方部材の外側の様々な方向に拡散され、流速が減衰するので、ボトムドロスの巻き上がりが抑制される。
本発明の実施の形態を示す溶融金属メッキ槽の整流部材の説明図である。 本発明の溶融金属メッキ槽の整流部材の作用の説明図である。 本発明の効果を示す説明図である。 随伴流の流れの説明図である。 メッキ槽の壁面からの側板の離間寸法とドロス巻き上げ指数との関係を表したグラフである。 シンクロール下端からの整流部材の離間寸法とドロス巻き上げ指数との関係を表したグラフである。 シンクロール下端からの整流部材の最適な離間距離についての説明図である。 側部材の拡散穴の開口率と穴径を表した説明図である。 本発明の効果を示すグラフである。 従来の溶融亜鉛メッキ装置の説明図である。
　以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。図１に示されるように、本発明の溶融金属メッキ槽の整流部材１０（以下、単に「整流部材１０」という）は、水平板１と側方部材である側方部材２とから構成されている。水平板１は、シンクロール５２の両側端部の下方からシンクロール５２の外側方向に向かって水平方向にそれぞれ配設されている。図１の（Ａ）に示されるように、水平板１は鋼板７５の下方には位置していない。
　図１の（Ａ）に示されるように、側方部材２は、それぞれの水平板１の外側端から上方に延出し、シンクロール５２の両端から離間した位置に配設されている。
　図１の（Ｂ）に示されるように、側方部材２には、多数の拡散穴２ａが形成されている。本実施形態では、本発明の一実施例として、側方部材２は、いわゆるパンチングメタルであり、拡散穴２ａは丸穴である。なお、側方部材２に形成されている拡散穴２ａは丸穴に限定されず、三角穴、四角穴、六角穴等の多角形穴や、長穴等であってもよい。
　また、拡散穴２ａの径は、側方部材２のシンクロール側からメッキ浴槽の壁面側まで一定である必要はなく、たとえば、側方部材２のシンクロール側からメッキ浴槽の壁面側に向かい、徐々に径が大きくなる形状あるいはその逆等であってもよい。
　なお、拡散穴２ａの径が、シンクロール側とメッキ浴槽の壁面側で異なる場合は、本発明で規定する穴径とは、シンクロール側の径をいうものとする。また、拡散穴２ａが丸穴でない場合は、穴径とは、穴の面積から計算した拡散穴２ａの円相当径をいうものとする。
　図１の（Ａ）に示されるように、水平板１と側方部材２とからなる整流部材１０は、メッキ槽５１に取り付けられた支持部材３によって支持されている。言い換えると、整流部材１０は、シンクロール５２や、シンクロール５２を支持するロール支持部材５３には取り付けられていない。このため、シンクロール５２の交換時に、整流部材１０はメッキ槽５１から引き上げられないので、シンクロール５２の交換作業が煩雑とならない。
　本実施形態では、図１の（Ａ）に示されるように、支持部材３は、メッキ槽５１の縁面５１ａに取り付けられ、メッキ槽５１内へ水平方向に延出する水平部材３ａと、この水平部材３ａの先端から垂下し、側方部材２を支持する垂直部材３ｂとから構成されている。
　次に、図２を用いて、本発明の整流部材１０の作用について説明する。図２の（１）に示されるように、シンクロール５２の側下方に排出される溶融亜鉛７１の随伴流は、水平板１に当たり、やや上向きの成分も有しつつ水平板１の外側方向（側方部材２方向）に方向を変えて流れる（図２の（２））。この際に、随伴流の流速が減衰する。そして、随伴流が側方部材２に達すると、随伴流は、側方部材２の拡散穴２ａによって、側方部材２の外側の様々な方向に拡散されて、メッキ槽５１の壁面方向に流れる（図２の（３））。例え、メッキ槽５１の壁面に随伴流が当たっても、随伴流は十分に拡散されて流速が減衰しているので、ボトムドロス７２の巻き上がりが抑制される。
　水平板１は平板形状であり、水平方向に配設されているので、水平板１上にドロスが蓄積することは、ほとんど無い。しかし、操業停止時等に、わずかにドロスが蓄積する可能性があるので、水平板１に穴を開けてもよい。水平板１に穴がある場合でも、随伴流は水平板１に斜めにあたるので、流速が減衰された上で流れの向きが上向きに変わる機構が働く。通板速度が高速である場合は、孔を通過した随伴流によりドロスを巻き上げやすくなるので、水平板１は穴のない平板であることが好ましい。
　以下に、図３及び表１を用いて、本発明の整流部材１０の効果について説明する。本発明者らは、溶融金属メッキ槽の整流部材について、メッキ槽を再現した水槽に水を満たし、ボトムドロスを模擬したトレーサー７３を沈殿させ、実操業のメッキ槽内におけるフルード数と、メッキ槽を再現した水槽内のフルード数を一致させた試験（水モデル試験）を行い、様々な構造を検討した。水モデル試験ではトレーサーとして、粒径が１０～３００μｍ、密度が１０５０ｋｇ／ｍ３のアクリル粒子を使用し、沈殿したトレーサーの巻上がりについては、レーザー散乱方式により粒子径範囲と粒子数をカウント可能な市販の液中パーティクルカウンターを使用した。ボトムドロスを模擬したトレーサー７３の巻上がりの評価については、ドロス巻き上がり指数Ｄｒを用いた。ここで、ドロス巻き上がり指数Ｄｒとは、下式（１）で表される無次元の指数である。
　Ｄｒ＝粒径５０μｍ以上トレーサーの巻き上がり数
　　　　／巻き上がった全トレーサー数　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図３の（２）に示されるように、ロール下部材Ａ及び側方部材Ｂを平板で構成した場合には、シンクロール５２の側下方に排出される溶融亜鉛７１の随伴流は、ロール下部材Ａ及び側方部材Ｂ（平板(穴なし)）に当たり反射し、鋼板７５の流れに沿って、水平板１の奥端部（紙面奥側）から排出され、ボトムドロスを模擬したトレーサー７３を巻き上げる。
　図３の（３）に示されるように、ロール下部材Ａをパンチングメタル、側方部材Ｂを平板（穴なし）で構成した場合には、シンクロール５２の側下方に排出される溶融亜鉛７１の随伴流は、パンチングメタルであるロール下部材Ａで拡散された下方への流れと、側方部材Ｂに当たり反射し、ロール中央下部のロール下部材Ａのない部分からの下方への流れになる。この場合でも、随伴流によるボトムドロス７２の巻き上げは、ロール下部材Ａ及び側方部材Ｂが無い場合（図３の（１））と比較すると減少するが、拡散されて下方に流れる随伴流がボトムドロスを模擬したトレーサー７３を巻き上げる。
　図３の（４）に示されるように、ロール下部材Ａをパンチングメタルとし、側方部材Ｂを無しとした場合には、シンクロール５２の側下方に排出される溶融亜鉛７１の随伴流には、ロール下部材Ａで拡散され下方に流れる流れと、直接あるいはロール下部材Ａで反射して壁面に当たる流れがある。このとき、壁面にあたり下方へと流れる随伴流がボトムドロスを模擬したトレーサー７３を巻き上げる。
　図３の（５）に示されるように、ロール下部材Ａ及び側方部材Ｂをパンチングメタルで構成した場合には、シンクロール５２の側下方に排出される溶融亜鉛７１の随伴流の主たる流れは、パンチングメタルであるロール下部材Ａ及び側方部材Ｂで拡散される。ただし、通板速度が高速である場合は、ロール下部材Ａで拡散されて下方に流れる一部の随伴流が、ボトムドロスを模擬したトレーサー７３を巻き上げる。
　図３の（６）に示されるように、ロール下部材Ａを平板(穴なし)、側方部材Ｂをパンチングメタルで構成した場合に、最もボトムドロスを模擬したトレーサー７３の巻き上げ量が少なくなる。
　次に、ロールか部材としての水平板、及びパンチングメタルで構成された側方部材の好ましい大きさ、及び設置場所について、説明する。
　一般的に、シンクロール５２は、外径６００～１０００ｍｍ（多くは８００ｍｍ程度）、幅寸法１８００～２８００ｍｍ（多くは２３００ｍｍ程度）である。この場合、側方部材２は、シンクロール５２の端から、２００～８００ｍｍ程度離間して配設される。
　以下に、シンクロール５２が上記寸法の場合の最適な寸法について説明する。なお、鉛直方向からの鋼板の進入角度θは、２５～４０°程度であることが多い。シンクロール５２に巻き掛けられる鋼板７５の板幅は、６００～２０００ｍｍである。
　なお、図４の（Ａ）、（Ｂ）は、メッキ槽５１の上面図であり、図４の（Ｃ）は、シンクロール５２の側面図である。
　鋼板７５の板幅が大きい場合には、図４の（Ａ）に示されるように、溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置から、シンクロール５２の後方かつ側下方に排出される。これをシンクロール５２の側方から見ると、図４の（Ｃ）の（２）に示されるように、溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置から、鋼板入側の下方に流れる。また、図４の（Ｃ）の（１）に示されるように、一部の溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置からシンクロール５２の下方へ向かって流れる。このように、鋼板７５の板幅が大きい場合には、溶融亜鉛７１の随伴流は、メッキ槽５１の後側方、かつ、底側に向かって流れ、メッキ槽５１の側面に衝突した後に、メッキ槽５１底部側に向きを変え、メッキ槽５１底部に堆積したボトムドロス７２を巻き上げる。
　鋼板７５の板幅が小さい場合には、図４の（Ｂ）に示されるように、溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置から、シンクロール５２の前方かつ側下方に排出される。これをシンクロール５２の側方から見ると、図４の（Ｃ）の（３）に示されるように、溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置から、鋼板出側の下方に流れる。また、図４の（Ｃ）の（１）に示されるように、溶融亜鉛７１の随伴流は、鋼板７５の板幅が大きい場合と同様に、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置から、シンクロール５２の下方へ向かって流れる。このように、鋼板７５の板幅が小さい場合には、溶融亜鉛７１の随伴流は、メッキ槽５１の前側方、かつ、底側に向かって流れ、メッキ槽５１の側面に衝突した後に、メッキ槽５１底部側に向きを変え、メッキ槽５１底部に堆積したボトムドロス７２を巻き上げる。
　このように、シンクロール５２に巻き掛けられる鋼板７５の板幅によって、溶融亜鉛７１の随伴流の流れの方向が変わる。このため、側方部材２は、シンクロール５２に巻き掛けられるすべての鋼板７５の板幅から発生する流れに対応したものでなくてはならない。図１の（Ｂ）や、図４の（Ｃ）に示されるように、シンクロール５２の軸受部から鋼板出側方向の水平方向寸法をＢｆ、シンクロール５２の軸受部から鋼板入側方向の水平方向寸法をＢｂとした場合の側方部材２の好ましい幅方向寸法を説明する。
　Ｂｆ寸法が３００ｍｍより小さい場合、又は、Ｂｂ寸法が３５０ｍｍより小さい場合には、鋼板７５の板幅によっては、溶融亜鉛７１の随伴流の多くが側方部材２に当たること無く、側方部材２から漏れ出る。したがって、側方部材２の好ましい幅方向寸法は、Ｂｆ寸法が３００ｍｍ以上、かつ、Ｂｂ寸法が３５０ｍｍ以上である。なお、Ｂｆ寸法が５００ｍｍより大きい場合、又は、Ｂｂ寸法が８５０ｍｍより大きい場合には、それ以上の側方部材２による随伴流の拡散効果の向上が得られない。また、溶融亜鉛７１の随伴流の流れの変動によっては、側方部材２を好ましい幅寸法に設定した場合であっても、溶融亜鉛７１の随伴流が側方部材２から漏れ出るおそれがある。そこで、側方部材２の好ましい幅寸法に１００ｍｍを加算することが、より好ましい。したがって、側方部材２のより好ましい幅寸法は、Ｂｆ寸法が４００～５００ｍｍ、Ｂｂ寸法が４５０～８５０ｍｍである。
　なお、側方部材２の上端のメッキ槽５１底面からの高さは、シンクロール５２の軸受部と略同じ高さとすることが好ましい。側方部材２の上端位置がシンクロール５２の軸受部よりも低い場合には、溶融亜鉛７１の随伴流が側方部材２から漏れ出るおそれがある。一方、側方部材２の上端位置をシンクロール５２の軸受部よりも高くしても（たとえば、シンクロール軸中心から５０ｍｍ以上）、それ以上のボトムドロスの巻き上げ抑止効果を得られない。
　以下に、図５を用いて、メッキ槽５１の壁面からの側方部材２の最適な離間距離について説明する。図５のグラフは、メッキ槽５１の壁面からの側方部材２の離間寸法Ｌａ（図１の（Ａ）に示す）と、ドロス巻き上がり指数Ｄｒとの関係を、Ｌａ＝０ｍｍにおけるドロス巻き上がり指数Ｄｒを１．０として表したグラフである。図５のデータを取得するに際して、上述の水モデル試験を行った。
　図５のグラフに示されるように、側方部材２をメッキ槽５１の壁面に近づけすぎると、側方部材２による溶融亜鉛７１の随伴流の拡散効果が得られなくなる。図５のグラフに示されるように、側方部材２とメッキ槽５１の壁面との離間寸法Ｌａが５０ｍｍよりも小さくなると、急激にドロス巻き上がり指数が上昇する。そこで、側方部材２とメッキ槽５１の壁面との離間寸法Ｌａは、５０ｍｍ以上が好ましい。
　以下に、図６及び図７を用いて、シンクロール５２下端から水平板１までの最適な離間距離について説明する。図６のグラフは、シンクロール５２下端からの水平板１の離間寸法Ｈｂ（図１の（Ｂ）や図９に示す）とドロス巻き上がり指数Ｄｒとの関係を、Ｈｂ＝１５ｍｍにおけるドロス巻き上がり指数Ｄｒを１として表したグラフである。図６のデータを取得するに際しては、上述の水モデル試験を行った。
　図６に示されるように、シンクロール５２下端からの水平板１の離間寸法Ｈｂが、１００～１６０ｍｍの場合に、ドロス巻き上がり指数Ｄｒが最小となる。この理由について、図７を用いて説明する。
　図７の（１）に示されるように、シンクロール５２下端からの整流部材の離間寸法Ｈｂが小さい場合には、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置でシンクロール５２の側下方に排出された溶融亜鉛７１の随伴流が、直ぐに水平板１に当たる。その結果、水平板１での随伴流の減衰が不十分となり、流速が速い随伴流が側方部材２に当たるので、側方部材２での拡散により、随伴流を十分に減衰させることができない。
　一方で、図７の（２）に示されるように、シンクロール５２下端からの水平板１の離間寸法Ｈｂが大きい場合には、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置でシンクロール５２の側下方に排出された溶融亜鉛７１の随伴流が、水平板１に当たること無く、直接、側方部材２に当たる。その結果、流速が速い随伴流が側方部材２に当たるので、側方部材２での拡散のみでは、随伴流を十分に減衰させることができない。
　図７の（３）に示されるように、シンクロール５２下端からの整流部材の離間寸法Ｈｂが最適値である場合には、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置でシンクロール５２の側下方に排出された溶融亜鉛７１の随伴流が、水平板１に当たって減衰し、さらに、流速が遅くなった随伴流が、側方部材２に当たる。その結果、側方部材２での拡散により、随伴流を十分に減衰させることができる。
　次に、図１を用いて、水平板１の最適な幅寸法について説明する。図１の（Ａ）に示されるように、水平板１は、シンクロール５２の端部の下方よりも、所定の寸法Ｌｗだけ内側方向に延設されている。Ｌｗは、シンクロール５２の胴長の０～１５％であることが好ましい。Ｌｗが、シンクロール５２の胴長の１５％よりも大きいと、ラインを停止させて鋼板７５が垂れ下がった場合に、鋼板７５が水平板１に接触する可能性がある。一方で、水平板１の端部が、シンクロール５２の端部の下方に無い場合には、鋼板７５とシンクロール５２が接触する位置でシンクロール５２の側下方に排出された溶融亜鉛７１の随伴流が、水平板１に当たること無く、ボトムドロス７２を巻き上げるおそれがある。
　また、水平板１と、メッキ槽の底面との距離も、特に限定されるものではなく、適度に空間が維持されていればよい。そもそも、メッキ槽が十分に深ければ、巻き上げの問題は生じないが、メッキ槽を深くすると多量の溶融金属が必要となり、コスト高となるので、メッキ槽の深さはある程度限定される。水平板１とメッキ槽の底面との距離は、通常、５００～１５００ｍｍ程度である。
　図８に、側方部材２の拡散穴２ａの最適な穴径と開口率を示す。グラフ中の（１）～（４）は、下の（１）～（４）の各図に対応する。図８の（１）に示されるように側方部材２の開口率が小さすぎる場合や、図８の（２）に示されるように拡散穴２ａの穴径が小さすぎる場合には、平板に近くなり、十分な拡散効果が得られない。一方で、図８の（３）に示されるように側方部材２の開口率が大きすぎる場合や、図８の（４）に示されるように拡散穴２ａの穴径が大きすぎる場合には、側方部材２が無い状態に近くなり、十分な拡散効果が得られない。
　上記の理由を考慮して、水モデル試験を行った結果、図８に示されるように、側方部材２の開口率は２０～８０％とする必要があり、好ましくは３０～７０％、より好ましくは４０～６０％である。また、拡散穴２ａの穴径は５～５０ｍｍとする必要があり、好ましくは１０～３５％、より好ましくは１５～３０ｍｍである。
　本発明の整流部材１０は、作業性を確保するため、整流部材１０に接続する支持部材と、支持部材に接続する水平部材により、メッキ槽５１の縁面に取り付けられるようにしてもよい。
　本発明の整流部材１０を実操業のメッキ槽５１に設け、水平板１及び側方部材２を、好ましい大きさとし、好ましい設置場所に設置して、その効果を確認した。効果の確認方法は、水モデル試験と同様にドロス巻き上がり指数を用いた。ただし、ボトムドロスの粒子径と粒子数は液中パーティクルカウンターではなく、電子顕微鏡を用いて目視で行った。
　結果を図９に示す。図９は、対策無しのラインスピード１１０ｍｐｍにおけるドロス巻き上がり指数Ｄｒを１．０として、ドロス巻き上がり指数を比較したグラフである。図９に示されるように、対策無しの場合と比較して、本発明の整流部材を設置する事により、大幅にドロス巻き上がり指数を低下させることが可能であることが確認できた。
　なお、以上説明した実施形態では、メッキ槽５１に満たされる溶融金属は溶融亜鉛であるが、溶融金属はこれに限定されず、錫や銅等の溶融金属であっても本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。
　また、以上説明した実施形態では、シンクロール５２に巻き掛けられて、メッキ槽５１でメッキ処理がなされる金属板材は鋼板であるが、金属板材はこれに限定されず、アルミ板や銅板等の金属板材をメッキ処理する場合にも、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。
　以上、現時点において、最も実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明した。もちろん、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではない。本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う溶融金属メッキ槽の整流部材もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
　１　　水平板
　２　　側方部材
　２ａ　　拡散穴
　３　　支持部材
　３ａ　　水平部材
　３ｂ　　垂直部材
　１０　　溶融金属メッキ槽の整流部材
　５１　　メッキ槽
　５１ａ　　縁面
　５２　　シンクロール
　５３　　ロール支持部材
　７１　　溶融亜鉛
　７２　　ボトムドロス
　７３　　ボトムドロスを模擬したトレーサー
　７５　　鋼板

Claims (7)

  1. 　メッキ槽内に回転可能に配設されたシンクロールの両側端部の下方から前記シンクロールの外側方向に向かって水平にそれぞれ配設される水平板と、
    　前記シンクロールの両端から離間した位置に配設される、前記それぞれの水平板の端部から上方に延出し、多数の拡散穴が形成された側方部材と
    を備え、
    　前記側方部材の開口率が２０～８０％であり、
    　前記拡散穴の穴径が５～５０ｍｍである
    ことを特徴とする溶融金属メッキ槽の整流部材。
  2. 　前記側方部材の開口率の範囲が３０～７０％で、かつ穴径の範囲が１０～３５％であることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属メッキ槽の整流部材。
  3. 　請求項１又は２に記載の溶融金属メッキ槽の整流部材を備えたことを特徴とする連続溶融金属メッキ装置。
  4. 　前記シンクロールの軸受部から鋼板出側方向の水平方向寸法が３００ｍｍ以上、前記シンクロールの軸受部から鋼板入側方向の水平方向寸法が３５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の連続溶融金属メッキ装置。
  5. 　前記シンクロールの下端から前記水平板までの離間寸法が、１００～１６０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の連続溶融金属メッキ装置。
  6. 　前記水平板が、前記シンクロールの端部の下方からシンクロールの胴長の０～１５％内側方向に延設されていることを特徴とする請求項３に記載の連続溶融金属メッキ装置。
  7. 　前記整流部材が、支持部材及び水平部材により溶融金属メッキ槽の縁面に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の連続溶融金属メッキ装置。
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