WO2013133205A1 - 溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法、溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度の調整方法及び、溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給装置 - Google Patents

溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法、溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度の調整方法及び、溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給装置 Download PDF

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川村　三喜夫
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    • C23C2/521—Composition of the bath

Definitions

  • the present invention relates to a method for supplying Zn—Al alloy to a hot dip zinc pot in a continuous hot dip galvanizing line for steel sheets, a method for adjusting the Al concentration in the hot dip zinc bath, and a device for supplying Zn—Al alloy to the hot dip zinc pot.
  • the concentration of Al in the hot dip galvanizing bath in the hot dip galvanizing pot placed in the continuous hot dip galvanizing line of steel plates (weight% of Al with respect to the total hot dip galvanizing bath) It affects the quality of the alloy layer. Therefore, in order to stabilize the quality of the galvanized steel sheet, it is important to keep the Al concentration in the molten zinc bath constant.
  • a zinc ingot containing Al is introduced into the molten zinc pot from above the molten zinc pot, so that the molten zinc in the molten zinc bath While keeping the amount constant, the Al concentration in the molten zinc was roughly adjusted (Patent Document 1).
  • ICP analysis is carried out by pumping up a part of the molten zinc in the molten zinc pot, and the Al concentration in the molten zinc bath is measured by an Al concentration meter installed in the molten zinc pot.
  • a Zn-Al alloy piece (so-called aluminum cake) having a higher concentration of Al than the zinc ingot containing Al is manually put into the surface layer of the molten zinc bath from above the molten zinc pot.
  • a method of finely adjusting the Al concentration in the molten zinc has been adopted.
  • the zinc ingot has a weight of several tens to several hundred kg
  • the fine adjustment Zn—Al alloy piece (aluminum cake) has a weight of about 5 to 10 kg.
  • Al in the zinc ingot containing Al and in the Zn-Al alloy piece has a specific gravity smaller than that of zinc. Therefore, when a zinc ingot containing Al or a Zn—Al alloy piece is charged by the method described above, Al is concentrated on the bath surface of the molten zinc bath, and the vicinity of the bath surface is in a high Al concentration state. On the other hand, the bottom of the molten zinc pot is in a low Al concentration state, and bottom dross is likely to be generated and deposited at the bottom. The bottom dross is wound up by the stirring flow in the pot and adheres to the steel sheet when the plate passing speed of the continuous galvanizing line becomes high.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems. That is, the present invention always keeps the Al concentration in the hot dip zinc bath in the hot dip galvanizing line of the continuous hot dip galvanizing line of steel sheets, and even if high-speed threading is performed than before, pressing, insufficient alloying, It is an object to provide a method for supplying Zn-Al alloy to a molten zinc pot without generating an overalloy, a method for adjusting the Al concentration in the molten zinc bath, and a device for supplying Zn-Al alloy to the molten zinc pot. To do.
  • the Zn—Al alloy supply method to the hot dip galvanizing pot is a method of supplying the Zn—Al alloy to the hot dip zinc pot containing the hot dip zinc bath in the hot dip galvanizing line.
  • the inside of the insertion guide is pressurized with an inert gas The molten zinc bath is prevented from entering the insertion guide.
  • the Zn—Al alloy may be in any one of a wire shape, a chip shape, and a powder shape.
  • the supply portion of the insertion guide is between the front support roll in the molten zinc bath and the traveling steel plate. It may be installed in the generated discharge flow.
  • the method for adjusting the Al concentration in the molten zinc bath according to one aspect of the present invention is supplied by the Zn—Al alloy supplying method to the molten zinc pot according to any one of (1) to (3) above. And a control step of controlling the supply amount of the Zn—Al alloy according to the Al concentration measured by an Al concentration meter installed in the molten zinc pot.
  • a Zn—Al alloy supply device to a hot dip zinc pot includes a Zn—Al alloy in a hot dip zinc pot containing a hot dip zinc bath in which a front support roll in a hot dip galvanizing line is immersed. Is provided between the inner wall on the downstream side in the traveling direction of the steel sheet of the molten zinc pot and the front support roll installed in the molten zinc bath.
  • the Zn—Al alloy is supplied into the molten zinc bath from the supply part of the insertion guide.
  • Al is uniformly diffused in the molten zinc bath by supplying Zn-Al alloy into the molten zinc pot from the supply section provided at the bottom of the pipe-shaped insertion guide, which is immersed within a depth of ⁇ 400 mm from Can be made.
  • the amount of Zn—Al alloy to be supplied is controlled according to the Al concentration in the molten zinc bath measured by the Al concentration meter, so that the alloy of the iron and zinc is controlled.
  • the Al concentration in the molten zinc bath including the surface of the steel plate causing the reaction can always be kept constant. For this reason, the quality of the alloy layer is stabilized, and it is possible to prevent the occurrence of insufficient alloying and over-alloying called raw burning.
  • FIG. 1 1 is a hot dip galvanizing pot in a hot dip galvanizing line for steel sheets
  • 2 is a hot dip galvanizing bath accommodated therein.
  • a sink roll 3 Inside the molten zinc pot 1, a sink roll 3, a front support roll 4, and a back support roll 5 are installed so as to be immersed in the molten zinc bath 2.
  • the steel sheet S is introduced into the molten zinc bath 2 from an oblique direction, reversed by the sink roll 3, and pulled up vertically between the front support roll 4 and the back support rule 5 in the molten zinc bath. It is done.
  • the right direction in FIG. 1 is called the upstream side in the traveling direction of the steel sheet
  • the left direction in the drawing is called the downstream side in the traveling direction of the steel sheet.
  • a Zn—Al alloy addition device (Zn—Al alloy supply device) 6 is provided above the liquid surface of the molten zinc pot 1. The details are as shown in FIG.
  • a Zn—Al alloy wire 7 is wound around a drum 8, and the drum 8 is rotated by a motor 9, whereby the Zn—Al alloy wire 7 is drawn downward through guide rollers 10, 10 to form a pipe shape.
  • the molten zinc bath 2 is supplied from a supply portion provided at the lower portion of the insertion guide 11. Considering the safety of the work of exchanging the Zn—Al alloy wire, it is preferable that the drum 8 is disposed above the work floor 19, not on the molten zinc bath surface.
  • the supply of the Zn—Al alloy wire 7 is preferably continuous, but may be intermittent supply with a short cycle.
  • the insertion guide 11 is made of a heat-resistant ceramic such as alumina, and is located between the inner wall 20 on the downstream side in the traveling direction of the steel sheet of the molten zinc pot and the front support roll installed in the molten zinc bath, that is, It is installed in the hot dip galvanizing bath on the left side of the paper than the front support roll. Furthermore, the above-mentioned supply part is set so that the depth may be within ⁇ 400 mm from the lower end of the front support roll 4 in the molten zinc bath.
  • the entire addition device 6 is housed in an airtight seal box 12, and an inert gas such as nitrogen gas or Ar gas is supplied through a valve 13 from a gas supply device (not shown).
  • a pressure gauge 14 detects the internal pressure of the hermetic seal box 12. This pressure gauge controls the pressure inside the insertion guide 11 by controlling the amount of inert gas supplied from the gas supply device through the valve 13. The supplied inert gas pushes down the molten zinc that is about to enter the inside of the insertion guide 11 to, for example, the vicinity of the lower end of the insertion guide 11.
  • the Zn—Al alloy wire 7 descends to the lower end of the insertion guide 11 without coming into contact with the molten zinc, and begins to melt in contact with the molten zinc as soon as it exits from the lower end, that is, from the Zn—Al alloy. Feeding into the molten zinc bath is started.
  • the position where the supply of the Zn—Al alloy into the molten zinc bath starts corresponds to the supply portion of the insertion guide. Note that it is not desirable to use air (atmosphere) instead of inert gas because molten zinc and Zn—Al alloy may be oxidized.
  • a suitable number of Al concentration meters 15 are installed in the molten zinc pot 1.
  • the supply amount of the Zn—Al alloy is controlled according to the Al concentration measured by the Al concentration meter 15.
  • the supply amount of the Zn—Al alloy can be controlled, for example, by changing the feed speed of the wire 7. If the wire feed rate is increased, the wire may not be dissolved immediately even when it comes into contact with molten zinc. In such a case, the wire may be preheated.
  • FIG. 3 is a view showing the flow of the molten zinc bath generated inside the molten zinc pot 1.
  • the roll rotating flow B by the front support roll 4 and the accompanying flow A in the vicinity of the steel plate S collide, and a strong discharge flow C is generated toward the downstream side (left side of the paper) in the traveling direction of the steel plate.
  • the discharge flow C collides with the wall surface and is separated into upper and lower parts, and circulates through the entire molten zinc pot 1.
  • the Zn—Al alloy can be diffused efficiently and uniformly on the strong discharge flow C. It was.
  • the discharge flow C is directed toward the downstream side in the steel plate traveling direction of the front support roll. Therefore, the present inventors considered that it is effective to install the insertion guide so that the supply portion of the insertion guide is on the downstream side in the steel plate traveling direction with respect to the front support roll. Then, in order to perform a more detailed study on the installation position of the insertion guide, the present inventors conducted a test using a 1/5 scale water model similar to the actual machine and the fluid number several times, Flow analysis was performed. For the flow analysis, an acrylic tracer having a particle size of 50 ⁇ m was used.
  • the acrylic tracer was added from various depths, and the number of detected tracers was counted by the particle counters 16, 17 and 18 on the bath surface side and the bath bottom side.
  • the positions of these particle counters 16, 17, 18 are shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the (tracer detection number on the bath surface side / tracer detection number on the bath bottom side) is the tracer detection ratio ⁇ , and the relationship between the distance from the lower end of the front support roll 4 to the acrylic tracer addition position and the tracer detection ratio ⁇
  • the results are summarized in the graph of FIG.
  • the distance from the front support roll of FIG. 5 is the value converted into the distance in an actual installation from the ratio of the magnitude
  • FIG. 4A is a side view of the water tank used in the water model test.
  • FIG. 4B is a plan view of the water tank.
  • the particle counters 16, 17, and 18 are installed at different positions in the depth direction and the width direction of the steel plate.
  • the tracer The detection ratio ⁇ was close to 1, that is, it was confirmed that the acrylic tracer was evenly dispersed on the bath surface side and the bath bottom side. Therefore, in the present invention, the Zn—Al alloy is supplied from the supply portion of the insertion guide 11 immersed at a depth within ⁇ 400 mm from the lower end of the front support roll 4. In order to disperse more evenly, the depth is preferably ⁇ 300 mm from the lower end of the front support roll 4, and more preferably ⁇ 200 mm.
  • the addition position of the acrylic tracer was changed in the width direction of the steel sheet S, and the number of detected tracers was counted by a particle counter on the bath surface side and the bath bottom side at the same position in the width direction. Then, (the number of detected tracers on the bath surface side + the number of detected tracers on the bath bottom side) / the number of input tracers was defined as a tracer detection ratio ⁇ and summarized in the graph of FIG.
  • the number of tracer detections on the bath surface side used when obtaining ⁇ is the result of measurement by the particle counter 16 of FIG. 4A, and the number of tracer detections on the bath bottom side is determined by the particle counter 18 of FIG. 4A.
  • the steel plate width ratio on the horizontal axis of this graph is a value (L / W) obtained by dividing the distance L from the edge of the steel plate to the addition position of the acrylic tracer by the plate width W of the steel plate as shown in FIG.
  • the steel sheet width ratio (L / W) is preferably 0 to 100%, more preferably 20 to 80%, and most preferably 40 to 60%.
  • the contents of the present invention described above were confirmed by an actual machine.
  • the molten zinc pot has a size of 3.1 m ⁇ 3.9 m ⁇ 2.6 m (depth), and the supply portion of the insertion guide is the same height (depth) as the lower end of the front support roll.
  • -Al alloy was supplied.
  • an Al concentration meter was installed at each of the X, Y, and Z positions shown in FIG. 8 in the molten zinc bath.
  • X is in the vicinity of the inner wall surface on the upstream side in the traveling direction of the steel sheet and is 200 mm below the liquid surface (bath surface), and Y is also in the vicinity of the inner wall surface on the upstream side in the traveling direction of the steel sheet and 2000 mm below the liquid surface. Is the position. Z is the width direction outside of the front support roll, and the depth is the same as X.
  • FIG. 9 shows the change in Al concentration at the X position.
  • the vertical axis is a first Al concentration index expressed by Al concentration in the prior art / Al concentration in the method of the present invention.
  • Al concentration greatly changed due to the loading of the aluminum cake.
  • FIG. 10 shows a change in the ratio of the Al concentration at the Y position to the Al concentration at the X position (second Al concentration index) in the prior art and the method of the present invention.
  • the value is always less than 1 and it can be seen that Al supply to the bath bottom is insufficient.
  • the value was stable at about 1, and it was confirmed that the Al concentration difference between the bath surface and the bath bottom of the molten zinc bath could be eliminated.
  • FIG. 11 shows a change in the ratio of the Al concentration at the Z position to the Al concentration at the X position (third Al concentration index).
  • the Al concentration is remarkably increased by the introduction of the aluminum cake, and the Al concentration greatly fluctuates with the passage of time. That is, it can be seen that it takes a long time to stabilize the Al concentration.
  • the value of the third Al concentration index is always stable, and the Al concentration can be stabilized over the entire molten zinc pot.
  • FIG. 12 shows how the dross rolling-up rate changes depending on the sheet feed speed (line speed: LS).
  • the dross rolling-up rate is a value obtained by indexing the dross floating number with the dross floating number at 100 m / min, which is a conventional sheet passing speed, being 100. This decrease in dross buoyancy indicates a decrease in dross accumulation.
  • the dross rolling-up rate can be suppressed to 100%, and the sheet passing regulation speed can be increased by 30 m / min compared to the conventional case. As a result, productivity can be improved, and in the actual operation, the failure rate of alloying has been reduced to 1 ⁇ 2 of the conventional rate.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention.
  • the Zn—Al alloy is added in the form of a wire.
  • the form of the Zn—Al alloy is not necessarily limited to the wire.
  • a form can be adopted.
  • a chip shape or a powder shape it may be supplied from a supply portion of a pipe-shaped insertion guide using a quantitative cutout device such as a granular material.
  • the Zn—Al alloy is added.
  • it dissolves in the molten zinc bath, it can be applied to other alloys such as a Zn—Al—Mg alloy.
  • the Zn—Al alloy is supplied from the supply part provided at the lower part of the insertion guide, but the position of the supply part is not limited to the lower part of the insertion guide.
  • the pressure of the inert gas is controlled so that the dissolution start position of the Zn—Al alloy is near the center of the insertion guide, and a hole is made in the side surface near the center of the insertion guide, and the Zn—Al The alloy may be fed into the molten zinc bath.
  • the position (hole) into which the Zn—Al alloy is introduced may be at a position within ⁇ 400 mm from the lower end of the front support roll.
  • a straight pipe-shaped guide is used as the insertion guide.
  • the insertion guide may have a shape other than a straight shape, for example, a shape having a curvature. Good.
  • Al can be uniformly dispersed in the molten zinc bath. Insufficient alloying due to non-uniformity, overalloying, etc. are not generated.
  • Al can be uniformly diffused in the molten zinc bath. For this reason, generation
  • heterogenous is suppressed, Even if it raises a plate-feeding speed, the pushing rod resulting from winding up of a bottom dross will reduce. For this reason, productivity can be improved.

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Abstract

　この溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法は、溶融亜鉛めっきライン中の溶融亜鉛浴を収容する溶融亜鉛ポットにＺｎ－Ａｌ合金を供給する方法であって、前記Ｚｎ－Ａｌ合金を、パイプ状の挿入ガイドの下部に設けられた供給部から供給する供給工程を有し；前記供給部は、前記溶融亜鉛ポットの、鋼板の進行方向における下流側の内壁と前記溶融亜鉛浴中に設置されたフロントサポートロールとの間でかつ、前記フロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さに浸漬され、前記挿入ガイドの内部は不活性ガスによって加圧され、前記溶融亜鉛浴の前記挿入ガイドの前記内部への侵入が防止されている。

Description

溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法、溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度の調整方法及び、溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給装置
　本発明は、鋼板の連続溶融亜鉛めっきラインにおける溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法、溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度の調整方法、及び溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給装置に関する。
　本願は、２０１２年０３月０５日に、日本に出願された特願２０１２－０４７５４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　鋼板の連続溶融亜鉛めっきライン中に配置された溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度（溶融亜鉛浴全体に対するＡｌの重量％）は、亜鉛めっき鋼板の品質、特に地鉄と亜鉛との合金層の品質を左右する。従って、亜鉛めっき鋼板の品質を安定させるためには、溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度を一定に保つことが重要である。
　従来は、鋼板による溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛持ち出し量を補償する事を目的として、Ａｌを含有した亜鉛インゴットを溶融亜鉛ポットの上方から溶融亜鉛ポットへ投入することにより、溶融亜鉛浴の溶融亜鉛量を一定に保つとともに、溶融亜鉛中のＡｌ濃度を大まかに調整していた（特許文献１）。
　また、溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛の一部を汲み上げて実施するＩＣＰ分析や、溶融亜鉛ポット内に設置したＡｌ濃度計により溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度を測定し、溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度が低下してきたときには、Ａｌを含有した亜鉛インゴットよりも含有Ａｌ濃度が高いＺｎ－Ａｌ合金片（いわゆる、アルミケーキ）を人手により溶融亜鉛ポットの上方から溶融亜鉛浴の表層に投入することによって、溶融亜鉛中のＡｌ濃度を微調整する方法が採用されていた。一般に、上記亜鉛インゴットは重量が数十～数百ｋｇであり、微調整用のＺｎ－Ａｌ合金片（アルミケーキ）は重量が５～１０ｋｇ程度である。
　Ａｌを含有した亜鉛インゴット中、及びＺｎ－Ａｌ合金片中のＡｌは亜鉛よりも比重が小さい。そのため、上述のような方法でＡｌを含有した亜鉛インゴットやＺｎ－Ａｌ合金片を投入した場合、溶融亜鉛浴の浴面にＡｌが濃化して、浴面付近は高Ａｌ濃度状態となる。一方、溶融亜鉛ポット内の底部は低Ａｌ濃度状態となって、底部においてボトムドロスが発生・堆積し易くなる。このボトムドロスは連続溶融亜鉛めっきラインの通板速度が高速になるとポット内の撹拌流動により巻き上げられて鋼板に付着する。鋼板に付着したボトムドロスは、押し疵の原因となって亜鉛めっき鋼板の製品価値を低下させる。そのため、現在はこの問題を回避するために通板速度の上限に規制を掛けるとともに、定期的に設備を停止してボトムドロスの汲み出しを行っている。これらの通板速度規制及び定期的な設備の停止は、いずれも生産性の低下の原因となっている。
　また、上記のような人力による投入では投入ピッチが粗くなり、目標Ａｌ濃度と実績Ａｌ濃度との差が大きくなることが避けられない。これにより亜鉛めっき鋼板の合金層の品質が安定せず、生焼けと呼ばれる合金化不足が発生したり、過合金が発生したりして製品価値を下げる原因となっていた。
日本国特開２００５－２４０１５５号公報
　本発明は上記した従来の問題点を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、鋼板の連続溶融亜鉛めっきラインの溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度を常に一定に保つとともに、従来よりも高速通板を行っても押疵、合金化不足、過合金等を発生させることのない溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法、溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度の調整方法、及び溶融亜鉛ポットへのＺｎ‐Ａｌ合金供給装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記の知見に基づいて案出されたものであり、要旨は以下のとおりである。
　（１）すなわち、本発明の一態様に係る溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法は、溶融亜鉛めっきライン中の溶融亜鉛浴を収容する溶融亜鉛ポットにＺｎ－Ａｌ合金を供給する方法であって、前記Ｚｎ－Ａｌ合金を、パイプ状の挿入ガイドの下部に設けられた供給部から供給する供給工程を有し；前記供給部は、前記溶融亜鉛ポットの、鋼板の進行方向における下流側の内壁と前記溶融亜鉛浴中に設置されたフロントサポートロールとの間でかつ、前記フロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さに浸漬され、前記挿入ガイドの内部は不活性ガスによって加圧され、前記溶融亜鉛浴の前記挿入ガイドの前記内部への侵入が防止されている。
　（２）上記（１）に係る溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法では、前記Ｚｎ－Ａｌ合金が、ワイヤ状、チップ状、パウダー状の何れか一つの形態であってもよい。
　（３）上記（１）に係る溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法では、前記挿入ガイドの前記供給部が、前記溶融亜鉛浴中の前記フロントサポートロールと走行する前記鋼板との間で発生する吐出流中に設置されていてもよい。
　（４）本発明の一態様に係る溶融亜鉛浴中Ａｌ濃度の調整方法は、上記（１）～（３）のいずれか一項に記載の溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法によって供給される前記Ｚｎ－Ａｌ合金の供給量を、前記溶融亜鉛ポット内に設置したＡｌ濃度計により測定されたＡｌ濃度に応じて制御する制御工程を有する。
　（５）本発明の一態様に係る溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給装置は、溶融亜鉛めっきライン中のフロントサポートロールが浸漬された溶融亜鉛浴を収容する溶融亜鉛ポットにＺｎ－Ａｌ合金を供給する装置であって、下部に供給部を有し、前記溶融亜鉛ポットの鋼板の進行方向における下流側の内壁と前記溶融亜鉛浴中に設置された前記フロントサポートロールとの間に設置されたパイプ状の挿入ガイドと；前記挿入ガイドの内部へ不活性ガスを供給するガス供給装置と；を有し、前記供給部の設置位置が、前記溶融亜鉛浴中でかつ前記フロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さであり、前記Ｚｎ－Ａｌ合金は、前記挿入ガイドの前記供給部から前記溶融亜鉛浴中に供給される。
　本発明の上記態様によれば、溶融亜鉛ポットの鋼板の進行方向における下流側の内壁と溶融亜鉛浴中に設置されたフロントサポートロールとの間でかつ、溶融亜鉛浴中のフロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さに浸漬された、パイプ状の挿入ガイドの下部に設けられた供給部からＺｎ－Ａｌ合金を溶融亜鉛ポット内に供給することにより、Ａｌを溶融亜鉛浴中に均一拡散させることができる。その結果、溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度が不均一となることによるボトムドロスの発生が抑制され、通板速度を高めてもボトムドロスの巻き上げに起因する押し疵が減少する。このため、生産性の向上を図ることが可能となる。
　また本発明の上記態様によれば、供給されるＺｎ－Ａｌ合金の量を、Ａｌ濃度計により測定された溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度に応じて制御することにより、地鉄と亜鉛との合金反応を生じる鋼板表面を含む溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度を常に一定に維持することができる。このため合金層の品質が安定し、生焼けと呼ばれる合金化不足や過合金の発生を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法の説明図である。 図１の要部の断面図である。 溶融亜鉛ポット内の溶融亜鉛浴の流動を示す側面図である。 水モデルを使用した実験における、各パーティクルカウンタの位置を示す説明図であり、側面図である。 水モデルを使用した実験における、各パーティクルカウンタの位置を示す説明図であり、平面図である。 水モデルを使用した実験における、実設備に換算したフロントサポートロールの下端からアクリルトレーサ添加位置までの距離とトレーサ検出比εとの関係を示すグラフである。 鋼板幅率の説明図である。 鋼板幅率と、トレーサ検出比η及びトレーサ検出比μとの関係を示すグラフである。 実施例におけるＡｌ濃度計の位置を示す側面図である。 実施例におけるＡｌ濃度計の位置を示す平面図である。 図８Ａ及び図８ＢのＸ位置におけるＡｌ濃度を示すグラフである。 図８Ａ及び図８ＢのＹ位置におけるＡｌ濃度の、図８Ａ及び図８ＢのＸ位置におけるＡｌ濃度に対する比を示すグラフである。 図８Ａ及び図８ＢのＺ位置におけるＡｌ濃度の、図８Ａ及び図８ＢのＸ位置におけるＡｌ濃度に対する比を示すグラフである。 ドロス巻き上がり率を示すグラフである。
　以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
　図１において、１は鋼板の溶融亜鉛めっきライン中の溶融亜鉛ポットであり、２はその内部に収容された溶融亜鉛浴である。溶融亜鉛ポット１の内部にはシンクロール３、フロントサポートロール４、バックサポートロール５が溶融亜鉛浴２に浸漬された状態で設置されている。鋼板Ｓは図１に示すように斜め方向から溶融亜鉛浴２中に導入され、シンクロール３で反転したうえ、溶融亜鉛浴中のフロントサポートロール４、バックサポートルール５の間から垂直上方に引き上げられる。本実施形態においては、図１の紙面右方向を鋼板の進行方向における上流側、紙面左方向を鋼板の進行方向における下流側と呼ぶ。
　溶融亜鉛ポット１の液面の上方には、Ｚｎ－Ａｌ合金の添加装置（Ｚｎ－Ａｌ合金供給装置）６が設けられている。その詳細は図２に示す通りである。Ｚｎ－Ａｌ合金のワイヤ７がドラム８に巻かれており、モータ９によってこのドラム８を回転させることにより、ガイドローラ１０、１０を介してＺｎ－Ａｌ合金のワイヤ７を下方に引き出し、パイプ状の挿入ガイド１１の下部に設けられた供給部から溶融亜鉛浴２中に供給する。Ｚｎ－Ａｌ合金ワイヤを交換する作業の安全性を考慮すると、ドラム８は溶融亜鉛の浴面上でなく、作業床１９の上方に配置されている事が好ましい。Ｚｎ－Ａｌ合金ワイヤ７の供給は連続的であることが好ましいが、周期の短い間欠供給であっても差支えない。挿入ガイド１１は、アルミナ等の耐熱性のあるセラミック製であり、溶融亜鉛ポットの鋼板の進行方向における下流側の内壁２０と前記溶融亜鉛浴中に設置された前記フロントサポートロールとの間、すなわち、フロントサポートロールよりも紙面左側の溶融亜鉛めっき浴中に設置されている。さらに、上述の供給部は、その深さが溶融亜鉛浴中のフロントサポートロール４の下端から±４００ｍｍ以内となるように設定されている。
　添加装置６の全体は図２に示すように気密シールボックス１２の内部に収納されており、その内部には図示しないガス供給装置から、窒素ガスやＡｒガス等の不活性ガスがバルブ１３を通じて供給されている。１４は気密シールボックス１２の内部圧力を検出する圧力計である。この圧力計は、ガス供給装置からバルブ１３を通じて供給される不活性ガスの量を制御して、挿入ガイド１１内部の圧力を制御する。供給された不活性ガスは、挿入ガイド１１の内部に侵入しようとする溶融亜鉛を例えば挿入ガイド１１の下端付近まで押し下げる。これによってＺｎ－Ａｌ合金のワイヤ７は溶融亜鉛と接触することなく挿入ガイド１１の下端まで下降し、下端部から出た瞬間に溶融亜鉛と接触して溶解し始める、すなわち、Ｚｎ－Ａｌ合金の溶融亜鉛浴中への供給が開始される。Ｚｎ－Ａｌ合金の溶融亜鉛浴中への供給が開始される位置が、挿入ガイドの供給部に相当する。なお、不活性ガスではなく、空気（大気）を用いることは、溶融亜鉛及びＺｎ－Ａｌ合金が酸化してしまう虞があるため望ましくない。
　図１に示されるように、溶融亜鉛ポット１には適当数のＡｌ濃度計１５が設置されている。本実施形態では、このＡｌ濃度計１５により測定されたＡｌ濃度に応じてＺｎ－Ａｌ合金の供給量を制御する。これによって溶融亜鉛浴２中のＡｌ濃度を一定に維持することができる。なお、Ｚｎ－Ａｌ合金の供給量については、例えば、ワイヤ７の送り速度を変化させることにより制御することができる。ワイヤの送り速度を速くすると、溶融亜鉛と接触してもワイヤがすぐに溶解しない場合があるが、このような場合には、ワイヤを予熱してもよい。
　次に、挿入ガイド１１の供給部を溶融亜鉛浴２中のフロントサポートロール４の下端から±４００ｍｍ以内の深さとした理由を説明する。
　図３は溶融亜鉛ポット１の内部に生成される溶融亜鉛浴の流動を示す図である。溶融亜鉛浴２中では、フロントサポートロール４によるロール回転流Ｂと鋼板Ｓの近傍の随伴流Ａとが衝突し、鋼板の進行方向における下流側（紙面左側）に向かう強い吐出流Ｃが発生する。吐出流Ｃは壁面に衝突して上下に分離し、溶融亜鉛ポット１の全体を循環する。本実施形態では、挿入ガイド１１からＺｎ－Ａｌ合金が供給される位置を吐出流Ｃ中とすることで、この強い吐出流Ｃに乗せてＺｎ－Ａｌ合金を効率的にかつ均一に拡散させることとした。
　上述したように、吐出流Ｃはフロントサポートロールの鋼板進行方向における下流側に向かう。そのため、本発明者らは、挿入ガイドの供給部が、フロントサポートロールに対して鋼板進行方向における下流側となるように、挿入ガイドを設置することが有効であると考えた。その上で、本発明者らは、挿入ガイドの設置位置について、より詳細な検討を行うため、実機とフルード数を相似させた１／５スケールの水モデルを用いた試験を複数回実施し、流動解析を行った。流動解析には粒径が５０μｍのアクリルトレーサを用い、様々な深さからアクリルトレーサを添加して、浴面側と浴底側とでパーティクルカウンタ１６、１７、１８によってトレーサ検出数をカウントした。これらのパーティクルカウンタ１６、１７、１８の位置を図４Ａ、図４Ｂに示す。そして（浴面側でのトレーサ検出数／浴底側でのトレーサ検出数）をトレーサ検出比εとし、フロントサポートロール４の下端からアクリルトレーサ添加位置までの距離とトレーサ検出比εとの関係を図５のグラフにまとめた。なお、図５のフロントサポートロールからの距離は、水モデルと実際の設備との大きさの比率から実際の設備での距離に換算した値である。
　ここで、εを求める際に用いた浴面側でのトレーサ検出数は、図４Ａのパーティクルカウンタ１６により測定した結果であり、浴底側でのトレーサ検出数は、図４Ａのパーティクルカウンタ１８により測定した結果である。
　なお、図４Ａは水モデル試験に用いた水槽の側面図である。図４Ｂは、水槽の平面図である。図４Ａ、図４Ｂから分かるように、パーティクルカウンタ１６、１７、１８は、深さ方向及び鋼板の幅方向において異なる位置に設置される。
　図５のグラフに示されるように、アクリルトレーサの添加位置がフロントサポートロール４の下端から±４００ｍｍ位の範囲（浴面側に４００ｍｍ以内、かつ、浴底側に４００ｍｍ以内）にあるとき、トレーサ検出比εは１に近くなる、すなわち、浴面側と浴底側とにアクリルトレーサが均等に分散することを確認した。従って本発明においては、Ｚｎ－Ａｌ合金をフロントサポートロール４の下端から±４００ｍｍ以内の深さに浸漬された挿入ガイド１１の供給部から供給することとした。より均等に分散させるためには、フロントサポートロール４の下端から±３００ｍｍの深さとすることが好ましく、±２００ｍｍの深さとすることがより好ましい。
　同様に図６に示すように鋼板Ｓの幅方向にアクリルトレーサの添加位置を変化させ、幅方向の同一位置の浴面側と浴底側とでパーティクルカウンタによってトレーサ検出数をカウントした。そして（浴面側でのトレーサ検出数＋浴底側でのトレーサ検出数）／投入トレーサ数を、トレーサ検出比ηと定義し、図７のグラフにまとめた。ここで、ηを求める際に用いた浴面側でのトレーサ検出数は、図４Ａのパーティクルカウンタ１６により測定した結果であり、浴底側でのトレーサ検出数は、図４Ａのパーティクルカウンタ１８により測定した結果である。
このグラフの横軸の鋼板幅率は、図６に示すとおり鋼板のエッジからアクリルトレーサの添加位置までの距離Ｌを、鋼板の板幅Ｗで割った値（Ｌ／Ｗ）である。図７には鋼板の板幅の外側（鋼板幅率＝１１０％）に設置したパーティクルカウンタによって検出されたトレーサ数を投入トレーサ数で割ったトレーサ検出比μも併せて表示した。なお、μを求める際に用いたパーティクルカウンタは、図４Ａのパーティクルカウンタ１７である。
　図７から分かるように、鋼板Ｓのエッジよりも外側からアクリルトレーサを添加した場合には、鋼板幅内のトレーサ検出数が低下し、鋼板Ｓのエッジ付近のトレーサ検出数が増加することが確認された。これは添加されたＡｌが鋼板Ｓのエッジ付近に集中し、鋼板Ｓのエッジ付近にて合金化不良を引き起こすことを示している。逆に鋼板幅内の中央付近からアクリルトレーサを添加した場合にはトレーサ検出比ηが高く、比較的効率よくＡｌが分散する。よって鋼板幅率（Ｌ／Ｗ）は０～１００％が好ましく、２０～８０％がより好ましく、４０～６０％が最も好ましい。
　上記した本発明の内容を、実機により確認した。溶融亜鉛ポットは３．１ｍ×３．９ｍ×２．６ｍ（深さ）であり、挿入ガイドの供給部をフロントサポートロールの下端と同一高さ（深さ）として、挿入ガイドの供給部からＺｎ－Ａｌ合金を供給した。
　Ａｌ濃度の測定のために、溶融亜鉛浴中の図８に示すＸ、Ｙ、Ｚ位置にそれぞれＡｌ濃度計を設置した。Ｘは鋼板進行方向における上流側の内壁面の近傍で、液面（浴面）から２００ｍｍ下の位置であり、Ｙは同じく鋼板進行方向における上流側の内壁面の近傍で、液面から２０００ｍｍ下の位置である。Ｚはフロントサポートロールの幅方向外側で、深さはＸと同一である。
　図９にＸ位置におけるＡｌ濃度の変化を示した。縦軸は、従来技術におけるＡｌ濃度／本発明法におけるＡｌ濃度、で表される第１のＡｌ濃度指標である。本発明法に対し、従来技術（アルミケーキ投入法）ではアルミケーキの投入によってＡｌ濃度が大きく変化していることが確認された。
　図１０に、従来技術及び本発明法における、Ｘ位置のＡｌ濃度に対するＹ位置のＡｌ濃度の比（第２のＡｌ濃度指標）の変化を示す。従来技術では値が常に１よりも小さく、浴底部へのＡｌ供給が不十分であることが分かる。一方、本発明によれば値が概ね１で安定しており、溶融亜鉛浴の浴面と浴底とのＡｌ濃度差を解消できることが確認された。
　図１１に、Ｘ位置のＡｌ濃度に対するＺ位置のＡｌ濃度の比（第３のＡｌ濃度指標）の変化を示した。従来技術ではアルミケーキの投入によってＡｌ濃度が顕著に高くなり、また時間の経過とともにＡｌ濃度が大きく変動する。すなわち、Ａｌ濃度の安定化に多くの時間を要することが分かる。一方、本発明法によれば第３のＡｌ濃度指標の値が常時安定しており、溶融亜鉛ポットの全体にわたりＡｌ濃度を安定化させることができる。
　図１２に、ドロス巻き上がり率が鋼板の通板速度（ラインスピード：ＬＳ）によってどのように変化するかを示した。ドロス巻き上がり率は、ドロスの浮遊数を、従来の通板速度である１１０ｍ／ｍｉｎにおけるドロスの浮遊数を１００として指標化した値である。このドロス浮遊率の減少はドロス堆積量の減少を示す。本発明によれば通板速度を１４０ｍ／ｍｉｎにまで高めてもドロス巻き上がり率を１００％に抑制することができ、通板規制速度を従来よりも３０ｍ／ｍｉｎ高めることが可能となった。これにより生産性を向上させることができるとともに、実操業において、合金化不良率を従来の１／２にまで減少させることに成功した。
　なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記した実施形態ではＺｎ－Ａｌ合金をワイヤの形態で添加したが、Ｚｎ－Ａｌ合金の形態は必ずしもワイヤに限定されるものではなく、ワイヤ状以外にも、チップ状、パウダー状等の形態を採用することができる。チップ状やパウダー状の場合には、粉粒体等の定量切り出し装置を用い、パイプ状の挿入ガイドの供給部から供給すればよい。
　また、上記した実施形態ではＺｎ－Ａｌ合金を添加したが、溶融亜鉛浴に溶解するものであれば、例えば、Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金等の他の合金に対しても適用できる。
　また、上記した実施形態では挿入ガイドの下部に設けられた供給部から、Ｚｎ－Ａｌ合金を供給したが、供給部の位置は挿入ガイドの下部に限定されない。例えば、不活性ガスの圧力を制御してＺｎ－Ａｌ合金の溶解開始位置を挿入ガイドの中央部付近とするとともに、挿入ガイドの中央部付近の側面に穴を開けて、その穴からＺｎ－Ａｌ合金を溶融亜鉛浴中に供給してもよい。その場合、Ｚｎ－Ａｌ合金が投入される位置（穴）がフロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の位置にあればよい。
　また、上記した実施形態では挿入ガイドとして、直線のパイプ状のものを使用したが、供給位置を所定の位置にできれば、挿入ガイドは直線状以外の形状、例えば曲率等を有する形状であってもよい。
　以上に説明したように、本発明によればＡｌを溶融亜鉛浴中に均一分散させることができるので、従来よりも高速通板を行ってもボトムドロスの巻き上がりによる押疵の発生や、Ａｌ濃度の不均一による合金化不足、過合金等を発生させることがない。
　本発明によれば、Ａｌを溶融亜鉛浴中に均一拡散させることができる。このため溶融亜鉛ポット内のＡｌ濃度が不均一となることによるボトムドロスの発生が抑制され、通板速度を高めてもボトムドロスの巻き上げに起因する押し疵が減少する。このため、生産性の向上を図ることが可能となる。
　１　溶融亜鉛ポット
　２　溶融亜鉛浴
　３　シンクロール
　４　フロントサポートロール
　５　バックサポートロール
　６　添加装置（Ｚｎ－Ａｌ合金供給装置）
　７　Ｚｎ－Ａｌ合金のワイヤ
　８　ドラム
　９　モータ
１０　ガイドローラ
１１　挿入ガイド
１２　気密シールボックス
１３　バルブ
１４　圧力計
１５　Ａｌ濃度計
１６、１７、１８　パーティクルカウンタ
１９　作業床
２０　内壁
２１　供給部

Claims (5)

  1. 　溶融亜鉛めっきライン中の溶融亜鉛浴を収容する溶融亜鉛ポットにＺｎ－Ａｌ合金を供給する方法であって、
    　前記Ｚｎ－Ａｌ合金を、パイプ状の挿入ガイドの下部に設けられた供給部から供給する供給工程を有し；
    　前記供給部は、前記溶融亜鉛ポットの、鋼板の進行方向における下流側の内壁と前記溶融亜鉛浴中に設置されたフロントサポートロールとの間でかつ、前記フロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さに浸漬され；
    　前記挿入ガイドの内部は不活性ガスによって加圧され、前記溶融亜鉛浴の前記挿入ガイドの前記内部への侵入が防止されている
    ことを特徴とする溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法。
  2. 　前記Ｚｎ－Ａｌ合金が、ワイヤ状、チップ状、パウダー状の何れか一つの形態であることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法。
  3. 　前記挿入ガイドの前記供給部が、前記溶融亜鉛浴中の前記フロントサポートロールと走行する前記鋼板との間で発生する吐出流中に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の溶融亜鉛ポットへのＺｎ－Ａｌ合金供給方法によって供給される前記Ｚｎ－Ａｌ合金の供給量を、前記溶融亜鉛ポット内に設置したＡｌ濃度計により測定されたＡｌ濃度に応じて制御する制御工程を有することを特徴とする溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度の調整方法。
  5. 　溶融亜鉛めっきライン中のフロントサポートロールが浸漬された溶融亜鉛浴を収容する溶融亜鉛ポットにＺｎ－Ａｌ合金を供給する装置であって、
    　下部に供給部を有し、前記溶融亜鉛ポットの鋼板の進行方向における下流側の内壁と前記溶融亜鉛浴中に設置された前記フロントサポートロールとの間に設置されたパイプ状の挿入ガイドと；
    　前記挿入ガイドの内部へ不活性ガスを供給するガス供給装置と；
    を有し、
    　前記供給部の設置位置が、前記溶融亜鉛浴中でかつ前記フロントサポートロールの下端から±４００ｍｍ以内の深さであり、
    　前記Ｚｎ－Ａｌ合金は、前記挿入ガイドの前記供給部から前記溶融亜鉛浴中に供給される；
    ことを特徴とする溶融亜鉛ポットへのＺｎ‐Ａｌ合金供給装置。
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