溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置およびそれを用いた溶融亜鉛めっき装置

【課題】めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することを特徴とする溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置およびそれを備えた溶融亜鉛めっき装置を提供することである。
【解決手段】一対の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ、３００ｂにおいては、溶融された亜鉛に浸漬された鋼板２００に対して供給管３３０から供給された気体がノズル口３１０から噴出される。供給管３３０とノズル口３１０との間に枝配管３５０が設けられ、その枝配管３５０の一端近傍に多孔質体３４０ａが設けられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき設備の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置およびそれを用いた溶融亜鉛めっき装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業、土木建築または家庭用における鋼板として耐食性に優れた表面処理鋼板が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、溶融亜鉛めっき槽の浴面上から、トップロールまでの間で合金化処理を施こす溶融亜鉛めっき鋼帯の静圧パッドによる振動防止方法について開示されている。
【０００４】
特許文献１記載の振動防止方法は、溶融亜鉛めっき槽の浴面上から、トップロールまでの間で合金化処理を施こす場合に、誘導加熱炉内に静圧パッドを設け、上記静圧パッドによる圧縮空気を的確に差圧させて溶融亜鉛めっき鋼帯の両面に吹き付けるものである。この場合、シンクロールとトップロール間が長い距離を有するラインであっても、少なくとも湯面から合金化処理位置の間で、そこを通過する合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の板厚の方向の振動あるいはねじれの発生を防止できる。
【０００５】
また、特許文献２には、めっき浴から引き上げられてガスワイプされるめっき鋼帯の振動をなくしめっき付着量のバラツキを少なくして歩留を向上させるとともに、品質も向上させることができる溶融亜鉛めっき鋼帯の振動防止装置について開示されている。
【０００６】
特許文献２記載の振動防止装置においては、溶融亜鉛めっき浴中より引き上げられるめっき鋼帯をめっき浴の上部に配置したガス吹き付けノズル対によりガスワイプするようにした溶融亜鉛めっき装置において、亜鉛めっき浴の浴面近傍に該浴面に浮遊するドロスを介してめっき鋼帯を両側より挟持する挟持機構を設ける。この場合、浴中のドロスを介して板を支持し、板の振動を抑制することができる。
【０００７】
また、特許文献３には、溶融金属めっき設備における振動防止方法および装置について開示されている。
【０００８】
特許文献３記載の溶融金属めっき設備における振動防止方法および装置においては、サポートロールを支持するフレームに振動検出手段を取り付ける。振動検出手段が検出するフレーム振動が小さくなるように、サポートロールの押し込み量を調節する。押し込み量の調節と共に、または押し込み量の調節に代えて、ライン速度を調節することにより、フレーム振動を抑えることもできる。その結果、めっき浴中ロールの振動を抑え、めっき品質を高めることができる。
【特許文献１】特開平９−１８４０５６号公報
【特許文献２】特開平６−３２２５００号公報
【特許文献３】特開平６−１７２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
また、従来の溶融亜鉛めっき設備においては、亜鉛めっき後の板表面に“さざ波”と呼ばれる凹凸の模様が生じる場合がある。このさざ波の発生原因としては、ノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル圧力の周期的変動が影響している場合があり、さざ波模様を低減するためには、この気柱共鳴現象を抑制することが必要であると考えられる。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１、２および３においては、鋼板の振動を抑えること、またはフレーム振動を抑えることはできるが、気柱共鳴現象を低減することができず、さざ波模様の低減を図ることができない。
【００１１】
本発明の目的は、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することを特徴とする溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置およびそれを備えた溶融亜鉛めっき装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１２】
（１）
本実施の形態にかかる溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置は、溶融された亜鉛に浸漬され、引き上げられた鋼板に対して気体を噴射させる溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置であって、気体を噴射させるノズル口と、ノズル口に対して接続され、気体を供給する供給管と、ノズル口と供給管との間で分岐され、かつ先端が閉じられた袋配管と、袋配管および供給管の間の接合部において袋配管内に設けられた通気抵抗部材とを備えるものである。
【００１３】
本実施の形態にかかる溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置においては、溶融された亜鉛に浸漬された鋼板に対して供給管から供給された気体がノズル口から噴出される。供給管とノズル口との間に袋配管が設けられ、その袋配管および供給管の間の接合部において袋配管内に通気抵抗部材が設けられる。
【００１４】
この場合、供給管から供給された気体が袋配管に供給される。そして、通気抵抗部材によりノズルへの供給管にて発生するノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル口での圧力の周期的変動を抑制することができる。その結果、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することができる。
【００１５】
（２）
通気抵抗部材は、気体を流通させることができる多孔質体からなってもよい。
【００１６】
この場合、通気抵抗部材は、連通した多孔を有する連続気泡等の多孔質体からなるので、ノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル圧力の周期的変動を確実に抑制することができる。その結果、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することができる。
【００１７】
（３）
通気抵抗部材は、繊維系材料からなってもよい。
【００１８】
この場合、通気抵抗部材は、繊維系材料からなるので、ノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル圧力の周期的変動を確実に抑制することができる。その結果、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することができる。
【００１９】
（４）
通気抵抗部材は、１または複数層の複数の孔を有する板状体または箔状体として形成してもよい。
【００２０】
この場合、通気抵抗部材は、１または複数層の孔を有する板状体または箔状体として形成され、板状体および箔状体が複数の孔を有するので、ノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル圧力の周期的変動を確実に抑制することができる。その結果、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することができる。
【００２１】
（５）
本発明に係る溶融亜鉛めっき装置は、鋼板に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき装置であって、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置と、溶融された亜鉛を貯留する貯留槽と、めっき後の鋼板に押し付けられ圧力を付与するテンションローラと、鋼板に接して回転することにより送りを行うローラと、を含み、鋼板は、貯留層に貯留された溶融亜鉛に浸漬され、ローラおよびテンションローラを介して引き上げられ、鋼板の表裏面に一対として設けられた溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置から気体が噴出され、メッキ量が調整されるものである。
【００２２】
本発明に係る溶融亜鉛めっき装置においては、貯留槽に溶融された亜鉛が貯留され、テンションローラがめっき後の鋼板に圧力を付与し、ローラが回転することにより鋼板の送りが行われる。鋼板は、貯留層に貯留された溶融亜鉛に浸漬され、ローラおよびテンションローラを介して引き上げられ、鋼板の表裏面に一対として設けられた溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置から気体が噴出され、メッキ量が調整される。
【００２３】
この場合、引き上げられた鋼板の表裏面のメッキ量が、溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置から噴出された気体により調整される。そして、ノズル口付近の供給管にて発生するノズル配管系の気柱共鳴現象によるノズル圧力の周期的変動を抑制することができる。その結果、めっき処理後における表面処理のさざ波現象の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置１００の一例を示す模式的断面図である。
【００２６】
図１に示すように、溶融亜鉛めっき装置１００は、めっき槽１０、ロール２０、シンクロール３０、サポートロール４０、亜鉛浴５０および一対の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂを備える。また、サポートロール４０は、スタビライジングロール４０ａおよびコレクティングロール４０ｂからなる。
【００２７】
図１に示すように、めっき槽１０内に亜鉛浴５０が貯留される。また、シンクロール３０およびサポートロール４０は、めっき槽１０の亜鉛浴５０に浸漬して配設されている。鋼板２００が、ロール２０を介してめっき槽１０に貯留された亜鉛浴５０に浸漬される。鋼板２００は、シンクロール３０により略鉛直方向に送り方向が変更され、サポートロール４０のスタビライジングロール４０ａおよびコレクティングロール４０ｂに表裏面を支持され、矢印Ｙの方向に引き上げられる。
【００２８】
引き上げられた鋼板２００には、亜鉛めっきが付着され、亜鉛めっき鋼板２００ａが形成される。亜鉛めっき鋼板２００ａに対して表裏面にそれぞれ一対の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂが配設される。これらの溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂから噴射された気体（エアー、空気）が亜鉛めっき鋼板２００ａの表裏面に吹き付けられる。それにより、亜鉛めっき鋼板２００ａの表裏面の亜鉛めっき付着量が調整される。
【００２９】
続いて、溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂについて説明する。図２は、図１に示したワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂの一例を示す模式的断面図である。
【００３０】
図２に示すように、ワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂは、ノズル口３１０、空間３２０、供給管３３０、多孔質体３４０ａおよび枝配管３５０を含む。
【００３１】
図２に示すように、ノズル口３１０は、供給管３３０に接続されており、供給管３３０には、空間３２０が介挿されている。ノズル口３１０近傍の供給管３３０に枝配管３５０の一端が接続されている。枝配管３５０の他端は、閉塞されており、所定の内部空間が形成されている。
【００３２】
また、枝配管３５０の一端近傍には、連続気泡を有する多孔質体３４０ａが設けられている。例えば、多孔質体３４０ａとして、連続気泡の多孔質体（通気抵抗；１×１０^２Ｎ・ｓ/ｍ^３〜１×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３）が考えられる。具体的には、上記数値を満たすウレタン等であってもよい。
【００３３】
枝配管３５０の長さＬ（ｍ）は、抑制対象とする周波数ｆ（Ｈｚ）に対して、ガスの音速ｖ（ｍ/ｓ）とした場合、
【００３４】
Ｌ=０．２５×ｖ/ｆ・・・（１）
で表される。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、式（１）により枝配管３５０の長さＬを設計した。
【００３６】
この場合、供給管３３０内を流通して供給される気体が、空間３２０において一時的に圧力変動の抑制が行われる。その後、再度、空間３２０を通過し、供給管３３０内を流通した気体が、ノズル口３１０との間において接続された枝配管３５０との間において共鳴現象を発生させる。それにより、ノズル口３１０近傍における気体の圧力変動を抑制することができる。また、枝配管３５０を設けることにより別周波数での圧力変動が生じるため、多孔質体３４０ａにより空気運動の減衰を発生させ、当該別周波数での圧力変動を抑制することができる。その結果、供給管３３０内の気柱共鳴現象を抑制しノズル口３１０付近での周期的な圧力変動を低減することができる。したがって、図１に示す亜鉛めっき鋼板２００ａに対して均一な圧力で気体を噴射させることができ、亜鉛めっき鋼板２００ａに“さざ波”現象を生じさせることなく、きれいな表面処理の亜鉛めっき鋼板２００ａを製造することができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図３は、第２の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置１００ａのワイピングノズル装置３００ｃ，３００ｄの一例を示す模式的断面図である。
【００３８】
図３に示すワイピングノズル装置３００ｃ，３００ｄが図２に示すワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂと異なるのは、以下の点である。
【００３９】
図３に示すワイピングノズル装置３００ｃ，３００ｄにおいては、連続気泡を有する多孔質体３４０ａの代わりに繊維系の多孔質体３４０ｂを設ける。すなわち、枝配管３５０の一端近傍には、繊維系の多孔質体３４０ｂが設けられている。多孔質体３４０ｂとして、繊維系の多孔質体（通気抵抗；１×１０^２Ｎ・ｓ/ｍ^３〜１×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３）を用いてもよい。例えば、上記数値を満たすグラスウール、他の任意の金属繊維、ペット系繊維等を用いてもよい。
【００４０】
この場合、供給管３３０内を流通して供給される気体が、空間３２０において一時的に圧力変動の抑制が行われる。その後、再度、空間３２０を通過し、供給管３３０内を流通した気体が、ノズル口３１０との間において接続された枝配管３５０との間において共鳴現象を発生させる。それにより、ノズル口３１０近傍における気体の圧力変動を抑制することができる。また、枝配管３５０を設けることにより別周波数での圧力変動が生じるため、繊維系の多孔質体３４０ｂにより空気運動の減衰を発生させ、当該別周波数での圧力変動を抑制することができる。その結果、供給管３３０内の気柱共鳴現象を抑制しノズル口３１０付近での周期的な圧力変動を低減することができる。したがって、亜鉛めっき鋼板２００ａに対して均一な圧力で気体ａｉｒを噴射させることができ、亜鉛めっき鋼板２００ａに“さざ波”現象を生じさせることなく、きれいな表面処理の亜鉛めっき鋼板２００ａを製造することができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図４は、第３の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置１００ｃのワイピングノズル装置３００ｅ，３００ｆの一例を示す模式的断面図である。
【００４２】
図４に示すワイピングノズル装置３００ｅ，３００ｆが図２および図３に示すワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄと異なるのは、以下の点である。
【００４３】
図４に示すワイピングノズル装置３００ｅ，３００ｆにおいては、連続気泡を有する多孔質体３４０ａ、繊維系の多孔質体３４０ｂの代わりに孔を有する板状体３４０ｃを複数設ける。すなわち、枝配管３５０の一端近傍には、孔を有する板状体３４０ｃが複数枚設けられている。なお、本実施の形態においては、板状体３４０ｃを複数設けることとしたが、これに限定されず、孔を有する箔状体であってもよく、また配置する枚数は、複数枚に限定されるものではなく、任意の所定の枚数であればよい。例えば、板状体３４０ｃとして、単一もしくは複数層の孔を有する板状体もしくは箔状体（通気抵抗；１×１０^２Ｎ・ｓ/ｍ^３〜１×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３）であってもよい。具体的には、上記数値を満たす鉄、他の任意のアルミ、銅、ステンレス、樹脂等を用いてもよい。
【００４４】
この場合、供給管３３０内を流通して供給される気体が、空間３２０において一時的に圧力変動の抑制が行われる。その後、再度、空間３２０を通過し、供給管３３０内を流通した気体が、ノズル口３１０との間において接続された枝配管３５０との間において共鳴現象を発生させる。それにより、ノズル口３１０近傍における気体の圧力変動を抑制することができる。また、枝配管３５０を設けることにより別周波数での圧力変動が生じるため、孔を有する複数枚の板状体３４０ｃにより空気運動の減衰を発生させ、当該別周波数での圧力変動を抑制することができる。その結果、供給管３３０内の気柱共鳴現象を抑制しノズル口３１０付近での周期的な圧力変動を低減することができる。したがって、亜鉛めっき鋼板２００ａに対して均一な圧力で気体ａｉｒを噴射させることができ、亜鉛めっき鋼板２００ａに“さざ波”現象を生じさせることなく、きれいな表面処理の亜鉛めっき鋼板２００ａを製造することができる。
【００４５】
（実施例１）
次に、第１の実施の形態に係るワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂ（図２参照）を用いて圧力変動の検証を行った。図５は、実施例１におけるワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂの測定状態を示す模式的断面図である。
【００４６】
図５に示すように、ワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂのノズル口３１０と供給管３３０との接続部分の近傍に圧力計３６０（共和電業:ＰＧＭ−１ＫＧ）を設けた。圧力計３６０からの信号を動歪み計３７０（共和電業;ＤＰＭ−７１３Ｂ）を介して、周波数分析器３８０（小野測器;ＣＦ−３５０）に与え、周波数分析を行った。
【００４７】
実施例１においては、通気抵抗を５０Ｎ・ｓ／ｍ^３とした場合（パターン１）、通気抵抗を１×１０^３Ｎ・ｓ/ｍ^３とした場合（パターン２）、通気抵抗を５×１０^４Ｎ・ｓ／ｍ^３とした場合（パターン３）、通気抵抗を５×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３とした場合（パターン４）について実施した。
【００４８】
図６は、実施例１におけるパターン１からパターン４における測定結果を示す模式図である。図６の縦軸は圧力変動（ノズル口３１０から噴出される圧力変動の振幅）を示し、横軸は周波数を示す。
【００４９】
図６の実線Ｐ１がパターン１の変化を示し、実線Ｐ２がパターン２の変化を示し、実線Ｐ３がパターン３の変化を示し、実線Ｐ４がパターン４の変化を示す。また、実線Ｐ５が共鳴周波数の変化を示す。なお、実線Ｐ５においては、枝配管および通気抵抗部材を設けない状態を示す。
【００５０】
（評価）
図６に示すように、実線Ｐ５は、１００Ｈｚ近辺において共鳴周波数が存在していることがわかる。この場合において、実線Ｐ１より共鳴周波数の低減が確認された。一方、実線Ｐ４においては、共鳴周波数を低減できていないことがわかった。また、実線Ｐ２では共鳴周波数をほぼ低減できており、実線Ｐ３では共鳴周波数を完全に低減できることがわかった。以上のことから、通気抵抗を１×１０^２Ｎ・ｓ／ｍ^３以下の５０Ｎ・ｓ／ｍ^３に下げた場合には、供給管３３０の圧力変動を低減させることができるが、枝配管３５０の共鳴現象が連成して別周波数での共鳴が発生してしまう。また、枝配管３５０の通気抵抗を１×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３以上の５×１０^５Ｎ・ｓ／ｍ^３に上げた場合は、通気抵抗が大きすぎて枝配管３５０内での共鳴現象が発生せず、供給管３３０での共鳴現象を抑制することができなかった。また、通気抵抗を１×１０^３Ｎ・ｓ／ｍ^３とした場合は、周波数上のピーク成分をほぼなくせており、５×１０^４Ｎ・ｓ／ｍ^３とした場合には、完全にピーク成分をなくせることがわかった。
【００５１】
上記第１から第３の実施の形態においては、亜鉛浴５０が溶融された亜鉛に相当し、鋼板２００が鋼板に相当し、ノズル口３１０がノズル口に相当し、枝配管３５０が袋配管に相当し、供給管３３０が供給管に相当し、多孔質体３４０ａが連続気泡の多孔質体、繊維系の多孔質体および通気抵抗部材に相当し、板状体３４０ｃが１または複数層の孔を有する板状体または箔状体および通気抵抗部材に相当し、溶融亜鉛めっき装置１００が溶融亜鉛装置に相当し、一対の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置３００ａ，３００ｂが溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置に相当し、めっき槽１０が貯留槽に相当し、サポートロール４０がテンションローラに相当し、シンクロール３０がローラに相当する。なお、枝配管３５０および袋配管のいずれも、一端が閉じた配管を意味する。
【００５２】
本発明は、上記の好ましい第１から第３の実施の形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置の一例を示す模式的断面図
【図２】図１に示したワイピングノズル装置の一例を示す模式的断面図
【図３】第２の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置のワイピングノズル装置の一例を示す模式的断面図
【図４】第３の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき装置のワイピングノズル装置の一例を示す模式的断面図
【図５】実施例１におけるワイピングノズル装置の測定状態を示す模式的断面図
【図６】実施例１におけるパターン１からパターン４における測定結果を示す模式図
【符号の説明】
【００５４】
１０めっき槽
３０シンクロール
４０サポートロール
５０亜鉛浴
１００溶融亜鉛めっき装置
２００鋼板
３００ａ，３００ｂ一対の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置
３１０ノズル口
３３０供給管３４０ａ多孔質体
３４０ｃ板状体
３５０枝配管

【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融された亜鉛に浸漬され、引き上げられた鋼板に対して気体を噴射させる溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置であって、
前記気体を噴射させるノズル口と、
前記ノズル口に対して接続され、前記気体を供給する供給管と、
前記ノズル口と前記供給管との間で分岐され、かつ先端が閉じられた袋配管と、
前記袋配管および前記供給管の間の接合部において前記袋配管内に設けられた通気抵抗部材と、
を備えていることを特徴とする溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置。
【請求項２】
前記通気抵抗部材は、
前記気体を流通させることができる多孔質体からなることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置。
【請求項３】
前記通気抵抗部材は、
繊維系材料からなることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置。
【請求項４】
前記通気抵抗部材は、
１または複数層の板状体または箔状体として形成され、前記板状体および箔状体は、複数の孔を有することを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置。
【請求項５】
鋼板に溶融亜鉛めっきを施す溶融亜鉛めっき装置であって、
前記請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置と、
溶融された亜鉛を貯留する貯留槽と、
めっき後の前記鋼板に押し付けられ圧力を付与するテンションローラと、
前記鋼板に接して回転することにより送りを行うローラと、を含み、
前記鋼板は、
前記貯留層に貯留された溶融亜鉛に浸漬され、前記ローラおよび前記テンションローラを介して引き上げられ、前記鋼板の表裏面に一対として設けられた前記溶融亜鉛めっきワイピングノズル装置から気体が噴出され、メッキ量が調整されることを特徴とする溶融亜鉛めっき装置。

【図１】