溶融金属めっき鋼帯製造装置
【課題】ガスワイピング工程でのスプラッシュの発生を低減し、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯製造装置を提供する。
【解決手段】溶融金属めっき槽９上方でワイピングノズル３からガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯製造装置において、浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材１ａ，１ｂが、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向でかつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有する。
【解決手段】溶融金属めっき槽９上方でワイピングノズル３からガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯製造装置において、浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材１ａ，１ｂが、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向でかつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっきプロセスにおいて、溶融金属スプラッシュ飛散を軽減できる溶融金属めっき鋼帯製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続溶融めっきプロセス等においては、図７に示すように、一般的に溶融金属浴槽９内の溶融金属めっき浴８に鋼帯Ｓを浸漬させ、シンクロール７で方向転換した後、該鋼帯Ｓを鉛直上方に引き上げる工程の後に、鋼帯表面に付着した溶融金属が板幅方向および板長手方向に均一に所定のめっき厚になるように、この鋼帯Ｓを挟んで対向して設けた鋼帯幅方向に延在するガスワイピングノズル３から加圧気体を鋼帯上に噴出させて、余剰な溶融金属を絞り取り、溶融金属の付着量（めっき付着量）を制御するガスワイピング装置が設けられている。
【０００３】
ガスワイピング部での鋼帯走行位置を安定化させるために、通常、シンクロール７上方の浴面下に浴中サポートロール５が配置され、また合金化処理等を行う場合は必要に応じてガスワイピングノズル３上方に浴上サポートロール４が設置される。
【０００４】
ガスワイピングノズル３は、多様な鋼帯幅に対応すると同時に鋼帯引き上げ時の幅方向のズレなどに対応するため、通常、鋼帯幅より長く、すなわち鋼帯Ｓの幅端部より外側まで延びている。このようなガスワイピング装置では、鋼帯Ｓに衝突した噴流の乱れによって鋼帯下方に落下する溶融金属が周囲に飛び散る、いわゆるスプラッシュが発生して、鋼帯の表面品質の低下を招く。
【０００５】
また、連続プロセスにおいて、生産量を増加させるには、鋼帯通板速度を増加させればよいが、連続溶融めっきプロセスにおいてガスワイピング方式でめっき付着量を制御する場合、溶融金属の粘性により、通板速度の増加に伴って鋼帯のめっき浴通過直後の初期付着量が増加するため、めっき付着量を一定範囲内に制御するには、ワイピングガス圧力をより高圧に設定せざるを得ず、それによってスプラッシュが大幅に増加し、良好な表面品質を維持できなくなる。
【０００６】
上記の問題を解決するため、溶融金属めっき槽からワイピングノズルに到達するまでの間で鋼帯に随伴する余剰な溶融金属をある程度削減してめっき浴通過直後の初期付着量を低減しておく方法が以下の通り開示されている。
【０００７】
特許文献１には、めっき液中サポートロールとガスワイピングノズルとの間に、鋼帯の両面に非接触で対向する溶融金属絞り部材を設けて余剰めっきを取り除いた後に、ガスワイピングでめっき厚を調整する装置で、該溶融金属絞り部材の形状は、矩形あるいは下端ほど鋼帯表裏面との距離が広くなる導入部を有する形状あるいは円柱体が望ましく、該溶融金属絞り部材の設置位置は、めっき液面の上下にまたがる位置が最も望ましいとする溶融金属めっき装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、めっき液面から出たところに、鋼帯両面に鋼帯に対して傾斜させたブレード掻き取り装置を設けて余剰めっきを取り除いた後に、ガスワイピングでめっき厚を調整する装置で、該ブレードの鋼帯に最も近接する部分が直径３０ｍｍ以下の丸みを有することが特徴の溶融金属めっき装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−７６０８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に開示された方法では、溶融金属絞り部材がめっき浴面より上側あるいはめっき液面の上下にまたがる場合に、ガスワイピングによって最終的に取り除かれる溶融金属が下方に流れ落ちて、鋼帯と溶融金属絞り部材との隙間に液だまりを形成してしまい、その液溜まりの高さからガスワイピングまでの距離が短いために結果的に絞り効果が小さいこと、また、溶融金属絞り部材に固着して固体化した金属が鋼帯に付着して表面欠陥が発生するなどの問題がある。一方、溶融金属絞り部材をめっき槽内に配置した場合でも、溶融金属絞り部材の下端ほど鋼帯との距離が広くなる形状にすることによって、流路が徐々に狭くなるため溶融金属が集中して流れ込んで流速が局所的に増加し、絞り効果が小さくなる問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に開示された方法では、例えブレードを傾斜させて鋼帯先端部に丸みを与えても、特許文献１と同様に上端に液だまりができてしまうためにそこからガスワイピングまでの距離が短いために結果的に絞り効果が小さい。
【００１２】
従って、特許文献１、２の方法では、めっき浴通過直後の初期付着量を低減する効果が十分に発現されないため、ガスワイピング部で溶融金属のスプラッシュの発生を低減する効果が不十分である。
【００１３】
本発明は、上記問題点を考慮し、めっき浴通過直後の初期付着量を低減し、通常通板速度においても、また高速通板時においても、スプラッシュの発生を低減し、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯を安定して製造できる溶融金属めっき鋼帯製造設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、シンクロールからガスワイピングまでの間に、余剰な溶融金属を取り除くための溶融金属絞り部材を設置するにあたり、前記のように液溜まり位置とガスワイピング位置との距離が短いことで結果的に余剰めっき量を削減できない問題が発生することから、溶融金属絞り部材はめっき液面より下側に設置するのが最良であるとの結論に至った。しかしながら、溶融金属絞り部材の断面形状が従来技術のままではめっき絞り効果は小さい。そこで、めっき槽から出た鋼帯に付随する溶融金属めっきの量を効果的に削減するべく、溶融金属絞り部材周辺の溶融金属の流れを模擬する水モデル装置を用いて、詳細な流動解析を行った。その結果、鋼帯に付随して持上げられる溶融金属の量に影響しているのは、鋼帯表面近傍で鋼帯進行方向に流れるいわゆる随伴流であり、この流れを減少させるほど効果的であることがわかった。
【００１５】
本発明者らは、以上の知見に基づいて、鋼帯に付随する余剰な溶融金属を取り除くための溶融金属絞り部材形状などについて鋭意検討を重ねた結果、溶融金属絞り部材として、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆う部分と鋼帯に対向する部分とを備える溶融金属絞り部材を着想し、更に、該溶融金属絞り部材の鋼帯対向部に溶融金属の流れを制御する機構を付与することを考案し、以下の特徴を有する発明を完成させた。
【００１６】
（１）溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯に対し、溶融金属めっき槽上方で鋼帯を挟んでその両面に対向配置したワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造装置において、
浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材が、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１７】
（２）前記鋼帯端部の溶融金属の流れ方向を鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造は、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線からの距離が大きくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする（１）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１８】
（３）前記溝または突起は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が少なくとも一条の溝上または突起上を走行するように形成されていることを特徴とする（２）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１９】
（４）前記溶融金属絞り部材は、さらに、前記ロール被覆部のロール対向面の少なくとも一部に、溶融金属の流れをロール端部からロール幅方向中央部側に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００２０】
（５）前記溶融金属の流れをロール幅方向中央からロール端部側に向かう流れにする整流構造は、ロール回転方向に向かってロール幅方向中心からの距離が小さくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする（４）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、めっき浴面下に設けられた溶融金属絞り部材によって鋼帯幅が変わっても鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって削減した後にガスワイピングノズルでめっき厚を調整できるようになるので、スプラッシュの発生量を大幅に低減できる。また、本発明によれば、通板速度を大幅に上昇させてもスプラッシュの発生量を大幅に低減できるので、表面欠陥の無い溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に形成される溝の一実施形態および溶融金属の流線を示す。
【図４】鋼帯対向部とロール被覆部を備える溶融金属絞り部材が鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に溝を有しないときの溶融金属の流線を示す。
【図５】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の断面形状の別の実施形態を説明する図である。
【図６】実施例で使用した溶融金属絞り部材の鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に設けた溝を説明する図である。
【図７】一般的な溶融金属めっき鋼帯製造装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図において、説明済みの図に示された部分の作用と同じ作用の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置の一実施形態を示す断面図である。図１において、１ａ、１ｂはめっき浴中に設置された溶融金属絞り部材で、鋼帯幅方向に鋼帯巾以上の長さを有し、浴中サポートロール５より上方に鋼帯Ｓを挟んでその両側に鋼帯表面から所定の距離離れた位置に設置されている。
【００２５】
図２は、本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の一実施形態を示す縦断面図である。図２において、浴中の矢印は溶融金属の流線である。図２において、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂは、浴中サポートロール５の外周面の浴面側を覆うように形成されたロール被覆部と、鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部を備える。ロール被覆部の鋼帯側端部は、鋼帯対向部下部に接続されている。浴中サポートロール５は鋼帯の両側に鋼帯に接するようにして、その鉛直方向位置が互いに異なるようにして配置されている。本実施形態では、鋼帯Ｓの両側に配置された溶融金属絞り部材１ａと１ｂの鋼帯対向部の鋼帯進行方向長さは異なる。溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向部は鋼帯面に対して平行になるように設けられている。
【００２６】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂでは、浴中サポートロール５と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間に、浴中サポートロール５に随伴される流れ１１が発生する。流れ１１が発生すると、鋼帯Ｓの進行に伴う随伴流１２が発生していても、鋼帯Ｓと溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂ近傍側に鋼帯Ｓの進行方向と逆方向の強制的な流れ１３が発生し、随伴流１２を大幅に抑制する。これにより、めっき浴から引き上げられる鋼帯Ｓに付随する余剰な溶融金属量が大幅に削減される。
【００２７】
前記効果を高めるには、ロール被覆部は、浴中サポートロール５の外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されることが好ましい。ここで、ロール被覆部が浴中サポートロール５を覆う長さは、浴中サポートロール中心線に垂直な断面で、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂを浴中サポートロール５の中心に向かって投影したときに浴中サポートロール５外周面における溶融金属絞り部材の投影弧長である。上記のように構成される溶融金属絞り部材１ａ、１ｂを備える溶融金属めっき鋼帯製造装置の発明について、本発明者らは特許出願済みである（特願２００７−２２９７８１）。
【００２８】
さらに、本実施形態の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂには、鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に溝が形成されている。図３は、溶融金属絞り部材１ａの円弧状のロール被覆部を鋼帯対向部の下部に平面に展開し、鋼帯対向面およびロール対向面に形成される溝を鋼帯面に直角方向から見たときの一実施形態および溶融金属の流線を示す。図３において、２は溝である。図３中の点線矢印は鋼帯と溶融金属絞り部材の間、および浴中サポートロールと溶融金属絞り部材の間の溶融金属の流線を示す。溶融金属絞り部材１ｂでも同様の溝が形成され、同様の流れになる。
【００２９】
溝２は、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面の鋼帯幅方向中心線１０の両側に、ロール被覆部の反鋼帯側端部から鋼帯対向面の上端まで連続して形成され、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線１０からの距離が大きくなるように左右対称に各々１条又は複数条形成される。
【００３０】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの溝の作用を説明する。
【００３１】
図４は、上記溶融金属絞り部材１ａの円弧状のロール被覆部を鋼帯対向部の下部に平面に展開し、鋼帯面に直角方向から見たときに、鋼帯対向面およびロール対向面に溝を有しないときの鋼帯と溶融金属絞り部材１ａ間、浴中サポートロールと溶融金属絞り部材１ａ間の溶融金属絞り部材１ａ近傍側の溶融金属の流線を示す。溶融金属絞り部材１ｂでも同様の流れとなる。溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面およびロール対向面に溝が無いと、図４に示すように、鋼帯がある部分では、鋼帯Ｓと溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂ近傍側に鋼帯Ｓの進行方向と逆方向の強制的な流れ１３が発生し、随伴流１２を大幅に抑制できるが、鋼帯が無い部分では、浴中ロール回転による上向きの流れ１４が発生し、それが鋼帯端部側に流入することで、鋼帯端部での絞り効果が低下する。
【００３２】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面、ロール対向面に、図３のような溝を設けると、鋼帯と溶融金属絞り部材の間の溶融金属絞り部材１ａ近傍側の溶融金属の流れは、図３中に点線矢印で示すように、鋼帯進行方向と逆方向で鋼帯端部外側から溶融金属絞り部材の中央に向かう流れ１３になる。このような流れが形成されることで、鋼帯端部近傍でも、鋼帯進行方向と逆方向で鋼帯端部外側から溶融金属絞り部材の中央に向かうようになる。
【００３３】
この流れ１３によって、鋼帯が無い部分で浴中ロール回転により発生した上向きの流れ１４が、鋼帯端部において端部外側から内側へ流入するのを抑えることができ、鋼帯中央付近の絞り効果を鋼帯端部まで維持できるようになる。その結果、鋼帯全幅にわたって十分な絞り効果が得られ、余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって削減した後にガスワイピングノズルでめっき厚を調整できるようになるので、スプラッシュの発生量を大幅に低減できる。また、通板速度を大幅に上昇させてもスプラッシュの発生量を大幅に低減できるようになり、表面欠陥の無い溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造することが可能となる。
【００３４】
溶融金属絞り部材の鋼帯対向面、ロール対向面に形成する溝は、溝幅が狭すぎると、溶融金属絞り部材に付着・堆積する溶融金属のドロスによって時間の経過とともに塞がれてしまうため、溝幅は１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、溝深さは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が望ましい。また、溝幅は１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、溝深さは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がより好ましい。溝のピッチは、８０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、溝の角度（図３において、溝を示す線が鉛直線となす角度θ）は、２０〜８５度が好ましい。溝は直線でなくてもよく、溝同士が交差しない範囲で曲線であっても構わない。
【００３５】
溶融金属絞り部材の溝は、ロール被覆部のロール対向面の反鋼帯側端部から、鋼帯対向部の上端まで連続して形成されていることが好ましいが、ロール被覆部と鋼帯対向部で連続していなくてもよい。鋼帯対向部のみに形成されていてもよい。また、鋼帯対向部の一部に形成されていてもよい。
【００３６】
溶融金属めっき鋼帯製造装置には、種々の幅の鋼帯が通板される。前記溝は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が鋼帯対向面にある少なくとも一条の溝上を走行するように形成すると、いずれの幅の鋼帯においても、鋼帯端部における絞り効果が得られ、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって低減することができる。
【００３７】
前記した装置では、溶融金属絞り部材の鋼帯対向面に連続した溝を形成したが、連続した溝に代えて、連続した「突起」を形成しても同様の効果が得られる。突起の寸法は、高さは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましいが、鋼帯あるいは浴中ロールに接触してはならない。高さ以外の寸法・形状は上記溝と同様でよい。
【００３８】
溶融金属絞り部材の寸法、形状は、適用する設備と鋼帯の通板速度等を考慮して、適宜のものに決定する必要がある。
【００３９】
一例を挙げる、図３のような形状のものでは、鋼帯走行方向寸法が１０〜３００ｍｍ（ただし、浴面より上に飛び出してはならない）のものを使用できる。
【００４０】
図３のような形状のものでは、溶融金属絞り部材のロール被覆部と浴中サポートロール５の距離は１００ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。１００ｍｍより大きいと随伴流１１の流れが弱くなるため、流れ１３が発生しなくなり、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。また、５０ｍｍ以下になると、鋼板に随伴する余剰な溶融金属量を削減する流れ自体を抑制することができるため、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果がさらに大きくなる。溶融金属絞り部材のロール被覆部と浴中サポートロール５との距離は、ロール被覆部が浴中サポートロール５に接触しないなら小さくしても構わない。
【００４１】
また、溶融金属絞り部材の鋼帯対向部と鋼帯との距離は１００ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。１００ｍｍより大きくなると、鋼帯の進行方向と逆方向の流れ１３が鋼帯の進行に伴う随伴流１２に影響を及ぼさなくなり、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。また、５０ｍｍ以下になると、鋼帯に付随する流れ自体を抑制することができるため、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果がさらに大きくなる。溶融金属絞り部材の鋼帯対向部と鋼帯との距離は、鋼帯対向部が鋼帯に接触しないなら小さくしても構わない。
【００４２】
鋼帯対向部の上端は、金属めっき浴面より１００ｍｍ以内の位置になるように設置するのが好ましい。浴面からの距離が１００ｍｍより大きいと、鋼帯対向部の上方で鋼帯の進行にともなう随伴流１２が発達し、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。鋼帯対向部の上端が金属めっき浴面上にあると、ワイピングされた余剰な溶融金属が鋼帯対向部の上端に付着し、鋼板を傷つける問題がある。
【００４３】
溶融金属絞り部材は、断面形状が図２のものに限定されない。例えば、図５のように、溶融金属絞り部材の鋼帯対向部は鋼帯進行方向で鋼帯面に対して傾斜した形状のものであってもよい。また、ロール被覆部は、浴中サポートロール５との距離が一定でなくてもよい。
【実施例】
【００４４】
連続溶融亜鉛めっきラインに図１に示した溶融金属めっき鋼帯製造装置を設置し、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造実験を行った。鋼帯Ｓの両側に配置された浴中サポートロール同士の鉛直方向オフセット量は１００ｍｍ、浴面と浴面に近い側の浴中サポートロール上端との距離は１８０ｍｍである。浴中サポートロール径はφ３００ｍｍである。
【００４５】
実施例１、実施例２、比較例２、比較例４は、図２に示した鋼帯対向部とロール被覆部を備えた溶融金属絞り部材を使用した。該溶融金属絞り部材は、鋼帯幅方向長さ２０００ｍｍ、浴中サポートロール５と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂとの距離が３０ｍｍとなるように形成した浴中サポートロール５の外周面の浴面側を覆う円弧状のロール被覆部と、鋼帯と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向部との距離が一定の２０ｍｍで、その上端と浴面との距離が３０ｍｍになるように形成した。円弧状のロール被覆部長さは浴中サポートロールのちょうど半円分を覆う長さとした。
【００４６】
比較例２、比較例４は、鋼帯対向面とロール対向面に溝を形成せず、実施例１、実施例２は、溶融金属絞り部材の鋼帯対向面の下部に円弧状のロール対向部を平面に展開した図６に示すにように、溶融金属絞り部材１ａの鋼帯対向面からロール対向面に、幅方向長さ５３０ｍｍ、１５０ｍｍピッチで溝幅２０ｍｍ×深さ１０ｍｍの連続した溝を、溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線の両側に各４条ずつ付与した。さらに、その内側に同じピッチで鋼帯対向面のみに、鋼帯対向面下端における溝同士の間隔が５００ｍｍである溝を各１条ずつ付与した。溶融金属絞り部材１ｂの鋼帯対向面からロール対向部には、幅方向長さ４６０ｍｍ、８０ｍｍピッチで溝幅２０ｍｍ×深さ１０ｍｍの連続した溝を、溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線の両側に各７条ずつ付与した。さらに、その内側に同じピッチで鋼帯対向面のみに、鋼帯対向面下端における溝同士の間隔が７２０ｍｍである溝を各１条ずつ付与した。溝が溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線となす角度（図６中の角度θ）は、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂともに３４度である。図６中に記載された寸法２２０ｍｍ、５６５ｍｍは、溶融金属絞り部材１ａの鋼帯対向面の長さ、ロール対向面の長さである。
【００４７】
溶融亜鉛めっき鋼帯製造条件は、ガスワイピングノズルのスリットギャップ０．８ｍｍ、ガスワイピングノズル−鋼帯距離７ｍｍ、溶融亜鉛浴からのノズル高さ４００ｍｍ、溶融亜鉛浴温度４６０℃とし、製造する鋼帯のサイズは、０．８ｍｍ厚×１．２ｍ幅、めっき付着量は片面４５ｇ／ｍ２とした。
【００４８】
その他の製造条件および製品品質指標となるスプラッシュ発生量の調査結果を表１に示す。スプラッシュ発生量は、各製造条件で通過した鋼帯長さに対する検査工程でスプラッシュ欠陥ありと判定された鋼帯長さの比率であり、実用上問題とならない軽度のスプラッシュ欠陥を含んでいる。
【００４９】
なお、実験を行った連続溶融亜鉛めっきラインは、通板鋼帯の最小幅は８００ｍｍ、最大幅は１６００ｍｍである。実施例１、実施例２で使用した溶融金属絞り部材の鋼帯対向面に形成されている溝は、鋼帯面に直角方向から見たときに、前記範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が鋼帯対向面に形成されている少なくとも一条の溝上を走行するように形成されている。１．２ｍ幅の鋼帯では、鋼帯端部は、鋼帯対向面に形成されている１条の溝上を通過する。
【００５０】
【表１】
【００５１】
通板速度が２．５ｍ／ｓｅｃの条件では、溶融金属絞り部材がない比較例１（従来例）は、スプラッシュ発生率は１．４０％であった。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した比較例２は、比較例１に対して、スプラッシュ発生率がおよそ８４％低下した。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がある溶融金属絞り部材を使用した実施例１は、比較例２に対して、スプラッシュ発生率がおよそ６４％低下した。
【００５２】
通板速度が４．０ｍ／ｓｅｃの条件では、溶融金属絞り部材がない比較例３は、スプラッシュ発生率は２５．３２％であった。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した比較例４は、比較例２に対して、スプラッシュ発生率がおよそ９７％低下した。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がある溶融金属絞り部材を使用した実施例２は、比較例４に対して、スプラッシュ発生率がおよそ６６％低下し、溶融金属絞り部材を使用しないで２．５ｍ／ｓで通板させた比較例１よりも低位のスプラッシュ発生率で操業可能であった。
【００５３】
上記のように、通板速度が同じ条件では、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用した場合（実施例１、２）は、溶融金属絞り部材を使用しない場合（比較例１、比較例３）、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した場合（比較例２、比較例４）に比べて、スプラッシュ発生率が低くなっている。
【００５４】
通板速度が高くなると、いずれの場合もスプラッシュ発生率が高くなるが、スプラッシュ発生率の増加割合＝［通板速度が４．０ｍ／ｓｅｃのときのスプラッシュ発生率］／［通板速度が２．５ｍ／ｓｅｃのときのスプラッシュ発生率］で定義すると、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用した場合の方が、溶融金属絞り部材を使用しない場合、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した場合よりも、スプラッシュ発生率の増加割合が低い。このことから、本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用すると、通板速度を速くしたときにスプラッシュの発生を抑制する効果があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の装置は、スプラッシュの発生を低減し、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯の製造装置として利用することができる。本発明の装置は、高速通板時にもスプラッシュの発生を抑制できるので、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造する装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｓ 鋼帯
１、１ａ、１ｂ 溶融金属絞り部材
２ 溶融金属絞り部材
３ ガスワイピングノズル
４ 浴上サポートロール
５ 浴中サポートロール
７ シンクロール
８ 溶融金属めっき浴
９ 溶融金属浴槽
１０ 溶融金属絞り部材の鋼帯対向面の鋼帯幅方向中心線
１１ 浴中サポートロールに随伴される流れ
１２ 鋼帯進行に伴う随伴流
１３ 鋼帯と溶融金属絞り部材間に鋼帯進行方向と逆方向に発生する流れ
１４ 溶融金属絞り部材の鋼帯が無い部分に発生する流れ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっきプロセスにおいて、溶融金属スプラッシュ飛散を軽減できる溶融金属めっき鋼帯製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続溶融めっきプロセス等においては、図７に示すように、一般的に溶融金属浴槽９内の溶融金属めっき浴８に鋼帯Ｓを浸漬させ、シンクロール７で方向転換した後、該鋼帯Ｓを鉛直上方に引き上げる工程の後に、鋼帯表面に付着した溶融金属が板幅方向および板長手方向に均一に所定のめっき厚になるように、この鋼帯Ｓを挟んで対向して設けた鋼帯幅方向に延在するガスワイピングノズル３から加圧気体を鋼帯上に噴出させて、余剰な溶融金属を絞り取り、溶融金属の付着量（めっき付着量）を制御するガスワイピング装置が設けられている。
【０００３】
ガスワイピング部での鋼帯走行位置を安定化させるために、通常、シンクロール７上方の浴面下に浴中サポートロール５が配置され、また合金化処理等を行う場合は必要に応じてガスワイピングノズル３上方に浴上サポートロール４が設置される。
【０００４】
ガスワイピングノズル３は、多様な鋼帯幅に対応すると同時に鋼帯引き上げ時の幅方向のズレなどに対応するため、通常、鋼帯幅より長く、すなわち鋼帯Ｓの幅端部より外側まで延びている。このようなガスワイピング装置では、鋼帯Ｓに衝突した噴流の乱れによって鋼帯下方に落下する溶融金属が周囲に飛び散る、いわゆるスプラッシュが発生して、鋼帯の表面品質の低下を招く。
【０００５】
また、連続プロセスにおいて、生産量を増加させるには、鋼帯通板速度を増加させればよいが、連続溶融めっきプロセスにおいてガスワイピング方式でめっき付着量を制御する場合、溶融金属の粘性により、通板速度の増加に伴って鋼帯のめっき浴通過直後の初期付着量が増加するため、めっき付着量を一定範囲内に制御するには、ワイピングガス圧力をより高圧に設定せざるを得ず、それによってスプラッシュが大幅に増加し、良好な表面品質を維持できなくなる。
【０００６】
上記の問題を解決するため、溶融金属めっき槽からワイピングノズルに到達するまでの間で鋼帯に随伴する余剰な溶融金属をある程度削減してめっき浴通過直後の初期付着量を低減しておく方法が以下の通り開示されている。
【０００７】
特許文献１には、めっき液中サポートロールとガスワイピングノズルとの間に、鋼帯の両面に非接触で対向する溶融金属絞り部材を設けて余剰めっきを取り除いた後に、ガスワイピングでめっき厚を調整する装置で、該溶融金属絞り部材の形状は、矩形あるいは下端ほど鋼帯表裏面との距離が広くなる導入部を有する形状あるいは円柱体が望ましく、該溶融金属絞り部材の設置位置は、めっき液面の上下にまたがる位置が最も望ましいとする溶融金属めっき装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、めっき液面から出たところに、鋼帯両面に鋼帯に対して傾斜させたブレード掻き取り装置を設けて余剰めっきを取り除いた後に、ガスワイピングでめっき厚を調整する装置で、該ブレードの鋼帯に最も近接する部分が直径３０ｍｍ以下の丸みを有することが特徴の溶融金属めっき装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−７６０８２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に開示された方法では、溶融金属絞り部材がめっき浴面より上側あるいはめっき液面の上下にまたがる場合に、ガスワイピングによって最終的に取り除かれる溶融金属が下方に流れ落ちて、鋼帯と溶融金属絞り部材との隙間に液だまりを形成してしまい、その液溜まりの高さからガスワイピングまでの距離が短いために結果的に絞り効果が小さいこと、また、溶融金属絞り部材に固着して固体化した金属が鋼帯に付着して表面欠陥が発生するなどの問題がある。一方、溶融金属絞り部材をめっき槽内に配置した場合でも、溶融金属絞り部材の下端ほど鋼帯との距離が広くなる形状にすることによって、流路が徐々に狭くなるため溶融金属が集中して流れ込んで流速が局所的に増加し、絞り効果が小さくなる問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に開示された方法では、例えブレードを傾斜させて鋼帯先端部に丸みを与えても、特許文献１と同様に上端に液だまりができてしまうためにそこからガスワイピングまでの距離が短いために結果的に絞り効果が小さい。
【００１２】
従って、特許文献１、２の方法では、めっき浴通過直後の初期付着量を低減する効果が十分に発現されないため、ガスワイピング部で溶融金属のスプラッシュの発生を低減する効果が不十分である。
【００１３】
本発明は、上記問題点を考慮し、めっき浴通過直後の初期付着量を低減し、通常通板速度においても、また高速通板時においても、スプラッシュの発生を低減し、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯を安定して製造できる溶融金属めっき鋼帯製造設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、シンクロールからガスワイピングまでの間に、余剰な溶融金属を取り除くための溶融金属絞り部材を設置するにあたり、前記のように液溜まり位置とガスワイピング位置との距離が短いことで結果的に余剰めっき量を削減できない問題が発生することから、溶融金属絞り部材はめっき液面より下側に設置するのが最良であるとの結論に至った。しかしながら、溶融金属絞り部材の断面形状が従来技術のままではめっき絞り効果は小さい。そこで、めっき槽から出た鋼帯に付随する溶融金属めっきの量を効果的に削減するべく、溶融金属絞り部材周辺の溶融金属の流れを模擬する水モデル装置を用いて、詳細な流動解析を行った。その結果、鋼帯に付随して持上げられる溶融金属の量に影響しているのは、鋼帯表面近傍で鋼帯進行方向に流れるいわゆる随伴流であり、この流れを減少させるほど効果的であることがわかった。
【００１５】
本発明者らは、以上の知見に基づいて、鋼帯に付随する余剰な溶融金属を取り除くための溶融金属絞り部材形状などについて鋭意検討を重ねた結果、溶融金属絞り部材として、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆う部分と鋼帯に対向する部分とを備える溶融金属絞り部材を着想し、更に、該溶融金属絞り部材の鋼帯対向部に溶融金属の流れを制御する機構を付与することを考案し、以下の特徴を有する発明を完成させた。
【００１６】
（１）溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯に対し、溶融金属めっき槽上方で鋼帯を挟んでその両面に対向配置したワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造装置において、
浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材が、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１７】
（２）前記鋼帯端部の溶融金属の流れ方向を鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造は、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線からの距離が大きくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする（１）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１８】
（３）前記溝または突起は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が少なくとも一条の溝上または突起上を走行するように形成されていることを特徴とする（２）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００１９】
（４）前記溶融金属絞り部材は、さらに、前記ロール被覆部のロール対向面の少なくとも一部に、溶融金属の流れをロール端部からロール幅方向中央部側に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れかに記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【００２０】
（５）前記溶融金属の流れをロール幅方向中央からロール端部側に向かう流れにする整流構造は、ロール回転方向に向かってロール幅方向中心からの距離が小さくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする（４）に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、めっき浴面下に設けられた溶融金属絞り部材によって鋼帯幅が変わっても鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって削減した後にガスワイピングノズルでめっき厚を調整できるようになるので、スプラッシュの発生量を大幅に低減できる。また、本発明によれば、通板速度を大幅に上昇させてもスプラッシュの発生量を大幅に低減できるので、表面欠陥の無い溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に形成される溝の一実施形態および溶融金属の流線を示す。
【図４】鋼帯対向部とロール被覆部を備える溶融金属絞り部材が鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に溝を有しないときの溶融金属の流線を示す。
【図５】本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の断面形状の別の実施形態を説明する図である。
【図６】実施例で使用した溶融金属絞り部材の鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に設けた溝を説明する図である。
【図７】一般的な溶融金属めっき鋼帯製造装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図において、説明済みの図に示された部分の作用と同じ作用の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置の一実施形態を示す断面図である。図１において、１ａ、１ｂはめっき浴中に設置された溶融金属絞り部材で、鋼帯幅方向に鋼帯巾以上の長さを有し、浴中サポートロール５より上方に鋼帯Ｓを挟んでその両側に鋼帯表面から所定の距離離れた位置に設置されている。
【００２５】
図２は、本発明の溶融金属めっき鋼帯製造装置に使用する溶融金属絞り部材の一実施形態を示す縦断面図である。図２において、浴中の矢印は溶融金属の流線である。図２において、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂは、浴中サポートロール５の外周面の浴面側を覆うように形成されたロール被覆部と、鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部を備える。ロール被覆部の鋼帯側端部は、鋼帯対向部下部に接続されている。浴中サポートロール５は鋼帯の両側に鋼帯に接するようにして、その鉛直方向位置が互いに異なるようにして配置されている。本実施形態では、鋼帯Ｓの両側に配置された溶融金属絞り部材１ａと１ｂの鋼帯対向部の鋼帯進行方向長さは異なる。溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向部は鋼帯面に対して平行になるように設けられている。
【００２６】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂでは、浴中サポートロール５と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間に、浴中サポートロール５に随伴される流れ１１が発生する。流れ１１が発生すると、鋼帯Ｓの進行に伴う随伴流１２が発生していても、鋼帯Ｓと溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂ近傍側に鋼帯Ｓの進行方向と逆方向の強制的な流れ１３が発生し、随伴流１２を大幅に抑制する。これにより、めっき浴から引き上げられる鋼帯Ｓに付随する余剰な溶融金属量が大幅に削減される。
【００２７】
前記効果を高めるには、ロール被覆部は、浴中サポートロール５の外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されることが好ましい。ここで、ロール被覆部が浴中サポートロール５を覆う長さは、浴中サポートロール中心線に垂直な断面で、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂを浴中サポートロール５の中心に向かって投影したときに浴中サポートロール５外周面における溶融金属絞り部材の投影弧長である。上記のように構成される溶融金属絞り部材１ａ、１ｂを備える溶融金属めっき鋼帯製造装置の発明について、本発明者らは特許出願済みである（特願２００７−２２９７８１）。
【００２８】
さらに、本実施形態の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂには、鋼帯対向部の鋼帯対向面およびロール被覆部のロール対向面に溝が形成されている。図３は、溶融金属絞り部材１ａの円弧状のロール被覆部を鋼帯対向部の下部に平面に展開し、鋼帯対向面およびロール対向面に形成される溝を鋼帯面に直角方向から見たときの一実施形態および溶融金属の流線を示す。図３において、２は溝である。図３中の点線矢印は鋼帯と溶融金属絞り部材の間、および浴中サポートロールと溶融金属絞り部材の間の溶融金属の流線を示す。溶融金属絞り部材１ｂでも同様の溝が形成され、同様の流れになる。
【００２９】
溝２は、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面の鋼帯幅方向中心線１０の両側に、ロール被覆部の反鋼帯側端部から鋼帯対向面の上端まで連続して形成され、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線１０からの距離が大きくなるように左右対称に各々１条又は複数条形成される。
【００３０】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの溝の作用を説明する。
【００３１】
図４は、上記溶融金属絞り部材１ａの円弧状のロール被覆部を鋼帯対向部の下部に平面に展開し、鋼帯面に直角方向から見たときに、鋼帯対向面およびロール対向面に溝を有しないときの鋼帯と溶融金属絞り部材１ａ間、浴中サポートロールと溶融金属絞り部材１ａ間の溶融金属絞り部材１ａ近傍側の溶融金属の流線を示す。溶融金属絞り部材１ｂでも同様の流れとなる。溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面およびロール対向面に溝が無いと、図４に示すように、鋼帯がある部分では、鋼帯Ｓと溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの間の溶融金属絞り部材１ａ、１ｂ近傍側に鋼帯Ｓの進行方向と逆方向の強制的な流れ１３が発生し、随伴流１２を大幅に抑制できるが、鋼帯が無い部分では、浴中ロール回転による上向きの流れ１４が発生し、それが鋼帯端部側に流入することで、鋼帯端部での絞り効果が低下する。
【００３２】
溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向面、ロール対向面に、図３のような溝を設けると、鋼帯と溶融金属絞り部材の間の溶融金属絞り部材１ａ近傍側の溶融金属の流れは、図３中に点線矢印で示すように、鋼帯進行方向と逆方向で鋼帯端部外側から溶融金属絞り部材の中央に向かう流れ１３になる。このような流れが形成されることで、鋼帯端部近傍でも、鋼帯進行方向と逆方向で鋼帯端部外側から溶融金属絞り部材の中央に向かうようになる。
【００３３】
この流れ１３によって、鋼帯が無い部分で浴中ロール回転により発生した上向きの流れ１４が、鋼帯端部において端部外側から内側へ流入するのを抑えることができ、鋼帯中央付近の絞り効果を鋼帯端部まで維持できるようになる。その結果、鋼帯全幅にわたって十分な絞り効果が得られ、余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって削減した後にガスワイピングノズルでめっき厚を調整できるようになるので、スプラッシュの発生量を大幅に低減できる。また、通板速度を大幅に上昇させてもスプラッシュの発生量を大幅に低減できるようになり、表面欠陥の無い溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造することが可能となる。
【００３４】
溶融金属絞り部材の鋼帯対向面、ロール対向面に形成する溝は、溝幅が狭すぎると、溶融金属絞り部材に付着・堆積する溶融金属のドロスによって時間の経過とともに塞がれてしまうため、溝幅は１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、溝深さは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が望ましい。また、溝幅は１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、溝深さは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がより好ましい。溝のピッチは、８０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、溝の角度（図３において、溝を示す線が鉛直線となす角度θ）は、２０〜８５度が好ましい。溝は直線でなくてもよく、溝同士が交差しない範囲で曲線であっても構わない。
【００３５】
溶融金属絞り部材の溝は、ロール被覆部のロール対向面の反鋼帯側端部から、鋼帯対向部の上端まで連続して形成されていることが好ましいが、ロール被覆部と鋼帯対向部で連続していなくてもよい。鋼帯対向部のみに形成されていてもよい。また、鋼帯対向部の一部に形成されていてもよい。
【００３６】
溶融金属めっき鋼帯製造装置には、種々の幅の鋼帯が通板される。前記溝は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が鋼帯対向面にある少なくとも一条の溝上を走行するように形成すると、いずれの幅の鋼帯においても、鋼帯端部における絞り効果が得られ、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を鋼帯全幅にわたって低減することができる。
【００３７】
前記した装置では、溶融金属絞り部材の鋼帯対向面に連続した溝を形成したが、連続した溝に代えて、連続した「突起」を形成しても同様の効果が得られる。突起の寸法は、高さは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましいが、鋼帯あるいは浴中ロールに接触してはならない。高さ以外の寸法・形状は上記溝と同様でよい。
【００３８】
溶融金属絞り部材の寸法、形状は、適用する設備と鋼帯の通板速度等を考慮して、適宜のものに決定する必要がある。
【００３９】
一例を挙げる、図３のような形状のものでは、鋼帯走行方向寸法が１０〜３００ｍｍ（ただし、浴面より上に飛び出してはならない）のものを使用できる。
【００４０】
図３のような形状のものでは、溶融金属絞り部材のロール被覆部と浴中サポートロール５の距離は１００ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。１００ｍｍより大きいと随伴流１１の流れが弱くなるため、流れ１３が発生しなくなり、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。また、５０ｍｍ以下になると、鋼板に随伴する余剰な溶融金属量を削減する流れ自体を抑制することができるため、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果がさらに大きくなる。溶融金属絞り部材のロール被覆部と浴中サポートロール５との距離は、ロール被覆部が浴中サポートロール５に接触しないなら小さくしても構わない。
【００４１】
また、溶融金属絞り部材の鋼帯対向部と鋼帯との距離は１００ｍｍ以下が好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。１００ｍｍより大きくなると、鋼帯の進行方向と逆方向の流れ１３が鋼帯の進行に伴う随伴流１２に影響を及ぼさなくなり、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。また、５０ｍｍ以下になると、鋼帯に付随する流れ自体を抑制することができるため、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果がさらに大きくなる。溶融金属絞り部材の鋼帯対向部と鋼帯との距離は、鋼帯対向部が鋼帯に接触しないなら小さくしても構わない。
【００４２】
鋼帯対向部の上端は、金属めっき浴面より１００ｍｍ以内の位置になるように設置するのが好ましい。浴面からの距離が１００ｍｍより大きいと、鋼帯対向部の上方で鋼帯の進行にともなう随伴流１２が発達し、鋼帯に付随する余剰な溶融金属量を削減する効果が低下する。鋼帯対向部の上端が金属めっき浴面上にあると、ワイピングされた余剰な溶融金属が鋼帯対向部の上端に付着し、鋼板を傷つける問題がある。
【００４３】
溶融金属絞り部材は、断面形状が図２のものに限定されない。例えば、図５のように、溶融金属絞り部材の鋼帯対向部は鋼帯進行方向で鋼帯面に対して傾斜した形状のものであってもよい。また、ロール被覆部は、浴中サポートロール５との距離が一定でなくてもよい。
【実施例】
【００４４】
連続溶融亜鉛めっきラインに図１に示した溶融金属めっき鋼帯製造装置を設置し、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造実験を行った。鋼帯Ｓの両側に配置された浴中サポートロール同士の鉛直方向オフセット量は１００ｍｍ、浴面と浴面に近い側の浴中サポートロール上端との距離は１８０ｍｍである。浴中サポートロール径はφ３００ｍｍである。
【００４５】
実施例１、実施例２、比較例２、比較例４は、図２に示した鋼帯対向部とロール被覆部を備えた溶融金属絞り部材を使用した。該溶融金属絞り部材は、鋼帯幅方向長さ２０００ｍｍ、浴中サポートロール５と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂとの距離が３０ｍｍとなるように形成した浴中サポートロール５の外周面の浴面側を覆う円弧状のロール被覆部と、鋼帯と溶融金属絞り部材１ａ、１ｂの鋼帯対向部との距離が一定の２０ｍｍで、その上端と浴面との距離が３０ｍｍになるように形成した。円弧状のロール被覆部長さは浴中サポートロールのちょうど半円分を覆う長さとした。
【００４６】
比較例２、比較例４は、鋼帯対向面とロール対向面に溝を形成せず、実施例１、実施例２は、溶融金属絞り部材の鋼帯対向面の下部に円弧状のロール対向部を平面に展開した図６に示すにように、溶融金属絞り部材１ａの鋼帯対向面からロール対向面に、幅方向長さ５３０ｍｍ、１５０ｍｍピッチで溝幅２０ｍｍ×深さ１０ｍｍの連続した溝を、溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線の両側に各４条ずつ付与した。さらに、その内側に同じピッチで鋼帯対向面のみに、鋼帯対向面下端における溝同士の間隔が５００ｍｍである溝を各１条ずつ付与した。溶融金属絞り部材１ｂの鋼帯対向面からロール対向部には、幅方向長さ４６０ｍｍ、８０ｍｍピッチで溝幅２０ｍｍ×深さ１０ｍｍの連続した溝を、溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線の両側に各７条ずつ付与した。さらに、その内側に同じピッチで鋼帯対向面のみに、鋼帯対向面下端における溝同士の間隔が７２０ｍｍである溝を各１条ずつ付与した。溝が溶融金属絞り部材の鋼帯幅方向中心線となす角度（図６中の角度θ）は、溶融金属絞り部材１ａ、１ｂともに３４度である。図６中に記載された寸法２２０ｍｍ、５６５ｍｍは、溶融金属絞り部材１ａの鋼帯対向面の長さ、ロール対向面の長さである。
【００４７】
溶融亜鉛めっき鋼帯製造条件は、ガスワイピングノズルのスリットギャップ０．８ｍｍ、ガスワイピングノズル−鋼帯距離７ｍｍ、溶融亜鉛浴からのノズル高さ４００ｍｍ、溶融亜鉛浴温度４６０℃とし、製造する鋼帯のサイズは、０．８ｍｍ厚×１．２ｍ幅、めっき付着量は片面４５ｇ／ｍ２とした。
【００４８】
その他の製造条件および製品品質指標となるスプラッシュ発生量の調査結果を表１に示す。スプラッシュ発生量は、各製造条件で通過した鋼帯長さに対する検査工程でスプラッシュ欠陥ありと判定された鋼帯長さの比率であり、実用上問題とならない軽度のスプラッシュ欠陥を含んでいる。
【００４９】
なお、実験を行った連続溶融亜鉛めっきラインは、通板鋼帯の最小幅は８００ｍｍ、最大幅は１６００ｍｍである。実施例１、実施例２で使用した溶融金属絞り部材の鋼帯対向面に形成されている溝は、鋼帯面に直角方向から見たときに、前記範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が鋼帯対向面に形成されている少なくとも一条の溝上を走行するように形成されている。１．２ｍ幅の鋼帯では、鋼帯端部は、鋼帯対向面に形成されている１条の溝上を通過する。
【００５０】
【表１】
【００５１】
通板速度が２．５ｍ／ｓｅｃの条件では、溶融金属絞り部材がない比較例１（従来例）は、スプラッシュ発生率は１．４０％であった。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した比較例２は、比較例１に対して、スプラッシュ発生率がおよそ８４％低下した。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がある溶融金属絞り部材を使用した実施例１は、比較例２に対して、スプラッシュ発生率がおよそ６４％低下した。
【００５２】
通板速度が４．０ｍ／ｓｅｃの条件では、溶融金属絞り部材がない比較例３は、スプラッシュ発生率は２５．３２％であった。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した比較例４は、比較例２に対して、スプラッシュ発生率がおよそ９７％低下した。円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がある溶融金属絞り部材を使用した実施例２は、比較例４に対して、スプラッシュ発生率がおよそ６６％低下し、溶融金属絞り部材を使用しないで２．５ｍ／ｓで通板させた比較例１よりも低位のスプラッシュ発生率で操業可能であった。
【００５３】
上記のように、通板速度が同じ条件では、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用した場合（実施例１、２）は、溶融金属絞り部材を使用しない場合（比較例１、比較例３）、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した場合（比較例２、比較例４）に比べて、スプラッシュ発生率が低くなっている。
【００５４】
通板速度が高くなると、いずれの場合もスプラッシュ発生率が高くなるが、スプラッシュ発生率の増加割合＝［通板速度が４．０ｍ／ｓｅｃのときのスプラッシュ発生率］／［通板速度が２．５ｍ／ｓｅｃのときのスプラッシュ発生率］で定義すると、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用した場合の方が、溶融金属絞り部材を使用しない場合、円弧状のロール被覆部と鋼帯面に平行の鋼帯対向部を備え、鋼帯対向面とロール対向面に溝がない溶融金属絞り部材を使用した場合よりも、スプラッシュ発生率の増加割合が低い。このことから、本発明で規定する溝を設けた溶融金属絞り部材を使用すると、通板速度を速くしたときにスプラッシュの発生を抑制する効果があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の装置は、スプラッシュの発生を低減し、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯の製造装置として利用することができる。本発明の装置は、高速通板時にもスプラッシュの発生を抑制できるので、表面外観に優れる溶融金属めっき鋼帯を高い生産性を維持して製造する装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
Ｓ 鋼帯
１、１ａ、１ｂ 溶融金属絞り部材
２ 溶融金属絞り部材
３ ガスワイピングノズル
４ 浴上サポートロール
５ 浴中サポートロール
７ シンクロール
８ 溶融金属めっき浴
９ 溶融金属浴槽
１０ 溶融金属絞り部材の鋼帯対向面の鋼帯幅方向中心線
１１ 浴中サポートロールに随伴される流れ
１２ 鋼帯進行に伴う随伴流
１３ 鋼帯と溶融金属絞り部材間に鋼帯進行方向と逆方向に発生する流れ
１４ 溶融金属絞り部材の鋼帯が無い部分に発生する流れ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯に対し、溶融金属めっき槽上方で鋼帯を挟んでその両面に対向配置したワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造装置において、
浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材が、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項２】
前記鋼帯端部の溶融金属の流れ方向を鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造は、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線からの距離が大きくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項３】
前記溝または突起は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が少なくとも一条の溝上または突起上を走行するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項４】
前記溶融金属絞り部材は、さらに、前記ロール被覆部のロール対向面の少なくとも一部に、溶融金属の流れをロール端部からロール幅方向中央部側に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項５】
前記溶融金属の流れをロール幅方向中央からロール端部側に向かう流れにする整流構造は、ロール回転方向に向かってロール幅方向中心からの距離が小さくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする請求項４に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項１】
溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯に対し、溶融金属めっき槽上方で鋼帯を挟んでその両面に対向配置したワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造装置において、
浴面下で浴中サポートロール上方の鋼帯の両側に、浴中サポートロールの外周面の浴面側１／４以上を覆うように形成されたロール被覆部と、その上方に配置され鋼帯に対向するように形成された鋼帯対向部とを備え、前記鋼帯対向部と前記ロール被覆部は鋼帯巾以上の幅を有し、前記鋼帯対向部は前記ロール被覆部の鋼帯側端部に接続されている溶融金属絞り部材が、鋼帯及び浴中サポートロールに非接触に配置されるとともに、前記鋼帯対向部の鋼帯対向面の少なくとも一部に、鋼帯端部の溶融金属の流れを鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項２】
前記鋼帯端部の溶融金属の流れ方向を鋼帯進行と反対方向で、かつ鋼帯端部外側から鋼帯中央に向かう流れにする整流構造は、鋼帯進行方向に向かって鋼帯幅方向中心線からの距離が大きくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項３】
前記溝または突起は、鋼帯面に直角方向から見たときに、通板最大幅から最小幅の範囲内にあるいずれの幅の鋼帯においても、該鋼帯端部が少なくとも一条の溝上または突起上を走行するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項４】
前記溶融金属絞り部材は、さらに、前記ロール被覆部のロール対向面の少なくとも一部に、溶融金属の流れをロール端部からロール幅方向中央部側に向かう流れにする整流構造を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかの項に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【請求項５】
前記溶融金属の流れをロール幅方向中央からロール端部側に向かう流れにする整流構造は、ロール回転方向に向かってロール幅方向中心からの距離が小さくなるように形成された少なくとも一条の連続した溝または突起からなることを特徴とする請求項４に記載の溶融金属めっき鋼帯製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７４２６３（Ｐ２０１０−１７４２６３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８６４（Ｐ２００９−１４８６４）
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２７日（２００９．１．２７）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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