連続溶融めっき装置
【課題】表面性状の良好な溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ系めっき鋼板の製造に好適な連続溶融めっき装置を提供する。
【解決手段】溶融めっき浴中のシンクロール周囲にスクレーパーと遮蔽板を設け、スクレーパーによってシンクロール表面からそぎ落とされた異物に起因するドロスを、特定の角度で設置された遮蔽板によって発生させた幅方向の溶融金属流動に乗せて、鋼帯がシンクロールと接触する位置から遠ざけることにより、ドロス噛み込みによる溶融めっき鋼板の表面欠陥を顕著に減少させる。
【解決手段】溶融めっき浴中のシンクロール周囲にスクレーパーと遮蔽板を設け、スクレーパーによってシンクロール表面からそぎ落とされた異物に起因するドロスを、特定の角度で設置された遮蔽板によって発生させた幅方向の溶融金属流動に乗せて、鋼帯がシンクロールと接触する位置から遠ざけることにより、ドロス噛み込みによる溶融めっき鋼板の表面欠陥を顕著に減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯を溶融めっき浴中に連続的に浸漬して引き上げる連続溶融めっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からＺｎめっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、Ａｌめっき鋼板などの製造においては、鋼帯を溶融めっき浴中に連続的に搬送して、シンクロールによって鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変え、鉛直に引き上げる連続溶融めっき装置を使用することが主流となっている。このような連続溶融めっき装置では、操業時間の経過とともにシンクロールの表面に異物が付着し、これがめっき鋼板の表面性状を劣化させることがある。特に溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板（いわゆるガルバリウム鋼板など）の製造に際しては硬質のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物を主体とする異物がシンクロール表面に巻き付きやすく、アブレーションと呼ばれる表面欠陥が多発して問題となることが多かった。この種のトラブルを軽減するためにはシンクロールを早期に交換することが有効であるが、それによって生産性は大きく低下する。
【０００３】
そこで、シンクロール表面の異物の付着を防止するための手法として、スクレーパーによってシンクロール表面に付着する異物を操業中に機械的に除去する方法が提案されている（特許文献１）。この手法によれば、シンクロール全幅をスクレーパーで常に清浄化することによって異物の巻き付きを抑制することができる。
【０００４】
しかしながら、実操業において、シンクロール表面の全幅に機械的外力を加えるための広幅のスクレーパーを使用した場合、安定したロールの清浄化を実現することは必ずしも容易ではない。シンクロールはある程度揺動することから、シンクロール全幅に常に均等な荷重を安定して負荷することは難しく、シンクロールの幅方向で異物の除去効果が不十分となる箇所が生じやすい。また、あまり大きな荷重をかけるとシンクロールの回転に対する抵抗が増大することから、幅広のスクレーパーでは幅方向単位長さあたりに付与される機械的外力を十分に確保することが難しいという欠点もある。
【０００５】
そこで、幅方向長さの短いスクレーパーを適用して、スクレーパーとロール表面との接触力ができるだけ均等となるように調整しならが操業する手法が有望であると考えられた。この場合、スクレーパーをシンクロールの幅方向に定期的または連続的に移動させながら、部分的にシンクロール表面を清浄化する作業を全幅にわたって繰り返す。これにより、広幅のスクレーパーを使用するときよりも幅方向単位長さあたりに大きな機械的外力を付与することができるので異物をそぎ落とす性能が向上し、かつスクレーパーの幅方向における機械的外力の不均一さが減少するので、異物をそぎ落とす性能をシンクロール全幅にわたって均等に発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１８０５７号公報
【特許文献２】特許第３９９３７１５号公報
【特許文献３】特許第４０４２９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように幅方向長さの短いスクレーパーを用いて、部分的にシンクロール表面を清浄化する作業を全幅にわたって繰り返す手法は、ロールの幅方向で均等な異物除去を実施できる点では極めて有利である。ところが、操業中にスクレーパーと接触していないロール表面において異物が少しずつ巻き付いていくので、スクレーパーを幅方向に移動させて新たな箇所を清浄化する際には、既に異物がある程度巻き付いている分だけ、そぎ落とされる異物の量が増大する傾向にある。そぎ落とされた異物はドロスとなってシンクロール周囲の溶融金属の流動に乗り、鋼帯とシンクロールの間に噛み込まれることがある。そぎ落とされた異物に起因するドロスは比較的粗大な粒子で構成される場合が多いので、当該ドロスの噛み込みは溶融めっき鋼板の表面に大きな欠陥を形成する要因となり、しばしば問題となる。
【０００８】
一方、めっき浴中のドロスを除去する装置およびそれを用いたドロス除去方法も既に開発されている（特許文献２、３）。その技術は実操業において活用され、一定の効果が得られている。しかし、そのようなドロス除去技術を併用したとしても、短いスクレーパーでそぎ落とされた異物に起因するトラブルを抜本的に解決するには至っていないのが現状である。
【０００９】
本発明は、シンクロール表面に付着した異物をスクレーパーでそぎ落とす連続溶融めっき鋼板の製造において、そぎ落とされた異物に起因するドロスが鋼帯とシンクロールの間に巻き込まれることを顕著に抑制するための実用的な技術を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、溶融めっき浴中に、連続的に搬送されてくる鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変えるシンクロールが設置されている溶融めっき装置において、シンクロールから鋼帯が離脱する位置（鋼帯離脱位置）と、シンクロールに鋼帯が接触し始める位置（鋼帯接触開始位置）との間のシンクロール外周部に、シンクロール表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパーを備え、かつそのスクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置の間にシンクロール周囲の溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板を下記（ａ）〜（ｃ）の設置条件を満たすように備えた、連続溶融めっき装置によって達成される。
〔遮蔽板設置条件〕
（ａ）シンクロールの全幅にわたってシンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
（ｂ）シンクロールの全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
（ｃ）シンクロールの回転軸と平行な方向を「幅方向」と呼び、シンクロールの幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼び、幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域を「幅中央部除外領域」と呼び、水平面内において幅中心面と当該水平面の交線を「幅中心線」と呼び、遮蔽板のスクレーパー側の表面を「前表面」と呼ぶとき、遮蔽板を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域で遮蔽板の前表面を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板の前表面の法線が幅中央部除外領域で幅中心線から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域の全体にわたって前記法線と幅中心線とのなす角度が５〜４５°であること。
【００１１】
この装置は、例えば、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に適用すると特に効果的である。
また、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴に適用した場合にも、めっき条件によっては大きな表面性状の改善効果が得られる。
【００１２】
前記スクレーパーは、シンクロール表面と接触する部分の幅方向長さＷSがシンクロール幅ＷRの０.１〜０.５倍であり、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられていることが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従えば、Ｚｎめっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、Ａｌめっき鋼板などの製造に一般的に使用されている連続溶融めっき装置において、めっき浴中のシンクロール表面の清浄化と、それに伴って発生しやすかったドロス噛み込みの抑制とを、簡便な手法にて同時に実現することが可能となった。これにより、特に従来、シンクロール表面への異物巻き付きが生じやすかった溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の製造においては、表面品質の大幅な改善およびシンクロール取り替え時期延長による生産性の向上がもたらされる。また、ドロス巻き込みがそれほど問題とならなかっためっき種（Ｚｎめっきや、Ａｌめっきなど）においても、より一層の表面品質向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中のシンクロール回転軸に垂直な断面を模式的に例示した図。
【図２】本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中の遮蔽板を切る水平断面を模式的に例示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中のシンクロール回転軸に垂直な断面を模式的に例示する。断面の後ろに見えている部分は記載を省略してある。溶融めっき浴１の中にシンクロール２がある。鋼帯３が、矢印の方向に連続的に搬送され、溶融めっき浴１中でシンクロール２の表面に沿って進行方向が変えられ、鉛直方向に引き上げられていく。鋼帯３がシンクロール２の表面と接触を開始する位置（符号１２）を「鋼帯接触開始位置」と呼び、鋼帯３がシンクロール２の表面から離れる位置（符号１１）を「鋼帯離脱位置」と呼ぶ。シンクロール２の表面部材としてはステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６）などが採用される。なお、シンクロール２の回転軸１０に平行な方向を本明細書では「幅方向」と呼んでいる。
【００１６】
シンクロール２の外周部の鋼帯離脱位置１１と鋼帯接触開始位置１２の間に、シンクロール２の表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパー４が設けられている。スクレーパー４の先端は耐熱・耐摩耗性の特殊合金（例えばステライト（登録商標））などで構成される。スクレーパー４は支持部材４１に取り付けられているが、ばね機構などを利用してスクレーパー４がシンクロール２の揺動に追従できるようになっていることが望ましい。
【００１７】
スクレーパー４はシンクロール２の全幅ＷRをカバーする広幅のものを採用しても構わないが、幅方向の長さがＷRよりもかなり短いものを適用することによって、スクレーパー接触部４２での単位長さあたりの接触力をより増大させることができるとともに、幅方向における接触力の変動をより均一化させることができる。幅方向長さがＷRよりも短いスクレーパー４は、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられる。操業中、幅方向の位置を固定した状態で一定期間その部分のロール表面を清浄化した後、幅方向にシフトさせ、同様に一定期間その部分のロール表面を清浄化する。この動作をロール全幅にわたって繰り返すことにより、ロール表面全体の清浄状態が維持される。ただし、スクレーパー４を当てていないシンクロール２の表面部分には操業中に少しずつ異物が付着していく。したがって、めっき鋼板の表面品質に悪影響が生じるようになる前にロール表面全体を一巡するように、スクレーパー４のシフト時期を管理することが重要である。なお、スクレーパー４を幅方向に往復運動させながら操業できるように、幅方向への駆動装置を設けてもよい。
【００１８】
種々検討の結果、スクレーパー４の幅方向長さＷSは、シンクロール幅ＷRとの関係において、ＷS≦０.５ＷRとなる長さに制限することがより効果的である。ＷS≦０.４ＷRとしてもよい。ただし、あまり短いと幅方向へのシフト回数が増え生産性の低下に繋がるので、ＷS≧０.１ＷRとすることが望ましい。
【００１９】
本発明に従う溶融めっき装置では、スクレーパー４に加え、さらにスクレーパー４の設置位置と鋼帯接触開始位置１２の間に溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板５が設けられている。遮蔽板５の設置条件としては、まず以下の点を満たす必要がある。
（ａ）シンクロール２の全幅にわたってシンクロール２も表面と遮蔽板５の下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
【００２０】
発明者らの多くの実験によれば、この隙間ｄが８ｍｍを超えると、シンクロール２の回転に随伴してその隙間を通過する溶融金属の流動が増大し、スクレーパー４によってロール表面からそぎ落とされた異物に起因するドロスが溶融金属の流れに乗ってその隙間を通過しやすくなる。その隙間を通過したドロスは鋼帯接触開始位置１２において鋼帯３とシンクロール２の間に噛み込まれ、めっき鋼板の表面欠陥を形成する。したがって、隙間ｄは８ｍｍ以下に調整されている必要があり、５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２１】
隙間ｄは小さいほどドロス噛み込み防止には望ましいが、あまり接近しすぎると、操業中に回転軸機構の損耗によってシンクロール２が徐々に上昇してきた際、遮蔽板５の下端とシンクロール２の表面が接触する恐れがある。一方、スクレーパー４との機械的接触によってシンクロール２の表面は摩耗する。摩耗速度の大きい操業条件では隙間ｄが徐々に拡がっていくこともある。したがって、これらの条件を考慮して、隙間ｄが８ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下に維持されるように管理する必要がある。例えば、隙間ｄが徐々に狭くなっていく操業条件では、初期状態で隙間ｄを最も大きい部分で８ｍｍに設定しておき、操業を開始して、遮蔽板５の下端がシンクロール２と接触する前（例えばｄが最小部分で１ｍｍとなる時期）に隙間ｄを初期状態と同様に再調整する、といった隙間管理手法が適用できる。
なお、遮蔽板５は、隙間ｄを精度良くコントロールするために、シンクロール２を収容しているフレームに直接取り付けることが望ましい。
【００２２】
ここで、図１は回転軸１０に垂直な一断面を例示したものであるが、「シンクロール２の全幅にわたって」とは、このような垂直断面のうちシンクロール２の表面を切るすべての断面について上記所定の条件を満たす必要があることを意味する（後述（ｂ）において同じ）。
【００２３】
遮蔽板５の設置条件として、さらに以下の点を満たす必要がある。
（ｂ）シンクロール２の全幅にわたってシンクロール２の回転軸１０から遮蔽板５の上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板５の上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
【００２４】
本発明で適用する遮蔽板５は、後述するように溶融めっき浴１中で溶融金属の幅方向への流動を形成するという重要な役割を担うものである。そのためには、シンクロール２の全幅にわたって遮蔽板５の上端が十分に高い位置にあることが必要である。遮蔽板５の上端位置が低すぎると、シンクロール２の回転に伴って流動するシンクロール２の外周部付近の溶融金属が遮蔽板５を乗り越えて鋼帯接触開始位置１２の側に流れ込みやすくなるため、幅方向への流動を優勢にすることが難しくなり、ドロス噛み込みの問題は十分に改善されない。
【００２５】
発明者らの詳細な検討によれば、シンクロール２の回転軸１０から遮蔽板５の上端までの距離ＲTOPを、シンクロール２の全幅にわたってシンクロール半径Ｒの１.５倍以上とすることによって、幅方向への流動を優勢にすることができる。１.８倍以上とすることがより効果的である。シンクロール２の表面から遠くなるに従ってシンクロール２の回転に伴って生じる溶融金属の流動は小さくなるので、遮蔽板５の上端位置を過剰に高くする必要はない。上端位置の上限に制限はないが、設置スペースを考慮すると、通常は幅方向で最も低くなる位置においてシンクロール半径Ｒの２.５倍以下の範囲にＲTOPを設定すればよい。
【００２６】
図２に、本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中の遮蔽板５を切る水平断面（鉛直上方から見たもの）を模式的に例示する。図中には便宜上シンクロール２の投影形状を示した。この断面の背後に見える遮蔽板５の部分については複雑化を避けるために記載を省略してある。またシンクロール２の表面におけるスクレーパー２の接触部の投影位置も例示した（符号４２）。このスクレーパー接触部４２は幅方向（回転軸投影線１３に平行な方向）にロール幅ＷRの全幅にわたって移動可能となっている。
【００２７】
ここで、シンクロール２の幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼ぶ。幅中心面と、この水平断面との交線を「幅中心線」と呼ぶ（符号１４）。幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％未満である領域を「幅中央部領域」と呼ぶ（符号７）。幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域、すなわち幅中央部領域７を除く領域を「幅中央部除外領域」と呼ぶ（符号８Ａ，８Ｂ）。遮蔽板５のスクレーパー側（鋼帯離脱位置１１側）の表面を「前表面」と呼ぶ（符号５１）。
【００２８】
遮蔽板５の設置条件として、上記（ａ）（ｂ）に加え、さらに以下の点を満たすことが重要である。
（ｃ）遮蔽板５を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂで遮蔽板５の前表面５１を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板５の前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂが幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂで幅中心線１４から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂの全体にわたって前記法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBが５〜４５°であること。
【００２９】
本発明において、遮蔽板５はシンクロール２の外周部で生じる溶融金属の流動を幅方向両側へと導くという重要な機能を果たすものである。溶融めっき浴１内で幅方向の流動が形成されると、遮蔽板５を乗り越える流動が顕著に抑制され、ドロスの噛み込みが大幅に減少することがわかった。この流動作用を利用すると、幅方向長さＷSがロール幅ＷRよりもかなり短いスクレーパー４を使用した際に生じやすい粗大粒子を含むドロスの噛み込みを効果的に抑制することができ、短いスクレーパー４を使用することによって得られるシンクロール２の表面の均一な清浄化効果と相俟って、一層優れた表面品質を有するめっき鋼板を製造することが可能となる。
【００３０】
遮蔽板５は幅方向中央付近で前表面５１の法線方向が両サイドに振り分けられるように設置される。遮蔽板５の配置が両サイドで対称となっていることが溶融めっき浴１内の溶融金属の流動状態を鋼帯の両側で均等化する上で有利となるが、多少は非対称であっても、完全対称の場合と同様の効果が得られることがわかった。種々検討の結果、前表面５１ののなかで鋼帯離脱位置１１に最も近い点（符号５３；「折り返し点」という）が、前記の幅中央部領域７（幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％未満の領域）にあれば、折り返し点５３が幅中心線１４上にある場合と効果に大差はない。すなわち、幅中央部領域７においては前表面５１の法線が幅方向どちら側を向いていても構わないし、この領域には正面（鋼帯離脱位置１１の方向）を向いている前表面５１の部分が存在しても差し支えない。なお、遮蔽板５の形状自体も、折り返し点５３を境に必ずしも完全対称となっている必要はなく、使用するめっき浴ポットの内面形状等に応じて本発明に従う条件を満たす範囲で調整することができる。
【００３１】
一方、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂにおける前表面５１の向きは重要となる。この領域では両サイドそれぞれにおいて、前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂがいずれも幅中心線１４から遠ざかる方向を向いている必要がある。それによって、遮蔽板５の方向に進んできた溶融金属を幅方向へ逃がすための流れを形成することが可能となる。パイロットラインを用いた多くの実験の結果、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂの全体にわたって法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBを５°以上とすることによって、幅方向への流動を優勢にすることができる。前表面５１の水平断面形状は直線形状であっても湾曲形状であってもよいが、湾曲形状とする場合は幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂのどの部分においてもθA，θBが５°以上となるようにする。θA，θBの上限は設置スペースによって制限を受けるが、４５°以下の範囲で設定すればよい。３０°以下としてもよい。前表面５１の水平断面形状を直線形状とする場合は、既存の多くの溶融めっき装置への適用を考慮すると、θA，θBを５〜１５°とすることが望ましい。
【００３２】
図２はある高さ位置での水平断面を例示したものであるが、高さ位置によって、遮蔽板５を切る水平断面には、遮蔽板５の前表面５１が幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内に現れる場合と現れない場合が生じうる。前表面５１が幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内に現れない高さ位置の水平断面については、前表面５１の法線の向きに関する制限はない。幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内の一部に前表面５１が現れる高さ位置の水平断面については、当該断面内に現れている前表面５１の部分について上記の法線の向きに関する規定を適用する。なお、遮蔽板５の下端部の形状は、前述の隙間ｄの規定を満たすことができるように、シンクロール半径Ｒに応じて所定の湾曲形状となるように設定される。
【００３３】
以上の構成を有する溶融めっき装置は、種々の溶融めっきに適用可能であるが、特に、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に適用した場合に非常に大きなメリットが得られる。
また、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴に適用した場合にも、良好な表面性状を実現するための溶融めっき条件の自由度が大幅に向上することがパイロットラインを用いた実験によって確認されている。
【００３４】
本発明は種々の規模の溶融めっき装置に適用可能である。例えばシンクロール幅ＷRは２００〜２０００ｍｍの広範囲において設定可能である。大量生産現場ではＷRが１０００〜１７５０ｍｍ程度のものが多い。シンクロール半径Ｒは、幅ＷRに応じて例えば３０〜５００ｍｍの範囲で設定される。
【実施例】
【００３５】
〔従来例〕
従来一般的な連続溶融めっきラインにおいて、スクレーパーによりシンクロール表面を清浄化しながら、下記の条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
・めっき浴組成； 質量％で、Ａｌ：５５％、Ｓｉ：１.５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物。
・シンクロール； 半径Ｒ：３５０ｍｍ、表面の幅ＷR：１５００ｍｍ、表面材質：ＳＵＳ３１６。
・スクレーパー； 幅方向長さＷS：５００ｍｍ、先端材質：ステライト（登録商標）、定期的に幅方向に位置をシフトさせ、シンクロール全表面を繰り返し清浄化した。
・遮蔽板； 設置せず。
・めっき浴温； ６００℃±１０℃
・めっき原板； 板厚：０.２０〜２.３０ｍｍ、板幅：６１０〜１３２０ｍｍの普通鋼冷延焼鈍鋼板の鋼帯。
・ライン速度； ５８〜１８５ｍ／ｍｉｎの範囲。
【００３６】
上記条件にて１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を通常の品質管理における検査手法にてインラインで調査した。その際、一定の基準により、ドロス噛み込みが要因となって「肌厳規格材」として出荷できない格落ちコイルの発生数をカウントし、その数を全通板コイル数で除することにより不良率を算出した。なお、この格落ちコイルの中には、肌を重視しない一般規格材として使用可能なものが多数含まれる。
この従来例では多くの格落ちコイルが発生した。その発生率をＫ0（％）とし、これを後述の各例における効果を評価するための基準とする。
【００３７】
〔本発明例〕
スクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置（図１の符号１２）の間に以下の条件に従って遮蔽板を設置したことを除き、上記従来例と同様の溶融めっき条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
・遮蔽板； ＳＵＳ３１６の平板２枚を溶接することにより、折り返し点５３（図２）を境に形状が対称である遮蔽板（全幅は約１７００ｍｍ）を作製した。上記２枚の平板の下端はシンクロールの表面に沿うようにそれぞれ円弧状に成形されている。この遮蔽板を、シンクロールを収容するフレームに取り付け、図１、図２に示すような構成の溶融めっき装置を構築した。シンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄは８ｍｍ（初期状態）とした。シンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPは、シンクロール全幅のうち最も低い位置で６８０ｍｍ（初期状態）とした。この場合、ＲTOPはシンクロール半径Ｒ（３５０ｍｍ）の１.９４倍（初期状態）となる。遮蔽板の設置位置は、幅中心面に対して両サイドで対称となるようにした。すなわち、図２における折り返し点５３が幅中心線１４上にある。遮蔽板の前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂは幅中心線１４から遠ざかる方向を向いており、法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBはいずれも１０°である。
【００３８】
上記従来例と同様に１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を上記従来例と同様の基準で評価し、格落ちコイル発生率Ｋ1（％）を求めた。その結果、上記従来例との対比において、Ｋ1／Ｋ0＝０.２１であり、大幅な品質改善効果が認められた。
【００３９】
なお、スクレーパーの機械的接触によるシンクロール表面の摩耗は隙間ｄを拡げる方向に寄与し、回転軸機構の損耗によるシンクロールの上昇は隙間ｄを狭める方向に寄与する。この例の場合、上記両方の寄与による相殺分を考慮すると、隙間ｄはわずかに減少していく傾向にあるこがわかっている。したがって、この例では操業中、隙間ｄは８ｍｍ以下に維持されていたことになる。
【００４０】
〔比較例〕
遮蔽板として、１枚の平板からなるものを採用し、上記の法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBがいずれも０°となる条件としたことを除き、上記本発明例と同様の溶融めっき条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
ここでは、シンクロール全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPは７００ｍｍ（初期状態）となるようにした。この場合、ＲTOPはシンクロール半径Ｒ（３５０ｍｍ）の２倍（初期状態）となる。シンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄは、上記本発明例と同様に８ｍｍ（初期状態）とした。
【００４１】
上記従来例、本発明例と同様に１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を上記従来例と同様の基準で評価し、格落ちコイル発生率Ｋ2（％）を求めた。その結果、上記従来例との対比において、Ｋ2／Ｋ0＝０.８２であり、多少の改善は認められたものの、上記本発明例と比べると改善効果は劣った。その理由として、遮蔽板を１枚の平板としたことにより溶融金属の幅方向への流動を優勢にすることができず、遮蔽板の上端を乗り越える流れによってスクレーパーでそぎ落とされた異物に起因するドロスが鋼板接触開始位置に運ばれ、噛み込みが多発したものと考えられる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 溶融めっき浴
２ シンクロール
３ 鋼帯
４ スクレーパー
５ 遮蔽板
７ 幅中央部領域
８Ａ，８Ｂ 幅中央部除外領域
１０ 回転軸
１１ 鋼帯離脱位置
１２ 鋼帯接触開始位置
１３ 回転軸投影線
１４ 幅中心線
４１ 支持部材
４２ スクレーパー接触部
５１ 前表面
５２Ａ，５２Ｂ 前表面の法線
５３ 折り返し点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯を溶融めっき浴中に連続的に浸漬して引き上げる連続溶融めっき装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からＺｎめっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、Ａｌめっき鋼板などの製造においては、鋼帯を溶融めっき浴中に連続的に搬送して、シンクロールによって鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変え、鉛直に引き上げる連続溶融めっき装置を使用することが主流となっている。このような連続溶融めっき装置では、操業時間の経過とともにシンクロールの表面に異物が付着し、これがめっき鋼板の表面性状を劣化させることがある。特に溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板（いわゆるガルバリウム鋼板など）の製造に際しては硬質のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物を主体とする異物がシンクロール表面に巻き付きやすく、アブレーションと呼ばれる表面欠陥が多発して問題となることが多かった。この種のトラブルを軽減するためにはシンクロールを早期に交換することが有効であるが、それによって生産性は大きく低下する。
【０００３】
そこで、シンクロール表面の異物の付着を防止するための手法として、スクレーパーによってシンクロール表面に付着する異物を操業中に機械的に除去する方法が提案されている（特許文献１）。この手法によれば、シンクロール全幅をスクレーパーで常に清浄化することによって異物の巻き付きを抑制することができる。
【０００４】
しかしながら、実操業において、シンクロール表面の全幅に機械的外力を加えるための広幅のスクレーパーを使用した場合、安定したロールの清浄化を実現することは必ずしも容易ではない。シンクロールはある程度揺動することから、シンクロール全幅に常に均等な荷重を安定して負荷することは難しく、シンクロールの幅方向で異物の除去効果が不十分となる箇所が生じやすい。また、あまり大きな荷重をかけるとシンクロールの回転に対する抵抗が増大することから、幅広のスクレーパーでは幅方向単位長さあたりに付与される機械的外力を十分に確保することが難しいという欠点もある。
【０００５】
そこで、幅方向長さの短いスクレーパーを適用して、スクレーパーとロール表面との接触力ができるだけ均等となるように調整しならが操業する手法が有望であると考えられた。この場合、スクレーパーをシンクロールの幅方向に定期的または連続的に移動させながら、部分的にシンクロール表面を清浄化する作業を全幅にわたって繰り返す。これにより、広幅のスクレーパーを使用するときよりも幅方向単位長さあたりに大きな機械的外力を付与することができるので異物をそぎ落とす性能が向上し、かつスクレーパーの幅方向における機械的外力の不均一さが減少するので、異物をそぎ落とす性能をシンクロール全幅にわたって均等に発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１８０５７号公報
【特許文献２】特許第３９９３７１５号公報
【特許文献３】特許第４０４２９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように幅方向長さの短いスクレーパーを用いて、部分的にシンクロール表面を清浄化する作業を全幅にわたって繰り返す手法は、ロールの幅方向で均等な異物除去を実施できる点では極めて有利である。ところが、操業中にスクレーパーと接触していないロール表面において異物が少しずつ巻き付いていくので、スクレーパーを幅方向に移動させて新たな箇所を清浄化する際には、既に異物がある程度巻き付いている分だけ、そぎ落とされる異物の量が増大する傾向にある。そぎ落とされた異物はドロスとなってシンクロール周囲の溶融金属の流動に乗り、鋼帯とシンクロールの間に噛み込まれることがある。そぎ落とされた異物に起因するドロスは比較的粗大な粒子で構成される場合が多いので、当該ドロスの噛み込みは溶融めっき鋼板の表面に大きな欠陥を形成する要因となり、しばしば問題となる。
【０００８】
一方、めっき浴中のドロスを除去する装置およびそれを用いたドロス除去方法も既に開発されている（特許文献２、３）。その技術は実操業において活用され、一定の効果が得られている。しかし、そのようなドロス除去技術を併用したとしても、短いスクレーパーでそぎ落とされた異物に起因するトラブルを抜本的に解決するには至っていないのが現状である。
【０００９】
本発明は、シンクロール表面に付着した異物をスクレーパーでそぎ落とす連続溶融めっき鋼板の製造において、そぎ落とされた異物に起因するドロスが鋼帯とシンクロールの間に巻き込まれることを顕著に抑制するための実用的な技術を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、溶融めっき浴中に、連続的に搬送されてくる鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変えるシンクロールが設置されている溶融めっき装置において、シンクロールから鋼帯が離脱する位置（鋼帯離脱位置）と、シンクロールに鋼帯が接触し始める位置（鋼帯接触開始位置）との間のシンクロール外周部に、シンクロール表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパーを備え、かつそのスクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置の間にシンクロール周囲の溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板を下記（ａ）〜（ｃ）の設置条件を満たすように備えた、連続溶融めっき装置によって達成される。
〔遮蔽板設置条件〕
（ａ）シンクロールの全幅にわたってシンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
（ｂ）シンクロールの全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
（ｃ）シンクロールの回転軸と平行な方向を「幅方向」と呼び、シンクロールの幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼び、幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域を「幅中央部除外領域」と呼び、水平面内において幅中心面と当該水平面の交線を「幅中心線」と呼び、遮蔽板のスクレーパー側の表面を「前表面」と呼ぶとき、遮蔽板を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域で遮蔽板の前表面を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板の前表面の法線が幅中央部除外領域で幅中心線から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域の全体にわたって前記法線と幅中心線とのなす角度が５〜４５°であること。
【００１１】
この装置は、例えば、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に適用すると特に効果的である。
また、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴に適用した場合にも、めっき条件によっては大きな表面性状の改善効果が得られる。
【００１２】
前記スクレーパーは、シンクロール表面と接触する部分の幅方向長さＷSがシンクロール幅ＷRの０.１〜０.５倍であり、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられていることが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従えば、Ｚｎめっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、Ａｌめっき鋼板などの製造に一般的に使用されている連続溶融めっき装置において、めっき浴中のシンクロール表面の清浄化と、それに伴って発生しやすかったドロス噛み込みの抑制とを、簡便な手法にて同時に実現することが可能となった。これにより、特に従来、シンクロール表面への異物巻き付きが生じやすかった溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板の製造においては、表面品質の大幅な改善およびシンクロール取り替え時期延長による生産性の向上がもたらされる。また、ドロス巻き込みがそれほど問題とならなかっためっき種（Ｚｎめっきや、Ａｌめっきなど）においても、より一層の表面品質向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中のシンクロール回転軸に垂直な断面を模式的に例示した図。
【図２】本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中の遮蔽板を切る水平断面を模式的に例示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中のシンクロール回転軸に垂直な断面を模式的に例示する。断面の後ろに見えている部分は記載を省略してある。溶融めっき浴１の中にシンクロール２がある。鋼帯３が、矢印の方向に連続的に搬送され、溶融めっき浴１中でシンクロール２の表面に沿って進行方向が変えられ、鉛直方向に引き上げられていく。鋼帯３がシンクロール２の表面と接触を開始する位置（符号１２）を「鋼帯接触開始位置」と呼び、鋼帯３がシンクロール２の表面から離れる位置（符号１１）を「鋼帯離脱位置」と呼ぶ。シンクロール２の表面部材としてはステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６）などが採用される。なお、シンクロール２の回転軸１０に平行な方向を本明細書では「幅方向」と呼んでいる。
【００１６】
シンクロール２の外周部の鋼帯離脱位置１１と鋼帯接触開始位置１２の間に、シンクロール２の表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパー４が設けられている。スクレーパー４の先端は耐熱・耐摩耗性の特殊合金（例えばステライト（登録商標））などで構成される。スクレーパー４は支持部材４１に取り付けられているが、ばね機構などを利用してスクレーパー４がシンクロール２の揺動に追従できるようになっていることが望ましい。
【００１７】
スクレーパー４はシンクロール２の全幅ＷRをカバーする広幅のものを採用しても構わないが、幅方向の長さがＷRよりもかなり短いものを適用することによって、スクレーパー接触部４２での単位長さあたりの接触力をより増大させることができるとともに、幅方向における接触力の変動をより均一化させることができる。幅方向長さがＷRよりも短いスクレーパー４は、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられる。操業中、幅方向の位置を固定した状態で一定期間その部分のロール表面を清浄化した後、幅方向にシフトさせ、同様に一定期間その部分のロール表面を清浄化する。この動作をロール全幅にわたって繰り返すことにより、ロール表面全体の清浄状態が維持される。ただし、スクレーパー４を当てていないシンクロール２の表面部分には操業中に少しずつ異物が付着していく。したがって、めっき鋼板の表面品質に悪影響が生じるようになる前にロール表面全体を一巡するように、スクレーパー４のシフト時期を管理することが重要である。なお、スクレーパー４を幅方向に往復運動させながら操業できるように、幅方向への駆動装置を設けてもよい。
【００１８】
種々検討の結果、スクレーパー４の幅方向長さＷSは、シンクロール幅ＷRとの関係において、ＷS≦０.５ＷRとなる長さに制限することがより効果的である。ＷS≦０.４ＷRとしてもよい。ただし、あまり短いと幅方向へのシフト回数が増え生産性の低下に繋がるので、ＷS≧０.１ＷRとすることが望ましい。
【００１９】
本発明に従う溶融めっき装置では、スクレーパー４に加え、さらにスクレーパー４の設置位置と鋼帯接触開始位置１２の間に溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板５が設けられている。遮蔽板５の設置条件としては、まず以下の点を満たす必要がある。
（ａ）シンクロール２の全幅にわたってシンクロール２も表面と遮蔽板５の下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
【００２０】
発明者らの多くの実験によれば、この隙間ｄが８ｍｍを超えると、シンクロール２の回転に随伴してその隙間を通過する溶融金属の流動が増大し、スクレーパー４によってロール表面からそぎ落とされた異物に起因するドロスが溶融金属の流れに乗ってその隙間を通過しやすくなる。その隙間を通過したドロスは鋼帯接触開始位置１２において鋼帯３とシンクロール２の間に噛み込まれ、めっき鋼板の表面欠陥を形成する。したがって、隙間ｄは８ｍｍ以下に調整されている必要があり、５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【００２１】
隙間ｄは小さいほどドロス噛み込み防止には望ましいが、あまり接近しすぎると、操業中に回転軸機構の損耗によってシンクロール２が徐々に上昇してきた際、遮蔽板５の下端とシンクロール２の表面が接触する恐れがある。一方、スクレーパー４との機械的接触によってシンクロール２の表面は摩耗する。摩耗速度の大きい操業条件では隙間ｄが徐々に拡がっていくこともある。したがって、これらの条件を考慮して、隙間ｄが８ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下に維持されるように管理する必要がある。例えば、隙間ｄが徐々に狭くなっていく操業条件では、初期状態で隙間ｄを最も大きい部分で８ｍｍに設定しておき、操業を開始して、遮蔽板５の下端がシンクロール２と接触する前（例えばｄが最小部分で１ｍｍとなる時期）に隙間ｄを初期状態と同様に再調整する、といった隙間管理手法が適用できる。
なお、遮蔽板５は、隙間ｄを精度良くコントロールするために、シンクロール２を収容しているフレームに直接取り付けることが望ましい。
【００２２】
ここで、図１は回転軸１０に垂直な一断面を例示したものであるが、「シンクロール２の全幅にわたって」とは、このような垂直断面のうちシンクロール２の表面を切るすべての断面について上記所定の条件を満たす必要があることを意味する（後述（ｂ）において同じ）。
【００２３】
遮蔽板５の設置条件として、さらに以下の点を満たす必要がある。
（ｂ）シンクロール２の全幅にわたってシンクロール２の回転軸１０から遮蔽板５の上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板５の上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
【００２４】
本発明で適用する遮蔽板５は、後述するように溶融めっき浴１中で溶融金属の幅方向への流動を形成するという重要な役割を担うものである。そのためには、シンクロール２の全幅にわたって遮蔽板５の上端が十分に高い位置にあることが必要である。遮蔽板５の上端位置が低すぎると、シンクロール２の回転に伴って流動するシンクロール２の外周部付近の溶融金属が遮蔽板５を乗り越えて鋼帯接触開始位置１２の側に流れ込みやすくなるため、幅方向への流動を優勢にすることが難しくなり、ドロス噛み込みの問題は十分に改善されない。
【００２５】
発明者らの詳細な検討によれば、シンクロール２の回転軸１０から遮蔽板５の上端までの距離ＲTOPを、シンクロール２の全幅にわたってシンクロール半径Ｒの１.５倍以上とすることによって、幅方向への流動を優勢にすることができる。１.８倍以上とすることがより効果的である。シンクロール２の表面から遠くなるに従ってシンクロール２の回転に伴って生じる溶融金属の流動は小さくなるので、遮蔽板５の上端位置を過剰に高くする必要はない。上端位置の上限に制限はないが、設置スペースを考慮すると、通常は幅方向で最も低くなる位置においてシンクロール半径Ｒの２.５倍以下の範囲にＲTOPを設定すればよい。
【００２６】
図２に、本発明に従う溶融めっき装置における溶融めっき浴中の遮蔽板５を切る水平断面（鉛直上方から見たもの）を模式的に例示する。図中には便宜上シンクロール２の投影形状を示した。この断面の背後に見える遮蔽板５の部分については複雑化を避けるために記載を省略してある。またシンクロール２の表面におけるスクレーパー２の接触部の投影位置も例示した（符号４２）。このスクレーパー接触部４２は幅方向（回転軸投影線１３に平行な方向）にロール幅ＷRの全幅にわたって移動可能となっている。
【００２７】
ここで、シンクロール２の幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼ぶ。幅中心面と、この水平断面との交線を「幅中心線」と呼ぶ（符号１４）。幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％未満である領域を「幅中央部領域」と呼ぶ（符号７）。幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域、すなわち幅中央部領域７を除く領域を「幅中央部除外領域」と呼ぶ（符号８Ａ，８Ｂ）。遮蔽板５のスクレーパー側（鋼帯離脱位置１１側）の表面を「前表面」と呼ぶ（符号５１）。
【００２８】
遮蔽板５の設置条件として、上記（ａ）（ｂ）に加え、さらに以下の点を満たすことが重要である。
（ｃ）遮蔽板５を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂで遮蔽板５の前表面５１を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板５の前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂが幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂで幅中心線１４から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂの全体にわたって前記法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBが５〜４５°であること。
【００２９】
本発明において、遮蔽板５はシンクロール２の外周部で生じる溶融金属の流動を幅方向両側へと導くという重要な機能を果たすものである。溶融めっき浴１内で幅方向の流動が形成されると、遮蔽板５を乗り越える流動が顕著に抑制され、ドロスの噛み込みが大幅に減少することがわかった。この流動作用を利用すると、幅方向長さＷSがロール幅ＷRよりもかなり短いスクレーパー４を使用した際に生じやすい粗大粒子を含むドロスの噛み込みを効果的に抑制することができ、短いスクレーパー４を使用することによって得られるシンクロール２の表面の均一な清浄化効果と相俟って、一層優れた表面品質を有するめっき鋼板を製造することが可能となる。
【００３０】
遮蔽板５は幅方向中央付近で前表面５１の法線方向が両サイドに振り分けられるように設置される。遮蔽板５の配置が両サイドで対称となっていることが溶融めっき浴１内の溶融金属の流動状態を鋼帯の両側で均等化する上で有利となるが、多少は非対称であっても、完全対称の場合と同様の効果が得られることがわかった。種々検討の結果、前表面５１ののなかで鋼帯離脱位置１１に最も近い点（符号５３；「折り返し点」という）が、前記の幅中央部領域７（幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％未満の領域）にあれば、折り返し点５３が幅中心線１４上にある場合と効果に大差はない。すなわち、幅中央部領域７においては前表面５１の法線が幅方向どちら側を向いていても構わないし、この領域には正面（鋼帯離脱位置１１の方向）を向いている前表面５１の部分が存在しても差し支えない。なお、遮蔽板５の形状自体も、折り返し点５３を境に必ずしも完全対称となっている必要はなく、使用するめっき浴ポットの内面形状等に応じて本発明に従う条件を満たす範囲で調整することができる。
【００３１】
一方、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂにおける前表面５１の向きは重要となる。この領域では両サイドそれぞれにおいて、前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂがいずれも幅中心線１４から遠ざかる方向を向いている必要がある。それによって、遮蔽板５の方向に進んできた溶融金属を幅方向へ逃がすための流れを形成することが可能となる。パイロットラインを用いた多くの実験の結果、幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂの全体にわたって法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBを５°以上とすることによって、幅方向への流動を優勢にすることができる。前表面５１の水平断面形状は直線形状であっても湾曲形状であってもよいが、湾曲形状とする場合は幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂのどの部分においてもθA，θBが５°以上となるようにする。θA，θBの上限は設置スペースによって制限を受けるが、４５°以下の範囲で設定すればよい。３０°以下としてもよい。前表面５１の水平断面形状を直線形状とする場合は、既存の多くの溶融めっき装置への適用を考慮すると、θA，θBを５〜１５°とすることが望ましい。
【００３２】
図２はある高さ位置での水平断面を例示したものであるが、高さ位置によって、遮蔽板５を切る水平断面には、遮蔽板５の前表面５１が幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内に現れる場合と現れない場合が生じうる。前表面５１が幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内に現れない高さ位置の水平断面については、前表面５１の法線の向きに関する制限はない。幅中央部除外領域８Ａ，８Ｂ内の一部に前表面５１が現れる高さ位置の水平断面については、当該断面内に現れている前表面５１の部分について上記の法線の向きに関する規定を適用する。なお、遮蔽板５の下端部の形状は、前述の隙間ｄの規定を満たすことができるように、シンクロール半径Ｒに応じて所定の湾曲形状となるように設定される。
【００３３】
以上の構成を有する溶融めっき装置は、種々の溶融めっきに適用可能であるが、特に、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴に適用した場合に非常に大きなメリットが得られる。
また、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴に適用した場合にも、良好な表面性状を実現するための溶融めっき条件の自由度が大幅に向上することがパイロットラインを用いた実験によって確認されている。
【００３４】
本発明は種々の規模の溶融めっき装置に適用可能である。例えばシンクロール幅ＷRは２００〜２０００ｍｍの広範囲において設定可能である。大量生産現場ではＷRが１０００〜１７５０ｍｍ程度のものが多い。シンクロール半径Ｒは、幅ＷRに応じて例えば３０〜５００ｍｍの範囲で設定される。
【実施例】
【００３５】
〔従来例〕
従来一般的な連続溶融めっきラインにおいて、スクレーパーによりシンクロール表面を清浄化しながら、下記の条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
・めっき浴組成； 質量％で、Ａｌ：５５％、Ｓｉ：１.５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物。
・シンクロール； 半径Ｒ：３５０ｍｍ、表面の幅ＷR：１５００ｍｍ、表面材質：ＳＵＳ３１６。
・スクレーパー； 幅方向長さＷS：５００ｍｍ、先端材質：ステライト（登録商標）、定期的に幅方向に位置をシフトさせ、シンクロール全表面を繰り返し清浄化した。
・遮蔽板； 設置せず。
・めっき浴温； ６００℃±１０℃
・めっき原板； 板厚：０.２０〜２.３０ｍｍ、板幅：６１０〜１３２０ｍｍの普通鋼冷延焼鈍鋼板の鋼帯。
・ライン速度； ５８〜１８５ｍ／ｍｉｎの範囲。
【００３６】
上記条件にて１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を通常の品質管理における検査手法にてインラインで調査した。その際、一定の基準により、ドロス噛み込みが要因となって「肌厳規格材」として出荷できない格落ちコイルの発生数をカウントし、その数を全通板コイル数で除することにより不良率を算出した。なお、この格落ちコイルの中には、肌を重視しない一般規格材として使用可能なものが多数含まれる。
この従来例では多くの格落ちコイルが発生した。その発生率をＫ0（％）とし、これを後述の各例における効果を評価するための基準とする。
【００３７】
〔本発明例〕
スクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置（図１の符号１２）の間に以下の条件に従って遮蔽板を設置したことを除き、上記従来例と同様の溶融めっき条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
・遮蔽板； ＳＵＳ３１６の平板２枚を溶接することにより、折り返し点５３（図２）を境に形状が対称である遮蔽板（全幅は約１７００ｍｍ）を作製した。上記２枚の平板の下端はシンクロールの表面に沿うようにそれぞれ円弧状に成形されている。この遮蔽板を、シンクロールを収容するフレームに取り付け、図１、図２に示すような構成の溶融めっき装置を構築した。シンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄは８ｍｍ（初期状態）とした。シンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPは、シンクロール全幅のうち最も低い位置で６８０ｍｍ（初期状態）とした。この場合、ＲTOPはシンクロール半径Ｒ（３５０ｍｍ）の１.９４倍（初期状態）となる。遮蔽板の設置位置は、幅中心面に対して両サイドで対称となるようにした。すなわち、図２における折り返し点５３が幅中心線１４上にある。遮蔽板の前表面５１の法線５２Ａ，５２Ｂは幅中心線１４から遠ざかる方向を向いており、法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBはいずれも１０°である。
【００３８】
上記従来例と同様に１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を上記従来例と同様の基準で評価し、格落ちコイル発生率Ｋ1（％）を求めた。その結果、上記従来例との対比において、Ｋ1／Ｋ0＝０.２１であり、大幅な品質改善効果が認められた。
【００３９】
なお、スクレーパーの機械的接触によるシンクロール表面の摩耗は隙間ｄを拡げる方向に寄与し、回転軸機構の損耗によるシンクロールの上昇は隙間ｄを狭める方向に寄与する。この例の場合、上記両方の寄与による相殺分を考慮すると、隙間ｄはわずかに減少していく傾向にあるこがわかっている。したがって、この例では操業中、隙間ｄは８ｍｍ以下に維持されていたことになる。
【００４０】
〔比較例〕
遮蔽板として、１枚の平板からなるものを採用し、上記の法線５２Ａ，５２Ｂと幅中心線１４とのなす角度θA，θBがいずれも０°となる条件としたことを除き、上記本発明例と同様の溶融めっき条件にて溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板を製造した。
ここでは、シンクロール全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPは７００ｍｍ（初期状態）となるようにした。この場合、ＲTOPはシンクロール半径Ｒ（３５０ｍｍ）の２倍（初期状態）となる。シンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄは、上記本発明例と同様に８ｍｍ（初期状態）とした。
【００４１】
上記従来例、本発明例と同様に１４日間連続操業を行い、得られた溶融めっき鋼板の表面性状を上記従来例と同様の基準で評価し、格落ちコイル発生率Ｋ2（％）を求めた。その結果、上記従来例との対比において、Ｋ2／Ｋ0＝０.８２であり、多少の改善は認められたものの、上記本発明例と比べると改善効果は劣った。その理由として、遮蔽板を１枚の平板としたことにより溶融金属の幅方向への流動を優勢にすることができず、遮蔽板の上端を乗り越える流れによってスクレーパーでそぎ落とされた異物に起因するドロスが鋼板接触開始位置に運ばれ、噛み込みが多発したものと考えられる。
【符号の説明】
【００４２】
１ 溶融めっき浴
２ シンクロール
３ 鋼帯
４ スクレーパー
５ 遮蔽板
７ 幅中央部領域
８Ａ，８Ｂ 幅中央部除外領域
１０ 回転軸
１１ 鋼帯離脱位置
１２ 鋼帯接触開始位置
１３ 回転軸投影線
１４ 幅中心線
４１ 支持部材
４２ スクレーパー接触部
５１ 前表面
５２Ａ，５２Ｂ 前表面の法線
５３ 折り返し点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融めっき浴中に、連続的に搬送されてくる鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変えるシンクロールが設置されている溶融めっき装置において、シンクロールから鋼帯が離脱する位置（鋼帯離脱位置）と、シンクロールに鋼帯が接触し始める位置（鋼帯接触開始位置）との間のシンクロール外周部に、シンクロール表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパーを備え、かつそのスクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置の間にシンクロール周囲の溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板を下記（ａ）〜（ｃ）の設置条件を満たすように備えた、連続溶融めっき装置。
〔遮蔽板設置条件〕
（ａ）シンクロールの全幅にわたってシンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
（ｂ）シンクロールの全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
（ｃ）シンクロールの回転軸と平行な方向を「幅方向」と呼び、シンクロールの幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼び、幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域を「幅中央部除外領域」と呼び、水平面内において幅中心面と当該水平面の交線を「幅中心線」と呼び、遮蔽板のスクレーパー側の表面を「前表面」と呼ぶとき、遮蔽板を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域で遮蔽板の前表面を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板の前表面の法線が幅中央部除外領域で幅中心線から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域の全体にわたって前記法線と幅中心線とのなす角度が５〜４５°であること。
【請求項２】
溶融めっき浴が、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴である請求項１に記載の連続溶融めっき装置。
【請求項３】
溶融めっき浴が、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴である請求項１に記載の連続溶融めっき装置。
【請求項４】
前記スクレーパーは、シンクロール表面と接触する部分の幅方向長さＷSがシンクロール幅ＷRの０.１〜０.５倍であり、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられている請求項１〜３のいずれかに記載の連続溶融めっき装置。
【請求項１】
溶融めっき浴中に、連続的に搬送されてくる鋼帯の進行方向を引き上げ方向に変えるシンクロールが設置されている溶融めっき装置において、シンクロールから鋼帯が離脱する位置（鋼帯離脱位置）と、シンクロールに鋼帯が接触し始める位置（鋼帯接触開始位置）との間のシンクロール外周部に、シンクロール表面に付着する異物を機械的に除去するスクレーパーを備え、かつそのスクレーパー設置位置と鋼帯接触開始位置の間にシンクロール周囲の溶融金属の流動方向を変えるための遮蔽板を下記（ａ）〜（ｃ）の設置条件を満たすように備えた、連続溶融めっき装置。
〔遮蔽板設置条件〕
（ａ）シンクロールの全幅にわたってシンクロール表面と遮蔽板下端の隙間ｄが８ｍｍ以下であること。
（ｂ）シンクロールの全幅にわたってシンクロールの回転軸から遮蔽板上端までの距離ＲTOPがシンクロール半径Ｒの１.５倍以上であること（ただし遮蔽板上端が浴面上に出る部分がある場合にはその部分にこの制限を適用しない）。
（ｃ）シンクロールの回転軸と平行な方向を「幅方向」と呼び、シンクロールの幅方向中心を通り回転軸に垂直な平面を「幅中心面」と呼び、幅中心面からの幅方向距離がシンクロール幅ＷRの５％以上である領域を「幅中央部除外領域」と呼び、水平面内において幅中心面と当該水平面の交線を「幅中心線」と呼び、遮蔽板のスクレーパー側の表面を「前表面」と呼ぶとき、遮蔽板を切る水平断面のうち、幅中央部除外領域で遮蔽板の前表面を切るすべての水平断面（浴面下の水平断面に限る）において、遮蔽板の前表面の法線が幅中央部除外領域で幅中心線から遠ざかる方向を向いており、かつ幅中央部除外領域の全体にわたって前記法線と幅中心線とのなす角度が５〜４５°であること。
【請求項２】
溶融めっき浴が、質量％で、Ａｌ：５０〜６０％、Ｓｉ：０.１〜３％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき浴である請求項１に記載の連続溶融めっき装置。
【請求項３】
溶融めっき浴が、質量％で、Ａｌ：２〜２０％、Ｍｇ：０.５〜５％、Ｓｉ：０〜３％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき浴である請求項１に記載の連続溶融めっき装置。
【請求項４】
前記スクレーパーは、シンクロール表面と接触する部分の幅方向長さＷSがシンクロール幅ＷRの０.１〜０.５倍であり、幅方向に移動可能な機構を介してめっき浴外部の部材に取り付けられている請求項１〜３のいずれかに記載の連続溶融めっき装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２１１３６２（Ｐ２０１２−２１１３６２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７４７２（Ｐ２０１１−７７４７２）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]