(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属めっき浴から連続的に引き上げられる鋼帯の表面に、前記鋼帯を挟んでその両面に対向配置したガスワイピングノズルから不活性ガスを吹きつける際に、前記鋼帯の幅より狭く鋼帯長さ方向に少なくとも５０ｍｍ以上の長さを有する一対の遮蔽板を、前記遮蔽板上端の位置が前記ガスワイピングノズルの噴出口から下方５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の位置になるように前記鋼帯を挟んで前記鋼帯の両面に対向配置して前記鋼帯にめっきを行うことを特徴する溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項２】
前記遮蔽板の下端から溶融金属めっき浴面までの距離を３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とす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の製造方法。
【請求項３】
前記遮蔽板の幅と前記鋼帯の幅との差は５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項４】
前記鋼帯と前記遮蔽板との距離を３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項５】
前記不活性ガスが鋼帯に衝突する位置における前記不活性ガスの温度を溶融金属の融点以上とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属めっき鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、溶融金属めっき処理、特に溶融亜鉛めっき処理は耐食性を確保する安価な手段として普及している。それに伴って、めっき品質の向上や生産性の向上を目的に、多くの改善が試みられており、溶融金属めっきの優れた特性によってより多くの分野に今後もますます利用されようとしている。
【０００３】
ところで、生産性の向上と共にめっき品質の確保を図ることができるということから、ワイピング部の雰囲気を制御しながらめっきする方法が種々提案されている。例えば、酸素濃度を下げて雰囲気を非酸化性とすることによってワイピング部の亜鉛の酸化を防ぎ、トップドロスの発生、ノズル目詰まり、そしてゼロスパングル製品製造時のめっき面のさざなみ模様生成を防止しようとする方法が提案されている（特許文献１〜３参照）。
また、特許文献４ではガスワイピングノズルを覆う主シールボックスと、更に主シールボックスを覆う副シールボックスを設け、かつ各シールボックスを別個に昇降可能とすることで、ラインを停止することなくトップドロスをシールボックス外へ除去している。特許文献５では、ガスワイピングノズルから噴き出す非酸化性ガスを１００℃以上に加熱してから非酸化性ガスに水蒸気を１００ｐｐｍ以上含有させることにより、トップドロスの発生だけでなくシールボックス内のＺｎ蒸気の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５７−５３４２９号公報
【特許文献２】特開昭５７−２０３７６４号公報
【特許文献３】特開平２−２８５０６０号公報
【特許文献４】特開平４−２８５１４８号公報
【特許文献５】特開昭６２−３７３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の方法では、トップドロス発生量は削減できるものの、めっき浴から引き上げられた鋼帯にワイピングガスを吹きつける際に、鋼帯に衝突した噴流の乱れによって溶融金属が周囲に飛び散る、いわゆるスプラッシュが、シールボックス内で跳ね返ることでワイピング後のめっき面に付着してしまい、めっき鋼帯の表面外観を著しく阻害することとなる。また、特許文献４に記載の方法では、用いる装置が複雑となり現実的ではない。さらに特許文献５に記載の方法では、シールボックス内の露点も制御しなければならないため、装置が煩雑かつ高価になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するために案出されたものであり、簡易的な装置でトップドロス発生領域の酸素濃度を抑制し、なおかつ鋼帯へのスプラッシュ付着量低減を可能とした溶融金属めっき鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。その要旨は以下の通りである。
［１］溶融金属めっき浴から連続的に引き上げられる鋼帯の表面に、前記鋼帯を挟んでその両面に対向配置したガスワイピングノズルから不活性ガスを吹きつける際に、前記鋼帯の幅より狭く鋼帯長さ方向に少なくとも５０ｍｍ以上の長さを有する一対の遮蔽板を、前記遮蔽板上端の位置が前記ガスワイピングノズルの噴出口から下方５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の位置になるように前記鋼帯を挟んで前記鋼帯の両面に対向配置して前記鋼帯にめっきを行うことを特徴する溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［２］前記遮蔽板の下端から溶融金属めっき浴面までの距離を３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることを特徴とする［１］に記載の溶溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［３］前記遮蔽板の幅と前記鋼帯の幅との差は５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［４］前記鋼帯と前記遮蔽板との距離を３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下とすることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［５］前記不活性ガスが鋼帯に衝突する位置における前記不活性ガスの温度を溶融金属の融点以上とすることを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
なお、本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法は、亜鉛、アルミニウム等の各種溶融金属めっき鋼帯の製造方法に適用することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来のシールボックスと比較して簡易的な遮蔽板を使用することにより、トップドロス発生領域の酸素濃度を抑制でき、トップドロス発生量を減少できる。さらに鋼帯へのスプラッシュ付着量を低減させることで美麗な表面外観をもつ溶融金属めっき鋼帯を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法における溶融亜鉛めっき装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である遮蔽板とガスワイピングノズルとの位置関係を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である遮蔽板の正面図である。
【図４】ノズル噴出口から遮蔽板上端までの距離（Ｌｏ）と、トップドロス量、スプラッシュ量との関係を示すグラフである。
【図５】遮蔽板下端から浴面までの距離（Ｌ）と、トップドロス量、スプラッシュ量との関係を示すグラフである。
【図６】鋼帯の幅と遮蔽板の幅との差（W）と、トップドロス量、スプラッシュ量との関係を示すグラフである。
【図７】鋼帯と遮蔽板との距離（D）と、トップドロス量、スプラッシュ量との関係を示すグラフである。
【図８】ガスワイピングノズルから噴出される不活性ガスの衝突位置における、ガス温度（T）と、トップドロス量、スプラッシュ量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法では、溶融金属めっき浴から連続的に引き上げられる鋼帯の表面に、鋼帯を挟んでその両面に対向配置したガスワイピングノズルからガスを吹き付けて鋼帯にめっきを行う。その際、遮蔽板を用いることを特徴とする。
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明を実施するのに好適な溶融亜鉛めっき装置を示す断面図である。図１において、１は鋼帯、２は連続炉、３はスナウト、４はめっき浴槽、５は亜鉛浴、６はパス周回ロール、７はサポートロール、８はガスワイピングノズル、９はトップロール、１０は遮蔽板である。遮蔽板１０は、ガスワイピングノズル８の下方に配置される。遮蔽板１０は一対となって鋼帯１の両面に対向配置される。
【００１１】
本発明の遮蔽板の作用を図２および図３を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態である遮蔽板とガスワイピングノズルとの位置を示す断面図である。図３は、本発明の一実施形態である遮蔽板を鋼帯面の正面から見た図である。
【００１２】
本発明では、遮蔽板１０をガスワイピングノズル８の下方に配置することを特徴とする。ガスワイピングノズル８の不活性ガス噴出口から遮蔽板１０の上端までの距離Ｌｏ（ｍｍ）は、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である。距離Ｌｏが１５０ｍｍを超えると、遮蔽板１０と鋼帯１との間の空間へ外気（酸素）が流れ込むためトップドロスが発生する。一方、距離Ｌｏが５０ｍｍ未満では、最も風速の高いガスワイピングノズル８の直下でスプラッシュが多量に発生し、遮蔽板で反射して鋼帯に付着する。このため、スプラッシュ付着量を低減することができない。
【００１３】
本発明では、遮蔽板１０の下端から亜鉛浴面までの距離Ｌ（ｍｍ）は３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ｌが１００ｍｍを超えると、外気（酸素）が流れ込むため、トップドロス発生量が増加する。一方、距離Ｌが３０ｍｍ未満では、発生したトップドロスが遮蔽板１０で遮られ、遮蔽板１０と鋼帯１との間に積層し、鋼帯に付着する可能性が高い。
【００１４】
本発明では、遮蔽板１０の幅と鋼帯１の幅との差Ｗ（mm）は、５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、本発明における差Wとは、図３に示すように、鋼帯１の幅方向の端部から遮蔽板の幅方向の端部までの距離を示す。差Wが１２０ｍｍを超えると、外部から酸素を含む外気が流れ込むため、トップドロス発生量が増加する。一方、差Ｗが５０ｍｍ未満では、鋼帯エッジ部で多量に発生するスプラッシュが遮蔽板で反射し鋼帯に付着する可能性が高い。
なお、鋼帯幅800mm〜940mmの範囲では遮蔽板幅700mm、鋼帯幅940mm〜1080mmでは遮蔽板幅840mm、鋼帯幅1080mm〜1220mmでは遮蔽板幅980mmと、鋼帯幅に対して140mmピッチで遮蔽板の幅を変更可能な形状が望まれる。
【００１５】
本発明では、鋼帯１と遮蔽板１０との距離Ｄ（ｍｍ）は３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、本発明における距離Ｄとは、図２に示されるように平行に配置される際の鋼帯と遮蔽板との間隔をいう。距離Ｄが８０ｍｍを超えると、鋼帯１と遮蔽板１０との間の空間が広がるため、外気（酸素）の影響を無視できない。一方、距離Ｄが３０ｍｍ未満では、スプラッシュが遮蔽板１０で反射して鋼帯に付着しやすくなる。
【００１６】
本発明では、不活性ガスが鋼帯に衝突する位置において、ガスワイピングノズルから噴出される不活性ガスの温度（ワイピングガス温度）が、めっき浴中の溶融金属の融点よりも高いことが好ましい。
本発明において、不活性ガスの温度が溶融金属の融点よりも高いと、鋼帯上の溶融金属の冷却を抑制することができる。その結果、ワイピングガスにより分離した溶融亜鉛の冷却を抑制できるため、冷却した溶融亜鉛に基づくトップドロスを減少させることができる。一方、不活性ガスの温度が溶融金属の融点よりも低いと、ワイピングガスにより分離した溶融亜鉛が固体になるため、冷却した溶融亜鉛がトップドロスの一部となり、その結果トップドロスの減少効果を得ることができない。
【００１７】
本発明において、不活性ガスとしては、非酸化性雰囲気をもたらすものであれば、特に制限されず、例えば、窒素、ヘリウム、二酸化炭素が挙げられる。不活性ガスのガス圧力の制限は無いが、50ｋＰａ以上150ｋＰａ以下であることが好ましい。不活性ガスの温度としては、20℃以上700℃以下が好ましい。
【００１８】
本発明において、遮蔽板の長さは、操作性の点から５０ｍｍ以上とする。また、遮蔽板の素材としては、SS、SUS、セラミックスなど、熱変形しにくい素材であればよい。また、遮蔽板の板厚は、0.7ｍｍ以上5ｍｍ以下が好ましい。なお、遮蔽板の形状としては、操業中板幅が変更しても対応できるように、遮蔽板の横幅を折りたためる構造が適していると考えられる。
【００１９】
本発明において、鋼帯としては特に制限されず、通常溶融金属めっき用に使用される鋼板であればよい。
【００２０】
本発明において、溶融金属めっき浴としては、亜鉛浴、アルミニウム浴等が挙げられる。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２２】
溶融亜鉛めっき鋼帯製造ライン（以下CGL）に、遮蔽板を設置し、トップドロス発生量およびスプラッシュ付着量を測定して遮蔽板の効果を検証した。２枚の遮蔽板を、ガスワイピングノズルの下方に鋼帯を対称面として平行に設置した。遮蔽板の板厚は5mmとした。また、ガスワイピングノズルから噴出される不活性ガスとして、窒素を使用した。溶融亜鉛めっき浴にて行い、ライン速度150mpm、不活性ガス温度20℃、不活性ガス圧75kPa、鋼帯の幅1000mm、鋼帯の板厚0.8mmとした。
【００２３】
なお、トップドロス発生量については、１時間で発生するトップドロスの量を測定して評価を行った。具体的には、操業１時間後に浴面に浮いているトップドロスをかき集め、冷却させた後にその重量を測定した。遮蔽板を設置しない通常操業（ライン速度150mpm、不活性ガス温度20℃、不活性ガス圧75kPa、鋼帯の幅1000mm、鋼帯の板厚0.8mm）で１時間に発生するトップドロスの量を１として、遮蔽板設置時と比較した。
また、スプラッシュ付着量については、鋼帯とガスワイピングノズルを含めた周囲をシールした場合に鋼板に付着したスプラッシュ数をカウントした。カウントする面積は、鋼帯幅（今回は1000mm）×単位長さ（1000mm）の両面とした。通板後、鋼帯を巻きほぐし、目視にてカウントした。遮蔽板を設置しない通常操業時のスプラッシュ付着量を１として、検証結果を比較した。
【００２４】
まず、ガスワイピングノズルの不活性ガス噴出口から遮蔽板上端までの距離Loと、トップドロス発生量、スプラッシュ付着量との関係について調べた。結果を図４に示す。図４中の黒抜きはトップドロス発生量を示しトップドロス量と表記する。また、白抜きはスプラッシュ付着量を示し、スプラッシュ量と表記する。なお、条件としては、遮蔽板下端と浴面の距離Lは30mm、鋼帯の幅と遮蔽板の幅との差Wは50mm、鋼帯と遮蔽板との距離Dは50mmとして実験を行った。
図４から、Lo＝０ｍｍで最もトップドロス量が少ない。これは、吹き付けられる不活性ガスの風速が最も高いガスワイピングノズル直下における酸素濃度を低下することができたためと考えられる。また、トップドロス量は、0≦Lo≦150の範囲では緩やかに増加し、150≦Loで急激に増加した。これは、Loが増加するにつれて、遮蔽板と鋼帯との間の空間へ酸素濃度が高い外気が流れ込むためと考えられる。一方、Lo=0で最もスプラッシュ量が高くなっている。これは、最も不活性ガスの風速の高いガスワイピングノズル直下でスプラッシュが多量に発生し、その結果、遮蔽板で反射して鋼帯に付着したと考えられる。また、Loが増加するにつれて、スプラッシュ量は減少した。これは、ガスワイピングノズルと遮蔽板上方との間にできる空間にスプラッシュが飛散したためと考えられる。なお、鋼帯の両端で発生するエッジスプラッシュは解消できなかったため、スプラッシュ量は皆無とはならなかった。トップドロス量は0.5以下、スプラッシュ量は0.4以下の両方を満たす場合、美麗な表面外観を得られた。以上の結果から、距離Loとしては、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下と導き出すことができる。なお、Ｌ、Ｗ、Ｄが上記以外の条件であっても、距離Ｌｏについて、同様の結果となった。
【００２５】
次に、遮蔽板下端から浴面までの距離Lと、トップドロス量、スプラッシュ量との関係について調べた。結果を図５に示す。なお、条件としては、W=50mm、Lo＝100ｍｍ、D=50mmとして実験を行った。Lが増加するにつれて、トップドロス量は徐々に増加し、L=100から急激に増加した。これはLが増加するにつれて、外部から外気が流れ込み酸素濃度が増加したためと考えられる。一方で、L≦100の範囲ではトップドロス量はあまり増加しなかった。これは、浴面付近の風速がガスワイピングノズル直下に比べて低いためと考えられる。なお、スプラッシュはLに依存せず、ほぼ一定値であった。トップドロス量は0.5以下、スプラッシュ量は0.4以下の両方を満たす場合、美麗な表面外観を得られた。以上の結果から、距離Lは３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましい。なお、Ｌｏ、Ｗ、Ｄが上記以外の条件であっても、距離Ｌについて、同様の結果となった。
【００２６】
次に、鋼帯の幅と遮蔽板の幅との差Wと、トップドロス量、スプラッシュ量との関係について調べた。結果を図６に示す。なお、条件としては、Lo=100mmm、L=30mm、D=50mmとして実験を行った。Wが増加するにつれて、外部から酸素を含む外気が流れ込むため、トップドロス量が増加している。一方、スプラッシュ量は、Wが増加するにつれて急激に減少している。これは、鋼帯の両端で発生するエッジスプラッシュが、鋼帯と遮蔽板との間から飛散するため、遮蔽板で反射するスプラッシュが減少したためと考えられる。トップドロス量は0.5以下、スプラッシュ量は0.4以下の両方を満たす場合、美麗な表面外観を得られた。以上の結果から、差Ｗは５０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下が好ましい。なお、Ｌｏ、Ｌ、Ｄが上記以外の条件であっても、差Ｗについて、同様の結果となった。
【００２７】
次に、鋼帯と遮蔽板との距離Dと、トップドロス量、スプラッシュ量との関係をについて調べた。結果を図７に示す。なお、条件としてはW=50mm、Lo=100mm、L=30mmとして実験を行った。Dが増加するにつれて、トップドロス量は増加した。これは、鋼帯と遮蔽板との間の空間が広くなるため、酸素を効果的に低減することが困難となるためと考えられる。一方、Dの値が小さいと、トップドロス量は少ないものの、スプラッシュ量が増加した。スプラッシュ量が増加したのは、スプラッシュが遮蔽板で反射して鋼帯に付着したためと考えられる。トップドロス量は0.5以下、スプラッシュ量は0.4以下の両方を満たす場合、美麗な表面外観を得られた。以上の結果から、距離Dは３０ｍｍ以上８０以下が好ましい。なお、Ｌｏ、Ｌ、Ｗが上記以外の条件であっても、距離Ｄについて、同様の結果となった。
【００２８】
次に、ワイピングガス温度Tと、トップドロス量、スプラッシュ量との関係について調べた。結果を図８に示す。なお、条件としては、W=50mm、Lo=100mm、L=30mm、D=50mmとして実験を行った。溶融亜鉛金属の融点である420℃未満では、トップドロス量はほぼ一定であったが、ワイピングガスを溶融亜鉛金属の融点である420℃に加熱したところ、トップドロスは0.09まで減少した。これは、鋼帯上の溶融亜鉛金属の冷却を抑制できたためと考えられる。また、スプラッシュ量はガス温度の変化に関わらず一定となった。
【符号の説明】
【００２９】
１    鋼帯
２    連続炉
３    スナウト
４    めっき浴槽
５    亜鉛浴
６    パス周回ロール（シンクロール）
７    サポートロール
８    ガスワイピングノズル
９    トップロール
１０    遮蔽板
【図１】
0005803754.tif 000002
【図２】
0005803754.tif 000003
【図３】
0005803754.tif 000004
【図４】
0005803754.tif 000005
【図５】
0005803754.tif 000006
【図６】
0005803754.tif 000007
【図７】
0005803754.tif 000008
【図８】
0005803754.tif 000009