(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき方法において、溶接点のトラッキング位置に基づいて、加振ノズルを振動させることを特徴とする溶融めっき方法。
【請求項２】
長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき方法において、溶接点のトラッキング位置と、加振ノズル位置より下流側で測定した金属帯反り量とに基づいて、加振ノズルを振動させることを特徴とする溶融めっき方法。
【請求項３】
長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき設備において、溶融金属浴の上流側で溶接点通過を検出する溶接点検出器と、溶融めっき設備内で金属帯移動量を測定する移動量測定器と、溶接点検出器の検出値及び移動量測定器の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器と、トラッキング演算器の演算結果に基づいて加振ノズルを振動させるノズル振動制御手段とを備えたことを特徴とする溶融めっき設備。
【請求項４】
長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき設備において、溶融金属浴の上流側で溶接点通過を検出する溶接点検出器と、溶融めっき設備内で金属帯移動量を測定する移動量測定器と、溶接点検出器の検出値及び移動量測定器の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器と、トラッキング演算器の演算結果に基づいて加振ノズル位置より下流側で金属帯反り量を測定する反り測定手段と、反り測定手段の測定結果に基づいて加振ノズルを振動させるノズル振動制御手段とを備えたことを特徴とする溶融めっき設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯の溶融めっき方法及び溶融めっき設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯等の金属帯を連続的にめっきする方法として、金属帯を亜鉛、アルミニウム等の溶融金属中に浸漬して同金属帯の表面にめっきを施す溶融めっき法が知られている。
溶融めっき法では、冷間圧延工程で圧延され、次いで洗浄工程で表面洗浄された金属帯を、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉にて焼鈍処理（このとき表面酸化膜の除去も行なわれる）した後、溶融金属温度とほぼ同じ温度まで冷却し、浴（溶融金属浴またはめっき浴を指す）中に配設されたシンクロールを変向点とする略Ｖ字形の経路に沿って通帯させ、浴中に浸漬して金属帯表面に溶融金属を付着させる。さらに、浴から引き出された金属帯の表裏両面に、経路面を挟んで対向配置されたガスワイピングノズルにて、ワイピングガスを吹き付けて過剰の溶融金属を払拭し、金属付着量の調整を行なう。
【０００３】
この溶融めっき法は、電気めっき法に比べ、安価にめっき金属帯を製造できる、容易に厚めっき金属帯を製造できるなどの特長を有している。
金属帯は、浴中通帯時、シンクロールでの曲げ・曲げ戻しにより、シンクロールと反対側に幅方向凸状の反り（Ｃ反り）を発生する。このＣ反りを矯正するために、シンクロール出側に設けた一対のサポートロールが用いられる。この矯正により、金属帯の形状をフラットにできれば、付着量分布はかなり均一化することができる。
【０００４】
しかし、通常は、ガスワイピングノズルからのワイピングガスの三次元流れの幅方向成分により、幅方向中央と端とで付着量に差が生じやすく、均一な付着量分布を得るのは難しい。また、ガスワイピングノズルに溶融金属飛沫などの異物が付着してノズルギャップに目詰まりを生じやすく、溶融金属めっきの安定操業が阻害される。
これらの問題を解決する手段として、特許文献１に開示された、ワイピングガスを吹き出すノズルギャップの開度を調整する歪誘起型アクチュエータ（例：圧電素子）を内蔵するギャップ可変式ガスワイピングノズルが知られている。歪誘起型アクチュエータは、ノズル幅方向（金属帯幅方向と平行）に複数配列され、各配列部位において、ノズルギャップを形成する上リップと下リップの間に介設され、あるいは上リップと下リップとにそれぞれ貼付されて、その伸縮変形によりノズルギャップの開度を調整する。
【０００５】
ノズル幅方向に配列した複数の歪誘起型アクチュエータは、小型で応答性に優れ、経路下流側に配置された付着量計等の出力に応じて、個々独立にそれぞれの配列部位のノズルギャップを調整するので、付着量分布の均一化が達成される。また、歪誘起型アクチュエータを連続的または断続的に振動（振動振幅0.1mm以下、振動数10Hz以上の微小高速振動）させることにより、ノズルへの異物付着を抑制できる。しかも、歪誘起型アクチュエータはノズルに内蔵されてノズル外突出部分が皆無なので、ワイピングガスの吹き付け気流を乱すことがなく、安定した付着量分布が得られる。
【特許文献１】特開２００５−１３３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインにおいて、前記ギャップ可変式ガスワイピングノズルを用いる場合、該ノズルへの異物付着を抑制するために、連続溶融亜鉛めっき操業中は、該ノズルに内蔵している歪誘起型アクチュエータを、ほとんど常に振動させていた。そのため、使用環境が高温で厳しいことと相俟って、歪誘起型アクチュエータの寿命が短く、これを頻繁に交換する必要があり、溶融亜鉛めっき鋼板の生産性が阻害される問題があった。また、歪誘起型アクチュエータはかなり高価なものであり、しかも複数個使用されるため、その交換周期が短いことは、ランニングコストダウンの阻害要因にもなっていた。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑み、金属帯の溶融金属めっき技術分野において、歪誘起型アクチュエータを内蔵するガスワイピングノズル（これを加振ノズルと称する）を用いる場合に、めっき製品の品質を維持しながら、歪誘起型アクチュエータの交換周期を延長できる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記目的を達成するために、金属帯として鋼帯をめっき対象とする連続溶融亜鉛めっきラインにおいて、ノズルへの異物付着の発生状況を把握するための実験を行い、次の知見を得た。すなわち、加振ノズルへの異物付着の発生は、相前後してめっき処理される鋼帯の先行材尾端と後続材先端とを溶接で連結した箇所（溶接点という）が加振ノズル位置を通過してからある短い時間経過するまでの時間帯に集中して起ることがわかった。これは、溶接点近傍が、鋼帯の材質や厚さや幅が変化する非定常部となっており、このような非定常部では、通帯状態が不安定となって、反りや弛み等の形状の乱れが発生しやすいことに関係すると考えられる。よって、溶接点が加振ノズル位置を通過するタイミングに基づいて加振ノズルを短時間だけ振動させれば、加振ノズルへの異物付着を効率良く抑制できる。
【０００９】
本発明は、これらの知見に基づき、さらに検討を加えてなされたものである。すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき方法において、溶接点のトラッキング位置に基づいて、加振ノズルを振動させることを特徴とする溶融めっき方法。
【００１０】
（２）長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき方法において、溶接点のトラッキング位置と、加振ノズル位置より下流側で測定した金属帯反り量とに基づいて、加振ノズルを振動させることを特徴とする溶融めっき方法。
（３）長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき設備において、溶融金属浴の上流側で溶接点通過を検出する溶接点検出器と、溶融めっき設備内で金属帯移動量を測定する移動量測定器と、溶接点検出器の検出値及び移動量測定器の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器と、トラッキング演算器の演算結果に基づいて加振ノズルを振動させるノズル振動制御手段とを備えたことを特徴とする溶融めっき設備。
【００１１】
（４）長手方向に溶接点を有する金属帯を連続的に通帯しつつ、溶融金属浴に浸漬後引上げた金属帯の表面から溶融金属の過剰付着分を加振ノズルでガス払拭する溶融めっき設備において、溶融金属浴の上流側で溶接点通過を検出する溶接点検出器と、溶融めっき設備内で金属帯移動量を測定する移動量測定器と、溶接点検出器の検出値及び移動量測定器の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器と、トラッキング演算器の演算結果に基づいて加振ノズル位置より下流側で金属帯反り量を測定する反り測定手段と、反り測定手段の測定結果に基づいて加振ノズルを振動させるノズル振動制御手段とを備えたことを特徴とする溶融めっき設備。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加振ノズルを最適なタイミングで振動させることができ、加振ノズルへの異物付着を抑制してめっき製品の品質を維持しながら、加振ノズルに内蔵した歪誘起型アクチュエータの交換周期を延長することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、鋼帯の溶融亜鉛めっき方法を例に挙げて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの例に限定されるものではなく、鋼帯以外の金属帯、又は溶融亜鉛以外の溶融金属、を用いる溶融めっき方法にも適用可能である。
図１は、本発明が適用される、鋼帯の溶融亜鉛めっきラインの１例を示す概略図であり、図１のＧ部詳細図を図２に示した。鋼帯20は、コイル状のものを２基の払出機11で交互に帯状にして払い出し、その先行材尾端部と後続材先端部とを入側切断機13で切断し、この切断端同士を溶接機15で溶接結合してなる溶接点を有したものが、矢示通帯方向10に通帯される。通帯中の鋼帯20は、種々の前処理（図示省略）を経たのち、焼鈍炉２で焼鈍され、引き続き溶融亜鉛浴１に浸漬され、浴中でシンクロール５により斜め下方から上方へと方向転換され、浴中サポートロール６で形状矯正されながら、浴上に引上げられたのち、加振ノズル３からのガス吹き付けにより、鋼帯20の両面に過剰に付着した溶融亜鉛を払拭される。その後、浴上サポートロール７等で案内され、種々の後処理（図示省略）を経て、最終的には、出側切断機14で溶接点の箇所を切断除去されて、２基の巻取機12で交互にコイル状に巻き取られる。
【００１４】
溶接点の箇所にはパンチ孔が開けられ、溶融亜鉛浴１の上流側（図１においては焼鈍炉２の入側）に設置された投受光式の溶接点検出器８によりこの設置位置を溶接点が通過した事象を検出することができる。また、焼鈍炉２内には、鋼帯20の移動量を計測するためのPLD等からなる移動量測定器９が設置されている。
また、加振ノズル３の下流側には、鋼帯20の反り量を測定する反り測定手段４のセンサ部4Aをなす複数の距離計が鋼帯通路幅方向に平行な方向に配列されている。
【００１５】
加振ノズル３は、歪誘起型アクチュエータを内蔵するガスワイピングノズルであり、その例を図３に示す。これらの例では歪誘起型アクチュエータとして圧電素子16が用いられている。図３（ａ）では、ノズル先端部を形成する上,下リップ81,82が元ヘッダ部80のガス出口に連結され、圧電素子16は、矢示ガス流方向18に流れるガス流を横切って上,下リップ81,82間を架橋する形で装着されている。図３（ｂ）では、元ヘッダ部（図示省略）のガス出口が、上リップ81厚みを貫通したガス通路に連結され、圧電素子16は、上,下リップ81,82の根元部同士を連結する形（ガス流と干渉しない形）で装着されている。図３（ｃ）では、ノズル先端部を形成する上,下リップ81,82が元ヘッダ部80のガス出口に連結され、圧電素子16は、上,下リップ81,82の内面側に別々に装着されている。
【００１６】
圧電素子16は、加振ノズル３の幅方向に複数配列されており、うち、いくつかの圧電素子は振動用とされ、それぞれ信号線30からの振動制御信号により、矢示振動方向17Aに振動し、この振動に伴って上,下リップ81,82が矢示振動方向17に振動する。この振動により、加振ノズル３に付着した異物はふるい落とされる。加振ノズルの振動の、周波数は10〜1000Hzが好ましく、振幅は10〜100μｍが好ましい。なお、振動用以外の圧電素子は、幅方向のノズルギャップ分布調整用とされ、個々に所定量だけ伸びあるいは縮み変形するように制御される。
【００１７】
本発明では、溶接点のトラッキング位置に基づいて加振ノズルの振動を制御する。具体的には、溶接点のトラッキング位置が加振ノズル位置に一致した時点から加振ノズルを振動させる。ここで、既に異物が十分除去された後の、しかも新たな異物はほとんど付着しない時間帯での振動は無駄となる。よって、加振ノズルは、溶接点が加振ノズル位置を通過してから、必要時間振動させて、停止する。
【００１８】
この方法を実施するための好ましい制御系を図４（ａ）に示す。この制御系は、溶接点検出器８の検出値及び移動量測定器９の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器19と、トラッキング演算器19の演算結果に基づいて加振ノズル３を振動させるノズル振動制御手段21とを備えている。
また、本発明では、溶接点のトラッキング位置のみならず、加振ノズル位置より下流側で測定した鋼帯反り量にも基づいて、加振ノズルを振動させることが好ましい。具体的には、溶接点のトラッキング位置が加振ノズル位置に一致した時点から鋼帯反り量を測定し、この測定値が目標値以下となった時点から加振ノズルを振動させる。これによれば、溶接点のトラッキング位置が加振ノズル位置を通過してから鋼帯反りが安定化するまでの時間は、加振ノズルを振動させず、異物は付着するに任せ、その後に、鋼帯の反りが安定化した時点から振動させるだけで、付着した異物を十分に、かつ効率よくふるい落とすことができ、加振ノズル位置を溶接点が通過する時点から加振を開始する場合よりも、加振時間を短くすることができる。
【００１９】
この方法を実施するための好ましい制御系を図４（ｂ）に示す。この制御系は、溶接点検出器８の検出値及び移動量測定器９の測定値から溶接点のトラッキング位置を演算するトラッキング演算器19と、トラッキング演算器19の演算結果に基づいて加振ノズル位置より下流側で金属帯反り量を測定する反り測定手段４と、反り測定手段４の測定結果に基づいて加振ノズル３を振動させるノズル振動制御手段22とを備えている。
【実施例】
【００２０】
図１に示した溶融めっき設備を用い、次のＡ〜Ｄの条件で鋼帯の溶融亜鉛めっきを行った。
Ａ（比較例）：加振ノズルを全く振動させない。
Ｂ（比較例）：加振ノズルを常時振動させる。
Ｃ（本発明例）：図４（ａ）の制御系を用い、溶接点が加振ノズル位置を通過した時点から30秒間だけ、周波数850Hz、振幅20μmで、加振ノズルを振動させる。
【００２１】
Ｄ（本発明例）：図４（ｂ）の制御系を用い、溶接点が加振ノズル位置を通過して時点から鋼帯反り量を測定し、この測定値が目標値以下となった時点から25秒間だけ、周波数850Hz、振幅20μmで、加振ノズルを振動させる。
これら条件でのめっき操業における、ノズル詰まり不良率（ノズル詰まりに起因する製品不具合発生率）及び圧電素子寿命を比較して図５（ａ），（ｂ）に示す。ノズル詰まり不良率は、条件Ａを100とした相対値、圧電素子寿命は条件Ｂを１とした相対値でそれぞれ示した。なお、ノズル詰まり不良率は、各条件で1000コイルを処理し、不具合の発生したコイル数から求めた。
【００２２】
図示のように、本発明によれば、ノズル詰まりを有効に抑制して、めっき製品の品質を維持しつつ、圧電素子の寿命を格段に延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】鋼帯の溶融亜鉛めっきラインの１例を示す概略図である。
【図２】図１のＧ部詳細図である。
【図３】加振ノズルの例を示す断面図である。
【図４】加振ノズルの振動制御系の例を示すブロック図である。
【図５】実施例（Ｃ，Ｄ）と比較例（Ａ，Ｂ）のノズル詰まり不良率（ａ）及び圧電素子寿命（ｂ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  溶融金属浴（溶融亜鉛浴）
２  焼鈍炉
３  歪誘起型アクチュエータを内蔵するガスワイピングノズル（加振ノズル）
４  反り測定手段
4A  反り測定手段のセンサ部（距離計）
５  シンクロール
６  浴中サポートロール
７  浴上サポートロール
８  溶接点検出器
９  移動量測定器
10  矢示通帯方法
11  払出機
12  巻取機
13  入側切断機
14  出側切断機
15  溶接機
16  歪誘起型アクチュエータ（圧電素子）
17、17A  矢示振動方向
18  矢示ガス流方向
19  トラッキング演算機
20  金属帯（鋼帯）
21  ノズル振動制御手段
22  ノズル振動制御手段
30  信号線
80  元ヘッダ部
81  上リップ
82  下リップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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