(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽内を水平方向に移送される鋼帯を金属製の通電ロールと弾性材料で被覆されたバックアップロールとの間に連続して搬送し、鋼帯を電気めっきする方法において、バックアップロールの表面硬さをタイプＡデュロメータ硬さ(JIS K 6253)で92以上98以下にするとともに、通電ロールとバックアップロール間の押付荷重を板幅1800mmあたり下記に示すバックアップロールの表面硬さに応じた範囲内で通板することを特徴とする鋼帯の連続電気めっき方法。
4000≦W≦310(E-92)+4000
ただし、
W：押付荷重[kg]
E：バックアップロールの表面硬さ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続して走行する金属ストリップへの電気めっき方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続して水平方向に移送される金属ストリップの一般的な電気めっき方法は、複数の通電ロールとゴム等で被覆されたバックアップロールとの間に金属ストリップを押付けながら通板し、２つの通電ロール間において金属ストリップの上下に配置された電極に沿って金属ストリップを移送し、通電することにより行われる。通電ロールは金属製のロール、バックアップロールは例えばウレタンゴム等で被覆されたゴムロールが用いられており、金属ストリップの上下にそれぞれ配置されている。
【０００３】
このような電気めっき方法では、両ロール間に押付荷重を作用させた場合、通電ロールに対してバックアップロール表面の方が変形を受け易くなるため、バックアップロール側に対して金属ストリップの長手方向に凸の反り（Ｌ反り）が生じる。そして、このＬ反りが張力により走行方向に束縛され、金属ストリップの幅方向に反り（Ｃ反り）が生じる。Ｃ反りはめっき量の幅方向不均一性を生じさせるとともに、金属ストリップが電極に接触してスパーク疵が発生しないように、ある程度電極間を広くしなければならず、その分の電力コストの増大を招くという問題がある。
【０００４】
以上のようなＣ反りの発生防止策として、例えば、特開平10-68098号公報では、バックアップロールを小径化するとともに、通電ロールに対し、オフセットさせて配置する方法が開示されている。また、特開昭64-36790号公報では、板幅方向のめっき厚さの偏り、あるいは板幅方向の反り度合いを検出し、バックアップロールの押付力を調整する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平10-68098号公報に開示されている方法は、バックアップロールを小径化することにより通電ロール側における金属ストリップとの接触長さとバックアップロール側での接触長さとの差が小さくなり、Ｌ反りが少なくなる効果はあるが、極端にバックアップロールを小径化させなければならない。したがって、オフセット配置が実質的なＬ反りの対策になり、金属ストリップのサイズ、鋼種、あるいは初期の板形状に応じてオフセット量を算出し、調整しなければならないため、非常に装置が大掛かりとなり多大な設備投資が必要である。
【０００６】
また、特開昭64-36790号公報に開示されている方法は、板幅方向のめっき厚さ、あるいは反り量を計測する手段が必要であり、複数の通電ロールの場合、各めっき槽の出側毎に検出器を設け、制御しなければならないため、多額の設備投資が必要になる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、連続的に走行する金属ストリップに電気めっきする方法において、板幅方向のＣ反りの発生を防止し、その結果電極間を狭小化することが可能、かつ均一な付着量が得られる電気めっき方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の手段は、めっき槽内を水平方向に移送される鋼帯を金属製の通電ロールと弾性材料で被覆されたバックアップロールとの間に連続して搬送し、鋼帯を電気めっきする方法において、バックアップロールの表面硬さをタイプＡデュロメータ硬さ(JIS K 6253)で92以上98以下にするとともに、通電ロールとバックアップロール間の押付荷重を板幅1800mmあたり下記に示すバックアップロールの表面硬さに応じた範囲内で通板することを特徴とする鋼帯の連続電気めっき方法である。
【０００９】
4000≦W≦310(E-92)+4000
ただし、
W：押付荷重[kg]
E：バックアップロールの表面硬さ
なお、タイプＡデュロメータ硬さ(JIS K 6253)とは、JIS K 6253に規定されるタイプＡデュロメータ硬さであり、本明細書では、バックアップロールの表面硬さは、全てJIS K 6253に規定されるタイプＡデュロメータ硬さである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施に使用される電気めっき設備の一構成例を示す概略図である。この装置は、金属ストリップ１の上側に金属製の通電ロール２と下側にウレタンゴムを被覆したバックアップロール３とその前後にゴムライニングしたダムロール４と金属ストリップ１の上下にそれぞれ設置された電極５及びめっき槽６を備える。通電ロール２とバックアップロール３間の押付荷重は、圧下シリンダー７を用いてバックアップロール３の両端で調整可能に配設されている。
【００１１】
本設備では、上下の電極５，５間にめっき液８を流し、電極５と金属ストリップ１間に通電することによって、金属ストリップ１に電気めっきを施す。また、通電ロール２とバックアップロール３の押付荷重は圧下シリンダー７のエアー圧力及びシリンダー径から求めることができる。
【００１２】
圧下シリンダー７を用いて通電ロール２とバックアップロール３間に押付荷重を作用させると、バックアップロール３表面のウレタンゴムが変形する。両者の間を移送される金属ストリップ１の通電ロール２側とバックアップロール３側との接触幅の差により、金属ストリップ１にＬ反りが生じ、このＬ反りが張力により走行方向に束縛され、金属ストリップ１にＣ反りが生じる。バックアプロール３の変形量からＣ反り量が求まり、変形量が大きいとＣ反り量が大きくなる。
【００１３】
したがって、金属ストリップ１と接触するバックアップロール３の変形量を小さくすることによりＣ反り量を低減することが可能となる。そのためには、通電ロールを大径化すること、あるいはバックアップロールを小径化すること、あるいはバックアップロールの被覆層の厚みを薄くすることが考えられる。
【００１４】
しかし、通電ロールの大径化は効果的な手段ではあるが、設備コストがかかるとともにスペース的にも不利であり、実用的ではない。また、バックアップロールの小径化は、効果をあげるにはかなり小径化させなければならず、極端な小径ロールは剛性不足の問題があり好ましくない。バックアップロールの被覆層の厚みを薄くすることは、効果的ではあるが、通板による摩耗が発生することを考慮すると、極端に被覆層の厚みを薄くすることは現実的ではない。
【００１５】
バックアップロールの被覆層の厚みを薄くすることは、実質的なゴム硬さを上げることと同等である。したがって、上記以外で、最も現実的な対策として、被覆材の硬さを上げることが考えられる。被覆材の硬さを上げ、Ｃ反りを防止する方法について検討したところ、通電ロールとバックアップロール間の押付荷重を被覆材の硬さに応じて適切な範囲に制限することにより、Ｃ反りが発生しない操業が可能になることが判った。
【００１６】
図２はゴムロールと金属ロールとの間に金属ストリップを挟み、金属ストリップ中央部と端部との高低差、つまりＣ反り量を解析し、通電ロールとバックアップロール間の押付荷重、ゴム硬さとＣ反り量の関係をまとめた結果を示す図である。図２において、図中の線Ａより上方の領域はＣ反りが発生した領域、下方の領域はＣ反りが発生しなかった領域である。Ｃ反りを発生させないためには、ゴムロールのゴム硬さに応じて押付荷重の上限が制限され、ゴム硬さが高くなるほど、押付荷重の上限が高くなる。図２から、Ｃ反りが発生しない領域は下式（１）を満足する領域である。
【００１７】
W≦310(E−92)＋4000  …（１）
ただし、
W：押付荷重[kg]
E：バックアップロールの表面硬さ
電気めっき設備では、押付荷重が4000kg未満と低くなると、例えば「耳波」と呼ばれる端部における形状不良をもつ金属ストリップの場合、通電ロールと金属ストリップが十分に接触せず、スパーク疵が発生したり、あるいはストリップの溶接部分の通過時にスパーク疵が発生する恐れがある。したがって、バックアップロールの表面硬さは92以上とする必要がある。
【００１８】
一方、硬さが高すぎると、バックアップロールと金属ストリップ間のニップ幅が小さくなり、特に、板厚の大きい金属ストリップの溶接部分の通過時にスパーク疵を発生させる恐れがある。スパーク疵の発生を防止するには、バックアップロールの表面硬さは98以下とすることが望ましい。
【００１９】
以上の検討結果から、バックアップロールの被覆層の硬さを92以上98以下とし、かつ通電ロールとバックアップロール間の押付荷重を硬さに応じて前記式（１）を満足する適正な範囲に設定することによりＣ反りの発生を防止できることになる。
【００２０】
【実施例】
図１に示した電気めっき設備を用いて、板幅1800mm×板厚1.2mmの鋼帯をライン速度150mpmにて通板させ、電気亜鉛めっきを行った例を以下に示す。
【００２１】
通電ロール２は350mmφの金属製ロールを用い、バックアップロール３にはウレタンゴムを厚さ20mm被覆させた300mmφのゴムロールを用いた。それぞれのロール胴長は2150mmである。硬さは95と98の２種類を用いた。また、比較のために従来の硬さ90のウレタンゴムを厚さ20mm被覆させたゴムロールも使用した。通電ロール２とバックアップロール３間の押付荷重はエアシリンダー（圧下シリンダー）７の圧力を制御することにより調整した。
【００２２】
めっき槽内における鋼帯の形状を計測するために、計測するめっき槽内にはめっき液を入れず、また電極も取り外した状態にし、鋼帯の幅方向に可動させる可動ステージ１０上にレーザ式変位計９を設置した。設置場所は、Ｃ反り量が最大となる通電ロール間とした。
【００２３】
図３〜５は、表面硬さ（以下、硬さ）が本発明範囲内にある硬さ95のバックアップロールおよび硬さ98のバックアップロールを使用した場合、さらに比較例のために従来の硬さ90のバックアップロールを使用した場合について、押付荷重を4000kg、4800kg、5600kgと変化させ、幅方向の板形状を計測した結果を示す図である。
【００２４】
押付荷重4000kgの場合、硬さ90のバックアップロール（従来法）では、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲を外れるため、Ｃ反り量が10mm以上発生したのに対し、本発明法では、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲にあるので、Ｃ反りの発生をほぼ完全に防止できた。
【００２５】
押付荷重が4800kgの場合、硬さ90のバックアップロール（従来法）では、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲を外れるため、最大12mm程度のＣ反りが発生したのに対し、本発明法では、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲にあるので、硬さ95のバックアップロールではＣ反りが5mm以下と大幅に低減し、さらに硬さ98のバックアップロールではＣ反りがほとんど発生しなった。
【００２６】
さらに、押付荷重が5600kgの場合では、硬さ90のバックアップロール（従来法）では勿論のこと、硬さ95のバックアップロール（比較法）でも、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲を外れるため、Ｃ反りが発生した。硬さ98のバックアップロール（本発明法）では、バックアップロールの硬さに対して、押付荷重が式（１）を満足する適正範囲にあるので、Ｃ反りの発生は見られなかった。
【００２７】
また、前記バックアップロールを用いて前記押付荷重で鋼帯に電気亜鉛めっきを施し、鋼帯の板幅方向に10ヶ所サンプリングし、蛍光X線付着量分析装置を用いて、亜鉛めっき付着量の計測を行った。表1に計測結果を示す。
【００２８】
【表１】
0004586247.tif 000002
【００２９】
ゴム硬さ90のバックアップロールを使用した場合（従来法）およびゴム硬さ95のバックアップロールを使用しても、押付荷重がバックアップロールの硬さに対して式（１）を満足する適正範囲を外れる場合（比較法）に比べて、本発明範囲のゴム硬さ95、98のバックアップロールを使用するとともに、該バックアップロールの押付荷重がバックアップロールの硬さに対して式（１）を満足する適正範囲にある場合（本発明法）では、付着量のばらつきを大幅に低減することができた。
【００３０】
なお、前記はバックアップロールの表面にゴム硬さが92以上98以下のウレタンゴムを被覆した例であるが、表面に被覆する材料として、ゴム硬さが92以上98以下の弾性材料（弾性樹脂材料）を広く使用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、バックアップロールのゴム硬さを92以上98以下にし、かつ押付荷重を硬さに応じて本発明に規定する範囲に設定ることで、バックアップロールが受ける変形を少なくすることができ、Ｃ反りの発生を抑制することが可能となる。したがって、スパーク疵の発生防止が防げ、歩留りを向上させることができるとともに、めっき付着量の均一化が図れ、品質を向上させることができる。さらに、電極間を狭小化することにより電力コストが下がり、生産コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に使用される電気めっき設備の一構成例を示す概略図。
【図２】通電ロールとバックアップロール間の押付荷重、ゴム硬さとＣ反り量の関係を示す図。
【図３】本発明の実施例で、押付荷重が4000kgの場合の幅方向の板形状を示す図。
【図４】本発明の実施例で、押付荷重が4800kgの場合の幅方向の板形状を示す図。
【図５】本発明の実施例で、押付荷重が5600kgの場合の幅方向の板形状を示す図。
【符号の説明】
１  金属ストリップ（鋼帯）
２  通電ロール
３  バックアップロール
４  ダムロール
５  電極
６  めっき槽
７  圧下シリンダー（エアシリンダー）
８  めっき液
９  レーザー式変位計
１０  可動ステージ
【図１】
0004586247.tif 000003
【図２】
0004586247.tif 000004
【図３】
0004586247.tif 000005
【図４】
0004586247.tif 000006
【図５】
0004586247.tif 000007