(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続溶融めっき鋼板を製造するに際し、溶融金属ポット上方に、溶融金属ポットから引き上げた鋼帯の表面に付着した溶融金属を空気吹付けにより所定のめっき付着量にまで払拭するためのガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズルの上方に、電磁力により鋼帯の振動を低減するための直流磁場印加装置と、鋼帯との距離を検出するための位置検出計と、ガスワイピングノズルの下方に、走行方向の鋼帯表裏に千鳥配列された、空気吹付けにより鋼帯の振動を低減するためのエアークッションとを備えた連続溶融めっき設備を用い、位置検出計により鋼帯との距離を検出して、該検出値から直流磁場の磁場強度とエアークッションへの空気供給流量を制御することにより、鋼帯位置を制御して、めっき付着量を制御し且つトップドロスの発生を低減することを特徴とする溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【請求項２】
エアークッションおよび直流磁場印加装置が、通板する鋼帯の板幅方向に３分割以上されていることを特徴とする請求項１に記載の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【請求項３】
ガスワイピングノズルとエアークッションとの間隔およびガスワイピングノズルと直流磁場印加装置との間隔は、通板する鋼帯の最大板幅の３倍以内とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に走行する鋼帯に溶融金属めっきを施す場合に、溶融めっき鋼板のめっき付着量を制御する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続溶融めっき法は、連続的に鋼帯を予備処理して所定の加熱パターンで高温に保持した後、めっき浴中を通板させめっき付着量を制御した後に、所定の冷却パターンで常温まで冷却する方法がその代表的なものである。
【０００３】
そのめっき付着量を制御する方法として空気によるガスワイピングが一般的に行われている。溶融金属ポット（溶融めっき槽）内の浴中ロールからトップロールまでの間に、ガスワイピングを行ない所定のめっき付着量にしてめっき面を凝固しなければならないために、浴中ロールからトップロールまでの距離が非常に長い。そのために、所定のめっき付着量制御範囲を大きくしないとめっき付着量が設定値内に入らない問題があった。特に溶融めっき鋼板は溶接作業が行なわれるために、めっき付着量が多いと溶接不良を発生させ、まためっき付着量が少ないと耐食性に問題があった。あるいは、板幅方向にめっき付着量分布ができると鋼板加工時にめっき割れを発生させるなど数多くの問題があった。
【０００４】
これらの問題に従来数多くの方法が検討されてきている。板形状が平らでなく形状不良である場合には、サポートロール、シンクロールと呼ばれる浴中ロールの位置を移動させて鋼帯の位置を制御する方法として、特開平２−２６５８５４号公報では、ガスワイピングノズルの上方で鋼帯の板幅方向のめっき付着量を計測し、そのデータと設定値が最小になるように、浴中ロール位置を制御する方法が示されている。
【０００５】
また、特開平８−１９９３２３号公報では、ガスワイピングノズルの上方で鋼帯の板幅方向のめっき付着量を計測し、電磁石で板形状を制御してめっき付着量を均一化する方法が示されている。
【０００６】
さらに、特開平６−１１６６９６号公報では、ガスワイピングノズルの上方でめっき付着量を計測し、ガスワイピングノズルの圧力を左右独立に制御する方法が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平２−２６５８５４号のように浴中ロールの位置を変更させる方法では、単純な板形状の不良に関しては有効であるものの、通常製造される鋼帯では、中延びや耳並み、複合延びなど左右非対称な形状の板もあるために有効にめっき付着量を制御することはできない。
【０００８】
特開平８−１９９３２３号のような電磁石で形状を制御する方法は、一見有効な方法に思われるが、形状不良の鋼帯、例えば中延びの板形状では、鋼帯走行方向の長さが中延びしている板幅中央と板端とで比較すると板幅中央の方が長く、また耳並みでは逆に板端が板幅中央よりも長いために、これらの鋼帯では面外変形が発生している。そのため、電磁石で鋼帯の位置を変化させることはできても、面外変形している鋼帯をフラットに矯正することは困難であり、めっき付着量を多少平坦化することができても、めっき付着量を一定にすることは困難である。
【０００９】
さらに、特開平６−１１６６９６号のように、ガスワイピングを左右独立して位置制御する方法も、単純な形状不良の鋼帯にしか有効に作用しない。
【００１０】
また近年、製造技術の向上と共にライン速度の高速化が図られているが、高速化に伴い発生するトップドロスの大量発生を食止める方法が無い。トップドロスを除去する方法は数多く提案されているが、トップドロスの発生を低減する方法として提案されているのは窒素ガスワイピングによる酸化亜鉛の発生低減くらいである。しかしながら、窒素ガスワイピングでは作業者が酸欠になる恐れがあり、また窒素のシールボックスなどを使用する場合には設備が煩雑になるなどの問題点が数多くあり、これまで設備化された例は少ない。
【００１１】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、形状不良の鋼帯が通板されても、安定なめっき付着量均一な溶融めっき鋼板を製造するために、溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法は以下のような特徴を有する。
【００１３】
（１）連続溶融めっき鋼板を製造するに際し、溶融金属ポット上方に、溶融金属ポットから引き上げた鋼帯の表面に付着した溶融金属を空気吹付けにより所定のめっき付着量にまで払拭するためのガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズルの上方に、電磁力により鋼帯の振動を低減するための直流磁場印加装置と、鋼帯との距離を検出するための位置検出計と、ガスワイピングノズルの下方に、走行方向の鋼帯表裏に千鳥配列された、空気吹付けにより鋼帯の振動を低減するためのエアークッションとを備えた連続溶融めっき設備を用い、位置検出計により鋼帯との距離を検出して、該検出値から直流磁場の磁場強度とエアークッションへの空気供給流量を制御することにより、鋼帯位置を制御して、めっき付着量を制御し且つトップドロスの発生を低減することを特徴とする溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【００１６】
（２）エアークッションおよび直流磁場印加装置が、通板する鋼帯の板幅方向に３分割以上されていることを特徴とする上記（１）に記載の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【００１７】
（３）ガスワイピングノズルとエアークッションとの間隔およびガスワイピングノズルと直流磁場印加装置との間隔は、通板する鋼帯の最大板幅の３倍以内とすることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の一実施形態を示す説明図である。
【００２１】
図１に示す連続溶融めっき設備は、溶融金属ポット１内の溶融金属中にあるサポートロール２に導かれて引き上げられる鋼帯４と、溶融金属ポット１上方に、溶融金属ポット１から引き上げた鋼帯４の表面に付着した溶融金属を空気吹付けにより所定のめっき付着量にまで払拭するためのガスワイピングノズル３と、このガスワイピングノズル３の上方に設置した、電磁力により鋼帯４の微細な振動を低減するための直流磁場印加装置７と、鋼帯４との距離を検出するための位置検出計６と、ガスワイピングノズル３の下方に設置した、空気吹付けにより鋼帯４の低周波の振動を低減するためのエアークッション５とから構成される。
【００２２】
鋼帯４は、溶融金属ポット１内の溶融金属中にあるサポートロール２に導かれて引き上げられる。引き上げられた鋼帯４は、ガスワイピングノズル３により所定のめっき付着量に調整されて冷却帯へと導かれる。この際に、ガスワイピングする前に鋼帯４の形状不良が安定化するように、エアークッション５を千鳥配列させることにより、弾性範囲内で面外変形を行なうことで変形量を最小限に抑えることができる。また、その鋼帯４をガスワイピングノズル３の所定の位置にするために、レーザ距離計あるいは渦流式距離計による位置検出計６をガスワイピングノズル３の上方に設置して鋼帯４との距離を検出し、その検出値により、鋼帯４を挟んで１対の直流磁場印加装置７にフィードバックして、電磁力により鋼帯４の通板場所を調整する。これにより鋼帯４は所定の通板場所を走行できる。
【００２３】
図４は、一定のノズルを使用した場合のガスワイピングノズルと鋼帯との距離とめっき付着量の関係を示す。ガスワイピングノズルのポテンシャルコアと呼ばれる範囲ではめっき付着量の変動が少なく、ガスワイピングノズルと鋼帯との距離が離れるにつれて、めっき付着量は増加する傾向になり、この傾向はガスワイピングのガス供給圧力すなわち流量により増減する。ガス流量が多いほどワイピングガス圧力は高くなり、めっき付着量は少なくなる。このため通板する鋼帯の板幅方向に均一なめっき付着量を得るためには、ワイピングガス圧力を一定で操業する場合、所定のガスワイピングノズルと鋼帯との距離に鋼帯が通板するように調節されることが望ましい。
【００２４】
図１により制御の手順を示す。まず、鋼帯４の板形状不良が板幅方向に面外変形の変位量が最大で２０ｍｍ程度あった場合には、エアークッション５の圧力を上昇させることにより、板幅方向の面外変形量が１ｍｍ以内になるように位置検出計６で確認し、エアークッション５の設定値を決定する。次に、そのエアークッション５によりガスワイピングノズル３との間の鋼帯４は走行方向に変形を発生するため、位置検出計６で確認して、直流電磁印加装置７の電流を制御することにより鋼帯を所定の位置になるようにする。
【００２５】
最初に複雑な形状をしている鋼帯４の形状不良を抑えるために、エアークッション５を用いて弾性変形内の面外変形を発生させて、板形状の不良性を最小限になるようにエアークッション５へ供給する流量を制御する。次に、形状が安定になった鋼帯４の板幅方向の位置検出を行うために、レーザ距離計あるいは渦流式距離計による位置検出計６により鋼帯４との距離を検出する。さらに、そのデータに基づいて、直流電磁印加装置７の電磁石で鋼帯４を所定の位置を走行するように電流を制御する。最後に、めっき付着量が所定のものになるよう、ガスワイピングノズル３と鋼帯４との距離を検出して、所定のガス供給圧力になるようにセットする。
【００２６】
またこれらのエアークッション５および直流磁場印加装置７による制御は、通板する鋼帯４の板幅方向均一に行なうのでは従来と同じようになり十分な作用が期待できない。そこで、エアークッション５および直流磁場印加装置７が、通板する鋼帯４の板幅方向最低限、中央と両端の３つに分割されて制御されることにより、より安定になり好ましい。エアークッション５および直流磁場印加装置７のガスワイピングノズル３との間隔は、制御位置とガスワイピング位置が離れすぎる場合には十分な効果が期待できず、通板する鋼帯４の最大板幅の３倍以内の距離に設置することが好ましい。さらにより好ましくは通板する鋼帯４の最大板幅同等以内の距離に設置することが作用を安定に行なうためにはよい。
【００２７】
さらに、エアークッション５をガスワイピングノズル３よりも下方に設置することにより、ガスワイピングノズル３からの溶融金属ポット１の上面に衝突するガス流れを遮断するために、ガスワイピングノズル３から発生するトップドロスを最小限に抑えることが可能になる。エアークッション５からのガス流れはガスワイピングよりも低速かつ低流量であるため、トップドロスの発生量は最小限になる。
【００２８】
これらの制御を行なうことにより、表裏めっき量を通板する鋼帯４の板幅方向に均一にできるばかりでなく、表裏のめっき付着量の異なる、差厚めっきもめっき付着量を安定して、しかもトップドロスの発生を低減しつつ、溶融めっき鋼板の製造が可能になる。
【００２９】
図２は、本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の他の実施形態を示す説明図である。
【００３０】
図２に示す連続溶融めっき設備は、溶融金属ポット１内の溶融金属中にあるサポートロール２に導かれて引き上げられる鋼帯４と、溶融金属ポット１上方に、溶融金属ポット１から引き上げた鋼帯４の表面に付着した溶融金属を空気吹付けにより所定のめっき付着量にまで払拭するためのガスワイピングノズル３と、このガスワイピングノズル３の上方に設置した、電磁力により鋼帯４の微細な振動を低減するための直流磁場印加装置７と、鋼帯４との距離を検出するための位置検出計６と、空気吹付けにより鋼帯４の低周波の振動を低減するためのエアークッション５とから構成される。
【００３１】
図２に示す実施形態は、２対の直流磁場印加装置７の内の１個をエアークッション５の内部に設置して、スペースの節約を図った好ましい形態である。また同様に位置検出計６を最下段のエアークッション５の内部に設置して、スペースの節約を図った好ましい形態である。
【００３２】
鋼帯４は、溶融金属ポット１内の溶融金属中にあるサポートロール２に導かれて引き上げられる。引き上げられた鋼帯４は、ガスワイピングノズル３により所定のめっき付着量に調整されて冷却帯へと導かれる。この際に、鋼帯４の形状が安定化するように、形状不良に関してはエアークッション５を千鳥配列させることにより、弾性範囲内で面外変形を行なうことで変形量を最小限に抑えることができる。また、その鋼帯４をガスワイピングノズル３の所定の位置にするために、レーザ距離計あるいは渦流式距離計による位置検出計６を最下段のエアークッション５内に設置して鋼帯４との距離を検出し、その検出値により、位置検出計６を組み込んだエアークッション５の上下に設置した、鋼帯４を挟んで２対の直流磁場印加装置７にフィードバックして、電磁力により鋼帯４の通板場所を調整する。これにより鋼帯４は所定の通板場所を走行できる。
【００３３】
図４に示すガスワイピングノズルと鋼帯との距離とめっき付着量の関係は、本実施形態においても同様である。また、図２の実施形態では、制御の手順並びにエアークッション５および直流電磁印加装置７の動作および作用は図１に示す実施形態と同様である。
【００３４】
図３は、本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の他の実施形態を示す説明図である。
【００３５】
図３に示す連続溶融めっき設備は、直流磁場印加装置７が鋼帯４を挟んで１対であることと、エアークッション５と、位置検出計６および鋼帯４を挟んで１対の直流磁場印加装置７を別々に設置したことを除いて図２に示す連続溶融めっき設備と同様である。場合によっては位置検出計６や直流磁場印加装置７が大気に晒されるため、溶融金属ポット１の直上では図示しない冷却装置を付ける必要があるものの、作動原理は同じである。位置検出計６と直流磁場印加装置７は、同一筐体に設置することでコンパク化できることは言うまでもないことである。
【００３６】
図４に示すガスワイピングノズルと鋼帯との距離とめっき付着量の関係は、本実施形態においても同様である。また、図３の実施形態では、制御の手順並びにエアークッション５および直流電磁印加装置７の動作および作用は図１に示す実施形態と同様である。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した連続溶融めっき設備を用いて本発明法の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法を実施した。本実施例では、通板する鋼帯の板幅方向に３分割された走行方向５０ｍｍのエアークッションを３つと、渦流式距離計による位置検出計１つ、直流磁場印加装置１対を設置した。その結果、エアークッションの圧力を２００ｍｍＡｑにすることで、０．８ｍｍ厚の鋼帯を形状安定にすることができ、電磁力で鋼帯をガスワイピングの中央になるように制御することで、めっき付着量が目標に対し従来法ではプラス１００％まであったものを、本発明法ではプラス２０％以内にまで減少した。
【００３８】
なお、このエアークッションの設置により、これまでの従来法での釜歩留まり（めっき付着量／供給量）が８５％であったものが、本発明法では９０％にまで上昇し、トップドロスの低減効果のあることを確認した。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、連続溶融めっき鋼板の製造において、形状不良の鋼帯が通板されても、この鋼帯の形状を安定にしてめっき付着量が均一な溶融めっき鋼板を製造するために、溶融めっき鋼板のめっき付着量を制御する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の一実施形態を示す説明図
【図２】本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の他の実施形態を示す説明図
【図３】本発明の実施に供される連続溶融めっき設備および本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法の他の実施形態を示す説明図
【図４】本発明の溶融めっき鋼板のめっき付着量制御方法のガスワイピングノズルと鋼帯との距離とめっき付着量の関係を示す説明図
【符号の説明】
１  溶融金属ポット
２  サポートロール
３  ガスワイピングノズル
４  鋼帯
５  エアークッション
６  位置検出計
７  直流磁場印加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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