JP2596251B2 - 黒鉛被覆整流板および溶融金属めっき浴槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属めっき浴槽内
のめっき液の流れを抑制する整流板及びこれを設置した
溶融金属めっき浴槽に関する。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、溶融金属めっ
き浴槽内のめっき浴中に整流板を設置してドロスの巻き
上げ防止を図る際に、前記整流板へのドロスの付着、前
記整流板の損耗およびドロス付着による前記整流板の設
置位置の変動を防止し、常時安定した状態で連続的にめ
っきを行うことができる整流板及びこれを設置した溶融
金属めっき浴槽に関する。

【０００３】

【従来の技術】既に良く知られているように、現在、北
米やカナダ等では、冬期の自動車スリップ事故防止のた
めに岩塩散布による道路の凍結防止がなされている。

【０００４】かかる岩塩散布により腐食の面からは自動
車車体は苛酷な腐食環境にさらされることになり、その
素材面では高耐食性の表面処理鋼板が使用されつつあ
る。したがって、外装用の鋼板についても溶接性・加工
性が冷延鋼板並みの特性を有し、さらに耐食性および美
観性にも優れた合金化処理鋼板が注目されている。

【０００５】しかし、ストリップの連続溶融亜鉛めっき
を行っている溶融亜鉛めっき浴槽内では、ストリップの
Feがめっき浴中に溶出して FeZn₇を主成分とするドロス
が生成し、このドロスはメッキ槽の底部に堆積するとと
もに、シンクロール等のめっき浴中の回転体による液流
れにより巻き上げられてめっき浴中を浮遊する。

【０００６】図10は、このような溶融亜鉛めっきに際し
てのボトムドロスの生成およびめっき浴中への巻上げの
様子を示す略式説明図である。図10において、スナウト
１を経てめっき槽２に送られてきたストリップ３はシン
クロール４を周回しながらめっきされ、めっき終了後は
スナップロール５を経てめっき槽２から取り出される。
めっき浴内の浮遊ドロスは次第にめっき槽２の底部に溜
まり、ボトムドロス６を形成する。また、浮遊ドロスの
一部はめっき浴内のAlと化合して、めっき槽２の頂部に
トップドロス７として浮遊する。

【０００７】このように堆積したボトムドロス６は、シ
ンクロール４の下部付近で生じるストリップ３の随伴流
によってめっき浴中に巻上げられてストリップ３の上側
表面に付着する。

【０００８】前述のように、めっき鋼板に対する仕様が
厳しくなった現在、このようなボトムドロス６のストリ
ップ３への付着が発生すると、プレス時にプレスブツと
称する表面不均一部分が生じて製品表面の美観を悪化さ
せるとともに、製品表面で局部電池を形成して耐食性を
低下させる原因となる表面欠陥を生じてしまう。

【０００９】したがって、製品表面の美観および耐食性
の確保の観点から、ドロスの付着を防止ないしは低減す
る技術の開発が急務となっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者らは
種々検討を重ねた結果、シンクロールとめっき槽底部と
の間に整流板を設けることによりめっき浴の流れを効果
的に抑制してボトムドロスの静置安定化を図ること、す
なわち浮遊ドロスの速やかな沈降を促進してボトムドロ
ス巻き上げを抑制することができることを知見して、先
に特願平１−150832号により、ボトムドロスの巻き上げ
抑制装置を提案した。図11は、この提案にかかるボトム
ドロスの巻き上げ抑制装置の一例の構成を示す略式説明
図であり、めっき槽２の底部であってシンクロール４の
下方に整流板８を設置して堆積するボトムドロス６の巻
き上げを抑制することを可能とした装置である。なお、
他の図中符号は、前述の図10と同様である。

【００１１】この装置では、前記整流板８は、加工が容
易で、Zn及びAl等のめっき浴中での高温耐食性に優れた
純鉄やステンレス鋼を用いて製作し、約６〜12ヵ月間程
度めっき槽２中に浸漬して使用することとなっており、
この期間中、連続して通板が行われることによりめっき
槽２内では浮遊ドロスがめっき槽の底部にボトムドロス
６として堆積し、前記整流板８はボトムドロス６と常に
接触していた。

【００１２】このように、溶融亜鉛めっきの際に発生す
るドロスには、トップドロスといわれるFe−Al合金とボ
トムドロスといわれるFe−Zn合金とがあるが、図11に示
す装置ではこれらがFeまたはステンレス鋼等からなる前
記整流板８に付着して、結晶の析出および成長が開始さ
れる。

【００１３】特に、整流板８の下部に堆積した大量のボ
トムドロス６は、合金化反応が進行するにつれて、整流
板８そのものの溶損を加速する。すなわち、溶融金属め
っき槽２内における合金化反応の際に、沈降し堆積した
ボトムドロス６は、整流板８の下部の裏側に付着し、合
金化反応を促進し、凝固状態で結晶の析出・成長が進
む。場合によっては整流板８の下部におけるボトムドロ
ス６の付着が不均一に発生し、例えば図12に示すよう
に、整流板８の特定の１ヶ所が他の部位よりも上方向に
押上られる現象や、同図中のＢ方向に整流板が移動して
しまう現象が発生し、整流板８の設置位置のずれを引き
起こし、ボトムドロスの巻き上げ抑制効果が減少する。

【００１４】また、整流板８の上部の表面では、図13に
示すように、めっき浴中に浮遊している浮遊ドロスがス
トリップ３の進行方向の浴流れによって図中矢印方向に
移動するため、整流板８の表面の溶損を促進し、最悪の
場合には整流板８の表面に孔があいてしまう。

【００１５】このように、特願平１−150832号により提
案した装置では、常に安定した状態で、整流板へのドロ
スの付着を防止して溶融金属めっきを連続的に行うこと
は容易ではなかったのである。

【００１６】ここに、本発明の目的は、特願平１−1508
32号により提案した装置を改良し、溶融金属めっき浴槽
内のめっき液の流れを抑制することができる整流板及び
これを設置した溶融金属めっき浴槽、さらに詳しくは、
溶融金属めっき浴槽内のめっき浴中に整流板を設置し
て、ドロスの巻き上げ防止を図る際に、前記整流板への
ドロスの付着を防止し、整流板の損耗およびドロス付着
による設置位置の変動を無くし、常時安定した状態で連
続的にめっきを行うことができる整流板及びこれを設置
した溶融金属めっき浴槽を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の整
流板の溶損現象は、整流板とドロスとが接触することに
より開始され、反応・析出・凝固および成長の各サイク
ルにより促進されるために発生すると考え、前記課題を
解決するためには、めっき浴中における整流板とドロス
との濡れ性を低下させてドロスとの接触を防止すること
が重要であるとの認識に立ち、Zn、Alおよびドロスとの
濡れ性を考慮しながら、整流板の表面材質を種々検討し
た結果、膨張黒鉛シートで被覆した整流板がドロスとの
濡れ性が悪く、整流板の表面材質として膨張黒鉛シート
が適当であることを知見した。

【００１８】そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた
結果、前記整流板の表面の少なくととも一部に黒鉛を被
覆することにより、前記課題を解決することができるこ
とを知見して、本発明を完成した。

【００１９】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
融金属めっき浴槽内のめっき液の流れを抑制する整流板
であって、該整流板の表面の少なくとも一部に黒鉛が被
覆されてなることを特徴とする黒鉛被覆整流板である。

【００２０】また、本発明は、上記の黒鉛被覆整流板が
シンクロールの下方に配置されてなることを特徴とする
溶融金属めっき浴槽である。

【００２１】前記整流板の形状は、前記シンクロール下
方位においては下に凸なる曲面、またはほぼ水平なる平
面からなるものであってもよく、さらにその整流板は、
めっきすべき金属板のめっき槽への入側方位および/ ま
たは出側方位において、それぞれ同方向への傾斜を有す
る傾斜面を有するように構成してもよい。

【００２２】また、上記の本発明にかかる溶融金属めっ
き浴槽において、停機時にAl富化しためっき槽中へN₂を
吹き込むためのN₂吹き込み管を設置することが好適であ
る。このようにN₂吹き込み管を設置しておくことによ
り、停機時にはAlを含有したZnインゴットを投入する等
の方法で、浴中Al濃度を上げ 2FeZn₇＋５Al→Fe₂Al₅＋14Zn の反応を利用してボトムドロス(FeZn₇) をFe₂Al₅とし浴
表面に浮かびあがらせ、通常の方法で人的に系外へ排出
すれば、めっき槽の底部に堆積したボトムドロス量を低
減することができる。この際、反応促進のため不活性ガ
スであるN₂をZnインゴット投入と同時に吹き込んでやれ
ば短時間での排出が可能となる。また、投入するAl量と
しては前記反応が完結する量にすれば製品への影響は回
避できる。

【００２３】なお、上記溶融金属めっきは、溶融亜鉛め
っき、溶融アルミめっき、鉛めっき、そして鉛・すず合
金めっき等が例示されるが、特定のものには限定されな
い。

【００２４】

【作用】次に、添付図面を参照してさらに本発明を詳述
する。

【００２５】図1(a)は、片面を被覆した本発明にかかる
黒鉛被覆整流板10の実施例を示す略式斜視図であり、図
1(b)は、両面を被覆した本発明にかかる黒鉛被覆整流板
10の実施例を示す略式斜視図である。本発明にかかる黒
鉛被覆整流板10は、特願平１−150832号の整流板８の表
面の少なくとも一部に黒鉛９を被覆されている。

【００２６】整流板８の形状は、何ら限定を要するもの
ではなく、めっき槽内に設置されたシンクロールの下方
に設置されることによりボトムドロスの浮上防止効果を
奏する形状であればよい。例えば、図2(a)、図2(b)、図
2(c)そして図2(d)には、めっき槽内のシンクロール４の
下方に様々な形態で設置された整流板８、すなわちＵ
型、Ｚ型、逆Ｚ型、あるいは平板型の整流板８を示す
が、これら以外にも種々の変更例が考えられる。それら
はいずれも、シンクロール４の下方に設置され、ボトム
ドロスのシンクロール４への巻い上がりを防止すること
ができる形状であればよく、いずれも本発明の範囲内に
あることは容易に理解されよう。

【００２７】整流板８の材質は、例えばSUS304、SUS316
等のステンレス鋼を例示することができる。

【００２８】本発明における黒鉛とは、ドロスとの反応
を防止することができる黒鉛であればよく、特定種に限
定する必要はない。その被覆法としては、例えば、膨張
黒鉛シートまたは芯材入り膨張黒鉛シートで整流板８を
覆うことにより黒鉛を被覆する手段を例示することがで
きる。膨張黒鉛シートとは黒鉛の層間化合物を高温下で
急激に加熱分解して膨張させ、ロール成形またはプレス
成形したものである。特に、芯材入り膨張黒鉛シートは
曲げ加工性に優れており、整流板８の形状によく追従す
るために好適である。

【００２９】膨張黒鉛シートは、例えば図３に示すよう
に、加熱膨張炉11から供給された膨張黒鉛12 (粉末) を
予備圧延ベルト13により成形して膨張黒鉛シートとすれ
ばよく、芯材入り膨張黒鉛シートは、例えば図４に示す
ように、アルミニウム網、ステンレス網またはセラミッ
クス網等の芯材15の上面および／または下面に膨張黒鉛
シートを配置し、圧延ロール１、１により圧着して芯材
入り膨張黒鉛シートを成形すればよい。なお、図３およ
び図４において、14は搬送ロールである。

【００３０】芯材15としては、Al板、軟鋼板またはステ
ンレス鋼板等の金属板または合金板、ステンレス鋼線に
より撚られた金属網または合金網さらにはセラミックス
網等を例示することができる。

【００３１】膨張黒鉛シートまたは芯材入り膨張黒鉛シ
ートにより整流板８を覆う場合には事前に前記シートを
整流板８の断面形状と一致するように加工する必要があ
るが、図５に示すように、金型または整流板に前記シー
トを載置して治具を用いて、望ましくは700 〜900 ℃に
加熱して塑性曲げ加工を行えばよい。

【００３２】また、膨張黒鉛シート以外の手段による黒
鉛被覆手段としては、粉末黒鉛を加熱圧縮し板状に成形
し、それをボルトにて整流板に締め付けて張り付ける方
法もある。

【００３３】図２の各図において、メッキ浴に入ってく
るストリップ３はシンクロール４を周回して再び上方向
に引き上げられるが、シンクロール４の下方には本発明
にかかる黒鉛被覆整流板10が設置されている。つまり、
黒鉛被覆整流板10がない場合、図10のようにストリップ
随伴流によりめっき槽２の底部に堆積したボトムドロス
６は巻上げられ、シンクロール４とストリップ３とによ
って狭圧され、ストリップ３のメッキ層内に押し込まれ
てドロス欠陥となるが、本発明においては、図２に示す
ようにストリップ３の走行に伴う随伴流の影響はこの黒
鉛被覆整流板10によって遮蔽されて大幅に軽減され、そ
の下方に溜められているボトムドロス６(図示せず) に
影響を与えることはなくなるため、ボトムドロス６の巻
上げは大幅に低減され、ドロス欠陥の発生が抑制され
る。

【００３４】さらに、本発明においては、整流板10の表
面の少なくとも一部は黒鉛により被覆されているため
に、ドロスとの接触によってもボトムドロスとの間での
合金化反応を抑制ないしは解消することができる。

【００３５】黒鉛の被覆面は、整流板の上面、下面、側
面、端面または全面であってもよく、合金化反応の程度
により適宜決定すればよい。

【００３６】黒鉛の被覆厚は、膨張黒鉛シートや芯材入
り膨張黒鉛シートを用いた場合にはそのいずれの場合に
あっても、0.4 〜1.0mm 程度が望ましい。この値の範囲
であれば曲げ加工性を維持したまま合金化反応を抑制す
ることができるからである。前記シートを用いずに黒鉛
の被覆を行う場合には0.5 〜５mm程度である。

【００３７】なお、停機時には、Alを浴に添加すると同
時にN₂を吹き込み、ボトムドロスを浮上させ、浴から排
出することが有効であることは、前述のとおりである。

【００３８】かくして、本発明によれば、整流板の表面
に黒鉛を被覆したために、整流板とボトムドロスとの間
における合金化反応を抑制することが可能となる。

【００３９】さらに、本発明を実施例を参照しながら詳
述するが、これはあくまでの本発明の例示であって、こ
れにより本発明が限定されるものではない。

【００４０】

【実施例】図６に示すように、クレーンによるめっき槽
からの吊り上げおよび取り出しを容易にして整流板使用
後の状況調査を容易にするために平面部の４隅にSUS316
L製のポールを取りつけた本発明にかかる黒鉛被覆整流
板 (整流板：SUS316L 製、厚さ25mm) の形状を図６に示
す。なお、黒鉛被覆は、その両面に膨張黒鉛シート(厚
さ0.7mm ×２枚) を付写することにより実施した。

【００４１】そして、この本発明にかかる黒鉛被覆整流
板をめっき槽に設置する前に、後述する寸法h₁ないしh₄
(全て200mm であった) 、点ａないし点ｆにおける整流
板の板厚およびめっき鋼板の表面へのドロスの付着個数
を測定した。

【００４２】そして、溶融亜鉛めっき槽の底部であっ
て、シンクロールの下方に前記黒鉛被覆整流板を設置
し、通板を行い、鋼帯の合金化溶融亜鉛めっきを行っ
た。この時の有効Al濃度は実績値で0.08〜0.1 重量％で
あった。

【００４３】操業は連続して10ヵ月間行い、めっき槽か
らの引き上げ後にドロスが付着したまゝの状態で図７の
h₁、h₂、h₃およびh₄の４点の高さ変化を測定した。ま
た、通板後における整流板の板厚を図７の点ａないし点
ｆについて測定するとともに、めっき鋼板へのドロス付
着個数を測定した。

【００４４】通板前後の板厚の測定結果を表１に、h₁な
いしh₄の高さの測定結果を図８に、めっき鋼板へのドロ
ス付着個数の測定結果を図９にそれぞれまとめて示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１から明らかなように、膨張黒鉛シート
を用いた膨張黒鉛被覆整流板は、いずれも板厚の溶損が
見られなかった。それに比較して、膨張黒鉛を被覆せず
に裸で使用した整流板は、最大56％の溶損が発生した。

【００４７】図８から明らかなように、裸の整流板の寸
法h₃およびh₄はドロス付着により増加し、整流板を水平
に設置することができなくなっていた。

【００４８】さらに、図９から明らかなように、本発明
にかかる膨張黒鉛被覆整流板を用いると、６ヵ月経過し
てもドロスの付着個数は増加しなかった。

【００４９】

【発明の効果】本発明により、溶融金属めっき浴槽内の
めっき浴中に整流板を設置して、ドロスの巻き上げ防止
を図る際に、前記整流板へのドロスの付着を防止し、整
流板の損耗およびドロス付着による設置位置の変動を無
くし、常時安定した状態で連続的にめっきを行うことが
できる整流板及びこれを設置した溶融金属めっき浴槽を
提供することができた。

【００５０】また、整流板の長寿命化が可能となり、稼
動率の向上にも寄与することができる。

【００５１】かかる効果を有する本発明の意義は極めて
著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる黒鉛被覆整流板の一例の形状を
示す略式斜視図であり、図1(a)は片面に被覆を行った場
合を、図1(b)は両面に被覆を行った場合をそれぞれ示
す。

【図２】本発明にかかる黒鉛被覆整流板の他の実施例を
示す略式断面図であり、図2(a)はＵ型、図2(b)はＺ型、
図2(c)は逆Ｚ型、図2(d)は平板型をそれぞれ示す。

【図３】膨張黒鉛シートの製造装置例を示す略式説明図
である。

【図４】芯材入り膨張黒鉛シートの製造装置例を示す略
式説明図である。

【図５】膨張黒鉛シートの成形法を示す略式説明図であ
る。

【図６】実施例で用いた黒鉛被覆整流板の形状を示す略
式説明図である。

【図７】実施例で用いた黒鉛被覆整流板の寸法測定部位
を示す略式説明図である。

【図８】実施例で測定したh₁ないしh₄の４点の高さの測
定結果を、黒鉛被覆がある場合とない場合とについてそ
れぞれ示したグラフである。

【図９】実施例におけるドロス付着個数の測定結果を、
黒鉛被覆がある場合とない場合とについてそれぞれ示し
たグラフである。

【図１０】溶融金属めっき槽におけるドロスの浮遊・堆
積状況を示す略式説明図である。

【図１１】特願平１−150832号により提案した装置の構
成を示す略式説明図である。

【図１２】特願平１−150832号により提案した装置にお
いて、ドロスが整流板を押し上げる状況を示す略式説明
図である。

【図１３】特願平１−150832号により提案した装置にお
いて、整流板の上面が摩耗する状況を示す略式説明図で
ある。

【符号の説明】

１：スナウト ２：めっき槽 ３：ストリップ ４：シンクロール ５：スナップロール ６：ボトムドロス ７：トップドロス ８：整流板 ９：黒鉛 10：黒鉛被覆整流板 11：加熱膨張炉 12：膨張黒鉛 13：予備圧延ベルト 14：搬送ロール 15：芯材 16：圧延ロール

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属めっき浴槽内のめっき液の流れ
   を抑制する整流板であって、該整流板の表面の少なくと
   も一部に黒鉛が被覆されていることを特徴とする黒鉛被
   覆整流板。
2. 【請求項２】 請求項１記載の黒鉛被覆整流板がシンク
   ロールの下方に配置されてなることを特徴とする溶融金
   属めっき浴槽。