JP5169089B2

JP5169089B2 - 連続溶融金属めっき方法

Info

Publication number: JP5169089B2
Application number: JP2007235118A
Authority: JP
Inventors: 秀和鈴木; 和久壁矢
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: JP2009068040A

Description

本発明は、連続溶融金属めっきラインにおいて、良好なめっき品質の維持、生産性の向上及び設備メンテナンスコストの低減を実現するめっき方法に関する。

例えば、連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインにおいては、鋼帯を連続的に溶融亜鉛が満たされためっき浴槽内に導きいれ、該めっき浴槽内から引き上げる部分のパスラインに対向して設置されたワイピングノズルからガスを鋼帯に噴射して鋼帯表面に付着した余分な亜鉛を掻き落として所定のめっき厚の亜鉛めっき鋼板を得る。

こうした製造ラインでは、ガスワイピングノズル部の鋼帯がＣ反りや振動を伴っていたり、あるいは鋼帯の厚みや材質の変化に応じたパスラインの変動を生じると、ガスワイピングノズルと鋼帯の間隔が不均一となってめっき厚の不均一分布を招き、めっき厚を許容範囲に維持することができず歩留りを悪化させるといった問題を生じる。そこで一般的には、ガスワイピングノズル部での鋼帯の形状を平坦に矯正すべくめっき浴槽内に形状矯正用のロール（以下、浴中矯正ロールと記載する。）が配置され、該ロールの位置を適正に調整することでガスワイピングノズル部での鋼帯のＣ反り矯正やパスライン位置の調整がなされている。

しかしながら、一般的に浴中矯正ロール表面にはめっき浴成分で構成される金属化合物が生成して付着し、時間の経過に伴って該ロール表面の状態が荒れてくる。このような状態になると、該ロールが駆動ロールであればロール周速と鋼帯通板速度に差を生じて鋼帯にスリキズを発生させ、非駆動ロールであっても一般的に該ロールは鋼帯との接触角が非常に小さいためスリップして傷を付け、歩留りを悪化させるといった問題を生じる。さらに、上記のような状態になると操業不能となるため、操業を一旦停止してめっき浴槽内のロール及び支持部材で構成される装置（以下、浴機器と記載する。）を交換せざるを得なくなり、生産性を悪化させる。また、浴機器の交換に伴って浴外に取り出した浴中ロールの補修が必要になりメンテナンスコストが増大してしまう。

一方、浴中矯正ロールによらないでガスワイピングノズル部の鋼帯のパス変動を抑制する技術として、近年電磁石を用いて非接触で鋼帯の形状位置を制御する方法が種々提案されている。その基本的な構成は、ガスワイピングノズルの近傍に鋼帯と対向して配置された電磁石及び鋼帯位置をリアルタイム計測するセンサーの組を、鋼帯幅方向に必要に応じて複数配置し、各部での鋼帯位置をコントローラーにより目標位置に制御することでガスワイピングノズル部のパス変動を抑止するものである（例えば特許文献１等参照）。

この装置を適用することで浴中矯正ロールの機能を完全に代替できれば、もはや浴中矯正ロールを設置する必要がなくなり、当該ロールによるスリキズの発生がなくなり、その結果として浴機器の交換頻度が減少し、生産性向上とメンテナンスコストの低減が可能となる。

ところが、一般的に連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインでは、種々サイズ、材質の鋼帯がめっきされるが、その全てにおいて電磁石を利用した装置でガスワイピングノズル部の鋼帯の形状位置を良好に保つように制御するのは容易でない。例えば、板厚が薄い鋼帯では鋼帯自体の剛性が小さく各電磁石位置で独立に位置制御することができるが、板厚が厚くなると鋼帯の剛性が高くなりある位置の電磁石で目標位置に制御しようとすると、隣の電磁石が目標位置に制御するのを阻害するなどして干渉しあい、逆にハンチングして鋼帯の振動を増大させるような状況が発生する。また、剛性が高くなると必要な吸引力が増加し、鋼帯の形状位置の制御に必要な吸引力を得ることができない場合もあり、なんとか必要な吸引力を得ようと鋼帯と電磁石の間隔を狭めて設置してしまうと、磁石の特性上電磁石と鋼帯が接触する危険が高まってしまう。また、鋼帯のＣ反り量は厚物材ほど増大するため、浴中矯正ロールがないと厚物材ではますますもって制御不能な状況が発生することになる。

以上のことから、種々サイズ、材質の鋼帯をめっきする連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインにおいて、浴中矯正ロールに起因するスリキズ発生を安価に防止でき、また種々サイズ、材質の鋼帯に対してガスワイピングノズル部における鋼帯のＣ反りやパス変動を抑制できるめっき方法はこれまで実現されていなかった。
特開平７−２５６６４１号公報

本発明の課題は、浴中矯正ロールに起因するスリキズ等の品質欠陥の発生を抑制し、また浴機器の交換頻度を低減して生産性を向上し、設備のメンテナンスコストを低減できるとともに、ガスワイピングノズル部における金属帯のＣ反りやパス変動を抑制できる金属帯の溶融金属めっき方法を提供することである。

上記課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下の事項を着想し、本発明に至った。

浴中矯正ロールの機能を完全に非接触制御装置に代替させることが無理であっても、溶融めっきラインに浴中矯正ロールと非接触制御装置を併設し、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置制御が困難な金属帯、例えば厚物金属帯については、浴中矯正ロール単独で、あるいは浴中矯正ロールと非接触制御装置を併用して、ガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置制御を行い、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置制御が可能な金属帯、例えば薄物金属帯については、浴中矯正ロールを金属帯と接触しないように開放した上で非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置制御を行うようにすれば、許容される範囲のめっき厚分布の品質を確保できると共に、浴中矯正ロールに起因する金属帯のスリキズ等の品質欠陥の発生を抑制することが可能となる。

また、浴中矯正ロールが金属帯にスリキズを発生させる原因となる該ロール表面への金属化合物の付着・生成は、浴機器の交換後の時間経過と共に増加することから、浴機器交換後にめっきすべき金属帯の内、非接触制御装置単独ではガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置制御が困難な金属帯を浴機器交換後の操業初期に集約して優先的にめっきを行うとともに、この金属帯は主に浴中矯正ロールを用いてガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置矯正を行い、この金属帯のめっきを完了した後は、浴中矯正ロールを金属帯と接触しないように開放した上で非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を行うことで、金属化合物がその表面に成長した浴中矯正ロールが金属帯と接触することのない操業を実現でき、該ロールに起因する品質欠陥の発生を根絶し、結果的に浴機器の交換頻度を低減することで生産性を向上させると共に、浴機器の交換に伴う設備のメンテナンスコストの低減が可能となる。

上記課題を解決する本発明の手段は、次のとおりである。

（１）めっき厚を調整するガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を非接触で制御する非接触制御装置と、溶融金属めっき浴中でガスワイピングノズル部の金属帯の形状を矯正する浴中矯正ロールを備える連続溶融金属めっきラインで金属帯に溶融金属めっきする際に、溶融金属めっきする金属帯の少なくとも厚さに基づき非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能か否かの判断を行い、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯は、浴中矯正ロールを金属帯と接触しないようにして非接触制御装置単独で金属帯の形状位置を制御し、非接触制御装置単独で金属帯の形状位置を制御がすることが困難な金属帯は、浴中矯正ロール単独で、または浴中矯正ロールと非接触制御装置を併用して、金属帯の形状位置を制御することを特徴とする連続溶融金属めっき方法。

（２）（１）の連続溶融金属めっき方法において、めっき処理する金属帯を、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯種と、非接触制御装置単独ではガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが困難な金属帯種の何れかのグループに区分けし、溶融金属めっき浴槽内のロール及びその支持部材から構成される浴機器を交換後、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが困難な金属帯種のグループ内の金属帯を優先的にめっき処理し、しかる後非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯種のグループ内の金属帯をめっき処理することを特徴とする連続溶融金属めっき方法。

本発明によれば、連続溶融金属めっきラインにおいて、種々サイズ、材質の金属帯に対して浴中矯正ロールに起因する品質欠陥の発生を抑止できると共に、浴機器交換頻度の低減による生産性向上と設備のメンテナンスコストの低減を実現でき、また、ガスワイピングノズル部における金属帯のＣ反りやパス変動を抑制して金属帯のめっき厚分布を均一にでき、その経済効果は大きい。

以下、本発明の実施形態について鋼帯の連続溶融金属めっきラインを例に挙げて説明する。

図１は従来技術のめっき方法に使用する鋼帯の連続溶融金属めっきラインの溶融金属めっき設備の要部を説明する概略側面図である。鋼帯１はめっき金属である溶融亜鉛を保持した溶融金属めっき槽２に導かれた後、シンクロール３により進行方向を上方に変更して２本の浴中矯正ロール４ａ及び４ｂを経て溶融金属めっき槽２の外に引き出され、しかる後ガスワイピングノズル５から噴射されるワイピングガスにより余分なめっき金属を掻き落として所定のめっき厚の製品を得る。ガスワイピングノズル５部の鋼帯の形状がフラットでないと良好なめっき厚分布をもった製品が得られないため、本設備では浴中矯正ロール４ａに対して浴中矯正ロール４ｂの位置を下方にずらして配置し、さらに浴中矯正ロール４ａに対して浴中矯正ロール４ｂを紙面左方向に押し込み、鋼帯１に適度な変形を付与することでガスワイピングノズル５部の鋼帯１の位置をパスライン位置に保つとともに該位置での鋼帯１の形状がフラットになるように調整している。

ところが、シンクロール３や浴中矯正ロール４ａ、４ｂ表面にはめっき金属の成分からなる金属化合物が時間の経過と共に成長していくと共に、この影響で表面が平滑でなく荒れた状態となっていく。このような状態では、特にシンクロール３と比較してロール径が小さく、且つ鋼帯１の巻付きの小さい浴中矯正ロール４ａ、４ｂで鋼帯１とのスリップが発生しやすく、その際に鋼帯１にスリキズを発生させ製品歩留りを悪化させてしまうことになる。

このような状態が回避不能となるとシンクロール３や浴中矯正ロール４ａ、４ｂから構成される浴機器を交換せざるを得なくなり、この間操業できないため生産性が低下し、且つ本交換によって浴外に取り出したシンクロール３や浴中矯正ロール４ａ、４ｂの補修が必要になり設備のメンテナンスコストが嵩むこととなる。

図２及び図３は、各々本発明のめっき方法の実施に使用する溶融金属めっき設備の要部を説明する概略側面図、概略正面図である。本設備は、図１の溶融金属めっき設備に電磁石を利用した鋼帯の形状位置を非接触で制御する非接触制御装置を付設したものである。

該非接触制御装置は、ガスワイピングノズル５の直上に鋼帯１の表裏面に対向するように配置された電磁石６と距離センサー７から構成され、図３に示すごとく、これら電磁石６と距離センサー７の組を板幅方向に複数並べ、各々の位置にて鋼帯１の鋼帯厚方向の位置を目標位置に自動制御させることで、ガスワイピングノズル５部の鋼帯１の位置をパスライン位置に保つとともに該位置での鋼帯１の形状がフラットになるようにする。

前述の非接触制御装置は浴中矯正ロール４ａ、４ｂの機能と同様の機能を有するものの、厚みや材質が種々変化する全ての鋼帯に対してその形状をフラットに制御するのは容易ではない。特に、鋼帯１の厚みが厚くなればなるほど鋼帯１自体の剛性が高くなり、各電磁石６が鋼帯１を所定の位置に制御するための必要吸引力が増大する上、ある電磁石６が鋼帯１を目標位置に制御しようとすると隣接する電磁石６位置での鋼帯１の位置をそこでの目標値から外す方向となって安定した制御が不能となり、ハンチングして逆に振動を増大させてしまう場合がある。さらに、浴中矯正ロール４ａ、４ｂをなくした場合に発生するＣ反り量やパス変化は鋼帯１の厚みの増加と共に急激に増加するため、さらに状況を悪くする。かかる事情により、現実的には非接触制御装置によって浴中矯正ロール４ａ、４ｂの機能を完全に代替するのは困難である。

浴中矯正ロール４ａ、４ｂは特に限定されず、公知のものでよい。また、電磁石６と距離センサー７からなる非接触制御装置も公知のものを採用できる。

そこで本発明では、次のようにしてガスワイピングノズル部５の鋼帯の形状位置を制御する。
（１）非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５位置の金属帯の形状位置制御が可能な鋼帯１については、図４に示すごとく浴中矯正ロール４ａ、４ｂを鋼帯１に接触しないように開放した状態とした上で、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５部の鋼帯１の位置をパスライン位置に保つとともに該位置での鋼帯１の形状をフラットになるように制御する。浴中矯正ロールを用いてガスワイピングノズル部の鋼帯の形状位置を制御する方法は公知の方法で行うことができる。

（２）非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５位置の金属帯の形状位置制御が困難な鋼帯１については、浴中矯正ロール４ａに対して浴中矯正ロール４ｂの位置を鉛直方向にずらして配置し、浴中矯正ロール４ａに対して浴中矯正ロール４ｂを紙面左方向に押し込み、鋼帯１に適度な変形を付与し、浴中矯正ロール単独で、または浴中矯正ロールと非接触制御装置を併用して、ガスワイピングノズル５部の鋼帯１の位置をパスライン位置に保つとともに該位置での鋼帯１の形状がフラットになるように制御する。電磁石と距離センサーから構成される非接触制御装置を用いて、ガスワイピングノズル部の鋼帯の形状位置を制御する方法は公知の方法で行うことができる。

このようにすることによって、浴中矯正ロール４ａ、４ｂと鋼帯１が接触する期間を低減せしめ、浴中矯正ロール４ａ、４ｂに起因する品質欠陥の発生を低減できる。また、ガスワイピングノズル５部における鋼帯１のＣ反り、パス変動を防止でき、鋼帯１のめっき厚分布を均一にできる。

浴中矯正ロール４ａ、４ｂ表面への金属化合物の成長は経時的に増加していくので、本発明の課題を達成する上で、以下のようにすることがより好ましい。

すなわち、予め、種々サイズ、材質のめっき処理される鋼帯を、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５部の鋼帯１の形状位置の制御が可能な鋼帯種と、非接触制御装置単独ではガスワイピングノズル５部の鋼帯１の形状位置の制御が困難な鋼帯種のいずれかのグループに区分けし、前記各鋼帯種のグループ毎にめっきラインへの装入チャンスを分ける。具体的には、浴機器交換後の操業初期段階は、非接触制御装置単独で鋼帯の形状位置制御が困難な鋼帯種のグループ内の鋼帯を優先的に処理するように生産計画を組み、該操業初期段階では浴中矯正ロール単独で、あるいは浴中矯正ロールと非接触制御装置を併用して鋼帯の形状位置を制御する。非接触制御装置単独で鋼帯の形状位置制御が困難な鋼帯種のグループ内の鋼帯の処理を終えたら、次に浴中矯正ロール４ａ、４ｂによる鋼帯１の形状矯正は行わないで鋼帯１と接触しないように開いた状態とした上で、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５部の鋼帯１の形状位置の制御が可能な鋼帯種のグループ内の鋼帯を装入し、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５位置で鋼帯１の形状位置を良好に保つように鋼帯の形状位置を制御するように操業する。このようにすることで、浴中矯正ロール４ａ、４ｂは、該ロール表面に金属化合物の成長が少ない状態、すなわちロール荒れがすくない状態で使用され、また該ロール表面に金属化合物が成長した状態で鋼帯１と接触することを無くすることができるため、品質の安定化に繋がると共に、浴機器交換頻度の低減による生産性向上と設備のメンテナンスコストの低減を実現できることが可能になる。

非接触制御装置単独でガスワイピングノズル５部での鋼帯１の形状位置制御が可能な鋼帯であるか否かの区分けは、当該めっきラインにおいて非接触制御装置だけで形状位置制御が可能か否かを実際に調査し、その結果に基いて区分けしてもよいし、電磁石を用いた非接触制御装置では、電磁石による最大吸引力を計算し、この最大吸引力でガスワイピングノズル部での形状位置制御ができるか否かを判断し、その結果に基づいて区分けしてもよい。

鋼帯の形状（主に反り）を矯正するのに必要な力は、形状を矯正しようとする際に作用する鋼帯の曲げ剛性に起因する復元力と矯正するべき反り量の大きさによって決まる。この復元力と反り量は、鋼帯の厚さ・幅・材質によって決まる。この中で特に支配的なのは厚さである。従って、前記の区分けは、鋼板サイズ（厚さ、幅）、材質に基いて区分けするとよい。また可能なら板厚に基いて区分けしてもよい。

そして、電磁石（非接触制御装置）だけで形状位置制御ができないものは、浴中矯正ロールを使用し、電磁石（非接触制御装置）だけで形状位置制御が可能ものは、電磁石（非接触制御装置）を用いて形状位置矯正を行う。このように状況に応じて電磁石（非接触制御装置）または浴中矯正ロールのどちらか一方を使用するのが本発明の基本的考え方である。

しかし、例外的に両者を同時に使用する場合もある。例えば本来は浴中矯正ロール単独で矯正すべき鋼帯なのだが、反り矯正に最適な浴中矯正ロールの押し込み量だと鋼帯とロールとの間にスリップを生じてしまうような場合が挙げられる。このような場合には、スリップ（ロールの不転）を防止するため、押し込み量を増やすのが一般的であるが、そうすると反りが残ってしまうので、その残った反りを矯正するのに電磁石（非接触制御装置）を同時に使用するのである。

本発明は、連続溶融金属めっきラインにおいて、浴中矯正ロールに起因する品質欠陥を防止して良好なめっき品質を維持でき、また生産性の向上、設備メンテナンスコストの低減を実現できる連続溶融金属めっき方法として利用することができる。

従来技術のめっき方法に使用する溶融金属めっき設備の要部を説明する概略側面図である。本発明のめっき方法の実施に使用する溶融金属めっき設備の要部を説明する概略側面図である。本発明のめっき方法の実施に使用する溶融金属めっき設備の要部を説明する概略正面図である。図２の溶融金属めっき設備を用いて、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の鋼帯形状を制御する方法を説明する図である。

符号の説明

１：鋼帯
２：溶融金属めっき槽
３：シンクロール
４ａ：浴中矯正ロール
４ｂ：浴中矯正ロール
５：ガスワイピングノズル
６：電磁石
７：距離センサー

Claims

めっき厚を調整するガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を非接触で制御する非接触制御装置と、溶融金属めっき浴中でガスワイピングノズル部の金属帯の形状を矯正する浴中矯正ロールを備える連続溶融金属めっきラインで金属帯に溶融金属めっきする際に、溶融金属めっきする金属帯の少なくとも厚さに基づき非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能か否かの判断を行い、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯は、浴中矯正ロールを金属帯と接触しないようにして非接触制御装置単独で金属帯の形状位置を制御し、非接触制御装置単独で金属帯の形状位置を制御がすることが困難な金属帯は、浴中矯正ロール単独で、または浴中矯正ロールと非接触制御装置を併用して、金属帯の形状位置を制御することを特徴とする連続溶融金属めっき方法。
請求項１記載の連続溶融金属めっき方法において、めっき処理する金属帯を、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯種と、非接触制御装置単独ではガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが困難な金属帯種の何れかのグループに区分けし、溶融金属めっき浴槽内のロール及びその支持部材から構成される浴機器を交換後、非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが困難な金属帯種のグループ内の金属帯を優先的にめっき処理し、しかる後非接触制御装置単独でガスワイピングノズル部の金属帯の形状位置を制御することが可能な金属帯種のグループ内の金属帯をめっき処理することを特徴とする連続溶融金属めっき方法。