JPH06128711A - 溶融金属めっき浴中ロール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき鋼帯の板幅方向と長手方向の双方のめ
っき付着量の不均一性を同時に解決しためっき付着量の
均一性に優れた溶融めっき鋼板を得る溶融金属めっき浴
中ロール装置を安価に提供すること。 【構成】 めっき槽内にシンクロールとサポートロール
とを配置した溶融金属めっき浴中ロール装置において、
少なくともシンクロールの直上に位置するサポートロー
ルを無駆動ロールとし、併せてシンクロールとサポート
ロールのうちの少なくとも１つを水平方向に位置制御可
能としたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、めっき付着量の均一性
に優れた溶融めっき鋼板を得る溶融金属めっき浴中ロー
ル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板を中心とする
溶融亜鉛めっき鋼板の需要は、産業界の防錆強化動向の
高まりとともに近年急激な高まりを呈しており、その用
途の拡大に伴って要求される品質のレベルも従来とは比
較にならぬほど高度化しつつある。中でもめっき付着量
の均一化はめっき鋼板の耐食性、溶接性、めっき層密着
性等に支配的な影響をおよぼすことから、めっき付着量
の均一化技術の重要度が高まっている。

【０００３】めっき付着量の均一原因として主要な要因
の第１は、めっき量制御位置すなわちガスワイピング位
置でのめっき鋼帯の板幅方向反り（以下、Ｃ反りと称
す）であり、このＣ反りに起因してめっき鋼帯の幅方向
端部と中央部でガス吹付けノズルとめっき鋼帯との距離
に差異が生じ、板幅方向でのガス衝突圧力が不均一とな
って板幅方向のめっき付着量を不均一とすることにあ
る。また、第２の要因は、ガスワイピング位置でのめっ
き鋼帯の振動、いわゆるフラッタリングである。フラッ
タリングはめっき鋼帯の位置がガス吹付ノズル対の中心
位置を基準として時間と共に振動する現象であり、ある
瞬間にはめっき鋼帯の表面がノズルに近接して表面側で
のガス衝突圧力が裏面側と比較して高いものになり、こ
の結果、当然表面めっき付着量が裏面と比較して厚いも
のになる。このフラッタリングは、周期的にガス吹付ノ
ズルに近接する面を逆にするもので、一方の面で考えれ
ばめっき鋼帯の長手方向にめっき付着量の厚い部分と薄
い部分が周期的に出現することになる。かかる長手方向
のめっき付着量の均一性は、耐食性、めっき密着性、溶
接性等の品質の長手方向不均一性に帰結するほか、合金
溶融亜鉛めっき鋼板製造時にはめっき量の差異が合金化
程度の差異となってめっき層表面の色調差につながり、
長手方向の色調模様が顕れて外観不良となる。

【０００４】従来よりめっき鋼帯の板幅方向のめっき量
均一性を向上させる技術や、めっき鋼帯の長手方向のめ
っき量均一性を向上せしめるいくつかの技術が開示され
ているが、めっき鋼帯の板幅方向と長手方向のめっき量
均一性を同時に解決する技術は例がない。板幅方向の不
均一性すなわちワイピング部でのめっき鋼帯のＣ反りを
改善する技術としては、例えば特開平２ー２６５８５４
号公報に、シンクロールとサポートロールを水平方向に
位置調整する技術も提案されているが、本発明者等が詳
細に検討したところ、前記した公報に記載されている技
術ではＣ反りはなくなるがこのためにめっき鋼帯自身の
剛性が低下し、むしろフラッタリングが強調され、長手
方向のめっき付着量がばらついたり前記の長手方向の色
調模様不良が顕在化するものであった。また、サポート
ロールを無駆動で使用することもなくはないが、単にサ
ポートロールを無駆動としても回転不良を招くだけで、
むしろ回転不良に起因してフラッタリングを顕在化する
ものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
するところは前記のような問題点を解決し、めっき鋼帯
の板幅方向と長手方向の双方のめっき付着量の不均一性
を同時に解決しためっき付着量の均一性に優れた溶融め
っき鋼板を得る溶融金属めっき浴中ロール装置を安価に
提供しようとすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記のような課題を解決
した本発明に係る溶融金属めっき浴中ロール装置は、め
っき槽内にシンクロールとサポートロールとを配置した
溶融金属めっき浴中ロール装置において、少なくともシ
ンクロールの直上に位置するサポートロールを無駆動ロ
ールとするとともに、シンクロールとサポートロールの
うちの少なくとも１つを水平方向に位置制御可能とした
ことを特徴とするものである。なお、このような溶融金
属めっき浴中ロール装置において、サポートロールを前
記無駆動ロールとパスライン規定用の上側ロールとより
なるサポートロール対とし、このサポートロール対のう
ち少なくとも一方をめっき浴深さ方向にも位置制御可能
としたものはより好ましい。

【０００７】

【作用】このような溶融金属めっき浴中ロール装置にお
いては、スナウトを通じてめっき槽内の溶融金属めっき
浴中に送られためっき鋼帯がシンクロールにおいて通板
方向が変換されてサポートロールを介して上方へ引上げ
られる間に表裏面に溶融金属めっきが施されることは従
来のこの種装置と同様であるが、本発明においては、め
っき鋼帯の板厚や鋼種に応じて適正なインターメッシュ
量となるように予めシンクロールとサポートロールのう
ちの少なくとも１つを水平方向に位置制御しておけば、
少なくともシンクロールの直上に位置するサポートロー
ルを無駆動ロールとしたことと相俟って、Ｃ反りとフラ
ッタリングの両者が共に解消され、めっき鋼帯の板幅方
向と長手方向の双方のめっき付着量の不均一性を同時に
解決できる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明を図示の実施例について詳細に
説明する。１は溶融金属めっき浴が入れられためっき
槽、２はこのめっき槽１内の底方部に設置されて連続的
に送られてくるめっき鋼帯１１の通板方向を変換するシ
ンクロール、３はシンクロール２の上方に設置されるサ
ポートロールであって、これらシンクロール２とサポー
トロール３とは溶融金属めっき浴中に位置される。前記
サポートロール３は図１に示す第１の実施例では単一ロ
ールとしているが、図２〜図４に示す他の実施例では下
側ロール３ａと上側ロール３ｂとよりなるサポートロー
ル対としてある。そして、サポートロール３のうち少な
くともシンクロール２の直上に位置するものは無駆動ロ
ールとしてある。すなわち、サポートロール３が単一ロ
ールであるときはこの単一ロールを無駆動ロールとし、
サポートロール３がサポートロール対であるときはシン
クロール２の直上に位置する下側ロール３ａを無駆動ロ
ールとしてある。また、シンクロール２とサポートロー
ル３のうちの少なくとも１つを水平方向に位置制御可能
としてある。さらに、図２〜図４に示すようにサポート
ロール３をサポートロール対としたときは、下側ロール
３ａと上側ロール３ｂのうち少なくとも一方をめっき浴
深さ方向に位置制御可能としてある。また、各シンクロ
ール２の回転手段やシンクロール２やサポートロール３
の水平方向への位置制御手段は周知の回転機構や位置制
御機構でよいが、一般にサポートロールを駆動式とする
ときは、例えば図４に示すようにジョイント４をもって
サポートロール３に連結されたスピンドル５をモータ６
により回転駆動させるようになっている。なお、図中７
はサポートロール３の上方の溶融金属めっき浴面より上
方位置に対向して設置されるガス吹付ノズル、８はスナ
ウトである。

【０００９】このような溶融金属めっき浴中ロール装置
を連続溶融めっきラインに組み込んだ場合、スナウト８
を通じてめっき槽１内の溶融金属めっき浴中にめっき鋼
帯１１が送られてくると、シンクロール２において通板
方向が変換されたうえサポートロール３を介して上方へ
引上げられる間にめっき鋼帯１１の表裏面に溶融金属め
っきが施されることとなるが、本発明においては、シン
クロール２とサポートロール３のうちの少なくとも１つ
を水平方向すなわちロール長さ方向と直角方向に位置制
御可能としてあり、めっき鋼帯１１の板厚や鋼種に応じ
て定まる適正条件にロール位置を設定できるので、めっ
き鋼帯１１のワイピング位置でのＣ反りが解消されてめ
っき鋼帯１１の板幅方向のめっき付着量の均一化が可能
となる。また、シンクロール２とその直上に位置するサ
ポートロール３を無駆動ロールとしてあるので、前記し
たＣ反りの解消でめっき鋼帯１１の剛性が極めて低い状
態となった場合でもフラッタリングの元となるサポート
ロール３の振動自体がなくなってめっき鋼帯１１の長手
方向のめっき付着量の均一化が可能となり、このように
本発明ではＣ反りとフラッタリングの両者を共になくす
ることができるので、めっき鋼帯１１の板幅方向と長手
方向の双方のめっき付着量の不均一性を同時に解決でき
る。

【００１０】本発明においてシンクロール２とサポート
ロール３のうちの少なくとも１つを水平方向に位置制御
可能としたのは、前記したようにめっき鋼帯１１のワイ
ピング位置でのＣ反りを解消するためである。すなわ
ち、めっき鋼帯１１がサポートロール３を通過する際に
はサポートロール３に巻き付くためめっき鋼帯１１が長
手方向に曲げ変形を受けるが、この時、めっき鋼帯１１
のサポートロール３に接触する面と外側の面とでは板厚
の分曲率が異なるため受ける変形量及び曲げ応力も異な
る。この曲げ応力がめっき鋼帯１１の降伏応力を超えて
いるとめっき鋼帯１１が塑性変形するが、めっき鋼帯１
１の両面での応力差があるため変形量も表裏で異なり、
結果的に反り量となって現れる。この現象を用いてめっ
き鋼帯１１の表裏面に加わる歪量がバランスするように
ロール位置を変えれば、めっき鋼帯１１のサポートロー
ル３への巻き付きが制御され、めっき鋼帯１１の表裏面
の変形量が等しくなってめっき鋼帯１１は反りの無いも
のとなり、めっき鋼帯１１の板幅方向のめっき付着量は
均一化される。

【００１１】しかしながら、溶融金属めっき浴中に配置
されているシンクロール２とサポートロール３のうちの
少なくとも１つを水平方向に位置制御可能とするのみで
はＣ反りをなくすことができても、既述したようにめっ
き鋼帯１１の長手方向のめっき付着量の不均一性を解消
することができないばかりか、むしろ、Ｃ反りをなくす
ことによってめっき鋼帯１１のフラッタリングは助長さ
れる。その理由はＣ反りが存在する場合はこのＣ反り自
体がめっき鋼帯１１に幅方向の曲率を持たせることでめ
っき鋼帯１１自身のワイピング位置での剛性を高めるこ
とになり、ワイピングガス圧力に対しフラッタリングに
対する抵抗を有するのに対し、Ｃ反りをなくするとめっ
き鋼帯１１は幅方向に平坦となり、剛性が低下してフラ
ッタリングに対する抵抗が小さくなり、僅かなワイピン
グガス圧力の変動やサポートロールの異周速運動によっ
て容易にフラッタリングを起こすからである。

【００１２】本発明者等はめっき鋼帯のＣ反りをなくし
てめっき鋼帯１１の板幅方向のめっき付着量を均一化す
ると同時にＣ反りがなくなることにより逆にフラッタリ
ングが助長され、長手方向のめっき付着量の均一性が低
下する現象を解消すべくさらに研究をすすめた結果、フ
ラッタリングの主原因の１つが図４に示したようなサポ
ートロール３を駆動するためのスピンドル５を結合して
いるジョイント４の接合部にあることを見い出し、サポ
ートロール３の駆動自体をなくすることによってフラッ
タリングを引き起こす本質原因そのものを排除できるこ
とを知見した。すなわち、サポートロール駆動のために
必須であるスピンドル５とジョイント４とは、その１回
転の間にその構造によって決まる回数の不等速運動が不
可避であり、この不等速運動がサポートロール３に周期
的な異周速を与え、結果としてサポートロール３の振動
をもたらし、めっき鋼帯１１をフラッタリングさせるこ
ととなるのである。

【００１３】そこで、本発明ではこのサポートロール３
のうち少なくともシンクロール２の直上に位置するもの
を無駆動ロールとすることにより、シンクロール２とサ
ポートロール３のうちの少なくとも１つを水平方向に位
置制御可能としたことによりＣ反りが解消されてめっき
鋼帯１１の剛性が極めて低い状態となった場合でもフラ
ッタリングの元となるサポートロール３の振動自体をな
くし、Ｃ反りとフラッタリングの両者を共になくすこと
によりめっき鋼帯１１の板幅方向と長手方向の双方のめ
っき付着量の不均一性を同時に解決することに成功した
ものである。従って、フラッタリングの原因をなくすた
めにサポートロール３のうち少なくともシンクロールの
直上に位置するものを無駆動ロールとすることと、ワイ
ピング位置でのＣ反りを解消するためにシンクロール２
とサポートロール３のうちの少なくとも１つを水平方向
に位置制御可能としておくこととを組み合わせることが
本発明の必須の要件で、サポートロール３を単に無駆動
で使用するだけでは本発明の目的を達成することができ
ない。

【００１４】すなわち、サポートロール３の無駆動化は
サポートロール３の振動源を排除することになるが、当
然のことながら曲げ歪量の制御が不可能で通板条件変更
時のＣ反りの解消は不能で、Ｃ反りの存在によりめっき
鋼帯１１とサポートロール３の接触が不均一となってサ
ポートロール３の回転不良を招き安定した生産ができな
い。これに対して本発明では、サポートロール３とシン
クロール２のいずれかを水平方向に位置制御することに
よるＣ反り解消と、サポートロール３の無駆動化による
フラッタリング解消との同時実施によりはじめてめっき
鋼帯１１の幅方向と長手方向のめっき付着量のばらつき
を同時に解消したものであり、近年の溶融亜鉛めっき鋼
板の高品位化要求に応える技術である。

【００１５】また、サポートロール３とシンクロール２
のいずれかを水平方向に位置制御することによるＣ反り
解消とサポートロール３の無駆動化とを併用した本発明
によれば、めっき鋼帯１１の幅方向と長手方向のめっき
付着量のばらつきを同時に解消できる以外の全く新たな
効果が生じた。すなわち、Ｃ反りの解消とフラッタリン
グ解消の両立によってはじめてめっき鋼帯１１とサポー
トロール３の均一接触が実現され、このため、不均一接
触に起因するミクロスリップや局部的な高面圧接触が回
避され、従来の溶融めっき鋼板の製造技術では不可能で
あったミクロすり疵の解消が可能となり、更に優れた外
観品位を確保することができる。このような効果はサポ
ートロール１１とシンクロール２のいずれかを水平方向
に位置制御するだけでは勿論、サポートロール３を無駆
動ロールするだけではとても到底実現できるものではな
い。さらに、このようなミクロスリップや局部的な高面
圧接触が回避されたことによってロール寿命が従来と比
較して大幅に向上し、ロール変換頻度の低減によるコス
トダウンや生産性の向上も可能となった。

【００１６】なお、サポートロール３の無駆動化は少な
くともシンクロール２の直上のサポートロール３を無駆
動ロールとすればよいもので、図１に示すような単一サ
ポートロールであるときはこの単一サポートロールに無
駆動ロールを用いればよく、また、図２に示すようなサ
ポートロール対であるときは少なくとも下側ロール３ａ
に無駆動ロールを用いればよい。この理由は、サポート
ロール対としたときは溶融金属めっき浴内で深い方の下
側ロール３ａに対する駆動伝達軸の浴への進入角度が大
きくてこの下側ロール３ａでの振動発生が顕著なためで
ある。なお、サポートロール３がサポートロール対の場
合には下側ロール３ａのみならず上側ロール３ｂをも無
駆動化してもよく、この場合は本発明の効果が最大限に
発揮されることは勿論である。

【００１７】一方、Ｃ反り解消のために水平方向に位置
制御可能とするロールは、シンクロール２とサポートロ
ール３のうちの少なくとも１つであればよい。すなわ
ち、シンクロール２のみを水平方向に位置制御可能とす
るか、サポートロール３のみを水平方向に位置制御可能
とするか、シンクロール２とサポートロール３を共に水
平方向に位置制御可能とするかは任意であり、また、サ
ポートロール３がサポートロール対であるときは少なく
ともシンクロール２の直上に位置する無駆動ロール３ａ
を位置制御可能とすればよい。その理由はシンクロール
２とサポートロール３は既に述べたようにいずれもめっ
き鋼帯１１の曲げ変形に関与しており、いずれのロール
も位置の変更によってめっき鋼帯１１の表裏面の歪量を
調整することができるが、浴面に近い上側ロール３ｂは
めっき鋼帯１１のパスライン規定用であるため通常はあ
えて水平方向に位置調整することはないが、この上側ロ
ール３ｂの調整はシンクロール２の水平移動と等価の意
味があるので上側ロール３ｂを水平方向に位置制御可能
としてもよい。

【００１８】さらに、溶融金属めっき浴中のサポートロ
ール３を前記したような無駆動の下側ロール３ａとパス
ライン規定用の上側ロール３ｂとよりなるサポートロー
ル対とし、このサポートロール対のうち少なくとも一方
をめっき浴深さ方向に位置制御可能としておけば、より
好ましいＣ反り防止効果が得られる。すなわち、サポー
トロール３の浴深さ方向への垂直移動制御は、サポート
ロール３やシンクロール２へのめっき鋼帯１１の巻き付
き角度を変更させることであり、この巻き付き角度の変
更により水平シフトと同様に曲げ歪量を調整でき、ま
た、サポートロール対の上側ロール３ｂと下側の無駆動
ロールの間隔を変更することによってサポートロール水
平移動量当りの歪量変化、換言すれば歪量制御精度を調
整できる。

【００１９】なお、サポートロール３とシンクロール２
のロール径については特に規定されるものではなく、サ
ポートロール３をサポートロール対としたときは異径ロ
ールの組み合わせとしてもよい。また、サポートロール
３は中空ロールその他任意のものを選択使用でき、さら
に、サポートロール３、シンクロール２共に材質、表面
粗さ、溶射をはじめとする表面処理などについての条件
をはじめ、軸受け構造も何ら限定されることはない。サ
ポートロール３、シンクロール２の水平方向、垂直方向
への位置制御量や精度については、目標とするレベルに
応じて選択可能であり、位置制御方法も、電動、油圧等
いずれも採用できるし、ロールによる曲げ歪量を高める
ために必要に応じてめっき鋼帯１１に張力を付与する手
段を付設してもよい。また、本発明は亜鉛めっき、亜鉛
に鉄、マンガン、マグネシウム、アルミニウム、ニッケ
ル、クロム、鉛、アンチモン、スズ等の１種又は２種以
上含有せしめた合金めっき、アルミニウムめっきその他
溶融金属めっきの全てに共通して適用可能である。

【００２０】

【実験例】次に、本発明の実験例を比較例と共に下表に
示す。深絞り用冷間圧延鋼板（板厚0.８０mmおよび1.０
mm）を素材として連続溶融めっきラインをライン内通板
速度１２０mpm で通板し、めっき付着量の目標値を６０
ｇ／m²として合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。め
っき鋼帯の焼鈍条件は８００℃ー６０秒間とし、これに
より深絞り用途相当の機械的性質を確保している。焼鈍
炉冷却帯からめっき後の合金化炉に到る範囲の鋼帯に付
与した張力は2.０kgｆ／mm² とし、また、ワイピングガ
スは常温Ｎ₂ を用い、ガス噴出圧は1.８kgｆ／cm² 、ガ
ス吹き出しノズルと鋼帯表面の平均距離は８mmとした。
このような条件でサポートロールの駆動の有無、サポー
トロール、シンクロールの水平方向、垂直方向位置制御
の有無を第１表の如く変更し、板幅方向めっき付着量の
ばらつき、長手方向めっき付着量のばらつき、および外
観品位を測定した。めっき付着量測定は、板幅方向、長
手方向とも１００mmピッチでＪＩＳＨ０４０１の方法で
行った。板幅方向は1.５００mmの鋼帯幅にわたる１５
点、長手方向も１５点を測定した。なお、サポートロー
ルの駆動を行なう場合は電気モーターを用い、ジョイン
トはユニバーサルジョイントであり、サポートロール、
シンクロールの位置制御は電動モーターで行った。シン
クロール直径は８００mm、サポートロール直径は実施例
６の場合、上側ロール３００mm、無駆動の下側ロール２
５０mmの異径組み合わせ、他の例は上側ロール、下側ロ
ールとも３００mmであった。第１表の各水準は、番号順
に連続通板した。下表によれば実施例１〜実施例７で
は、めっき量制御位置での鋼帯幅方向のＣ反りが解消さ
れ板幅方向めっき量分布が極めて均一となり、同時にフ
ラッタリングが制御されて長手方向のめっき量ばらつき
も極めて小さく、さらに表面のすり疵も発生していな
い。これに対し比較例では、サポートロール駆動による
フラッタリングが顕著で、長手方向のめっき量均一性が
劣り、表面外観もミクロすり疵の発生が0.６％と大き
く、合金化程度の不均一に起因する色調模様が激しい。
また、Ｃ反りが大きく、板幅方向のめっき量ばらつきも
大きく表面すり疵も発生していることが判る。

【００２１】なお、下表において実験例１は図１に示す
第１の実施例の装置を、実験例６は図２に示す第２の実
施例の装置を、他は図３に示す第３の実施例の装置を用
い、また、サポートロール位置欄およびシンクロール位
置欄の数値は、図５において示したシンクロール、サポ
ートロール面が垂直線上に並ぶ位置を基準位置と定め、
この基準位置からの図示する＋、−方向への変位量を示
した。また、実験例７においては下側ロールを−方向へ
５mm位置制御することを併せ実施してある。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明は前記説明から明らかなように、
めっき鋼帯の板幅方向と長手方向の双方のめっき付着量
の不均一性を同時に解決しためっき付着量の均一性に優
れた溶融めっき鋼板を量産できるもので、構造が簡単な
ため安価に提供できる利点もある。従って、本発明は従
来の溶融金属めっき浴中ロール装置の問題点を解決した
ものとして業界の発展に寄与するところ極めて大きいも
のがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略を説明する正面図
である。

【図２】本発明の第２の実施例の概略を説明する正面図
である。

【図３】本発明の第３の実施例の概略を説明する正面図
である。

【図４】本発明におけるサポートロール駆動部の１例を
示す側面図である。

【図５】本発明におけるサポートロールとシンクロール
の位置移動方向の説明図である。

【符号の説明】

１ めっき槽 ２ シンクロール ３ サポートロール 3a 無駆動の下側ロール 3b 上側ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 康成 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき槽内にシンクロールとサポートロ
   ールとを配置した溶融金属めっき浴中ロール装置におい
   て、少なくともシンクロールの直上に位置するサポート
   ロールを無駆動ロールとするとともに、シンクロールと
   サポートロールのうちの少なくとも１つを水平方向に位
   置制御可能としたことを特徴とするめっき付着量の均一
   性に優れた溶融めっき鋼板を得る溶融金属めっき浴中ロ
   ール装置。
2. 【請求項２】 サポートロールが無駆動の下側ロールと
   パスライン規定用の上側ロールとよりなるサポートロー
   ル対であり、このサポートロール対のうち少なくとも一
   方をめっき浴深さ方向に位置制御可能としてある請求項
   １に記載のめっき付着量の均一性に優れた溶融めっき鋼
   板を得る溶融金属めっき浴中ロール装置。