JP4696428B2

JP4696428B2 - ストリップの連続溶融金属めっき設備

Info

Publication number: JP4696428B2
Application number: JP2001269228A
Authority: JP
Inventors: 秀行高橋; 宗浩石岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP2003073790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ストリップを連続的に溶融めっきするための装置に関し、特に、溶融めっき槽内でストリップに生じる板反りを矯正することができるストリップの連続溶融金属めっき設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、金属ストリップを連続的に溶融金属めっきするための従来のめっき装置の概略図を示す。ストリップ１は、溶融めっき槽２内の溶融金属浴中に導入され、シンクロール３、下サポートロール４、上サポートロール５を経て溶融めっき槽２の上方に導かれ、ガスワイピング部８においてガスワイピングノズル７により溶融金属をガス絞りすることによりめっき付着量の調整が行われ、次いでトップロール６を経て次工程へ送られる。
【０００３】
ストリップ１は、溶融めっき槽２への導入前及び導入後の過程において各種ロールによって塑性変形を受けているため、めっき付着量を調節するガスワイピング部８に達した時点で幅方向で反り（Ｃ反り）を生じている場合がある。ストリップ１にこのようなＣ反りが生じていると、ストリップ面と両ガスワイピングノズル７との間隔がストリップ幅方向で均一ではなくなるので、ストリップ幅方向のめっき付着量が不均一となり、製品の品質上の問題を生じる。又、ストリップ１がＣ反りを有すると、ガスワイピングノズル７とストリップ１の接触を防止するために両者の間隔を広くする必要があり、ガスワイピングノズル７によるめっき付着量の調整機能が低下し、所定のめっき絞り量を確保するためにライン速度を下げる必要が生じる。従って、ガスワイピング部８でのストリップ１のＣ反りが矯正できれば、ストリップ１の幅方向のめっき付着量を均一にし、且つガスワイピングノズル７をストリップ１の近くに配置してライン速度を上げることができる。
【０００４】
ガスワイピング部でストリップを平坦に矯正する装置が、特公昭６１−３３０５９号公報、特開平６−８１０９４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭６１−３３０５９号公報に記載の装置は、３本のサポートロールにより矯正を行うものであるが、この装置はメンテナンスや設備の面でコストがかかる欠点がある。特開平６−８１０９４号公報に記載の装置は、裏（下）サポートロールの押込み量を調整可能としてストリップの矯正を行うものであるが、ストリップ厚が厚くなったときや軟質材の時に十分な矯正能を持たないという問題があった。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、特に板厚が厚く、軟質なストリップに連続溶融金属めっきを施す場合においても、ガスワイピング部でのストリップのＣ反りを適切に矯正することのできるストリップの連続溶融金属めっき設備を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。尚、本発明においてパスラインとは、従来技術においてストリップが通板されるラインであり、トップロールのストリップ接触始点を通る垂線の延長線上である。
【０００８】
（１）溶融めっき槽と、該溶融めっき槽内に配置されるシンクロールと、該シンクロール上方位置の溶融めっき槽内に配置される上サポートロール及び下サポートロールと、溶融めっき槽上方に配置されるめっき付着量調整用のガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズル上方に配置されるトップロールとを有し、前記上サポートロールがシンクロールと接触するストリップ面側と接触し、前記下サポートロールが前記ストリップ面の裏面側と接触するように構成された連続溶融金属めっき設備において、前記上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとが間隙を有し、前記下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置していることを特徴とするストリップの連続溶融金属めっき設備。
【０００９】
（２）下サポートロールがシンクロールと接触するストリップ面側と接触し、上サポートロールが前記ストリップ面の裏面側と接触するように構成された（１）の連続溶融金属めっき設備において、前記上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとが間隙を有し、前記下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置していることを特徴とするストリップの連続溶融金属めっき設備。
【００１０】
（３）上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隙が、通板するストリップの厚さ以上、下サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隔以下とすることを特徴とする（１）または（２）に記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
【００１１】
（４）上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隙を調整可能とすることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
【００１２】
（５）ガスワイピングノズルがストリップに対して左右対称に配置されていることを特徴とする、（１）ないし（４）のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
【００１３】
（６）ガスワイピングノズル付近でストリップがパスラインに平行に搬送されることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、連続溶融金属めっき設備内におけるストリップ板幅方向の反り（Ｃ反り）の矯正について実験と検討を重ねた結果、以下のような事実を見出した。
【００１５】
（Ａ）ストリップのガスワイピング部でのＣ反り形状は、ガスワイピング部の直前に変形を加えるサポートロール（＝上サポートロール）による影響が大きく、シンクロールやシンクロールの次にストリップが接触するサポートロール（＝下サポートロール）で与えられる塑性変形の影響は相対的に小さい。
【００１６】
（Ｂ）シンクロールに接する板面をストリップの表面（反対側は裏面）とし、ストリップが表側に凸状の反りを生じた状態を‘＋’、同じく凹状の反りを生じた状態を‘−’とすると、シンクロールによる変形は‘−’、下サポートロールによる変形は‘＋’、上サポートロールによる変形は‘−’である。
【００１７】
（Ｃ）上記（Ａ）、（Ｂ）に記載した現象は、ストリップの板厚が厚い場合や、軟質材の場合に特に顕著である。
【００１８】
以上のことから、ガスワイピング部でストリップをＣ反りのない状態にするためには、以下の（ａ）、（ｂ）の２つの方法が考えられる。
【００１９】
（ａ）下サポートロールによる‘＋’方向の反りの変形量を大きくして、上サポートロールによる‘−’の曲げ戻しで鋼板をフラットにする。
【００２０】
（ｂ）上サポートロールよる塑性変形量を極力抑える。
【００２１】
上記（ａ）の方法はストリップに大きな塑性変形を与えることになり、結果として腰折れやロールきず等の欠陥を引き起こしやすい。これに対し、上記（ｂ）の方法は必要最小限の塑性変形のみを与える方法であるため、腰折れやロールきず等の欠陥を引き起こし難く、（ａ）の方法より有利である。本発明は、上記（ｂ）の方法に着目してなされたものである。
【００２２】
上サポートロールよる塑性変形量を抑える方法の１つとして、上サポートロールの大径化が考えられる。しかし、溶融めっき槽のサイズ、ロールのコスト、メンテナンス性等のため、上サポートロールの大径化には限界があり、ストリップの塑性変形量は大きく抑制できない。これに対して本発明では、上サポートロールのストリップ接触点とパスライン（但し、トップロールのストリップ接触始点を通る垂線の延長線上をパスラインという）とが間隙を有し、前記下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置するように配置する連続溶融金属めっき設備を用いることで、上サポートロールよる塑性変形量を大幅に減少させ、ガスワイピング部に導入されるストリップのＣ反りが適切に防止されることを見出した。
【００２３】
図１に本発明の一実施形態である連続溶融金属めっきラインのめっき装置の概要を示す。図１において、溶融めっき槽２、ガスワイピングノズル７、トップロール６が下方から上方に向け配置され、溶融めっき槽２中にはシンクロール３と２本のサポートロール４、５が下方から上方に向け配置されている。パスラインＬはトップロール６からストリップ１を垂直に下ろしたと仮定した場合のストリップ位置に該当する通常のパスラインであり、トップロールのストリップ接触始点を通る垂線の延長線上である。ガスワイピングノズル７は溶融めっき槽２中の溶融金属浴上に、初期状態ではパスラインＬに対して左右対称に配置されている。シンクロール３通過後のストリップ１の両面に接する２本のサポートロール４、５のうち、シンクロール３と同じ表面に接するロール（表サポートロール）である上サポートロール５は、反対の裏面に接するロール（裏サポートロール）である下サポートロール４に対して上方に位置し、下サポートロール４はストリップ１に対する押込み量が調整可能であるようにパスラインＬに対して進退可能に設けられている。押込み量とは、下サポートロールのストリップ接触点とパスラインＬとの間隔であり、パスライン上にストリップがある場合にストリップを押す方向にロールを移動させる際の、ロールのパスラインＬに対する移動量である。シンクロール３は従来技術と同様に、パスラインＬよりも下サポートロール側に突き出し量を有して配置されている。図１においてはシンクロール３がパスラインに対して突出し量を有する場合を示したが、シンクロール３がパスラインＬ上にある場合にも本発明は適用可能である。
【００２４】
また図１においては、上サポートロールが表サポートロール、下サポートロールが裏サポートロールである場合を示したが、上サポートロールを裏サポートロール、下サポートロールを表サポートロールとする配置も可能である。この場合はシンクロール３のストリップ接触点とパスラインＬとが間隙を有する位置にシンクロール３を配置することが好ましい。
【００２５】
以上のような構成を有するめっき装置において、本発明では、上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとが間隙を有することを特徴とする。上サポートロールの定位置を、従来のパスラインＬ上ではなく、パスラインＬから離れる方向に、パスライン上にストリップがある場合に上サポートロールがストリップを押しこむことなくストリップから離れる方向に移動するものである。下サポートロールは押し込み量を有するように、下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置している。この状態で上サポートロール５を上記のように配置することにより、上サポートロール５よる塑性変形量を抑えることができる。
【００２６】
本発明において、上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインとの間隙を、通板するストリップ１の厚さ以上、下サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隔以下（押し込み量以下）とするのが好ましい。ストリップ１の厚さ未満では塑性変形量の抑制に対して実質的にほとんど効果がなく、また下サポートロール４の押し込み量超えでは、実質的にストリップ１と上サポートロール５との接触が弱くなり、擦り傷等の欠陥となりやすい。
【００２７】
また、上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインとの間隙を調整可能とすることにより、上サポートロール５による塑性変形量が調整可能となるため、Ｃ反り調整が容易となり非常に効果的である。したがって上サポートロール５は移動可能手段を有することが好ましい。
【００２８】
以上の本発明のめっき装置を用いれば、ガスワイピング部８でのストリップ位置がパスラインＬからずれることになる。パスラインＬからのずれが大きいと、ストリップ１表裏でのめっき付着量差が問題になる場合もある。そのような場合は、一対のガスワイピングノズル７を上サポートロール５のパスラインＬからの後退量とほぼ同量、上サポートロール５と同じ方向にパスラインＬに対して移動して、ストリップ１をガスワイピングノズル７間のほぼ中央部に位置させると効果的である。これにより、ストリップ１がガスワイピングノズル７間のほぼ中央部に位置するので、ストリップ１の表裏での付着量差の問題は解消される。
【００２９】
また本発明のめっき装置を用いれば、上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインＬとが間隙を有するので、ガスワイピング部８でストリップ１は斜めの状態である。通常は上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインＬとの間隙が20〜30mm程度であり、これに対して上サポートロール５とトップロール６間の距離が十分長いのでストリップが斜めであることが問題となることは少ない。しかし、ストリップ１の表裏でのめっき付着量差をより厳密にコントロールするためには、ストリップ１がガスワイピング部８を垂直に通過することが好ましい。このためには、溶融めっき槽２上のガスワイピングノズル７とトップロール６との間に、ストリップ１がガスワイピング部８を垂直に通過するようにロールを適宜配置することが好ましい。前記ロールとしては、ストリップの振動を押さえてラインを安定させるために設置するタッチロール９を利用する事ができる。通常、連続溶融金属めっき設備にはタッチロール９が設置されているので、例えば溶融めっき槽２上の、ガスワイピングノズル７とトップロール６との間のタッチロール９を以下のように配置する。ストリップ面のうちシンクロール３に接触する側を表面、反対側を裏面とし、表面に接触するタッチロールを上タッチロール９ａとしてパスラインＬ上に配置し、上タッチロール９ａの下方に位置するストリップ面の裏面に接触する下タッチロール９ｂを、上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインとの間隙と略同量の押込み量を与える位置に配置すると、ガスワイピング部８を通過するストリップ１を垂直にすることができる。同時に一対のガスワイピングノズル７がストリップから等距離になるように配置するとさらに効果的である。
【００３０】
【実施例】
図１に示すめっき装置を用いてストリップ１に連続して溶融金属めっきを行った。ストリップ１は左上方より斜め下に走行し、溶融めっき槽２中の下部に配設されるシンクロール３の周面に表面側がほぼ半周巻付いた後、巻出されて溶融めっき槽２中を上向きに走行し、先ず、裏面が下サポートロール４に接し、次いで、表面が上サポートロール５に接した後、溶融めっき槽２から出てガスワイピングノズル７の間を通り抜けてめっき付着量が制御された後、下タッチロール９ｂ、上タッチロール９ａを通過して、上方に設けられるトップロール６に接して約90°方向転換し水平方向に繰り出される。シンクロール径750mm、上及び下サポートロール径300mm、シンクロール−下サポートロール距離660mm、上サポートロール−下サポートロール距離200mmとした。
【００３１】
下サポートロール４は先端がパスラインＬに対して進退可能に、ほぼ水平方向に移動可能であり、前後に移動させることでストリップ１に対する押し込み量の調整が可能である。
【００３２】
初期状態では、上サポートロール５、下サポートロール４はパスラインＬ上に配置し、一組のガスワイピングノズル７はパスラインＬから等距離に配置した。シンクロール３のパスラインＬからの突き出し量は下サポートロール４側に10mmとした。
【００３３】
上記の装置を用いて、本発明例として、厚さ1.2mmのストリップに、上サポートロール５のストリップ接触点とパスラインＬとの間隙を5mm（パスラインＬから5mm後退）として溶融金属めっきを行った。一組のガスワイピングノズル７はストリップ１から等距離になるように配置した。下サポートロール４の押し込み量を変化させて、ガスワイピング部８でのＣ反り量を測定した。さらに比較例として、上サポートロール５がパスラインＬ上にある初期状態の場合についても本発明例と同様の測定を行った。本発明例と比較例における、下サポートロール４の押し込み量と、ガスワイピング部８でのＣ反り量との関係を図２に示す。
【００３４】
図２によれば、比較例では下サポートロール４の押込み量を変化させてもＣ反りは改善しないのに対し、本発明例では、Ｃ反り量が0mmになる押込み量が存在することが分かる。本発明例において、下サポートロール４の押し込み量を調整してＣ反り量をほぼ0としたところ、ガスワイピング部８でのガスワイピングが効率的に実施でき、めっきの付着量をストリップの幅方向で均一とすることができた。
【００３５】
次に、本発明例と比較例における溶融金属めっきの欠陥の発生状態を比較した。ストリップの振動防止やロール駆動、ドロス噛み込み防止等の観点からある程度は下サポートロールの押込み量を確保する必要があるため、下サポートロール４の押し込み量を、本発明例においてＣ反りがほぼ0mmとなる、6mmとした場合について連続して溶融金属めっきを行い、ロールきず欠陥発生率、腰折れ欠陥発生率を測定した。本発明例と比較例におけるロールきず欠陥発生率と腰折れ欠陥発生率を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１に示すように本発明例ではロールきず欠陥発生率、腰折れ欠陥発生率ともに比較例の場合に比べて減少した。これは比較例の従来方法では、サポートロールによる矯正時に与えられる塑性変形量が大きくなりすぎるため、塑性変形に起因する欠陥が発生するのに対し、本発明例では塑性変形量が小さいので、欠陥も少なくできることを示している。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、従来は十分に矯正できなかった厚物、軟質材を用いる場合でも、ガスワイピング部でのストリップのＣ反りをほぼ０にできるため、ストリップの幅方向のめっき付着量が均一となる。また、ガスワイピングノズルをストリップに近付けることが可能となり、ライン速度を高速化できるので、生産性が向上する。また、不必要に塑性変形を与えることなくＣ反り矯正を行えるため傷、腰折れ等の欠陥発生率も減少し、製品の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である連続溶融金属めっき設備の概略図である。
【図２】本発明例および比較例における下サポートロールの押し込み量とガスワイピング部Ｃ反り量との関係を示すグラフである。
【図３】従来の連続溶融金属めっき設備の概略図である。
【符号の説明】
１：ストリップ
２：溶融めっき槽
３：シンクロール
４：下サポートロール
５：上サポートロール
６：トップロール
７：ガスワイピングノズル
８：ガスワイピング部
９ａ：上タッチロール
９ｂ：下タッチロール

Claims

溶融めっき槽と、該溶融めっき槽内に配置されるシンクロールと、該シンクロール上方位置の溶融めっき槽内に配置される上サポートロール及び下サポートロールと、溶融めっき槽上方に配置されるめっき付着量調整用のガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズル上方に配置されるトップロールとを有し、前記上サポートロールがシンクロールと接触するストリップ面側と接触し、前記下サポートロールが前記ストリップ面の裏面側と接触するように構成された連続溶融金属めっき設備において、前記上サポートロールのストリップ接触点とパスライン（但し、トップロールのストリップ接触始点を通る垂線の延長線上をパスラインという）とが間隙を有し、前記下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置していることを特徴とするストリップの連続溶融金属めっき設備。
溶融めっき槽と、該溶融めっき槽内に配置されるシンクロールと、該シンクロール上方位置の溶融めっき槽内に配置される上サポートロール及び下サポートロールと、溶融めっき槽上方に配置されるめっき付着量調整用のガスワイピングノズルと、ガスワイピングノズル上方に配置されるトップロールとを有し、前記下サポートロールがシンクロールと接触するストリップ面側と接触し、前記上サポートロールが前記ストリップ面の裏面側と接触するように構成された連続溶融金属めっき設備において、前記上サポートロールのストリップ接触点とパスライン（但し、トップロールのストリップ接触始点を通る垂線の延長線上をパスラインという）とが間隙を有し、前記下サポートロールのストリップ接触点が水平方向で前記パスラインよりも上サポートロール側に位置していることを特徴とするストリップの連続溶融金属めっき設備。
上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隙が、通板するストリップの厚さ以上、下サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隔以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
上サポートロールのストリップ接触点とパスラインとの間隙を調整可能とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
ガスワイピングノズルがストリップに対して左右対称に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。
ガスワイピングノズル付近でストリップがパスラインに平行に搬送されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のストリップの連続溶融金属めっき設備。