JP3132108B2

JP3132108B2 - 溶融めっき装置

Info

Publication number: JP3132108B2
Application number: JP03318120A
Authority: JP
Inventors: 良之綛田; 健益居
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH05156415A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続溶融めっき装置、
特にめっき操作中の鋼帯幅方向の反りを可及的に少なく
した鋼帯の連続溶融めっき装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融めっき装置でめっき鋼板を製造
する場合、めっき浴中のシンクロールで鋼帯の進行方向
を反転させるが、シンクロールで曲げられたことに起因
して、またそれ以前の母材形状によって鋼帯に幅方向反
りが発生することが知られている。溶融めっきでは、め
っき付着量を制御するためにガスワイピング装置を用い
るが、幅方向の反りが生じているとめっき厚の幅方向の
均一性が阻害され、めっき鋼板の品質低下につながる。

【０００３】かかる鋼帯の幅方向反りの発生原因は、反
転時の曲げ加工によって鋼帯の厚み方向に応力が不均一
に残留することによる。しかし、このような残留応力は
機械的拘束力によってその部分において抑えることがで
きる。そこで、タッチロールやパッドを用いて鋼板の振
動を防止し、その拘束力によって付随的に幅方向反りを
抑止する方法が一般的に行われている。

【０００４】また、鋼帯に対して浴中のスナップロール
で曲げ加工を施し反りを矯正する装置が、特開平２−20
0759号公報等で提案されている。さらに特公昭63−5041
8 号公報や特開平３−31464号公報に示されるように、
溶融金属を噴出しながら非接触形態で鋼帯を支持すると
ともにＳ字に曲げ加工する装置や方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タッチ
ロールやパッドによる付随的な抑止策では幅反りを完全
に解消することは難しい。そのためラインが低速で進行
する場合には、あまり問題でなかったものの、薄目付、
高速化を進める場合は、ガスワイピングノズルを鋼帯に
近接させる必要から従来問題とされなかった小さな反り
が、めっき付着量の均一化に影響するようになった。

【０００６】そこで浴中に、スナップロールを配して、
反り矯正を行い、残留応力を消失させることで浴出側で
の幅方向反りを消去する方法が提案されている。この方
法では鋼帯に対する矯正ロールの押し込み量によって加
工曲率を変えるが、ロール径やロールの配置を適切にす
れば、反り矯正の精度は比較的良い。

【０００７】しかし、通板材の中でも板厚の最大や最小
の所では、必ずしもロール径が最適に選ばれているわけ
ではなく、代表板厚に対して最適化するように選定され
ている。ロール径を適宜変更すれば良いが、ロールは浴
中に設けられているため交換は容易でなく、基準となる
板厚に対して大きく異なる厚板や薄板では矯正可能な範
囲が制限されている。さらに浴中ロールは軸受けも浴内
にあるため、長時間の使用で溶融金属による腐食摩耗を
生じ、ロール軸のがたつきやふれまわりが発生し、鋼帯
の振動を誘発する。これによってめっき厚も不均一にな
る。

【０００８】一方、鋼帯を溶融金属の噴流によって非接
触で支持する方式では非接触であるため疵発生を抑止す
る利点がある。しかし鋼帯をＳ字に曲げて浴出側でフラ
ットにする方法では、ロール押し込みによって鋼帯に曲
げ加工を加えて反りを消去する方法に比して精度が十分
でなく、パスラインも安定しているとは言い難い。

【０００９】ここに、本発明は、振動や疵発生を抑止
し、反りを精度良く矯正し、しかも矯正可能な板厚レン
ジを大幅に変更可能な溶融めっき装置を提供し、高速め
っきを行っても板厚にかかわらずめっき厚の精度を向上
させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題解決のために種々検討を重ねたが、その際、次の点に
着目した。

【００１１】すでに知られているように、鋼帯をロール
に巻付け、適当な加工曲率を与えることによって塑性変
形を加え、反りを矯正消去することが可能である。従来
はめっき浴に浸したスナップロールによってそのような
塑性変形を加え反り矯正を行ってきた。しかし、鋼帯に
与える加工曲率が同等であればロールを用いる必要はな
く、流体を介して鋼帯に外力を加え所定の加工曲率を与
えてやれば、同様に矯正される筈である。そのような構
成をとれば、ロールによる回転部分がないため振動も大
幅に抑止される筈である。ここに、そのような検討を通
じて本発明者らは次のような知見を得た。

【００１２】鋼帯に対して噴流を衝突させて鋼帯を曲
げると、ロールを用いた場合のように滑らかな加工曲率
が得られないが、鋼帯に当接する部分が鋼帯長手方向に
円弧形状を有する支持部材を用いて曲げ加工すれば精度
の良い矯正が行える。

【００１３】その円弧形状の半径を、鋼帯の長手方向
に対して連続的に変更しておけば、支持部材を回転させ
て鋼帯との当接面を変えることは、ロール径を変化させ
ることに相当することになる。

【００１４】しかも円弧状の支持部材が液体を供給
し、対向する鋼帯との界面に薄い流体層を形成させるこ
とによって、鋼帯との接触を排することが可能となり疵
発生が抑止される。

【００１５】よって、本発明の要旨とするところは、め
っき槽と、このめっき槽に収容されるめっき浴に浸漬さ
れる位置に保持されるシンクロールと、このシンクロー
ルの下流側に設けた、鋼帯の両面または片面にめっき浴
中で流体を介して当接する鋼帯の支持部材とから構成さ
れる溶融めっき装置であって、前記支持部材の鋼帯との
対向面が鋼帯の進行方向に対して、半径が連続して変化
する円弧形状であり、この支持部材の鋼帯に対する押込
み量を変更する機構を備えるとともに、この支持部材の
鋼帯との対向面における円弧の半径を変更するための回
転機構を設けたことを特徴とする溶融めっき装置であ
る。

【００１６】本発明の好適態様によれば、上記シンクロ
ールは、ロール表面に左右対称に２条以上のロール全周
に亘る流体吹出し口を有し、その吹出し口にロール径方
向に２枚以上の仕切板を設けた流体支持ロールから構成
してもよい。鋼帯とロールとの接触機会が少なくなりそ
れだけ疵発生が効果的に防止される。

【００１７】また、別の態様によれば、上記流体支持ロ
ールは、ロールの鋼帯巻掛け面の反対側に流体室を配
し、その流体室とロールの境界よりロールと鋼帯との界
面に流体を噴出するようにした構造を有するものであっ
てもよい。

【００１８】

【作用】次に、添付図面を参照しながら、本発明の作用
および機構についてさらに具体的に説明する。

【００１９】(1) 矯正方法図１に流体支持部材を配した溶融めっき装置の一例を示
す。図中、本発明にかかる溶融めっき装置10は、一部略
式で示すめっき槽12、シンクロール14およびその下流に
対になって設けられた支持部材16、18から構成される。
これらの各要素は図示しないめっき浴中に浸漬される。
鋼帯22はめっき浴に至る以前に多数のロールによって曲
げられており、その結果として反りを発生する。直近の
ロールによる影響を考えればＣのシンクロール14で正の
幅方向反りを形成する。図中Ａ、Ｂには、反り矯正用の
流体支持部材16、18を配しており、この箇所には従来は
スナップロール (矯正ロールやスタビライジングロール
とも言う) を配置していた。ここでＢの支持部材16の押
し込み量を変えることによって鋼帯22に対する曲げの加
工曲率が変化し反り量をコントロールして矯正する。

【００２０】図２に上支持部材のロールと対向する面の
半径をRu (＝150mm)、下支持部材のそれを R_L( ＝125m
m)としてそれぞれを固定した状態で0.4 〜2.0mm の鋼帯
を矯正した場合のＢの流体支持部材16の押し込み量とそ
の時の反り量の関係を示す。厚さ0.8t(mm)の鋼帯に着目
するとＢの支持部材16を押し込むことによって負から正
に反りを作ることができる。換言すれば反りを矯正でき
る。板厚0.8t(mm)の場合であれば、押し込み量を15mm前
後で変化させることによって反りを零にできる。ところ
が、板厚が変化すると押し込みに対する反り挙動が変化
する。反りを零にする押し込み量は存在するが、コント
ロールの容易さの点では、正負のバランスを良くするこ
とが望ましい。なお、図示例で支持部材16、18の円弧形
状は半円形であり、その面の曲率半径は連続して変更し
てある。

【００２１】次に、Ａ、Ｂの流体支持部材16、18を回転
させ、鋼帯に対向する面の半径Ru、R_Lを変化させた結
果を図３および図４に示す。なお、流体支持部材16、18
の支持、回転機構は特に説明しないが、当業者にはこれ
までの説明から自明であろう。

【００２２】図３は0.4tの鋼帯に対する押し込みと反り
の関係で、Ruを小さくすることによって△印で示すよう
に正負のバランスが改善されたことを示す。つまり、押
し込み量を15mmの近くで変化させることによって容易に
矯正できるようになった。

【００２３】また、図４は2.0tの鋼帯に対する押し込み
と反りの関係でRuを大きくすることによって×印で示す
ように正負のバランスが改善されたことを示す。つま
り、押し込み量を15mmの近くで変化させることによって
容易に矯正できるようになった。

【００２４】このように押し込み量を変えるだけでな
く、鋼帯に対する流体支持部材の曲率半径を変えること
によって種々の板厚に対して精度良く矯正が行えること
が分かる。

【００２５】(2) 振動抑止効果スナップロールやシンクロールには回転のための軸受部
があり、この部分がめっき浴内で腐食されやすく、がた
つきや回転むらを発生しやすい。特にスナップロールは
巻付角度が小さいため、軸を補助的に駆動してやる必要
があり、振動等が発生してめっき厚の不均一を発生させ
る。しかし、本発明によればそれらに代えて流体支持部
材16、18を使用して鋼帯を流体支持することによって、
ロールの回転が無くなり振動発生が抑止される。また、
ロールとの接触による疵発生も防止される。

【００２６】(3) シンクロールの浮揚支持化による効果図５にシンクロール14を流体支持型のロール24とした場
合の構成を示す。図６は、流体支持ロール24の一例を、
図７はその分解図を、そして図８は流体支持ロール24と
流体室の組み合わせの一例をそれぞれ示す。図６におい
てロール表面に左右対称に間隔Ｗ_Oをもって２条以上の
ロール全周に亘る流体吹出し口52を有し、その吹出し口
52においてロール径方向に２枚以上の仕切板を設けてい
る。

【００２７】図示例の構造では、ロール本体50は内側ロ
ール60に外側ロール62を組込んだ構成となっている。吹
出し口52は内、外側ロール60、62によって形成され、こ
の流体吹出し口52の吹き出し角度 (θ) は、図示のよう
にロール中心軸に対し例えば30°≦θ≦90°に調整され
ている。70は流体溜め63から吹出し口52への流体供給口
である。

【００２８】図７は図６の流体支持ロールの分解図であ
り、吹出し口52においてロール径方向に複数の仕切板14
0 が設けられている。一種の整流作用を行い、吹出し口
52のいずれの方向にも均一な圧力の流体を供給すること
ができる。

【００２９】図８は、流体支持ロールが、ロールの鋼帯
巻掛け面の反対側に流体室を配した例を示すもので、流
体支持ロール50のストリップ巻掛面と反対側には、ロー
ル表面に対向させて設けた流体室56が設けられている。
流体室56と流体支持ロールとの境界に形成されたスリッ
ト部は流体支持ロールとストリップの界面に流体を供給
する流体噴出ノズルを両側に二つ設けている。符号59は
この流体室56への流体供給管を示す。

【００３０】作動開始するには、まず流体供給管54およ
び59を経て外部より流体を流体支持装置に導入するが、
そのとき導入する流体は、ロール本体50と流体室56にそ
れぞれ供給する。ここでロール本体50に送られた流体
は、ロール中央の中空部に蓄えられ、次いで、その流体
は、図６に示す矢印の方向に流れ、内側ロール60の端面
テーパ面に設けられた孔70 (図６参照) を通りロール表
面に設けたノズル52より放射状に噴出する。

【００３１】このときロール50の下面のノズル52からの
流体の噴出は、図８に示すように、流体室56のロールに
対向する円弧部86によって抑止されている。一方、ロー
ル下面に設置した流体室56に供給された流体は、ロール
表面との境界部、つまりスリット部58よりロールと鋼帯
との界面に噴出する。

【００３２】このようにシンクロールの代替として鋼帯
を浮揚支持させるとロールと鋼帯との間にドロス、その
他の異物を巻き込んで発生させる押し込み疵が抑止され
る。つまり、流体支持部材を使った振動やスリップ抑止
効果との相乗で製品品質が向上する。

【００３３】(4) 流体支持部材図９、図10に流体支持部材16、18の例を示すが、幅方向
に伸びる流体吹出しノズル80を構成してもよいし、多数
の噴出口82を有する形式でも良く、特に限定するもので
はない。

【００３４】次に、流体支持部材16、18の断面形状、つ
まり鋼帯の長手方向に対する円弧の曲率半径について述
べる。小さい半径が大径まで連続して存在すれば、特に
形状が限定されるものではない。連続的に変化するとが
望ましいため、一例としてインボリュート曲線を用いて
設計すると良い。インボリュート曲線は次の座標系で表
示される。式中の各記号は図14に示す通りである。

【００３５】

【数１】

【００３６】板厚に合わせて曲率半径を変えるが、100
〜200程度で半径を設定すれば、矯正能力は十分大きく
なる。そこで例えばl₁＝250 mm、Ｒ＝57mmとすれば

【００３７】

【数２】

【００３８】で半径が250 〜100 mmで変化するため適当
な曲線が得られる。

【００３９】しかし、これに限定されることなく、板厚
に合わせてl₁、Ｒ、θを適切に組み合わせればよい。

【００４０】(5) 鋼帯の浮揚高さについて流体 (溶融金属) を介して鋼帯を浮揚支持するが、鋼帯
の矯正を正確に行うためには円弧形状に沿わせることが
重要である。具体的な鋼帯の浮揚支持機構は前述の図
９、図10において説明した流体吹出しノズル80および噴
出口82である。

【００４１】そこで鋼帯との対向面から流体を供給し、
流体層を形成させる。浮揚高さは数mm以内にすることが
加工曲率の精度向上のために必要であり、１mm程度以内
の浮き高さにすることが望ましい。またランニングコス
トの点からも必要以上に浮かせる必要はない。

【００４２】

【実施例】図11に示す本発明にかかる溶融めっき装置を
用意した。具体的構成は図５〜図８と同様であった。図
12に支持部材16、18の配置状態だけを示す。めっき浴中
にはＣの流体支持ロールであるシンクロール14とそれと
組合せたＤの流体室56も有するものとし、Ａ、Ｂの矯正
部材である支持部材16、18を配置した。浴中の溶融亜鉛
をポンプで循環させ、流体支持部材とロール、流体室に
供給した。鋼帯22は焼鈍炉内からスナウトを通った後、
流体支持ロールのシンクロール14で方向を反転して上方
に引き上げられる。

【００４３】そして、流体支持部材16および18で鋼帯22
を矯正した。ここで支持部材16は曲率半径が100 〜230
mmの間で連続的に変化する形状で、支持部材18は120 〜
200mmの間で変化する形状とした。どちらも、回転支持
の角度を変化させることによって、鋼帯に対向する面の
最小の曲率半径を上記数値の範囲で任意に設定できる。
また、鋼帯に対する押し込み量を変化させる機構を有す
る。

【００４４】シンクロール14の直径は700 mmとした。こ
の配置で0.3 〜3.2 mm厚×1800幅鋼板の溶融めっきを行
ったが、鋼帯が流体によって支持された結果として、ロ
ールと鋼帯のスリップによる疵やドロスによる押込み疵
の発生が大幅に低減した。ロールの回転によるガタつき
から発生する振動やスナップロールの駆動系が発生する
振動が排除されるため、めっき厚の変動が防止された。

【００４５】次に上記装置を用いて鋼帯速度180m/minの
高速で溶融亜鉛めっきを施した場合のめっき付着量と、
上記装置で支持部材16、18を使用しない従来の方法（ロ
ール矯正）により鋼帯速度100m/minで溶融亜鉛めっきを
行った場合のめっき付着量とを調べた。

【００４６】従来の方法ではロールのがたつき等で振動
が発生し高速化が制約され、しかも幅反りの大きさによ
りワイピングノズルの距離も制限されていた。本発明に
よれば鋼帯の矯正効果はロールによる場合と同様であ
り、しかも、ロールであれば板厚によって矯正域が変化
するが、本発明装置によれば、ロール径に相当する支持
部材の連続して変化する曲率半径を任意に選択できるた
め、矯正域も板厚に対応して十分広く確保されている。
つまり、振動抑止と反り矯正の精度向上によってさらに
ワイピングノズルを鋼帯に近接できたことによって、め
っき厚の均一性が向上、偏差は基準厚みに対して２％以
下に押さえることができた。また、高速化によるスナッ
プロールと鋼板のスリップや、駆動系からの振動の増大
も防止できた。その結果、図15より明らかなように本発
明により高速であっても薄目付けが可能であった。

【００４７】さらに図12に示す配置以外にも図13に示す
配置でも実験したが、鋼帯の反りを矯正できることが確
認された。つまり、先に述べた配置に特定限定されるも
のではなく、種々の配置が可能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明の溶融めっき装置は、幅反りを高
精度で矯正してワイピングノズルを近接することによっ
て、幅方向に均一な目付量のめっき鋼板を製造できる。
しかも、振動等が抑止されているため、高速化、薄目付
化に効果が大きく鋼板表面の疵発生も大幅に低減でき
る。

【００４９】幅反り矯正についても、その反り量の制御
が容易であり扱い易い装置を提供できる。しかも回転部
分を減少または排除できるため、経時的な精度の劣化も
減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるめっき装置の概要図である。

【図２】本発明における流体支持部材の押し込み量と反
り量の関係 (曲率半径を固定した場合) を示す図であ
る。

【図３】本発明による、反り矯正に対する効果を示すグ
ラフである。

【図４】本発明による、反り矯正に対する効果を示すグ
ラフである。

【図５】本発明によるめっき装置の別の概要図である。

【図６】流体支持ロールの一例の断面図である。

【図７】図６の流体支持ロールの分解図である。

【図８】流体支持ロールと流体室の組み合わせの一例の
斜視図である。

【図９】流体支持部材のノズル形状の説明図である。

【図１０】流体支持部材の別のノズル形状の説明図であ
る。

【図１１】本発明による流体の供給経路の概略図であ
る。

【図１２】流体支持部材の配置例を示す。

【図１３】流体支持部材の別の配列例を示す。

【図１４】インボリュート曲線の説明図である。

【図１５】本発明の実施例の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

10 : 溶融めっき装置 12 : めっき槽 14 : シンクロール 16 : 流体支持部材 18 : 〃 20 : トップロール 22 : 鋼帯

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき槽と、このめっき槽に収容される
めっき浴に浸漬される位置に保持されるシンクロール
と、このシンクロールの下流側に設けた、鋼帯の両面ま
たは片面にめっき浴中で流体を介して当接する鋼帯の支
持部材とから構成される溶融めっき装置であって、前記
支持部材の鋼帯との対向面が鋼帯の進行方向に対して、
半径が連続して変化する円弧形状であり、この支持部材
の鋼帯に対する押込み量を変更する機構を備えたことを
特徴とする溶融めっき装置。
【請求項２】前記支持部材の鋼帯との対向面における
円弧の半径を変更するための回転機構を設けた請求項１
記載の溶融めっき装置。
【請求項３】前記シンクロールが、ロール表面に左右
対称に２条以上のロール全周に亘る流体吹出し口を有
し、その吹出し口においてロール径方向に２枚以上の仕
切板を設けたことを特徴とする流体支持ロールである請
求項１または２記載の溶融めっき装置。
【請求項４】前記流体支持ロールが、ロールの鋼帯巻
掛け面の反対側に流体室を配し、その流体室とロールと
の境界部よりロールと鋼帯との界面に流体を噴出するよ
うにした構造を有する請求項３記載の溶融めっき装置。