特許 7140706 スナウト設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-12

(45)【発行日】2022-09-21

(54)【発明の名称】スナウト設備

(51)【国際特許分類】

   C23C 2/02 20060101AFI20220913BHJP

   C23C 2/40 20060101ALI20220913BHJP

   C23C 2/06 20060101ALI20220913BHJP

   C22C 21/10 20060101ALI20220913BHJP

   C21D 1/48 20060101ALI20220913BHJP

   C21D 9/56 20060101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

C23C2/02

C23C2/40

C23C2/06

C22C21/10

C21D1/48

C21D9/56 101A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019073330

(22)【出願日】2019-04-08

(65)【公開番号】P2020172670

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000207436

【氏名又は名称】日鉄鋼板株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】長田 寛史

(72)【発明者】

【氏名】近重 直機

(72)【発明者】

【氏名】近藤 修一

【審査官】松岡 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－３４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－２４６１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２２８０１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ ２／００－ ２／４０

Ｃ２１Ｄ ９／５２－ ９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼鈍炉の終端部に配設されるホットブライドルロールと、前記終端部から溶融金属が貯留されるめっきポットに向かって延出するスナウトとを有する溶融亜鉛メッキラインのスナウト設備であって、
前記終端部の雰囲気温度を上昇させるためのヒータと、
前記ホットブライドルロールにおける鋼帯が接触する鋼帯接触部と鋼帯が接触しない鋼帯非接触部との温度差を縮小するための温度調節手段と、
を有することを特徴とするスナウト設備。

【請求項2】

前記温度調節手段は、前記ホットブライドルロールの前記鋼帯非接触部を冷却する冷却手段であることを特徴とする請求項１に記載のスナウト設備。

【請求項3】

前記冷却手段は、前記鋼帯非接触部に対して冷却用の不活性ガスを吹き付ける吹き付け装置であることを特徴とする請求項２に記載のスナウト設備。

【請求項4】

前記不活性ガスの吹き付け位置は、前記ホットブライドルロールのロール本体の軸方向端部から１２５ｍｍ以内の位置であることを特徴とする請求項３に記載のスナウト設備。

【請求項5】

前記溶融金属は、Ａｌを５５質量％、Ｓｉを１．６質量％含み、残部がＺｎからなる溶融金属であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つにスナウト設備。

【請求項6】

前記ヒータにより加熱された前記終端部の雰囲気温度は、前記終端部に進入する前記鋼帯の板温よりも高いことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載のスナウト設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶融亜鉛メッキラインのスナウト設備に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融亜鉛メッキラインのライン設備として、焼鈍炉で焼鈍した鋼帯をホットブライドルロール及びスナウトを介して溶融金属浴に進入させるスナウト設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。スナウトは、溶融金属を貯留しためっきポットに延出しており、ガルバリウム鋼板（登録商標）の場合、溶融金属として５５％Ａｌ－Ｚｎ合金が用いられる。

【0003】

上述のライン設備では、浴温が高温（６００℃以上）であるため、めっきポットからＺｎガスが発生し、この発生したＺｎガスが、スナウトを介して焼鈍炉に流入した後、冷却され、固形物として鋼帯に付着する場合がある。この課題を解決するために、焼鈍炉の終端部にヒータを設置する技術が知られている。ヒータを作動させて、Ｚｎガスの温度低下を防止することにより、Ｚｎガス由来の固形物が鋼帯に付着することが防止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－２９３４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者等は、ヒータによって加熱されたホットブライドルロールが、絞り形状に熱変形し、鋼帯が蛇行する課題を発見した。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本願発明に係るスナウト設備は、（１）焼鈍炉の終端部に配設されるホットブライドルロールと、前記終端部から溶融金属が貯留されるめっきポットに向かって延出するスナウトとを有する溶融亜鉛メッキラインのスナウト設備であって、前記終端部の雰囲気温度を上昇させるためのヒータと、前記ホットブライドルロールにおける鋼帯が接触する鋼帯接触部と鋼帯が接触しない鋼帯非接触部との温度差を縮小するための温度調節手段と、を有することを特徴とする。

【0007】

（２）前記温度調節手段は、前記ホットブライドルロールの前記鋼帯非接触部を冷却する冷却手段であることを特徴とする上記（１）に記載のスナウト設備。

【0008】

（３）前記冷却手段は、前記鋼帯非接触部に対して冷却用の不活性ガスを吹き付ける吹き付け装置であることを特徴とする上記（２）に記載のスナウト設備。

【0009】

（４）前記不活性ガスの吹き付け位置は、前記ホットブライドルロールのロール本体の軸方向端部から１２５ｍｍ以内の位置であることを特徴とする上記（３）に記載のスナウト設備。

【0010】

（５）前記溶融金属は、Ａｌを５５質量％、Ｓｉを１．６質量％含み、残部がＺｎからなる溶融金属であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちいずれか一つにスナウト設備。

【0011】

（６）前記ヒータにより加熱された前記終端部の雰囲気温度は、前記終端部に進入する前記鋼帯の板温よりも高いことを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載のスナウト設備。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、焼鈍炉の終端部の雰囲気温度を上昇させるためのヒータを設置することにより、めっきポットから発生したＺｎガス由来の固形物が鋼帯に付着することを防止できる。また、ホットブライドルロールにおける鋼帯が接触する鋼帯接触部と鋼帯が接触しない鋼帯非接触部との温度差を縮小するための温度調節手段を設けることにより、ホットブライドルロールが絞り形状に熱変形して、鋼帯が蛇行することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】溶融亜鉛メッキラインの一部における概略図である。

【図2】焼鈍炉の終端部を拡大した拡大図である。

【図3】吹き付け装置の設置図である。

【図4】防熱板の設置図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、溶融亜鉛メッキラインの一部における概略図であり、矢印は鋼帯Ｓの搬送方向を示している。図２は、図１に点線で示す１５Aの拡大図、言い換えると、焼鈍炉の終端部の拡大図である。溶融亜鉛メッキライン１において、鋼帯Ｓは上下一対の入側ブライドルロール１１を介して焼鈍炉１５に搬送される。焼鈍炉１５は、加熱、温度保持、冷却等の温度パターンを与えて、連続的に鋼帯Ｓを焼鈍する。焼鈍炉１５の終端部１５Ａには、一対のホットブライドルロール１２が設置されている。なお、鋼帯Ｓの搬送方向上流側に位置するホットブライドルロール１２を特に上流側ホットブライドルロール１２ａと定義し、鋼帯Ｓの搬送方向下流側に位置するホットブライドルロール１２を特に下流側ホットブライドルロール１２ｂと定義するものとする。ただし、上流側ホットブライドルロール１２ａ及び下流側ホットブライドルロール１２ｂを特に区別する必要がない場合には、これらを纏めてホットブライドルロール１２と称するものとする。

【0015】

焼鈍炉１５の終端部１５Ａには、さらに、めっきポット１４に向かって延出するダクト状のスナウト１７が設けられている。ホットブライドルロール１２は、焼鈍炉１５の終端部１５Ａに到達した鋼帯Ｓの搬送方向を水平方向から下斜方向に方向転換させ、スナウト１７に向かって鋼帯Ｓを進入させる。スナウト１７は、焼鈍炉１５からめっきポット１４に鋼帯Ｓが搬送されるときに、鋼帯Ｓが外気に触れることを防止する。これにより、鋼帯Ｓがめっきポット１４に向かう途中で酸化されることを抑制できる。

【0016】

めっきポット１４内には、アルミニウム及び亜鉛を含む溶融金属が貯留されている。言い換えると、めっきポット１４内には、ＪＩＳ Ｇ３３２１に規定されるガルバリウム鋼板（登録商標）を製造するためのＡｌ成分を多く含む、溶融金属が貯留されている。より具体的には、Ａｌを５５質量％含み、１．６質量％ケイ素、残部がＺｎからなる溶融金属が、めっきポット１４内に貯留されている。ここで、溶融金属は浴温が高い（約６００℃）ため、めっきポット１４に貯留されたＺｎは一部ガス化して、スナウト１７に進入する。

【0017】

めっきポット１４には、シンクロール１３が浸漬されている。シンクロール１３は、溶融金属内に進入した鋼帯Ｓの搬送方向を下斜方向から上方向に方向転換する。シンクロール１３の表面は、耐溶融金属腐食性等を有する溶射皮膜によって表面処理しておくことが望ましい。

【0018】

ここで、スナウト１７に進入したＺｎガスは、スナウト１７内を上昇して、焼鈍炉１５の終端部１５Ａに流入する。焼鈍炉１５の終端部１５ＡにおいてＺｎガスが冷却されると、鋼帯ＳにＺｎが付着して製品不良を起こすおそれがある。そこで、焼鈍炉１５の終端部１５Ａには、ヒータが設けられている。本実施形態のヒータは、チューブヒータ１６及び鉄皮ヒータ１８から構成される。鉄皮ヒータ１８は、焼鈍炉１５の終端部１５Ａの外壁を形成する鉄皮に設置されている。ただし、終端部１５Ａの外壁を保護するために、鉄皮ヒータ１８と鉄皮との間に防熱板（不図示）を介在させてもよい。鉄皮ヒータ１８を作動させることにより、終端部１５Ａの雰囲気温度を所定温度以上に高めることができる。ただし、鉄皮ヒータ１８だけでは、終端部１５Ａの雰囲気温度をＺｎガスが固体化する温度よりも高い温度に温度制御できない場合がある。そこで、本実施形態では、終端部１５Ａの雰囲気温度を前記の固体化する温度よりも高い温度に温度制御するために、チューブヒータ１６を設置している。

【0019】

チューブヒータ１６は、焼鈍炉１５の炉内（言い換えると、終端部１５Ａの炉内）に設置されている。ここで、終端部１５Ａには、ホットブライドルロール１２を配置したり、鋼帯Ｓの搬送路を形成する必要があるため、他の部材を配置するスペースが制限されている。本実施形態では、下流側ホットブライドルロール１２ｂの側方（言い換えると、焼鈍炉１５における鋼帯Ｓの搬送方向において、下流側ホットブライドルロール１２ｂの上流側）に形成された設置スペースにチューブヒータ１６を設置している。チューブヒータ１６には、例えば、ヒータが内挿された鋼管を用いることができる。

【0020】

ここで、チューブヒータ１６と下流側ホットブライドルロール１２ｂとの距離が過度に長くなると、炉内に流入したＺｎガスの温度低下を招き、鋼帯ＳにＺｎの固形物が付着する。したがって、チューブヒータ１６は、下流側ホットブライドルロール１２ｂのロール中心から鋼帯Ｓの搬送方向上流に向かってＬｍｍ以内に設置することが望ましい。Ｌｍｍは例えば１０００ｍｍに設定することができる。下流側ホットブライドルロール１２ｂのロール中心から鋼帯Ｓの搬送方向上流に向かって１０００ｍｍ以内にチューブヒータ１６を設置することにより、終端部１５Ａの雰囲気温度を目標温度である約５７０℃に温度制御することができる。これにより、温度低下したＺｎガスが、固形物として鋼帯Ｓに付着することを防止できる。なお、Ｌｍｍの終点は、終端部１５Ａの開始位置に相当する。つまり、焼鈍炉１５のうち点線Ｘ１（図２参照）よりも右側の領域が終端部１５Ａに相当する。チューブヒータ１６は、ホットブライドルロール１２よりも軸方向長さが大きく設定されている。

【0021】

本実施形態では、チューブヒータ１６を二本設置しているが、終端部１５Ａの雰囲気温度を約５７０℃に温度制御できれば、チューブヒータ１６の本数は特に限定しない。例えば、チューブヒータ１６は、一本、或いは三本以上であってもよい。

【0022】

次に、チューブヒータ１６を設置することによる課題について説明する。チューブヒータ１６の近傍直上には、鋼帯Ｓの搬送路が形成されているため、鋼帯Ｓに向かう輻射熱が鋼帯Ｓによって反射される。その結果、この反射された輻射熱（以下、反射輻射熱という場合がある）によって下流側ホットブライドルロール１２ｂが加熱される。鋼帯Ｓの幅が大きくなるほど、反射輻射熱によって加熱される下流側ホットブライドルロール１２ｂの軸方向長さ（面積）が大きくなる。

【0023】

ここで、ホットブライドルロール１２に進入する鋼帯Ｓの温度は、約５２０℃に設定されている。したがって、下流側ホットブライドルロール１２ｂは、反射輻射熱によって約５７０℃の温度雰囲気に晒される一方で、鋼帯Ｓに接する部分（以下、鋼帯接触部と言う場合がある）は、より温度の低い鋼帯Ｓと接触することにより冷却される。したがって、下流側ホットブライドルロール１２ｂのうち鋼帯接触部と鋼帯Ｓに接しない部分（以下、鋼帯非接触部と言う場合がある）との間に温度差が生じる。その結果、下流側ホットブライドルロール１２ｂは、軸方向における中心側が小径、軸方向における端部側が大径の絞り形状に熱変形し、鋼帯Ｓが蛇行するおそれがある。

【0024】

ここで、鋼帯Ｓの温度を焼鈍炉１５の終端部１５Ａの雰囲気温度に近づけることにより、下流側ホットブライドルロール１２ｂが絞り形状に熱変形することを抑制できる。しかしながら、鋼帯Ｓを５２０℃よりも高い温度（例えば、５７０℃）に上げると、めっきポット１４内に進入した鋼帯Sから溶出する鉄成分が増加して、めっき表面外観に悪影響を及ぼすボトムドロスの堆積がめっきポット１４内において進行するおそれがある。

【0025】

上述の問題（下流側ホットブライドルロール１２ｂが絞り形状に熱変形することによる鋼帯Ｓの蛇行）を解決する方法として、下流側ホットブライドルロール１２ｂの鋼帯非接触部を冷却する冷却手段を設けることが考えられる。図３は、冷却手段の一例である吹き付け装置の設置図（斜視図）である。下流側ホットブライドルロール１２ｂは、ロール本体１２ｂ１とロール軸部１２ｂ２とを有している。ロール軸部１２ｂ２は、不図示の軸受け部に支持されており、鋼帯Ｓの搬送方向に対応した方向に回転動作する。ロール本体１２ｂ１は、常温（つまり、チューブヒータ１６の停止状態）において、外径が一定の円筒形状に形成されている。

【0026】

説明の便宜上、ロール本体１２ｂ１における鋼帯接触部Ｒ１をハッチングで示し、ロール本体１２ｂ１における鋼帯非接触部Ｒ２をハッチングせずに示している。径方向において鋼帯非接触部Ｒ２と向き合う位置には、吹き付け装置１９が配置されている。吹き付け装置１９は、導入管１９ａを介して供給される不活性ガスとしてのＮ_２ガスを鋼帯非接触部Ｒ２に向かって吹き付ける。なお、冷却ガスとして不活性ガスを用いることにより、鋼帯Ｓの酸化を抑制することができる。

【0027】

ここで、ロール本体１２ｂ１の軸方向長さは一般的に約１５００ｍｍであり、鋼帯Ｓの板幅は一般的に６１０ｍｍ～１２１９ｍｍである。不活性ガスが鋼帯Ｓに直接吹き付けられると、鋼帯Ｓの温度が低下する一方で、鋼帯Ｓの板幅は一定でなく、鋼帯接触部Ｒ１及び鋼帯非接触部Ｒ２の面積比は変化する。したがって、鋼帯Ｓの板幅が最大（１２１９ｍｍ）となるときでも、不活性ガスが鋼帯Ｓに当たらないように、不活性ガスの吹き付け位置をロール本体１２ｂ１の軸方向端部から１２５ｍｍ以内の位置に設定することが望ましい。

【0028】

上述のように、ロール本体１２ｂ１の鋼帯非接触部Ｒ２を冷却することにより、鋼帯接触部Ｒ１と鋼帯非接触部Ｒ２との温度差が縮小する。これにより、下側ホットブライドルロール１２ｂの外径が軸方向の位置に応じて変動することを抑制できる。つまり、ロール本体１２ｂ１を略円筒形状に維持できるため、鋼帯Ｓが蛇行することを抑制できる。

【0029】

ここで、冷却手段を設けずに、予め熱変形を考慮したクラウン形状にロール本体１２ｂ１を形成しておく方法も考えられる。しかしながら、鋼帯Ｓの板温は、所定範囲（４７０℃～５２０℃）で変動するため、鋼帯Ｓの板温が変わったときに、ラインを停止して、クラウン量が異なる別の下側ホットブライドルロール１２に交換しなければならない。したがって、鋼帯Ｓの蛇行をクラウン形状で解決する方法は、生産性の低下を招く。これに対して、本実施形態では、鋼帯Ｓが変わったときに、不活性ガスの吹き付け量を変えるだけで、下側ホットブライドルロール１２の軸方向における温度バラツキを抑制することができる。例えば、鋼帯Ｓの板温が５２０℃から４７０℃に温度低下した場合、鋼帯接触部Ｒ１の温度がより低下するため、Ｎ_２ガスの吹き付け量を増やすアクションを実行することにより、鋼帯接触部Ｒ１及び鋼帯非接触部Ｒ２の温度バラツキを効果的に抑制することができる。

【0030】

（変形例１）
上述の実施形態では、鋼帯非接触部Ｒ２にＮ_２ガスを吹き付けることにより、鋼帯Ｓの蛇行を防止したが、これとともに、ステアリング機能をラインに実装してもよい。これにより、鋼帯Ｓの蛇行をより効果的に防止することができる。例えば、特許文献１に示すように、下側ホットブライドルロール１２とシンクロール１３との間にステアリング機能を有するターンダウンロールを設置したり、シンクロール１３にステアリング機能を実装することにより、鋼帯Ｓの蛇行をより効果的に防止することができる。

【0031】

（変形例２）
上述の実施形態では、鋼帯非接触部Ｒ２にＮ_２ガスを吹き付けることにより、鋼帯Ｓの蛇行を防止したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ロール本体１２ｂ１の鋼帯非接触部Ｒ２に対応した領域に冷媒を通すための冷媒管路（冷却手段に相当する）を形成し、この冷媒管路に冷却水、或いは冷却ガスを流すことにより、鋼帯非接触部Ｒ２を冷却してもよい。また、図４に図示するように、ロール本体１２ｂ１と鋼帯Ｓとの間に防熱板３０（温度調節手段に相当する）を設置して、ロール本体１２ｂ１に反射輻射熱を届きにくくしてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１ 溶融亜鉛メッキライン１
１１ 入側ブライドルロール
１２ ホットブライドルロール
１２ａ 上流側ホットブライドルロール
１２ｂ 下流側ホットブライドルロール
１３ シンクロール
１４ めっきポット
１５ 焼鈍炉
１５Ａ 焼鈍炉の終端部
１６ チューブヒータ
１７ スナウト
１８ 鉄皮ヒータ
１９ 吹き付け装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】