JP2023150165A

JP2023150165A - 金属帯の電気鍍金装置、金属帯の電気鍍金方法、及び鍍金鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2023150165A
Application number: JP2022059120A
Authority: JP
Inventors: 叡奥村; Toru Okumura; 顕一大須賀; Kenichi Osuga; 佳久澤田; Yoshihisa Sawada; 玄太郎武田; Gentaro Takeda
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-10-16

Abstract

【課題】欠陥の発生リスクや設備の設置スペースを増加させることなく、安価に、且つ、メンテナンス性よく、鍍金電極に金属帯を接触させずに金属帯に電気鍍金を施すことが可能な金属帯の電気鍍金装置及び電気鍍金方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る金属帯の電気鍍金装置は、鍍金液を貯留する鍍金槽と、鍍金槽のそれぞれ入側及び出側に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する一対のダムロールと、鍍金槽内において、金属帯の表面及び裏面に対向するように金属帯の搬送方向に沿って配列された複数の鍍金電極と、金属帯の搬送方向における鍍金電極間に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する少なくとも一対の押さえロールと、を備え、金属帯の搬送方向におけるダムロールと押さえロールとの間の距離が金属帯の厚さ方向の形状の歪ピッチ以下の大きさに設定されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、金属帯の電気鍍金装置、金属帯の電気鍍金方法、及び鍍金鋼板の製造方法に関する。

一般に、金属帯に電気鍍金を施す際には、被鍍金面である金属帯と、鍍金電極との間の距離が大きくなるほど流れる電流が小さくなり、電流効率が落ちる。そのため、電流効率を高めるためには、金属帯と鍍金電極との間の距離を小さくすることが好ましい。しかしながら、金属帯と鍍金電極との間の距離を小さくし過ぎると、金属帯の厚さ方向の形状が変化した際、金属帯と鍍金電極が接触することによってスパークが発生する恐れがある。このような背景から、特許文献１には、変位センサを用いて金属帯のパスラインと鍍金電極との間の距離を測定し、測定結果に合わせて鍍金電極をオフセット移動させる技術が提案されている。また、特許文献２には、ダムロールの前後に配置された硬度の異なるゴムロールを用いて金属帯の反りを矯正することによって金属帯と鍍金電極の接触を回避する技術が提案されている。

特開２００５－２５６１１１号公報特開２００２－１９４５８８号公報

特許文献１に記載の技術では、例えば厚さ方向の形状が１０００ｍｍ以下のピッチで変化する金属帯を１００ｍｐｍの速度で電気鍍金装置に通す場合、６００ｍｓ周期で鍍金電極をオフセット移動させる必要がある。しかしながら、このような短周期の場合、金属帯のパスラインと鍍金電極との間の距離を測定しながら、鍍金電極をオフセット移動させることは難しい。また、特許文献１に記載の技術を導入するためには、変位センサや鍍金電極の移動機構が必要になり、設備費用が大きくなる。

一方、特許文献２に記載の技術では、金属帯が高張力鋼板等の硬質材である場合には反りを矯正することは困難であり、また金属帯の大きな歪み（伸び差による形状不良等）には対応することができない。さらには、ダムロールの前後にゴムロールを追加配置した場合、ロール数の増加に伴う押し疵等の欠陥の発生リスクの増加、設備長が長くなることに伴う設備の設置スペースの増加、硬度の異なるゴムロールに起因するメンテナンス性の悪化等の課題が発生する。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、金属帯が硬質材である場合や金属帯に反りや歪みがある場合であっても、欠陥の発生リスクや設備の設置スペースを増加させることなく、安価に、且つ、メンテナンス性よく、鍍金電極に金属帯を接触させずに金属帯に電気鍍金を施すことが可能な金属帯の電気鍍金装置及び電気鍍金方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、鍍金鋼板を歩留まりよく製造可能な鍍金鋼板の製造方法を提供することにある。

本発明に係る金属帯の電気鍍金装置は、金属帯の表面及び裏面に鍍金処理を施す金属帯の電気鍍金装置であって、鍍金液を貯留する鍍金槽と、前記鍍金槽のそれぞれ入側及び出側に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する一対のダムロールと、前記鍍金槽内において、金属帯の表面及び裏面に対向するように金属帯の搬送方向に沿って配列された複数の鍍金電極と、前記金属帯の搬送方向における前記鍍金電極間に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する少なくとも一対の押さえロールと、を備え、前記金属帯の搬送方向における前記ダムロールと前記押さえロールとの間の距離が前記金属帯の厚さ方向の形状の歪ピッチ以下の大きさに設定されていることを特徴とする。

なお、前記押さえロールには耐薬品性を有するライニングが施されているとよい。

また、前記押さえロールの表面硬度はショア硬度（ＪＩＳＺ２２４６）で４０以上であるとよい。

本発明に係る金属帯の電気鍍金方法は、本発明に係る金属帯の電気鍍金装置を用いて金属帯の表面及び裏面に電気鍍金を施すステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る鍍金鋼板の製造方法は、本発明に係る金属帯の電気鍍金方法を用いて鍍金鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る金属帯の電気鍍金装置及び電気鍍金方法によれば、金属帯が硬質材である場合や金属帯に反りや歪みがある場合であっても、欠陥の発生リスクや設備の設置スペースを増加させることなく、安価に、且つ、メンテナンス性よく、鍍金電極に金属帯を接触させずに金属帯に電気鍍金を施すことができる。また、本発明に係る鍍金鋼板の製造方法によれば、鍍金鋼板を歩留まりよく製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態である金属帯の電気鍍金装置の構成を示す模式図である。図２は、実施例における押さえロールの配置パターンを示す図である。図３は、実施例におけるロール間距離の変化に伴うパスラインからの金属帯の垂れ量の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である金属帯の電気鍍金装置及び電気鍍金方法について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である金属帯の電気鍍金装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である金属帯の電気鍍金装置１は、水平方向に搬送される鋼板等の金属帯Ｓの表面及び裏面の両面に電気鍍金を施す水平セル式の電気鍍金設備であり、セル２ａ，２ｂ、ダムロール３ａ～３ｄ、及びコンダクターロール（通電ロール、給電ロール）４を備えている。なお、本実施形態では、電気鍍金装置１は、二つのセルにより構成されているが、セルを一つ又は三つ以上備えることとしてもよい。また、本発明の適用範囲は水平セル式の電気鍍金設備に限定されることはなく、本発明は金属帯Ｓが鉛直方向に搬送される電気鍍金設備にも適用することができる。

セル２ａ，２ｂは、内部に鍍金液を貯留する鍍金槽であり、金属帯Ｓの搬送方向に沿って配設されている。セル２ａ，２ｂの内部には、複数のアノード電極１１と、複数のアノード電極１１の間に配置された押さえロール１２と、が設けられている。複数のアノード電極１１は、図示しない直流電源に接続され、金属帯Ｓの表面及び裏面に対向するように水平方向に沿って配置されている。押さえロール１２は、金属帯Ｓの表面及び裏面に対向するように配置された一対のロールによって構成されており、金属帯Ｓの表面及び裏面を挟持する。なお、押さえロール１２はセル２ａ，２ｂ内に少なくとも一対あればよい。押さえロール１２としては、セル２ａ，２ｂ内に配置する関係上、耐薬品性を有するライニングが施されたものを用いるとよい。ライニングとしては、ゴムライニング等を例示できる。また、ライニングを施すゴムとしては、耐薬品性の観点から、ブチルゴム、フッ素ゴム、エチレンゴム、クロロプレンゴム、天然硬質ゴム、ニトリルゴム等が好ましい。

また、押さえロール１２の表面硬度が低すぎると金属帯Ｓの押さえ効果が減少するため、押さえロール１２の表面硬度は、ショア硬度（ＪＩＳＺ２２４６）で４０以上とするとよい。また、押さえロール１２の表面硬度の上限は特に定めるものではないが、硬度が高すぎると金属帯Ｓと押さえロール１２との摩擦係数が高くなり、押さえロール１２が摩耗しやすくなることで、押さえロール１２の寿命が短くなるおそれがある。そのため、押さえロール１２の表面硬度の上限はショア硬度で９０以下であると好ましい。また、押さえロール１２の径は、アノード電極１１の総面積を大きくするために可能な限り小さくするとよい。また、セル２ａ，２ｂ内に一対の押さえロール１２を複数配置する場合には、金属帯Ｓの搬送方向における押さえロール１２の間隔が想定する金属帯Ｓの厚さ方向の形状の歪ピッチ以下の大きさになる位置に押さえロール１２を配置するとよい。鍍金装置を通板する金属帯は、前製造工程において、圧延工程のロール径やロール配置等、あるいは焼鈍工程等で金属帯に生じた組織変化等に起因して、金属帯の長手方向（金属帯の搬送方向）に一定の間隔で反り等の厚さ方向の形状不良が生じる。歪ピッチとは、この形状不良のうち、鍍金電極と接触する可能性のある形状不良についての、長手方向の間隔を意味する。歪ピッチは、対象とする電気鍍金装置の入側あるいは出側で、通板する金属帯の形状を測定して、予め求めておく。

ダムロール３ａ～３ｄはそれぞれ、セル２ａの入側、セル２ａの出側、セル２ｂの入側、及びセル２ｂの出側に配設されている。各ダムロールは、金属帯Ｓの表面及び裏面に対向するように配置された一対のロールによって構成されており、搬送される金属帯Ｓの表面及び裏面を挟持する。また、押さえロール１２及びダムロール３ａ～３ｄは、金属帯Ｓの搬送方向におけるダムロール３ａ，３ｂとセル２ａ内の押さえロール１２（押さえロール１２が複数対ある場合、セル２ａ内の最も入側及び出側にある押さえロール１２）との間の間隔及びダムロール３ｃ，３ｄとセル２ｂ内の押さえロール１２（押さえロール１２が複数対ある場合、セル２ｂ内の最も入側及び出側にある押さえロール１２）との間の間隔が想定する金属帯Ｓの厚さ方向の形状の歪ピッチ以下の大きさになる位置に配置されている。なお、金属帯Ｓの厚さ方向の形状の歪ピッチの大きさに合わせて押さえロール１２の位置を水平方向に移動させてもよい。

コンダクターロール４は、セル２ａとセル２ｂとの間に配設され、図示しない直流電源に接続されている。コンダクターロール４は、金属帯Ｓの表面及び裏面に対向するように配置された一対のロールによって構成されており、搬送される金属帯Ｓの表面及び裏面を挟持する。

このような構成を有する電気鍍金装置１を利用して金属帯Ｓの表面及び裏面に電気鍍金を施す際には、図示しない直流電源からアノード電極１１に電流を流した状態で、複数のアノード電極１１と金属帯Ｓとの間のギャップに鍍金液を供給する。これにより、アノード電極１１が鍍金液中の水酸化物イオンの負の電荷を受け取ることにより、酸素ガスが発生する。一方、金属帯Ｓの表面及び裏面には、鍍金液中の金属イオンが付着することによって鍍金処理が施される。そして、金属イオンの正電荷が金属帯Ｓに供給されてアノード電極１１から金属帯Ｓに電流が流れ、電流はコンダクターロール４から図示しない直流電源に帰還する。これにより、金属帯Ｓの表面及び裏面に電気鍍金を施すことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である金属帯の電気鍍金装置１は、複数のアノード電極１１の間に配置された押さえロール１２により金属帯Ｓの形状を押さえた状態で金属帯Ｓの表面及び裏面の両面に電気鍍金を施す。これにより、金属帯Ｓが硬質材である場合や金属帯Ｓに反りや歪みがある場合であっても、アノード１１電極に金属帯Ｓを接触させずに金属帯Ｓに電気鍍金を施すことができる。また、一つのセルに対して形状や性質が同じである少なくとも一対の押さえロール１２で対応できるので、欠陥の発生リスクや設備の設置スペースを増加させることなく、安価に、且つ、メンテナンス性よく、金属帯Ｓに電気鍍金を施すことができる。さらに、金属帯の電気鍍金装置１を用いて鍍金鋼板を製造することにより、鍍金鋼板を歩留まりよく製造することができる。

本実施例では、図２（ａ）に示すセル（長さ１９６５ｍｍ）の入側から出側に向かって一対の押さえロール１２の配置位置を移動させることにより、パスラインからの金属帯Ｓの垂れ量（定常形状の金属帯が通過中に最も垂れ下がった時のｚ座標）に対するロール間距離の影響を非定常変形解析ソフトＡｂａｑｕｓ（登録商標）により評価した。なお、ロール間距離が小さいものは一対の押さえロール１２がセルの入側に寄った状態であり、ロール間距離が大きくなるほど、一対の押さえロール１２はセルの出側方向に移動していく。また、ダムロール３ａ，３ｂ（φ１９０ｍｍ）及び押さえロール１２（φ７５ｍｍ）の上下ロール間の隙間は０ｍｍとし、押さえロール１２のライニングゴムにはＨＳ７０のものを用いた。また、セル２ａに通す金属帯Ｓの歪ピッチは８００ｍｍとした。また、図２に示すｘ方向は金属帯の幅方向、ｙ方向は金属帯の搬送方向、ｚ座標は鉛直方向を示す。また、図２（ｂ）に示すように、アノード電極１１を２つに分割し、アノード電極１１間に押さえロール１２を一対配置してもよいし、図２（ｃ）に示すように、アノード電極１１を３つに分割し、アノード電極１１間に押さえロール１２を一対ずつ配置してもよい。

評価結果を図３に示す。図３は、ロール間距離の変化に伴うパスライン（垂れ量＝０［ｍｍ］）からの金属帯Ｓの垂れ量の変化を示す。図３中、点Ｐ１はロール間距離が５２０ｍｍであるときの金属帯Ｓの垂れ量、点Ｐ２はロール間距離が７８０ｍｍであるときの金属帯Ｓの垂れ量、点Ｐ３はロール間距離が１０００ｍｍであるときの金属帯Ｓの垂れ量、点Ｐ４はロール間距離が１５６０ｍｍであるときの金属帯Ｓの垂れ量を示す。図３に示すように、ロール間距離が小さくなるのに応じて金属帯Ｓの垂れ量が減少していることがわかる。これにより、アノード電極１１を分割し、アノード電極１１間に押さえロール１２を設置することにより、金属帯Ｓが硬質材である場合や金属帯Ｓに反りや歪みがある場合であっても、欠陥の発生リスクや設備の設置スペースを増加させることなく、安価に、且つ、メンテナンス性よく、アノード電極１１に金属帯Ｓを接触させずに金属帯Ｓに電気鍍金を施すことができることが確認された。なお、ロール間距離が５２０ｍｍであるときに押さえロール１２のライニングゴムにＨＳ４０のものを用いてパスラインからの金属帯Ｓの垂れ量を評価したところ、垂れ量は－７．０ｍｍとなり、ＨＳ７０のものを用いた場合の垂れ量－６．１ｍｍより大きくなった。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１電気鍍金装置
２ａ，２ｂセル
３ａ～３ｄダムロール
４コンダクターロール
１１アノード電極
１２押さえロール
Ｓ金属帯

Claims

金属帯の表面及び裏面に鍍金処理を施す金属帯の電気鍍金装置であって、
鍍金液を貯留する鍍金槽と、
前記鍍金槽のそれぞれ入側及び出側に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する一対のダムロールと、
前記鍍金槽内において、金属帯の表面及び裏面に対向するように金属帯の搬送方向に沿って配列された複数の鍍金電極と、
前記金属帯の搬送方向における前記鍍金電極間に設けられた、金属帯の表面及び裏面を挟持する少なくとも一対の押さえロールと、
を備え、
前記金属帯の搬送方向における前記ダムロールと前記押さえロールとの間の距離が前記金属帯の厚さ方向の形状の歪ピッチ以下の大きさに設定されている
ことを特徴とする金属帯の電気鍍金装置。
前記押さえロールには耐薬品性を有するライニングが施されていることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の電気鍍金装置。
前記押さえロールの表面硬度ロールの表面硬度はショア硬度で４０以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属帯の電気鍍金装置。
請求項１～３のうち、いずれか１項に記載の金属帯の電気鍍金装置を用いて金属帯の表面及び裏面に電気鍍金を施すステップを含むことを特徴とする金属帯の電気鍍金方法。
請求項４に記載の金属帯の電気鍍金方法を用いて鍍金鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする鍍金鋼板の製造方法。