JPH04214851A - 高圧溶融金属供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被めっき鋼板に高圧に
加圧された溶融金属を噴射することによってめっきを行
う溶融金属めっき方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、帯状の薄鋼板（以下、被めっき鋼
板と称する）に連続的に、例えば亜鉛めっきを施す方法
として、主として電気亜鉛めっき法か溶融亜鉛浸漬めっ
き法のいずれかが一般的に適用されている。

【０００３】電気亜鉛めっき法は比較的に目付け量が少
ない（概略２５ｇ／ｍ２以下）　場合に適しているが、
目付け量が多い場合には多くの電力量を要し、製造コス
トが著しく高価になるという欠点があるのに対して、溶
融亜鉛浸漬めっき法は少ない目付け量の範囲においては
限界があるというものの、比較的に目付け量が多い場合
には安価に製造できるという利点を有しているために、
近年、特にこの方法によって製造される亜鉛メッキ鋼板
の需要が著しく増加してきている。

【０００４】この溶融亜鉛浸漬めっき法において、亜鉛
めっき鋼板は第２図に示すような基本的な設備によって
製造されている。

【０００５】この設備は、矢印方向に移送される被めっ
き鋼板Ｓを一旦溶融亜鉛浴１に引き込んだ後に垂直に方
向転換させるための浴中ロール２、および被めっき鋼板
Ｓに付いて上がってきた余剰な分の溶融亜鉛を吹き落と
して（ワイピング）所要の目付け量に仕上げるためのワ
イピングノズル３等の主要部で構成されている。

【０００６】このような設備がこれまでに広く用いられ
てきているが、これは実操業に於いて下に記すような数
多くの不都合な点を有している。 １．浴中ロール２が溶融亜鉛浴１の中に浸漬されている
ためにロール面の浸蝕、およびロール面への異物付着が
生じ、ロール２を頻繁に取り替えなければならない。 ２．浴中ロール２を支持するための軸受が溶融亜鉛中に
配置されているために寿命が極めて短い。 ３．多量の溶融亜鉛を保持しておく必要があり、これか
らの放冷などによる熱損失が多いばかりでなく、成分変
更時の応答性が極めて悪い。 ４．毎分　１５０ｍ程度以上の早い通板速度でワイピン
グをすると溶融亜鉛の飛散が多く、操業不能に陥る恐れ
がある。 ５．２５ｇ／ｍ２程度以下の薄目付けに限界がある。 ６．被めっき鋼板Ｓの振動や形状不良によってワイピン
グ力が変動し不均一な目付けになり易い。 ７．被めっき鋼板Ｓと浴中ロール２との接触条件を良く
するために、浴中ロール２の胴周部に溶融亜鉛の排出を
容易にするための溝（グルーブ）を施す必要が有るが、
しばしばこの溝が模様となってめっき面に転写されて品
質劣化を招くことがある。 ８．ワイピングノズル３から噴射される気体によって大
きな騒音が生じて作業環境を害する。 ９．溶融亜鉛の酸化損失が多量である。 １０．溶融亜鉛浴１中に被めっき鋼板Ｓの鉄分が溶け出
し、これが固形の化合物（ドロス）となってめっき面に
付着して品質劣化を招くことがある。 １１．　多量のワイピングガスを要し、これの加圧に要
するコストが高い。

【０００７】このような多くの欠点を有する溶融亜鉛浸
漬めっき法に代わる溶融亜鉛めっき方法として、被めっ
き鋼板に対して溶融金属を塗り付けたり、振掛けたり、
さらには極低い圧力で吹き付けたりする方法が考案され
ている。

【０００８】このような方法として、例えば特開昭６３
−２７４７４９　号、特開昭６０−１３６６６４号、特
開昭６４−１５３５１号、特開平１−２０１４５６号、
特開昭６３−１４８４８号、特開平２−１１１００４号
などがこれまでに提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法の内、溶
融亜鉛を塗り付けてめっきを行う方法は、塗り付けるこ
とによって被めっき鋼板に擦り傷をつけてしまうという
欠点を有しており、また振掛けてめっきを行う方法は、
振掛けるだけでは均一な亜鉛が得られないために、振掛
けた後にさらにワイピングもしくはスム　　ジンダを行
わなければならない欠点を有しており、いずれの方法も
実用化には問題が多い。

【００１０】また、吹き付ける方法においても、特開平
１−２０１４５６号のように加圧された気体の噴射流の
力を借りて溶融金属を被めっき鋼板に加速噴射する方法
は、気体流そのものが溶融金属の被めっき面への到達を
阻害して、無駄に飛散する溶融金属の量が多くなってし
まうばかりでなく、溶融金属と気体との比重差が大きい
ために溶融金属の均一分散が困難で、均一な亜鉛皮膜を
得る事は極めて困難である欠点を有している。

【００１１】さらに、気体流の力を借りずに溶融金属を
吹き付ける方法においても、特開昭６３−２７４７４９
号のように被めっき鋼板の幅方向一杯に亘って細長く開
口するスリット状の噴射口から溶融金属を　０．４ｋｇ
／ｃｍ２　程度の低圧力で噴射する方法においては、開
口部を確実に通過させる溶融金属の最少量が開口部の加
工精度上および吐出流の宿流による不均一発生等の問題
で比較的に多い値で制限されてしまい、また、開口部の
熱歪み発生のために安定した均一な亜鉛皮膜を得る事は
実際上不可能に近い欠点を有している。

【００１２】本発明は以上のような各種方法の欠点を解
消すべくなされたもので、均一目付け量の高品質なめっ
き板を容易に得られると共に、生産コストおよび維持コ
ストの安価な溶融金属めっき方法および装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の溶融金属めっき方法は、被めっき鋼板に溶融
状態の金属を噴射させてめっきを施す溶融金属めっき方
法において、被めっき鋼板に、少なくとも５０ｋｇ／ｃ
ｍ２　以上の高圧力に加圧された溶融金属をフラットス
プレーパターンのノズルから微細粒子状に分散して噴射
することによってめっきを施すことを特徴とする。

【００１４】また、溶融金属めっき装置は、被めっき鋼
板に溶融状態の金属を噴射させてめっきを施す溶融金属
めっき装置において、内部が金属の溶融温度近辺の温度
に加熱され、かつ非酸化雰囲気に保たれたシールボック
スと、溶融金属を少なくとも５０ｋｇ／ｃｍ２　以上の
高圧力に加圧するための高圧溶融金属供給装置と、加圧
された溶融金属を前記シールボックス内において被めっ
き鋼板の表面に対して微粒子状に分散しフラットスプレ
ーパターン状に噴射するための溶融金属噴射ノズルとを
備えていることを特徴とする。

【００１５】前記高圧溶融金属供給装置は、溶融金属を
溜める容器と、該容器の上部に開口し、かつ内周部に少
なくとも２段以上に配列されたシールを供えた開口部と
を有し、該開口部から、溶融金属面とシール下端部との
間隔寸法よりも短い長さの棒状のめっき用金属材料を連
続的に連ねて押込むことによって高圧力を発生させると
共に、該押込まれた金属を前記容器内で溶融させること
によって加圧された溶融金属を得ることを特徴とする。

【００１６】さらに前記棒状のめっき用金属材料は、両
端面に互いに嵌合する凸部および凹部をそれぞれ同軸状
に設けたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】噴射ノズルに供給される溶融金属は５０ｋｇ／
ｃｍ２　以上の高圧力に加圧されているので、噴射流は
均一かつ微細な粒子となり、そのため均一で美麗な目付
けの高品質のめっき面が得られる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を溶融亜鉛めっきを
例にして説明する。溶融金属を被めっき鋼板に噴射する
ことによって所要のめっきを得る場合に、最も重要視し
なければならないことは、溶融金属をいかに高圧力に加
圧して噴射するかということであり、その他、均一に噴
射するためのノズルの形式、およびノズルの耐久性、噴
射された溶融金属の無効分の回収方法等が考慮されなけ
ればならない。

【００１９】第１図において、１０は溶融亜鉛めっき装
置を示し、これはシールボックス１１、溶融亜鉛噴射ノ
ズル１２、高圧溶融亜鉛供給装置１３等の主要部で構成
されている。

【００２０】シールボックス１１は、予め清浄化された
被めっき鋼板Ｓの表面がめっき処理中に酸化してしまう
ことが無いようにするための目的を有しているが、それ
と同じく重要なことは、予めめっきをするために最適な
温度に加圧された被めっき鋼板Ｓが放冷されてしまわな
いようにするため、および噴射された溶融金属が凝固し
てしまわないようにするための目的を有している。

【００２１】このシールボックス１１の内部を非酸化雰
囲気に保つために、実施例においてはガス注入管１１ａ
　から窒素ガスＮ２を注入することによって、内部の圧
力を大気圧よりわずかに高めると共に、窒素を充満させ
ている。

【００２２】シールボックス１１の内部を非酸化雰囲気
に保つことは、内部に窒素ガス以外の不活性ガスもしく
は還元性ガスを注入するか、または内部を真空状態にす
ることなどによっても達成できるが、窒素ガスを用いる
のが最も簡便な方法である。

【００２３】シールボックス１１の内部は、この中で噴
射された溶融亜鉛が被めっき鋼板Ｓに到達する前に冷却
され凝固してしまうことを防ぐと共に、被めっき鋼板Ｓ
に付着しなかった無効分が内壁面に凝固付着してしまわ
ないように亜鉛の溶融温度近辺の温度になるように保た
れ、また、溶融亜鉛に対して濡れ性が悪く、かつ耐溶融
亜鉛性に優れたセラミックスが内張りされている。

【００２４】ヒータ１１ｂ　はシールボックス１１の外
壁面を加熱することによって、これの内部を亜鉛の溶融
温度近辺の温度に保つためのものである。

【００２５】このシールボックス１１は、飛散した溶融
亜鉛がこの内面に付着したり堆積したりすることが無い
ように、また、なるべく水平な面を排した形状になるよ
うに配慮されている。

【００２６】シールボックス１１の下面に設けられた排
出管１１ｃ　は被めっき鋼板Ｓに直接噴射されなかった
溶融亜鉛、すなわち無効な分の溶融亜鉛を外部に速やか
に排出し回収するためのものであり、これの外周部はこ
の中で亜鉛が凝固してしまわないように保温または加熱
されている。

【００２７】溶融亜鉛噴射ノズル１２は、いわゆるフラ
ットスプレーパターンのノズルであり、比較的に小さな
細長い噴射口を有しており、ここから溶融亜鉛を微細粒
にして広く直線状に均一密度になるように広げて噴射す
るものである。

【００２８】この溶融亜鉛噴射ノズル１２に供給される
溶融亜鉛は、噴射流を均一かつ微細粒にするために高圧
に加圧されていることが必要条件であり、このために溶
融亜鉛噴射ノズル１２の噴射口部には耐溶融亜鉛性、耐
摩耗性に優れた材料であるセラミックが用いられている
。

【００２９】溶融亜鉛噴射ノズル１２に供給される溶融
亜鉛の圧力は少なくとも５０ｋｇ／ｃｍ２　以上の高い
圧力を有していることが必要であり、この圧力が低い場
合には溶融亜鉛の良好な微細粒とならず、そのために均
一で美麗な目付けのめっき面が得られない。溶融亜鉛噴
射ノズル１２は噴射流が被めっき鋼板Ｓの進行方向に対
して直角方向に広がるような向きに配置されており、こ
れは被めっき鋼板Ｓの幅が広い場合には必要に応じて幅
方向に複数個並べて配置される。

【００３０】また、厚い目付け量を必要とする場合、も
しくは、より均一な目付けを必要とする場合には、この
溶融亜鉛噴射ノズル１２を被めっき鋼板Ｓの進行方向に
複数列並べて配置することによって可能となる。

【００３１】高圧溶融亜鉛供給装置１３は溶融亜鉛噴射
ノズル１２に、高圧に加圧された溶融亜鉛を供給するた
めのものであり、これは固体状の亜鉛材料を溶融すると
共に溶融された亜鉛に圧力を加える重要な役目を担って
いる。

【００３２】この高圧溶融亜鉛供給装置１３は耐溶融亜
鉛性および耐圧力性に優れた強固な容器１３ａ　で作ら
れており、これの下方部外周には亜鉛を溶融するために
十分な容量のヒーター１３ｂ　が配置されている。

【００３３】この容器１３ａ　の上部には、直径寸法精
度が高く、かつ予め表面が清浄化された棒状の亜鉛材料
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３等を押込み供給するための開口部１３
ｃ　が設けられており、この開口部１３ｃ　の内径周部
には、ここを通過中の亜鉛Ｍ２との間の気密を保つため
にシール１３ｄ　が設けられている。

【００３４】このシール１３ｄ　は少なくとも２段以上
に配置されていることが必要条件であり、ここを亜鉛材
料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３等の継ぎ目が通過していく際にも常
にこれらのいずれかがシール効果を発揮して、この部分
での気密保持が破られないように配慮されている。

【００３５】開口部１３ｃ　は下方部からの熱影響を受
けないようにヒータ１３ｂ　から十分に離れた上方に設
けられると同時に、これの外周部は冷却水Ｗが貫流する
放熱器１３ｅ　で強制的に冷却され、温度が上昇しない
ようにされている。

【００３６】この容器１３ａ　内部の溶融亜鉛Ｚの上面
とシール１３ｄ　の下端との間は、溶融亜鉛に対して不
活性なガスが満たされていることによってその空間が保
たれており、このために必要なガスＧはガス供給管１３
ｆから供給されている。

【００３７】このガスＧは溶融亜鉛を溶融亜鉛噴射ノズ
ル１２から噴射するために必要な圧力に相当する圧力に
保持されており、亜鉛材料Ｍ２、Ｍ３等が適正な速度で
連続的に押込まれている時は、このガスＧには供給もし
くは排出されるような流れが生じないが、亜鉛材料Ｍ２
、Ｍ３等の押込みが止まった時もしくは押し込み速度が
遅くなった時には容器１３ａ　内の圧力の低下を防ぐた
めに、このガスＧは供給される方向に流れる。

【００３８】しかし、このガスＧは実質上シール１３ｄ
　部からの漏洩分以外に損失することはないから、これ
の加圧にはほとんど動力を必要とせず、したがってアキ
ュムレータもしくはボンベ等　（図示省略）　から供給
することも可能である。

【００３９】この容器１３ａ　には内部の溶融亜鉛Ｚの
量を検知するための検量測定プローブ１３ｇ　が装入さ
れており、これによる測定結果を基に亜鉛材料Ｍ１、Ｍ
２、Ｍ３等の押込み速度を制御している。

【００４０】更に、容器１３ａ　にはこの内部の溶融亜
鉛Ｚの温度を検知するための検温プローブ１３ｈ　が装
入されており、これによる測定結果を基にヒータ１３ｂ
　の加熱能力を調整して溶融亜鉛Ｚの温度が一定になる
ように制御している。

【００４１】容器１３ａ　に押し込まれる亜鉛材料Ｍ１
、Ｍ２、Ｍ３等のそれぞれの長さは、溶融亜鉛Ｚの上面
とシール１３ｄ　の下端部との間の間隔寸法よりも短い
寸法となっており、したがってシール１３ｄ　を通過し
終わった亜鉛Ｍ１は、これに作用する容器１３ａ　内の
圧力の影響が消滅してしまい、これの下端が溶融亜鉛Ｚ
の上面に着く前に必ずシール１３ｄ　部を通過中の亜鉛
Ｍ２から離れて溶融亜鉛Ｚの中に落下する。

【００４２】したがって、亜鉛材料を介して溶融亜鉛Ｚ
の熱がシール１３ｄ　に伝わって、これを焼損させてし
まうようなことは完全に防がれている。

【００４３】また、シール１３ｄ　部への熱影響を更に
積極的に少なくするためには溶融亜鉛Ｚの上方に満たさ
れているガスを循環させて、これを冷却することも効果
的である。

【００４４】容器１３ａ　の下面には内部の溶融亜鉛が
凝固しないように保温もしくは加熱された、溶融亜鉛噴
射ノズル１２につながるパイプ１３ｉ　が設けられてお
り、これを通して容器１３ａ　内の加圧された溶融亜鉛
Ｚは溶融亜鉛噴射ノズル１２に圧送される。

【００４５】容器１３ａ　内に押し込まれる亜鉛材料Ｍ
１、Ｍ２、Ｍ３等は、互いに軸芯がずれることによって
シール　　１３ｄ　部を通過するときに問題が生じない
ように、例えばその一端面に凸部１４ａ　を、他端面に
凹部　　１４ｂ　をそれぞれ同軸上に設け、それぞれの
端部が互いに嵌まり合って、一直線上に並ぶようにされ
ている。

【００４６】次にこのような溶融亜鉛めっき装置１０に
よる亜鉛めっきの具体例を示すと、高圧溶融亜鉛供給装
置１３に押し込まれる棒状の亜鉛材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３
等の直径を　１００ｍｍとし、これを押込むための力を
４０トンとした場合に、溶融亜鉛Ｚに加わる圧力は約　
５００ｋｇ／ｃｍ２　となり、噴射パターン約５０ｍｍ
×１０００ｍｍ、吐出量毎分　３．６ｋｇの仕様の溶融
亜鉛噴射ノズル１２から、　５００ｍｍはなれた位置を
毎分　１８０ｍの速度で走行する幅１ｍの被めっき鋼板
Ｓの表面に噴射した場合に、溶融亜鉛は極めて良好な微
粒子となって被めっき鋼板Ｓの面に噴射され、この面に
は目付け量２０ｇ／ｍ２のめっきが施される結果を得た
。

【００４７】この場合、目付け量の変更は溶融亜鉛噴射
ノズル１２の噴射口の大きさを変えたり、または被めっ
き鋼板Ｓの移送速度を変えたりすることによってもでき
るが、亜鉛Ｍの押込み力を変えること、すなわち溶融亜
鉛Ｚの圧力を変えることによってもある程度は可能であ
った。

【００４８】また言及するまでもなく、この溶融亜鉛め
っき装置１０を用いて、被めっき鋼板Ｓの両面の目付け
量に差異をつける場合には両面に噴射される溶融亜鉛の
量を違えることによって簡単にできるし、また片面側の
噴射を止めれば片面めっきも容易に行える。

【００４９】高圧溶融亜鉛供給装置１３に連続的に棒状
の亜鉛材料を押し込むために、図示することを省略する
が、プッシャーおよびマニュピレータ等を組みあわせ従
来技術によって簡単に自動化できる。

【００５０】以上に述べたような本発明による溶融亜鉛
めっき装置を用いて亜鉛めっきを施した結果、毎分４０
〜　２００ｍの広範囲な速度で１５〜　２００ｇ／ｍ２
の範囲の目付け量を容易に得ることができたばかりでな
く、従来見られたようなめっき仕上り面へのドロス付着
やグルーブ模様転写が皆無となり、さらに、設備面での
維持管理の手間が激減し、品質、生産能力、コスト、メ
ンテナンス面において多大なメリットを得ることができ
た。

【００５１】なお、前記実施例においては亜鉛めっきに
ついて説明しているが、本発明を例えば錫、アルミニュ
ウム等の他の金属めっきに用いても同様なメリットが得
られることは言及するまでもない。

【００５２】また、このような溶融金属めっき装置を被
めっき鋼板Ｓの進行方向に複数台並べて配置して、それ
ぞれから同種の溶融金属を噴射することによって、より
厚い目付け量にすることができるばかりでなく、それぞ
れから異種の溶融金属を噴射することによって、多層め
っきを施すこともできる。

【００５３】この場合に同一のシールボックス内におい
て、異なったノズル列から、それぞれ異なった金属を噴
射しても、同じように多層めっき鋼板が得られるのは勿
論のことである。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明においては、噴射ノ
ズルに供給される溶融金属は５０ｋｇ／ｃｍ２　以上の
高圧力に加圧されているので、噴射流は均一かつ微細な
粒子となり、そのため均一で美麗な目付けの高品質のめ
っき面が容易に得られる。また生産コストおよび維持コ
ストが安く、修理の繁雑さがなく、しかも差厚めっき、
片面めっき、多層めっき等への応用範囲が広く、その工
業的価値は大きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】従来例として浸漬めっき法を示す斜視図である
。

【符号の説明】

１０　　溶融亜鉛めっき装置 １１　　シールボックス １２　　溶融金属噴射ノズル １３　　高圧溶融亜鉛供給装置 １３ａ　　　容器 １３ｃ　　　開口部 １３ｄ　　　シール １４ａ　　　凸部 １４ｂ　　　凹部 Ｓ　　被めっき鋼板 Ｚ　　溶融亜鉛

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被めっき鋼板に溶融状態の金属を噴射
   させてめっきを施す溶融金属めっき方法において、被め
   っき鋼板に、少なくとも５０ｋｇ／ｃｍ２　以上の高圧
   力に加圧された溶融金属をフラットスプレーパターンの
   ノズルから微細粒子状に分散して噴射することによって
   めっきを施すことを特徴とする溶融金属めっき方法。
2. 【請求項２】　　被めっき鋼板に溶融状態の金属を噴射
   させてめっきを施す溶融金属めっき装置において、内部
   が金属の溶融温度近辺の温度に加熱され、かつ非酸化雰
   囲気に保たれたシールボックスと、溶融金属を少なくと
   も５０ｋｇ／ｃｍ２　以上の高圧力に加圧するための高
   圧溶融金属供給装置と、加圧された溶融金属を前記シー
   ルボックス内において被めっき鋼板の表面に対して微粒
   子状に分散しフラットスプレーパターン状に噴射するた
   めの溶融金属噴射ノズルとを備えていることを特徴とす
   る溶融金属めっき装置。
3. 【請求項３】　　請求項２記載の高圧溶融金属供給装置
   であって、溶融金属を溜める容器と、該容器の上部に開
   口し、かつ内周部に少なくとも２段以上に配列されたシ
   ールを供えた開口部とを有し、該開口部から、溶融金属
   面とシール下端部との間隔寸法よりも短い長さの棒状の
   めっき用金属材料を連続的に連ねて押込むことによって
   高圧力を発生させると共に、該押込まれた金属を前記容
   器内で溶融させることによって加圧された溶融金属を得
   ることを特徴とする高圧溶融金属供給装置。
4. 【請求項４】　　請求項３記載のめっき用金属材料であ
   って、両端面に互いに嵌合する凸部および凹部をそれぞ
   れ同軸上に設けたことを特徴とする棒状のめっき用金属
   材料。