JPH0436447A - 溶融金属めっき鋼板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛め
っき鋼板などの溶融金属めっき鋼板を連続的に製造する
方法に関するものであって、殊に溶融亜鉛（溶融亜鉛合
金を含む。以下同じ）を薄鋼板表面上に連続的に、安定
にめっきするための操業性に優れためつき鋼板の製造方
法に関する。

［従来の技術Ｊ 溶融亜鉛めっき鋼板は耐食性に優れ、また比較的安価で
あることから建材及び家電の分野では広く用いられてい
る。また合金化溶融亜鉛めっき鋼板は耐食性に優れると
ともに、加工度の大きいプレス加工にも耐えられること
から、自動車用鋼板としての需要が近年急速に拡大して
いる。

溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の一
般的な製造方法は次のようなものである。すなわち冷間
圧延後の薄鋼板を前処理工程で表面を清浄化してから、
無酸化性あるいは還元性の雰囲気中で焼鈍することによ
って表面酸化膜を除去し、次いで鋼板を酸化させること
なく冷却して、はぼ亜鉛浴の温度まで板温を下げてから
亜鉛洛中に侵入させる。亜鉛浴中で鋼板面に付着した過
剰の溶融亜鉛をガスワイパーで除去して亜鉛目付量を調
整し、そのまま冷却したものが溶融亜鉛めっき鋼板であ
り、溶融亜鉛目付量を調整してから、さらに亜鉛めっき
層の合金化のための加熱処理を施したものが合金化溶融
亜鉛めっき鋼板である。

従来型のジンクロールを有する溶融亜鉛めっき装置を第
３図に示す。鋼板２はスナウト１１から亜鉛浴６中に引
き込まれ、ジンクロール１０に巻きついで鉛直方向に引
上げられる。亜鉛浴中のジンクロールｌＯは、溶融亜鉛
の付着した鋼板２の通板を垂直方向に方向変換させるこ
とによって、鋼板面上の溶融亜鉛が凝固するまでロール
に無接触で鋼板２を搬送して、擦り疵などの表面欠陥の
発生を防止するための重要な装置である。なお、３はサ
ポートロール、７はガスワイパーである。

ジンクロール１０は約４６０℃の溶融亜鉛浴６中に常時
保持されるので、耐溶損性に優れでいることが必要なの
は当然である。ジンクロール１０表面に付着物が形成さ
れると、鋼板面に押し疵を作ったり、付着物が鋼板面に
移行し表面欠陥となることがある。また多くの場合、ジ
ンクロールＩＯは駆動系を有しないので、鋼板がスリッ
プしてジンクロールｌＯの回転が不連続になると、鋼板
面には擦り疵を形成することになる。さらに、長時間に
わたってめっき操業を続けるとジンクロール表面には凹
凸ができるので、亜鉛浴から取り出して手入れを行う必
要があるなど、浴中機器の存在のために操業性が悪くな
る欠点があった。

またジンクロールなどの浴中機器の存在のために溶融亜
鉛の容器は極めて大きくなり、溶融亜鉛量が多くなるこ
とから、めっき種類の変更などに際して自由度が小さく
なるというような問題があった。このような問題を解決
するために、これまでにもジンクロールを使わない方法
が提案されてきた。

ロールコータ法、メニスカス法及びカーテンフロー法な
どが代表的なジンクロールレス型の溶融めっき方法であ
る。しかし、これらは片面めっきには適しているが、鋼
板の両面に溶融めっきを施す場合には、めっき前の熱処
理が重複し鋼板の機械的性質を確保できないから適切な
めっき方法ではない。

ジンクロールを使わずに、また両面めっきにも通用が可
能な方法として空中ポットが提案されている。すなわち
溶融亜鉛を比較的小さな容器に保持し、容器の底部から
鋼板を侵入させて、溶融亜鉛を鋼板面に付着させる製造
方法である。この製造方法における眼目は鋼板が侵入す
る容器底部での溶融亜鉛の漏出を防止する手段と、鋼板
に付着する過剰の溶融亜鉛を除去する手段にある。

特開昭６３−１０９１４９号公報や特開昭６３−３１０
９４９号公報では容器底部での亜鉛浴の保持に電磁力を
利用しており、特開昭６３−１０９１４８号公報や特開
昭６３−３０３０４５号公報では容器底部での亜鉛浴の
保持に電磁力と静圧シールを併用している。電磁力をう
まく使うことができれば鋼板面への機械的な接触がない
ので、鋼板表面に欠陥を生成することもなく理想的な装
置となるが、溶融亜鉛の流出を完全に抑えようとすると
、励磁電源の容量がきわめて太き（なるばかりでなく、
磁力によって鋼板に吸弓力や反発力が作用するため鋼板
の安定な通板を損なう問題があった。また特開昭６３−
１６２８４７号公報や特開平１−１３９７４４号公報で
は鋼板をシールロール間に挟持して、溶融金属の流出を
抑える方法を提案しているが、シールロール表面に付着
物が堆積し、鋼板面に疵をつける問題があった。さらに
、本出願人は、特願平２−９７７７８号で、鋼板との間
にわずかの隙間をあけてシール板を配置し、溶融金属の
表面張力と移動する鋼板面での粘性流を利用して溶融金
属の流出を抑える手段を提案している。しかし、被めっ
き鋼板とシール板との隙間が大きくなった場合でも、鋼
板の通板が不安定に変動した場合でも容器底部の開口部
から溶融亜鉛の漏出を生じないような技術が必要とされ
るのはいうまでもない。

［発明が解決しようとする課題］ 溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造に際して、亜鉛浴周辺での従来技術における問題点を
検討した結果、本発明ではジンクロールを省略しながら
両面めっきすることを目標にして、空中ポットを製造装
置として採用することとした。空中ポットにおける重要
課題である容器底部での溶融亜鉛の漏出防止方法として
、本発明では次のような方法を提案する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、溶融めっき金属浴を保持した容器の底部の開
口部から被めっき鋼板を連続的に該浴中に侵入させた後
、めっき金属層の付着した鋼板を該浴の上方に引き上げ
、ついで余剰のめつき金属を払拭して溶融金属めっき鋼
板を製造するにあたり、 前記容器の開口部に設けられるシール板の開口の鋼板厚
さ方向の寸法を被めっき鋼板厚さより大きくすると共に
、すくなくとも被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口
部近傍の溶融金属の表面張力を大きくする手段を講じて
、該シール板と被めっき鋼板の間隙から溶融金属の漏洩
を防止しながらめっきを行うことを特徴とする。

この場合、溶融金属の表面張力を大きくする手段は、被
めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部周辺の雰囲
気を溶融金属に対して酸化性とすることによるのがよい
。

被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部周辺の雰
囲気が溶融金属に対して酸化性であり、かつ被めっき鋼
板に対しては非酸化性とするのが層好ましい。

また、被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部周
辺の雰囲気として具体的には、実質的に水素、窒素およ
び水蒸気の混合雰囲気を使用するのが有利である。

〔作用］ 本発明の作用についで次に説明する。第１図は本発明を
好適に実施できる装置を示したものである。本発明では
溶融亜鉛の容器として、第１図に示すような空中ポット
８を用いる。すなわち溶融亜鉛浴６を保持する容器の底
部９の開口部４から、デフレクタロールｌで進行方向を
変化させサポートロール３で支持した鋼板２をシール板
５を介して連続的に侵入させ、鋼板面に溶融亜鉛を付着
させてからほぼ垂直方向に通板し、亜鉛浴６上方に設け
たガスワイパー７によって鋼板面に付着した過剰の溶融
亜鉛を除去して亜鉛めっき鋼板を製造するのであるが、
本発明では、容器の底部９に固定したシール板５と鋼板
２は無接触としている。すなわち、シール板５と鋼板２
との間に微小隙間を有する固定式のシール板を用いてい
るので鋼板面に表面疵を生しることはない。然もシル板
５と鋼板２の間から溶融亜鉛の漏出を防止している。溶
融亜鉛の漏出防止には、鋼板が侵入する容器底部の開口
部近傍の溶融亜鉛の表面張力を高くする、或は鋼板が侵
入する容器底部９の開口外部周辺を溶融亜鉛にとって酸
化性雰囲気にする方法を採っている。

しかしながら、実操業においては、シール板５と鋼板２
との間の適切な隙間を長時間にわたって安定に維持し、
シール板５と鋼板２とを無接触とすることは容易でない
。シール板５と鋼板２が接触してしまっては鋼板面に表
面疵を生じてしまうので、表面疵の発生を恐れるあまり
シール板と鋼板との隙間を大きくとり過ぎたり、鋼板の
通板が不安定に変動した場合には第２図（ａ）に示すよ
うにシール板５と鋼板２との隙間に溶融亜鉛が垂れ下が
り、容器底部の開口部から溶融亜鉛が漏出することがあ
った。

ところで、シール板と鋼板との隙間における溶融亜鉛の
保持は、主として溶融亜鉛の表面張力を利用するもので
ある。そこで、容器底部の開口部からの溶融亜鉛の漏出
をより確実に抑制するために、消融亜鉛面での表面張力
をさらに増大させる方法を検討した。

しかし、溶融めっき金属浴の組成は基本的にめっき特性
の観点から決められるものであって、組成変更の自由度
は殆どない。溶融金属の物性についで詳細な検討を進め
たところ、溶融金属の最表層を酸化させることによって
液滴の表面張力は顕著に増大することを知見するに到っ
た。

そこで、被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口外部周
辺を溶融亜鉛にとって酸化性雰囲気にしたところ、第２
図（ｂ）に示すように、シール板５と鋼板２との隙間に
は溶融亜鉛の侵入は殆どなくなり、容器底部の開口部か
ら溶融亜鉛の漏出を解消することができた。しかし、空
中ポットに侵入するまでの溶融亜鉛の雰囲気の酸化性が
高すぎて被めっき鋼板表面を酸化する場合には、鋼板が
溶融亜鉛浴に浸漬されても局部的な不めっきの生じるこ
とがあった。

被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口外部周辺の雰囲
気についでさらに検討を進めた結果、（８融めっき金属
にとって酸化性雰囲気であると共に、被めっき鋼板にと
っては、非酸化性雰囲気であることがシール板と鋼板と
の隙間からの溶融亜鉛の漏出防止と、良好なめっき特性
を確保する上で極めて有効であることが分った。

さらに、無酸化性或は還元性の雰囲気中で焼鈍すること
によって表面酸化膜を除去し、次いで鋼板を酸化させる
ことなく冷却して、はぼ曲鉛浴の温度まで板温を下げる
焼鈍炉側の雰囲気との整合性を考慮すると、被めっき鋼
板の侵入する容器底部の開口外部周辺は実質的に水素、
窒素および水蒸気の混合雰囲気であって、かつ、溶融亜
鉛にとって酸化性雰囲気であると共に、被めっき鋼板に
とっては非酸化性雰囲気であることが有利であることも
分った。

なお、ここでいう非酸化性とは、操業時において被めっ
き鋼板表面に不めっきの発生する程の酸化膜が実質上形
成されないことを意味する。

一方ガスワイパーにはＮ２ガスなどの不活性ガスを用い
ることによって、溶融亜鉛の酸化を抑制し酸化物系のド
ロスの発生を防止することが可能である。なお、使用す
る空中ポットにおいては、ヘッド高さが低く容量が小さ
いので、亜鉛溶解炉を空中ポットの傍に設けて、鋼板の
めっきによる溶融亜鉛の消費量を補給しヘッド高さを操
業中は一定に維持することが必要である。

空中ポットにおける重要なポイントは容器の底部９に固
定したシール板５と連続的に移動する鋼板２との隙間で
あって、シール板５と鋼板２は無接触状態にあり、かつ
溶融亜鉛が漏洩しない隙間を有することが必要である。

この隙間を０．０５〜１ｍｍにすると、溶融亜鉛の表面
張力による支持と鋼板が垂直上方向に移動する作用とに
よって、容器底部９に固定したシール板５と連続的に移
動する鋼板２との隙間から溶融亜鉛が下方番ご流出する
ことはない。この隙間がＣＩ　０５　ｍ　ｍ以下になる
と、鋼板とシール板との接触が頻繁に発生して。

鋼板面に疵をつけ表面欠陥を形成するこヒになる。一方
、この隙間が１ｍｍ以上になると、鋼板が垂直方向に移
動したとしでも、容器底部９に固定したシール板５と連
続的に移動する鋼板２との隙間から溶融亜鉛が漏出する
ので好ましくない。

また本発明の空中ポットにおけるシール板の材質として
、窒化硼素、グラファイト、及び窒化珪素・窒化硼素、
炭化珪素・窒化硼素、アルミナ・グラファイトなどのセ
ラミックスを正体とする焼結体及び複合焼結体を用いる
ことができる。これらの材料は溶融亜鉛に対する耐溶損
性に優れているばかりでなく、耐熱衝撃性にも優れてい
ることと具体的な実験結果から取捨選択したものであり
、いずれも実用性のあることを確認しである。

ここで比較的軟質のセラミックスをシール板の素材とし
て用いることによって、鋼板面の疵付きを極力防止する
ことができる。製造開始段階における容器底部９に固定
したシール板５と連続的に移動する鋼板２との隙間が狭
すぎたとしても、上記したようにシール板を軟質な材料
にすることによって、適切な隙間が得られるまでシール
板５は連続的に移動する鋼板２により削り取られること
になる。

［実施例１ 次に実施例に基づいて本発明を説明する。

（実施例１） 第１図に示す空中ボット８において、シール板５の鋼板
面側を窒化硼素製とし、またシール板５と鋼板２との隙
間を０．７　ｍ　ｍ、シール板５の先端における亜鉛浴
６のヘッド高さを８０ｍｍ、溶融亜鉛浴温を４６５℃、
および容器底部の開口外部周辺の雰囲気を露点１０℃の
２５％Ｈ２＋７５％Ｎ２とした状態において、還元性雰
囲気中で焼鈍してから、４６５℃まで冷却した板幅３０
０ｍｍの薄鋼板を５０ｍ／分のライン速度で通板した。

Ｎ２ガスワイパーによって溶融亜鉛の付着量を５０　ｇ
　／　ｍ　’に制御したところ、容器底部の開口部４近
傍の溶融亜鉛表面には酸化膜が形成されて表面張力が増
大し、かつ、めっき直前の鋼板上に実質上問題となる酸
化膜の形成はな（、しかも開口部４から溶融亜鉛の漏出
することはなく、安定なめっき操業を持続することがで
きた。

（実施例２） 容器底部の開口外部周辺の雰囲気を露点０℃の１５％Ｈ
２＋８５％Ｎ２とする他は実施例１と同様な操業条件に
して実施した。

その結果、容器底部の開口部４近傍の溶融亜鉛表面には
酸化膜が形成されて表面張力が増大し、かつ、めっき直
前の鋼板上に実質上問題となる酸化膜の形成はなく、し
かも開口部４から溶融亜鉛の漏出することはなく、安定
なめっき操業を持続することができた。

（実施例３） 容器底部の開口外部周辺の雰囲気を露点２０℃の２５％
Ｈ２＋７５％Ｎ２．シール板５と鋼板２との間隔を１．
０　ｍ　ｍ、シール板５の先端における亜鉛浴６のヘッ
ド高さを３０ｍｍ、板幅３００ｍｍの薄鋼板のライン速
度を８０ｍ／分のライン速度とする他は実施例Ｉと同様
な操業条件にしたところ、容器底部の開口部４から溶融
亜鉛の漏出することはなく、安定なめっき操業を持続す
ることができた。

（比較例１） 第１図に示す空中ポット８において、容器底部の開口外
部周辺の雰囲気を露点−５０℃の２５％Ｈ２＋　７５％
Ｎ２、シール板５と鋼板２との間隔を２．５　ｍ　ｍ、
シール板５の先端における亜鉛浴６のヘッド高さを１０
０ｍｍ、溶融亜鉛浴温を４６５℃とした状態において、
還元性雰囲気中で焼鈍してから、４６５℃まで冷却した
板幅３００ｍｍの薄鋼板を５０ｍ／分のライン速度で通
板した。Ｎ２ガスワイパーによって溶融亜鉛の付着量を
５０　ｇ　／　ｍ　２に制御したところ、容器底部の開
口部４近傍の溶融亜鉛の酸化が生じず開口部４から溶融
亜鉛の漏出が生して、安定なめっき操業を持続すること
ができなかった。

（比較例２） 容器底部の開口外部周辺の雰囲気を、空電、シール板５
と鋼板２との隙間を０．７　ｍ　ｍとする他は実施例１
と同様な操業条件にしたところ、容器底部の開口部４か
ら溶融亜鉛の漏出はなかったが、鋼板面の酸化が部分的
に発生すると共に、局部的な不めっきが発生し、安定な
めっき操業を持続することができなかった。

なお以上の説明においては薄鋼板への溶融亜鉛めっきの
例に関してのみ述べたが、これは本発明を溶融Ａｆｆ及
び溶融へ２合金めっきなどの他の溶融めっきにも適用す
ること、また、ワイピングを行なったのちに鋼板及びめ
っき金属層を加熱して合金化することを妨げるものでは
ない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の溶融金属めっき鋼板の製造
方法によれば、表面欠陥の原因となりやすいジンクロー
ルなどの浴中機器を用いることな（、溶融亜鉛めっき鋼
板を長時間にわたって安定に製造することができるので
、産業上の利用分野めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を好運に実施できる装置の縦断面図、第
２図はシール板と鋼板との隙間の縦断面の拡大図であり
、第２図（ａ）は溶融亜鉛が漏出する場合、第２図（ｂ
）は溶融亜鉛が漏出しない場合を示し、第３図は従来例
の装置の縦断面図である。 １・・−デフレクタロール　２−鋼板 ３−・・サポートロール　　４・・−開口部５・・・シ
ール板　　　　　６・−亜鉛浴７・・−ガスワイパー　
　　８・・−空中ポット９−底部　　　　　　　ＩＯ・
・−ジンクロール１１−・・スナウト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融めっき金属浴を保持した容器の底部の開口部か
   ら被めっき鋼板を連続的に該浴中に侵入させた後、めっ
   き金属層の付着した鋼板を該浴の上方に引き上げ、つい
   で余剰のめっき金属を払拭して溶融金属めっき鋼板を製
   造するにあたり、 前記容器の開口部に設けられるシール板の 開口の鋼板厚さ方向の寸法を被めっき鋼板厚さより大き
   くすると共に、すくなくとも被 めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部近傍の溶融金属
   の表面張力を大きくする手段を講じて、該シール板と被
   めっき鋼板の間隙から溶融金属の漏洩を防止しながらめ
   っきを行うことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造
   方法。 ２　前記溶融金属の表面張力を大きくする手段が、被め
   っき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部周辺の雰囲気
   を溶融金属に対して酸化性とすることである請求項１記
   載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。 ３　前記被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部
   周辺の雰囲気が溶融金属に対して酸化性であり、かつ被
   めっき鋼板に対しては非酸化性である請求項２記載の溶
   融金属めっき鋼板の製造方法。 ４　前記被めっき鋼板の侵入する容器底部の開口部外部
   周辺の雰囲気が実質的に水素、窒素および水蒸気の混合
   雰囲気である請求項２または３記載の溶融金属めっき鋼
   板の製造方 法。