JPH0645852B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法に関す
る。詳しくは、亜鉛浴に浸漬する鋼帯の温度を、その巾
方向に調整することにより、全面に亘って均一な合金化
度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼帯を得られる合金化
溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法に関する。

＜従来の技術＞ 溶融亜鉛めっき鋼帯の塗装性、塗膜密着性、溶接性等を
向上させるために、再度加熱処理を施し、亜鉛めっき層
をＦｅ−Ｚｎ合金化させる合金化溶融亜鉛めっき鋼帯が
公知である。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法の一例
を第１図を参照して説明すると、まず鋼帯Ａを焼鈍炉１
２を通過させることにより所定の温度に加熱する。この
焼鈍炉１２は、加熱帯１８とその後方（以下、後方とは
鋼帯移動方向の下流側とする）に配置される冷却帯２０
とから構成され、鋼帯Ａはまず加熱帯１８において、主
にラジアントチューブによって約８００℃に加熱された
後、冷却帯２０においてガスジェット方式等によって約
４７０℃まで冷却される。

焼鈍炉１２において所定の温度に加熱・冷却された鋼帯
Ａは、次いで、約４６０℃の亜鉛浴１４に浸漬され、そ
の表面に溶融亜鉛が付着される。

溶融亜鉛を付着された鋼帯Ａは、亜鉛浴１４から略鉛直
方向に引きあげられて、気体絞り用ノズル２２によって
ガス噴射により亜鉛付着量の制御が行なわれ、その後方
（上方）に設けられた合金化炉１６において約５００℃
に再加熱されて合金化処理を施され、次工程に送られ
る。

この合金化処理とは、前述のように亜鉛めっき鋼帯Ａの
塗装性等を向上させるために、鋼帯Ａの鉄を亜鉛めっき
層中に拡散させることにより、Ｆｅ−Ｚｎ合金層を形成
せしめるものである。なお、このような合金化は、鋼帯
Ａが亜鉛浴１４に浸漬された瞬間より開始され、合金化
炉１６において再加熱することにより完了する。

ここで、この合金化における合金の進行の程度、すなわ
ち合金化度は、亜鉛めっき層中に含まれる鉄の濃度で定
量的に評価することができる。そのため、通常の合金化
溶融亜鉛めっき装置においては、例えば合金化炉１６の
出口に合金化度の測定装置（合金化度計２４）を配置し
て、合金化処理が終了した鋼帯の合金化度を測定して、
その測定値を用いて製品の合否判定を行なったり、ある
いは合金化炉１６における再加熱温度の調整等を行なっ
ている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところで、このような方法によって合金化溶融亜鉛めっ
き鋼帯を製造する際に、鋼帯Ａの巾方向の合金化度ム
ラ、特に巾方向両端部付近の合金化度不足が発生する場
合が多々ある。

このような合金化度の不足部分の発生等の合金化度ムラ
は金属色ムラとなってしまい、後にカラー塗装を行なっ
た際に光沢ムラとなって商品外観を著しく悪化させてい
る。

このような鋼帯Ａの巾方向の合金化度ムラは、合金化処
理のための再加熱におい巾方向に加熱温度ムラが生じる
ことによって発生するものであり、この加熱温度ムラ
は、 鋼帯の溶融亜鉛付着量を、気体絞り用ノズルによっ
て調整する際に、その噴射気体により巾方向両端部が特
に過冷され、そのまま合金化炉内での巾方向に一様に再
加熱されるために、巾方向両端部が加熱不足になる。

合金化処理を行なう合金化炉内に鋼帯の搬入に伴な
って冷風が巻き込まれること。

が主たる原因として考えられる。

このような合金化度の巾方向のムラを防止するために、
例えば特開昭５０−４４９３１号公報には合金化炉１６
の前方に「鋼帯の長さ方向に沿って縦長に配置され、か
つ、鋼帯の巾方向に対して加熱調整自在な加熱用補助バ
ーナー」で合金化度にムラが発生しそうな場所を加熱す
る金属色ムラ発生の防止方法が開示されている。

しかしながら、この方法では 大気中のバーナー燃焼であるため、熱効率が低い。

バーナーを配置するスペースを、溶融亜鉛付着量調整
用のノズル（気体絞り用ノズル２２）と合金化炉１６と
の間に確保する必要がある。しかもその間において鋼帯
Ａの温度が低下するので（補助バーナーは全体を加熱し
ない）、それをカバーするために合金化炉１６で燃料を
多量に使用する、あるいはラインスピードを低下させる
必要があり、熱効率、生産性が低下する。

補助バーナーの火炎は鋼帯Ａの表面に局部的に当るの
で、火炎模様が生じ、外観欠陥が生じ易い。

等の問題点がある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、鋼帯
の巾方向の合金化度のムラを効率良く解消することがで
きる合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提供するこ
とにある。

＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討を重
ね、亜鉛浴に浸漬する際の鋼帯の温度を変化させること
により、合金化炉における亜鉛めっき層の合金化度が変
化することを見出し、従って、亜鉛浴に浸漬する鋼帯の
温度分布を巾方向に制御することにより、亜鉛めっき層
の巾方向の合金化度分布を制御できることを見出すこと
により本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、焼鈍炉において鋼帯を所定の温度
に加熱した後で所定の温度まで冷却した後、亜鉛浴に浸
漬し、次いで気体絞り用ノズルからのガス噴射により亜
鉛付着量を制御した後、合成化処理を行なう合金化溶融
亜鉛めっき鋼帯の製造方法において、 前記鋼帯の加熱後の冷却を前記鋼帯巾方向に調整し、前
記亜鉛浴に浸漬する鋼帯の温度を巾方向に調整すること
を特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提
供する。

また、前記合金化処理後に鋼帯の巾方向の合金化度分布
を測定し、その測定結果に応じて前記鋼帯の加熱後の冷
却を鋼帯の巾方向の合金化度分布が均一となるように前
記鋼帯の巾方向に調整し、前記亜鉛浴に浸漬する鋼帯の
温度を巾方向に調整するのが好ましい。

＜作用＞ 第１図に、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方
法を実施する合金化溶融亜鉛めっき装置の一例の概念図
が示される。

第１図に示される合金化溶融亜鉛めっき装置１０（以
下、めっき装置１０とする）は、基本的に焼鈍炉１２
と、亜鉛浴１４および合金化炉１６とから構成されるも
のである。

焼鈍炉１２は、加熱帯１８と冷却帯２０とから構成され
る。鋼帯Ａは、まず加熱帯１８によって焼きなましも兼
ねて約８００℃に加熱され、次いで冷却帯２０において
ガスジェット冷却方式で約４７０℃に冷却される。

ここで、本発明においては、この加熱後の冷却は鋼帯Ａ
の巾方向（以下、単に巾方向とする。）に温度分布を調
整するように、好ましくは後述の合金化度計２４によっ
て測定されためっき層の合金化度の巾方向の分布に応じ
て、巾方向に温度分布を調整するようにして行なわれ
る。この冷却帯２０および温度分布の調整方法について
は後に詳述する。

次いで、鋼帯Ａそのまま約４６０℃の亜鉛浴１４に浸漬
され、溶融亜鉛が付着される。

亜鉛浴１４において溶融亜鉛が付着された鋼帯Ａは、略
鉛直方向に引きあげられつつ気体絞り用ノズル２２より
ガスが噴射されて溶融亜鉛の付着量が制御され、その上
方（下流）に配置された合金化炉１６に送られる。

鋼帯Ａは合金化炉１６において約５００℃に再加熱され
て、亜鉛めっき層の合金化処理が行なわれ、次工程へ搬
送される。

さらに、図示例のめっき装置１０においては、好ましい
態様として合金化炉１６の上方には合金化度計２４が配
置され、合金化処理後の亜鉛めっき層の合金化度が巾方
向に測定され、合金化度分布が測定される。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法において
は、前述のように、焼鈍炉１２での加熱帯１８による加
熱後の冷却帯２０における冷却は、鋼帯Ａの巾方向に温
度分布を調整して、好ましくは合金化度計２４によって
測定された合金化度の巾方向の分布に応じて、巾方向に
温度分布を調整して行なわれる。

第２図に、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方
法において、その技術的思想の基本となる、亜鉛浴１４
に浸漬する鋼帯Ａの温度をパラメータとした、合金化炉
１６における鋼帯Ａの入側鋼帯温度と亜鉛めっき層の合
金化度との関係を概念的に示す。

なお、第２図においては、横軸は合金化炉１６における
入側鋼帯温度を、縦軸は亜鉛めっき層の合金化度を示す
ものである。また、曲線Ａ、ＢおよびＣは、パラメータ
として亜鉛浴１４へ浸漬する鋼帯Ａの温度が異なる場合
を示すもので、曲線Ａが最も亜鉛浴１４への浸漬温度が
高く、曲線Ｃが最も浸漬温度が低い。

第２図より明らかなように、合金化炉１６における鋼帯
Ａの在炉時間が同じである場合、入側鋼帯温度が高くな
ると合金化度が増加する。

また、図中に曲線Ａ、ＢおよびＣでパラメータとして示
したように、亜鉛浴１４に浸漬する鋼帯Ａの温度が高く
なると、やはり合金化度が増加する。つまり、亜鉛浴１
４に浸漬する鋼帯Ａの温度を調整することにより、亜鉛
めっき層の合金化度を調整することが可能である。

この第２図より、従来の製造方法において生じていた亜
鉛めっき層の巾方向に合金化度ムラの原因を容易に理解
することができる。

つまり、亜鉛浴１４に浸漬されて溶融亜鉛が付着された
鋼帯Ａは、前述のように亜鉛浴１４から略鉛直方向に引
き上げられつつ、気体絞り用ノズル２２から噴射される
絞り用ガスによって亜鉛付着量の調整が行なわれる。

ここで、絞り用ガスにより、鋼帯Ａの巾方向の両端部は
中央部に比べて温度が下がり易いので、合金化炉１６に
搬入される鋼帯Ａ巾方向両端部の温度が低くなってしま
った場合、例えば合金化炉１６における入側鋼帯温度が
中央部がＴ_Ｃ、両端部がＴ_Ｅとなってしまった場合に
は、合金化炉１６における鋼帯Ａの温度が曲線Ｂで示さ
れる温度であった際には、合金化度は中央部はＦ_Ｃ、両
端部はＦ_Ｅとなってしまい、両端部の合金化度が低い、
つまり合金化度が巾方向にムラのあるものとなってしま
う。

特開昭５０−４４９３１号公報に開示される方法におい
ては、合金化炉の前方に前述の所定の補助加熱バーナー
を配置して、鋼帯の低温部を加熱することにより、合金
化炉に搬入される鋼帯の温度を巾方向全面に亘って均一
にして、合金化度を均一とすることを目的としたもので
ある。しかしながら、この方法では熱効率の低下、火炎
模様等の外観欠陥等の問題があるのは前述のとおりであ
る。

これに対し、本発明の合金化溶融亜鉛めっき方法は、先
にパラメータとして曲線Ａ、ＢおよびＣで示したよう
に、亜鉛浴１に浸漬する鋼帯Ａの温度によって合金化度
を調整できることを見出し、亜鉛浴１４に浸漬する前の
鋼帯Ａの温度分布を冷却帯２０における鋼帯Ａの冷却に
よって巾方向に調整することにより、亜鉛めっき層の合
金化度を調整するものである。

つまり、目標とする合金化度がＦ_Ｃであった際に、合金
化炉１６における鋼帯Ａの入側鋼帯温度が中央部がＴ_Ｃ
で両端部がＴ_Ｅとなってしまった場合には、前述のとお
り合金化度は中央部はＦ_Ｃ、両端部はＦ_Ｅとなってしま
う。ここで、亜鉛浴１４に浸漬する鋼帯Ａの温度分布
を、中央部は曲線Ｂで示される通常の温度、両端部はそ
れよりも高温の曲線Ａで示される温度に調整することに
より、合金化度を中央部および両端部共にＦ_Ｃとし、全
面に亘って所定の合金化度を有する溶融亜鉛めっき鋼帯
を得るものである。

この方法によれば、冷却帯２０によって亜鉛浴１４に浸
漬する鋼帯Ａの巾方向の温度分布を調整するのみでよい
ので、別途加熱（冷却）装置を必要としない。また、冷
却帯２０における冷却方法は通常ガスジェット冷却方式
等を適用するものであるので、温度調整の応答性が速
く、ロスが非常に少ない。さらに、この方法によれば、
合金化炉１６の再加熱温度の調整や鋼帯Ａをラインスピ
ードの変更等も不要であり、合金化溶融亜鉛めっき鋼帯
の製造効率も低下することがない。

本発明においては、このような冷却帯２０における鋼帯
Ａの巾方向の温度分布を調整は、好ましくは、前述のよ
うに合金化度計２４によって測定された鋼帯Ａの合金化
度の巾方向の分布に応じて行なうのが好ましい。

このような構成とすることにより、本発明はより容易に
実施することができ、しかも、好適に製造管理も行なう
ことができるので、全面に亘って均一な合金化度を有す
る合金化溶融亜鉛めっき鋼帯をより良好にかつ確実に製
造することが可能となる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、気体絞り用ノズル２２による亜鉛付着量調整後の鋼
帯Ａの巾方向の温度分布の変化が少ない場合には、冷却
帯２０による鋼帯Ａの冷却を、めっき層の合金化度が巾
方向に均一となるように予め設定された温度分布とする
構成としてもよく、また各種の公知の方法で合金化炉１
６入側での鋼帯Ａの巾方向の温度分布を測定し、その結
果に応じて亜鉛浴１４に浸漬する鋼帯Ａの巾方向の温度
分布を調整するものであってもよい。

第３ａ図に、第１図に示される装置の冷却帯２０の一例
の、鋼帯Ａの長手方向の断面概略図が、第３ｂ図にその
平面概略図が、さらに第３ｃ図に鋼帯Ａ巾方向の断面概
略図が示される。

冷却帯２０では、鋼帯Ａの走行路を挟んで配置されるガ
スチャンバー２６が配置されており、このガスチャンバ
ー２６にはくちばし状で鋼帯Ａの巾方向と垂直方向に長
手方向を有するスリット形状のガスノズル２８が複数平
行に配置されている。つまり、加熱後の鋼帯Ａの冷却用
ガスは、ガスチャンバー２６からガスノズル２８を介し
て射出され、鋼帯Ａに吹き付けられる。

また、ガスノズル２８の冷却用ガズ導入部、つまり、ガ
スチャンバー２６とガスノズル２８との接続部には、鋼
帯Ａの巾方向（矢印Ｗ）に方向移動自在なシール板３０
が配置される。

図示例の冷却帯２０においては、このシール板３０を移
動することによりガスノズル２８の開口部分を調整し
て、前述のように亜鉛浴１４に浸漬する鋼帯Ａの巾方向
の温度分布や、さらには鋼帯Ａの巾に応じて、冷却用ガ
スの吹き付け量および吹き付け位置を調整する。

なお、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法に
適用される冷却帯２０において、冷却用ガスの吹き付け
量および吹き付け位置を調整する方法は、前述のシール
板３０による方法に限定されるものではなく、ガスノズ
ル２８に冷却用ガスの射出方向調整用の羽根を設ける方
法等、各種の方法が適用可能である。また、図示例のよ
うに鋼帯Ａの巾方向両端部のみを調整するものに限定は
されず、複数のシール板３０を脱着可能に構成し、巾方
向の中央部の冷却用ガスの吹き付け量を調整して、鋼帯
Ａの温度分布を調整してもよい。

さらに、シール板３０を設けず、ガスノズル２８から射
出される冷却用ガスの温度分布を、所望する鋼帯Ａの温
度分布に合せて調整するものであってもよい。

＜実施例＞ 以下、本発明の具体的実施例を上げ、本発明をより詳細
に説明する。

第１図に示されるめっき装置１０を用いて合金化溶融亜
鉛めっき鋼帯を製造した。

鋼帯Ａは、板厚０．８mm、板巾１５００mmのものを用
い、これをラインスピード９０ｍｐｍで走行させた。

この鋼帯Ａを焼鈍炉１２の加熱帯１８で８００℃に加熱
し、次いで、冷却帯２０において４７０℃〜５００℃迄
冷却した後、浴温４６０℃の亜鉛浴１４に浸漬した。

亜鉛浴１４に浸漬した鋼帯Ａは、鉛直方向に引き上げる
ことにより亜鉛浴１４から排出し、次いで気体絞り用ノ
ズル２２によって亜鉛付着量を４５g/m²に調整したの
ち、合金化炉１６で５００℃に再加熱して合金化を行な
った。なお、合金化炉１６における加熱時間は１２秒で
あった。

以上を標準条件とし、下記の各点を変更して合金化溶融
亜鉛めっき鋼帯を製造した。

［本発明例］ 冷却帯２０において、亜鉛浴１４に浸漬する鋼帯Ａの巾
方向両端部５０mmの位置の温度が中央部に比べて約３０
℃高くなるようにシール板３０をセットして、鋼帯Ａの
冷却を行なった。

［比較例１］ 特開昭５０−４４９３１に示されるように、合金化炉１
６の前方の巾方向両端部に補助バーナーを設置し、各５
０×１０³kcal/h 、計１００×１０³kcal/h で鋼帯Ａの
両端部を加熱した後合金化炉１６に搬入した。

［比較例２］ 前述の標準条件を一切変更せず、つまり従来の方法によ
って合金化溶融亜鉛めっき鋼帯を製造した。

以上の各条件で製造した合金化溶融亜鉛めっきについ
て、合金化炉１６の上方に配置される合金化度計２４で
鋼帯Ａの巾方向の合金化度を測定し合金化度のムラを測
定し、また、合金化炉１６および補助バーナーによる燃
料使用量を測定した。なお、合金化度計２４はＸ線回折
手法により合金化度を測定するものを用いた。

結果を表１に示す。

表１に示されるように、本発明例においては冷却帯２０
において冷却条件を調整して、亜鉛浴１４に浸漬する鋼
帯Ａの両端部５０mmの位置の温度を中央部に比べて約３
０℃高くしたため、合金化炉１６に搬入される際の鋼帯
Ａの巾方向の温度分布は、中央部が４４０℃、両端部が
４２０℃と両端部の方が低いが、補助バーナー、合金化
炉１６における再加熱温度を調整しなくても、得られた
鋼帯の合金化亜鉛めっき層には合金化度ムラは発生しな
かった。

また、比較例１においては、補助バーナーを配置したた
めに合金化炉１６に搬入される鋼帯Ａには温度分布ムラ
はなく、従って得られた鋼帯Ａの合金化亜鉛めっき層に
は合金化度ムラは発生してはいない。しかしながら、補
助バーナーを必要とするため、これに１００×１０³kca
l/h の燃料がかかり、さらに、補助バーナーを設置した
分だけ亜鉛浴１４から合金化炉１６までの距離が長くな
ってしまうため、合金化炉１６に搬入される鋼帯の温度
が４３０℃と他に比べて低くなってしまい、所定の合金
化度を得るためには合金化炉１６における燃料も他の例
に比べ多く必要でった。

また、通常の方法である比較例２においては、合金化炉
１６に搬入される際の鋼帯Ａの巾方向の温度分布は、中
央部が４４０℃、両端部が４２０℃と両端部の方が低く
なってしまい、得られた鋼帯の合金化亜鉛めっき層には
合金化度ムラが発生してしまった。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明の合金化溶融亜鉛め
っき鋼帯の製造方法によれば、全面に亘って均一な合金
化度を有する良好な合金化溶融めっき鋼帯を容易かつ安
定して製造することが可能である。

しかも、合金化炉における再加熱温度を調整する必要が
無く、また、補助バーナー等も不要であるので、余分な
燃料を使用することもなく、さらに火炎模様等の外観不
良も生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方
法を実施する合金化溶融亜鉛めっき装置の一例の概念図
である。 第２図は、亜鉛浴へ浸漬する鋼帯の温度をパラメータと
した合金化炉入側鋼帯温度と亜鉛めっき層の合金化度と
の関係を示す概念図である。 第３ａ図は、第１図に示される合金化溶融亜鉛めっき装
置に適用される冷却帯の一例の鋼帯長手方向の概略断面
図、第３ｂ図は、同概略平面図、第３ｃ図は同鋼帯の巾
方向の概略断面図である。 符号の説明 １０……合金化溶融亜鉛めっき装置、 １２……焼鈍炉、 １４……亜鉛浴、 １６……合金化炉、 １８……加熱帯、 ２０……冷却帯、 ２２……気体絞り用ノズル、 ２４……合金化度計、 ２６……ガスチャンバー、 ２８……ガスノズル、 ３０……シール板、 Ａ……鋼帯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼鈍炉において鋼帯を所定の温度に加熱し
   た後で所定の温度まで冷却した後に、亜鉛浴に浸漬し、
   次いで気体絞り用ノズルからのガス噴射により亜鉛付着
   量を制御した後、合金化処理を行なう合金化溶融亜鉛め
   っき鋼帯の製造方法において、 前記鋼帯の加熱後の冷却を前記鋼帯巾方向に調整し、前
   記亜鉛浴に浸漬する鋼帯の温度を巾方向に調整すること
   を特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】前記合金化処理後に鋼帯の巾方向の合金化
   度分布を測定し、その測定結果に応じて前記鋼帯の加熱
   後の冷却を鋼帯の巾方向の合金化度分布が均一となるよ
   うに前記鋼帯の巾方向に調整し、前記亜鉛浴に浸漬する
   鋼帯の温度を巾方向に調整する請求項１に記載の合金化
   溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。