JPH08144037A

JPH08144037A - 溶融アルミニウム−亜鉛合金メッキ鋼板の製法及び装置

Info

Publication number: JPH08144037A
Application number: JP28376694A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Kaneko; 謙一郎金子
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1994-11-17
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【構成】溶融メッキ浴１でメッキ後、メッキ層の凝固
直前に７で微細化処理する、スパングルの抑制された溶
融アルミニウム−亜鉛合金メッキ鋼板の製造において、
溶融メッキ鋼板９の長手方向の鋼板表面温度分布を６で
計測し、この温度分布および４、５での加熱、冷却のデ
ータを演算装置８で処理して微細化処理地点を決定す
る。さらに、幅方向におけるメッキ付着量の変化を11で
計測し、平均値より付着量の大きい厚目付け領域を、微
細化処理に先立って冷却手段10で過冷却する。【効果】厚目付け領域での復熱に起因するスパングル
の発生がなく、均一にスパングルが抑制された溶融Al−
Zn合金メッキ鋼板が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融アルミニウム−亜
鉛合金メッキ鋼板の表面に現れる、いわゆるスパングル
模様が抑制された、溶融アルミニウム−亜鉛合金メッキ
鋼板の製造方法および製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】55％Al−Zn合金メッキ鋼板で代表される
溶融アルミニウム−亜鉛合金メッキ鋼板 (以下、溶融Al
−Zn合金メッキ鋼板または単にAl−Zn合金メッキ鋼板と
いう)は、溶融亜鉛メッキ鋼板より耐食性が著しく優れ
ていることから、特に屋根材などの建材への利用が拡大
している。

【０００３】Al−Zn合金メッキ鋼板は、一般に連続溶融
亜鉛メッキラインを利用して製造される。従って、連続
溶融亜鉛メッキラインで主流となっている、ゼンジミア
ー方式または無酸化炉方式によりライン内焼鈍を受けた
後、メッキが施されることになる。具体的には、連続式
溶融メッキラインの酸化炉または無酸化炉でメッキ原板
表面の汚れ (油脂分など) を除去しながら予熱を行った
後、H₂-N₂ 混合ガス雰囲気に保持された還元炉にて表面
の活性化および焼鈍を行う。次いで、原板を溶融Al−Zn
合金メッキに適した温度に冷却した後、メッキ浴を通過
させてAl−Zn合金メッキを施し、メッキ浴出側でワイピ
ングノズルによりメッキ付着量を調整し、冷却した後メ
ッキ鋼板を巻取る。

【０００４】このようにして製造された溶融Al−Zn合金
メッキ鋼板の表面には、スパングル斑 (以下、単にスパ
ングルという) と称する華状の模様が生成し、その模様
に沿ってメッキ表面に凹凸を生じている。スパングルが
粗大化すると、製品としての見栄えが悪くなり、商品価
値が低下する。さらに、例えば、塗装鋼板用母材とした
場合に均一な塗装仕上り表面が確保できないといった不
都合もある。そのため、スパングル模様が抑制された、
一様で美麗な表面外観を有する溶融Al−Zn合金メッキ鋼
板に対する要求が強い。

【０００５】溶融Al−Zn合金メッキ鋼板のスパングル模
様を抑制（微細化）する方法として、メッキ後に空気や
薬液を噴霧して急冷する方法 (特開昭60−162763号公
報) 、メッキ金属より高い融点を有する金属微粉末を吹
付けて冷却する方法 (特開昭59-170271号公報) 等がこ
れまでに提案された。また、溶融亜鉛合金メッキおよび
溶融アルミニウムメッキのスパングル微細化処理とし
て、金属酸化物粉末を吹付ける方法も知られている (特
開昭63−157849号公報) 。これらの微細化処理は、溶融
メッキ層の凝固直前、即ち、メッキ層が融点よりわずか
に高温にある時期に行うことがスパングル抑制に最も効
果的である。

【０００６】しかし、これらの微細化処理方法を適用し
て溶融Al−Zn合金メッキを行っても、メッキ製品にスパ
ングルが残ることが多い。この原因は、微細化処理前の
Al−Zn合金メッキ層の付着量不均一に基づくか、或いは
この冷却が板幅方向に不均一である場合が多い。例え
ば、溶融メッキ後、Al−Zn合金の融点よりもかなり高温
時にメッキ層が微細化処理されると、メッキ表面がピッ
ト状の肌荒れ外観を呈する。逆に、微細化処理時期が遅
すぎて、その前に既にメッキ層が凝固していると、スパ
ングルを十分に微細化することはできない。

【０００７】スパングル模様の抑制のための冷却制御に
関しては、溶融亜鉛メッキの例ではあるが、次の方法が
これまでに提案されている。溶融亜鉛層の幅方向における温度分布の偏差を修正す
るために、鋼板の端縁部分を局部加熱する方法 (特開昭
48−84038 号公報) 、亜鉛粉吹付け位置の前後における鋼帯幅方向の温度分
布を測定し、測定された幅方向温度分布から、該鋼帯の
温度が全幅に亘って亜鉛の凝固温度より僅かに高くなる
ライン位置を算出し、適切な亜鉛粉の吹付け位置を決定
する方法 (特開平１−306547号公報) 、スパングル微細化処理装置の前後に温度計を配置し、
さらにスパングル冷却装置の前に加熱、冷却手段を配し
て、長手方向と幅方向の二次元温度分布を測定し、加熱
冷却方法とスパングル微細化処理装置の位置を変更する
ことにより、適切な温度分布を得る方法 (特開平２−29
8248号公報) 。

【０００８】およびの方法はいずれも、溶融メッキ
層の凝固直前に微細化処理を行うことができるように、
メッキ鋼板表面温度を測定して微細化処理地点（冷却時
期）を決定するものである。これらの方法は溶融Al−Zn
合金メッキ鋼板のスパングル抑制にも十分に適用でき
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記〜の
ようなメッキ後の冷却の制御方法を、溶融Al−Zn合金メ
ッキに適用しても、最終的に得られたAl−Zn合金メッキ
鋼板の表面、特に板幅方向の特定領域に、望ましくない
スパングルが残ることが経験されてきた。即ち、従来の
鋼板表面温度分布の測定による適切な冷却時期の決定や
幅方向の冷却均一化は、スパングルの抑制にとって万全
ではない。

【００１０】よって本発明の目的は、スパングルを確実
に抑制することのできる溶融Al−Zn合金メッキ鋼板の製
造方法と製造装置を提供することである。具体的には、
溶融Al−Zn合金メッキ時に、鋼板温度の適正な管理や適
切な冷却時期の決定を行っても生じることがある、スパ
ングルの残留または発生を確実に解消することのできる
技術を開発することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述のよ
うに適切に冷却時期を決定しても溶融Al−Zn合金メッキ
鋼板にスパングル残りが見られる原因について検討し
た。その結果、復熱により最終製品では粗いスパングル
状になるか、局部的にスパングルが発生する場合がある
こと、その原因としては、Al−Zn合金付着量が板幅方向
に不均一であるため、板幅方向でAl−Zn合金付着量の多
い部分が潜熱の量が大きく、従って復熱量も多くなり、
部分的に凝固が遅れるからであること、を究明した。

【００１２】このような不均一な復熱により板幅方向の
一部で凝固が遅れると、その後にスパングル微細化処理
を適切な時期に行ったとしても、凝固が遅れた部分で
は、メッキ層温度がなお微細化処理には高すぎ、微細化
処理してもスパングルが残ることになる。従って、スパ
ングルが板幅方向の全体にわたって抑制された溶融Al−
Zn合金メッキ鋼板を確実に得るためには、適切な冷却時
期の決定に加えて、復熱に対する配慮が必要である。

【００１３】かくして、本発明は、微細化処理によりス
パングルの抑制された溶融Al−Zn合金メッキ鋼板を製造
する際に、鋼板に付着したAl−Zn合金の板幅方向の付着
量を測定し、板幅方向で付着量の多い部分のみを過冷却
することにより、微細化処理時に板幅方向の全幅に亘っ
てAl−Zn合金の凝固点直前からの均一冷却を可能にする
ことを基本的特徴とする。

【００１４】即ち、本発明の要旨とするところは、溶融
メッキ後、溶融メッキ層の凝固直前に微細化処理を行
う、スパングルの抑制された溶融Al−Zn合金メッキ鋼板
の製造方法において、溶融メッキ後に長手方向の鋼板表
面温度分布を計測して微細化処理地点を決定するととも
に、幅方向におけるメッキ付着量の変化を計測し、平均
値より付着量の大きい厚目付け領域を、微細化処理に先
立って過冷却することを特徴とする、スパングルの抑制
された溶融Al−Zn合金メッキ鋼板の製造方法である。

【００１５】なお、ここで、過冷却とは、幅方向の他の
部分（即ち、付着量が平均以下の部分）の冷却より冷却
度を強めることを意味するが、具体的には、復熱に配慮
して、他の部分の微細化処理装置到達時の目標温度に必
要な冷却温度より１〜５℃低くなるように冷却すること
である。

【００１６】また、別の面からは、本発明は、溶融メッ
キ浴出側に、溶融メッキ鋼板の長手方向の表面温度計測
手段、板幅方向のメッキ付着量を計測するメッキ付着量
計測手段、該メッキ付着量計測手段によって厚目付け領
域とされた領域を選択的に過冷却することのできる冷却
手段、該冷却手段の下流に設けた可動型の微細化処理手
段、および長手方向の鋼板温度分布および板幅方向のメ
ッキ付着量に基づいて該冷却手段および該微細化処理手
段を制御する演算装置を備えた、スパングルの抑制され
た溶融Al−Zn合金メッキ鋼板の製造装置である。

【００１７】好適態様にあっては、この製造装置は、溶
融メッキ浴出側の前記冷却手段より上流に、メッキ鋼板
の加熱手段および別の冷却手段をさらに備え、これらの
加熱手段および冷却手段も前記演算装置により制御され
る。

【００１８】

【作用】前述したように、従来のスパングルが抑制され
た溶融Al−Zn合金メッキ鋼板の製造方法においても、微
細化処理をメッキ層の凝固直前で行うように加熱、冷
却、微細化処理地点の制御を行っている。しかし、従来
は、溶融メッキ鋼板の幅方向のみ、或いは幅方向と長手
方向の温度分布だけに注目して、これらの制御を行って
いた。

【００１９】例えば、上記の方法を実施するための溶
融メッキ装置を図２に示す。この装置は、加熱用のバー
ナーボックス４、冷却用のクーラーボックス５、二次元
温度測定用の放射温度計６、微細化処理装置７、および
演算装置８を備えている。なお、１は溶融メッキ浴、２
は鋼板、３はワイピングノズル、９はメッキ鋼板であ
る。溶融メッキ浴１を出たメッキ鋼板９は、二次元温度
測定装置６で幅方向と長手方向の温度が測定され、溶融
メッキ層が凝固する直前に微細化処理を受けるように、
加熱手段４または冷却手段５による加熱または冷却によ
り鋼板温度を制御する。これらの測定、加熱、冷却のデ
ータが演算装置８に送られ、板幅の全幅が凝固温度より
わずかに高温にある位置に微細化処理装置を移動させ、
微細化処理を行う。

【００２０】これに対して、本発明では、溶融メッキ鋼
板の付着量が幅方向に不均一であることに着目し、スパ
ングルに対しては、付着量が平均値より大きい厚目付け
領域における復熱が他の部分より大きく、この大きな復
熱がスパングルに影響することを究明したのである。溶
融メッキの付着量が幅方向で変動する理由としては、気
体噴射ノズル間を通過する鋼板の形状不安定等によるも
のと推測される。

【００２１】この復熱によるスパングルの発生を防止す
るために、本発明にあっては、微細化処理に先立って、
メッキ鋼板の幅方向における厚目付け領域を検知し、そ
の領域を特に過冷却して、微細化処理前後の復熱の影響
を可及的に小とするのである。この時の過冷却の程度
は、厚目付けの程度との関係で決定されるが、微細化処
理時点での厚目付け領域の温度が、他の部分の温度と同
じようになるように冷却すればよい。即ち、冷却から微
細化処理までの間に起こる復熱の量はメッキ付着量に比
例するので、それを相殺するように過冷却する。具体的
には、前述したように、他の部分における微細化処理装
置到達時の目標温度に必要な冷却温度より１〜５℃低温
になるように冷却すればよい。

【００２２】従って、本発明の溶融Al−Zn合金メッキ鋼
板製造装置は、図１に示すように、図２に示した従来の
溶融メッキ装置に対して、さらに幅方向の部分的な過冷
却が可能な冷却手段（例、第二クーラーボックス10) と
幅方向の溶融メッキ付着量計測手段11を付設すればよ
い。

【００２３】かくして、本発明によれば、幅方向におい
てメッキ付着量の多い部分（厚目付け領域）だけを選択
的に過冷却してから微細化処理を行うため、微細化処理
時にはメッキ表面温度が鋼板の幅方向の全幅にわたって
実質的に均一になっているので、微細化処理効果を全幅
にわたって均一に達成することができ、幅方向で均一に
スパングルが抑制された溶融Al−Zn合金メッキ鋼板を得
ることができる。

【００２４】これに対し、従来は、幅方向で冷却の程度
を変化させないため、厚目付け領域での復熱量が大きく
なり、適温より高温で微細化処理を受けることになっ
て、微細化処理の効果が十分に得られず、スパングルの
発生が起こって、厚目付け領域にスパングルが残る。

【００２５】過冷却のための冷却手段は、従来の冷却手
段と同様でよいが、幅方向の冷却度の変化が可能なもの
でなければならない。また、微細化処理手段も制限がな
く、空気、気水 (微小水滴が混合状態となった気体) 、
薬液、被メッキ材であるAl−Zn合金より高融点の粉末
(例、亜鉛粉末、金属酸化物粉末など) など、従来より
用いてきた媒体を用いて実施することができる。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明にかかる溶融Al−Zn合金メッ
キ鋼板の製造装置の概略説明図である。以下、この図に
基づき、本発明の実施例について説明する。

【００２７】図１に示す本発明の装置においても、図２
に示す従来装置と同様に、溶融Al−Zn合金メッキ浴１に
浸漬された鋼板２は、浴から引き上げられると、ワイピ
ングノズル３によって所定のメッキ付着量に調整され
る。次いで、溶融Al−Zn合金メッキ層が凝固する直前に
微細化処理を行うように、鋼板をバーナーボックス４に
よって加熱するか、或いは第１クーラーボックス５にお
いて冷却することによって鋼板温度の調整を行う。この
鋼板温度の調整は必須ではないが、このように加熱また
は冷却により鋼板温度をほぼ一定に調整することで、微
細化処理装置７の位置の変動幅が小さくなり、微細化処
理地点の制御が容易となるので、この温度調整を行うこ
とが好ましい。

【００２８】鋼板２の長手方向の温度分布は放射温度計
６によって監視されており、それに基づいて上記の鋼板
温度の調整のための加熱または冷却の程度が決定され
る。なお、幅方向の部分的な凝固の可能性を知るため
に、放射温度計６によってメッキ鋼板の長手方向だけで
なく、幅方向の温度分布も同時に監視することが好まし
い。そして、これらの加熱、冷却、および温度分布のデ
ータはいずれも演算装置８に送られ、この演算装置によ
って微細化処理装置７の位置、つまり微細化処理地点が
決定される。微細化処理装置７は可動型、即ち、溶融Al
−Zn合金メッキ層が凝固する位置に応じて、通板ライン
に沿った昇降により移動可能であり、この装置が溶融Al
−Zn合金メッキ層の凝固直前の地点にくるように、必要
な移動量が演算装置８の指令によって決定される。

【００２９】本発明の溶融メッキ装置は、溶融メッキ鋼
板９の幅方向のメッキ付着量の計測手段11を備えてい
る。メッキ付着量は、蛍光Ｘ線などの分析手段により迅
速に測定できる。このメッキ付着量計測手段の測定結果
を演算装置８に送って、幅方向において平均付着量より
付着量の大きい厚目付け領域を検出する。そして、その
結果に基づいて、微細化処理装置７の上流側に設けた、
幅方向に冷却度を変化させることができる第２クーラー
ボックス10を作動させる。従って、付着量計測手段11の
位置は、ワイピングノズル３と第２クラーボックス10の
間の任意の地点でよいが、好ましくはワイピングノズル
３の直後である。

【００３０】第２クーラーボックスは、付着量計測手段
11の測定結果に基づいて検出された厚目付け領域に対し
ては、その過大な復熱量を相殺するように、具体的には
目標温度より１〜５℃低い温度に過冷却するように、幅
方向に冷却度を変化させて、溶融メッキ層の冷却を行
う。この冷却は、厚目付け領域のみを部分的に冷却する
(他の部分は冷却しない) か、或いは厚目付け領域の冷
却度を他の部分の冷却度より強めることによって行うこ
とができる。例えば、第２クーラーボックス10は、鋼板
の幅方向に沿って均等に区画された (例、１〜50mm幅)
多数の領域に１個づつ設置された多数のスプレーノズル
から構成することができる。その場合、厚目付け領域と
された区画のスプレーノズルだけから冷却媒体 (例、空
気、気水、薬液) をメッキ鋼板に吹付けるか、或いはそ
の区画のスプレーノズルの冷却媒体の吹付け量を他の区
画での吹付け量より増大させることにより、厚目付け領
域の過冷却を行うことができる。

【００３１】このようにして厚目付け領域を選択的に過
冷却してから、メッキ層の微細化処理装置を行う。微細
化処理装置７は、凝固直前の溶融メッキ層に空気、気
水、薬液、金属粉末などの適当な媒体を噴霧して、均一
に急冷することにより、スパングルの抑制された鋼板を
製造する装置である。

【００３２】微細化処理装置７の位置は、前述したよう
に、放射温度計６により測定された鋼板温度分布、バー
ナーボックス４もしくは第１クーラーボックス５による
メッキ鋼板の加熱もしくは冷却、さらには第２クーラー
ボックス10による鋼板の冷却、に関するデータを演算装
置８に送って、溶融Al−Zn合金メッキ層が全幅にわたっ
て未凝固で、かつ凝固する直前の位置にくるように決定
する。そして、この演算装置８からの指令に基づいて、
微細化処理装置７を通板ラインに沿って昇降 (即ち、鋼
板進行方向と同方向または逆方法に移動) させて、上記
の溶融メッキ層凝固直前の位置にセットする。

【００３３】従来は、幅方向における不均一なメッキ付
着量による復熱の影響を無視していたため、厚目付け領
域では復熱による冷却不足の状態で微細化処理を受ける
ことになり、微細化処理後もこの領域にスパングルが残
ったメッキ表面となる。これに対し、本発明によれば、
厚目付け領域のみを微細化処理装置の上流で過冷却する
ため、微細化処理装置までメッキ鋼板が進行する間にこ
の領域において起こる相対的に大きな復熱が過冷却によ
り相殺され、厚目付け領域における局部的な温度上昇
（冷却不足）が避けられので、板幅方向の全幅にわたっ
て均一に最適温度で微細化処理を受けさせることが可能
となる。その結果、微細化処理の効果が全幅にわたって
均一に発揮され、板幅方向に一様にスパングルが抑制さ
れたメッキ表面が得られる。なお、溶融メッキ鋼板は、
通常は両面メッキであるから、以上に説明した本発明に
かかる制御されたメッキ方法を片面づつ独立して両面に
対して行う。但し、片面メッキの場合、或いは１面だけ
を美麗な表面にすればよい場合には、片面のみに対して
上記の本発明の制御されたメッキ方法を適用してもよ
い。

【００３４】図３(a) および(b) に、図１に示す本発明
にかかる装置を使用して得た溶融Al−Zn合金メッキ鋼板
の厚目付け領域の形成および過冷却の様子を図式的に説
明する。図示例では、板厚は0.5 mm、板幅は1219 mm 、
目標のメッキ付着量は片面当たり90 g/m² である。メッ
キ付着量計測手段11で測定された板幅方向の溶融Al−Zn
合金メッキ層の付着量分布は、図３(a) に示す通りであ
り、二箇所の厚目付け領域、が検出された。一方、
第２クーラーボックス10は、図１(b) に示すように、板
幅方向に均等な距離で配置された12個の水スプレーノズ
ルＡ〜Ｌを備えている。即ち、幅方向に12区画に均等分
割して、各区画ごとに過冷却することができる。図示例
では、検出された厚目付け領域、に対応する位置に
あるスプレーノズルＣ、Ｉだけを作動させて冷却水をス
プレーすることにより、厚目付け領域だけを選択的に過
冷却してから、微細化処理を行った。

【００３５】微細化処理後に最終的に得られた溶融Al−
Zn合金メッキ鋼板のメッキ外観、特にスパングル模様に
ついて、板幅方向をノズル位置Ａ〜Ｌに対応する12区画
に分けて観察したが、いずれの区画もスパングルが十分
に抑制されていた。一方、比較のために、上記の第２ク
ーラーボックスを全く作動させずに (従って、幅方向に
おける選択的過冷却を行わずに) 、同様溶融Al−Zn合金
メッキ鋼板を製造したところ、板幅方向における厚目付
け領域、に対応する区画 (即ち、ノズル位置Ｃ、Ｉ
に対応する区画) では、目視ではっきり認識できるスパ
ングル模様が残っており、スパングルの抑制が不十分で
あった。

【００３６】

【発明の効果】以上に説明したごとく、溶融メッキ層の
凝固直前に微細化処理を行ってスパングルの抑制された
溶融Al−Zn合金メッキ鋼板を製造する際、本発明に従っ
て、板幅方向の溶融メッキ付着量の変化を測定し、メッ
キ付着量の多い厚目付け領域のみを選択的に過冷却する
ことにより、板幅方向に均一に全幅にわたってスパング
ルが抑制された、美麗なメッキ表面が得られる。それに
より、塗装鋼板にした場合にも均一に塗装でき、塗装外
観が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる、スパングルの抑制された溶融
Al−Zn合金メッキ鋼板の製造装置の概略説明図である。

【図２】従来の同様の装置の概略説明図である。

【図３】図３ (a)、(b) は、それぞれ、図１に示す本発
明にかかる装置を使用して得た溶融Al−Zn合金メッキ鋼
板の厚目付け領域の形成および過冷却の様子を図式的に
説明する図である。

【符号の説明】

１：溶融メッキ浴２：鋼板３：ワイピングノズル４：バーナーボックス５：第１クーラーボックス６：放射温度計７：微細化処理装置８：演算装置９：溶融メッキ鋼板 10：第２クーラーボックス 11：板幅方向メッキ付着量計測手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融メッキ後、溶融メッキ層の凝固直前
に微細化処理を行う、スパングルの抑制された溶融アル
ミニウム−亜鉛合金メッキ鋼板の製造方法において、溶
融メッキ後に長手方向の鋼板表面温度分布を計測して微
細化処理地点を決定するとともに、幅方向におけるメッ
キ付着量の変化を計測し、平均値より付着量の大きい厚
目付け領域を、微細化処理に先立って過冷却することを
特徴とする、スパングルの抑制された溶融アルミニウム
−亜鉛合金メッキ鋼板の製造方法。
【請求項２】溶融メッキ浴出側に、溶融メッキ鋼板の
長手方向の表面温度計測手段、板幅方向のメッキ付着量
を計測するメッキ付着量計測手段、該メッキ付着量計測
手段によって厚目付け領域とされた領域を選択的に過冷
却することのできる冷却手段、該冷却手段の下流に設け
た可動型の微細化処理手段、および長手方向の鋼板温度
分布および板幅方向のメッキ付着量に基づいて該冷却手
段および該微細化処理手段を制御する演算装置を備え
た、スパングルの抑制された溶融アルミニウム−亜鉛合
金メッキ鋼板の製造装置。
【請求項３】溶融メッキ浴出側の前記冷却手段より上
流に、メッキ鋼板の加熱手段および別の冷却手段をさら
に備え、これらの加熱手段および冷却手段も前記演算装
置により制御される、請求項２記載の溶融アルミニウム
−亜鉛合金メッキ鋼板の製造装置。