JPH08269660A - 生産品種切り替えが容易な連続溶融亜鉛めっき装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融亜鉛めっきラインで、溶融亜鉛めっき鋼
板と合金化溶融亜鉛めっき鋼板を造り分ける際の切り替
え時間を大幅に短縮することを目的とする。 【構成】 製造品種を溶融亜鉛めっきから合金化溶融亜
鉛めっきに切り替える際に、溶融亜鉛めっき浴中のスナ
ウト内を走行する鋼帯の表面に、鋼帯の走行方向と逆方
向の対向流動をおこさせる。これによって、生産品種の
切り替えを容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車、家電、建材等に
使用される防錆用亜鉛めっき鋼板を製造する際の連続溶
融亜鉛めっき装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法として
は、現在はゼンジマー方式が主流である。この方法で
は、鋼板の表面を高温下での水素気流によって還元・活
性化処理した後、鋼板を溶融した亜鉛浴中に浸漬し、数
１０〜百数１０ｍ／毎分の速度で通過させ、鋼板を溶融
亜鉛浴より引き上げ、ガス流等によりめっき付着量を調
整することにより溶融亜鉛めっき鋼板が製造される。こ
の際、鉄−亜鉛の合金層が厚く生成してめっき層の密着
性を劣化させる事がないように、溶融亜鉛浴中に、０．
１５〜０．２重量％のアルミニウムを添加するのが通常
である。添加されたアルミニウムは亜鉛浴中で亜鉛より
も優先的に鋼板と反応し、鉄−アルミニウムまたは鉄−
亜鉛−アルミニウムの合金層（以下鉄−アルミニウム合
金層と略す）を生成する事により、鉄−亜鉛の合金化反
応を抑制し、これによって密着性の良好な溶融亜鉛めっ
き鋼板を製造することができる。

【０００３】また、自動車用防錆鋼板等に用いられる合
金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっきされた鋼板
を加熱することにより亜鉛を鋼板と反応させ、鉄−亜鉛
合金で鋼板を被覆したものである。この場合には、合金
化反応が進みやすいように、溶融亜鉛浴中のアルミニウ
ム濃度を、０．１０重量％程度に設定される。

【０００４】このように、溶融亜鉛めっき鋼板と合金化
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際には、溶融亜鉛浴中の
アルミニウム濃度を０．１％と０．２％に変更する必要
がある。アルミニウム濃度を高くする場合には、純アル
ミニウムまたは高濃度のアルミニウムを含む亜鉛塊を溶
解することにより、比較的容易に目的を達成することが
できる。しかし、アルミニウム濃度を低下させるために
は、溶融亜鉛浴を所定量汲みだし、純亜鉛を添加する必
要がある。溶融亜鉛浴の温度が通常４５０℃程度であ
り、また溶融亜鉛ポットの容量が１００トン以上にもな
ることを考えると、この作業は大変な労力、費用、時間
を伴うものであることはいうまでもない。このため、こ
の２種類の溶融亜鉛めっき鋼板を１つの溶融亜鉛めっき
ライン（以下ライン）で造り分ける場合には、溶融亜鉛
のポットを２つ準備し、いったんラインを停止させたう
えでポットを移動させて交換するか、あるいはパスライ
ンを変更して別のポットに鋼板を浸漬する方法がとられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
な方法により製造品種を切り替えた場合でも、品種の切
り替えにはまだ数時間が必要とされる。また２つのポッ
トを亜鉛を溶解した状態で準備しておくことは無駄が大
きいことはいうまでもない。

【０００６】本発明は、従来のようにライン停止を行う
ことなく、溶融亜鉛めっき鋼板と合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を短時間で切りかえて造り分けるための装置及び方
法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、 （１）溶融亜鉛めっき浴中のスナウト内に鋼帯を通過さ
せる溶融亜鉛めっき装置において、前記スナウトの下部
先端から鋼帯の進行方向と逆方向に溶融亜鉛の対向流動
を鋼帯表面に起こさせる手段を設けるとともに、前記ス
ナウトの上部に対向流動する溶融亜鉛の排出口を設けた
事を特徴とする、生産品種切り替え容易な連続溶融亜鉛
めっき装置。

【０００８】（２）溶融亜鉛めっき浴中のスナウト内に
鋼帯を通過させる溶融亜鉛めっきラインにおいて、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板から溶融亜鉛めっき鋼板へ切り替
え生産する方法として、前記スナウトの下部先端から鋼
帯の進行方向と逆方向に溶融亜鉛の対向流動を鋼帯表面
に起こさせ、その後前記スナウトの上部へ対向流動した
溶融亜鉛をスナウト外へ排出する事を特徴とする、生産
品種切り替え容易な連続溶融亜鉛めっき方法。

【０００９】（３）溶融亜鉛の対向流動の流速が１．０
ｍ／ｓｅｃ．を超えることを特徴とする、前記（２）項
記載の、生産品種切り替え容易な連続溶融亜鉛めっき方
法。

【００１０】である。

【００１１】

【作用】溶融亜鉛めっき鋼板の製造においては、溶融亜
鉛浴中に、０．１５−０．２重量％のアルミニウムを添
加し、鉄−アルミニウム合金層を生成する事により、鉄
−亜鉛の合金化反応を抑制することは前述した通りであ
る。しかし、０．２％のアルミニウムを含む溶融亜鉛
を、単に滴下する等の方法で表面活性化した鋼板に接触
させた場合には、鉄−アルミニウム合金層は生成せず、
鉄−亜鉛合金が生成する。この現象は、鋼板が初めに接
触した金属（亜鉛またはアルミニウム）と単に反応して
いることを示している。これに対し、溶融亜鉛めっきラ
インにおける鋼帯−溶融亜鉛の反応は、鋼帯が移動して
溶融亜鉛を撹拌し鋼板と溶融亜鉛の接触面積を大きくす
ることにより、鋼板が溶融亜鉛又はアルミニウムと選択
反応できるようになったため、亜鉛、アルミニウムの鉄
との反応速度の違いがあらわれ、合金化反応を抑制する
ために必要な量の鉄−アルミニウム合金層が生成するよ
うになったものである。

【００１２】以上の現象から、溶融亜鉛浴中のアルミニ
ウム濃度が同一であっても、鋼帯と溶融亜鉛浴の接触面
積を調整することにより、鉄−アルミニウム合金の生成
量を制御することが可能であることがわかる。本発明で
は、この現象に着眼し、鋼板が最初に溶融亜鉛と接触す
るスナウト内に溶融亜鉛流を発生させることにより、鋼
帯と溶融めっき浴の反応を制御し、同一アルミニウム濃
度の溶融亜鉛浴においても、製品に必要な任意の量の鉄
−アルミニウム合金を生成させるものである。本発明の
適用範囲としては、第一に前述した合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板の造り分けである。この場
合、スナウト内で鋼帯の移動と対向流を発生させて鉄−
アルミニウム合金生成を促進することにより、０．１％
アルミニウム−亜鉛浴を用いての溶融亜鉛めっき鋼板の
製造が可能となる。

【００１３】その他、本発明装置を適用したスナウトを
常時使用した場合の効果として、鋼板と溶融亜鉛の反応
の均一化があげられる。通常の下部のみが解放された通
常のスナウトの場合、物質移動、熱移動がスムーズには
おきない。たとえば、ライン速度が変化した場合には溶
融亜鉛浴の流動状態が変化するために、スナウト内の浴
成分が変動する可能性がある。また、製造の都合上、鋼
帯の浴浸入板温を浴温と異なる設定にしている場合、板
幅のみが変化した場合でもスナウト内部の熱収支が変化
するため反応が異なったものになってしまう可能性があ
る。しかし、本発明のスナウトを使用した場合には、ス
ナウト内部の成分、温度は常にスナウト外のバルクの浴
成分と同一であり、反応は安定したものとなる。このた
め、操業は容易になり、品質も安定する本発明装置を用
いて合金化溶融亜鉛めっき鋼板と溶融亜鉛めっき鋼板を
製造する際の亜鉛浴中アルミニウム濃度は、合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を製造する場合の低濃度、通常０．１％
前後にしておく。そして、合金化溶融亜鉛めっき鋼板か
ら溶融亜鉛めっき鋼板に製造品種を切り替える際には、
鋼帯の走行方向と逆方向に溶融亜鉛の対向流動を起こす
手段としてこの技術分野で用いられる通常の各種のポン
プが使用できるが、たとえばスナウトに設置した溶融金
属ポンプを作動させることにより、スナウト内の溶融亜
鉛を鋼帯の移動と対向流をなす方向に流動させ、スナウ
ト外に排出する。この場合、第一に重要なことは、鋼帯
表面へのアルミニウムの供給速度が重要であるため、流
速を大きくすることである。この溶融亜鉛の流速として
は、１ｍ／ｓｅｃ．以上とする。また溶融亜鉛流が層流
にならないようにすることも重要であり、このための方
法としては、内部に邪魔板等を設置することが有効であ
る。なお、ポンプの容量を大きくして流速を大きくしす
ぎることは、溶融亜鉛ポットの底部のドロスをまきあげ
て鋼板に付着する等の品質トラブルを生じる可能性があ
るため、注意が必要である。小さなポンプ容量で溶融亜
鉛の流速を大きくするためには、スナウトの断面積を小
さくすることが効果的である。次に重要なことは、本設
備によって鋼帯表面にアルミニウムを供給する時間を長
くすることである。このためには、亜鉛浴を流動させる
スナウト浸漬長を長くすることであり、必要に応じてス
ナウトに伸縮装置を設置し、溶融亜鉛めっき鋼板製造時
には浸漬長を大きくすることも有効である。また、鋼板
と接触させる溶融亜鉛はアルミニウムを消費されるた
め、速やかにスナウト外に排出し、鋼板には常に新しい
めっき浴を接触させなければならない。製造品種を逆に
変えるには、ポンプによるスナウト内の溶融亜鉛流動を
停止させ、スナウトに伸縮装置を設置した場合には、浸
漬長を通常にもどせばよい。これにより、数分〜十数分
程度の短時間で溶融めっきラインにおける製造品種切り
替えが可能となる。

【００１４】なお、本発明は、めっき浴の切り替え時間
を従来よりも短時間化するものであり、製造品種の短時
間の切り替えには、合金化炉、ミニマムスパングル化装
置が短時間で交換できる等、めっき浴以外にも種々の条
件が求められる事はいうまでもない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の装置例を連続溶融めっきライ
ンに適用した一実施例につき、図１を参照しながら説明
する。なお、図１では、めっき付着量調整のためのガス
ワイピングノズル、ガスワイピングノズル部でのストリ
ップの形状矯正のための浴内サポートロール等の本発明
に直接の関係のない設備は省略してある。

【００１６】図１は、連続溶融めっきラインのスナウト
部４に、スナウト内の溶融亜鉛を流動させるために、前
面側に２個、後面側に２個、計４個のポンプ７を設置し
ている。スナウト内の溶融亜鉛を流動させる方法は種々
考えられるが、本例では、スナウト内側最上部の溶融亜
鉛をポンプで強制的にスナウト外に排出することのみに
より、溶融亜鉛流を発生させている。また、スナウトの
内側には邪魔板８をもうけ、さらにスナウトは伸縮性自
在で浸漬長可変としてある。還元炉２で表面活性化され
たストリップ１は、大気に接触しないまま、ターンダウ
ンロール３を介してめっき浴６内に浸漬された後、シン
クロール５で方向転換され、めっき浴より上方に引き上
げられる。

【００１７】上記構造において、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板から溶融亜鉛めっき鋼板に切り替える際には、スナ
ウト伸縮装置９を用いてスナウトの浸漬長を大きくし、
ポンプ７を用いて鋼帯の走行方向と逆方向に、スナウト
下部からスナウト上部への溶融亜鉛流を発生させればよ
い。本設備では、前述したように、スナウト内側の最上
部からスナウト外に溶融亜鉛を排出することにより、ス
ナウト内部に溶融亜鉛流を発生させている。また、スナ
ウト内部の邪魔板８は、鋼帯表面の境界層を薄くして、
鋼帯表面へアルミニウム供給を促進するためのものであ
る。本設備を用いて溶融亜鉛めっきした場合、鋼帯表面
へのアルミニウムの供給速度が大きいため、鋼帯は、含
有量は０．１重量％と小さいが鋼との反応性が高いアル
ミニウムと選択的に反応する。このため、合金化を抑制
する鉄−アルミニウム合金層が通常のめっき条件よりも
多く生成し、通常よりも低いアルミニウム濃度での密着
性良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造が可能になる。

【００１８】表１が、本発明の装置および方法により溶
融亜鉛と鋼帯の反応を制御した結果である。条件として
は、０．１％アルミニウム−亜鉛浴を用いた。めっき付
着量は、６０ｇ／ｍ² に固定し、めっき層中のアルミニ
ウム濃度を測定することで、鋼帯とアルミニウムの反応
量の目安とした。めっき密着性は、ボールインパクト試
験により調査した。なお、スナウト内の溶融亜鉛流速
は、ポンプ能力とスナウトの断面積より平均値を求め
た。また、従来例として、めっき浴中アルミニウム濃度
を０．２％としてめっきした結果も表１に示した。

【００１９】評価結果に示されるように、本発明を適用
して溶融亜鉛（中のアルミニウム）と鋼帯の反応を制御
することにより、０．１％アルミニウム−亜鉛浴におい
ても密着性良好な溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが
可能である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】本発明により、溶融亜鉛めっきライン
で、溶融亜鉛めっき鋼板と合金化溶融亜鉛めっき鋼板製
造の切り替えに要する時間を大幅に短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置の説明図。

【符号の説明】

１…ストリップ ２…炉 ３…ターンダウンロール ４…スナウト ５…シンククール ６…めっき浴 ７…ポンプ ８…邪魔板 ９…スナウト伸縮装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融亜鉛めっき浴中のスナウト内に鋼帯
   を通過させる溶融亜鉛めっき装置において、前記スナウ
   トの下部先端から鋼帯の進行方向と逆方向に溶融亜鉛の
   対向流動を鋼帯表面に起こさせる手段を設けるととも
   に、前記スナウトの上部に対向流動する溶融亜鉛の排出
   口を設けた事を特徴とする、生産品種切り替え容易な連
   続溶融亜鉛めっき装置。
2. 【請求項２】 溶融亜鉛めっき浴中のスナウト内に鋼帯
   を通過させる溶融亜鉛めっきラインにおいて、合金化溶
   融亜鉛めっき鋼板から溶融亜鉛めっき鋼板へ切り替え生
   産する方法として、前記スナウトの下部先端から鋼帯の
   進行方向と逆方向に溶融亜鉛の対向流動を鋼帯表面に起
   こさせ、その後前記スナウトの上部へ対向流動した溶融
   亜鉛をスナウト外へ排出する事を特徴とする、生産品種
   切り替え容易な連続溶融亜鉛めっき方法。
3. 【請求項３】 溶融亜鉛の対向流動の流速が１．０ｍ／
   ｓｅｃ．を超えることを特徴とする、請求項２記載の、
   生産品種切り替えが容易な連続溶融亜鉛めっき方法。