JP2004315901A

JP2004315901A - 溶融亜鉛めっき方法

Info

Publication number: JP2004315901A
Application number: JP2003112041A
Authority: JP
Inventors: Taro Yahiro; 太郎八尋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】鋼帯および浸漬ロール（シンクロール、サポートロール）表面へのドロスの付着を有効に防止することができる溶融亜鉛めっき方法を提案する。
【解決手段】鋼板を溶融亜鉛めっき浴槽に浸漬して溶融亜鉛めっきを行うに際し、めっき浴槽に進入するときの鋼板温度をめっき浴槽温度〜めっき浴槽温度＋２０℃とすると共に、浸漬ロールの表面温度を浸漬ロール近傍のめっき浴槽温度よりも５〜３０℃高くなるように制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の溶融亜鉛めっき方法に関し、特に鋼板を溶融亜鉛めっきする際に、鋼帯およびシンクロール、サポートロール等の浸漬ロールへのドロス付着を有効に防止することができる溶融亜鉛めっき方法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、溶融亜鉛めっき鋼板は、安価な防錆鋼板として、家電、建材、家具等、様々な用途に適用され、特に、溶融亜鉛めっき鋼板やそれを合金化処理した合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、自動車外板用として大量に使用されている。このような用途拡大にともない、溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以降、単に「溶融亜鉛めっき鋼板」と略記する）の品質特性、とりわけ表面品質に対する要求は厳しさを増している。
【０００３】
上記溶融亜鉛めっき鋼板は、表面を清浄、活性化した鋼帯を、図３に示したような溶融亜鉛めっき浴槽（ポット）１に浸漬し、浴中のシンクロール３により進行方向を変えて、さらにサポートロール４を介して上方に引き上げ、ガスワイピング等により金属付着量を制御したのち冷却するか、あるいはさらに加熱して合金化処理を施して製造される。上記浴槽は、セラミック製で、加熱は通常、誘導加熱により行われる。
【０００４】
ところで、めっき浴槽内では、鋼帯のＦｅが溶出し、ＦｅＺｎ_７を主成分とするドロスが生成し、このドロスはめっき浴槽の底部に堆積しボトムドロスとなる。また、めっき浴槽中のＡｌと反応したＦｅは、Ｆｅ_２Ａｌ_５となって浮上し、トップドロスを作るが、この中には、亜鉛が空気酸化してできるＺｎＯやＡｌ_２Ｏ_３が含まれる。これらのドロスが多くなると、鋼板の移動に伴う溶融亜鉛の流れによって鋼板表面に付着したり、あるいは浸漬ロールに巻き付いて鋼板に転写して付着したりし、製品の外観を害するので、定期的な除去作業が必要である。
【０００５】
また、ドロスの生成を抑制する技術も開発されている。例えば、ボトムドロスの生成を抑制する方法として、Ｆｅに対する親和力がＺｎよりも高いＡｌを浴中に０．１〜０．２５％添加し、
２ＦｅＺｎ_７＋５Ａｌ → Ｆｅ_２Ａｌ_５＋１４Ｚｎ
の置換反応を促進し、トップドロスとして浴上に浮上させて回収し、ボトムドロスが堆積するのを防止する技術が知られている。しかし、Ａｌは、合金化を抑制する働きがあるため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、合金化不良を引き起こすという問題がある。そのため、Ａｌ添加によらないドロス付着防止方法が求められている。
【０００６】
一方、めっき浴槽内は、鋼帯から供給されるＦｅによって常にＦｅが過飽和状態になっており、そのため低温部では、Ｆｅ−Ｚｎ、Ｆｅ−Ａｌ合金等が析出しやすい状態にある。とくに、めっき浴槽中のシンクロールやサポートロールといった浸漬ロールは、支持アーム等への伝熱による放熱により、めっき浴槽内の温度より低い状態にあり、ロール表面にＦｅＺｎ_７を主体とするボトムドロスが析出し巻き付きやすい傾向にある。
【０００７】
上記ドロスの巻き付きに対する対策として、例えば、特許文献１には、めっき浴槽内の異なる箇所の浴温をそれぞれ測定し、得られた測定結果に基づき、浴中の温度差を５℃以下に低減することによってドロスの発生を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、シンクロール上面に近接させたヒータにより、浸漬した各ロールの表面温度と浴中の温度を測定し、両温度の差を所定の範囲内（５〜２０℃）に制御することによりドロスの付着を抑制する技術が、また、特許文献３には、浸漬ロールの表面温度をロール周囲の溶融亜鉛の温度より１〜１０℃高めることによりドロスの付着を防止する技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０７２０８号公報
【特許文献２】特開平０５−１８６８５８号公報
【特許文献３】特開平０６−２９９３１０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の方法、即ち、浴槽中の温度差を所定の範囲に制御する方法では、鋼帯、浸漬ロール及びその近傍が少しでも低温になると、ドロス付着が発生することを避けられない。また、操業条件の変化（鋼帯のサイズ、進入板温、ライン速度）に対応して、浴中の温度を制御することができないという問題がある。また、特許文献２および３の方法、即ち、浸漬ロール表面の温度を浴槽中の温度よりも高くする方法では、浸漬ロールへのドロス付着を防止することはできるが、鋼帯の温度制御ができないため、鋼帯へのドロス付着を完全に防止できないという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、操業条件の変動にも係わらず、安定して、鋼帯および浸漬ロール（シンクロール、サポートロール）表面へのドロスの付着を防止することができる溶融亜鉛めっき方法を提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、従来技術が抱える上記の問題点を解決するために、めっき浴槽内の各部の温度と鋼板および浸漬ロールへのドロス付着との関係に着目し鋭意検討を行った。その結果、鋼板および浸漬ロールへのドロス付着を防止するためには、浸漬ロールだけあるいは鋼板だけの温度制御ではなく、その両方の温度をめっき浴槽温度よりも所定温度高く制御することが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、鋼板の溶融亜鉛めっき処理において、めっき浴槽に進入するときの鋼板温度をめっき浴槽温度〜めっき浴槽温度＋２０℃の範囲内とすると共に、浸漬ロールの表面温度をめっき浴槽温度＋５℃〜めっき浴槽温度＋３０℃の範囲内となるように制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
従来、めっき浴槽の温度の調整は、浴槽内の誘導加熱装置で溶融亜鉛自体を加熱するか、あるいは、めっき浴槽内に進入する鋼板の温度を制御して間接的に調整する方法により行われていた。しかし、前者の方法では、鋼板や浸漬ロールの表面温度を直接制御できず、また、後者の方法では、浸漬ロール表面の温度を制御することができない。そのため、鋼板および浸漬ロールへのドロス付着を完全に防止することができなかった。
【００１４】
そこで、本発明では、めっき浴槽に進入する鋼板温度および浸漬ロール（シンクロール、サポートロール）の表面温度およびめっき浴槽温度を測定し、進入鋼板温度および浸漬ロールの表面温度を、めっき浴槽温度に対して所定温度高くすることにより上記問題点を解決した。以下、本発明の溶融亜鉛めっき方法について説明する。
【００１５】
進入鋼板温度
めっき浴槽に進入するときの鋼板温度（以下、単に「進入板温」という）は、めっき浴槽温度〜めっき浴槽温度＋２０℃の温度範囲に制御する必要がある。進入板温が浴槽温度よりも低い場合には、鋼板表面にドロスが析出する。一方、進入板温が浴槽温度よりも２０℃を超えて高温になると、浴槽内においてＦｅ−Ｚｎを主体とするドロスの生成量が増加し、ボトムドロスとなって鋼帯へのドロス付着の原因となる。好ましい進入板温は、めっき浴槽温度＋５℃〜めっき浴槽温度＋１５℃の温度範囲である。
【００１６】
浸漬ロール表面温度
シンクロールやサポートロール等の浸漬ロールの表面温度は、それぞれめっき浴槽温度よりも５〜３０℃高い温度に制御する必要がある。ロール表面温度が、浴槽温度＋５℃よりも低いと、ロール表面にドロスが析出して巻き付き、このドロスが鋼板表面に付着して、表面不良を引き起こす。一方、ロール表面温度が、めっき浴槽温度＋３０℃を超えて高温になると、逆にＦｅ−Ｚｎのドロスの生成が促進されてボトムドロスとなり、鋼帯へのドロス付着の原因となる。また、浸漬ロール表面温度を所定温度高めることにより、浴槽中に進入した鋼板も加熱されるので、ドロス付着をより効果的に防止することができる。好ましいロール表面温度は、めっき浴槽温度よりも１０〜２５℃高い温度範囲である。
【００１７】
なお、浴槽温度は、ロール表面および鋼板から１００ｍｍを超えて離れた部分で測定するものとする。ロール表面や鋼板から１００ｍｍ以内の部分は、ロール表面の温度の影響を受けて真のめっき浴槽温度を代表しないからである。
【００１８】
次に、上述したように、進入板温および浸漬ロール表面温度を調整して溶融亜鉛めっきを施す本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明を適用するのに好適な溶融亜鉛めっき設備を示す。鋼板２は、図示しない焼鈍炉で焼鈍された後、冷却帯２０で所定の温度まで冷却された後、ハースロール２３、ターンダウンロール２４を経て、スナウト７から溶融亜鉛めっき浴槽１に進入し、シンクロール５により上方へと方向転換される。冷却帯２０には、送気ファン２１から冷却ガスが気体搬送経路２２を介して送られ、また、気体搬送経路２２の途中に設けられた流量調整弁２５の開度を調整することで、冷却帯２０による鋼板２の冷却能力が調整される。また、溶融亜鉛めっき浴槽中の浴表面近傍には、シンクロール５で方向転換された後の鋼板２を浴槽中でサポートする浴中サポートロール４が配置されている。
【００１９】
本実施形態においては、スナウト７内で溶融亜鉛めっき浴槽内に進入する直前の鋼板温度を測定する進入鋼板温度計１１、溶融亜鉛めっき浴槽温度を測定する浴槽温度計１５、シンクロール３の表面温度を測定するシンクロール表面温度計１２、および、サポートロール４の表面温度を測定するサポートロール表面温度計１３が設置されている。これら温度計による測定結果は、温度制御装置１４に入力され、この温度制御装置１４により、溶融亜鉛めっき浴槽内に進入する直前の鋼板温度、溶融亜鉛めっき浴槽温度、シンクロール表面温度、および、サポートロール表面温度を監視するようになっている。さらに、シンクロール３、サポートロール４は、それぞれその内部に電熱線を内蔵し外部から通電することによりロール表面を加熱できるロールヒータ５，６を有しており、これらロールヒータの出力は温度制御装置１４により制御される。
【００２０】
すなわち、温度制御装置１４は、浴槽温度計１５による浴槽温度の測定結果、および、シンクロール表面温度計１２によるシンクロール表面温度の測定結果にもとづき、ロールヒータ５の出力を制御し、シンクロール３の表面温度が浴槽温度〜浴槽温度＋２０℃の温度範囲内となるようにする。例えば、シンクロール表面温度−浴槽温度が１０℃となるように制御を行う。また、温度制御装置１４は、浴槽温度計１５による浴槽温度の測定結果、および、サポートロール表面温度計１３によるサポートロール表面温度の測定結果にもとづき、ロールヒータ６の出力を制御し、サポートロール４の表面温度が浴槽温度＋５℃〜浴槽温度＋３０℃の温度範囲となるようにする。例えば、サポートロール表面温度−浴槽温度が＋２０℃となるように制御を行う。さらに、温度制御装置１４は、浴槽温度計１５による浴槽温度の測定結果および進入鋼板温度計１１による進入板温の測定結果にもとづき、流量調整弁２５の開度を調整することにより冷却能力を調整し、進入板温がめっき浴槽温度〜めっき浴槽温度＋２０℃となるように制御を行う。
【００２１】
以上のように、温度制御装置１４が浴槽温度の実測値にもとづいて、シンクロール３の表面温度、サポートロール４の表面温度、および、めっき層に進入する直前の鋼板２の温度をそれぞれ調整するので、正確に各ロールの表面温度およびめっき浴槽への鋼板の進入板温の制御を行うことができる。
【００２２】
なお、上記の実施形態においては、ロールヒータ５，６は電熱線によるロールヒータを用いているが、ロール表面に対向して鋼板に接していない部分に電熱線ヒータを設けるようにしてもよい。また、電熱線による加熱法に限らず、誘導加熱法を用いてもよく、ロール表面温度を上述の範囲に制御できるのであれば、いずれの方法を用いてもよい。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）図１に示した溶融亜鉛めっき設備を用いて、表１に示しためっき浴槽温度（以下、単に「浴温」という）、サポートロール表面温度、シンクロール表面温度、進入板温の条件で、冷延鋼板（板厚：０．８ｍｍ×板幅：１２００ｍｍ）に溶融亜鉛めっきを行い、得られた製品コイルから、５００ｍｍ×５００ｍｍのサンプルを各１００枚ずつ採取し、表面に付着したドロス個数を測定し、その平均付着個数を求めた。
【００２４】
上記鋼板表面のドロス付着個数の測定結果を表１に併せて示した。この表より、サポートロール表面温度、シンクロール表面温度、進入板温のいずれもが、本発明の条件を満足している場合（パターンＮｏ．１〜４）には、鋼板へのドロス付着個数が０．１０個／枚以下である。これに対し、サポートロール表面温度、シンクロール表面温度が浴温に対して高過ぎるパターンＮｏ．５、サポートロール表面温度、シンクロール表面温度が浴温に対して低いパターンＮｏ．６，７、進入板温が浴温に対して高過ぎるパターンＮｏ．９、および、サポートロール表面温度とシンクロール表面温度が浴温に対して＋５℃未満であり、さらに、進入板温が高過ぎるパターンＮｏ．８は、いずれもドロス付着個数が多いことがわかる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
（実施例２）実施例１と同様に、図１に示した溶融亜鉛めっき設備を用いて、浴温を４６０℃に設定し、進入板温および浸漬ロール表面温度を表２に示した条件とし、それぞれの条件で各１０００トンずつ、冷延鋼板に溶融亜鉛めっきを行った後、シンクロールまたはサポートロールへのドロス付着量を評価した。上記ドロス付着量（厚さ）の評価は、溶融亜鉛めっき後の鋼板表面を調査し、ロールに付着したドロスが鋼板に転写して生じた進行方向に進展した疵の厚さを測定することにより行った。
【００２７】
【表２】

【００２８】
ドロス巻付量を評価した結果を、図２に示す。図２により、サポートロールの表面温度、シンクロールの表面温度、進入板温のいずれもが、本発明の条件を満たしているもの（パターンＮｏ．１１，１３）は、ドロス巻付量が０．１ｍｍ以下である。これに対し、進入板温が本発明範囲よりも低いパターンＮｏ．１２、進入板温が本発明範囲よりも高いパターンＮｏ．１４、サポートロールおよびシンクロールの表面温度が本発明範囲よりも高いパターンＮｏ．１５、サポートロールおよびシンクロールの表面温度が本発明範囲よりも低いパターンＮｏ．１６の場合には、いずれもドロス巻付量が０．１ｍｍを超える高い値を示していることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、めっき浴槽温度に対し、進入鋼板温度および浸漬ロール表面温度を適正範囲に制御することにより、鋼板表面へのドロスの付着を効果的に抑制することができ、品質向上、操業の安定化に大いに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するのに好適な溶融亜鉛めっき設備を模式的に示す図である。
【図２】めっき条件とドロス巻付量との関係を示すグラフである。
【図３】溶融亜鉛めっき浴槽の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１：めっき浴槽
２：鋼板
３：シンクロール
４：サポートロール
５，６：ロールヒータ
７：スナウト
１１：進入鋼板温度計
１２：シンクロール表面温度計
１３：サポートロール表面温度計
１４：温度制御装置
２０：冷却帯

Claims

鋼板の溶融亜鉛めっき処理において、めっき浴槽に進入するときの鋼板温度をめっき浴槽温度〜めっき浴槽温度＋２０℃の範囲内とすると共に、浸漬ロールの表面温度をめっき浴槽温度＋５℃〜めっき浴槽温度＋３０℃の範囲内となるように制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき方法。