JP2008266723A

JP2008266723A - 連続溶融金属めっき装置を用いた鋼板の溶融金属めっき方法

Info

Publication number: JP2008266723A
Application number: JP2007111160A
Authority: JP
Inventors: 功一 ▲高▼橋; Koichi Takahashi; Toshio Ishii; 俊夫石井; Makoto Ando; 誠安藤; Yoichi Miyagawa; 洋一宮川; Takefumi Kametani; 岳文亀谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP5125198B2

Abstract

【課題】めっきポットと溶解ポットと備えた連続溶融金属めっき装置を用い、溶解ポット内のドロス発生を抑制できる鋼板の溶融金属めっき方法を提供する。
【解決手段】めっき用溶融金属が収容され、鋼板を浸漬してめっきを施すためのめっきポットと、めっきポットにめっき用溶融金属を供給するためのめっき用金属のインゴットを溶解する溶解ポットと、めっきポットと溶解ポットを接続する連結部とを備え、めっきポットと溶解ポットと連結部におけるめっき用溶融金属の液面が一致するように接続された連続溶融金属めっき装置を用い、めっきポットの平均温度をT1(K)、溶解ポットの平均温度をT2(K)、溶融金属の体積膨張率をβ(K^-1)としたとき、下記の式(1)を満足するように鋼板にめっきを施すことを特徴とする鋼板の溶融金属めっき方法；|T1-T2|×β≦7×10^-4・・・(1)。
【選択図】図1

Description

本発明は、めっき用溶融金属が収容され、鋼板を浸漬してめっきを施すためのめっきポットと、めっきポットにめっき用溶融金属を提供するためのめっき用金属のインゴットを溶解する溶解ポットとを備えた連続溶融金属めっき装置を用いた鋼板の溶融金属めっき方法に関する。

一般的な鋼板の連続溶融金属めっき方法として、鋼板を脱脂などの予備処理後、所定の加熱パターンで加熱し、冷却後、めっきポットに収容されためっき用溶融金属中に浸漬させ、めっき付着量を制御した後、所定の冷却パターンで常温まで冷却する方法がある。この方法では、鋼板にめっきされて減少しためっき用溶融金属を補うため、めっきポットには、めっき用金属のインゴットが投入され、溶解される。

しかし、鋼板がめっき用溶融金属中に浸漬されている間、鋼板から溶出した鉄が、めっき用金属、例えば亜鉛やそれに少量添加されるアルミなどと反応し、金属間化合物いわゆるドロスとなり、鋼板表面に付着して表面欠陥を誘発する。特に、ドロスは、めっき用溶融金属中の温度の低い場所で発生しやすく、めっき用金属のインゴット周辺で多量に生成される。そこで、鋼板を浸漬してめっきを施すためのめっきポットとめっき用金属のインゴットを溶解する溶解ポットとを設け、両者を連結してめっきポットに溶融金属を補うことによりドロスによる鋼板の表面欠陥を防止する方法が提案されている。

例えば、特許文献1には、鋼板を連続的に溶融めっきするメインポットの側面にめっき浴(溶融金属)補給用の固体金属(インゴット)を溶解させるサブポットを設け、そのサブポットとメインポットとを浴面下の上方位置に設けた「メインポットへの溶融金属導入路」と浴面下の下方位置に設けた「メインポットからの溶融金属導出路」で結ぶと共に、これら溶融金属の流路の各々に直接抵抗加熱手段と誘導加熱手段とを併設してなる連続溶融金属めっき設備が提案されている。この設備により、良好な温度制御を可能とし、メインポットにおけるドロスの発生が抑制されることになる。

また、特許文献2には、アルミを0.05wt%以上含有する亜鉛系溶融金属を収容し、鋼帯を浸漬してめっきを施すめっきポット、めっきに使用するインゴットを溶解する溶解ポットおよび前記めっきポットと前記溶解ポットを同一浴面にて連接する流路を備える溶融亜鉛系めっき装置であって、前記溶解ポットに前記溶解ポット内の溶融金属を前記めっきポット内の溶融金属浴平均温度超に加熱できる加熱手段を配設し、さらに流路に加熱手段が配設されている鋼帯の溶融亜鉛系めっき装置が開示されている。この装置により、めっきポット中のドロスが流路内にある高温の溶融金属と接触して溶解し、鉄がこの高温の溶融金属の方へ拡散するため、めっきポット中のドロスが低減されることになる。
特開平5-222500号公報特開平11-286761号公報

しかしながら、近年、連続溶融金属めっき装置のラインスピードの高速化に伴い、鋼板から溶融金属中に溶出する鉄の量が増大するため、特許文献1の設備や特許文献2の装置では、インゴット投入時の溶融金属温度の低下によりドロスが発生しやすいサブポットあるいは溶解ポット内において多量のドロスが発生し、ドロス除去作業が困難になってきている。

本発明は、めっきポットとは別に溶解ポットとを備えた連続溶融金属めっき装置を用い、溶解ポット内のドロス発生を抑制できる鋼板の溶融金属めっき方法を提供することを目的とする。

この目的は、めっき用溶融金属が収容され、鋼板を浸漬してめっきを施すためのめっきポットと、めっきポットにめっき用溶融金属を供給するためのめっき用金属のインゴットを溶解する溶解ポットと、めっきポットと溶解ポットを接続する連結部とを備え、めっきポットと溶解ポットと連結部におけるめっき用溶融金属の液面が一致するように接続された連続溶融金属めっき装置を用い、めっきポットの平均温度をT1(K)、溶解ポットの平均温度をT2(K)、溶融金属の体積膨張率をβ(K^-1)としたとき、下記の式(1)を満足するように鋼板にめっきを施すことを特徴とする鋼板の溶融金属めっき方法により達成される。
|T1-T2|×β≦7×10^-4 ・・・(1)
特に、本発明は、溶融金属として溶融亜鉛を用いる場合に効果的である。

本発明の鋼板の溶融金属めっき方法により、めっきポットから鉄濃度の高い溶融金属が溶解ポットへ流入することが抑制され、溶解ポット内のドロス発生量を低減することができるようになった。そのため、溶解ポットにおけるドロス除去作業に費やされる労力を大幅に省くことができ、操業性を著しく向上できた。

図1に、本発明である鋼板の溶融金属めっき方法で用いる連続溶融金属めっき装置の一例を示す。めっきポット1とは別に溶解ポット2とを備えた連続溶融金属めっき装置を用いて、スナウト9から浸入してくる鋼板6に溶融金属4を連続的にめっきする場合、めっきポット1で溶融金属4が鋼板6に付着して消費されるので、溶解ポット2でめっき用金属のインゴット5を投入して溶解し、溶融金属4を連結部3を介してめっきポット1へ供給する必要がある。

このとき、溶解ポット2においてドロスの発生量を低減するには、鉄濃度の高いめっきポット1内の溶融金属4が連結部3から溶解ポット2に流入しなようにすることが必要である。本発明者らが鋭意検討したところ、図1に示すように、連結部3では、両ポット内の溶融金属4の比重差により上下2層に分かれた流れが発生し、溶解ポット2からめっきポット1への上層の流れ(a)とめっきポット1から溶解ポット2への下層の流れ(b)が同時に起こり、溶解ポット2に鉄濃度の高いめっきポット1内の溶融金属4が流入することがわかった。ここで、図1では、めっきポット1の平均温度T1が溶解ポット2の平均温度T2より低温である場合を示しているが、めっきポット1の平均温度T1が溶解ポット2の平均温度T2より高温である場合は、溶解ポット2からめっきポット1への流れ(a)が下層に、めっきポット1から溶解ポット2への流れ(b)が上層となるだけで、同様な溶融金属4の流れが生じる。したがって、いずれの場合も、鉄濃度の高いめっきポット1内の溶融金属4が溶解ポット2に流入し、ドロスの発生量が増大することになる。

図1の連続溶融金属めっき装置を用い、本発明の鋼板の溶融金属めっき方法のように、両ポットの温度差|T1-T2|と溶融金属の体積膨張率βの積|T1-T2|×βを7×10^-4以下とすると、上下2層の流れの分離が弱くなるので、ドロスの発生量を低減できることになる。特に、溶融金属として溶融亜鉛を用いる場合に、こうした条件を実現しやすい。

このようにめっきされた鋼板6は、シンクロール7で方向を転換され、サポートロール8に支持されながらめっきポット1から出て行く。

実際の連続溶融金属めっき装置では、めっきポットから溶解ポットへの流れと溶解ポットからめっきポットへの流れを分離して観測することは困難であるため、めっきポットから連結部を通って溶解ポットへ単位時間(s)あたりに流れ込んでくる溶融金属の重量(kg)、すなわち流量(kg/s)を、数値流体解析モデルを使用した流れのシミュレーションにより評価した。シミュレーションでは、溶融金属として体積膨張率βが1.37×10^-4K^-1の溶融亜鉛を用いた。めっきポット1の容量を250t、溶解ポット2の容量を40tとし、図1に示す連結部3の形状を、図2に示すような断面積0.06m²の直方体とした。

図3に、|T1-T2|×βとめっきポットから溶解ポットへの溶融亜鉛流量との関係を示す。めっきポット1から溶解ポット2への溶融亜鉛流量は、|T1-T2|×β≦7×10^-4であれば小さく、7×10^-4<|T1-T2|×βで急増していることがわかる。

なお、連結部3の流れは連結部3の幅方向に対して対称な流れとなるため、いかなる幅の連結部3に対しても同様な現象が観測されることになる。また、連結部3の形状は、図2のような直方体である必要はなく、図4に示すような三角柱のような形状でもよい。

本発明である鋼板の溶融金属めっき方法で用いられる連続溶融金属めっき装置の一例を示す図である。連結部の形状の一例を示す図である。 |T1-T2|×βとめっきポットから溶解ポットへの溶融亜鉛流量との関係を示す図である。連結部の形状の別の例を示す図である。

符号の説明

1 めっきポット
2 溶解ポット
3 連結部
4 溶融金属
5 インゴット
6 鋼板
7 シンクロール
8 サポートロール
9 スナウト

Claims

めっき用溶融金属が収容され、鋼板を浸漬してめっきを施すためのめっきポットと、
めっきポットにめっき用溶融金属を供給するためのめっき用金属のインゴットを溶解する溶解ポットと、
めっきポットと溶解ポットを接続する連結部と、
を備え、
めっきポットと溶解ポットと連結部におけるめっき用溶融金属の液面が一致するように接続された連続溶融金属めっき装置を用い、
めっきポットの平均温度をT1(K)、溶解ポットの平均温度をT2(K)、溶融金属の体積膨張率をβ(K^-1)としたとき、下記の式(1)を満足するように鋼板にめっきを施すことを特徴とする鋼板の溶融金属めっき方法；
|T1-T2|×β≦7×10^-4 ・・・(1)。
溶融金属として溶融亜鉛を用いることを特徴とする請求項1に記載の鋼板の溶融金属めっき方法。