JP2018095892A

JP2018095892A - 溶融亜鉛めっき鋼管および溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法

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Publication number: JP2018095892A
Application number: JP2016238497A
Authority: JP
Inventors: 夏樹木村; Natsuki Kimura; 達也寒河江; Tatsuya Sakae; 史生奥村; Fumio Okumura
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-08
Also published as: JP6769276B2

Abstract

【課題】めっき不良を抑制し、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造できる溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法およびめっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供する。【解決手段】溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法は、複数の素管１０をフラックス中に浸漬して素管１０にフラックスを付着させるフラックス浸漬処理工程と、フラックス浸漬処理工程の後に乾燥炉１６で素管１０を乾燥させる乾燥処理工程と、乾燥処理工程の後に素管１０に対して溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える。また、フラックス浸漬処理工程によりフラックスを付着した素管１０を、乾燥炉１６に向けてコンベア１３により搬送するとともに、コンベア１３の上方から素管１０に向けてフラックスを吹き付ける。これにより、めっき不良を抑制できるとともに、素管１０にめっきを均一に付着させ、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造できる。【選択図】図１

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼管および溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法に関する。

溶融亜鉛めっき鋼管の製造では、鋼管をフラックス槽（ＦＬ槽）に浸漬し、鋼管の表面酸化を防止するとともに、表面の汚れや錆を除去した後、鋼管を乾燥炉で乾燥し、めっき浴中へ浸漬して製造する（特許文献１および図１参照）。

また、フラックス槽への浸漬（フラックス浸漬処理）は複数の鋼管を一度に浸漬させるバッチ処理で行い、乾燥炉での乾燥（乾燥処理）は鋼管を連続的に一本ずつ挿入する連続処理で行うことが知られている。この場合、フラックス浸漬処理と乾燥処理とでは、その処理時間に時間差が生じるので、フラックス槽と乾燥炉の間に時間の調整をするサブローダを設け、時間の調整を行う。

サブローダは、アームによりフラックス槽から取り出した鋼管を一時保持し、乾燥炉へ鋼管を搬送するコンベアへ鋼管を適時送出する。サブローダ中では複数の鋼管が束となって載置されるため、鋼管同士が接触しその接触部にスジ状の錆が発生したりする。

国際公開第２０１３／１６１１２２号

ところで、前述のように接触部等に錆がある状態で鋼管を乾燥させ、溶融亜鉛めっきを施すと、錆部分にめっきが十分に付着しないという問題があった。また、めっきは、円周方向に可能な限り均一に付着していることが好ましいが、錆があると、均一に付着させることが難しく、品質の問題等が生じる場合もある。

また、フラックス浸漬処理後にフラックスが乾燥すると、鋼管同士または鋼管とコンベア等の設備との接触によって鋼管表面からフラックスの脱落が起こる。そして、この脱落箇所は錆やめっき不良の原因となる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、めっき不良を抑制し、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造できる溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法およびめっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法は、複数の素管をフラックス中に浸漬して前記素管にフラックスを付着させるフラックス浸漬処理工程と、このフラックス浸漬処理工程の後に乾燥炉で前記素管を乾燥させる乾燥処理工程と、この乾燥処理工程の後に前記素管に対して溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法であって、前記フラックス浸漬処理工程によりフラックスを付着した素管を、前記乾燥炉に向けてコンベアにより搬送するとともに、前記コンベアの上方から前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする。

このような構成によれば、フラックス中に浸漬されフラックスが付着した素管は、コンベアによって搬送され、乾燥炉で乾燥される。そして、この素管に対して溶融亜鉛めっき処理が行なわれることで溶融亜鉛めっき鋼管が製造される。また、コンベアによる搬送中には、コンベアの上方から素管に向けてフラックスが吹き付けられる。このため、このフラックスの吹き付け前に発生した錆を落とすことができる。また、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生することができる。したがって、めっき不良を抑制することができるとともに、素管にめっきを均一に付着させ、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造することができる。

また、本発明の前記構成において、前記コンベアによって搬送される前記素管の搬送方向に対し、前記素管の円周長以上の幅で前記素管に向けてフラックスを吹き付けることが好ましい。

このような構成によれば、コンベアによって搬送される素管の搬送方向に対し、素管の円周長以上の幅でフラックスが吹き付けられる。コンベアによって搬送される素管は、コンベア上を転がりながら搬送されるが、フラックスが、素管の円周長以上の幅で素管に向けて吹き付けられているので、転がる素管の全周にわたり、フラックスを吹き付けることができる。このため、より確実に、フラックスの吹き付け前に発生した錆を落とすことができる。また、より確実に、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生することができる。したがって、より確実に、めっき不良を抑制することができるとともに、素管にめっきを均一に付着させ、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造することができる。

また、前記目的を達成するために本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから２５０ｍｍの位置の３か所において、鋼管円周方向に３０°ピッチでめっき層のめっき厚を測定したときのめっき厚の標準偏差が３．５以下であることを特徴とする。

このような構成によれば、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供することができる。

本発明によれば、めっき不良を抑制し、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造でき、また、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供できる。

本発明の実施の形態を示すもので、溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法を説明するための図である。同、フラックス吹き付け処理工程を説明するための図であって、フラックスシャワー装置をコンベアの上方から見た図である。同、フラックス吹き付け処理工程を説明するための図であって、フラックスシャワー装置をコンベアの側方から見た図である。同、めっき厚の測定方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本実施の形態に係る溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法は、脱脂処理を行う脱脂処理工程と、酸洗処理を行う酸洗処理工程と、フラックス浸漬処理を行うフラックス浸漬処理工程と、フラックス吹き付け処理を行うフラックス吹き付け処理工程と、乾燥処理を行う乾燥処理工程と、溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える。

溶融亜鉛めっき鋼管の製造にあたり、まず、所定の寸法に形成された素管１０（図１〜図３参照）を用意する。なお、素管１０の寸法については、特に問わない。本発明を実施するにあたり使用する溶融亜鉛めっき鋼管の製造装置で、一連のめっき処理を行える寸法の素管１０を用意すればよい。

また、素管１０には、任意の鋼管を使用すればよく、例えば、ＪＩＳＧ３４５２に規定されるＳＧＰ鋼管（一般配管用鋼管）や、ＪＩＳＧ３４５４に規定されるＳＴＰＧ鋼管（圧力配管用鋼管）等を使用すればよい。
なお、ＳＧＰ鋼管およびＳＴＰＧ鋼管の製造方法は、特に問わない。すなわち、鍛接管、電気抵抗溶接管、熱間電気抵抗溶接管、または継目無管等のいずれであっても素管１０として使用することができる。
なお、鍛接管は、熱間で帯鋼をロール成形したのち、帯鋼の端部同士を鍛接した鋼管である。また、電気抵抗溶接管は、冷間で帯鋼の端部同士を電気抵抗溶接した鋼管である。また、熱間電気抵抗溶接管は、熱間で帯鋼の端部同士を電気抵抗溶接した鋼管である。また、継目無管は、ビレットを穿孔機で中空管とし、延伸圧延した鋼管である。

溶融亜鉛めっき鋼管の製造においては、まず、脱脂処理を行う。脱脂処理においては、まず、素管１０を脱脂液に浸漬して、脱脂を行う。脱脂は、例えば、アルカリ脱脂または溶剤脱脂等を行えばよい。また、脱脂を行った後は、素管１０を水洗いし、脱脂液を除去する。以上で、脱脂処理が完了する。
このような、脱脂をすることによって、素管１０の表面に付着した油脂を除去することができる。

脱脂処理に続いて、脱脂した素管１０に対し、酸洗処理を行う。酸洗処理においては、まず、素管１０を酸洗液に浸漬して酸洗を行う。酸洗時間は、スケールの付着状況等に応じて決めればよく、例えば、１０〜６０分程度行えばよい。また、酸洗後は、素管１０を水洗し、酸洗液を除去する。以上で、酸洗処理が完了する。
酸洗処理において、酸洗液には、例えば、硫酸や塩酸等を使用すればよい。また、酸洗液に酸腐食抑制剤（インヒビター）を適量含有させることで、素管１０の過酸洗および粒界腐食を抑制することができる。
このような、酸洗をすることによって、素管１０の表面のスケールを除去することができる。

酸洗処理に続いて、酸洗した素管１０に対し、フラックス浸漬処理を行う。フラックス浸漬処理においては、図１に示すように、複数の素管１０をフラックス槽１１（ＦＬ槽）中のフラックス液に浸漬する。
フラックス液に浸漬することにより、素管１０にフラックス液の膜が形成され、この膜により素管１０の表面が保護されるとともに、後述する溶融亜鉛めっき処理をする際に酸化亜鉛を巻き込みめっき不良の発生が抑制される。また、フラックス液の膜が形成されることで溶融亜鉛の濡れ性を向上させることもできる。
フラックス浸漬処理は、図１に示すように、複数の素管１０を一度に浸漬させるバッチ処理で行えばよい。浸漬させて、１〜５分経過後、素管１０をフラックス液から引き上げることで、フラックス液の膜を形成することができる。
フラックス液は、例えば、塩化亜鉛および塩化アンモニウムの水溶液を用いればよい。また、塩化亜鉛と塩化アンモニウムとの分量比（モル比）は、好ましくは１：１〜１：６であり、より好ましくは、１：２〜１：４である。
また、フラックス浸漬処理に際しては、フラックス液は５０〜９０℃に加熱して使用する。フラックス液としては、その濃度（水１リットル（Ｌ）に対して含有される塩化亜鉛および塩化アンモニウムの合計の質量（ｇ））が高いほど好ましく、例えば、４００ｇ／Ｌ以上の高濃度のフラックス液を用いるとよい。

フラックス浸漬処理に続いて、フラックス浸漬した後の素管１０に対し、フラックス吹き付け処理を行う。フラックス浸漬処理をした後の素管１０は、サブローダ１２で一時保管され、その後、適時コンベア１３へ送出される。そして、素管１０は、素管１０の長手方向を搬送方向に略直角な方向に向けた状態でコンベア１３上に並べられ、コンベア１３によって乾燥炉１６に向けて搬送される。このときに、コンベア１３の上方から、フラックスシャワー装置１４によって素管１０にフラックスを吹き付ける、フラックス吹き付け処理を行う。すなわち、フラックス槽１１中に浸漬して、フラックスを付着した素管１０を、コンベア１３に並べて搬送し、乾燥炉１６に挿入するまでの間に、素管１０にコンベアの上方からフラックスを吹き付ける。

フラックス浸漬処理後、サブローダ１２でまとめて載置したり、コンベア１３で並列して搬送したりすることで、素管１０同士が接触し、電界腐食によるスジ状の錆が素管１０の該表面に発生したり、フラックス脱落が起こる。また、フラックス浸漬処理は、フラックス液を５０℃以上に加熱して行うため、続いて行う乾燥処理前に部分的にフラックス液が乾燥し粉末状のフラックスがコンベア１３上で脱落する。フラックス吹き付け処理を行うことにより、素管１０表面に形成されたフラックス浸漬処理後のスジ状の錆を除去するとともに、乾燥により素管１０表面から部分的に脱落したフラックスを修復（リカバー）することができ、めっき不良の発生を低減できる。なお、フラックスシャワー装置１４を、乾燥炉１６の直前に配置することで、サブローダ１２から乾燥炉１６に搬送されるまでにできた錆を除去したり、脱落したフラックスを修復したりすることができるとともに、フラックスを吹き付けた後、乾燥処理を行うまでの間に、再度錆が発生したり、フラックスが脱落したりしてしまうのをより確実に防ぐことができる。

フラックスシャワー装置１４は、コンベア１３の上方に設けられている。また、フラックスシャワー装置１４は、図２に示すように、コンベア１３の幅方向（搬送方向（図２，３に矢印Ｄで示す）に直角な方向。すなわち、コンベア１３上に並べられた素管１０の長手方向に略平行な方向）に向けて、一列に等間隔で配置された複数の充円錐ノズル１５を備える。また、隣り合うノズル１５から吹き出されるフラックスの噴霧面Ｐは、互いに一部が重複するようになっている。ここで、噴霧面Ｐとは、ノズル１５から吹き出されるフラックスが届く範囲（円状の面）であって、コンベア１３上を流れる素管１０の上端に接する面をいう（図２参照）。これにより、コンベア１３上に長手方向を搬送方向に直角な方向に向けた状態で並べられた素管１０の長手方向に対して隙間なくフラックスを吹き付けることができる。
また、コンベア１３上を搬送される素管１０の搬送方向に対するフラックスの吹き付け幅Ｗは、素管１０の円周長以上の幅となっている。ここで、吹き付け幅Ｗとは、図３に示すように、コンベア上を搬送される素管１０に、フラックスシャワー装置１４から吹き付けるフラックスが届く幅であって、搬送方向における幅をいう。
素管１０はコンベア１３上を回転しながら搬送されるので、吹き付け幅Ｗをこのように素管１０の円周長以上の幅とすれば、素管１０の全周方向にムラなくフラックスを吹き付けることができ、めっき不良を確実になくすことができる。
本実施の形態においては、図２に示すように、フラックスシャワー装置１４の隣り合うノズル１５から噴き出されるフラックスの噴霧面Ｐの重複する部分の搬送方向後端部から搬送方向前端部までの幅を吹き付け幅Ｗとする。このようにすることで、素管１０の長手方向全域にわたり、素管１０の搬送方向に対して素管１０の円周長以上の幅でフラックスが吹き付けられるようになり、素管１０の長手方向全域にわたって素管１０の周方向にムラなくフラックスを吹き付けることができる。
なお、フラックスシャワー装置１４は、ノズル１５を、複数ではなく、１つしか備えていなくてもよい。また、図２および図３では隣り合う素管１０をわかりやすいように一定間隔をおいて図示したが、実際のフラックス吹き付け処理工程では図１に示すコンベア１３上の素管１０のように素管１０は通常接するか、ほとんど距離なく搬送される。

フラックス吹き付け処理に続いて、フラックス吹き付け処理をした後の素管１０に対し、乾燥処理を行う。乾燥処理は、乾燥炉１６に素管１０を一本ずつ連続的に挿入することにより行う。乾燥炉１６内は、季節や鋼管径に応じて７０〜１５０℃に調整する。また、素管１０は、乾燥炉１６の入口から挿入してから、５〜１０分経過後、出口から排出されるようになっている。
素管１０に水分が残存していると、水分が溶融亜鉛めっき浴１７に接触した際に気化し、溶融亜鉛を飛散させてめっき不良の原因となる。このため、素管１０を十分に乾燥させる必要があるが、乾燥処理により、素管１０に残存する水分を十分に排除することができる。

乾燥処理に続いて、乾燥処理をした後の素管１０に対し、溶融亜鉛めっき処理を行う。溶融亜鉛めっき処理は、素管１０を、溶融亜鉛めっき浴１７に浸漬することにより行う。溶融亜鉛めっき浴１７は、蒸留亜鉛地金１種以上の純度を有する地金を溶融したものとすればよく、環境面を配慮し、最純亜鉛地金を溶融させたものであることが好ましい。
溶融亜鉛めっき浴１７の温度は４４０〜４９０℃、浸漬時間は２５〜３６０秒とし、必要とするめっき層の厚さに応じて、溶融亜鉛めっき浴１７の温度および浸漬時間を調節すればよい。
また、所定の浸漬時間経過後、素管１０を溶融亜鉛めっき浴１７から取り出した場合、素管１０に過剰な溶融亜鉛が付着していることもある。この場合、溶融亜鉛めっき処理後の素管１０にエアを吹きかけて溶融亜鉛めっきの付着量を調整してもよい。
そして、溶融亜鉛めっき処理がされた素管１０を冷却することで、溶融亜鉛めっき鋼管が製造される。

本実施の形態の製造方法により製造した溶融亜鉛めっき鋼管は、従来の方法により製造した溶融亜鉛めっき鋼管よりも、めっき厚が均一となる。これは、フラックス浸漬処理後、乾燥処理を行う前に、フラックス吹き付け処理を行うことにより、素管１０の錆が除去できるとともに、フラックス吹き付け処理がない場合に比べ、フラックスコーティングが均一になるためと考えられる。
したがって、本発明の製造方法によれば、溶融亜鉛めっき鋼管のめっき厚が均一となり、溶融亜鉛めっき鋼管の品質向上を図ることができる。
また、フラックス吹き付け処理により、フラックスの吹き付け前に発生した錆を落としたり、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生したりすることができるので、めっき不良を抑制することができる。

鋼管全体が安定して均一にめっきされているかは、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから２５０ｍｍの位置の３箇所についてのめっき厚を測定することにより、判断することができる。すなわち、鋼管の長手方向の中央（１／２Ｌの位置）である位置と、一部の製品においてネジ加工部に当たる管端の極近傍を除いた管端近傍の位置でめっき厚を調べれば、鋼管全体が均一にめっきされているか判断することができる。例えば、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから２５０ｍｍの位置の３箇所において、鋼管円周方向に３０°ピッチでめっき層のめっき厚を測定したときのめっき厚の標準偏差σが３．５以下であれば、鋼管全体に均一にめっきが施された高品質の溶融亜鉛めっき鋼管といえる。

溶融亜鉛めっき鋼管の製造において、フラックス槽１１と乾燥炉１６の間に設置された素管１０搬送用コンベア１３上方に、フラックスシャワー装置１４を設けた場合と、設けなかった場合のめっき不良率を調査した。

フラックスシャワー装置１４は、コンベア１３の幅方向（コンベア１３上に並べられた溶融亜鉛めっき鋼管の長手方向）に沿って、一列に配置された複数の充円錐ノズル１５を備える。また、これら複数のノズル１５は、隣り合うノズル１５の噴霧面Ｐの一部が重複するように離間して配置されている。
また、ノズル１５噴霧面の素管１０搬送方向の幅Ｗが、素管１０の円周長以上となるように、ノズル１５の高さが調整されている。

溶融亜鉛めっき鋼管は、熱間電気抵抗溶接を施して作製した１５Ａ〜１００Ａ（外径２１．７〜１１４．３ｍｍ）の素管１０について、脱脂処理を行い、酸洗処理を行い、フラックス浸漬処理を行い、乾燥炉１６で乾燥処理を行い、溶融亜鉛めっき処理を行うことで、製造した。また、溶融亜鉛めっき鋼管の製造は、フラックスシャワー装置の設置前と設置後、すなわち、フラックス浸漬処理と乾燥処理との間で、フラックスシャワー装置１４によるフラックス吹き付け処理を行う場合と、行わない場合との２パターン行った。

製造した溶融亜鉛めっき鋼管について、めっき不良を調べたところ、フラックスシャワー装置１４の設置前（フラックス吹き付け処理を行わない場合）は、製造本数４６１７６６７本の中、めっき不良が発生したのは３７７６９本であり、そのめっき不良率は０．８１８％であった。一方、フラックスシャワー装置１４の設置後（フラックス吹き付け処理を行った場合）は、製造本数１７１５３０９本の中、めっき不良が発生したのは８１３６本であり、そのめっき不良率は０．４７４％であった。なお、めっき不良とはいわゆる不めっき（ＪＩＳＨ８６４１）である。
以上から、フラックスシャワー装置１４を設け、コンベア１３上方からフラックスを吹き付けるフラックス吹き付け処理を行うことで、めっき不良を減少させることができることが確認できた。

また、フラックスシャワー装置１４の設置前後の良品に関して、鋼管の長手方向中央部および両管端から２５０ｍｍの位置の３箇所において、めっき層のめっき厚を測定した。めっき層のめっき厚の測定は、図４に示すように、鋼管円周方向に３０°ピッチ（図４中の１〜１２の地点）で、溶接接合部を含むようにして行った。また、測定は、めっき厚をより正確に測定する為に、電磁膜厚計のプローブにＶ字型のアタッチメントを取り付けて、鋼管に対しプローブの先端がほぼ垂直になるようにして行った。

表１〜３に外径２５Ａ、８０Ａ、１００Ａのめっき鋼管のめっき厚測定結果を示す。表１〜３より、フラックスシャワー装置１４設置前のめっき厚の標準偏差σは３．６１６〜４．７１８であったのに対し、フラックスシャワー装置１４設置後のめっき厚の標準偏差σは２．３９７〜３．４９２といずれも３．５以下となった。これにより、本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法を用いれば、めっき厚がより均一なめっき鋼管を得ることができ、溶融亜鉛めっき鋼管の品質向上に寄与することが確認できた。

１０素管
１１フラックス槽
１２サブローダ
１３コンベア
１４フラックスシャワー装置
１５ノズル
１６乾燥炉
１７めっき浴
Ｗ吹き付け幅

Claims

複数の素管をフラックス中に浸漬して前記素管にフラックスを付着させるフラックス浸漬処理工程と、このフラックス浸漬処理工程の後に乾燥炉で前記素管を乾燥させる乾燥処理工程と、この乾燥処理工程の後に前記素管に対して溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法であって、
前記フラックス浸漬処理工程によりフラックスを付着した素管を、前記乾燥炉に向けてコンベアにより搬送するとともに、前記コンベアの上方から前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法。
前記コンベアによって搬送される前記素管の搬送方向に対し、前記素管の円周長以上の幅で前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法。
鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから２５０ｍｍの位置の３か所において、鋼管円周方向に３０°ピッチでめっき層のめっき厚を測定したときのめっき厚の標準偏差が３．５以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管。