JP2018145527A - 溶融金属めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造可能な溶融金属めっき鋼帯の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法は、溶融金属浴１４から引き上げられる鋼帯Ｓに、一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂからガスを吹き付けて、鋼帯Ｓの両面の溶融金属の付着量を調整する際に、ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂの噴射口部分が水平面となす角度が10度以上75度以下であり、ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂのヘッダ圧力が30kPa未満であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備に関し、特に、鋼帯表面の溶融金属の付着量（以下、「めっき付着量」ともいう。）を調整するガスワイピングに関するものである。

連続溶融金属めっきラインでは、図２に示すように、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｓは、スナウト１０内を通過して、めっき槽１２内の溶融金属浴１４中に連続的に導入される。その後鋼帯Ｓは、溶融金属浴１４中のシンクロール１６、サポートロール１８を介して溶融金属浴１４の上方に引き上げられ、ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂで所定のめっき厚みに調整された後に、冷却されて後工程に導かれる。ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂは、めっき槽１２上方に、鋼帯Ｓを挟んで対向して配置され、その噴射口から鋼帯Ｓの両面に向けてガスを吹き付ける。このガスワイピングにより、余剰な溶融金属が掻き取られて、鋼帯表面のめっき付着量が調整されるとともに、鋼帯表面に付着した溶融金属が板幅方向及び板長手方向で均一化される。ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂは、多様な鋼帯幅に対応するとともに、鋼帯引き上げ時の幅方向の位置ズレなどに対応するため、通常、鋼帯幅より幅広く構成され、鋼帯の幅方向端部より外側まで延びている。

このようなガスワイピング方式では、（１）ワイピングガスの衝突圧力の振動、（２）溶融金属の酸化／冷却による粘度ムラ、の一方又は両方に起因して、製造された溶融金属めっき鋼帯のめっき表面に波形流紋状の湯ジワ（湯ダレ）が発生しやすい。このような湯ジワが生じためっき鋼板は、外装板の用途において、そのめっき表面を塗装下地表面とした場合に、塗膜の表面性状、特に平滑性を阻害する。そのため、湯ジワが生じためっき鋼板は、外観の優れた塗装処理が求められる外装板に用いることができず、めっき鋼板の歩留まりに大きな影響を及ぼす。

湯ジワというめっき表面欠陥を抑制する方法としては、以下の方法が知られている。特許文献１には、めっき後の工程である調質圧延に際して、調質圧延ロールの表面性状や圧延条件を変えることで、湯ジワを目立たなくする方法が記載されている。特許文献２には、鋼板を溶融亜鉛めっき浴中に導入する前に、スキンパスミル及びテンションレベラー等を用いて鋼板表面の粗さをめっき付着量に応じて調整して、湯ジワの発生を抑制する方法が記載されている。

特開２００４−２７２６３号公報 特開昭５５−２１５６４号公報

しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、特許文献１に示された方法では、軽微な湯ジワは改善されるが、重度の湯ジワに対しては効果が見られなかった。また、特許文献２に示された方法では、溶融亜鉛めっき浴の前工程にスキンパスミル、テンションレベラー等を設置する必要性からコスト的な問題がある。また、これらを設置した場合も、前処理設備及び焼鈍炉での酸洗及び再結晶化に伴う亜鉛めっき被膜の化学的・物理的変化によって、理想とする表面粗度が得られにくく、湯ジワ発生を十分に抑制することが困難であると考えられる。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造可能な溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するべく、本発明者らは、ガスワイピングノズルの設置角度に着目した。通常、ガスワイピングノズルは、ガス噴射方向が鋼帯に対して略垂直（すなわち水平方向）となるように設置するが、ガス噴射方向が水平方向に対して所定角度以上下向きになるようにガスワイピングノズルを傾斜して設置することによって、湯ジワの発生が十分に抑えられることを本発明者らは見出した。

上記知見に基づき完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）溶融金属浴に連続的に鋼帯を浸漬し、
前記溶融金属浴から引き上げられる鋼帯に、該鋼帯を挟んで配置される一対のガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、該鋼帯の両面の溶融金属の付着量を調整して、
連続的に溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
前記ガスワイピングノズルは、その噴射口部分が水平面となす角度θが10度以上75度以下となるように、該水平面に対して下向きに設置され、前記ガスワイピングノズルのヘッダ圧力Ｐが30kPa未満であることを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。

（２）前記溶融金属の成分は、Al：1.0〜10質量％、Mg：0.2〜1質量％、Ni：0〜0.1質量％を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる上記（１）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。

（３）前記ガスワイピングノズルの先端から吐出した直後の前記ガスの温度Ｔ（℃）が、前記溶融金属の融点Ｔ_M（℃）との関係で、Ｔ_M−150≦Ｔ≦Ｔ_M＋250を満たすように制御される上記（１）又は（２）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。

（４）前記ガスが不活性ガスである上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。

（５）溶融金属を収容し、溶融金属浴を形成しためっき槽と、
前記溶融金属浴から連続的に引き上げられる鋼帯を挟んで配置され、前記鋼帯に向けてガスを吹き付け、前記鋼帯の両面のめっき付着量を調整する一対のガスワイピングノズルと、
を有し、前記ガスワイピングノズルは、その噴射口部分が水平面となす角度θが10度以上75度以下となるように、該水平面に対して下向きに設置され、前記ガスワイピングノズルのヘッダ圧力Ｐが30kPa未満に設定されることを特徴とする連続溶融金属めっき設備。

（６）ワイピング後の前記鋼帯の表面外観を観察する表面外観検出器と、
前記角度θを変更するためのノズル駆動装置と、
前記ノズル駆動装置の制御装置と、
を有し、前記制御装置は、前記表面外観検出器からの出力に基づいて前記ノズル駆動装置を制御して、前記角度θを微調整する、上記（５）に記載の連続溶融金属めっき設備。

（７）前記ヘッダ圧力Ｐが30kPa未満の範囲で、ヘッダ圧力Ｐと好適な角度θとの関係を記録したメモリと、
前記角度θを検出する角度検出器と、
をさらに有し、前記制御装置は、操業条件が変更されて前記ヘッダ圧力Ｐが変更された場合に、変更後の圧力Ｐに対応する好適な角度θを前記メモリから読み出し、前記角度検出器により検出された検出角度が前記好適な角度θを満たさない場合に、前記ノズル駆動装置を制御して、前記検出角度を前記好適な角度θとする、上記（６）に記載の連続溶融金属めっき設備。

本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備によれば、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造できる。

本発明の一実施形態による連続溶融金属めっき設備１００の構成を示す模式図である。 従来の連続溶融金属めっき設備の構成を示す模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施形態における、ガスワイピングノズル２０Ａの鋼帯Ｓに垂直な断面図である。 種々のノズル角度θにおける衝突圧力分布曲線を示すグラフである。 ノズル角度θが80度の場合を示す、ガスワイピングノズル２０Ａの鋼帯Ｓに垂直な断面図である。

図１を参照して、本発明の一実施形態による溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備１００（以下、単に「めっき設備」とも称する。）を説明する。

図１を参照して、本実施形態のめっき設備１００は、スナウト１０と、溶融金属を収容するめっき槽１２と、シンクロール１６と、サポートロール１８とを有する。スナウト１０は、鋼帯Ｓが通過する空間を区画する、鋼帯進行方向に垂直な断面が矩形状の部材であり、その先端は、めっき槽１２に形成される溶融金属浴１４に浸漬されている。一実施形態において、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｓは、スナウト１０内を通過して、めっき槽１２内の溶融金属浴１４中に連続的に導入される。その後鋼帯Ｓは、溶融金属浴１４中のシンクロール１６、サポートロール１８を介して溶融金属浴１４の上方に引き上げられ、一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂで所定のめっき厚みに調整された後に、冷却されて後工程に導かれる。

図１に加えて図３（Ａ），（Ｂ）も参照して、一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂ（以下、単に「ノズル」ともいう。）は、めっき槽１２上方に、鋼帯Ｓを挟んで対向して配置される。ノズル２０Ａは、その先端で鋼帯の板幅方向に延在する噴射口２６（ノズルスリット）から鋼帯Ｓに向けてガスを吹き付け、鋼帯の表面のめっき付着量を調整する。他方のノズル２０Ｂも同様であり、これら一対のノズル２０Ａ，２０Ｂによって、余剰な溶融金属が掻き取られて、鋼帯Ｓの両面のめっき付着量が調整され、かつ、板幅方向及び板長手方向で均一化される。

ノズル２０Ａは、多様な鋼帯幅に対応するとともに、鋼帯引き上げ時の幅方向の位置ズレなどに対応するため、通常、鋼帯幅より長く構成され、鋼帯の幅方向端部より外側まで延びている。また、図３（Ｂ）に示すように、ノズル２０Ａは、ノズルヘッダ２２と、このノズルヘッダ２２に連結された上ノズル部材２４Ａ及び下ノズル部材２４Ｂとを有する。上下ノズル部材２４Ａ,２４Ｂの先端部分は、鋼帯Ｓに垂直な断面視で互いに平行に対向して、ガスの噴射口２６（ノズルスリット）を形成している（図３（Ｂ）中の平行部分）。噴射口２６は、鋼帯Ｓの板幅方向に延在している。ノズル２０Ａの縦断面形状は、先端に向かって先細りするテーパ形状となっている。上下ノズル部材２４Ａ，２４Ｂの先端部の厚みは、1〜3ｍｍ程度とすればよい。また、噴射口の開口幅（ノズルギャップ）は、特に限定されないが0.5〜3.0ｍｍ程度とすることができる。図示しないガス供給機構から供給されるガスが、ヘッダ２２の内部を通過し、さらに上下ノズル部材２４Ａ,２４Ｂが区画するガス流路を通過し、噴射口２６から噴射されて、鋼帯Ｓの表面に吹きつけられる。他方のノズル２０Ｂも同様の構成を有する。

本実施形態の溶融金属めっき鋼帯の製造方法では、溶融金属浴１４に連続的に鋼帯Ｓを浸漬し、溶融金属浴１４から引き上げられる鋼帯Ｓに、該鋼帯Ｓを挟んで配置される一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂからガスを吹き付けて、鋼帯Ｓの両面の溶融金属の付着量を調整して、連続的に溶融金属めっき鋼帯を製造するものである。

ここで、上記で説明した湯ジワの発生原因としては、ワイピングガスが溶融金属表面に衝突する点（淀み点）での初期凹凸の生成が挙げられる。初期凹凸の生成原因は、（１）ワイピングガスの衝突圧力の振動、（２）溶融金属の酸化／冷却による粘度ムラ、の一方又は両方に起因して、鋼帯上で溶融金属が不規則に流れることであると考えられる。そのため、この（１）及び／又は（２）の現象を抑制することが、湯ジワの発生抑制につながると考えられる。

この観点から、本発明では、ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂは、その噴射口部分が水平面となす角度θが10度以上となるように、水平面に対して下向きに設置されることが重要である。角度θを10度以上とすることにより、湯ジワの発生を十分に抑制できる。一方、角度θが75度を超えても、後述する不安定な圧力溜まりの発生により、湯ジワの発生が抑えられなくなるため、角度θは75度以下とする。ここで本明細書において「噴射口部分が水平面となす角度θ」とは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、上ノズル部材２４Ａと下ノズル部材２４Ｂとが対向してスリットを形成している部分（平行部分）を、鋼帯に垂直な断面で見て、当該平行部分の延在方向が水平面となす角度を意味するものとする。

本発明では、ワイピングノズルのヘッダ圧力Ｐは30kPa未満とする。ヘッダ圧力Ｐを30kPa以上にすると、ワイピングガスが浴面に衝突する際の風速が速くなり、浴面スプラッシュが多発してしまうためである。なお、目標とするめっき付着量が多い場合、ヘッダ圧力Ｐは小さくすることになるが、その場合、上記の湯ジワが発生しやすい。しかし、ガスワイピングノズルの角度θを上記のように設定することによって、30kPa未満という小さなヘッダ圧力Ｐであっても、十分に湯ジワの発生を抑制できる。ヘッダ圧力Ｐが10kPa未満の場合、特に鋼帯エッジ部の衝突圧力が弱くなるため、エッジ部の付着量が厚くなりすぎてしまい、鋼帯幅方向で不均一な付着量となってしまう可能性があるため、ヘッダ圧力Ｐは10kPa以上であることが好ましい。

本発明では、このようにワイピングノズルの角度θを制御することで、鋼帯Ｓに対して作用する衝突圧力の範囲を広げ、湯ジワの発生を抑制することを特徴とする。通常、ワイピングノズルは、ガス噴射方向が鋼帯Ｓに対して略垂直になるように設置するため、衝突圧力が大きくなる。そのため、湯ジワが発生する条件で衝突圧力を測定すると、衝突圧力が経時的に振動していることが判明した。この原因として、特に低ガス圧力の場合は、ノズル内部の平行部分（図３（Ｂ）参照）で十分にポテンシャルコアが発達せず、ノズルから噴出した後の外気でポテンシャルコアが乱されたためと考えられる。

衝突圧力が振動している場合、衝突圧力の作用する範囲が局所的だと振動がそのままめっき付着量のムラになってしまう。一方、衝突圧力が振動していても、作用する範囲が広い場合、振動によって生じた液膜の凹凸が重なり合うため、結果として付着量ムラが生じにくくなる。衝突圧力が作用する範囲を拡大させる簡単な方法として、ワイピングノズルの角度θを制御する方法を実施した。

角度θを変更しながらワイピングを実施し、ワイピング後の表面外観を検査した。θ＝0°では湯ジワ欠陥が発生したが、θ＝10°以上で改善傾向が見られた。図４は、θ＝0°,10°,30°,80°の条件で測定した衝突圧力の分布曲線を比較したものである。図４において、(a)はθ＝0°の場合での衝突圧力分布曲線、(b)はθ＝10°の場合での衝突圧力分布曲線、(c)はθ＝30°の場合での衝突圧力分布曲線、(d)はθ＝80°の場合での衝突圧力分布曲線である。なお、図４において、ｂはノズルスリットの開口幅（ノズルギャップ）、ｙはガス噴流中心（ｙ＝０）からの鉛直方向距離であり、横軸のｙ／ｂは両者の比率を示す。ｙ＜０はガス噴流中心より下方側（溶融めっき槽側）、ｙ＞０はガス噴流中心より上方側（反溶融めっき槽側）を意味する。また、縦軸の衝突圧力比とは、それぞれ設定したノズル角度θでの衝突圧力分布曲線の最大圧力を基準（１．０）としたときの、他の条件における衝突圧力の比率を示す。なお、「ガス噴流中心」とは、ガスが鋼帯に衝突する鉛直方向範囲の鉛直方向中心を意味する。

図４に示されるように、(b)のθ＝10°での衝突圧力分布は、(a)のθ＝0°での衝突圧力分布に比べて、衝突圧力比の半値幅（FWHM）は1.2倍に拡大しており、より広い範囲でワイピングをしていることを示している。また、(c)のθ＝30°での衝突圧力分布は、(b)のθ＝10°での衝突圧力分布と比較して、さらに衝突圧力比の半値幅が拡大している。このように、角度θを適切な範囲に設定し、半値幅を広げてワイピングすることで、衝突圧力の振動の影響を抑制できるため、湯ジワ抑制効果を得られたと考えられる。

一方、さらに角度を大きくしたθ＝80°では、衝突圧力分布(d)は(b)よりも更になだらかな圧力分布で半値幅が拡大しているが、めっき後の鋼帯外観が再び悪化した。このときの外観が悪化した理由としては、ワイピングノズル先端と鋼帯の距離ｄを一定として、ワイピングノズルの角度θを大きくすると、ワイピングノズル上部と鋼帯Ｓとの隙間が極端に狭くなるため、ワイピングガスと鋼帯Ｓの隙間からワイピングガスが上手く排出されず、不安定な圧力溜まりとなってしまうためと推定される（図５参照）。従って、ある角度以上では、衝突圧力分布の半値幅が増加する効果よりも、発生した圧力溜まりの影響が強くでてしまい、外観が徐々に悪化すると考えられる。また、角度θを大きくすることによって、ワイピングノズルと鋼帯Ｓの距離が短くなり、鋼帯Ｓが振動した場合、ワイピングノズルと接触する危険性がある。以上より、角度θは75度以下とする。

さらに、角度θの上限に関しては、湯ジワの発生をより十分に抑制する観点から、ヘッダ圧力Ｐとの関係で以下のように設定することが好ましい。すなわち、ヘッダ圧力Ｐが0〜10kPaの場合には、θ≦75度とすることが好ましく、ヘッダ圧力Ｐが10kPa超え20kPa以下の場合には、θ≦60度とすることが好ましく、ヘッダ圧力Ｐが20kPa超え30kPa以下の場合には、θ≦50度とすることが好ましい。

また、ガスワイピングノズルの先端から吐出した直後のガスの温度Ｔ（℃）は、前記溶融金属の融点Ｔ_M（℃）との関係で、Ｔ_M−150≦Ｔ≦Ｔ_M＋250を満たすように制御することが好ましい。ガス温度Ｔを上記範囲で制御すると、溶融金属の冷却及び凝固を抑制できるため、粘度ムラが生じにくくなり、湯ジワの発生を抑制できる。一方、ガス温度ＴがＴ_M−150℃未満で低すぎると、溶融金属の流動性に影響を及ぼさないため、湯ジワの発生抑制には効果がない。また、ワイピングガスの温度がＴ_M＋250℃で高すぎると、合金化が促進して、鋼板の外観が悪化してしまう。

ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴射されるガスは、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスにすることで、鋼帯表面上の溶融金属の酸化を防止できるため、溶融金属の粘度ムラをさらに抑制することができる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本実施形態において、溶融金属の成分は、Al：1.0〜10質量％、Mg：0.2〜1質量％、Ni：0〜0.1質量％を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなることが好ましい。このようにMgが含まれると、溶融金属の酸化／冷却による粘度ムラが生じやすく、湯ジワが発生しやすくなることが確認されている。そのため、溶融金属が上記成分組成を有する場合に、本発明の湯ジワを抑制する効果が顕著に表れる。また、溶融金属の組成が、5質量％Al−Znの場合や、55質量％Al−Znの場合にも、本発明の湯ジワを抑制する効果を得ることができる。

本発明の製造方法及びめっき設備で製造される溶融金属めっき鋼帯としては、溶融亜鉛めっき鋼板を挙げることができ、これは、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（ＧＩ）と、合金化処理を施すめっき鋼板（ＧＡ）のいずれも含む。

本実施形態では、角度θを上記範囲に設定しつつ、さらに、角度θを微調整する制御を行うことが好ましい。

第一の制御例としては、ガスワイピングノズルのヘッダ圧力Ｐの値に応じて、ワイピングノズルの角度θが10〜75度の範囲内のさらに好適な範囲又は値となるように制御するものである。既述のように、ワイピングノズルの角度θの10〜75度の範囲での好適範囲は、ヘッダ圧力Ｐの値に応じて変化する。そのため、以下のようにして角度θの調整を行うことで、湯ジワの抑制をより確実かつ十分に行うことができる。

図１を参照して、角度検出器４０は、ノズル２０Ａ，２０Ｂの角度θを検出する装置であり、ノズル２０Ａ，２０Ｂが浴面に対して平行な状態で0度を表示するよう調整されている。角度検出器４０としては、分度器のような物理的な方式や、レーザーを使用した形式、特殊液の電気特性を応用した形式が挙げられるが、特にこれに限定されない。ノズル駆動装置４２は、ノズル回転用モーターを備えており、角度θを変更することができる。メモリ４４には、ヘッダ圧力Ｐとノズルの角度θとの対応表、すなわち、ヘッダ圧力Ｐに対応する好適なノズル角度θの範囲に関する情報が格納されている。例えば、既述のとおり、ヘッダ圧力Ｐが0〜10kPaの場合、角度θを10〜75度とし、ヘッダ圧力Ｐが10kPa超え20kPa以下の場合、角度θを10〜60度とし、ヘッダ圧力Ｐが20kPa超え30kPa以下の場合には、角度θを10〜50度とする対応表がメモリ４４に記録されている。

ヘッダ圧力Ｐは、ライン速度、鋼帯の厚さ、目標のめっき付着量、ワイピングノズルの先端と鋼帯との距離等の操業条件から適宜決定することができる。そこで、所定の操業条件での操業に際して、あるいは、操業条件を変更するに際して、制御装置４６は、決定されたヘッダ圧力Ｐに対応する好適な角度θ（好適範囲又は目標値）をメモリ４４から読み出す。制御装置４６は、メモリ４４から読み出した角度θと、角度検出器４０の出力値から、必要な角度変更量を決定し、ノズル駆動装置４２を制御する。ノズル駆動装置４２は、制御装置４６の出力値に応じて、ノズル２０Ａ，２０Ｂを所定の角度に回転させる。具体的には、制御装置４６は、操業条件が変更されてヘッダ圧力Ｐが変更された場合に、変更後の圧力Ｐに対応する好適な角度θをメモリ４４から読み出し、角度検出器４０により検出された検出角度が好適な角度θを満たさない場合に、ノズル駆動装置４２を制御して、検出角度を好適な角度θとする。

第二の制御例としては、ワイピング後の鋼帯表面の外観を観察して、その結果に基づいて、角度θを微調整するものである。図１を参照して、表面外観検出器４８は、ガスワイピングノズル通過後の鋼帯表面の外観、例えば算術平均うねりWaを検出する装置であり、例えばガスワイピングノズル２０Ａの上方に設けられる。表面外観検出器４８は、ガスワイピングノズル通過後の鋼帯表面を連続的に撮影し、その情報を制御装置４６に入力する。表面外観検出器４８の形式は、レーザーを使用した非接触の3D粗さ計などが挙げられるが、特に限定されるものではない。制御装置４６は、表面外観検出器４８の出力に基づいて、ノズル駆動装置４２を制御して、角度θを微調整する。具体的には、以下のような制御を行う。

鋼帯の表面外観については、以下の基準で合否を判断するものとする。
××：不合格＝スプラッシュ欠陥が多量に発生している亜鉛めっき鋼板（0＜Ｗａ,1.30≦S）
×：不合格＝目視で大きな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.50＜Wa, S＜1.30）
△：不合格＝目視で小さな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.00＜Wa≦1.50, S＜1.30）
○：合格＝目視で湯ジワが確認できない美麗な亜鉛めっき鋼板（0.50＜Wa≦1.00, S＜1.30）
◎：合格＝目視で湯ジワが確認できない非常に美麗な亜鉛めっき鋼板（0＜Wa≦0.50, S＜1.30）
なお、Waは、JIS B0601-2001の規格に基づいて測定した算術平均うねりWa［μｍ］の値である。スプラッシュ混入率Sは、各製造条件で通過した鋼帯長さに対する、検査工程でスプラッシュ欠陥ありと判定された鋼帯長さの比率［％］である。

検出器で測定したWaが0.50＜Wa≦1.00（すなわち合格「○」）の場合、ワイピングノズル角度θが大きくなるよう微調整を行って、その後測定するWaが0＜Wa≦0.50（すなわち合格「◎」）となるようにする。これは、ワイピングノズル角度θを大きくした場合、さらにワイピングガスの衝突圧力の振動が少なくなるためである。

表面外観検出器４８による測定箇所は、鋼帯Ｓがワイピングノズルを通過し、なおかつ鋼帯表面の溶融金属が固まった位置が望ましい。ワイピングノズル直上の場合、溶融金属が固まっていないため、測定した算術平均うねりWaにバラツキが出てしまう。そのため、鋼帯表面の溶融金属が固まった位置、例えばワイピングノズルの下流側40ｍ以上の位置が望ましい。ちなみに、応答性は悪くなってしまうため、測定位置は溶融金属が固まった直後が望ましい。そのため、例えばワイピングノズルの下流側70ｍ以下の位置が望ましい。

ノズル高さＨは低くしすぎると、浴面スプラッシュが多量に発生するため、200ｍｍ以上の高さが望ましい。図３（Ａ）に記載のノズル高さＨやガスワイピングノズル先端と鋼帯間の距離ｄは、必ずしもワイピングノズル角度θと連動させる必要はないが、目標付着量や浴面スプラッシュ量に応じて適宜変更することが好ましい。

溶融亜鉛めっき鋼帯の製造ラインにおいて、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造試験を行った。各発明例及び比較例で、図１に示すめっき設備を用いた。ガスワイピングノズルは、ノズルギャップが1.2ｍｍのものを使用した。各発明例及び比較例で、めっき浴の組成、めっき浴の温度Ｔ、めっき浴の融点Ｔ_M、ノズルの角度θ、ワイピングガス圧力Ｐ、ガス種、及びワイピングガスの温度Ｔは、表１に示すものとした。ノズル先端と鋼帯との距離ｄは15ｍｍとした。ノズルの浴面からの高さＨは350ｍｍとした。

ガスワイピングノズルへのガス供給方法として、コンプレッサーで所定圧力に加圧したものを供給する方法を採用した。こうして、板厚1.2ｍｍ×板幅1000ｍｍの鋼帯を、鋼帯速度Ｌ（ライン速度）2ｍ／ｓで通板して、溶融亜鉛めっき鋼帯を製造した。

また、製造された溶融亜鉛めっき鋼帯の外観と、両面の合計めっき付着量を評価した。鋼板の外観評価については、以下の基準で合否を判断した。結果を表１に示す。
××：不合格＝スプラッシュ欠陥が多量に発生している亜鉛めっき鋼板（0＜Ｗａ,1.30≦S）
×：不合格＝目視で大きな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.50＜Wa, S＜1.30）
△：不合格＝目視で小さな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.00＜Wa≦1.50, S＜1.30）
○：合格＝目視で湯ジワが確認できない美麗な亜鉛めっき鋼板（0.50＜Wa≦1.00, S＜1.30）
◎：合格＝目視で湯ジワが確認できない非常に美麗な亜鉛めっき鋼板（0＜Wa≦0.50, S＜1.30）
なお、Waは、JIS B0601-2001の規格に基づいて測定した算術平均うねりWa［μｍ］の値である。スプラッシュ混入率Sは、各製造条件で通過した鋼帯長さに対する、検査工程でスプラッシュ欠陥ありと判定された鋼帯長さの比率［％］である。

表１から明らかなように、ノズル角度θが10〜75度かつワイピングガス圧力Ｐが30kPa未満の場合、Waが低く美麗な表面外観が得られるのに対して、ノズル角度θ又はガスワイピング圧力Ｐが本発明範囲を外れる場合、Waまたはスプラッシュ混入率Sが大きくなってしまった。特に、めっき種Ｂ，Ｅ，Ｆでは、ノズル角度θ及びワイピングガス圧力Ｐを本発明範囲とした場合の効果が顕著に得られた。

本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備によれば、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造できる。

１００ 連続溶融金属めっき設備
１０ スナウト
１２ めっき槽
１４ 溶融金属浴
１６ シンクロール
１８ サポートロール
２０Ａ，２０Ｂ ガスワイピングノズル
２２ ノズルヘッダ
２４Ａ 上ノズル部材
２４Ｂ 下ノズル部材
２６ 噴射口
４０ 角度検出器
４２ ノズル駆動装置
４４ メモリ
４６ 制御装置
４８ 表面外観検出器
Ｓ 鋼帯

Claims (4)

1. 溶融金属浴に連続的に鋼帯を浸漬し、
   前記溶融金属浴から引き上げられる鋼帯に、該鋼帯を挟んで配置される一対のガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、該鋼帯の両面の溶融金属の付着量を調整して、
   連続的に溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
   前記ガスワイピングノズルを、その噴射口部分が水平面となす角度θが10度以上75度以下となるように、該水平面に対して下向きに設置し、前記ガスワイピングノズルのヘッダ圧力Ｐを30kPa未満として、前記溶融金属めっき鋼帯のめっき皮膜表面の算術平均うねりWaを1.00μｍ以下とすることを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
2. 前記溶融金属の成分は、Al：1.0〜10質量％、Mg：0.2〜1質量％、Ni：0〜0.1質量％を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる請求項１に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
3. 前記ガスワイピングノズルの先端から吐出した直後の前記ガスの温度Ｔ（℃）が、前記溶融金属の融点Ｔ_M（℃）との関係で、Ｔ_M−150≦Ｔ≦Ｔ_M＋250を満たすように制御される請求項１又は２に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
4. 前記ガスが不活性ガスである請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。

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