JP2633363B2 - 電気錫めつき鋼帯の溶融光輝化処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、高速処理に適した電気錫めっき鋼帯の溶融
光輝化処理方法およびそれに用いる装置に関する。

＜従来の技術＞ 電気錫めっき鋼帯（鋼板）は、缶詰などの容器用途を
中心に広く使われているが、一部の特殊な用途を除い
て、電気錫めっきした後に、溶融光輝化処理（リフロー
処理）されたものが使われる。リフロー処理の目的は、
微視的な凹凸のために光沢に乏しい電着錫層を溶融再凝
固させて表面を平滑化して美麗で光沢のある外観を与え
るとともに、錫層と地鉄の界面に緻密なSn−Fe合金層を
形成させて、耐食性およびめっき密着性を向上させるこ
とである。

このリフロー処理は、従来第３図〜第５図に示すよう
な装置を用い、直接通電または電磁誘導、あるいはその
両者を組み合わせ、加熱により錫を溶融させた後に、水
中に突入させて冷却凝固させる方法がとられている。

この際、（１）水冷時の突沸現象によって溶融状態の
錫が動かされて発生すると考えられているクエンチステ
インと呼ばれる不定形の汚れの防止、および（２）錫め
っき鋼板としての耐食性に影響する錫の結晶粒径を大き
くすることが重要である。

そのため、これまでこの２つの条件を満足すべく、冷
却水の温度、水中スプレーの圧力および角度などの条件
に工夫がなされ、水冷が行なわれてきた。

しかし、特に処理スピードを高め、生産性の向上を図
ろうとする際、リフロー後の水冷条件の設定が難しく、
これがネックとなって容易には処理スピードが上げられ
ないという問題があった。

この問題点の解決を目的として、水冷する以前に冷却
気体を吹き付けることにより錫層を凝固させる方法が特
開昭57−35694号に開示されている。

具体的に、このリフロー処理の開示技術の１例とし
て、第３図に直接通電法を用いた場合の錫めっき鋼帯の
溶融光輝化処理装置を模式図として示す。

この処理装置は、直接通電用入側通電ロール２、直接
通電用出側通電ロール３、そして前記ロールの間に気体
冷却装置５および水冷タンク６が配置されている。この
処理装置によれば、第３図中左方から給送される錫めっ
き処理鋼帯１は、前記直接通電用入側通電ロール２と出
側通電ロール３との間で通電され、錫めっき層は鋼帯内
で発生する抵抗熱によって溶解される。そして、次に鋼
帯は通電されつつ、気体冷却装置５によって気体冷却さ
れ、さらに水冷タンク６内に連続的に浸漬、水冷される
ので、鋼帯表面の錫層は再凝固する。

この方法では気体冷却を行なう位置の鋼帯中を加熱電
流が流れているため、この電流による発熱に打ち勝って
鋼帯の温度を低下させるための大容量の冷却気体供給装
置が必要であり、コストおよび設置スペースの制約によ
り実機化は困難である。

また、第４図には、他の開示技術例として、電磁誘導
のみによって加熱する場合の錫めっき鋼帯の溶融光輝化
処理装置の模式図を示す。

この装置は、前記第３図の入・出側通電ロール２およ
び３の代わりに、電磁誘導装置４を用いて加熱するもの
である。

この装置内においてもまた、水冷タンク６の前段部に
気体冷却装置５を設けるのが好ましい。

第４図に示すような設置位置で気体冷却装置を設ける
場合には、鋼帯からの発熱がないため、比較的小容量の
気体冷却装置で鋼帯温度を錫の凝固点以下まで低下させ
ることができる。

しかし、高速処理を行なおうとした場合には、高価な
電磁誘導加熱処理装置を大容量化する必要が生じるた
め、経済的に不利である。

さらに第５図には、前述した第３図および第４図を組
み合わせ、直接通電入・出側通電ロール2,3の間に、電
磁誘導加熱装置４を配置した例を示す。この装置におい
ても、気体冷却を適用しようとした場合には、第３図の
場合と同様に鋼帯からの発熱のある位置で気体冷却を行
なわなくてはならないという問題がある。

＜発明が解決しようとする課題＞ そこで本発明は、前記従来技術からの問題点に鑑みな
されたもので、大きな錫結晶サイズを有し、クエンチス
テインのない良好な外観の錫めっき鋼帯を高速処理で、
しかも低コスト、少ない設備スペースで製造することが
できる方法およびその方法に適した装置を提供すること
を目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記問題点を鋭意検討の結果、本発明に至った。

すなわち、本発明は、電気錫めっき鋼帯を、錫の融点
以上の温度まで加熱して錫を溶融させた後に冷却凝固さ
せる溶融光輝化処理方法において、前記電気錫めっき鋼
帯を錫の融点未満の温度まで直接通電法によって加熱
し、引き続いて錫の融点以上の適宜の温度まで電磁誘導
法によって加熱し、さらに引き続いて錫の凝固点以下の
温度まで気体冷却することを特徴とする電気錫めっき鋼
帯の溶融光輝化処理方法を提供する。

また、本発明は、電気錫めっき鋼帯を連続的に加熱溶
融・再凝固させる溶融光輝化処理装置であって、鋼帯の
進行方向に沿って、直接通電加熱用入側通電ロール、直
接通電加熱用出側通電ロール、電磁誘導加熱装置、気体
冷却装置を順次配置したことを特徴とする電気錫めっき
鋼帯の溶融光輝化処理装置を提供する。

以下、本発明は詳細に説明する。

本発明の方法は、電気錫めっきされた鋼帯を錫の融点
未満の温度まで直接通電法によって加熱し、引き続いて
錫の融点以上の適宜の温度まで電磁誘導法によって加熱
し、さらに引き続いて錫の凝固以下の温度まで気体冷却
する。

この方法を実際に行なうための装置の一例を第１図に
示す。

本発明の装置の主な構成は、直接通電用入側通電ロー
ル２、直接通電用出側通電ロール３、電磁誘導装置４、
および気体冷却装置５からなる。

錫めっきが施された鋼帯１は、第１図の左方から連続
して給送され、そして直接通電用入側通電ロール２を経
て直接通電用出側通電ロール３へと搬送される。鋼帯１
はこの入側通電ロール２の始点Ａと出側通電ロール３の
終点Ｂとの間で抵抗発熱し、鋼帯１の内部から錫の融点
未満まで昇温される。

次に電磁誘導装置４に送られ、今度は鋼帯の錫めっき
表面から電磁波で加熱され、錫めっきは溶融する。この
電磁誘導装置４の入口Ｃと出口Ｄとの間での加熱は、も
っとも高温まで行なわれる。

この後、気体冷却装置５で鋼帯表面に冷却ガスが吹付
けられ、錫の融点以下の温度で冷却され、表面の錫層が
再凝固される。その後、水冷タンク６内の冷却水に浸漬
される。そして、水冷タンク６内のシンクロール７に巻
回されて、室温附近の巻取温度にまで冷却された後、図
示しない巻取装置に巻取られる。

本発明の方法の特徴の１つとしては、第２図に本発明
の装置を用いた際のヒートパターンからもわかるよう
に、錫の溶解過程を２回に分け、加熱過程の前半を直接
通電法、後半を電磁誘導加熱で行なうことである。

すなわち、従来の直接通電、電磁誘導組み合わせ方式
は、前述した第５図に示すように直接通電用の入側通電
ロール２と出側通電ロール３の中間に電磁誘導加熱装置
４および気体冷却装置５があるため、電磁誘導加熱装置
４のストリップ進行方向出側の位置でも直接通電による
鋼帯からの発熱があり、そのため、この位置で気体冷却
装置５により錫を凝固させることは非常に困難であっ
た。

しかし、本発明の方法を用いると、第２図に示すよう
に直接通電電流による発熱は、入側通電ロール２の始点
Ａから起こり、出側通電ロール３の終点Ｂで一旦終了
し、さらに電磁誘導装置４の入口Ｃから出口Ｄまで再び
加熱される。

その後、気体冷却装置５の入口Ｅおよび出口Ｆの温度
差で示されるようにゆっくり冷却され、さらに水冷タン
ク６に浸漬、水冷され浸漬前入口Ｇ以後で鋼帯は急冷さ
れる。

本発明において、直接通電加熱時の到達温度は、錫の
融点未満の温度（232℃）未満とするのがよい。錫の融
点以上の温度まで加熱してしまうと、錫が溶融した状態
で出側通電ロールに接触すこととなるため、ロールに錫
が付着してしまい好ましくない。

また、電磁誘導加熱の到達温度は、製品として要求さ
れるSn−Fe合金量に応じ、錫の融点以上の適宜の温度と
して行なえばよい。

気体冷却装置では、水冷タンクに入る前に錫の凝固点
以下の温度まで冷却し、完全に錫の凝固を完了させるこ
とによるクエンチステインの無い、結晶サイズの大きい
錫めっき層を得ることができる。

なお、冷却用のガスとしては、空気、窒素など、何を
使ってもかまわない。

気体冷却後、さらに水冷タンクを用いて、鋼帯を室温
程度まで冷却すればよい。

なお、上述したこれらの設備は、本発明の特徴を示す
最小限の設備のみを示したものであり、これらの装置の
中間もしくは前後位置に、保温用ダクト、もれ電流防止
のためのチョークコイル、錫凝固後の鋼板温度をさらに
下げるための水冷タンク等を設けてもよい。

＜実施例＞ 以下に実施例をあげ、さらに具体的に説明する。

（実施例） 巾800mm、厚さ0.25mmの低炭素鋼帯を脱脂、酸洗した
後、Sn²⁺（２価錫イオン）20g/l、Cl^-（塩素イオン）30
g/l、F^-（フッ素イオン）30g/lを主成分とするハロゲン
浴によって、鋼帯の表面2.8g/m²、裏面8.4g/m²の錫めっ
きを行なった。次に第１図に示す溶融光輝化処理装置を
用い、出側通電ロール位置Ｂでは190℃、電磁誘導加熱
装置出側位置Ｄでは280℃、気体冷却装置出側位置Ｆで
は180℃となるように条件設定してラインスピード400mp
mで錫めっき鋼帯を搬送し、さらにNa₂Cr₂O₇（重クロム
酸ソーダ）30g/lを含有する浴中で、化学処理を行なっ
た。

これによって、合金錫量0.7g/m²の錫めっき鋼帯Ａを
得た。

（比較例） 前記実施例と同様の脱脂、酸洗、および錫めっき処理
を施した鋼板を用い、第３図に示す従来の直接通電加熱
方式の装置を用いて、水冷タンク侵入時の鋼帯の温度が
280℃となるよう加熱し、ラインスピード400mpmで溶融
光輝化処理を施した。この時ラインスピードで400mpmと
いう高速処理で錫結晶サイズを少しでも大きくするため
に、水冷タンク内の水温を80℃とし、前記実施例に用い
た水冷タンクの水温70℃よりも高温とした。さらに前記
実施例同様の化学処理を行なった。

これによって、全錫量表面2.8g/m²、裏面8.4g/m²、合
金錫量0.7g/m²の錫めっき鋼帯Ｂを得た。

本発明例Ａおよび比較例Ｂの錫結晶粒度（TCS）およ
び外観を評価し、第１表に示す。比較例Ｂでは、水冷タ
ンク内の水温を高めに設定したため、8.4g/m²面の錫結
晶サイズTCSは＃9.5となったが、それでも本発明例より
も小さく、また2.8g/m²面にはクエンチステインが発生
してしまった。

これに対し、本発明の実施例では、十分な錫結晶サイ
ズと良好な外観が共に得られた。

なお、耐食性試験、塗料密着性試験等、第１表に示し
た以外の品質試験も行なったが、これ以外の試験では、
実施例、比較例ともに優れた品質評価が得られた。

＜発明の効果＞ 本発明の方法および装置によれば、比較的安価な設備
費で大きな錫結晶サイズとクエンチステインのない良好
な外観の錫めっき鋼帯を高速処理で製造することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の溶融光輝化処理装置を示す模式図で
ある。 第２図は、本発明の溶融光輝化処理装置によって処理し
た時のヒートパターンを示す図である。 第３図、第４図および第５図は、従来の錫めっき鋼板の
溶融光輝化処理装置の例を示す模式図である。 符号の説明 １…鋼帯、２…直接通電用入側通電ロール、３…直接通
電用出側通電ロール、４…電磁誘導装置、５…気体冷却
装置、６…水冷タンク、７…シンクロール、Ａ…直接通
電用入側通電ロールの始点、Ｂ…直接通電用出側通電ロ
ールの終点、Ｃ…電磁誘導装置入口、Ｄ…電磁誘導装置
出口、Ｅ…気体冷却装置の入口、Ｆ…気体冷却装置の出
口、Ｇ…水冷タンク入口

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気錫めっき鋼帯を、錫の融点以上の温度
   まで加熱して錫を溶融させた後に冷却凝固させる溶融光
   輝化処理方法において、前記電気錫めっき鋼帯を錫の融
   点未満の温度まで直接通電法によって加熱し、引き続い
   て錫の融点以上の適宜の温度まで電磁誘導法によって加
   熱し、さらに引き続いて錫の凝固点以下の温度まで気体
   冷却することを特徴とする電気錫めっき鋼帯の溶融光輝
   化処理方法。
2. 【請求項２】電気錫めっき鋼帯を連続的に加熱溶融・再
   凝固させる溶融光輝化処理装置であって、鋼帯の進行方
   向に沿って、直接通電加熱用入側通電ロール、直接通電
   加熱用出側通電ロール、電磁誘導加熱装置、気体冷却装
   置を順次配置したことを特徴とする電気錫めっき鋼帯の
   溶融光輝化処理装置。