JP2858043B2

JP2858043B2 - 亜鉛―アルミニウム合金めっき鋼線の冷却方法

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Publication number: JP2858043B2
Application number: JP30856790A
Authority: JP
Inventors: 潤竹内
Original assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH04183844A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線の冷却方
法に関する。

〔従来の技術〕

めつき鋼線として亜鉛めっき鋼線が汎用されている
が、近年、これよりも耐食性にすぐれた亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鋼線の需要が高まっている。

この亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線は、一般に、
鋼線を洗浄、脱脂等により清浄化処理し、次いでフラッ
クス処理を行った後、第１段として溶融亜鉛めっきを施
し、次いで第２段としてAl添加量３％以上のZn−Al合金
浴にて溶融めっきするか、または、直接Al添加量３％以
上のZn−Al合金浴でめっきし、めっき浴から垂直に引き
上げて、冷却後、巻き取ることで作られる。

この亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線に関し、耐食
性をより高くするため、めっき厚をたとえば250g/m²以
上に厚くしたい希望がある。そのめっき付着量を確保す
るためには、操業条件として、鋼線の移動速度（線速）
を少なくとも20m/min以上にしてめっき浴から高速で引
き上げることが必要である。

この高速化によりめっき厚の要求は満足させることが
できる。しかし、耐疲労性や耐食性等の面からは、さら
に、めっき厚が長手方向と直角の断面において均一で、
かつ長手方向でもバラツキが少ないことが要供される。
つまり、めっき層の偏肉比（最大厚／最小厚）をできる
だけ１に近くし、偏径差（長径−短径）をゼロに近づけ
ることが要望されている。

このような偏肉比は偏径差の小さい亜鉛−アルミニウ
ム合金厚めっき鋼線を得るポイントのひとつは、めっき
浴から絞りを経て引き上げられた後の鋼線の冷却方法で
あり、従来、めっき後の線材の冷却方法として従来種々
の方法が提案されている。

すなわち、特公昭55−18780号公報には、鋼線の移動
経路と交差するように冷却液の噴流を形成する方法が示
されている。また、特公昭60−59297号公報には、筒体
の中に中心部にオリフィスを有する仕切りを多段に設
け、これにより形成された複数段の水溜りの中をめっき
鋼線を通過させる方法が示され、さらに実公昭57−1388
0号公報には、タンク内の下部に液体旋回流を形成して
一次冷却し、次いでタンク上部でスプレーノズルから圧
縮空気を鋼線と直角方向から吹き付けて２次冷却する方
法が示されている。

しかし、これらの方法は、線材に付着しためっき層を
水冷方式によって凝固させるものであり、上方に向かっ
て通過する鋼線に対しボリュームを持つ水圧が瞬間的に
強く作用する。このため、線速が比較的低速で、めっき
厚が薄い場合にはあまり影響が出ないが、厚いめっきの
場合には、凝固始めからの軟らかなめっき層がどうして
も片側に寄せられてしまったり、垂れたり、凝集凝固に
より部分的に膨らんでしまうなど、偏肉の発生を避けら
れなかった。さらにこれらの方法は多数掛けのめっきラ
インでの適用が困難であるという問題があった。

この対策として、特公平１−54428号公報では、亜鉛
−アルミニウム合金めっき鋼線の場合に、冷却装置でめ
っき完全には凝固させず、冷却装置より下流側のダイス
でスキンパスすることによりめっき層の突部を機械的に
削り取ることが提案されているが、この方法では外部か
らの強圧でめっき層が母地に食い込んで微小な傷を発生
させ、耐久性がかえつて劣化する危険があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記のような問題点を解消するために創案さ
れたもので、その目的とするところは、めっき厚が250g
/m²以上と厚く、しかもその厚さが均一で偏肉の極めて
少ない亜鉛−アルミニウム合金の厚めっき鋼線を得るこ
とができる冷却方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、亜鉛−アルミニウ
ム合金めっき浴でめっきした鋼線を絞り操作後、20m/mi
n以上の速度で垂直状に引き上げつつ冷却する方法であ
って、めっき浴上の絞り装置によりワイピングされた後
に鋼線に対し、気体ないしミストを、鋼線の軸線に対し
10〜45゜の角度で、吹付け圧力1.0〜4.0kgf/cm²で吹付
けることでめっき層を凝固させる第１段の冷却を行い、
その後下流で水冷による第２段の冷却を行なう構成を採
用したものである。

〔作用〕

鋼線を20m/min以上の速度で亜鉛−アルミニウム合金
めっき浴を通し、浴上面の絞り装置によりワイピングす
るため、亜鉛−アルミニウム合金を重力で落下する時間
を与えずに付着したまま引き上げることができ、厚いめ
っき付着量が得られる。

しかも、絞り操作で行われた後垂直に引き上げられ始
めた鋼線を、最初からボリュームのある水で冷却せず、
連続的に通過する亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼線
に、気体ないしミストを、10〜45゜の角度をもって、か
つ１〜4.0kgf/cm²の圧力でソフトに吹付ける。このた
め、浴と絞り装置で均一に創成された濡れた厚いめっき
層が、冷却媒体の瞬間的な側圧や振動で片側に寄らせた
り、下流側に垂れたり、過度の急冷により凝集凝固する
ことがなく凝固され始め、数段の気体ないしミストの吹
付けにより、厚めっき層は20℃/sec以上の冷却速度で安
定した凝固過程をたどって冷却される。

そして、第２段として、ここで始めてボリュームある
水により急冷される。この時点では厚さ方向で大部分の
凝固がほぼ完了し、固い殻が創成されているため、めっ
き層の片寄りは起らず、鋼線は均一な厚みを維持しなが
ら完全に冷却され、巻き取られる。

〔発明の実施の形態〕

以下本発明を添付図面に基いて詳述する。

第１図は、本発明による亜鉛−アルミニウム合金めっ
き鋼線の冷却方法の概要を示している。

１は鋼線であり、サプライが繰り出され、鉛浴、水洗
浴、塩酸浴、水洗浴等により清浄化処理がなされ、次い
で塩化亜鉛や塩化アンモニウム等の塩化物によりフラッ
クス処理がなされ、自然乾燥または熱風乾燥される。

２は第１めっき槽であり、溶融亜鉛浴20からなってい
る。この溶融亜鉛浴の浴組成は、工業的な地金としての
不純物を含むもの、意図的にアルミニウムなどの金属を
微量添加したものを含む。３は第２めっき槽であり、重
量％で３〜10％のアルミニウムを添加した亜鉛−アルミ
ニウムめっき浴30からなっている。

前記のようにフラックス処理された鋼線１は、まず、
溶融亜鉛浴20に装入され、浴内のガイドローラ21を経由
して立ち上がり、任意の形式の絞り装置22たとえば砂利
を収容しこれに非酸化性ガスを流通してシールさせたも
のによりワイピングされることで亜鉛めっきされる。

亜鉛めっきされた鋼線１は、第１めっき槽上方のガイ
ドローラ23を介して溶融亜鉛浴20から連続的に引き上げ
られ、その引き上げ過程で冷却される。その冷却装置４
は任意であり、この例では、鋼線１の通線方向と交差す
る方向から水流を当てているが、これに代え、後記する
亜鉛−アルミニウム厚めっき後の冷却装置を使用しても
よい。

亜鉛は鋼に対し濡れ性が良好であり、したがってガイ
ドローラ23を経由した鋼線は、表面に下地としての亜鉛
めっきが均一の厚さに層着している。次いで、亜鉛めっ
きされた鋼線１は、亜鉛−アルミニウムめっき浴30の装
入され、亜鉛−アルミニウム合金めっきが施される。

亜鉛−アルミニウムめっき浴30内と浴上方にはガイド
ローラ31,33が配されており、亜鉛−アルミニウム合金
めっきされた鋼線１は、それらガイドローラ31,33によ
り垂直状に立ち上げられ、浴上面域に配されている絞り
装置32によりワイピングされる。この絞り装置32は第１
段のめっきと同様なものでもよい。

このようにして絞り操作により表面に亜鉛−アルミニ
ウム合金めっきが付着された鋼線１は、次いで、下流に
て２段の冷却装置5,6により冷却される。

既述のように250g/m²以上のめっき量を実現するため
には、鋼線１の線速は少なくとも20m/min以上とすべき
である。上限は特に限定はないが、生産設備上、概ね60
m/minであろう。

本発明者らは、この条件下で、種々実験を重ね、250g
/m²以上のめっき厚の亜鉛−アルミニム合金めっきを冷
却する場合には、ボリュームのある水による冷却は、亜
鉛−アルミニウム合金めっき層の流動性がない性状に達
するまで行わず、めっきが濡れている状態から全めっき
厚のほぼ50％が凝固するまでの冷却を、エアの吹付け又
は／及びミストの吹付けで行うことが、偏肉を低減させ
るために必須であることを見出した。

すなわち、本発明は、慣用の冷却方式と異なり、第１
段の冷却装置５では気体またはミストの吹付けを行い、
第２段の冷却装置６において始めて水冷水による冷却を
行うものである。冷却装置６は従来の水を使った各種形
式のものでよく、図示のものでは噴流水を使用してい
る。

第２図と第３図は第１段の冷却工程の一例を示してい
る。この実施例は、亜鉛−アルミニウム合金めっきされ
た鋼線１（以下単にめっき鋼線と称す）の少なくとも２
方向、たとえば、通過線PLを挟んで180度対称位置に、
また鋼線が１本であれば３〜４方向または全周に、吹付
けノズル50,51を配置したものである。

この実施例では、４本のめっき鋼線1,1,1,1を平行に
垂直移動させつつ冷却するようにしており、吹付けノズ
ル50,51は２方向に配置している。それら吹付けノズル5
0,51は、１段だけでもよいが、より冷却速度を上げるた
め、鋼線移動方向に複数段（図面では３段）配置するこ
とが好ましい。冷却用の気体は一般に空気であるが、ミ
スト（細かい水の粒子）を使用してもよい。

前記めっき鋼線１に対する各組の吹付けノズル50,51
の吹付け角度αは、同一段で好ましくは同等であり、か
つめっき鋼線１の軸線に対し、直角であってはならな
い。それは、軸線と直角からの気体やミストの吹付け
は、めっき鋼線１に軸線と交差する方向の慣性を与え、
凝固が開始された軟らかい亜鉛−アルミニウム合金めっ
き層に不当な片寄りをもたらし、偏肉を生じさせるから
である。勿論、めっき鋼線の軸線と平行では意味がな
い。

気体またはミストの吹付け角度αは、具体的には、10
〜45゜が好ましい。ここで下限（直角に近い角度）を10
゜としたのは、これ以上では軸線と交差する方向の慣性
を与える危険があるからであり、上限を45゜としたの
は、気体やミストが作用しにくく、十分な冷却効果を上
げられないからである。

しかし、前記吹付け角度αは、図示のような多段ノズ
ルの場合、必ずしも全部の段が同じ角度である必要はな
く、下流ほど直角に近づくように設定してもよい。吹付
け角度αの向きは、めっきされた亜鉛−アルミニウム合
金の垂れを防ぎ、かつ、絞り装置32のシールを乱し、め
っき表面の性状を悪化させることを防止する点から上向
きが好ましい。吹付けノズル50,51の鋼線からの水平距
離ｌは吹付け圧力にもよるが、一般的に50〜150mmが適
当である。

次に、気体またはミストＦは、線的に細いものでな
く、第３図に示すような、ある幅と厚さを持った３次元
的なソフトなものであることが好ましい。この意味か
ら、気体またはミストの圧力は、.1〜4.0kgf/cm²とすべ
きである。1kgf/cm²未満では十分な冷却効果を上げるこ
とができず、4.0kgf/cm²を超える圧力は、鋼線１を振動
させたり、凝固最中のめっき層に不当な絞りを与えて、
めっき層の均一化をかえって妨げるからである。

実施例のような複数段の吹付けの場合、各段での気体
またはミストの圧力は必ずしも同等である必要はない。
上流側（図面で下方）の吹付け圧力を低くし、下流側の
圧力を高くしたりすることも好適である。その場合も、
圧力は前記範囲に納ることが必要である。

言うまでもなく気体の吹付けよりもミストの吹付けは
冷却能率がよい。したがって、複数段の吹付けノズルの
場合、或る段で気体を吹付け、或る段でミストを吹き付
けるというような組合せとしてもよい。また、図示する
ものでは各段の吹付けノズルの位相が同一垂直面にある
が、これを第１段と第２段で周方向で位相をずらしても
よい。

第４図は本発明の別の実施例を示している。この実施
例では、吹付けノズル50,51をめっき鋼線１の移動方向
に対し同高さレベルでは片側に配している。全部の吹付
けノズルを同じ側に配してもよいが、好ましくは交互に
配置する。この実施例における気体やミストの吹付け角
度、圧力は前記実施例と同様にすべきである。なお、図
示するものでは高さ方向で多段であるが一段でもよいこ
とは言うまでもない。

第５図は多数本掛けのめっき鋼線冷却に好適な実施例
を示している。この場合めっき鋼線の間隔はたとえば30
〜50mmであるため、それぞれのめっき鋼線ごとに吹付け
ノズル50又は／及び51から気体やミストを吹き付けるの
はノズル配置スペースやコストの面から有利でない。そ
こでこのような場合には、一つの吹付けノズルから吹付
け気体やミストを複数本のめっき鋼線に作用させる方が
よい。第５図（ａ）は複数本のめっき鋼線1,1,1に対し1
80度対称位置の吹付けノズル50,51により気体やミスト
Ｆを吹き付けたものであり、（ｂ）は片側の吹付けノズ
ル50から複数本のめっき鋼線1,1,1に対し気体やミスト
Ｆを吹き付けたものである。

第６図と第７図は冷却装置５に具体例を示している。
冷却装置５は、亜鉛−アルミニウム合金めっきされた複
数（４本）の鋼線１の通過を許す通路53を有する上下開
放のケーシング52に、複数段（３段）の吹付けノズル機
構5a,5b,5cを取付けており、ケーシング52は図示しない
支持機構により中空状に支架される。

第６図の吹付けノズル機構5a,5b,5cは、それぞれ２個
の吹付けノズル50,51を４組有している。この例では、
各吹付けノズル機構5a,5b,5cは、ケーシング52の左右か
ら挿入されたヨーク状（リング状でもよい）の圧送管5
4,54にそれぞれ吹付けノズル50,51を２組ずつ取付け、
圧送管54,54の基部に、水とエアの混合霧化部55を設
け、混合霧化部55で作られたミストを、各組の吹付けノ
ズル50,51から亜鉛−アルミニウム合金めっきされた各
鋼線１にそれぞれ前記した角度αと圧力で吹付けるよう
になっている。

第７図の吹付けノズル機構5a,5b,5cは、湾曲状の圧送
管54,54にそれぞれ１つずつの吹付けノズル50を取付
け、それら吹付けノズル50,50で３本ずつのめっき鋼線
に対し片側から前記した角度αと圧力でミストまたは空
気を吹付けるようになっている。第６図の吹付けノズル
を第７図のように配置にしてもよいし、第７図において
圧送管54,54を第６図のような形状ににし、他方の圧送
管部位に第７図のノズルをとりつけてもよい。

吹付けノズル50,51の構造は任意であり、たとえば第
８図のようなものが用いられる。すなわち、混合霧化部
55は、水管550から送られた水を吹き出す細径流出口551
と、外部配管561から送られた圧縮エアを、前記細径流
出口部551の外周を囲む通路562から隙間563に吹出しあ
るいはその回りの補助空気穴564から噴出して水を微粒
にする。この装置でミスト吹付けを行わず、エア吹付け
で冷却する場合には、水管550への水の供給を止めてお
けばよい。エア吹付け専用の場合には、ブロワーからの
エアを整流器を介してノズルに導けばよい。その場合の
ノズルは通常のエアノズル構造のものでよい。

細径流出口551は好ましくは、口径ｄが0.5〜3.0mmφ
のものを用いる。勿論この構造に限らず、各吹付けノズ
ル50,51がそれぞれ独立した配管に設けられていてもよ
い。

なお、本発明は、第１図に示されるような溶融亜鉛め
っきと亜鉛−アルミニウム合金めっきの２段方式に限定
されるものではなく、亜鉛−アルミニウム合金めっきだ
けの一段めっきにも適用し得るのは勿論である。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

実施例１ I.線径2mmの鋼線に亜鉛−アルミニウムの合金厚めっき
を施した。

ラインにおいて、通常の清浄化処理を行い、フラック
スとして鉛化亜鉛を主成分とするフラックスで前処理を
行い、引き続き亜鉛−アルミニウム合金厚めっきを行っ
た。めっき方法は、線速35m/min、第１段としてZnめっ
き、第２段としてZn−Alめっき（浴中のAl濃度:4.6％、
浴温度440℃）とした。第１段めっき後の冷却は噴流水
冷却とし、Zn−Alめっき後の冷却装置として、第２図と
第６図に示す３段の吹付けノズル機構を第１段、噴流水
冷却を第２段として使用した。

吹付けノズルの口径は1.0mmφであり、180度の位置に
２個配置した。鋼線に対する吹付け角度と圧力を下記第
１表のように種々に設定して行つた。

II.得られた亜鉛−アルミニウム合金めっき付着量は340
〜360g/m²であり、バラツキは非常に小さかった。各試
料の偏肉比（最大厚／最小厚）と疲労性（中村式回転曲
げ疲労試験による）の測定結果を下記に示す。

表中の疲労性は○が良好、△がやや不良、×が不良で
ある。この表から、実験番号２〜６、９〜11、14〜16
は、吹付け角度と吹付け圧力の双方が本発明範囲である
ため、比較例である実験番号1,7,8,12,13および17に比
べて厚さが均一で、耐疲労性が優れた亜鉛−アルミニウ
ム合金厚めっき鋼線が得られることがわかる。

実施例２実施例１において、吹付け角度20゜の条件で、３段の
吹付けノズル機構の吹付け圧力に変化を持たせて冷却し
た結果を下記第３表に示す。表中、下段、中段および上
段の各数値は吹付け圧力（kgf/cm²）である。

この第３表から、鋼線移動方向で下流側の圧力を高く
し、上流を低くすると特性の良好なものが得られること
がわかる。

実施例３実施例１の条件において、冷却装置として第７図のも
のを使用し、吹付け方法を第４図にして亜鉛−アルミニ
ウム合金厚めっき鋼線の冷却を行った。吹付けノズルの
口径1.5mmφとしたその結果を下記第４表に示す。

この第４表から明らかなように、吹付け角度と吹付け
圧力を本発明範囲としたNo.2ないし５、９ないし11およ
び14ないし16は偏肉の少ない良好な亜鉛−アルミニウム
合金厚めっき鋼線が得られていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によるときには、亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき浴でめっきした鋼線を絞り操作後、垂直
状に20m/min以上の速度で引き上げつつ冷却することに
より厚いめっき付着量が得られ、しかも、めっき浴上の
絞り装置によりワイピングされた後の鋼線に対し、気体
ないしミストを、鋼線の軸線に対し10〜45゜の角度で、
吹付け圧力1.0〜4.0kgf/cm²で吹付けることでめっき層
を凝固させる第１段の冷却を行うため、浴と絞り装置で
均一に創成された濡れた厚いめっき層が、冷却媒体の瞬
間的な側圧や振動で片側に寄せられたり、下流側に垂れ
たり、過度の急冷により凝集凝固することがなく凝固さ
れ始め、厚めっき層安定した凝固過程をたどって冷却さ
れ、その後下流で水冷による第２段の冷却を行い、この
時点では厚さ方向で大部分の凝固がほぼ完了し、固い殻
が創成されているため、めっき層の片寄りは起らず、鋼
線は均一な厚みを維持しながら完全に冷却されることに
より、したがって、めっき厚が厚くしかもその厚さが均
一で偏肉の極めて少ない亜鉛−アルミニウム合金の厚め
っき鋼線を得ることができるというすぐれた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼
線の冷却方法の概要を示す説明図、第２図は本発明にお
ける冷却手段を模式的に示す側面図、第３図は同じく平
面図、第４図は冷却媒体の吹付けの態様を示す説明図、
第５図は本発明の別の実施例を示す側面図、第６図と第
７図は本発明における冷却装置の一例を示す部分切欠斜
視図、第８図は混合霧化部の断面図である。１……鋼線、２……第１段めっき槽、３……第２めっき
槽、20……溶融亜鉛浴、30……亜鉛−アルミニウム合金
浴、５……第１段冷却装置、６……第２段冷却装置、5
0,51……吹付けノズル、α……吹付け角度

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛−アルミニウム合金めっき浴でめっき
した鋼線を絞り操作後、垂直状に20m/min以上の速度で
引き上げつつ冷却する方法であって、めっき浴上の絞り
装置によりワイピングされた後に鋼線に対し、気体ない
しミストを、鋼線の軸線に対し10〜45゜の角度で、吹付
け圧力1.0〜4.0kgf/cm²で吹付けることでめっき層を凝
固させる第１段の冷却を行い、その後下流で水冷による
第２段の冷却を行なうことを特徴とする亜鉛−アルミニ
ウム合金めっき鋼線の冷却方法。
【請求項２】気体ないしミストの吹付けが鋼線移動上で
複数段で行われるものを含む請求項１に記載の亜鉛−ア
ルミニウム合金めっき鋼線の冷却方法。
【請求項３】気体ないしミストの吹付けが鋼線移動上で
複数段で行われ、かつ吹付け圧力を鋼線移動方向上流よ
りも下流を高くして行うことを含む請求項１に記載の亜
鉛−アルミニウム合金めっき鋼線の冷却方法。