JP3278607B2 - 表面性状の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

表面性状の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面性状の良好な
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し、とくに湯じわ等
の外観不良のない溶融亜鉛めっき鋼板を有利に製造する
ための方法を提案する。
【0002】
【従来の技術】一般に、溶融亜鉛めっき鋼板は、冷延鋼
帯などのめっき原板を、無酸化性または微還元性雰囲気
で連続的に焼鈍し、亜鉛浴もしくはアルミニウムを含む
亜鉛浴中に導入して浸漬めっきし、そして浴から引き上
げた直後に鋼帯表面にワイピングガスを噴射することに
より、亜鉛めっき層厚さ (目付量) を調整して製造され
ている。
【0003】このような製造方法の場合、ワイピングガ
スによる目付量の制御が重要であり、この制御が不適当
であれば鋼帯に振動が生じ、めっき表面に波形流紋状の
湯じわ (湯だれとも呼ばれる) 欠陥を発生することが多
い。このような欠陥をもつ溶融亜鉛めっき鋼板を、外装
板の塗装下地表面とした場合、塗膜の表面性状、特に平
滑性が阻害され、外観の優れた塗装処理ができないとい
う問題があった。
【0004】この点に関し、上記欠陥、即ち湯じわの発
生を防止して表面性状に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を製
造する方法が開発されている。例えば、特開平9−4111
3 号公報では、目付量が100 g/m2以上の厚目付溶融亜鉛
めっき鋼板において、鋼板板厚に応じてラインスピード
および/またはガスワイピングノズルのめっき浴湯面か
らの高さを制御する方法が開示されている。
【0005】ただし、この提案にかかる従来技術は、10
0 g/m2以上の厚目付溶融亜鉛めっき鋼板に対しては効果
が認められる。しかし、100 g/m2未満の溶融亜鉛めっき
鋼板については、ワイピングノズル間隔あるいはノズル
圧力の条件によっては鋼板の通板状態が不安定 (通板鋼
板のバタツキ発生など) になるため、湯じわの発生防止
の効果が稀薄になる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、厚目
付溶融亜鉛めっき鋼板のように、通板が比較的安定した
状態で行われるものについては、ラインスピードやめっ
き浴面からの高さの制御だけでも十分である。しかし、
この技術は、本発明が適用される比較的目付量の少ない
溶融亜鉛めっき鋼板であって、板厚も比較的薄い場合に
は、厚目付厚鋼板と比べると通板状態が相対的に不安定
となり、効果的な方法とは言えないのが実情である。
【0007】そこで、本発明の主たる目的は、従来技術
が抱えている上述した問題点, 即ち、比較的目付量の少
ない溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに当たり、湯じわが
発生しないようにするためのガスワイピング処理の方法
を提案することにある。本発明の他の目的は、表面粗度
のバラツキが小さく表面性状の良好な溶融亜鉛めっき鋼
板を製造するための技術を確立することにある。本発明
のさらに他の目的は、安定したワイピング処理を通じて
高いラインスピードを確保することで溶融亜鉛めっき鋼
板を低コストで製造することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的を
実現するべく鋭意研究した。その結果、搬送する鋼板
(以下、「通板鋼板」という) の板厚と亜鉛目付量に応
じて、ノズルの噴射圧力とノズル−鋼板間間隔を適正に
制御することが、上述した課題解決のために有効である
との知見を得て本発明を完成した。ここで、ノズル噴射
圧力とは、ノズルより噴射するガスの圧力である。即
ち、本発明は、ワイピング処理によって片面当たりの目
付量が30〜100g/m2である溶融亜鉛めっき鋼板を製造す
る方法において、ノズルの噴射圧力およびノズルと通板
鋼板との間隔を、板厚と目付量に応じて制御するワイピ
ング処理を、目付量をW(g/m 2 )、ノズルの噴射圧力をP
(kg/cm 2 )、ノズル先端と通板鋼板との間隔をd(mm)とし
たとき、下記式(1)および(2)を満足するように制御する
ことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であ
る。
【数2】 d≦α√W ……(1) P=βd+γ ……(2) ここで、α,β,γは、ラインスピード,板厚,浴条件
により決定される定数
【0009】
【0010】また、本発明においては、ノズルの噴射圧
力およびノズルと通板鋼板との間隔に加え、さらにライ
ンスピードならびにめっき浴面からのノズル高さを制御
することが好ましい。なお、本発明において、ガスワイ
ピング処理とは、鋼板に付着した溶融亜鉛の付着量を制
御する処理のことであって、ワイピングノズルより噴射
するガスで付着量を制御する処理である。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、通板鋼板の板厚と亜鉛
目付量に応じてガスワイピングの制御を行うこと、特に
ノズルの噴射圧力Pおよびノズル先端と鋼板との間隔d
を制御する点に特徴がある。しかも、これらの制御に合
わせて、ラインスピードならびにめっき浴面からのノズ
ル高さを制御することが好ましい。
【0012】本発明の目的を実現するためのワイピング
処理を実行するためには、板厚と目付量が適当でなけれ
ばならない。即ち、板厚は0.3 〜2.0 mmの範囲内で片面
当たりの目付量が30g/m2超〜100 g/m2未満、好ましくは
45〜80 g/m2 程度の溶融亜鉛めっき鋼板を処理対象とし
なければならない。何故なら、板厚については、これが
0.3 mmよりも薄すぎると通板材のバタツキが大きく均一
塗布が難しく、一方、2.0 mmよりも厚いものでは本発明
の効果が際立って出なくなるからである。
【0013】次に、目付量については、30g/m2以下の目
付量では、付着量制御のためのワイピング処理との兼ね
合いおよびスプラッシュの問題 (ワイピングガスによる
浴内溶融亜鉛の飛散による表面外観欠陥) から、上記ノ
ズル圧力およびノズルと通板鋼板との間隔の制御が困難
となるからである。一方、 100g/m2以上の目付量では、
必要な付着量を確保するために上記ノズル噴射圧力およ
びノズルと通板鋼板との間隔の制御可能な範囲が狭くな
るからである。
【0014】このような前提条件下にある溶融亜鉛めっ
き鋼板のガスワイピング処理に当たって、湯じわを抑制
する条件として本発明は、ノズルの噴射圧力を低くかつ
ノズルと鋼板との間隔を狭くすることを考えた。という
のは、亜鉛目付量が 100g/m2未満の溶融亜鉛めっき鋼板
を製造する際、板厚に対応して決定されるラインスピー
ドおよびめっき浴湯面からのノズル高さを制御するだけ
では、上述した湯じわを防止することができないという
発明者らの知見に基づいている。例えば、板厚が薄い場
合、亜鉛の付着量が目標値よりも多い場合、あるいは通
板が安定しない場合などでは、単にラインスピード、め
っき浴面からのノズル高さを制御するだけでは不十分で
ある。むしろ、これらに代えて、ノズルの噴射圧力およ
びノズルと通板鋼板との間隔の方を優先的に制御しなけ
ればならないことがわかってきたからである。
【0015】この理由については、未だ明確にはわかっ
てはいないが、板厚が薄く、亜鉛付着量の不均一等によ
ってガスワイピングによる通板鋼板のバタツキ (通板不
良)が発生することによって湯じわが促進されるものと
考えられることから、そのバタツキをなくすように、ノ
ズルの噴射圧力を低く抑えると共に、ノズルと通板鋼板
との間隔が狭くなるように制御することが、前述した不
具合を解消するのに有効と考えられるからである。
【0016】即ち、具体的な制御方法としては、目付量
をW(g/m2)、ノズルの噴射圧力をP( kg/cm2) 、ノズル
先端と通板鋼板との間隔をd(mm)としたとき、下記式
(1) および(2) を満足するようにノズルの噴射圧力とノ
ズルと通板鋼板との間隔を制御することが好ましい。
【数3】 ここで、α, β, γはラインスピード, 板厚, 浴条件
(組成および温度により変動する溶融亜鉛の粘度等) に
より決定される定数である。
【0017】以下に、上記式(1), (2)についてさらに詳
しく説明する。図1は、目付量45g/m2としたときのノズ
ル先端と通板鋼板との間隔dとノズルの噴射圧力Pの関
係が、目視による湯じわレベルに与える影響を示したも
のである。この図からわかるように、合格となる湯じわ
レベル3以下を確保するための湯じわ限界, すなわち湯
じわ発生合格限界のノズル先端−通板鋼板間隔d0 は、
【数4】 とすることによって、湯じわ発生のない表面性状の良好
な溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができた。
【0018】上掲の目視による湯じわレベルの評価基準
は、表面粗度Raを数点測定し、その標準偏差によって決
定したものである。 ここで、湯じわレベルの合格, 不合格の基準は、溶融亜
鉛めっき鋼板の顧客側の判定によるものであり、特に基
準値は設けないが、通常は、湯じわレベル3以下が満足
できる表面性状であるといえる。
【0019】なお、上述の湯じわレベルは、次のような
条件で製造した例に基づく判定である。すなわち、板厚
0.4 mmの冷延鋼板をまず、図6に示すような連続式溶融
亜鉛めっき設備を用い、ラインスピード120 m/min で搬
送して連続的に焼鈍し、これを溶融亜鉛めっき浴中に浸
漬して通板することによりめっきし、そしてめっき浴の
湯面上250 mmの高さに設置したガスワイピングノズルに
てめっき量 (目付量) を45 g/m2に調整することによ
り、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。
【0020】このように、ノズル先端−通板鋼板間隔d
を、湯じわ発生限界のノズル先端−通板鋼板間隔d0
下とし、ノズルの噴射圧力Pをdの一次関数βd+γと
するように制御すると、呼称付着量 (45, 60, 90 g/m2
[ 片面表示])の3水準でも湯じわ発生 (もしくは表面凹
凸状模様発生) を確実に抑制でき、表面性状の優れた溶
融亜鉛めっき鋼板を得ることができるようになる。
【0021】さらに本発明では、ノズルの噴射圧力およ
びノズルと通板鋼板との間隔に加え、さらに、ラインス
ピードならびにめっき浴面からのノズル高さは以下の通
りにすることが好ましい。ラインスピードをLS(m/mi
n) とし、板厚をD(mm)とすると、
【数5】
【0022】
【実施例】この実施例は、板厚0.3 mmの冷延鋼板を、図
6に示すような連続式溶融亜鉛めっき設備でめっきした
例である。鋼板はまず、ラインスピード120 m/min で搬
送して連続的に焼鈍し、これを溶融亜鉛めっき浴中に浸
漬して通板することによりめっきし、そしてめっき浴の
湯面上250 mmの高さに設置したガスワイピングのノズル
にて、ノズルの噴射圧力とノズルと通板鋼板との間隔
を、目付量 63 g/m3を確保しながら変化させながらめっ
きすることにより、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。な
お、図6において、1は鋼帯 (鋼板) 、2はガスワイピ
ングノズル、3は溶融亜鉛めっき浴、4は焼鈍炉、5は
めっき浴湯面を示す。
【0023】表1に、湯じわレベルに対するノズルの噴
射圧力 (ノズルに供給する直前の配管内における圧力)
、ノズル先端−鋼板間隔の影響を示す。また、図2
は、噴射圧力の湯じわレベルへの影響を示し、図3はノ
ズル先端−鋼板間の間隔が湯じわレベルに与える影響を
示す。さらに表2および図4(a) は、下記の〜の条
件における、めっき鋼板の表面粗さRaを板幅方向に20点
測定し、その標準偏差を求めた結果を示し、図4(b) は
Raの最大値と最小値を示した。
【数6】
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】図4(a) は、条件〜における表面粗度
標準偏差 (バラツキ) を示したものである。この図に示
す結果からわかるように、ノズル圧力低下〔ノズル間隔
狭小化〕に伴って、表面粗度のバラツキ (湯じわの原
因) が小さくなっている。また、図4(b) は、条件〜
のRaの最大値および最小値を示したものである。この
図に示す結果からわかるように、ノズル圧力低下に伴っ
て最大値が小さくなる (つまり、粗さがなくなってき
て、より平坦になる) ことで、湯じわレベルが良好とな
っている。
【0027】以上の結果から、鋼板の外観観察による湯
じわレベルは、前記粗さRaの標準偏差と相関があり、湯
じわレベルが良好なものは粗さRaの標準偏差が小さくな
っていることがわかった。さらに、湯じわレベルが良好
なものはRa(max) が顕著に小さくなっていることもわか
った。
【0028】図5に、前述の結果を、ノズル先端と通板
鋼板との間隔dとノズルの噴射圧力Pとの関係、および
湯じわレベルの目視による判定結果を示す。湯じわレベ
ル3以下を合格とすると、この例において湯じわ限界d
0 は、
【数7】 である。さらに、ノズルの噴射圧力Pは P=βd+γ (β=0.0285, γ=−0.0021) とすることによって、湯じわ発生のない表面性状の良好
な溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができた。
【0029】これらの結果から、溶融亜鉛めっき鋼板
は、ノズルの噴射圧力およびノズル先端−鋼板間隔を式
(1),(2) を満足するように制御することによって、湯じ
わ発生を抑制し良好な表面性状を得ることができること
がわかる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
融亜鉛めっき鋼板の製造において、外観の致命的欠陥で
ある湯じわの発生が効果的に抑制できると共に、とくに
従来、湯じわ抑制が困難であった目付量30〜100 g/m2
溶融めっき鋼板において、顕著な効果が認められる。従
って、表面粗度のバラツキが小さく表面性状の良好な溶
融亜鉛めっき鋼板をより高い歩留りにて安定して製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ノズル先端−鋼板の間隔、ノズル噴射圧力およ
び湯じわレベルの関係を示すグラフである。
【図2】ノズルの噴射圧力と湯じわレベルとの関係を示
すグラフである。
【図3】ノズル先端−鋼板間隔と湯じわレベルとの関係
を示すグラフである。
【図4】各種条件下での板面の表面粗度を示すグラフで
ある。
【図5】ノズル先端−鋼板間隔、ノズル噴射圧力および
湯じわレベルとの関係を示すグラフである。
【図6】溶融亜鉛めっき設備の略線図である。
【符号の説明】
1 鋼帯 (鋼板) 2 ガスワイピングノズル 3 溶融亜鉛めっき浴 4 焼鈍炉 5 めっき浴湯面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−346213(JP,A) 特開 平6−10108(JP,A) 特開 平7−48663(JP,A) 特開 平5−33110(JP,A) 特開 平3−170654(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワイピング処理によって片面当たりの目付
    量を30〜100g/m 2 とした溶融亜鉛めっき鋼板を製造する
    方法において、ノズルの噴射圧力およびノズルと通板鋼
    板との間隔を、板厚と目付量に応じて制御するワイピン
    グ処理を、目付量をW(g/m 2 )、ノズルの噴射圧力をP(k
    g/cm 2 )、ノズル先端と通板鋼板との間隔をd(mm)とした
    とき、下記式(1)および(2)を満足するように制御する
    とを特徴とする表面性状の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の
    製造方法。 【数1】 d≦α√W ……(1) P=βd+γ ……(2) ここで、α,β,γは、ラインスピード,板厚,浴条件
    により決定される定数
  2. 【請求項2】ノズルの噴射圧力およびノズルと通板鋼板
    との間隔に加え、さらにラインスピードならびにめっき
    浴面からのノズル高さを制御することを特徴とする
    求項1に記載の表面性状の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の
    製造方法。
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