JP3352541B2 - 鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法およびその装置 - Google Patents

鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車車体等の製造や
建築材料等に用いられる溶融亜鉛めっき鋼板の製造に係
わり、特に、加工時の耐めっき剥離性に優れ、表面欠陥
のない外観の優れた鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法およ
びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼板に連続的に溶融亜鉛めっきを
施す方法として、種々のタイプの連続溶融亜鉛めっきラ
インが知られているが、一般的には、図2に示す連続溶
融Znめっきラインタイプのものが広く用いられている。
このラインでは、冷間圧延された鋼板1は、無酸化炉2
で直接加熱され、更にH2 ガスによる還元性雰囲気の焼
鈍炉3で焼鈍、還元され、続くスナウト4を経てZnポッ
ト5に導かれシンクロール6によって垂直上方向に立上
がり、Znポット5上のガスワイパー7によって所定の目
付量に調整された後、巻取リール8を経て製品となる。
【0003】上述のような従来技術によって、鋼板に連
続的に溶融Znめっきを施す場合、スナウト4内の浴面5
a及びスナウト4外の浴面5bには、Zn酸化物(アッシ
ュ)、Fe−Al系化合物、また底部にはFe−Zn系化合物
(Fe−Al系化合物及びFe−Zn系化合物を総称してドロス
と称する)が多数浮遊あるいは堆積している。従来技術
においては、これらの酸化物及びドロスがスナウト内に
侵入し鋼板に巻き込まれ、鋼板に付着し、表面凹凸欠陥
や不めっきを発生し、製品品質を著しく低下させること
が知られている。
【0004】また、酸化物やドロスが鋼板に付着、巻き
込まれることによって製品品質が低下することを防止す
るために、従来は、スナウト4内の浴面5aの浮遊物を
除去するためラインを停止し、焼鈍炉3内のH2 ガスを
2 ガスでパージし、スナウト4を開放して浴面5aの
浮遊物を除去したり、鋼板1が立上がる浴面5bのドロ
スを定期的にかきとっていたが、ライン停止、焼鈍炉内
のN2 ガスパージ、浮遊物除去等に長時間を要して作業
性が著しく劣っていた。
【0005】こうした従来技術における、酸化物及びド
ロスを原因とするめっき鋼板の表面凹凸欠陥や不めっき
等の製品品質の劣化を防止する方法として、浮遊物の発
生防止や除去に関する提案がこれまでに種々なされてい
る。例えば特開昭56−146869号公報にはスナウト浴面を
物理的に動揺させてドロス付着を防止する方法、特開昭
60−230969号公報には電磁ポンプでドロスを吸収する方
法、特開平3−197657号公報には浮遊ドロスを浴の隅に
集めドロスに付随しているZnを攪拌し離脱させる方法、
また特開平3−277756号公報にはスナウト内壁の温度を
コントロールして酸化物等の付着を防止する方法が提案
されている。
【0006】しかしながら、これらの開示技術によって
浴面の浮遊物は、その生成がある程度抑制されたり、除
去されるが、特開昭56−146869号公報や特開昭60−2309
69号公報、特開平3−197657号公報のような動的な方法
では、いずれもめっき浴に振動を与えることになるの
で、浴中の浮遊ドロスが舞上がって鋼板に付着しやすい
という問題があり、また、特開平3−277756号公報のよ
うな静的な方法でも、表面欠陥防止に効果はあるもの
の、めっき浴に侵入する鋼板の温度上昇によって、鋼板
とめっき層とが合金化し、めっき密着性等の性能のばら
つき、劣化がおこりやすいといった問題があった。
【0007】また、溶融亜鉛めっきにおける酸化物及び
ドロスの鋼板への付着による表面性状、めっき密着性の
劣化の例を示したが、スナウトにおける酸化物の生成、
堆積、めっき鋼板への付着や、めっき浴での不溶解性化
合物の生成は、溶融Alめっき、溶融Zn−Alめっき等の他
の溶融金属めっきにおいても同様に起こり、酸化物、ド
ロスの鋼板への付着によって、表面性状、めっき密着性
の劣化がおこることが知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術によって鋼板に連続的に溶融亜鉛めっきを施した場
合、浴面の酸化物やドロスが鋼板に付着、巻き込まれる
ことによって、めっき表面凹凸欠陥や不めっきとなって
表面品質が低下するといった問題点があり、従来の改良
技術では解決が十分でなかった。
【0009】本発明は、スナウト内浴面の浮遊物、例え
ばZn浴では酸化物やドロスの鋼板への付着を防止するこ
とによって、外観が優れ、加工時の耐めっき剥離性に優
れた鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法及びその装置を提供
することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、還元性雰囲気
中で焼鈍した鋼板を、スナウトを経て溶融亜鉛めっき浴
内に導き、シンクロールで垂直上方向に方向転換してめ
っきする連続溶融亜鉛めっき方法において、上部が浴面
上に露出しかつ下部が浴面下に浸漬した枠を鋼板を囲む
ようにスナウト内に設置し、その枠内の浴表面に無機塩
化物を添加し、更にその枠内浴中にAlを補給してめっき
することを特徴とする鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法で
あり、また本発明は、還元性雰囲気中で焼鈍した鋼板
を、スナウトを経て溶融亜鉛めっき浴内に導き、シンク
ロールで垂直上方向に方向転換してめっきする連続溶融
亜鉛めっき装置において、上部が浴面上に露出しかつ下
部が浴面下に浸漬した枠を鋼板を囲むようにスナウト内
に設置し、かつその枠内の浴中にAlを補給する装置を設
けたことを特徴とする鋼板の連続溶融亜鉛めっき装置で
ある。
【0011】
【作用】以下に本発明を具体的に説明する。本発明者ら
は、鋼板の連続溶融亜鉛めっき装置の一例として、溶融
Zn−Al系めっきラインを用い、めっき浴中の酸化物及び
ドロスの流動や付着挙動について調査し以下の知見を得
た。めっき浴内で、酸化物及びドロスは、めっき浴と
の比重の差によって、めっき浴上部と下部に存在するも
のに分かれる。特に上部のドロスは、めっき浴への鋼
板の侵入時に溶け出すFeによって、スナウト内に多く存
在している。スナウト内の浴上部、浴表面に存在する
酸化物及びドロスは比較的大きなものが多く、めっき鋼
板の表面欠陥は、これらの酸化物や比較的大きなドロス
の付着によって起こる。めっき浴内での溶融亜鉛の流
れは、鋼板及びシンクロールの回転に沿った流れとなっ
ていて、スナウトでめっき浴に侵入した鋼板は、スナウ
ト内めっき浴上部の酸化物や比較的大きなドロスを巻き
込む。スナウト内のめっき浴上部の酸化物及びドロス
は鋼板近傍の溶融亜鉛の流れに巻き込まれるため、その
一部は鋼板に付着し、後に表面欠陥となるが、残りは、
シンクロールの回転に沿った溶融亜鉛の流れに沿ってス
ナウト内に還流する。
【0012】シンクロールの回転に沿った溶融亜鉛の流
れによってスナウト内に還流するドロスを抑制するため
に、図1のごとくスナウト4内に、めっき浴に侵入する
鋼板1を取囲み、浴面上に露出しかつ浴面下に浸漬した
枠9を設置する。 これによって、鋼板1に沿った溶融
流の作用で枠9の外に排出されたドロスが、シンクロ
ール6に沿った流れによって枠9内に還流するのを防止
し、枠9内のドロスを減少させることがてきる。で
設置した鋼板1を囲む枠9内のめっき浴表面に無機塩化
物10を添加する。無機塩化物10の作用によって、浴
表面の酸化物及びドロスが分解、還元され、鋼板1のめ
っき浴侵入部近傍の酸化物、ドロスが減少する。 無機塩
化物10の添加方法は、特に限定されないが、Alを補給
する装置11を利用することができる。めっき浴下部
のドロスは比重が重く、堆積し、シンクロール6の回転
によって、まためっき浴内の溶融亜鉛12の流動によっ
ても浮遊しにくいことからめっき表面欠陥の原因とはな
らない。
【0013】そこで、本発明者らは、表面欠陥の原因と
なる、酸化物やドロスを抑制するには、スナウト内のめ
っき浴表面近傍の酸化物及びドロスを抑制することが効
果的であるという知見を得て、本発明を構成するに至っ
た。また、上述の本発明者らの知見は、溶融Zn−Al系め
っきラインにおいて得られたものであるが、溶融Alめっ
きライン等の他の溶融金属めっきラインにおいても、酸
化物やドロスの生成、比重差によるめっき浴中での分
布、流動及び鋼板への付着挙動等は同様であり、これら
めっきラインにおいても、同様の方法で酸化物やドロ
スの鋼板への付着を防止できる。
【0014】以下に本発明の構成要件の根拠を示す。 (1) 上部が浴面上に露出しかつ下部が浴面下に浸漬した
枠を鋼板を囲むようにスナウト内に設置する: シンクロールの回転に沿った溶融亜鉛の流れに沿ってス
ナウト内に還流するドロスを抑制するために、めっき浴
に侵入する鋼板を取囲む筒状の枠をスナウト内に設置す
る。 めっき中のめっき浴面の動揺によって、鋼板を囲む
枠の外のドロスが枠内に侵入するのを防止するために、
枠は浴上に露出する必要があり、十分な効果を得るため
には露出高さは20mm以上とすることが望ましい。 また、
ドロスの還流を抑制するために浴中に浸漬するが、十分
な効果を得るために、浸漬深さは30mm以上とすることが
望ましい。 (2) 枠内の浴表面に無機塩化物を添加する: 鋼板を囲む枠内のめっき浴表面に無機塩化物を添加する
ことによって、無機塩化物の作用で、浴表面の酸化物及
びドロスが分解、還元され、鋼板のめっき浴侵入部近傍
の酸化物、ドロスが減少する。無機塩化物としては塩化
亜鉛、塩化アンモニウム、塩化カルシウム等が適当で、
これらの1種または2種以上を混合して添加することが
可能である。 酸化物及びドロスの還元効果を考慮し、無
機塩化物の添加量は決められるが、通常数kgから数十
kgが望ましい。 (3) 枠内浴中にAlを補給する: 鋼板を囲む枠内に配した無機塩化物によってめっき浴中
のAlが塩化物として消費され浴中のAl濃度が減少するこ
とを防ぐために、枠内浴中にAlを補給する、また、この
ためのAlを補給する装置を設置する。 枠内へのAl補給量
は、浴中Alの消耗に相応して行うことが望ましい。
【0015】
【実施例】図2に示す連続溶融Znめっきラインにおい
て、そのスナウト4内に図1に示す、本発明による、上
部が浴面上に露出しかつ下部が浴面下に浸漬した枠9を
鋼板1を囲むように設置し、その枠9内の浴中にAlを補
給する装置11を設置し、枠9内の浴表面に無機塩化物
10を添加し、更にその枠9内の浴中にAlを補給しなが
ら、板幅1200mm、板厚 0.7mmのNb−Ti系極低炭素鋼板に
目付量60g/m2の溶融Znめっきを施した。 なお、図1
(a)は、本発明の鋼板の連続溶融亜鉛めっき装置の1
例を示す概略断面図であり、図1(b)は、図1(a)
のAA’矢視断面図である。
【0016】本実施例においては、鋼板1と枠9との間
隔(図1(b)のX及びY)は、 100mmとしたが、鋼板
1、スナウト4、ポット5の大きさに応じて、鋼板1と
枠9との間隔を変化させることが好ましく、鋼板1と枠
9との接触を避けるため、鋼板1と枠9との間隔は30mm
以上であることが好ましい。なお、図1(a)で、hは
枠9の浴面上露出高さであり、dは枠9の浴面下浸漬深
さである。また、枠9は、上端及び下端の形状を変え、
開口部をせばめてもよく、また、枠9は固定されている
必要はなく前後左右に移動可能であってもよい。
【0017】得られためっき鋼板表面のアッシュ及びド
ロスによる表面欠陥の発生程度及び180°曲げ戻し試験
におけるめっき剥離状況を調査した。表1に、めっき条
件とめっき鋼板表面欠陥の発生状況及びめっき密着性評
価結果を示す。
【0018】
【表1】
【0019】従来技術により製造しためっき鋼板には、
ドロスによる表面欠陥が多数見られ、また、ドロスのた
めめっき密着性も悪かった。本発明に従って、スナウト
4内に、上部が浴面上に露出しかつ下部が浴面下に浸漬
した枠9を鋼板1を囲むように設置し、その枠9内の浴
表面に無機塩化物10を添加し、更にその枠9内浴中に
Alを添加しながら、溶融Znめっきを行うことによって、
酸化物、ドロス等による表面欠陥を抑制し、めっき密着
性に優れた溶融Znめっき鋼板を得ることができた。
【0020】また、鋼板1を囲む枠9のみを配し、無機
塩化物10の添加及びAlの補給を行わなかった場合、枠
9の効果によって、ドロスによる表面欠陥の減少は見ら
れるものの、本発明と比較しその効果は十分でなく、ド
ロスのためめっき密着性も悪かった。また、枠9を設置
し、無機塩化物10を添加しても、Alを補給しないと浴
中Alの低下によってめっき密着性が著しく悪くなった。
【0021】
【発明の効果】本発明によって、めっき表面欠陥となる
酸化物やドロスの付着のない表面外観に優れ、めっき密
着性の良好な、溶融亜鉛めっき鋼板を製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の鋼板の連続溶融亜鉛めっき装
置の1例を示す概略断面図であり、(b)は、(a)の
AA’矢視断面図である。
【図2】従来の連続溶融Znめっきラインを示す概略断面
図である。
【符号の説明】
1 鋼板 2 無酸化炉 3 焼鈍炉 4 スナウト 5 ポット 5a スナウト内の浴面 5b スナウト外の浴面 6 シンクロール 7 ガスワイパー 8 巻取リール 9 枠 10 無機塩化物 11 Alを補給する装置 12 溶融亜鉛 d 枠の枠面下浸漬深さ h 枠の枠面上露出高さ X 鋼板と枠の間隔 Y 鋼板と枠の間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 千昭 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 鉄鋼開発・生産本部 鉄 鋼研究所内 (72)発明者 望月 一雄 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 鉄鋼開発・生産本部 鉄 鋼研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−136532(JP,A) 特開 平6−88178(JP,A) 特開 平3−100149(JP,A) 実開 平2−66666(JP,U) (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】 還元性雰囲気中で焼鈍した鋼板を、スナ
    ウトを経て溶融亜鉛めっき浴内に導き、シンクロールで
    垂直上方向に方向転換してめっきする連続溶融亜鉛めっ
    き方法において、上部が浴面上に露出しかつ下部が浴面
    下に浸漬した枠を鋼板を囲むようにスナウト内に設置
    し、その枠内の浴表面に無機塩化物を添加し、更にその
    枠内浴中にAlを補給してめっきすることを特徴とする鋼
    板の連続溶融亜鉛めっき方法。
  2. 【請求項2】 還元性雰囲気中で焼鈍した鋼板を、スナ
    ウトを経て溶融亜鉛めっき浴内に導き、シンクロールで
    垂直上方向に方向転換してめっきする連続溶融亜鉛めっ
    き装置において、上部が浴面上に露出しかつ下部が浴面
    下に浸漬した枠を鋼板を囲むようにスナウト内に設置
    し、かつその枠内の浴中にAlを補給する装置を設けたこ
    とを特徴とする鋼板の連続溶融亜鉛めっき装置。
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