JP3721967B2

JP3721967B2 - Method and apparatus for producing continuous hot dipped wire

Info

Publication number: JP3721967B2
Application number: JP2000282130A
Authority: JP
Inventors: 芳明武石; 克洋宇野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-09-18
Also published as: JP2002088460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛、溶融アルミニウムあるいは溶融アルミニウム亜鉛合金をめっきする線材 (鉄線、鋼線、条鋼、棒鋼) の製造方法であって、溶融めっき金属の付着量を任意に制御するとともに表面均一なめっきを高速ライン速度で行うことのできる連続溶融めっき線材の製造方法とその装置に関する。
【０００２】
なお、本発明は、金属めっきのみならず線材への有機被覆コーティングあるいは塗油における塗膜厚あるいは塗油膜厚の制御への適用も可能である。
【０００３】
【従来の技術】
溶融亜鉛および溶融アルミニウム亜鉛合金めっき線材は、配電線用芯線、ケーブル外装線、金網や籠マット用ワイヤはもとより、撚り線にして送電線用、通信用メッセンジャーワイヤあるいはガードケーブル等広範囲に使用されている。
【０００４】
この溶融めっき線材は、一定の径に伸線された鉄線あるいは鋼線を酸洗、フラックス処理した後、溶融させたZnあるいは５〜10％Al−Zn合金の浴に連続的に浸漬させ、線材表面にFe−Znの金属間化合物を介して溶融めっき金属 (ZnあるいはAl−Zn合金) 膜を形成することによって製造される。
【０００５】
線材の耐食性は、溶融めっき金属の付着量により決まるため、用途により付着量を制御する必要がある。また、均一な耐食性、および金網や籠マットさらには撚り線への成形性を向上するためには、めっき付着量の均一性および表面の美麗性が要求される。
【０００６】
現状の連続溶融めっき製造プロセスにおけるめっき付着量は、重力による自然流下法、チャコール層あるいは砂層による絞り法あるいは機械的接触によるしごき法等で制御されている。
【０００７】
すなわち、重力による自然流下法は、溶融めっき浴からの線材を一定速度で引き上げ溶融めっき浴から一定の高さの位置において急冷し、線材に付着した溶融めっき金属を凝固させ、一定のめっき付着量を得るものである。
【０００８】
チャコール層あるいは砂層による絞り法は、溶融めっき浴表面にチャコールあるいは砂を堆積させその中に線材を通すものであり、溶融めっき浴から出た線材は、チャコールあるいは砂により過剰に付着した溶融めっきを払拭される。
【０００９】
チャコール絞り法では、チャコールに油を含浸させ、溶融めっき浴の熱でこの油が燃焼することによりチャコール層内を非酸化雰囲気に保ち、溶融めっき金属の酸化を防止し、線材表面を美麗にする。砂層絞り法では、砂層内で硫化水素を燃焼させることによって砂層内を非酸化雰囲気に保ち、溶融めっき金属の酸化を抑制して線材の表面を美麗化するものである。
【００１０】
機械的接触によるしごき法は、溶融めっき浴から引き上げられる線材に、ワイヤやグラスウール等の耐熱材料を巻き付けて、過剰な付着溶融金属を掻き落とす方法である。
【００１１】
溶融亜鉛めっき線材の付着量バラツキや表面光沢不良等を防止する方法として、特開平８−209319号公報に記載されるように、溶融亜鉛浴から引き上げられた線材を酸素濃度が20〜80ppm に制御されたボックス内でガス絞りする方法が提案されている。
【００１２】
また、線材の母材とめっき層との界面に生成するFe−Al−Zn金属間化合物層の成長を制御して均質なめっき付着量と外観美麗な溶融亜鉛合金めっきを行う方法として、特開平７−207421号公報に記載されるように、溶融亜鉛アルミニウム合金浴に0.2 〜７wt％のマグネシウムや0.001 〜0.1wt ％のナトリウムを添加する方法も提案されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重力による自然流下法や、チャコール層あるいは砂層による絞り法では、めっき付着量は、溶融めっき金属浴からの引き上げ速度で決まるため、厚めっきは高速で、薄めっきは低速で操業せざるを得ず、特に薄めっきでの生産性が悪いとともに需要に対する生産の柔軟性が乏しい。
【００１４】
機械的しごき法では、接触法であるがためにすり疵等が発生し、表面品質の悪化が避けられない状況である。
特開平８−209319号公報に記載の方法は、非酸化性雰囲気中での重力による自然流下法であり、亜鉛の酸化が抑制され、表面光沢は向上するもののめっき付着量の制御は、溶融亜鉛めっき槽からの線材引き上げ速度で決まるため、生産性および生産の柔軟性に欠ける。
【００１５】
特開平７−207421号公報に記載の方法は、母材とめっき層の界面に生成する金属間化合物の成長を制御するものであり、金属間化合物の厚さは、合金めっき浴への浸漬時間、すなわち浸漬長が一定であれば線材の引き上げ速度により決まり、生産性および生産の柔軟性に問題がある。
【００１６】
従って、溶融めっき線材の生産性、製造の柔軟性および品質を向上するには、ライン速度から独立しためっき付着量の制御および非接触での強制払拭が可能な方法の開発が必要である。
【００１７】
ここに、本発明の課題は、簡便で確実な手段でのめっき線材のめっき付着量の制御手段を開発することである。
より具体的には、本発明の課題は、ライン速度から独立した方法であって、非接触での強制払拭によるめっき付着量の制御を可能とする技術を開発することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
めっき付着量を非接触でしかもライン速度から独立して任意に制御する方法としては、鋼板の連続溶融めっきで実用化されているガスワイピング法がある。しかし、このガスワイピング法は、特開平８−209319号公報に記載されているように、線材の振動が大きくめっき付着量のバラツキを助長し適用できないと言われている。
【００１９】
鋼板分野で実用化されているガスワイピング法が、線材分野でできない原因が上述の線材の振動のみであれば振動を抑制すればよいが、その他の要因も考えられるので、本発明者は、溶融めっき線材へのガスワイピング法適用時の問題点を明確にするために種々検討を行った。
【００２０】
すなわち、図１に示すように環状スリット６を有するリングノズル３を用いて溶融亜鉛めっき浴から連続的に引き上げられる線材１のガスワイピングを行い、製造されためっき線材のめっき付着量および表面性状を観察した。
【００２１】
本試験に用いたリングノズルは、鋼板分野で用いられているガスワイピングノズルのスリットと同程度である0.7mm のスリットギャップを備えた環状スリットを有し、その径は、40mmであった。ワイピングガスは、常温の空気を圧縮したものであり、溶融亜鉛めっき浴から引き上げられる線材に対して45度の角度で吹き付けた。溶融亜鉛めっき浴は450 ℃であり、使用した線材の径は3.2mm であった。
【００２２】
本条件で製造した溶融めっき線材の軸方向断面におけるめっき付着量の測定結果を図４に示す。
これより、線材の母材との界面に生成するFe−Zn合金層はその厚さがほぼ一定であるのに対して、Znめっき層は非常に薄い部分と非常に厚い部分ができており付着量に大きなバラツキが生じていることが分かった。このバラツキは、線材長手方向にほぼ一定間隔で節状に発生し、とても製品にできる状態ではなかった。
【００２３】
このような節状欠陥の発生原因を究明するために、ガスワイピングの状況をビデオ観察した結果、以下のことが判明した。
溶融亜鉛めっき浴から引き上げられた線材に付着した溶融亜鉛は、ガスワイピングジェットによる冷却および表面酸化により線材表面に皮が張った状態になり、線材を取り巻く円筒状の凝固膜がワイピングジェットにより溶融亜鉛めっき浴上一定の位置に発生する。この円筒状の凝固膜は、線材の振動あるいはワイピングジェットの変動により、一部が破断して線材とともにガスワイピングノズルを通り越して持ち上げられる。これが繰り返し発生する。
【００２４】
凝固膜が溶融亜鉛めっき浴から一定の位置 (ワイピングノズル下部) に固定されている場合には、線材に付着した溶融亜鉛は、この凝固膜により払拭されるため図４に示すごとくZn層が非常に薄くなる部分が発生する。一方、この凝固膜が破断して持ち上げられると図４に示すZn層が厚くなる部分が発生し、この繰り返しによりほぼ一定間隔の節が生じることが判明した。
【００２５】
以上のことより、ガスワイピングによる冷却と表面酸化を抑制すればこの節状のめっき付着量のバラツキは抑制できると考えるに至った。
冷却および表面酸化の抑制方法としては、以下のような手段が考えられる。
【００２６】
[冷却抑制法]
1)ワイピングガス量の減少
▲１▼ノズル圧力の低減 (ワイピングジェット速度の低減)
▲２▼スリットギャップの狭小化
▲３▼ノズル径の縮小化
2)ワイピングガス温度の上昇
3)溶融めっき浴温の上昇
4)線材温度の上昇
5)ライン速度の上昇 (線材に付着して持ち上げられる溶融めっき量の増加)
6)溶融めっき浴から引き上げられた線材の保温 (囲い設置、加熱)
[表面酸化抑制法]
1)非酸化性ガスの使用
2)還元ガスの使用
3)雰囲気ボックスの設置
4)酸素除去 (吸着、反応)
そこでこれらについて検討したところ、次の様な点が判明した。
【００２７】
冷却抑制法において、溶融めっき浴温度および線材温度の上昇は、製品の品質 (機械的特性、めっき剥離性等) への影響があるため、上昇温度に制限がある。また、ワイピングガス温度の上昇および線材の保温に関しては、加熱装置等の設備コストおよびランニングコストの高騰を招く。
【００２８】
従って、ワイピングガス量の低減およびライン速度の上昇が現実的である。
一方、ワイピングガス量の低減においては、ノズル圧力は、めっき付着量の制御のために変更しなければならないので、スリットギャップの狭小化とノズル径の縮小化が有効である。ここに、ノズル径は、ワイピングを行う線材径および線材と線材のつなぎ部の通過を考慮する必要があり、小径化には限界があり、結局、自由に決定できるのはスリットギャップである。
【００２９】
そこで、本発明者は、環状スリットのスリットギャップを種々変化させ試験を行った。すなわち、上述の試験に用いたリングノズルのスリットギャップを0.6 、0.5 および0.3mm に変更して、溶融亜鉛めっきのガスワイピング試験を行った。
【００３０】
その結果を、図５、図６および図７にそれぞれグラフで示す。
スリットギャップが0.6mm の場合には、図５に示すごとく、Znめっき層厚さにはバラツキが大きいが、図６に示すスリットギャップが0.5mm の場合には、かなり均一な厚さのZnめっき層が形成できた。
【００３１】
さらに図７に示すスリットギャップ0.3mm の場合には、均一な厚さのZnめっき層ができ、表面も美麗となった。
本試験ではさらにスリットギャップを狭くした試験を行ったが、スリットギャップを0.1mm より狭くすると、圧空配管内の錆や塵がスリットギャップに閉塞する問題が発生した。
【００３２】
従って、本試験結果より、溶融めっき線材のガスワイピング用ノズルのスリットギャップを0.1 から0.5mm とすることで、従来不可能と言われていた線材に対して均一厚さのZnめっき層が形成できることが判明した。
【００３３】
また、環状スリットの角度 (ワイピング角度) については、下向きに70度から上向きに20度まで変化させた試験を行った結果、下向き70度では、ワイピングジェットが溶融亜鉛めっき浴面に衝突することによってスプラッシュが発生し、そのスプラッシュが周辺に飛散するとともにワイピング後の線材に付着し、操業上および品質上問題があった。また、上向き20度では線材に付着した溶融亜鉛めっきが上方へ飛散しやはり操業上および品質上問題があった。
【００３４】
従って、これらの結果からも、ワイピング角度にいついては、下向き60度から上向き10度の範囲に調整することで、さらに厚さの均一のZnめっき層が形成できることが判明した。
【００３５】
以上の試験により、リングノズルによる溶融亜鉛めっき線材のガスワイピングが可能であることが判明したが、リングノズルでは、それぞれの線材をリングノズルに通す必要がある。
【００３６】
従って、めっき機器のメンテナンス、特にノズル交換においては、線材を切断する必要があり、非常に煩雑となる。そこで、線材を切断しなくてもめっき機器のメンテナンスができる二次元ノズルでのワイピング可能性を確認するために図２に示す態様で試験を行った。
【００３７】
すなわち、直線状スリットを備えたノズルを対向させて配置し、その間に複数の線材を通過させ、ガスワイピングを行った。
リングノズルとほぼ同じ条件で行った結果、節状のめっき層厚さのバラツキは発生しなかった。しかし、製品断面のめっき付着量のバラツキは前述のリングノズルの場合に比べて大きいが、従来のものと比較して十分許容できる範囲内のものであった。
【００３８】
次に、表面酸化を防止する方法として、図３に示すようにリングノズルの下部に下端が溶融めっき浴に浸かるように設置した雰囲気ボックスを取り付け、さらに非酸化性ガスとして、窒素ガスを用いたワイピングを行った結果、上述のような節状の欠陥はみられず、厚さ均一で表面光沢の良いZnめっき層が形成できることが判明した。
【００３９】
ここに、本発明は上述のような知見を基に完成されたもので、その要旨とするところは、次の通りである。
【００４１】
（１）外表面を還元あるいはフラックス処理した後、溶融めっき浴に浸漬してから連続的に引き上げられる線材に、溶融めっき浴上方においてノズルからガスを吹き付ける溶融めっき線材の製造方法において、溶融めっき浴から連続的に引き上げられる複数本の線材を、該線材の並んでいる方向に連続のスリットを有する二次元ノズルで挟み、該二次元ノズルのスリット間隔を０．１〜０．５ｍｍに調整し、該ノズルよりガスを吹き付け、前記二次元ノズルの圧力、前記二次元ノズルと前記線材との距離あるいは前記二次元ノズルからのガス吹き出し角度の調整によりめっき付着量を制御することを特徴とする溶融めっき線材の製造方法。
【００４２】
（２）二次元ノズルと溶融めっき浴との空間を大気開放せず、下端を溶融めっき浴に一部浸漬させた囲いを設けるとともに噴出ガスとして非酸化性ガスを用いることを特徴とする上記（１）記載の溶融めっき線材の製造方法。
【００４５】
（３）上記（１）または（２）に記載の方法において、溶融めっき浴から引き上げられる線材に吹き付けるガスとして、室温以上に加熱したガスを用いることを特徴とする溶融めっき線材の製造方法。
【００４７】
（４）溶融めっき浴上方において、連続的に引き上げられる複数本の線材を挟むように設置した一対の二次元ノズルと、該二次元ノズルへのガス供給圧力を個別に制御するための調整弁および圧力表示装置を有するガス供給配管と、前記一対の二次元ノズルの間隔、噴射角度および溶融めっき浴からの高さを制御する機構を備えたことを特徴とする溶融めっき線材の製造方法。
【００４９】
（５）スリット間隔を０．１〜０．５ｍｍさらにガス噴射角度を水平に対して上方に１０度〜下方に６０度とした直線状スリットを有することを特徴とする線材のめっき付着量を均一化するための二次元ノズル。
【００５０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明におけるめっき付着量一定化の具体的形態を添付図面を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００５１】
図１は、参考例として示す環状リングノズルの一部断面で示す略式斜視図である。図中、線材１は、溶融めっき浴２から引き上げられてから、リングノズル３の中心を通ってさらに上方に引き上げられる。リングノズル３にはガス供給管４、４'が連結されており、例えば圧縮空気が供給され、環状ヘッダ５、そして環状スリット６を経てガスジェット７として線材表面に吹きつけられる。
【００５２】
図示態様によれば、環状スリットのスリットギャップ（以下、単に間隔とも言う）が０．１〜０．５ｍｍに調整されており、好ましくはその角度は線材に対して下向き６０度から上向き１０度に調整されている。さらに好ましくは環状スリットの直径は１０〜１００ｍｍである。
【００５３】
図２は、本発明の態様を示すもので、図１のリングノズル３に代えて二次元ノズル９を対にして使用するものであり、両者の間には、一連の線材１が平行して並んでおり、いずれも溶融めっき浴２から上方に引き上げられる。
【００５４】
長く伸びたヘッダ５はその線材１の側の先端に長く伸びた直線状スリット５が設けられており、その間隔は図１の場合と同様に0.1 〜0.5mm に調整されている。その角度も好ましくは、線材に対して下向き60度から上向き10度に調整されている。
【００５５】
このようにしてガスワイピングを行うことで、従来は不可能ということでその試みすら見られなかった、線材へのめっき層厚さの均一化が実用的に実現できるのである。
【００５６】
すでに述べたように、表面品質悪化原因は、溶融亜鉛の冷却および表面酸化による皮張りである。したがって、めっき付着量を一定にして、冷却および表面酸化を防止することが表面品質改善につながる。
【００５７】
特に、空気ワイピングでは、表面酸化は抑制できないので、冷却防止が重要となる。スリットギャップを狭くして、シャープで高速なガスジェットでワイピングする方法は、広いスリットギャップからのブロードで低速なガスジェットでワイピングする方法よりも、ワイピング力が強く、少ないガス量で一定のめっき付着量を得ることができ、結果的に冷却が抑制され、表面品質が向上する。冷却能をある値以下でワイピングすれば表面品質が向上するということになるが、冷却能を規定するには、溶融亜鉛温度、線温度、線径、ライン速度、ワイピングガス温度、速度、スリットギャップ、ノイズ径、ノイズ圧力等、多くの因子の影響を考慮する必要がある。但し、これらの因子は、冷却能のみでなくめっき付着量にも影響する。
【００５８】
そこで、これらを一義的に整理する方法を検討した結果、めっき付着量を一定にした条件で、表面品質をスリットギャップで整理すると、スリットギャップ0.5mm 付近が品質の境界に当たることが判明した。
【００５９】
すなわち、ノズルスリットギャップを0.5mm 以下にすると、ガスジェットがシャープになり、一定のめっき付着量を得るためのガス量が少なくて済み、冷却能が低下し、それらの相乗的作用により予想外にも表面品質が向上するのである。
【００６０】
本発明におけるそのような効果は、すでに述べたように、冷却の抑制と酸化の抑制との相乗作用によるものであるが、結果的にそのような狭いスリットギャップとすることによって、その明確な機構はかならずしも明確ではないが、線材に固有の振動およびワイピングガスのジェットの変動を何か解消するような方向に作用するものと推測され、その結果として前述のような節状のめっき層の厚さの変動が解消するとも推測される。
【００６１】
本発明における変更例としては、浴面からの高さを調整するための機構を備えた装置を必要により設けてもよい。
【００６２】
図３は、前述の参考例のさらに別の態様を示す模式的斜視図であり、図中、リングノズル３の下方にはスカート状に雰囲気ボックス８が設けられており、雰囲気ボックス８の下方は溶融めっき浴２に浸漬されており、一種の閉じた空間が形成されている。特に、かかる態様では、ガス供給管４、４'からの供給ガスは非酸化性ガス（例：Ｎ_２ガス、アルゴンガス）とし、溶融めっき浴２から引き上げられる線材１の表面に付着しためっき層の表面酸化を防止するように構成される。
【００６３】
なお、かかる態様の場合には、前述のようにノズル間隔および角度は特に規定する必要はないが、好ましくはこの場合にもノズル間隔は0.1 〜0.5mm 、角度は線材に対して下向き60度から上向き10度に調整する。
【００６４】
さらに、雰囲気ボックス内の温度を室温以上とするために、室温以上の温度のガスによるガスワイピングを行うのが好ましい。
次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【００６５】
【実施例】
【００６６】
【参考例１】
図３に示す方法を用いて、溶融めっき線材のガスワイピングを行った。操業条件は、
リングノズル：直径４０ｍｍ、吹き付け角度４５°、スリットギャップ０．２ｍｍ
ノズル圧力：２〜４０ｋＰａ
ワイピングガス：３０℃窒素ガス
溶融めっき：４６０℃、１０％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき浴
線径：３．２ｍｍ
ライン速度：２８〜５０ｍ／ｍｉｎ
図８は、それらの結果を示すもので、めっき付着量とノズル圧力との関係をライン速度をパラメータとして示したグラフである。
【００６７】
図８に示す結果からも分かるように、同一ライン速度では、ノズル圧力の上昇にともなってめっき付着量は減少し、同一ノズル圧力では、ライン速度の上昇にともなってめっき付着量は増加することが分かる。すなわち、任意のライン速度に対して、ノズル圧力を制御することによって任意のめっき付着量を有する溶融めっき線材を製造することができた。また、各条件でのめっき付着量のバラツキは、最大でも±６μｍ (40ｇ/m²)程度であり、従来の自然流下方式あるいはチャコール絞り方式と比較して問題はなく、むしろ均一性および表面美麗性においては勝る結果となった。
【００６８】
【参考例２】
本例では参考例１を繰り返したが、線材直径、ノズルスリットギャップ、ノズル圧力そしてライン速度を変更した。このときの処理条件と付着量および被覆層の品質（均一性と表面美麗性を３段階評価）を表１にまとめて示す。図９はこれらの結果をグラフにまとめて示すものである。
【００６９】
【表１】

【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、めっき付着量が均一で表面美麗な溶融めっき線材が従来の方法より高速製造でき、生産性および品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】環状スリットを有するリングノズルを用いた本発明の実施例を示す略式斜視図である。
【図２】直線スリットを有する二次元ノズルを用いた本発明の実施例を示す略式斜視図である。
【図３】リングノズルと雰囲気ボックスを用いた本発明の実施例を示す略式斜視図である。
【図４】 0.7mm スリットギャップのリングノズルを用いて試作した溶融めっき線材のめっき付着量分布を示すグラフである。
【図５】 0.6mmスリットギャップのリングノズルを用いて試作した溶融めっき線材のめっき付着量分布を示すグラフである。
【図６】 0.5mm スリットギャップのリングノズルを用いて試作した溶融めっき線材のめっき付着量分布を示すグラフである。
【図７】 0.3mm スリットギャップのリングノズルを用いて試作した溶融めっき線材のめっき付着量分布を示すグラフである。
【図８】図３に示す本発明の実施にて製造した溶融めっき線材のめっき付着量とノズル圧力との関係をライン速度をパラメータとして示すグラフである。
【図９】別の実施例の線結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1：線材、 2：溶融めっき浴、 3：リングノズル、
4：ガス供給管、 5：環状ヘッダ、 6：環状スリット、
7：ガスジェット、 8：雰囲気ボックス、 9：二次元ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a method for producing a wire rod (iron wire, steel wire, strip steel, steel bar) for plating molten zinc, molten aluminum or a molten aluminum zinc alloy, wherein the adhesion amount of the molten plated metal is arbitrarily controlled and the surface is uniform. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a continuous hot dipped wire capable of performing plating at a high line speed.
[0002]
The present invention can be applied not only to metal plating but also to control of coating thickness or oil coating thickness in organic coating coating or oil coating on a wire.
[0003]
[Prior art]
Hot-dip zinc and hot-dip aluminum-zinc alloy-plated wires are used in a wide range of applications, including core wires for power distribution lines, cable armor wires, wire wires for wire mesh and steel mats, twisted wires for transmission lines, messenger wires for communication, and guard cables. Yes.
[0004]
This hot dipped wire is made by pickling iron wire or steel wire drawn to a certain diameter, flux-treating, and then continuously dipping in a molten Zn or 5-10% Al-Zn alloy bath. It is manufactured by forming a hot dipped metal (Zn or Al-Zn alloy) film on the surface via an Fe-Zn intermetallic compound.
[0005]
Since the corrosion resistance of the wire is determined by the adhesion amount of the hot-dip plated metal, it is necessary to control the adhesion amount depending on the application. Further, in order to improve the uniform corrosion resistance and the formability to a wire mesh, a hook mat and a stranded wire, the uniformity of the amount of plating and the beauty of the surface are required.
[0006]
In the current continuous hot dip plating manufacturing process, the coating adhesion amount is controlled by a natural flow method using gravity, a drawing method using a charcoal layer or a sand layer, or an ironing method using mechanical contact.
[0007]
That is, the gravity flow method uses a method in which the wire from the hot dipping bath is pulled up at a constant speed and rapidly cooled at a certain height from the hot dipping bath to solidify the hot dipped metal adhering to the wire, and a certain amount of plating is applied. Is what you get.
[0008]
In the drawing method using a charcoal layer or sand layer, charcoal or sand is deposited on the surface of the hot dipping bath and the wire is passed through it. Wiped out.
[0009]
In the charcoal squeezing method, charcoal is impregnated with oil, and this oil is burned by the heat of the hot dipping bath to keep the charcoal layer in a non-oxidizing atmosphere, preventing hot dipped metal oxidation and making the wire surface beautiful. . In the sand layer squeezing method, hydrogen sulfide is burned in the sand layer to keep the inside of the sand layer in a non-oxidizing atmosphere and suppress the oxidation of the hot-dip metal to beautify the surface of the wire.
[0010]
The ironing method by mechanical contact is a method in which a heat-resistant material such as a wire or glass wool is wound around a wire that is pulled up from a hot dipping bath to scrape off excess adhering molten metal.
[0011]
As a method for preventing variation in the amount of adhesion of galvanized wire and surface gloss failure, as described in JP-A-8-209319, the oxygen concentration of the wire pulled up from the galvanized bath is controlled to 20 to 80 ppm. A method of gas squeezing in a box is proposed.
[0012]
Furthermore, as a method for controlling the growth of the Fe-Al-Zn intermetallic compound layer formed at the interface between the base material of the wire and the plating layer and performing hot dip zinc alloy plating with a uniform coating amount and a beautiful appearance, Japanese Patent Laid-Open As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-207421, a method of adding 0.2 to 7 wt% magnesium or 0.001 to 0.1 wt% sodium to a molten zinc aluminum alloy bath has also been proposed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the natural flow method using gravity and the drawing method using a charcoal layer or sand layer, the plating adhesion amount is determined by the pulling speed from the hot dipped metal bath, so that thick plating must be operated at high speed and thin plating must be operated at low speed. In particular, productivity in thin plating is poor and production flexibility with respect to demand is poor.
[0014]
In the mechanical ironing method, although it is a contact method, creases and the like are generated, and deterioration of the surface quality is unavoidable.
The method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-209319 is a natural flow method by gravity in a non-oxidizing atmosphere. Although the oxidation of zinc is suppressed and the surface gloss is improved, the control of the amount of coating is performed by hot-dip zinc. Since it is determined by the wire rod pulling speed from the plating tank, productivity and production flexibility are lacking.
[0015]
The method described in JP-A-7-207421 controls the growth of an intermetallic compound produced at the interface between the base material and the plating layer, and the thickness of the intermetallic compound is determined by the immersion time in the alloy plating bath. That is, if the immersion length is constant, it is determined by the pulling speed of the wire, and there is a problem in productivity and production flexibility.
[0016]
Therefore, in order to improve the productivity, manufacturing flexibility, and quality of the hot dipped wire, it is necessary to develop a method capable of controlling the amount of plating independent of the line speed and forcibly wiping without contact.
[0017]
Here, the subject of this invention is developing the control means of the plating adhesion amount of the plating wire by a simple and reliable means.
More specifically, an object of the present invention is to develop a technique which is a method independent of the line speed and enables control of the amount of plating adhered by non-contact forced wiping.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
As a method for arbitrarily controlling the coating amount in a non-contact manner and independent of the line speed, there is a gas wiping method that has been put to practical use in continuous hot-dip plating of steel sheets. However, it is said that this gas wiping method cannot be applied as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-209319 because the vibration of the wire is large and the variation in the amount of plating is promoted.
[0019]
If the gas wiping method put into practical use in the steel sheet field is not possible in the wire field, it is only necessary to suppress the vibration if it is only the vibration of the wire described above, but other factors can be considered. Various studies were conducted to clarify the problems when applying the gas wiping method to the plated wire.
[0020]
That is, as shown in FIG. 1, gas wiping of the wire 1 continuously pulled up from the hot dip galvanizing bath is performed using a ring nozzle 3 having an annular slit 6, and the plating adhesion amount and surface properties of the manufactured plating wire are determined. Observed.
[0021]
The ring nozzle used in this test had an annular slit with a slit gap of 0.7 mm, which was comparable to the slit of a gas wiping nozzle used in the steel sheet field, and its diameter was 40 mm. The wiping gas is compressed air at normal temperature, and was sprayed at an angle of 45 degrees to the wire pulled up from the hot dip galvanizing bath. The hot dip galvanizing bath was 450 ° C., and the diameter of the wire used was 3.2 mm.
[0022]
FIG. 4 shows the measurement results of the plating adhesion amount in the cross section in the axial direction of the hot dipped wire manufactured under these conditions.
As a result, the thickness of the Fe-Zn alloy layer formed at the interface with the base material of the wire rod is almost constant, whereas the Zn plating layer has a very thin part and a very thick part. It was found that there was a large variation in quantity. This variation occurred in a node shape at almost regular intervals in the longitudinal direction of the wire, and was not in a state that could be made into a product.
[0023]
In order to investigate the cause of the occurrence of such a nodular defect, a video observation of the state of gas wiping revealed the following.
The molten zinc adhering to the wire pulled up from the hot dip galvanizing bath becomes a state where the surface of the wire is peeled by cooling and surface oxidation by the gas wiping jet, and the cylindrical solidified film surrounding the wire is melted by the wiping jet. Occurs at a certain position on the plating bath. This cylindrical solidified film is partially broken by the vibration of the wire or the fluctuation of the wiping jet, and is lifted together with the wire through the gas wiping nozzle. This happens repeatedly.
[0024]
When the solidified film is fixed at a fixed position (below the wiping nozzle) from the hot dip galvanizing bath, the molten zinc adhering to the wire is wiped away by this solidified film, so that the Zn layer is very A thinned part occurs. On the other hand, when the solidified film is broken and lifted, a portion where the Zn layer shown in FIG.
[0025]
From the above, it has been considered that the variation in the amount of adhesion of the nodular plating can be suppressed by suppressing the cooling by gas wiping and the surface oxidation.
The following means can be considered as a method for suppressing cooling and surface oxidation.
[0026]
[Cooling suppression method]
1) Decrease in the amount of wiping gas (1) Reduction in nozzle pressure (Reduction in wiping jet velocity)
(2) Narrowing of slit gap (3) Reduction of nozzle diameter
2) Increase in wiping gas temperature
3) Increase in hot dipping bath temperature
4) Increase in wire temperature
5) Increase in line speed (increase in the amount of hot-dip plating that can be lifted by attaching to the wire)
6) Thermal insulation of the wire pulled up from the hot dipping bath (installation and heating)
[Surface oxidation inhibition method]
1) Use of non-oxidizing gas
2) Use of reducing gas
3) Installation of atmosphere box
4) Oxygen removal (adsorption, reaction)
As a result, the following points were found.
[0027]
In the cooling control method, the rise in hot-dip plating bath temperature and wire temperature has an effect on product quality (mechanical characteristics, plating peelability, etc.), so the rise temperature is limited. Moreover, regarding the rise in the wiping gas temperature and the heat insulation of the wire, the equipment cost of the heating device and the running cost are increased.
[0028]
Therefore, it is realistic to reduce the amount of wiping gas and increase the line speed.
On the other hand, in reducing the amount of wiping gas, the nozzle pressure must be changed to control the amount of plating adhesion, so narrowing the slit gap and reducing the nozzle diameter are effective. Here, the nozzle diameter needs to consider the diameter of the wire material to be wiped and the passage of the connecting portion between the wire material and the wire material, and there is a limit to the reduction in diameter, and it is the slit gap that can be freely determined after all.
[0029]
Therefore, the inventor conducted various tests by changing the slit gap of the annular slit. That is, the galvanizing gas wiping test was performed by changing the slit gap of the ring nozzle used in the above test to 0.6, 0.5 and 0.3 mm.
[0030]
The results are shown graphically in FIGS. 5, 6 and 7, respectively.
When the slit gap is 0.6 mm, as shown in FIG. 5, the thickness of the Zn plating layer varies widely, but when the slit gap shown in FIG. 6 is 0.5 mm, the Zn plating has a fairly uniform thickness. A layer was formed.
[0031]
Further, in the case of a slit gap of 0.3 mm shown in FIG. 7, a Zn plating layer having a uniform thickness was formed, and the surface was also beautiful.
In this test, the slit gap was further narrowed. However, when the slit gap was narrower than 0.1 mm, there was a problem that rust and dust in the compressed air piping were blocked by the slit gap.
[0032]
Therefore, from this test result, by setting the slit gap of the gas wiping nozzle for hot dipped wire to 0.1 to 0.5 mm, it is possible to form a Zn plating layer with a uniform thickness on the wire that was previously impossible. There was found.
[0033]
In addition, the angle of the annular slit (wiping angle) was changed from 70 degrees downward to 20 degrees upward, and as a result, at 70 degrees downward, the wiping jet collided with the hot dip galvanizing bath surface. Splash was generated, and the splash was scattered around and adhered to the wire after wiping, resulting in operational and quality problems. Further, when the upward angle was 20 degrees, the hot dip galvanizing adhered to the wire rods scattered upward, and there were problems in operation and quality.
[0034]
Therefore, these results also revealed that a Zn plating layer having a more uniform thickness can be formed by adjusting the wiping angle from 60 degrees downward to 10 degrees upward.
[0035]
Although it has been found from the above tests that gas wiping of the hot-dip galvanized wire with a ring nozzle is possible, it is necessary to pass each wire through the ring nozzle.
[0036]
Therefore, it is necessary to cut the wire in the maintenance of the plating equipment, particularly the nozzle replacement, which is very complicated. Therefore, in order to confirm the possibility of wiping with a two-dimensional nozzle capable of maintaining the plating equipment without cutting the wire, a test was conducted in the mode shown in FIG.
[0037]
That is, gas wiping was performed by arranging nozzles with linear slits facing each other and passing a plurality of wires between them.
As a result of carrying out under almost the same conditions as the ring nozzle, there was no variation in the thickness of the nodular plating layer. However, the variation in the amount of plating adhesion on the cross section of the product is larger than that in the case of the ring nozzle described above, but it is within a sufficiently acceptable range as compared with the conventional one.
[0038]
Next, as a method of preventing surface oxidation, an atmosphere box installed so that the lower end is immersed in a hot dipping bath is attached to the lower part of the ring nozzle as shown in FIG. 3, and nitrogen gas is used as a non-oxidizing gas. As a result of wiping, it was found that a Zn plating layer with uniform thickness and good surface gloss could be formed without the above-mentioned nodal defects.
[0039]
Here, the present invention has been completed based on the findings as described above, and its gist, Ru der as follows.
[0041]
(1) In a manufacturing method of a hot dipped wire in which a gas is blown from a nozzle above a hot dipping bath to a wire that is continuously pulled up after being reduced or flux-treated on the outer surface and then immersed in the hot dipping bath. A plurality of wires that are continuously pulled up from the two-dimensional nozzle having a continuous slit in the direction in which the wires are arranged, and adjusting the slit interval of the two-dimensional nozzle to 0.1 to 0.5 mm, blowing gas from the nozzle, and controlling the coating weight by adjusting the gas blowing angle from the distance or the two-dimensional nozzle with the pressure of the two-dimensional nozzle, the wire and the two-dimensional nozzle melt plating A manufacturing method of a wire.
[0042]
(2) The above -mentioned, wherein the space between the two- dimensional nozzle and the hot dipping bath is not opened to the atmosphere, and an enclosure in which the lower end is partially immersed in the hot dipping bath is provided and a non-oxidizing gas is used as the jet gas ( 1) The manufacturing method of the hot dipped wire described in the above .
[0045]
(3) A method for producing a hot dipped wire, characterized in that, in the method described in (1) or (2) , a gas heated to room temperature or higher is used as the gas blown to the wire pulled up from the hot dipping bath.
[0047]
(4) A pair of two-dimensional nozzles installed so as to sandwich a plurality of wires that are continuously pulled up above the hot dipping bath, an adjustment valve for individually controlling the gas supply pressure to the two-dimensional nozzle, and A method for producing a hot dipped wire, comprising: a gas supply pipe having a pressure display device; and a mechanism for controlling a distance between the pair of two-dimensional nozzles, a spray angle, and a height from a hot dipping bath.
[0049]
(5) It has a linear slit in which the slit interval is 0.1 to 0.5 mm and the gas injection angle is 10 degrees upward to 60 degrees downward with respect to the horizontal. Two-dimensional nozzle to make it.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific form of fixing the amount of plating in the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
[0051]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a partial cross section of an annular ring nozzle shown as a reference example . In the figure, the wire 1 is pulled up from the hot dipping bath 2 and then pulled upward through the center of the ring nozzle 3.

Gas supply pipes

4, 4 ′ are connected to the ring nozzle 3. For example, compressed air is supplied and blown onto the surface of the wire as a gas jet 7 through an annular header 5 and an annular slit 6.
[0052]
According to FIG.示態like, slit gap of annular slit (hereinafter, simply referred to as interval) is adjusted to the 0.1 to 0.5 mm, preferably the angle upward 10 degrees downward 60 degrees with respect to the wire Has been adjusted. More preferably, the diameter of the annular slit is 10 to 100 mm.
[0053]
Figure 2 shows a state like the present invention is intended to the place of the ring nozzle 3 to a pair of two-dimensional nozzle 9 used 1, between the two, a series of wire 1 is parallel They are all lined up and pulled up from the hot dipping bath 2.
[0054]
The elongated header 5 is provided with a linear slit 5 extending at the tip of the wire 1 side, and the interval is adjusted to 0.1 to 0.5 mm as in the case of FIG. The angle is preferably adjusted from 60 degrees downward to 10 degrees upward with respect to the wire.
[0055]
By performing the gas wiping in this manner, it is possible to practically realize the uniform thickness of the plating layer on the wire, which has not been seen in the past because it is impossible in the past.
[0056]
As described above, the cause of the deterioration of the surface quality is cooling of the molten zinc and skinning due to surface oxidation. Therefore, it is possible to improve the surface quality by keeping the plating adhesion amount constant and preventing cooling and surface oxidation.
[0057]
In particular, in air wiping, since surface oxidation cannot be suppressed, it is important to prevent cooling. Wiping with a sharp and high-speed gas jet with a narrow slit gap is stronger than wiping with a slow and low-speed gas jet from a wide slit gap. The amount can be obtained, and as a result, cooling is suppressed and the surface quality is improved. Wiping the cooling capacity below a certain value will improve the surface quality. To define the cooling capacity, the molten zinc temperature, wire temperature, wire diameter, line speed, wiping gas temperature, speed, slit gap It is necessary to consider the influence of many factors such as noise diameter and noise pressure. However, these factors affect not only the cooling capacity but also the plating adhesion amount.
[0058]
Therefore, as a result of investigating a method for unambiguously arranging them, it was found that when the surface quality was arranged with a slit gap under the condition that the amount of plating adhered was constant, a slit gap of about 0.5 mm hit the quality boundary.
[0059]
In other words, if the nozzle slit gap is 0.5 mm or less, the gas jet becomes sharper, the amount of gas required to obtain a certain amount of plating deposit is reduced, the cooling capacity is lowered, and the synergistic action of these results unexpectedly. The surface quality is also improved.
[0060]
As described above, such an effect in the present invention is due to the synergistic effect of the suppression of cooling and the suppression of oxidation, but as a result of such a narrow slit gap, its clear mechanism is achieved. Although it is not always clear, it is assumed that it works in such a direction as to eliminate vibration inherent in the wire and fluctuations in the jet of the wiping gas, and as a result, the thickness of the nodular plating layer as described above It is speculated that the fluctuation of the will be eliminated.
[0061]
As a modification of the present invention, an apparatus having a mechanism for adjusting the height from the bath surface may be provided as necessary.
[0062]
FIG. 3 is a schematic perspective view showing still another aspect of the above-described reference example . In the figure, an atmosphere box 8 is provided in a skirt shape below the ring nozzle 3. It is immersed in the hot dipping bath 2 to form a kind of closed space. In particular, in this embodiment, the supply gas from the

gas supply pipes

4 and 4 ′ is a non-oxidizing gas (for example, N ₂ gas or argon gas), and the plating layer adhered to the surface of the wire 1 pulled up from the hot dipping bath 2. Configured to prevent surface oxidation.
[0063]
In this embodiment, the nozzle interval and angle need not be specified as described above. However, the nozzle interval is preferably 0.1 to 0.5 mm in this case as well, and the angle is from 60 degrees downward with respect to the wire. Adjust upward 10 degrees.
[0064]
Furthermore, in order to set the temperature in the atmosphere box to room temperature or higher, it is preferable to perform gas wiping with a gas having a temperature higher than room temperature.
Next, the effects of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0065]
【Example】
[0066]
[ Reference Example 1]
Using shown to Way Method 3, was gas wiping of molten plated wire material. The operating conditions are
Ring nozzle: Diameter 40mm, spray angle 45 °, slit gap 0.2mm
Nozzle pressure: 2-40kPa
Wiping gas: 30 ° C. Nitrogen gas Hot dipping: 460 ° C., 10% Al—Zn alloy plating bath Wire diameter: 3.2 mm
Line speed: 28-50m / min
FIG. 8 shows those results, and is a graph showing the relationship between the plating adhesion amount and the nozzle pressure using the line speed as a parameter.
[0067]
As can be seen from the results shown in FIG. 8, at the same line speed, the plating adhesion amount decreases as the nozzle pressure increases, and at the same nozzle pressure, the plating adhesion amount increases as the line speed increases. I understand. That is, a hot-dip plated wire having an arbitrary coating amount could be manufactured by controlling the nozzle pressure for an arbitrary line speed. In addition, the variation in the amount of plating applied under each condition is about ± 6μm (40g / m ² ) at the maximum, and there is no problem compared with the conventional natural flow method or charcoal drawing method. In terms of sex, it was a better result.
[0068]
[ Reference Example 2]
In this example, Reference Example 1 was repeated, but the wire diameter, nozzle slit gap, nozzle pressure and line speed were changed. Table 1 summarizes the processing conditions, the amount of adhesion, and the quality of the coating layer (uniformity and surface aesthetics are evaluated in three stages). FIG. 9 summarizes these results in a graph.
[0069]
[Table 1]

[0070]
【The invention's effect】
Above mentioned manner, according to the present invention, the coating weight is uniform surface appearance melt plated wire material can be high speed production than conventional methods, productivity and Ru Hakare quality improvements.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention using a ring nozzle having an annular slit.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention using a two-dimensional nozzle having a linear slit.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention using a ring nozzle and an atmosphere box.
FIG. 4 is a graph showing the distribution of the amount of plating on a hot-dip plated wire made using a 0.7 mm slit gap ring nozzle.
FIG. 5 is a graph showing the distribution of plating adhesion of a hot-dip plated wire made using a ring nozzle with a 0.6 mm slit gap.
FIG. 6 is a graph showing the distribution of the amount of plating on a hot-dip plated wire made using a 0.5 mm slit gap ring nozzle.
FIG. 7 is a graph showing the distribution of the amount of plating applied to a hot-dip plated wire made using a ring nozzle with a 0.3 mm slit gap.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the coating amount of the hot-plated wire produced in the implementation of the present invention shown in FIG. 3 and the nozzle pressure, with the line speed as a parameter.
FIG. 9 is a graph showing line results of another example.
[Explanation of symbols]
1: wire rod, 2: hot dipping bath, 3: ring nozzle,
4: gas supply pipe, 5: annular header, 6: annular slit,
7: Gas jet, 8: Atmosphere box, 9: Two-dimensional nozzle

Claims

In the manufacturing method of the hot dipped wire, in which gas is blown from the nozzle above the hot dipping bath after the outer surface is reduced or flux-treated, then immersed in the hot dipping bath and then continuously pulled up, the hot dipping bath continuously A plurality of wire rods pulled up by a two-dimensional nozzle having a continuous slit in the direction in which the wires are arranged, and adjusting the slit interval of the two-dimensional nozzle to 0.1 to 0.5 mm, from the nozzle blowing gas, the pressure of the two-dimensional nozzle, the molten plated wire material, characterized in that control the coating weight by adjusting the gas blowing angle from the distance or the two-dimensional nozzle and said wire and the two-dimensional nozzle Production method.

The space between the two-dimensional nozzle and the hot dipping bath is not opened to the atmosphere, and an enclosure in which the lower end is partly immersed in the hot dipping bath is provided and a non-oxidizing gas is used as the jet gas. Manufacturing method of hot dipped wire.

The method according to claim 1 or 2, the manufacturing method of the molten plated wire material for a gas blown onto the wire to be raised-out hot-dip plating bath or Ra引, characterized in using a gas heated to above room temperature.

Above a hot dipping bath, a pair of two-dimensional nozzles installed so as to sandwich a plurality of wires pulled up continuously, an adjustment valve and a pressure display device for individually controlling the gas supply pressure to the two-dimensional nozzle And a mechanism for controlling the interval between the pair of two-dimensional nozzles, the spray angle, and the height from the hot dipping bath.

In order to uniformize the plating adhesion amount of the wire, characterized by having a linear slit having a slit interval of 0.1 to 0.5 mm and a gas injection angle of 10 degrees upward to 60 degrees downward relative to the horizontal. Two-dimensional nozzle.