JP3954939B2

JP3954939B2 - フラックスメッキ方法

Info

Publication number: JP3954939B2
Application number: JP2002263562A
Authority: JP
Inventors: 誠司杉山; 勇昭小山; 知英神山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004099971A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にフラックスを塗布した鋼帯を溶融メッキ浴中に浸漬してメッキを行うフラックスメッキ方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯を溶融メッキ浴に浸漬して鋼帯表面にメッキを施す溶融メッキにおいては、密着性の良いメッキ層を得るため、鋼帯の表面に付着する油脂類を脱脂し、酸化膜を除去し、表面を活性化した上で溶融メッキ浴に浸漬する必要がある。活性化処理にはフラックス法と水素還元法とがあり、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ−Ｓｎメッキなどについてはフラックス法を採用することができる。
【０００３】
図１にフラックスメッキ装置の概略図を示す。フラックスメッキにおいては、溶融メッキ槽１に浸漬する前の鋼帯３の表裏面にフラックス塗布装置８によってフラックスを塗布する。フラックスとしては、ＺｎＣｌ₂、ＮＨ₄Ｃｌ、ＳｎＣｌ₂、ＨＣｌ、ＮａＣｌの１種又は２種以上の水溶液が用いられる。フラックスを塗布した鋼帯３を溶融メッキ槽１の溶融メッキ浴２中に浸漬すると、過剰に塗布されたフラックスは溶融メッキ浴２の表面で鋼帯表面から分離する。溶融メッキ槽１には、分離浮上したフラックスを保持するための堰６が設けられ、この堰６にせき止められてフラックスがメッキ浴表面に堆積する部分をフラックス槽７と呼ぶ。溶融メッキ槽１に浸漬する鋼帯３は、フラックス槽７に堆積したフラックス層１０を通過していくので、通過の際に鋼帯表面はフラックス層１０のフラックスと接触することとなる。
【０００４】
鋼帯表面は、溶融メッキ浴浸漬前に塗布されたフラックス、及びフラックス層１０通過時に接触したフラックスに覆われ、このフラックスによって鋼帯表面の酸化物が除去され、活性な表面を持つ鋼帯となり、溶融メッキ槽内でメッキ浴との反応で鋼帯表面にメッキが施される。
【０００５】
溶融メッキ浴２に浸漬した鋼帯３は、溶融メッキ浴内のポットロール４によって進路を変更し、溶融メッキ浴２から引き上げられる。溶融メッキ浴２から引き上げられる際の鋼帯３の位置を安定化して鋼帯の目付け量を制御するため、および鋼帯幅方向の均一目付を目的として、溶融メッキ槽内のメッキ浴中にはメッキ浴から引き上げられる鋼帯３に接触するスタビロール５が配置される。通常は、ポットロール４を通過した後の鋼帯３に接触するように２個のスタビロール（５ａ、５ｂ）が配置され、それぞれが鋼帯の両方の面に接触する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フラックス槽７内のメッキ浴上に浮遊しているフラックスは、酸化劣化したり、鋼帯表面の酸化物と反応したりして劣化する。劣化したフラックスは融点も高くなり、メッキ浴に進入する鋼帯によって浴内に巻き込まれやすくなる。メッキ浴に進入する鋼帯３とともにメッキ浴中に巻き込まれたフラックス１１は、メッキ浴中を浮上する。
【０００７】
フラックス層１０を通過してメッキ浴中に浸漬した鋼帯３の下面側については、鋼帯とともに巻き込まれたフラックス１１がポットロール位置まで鋼帯３とともに移動し、ポットロール４の下を通過した後に引き上げられる鋼帯とともにメッキ浴中を浮上する。浮上したフラックスの一部は、反ポットロール側に配置されたスタビロール５ａと鋼帯３との間に向けて浮上し、スタビロール表面に付着することとなる。また、鋼帯の上面側において鋼帯３とともに巻き込まれたフラックス１１も、一部はポットロール付近まで鋼帯３とともに移動した後に浮上し、ポットロール側に配置されたスタビロール５ｂに付着することがある。
【０００８】
フラックスがスタビロール表面に付着しスタビロール汚れが発生すると、メッキ外観ムラといったメッキ表面品質不良が発生することがある。
【０００９】
本発明は、フラックスによるスタビロール汚れに起因するメッキ表面品質不良を改善することのできるフラックスメッキ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）表面にフラックスを塗布した鋼帯３を溶融メッキ浴中に浸漬して鋼帯表面にメッキを行うフラック方法であって、溶融メッキ槽１中には、溶融メッキ槽中に配設されたポットロール４から引き上げられる鋼帯３に接触する１又は２以上のスタビロール５を有し、一部又は全部のスタビロール５の表面粗度がＲａで０．０５μｍ以下であり、一部又は全部のスタビロールの表面を鋼帯の硬度より硬い材質とし、一部又は全部のスタビロール５の表面周速を、鋼帯３の通板速度の５〜９０％又は１０５％以上とすることを特徴とするフラックスメッキ方法。
（２）一部又は全部のスタビロール表面硬度がＨｖ７５０以上であることを特徴とする上記（１）に記載のフラックスメッキ方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前述の通り、フラックスメッキ後の鋼帯表面にメッキ外観ムラといったメッキ表面品質不良が発生する原因は、フラックスがスタビロール表面に付着してスタビロール汚れが発生するためであることが判明した。そこで、スタビロール表面の汚れ部を詳細に調査したところ、スタビロール表面に付着したフラックスは、ロール表面の凹部に物理圧着されて付着していることが判明した。ロール表面の凹部は、ロール製作時のロール表面粗度によってその存在状況が影響を受けるとともに、スタビロールとして使用した結果として生じる表面損傷が原因で増加するものと考えられる。そこで、スタビロールのロール表面粗度、ロール表面硬度と、ロール表面へのフラックス圧着状態及びメッキ汚れの関係についての詳細な調査を行った。
【００１２】
図１に示すフラックスメッキ装置における反ポットロール側スタビロール５ａの表面粗度、ロール表面硬度を種々変更し、このフラックスメッキ装置を使用し、鋼帯３にメッキ処理を施してメッキ外観の調査を行った。フラックスはＺｎＣｌ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ水溶液であり、鋼帯３の通板速度は５０ｍｐｍ、浴温度３００℃のＳｎ−Ｚｎ合金浴中に浸漬し、溶融メッキ浴２から引き上げて所定の目付量に付着量を調整し、メッキ外観を調査した。メッキ外観が良好なものは「○」、断続的に不良が発生しているものは「△」、連続的に不良が発生しているものは「×」と評価した。なお、以下の図２、３に関連する評価において、スタビロール５の周速は鋼帯３の通板速度の５０％とした。
【００１３】
ロール表面粗度についてＲａで０．０３μｍ〜０．１μｍの範囲にあり、またロール表面硬度についてＨｖ１２０〜１０５０のものを製作し、反ポットロール側スタビロール５ａとして使用して上記調査を行った。
【００１４】
ロール表面粗度に着目した結果を図２に示す。ロール表面粗度Ｒａが大きくなるほどメッキ外観不良が増加していることが明らかであり、ロール表面粗度を０．０５μｍ以下とすることによりメッキ外観が良好となっている。ロール表面粗度を小さくすることにより、ロール表面の凹部が減少し、凹部に付着して発生するフラックス汚れが減少したためである。ここで、◎はロール表面硬度Ｈｖが７５０以上、●は７５０未満である。
【００１５】
次に、ロール表面硬度に着目した結果を図３に示す。ロール表面硬度が低くなるほどメッキ外観不良が増加していることが明らかであり、ロール表面硬度をＨｖ７５０以上とすることによりメッキ外観が良好となっている。スタビロール表面はメッキ処理中に鋼帯との接触によってロール表面に傷が発生し、この傷にフラックスが付着してフラックス汚れの原因となる。ロール表面硬度を高くすることにより、傷の発生を抑えることができ、結果としてフラックス汚れが減少したのである。ここで、◎はロール表面粗度Ｒａが０．０５μｍ以下、●は０．０５μｍ超である。
【００１６】
図２、３から明らかなように、ロール表面粗度を０．０５μｍ以下とすると同時にロール表面硬度をＨｖ７５０以上とすれば、メッキ外観はすべて良好となり、最も良好な結果を得ることができる。
【００１７】
ロール表面硬度をＨｖ７５０以上とすることにより、メッキ処理装置においてスタビロール５として長時間使用しても、表面粗度の劣化を少なくすることができる。例えば、ロール表面硬度がＨｖ８１０、使用開始前の表面粗度がＲａ０．０３μｍのロールをスタビロールとして使用し、４８時間使用後のロール表面粗度を調査したところ、Ｒａで０．０３μｍであった。
【００１８】
ロール表面の硬度をＨｖ７５０以上とするためには、ロール表面にＷＣ−Ｃｏ等のサーメット溶射を施すことで実現することができる。
【００１９】
ロール表面の粗度をＲａで０．０５μｍ以下とするためには、ロールの表面に溶射を施した後に、ダイヤモンド等の砥石で溶射面を研磨することにより実現することができる。
【００２０】
フラックスは、溶融メッキ浴２に浸漬する鋼帯３によって浴内に巻き込まれる。浸漬する鋼帯３の上面側については、巻き込まれたフラックスは浴内を浮上分離しやすい。それに対し、浸漬する鋼帯３の下面側については、巻き込まれたフラックスが浮上分離しにくく、ポットロール４の下面側を経て反ポットロール側スタビロール５ａまで到達することが多い。そのため、スタビロールのフラックス汚れに起因するメッキ外観不良は、鋼帯３の反ポットロール側表面に多発する。従って、本発明を反ポットロール側のスタビロール５ａに適用することによって最も顕著な効果を得ることができる。図１に示すように反ポットロール側とポットロール側の両方に合計２個のスタビロール５を有するメッキ装置において、反ポットロール側の１個のスタビロール５ａにのみ本発明を適用した場合においても十分に良好な結果を得ることができる。
【００２１】
一方、浸漬する鋼帯３の上面側についても、巻き込まれたフラックスがポットロール側スタビロール５ｂに到達する頻度は皆無とは言えず、鋼帯３のポットロール側表面についてもメッキ外観不良は発生する。従って、反ポットロール側のみならずポットロール側のスタビロール５ｂについても本発明を適用することにより、さらに良好な結果を得ることができる。図１に示すように反ポットロール側とポットロール側の両方に合計２個のスタビロールを有するメッキ装置において、全部のスタビロールに本発明を適用すると最も良好な結果を得ることができる。
【００２２】
本発明において、スタビロール表面の硬度がメッキ外観品質に影響を及ぼすのは、表面硬度が低いと鋼帯との接触でロール表面に傷がつき、この傷がロール表面のフラックス汚れの原因となるからである。従って、鋼帯３の硬度が低い場合には、スタビロール表面の硬度良好範囲下限も低い値となる。本発明においては、スタビロールの表面を鋼帯の硬度より硬い材質とすることにより、スタビロール表面の傷発生を防止することができ、結果としてフラックス汚れを防止してメッキ表面外観を改善することができる。表面を鋼帯の硬度より硬い材質とするスタビロールは、反ポットロール側のスタビロール５ａのみであっても十分に効果を発揮することができ、反ポットロール側とポットロール側の両方のスタビロールに適用すればより良好な結果を得ることができる。
【００２３】
フラックスメッキ装置におけるスタビロール５は、複数のスタビロールを有する場合にそのすべてを駆動ロールとする場合、一部のスタビロールのみ駆動ロールとし残りのスタビロールを非駆動ロールとする場合、及びすべてのスタビロールを非駆動ロールとする場合とがある。スタビロールを駆動ロールとした場合においては、スタビロールの表面周速と鋼帯の通板速度とを等しい速度とする場合と異なった速度とする場合とがある。通常は、スタビロールの表面周速と鋼帯の通板速度との関係は、ロールと鋼帯の速度差によって鋼帯やロール表面に生じる傷を防止するために等しい速度としている。
【００２４】
本発明のフラックスメッキ装置を用いてフラックスメッキを行うに際し、スタビロールの表面周速と鋼帯通板速度との関係においてロール表面へのフラックス汚れの付着状況に差異が生じ、結果として鋼帯のメッキ外観品質にも差異が生じることが明らかになった。即ち、スタビロールの表面周速と鋼帯通板速度とが非常に近い速度の場合にはロールのフラックス汚れ及びメッキ外観不良の発生がまだ残存するのに対し、スタビロールの表面周速と鋼帯通板速度との間に速度差を生じさせると、ロール表面のフラックス汚れ発生が一層低減し、メッキ外観品質がさらに良好になることがわかった。具体的には、本発明を適用したスタビロールの表面周速を、鋼帯の通板速度の９０％以下又は１０５％以上とすることにより、良好な品質を得ることができる。スタビロールの表面周速と鋼帯の通板速度との間に差を設けることにより、機械的にロールからフラックスを離脱させながらメッキを行うことが可能になり、その結果としてロールのフラックス汚れが低減するものと考えられる。
【００２５】
ここにおいて、本発明のスタビロールは表面粗度が非常に低いため、スタビロールの表面周速が通板速度の５％より遅い速度となると、スタビロール表面と鋼帯との間に溶融メッキ浴のメタルが入りにくくなり、メタル潤滑作用効果が無くなり、鋼帯の表面にスリ疵が発生することとなる。スタビロールの表面周速を、鋼帯の通板速度の５％以上とすることにより、鋼帯表面のスリ疵発生を防止することができる。
【００２６】
スタビロール表面周速の上限は特に規定しないが、鋼帯の通板速度の１５０％以下であれば良好な結果を得ることができる。
【００２７】
図４には、ロール表面粗度がＲａで０．０５μｍ、ロール表面硬度がＨｖ１０５０のスタビロールを有するフラックスメッキ装置を用いた場合において、「スタビロールの周速／鋼帯の通板速度（％表示）」を横軸に、メッキ外観評価結果を縦軸に結果を示した。メッキ外観評価指標は図２〜図３と同様である。ただし、メッキ外観不良（×）には疵入りによる不良も含む。スタビロールの周速／鋼帯の通板速度が９０％超１０５％未満でメッキ外観不良が発生し、スタビロールの周速／鋼帯の通板速度が５％未満で疵入りが発生しているが、それ以外のスタビロール周速領域ではメッキ外観が良好である。
【００２８】
【実施例】
図１に示すフラックスメッキ装置を用い、板幅１２００ｍｍ、板厚０．８ｍｍの鋼帯表面にＳｎ−Ｚｎ合金メッキを施すに際し、本発明を適用した。フラックスとして鋼帯表面にＺｎＣｌ₂＋ＮＨ₄Ｃｌ水溶液を塗布し、鋼帯の通板速度は５０ｍｐｍであり、溶融メッキ浴温度は３００℃である。スタビロールの表面はフラックスと反応しないＷＣ−Ｃｏの溶射を施し、表面硬度はＨｖ１０５０である。スタビロールの表面仕上げはダイヤモンド砥石による研磨により行い、表面粗度はＲａで０．０３〜０．０５μｍとした。
【００２９】
スタビロールの周速を通板速度の３％、５０％、１００％、１０５％、１２０％としてメッキ処理を行った。それぞれのメッキの処理時間はメッキ外観が良好な場合はおおよそ１２〜４８時間で、メッキ外観に不具合が生じる場合は長くて１時間のメッキ処理を行った。スタビロールの周速を通板速度の５０％、１０５％、１２０％としてメッキ処理を行った実施例においては、スタビロールのフラックス汚れ発生がきわめて少なく、またメッキ処理を行った鋼帯のメッキ外観は良好であった。一方、スタビロールの周速を通板速度の３％とした実施例においては、メッキ後の鋼帯表面にスリ疵が発生した。また、スタビロールの周速を通板速度の１００％にするとメッキムラのメッキ外観不良が発生した。
【００３０】
一方、従来例のスタビロールとして、ロール表面粗度がＲａで０．１μｍ、表面硬度がＨｖ５５０のロールを用い、スタビロールの周速を通板速度の５０％、１００％、１０５％としてメッキ処理を行った。他の条件については上記の実施例と同様である。スタビロールの周速が通板速度の５０％、１０５％の場合には、ロール表面が鋼帯との接触により粗されてロール表面の粗れた凹部にフラックスが多量に付着し、メッキ外観不良が連続的に発生し、スタビロールの周速を通板速度の１００％にすると、ロールの表面粗度が粗いためにロール表面の凹部にフラックスが付着し、ロール周速と通板速度が等しいためにロールピッチで断続的にメッキ外観不良が発生する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、スタビロールを有するフラックスメッキ装置及びフラックスメッキ方法において、スタビロールの表面粗度をＲａで０．０５μｍ以下とし、さらにスタビロールの表面硬度をＨｖ７５０以上とすることにより、フラックスによるスタビロール汚れに起因するメッキ表面品質不良を改善することができる。ここにおいて、スタビロールの表面周速を、鋼帯の通板速度の５〜９０％又は１０５％以上とすると好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラックスメッキ装置を示す概略図である。
【図２】スタビロールのロール表面粗度とメッキ外観との関係を示す図である。
【図３】スタビロールのロール表面硬度とメッキ外観との関係を示す図である。
【図４】スタビロール周速／鋼帯通板速度とメッキ外観との関係を示す図である。
【符号の説明】
１溶融メッキ槽
２溶融メッキ浴
３鋼帯
４ポットロール
５スタビロール
５ａ反ポットロール側スタビロール
５ｂポットロール側スタビロール
６堰
７フラックス槽
８フラックス塗布装置
１０フラックス層
１１巻き込まれたフラックス

Claims

表面にフラックスを塗布した鋼帯を溶融メッキ浴中に浸漬して鋼帯表面にメッキを行うフラックスメッキ方法であって、溶融メッキ槽中には、溶融メッキ槽中に配設されたポットロールから引き上げられる鋼帯に接触する１又は２以上のスタビロールを有し、一部又は全部のスタビロールの表面粗度がＲａで０．０５μｍ以下であり、一部又は全部のスタビロールの表面を鋼帯の硬度より硬い材質とし、一部又は全部のスタビロールの表面周速を、鋼帯の通板速度の５〜９０％又は１０５％以上とすることを特徴とするフラックスメッキ方法。
一部又は全部のスタビロール表面硬度がＨｖ７５０以上であることを特徴とする請求項１に記載のフラックスメッキ方法。