JP5263412B2 - 溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法に関する。特に、溶融亜鉛めっき鋼板の製造時に生成するドロスを無害化するための溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び方法に関する。
本願は、２０１０年９月２日に、日本に出願された特願２０１０−１９６７９６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

溶融亜鉛−アルミニウム系めっき鋼板は、自動車、家電、建材等の分野で多用されている。めっき鋼板の代表品種として、めっき浴中のアルミニウム（Ａｌ）含有量の少ないものから順に、以下の３種が挙げられる。
（１）合金化溶融亜鉛めっき鋼板（浴組成：例えば０．１２５〜０．１４質量％Ａｌ−Ｚｎ）
（２）溶融亜鉛めっき鋼板（浴組成：例えば０．１５〜０．２５質量％Ａｌ−Ｚｎ）
（３）亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板（浴組成：例えば２〜２５質量％Ａｌ−Ｚｎ）

このように、溶融亜鉛−アルミニウム系めっき鋼板は、溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含む溶融金属を含有するめっき浴を用いてめっきされた鋼板である。このめっき浴は、主成分である亜鉛（Ｚｎ）に、めっき密着性改善及び耐食性向上の目的でアルミニウム（Ａｌ）が添加されており、更には、耐食性向上の目的でマグネシウム（Ｍｇ）やケイ素（Ｓｉ）等の物質が添加される場合もある。
以下、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を「ＧＡ」、ＧＡを製造するためのめっき浴を「合金化溶融亜鉛めっき浴（ＧＡ浴）」と呼ぶ。また、溶融亜鉛めっき鋼板を「ＧＩ」、ＧＩを製造するためのめっき浴を「溶融亜鉛めっき浴（ＧＩ浴）」と呼ぶ。

上記の溶融亜鉛−アルミニウム系めっき鋼板を製造するに際し、めっき浴中にはドロスと称される異物が大量に生成する。このドロスは、鋼板からめっき浴中に溶解する鉄（Ｆｅ）と、めっき浴（溶融金属）に含まれるＡｌ又はＺｎとの金属間化合物である。この金属間化合物のより具体的な組成は、例えば、Ｆｅ_２Ａｌ_５に代表されるトップドロスや、ＦｅＺｎ_７に代表されるボトムドロスである。トップドロスは、上記亜鉛−アルミニウム系溶融めっき鋼板を製造する全てのめっき浴（例えば、ＧＡ浴、ＧＩ浴）で生成する可能性があり、一方、ボトムドロスは、合金化溶融亜鉛めっき浴（ＧＡ浴）でのみ生成する。

トップドロスは、その比重がめっき浴を成す溶融金属よりも小さいため、めっき浴中に浮遊しつつ、最終的には浴面に浮上する。めっき浴中に浮遊するトップドロスの数が多いと、トップドロスが浴中ロール表面に析出して、鋼板に押疵を発生させる原因となる。上記浮遊トップドロスは、浴中ロールの溝に析出して、ロールと鋼板間の見掛けの摩擦係数を低下させるので、ロールスリップや不転を誘発する原因にもなる。更には、比較的径の大きなトップドロスが鋼板に付着すると、製品の外観品位を低下させ、用途によっては降格品となってしまう。

一方、ボトムドロスは、その比重がめっき浴を成す溶融金属よりも大きいため、めっき浴中に浮遊しつつ、最終的にはめっき槽底部に堆積する。めっき浴中のボトムドロスの数が多いと、トップドロスと同様に、浴中ロール疵やロールのスリップ、不転、更には、鋼板への付着による外観品位の著しい劣化などの問題が生じる。しかも、ボトムドロスは、トップドロスの様に浴面に浮上して無害化することがなく、長時間浴中を浮遊したり、一旦めっき槽底部に堆積したボトムドロスが、浴内流動の変化により再びめっき浴中に浮遊したりする。このため、ボトムドロスは、トップドロスより有害であると言える。

特に、めっき鋼板の生産性の向上を図るために、めっき浴に浸漬される鋼板の通板速度を高速化した場合、上記鋼板の高速移動に伴う浴流動により、めっき槽底部に堆積したボトムドロスが浴中に巻き上げられる。上記ドロスは鋼板に付着してドロス疵を発生させるので、めっき鋼板の品質低下の要因となってしまう。従って、従来では、めっき鋼板の品質を確保するために、鋼板の通板速度を抑え、生産性を犠牲にせざるを得なかった。

以上のようなトップドロス及びボトムドロスが引き起こす問題を解決すべく、従来から数多くの提案がなされている。以下に示すように、これらの提案は、めっき浴とドロスとの比重差を利用してドロスを沈降分離又は浮上分離する方法が一般的である。

例えば、特許文献１には、ドロスを含む亜鉛浴をめっき槽から貯留槽に導き、ドロスとめっき浴との比重差を用いて、ドロスを浮上・沈降分離するドロス除去装置が提案されている。この装置において、貯留槽の容量は１０ｍ^３以上であり、亜鉛浴の移送量は２ｍ^３／ｈ以上であり、貯留槽内には浴流を迂回させる邪魔板が設けられている。しかし、特許文献１では、比較的浴流れの緩慢な場合の粒子沈降除去で成立する式を採用して検討しており、ドロス除去効果が過大に評価されている。さらに、特許文献１では、有害ドロスを１００μｍ以上と規定しているが、昨今問題視されるドロス疵には、ドロス径５０μｍ程度のドロスが原因となる疵が含まれている。実際には、特許文献１よりも効果が大きい対策が必要である。ところが、特許文献１に記載の方法では、５０μｍのドロスを除去対象とした場合、４２ｍ^３以上の貯留槽が必要となってしまうため、装置の大型化が避けられず、実用的ではない。また、装置を小型化するためには、ボトムドロスの沈降速度が遅いため、特許文献１以外の対策が必要となる。

特許文献２には、めっき槽内に囲み部材を設け、囲み部材の下部側にボトムドロスを沈降、堆積させることで、ボトムドロスの巻上げを防止するめっき装置が提案されている。しかしながら、この特許文献２に記載の方法では、めっき速度の上昇とともに、めっき浴の上部領域での浴流が激しくなるので、下部領域の浴流も次第に早くなる。このため、小径ドロスは沈降することなく、浴流に乗って上部領域に還流するので、ドロス除去効率が低い。また、現実的なめっき槽容量（例えば２００ｔ）とした場合、小径ドロスは、めっき浴の上部領域と下部領域で還流しながら、時間の経過とともに成長し、やがては下部領域に沈降する。しかしながら、その時には、めっき浴の上部領域及び下部領域には沈殿可能な径まで成長したボトムドロスが多量に浮遊している状態になっているので、ドロス疵対策としては効果が低い。さらに、下部領域に堆積したボトムドロスはいずれ除去する必要があるが、囲み部材があるとドロス除去作業が実質的に不可能である。囲み部材を取り外すためには、かなりの手間と時間とを要するので、特許文献２に記載の技術は実用的ではないと言える。

特許文献３に提案された装置では、めっき容器がめっき槽とドロス除去槽とに分割され、めっき槽内の溶融金属はポンプによってドロス除去槽に移送される。そして、ドロス除去槽がドロスを沈降除去し、清浄化した浴がめっき槽に設けた開口部からめっき槽内に還流される。しかしながら、この特許文献３に記載の方法では、単純に浴とボトムドロスとの比重差のみを用いてドロスを分離する方法であるため、小径ドロスの分離効率が低く、浴流に乗ってめっき槽に還流してしまう。また、現実的なドロス除去槽容量（例えば２００ｔ）とした場合、めっき槽で生成した小径ドロスは、浴流に乗ってめっき槽とドロス分離槽とを循環しながら、時間の経過とともに成長し、やがてはドロス除去槽に沈降する。しかしながら、その時には、めっき槽及びドロス除去槽には沈殿可能な径まで成長したボトムドロスが多量に浮遊している状態になっているので、特許文献３に記載の技術はドロス疵対策としては効果が低いと言える。

また、特許文献４に提案されためっき装置は、めっきポット内のめっき浴をドロス晶出管に導き、ドロス晶出管内でめっき浴に対する冷却及び加熱を複数回繰り返す。これによって、ドロスを成長させて除去し、清浄化しためっき浴を再加熱槽で再加熱した上でめっき槽に戻す。さらに、特許文献５に提案されためっき方法では、めっきポットとは別にサブポットが設けられる。めっきポットからボトムドロスを含む溶融金属はサブポットに移送され、サブポット内の浴がめっきポットより高温に保持され、且つＡｌ濃度が０．１４質量％以上に高められる。これによって、めっき浴に含まれるボトムドロスをトップドロスに変態させて浮上・除去する。

特開平１０−１４０３０９号公報 特開２００３−１９３２１２号公報 特開２００８−０９５２０７号公報 特開平０５−２９５５０７号公報 特開平０４−９９２５８号公報

上述したように、特許文献１〜３に記載の従来のドロス除去方法では、めっき浴の浴温制御を行わずに、単純にドロスとめっき浴との比重差のみを利用して、ドロスを沈降分離又は浮上分離する方法が一般的であった。しかし、かかる除去方法では、小径ドロスが浴流に乗ってめっき槽に還流してしまうため、ドロスを完全に除去することができず、ドロスの除去効率が低いという問題があった。また、めっき浴中の小径ドロスは、分離槽とめっき槽との間で浴流に乗って循環しながら、時間の経過とともに成長し、やがては分離槽に沈殿する。しかし、この時には、沈殿可能な径まで成長したドロスがめっき浴中に多量に浮遊した状態となっているので、めっき鋼板のドロス疵対策としては効果が低かった。

一方、特許文献４に記載の方法では、めっき槽内の溶融金属をドロス晶出管内に移送し、上記めっき浴に対する冷却及び加熱を複数回繰り返すことで、ドロスを成長させて除去する。ところが、この特許文献４に記載の方法を効果的に利用するためには、特許文献４の実施例に記載のように、めっき浴の循環量を０．５ｍ^３／ｍｉｎ（約２００ｔ／ｈ）として、大流量の浴循環が必要である。このような大流量のめっき浴に対し、上記実施例に記載のように２時間の冷却及び加熱を連続的に行うためには、内容積６０ｍ^３（約４００ｔ）のドロス晶出管と、大容量の冷却装置及び加熱装置とが必要となる。また、特許文献４には、ドロス晶出管で成長したドロスを除去する手法が明示されていない。フィルターを用いてドロスを除去する場合には、その交換作業が実質的に不可能であるし、沈降分離によりドロスを除去する場合には、そのための沈降槽が別途必要となり、原理的には可能であるが、現実的には運用が困難である。よって、特許文献４に記載の方法は現実的ではないといえる。

また、特許文献５に記載の方法は、サブポット内のめっき浴の浴温をめっきポットよりも高温に保持し、かつＡｌ濃度を上昇させることで、上記めっき浴に含まれるボトムドロスをトップドロスに変態させて浮上除去するものである。特許文献５の実施例に記載のように、めっきポット内のめっき浴（浴温４６０℃、Ａｌ濃度０．１質量％）を、サブポット内で浴温５００℃、５５０℃に昇温し、Ａｌ濃度を０．１５質量％に上昇させる条件では、ボトムドロスの一部はトップドロスに変態させて浮上分離できるかもしれない。しかし、この方法では、めっき浴におけるＦｅの溶解限が大幅に上昇（めっきポット浴の飽和Ｆｅ濃度：０．０３質量％、サブポット浴の飽和Ｆｅ濃度：０．０９質量％以上）するため、ドロスの多くはめっき浴中に溶解することとなる。つまり、サブポットでめっき浴の浴温を上昇させると、上記めっき浴におけるＦｅの溶解限が増すため、ドロスの大半が上記めっき浴中に溶解してしまい、サブポットにてドロスを浮上分離することができない。従って、上記サブポット内のめっき浴を降温してめっきポットに戻すと、Ｆｅの溶解度差に起因してドロスが大量に生成してしまうこととなる。このように、特許文献５に記載の方法は、現実的にはドロス除去効果に大きな疑問がある。また、特許文献５の方法では、サブポットでのドロス除去処理後に、上記サブポット内でめっき浴をめっきポットの浴温まで降温してから、上記めっき浴を回収するものである。従って、サブポットでのドロス除去処理がバッチ処理に成らざるを得ないため、ドロス除去処理を連続的に行う場合と比べて、ドロス除去性能に劣る。

上述したように、めっき浴中に浮遊するドロスを除去する方法は、古くから検討されており、その多くは、ドロスとめっき浴との比重差を用いた分離方法であった（特許文献１〜３参照。）。このうち、ボトムドロスを沈降分離する方法では、ボトムドロスと亜鉛浴との比重差が小さいため、ボトムドロスの沈降速度が遅く、現実的な分離槽容量ではドロスをほぼ完全に無害化すること（ドロスフリー）は困難であった。

一方、トップドロスを浮上分離する方法は、ボトムドロスを沈降分離する方法よりも有利である。しかし、通常のＧＡ操業条件下では、ボトムドロスのみ、または、ボトムドロスとトップドロスとの混成状態でドロスが生成するため、ボトムドロスをトップドロスに変態させる方法が必要となる。この手段として幾つかの事例が挙げられている（例えば特許文献５参照。）。

しかしながら、上述したように、これまで提案された従来のドロス除去方法は、浴中Ａｌ濃度の制御が困難であったり、その技術思想に技術上の無理があったりするため、実用化されていない。これらの従来方法は、そのドロス除去性能及び効果が不十分であったり、ドロス除去効果自体に大きな疑問があるものであった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、目的とするところは、溶融亜鉛めっき鋼板の製造時にめっき浴中に不可避的に発生するドロスを、効率的かつ効果的に除去して、ほぼ完全に無害化することが可能な、新規かつ改良された溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法を提供することにある。

本願発明者らは、上記事情に鑑みて鋭意努力し、ドロスを効果的かつ効率的に除去して、系内でドロスをほぼ完全に無害化（ドロスフリー）する方法を見出した。この方法は、分割構成された３つの槽、即ち、めっき槽と分離槽と調整槽との間でめっき浴を循環させ、（１）めっき槽よりも浴温が低い分離槽で、めっき浴中に強制的にトップドロスを析出させて比重差分離する工程と、（２）分離槽よりも浴温が高い調整槽で、めっき浴中のＦｅを未飽和状態とし、分離槽で分離除去しきれなかったトップドロスを溶解除去する工程と、を併用する。

上記目的を達成するために、本発明の各態様は、以下の構成を有する。
（ａ） 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は：溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温Ｔ１に保温する第１保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と；前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温Ｔ１よりも低い浴温Ｔ２に保温する第２保温部を有し、浮上分離したトップドロスを除去する分離槽と；前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温Ｔ２よりも高い浴温Ｔ３に保温する第３保温部を有する調整槽と；前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と；前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度Ａ１を測定するアルミニウム濃度測定部と；を備え、前記分離槽の浴温Ｔ２が、前記めっき槽の浴温Ｔ１よりも５℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第２保温部によって制御され、前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔＴｆａｌｌとすると、前記浴温Ｔ１、前記浴温Ｔ２、及び前記浴温Ｔ３が、摂氏温度で、下記式（１）、および下記式（２）を満たすように、前記浴温Ｔ３が前記第３保温部によって制御されるとともに、前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度Ａ１よりも高濃度のアルミニウムを含有する第１の亜鉛含有地金を、前記分離槽に補給し、前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度Ａ２よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第２の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給する。
Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ−１０≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ＋１０ …（１）
Ｔ２＋５≦Ｔ３ …（２）
（ｂ） 前記浴温Ｔ３が摂氏温度で、Ｔ３≦４９３であることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。

（ｅ） 上記（ａ）〜（ｃ）の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記第２の亜鉛含有地金を溶融させるプリメルト槽をさらに備え；前記プリメルト槽で溶融された前記第２の亜鉛含有地金の溶融金属を、前記調整槽内の前記めっき浴に補給してもよい。

（ｈ） 上記の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記循環部が、前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも１つに設けられた溶融金属移送装置を備えてもよい。

（ｉ） 上記の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記鋼板の走行に伴う前記めっき浴の流れによって、前記めっき槽の上部から前記めっき浴が流出するように、前記めっき槽の前記めっき浴出口が、前記鋼板の走行方向下流側に位置していてもよい。

（ｊ） 上記の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも２つが、１つの槽を堰で区切って構成され；前記堰で区切られた各槽の浴温が独立して制御されてもよい。

（ｋ） 上記の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記めっき槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による１時間当たりの前記めっき浴の循環量の５倍以下であってもよい。

（ｌ） 上記の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、前記分離槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による１時間当たりの前記めっき浴の循環量の２倍以上であってもよい。

（ｍ） 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造方法は、溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を、めっき槽、分離槽、調整槽の順に循環させながら：前記めっき槽で、前記調整槽から移送された前記めっき浴を所定の浴温Ｔ１で貯留し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきし；前記分離槽で、前記めっき槽から前記分離槽に移送された前記めっき浴を、前記めっき槽の浴温Ｔ１よりも５℃以上低く、かつ前記溶融金属の融点以上である浴温Ｔ２で貯留して、析出したトップドロスを浮上分離させてこれを除去し；前記調整槽で、前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記分離槽の浴温Ｔ２よりも高い浴温Ｔ３で貯留して、残留ドロスを溶解させ；前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔＴｆａｌｌとすると、前記浴温Ｔ１、前記浴温Ｔ２、及び前記浴温Ｔ３が、摂氏温度で、下記式（３）、および下記式（４）を満たすように、前記浴温Ｔ３を制御するとともに、前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度Ａ１の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度Ａ１よりも高濃度のアルミニウムを含有する第１の亜鉛含有地金を、前記分離槽に補給し、前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度Ａ２よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第２の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給する。
Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ−１０≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ＋１０ …（３）
Ｔ２＋５≦Ｔ３ …（４）

上記（ａ）及び（ｍ）に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び方法によれば、めっき槽、分離槽、調整槽の順にめっき浴を循環させる。これにより、上記めっき槽では、循環浴の滞留時間を短くすることができるので、めっき槽内でドロスが生成したり、有害径まで成長したりすることを回避できる。次いで、上記分離槽では、循環浴の浴温低下によりＦｅを過飽和状態とすることで、浴中のＦｅをトップドロスとして析出させて、浮上分離させることができる。さらに、上記調整槽では、循環浴の浴温上昇によりめっき浴中のＦｅを未飽和状態とすることで、分離槽で分離除去しきれなかった小径のトップドロスを溶解除去することができる。

上記（ａ）、（ｂ）及び（ｍ）の発明によれば、めっき槽でドロスの生成と成長とが抑制され、分離槽でトップドロスが分離除去され、調整槽で残留ドロスが溶解される。このため、めっき浴中に不可避的に発生するドロスをほぼ完全に無害化することができる。
また、分離槽の浴温Ｔ２が、めっき槽の浴温Ｔ１よりも５℃以上低く、かつ、溶融金属の融点以上となるように、第２保温部によって制御されるので、分離槽に貯留されるめっき浴のＦｅ溶解限は低下する。このため、過飽和となったＦｅ量に相当するドロスを強制的に析出させることができる。
更に、浴温Ｔ１、Ｔ２及びＴ３が、摂氏温度で、式（１）および式（２）を満たすように、浴温Ｔ３が第３保温部によって制御されるので、調整槽に貯留されるめっき浴の浴温は分離槽よりも高く保持され、かつめっき槽内でのめっき浴の浴温偏差は小さくなる。このため、調整槽で残留ドロスを溶解すること、かつめっき槽内での有害径ドロスの生成を抑制することができる。
更にまた、めっき槽でのめっき工程で消費されるＡｌを、分離槽への地金投入により補給し、同様に消費されるＺｎを、分離槽または調整槽への地金投入により補給する。このため、めっき槽での地金溶解に伴うドロス発生を防止でき、かつ、めっき槽１のめっき浴を、ＧＩを製造するための適正なＡｌ濃度（例えば０．２００質量％）に維持することができる。
また、上記（ａ）の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴の浴中Ａｌ濃度を、めっき槽および調整槽のその濃度より高濃度とすることができる。このため、より多くのトップドロスを析出させて、浮上分離することができる。
上記（ｅ）の発明によれば、分離槽及び調整槽で地金を溶解する必要がなくなる。このため、地金投入にともなう溶融金属の急激な温度低下と、それが原因で発生するドロスを抑制することができる。
上記（ｈ）の発明によれば、めっき槽、分離槽、および調整槽間のめっき浴の移送を１つの溶融金属移送装置で行える。このため、装置構成を簡素化できる。
上記（ｉ）の発明によれば、めっき槽１内でのめっき浴１０Ａの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。このため、ドロスが、めっき槽１内の滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。
上記（ｊ）の発明によれば、めっき槽、分離槽、調整槽のうち３つ又は２つの槽が一体構成される。このため、装置構成を簡素化できる。
上記（ｋ）の発明によれば、めっき槽におけるめっき浴の滞留時間が短くなる。このため、有害径に成長する前にドロスをめっき槽から分離槽へ流出させることができる。
上記（ｌ）の発明によれば、分離槽におけるめっき浴の滞留時間が長くなる。このため、分離槽でトップドロスを十分に除去することができる。

各種のめっき浴におけるドロス生成範囲を示す三元系状態図である。 浴温が一定の条件での各相のドロスの成長を示したグラフである。 めっき槽におけるドロスの浮遊状態を説明する模式図である。 めっき槽におけるドロスの浮遊状態を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成例１を示す模式図である。 上記実施形態の第１変形例に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成例２を示す模式図である。 上記実施形態の第２変形例に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成例３を示す模式図である。 上記実施形態の第３変形例に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成例４を示す模式図である。 上記実施形態の第４変形例に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成例５を示す模式図である。 上記実施形態に係る、めっき槽の浴温が４６０℃である場合の各槽の許容浴温範囲を示す模式図である。 上記実施形態に係る、各槽におけるめっき浴の状態遷移を示す三元系状態図である。 上記実施形態の変形例に係る、各槽におけるめっき浴の状態遷移を示す三元系状態図である。 本発明の実施例に係る、分離槽の容量とドロス分離比率との関係を示すグラフである。 上記実施例に係る、浴循環量とドロス径との関係を示すグラフである。 上記実施例に係る、めっき槽流入浴の浴温偏差とドロス径との関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面で、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１．ドロス生成とドロス除去方法についての検討］
まず、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法の説明に先立ち、めっき浴中にドロス（トップドロス、ボトムドロス）が生成する要因や、上記ドロスを除去する方法について検討した結果について説明する。

［１．１．ドロス生成範囲］
上述したように、溶融亜鉛−アルミニウム系めっき鋼板は、主成分である亜鉛にアルミニウムが添加された溶融金属を用いてめっきされた鋼板である。例えば、（１）合金化溶融亜鉛めっき鋼板、（２）溶融亜鉛めっき鋼板、（３）亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板などである。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）は、溶融亜鉛めっき直後に４９０〜６００℃で短時間加熱して溶融Ｚｎと鋼とを合金化反応させ、Ｚｎ−Ｆｅ系金属間化合物皮膜を形成した鋼板である。上記ＧＡは、例えば、自動車用鋼板などに多用される。上記ＧＡのめっき層は、鋼板からめっき浴中に溶解したＦｅとＺｎとの合金を含む。ＧＡを製造するためのめっき浴（ＧＡ浴）の組成は、例えば、０．１２５〜０．１４質量％Ａｌ−残Ｚｎである。このＧＡ浴は、鋼板からめっき浴中に溶解したＦｅを更に含む。ＧＡ浴には、めっき密着性を向上させるために、亜鉛浴に対して比較的低濃度のＡｌが添加されている。ＧＡ浴中のＡｌ濃度が高すぎると、いわゆるアルミバリアにより、めっき層がＦｅ−Ｚｎ合金化しにくくなるので、ＧＡ浴のＡｌ濃度は所定の低濃度（０．１２５〜０．１４質量％）に抑えられている。

溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）は、一般的な建材などに多用される。ＧＩを製造するためのめっき浴（ＧＩ浴）の組成は、例えば、０．１５〜０．２５質量％Ａｌ−残Ｚｎである。ＧＩ浴のＡｌ濃度を０．１５〜０．２５質量％とすることで、鋼板に対するめっき層の密着性が非常に高くなり、鋼板の変形に追従してめっき層が脱離しないようにできる。

亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板は、例えば、耐久性ニーズが高い建材などに多用される。上記鋼板を製造するためのめっき浴の組成は、５質量％Ａｌ−残Ｚｎ、１１質量％Ａｌ−残Ｚｎなどである。亜鉛浴中に十分な量のＡｌが含有されているので、ＧＩよりも高耐食性を有する。

これらの溶融亜鉛−アルミニウム系溶融めっき鋼板を製造するためのめっき浴では、浴中に溶解したＦｅとＡｌまたはＺｎとの金属間化合物であるトップドロス及びボトムドロスが多量に生成する。めっき浴中のドロスの生成は、めっき浴の温度（浴温）と、めっき浴中のＡｌ濃度及びＦｅ濃度（鋼板からめっき浴に溶解するＦｅの溶解度）とに依存する。

図１は、上記各種のめっき浴におけるドロス生成範囲を示す三元系状態図である。図１の横軸はめっき浴中のＡｌ濃度（質量％）であり、縦軸はめっき浴中のＦｅ濃度（質量％）である。

図１に示すように、めっき浴中のＦｅ濃度が、Ａｌ濃度に応じて定まる所定濃度を超えると、ドロスが生成する。例えば、浴温Ｔが４５０℃で、Ａｌ濃度が０．１３質量％のＧＡ浴では、浴中Ｆｅ濃度が約０．０２５質量％より高くなると、ボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）が生成する。また、浴温Ｔが４５０℃で、Ａｌ濃度が０．１４質量％のＧＡ浴では、Ｆｅ濃度が約０．０２５質量％より高くなると、トップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）が生成し、更にＦｅ濃度が高くなると、トップドロスに加え、ボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）が生成する。このように、上記条件では、トップドロスとボトムドロスとが混成する。

一方、ＧＩ浴はＧＡ浴よりＡｌ濃度が高いので（例えば０．１５〜０．２５質量％）、ＧＩ浴で生成するドロスは、トップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）のみとなる。例えば、浴温Ｔが４５０℃のＧＩ浴では、浴中Ｆｅ濃度が約０．０１質量％より高くなると、トップドロスが生成する。なお、図示はしないが、亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板用のめっき浴でも、Ａｌ濃度が十分に高いので（例えば２〜２５質量％）、トップドロスのみが生成する。

また、図１から分かるように、同一のめっき浴でも、浴温Ｔが高いほど、ドロスが生成するＦｅ濃度の下限値が高くなる。例えば、Ａｌ濃度が０．２質量％のＧＩ浴で、トップドロスが生成する条件は以下の通りである：（１）浴温Ｔが４５０℃である場合、Ｆｅ濃度が約０．００７質量％以上、（２）浴温Ｔが４６５℃である場合、Ｆｅ濃度が約０．０１４質量％以上、（３）浴温Ｔが４８０℃である場合、Ｆｅ濃度が約０．０２質量％以上。従って、ＧＩ浴中のＦｅ濃度が一定である場合（例えば、０．０１質量％Ｆｅ）、浴温Ｔを４５０℃から４６５℃に上昇させれば、Ｆｅが過飽和状態から不飽和状態となるので、トップドロスがＧＩ浴中に溶解して消失することとなる。逆に、浴温Ｔを４６５℃から４５０℃に低下させれば、Ｆｅが不飽和状態から過飽和状態となるので、ＧＩ浴中にトップドロスが生成することとなる。

［１．２．ドロスの生成要因］
次に、めっき浴中のドロスの生成要因について説明する。ドロスの生成要因としては、例えば以下の（１）〜（３）の要因が考えられる。以下に各々の要因について説明する。

（１）めっき浴に対する地金の溶解
めっき槽で鋼板をめっきするために消費された溶融金属をめっき浴に補給するために、地金が用いられる。固形状の地金は、操業中に適宜のタイミングで高温のめっき浴に浸漬され、めっき浴中で溶解して液状の溶融金属となる。溶融亜鉛めっきの場合、少なくともＺｎを含有する亜鉛含有地金が用いられるが、上記亜鉛含有地金は、めっき浴の組成に応じて、Ｚｎ以外にもＡｌ等の金属も含有する。地金の融点は、地金の組成に応じて異なるが、例えば４２０℃であり、めっき浴の浴温（例えば４６０℃）よりも低い。

めっき浴に浸漬された地金が溶解するとき、上記地金の周辺の溶融金属の温度がめっき浴の浴温Ｔよりも低下する。つまり、めっき浴に浸漬された地金周辺の温度（例えば４２０℃）と、めっき浴の浴温Ｔ（例えば４６０℃）との間に温度差が生じる。従って、浴中Ｆｅが飽和状態であれば、地金周辺の低温度領域で比較的容易に大量のドロスが生成する。生成するドロス相は状態図に依る（図１参照。）。

通常、めっき槽では鋼板が常に浸漬され、活性な鉄面が露出しているので、浴中Ｆｅ濃度は飽和状態にある。よって、Ｆｅが飽和状態にあるめっき浴で、地金の投入に伴い、上記地金周辺の溶融金属の温度が急激に低下すれば、過飽和のＦｅと、浴中のＺｎ又はＡｌとが反応して、ドロスが生成する。なお、プリメルト槽を用いて地金を予め溶解させてから、その溶融金属をめっき槽のめっき浴に補給する場合には、プリメルト槽ではＦｅが未飽和状態であるため、ドロスは殆ど生成しない。

（２）めっき浴温Ｔの変動
上記地金溶解に次ぐドロス生成の要因として、めっき浴の浴温Ｔの変動が挙げられる。浴温Ｔが上昇するとめっき浴のＦｅ溶解限が高くなるので、めっき浴に浸漬される鋼板からさらにＦｅが溶出し、そして、速やかに、めっき浴中のＦｅが飽和濃度に達する。このめっき浴の浴温Ｔが低下すると、めっき浴のあらゆる場所でＦｅは過飽和状態となり、速やかにドロスが生成する。さらに、このドロスを含む低温のめっき浴の浴温Ｔが再上昇してＦｅ溶解限が高くなったとしても、ドロスの分解（消失）より鋼板からのＦｅ溶出速度が速いので、上記ドロスが分解（消失）することはない。つまり、鋼板が浸漬されているめっき槽で、低温のめっき浴（Ｆｅ過飽和状態）の浴温を上昇させても、ドロスを消失させることは困難である。

一方、上記ドロスを含む低温の溶融金属を鋼板の浸漬がない槽に移送し、昇温して長時間放置すれば、めっき浴はＦｅ未飽和状態となり、ドロスを分解（消失）することができる。よって、かかる観点から、後述する本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置では、分離槽でめっき浴中にドロスを生成させた後に、上記めっき浴を、鋼板の浸漬がない調整槽に移送して、浴温Ｔを上昇させ、ドロスを溶解（消失）させている。

（３）その他の要因
めっき浴中のＡｌ濃度の変動、及びめっき槽中の温度偏差も、ドロスの生成要因となる。めっき浴中のＡｌ濃度が上昇すれば、めっき浴中のＦｅ溶解限は低下するので、ＡｌとＦｅとの金属間化合物であるトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）が生成しやすくなる。また、めっき槽中の浴流動が低下して、めっき槽内の攪拌力が低下すると、めっき槽底部のめっき浴の温度が低下し、ドロスが生成する。その後、浴流動が回復すると、めっき槽底部に堆積したドロスがめっき浴中に舞い上がる。

［１．３．ドロスの比重差分離］
めっき浴を成す溶融金属とドロスとの比重差を用いて、トップドロスを浮上分離又はボトムドロスを沈降分離する方法が知られている。一般に、ボトムドロスの比重は、例えば、７０００〜７２００ｋｇ／ｍ^３であり、トップドロスの比重は、例えば、３９００〜４２００ｋｇ／ｍ^３である。一方、亜鉛浴の比重は、その温度、Ａｌ濃度に応じて多少変動するが、例えば、６６００ｋｇ／ｍ^３である。

従って、亜鉛浴中でドロスを比重差分離する場合、トップドロスは、亜鉛浴との比重差が大きく、比較的容易に浮上するので、上記トップドロスを浮上分離して系外排出することは比較的容易である。しかし、ボトムドロスは、亜鉛浴との比重差が殆どないので、上記ボトムドロスを沈降させるには、浴流動が低い条件下で長時間の静置が必要となる。特に、小径のボトムドロスは沈降が困難である。また、ボトムドロスは、槽底部に堆積するので、再巻上げの懸念があると共に、最終的な系外排出（槽底部からのボトムドロスの汲み上げ作業）は簡単ではない。

このように、めっき槽中のドロス、特に、槽底部に堆積したボトムドロスを除去することは困難である。従来でも様々な除去方法が提案されていたが（特許文献１〜５参照。）、上記ドロスを高い除去効率で容易に分離除去する方法は未だ提案されていない。

［１．４．浴温変動とドロス成長との関係］
図２は、浴温が一定の条件での各相のドロスの成長を示したグラフである。図２の横軸は時間（日数）であり、縦軸はドロス粒子の平均粒径（μｍ）である。この図２は、ＧＡ浴で生成するボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）と、ＧＡ浴及びＧＩ浴等で生成するトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）の成長を示している。

図２に示すように、いずれの相のドロスであっても、浴温Ｔ等の条件が一定であれば、成長速度は遅い。例えば、浴温が一定の条件では、ボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）は、２００時間で平均粒径１５μｍから２０μｍ程度までしか成長せず、トップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）は、２００時間で平均粒径１５μｍから３５μｍ程度までしか成長しない。

次に、表１を参照して、浴温を低下させた場合のドロスの生成挙動について観察した結果を説明する。表１は、組成の異なる３種のめっき浴Ａ〜Ｃを、所定の冷却速度（１０℃／ｓｅｃ）で４６０℃から４２０℃まで冷却した場合のドロス成長状態を示す。

表１に示すように、冷却速度１０℃／ｓｅｃで浴温Ｔを４６０℃から４２０℃まで低下させ、めっき浴中のＦｅを未飽和状態から過飽和状態に移行させた場合には、ドロスの生成と成長の速度は非常に速い。例えば、０．１３質量％Ａｌのめっき浴Ａ（ＧＡ浴）では、わずか４秒間で、粒径約５０μｍのボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）が生成している。また、０．１４質量％Ａｌのめっき浴Ｂ（ＧＡ浴）では、粒径約４０μｍのボトムドロス（ＦｅＺｎ_７）と、粒径約１０μｍのトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）とが混成している。さらに、０．１８質量％Ａｌのめっき浴Ｃ（ＧＩ浴）では、粒径約５μｍ、１０μｍ、２５μｍの３つのトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）が生成している。

以上のように、浴温Ｔが一定である条件下では（図２参照。）、ボトムドロス及びトップドロスのいずれも成長速度が遅い。従って、めっき槽におけるめっき浴の浴温Ｔを極力一定に保つことができれば、めっき槽でのドロスの成長を抑制できることが分かる。一方、浴温Ｔを低下させた場合、浴中のＦｅが未飽和状態から過飽和状態に移行するので、ドロスの成長速度は非常に速い（表１参照。）。従って、めっき槽のめっき浴を分離槽に移送し、浴温Ｔを低下させることによって、分離槽のめっき浴中で、強制的にトップドロスを析出させ、このトップドロスを効率的に浮上分離することが可能となる。

［１．５．めっき速度とドロスとの関係］
図３Ａと３Ｂは、ＧＡ浴におけるドロスの浮遊状態を説明する模式図である。図３Ａは、めっき速度が１５０ｍ／ｍｉｎ以下の通常操業時の状態、図３Ｂは、めっき速度が高速操業時（例えば、２００ｍ／ｍｉｎ以上）の状態を示す。

通常のＧＡ浴では、ボトムドロスが生成し、そのうち粒径が大きなものから順に、めっき槽底部に沈降、堆積する。めっき速度（鋼板の通板速度）が遅い、例えば１００ｍ／ｍｉｎ未満である場合、槽底部に堆積したボトムドロスが、浴流動により巻き上げられることはほとんどない。しかし、めっき速度が１００ｍ／ｍｉｎ以上となると、図３Ａに示すように、ボトムドロスのうち、小径ドロスのみならず、比較的径の大きな中径ドロスも、鋼板走行に伴う随伴流によって槽底部から巻き上げられ、めっき槽のめっき浴中を浮遊する。従って、めっき槽におけるドロスの生成量及び堆積量が多いと、めっき鋼板の生産性を阻害してしまう。このように、めっき速度が１５０ｍ／ｍｉｎ以下では、主として小中径ドロスが浴中に浮遊する。

さらに、従来、生産性を確保するために抑制されてきためっき速度（例えば１５０ｍ／ｍｉｎ以下）を、例えば２００ｍ／ｍｉｎまたはそれ以上とする場合、図３Ｂに示すように、粒径に関わらず、全てのボトムドロスが浮遊する。つまり、高速通板に伴う激しい浴流動により、ボトムドロスは槽底部に堆積することができず、大径のドロスまでもが、めっき浴中に浮遊する。従って、めっき浴におけるドロスのほぼ完全な無害化（ドロスフリー）を達成できない限り、めっき速度の高速化は困難である。

［１．６．ドロス疵］
ドロス疵は、めっき浴中に生成するドロスに起因しためっき鋼板の疵であり、例えば、ドロス付着によるめっき鋼板の外観の劣化や、浴中ロールにおけるドロス起因の押疵などを含む。ドロス疵を発生させるドロスの径は、１００μｍ〜３００μｍと言われているが、昨今では、粒径５０μｍ程度の非常に小さいドロスに起因したドロス疵も観察されている。従って、かかる微小なドロス疵の発生を防ぐためにも、めっき浴中におけるドロスフリーが希求されている。

［２．溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成］
次に、図４〜９を参照して、本発明の一実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の模式図であり、図５〜８は、それぞれ、同実施形態の第１〜第４変形例の模式図であり、図５〜８は、それぞれ、同実施形態の第１〜第４変形例を示す模式図である。図９は、本実施形態に係るめっき槽１に貯留されるめっき浴１０Ａの浴温が４６０℃である場合の各槽の許容浴温範囲を示す模式図である。以下、めっき槽１に貯留されるめっき浴の浴温をＴ１及びアルミニウム濃度をＡ１と呼ぶ。同様に、分離槽２に貯留されるめっき浴の浴温をＴ２及びアルミニウム濃度をＡ２、調整槽３に貯留されるめっき浴の浴温をＴ３及びアルミニウム濃度をＡ３と呼ぶ。

図４〜８に示すように、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置（以下、溶融めっき装置という。）は、鋼板１１をめっきするためのめっき槽１と、ドロスを分離するための分離槽２と、めっき浴１０中のＡｌ濃度を調整するための調整槽３と、を備える。さらに、上記溶融めっき装置は、鋼板１１をめっきするための溶融金属（めっき浴１０）を、めっき槽１→分離槽２→調整槽３→めっき槽１の順で循環させる循環部を備える。めっき浴１０は、少なくとも溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であり、例えば、上記ＧＩ浴である。以下に、本実施形態に係る溶融めっき装置の各構成要素について説明する。

［２．１．めっき浴の循環部の構成］
まず、循環部について説明する。循環部は、めっき槽１、分離槽２又は調整槽３のうち少なくとも１つ以上に付随して設けられた溶融金属移送装置５と、これら３つの槽の間を相互に接続する溶融金属の流路（例えば、連通管６、７、移送管８、オーバーフロー管９）と、を備える。上記溶融金属移送装置５は、溶融金属（めっき浴１０）を移送可能であれば任意の装置で構成することができ、例えば、機械式のポンプであってもよいし、電磁誘導式のポンプであってもよい。

また、溶融金属移送装置５は、めっき槽１、分離槽２及び調整槽３の全ての槽に付随して設けてもよいし、これら３槽のうち任意の２槽若しくは１槽に付随して設けてもよい。しかし、装置構成を簡素化する観点からは、上記移送装置５を１か所にのみ設け、残りの槽は連通管６、７や移送管８、オーバーフロー管９等で接続することによって、上記３つの槽間で溶融金属を流通させることが好ましい。図４〜８の例では、溶融金属移送装置５として、上記溶融金属を送出する機械式ポンプが、めっき槽１と調整槽３との間の流路である移送管８に設置されている。後述するように、調整槽３からめっき槽に移送されるめっき浴は、ドロスがほとんど除去されている清浄なめっき浴である。このように、溶融金属移送装置５を清浄なめっき浴にのみ使用することで、溶融金属移送装置５のドロス詰まりなどの故障を最小限化することが可能となる。

このように、本実施形態では、めっき槽１、分離槽２及び調整槽３間でめっき浴１０を循環させるために、連通管６、７や移送管８、オーバーフロー管９等の配管を用いて、めっき槽１、分離槽２及び調整槽３間を相互に連通させている。このように、浴循環のために配管を用いる場合、浴流動による配管内壁のエロージョンを抑制することや、配管内での浴の温度低下や凝固を防止することなどが望ましい。そのためには、配管内にセラミックスを施工した二重管を採用することや、更には、配管の外壁を保温または加熱することが好ましい。特に、浴循環の開始前には、配管を予熱し、配管内での浴の凝固を防止することが好ましい。

［２．２．槽の全体構造］
次に、めっき槽１、分離槽２及び調整槽３の全体構成例について詳述する。図４、図５（第１変形例）及び図８（第４変形例）に示すように、めっき槽１、分離槽２、調整槽３は、各々独立した槽構成としてもよい。例えば、図４に示す構成では、めっき槽１、分離槽２、調整槽３が水平方向に並設されて、めっき槽１と分離槽２との上部が連通管６で連通され、分離槽２と調整槽３との下部が連通管７で連通され、調整槽３とめっき槽１とが、溶融金属移送装置５が設置される移送管８で連通されている。このように、各槽めっき浴の湯面の高さを同じにして、連通管などの配管を用いてめっき浴を循環させ、最下流でのみ溶融金属移送装置５を使用することで溶融めっき装置の全体構成を簡素化できる。また、図５に示す第１変形例の構成では、めっき槽１の側壁の上部側にオーバーフロー管９が設置されており、めっき槽１からオーバーフローしためっき浴１０Ａがオーバーフロー管９を通じて分離槽２に流下するようになっている。

また、めっき槽１、分離槽２、調整槽３は、機能的に独立していればよい。例えば、図７に示す第３変形例のように、比較的大型の単一の槽内を２つの堰２１、２２で３つの領域に区切ることによって、めっき槽１、分離槽２、調整槽３を構成し、見掛け上、３つの槽が一体化した構成にしてもよい。或いは、図６に示す第２変形例のように、単一の槽内を１つの堰２３で２つの領域に区切ることによって、分離槽２と調整槽３とを構成し、上記分離槽２と調整槽３とを一体化し、めっき槽１のみを独立させた槽構成にしてもよい。このように、めっき槽１、分離槽２、調整槽３のうち３つ又は２つの槽を一体構成することで、装置構成を簡素化できる。

ただし、後述する特徴的なドロス除去方法を実現するためには、上記図４〜８のいずれの槽構成の場合も、各槽で浴温と浴中Ａｌ濃度をそれぞれ独立に制御する必要がある。具体的には、めっき槽１で浴温Ｔ１と浴中Ａｌ濃度Ａ１を制御し、分離槽２で浴温Ｔ２と浴中Ａｌ濃度Ａ２を制御し、調整槽３で浴温Ｔ３と浴中Ａｌ濃度Ａ３を制御する。このため、めっき槽１、分離槽２、調整槽３のそれぞれには、貯留するめっき浴の浴温Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を制御するための不図示の保温部１、保温部２、保温部３が設置されている。上記保温部は、加熱装置と浴温制御装置を備える。上記加熱装置は、各槽のめっき浴を加熱し、上記浴温制御装置は、上記加熱装置の動作を制御する。このように、保温部１、保温部２、保温部３によって、めっき槽１、分離槽２、調整槽３の浴温が、それぞれ、予め設定された温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に保たれるように制御される。また、各槽の浴中Ａｌ濃度を独立に制御するため、各槽のアルミニウム濃度測定用サンプルを人手によって定期的に採取してもよいが、各槽はアルミニウム濃度測定部をそれぞれに備えていることが望ましい。上記アルミニウム濃度測定部は、アルミニウム濃度測定用サンプルの採取装置や、溶融金属または合金用のアルミニウム濃度センサーなどで構成される。サンプル採取装置で採取したサンプルのアルミニウム濃度を化学分析機により定期的に測定するか、アルミニウム濃度センサーを用いてめっき浴のアルミニウム濃度を連続的に測定すればよい。このアルミニウム測定結果をもとに、浴循環量の調整や第１及び第２の亜鉛含有地金の投入を行って、各槽の浴中Ａｌ濃度を独立に制御する。

また、上記図４〜８のいずれの例でも、めっき槽１の上部で、かつ鋼板１１の走行方向下流側に配置される、連通管６やオーバーフロー管９、堰２１によって形成されるめっき浴出口から、めっき浴１０Ａが流出して分離槽２に流入する。これは、鋼板１１の走行に伴うめっき浴１０Ａの流れを利用して、めっき槽１内でめっき浴１０Ａの滞留を生じることなく、全てのめっき浴１０Ａを循環できるという効果がある。さらに、上記図４〜８のいずれの例でも、分離槽２の底部から流出しためっき浴１０Ｂが調整槽３に流入するように、連通管７や堰２２、２３が配置されている。後述するように、分離槽２ではトップドロスを浮上分離するため、分離槽２のめっき浴１０Ｂの底部よりも上部の方がトップドロスを高密度で含有している。そこで、分離槽２の底部のめっき浴１０Ｂを調整槽３に移送することで、トップドロスの含有率が低い底部のめっき浴１０Ｂを調整槽３に移送でき、ドロス除去効率が高まる。

［２．３．各槽の構成］
次に、めっき槽１、分離槽２、調整槽３の各槽の構成について説明する。

（１）めっき槽
まず、めっき槽１について説明する。図４〜８に示すように、めっき槽１は、（ａ）上記溶融金属を含有するめっき浴１０Ａを所定の浴温Ｔ１で貯留し、（ｂ）上記めっき浴１０Ａ中に浸漬された鋼板１１をめっきする機能を有する。上記めっき槽１は、実際に鋼板１１をめっき浴１０Ａに浸漬させ、上記鋼板１１に対して溶融金属をめっきするための槽である。上記めっき槽１のめっき浴１０Ａの組成、浴温Ｔ１は、製造対象のめっき鋼板の種類に応じて適正範囲に維持される。例えば、めっき浴１０がＧＩ浴である場合、図９に示すように、めっき槽１の浴温Ｔ１は、保温部１により、４６０℃程度に維持される。

めっき槽１のめっき浴１０Ａ中には、シンクロール１２及びサポートロール（図示せず。）等の浴中ロールが配置されており、上記めっき槽１の上方には、ガスワイピングノズル１３が配置されている。めっき対象である帯状の鋼板１１は、めっき槽１のめっき浴１０Ａ中に斜め下方に進入し、シンクロール１２で進行方向が変換されて、めっき浴１０Ａから鉛直上方に引き上げられ、ガスワイピングノズル１３により鋼板１１表面の余分な溶融金属が払拭される。

また、めっき槽１におけるめっき浴１０Ａの貯留量（めっき槽１の容量）Ｑ１［ｔ］は、上記循環部による１時間当たりのめっき浴１０の循環量ｑ［ｔ／ｈ］の５倍以下であることが好ましい。上記めっき浴１０Ａの貯留量Ｑ１が上記循環量ｑの５倍より大きい場合、めっき槽１におけるめっき浴１０Ａの滞留時間が長くなるので、めっき浴中１０Ａ中でドロスが生成及び成長する可能性が高まる。従って、上記めっき浴１０Ａの貯留量Ｑ１を上記循環量ｑの５倍以下とすることで、めっき槽１におけるめっき浴１０Ａの滞留時間を所定時間以下に短縮できる。この条件では、めっき槽１のめっき浴１０Ａ中に鋼板１１からＦｅが溶解しても、上記めっき浴１０Ａ中にドロスが生成しないか、又は、たとえドロスが生成したとしても有害な粒径に成長する前に、上記ドロスを含むめっき浴１０Ａが分離槽２に流出する。ただし、めっき槽１の形状によっては、槽内でめっき浴１０Ａの滞留が生じ、この滞留部でドロスが有害化する懸念があるため、めっき槽１の容量Ｑ１は可能な限り小さい方が望ましい。

また、溶融めっき操業中は常時、めっき槽１内のめっき浴１０Ａの一部が、連通管６やオーバーフロー管９、堰２１によって形成されるめっき浴出口から、分離槽２に流出する。そして、後述する調整槽３からめっき浴１０Ｃの一部が移送管８等を通じてめっき槽１内に流入する。このめっき浴１０Ｃがめっき槽１内へ流入する場所を鋼板１１の走行方向上流側、そして、めっき浴１０Ａが分離槽２へ流出するめっき浴出口の場所を、めっき槽１の上部で、かつ鋼板１１の走行方向下流側に配置することが好ましい。これにより、めっき槽１内でのめっき浴１０Ａの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。そのため、ドロスが、めっき槽１内の局所的な滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。ここで、鋼板１１の走行方向上流側とは、めっき槽１内での鋼板１１の侵入箇所と、引き上げ箇所とが分かれるように縦方向に二分割した場合の、鋼板１１の侵入箇所を含む側である。鋼板１１の走行方向下流側とは、同様に、めっき槽１を二分割した場合の鋼板１１の引き上げ箇所を含む側である。

（２）分離槽
次に、分離槽２について説明する。図４〜８に示すように、分離槽２は、（ａ）上記めっき槽１から移送されためっき浴１０Ｂを、めっき槽１のめっき浴１０Ａの浴温Ｔ１よりも低い浴温Ｔ２で貯留し、（ｂ）上記めっき浴１０Ｂ中のＦｅを過飽和としてトップドロスを析出させ、この析出したトップドロスを浮上分離により除去する機能を有する。ＧＩ浴は、元々Ａｌ濃度がＧＡ浴よりも高いので、分離槽２の浴温Ｔ２をめっき槽１の浴温Ｔ１よりも低下させるだけで、分離槽２のめっき浴１０Ｂの状態（浴温及び組成）はトップドロス生成域となる。

例えば、めっき浴１０がＧＩ浴である場合、図９に示すように、分離槽２の浴温Ｔ２は、保温部２により、めっき槽１の浴温Ｔ１よりも５℃以上低い温度、かつ、めっき浴１０を成す溶融金属の融点Ｍ（例えばＧＩ浴の融点４２０℃）以上の温度に維持される（例えば、４２０℃≦Ｔ２≦Ｔ１−５℃）。このように、めっき槽１から分離槽２にめっき浴１０を移送して、その浴温Ｔ２を低下させることで、分離槽２で、めっき浴１０Ｂ中でボトムドロスを析出させずに、トップドロスのみを強制的に析出させることができる。このため、比重差を用いた浮上分離により好適に上記トップドロスを除去することができる。

この原理についてより詳細に説明する。めっき槽１から分離槽２に流入するめっき浴１０Ａ中には、鋼板１１から溶解したＦｅが含まれている。上記めっき浴のＦｅ溶解限は、浴温Ｔの低下（Ｔ１→Ｔ２）に伴って低下する。このため、分離槽２のめっき浴１０Ｂでは、Ｆｅが過飽和状態となり、上記過飽和となったＦｅ量に相当するドロスが析出する。めっき浴１０がＧＩ浴である場合、浴温Ｔの低下により分離槽２で析出するドロスは、ほぼトップドロスとなる。図１で示したように、ＧＩ浴のＡｌ濃度は０．１５〜０．２５質量％であり、ＧＡ浴よりも高いので、分離槽２の浴温Ｔ２をめっき槽１の浴温Ｔ１よりも低下させるだけで、分離槽２のめっき浴１０Ｂの状態（浴温及び組成）はトップドロス生成域となる。従って、かかるＧＩ浴で生成するドロスは、トップドロスのみであり、ボトムドロスはほとんど生成しない。従って、分離槽２のめっき浴１０Ｂ（ＧＩ浴）のＡｌ濃度Ａ２は、トップドロスの生成範囲である０．１４質量％より高いので、分離槽２で析出するドロスはトップドロスとなる。

このように、分離槽２のめっき浴１０Ｂ中でトップドロスのみを析出させることで、上記めっき浴１０Ｂ中に析出するドロスの比重が溶融金属（めっき浴１０）の比重より小さくなる。よって、分離槽２にて、トップドロスを好適に浮上分離して、容易に除去することができる。

なお、分離槽２の浴温Ｔ２をめっき槽１の浴温Ｔ１よりも低下させるのは、浴中のＦｅを過飽和状態にするためであり、分離槽２の浴温Ｔ２を溶融金属の融点Ｍ以上とするのは、めっき浴１０Ｂの凝固を避けるためである。

以上のように、分離槽２では、めっき浴１０の浴温Ｔの低下により、めっき浴１０Ｂ中に大量のトップドロスを強制的に生成させる。上記トップドロスは、めっき浴１０Ｂとの比重差によりめっき浴１０Ｂ中を浮上し、浴面に捕捉されるが、このトップドロスの浮上分離には、ある程度の時間が必要である。そこで、分離槽２におけるめっき浴１０Ｂの貯留量（分離槽２の容量）Ｑ２［ｔ］は、上記循環部による１時間当たりのめっき浴１０の循環量ｑ［ｔ／ｈ］の２倍以上であることが好ましい。これにより、めっき浴１０がめっき槽１から分離槽２に流入してから、調整槽３に流出するまでに、平均で２時間以上の浮上分離時間を得ることができるので、分離槽２でトップドロスを十分に除去することが可能となる。一方、分離槽２におけるめっき浴１０Ｂの貯留量Ｑ２が、上記１時間当たりのめっき浴１０の循環量ｑの２倍未満であると、トップドロスの浮上分離時間を十分に得られないので、トップドロスの除去効率が低下してしまう。

なお、溶融めっき操業中は常時、上記めっき槽１からめっき浴１０Ａの一部が連通管６、オーバーフロー管９等を通じて分離槽２内に流入するとともに、上記分離槽２内のめっき浴１０Ｂの一部が連通管７等を通じて調整槽３に流出する。

（３）調整槽
次に、調整槽３について説明する。図４〜８に示すように、調整槽３は、（ａ）上記分離槽２から移送されためっき浴１０Ｃを、めっき槽１の浴温Ｔ１及び分離槽２の浴温Ｔ２よりも高い浴温Ｔ３で貯留し、（ｂ）上記めっき浴１０Ｃ中のＦｅを未飽和として、めっき浴１０Ｃ中に含まれるドロスを溶解させるとともに、（ｃ）めっき槽１の浴温Ｔ１及びＡｌ濃度Ａ１を一定に維持するために、めっき槽１に移送するめっき浴１０Ｃの浴温Ｔ３及びＡｌ濃度Ａ３を調整する機能を有する。

かかる調整槽３は、めっき槽１で消費される溶融金属を補給するための地金（第１又は第２の亜鉛含有地金に相当する。）が投入及び溶解される槽である。上記調整槽３は、上記分離槽２で低下させた浴温Ｔを復熱する役割も有する。更には、分離槽２に高Ａｌ濃度の亜鉛含有地金（第１の亜鉛含有地金）を補給して、分離槽２にて浴中Ａｌ濃度Ａ２を高濃度化させる場合（後述の図１０参照。）には、調整槽３は、低Ａｌ濃度の亜鉛含有地金（第２の亜鉛含有地金）の補給を受けて、浴中Ａｌ濃度を低下させて適正化する役割も有する。

調整槽３にて、めっき浴１０の浴中Ａｌ濃度を低下するためには、上記第２の亜鉛含有地金として、分離槽２のめっき浴１０Ｂ中のＡｌ濃度Ａ２よりも低濃度のＡｌを含有する亜鉛含有地金、又は、Ａｌを含有しない亜鉛含有地金を、調整槽３のめっき浴１０Ｃに投入、溶解すればよい。この低Ａｌ濃度地金の補給により、調整槽３からめっき槽１に移送するめっき浴１０ＣのＡｌ濃度Ａ３を適正化できるので（Ａ２＞Ａ３＞Ａ１）、めっき槽１のめっき浴１０ＡのＡｌ濃度Ａ１を、所望のＧＩ浴の組成に適した一定の適正濃度に維持することができる。例えば、ＧＩ浴では、めっき槽１のめっき浴１０ＡのＡｌ濃度Ａ１を０．１５〜０．２５質量％の範囲内の一定濃度に維持できる。

一方、分離槽２に何らの亜鉛含有地金を補給しない場合（後述の図１１参照。）には、めっき槽１のめっき浴１０Ａ中のＡｌ濃度Ａ１よりも高濃度のＡｌを含有する亜鉛含有地金（第１の亜鉛含有地金）を調整槽３に投入することで、めっき槽１で消費される溶融金属（Ａｌ及びＺｎ）を補給すればよい。この場合、調整槽３は、上記高Ａｌ濃度の亜鉛含有地金（第１の亜鉛含有地金）の補給を受けて、浴中Ａｌ濃度を上昇させて適正化するとともに、系内にＺｎを補給する役割を有する。

また、調整槽３の浴温Ｔ３は、保温部３により、上記めっき浴１０Ｃがめっき槽１に流入しても問題とならないような温度範囲にする必要がある。そこで、図９に示すように、調整槽３の浴温Ｔ３は、めっき槽１の浴温Ｔ１に浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌを加えた温度と、±１０℃以内の温度差となることが好ましい（Ｔ１＋ΔＴ_ｆａｌｌ−１０℃≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴ_ｆａｌｌ＋１０℃）。ここで、上記浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌとは、調整槽３からめっき槽１にめっき浴１０Ｃを移送するときに自然に生じる上記めっき浴１０Ｃの浴温降下値である。調整槽３の浴温Ｔ３が上記温度範囲を外れると、めっき槽１内の浴温分布が大きくなり、めっき槽１内でのドロス生成と成長とが助長されてしまう。なお、めっき槽１の入口におけるめっき浴１０Ｃの浴温Ｔ４は、めっき槽１の浴温Ｔ１に対し±１０℃の範囲内となる（Ｔ１−１０℃≦Ｔ４≦Ｔ１＋１０℃）。

さらに、分離槽２で除去しきれなかった小径の残留ドロスをめっき浴１０Ｃ中に溶解させるため、調整槽３の浴温Ｔ３は、分離槽２の浴温Ｔ２よりも５℃以上高いことが好ましい（Ｔ３≧Ｔ２＋５℃）。各槽の浴温Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は誘導加熱装置等で制御されるが、制御精度の限界から通常±３℃程度の浴温変動が避けられない。このような浴温制御実態、すなわち、浴温変動の最大値（目標浴温＋３℃）、及び最小値（目標浴温−３℃）を考慮すると、調整槽３の浴温Ｔ３（目標値）は、分離槽２の浴温Ｔ２（目標値）よりも少なくとも５℃以上高くしておくことが好ましい。これにより、調整槽３のめっき浴１０Ｃ中のＦｅを未飽和状態にすることができる。つまり、分離槽２から移送されためっき浴１０Ｂ中に含まれる小径の残留ドロスを、調整槽３にて確実に溶解して除去できる。浴温Ｔ３とＴ２との温度差が５℃未満である場合には、Ｆｅ未飽和度が不十分であり、分離槽２から調整槽３に流入した残留ドロスを十分に溶解することができない。

また、調整槽３におけるめっき浴１０Ｃの貯留量（調整槽３の容量）Ｑ３［ｔ］は、上記地金の溶解、浴温Ｔ３の維持及びめっき槽１へ送浴が可能であれば任意の量でよく、特に規定されない。

ところで、調整槽３に低Ａｌ濃度地金（上記第１又は第２の亜鉛含有地金）を投入する際、調整槽３のめっき浴１０Ｃに浸漬された地金周辺では、最低で地金の融点まで局部的な浴温低下が生じるので、ドロスが生成する。調整槽３のめっき浴１０ではＦｅは未飽和状態であるので、上記生成したドロスは比較的早期に溶解するため、通常は無害である。ただし、調整槽３のＦｅ未飽和度や、地金の溶解時間によっては、上記生成したドロスがめっき浴１０Ｃ中に溶解しきれずに、めっき槽１まで流出してしまう場合も考えられる。

そこで、このような場合は、図８に示す第４変形例のように、調整槽３とは別にプリメルト槽４を設け、このプリメルト槽４で地金を溶解することより得られた溶融金属を、調整槽３に投入してもよい。これにより、プリメルト槽４にて浴温Ｔ３程度まで予熱された溶融金属を調整槽３に補給でき、調整槽３のめっき浴１０Ｃが局部的に温度低下することを防げる。すなわち、調整槽３における上記地金投入に伴うドロス生成の問題を回避することができる。

なお、溶融めっき操業中は常時、上記分離槽２からめっき浴１０Ｂの一部が連通管７等を通じて調整槽３内に流入するとともに、この調整槽３内のめっき浴１０Ｃの一部が移送管８等を通じて上記めっき槽１に流出する。

［３．溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法］
次に、図１０を参照しながら、上述した溶融めっき装置を用いて鋼板１１をめっきする方法（即ち、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法）について説明する。図１０は、本実施形態に係る各槽におけるめっき浴１０（ＧＩ浴）の状態遷移を示す三元系状態図である。

本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、上記溶融金属移送装置５及び流路等を有する循環部を用いて、めっき浴１０（ＧＩ浴）を、めっき槽１（例えば、浴温：４６０℃、Ａｌ濃度：約０．２００質量％）、分離槽２（例えば、浴温：４４０℃、Ａｌ濃度：約０．２１７質量％）、調整槽３（例えば、浴温：４６５℃、Ａｌ濃度：約０．２０５質量％）の順に循環させる。そして、めっき槽１、分離槽２、調整槽３の各槽で、以下の工程が同時並行に行われる。

（１）めっき槽１におけるめっき工程
まず、めっき槽１では、めっき槽１内に貯留されるめっき浴１０Ａを所定の浴温Ｔ１に保持しながら、このめっき浴１０Ａ中に浸漬された鋼板１１をめっきする。このめっき工程中には、調整槽３から移送されためっき浴１０Ｃがめっき槽１に流入しつつ、めっき槽１からめっき浴１０Ａの一部が分離槽２に流出する。かかるめっき槽１では、めっき浴１０Ａ中に鋼板１１が常時浸漬しており、上記鋼板１１からＦｅが溶解して、めっき浴１０Ａに対して充分なＦｅ供給が行われるので、Ｆｅ濃度は略飽和濃度に近づく。しかし、上述のように、めっき槽１にめっき浴１０Ａが滞留する時間は短時間（例えば、平均で５時間以下）である。そのため、浴温変動のような多少の操業変動が生じても、上記めっき浴１０ＡのＦｅ濃度が飽和点に達するまではドロスは生成せず、たとえドロスが生成したとしても、このドロスは小径ドロスのみで、大径の有害ドロスにまで成長することはない。しかも、めっき槽１は、従来のめっき槽よりも小型化されており、循環するめっき浴１０がめっき槽１に滞留する時間は、短縮されている。従って、めっき槽１内でドロスが有害径にまで成長することを、より確実に回避できる。

（２）分離槽２におけるドロス分離工程
次いで、上記めっき槽１から流出した循環浴は分離槽２に導かれる。分離槽２では、上記分離槽２内に貯留されるめっき浴１０Ｂを、めっき槽１の浴温Ｔ１より５℃以上低い浴温Ｔ２に保持しつつ、上記めっき浴１０Ｂ中のＡｌ濃度Ａ２は、めっき槽１のめっき浴中のＡｌ濃度Ａ１よりも高濃度に保持されている。かかる分離槽２では、上記めっき浴１０Ｂ中で過飽和状態となったＦｅをトップドロスとして析出させる。

例えば図１０に示すように、上記めっき槽１のめっき浴１０Ａが、分離槽２に移送されると、浴温ＴがＴ１（４６０℃）からＴ２（４４０℃）に急激に低下するとともに、Ａｌ濃度がＡ１（約０．２００質量％）からＡ２（約０．２１７質量％）に上昇する。その結果、分離槽２のめっき浴１０ＢではＦｅが過飽和状態となるので、分離槽２のめっき浴１０Ｂ中の過剰なＦｅは、トップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）として晶出する。表１で説明したように、浴温低下時にはドロスが容易に生成する。図１０のＧＩ浴の例でも、めっき槽１から分離槽２に移送されためっき浴１０は、浴温Ｔの低下により、Ｆｅが過飽和状態になるので、その過飽和度に応じたトップドロスが分離槽２で大量に生成する。このとき、めっき浴１０ＢのＡｌ濃度Ａ２は、例えば、０．１４質量％以上であり、これは浴温Ｔ２の条件下でめっき浴１０Ｂの状態がトップドロス生成域となるような高濃度であるため、トップドロスのみが生成し、ボトムドロスはほとんど生成しない。このように、分離槽２のめっき浴１０Ｂ中に晶出したトップドロスは、めっき浴１０Ｂ（亜鉛浴）との比重差により、分離槽２のめっき浴１０Ｂ内を浮上して分離・除去される。なお、分離槽２出口のめっき浴１０ＢのＦｅ濃度は、分離槽２で完全に分離されなかった小径の残留ドロスを含有しているため、Ｆｅ濃度飽和点よりもやや高い濃度となる。

上記分離槽２の容量Ｑ２は浴循環量ｑに対し充分に大きく、分離槽２におけるめっき浴の滞留時間は２時間以上であるので、上記トップドロスの大部分が浮上分離されて、系外に除去される。また、この分離槽２の浴中Ａｌ濃度Ａ２を、例えば０．１４質量％以上に維持するために、めっき槽１の浴中Ａｌ濃度Ａ１よりも高濃度のＡｌを含有する高Ａｌ濃度の地金（第１の亜鉛含有地金）が、分離槽２に少量だけ投入・溶解される。

（３）調整槽３におけるドロス溶解工程と、浴温及びＡｌ濃度の調整工程
さらに、上記分離槽２から流出した循環浴は調整槽３に導かれる。調整槽３では、この調整槽３の浴温Ｔ３を、分離槽２の浴温Ｔ２より５℃以上高く保持しつつ、この調整槽３のＡｌ濃度Ａ３を、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１より高く、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２よりも低い濃度に保持する。かかる調整槽３では、めっき浴１０Ｃ中のＦｅを未飽和状態にすることで、上記めっき浴１０Ｃ中に含まれるドロスを溶解させる。これにより、分離槽２で除去できなかった小径のトップドロス（残留ドロス）を、Ｆｅ未飽和状態のめっき浴１０Ｃ中で溶解して除去することができる。

例えば図１０に示すように、上記分離槽２でトップドロスが分離されためっき浴１０Ｂが、調整槽３に移送されると、浴温ＴがＴ２（４４０℃）からＴ３（４６５℃）に急激に上昇し、Ａｌ濃度はＡ２（約０．２１７質量％）からＡ３（約０．２０５質量％）に減少する。その結果、調整槽３のめっき浴１０Ｃでは、Ｆｅが非常に未飽和な状態となるので、浴中に残留している小径のトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）は、比較的速やかにＦｅとＡｌとに分解（溶解）して消失する。このように、残留ドロスが溶解した場合でも、調整槽３のめっき浴１０Ｃは、依然としてＦｅ未飽和状態である。

また、調整槽３のめっき浴１０Ｃには、めっき槽１で消費される溶融金属を補給するための低Ａｌ濃度の地金（第２の亜鉛含有地金）が投入・溶解される。地金の溶解に伴い生成するドロスが問題となる場合は、図８に示したように、調整槽３にプリメルト槽４を併設し、プリメルト槽４で溶融状態となった地金を調整槽３に補給すればよい。また、上記分離槽２に高Ａｌ濃度の地金（第１の亜鉛含有地金）を投入したことにより、循環浴のＡｌ濃度は必要以上に高濃度化している。このため、調整槽３に投入する補給用の第２の亜鉛含有地金は、分離槽２のめっき浴１０Ｂ中のＡｌ濃度Ａ３よりも低Ａｌ濃度の亜鉛含有地金、またはＡｌを含有しない亜鉛含有地金とする。かかる低Ａｌ濃度の第２の亜鉛含有地金の補給により、調整槽３の浴中Ａｌ濃度Ａ３は、分離槽２の浴中Ａｌ濃度Ａ２よりも低下し、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１を一定に維持するために適した濃度に調整される。

その後、ドロスを殆ど含まず、Ｆｅも未飽和状態である調整槽３のめっき浴１０Ｃが、めっき槽１に導かれ、上記（１）めっき工程で用いられる。調整槽３からめっき槽１にめっき浴１０Ｃを移送する間に、浴温Ｔは上記所定の浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌだけ自然に低下する。調整槽３からめっき槽１に移送されるめっき浴１０Ｃは、ドロスを殆ど含まず、Ｆｅも未飽和状態である。しかし、めっき槽１に浸漬された鋼板１１からめっき浴１０Ａ中にＦｅが溶出するので、浴中のＦｅ濃度は徐々に、浴温Ｔ１（４６０℃）での飽和点である０．０１２質量％前後に近づく。また、めっき槽１では、鋼板１１とめっき浴１０Ａとが反応してＡｌを消費している。従って、比較的高いＡｌ濃度Ａ３（約０．２０５質量％）を有するめっき浴１０Ｃが調整槽３からめっき槽１に移送されても、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１は、ほとんど上昇せず、ほぼ一定の値に調整される（約０．２００質量％）。

また、上記のようにめっき槽１は小型であり、上記めっき槽１におけるめっき浴１０Ａの滞留時間は短時間である。従って、めっき槽１にて浴温変動等の多少の操業変動があったとしても、めっき浴１０Ａ中のＦｅ濃度が飽和点（例えば０．０１２質量％）に達するまでは、めっき槽１ではトップドロスが生成しない。また、仮にめっき槽１での浴中のＦｅ濃度が飽和点に達して、小径ドロスが生成したとしても、浴温が一定の条件ではドロスは成長しにくいので（図２参照。）、めっき槽１での短い滞留時間（例えば数時間）内で、上記生成したドロスが有害径（例えば５０μｍ以上）にまで成長することはない。上記めっき槽１で生成した小径ドロスは、有害径に成長する前に、分離槽２に移送され、浮上分離により除去される。

また、上記めっき槽１のめっき浴１０ＡのＦｅ濃度は、例えば、めっき槽１の容量Ｑ１や、浴の循環量ｑ、Ｆｅの溶けやすさ等によって変化する。このため、めっき浴１０Ａ中のＦｅが未飽和状態（Ｆｅ濃度が０．０１２質量％未満の場合）となる場合もありえるが、この場合は、Ｆｅ未飽和であるのでドロスは生成しにくい。これとは逆に、めっき浴１０Ａ中のＦｅが若干過飽和の状態（Ｆｅ濃度が０．０１２質量％より若干大きい場合）となる場合もありえるが、この場合であっても、めっき浴１０Ａで短時間内に生成するドロスは小径であるので、ドロス疵等の問題にはならない。

以上説明したように、めっき浴１０をめっき槽１、分離槽２、調整槽３の順に循環させることで、溶融亜鉛めっき鋼板の製造時にめっき浴中に不可避的に発生するドロスを除去して、ほぼ完全に無害化することができる。従って、めっき槽１のめっき浴１０Ａは常時、ドロスフリーの状態を維持できる。よって、ドロス付着による鋼板表面の外観の劣化や、ドロス起因の押疵、浴中ロール表面へのドロス析出によるロールスリップ等の問題を解消できる。本実施形態の製造装置を用いてドロス除去を行う場合、めっき鋼板の通板を停止する必要は無い。めっき鋼板の通板中に、めっき浴１０をめっき槽１、分離槽２、調整槽３の順に循環させる。つまり、ドロスは、バッチ処理ではなく、連続処理により除去される。よって、めっき槽１のめっき浴１０Ａは、常時、ドロスフリーである清浄な状態に維持される。

次に、図１０の状態図を参照しながら、各槽間で循環するめっき浴１０に対して地金を投入して、上記めっき浴１０中のＡｌ濃度を調整する方法について説明する。

溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）のめっき層中のＡｌ濃度は、例えば、平均で０．３質量％であり、めっき槽１のめっき浴１０Ａ中のＡｌ濃度Ａ１（０．２００質量％）よりも高い。つまり、めっき浴１０Ａ中のＡｌは濃縮されて、鋼板１１のめっき層にめっきされている。従って、仮にめっき浴１０に補給される地金のＡｌ濃度が０．２００質量％であれば、めっき浴１０ＡのＡｌ濃度が徐々に低下していくことになる。そこで、従来のスポット的な地金投入では、Ａｌ濃度が０．３〜０．６質量％の地金をめっき槽に直接投入して、Ａｌ濃度を維持していた。

本実施形態に係る溶融めっき装置では、調整槽３からめっき槽１に連続的にめっき浴１０を移送する構成である。めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１を、例えば、０．２００質量％に維持するためには、Ａｌ濃度が０．２００質量％よりも高濃度（例えば０．２０５質量％）のめっき浴１０を、調整槽３からめっき槽１に供給し続ける必要がある。そこで、調整槽３のＡｌ濃度Ａ３を目標の０．２０５質量％前後に維持するために、分離槽２に積極的にＡｌを補給して、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２をＡ３よりも高濃度（例えば０．２１７質量％）に維持する。また、分離槽２では、できるだけ多くのトップドロスを析出及び浮上分離するために、分離槽２の浴中Ａｌ濃度Ａ２を高濃度にすることが望ましい。従って、第１の亜鉛含有地金として、高濃度のＡｌを含有する地金（例えば、１０質量％Ａｌ−９０質量％Ｚｎ）を分離槽２に投入し、分離槽２のめっき浴１０ＢのＡｌ濃度Ａ２を高くする。ここで、分離槽２に投入されるＡｌの量は、分離槽２でトップドロスとして消費されるＡｌの量と、めっき槽１で鋼板１１のめっき層に消費されるＡｌ量との総和に相当する。

一方、調整槽３では、第２の亜鉛含有地金として、Ａｌの含有率が低く、Ｚｎの含有率が高い地金（例えば、０．１質量％Ａｌ−Ｚｎの亜鉛含有地金、又は、Ａｌを含有しない亜鉛含有地金）を補給する。これにより、分離槽２から調整槽３に移送されためっき浴１０ＢのＡｌ濃度が低下し、調整槽３のめっき浴１０Ｃ中のＡｌ濃度Ａ３は、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２とめっき槽１のＡｌ濃度Ａ１の中間のＡｌ濃度（例えば０．２０５質量％）前後に調整される。そして、調整槽３からめっき槽１にめっき浴１０Ｃを移送することで、めっき槽１の浴中Ａｌ濃度Ａ１を、ＧＩを製造するための適正な濃度（例えば０．２００質量％）に維持することができる。

このように、本実施形態に係る溶融めっき装置では、分離槽２と調整槽３とに地金を投入して、めっき浴の補給やめっき浴の成分、例えば、Ａｌ濃度の調整を行う。従って、めっき槽１に対して直接的に地金を投入しなくてすむので、地金周辺の浴温変化に伴うドロス発生を防止できる。

次に、図１１を参照しながら、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法の変更例について説明する。図１１は、本実施形態の変更例に係る各槽におけるめっき浴１０（ＧＩ浴）の状態遷移を示す三元系状態図である。

図１１に示すように、本実施形態の変更例に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、上記循環部を用いて、めっき浴１０（ＧＩ浴）を、めっき槽１（例えば、浴温：４６０℃、Ａｌ濃度：約０．２００質量％）、分離槽２（例えば、浴温：４４０℃、Ａｌ濃度：約０．１９９質量％）、調整槽３（例えば、浴温：４６５℃、Ａｌ濃度：約０．２０５質量％）の順に循環させる。この場合、めっき槽１、分離槽２、調整槽３それぞれの浴温Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、Ｔ３＞Ｔ１＞Ｔ２の関係にあり、上述した図１０の例と同様である。これに対し、めっき槽１、分離槽２、調整槽３それぞれにおける浴中Ａｌ濃度Ａ１、Ａ２、Ａ３は、Ａ３＞Ａ１≧Ａ２の関係にあり、上述した図１０の例（Ａ２＞Ａ３＞Ａ１）とは異なる。そして、分離槽２に対しては何ら地金を補給することなく、調整槽３に対してのみ、高Ａｌ濃度の地金（第１の亜鉛含有地金）を補給し、調整槽３の浴中Ａｌ濃度Ａ３を高濃度化する。以下にこの理由について説明する。

上述した図１０の例では、分離槽２に高Ａｌ濃度の亜鉛含有地金を補給することで、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２を、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１よりも大幅に増加させていた（Ａ２＞Ａ１）。たしかにＧＡを製造する場合には、分離槽２でトップドロスのみを析出させるために、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２を、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１よりも高濃度化（例えば０．１４質量％以上）する必要がある。これにより、分離槽２のめっき浴１０Ｂのドロス生成域を、ボトムドロスとトップドロスとの混成域からトップドロス生成域に移行させることができるので、分離槽２におけるボトムドロスの生成を防止できる（図１参照。）。

これに対し、ＧＩを製造する場合には、上記ＧＡの場合のように分離槽２のＡｌ濃度Ａ２を高濃度化しなくても、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１が十分に高濃度（０．１４質量％以上）であり、ＧＩ浴のドロス生成域は、当初からトップドロス生成域に属している（図１参照。）。このため、分離槽２の浴温Ｔ２をめっき槽１の浴温Ｔ１よりも低下させるだけで、分離槽２で析出するドロスを全てトップドロスにすることが可能である。

従って、図１１に示す変更例では、分離槽２に対して地金を何ら投入することなく、分離槽２の浴温Ｔ２（４４０℃）をＴ１（４６０℃）より低下させることにより、分離槽２におけるトップドロスの析出を実現する。この場合、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２は、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１と同程度となるか（Ａ２＝Ａ１）、或いは、トップドロス化に消費されたＡｌに相当する分だけＡ１よりも低くなる（Ａ２＜Ａ１）。

かかる分離槽２にて、トップドロスを浮上分離した後、分離槽２のめっき浴１０Ｂを調整槽３に移送して、浴温ＴをＴ２（４４０℃）からＴ３（４６５℃）に上昇させる。これにより、調整槽３では、めっき浴１０Ｃ中のＦｅが未飽和状態となるので、分離槽２から移送されためっき浴１０Ｂ中に残留していた小径ドロスは、調整槽３のめっき浴１０Ｃ中に溶解して消失する。

また、めっき槽１で消費される溶融金属を補給するために、調整槽３に対して第１の亜鉛含有地金が投入される。この第１の亜鉛含有地金は、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１よりも高濃度のＡｌを含有する亜鉛含有地金（例えば、１０質量％Ａｌ−９０質量％Ｚｎ）である。ここで、調整槽３に投入される亜鉛含有地金に含まれるＡｌの量は、分離槽２でトップドロスとして消費されるＡｌの量と、めっき槽１でＧＩのめっき層に消費されるＡｌ量との総和に相当する。

かかる高Ａｌ濃度の亜鉛含有地金を調整槽３に投入することで、調整槽３の浴中Ａｌ濃度Ａ３が、めっき槽１のＡｌ濃度Ａ１や分離槽２のＡｌ濃度Ａ３よりも高くなる（Ａ３＞Ａ１≧Ａ２）。これにより、調整槽３で、めっき槽１でのめっき工程で消費されるＺｎ及びＡｌを補給できる。加えて、調整槽３のめっき浴１０ＣのＡｌ濃度Ａ３を、分離槽２のＡｌ濃度Ａ２とめっき槽１のＡｌ濃度Ａ１の中間のＡｌ濃度（例えば０．２０５質量％）前後に調整して、このめっき浴１０Ｃをめっき槽１に移送することで、めっき槽１の浴中Ａｌ濃度Ａ１を、ＧＩを製造するための適正な濃度（例えば０．２００質量％）に維持することができる。

上記のように、本実施形態の変更例では、調整槽３に対してのみ地金を投入して、浴組成の補給やＡｌ濃度の調整を行う。従って、めっき槽１に対して直接的に地金を投入しなくてすむので、地金周辺の浴温変化に伴うドロス発生を防止できるとともに、分離槽２に対しても地金を投入しなくてよいので、装置構成を簡素化できる。なお、調整槽３に地金を補給する際には、上述したプリメルト槽４を利用してこの地金を予め溶融させてから、その溶融金属を調整槽３に投入してもよい。これにより、調整槽３でも、地金周辺の浴温変化に伴うドロス発生を防止できる。

以上、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置及び方法について詳細に説明した。本実施形態によれば、亜鉛−アルミニウム系溶融めっき鋼板の製造時に不可避的に発生するドロスを、分離槽２及び調整槽３にて効率的かつ効果的に除去して、ほぼ完全に無害化することができる。これにより、めっき浴１０中のドロスの巻上げを回避するため鋼板１１の通板速度（めっき速度）を抑えて生産性を犠牲にしている現状を改善して、めっき速度を高速化できるので、溶融亜鉛めっき鋼板の生産性向上が図れる。

［４．実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の効果を検証するために行った試験を例示的に示すものであり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［４．１．試験１：溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）のめっき試験］
循環型めっき装置（上記実施形態に係る溶融めっき装置に相当する。）をパイロットラインに設置し、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）を製造する連続めっき試験を行った。表２に、上記連続めっき試験の条件を示す。また、比較例として、めっき槽のみを備えた従来型めっき装置についても同様な試験を行った。ここで、表２中のΔＴ_１−２は、めっき槽１の浴温Ｔ１と分離槽２の浴温Ｔ２との浴温差（＝Ｔ１−Ｔ２）を表す。

（１）従来型めっき装置
めっき槽容量Ｑ１：６０ｔ
（２）循環型めっき装置
めっき槽容量Ｑ１：１０ｔ
分離槽容量Ｑ２：４０ｔ、１２ｔ
調整槽容量Ｑ３：２０ｔ
浴の循環量ｑ ：１０ｔ／ｈ、６ｔ／ｈ

このめっき装置を用いて、板厚０．６ｍｍ×板幅１０００ｍｍのコイルを、目標めっき付着量１００ｇ／ｍ^２（両面）、めっき速度１００ｍ／ｍｉｎで、１２時間連続めっきを行った。調整槽３からめっき槽１への送浴時の浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌは２〜３℃であった。
めっき初期とめっき終了時に各槽の浴を急冷してサンプルを採取し、浴に含まれるドロスの種類と一定観察面積当たりのドロス径と個数とを調査し、単位体積積当たりのドロス重量（ドロス密度）を求めた。実験終了後にめっき槽１の浴を抜き、槽底部での沈降ドロスの有無を観察した。
また、４時間毎に各槽のＡｌ濃度とＦｅ濃度とを測定した。
めっき開始時点では、各槽はＦｅ未飽和の状態であったため、ドロスは殆ど存在しなかった。
槽は全てセラミックポットとし、各槽保温部の加熱装置として誘導加熱を用いた。各槽保温部の浴温制御精度は±３℃以内であった。また、循環型めっき装置の循環部は、調整槽３からめっき槽１までのめっき浴の移送をメタルポンプ、めっき槽１から分離槽２までのめっき浴の移送をオーバーフロー、分離槽２から調整槽３までのめっき浴の移送を連通管７、を用いる構成とした。
分離槽２と調整槽３の浴中Ａｌ濃度を制御するため、分離槽２へは０．３８質量％Ａｌ−Ｚｎの地金を、浴面レベルが概ね一定となるよう目視監視しながら必要に応じて投入した。一方、従来型めっき装置の場合は、めっき槽へ直接調合地金を投入した。

上記試験結果を表３及び表４に示す。表３は、操業１２時間経過時点のめっき槽、分離槽、調整槽のＡｌ濃度とＦｅ濃度とを示し、表４は、操業１２時間経過時点のめっき槽中浮遊ドロスの密度とめっき槽下部沈降ドロスの目視量を示す。
また、現状のＧＩ用操業条件のうち、鋼板１１の通板速度が比較的低速であるためドロスが全く問題とならない操業条件で得られるめっき浴を分析することより、ドロス密度の目標値を定量的に検証した。これにより、トップドロス密度の目標値として「０．０７ｍｇ／ｃｍ^３以下」を得た。

上記試験結果によれば、表３及び表４に示すように、実施例１〜５では、トップドロス密度は目標値「０．０７ｍｇ／ｃｍ^３」以下であり、ドロス除去効果が確認された。特に、実施例１ではドロスは殆ど除去され、概ねドロスフリーが達成された。この実施例１では、分離槽２の容量Ｑ２が１時間当たりの浴循環量ｑの４倍（＝４０／１０）であり、基準となる２倍よりも十分に大きい。従って、実施例１では、分離槽２でトップドロスを十分に浮上分離する時間を確保できるので、めっき槽１中のトップドロス密度は十分に低くなっている。一方、実施例２では、分離槽２の容量Ｑ２が１時間当たりの浴循環量ｑの２倍（＝１２／６）であり、基準となる２倍と同一である。従って、実施例２では、実施例１よりも、分離槽２でトップドロスを浮上分離する時間が短くなるので、ドロス分離効果が低下することとなる。この結果、実施例２では、分離槽２で生成されたトップドロスがめっき槽１にわずかながら還流するため、めっき槽１中のトップドロス密度が、実施例１よりも高くなっている。

これに対し、比較例１ではトップドロスが多数存在した。これは、分離槽２の浴温Ｔ２をめっき槽１の浴温Ｔ１と同一にしたため、分離槽２でのドロス除去効果が低下したためと考えられる。また、従来型めっき槽の比較例２では、トップドロスの密度が、目標値「０．０７ｍｇ／ｃｍ^３」よりも大幅に高かった。これは、分離槽と調整槽とを設けず、めっき槽のみでめっき試験を実施して、めっき槽で地金を溶解したためと考えられる。

また、表２に示すように、分離槽２の浴温Ｔ２を、実施例３では４５４℃、実施例４では４５５℃、実施例５では４５６℃とすることで、めっき槽１の浴温Ｔ１（４６０℃）と分離槽２の浴温Ｔ２との浴温差ΔＴ_１−２（＝Ｔ１−Ｔ２）を、実施例３では６℃、実施例４では５℃、実施例５では４℃に設定した。この実施例３〜５より、上記浴温差ΔＴ_１−２がドロス生成に及ぼす影響を検証した。この結果、表４に示すように、実施例１〜４の場合、めっき槽１の浴温Ｔ１と分離槽２の浴温Ｔ２との浴温差ΔＴ_１−２が５℃以上であるので（Ｔ１−Ｔ２≧５℃）、浮遊ドロス密度は顕著に小さく、本発明の効果が十分に得られている。これに対し、実施例５の場合のように浴温差ΔＴ_１−２が５℃未満（例えば４℃）となると（Ｔ１−Ｔ２＜５℃）、浮遊ドロス密度が目標上限値（０．０７ｍｇ／ｃｍ^３）に近づくとともに、少量の沈降ドロスも発生しており、本発明の効果は得られるものの、そのレベルが低下することが判明した。従って、めっき槽１の浴温Ｔ１に対する分離槽２の浴温Ｔ２の浴温差ΔＴ_１−２は、５℃以上であることが望ましいと言える。

［４．２．試験２：ボトムドロスとトップドロスの分離効率の検証試験］
次に、比重差分離を用いたボトムドロスとトップドロスの分離効率を検証するために行った試験結果について説明する。

トップドロスの比重は３９００〜４２００ｋｇ／ｍ^３、ボトムドロスの比重は７０００〜７２００ｋｇ／ｍ^３である。
幅２．８ｍ×長さ３．５ｍ×高さ１．８ｍ（容量１２０ｔ）の分離槽２で、浴循環量４０ｔ／ｈの場合のドロス浮上（沈降）分離を流動シミュレーションで解析した結果、次の表５の結果が得られた。表５は、トップドロスとボトムドロスの比重差分離効率を示す。

上記試験結果によれば、表５に示すように、粒径５０μｍ、３０μｍ、１０μｍのいずれの場合も、ボトムドロスよりもトップドロスの方が分離効率が高かった。従って、ドロスの比重差分離はトップドロスの状態で実施するのが有効であることが分かる。

［４．３．試験３：分離槽の容量の検証試験］
次に、分離槽２で、トップドロスを十分効果的に浮上分離するために必要な分離槽２の容量Ｑ２を、流動解析を用いて検討した試験結果について説明する。この解析の前提条件は以下の通りである。

浴循環量：４０ｔ／ｈ
分離槽容量：２０〜１６０ｔ
トップドロス径：３０μｍ

上記解析試験の結果を図１２に示す。図１２に示すように、分離槽２の容量Ｑ２が、１時間当たりのめっき浴循環量ｑ（４０ｔ／ｈ）の２倍以上となる場合に、ドロス分離比率が８０％以上となる。分離槽２の容量Ｑ２が浴循環量ｑの２倍未満となると、ドロス分離比率が急激に低下している。かかる結果により、分離槽２の容量Ｑ２は浴循環量ｑの２倍以上であること（（Ｑ２／ｑ）≧２）が望ましいと判明した。

［４．４．試験４：めっき槽の容量の検証試験］
次に、めっき槽１のめっき浴１０Ａ（ＧＩ浴）で生成したドロスが有害径にまで成長しないようなめっき浴１０Ａの滞留時間を確認するため、溶融亜鉛めっきのパイロットラインを用いて浴循環試験を行った結果について説明する。この試験条件は以下の通りである。

めっき槽基準浴温Ｔ１（目標浴温）：４６０℃
浴中Ａｌ濃度 ：０．２０質量％
浴中Ｆｅ濃度 ：飽和（０．０３質量％）
鋼板 ：板厚０．６ｍｍ×板幅１０００ｍｍ
めっき速度 ：１００ｍ／ｍｉｎ
めっき付着量 ：１００ｇ／ｍ^２（両面）
浴温変動 ：±５℃（ヒーター出力を制御することで、意図的に変動させた。）
めっき槽容量Ｑ１：６０ｔ
浴循環量ｑ ：５〜６０ｔ／ｈ

浴循環量を変更後、めっき槽１中のめっき浴が完全に置換するまでの浴循環量ｑを一定とした。具体的には、めっき槽１の容量Ｑ１の３倍のめっき浴が循環完了するまで、浴循環を継続した。
そして、１水準の浴循環試験が完了する直前に、めっき槽１からオーバーフローするめっき浴からサンプルを採取し、浴中に存在するドロスの径を計測した。
尚、実際の操業でめっき槽１の浴温変動は、今回の試験条件である±５℃よりは小さいことが通常で、およそ±３℃程度ではある。しかし、ドロス無害化を安定して達成できる条件を確認するため、通常よりもドロスの生成と成長とが生じやすい条件で試験を行った。

上記試験の結果を図１３に示す。図１３に示すように、１時間当たりの浴循環量ｑが１２ｔ／ｈ未満である場合（即ち、めっき槽１の容量Ｑ１が１時間当たりの浴循環量ｑの５倍を超える場合：（Ｑ１／ｑ）＞５）、実際に観察されたドロスの最大径は、有害径（５０μｍ）よりも大きかった。この理由は、めっき浴がめっき槽１内に滞留する時間が長くなるため、有害径となるまでドロスが顕著に成長したからと考えられる。一方、１時間当たりの浴循環量ｑが１２ｔ／ｈ以上である場合（即ち、めっき槽１の容量Ｑ１が１時間当たりの浴循環量ｑの５倍以下である場合：（Ｑ１／ｑ）≦５）、有害径（５０μｍ）よりも十分に小さい小径ドロス（約２７μｍ以下）のみが観察された。これは、めっき浴のめっき槽１内に滞留する時間が短く、ドロスが十分に成長しないためだと考えられる。従って、めっき槽１の容量Ｑ１は、１時間当たりの浴循環量ｑの５倍以下であることが望ましいと判明した。

［４．５．試験５：めっき槽流入浴温の適正範囲の検証試験］
次に、調整槽３からめっき槽１に流入するめっき浴１０Ｃの浴温Ｔ３の適正範囲について検証する試験を行った結果について説明する。調整槽３からめっき槽１に流入するめっき浴１０Ｃの浴温Ｔ３がめっき槽１の浴温Ｔ１から大きくずれると、めっき槽１内の浴温偏差を助長し、結果としてめっき槽１内でのドロス生成と成長とを促進すると予想される。このため、溶融亜鉛めっきのパイロットラインを用いて、調整槽３の浴温Ｔ３の適正範囲の確認試験を行った。試験条件は下記の通りである。
めっき槽基準浴温Ｔ１（目標浴温）：４６０℃
浴中Ａｌ濃度 ：０．２０質量％
浴中Ｆｅ濃度 ：飽和（０．０３質量％）
鋼板 ：板厚０．６ｍｍ×板幅１０００ｍｍ
めっき速度 ：１００ｍ／ｍｉｎ
めっき付着量 ：１００ｇ／ｍ^２（両面）
浴温変動 ：±５℃（ヒーター出力を制御することで、意図的に変動させた。）
めっき槽容量Ｑ１：６０ｔ
浴循環量ｑ ：２０ｔ／ｈ
流入浴温（Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ）：４４５〜４８０℃（ΔＴ_ｆａｌｌは浴温降下代であり、調整槽３からめっき槽１にめっき浴を移送する間に自然に降下する浴温である。）

流入浴温を変更後、めっき槽１中のめっき浴が完全に置換するまでの浴循環量ｑを一定とした。具体的には、めっき槽１の容量Ｑ１の３倍のめっき浴が循環完了するまで、浴循環を継続した。
そして、１水準の浴循環実験が完了する直前に、めっき槽からオーバーフローするめっき浴からサンプルを採取し、浴中に存在するドロスの径を計測した。
尚、実際の操業でめっき槽１の浴温変動は、今回の実験条件である±５℃よりは小さいことが通常で、およそ±３℃程度ではある。しかし、ドロス無害化を安定して達成できる条件を確認するため、通常よりもドロスの生成と成長とが生じやすい条件で実験を行った。

上記試験の結果を図１４に示す。図１４に示すように、調整槽３からめっき槽１へ流入するめっき浴の流入浴温（Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ）と、めっき槽１の浴温Ｔ１との温度差（Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ−Ｔ１：以下、流入浴温偏差と呼ぶ。）が±１０℃より大きい場合（Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ−Ｔ１＞１０℃、又は、Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ−Ｔ１＜１０℃）、めっき槽１で生成するドロス径が有害径（例えば５０μｍ）を超える場合があることが判明した。一方、流入浴温偏差が−１０℃以上、１０℃以下である場合（−１０℃≦Ｔ３−ΔＴ_ｆａｌｌ−Ｔ１≦１０℃）、有害径より十分に小さい径（例えば約２２μｍ以下）のドロスのみしか生成しなかった。従って、めっき槽１で有害径ドロスの生成を抑制するためには、流入浴温偏差が−１０℃以上かつ１０℃以下であることが望ましいといえる。換言すると、調整槽３の浴温Ｔ３は、調整槽３からめっき槽１への送浴時の浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌをめっき槽１の浴温Ｔ１に加えた温度（ΔＴ_ｆａｌｌ＋Ｔ１）に対し±１０℃の範囲内であること（Ｔ１＋ΔＴ_ｆａｌｌ−１０≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴ_ｆａｌｌ＋１０）、が望ましいといえる。従来、めっき槽において、めっき浴の浴温偏差が生じると、ドロス生成と成長が促進されることは予想されていた。しかし、有害径ドロスの生成を助長する具体的な浴温偏差の範囲は、明らかではなかった。本実験結果より、めっき槽１で有害径ドロスの生成を抑制するためには、調整槽の浴温Ｔ３が、浴温降下代ΔＴ_ｆａｌｌをめっき槽の浴温Ｔ１に加えた温度に対し±１０℃の範囲内であればよいことが判明した。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内で、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に限らず、ボトムドロス及びトップドロスの双方が生成し得る合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）、溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板など、比重がトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）の比重よりも大きいめっき浴１０を用いて製造される溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板に対して、幅広く適用可能である。アルミニウムの含有量が増加し、めっき浴１０の比重がトップドロスの比重を下回ると、本発明の一要件であるドロスを浮上分離することが出来なくなる。従って、本発明の適用範囲は、アルミニウム含有量が５０質量％未満の溶融亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板となる。

また、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を除くアルミニウム含有量が多いめっき浴を用いる品種では、上述した実施形態のように、敢えて分離槽２と調整槽３の浴組成を変更する必要はなく、単に浴温Ｔを制御すれば、トップドロスを殆ど含まないめっき浴１０を得ることができる。これにより、ドロス付着による表面外観の劣化や、ドロス起因の押疵、浴中ロール表面へのドロス析出によるロールスリップ等の問題を解消することが可能である。

本発明によれば、溶融亜鉛めっき鋼板の製造時にめっき浴中に不可避的に発生するドロスを、効率的かつ効果的に除去して、ほぼ完全に無害化することが可能であり、産業上有用である。

１ めっき槽
２ 分離槽
３ 調整槽
４ プリメルト槽
５ 溶融金属移送装置
６、７ 連通管
８ 移送管
９ オーバーフロー管
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ めっき浴
１１ 鋼板
１２ シンクロール
１３ ガスワイピングノズル

Claims (9)

1. 溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温Ｔ１に保温する第１保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と；
   前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温Ｔ１よりも低い浴温Ｔ２に保温する第２保温部を有し、浮上分離したトップドロスを除去する分離槽と；
   前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温Ｔ２よりも高い浴温Ｔ３に保温する第３保温部を有する調整槽と；
   前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と；
   前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度Ａ１を測定するアルミニウム濃度測定部と；
   を備え、
   前記分離槽の浴温Ｔ２が、前記めっき槽の浴温Ｔ１よりも５℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第２保温部によって制御され、
   前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔＴｆａｌｌとすると、前記浴温Ｔ１、前記浴温Ｔ２、及び前記浴温Ｔ３が、摂氏温度で、下記式（１）、および下記式（２）を満たすように、前記浴温Ｔ３が前記第３保温部によって制御されるとともに、
   前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度Ａ１よりも高濃度のアルミニウムを含有する第１の亜鉛含有地金を、前記分離槽に補給し、
   前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度Ａ２よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第２の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給することを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
   Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ−１０≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ＋１０ …（１）
   Ｔ２＋５≦Ｔ３ …（２）
2. 前記浴温Ｔ３が摂氏温度で、Ｔ３≦４９３であることを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
3. 前記第２の亜鉛含有地金を溶融させるプリメルト槽をさらに備え；
   前記プリメルト槽で溶融された前記第２の亜鉛含有地金の溶融金属を、前記調整槽内の前記めっき浴に補給する；
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
4. 前記循環部が、前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも１つに設けられた溶融金属移送装置を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
5. 前記鋼板の走行に伴う前記めっき浴の流れによって、前記めっき槽の上部から前記めっき浴が流出するように、前記めっき槽の前記めっき浴出口が、前記鋼板の走行方向下流側に位置していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
6. 前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも２つが、１つの槽を堰で区切って構成され；
   前記堰で区切られた各槽の浴温が独立して制御される；
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
7. 前記めっき槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による１時間当たりの前記めっき浴の循環量の５倍以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
8. 前記分離槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による１時間当たりの前記めっき浴の循環量の２倍以上であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
9. 溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を、めっき槽、分離槽、調整槽の順に循環させながら：
   前記めっき槽で、前記調整槽から移送された前記めっき浴を所定の浴温Ｔ１で貯留し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきし；
   前記分離槽で、前記めっき槽から前記分離槽に移送された前記めっき浴を、前記めっき槽の浴温Ｔ１よりも５℃以上低く、かつ前記溶融金属の融点以上である浴温Ｔ２で貯留して、析出したトップドロスを浮上分離させてこれを除去し；
   前記調整槽で、前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記分離槽の浴温Ｔ２よりも高い浴温Ｔ３で貯留して、残留ドロスを溶解させ；
   前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔＴｆａｌｌとすると、前記浴温Ｔ１、前記浴温Ｔ２、及び前記浴温Ｔ３が、摂氏温度で、下記式（３）、および下記式（４）を満たすように、前記浴温Ｔ３を制御するとともに、
   前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度Ａ１の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度Ａ１よりも高濃度のアルミニウムを含有する第１の亜鉛含有地金を、前記分離槽に補給し、
   前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度Ａ２よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第２の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給することを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板製造方法。
   Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ−１０≦Ｔ３≦Ｔ１＋ΔＴｆａｌｌ＋１０ …（３）
   Ｔ２＋５≦Ｔ３ …（４）

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