JP7016708B2 - 鋼板処理装置及び鋼板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、めっき鋼板等の鋼板の表面に雰囲気ガス（例えば水蒸気）を接触させることにより、鋼板に黒色化処理等の所定の処理を行う鋼板処理装置および鋼板処理方法に関する。

建築物の屋根材や外装材、家電製品、自動車などの分野では、意匠性などの観点から黒色や青色の外観を有する鋼板のニーズが高まっている。例えば、特許文献１には、溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板の鋼帯を巻いたコイルを、密閉容器内で水蒸気と接触させて、黒色化した酸化皮膜を溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき層に形成する方法が開示されている。特許文献２には、鋼帯が巻かれたコイルを酸化雰囲気で加熱処理して、鋼帯の表面をブルーイング（青色化）する方法が開示されている。特許文献１では鋼帯の表面と水蒸気との接触をコイルの全長に亘って確保できるように、また、特許文献２では鋼帯の表面と酸化雰囲気との接触をコイルの全長に亘って確保できるように、鋼帯が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間にスペーサを配置している。

特許第６０７２９５２号公報 特開２０１３－２４１６７６号公報

ところで、鋼帯の表面を黒色化または青色化する処理を適切に行うためには（例えば、均一且つより早く処理するためには）、鋼帯が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流れを確保する必要がある。上記の対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流れを確保するためには、当該隙間を大きくすることが好ましいが、必ずしもかかる隙間を大きくすることができない場合もある。そのため、上記の対向面どうしの隙間の大きさにかかわらず、対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流れを確保する必要がある。

そこで、本発明は、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流れを確保して、鋼板の黒色化等の処理を適切に行うことができる鋼板処理装置および鋼板処理方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の装置は、隙間をあけて溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれてなるコイルを密閉容器内で水蒸気と接触させる水蒸気処理を行う鋼板処理装置であって、前記コイルを内部に配置可能な密閉容器と、前記密閉容器内の雰囲気ガスを前記コイルの中心孔に沿って移動させながら、前記雰囲気ガスを前記中心孔と前記コイルの外側との間で循環させるファンと、前記コイルの軸方向における一方の端部に配置され、当該一方の端部において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記雰囲気ガスが流れる第１の整流板と、前記コイルの軸方向における他方の端部に配置され、当該他方の端部において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板よりも速い流速で前記雰囲気ガスが流れる第２の整流板と、を備え、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速と、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第２の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速との差により、前記溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に前記雰囲気ガスの流れが形成されることを特徴とする鋼板処理装置である。

上記（１）の構成によれば、コイルの半径方向内側に向かって第１の整流板を流れる雰囲気ガスよりも、コイルの半径方向内側に向かって第２の整流板を流れる雰囲気ガスの方が流速が速いことにより、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に雰囲気ガスの流れが形成される。したがって、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が小さい場合や、隙間が大きくても隙間を設けるために配置されるスペーサによって隙間における雰囲気ガスの流通が阻害されやすい場合であっても、対向面どうしの隙間に雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスと鋼板との接触による鋼板への所定の処理（例えば、黒色化処理）を適切に行うことができる。これにより、例えば、対向面どうしの隙間が小さいコイルや、隙間が大きくても隙間を設けるために配置されるスペーサによって隙間における雰囲気ガスの流通が阻害されやすいコイルのいずれに対しても、共通の密閉容器を用いて鋼板への所定の処理を適切に行うことができる。

（２）上記（１）の装置において、前記第１の整流板及び前記第２の整流板は、前記コイルの前記中心孔と連通するベース孔を有するとともに前記コイルから所定間隔を隔てて配置されるベース板と、当該ベース板における前記コイル側の面に配置され、前記ベース板の周縁部から前記ベース孔に向かって延びて前記雰囲気ガスを案内するガイド部とを有することを特徴とする。上記所定間隔は、例えばガイド部の高さに相当する。

上記（２）の構成によれば、ガイド部によって、雰囲気ガスがベース板の周縁部からベース孔に向かって適切に案内されるので、案内された雰囲気ガスの流れに伴って上記対向面どうしの隙間に雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスと金属帯との接触による金属帯への所定の処理をより適切に行うことができる。

（３）本発明の方法は、隙間をあけて溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれてなるコイルを密閉容器内で水蒸気と接触させる水蒸気処理を行う鋼板処理方法であって、密閉容器内に、前記コイルと、当該コイルの軸方向両端部に、当該コイルの半径方向内側に向かって雰囲気ガスを導く整流板とを配置するコイル配置工程と、ファンを作動させることにより、前記密閉容器内の雰囲気ガスを前記コイルの中心孔に沿って移動させながら前記雰囲気ガスを前記中心孔と前記コイルの外側との間で循環させる雰囲気ガス循環工程と、を備え、前記コイル配置工程は、前記コイルの軸方向における一方の端部に、前記コイルの半径方向内側に向かって前記雰囲気ガスが流れる第１の整流板を配置する第１整流板配置工程と、前記コイルの軸方向における他方の端部に、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板よりも速い流速で前記雰囲気ガスが流れる第２の整流板を配置する第２整流板配置工程と、を含み、前記雰囲気ガス循環工程において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速と、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第２の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速との差により、前記溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に前記雰囲気ガスの流れを形成することを特徴とする鋼板処理方法である。

上記（４）の構成によれば、雰囲気ガス循環工程において、コイルの半径方向内側に向かって流れる雰囲気ガスの流速よりも、コイルの半径方向内側に向かって流れる雰囲気ガスの方が流速が速いことにより、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に雰囲気ガスの流れが形成される。したがって、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が小さい場合や、隙間が大きくても隙間を設けるために配置されるスペーサによって隙間における雰囲気ガスの流通が阻害されやすい場合であっても、対向面どうしの隙間に雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスと鋼板との接触による鋼板への所定の処理（例えば、黒色化処理）を適切に行うことができる。これにより、例えば、対向面どうしの隙間が小さいコイルや、隙間が大きくても隙間を設けるために配置されるスペーサによって隙間における雰囲気ガスの流通が阻害されやすいコイルのいずれに対しても、共通の密閉容器を用いて鋼板への所定の処理を適切に行うことができる。

本願発明によれば、鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流れを確保して、雰囲気ガスと鋼板との接触による鋼板の黒色化等の処理を適切に行うことができる。

黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造装置の一例を示す模式図である。 （ａ）中央部の蓋が閉じられた状態のディフューザの一例を示す斜視図、（ｂ）中央部の蓋が閉じられた状態のディフューザの一例を示す部分断面図、（ｃ）中央部の蓋が取り外された状態のディフューザの一例を示す部分断面図である。 第１の整流板の一例を示す斜視図である。 第２の整流板の一例を示す斜視図である。 第１の整流板、めっき鋼板、第２の整流板を積み重ねた状態を示す斜視図である。 第１の整流板、めっき鋼板、第２の整流板を積み重ねた状態を示す正面図である。 第３の整流板を、上下に反転した状態の一例を示す斜視図である。 黒色めっき鋼板の製造方法の一例を示すフローチャートである。 黒色めっき鋼板（ルーズ巻き）の製造装置の一例を示す模式図である。

以下、本実施形態に係る金属帯処理装置および金属帯処理方法の一例として、ＡｌおよびＭｇを含有する溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板に水蒸気処理を施すことにより、黒色めっき鋼板を製造する装置および方法について説明する。

ＡｌおよびＭｇを含有する溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板は、基材鋼板と、基材鋼板の表面に形成された溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき層とを有するものであり、以下、この明細書において単に「めっき鋼板」と称することがある。

なお、めっき鋼板の黒色化処理は、コイル状にセミルーズ巻きされためっき鋼板に対して行う場合と、コイル状にルーズ巻きされためっき鋼板に対して行う場合とがある。セミルーズ巻きとは、めっき鋼板の金属帯が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が小さい、或いは、隙間が大きくてもスペーサを配置すること等によって隙間における雰囲気ガスの流通が十分でないと懸念される巻き方である。なお、セミルーズ巻きでは、めっき鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に主としてメッシュシート等の面状のスペーサを介設することができるが、面状のスペーサを介設した場合と同程度の雰囲気ガスの流通状態となるのであれば、面状スペーサに代えて例えばワイヤスペーサや樹脂スペーサ等の線状のスペーサを介設してもよい。一方、ルーズ巻きとは、めっき鋼板の金属帯が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が大きい場合など、雰囲気ガスが隙間で十分に流通する巻き方である。なお、ルーズ巻きでは、対向面どうしの隙間に主としてワイヤスペーサや樹脂スペーサ等の線状のスペーサを介設することができるが、線状のスペーサを介設した場合と同程度の雰囲気ガスの流通状態となるのであれば、線状スペーサに代えて例えばメッシュシート等の面状のスペーサを介設してもよい。

また、本明細書において、「雰囲気ガス」とは、密閉容器の内部に存在するガスを意味し、大気、水蒸気などの総称である。

なお、本発明に係る金属帯処理装置および金属帯処理方法は、この例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で変更可能である。

［黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造装置］
（装置の構成）
先ず、セミルーズ巻きされためっき鋼板１００，１０１の黒色化処理を行うための装置の一例について、図１を参照して説明する。図１は、黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造装置の一例を示す模式図である。

図１に示されるように、黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造装置は、コイルの形に巻かれた複数のめっき鋼板１００、１０１を取り出し可能に収容できる密閉容器１０と、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスを加熱する加熱装置２４と、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスを撹拌しつつ循環させる循環ファン７１などの撹拌部７０と、循環ファン７１を収容するディフューザ１１０と、コイル状のめっき鋼板１００、１０１の各々の側方両端部（図１における上端部および下端部）における雰囲気ガスの流れを整流する複数の整流板９０（９１，９２，９３）とを有する。本発明の装置は、さらに、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスを排気する排気調整機構３０と、密閉容器１０の内部に水蒸気を導入する導入水蒸気調整機構４０とを有する。

図１に示される例では、複数の整流板は、セミルーズ巻きされ二段積みされためっき鋼板１００，１０１のうち、下段に位置するめっき鋼板１００の下側に第１の整流板９０（９１）が配置されており、下段に位置するめっき鋼板１００と上段に位置するめっき鋼板１０１との間に第２の整流板９０（９２）が配置されており、上段に位置するめっき鋼板１０１の上側に第３の整流板９０（９３）が配置されている。

本発明の装置は、さらに、密閉容器１０の内部に大気を含むガスを導入するガス導入部５０や、密閉容器１０の内部の圧力を大気圧に戻すための大気圧開放弁（図示せず。）を有する。また、本発明の装置は、めっき鋼板１００、１０１の表面の温度を測定する温度計測部（図示せず）や密閉容器１０内の圧力を測定する圧力計測部６１、雰囲気ガスの温度を計測するガス温度計測部（図示せず。）を有していてもよい。

排気調整機構３０は、排気配管３１と、排気配管３１における流量を調節する排気弁３２と、排気配管３１に接続された排気ポンプ（図示しない。）とを有している。

導入水蒸気調整機構４０は、水蒸気供給配管４１と、水蒸気供給配管４１における流量を調節する水蒸気供給弁４２とを有しており、密閉容器１０内に供給する水蒸気量を、水蒸気供給弁４２で調整するものである。

撹拌部７０は、底部フレーム８に配置された循環ファン７１と、循環ファン７１を回転駆動する駆動モータ７２とを有している。

図１に示されるように、密閉容器１０は、底部フレーム８と、当該底部フレーム８と合体可能な上部カバー９とを有している。密閉容器１０は、底部フレーム８と上部カバー９とが合体して密閉されることにより構成されている。

上部カバー９は、天井面がドーム状に形成された上部カバー天井部１３と、側面が円形筒状に形成された上部カバー縦壁部１４とを有している。上部カバー９は、下部が開放される形状によって構成されている。

底部フレーム８には、水蒸気供給源から水蒸気を導入する水蒸気供給配管４１と、密閉容器１０内の雰囲気ガスなどを排出するための排気配管３１、ガス導入配管５１、ドレン配管３５が接続されており、これらの配管に設けられた開閉弁４２，３２，５２，３６を閉じることで、密閉容器１０の内部を密閉状態にできる。

ディフューザ１１０は、底部フレーム８の上面に配置される。ディフューザ１１０は、その上に、整流板９０およびコイル状に巻かれためっき鋼板１００、１０１を配置可能となっている。

図２（ａ）は、ディフューザ１１０を、中央部の蓋１１３が閉じられた状態で示す斜視図であり、（ｂ）は中央部の蓋１１３が閉じられた状態のディフューザ１１０の部分断面図であり、（ｃ）は中央部の蓋１１３が取り外された状態のディフューザ１１０の部分断面図である。

図２（ａ）に示されるように、ディフューザ１１０は、上側から下側にかけて次第に径が小さくなる円錐台状に形成されている。ディフューザ１１０の上面は開口している。また、ディフューザ１１０は、上側から下側にかけて次第に径が小さくなる側面部１１１を有しており、側面部１１１には複数の開口部１１４が形成されている。

また、ディフューザ１１０は、側面部１１１の上端から径方向内側に延びる複数の支持部１１２と、複数の支持部１１２の内側端部どうしを繋ぐ円環状の支持部２００（図２（ａ）～図２（ｃ）参照）と、円環状の支持部２００に着脱可能に支持される円板状の蓋部１１３と、側面部１１１の上端から径方向内側に延びるとともに、支持部１１２よりも短く、側面部１１１の上端に片持ち状態で支持される複数の支持部１１５と、を有している。

円環状の支持部２００の内側には開口部２０１（図２（ｂ）および図２（ｃ）参照）が形成されており、蓋部１１３はこの開口部２０１を塞ぐことができる（図２（ｂ）参照）。蓋部１１３は、後述のルーズ巻きされためっき鋼板を黒色化処理する際に使用される。蓋部１１３は、セミルーズ巻きされためっき鋼板を黒色化処理する際には使用されない。

また、複数の支持部１１２どうしの間には開口部２０２が形成されている。支持部１１２および支持部１１５の上には、第１の整流板９１（図１参照）、および、後述のルーズ巻きされためっき鋼板を設置可能となっている。

図３は、ディフューザ１１０の直上に配置される第１の整流板９１を示す斜視図である。

第１の整流板９１は、図３に示されるように、円形のベース板９１１と、複数のガイド部９１２とを有する。

ベース板９１１は、セミルーズ巻きされためっき鋼板の中心孔と連通する円形のベース孔９１０を有するとともに、めっき鋼板から所定間隔を隔てて配置される。この所定間隔は、ガイド部９１２の高さに相当する。

ガイド部９１２は、ベース板９１１におけるめっき鋼板側の面に配置され、ベース板９１１の外周からベース孔９１０に向かって延びている。ガイド部９１２は、雰囲気ガスの流れをガイドする。図３に示される例では、複数のガイド部９１２が、ベース孔９１０の外周からベース板９１１の外周に向かって放射状に設けられている。

第１の整流板９１においては、ガイド部９１２がベース板９１１の一方の側の面にのみ設けられている。また、ベース板９１１にはベース孔９１０が形成されている。したがって、ベース板９１１の一方の面側で雰囲気ガスの流れを整流し、整流した雰囲気ガスをベース孔９１０を通じてベース板９１１の他方の面側に流すことができる。よって、第１の整流板９１を、下段に位置するめっき鋼板とディフューザとの間に配置して、下段に位置するめっき鋼板から出た雰囲気ガスを整流してディフューザへ導くことができる。

図４は、下段に位置するめっき鋼板と上段に位置するめっき鋼板との間に配置される第２の整流板９２を示す斜視図である。図５は、第１の整流板９１、めっき鋼板１００、および第２の整流板９２を積み重ねた状態を示す斜視図である。図６は、第１の整流板９１、めっき鋼板１００、および第２の整流板９２を積み重ねた状態を示す正面図である。

第２の整流板９２は、図４に示されるように、円形のベース板９２１と、ベース板９２１におけるめっき鋼板１００側の面に配置される複数のガイド部９２２と、ベース板９２１におけるめっき鋼板１０１側の面に配置される複数のガイド部９２３とを有する。

ベース板９２１は、セミルーズ巻きされた各めっき鋼板の中心孔と連通する円形のベース孔９２０を有するとともに、各めっき鋼板から所定間隔を隔てて配置される。めっき鋼板１００からの所定間隔は、ガイド部９２２の高さに相当する（図５および図６参照）。また、めっき鋼板１０１からの所定間隔は、ガイド部９２３の高さに相当する。

ガイド部９２２は、ベース板９２１における一方のめっき鋼板側の面に配置され、ベース板９２１の外周からベース孔９２０に向かって延びている。ガイド部９２３は、ベース板９２１における他方のめっき鋼板側の面に配置され、ベース板９２１の外周からベース孔９２０に向かって延びている。ガイド部９２２，９２３は、雰囲気ガスの流れをガイドする。図４に示される例では、複数のガイド部９２２および複数のガイド部９２３が、ベース孔９２０の外周からベース板９２１の外周に向かって放射状に設けられている。

第２の整流板９２においては、ガイド部９２２がベース板９２１の一方の面に設けられ、ガイド部９２３がベース板９２１の他方の面に設けられている。また、ベース板９１１にはベース孔９２０が形成されている。したがって、ベース板９２１の両方の面側で雰囲気ガスの流れを整流し、一方の面側で整流した雰囲気ガスを、ベース孔９１０を通じて他方の面側に流すことができる。よって、第２の整流板９２を、上段に位置するめっき鋼板と下段に位置するめっき鋼板との間に配置して、上段に位置するめっき鋼板から出た雰囲気ガスを整流して下段に位置するめっき鋼板の中心孔１０３へ導くことができる。

図７は、上段に位置するめっき鋼板の直上に配置される第３の整流板９３を示す斜視図である。なお、図７は、便宜上、下側に配置される面を上側に向けた状態で示している。

第３の整流板９３は、図７に示されるように、円形のベース板９３１と、複数のガイド部９３２とを有する。

ベース板９３１は、セミルーズ巻きされためっき鋼板から所定間隔を隔てて配置される。この所定間隔は、ガイド部９３２の高さに相当する。

ガイド部９３２は、ベース板９３１におけるめっき鋼板側の面に配置され、ベース板９３１の外周からベース板９３１の中央に向かって延びている。ガイド部９３２は、雰囲気ガスの流れをガイドする。図７に示される例では、複数のガイド部９３２が、セミルーズ巻きされためっき鋼板の中心孔の内周に対応する位置からベース板９３１の外周に向かって放射状に設けられている。

第３の整流板９３においては、ガイド部９３２がベース板９３１の一方の面に設けられている。また、ベース板９３１にはベース孔が形成されていない。したがって、ベース板９３１の一方の面側で雰囲気ガスの流れを整流することができる。よって、第３の整流板９３を、上段に位置するめっき鋼板の上に配置して、上段に位置するめっき鋼板から出た雰囲気ガスを整流して下段に位置するめっき鋼板へ導くことができる。

［黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造方法］
次に、コイル状にセミルーズ巻きされるとともに二段積みされためっき鋼板１００，１０１の黒色化処理の方法の一例について、図８を参照しつつ説明する。図８は、黒色めっき鋼板（セミルーズ巻き）の製造方法の一例を示すフローチャートである。

図８のフローチャートに示されるように、本実施形態における黒色めっき鋼板の製造工程は、密閉容器の内部にセミルーズ巻きされためっき鋼板を積み込む第１工程（Ｓ１１０）と、密閉容器の内部に積み込まれためっき鋼板を加熱する第２工程（Ｓ１２０）と、密閉容器の内部の雰囲気ガスを排気して、密閉容器内部の気体圧力を７０ｋＰａ以下にする第３工程（Ｓ１３０）と、密閉容器の内部に水蒸気を導入して所定の圧力の下、めっき層を黒色化する第４工程（Ｓ１４０）と、第４工程（Ｓ１４０）の後に密閉容器の内部の圧力をいったん大気圧に戻し、その後に、密閉容器内部の気体圧力を再び７０ｋＰａ以下にする第５工程（Ｓ１５０）と、密閉容器内部のめっき鋼板を冷却する第６工程（Ｓ１６０）とを、この順番で行うものである。

第１工程（Ｓ１１０）では、例えば、めっき鋼板を２段で配置することができる。この場合、ディフューザの上に第１の整流板を配置し、第１の整流板の上にめっき鋼板を配置し、このめっき鋼板の上に第２の整流板を配置し、第２の整流板の上にめっき鋼板を配置し、このめっき鋼板の上に第３の整流板を配置する。セミルーズ巻きされためっき鋼板を黒色化する際には、ディフューザの蓋部を使用しない。

なお、第１工程（Ｓ１１０）では、めっき鋼板を単層（１段）で配置してもよいし、３段以上に積層して配置してもよい。セミルーズ巻きされためっき鋼板を単層で配置する場合には、めっき鋼板の下側に第１の整流板を配置し、めっき鋼板の上側に第３の整流板を配置することができる。また、セミルーズ巻きされためっき鋼板を３段以上に積層する場合には、１段目のめっき鋼板の下側に第１の整流板を配置し、最上段のめっき鋼板の上側に第３の整流板を配置し、１段目のめっき鋼板の直上、最上段のめっき鋼板の直下、他の段のめっき鋼板どうしの間には、第２の整流板を配置することができる。

（第２工程）
第２工程（Ｓ１２０）では、加熱装置２４を用いて密閉容器１０内の雰囲気ガスを加熱し、この雰囲気ガスを密閉容器１０内に設けた循環ファン７１などの攪拌装置７０により対流させることにより、めっき鋼板が加熱される。

第２工程（Ｓ１２０）におけるめっき鋼板の加熱は、めっき層の表面温度が水蒸気との接触によってめっき層が黒色化される温度（以下、「黒色処理温度」ともいう。）に達するまで行われる。

なお、密閉容器内の雰囲気ガスを加熱する際に、密閉容器１０内に設けた循環ファン７１などの撹拌部７０で密閉容器１０内の雰囲気ガスを撹拌しつつ対流させると、めっき鋼板を短時間で均一に加熱することができ効率的である。

（第３工程）
第３工程（Ｓ１３０）では、密閉容器１０内の雰囲気ガスを、排気配管３１を通じて排気し、密閉容器１０内の気体の圧力を７０ｋＰａ以下にする。

（第４工程）
第４工程（Ｓ１４０）では、密閉容器１０内に水蒸気を導入してめっき鋼板のめっき層を黒色化する。

（第５工程）
第５工程（Ｓ１５０）では、密閉容器１０の内部の圧力をいったん大気圧に戻した後に、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスを排気して、密閉容器の内部の気体圧力を７０ｋＰａ以下にする。

（第６工程）
第６工程（Ｓ１６０）では、密閉容器１０の内部に露点が常にめっき鋼板温度未満であるガスをガス導入管５１から導入してめっき鋼板を冷却する。

次に、ディフューザ１１０および整流板９０の存在によって雰囲気ガスがどのように流れるかについて図１を参照しつつ説明する。

駆動モータ７２が循環ファン７１を回転させると、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスは、図１において矢印にて示すように、めっき鋼板１０１の中心孔１０４およびめっき鋼板１００の中心孔１０３内の雰囲気ガスが降下してディフューザ１１０内に流入し、ディフューザ１１０の側部から密閉容器１０の内壁面に沿って上昇する。上昇した雰囲気ガスは、第１の整流板９１、第２の整流板９２、および第３の整流板９３内に流入する。なお、第３の整流板９３のベース板９３１にはベース孔が形成されていないので、密閉容器１０の上部カバー天井部１３からめっき鋼板１０１の中心孔１０４に向けて移動して中心孔１０４に流入する雰囲気ガスはない。

第１の整流板９１内に流入した雰囲気ガスは、第１の整流板９１のガイド部にガイドされながらベース孔に向かって流れ（矢印Ａ１参照）、ベース孔を通じてディフューザ１１０内へ流れる。

また、第２の整流板９２内に流入した雰囲気ガスは、ガイド部にガイドされながらベース孔に向かって流れ（矢印Ａ２、Ａ３参照）、めっき鋼板１００の中心孔１０３に流入して下方へ流れる。

また、第３の整流板９３内に流入した雰囲気ガスは、ガイド部にガイドされながらベース板の中心に向かって流れ（矢印Ａ４参照）、めっき鋼板１０１の中心孔１０４に流入して下方へ流れる。

第１の整流板９１内おける雰囲気ガスの流速と、第２の整流板９２内における雰囲気ガスの流速と、第３の整流板９３内における雰囲気ガスの流速とを比較すると、流速が大きいものから順に、第１の整流板９１内における雰囲気ガスの流速、第２の整流板９２内における雰囲気ガスの流速、第３の整流板９３内おける雰囲気ガスの流速となる。これは、循環ファン７１から近い程、循環ファン７１による吸引力が強く作用するからである。

また、雰囲気ガスの流速が大きい程、整流板内の圧力が低くなる。したがって、第１の整流板９１内おける圧力と、第２の整流板９２内における圧力と、第３の整流板９３内における圧力とを比較すると、圧力が低いものから順に、第１の整流板９１内の圧力、第２の整流板９２内の圧力、第３の整流板９３内の圧力となる。

このため、第１の整流板９１に沿って流れる雰囲気ガスと、第２の整流板９２に沿って流れる雰囲気ガスとの間に圧力差が生じる。この圧力差により、図１において矢印Ａ５にて示されるように、セミルーズ巻きされためっき鋼板１００の巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に、第２の整流板９２に沿って流れる雰囲気ガスが、いわゆるエジェクタ効果によって流入し、流入した雰囲気ガスが第１の整流板９１に向かって流れる。上記対向面どうしの隙間から第１の整流板９１内に流入した雰囲気ガスは、循環ファン７１による吸引力を受けて、ベース孔９１０を通じてディフューザ１１０内へ流れる。

また、第２の整流板９２に沿って流れる雰囲気ガスと、第３の整流板９３に沿って流れる雰囲気ガスとの間に圧力差が生じる。この圧力差により、図１において矢印Ａ６にて示されるように、セミルーズ巻きされためっき鋼板１０１の巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に、第３の整流板９３に沿って流れる雰囲気ガスが、いわゆるエジェクタ効果によって流入し、流入した雰囲気ガスが第２の整流板９２に向かって流れる。上記対向面どうしの隙間から第２の整流板９２内に流入した雰囲気ガスは、循環ファン７１による吸引力を受けて、ベース孔９２０を通じてディフューザ１１０内へ流れる。

したがって、本実施形態によれば、第１の整流板９１、第２の整流板９２、および第３の整流板９３により、セミルーズ巻きされためっき鋼板１００，１０１の各々の両端部においてその半径方向内側に向かって雰囲気ガスが導かれることに伴い、めっき鋼板１００，１０１の各々の巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に雰囲気ガスの流れＡ５，Ａ６が形成される。したがって、セミルーズ巻きされためっき鋼板１００，１０１の各々の巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が小さい場合や、隙間が大きくても隙間を設けるために配置されるスペーサによって隙間における雰囲気ガスの流通が阻害されやすい場合であっても、めっき鋼板１００，１０１の各々において上記対向面どうしの隙間に雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスとめっき鋼板１００，１０１との接触による、めっき鋼板１００，１０１の黒色化処理を適切に行うことができる。

なお、図１に示される例では、セミルーズ巻きされためっき鋼板が２段に積層して配置されているが、セミルーズ巻きされためっき鋼板が、単層（１段）で配置されてもよいし、３段以上に積層して配置されてもよい。セミルーズ巻きされためっき鋼板が単層で配置される場合には、このめっき鋼板の下側に第１の整流板９１が配置され、このめっき鋼板の上側に第３の整流板９３が配置されることができる。また、セミルーズ巻きされためっき鋼板を３段以上に積層する場合には、１段目のめっき鋼板の下側に第１の整流板を配置し、最上段のめっき鋼板の上側に第３の整流板を配置し、１段目のめっき鋼板の直上、最上段のめっき鋼板の直下、他の段のめっき鋼板どうしの間には、第２の整流板を配置することができる。

なお、上記実施形態では、セミルーズ巻きのめっき鋼板１００，１０１の黒色化処理を行う場合に整流板９０を使用しているが、後述するルーズ巻きのめっき鋼板の黒色化処理を行う際には、整流板９０を使用しなくてもよい。

［黒色めっき鋼板（ルーズ巻き）の製造装置および製造方法］
次に、コイル状にルーズ巻きされためっき鋼板１０７，１０８の黒色化処理を行うための装置の一例について、図９を参照して説明する。図９は、黒色めっき鋼板（ルーズ巻き）の製造装置の一例を示す模式図である。なお、図１と同一の構成については、図１と同一の参照符号を付してその説明を適宜省略する。

ルーズ巻きのめっき鋼板の黒色化処理を行う場合と、セミルーズ巻きのめっき鋼板の黒色化処理を行う場合とでは、上記第１工程（めっき鋼板積込、Ｓ１１０）は異なるが、上記第２工程～第６工程については共通とすることができる。

図９に示される例では、ディフューザ１１０の構成部材として、上述の蓋部１１３に加え、蓋部１１７が使用される。蓋部１１７は、ディフューザ１１０の上にルーズ巻きされためっき鋼板１０７が配置された際に、ディフューザ１１０の上面の開口部２０２のうち、めっき鋼板１０７の外周よりも外側の部分を覆う板状の部材である。蓋部１１７は、取り外し可能とされる。

また、図９に示される例では、上述の整流板９０は使用されない。

具体的には、ディフューザ１１０の蓋部１１３が円環状の支持部２００の上に開口部２０１を塞ぐように配置された状態で、ディフューザ１１０の上にルーズ巻きされためっき鋼板１０７が配置される。そして、めっき鋼板１０７の上に、ルーズ巻きされためっき鋼板１０８が配置される。次に、蓋部１１７が、ディフューザ１１０の側面部の上端から径方向内側に延びる複数の支持部１１２，１１５の上に、開口部２０２のうちめっき鋼板１０７の外周よりも外側の部分を塞ぐように配置される。ルーズ巻きされためっき鋼板１０７，１０８は、巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間がめっき鋼板１０７，１０８どうしで直接連通するように配置されるとよい。

このような状態で、駆動モータ７２が循環ファン７１を回転させると、密閉容器１０の内部の雰囲気ガスは、図９において矢印にて示すように、ディフューザ１１０の側部から密閉容器１０の内壁面に沿って上昇する。上昇した雰囲気ガスは、上側のめっき鋼板１０８の上端部から、めっき鋼板１０８が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に流入し、この隙間を通じて流下する（矢印Ａ７参照）。そして、めっき鋼板１０８の下端部から下方へ排出された雰囲気ガスは、下側のめっき鋼板１０７の上端部から、めっき鋼板１０７が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に流入し、この隙間を通じて流下する（矢印Ａ８参照）。めっき鋼板１０７の下端部から排出された雰囲気ガスは、ディフューザ１１０における蓋部１１３と蓋部１１７との間の領域（開口部２０２）を通じてディフューザ１１０内に流入し、ディフューザ１１０の側面の開口部を通じてディフューザ１１０から排出される。

また、図９に示されるように、下側のめっき鋼板１０７の直径が上側のめっき鋼板１０８の直径よりも大きい場合には、雰囲気ガスが上側のめっき鋼板１０８の上端部から下側のめっき鋼板１０７を介してディフューザ１１０内に流下することに加えて、さらに、以下のような雰囲気ガスの流れが生じる。

すなわち、密閉容器１０の内壁面に沿って上昇した雰囲気ガスが、下側のめっき鋼板１０７の上端部のうち上側のめっき鋼板１０８の外周よりも外側の領域から、めっき鋼板１０７が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に流入し、この隙間を通じて流下する。めっき鋼板１０７の下端部から排出された雰囲気ガスは、ディフューザ１１０における蓋部１１３と蓋部１１７との間の領域（開口部２０２）を通じてディフューザ１１０内に流入し、ディフューザ１１０の側面の開口部を通じてディフューザ１１０から排出される。

なお、ディフューザ１１０における上面中央の開口部２０１は、蓋部１１３で塞がれているため、この開口部２０１を通じて雰囲気ガスがディフューザ１１０内に流入することはない。また、ディフューザ１１０における下側のめっき鋼板１０７の外周よりも外側の開口部２０２は、蓋部１１７で塞がれているため、この開口部２０２を通じて雰囲気ガスがディフューザ１１０内に流入することはない。これにより、めっき鋼板１０７，１０８の各々において、巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間における雰囲気ガスの流通が促進される。

また、図９に示される例では、ルーズ巻きされためっき鋼板が２段に積層して配置されているが、ルーズ巻きされためっき鋼板は、単層（１段）で配置されてもよいし、３段以上に積層して配置されてもよい。めっき鋼板が３段以上に積層して配置される場合、各めっき鋼板は、巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間が、上下に隣り合うめっき鋼板どうしで直接連通するように配置されるとよい。

したがって、ルーズ巻きのめっき鋼板１０７，１０８の黒色化処理を行う場合においても、めっき鋼板１０７，１０８の各々の巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に雰囲気ガスの流れが適切に形成される。これにより、めっき鋼板１０７，１０８の黒色化処理を適切に行うことができる。

（実施例）
次に、本発明の実施例を紹介することにより、本発明の効果を明らかにする。

［黒色化試験］
図１に示される装置（複数の整流板９０（９０，９１，９２）有り）を用い、セミルーズ巻きされ２段積みされためっき鋼板１００，１０１を黒色化する試験を行った。また、図９に示される装置（整流板なし）を用い、ルーズ巻きされ２段積みされためっき鋼板１０７，１０８を黒色化する試験を行った。そして、その試験結果を比較した。試験の条件は以下の通りである。

［セミルーズ巻きされためっき鋼板についての試験条件］
上段のめっき鋼板１０１としては、厚み１．０ｍｍ、帯幅（高さ）１０２９ｍｍ、重量１２．０２ｔｏｎのものを用い、下段のめっき鋼板１００としては、厚み１．０ｍｍ、帯幅（高さ）１０４５ｍｍ、重量１３．４９ｔｏｎのものを用いた。スペーサとしては、厚み０．８ｍｍのメッシュシートを用いた。また、上述の第２工程（Ｓ１２０）における加熱処理の時間は４２．１時間（ｈｒ）、上述の第４工程（Ｓ１４０）における水蒸気処理の時間は２４時間（ｈｒ）であった。

［ルーズ巻きされためっき鋼板についての試験条件］
上段のめっき鋼板１０８としては、厚み１．０ｍｍ、帯幅（高さ）１０６０ｍｍ、重量１４．４９ｔｏｎのものを用い、下段のめっき鋼板１０７としては、厚み１．０ｍｍ、帯幅（高さ）１０６１ｍｍ、重量１５．６５ｔｏｎのものを用いた。スペーサとしては、直径２．０ｍｍのワイヤスペーサを用いた。また、上述の第２工程（Ｓ１２０）における加熱処理の時間は４．７時間（ｈｒ）、上述の第４工程（Ｓ１４０）における水蒸気処理の時間は１８時間（ｈｒ）であった。

［試験結果］
セミルーズ巻きされためっき鋼板１００，１０１およびルーズ巻きされためっき鋼板１０７，１０８は、いずれも、第２工程（Ｓ１２０）において所定の温度まで加熱することができるとともに、第４工程（Ｓ１４０）において所定の明度まで均一に黒色化され合格品質のものであった。すなわち、セミルーズ巻きされためっき鋼板１００，１０１は、ルーズ巻きされためっき鋼板１０７，１０８と比べて製造に時間はかかるものの、ルーズ巻きされためっき鋼板１０７，１０８と比べて遜色なく適切に黒色化することができた。

（効果）
上記本願発明の方法および装置によれば、セミルーズ巻きされためっき鋼板（例えば、めっき鋼板１００）に対して黒色化処理を行う際に、整流板９０が用いられる。整流板９０によって、セミルーズ巻きされためっき鋼板の軸方向（上下方向）両端部において、半径方向内側に向かって雰囲気ガスが導かれる。これに伴い、セミルーズ巻きされためっき鋼板において、巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に雰囲気ガスの流れが形成される。したがって、上記対向面どうしの隙間が小さい場合であっても、対向面どうしの隙間に雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスとめっき鋼板との接触によるめっき鋼板への黒色化処理を適切に行うことができる。また、ルーズ巻きされためっき鋼板（例えば、めっき鋼板１０７）に対して黒色化処理を行う際に、整流板９０を用いず、蓋部１１３，１１７が用いられる。蓋部１１３，１１７を用いることにより、ルーズ巻きされためっき鋼板において、巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に効率よく雰囲気ガスを流通させて、雰囲気ガスとめっき鋼板との接触によるめっき鋼板への黒色化処理を適切に行うことができる。これにより、ルーズ巻きされためっき鋼板およびセミルーズ巻きされためっき鋼板のいずれに対しても、共通の密閉容器１０を用いて黒色化処理を適切に行うことができる。

また、上記実施形態では、めっき鋼板を黒色化処理する場合について説明したが、めっきを施されていない鋼板をブルーイングする場合に本発明を適用することも可能である。

本願発明の方法および装置は、ルーズ巻きされためっき鋼板およびセミルーズ巻きされためっき鋼板のいずれに対しても、共通の密閉容器１０を用いてめっき鋼板への黒色化処理を適切に行うことができるので、美観性の優れた鋼板のより一層の普及に貢献することが期待される。

１０ 密閉容器
７１ 循環ファン
９０ 整流板
９１ 第１の整流板
９１０ 第１の整流板のベース孔
９１１ 第１の整流板のベース板
９１２ 第１の整流板のガイド部
９２ 第２の整流板
９２０ 第２の整流板のベース孔
９２１ 第２の整流板のベース板
９２２，９２３ 第２の整流板のガイド部
９３ 第３の整流板
９３１ 第３の整流板のベース板
９３２ 第３の整流板のガイド部
１００，１０１ セミルーズ巻きされためっき鋼板
１０３，１０４ セミルーズ巻きされためっき鋼板の中心孔

Claims (3)

1. 隙間をあけて溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれてなるコイルを密閉容器内で水蒸気と接触させる水蒸気処理を行う鋼板処理装置であって、
   前記コイルを内部に配置可能な密閉容器と、
   前記密閉容器内の雰囲気ガスを前記コイルの中心孔に沿って移動させながら、前記雰囲気ガスを前記中心孔と前記コイルの外側との間で循環させるファンと、
   前記コイルの軸方向における一方の端部に配置され、当該一方の端部において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記雰囲気ガスが流れる第１の整流板と、
   前記コイルの軸方向における他方の端部に配置され、当該他方の端部において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板よりも速い流速で前記雰囲気ガスが流れる第２の整流板と、
   を備え、
   前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速と、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第２の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速との差により、前記溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に前記雰囲気ガスの流れが形成される
   ことを特徴とする鋼板処理装置。
2. 前記第１の整流板及び前記第２の整流板は、前記コイルの前記中心孔と連通するベース孔を有するとともに前記コイルから所定間隔を隔てて配置されるベース板と、当該ベース板における前記コイル側の面に配置され、前記ベース板の周縁部から前記ベース孔に向かって延びて前記雰囲気ガスを案内するガイド部とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板処理装置。
3. 隙間をあけて溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれてなるコイルを密閉容器内で水蒸気と接触させる水蒸気処理を行う鋼板処理方法であって、
   密閉容器内に、前記コイルと、当該コイルの軸方向両端部に、当該コイルの半径方向内側に向かって雰囲気ガスを導く整流板とを配置するコイル配置工程と、
   ファンを作動させることにより、前記密閉容器内の雰囲気ガスを前記コイルの中心孔に沿って移動させながら前記雰囲気ガスを前記中心孔と前記コイルの外側との間で循環させる雰囲気ガス循環工程と、を備え、
   前記コイル配置工程は、
   前記コイルの軸方向における一方の端部に、前記コイルの半径方向内側に向かって前記雰囲気ガスが流れる第１の整流板を配置する第１整流板配置工程と、
   前記コイルの軸方向における他方の端部に、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板よりも速い流速で前記雰囲気ガスが流れる第２の整流板を配置する第２整流板配置工程と、を含み、
   前記雰囲気ガス循環工程において、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第１の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速と、前記コイルの半径方向内側に向かって前記第２の整流板を流れる前記雰囲気ガスの流速との差により、前記溶融Ａｌ、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板が巻かれる方向に沿って対向する対向面どうしの隙間に前記雰囲気ガスの流れを形成する
   ことを特徴とする鋼板処理方法。

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