JPH01201456A - 連続式溶融金属めっき方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は溶融金属を加圧気体で霧化して鋼帯表面に直接
吹き付けてめっきする方法および装置に関するものであ
る。

（従来の技術とその問題点） 鋼帯を連続的に移送しながらその表面に金属をめっきす
る方法としては、金属イオンを含むめつき浴中で鋼帯を
電気化学的に処理する電気めっき法、および溶融金属中
に鋼帯を漬浸してめっきする漬浸めっき法が代表的なも
のである。

電気めっきは浸漬めっきに比べて、表面性状が均質なめ
っき鋼帯を製造することができ、めっき付着量のコント
ロールも容易である。また、両面或いは片面のいずれの
めっき鋼帯でも比較的容易に製造することが可能であり
、薄めつき皮膜のめっき鋼帯の製造も可能であるなど多
くの利点がある。これに対して浸漬めっきは、めっき処
理が容易であり製造コストは安価であるが、めっき皮膜
厚のコントロールが難しく、片面めっき鋼帯の製造も困
難である。そして特に大きな難点はめつき品質の面で劣
ることである。即ち、鋼帯等から溶出したＦｅが溶融金
属と反応して金属間化合物を作ったり、溶融金属と酸素
とが反応して酸化物を形成し、これら金属間化合物や酸
化物が鋼帯に付着してめっきされることから電気めっき
鋼帯に比べてめっき品質に劣る。例えば溶融Ｚｎめっき
を例にとれば、綱帯から）客用したＦ　ｅ　％或いはジ
ンクロール等の浴中金属構造物から溶出したＦｅとＺｎ
および浴中のＡ１とが反応してＦｅ−Ｚｎ−Ａｌ系化合
物が生成し、また、溶融Ｚｎおよびそれに添加されてい
るＡＱが大気もしくは気体絞り中の酸素と接触してＺｎ
ＯやＡ１□０１等の酸化物を形成する。これらは通常ド
ロスと呼ばれているものであうで、浸漬めっきではこれ
らのドロスの発生とそのめっき皮膜への混入を完全に防
止することは困難である。このように、浸漬めっきは電
気めっきに比べめっき品質に劣るため高い品質が要求さ
れる用途に適用が難しい。

一方、電気めっきは、めっき品質において優れるが、電
気コストがかかる、特に付着量を多くするためには、鋼
板通過スピードを落し、大電流を流す必要があり、生産
性の大きなマイナス要因となるといった欠点がある。

本発明は、電気めっき鋼帯と同等或いはより以上のめっ
き品質をもつ溶融金属めっき鋼帯を製造することができ
る連続式溶融金属めっき方法とその装置を提供すること
を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、従来の溶融金属浴を用いるめっき方法で
は、前記のような溶融金属自体の酸化や浴および浴中構
造材からの溶出物に起因する汚染が避けられないという
認識に立ち、溶融金属浴を用いないめっき方法を検討し
た。但し、本発明の基本的な目標は、調帯を連続的に高
速度で処理してめっき鋼板を大量かつ安価に製造するこ
とにあるから、それにふされしいプロセスおよび装置が
必要である。

かかる目的を達成するための本発明は、下記の方法およ
び装置をその要旨とする。

（１）鋼帯を還元性雰囲気で連続的に加熱してその表面
を清浄化した後、その温度をめっき金属の融点以上に保
ったまま非酸化性又は還元性の加圧気体で霧化した溶融
金属を吹きつけることを特徴とする連続式溶融金属めっ
き方法。

（２）連続式加熱炉に気密に接続され、内部を連続的に
通過する鋼帯の表面に溶融金属を吹きつけてめっきする
装置であって、その装置はその内部に溶融金属供給ノズ
ルと、加圧気体供給ノズルと、ガスワイピングノズルと
を有し、加圧気体供給ノズルは溶融金属供給ノズルから
供給される溶融金属を霧化して綱帯表面に吹きつけるよ
うに配置され、ガスワイピングノズルは、霧化された溶
融金属の吹きつけ位置より後方に配置されていることを
特徴とする連続式溶融金属めっき装置。

本発明方法の基本的思想は、鋼帯を溶融金属に浸漬する
のではな（、加圧気体で溶融金属を霧化して直接鋼帯に
吹き付けることにある。このとき鋼帯の事前処理（表面
の清浄化）と、溶融金属の霧化および吹きつけの条件を
適切に選べば、従来の連続浸漬めっきと同等以上の高速
度で、電気めっきに匹敵する高品質のめっきを施すこと
ができる。

以下、添付図を参照しながら本発明の方法と装置につい
て詳しく説明する。

（作用） 以下本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

添付図面は、本発明にかかる連続式溶融金属めつき装置
の一例を示す概略断面図である。

先ず連続加熱炉１に入った綱帯２は矢印の方向に炉内を
連続的に走行し、ここで焼鈍を兼ねて表面の清浄化、即
ち、表面の酸化物（スケール）および汚れの除去と表面
活性化が行われる。この連続加熱装置そのものは、従来
の溶融亜鉛めっき設備の連続焼鈍炉と同じものでよい。

加熱の雰囲気は還元性である。加熱温度はめっきする金
属の種類によって異なる。これらの−船釣な条件は下記
のとおりである。

〔亜鉛めっきの場合〕

加熱雰囲気：Ｎｔ＋Ｈ２（１’ｌＺχ＝２５’Ｘ）　　
Ｎｇ＋）ｌｘ−１２０ＯＮｎ？／ｈｒ加熱温度　：雰囲
気温度８００℃、鋼板温度７００℃加熱還元時間　　　
：　６０　ｓｅｃ めっき時の調帯温度＝４５０℃ （Ｚｎ−八Ｑめっき　（Ａ９５５％−残Ｚｎ）めっきの
場合〕加熱雰囲気：　Ｎ、＋Ｔｏ（Ｈｚχ＝３５χ）　
　Ｎｚ　＋　Ｈｚ　＝　１５０ＯＮ　ｃｄ　／ｈｒ加熱
温度　：雰囲気温度８００℃、鋼板温度７００℃加熱還
元時間　　　：　６０　ｓｅｃ めっき時の鋼帯温度：６００℃ このようにして前処理された鋼帯２は引きつづきめつき
装置３に導かれ表面に溶融金属がめつきされる。加熱炉
ｌとめっき装置３との間は、加熱された鋼帯が外気に触
れないようにシールされており、めっき装置３そのもの
もシールボックス７で気密になっている。このシールボ
ックス７には、流量調節弁１３を備えた配管１４を通じ
て非酸化性又は還元性ガス、例えば、Ｎｚ（＋Ｈｚ）が
供給される。

シールボックス７内には、連続加熱炉１から送られてく
る鋼帯２のパスラインに沿って溶融しためっき金属を供
給する液体用ノズル４があり、これはシールボックス７
外に置かれた溶融金属槽５に通じている。更にシールボ
ックス７内には、液体用ノズル４先端に対向して、該ノ
ズル４から溶出された溶融金属１０を霧化して吹き付け
るための加圧気体用ノズル６がある。このノズル６は鋼
帯２と路間等の幅をもち後端はシールボックス７外の加
圧ガス源と配管１２でつながれている。符号１１で示す
のは加圧ガスの圧力調整弁である。

溶融金属槽５はめっき金属（Ｚｎ、　Ｚｎ　　ＡＱ、　
ＡＱ等）を溶融状態で保持するための槽であって、それ
自体が加熱手段を備えていることが望ましい。その下部
は液体用ノズル４に通じ、上面は密閉されているととも
に圧力調整弁８をもつ配管９と接続している。液体用ノ
ズル４は溶融金属槽５から供給される融合属ｌＯを加圧
気体用ノズル６前面に供給するためのものであって、調
帯２の幅と路間等のノズル幅を有した、例えばスリット
ノズルである。

このノズルは溶融金属による溶損を防止するうえでセラ
ミックスで製造したものを使用するのが好ましい。

溶融金属の吹きつけ位置の後方（図面では上方）にはガ
スワイピングノズル１５がある。これは、調帯２表面に
吹きつけられて未だ溶融状態にあるめっき金属をワイピ
ングしてめっき皮膜の幅方向均一化を図るためのもので
ある。その基本的構造は従来周知゛のものでよく、スリ
ットノズルが好ましい。

シールボックス７の上端は鋼帯２の通過が可能な程度に
開口している。鋼帯２はこの出口では、およそＺｎめっ
きの場合４３０℃であり、美麗表面を得るためには、シ
ールボックス内で表面を凝固させることが望ましく、冷
却装置を先のガスワイピングノズル１５の上に設けても
良い。

なお、上記液体用ノズル４および加圧気体用ノズル６を
、溶融金１％１０の溶出幅および加圧気体の噴射幅を変
えることができる可変機構のものとすれば、めっき鋼帯
２の幅が変わっても無駄なくめっき作業をすることがで
きる。また、図には液体用ノズル４、加圧気体用ノズル
６、およびガスワイピングノズル１５および鋼帯２を挟
んで両側に示したが、鋼帯２の片側だけにめっきするの
であれば、これらをその片側だけに置いてもよい。

上記のような構成からなるめっき装置で、前処理後の鋼
帯２をめっきするプロセスは次のとおりである。

鋼帯２はめっき金属の融点以上の温度に保持されていな
ければならない。その理由は、鋼板に接触したミスト状
の溶融金属がリフローされ、調帯表面で固化しないよう
にするためである。例えば、亜鉛をめっきする場合、亜
鉛の融点４１９℃よりも３０℃程度高い４５０℃でめっ
きする。

溶融金属を霧化して吹きつける条件は、次のとおりであ
る。

鋼帯の移動速度　：　　４０〜１８０ｍ／ｗｉｎめっき
金属供給量：　　５００ｋｇ／ｈｒ〜３０００ｋｇ／ｈ
ｒ〃　　温度　：４８０℃ 加圧ガスの種類　：Ｎｔ 〃　供給量　：　　２０００　Ｎｒｒｆ／ｈｒ〃　温度
　　；４８０℃ 〃　圧力　　：　　３　ｋｇ／ｃ＋＊２シールボックス
の雰囲気、圧カニＮ２．１０ｍｒＡｑガスワイピングの
条件（ガスの種類、その他）：Ｎ２、常温、０．２ｋｇ
／ｃ＋ｍ”、１００ＯＮｒｒｒ／ｈｒ配管９から加圧気
体を溶融金属槽５内に供給して溶融金属１０を液体用ノ
ズル４先端からカーテン状に押し出じ流出させる。流出
した溶融金属１０を例えば３にｇ／ｃｍ”の圧力をもつ
加圧気体を加圧気体用ノズル６から噴射し霧化して、鋼
帯２表面に吹き付けめっきする。

このとき、めっき付着量は、圧力調整弁８を調整して加
圧気体の圧力を制御し流出量を制御するか或いは圧力調
整弁１１を調整して加圧気体用ノズル６から噴射する加
圧気体の圧力を制御するか、どちらか一方或いは両方を
制御することで行なわれる。加圧気体の圧力を変えれば
ミスト粒径が変化してめっき付着量が変化する。

本発明においては、液体ノズル４から流出した溶融金属
１０を噴霧化するための前記の加圧気体は、めっき金属
の融点以上に加熱された、例えばＮ２ガス、Ｎ２ガスと
Ｎ２ガスの混合ガスのような非酸化性ガス或いは若干の
未燃燐分を含むコークス炉ガス、プロパン等の燃焼ガス
のような非酸化性ガスを使用する。そしてこれらガスは
、めっき金属の融点より高い温度に加熱したものとする
。

その理由は、噴霧ミストが酸化されるのを防止するため
と、ミストが冷却されて鋼板に接触する以前に固化しな
いように、また鋼板との反応を確保することを理由とす
る。

そして、このようなめっき作業は配管１４から供給され
る非酸１ヒ性或いは還元性ガス雰囲気中のシル−ボック
ス７内で行われる。

本発明において、差厚溶融金属めっき鋼帯を製造する場
合は、前記溶融金属の流出量或いは加圧気体の圧力条件
を鋼帯表裏で変えることで、異種溶融金属めっき鋼帯を
製造する場合は、一対の溶融金属槽５内の溶融金属１０
の種類を鋼帯表裏で変えることで、また、片面或いは両
面溶融金属めっき鋼帯を製造する場合は、鋼帯表裏或い
はそのいずれか一方でめっき作業することで行う。

めっき後の鋼帯２は必要によりシールボックス７内に設
けられたワイピングガスノズル１５で加圧気体を吹き付
けてめっき面を均一化するならし処理を行ってもよい。

次に実施例により本発明を更に詳細に述べる。

（実施例） 第１図に示す本発明のめっき装置で溶融Ｚｎめっき鋼帯
を製造した。

連続加熱炉１で８００℃の雰囲気で加熱、Ｎｚ−ｔ−ｕ
ｚ、Ｌ”２５％ガス雰囲気中で還元および４５０℃（Ｚ
ｎの融点４１９℃）に冷却して前処理した０、８ａ＋ｏ
＋厚×１２５０ｍｍ幅のＪＩＳ一般炭素鋼の５ｐｃｃ冷
延鋼帯を、引き続き外気に触れることな（めっき装置３
に導き、液体用ノズル４から溶融Ｚｎを１６．０００　
ｇ　／分流比させつつ加圧気体用ノズル６から４８０℃
に加熱された３　Ｋｇ／ｃｍ”の圧力をもつＮ２ガスを
吹き付は霧化して溶融Ｚｎめっき鋼帯を製造した。

比較例として下記の条件で溶融Ｚｎめっきした鋼帯を製
造した。

めっき浴組成：Ｚｎ＝９９．７％、八ｆ２＝０．１７％
、Ｐｂ　＝　０．１０％、他不純物（Ｃｕ、　Ｓｎ、　
ｅｔｃ、）　＝０．０３％浴温　：４６０℃ 連続加熱炉　：　雰囲気温度８００℃ 〃　ガス　Ｎ、＋Ｈ，、）Ｉｔ＝２５％ストリップの浴
浸入鋼帯温度：４６０℃（ストリップサイズ： ０．８ｍｍ　Ｘ１２５０ｍｍ、　５ＰＣＣ一般炭素鋼）
めっき速度：　　９０ｍ／ｌｌｌ１ｎ 上記Ｚｎめっき鋼帯より試験片を採取して耐食性、めっ
き密着性等のめっき品質を調べた。その耐食性試験の結
果を第２図にグラフで示す。

第２図より明らかなごとく、本発明例にあたる溶融Ｚｎ
めっき鋼帯は、そのめっき特性は比較例にあたる溶融Ｚ
ｎめっき鋼帯とくらべても何ら遜色はな（、耐食性にお
いては優れた性能が得られた。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によれば高いめっき品質をも
つ溶融金属めっき鋼帯を製造することができる。また、
そのめっき作業において溶融金属の供給量あるいは加圧
気体の圧力を調整することで薄めつきから厚めつきのも
のまで容易に製造することができる。そして、その調整
条件、或いはめっきする溶融金属の種類を鋼帯表裏面で
変えれば差厚めつき（片面めっき）や異種金属めっきも
容易に行うことができる。かかる融通性に冨む高品質の
めっきが、従来の浸漬めっきと同等の高速度で安価に製
造できるということは、溶融めっき鋼板の用途の拡大に
寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる連続式溶融金属めっき装置の
一実施例を示す概略断面図である。 第２図は、実施例の結果を示すグラフである。 １：連続加熱炉　　　２；鋼帯 ３：めっき装置　　　４：液体用ノズル５：溶融金属槽
　　　６：加圧気体用ノズル７：シールボックス　１０
：溶融金属

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼帯を還元性雰囲気で連続的に加熱してその表面
   を清浄化した後、その温度をめっき金属の融点以上に保
   ったまま非酸化性又は還元性の加圧気体で霧化した溶融
   金属を吹きつけることを特徴とする連続式溶融金属めっ
   き方法。
2. （２）連続式加熱炉に気密に接続され、内部を連続的に
   通過する鋼帯の表面に溶融金属を吹きつけてめっきする
   装置であって、その装置はその内部に溶融金属供給ノズ
   ルと、加圧気体供給ノズルとを有し、加圧気体供給ノズ
   ルは溶融金属供給ノズルから供給される溶融金属を霧化
   して鋼帯表面に吹きつけるように配置されていることを
   特徴とする連続式溶融金属めっき装置。