JPH0238660B2 - Gokinkaaenmetsukikohannoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、合金化亜鉛めつき鋼板の製造方法、
特に、溶融亜鉛めつき後に少なくとも最終段階の
加熱を誘導加熱により行う合金化亜鉛めつき鋼板
の製造方法に関する。 （従来の技術） 溶融亜鉛めつき鋼板をめつき後、再加熱しめつ
き層のFe−Zn合金化処理を行ういわゆる合金化
亜鉛めつき鋼板の製造方法において、誘導加熱方
式により加熱を行うプロセスは古くから知られて
いる（特公昭37−3107号参照）。しかしながら、
これらの方法は単に従来バーナー加熱により行わ
れていた加熱プロセスを誘導加熱に置きかえただ
けであり、誘導加熱方式による利点を十分に把
握、利用していない。 すなわち、現在に至るまで誘導加熱方式によれ
ば次のような利点があるとされている。 (1) 合金化が先に終了した部分は高い熱放射率を
有し冷却されやすいが、まだ合金化されていな
い光輝部は熱放射率が低いので熱を保有し、そ
の部分の合金化が進行し続けるため加熱に際し
て自己均熱効果がある； (2) 急速加熱が可能なため装置が小型で済み、か
つガス燃焼を伴わないので作業環境が良好であ
る； (3) 温度調節がしやすく、被めつき鋼板の寸法が
変わつた場合にもその寸法変動への追従性が良
好である；および (4) 作業立上り時、ガス炉法のごとき炉の予熱作
業が不要である、 ことの４点であり、内部加熱方式（誘導加熱方
式）にしろ、外部加熱方式（バーナー直火式等）
にしろ、得られる合金化処理鋼板の性能は大差な
いと報告されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、本発明者らは、誘導加熱法によ
る合金化処理を再検討するうちに、上述のような
従来技術における誘導加熱方式に対する認識は、
本来誘導加熱方式のもつ他の利点を見落としたも
のであり、合金化亜鉛めつき鋼板製造プロセスに
おいては他の利点を加味することで従来材に比し
格段に優れた合金化処理鋼板が得られることを知
つた。 ここに、本発明の目的は、誘導加熱方式を採用
しながら従来の直火式のものよりはもちろん、従
来の誘導加熱方式のものよりもすぐれた合金化亜
鉛めつき鋼板を製造する方法を提供することであ
る。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明者らは高周波誘導加熱によれ
ば投入周波数によつて加熱深さが異なることに着
目し、周波数制御によつて合金化過程をさらに精
密にコントロールできることを知つたのであつ
た。 すなわち、めつき鋼板の合金化処理を行うと亜
鉛めつき層に鉄が拡散してくることによりめつき
層に歪が導入されることになるため、少なくとも
加熱部の鋼板出側の最後の加熱区画部は誘導加熱
とすることによりそのような歪を除去するととも
に拡散の均一化をはかるのである。したがつて、
その場合の加熱も極く表面層にのみ限定するよう
に、投入周波数を10KHz以上と制限するのであ
る。 さらに本発明者らの知見によれば、最初の加熱
手段も誘導加熱によるものとし、この合金化処理
を行う主たる加熱方式を比較的低い周波数による
誘導加熱によるものとすることにより十分な加熱
深さを得、合金化処理がほぼ終了した時点におい
て、前記のようにさらに高い周波数を用いた誘導
加熱装置による主に表層のめつき層のみを加熱
し、今度はFeの拡散を極力抑えめつき層の熱歪
を除去、めつき層の均質化を行う。 かくして、本発明によれば、従来の知見と異な
り、加熱手段として投入周波数を特定化した誘導
加熱方式を採用することにより合金化層あるいは
めつき層それ自体の特性改善が図られ、特にその
耐パウダリング性が向上するのである。 さらに、加熱から冷却（合金化処理が終了する
までの冷却）を非酸化性雰囲気で行うことによ
り、得られるめつき鋼板の塗装性、化成処理性も
改善される。 かくして、本発明の要旨とするところは、鋼板
を溶融亜鉛めつき浴に浸漬後、引き上げてから加
熱する合金化亜鉛めつき鋼板の製造方法におい
て、めつき鋼板の加熱帯域を少なくとも２以上に
区画し、鋼板出側の最後の区画での加熱を誘導加
熱とするとともに誘導加熱コイルへの投入周波数
を10KHz以上とすることを特徴とする、合金化亜
鉛めつき鋼板の製造方法である。 すなわち、本発明の１つの特徴によれば加熱帯
域の最後の区画部を10KHz以上の周波数の高周波
で誘導加熱することにより主としてめつき層を加
熱するのである。換言すれば、他の区画の加熱
は、場合によつては、従来のように直火式であつ
てもよい。 あるいは、鋼板入側の最初の区画での加熱を誘
導加熱とするとともにその誘導加熱コイルへの投
入周波数を１ないし10KHz未満とするようにして
もよい。 すなわち、最初の誘導加熱で急速加熱するとと
もにめつき境界層を越えて深部まで加熱すること
により合金化、つまり内部からのFeの拡散を促
し、最後の加熱を極く表面にのみ制限することに
より、表面層に加えられた歪除去、拡散の均一化
を図るのである。 （作用） 次に図面に関連させてさらに本発明を説明す
る。 第１図は、本発明の方法を実施するための合金
化処理装置１０の略式断面図である。 図中、鋼板１１はめつき浴１２に浸漬後、シン
クロール１３を経て引き上げ、ワイピングノズル
１９によるガスワイピング処理を経てから上記装
置内に送られる。この装置は、図示例では第１加
熱帯、第２加熱帯から成る加熱帯１４、保持帯１
５、および第１冷却帯と第２冷却帯とから成る冷
却帯１６から構成され、めつき鋼板は順次これら
の処理帯域を通過してゆく。 上記第１加熱帯は第１ゾーン加熱帯、第２ゾー
ン加熱帯にさらに区画される。図示例では第２加
熱帯は第３ゾーン加熱帯を構成する。なお、第１
加熱帯と第２加熱帯との間には保持帯を設けても
よい。一般にこのときの第１加熱帯の加熱手段は
問わないが取扱いおよび操業上の便から高周波誘
導加熱が好ましい。 なお、高周波誘導加熱それ自体は周知であるた
め、その内容についてはこれ以上の言及は説明を
簡便にするため省略する。 めつき処理鋼板の表面酸化を防止するために装
置内は非酸化性雰囲気とするのが好ましいが、通
常、第２冷却帯では鋼板温度が500℃以下となつ
ているため雰囲気調整は必ずしも必要としない。 なお、各区画は中心に鋼板１１が通過するに十
分な空間を残すように配置された仕切り板１８に
よつて仕切られており、鋼板通過または雰囲気温
度上昇に伴う雰囲気ガスのドラフトを可及的に防
止するようにしている。好ましくは第１冷却帯で
はN₂ガス冷却、第２冷却帯では空気冷却を行う。 このように、本発明によれば、一般的には、第
２加熱帯が誘導加熱によるもので、他は特に制限
されず、例えばバーナー直火式であつてもよい。
しかし、好ましくはいずれの加熱方式も誘導加熱
によるものであつて、その場合のほうが雰囲気調
整も容易である。 したがつて、図示例の好適態様の本発明による
合金化亜鉛めつき鋼板の製造方法にあつては、誘
導加熱方式による加熱帯１４（第１加熱帯、第２
加熱帯）、保持帯１５、冷却帯１６（第１冷却帯、
第２冷却帯）からなる装置を利用するものである
が、例えば、第１加熱帯を比較的低い周波数（例
えば3KHz）の誘導加熱によるものとし、第２加
熱帯を比較的高い周波数（例えば10KHz）の誘導
加熱によるものとし、次いで第１冷却帯を非酸化
性ガス冷却によるものとすることができる。 このときの誘導加熱は、第２図において装置内
のヒートパターンでもつて示すように、第１ゾー
ン加熱帯および第２ゾーン加熱帯で急速に加熱さ
れ、第３ゾーン加熱帯ではほとんど昇温されず保
持帯と同様に機能している。このように第１およ
び第２ゾーン加熱帯において約525℃にまで加熱
される間に合金化反応は実質上完了する。第３ゾ
ーン加熱帯にあつては極く表面層のみが加熱され
るだけであつて実質上の昇温はみられない。 なお、第１加熱帯を第１ゾーン加熱帯と第２ゾ
ーン加熱帯とにわけた理由は、板厚、亜鉛目付量
等条件変更への制御性を容易にするためである。 ここで、誘導加熱の場合、加熱深さ（δ）と周
波数との関係をみるに、まず、棒鋼をコイルで囲
んで誘導加熱することをモデル化して考えると次
式が得られる。 δ＝√ρ／πfμ〔ｍ〕 ただし、 ｆ：周波数（Hz） ρ：抵抗率（Ω・ｍ） μ：透磁率 ここで、ρの単位を（Ω・cm）にとると、 δ＝5.030√ρ／μsf〔cm〕 ……(1) ここで、比透磁率μsは加熱周波数に依存する。 式(1)より、鋼板の場合を考え、その加熱深さを
Ｔ（cm）とすると、最低許容周波数は、 ｆ＝160×ρ／μsT²〔Hz〕 ……(2) で与えられ、投入周波数(f)と加熱深さの二乗
（T²）は反比例の関係にあることが分かる。上記
式(2)からｆ＝10KHzのときＴは0.005、ｆ＝3KHz
のときＴは0.01となる。 したがつて、本発明にしたがい、加熱帯を２以
上の区画に分けたときの最終の区画における加熱
を例えば10KHz以上の周波数による誘導加熱とす
ることにより、めつき層表面のみ加熱することが
でき、これにより、Feの拡散を可及的に抑制す
るとともにめつき層の歪除去が有効に行われる。
このときの加熱時間は通常は５秒以下、好ましく
は２秒以下で十分である。 一方、最初の加熱帯の加熱方式を誘導加熱によ
るものとし、投入周波数を１〜10KHz（未満）と
することにより、かなりの深さの部分にまで加熱
され、鉄の拡散が促進される。このときの加熱時
間は、通常は10秒以下、好ましくは５秒以下で十
分である。 次に実施例によつて本発明をさらに説明する。 実施例 １ 第１図に示す装置を使い鋼板の溶融亜鉛めつき
を行つた。亜鉛目付量は片面で50ｇ／m²であつ
た。合金化処理装置のヒートパターンは第３図に
示す通り。本例では第１加熱帯の投入周波数は３
〜10KHz、第２加熱帯での投入周波数は８〜50K
Hzであつた。 なお、加工性はパウダリング試験によつて評価
したもので、90゜曲げ内面セロテープチエツクの
結果を下記要領で４段階評価したものであつた。 ◎…セロテープ付着パウダー状めつき 微少 〇… 〃 少 △… 〃 大 ×…セロテープ付着ハクリ状めつき 大 結果を第１表にまとめて示す。 第１表に示す結果からも明らかなように、第２
加熱帯において投入周波数が10KHzの誘導加熱を
付加することにより、明らかにΓ層厚みが薄くな
り、耐パウダリング性は向上する。これは10KHz
の誘導加熱によりFeの拡散が抑えられるととも
にめつき層の均質化が行われたためである。ま
た、10KHzの誘導加熱による材温上昇は約５℃で
あり鋼板よりめつき層加熱に有利であることが推
察される。 塗装性、化成処理性に影響をおよぼす因子とし
ては、合金化過程で形成されるAl酸化物の量が
あり、それらの特性はAl酸化物の生成量によつ
て支配されるといわれるが、本例にあつては、
N₂雰囲気下で処理したためほとんどその生成は
みられず、非酸化性雰囲気中での加熱保持、冷却
パターンが有効であることが分かる。また、冷却
用非酸化ガスを誘導することにより、炉内を正圧
に保ち、鋼板入側から炉内への侵入空気を抑え熱
効率を上げることも可能である。

【表】 実施例 ２ 本例は第１加熱帯と第２加熱帯との間に保持耐
を設けた場合を示す。ヒートパターンは第４図に
示す通りであつた。図中の数字は材温（℃）を示
す。結果を次表にまとめて示す。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するための合金
化処理装置の略式断面図；第２図は、第１図の合
金化処理装置のヒートパターンを示すグラフ；第
３図は、実施例１におけるヒートパターンを示す
グラフ；および第４図は、実施例２におけるヒー
トパターンを示すグラフである。 １０：合金化処理装置、１１：鋼板、１２：め
つき浴、１３：シンクロール、１９：ワイピング
ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼板を溶融亜鉛めつき浴に浸漬後、引き上げ
   てから加熱する合金化亜鉛めつき鋼板の製造方法
   において、めつき鋼板の加熱帯域を少なくとも２
   以上に区画し、鋼板出側の最後の区画での加熱を
   誘導加熱するとともに誘導加熱コイルへの投入周
   波数を10KHz以上とすることを特徴とする、合金
   化亜鉛めつき鋼板の製造方法。