JPH03158450A - 表面が平滑な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - 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〉 この発明は、表面が平滑な溶融亜鉛めっき鋼板を高い作
業能率で連続生産する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 従来、鋼板の連続溶融めっき時におけるめっき付着量の
制御手段として絞りロールを用いる“ロール絞り法”と
高速の気体を吹付けて絞る“ガスワイピング法”が実用
されてきたが、ロール絞り法に比べて高速操業が可能で
あるとの理由から、近年ではガスライピング法が主流を
占めるようになってきた。なお、このガスワイピング法
では、溶融めっき浴のポットから連続的に引き上げられ
た直後の“溶融金属が多量に付着した鋼板面”にスリッ
トノズルから噴出する高速の気体がほぼ直角に近い角度
で衝突せしめられ、このガス圧により余分な付着溶融金
属が絞り取られて必要なめっき付着量にコントロールさ
れることとなる。

しかしながら、このガスワイピング法には、従来から「
吹付はガスの乱流に影響されてめっき面に凹凸が発生し
易い」との問題が指摘されていた。

このようなめっき面の凹凸はめっき鋼板表面の美観を損
なうばかりでなく、塗装ムラの原因ともなるものであっ
たが、ガス圧の脈動等に起因した乱流が生じ易いガス噴
出ノズル使用のガスワイピング法では、上記めっき面の
凹凸を完全に防止するのは非常に困難なことであった。

そこで、ガスワイピング直後のめっき表面層をめっき金
属の融点以上の温度に保持して該表面層をリフロー（再
溶融）させ、この処理によってめっき鋼板表面の平滑化
を確保しようとの提案がなされた（特開昭６０−２１３
６８号）。

この提案は、［ガスワイピング時やガスワイピング位置
通過直後の付着めっき金属層は、表面部が先に凝固して
表面部の流動性が無くなった状態となっているので内部
が凝固する際にも吹付はガスの乱流によって生じた凹凸
はそのまま残留し平滑表面とはならないが１表面部が固
相で内部が液層の状態の時にその表面部を再溶融させて
流動性を付与してやると、付着めっき金属層の凝固に伴
って生じる表面張力により表面部の凹凸が平滑化されて
しまう」との事実に基づいてなされたちのであり、−船
釣にはかなりの効果が期待されるものであった。

ところが、本発明者等が行った詳細な検討によると、溶
融アルミめっき鋼板等を対象とした場合には良好な効果
が期待できる上記“表面再溶融による平滑化法”も、こ
れを“溶融亜鉛めっき鋼板”の製造に適用した場合には
期待した程の平滑化効果が得られないとの結論を出さざ
るを得なかったのである。

このようなことから、本発明が目的としたのは、「溶融
亜鉛めっき鋼板の製造においてめっき付着量の制御をガ
スワイピングにより行ったとしても十分に平滑な表面状
態を安定して確保できる手段」を確立することであった
。

（課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく、特に溶融亜鉛め
っきの場合にガスワイピング直後の再加熱で十分な平滑
化改善効果が得られない原因について基礎的な検討を加
えながら研究を重ねたところ、以下に示す事実が判明し
た。

まず、本発明者等は、連続溶融亜鉛めっき処理における
通常のガスワイピング初期の条件を念頭に置いて５００
℃の大気雰囲気加熱炉内に保持した溶融亜鉛液滴の観察
を行ったが、その結果、このような状態の下で溶融亜鉛
液滴表面に皮張りが生じる現象が認められた。勿論、炉
内は亜鉛の融点以上に維持されているので、上記皮張り
は凝固によるものとは考えられなかった。そこで、皮張
りした亜鉛表面層の成分分析を行ったところ、その最表
面部から酸素の検出がなされ、上記状態の下では酸素を
含む皮膜の形成が起きていることが判明した。

この事実より、溶融亜鉛が付着した鋼板をガスワイピン
グした際に形成されるめっき表面の固相には２つの種類
あり、まず最外層には亜鉛化合物（酸化物）の皮膜が形
成され、次いでその内側に凝固亜鉛層が形成されるもの
と考えられた。

ところで、この亜鉛化合物（酸化物）皮膜は亜鉛に比べ
て融点が高い。従って、前記“特開昭６０−２１３６８
号として提案された方法“でも（ろまれている程度の加
熱温度では、再加熱を施しても上記亜鉛化合物（酸化物
）皮膜が溶融状態となることはないので、表面張力に基
づく平滑化修正が叶わない訳である。

しかし、めっき付着量制御のためにワイピングノズルか
ら噴出させるワイピングガスとして、通常用いられる空
気に代えてＮ２ガス等の非酸化性ガスを適用すると共に
、これだけではなくて上記ワイピングノズルの周囲をフ
ードで囲ってその内部を非酸化性雰囲気に保つと言う平
文てをも講じると、これらによって初めて鋼板に付着し
ためっき金属表面の酸化が効果的に防止され、溶融亜鉛
めっき鋼板を製造する場合であっもめっき金属表面に融
点の高い亜鉛化合物皮膜が形成されることがなくなる。

従って、このような状態でめっき付着量制御されたワイ
ピング直後（付着亜鉛層の表層部のみ凝固し内部が未凝
固の状態）の亜鉛めっき鋼板表面を亜鉛の融点以上の温
度に加熱してやれば、単に凝固しただけの亜鉛めっき表
層部の再溶融が容易に起こって表面張力による平滑化修
正が確実に行われるようになる。

本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたものであ
り、 「めっき付着量をガスワイピングにより制御しつつ連続
的に溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際して、ワイピン
グノズルの周囲を雰囲気遮断フードで囲うと共に該フー
ド内を非酸化性雰囲気に維持し、かつワイピングガスと
して非酸化性ガスを用いることでめっき面の酸化を防止
しながらめっき付着量制御を行った後、前記ワイピング
ノズルの後方に配置した加熱装置でめっき膜表面を再溶
融することにより、表面が平滑な溶融亜鉛めっき鋼板を
安定して高能率生産し得るようにした点」に特徴を有し
ている。

く作用〉 以下、図面により、本発明を従来例と対比しながらより
詳細に説明する。

第２図は、従来（特開昭６０−２１３６８号に係る提案
）の溶融亜鉛めっき鋼板の製造例を説明した概略図であ
るが、溶融亜鉛めっき浴１に導入された鋼ストリップ２
は浸漬ロール３を経て該溶融亜鉛めっき浴１からほぼ垂
直に引き出され、ストリップに付着した溶融亜鉛が未凝
固状態にある状態でストリップの両側に対向配置された
ワイピングノズル４．４より噴出される高速のワイピン
グガスによって、第３図で示すように所定の目付量に絞
られる。

このとき使用されるワイピングガスは空気の場合が一般
的であり、そのため第４図に示す如く、空気中の酸素等
により付着めっき層の外表面には亜鉛化合物（酸化亜鉛
）が形成され、更にその内部はワイピングガスの冷却効
果により凝固亜鉛層が形成される。この亜鉛化合物（酸
化亜鉛）Ｎと凝固亜鉛層はワイピングノズル４近傍で形
成されるので、ワイピングガスの流れ模様や乱れが影響
してめっき面に生じる凹凸をそのまま残留し、めっき鋼
板の表面性状悪化をもたらす。

そこで、液状亜鉛に発生する表面張力を利用してめっき
表面の凹凸を解消すべく、ワイピングノズル４の直上位
置に加熱装置５を設置しく第２図）、めっき表層を急速
加熱して再溶融することを試みても、付着めっき層の最
外層に形成された亜鉛化合物（酸化亜鉛）は融点が高い
ので十分な再溶融が起きず、平滑化の効果は少ない。

これに対して、第１図に示すように、本発明ではワイピ
ングガスとして非酸化性ガス（例えばＮ２ガスや不活性
ガス等）を用いることでワイピングガスによる付着溶融
亜鉛の酸化反応等を防止し、更にワイピングノズル４の
周囲を雰囲気遮断フード６で囲ってその内部雰囲気を非
酸化性に保つことで雰囲気による付着溶融亜鉛の酸化防
止を図るため、付着めっき層面に亜鉛化合物が形成され
るのを十分に防止することができる。そのため、ワイピ
ングノズル４によって付着量制御されためっき層の表面
は、急速加熱により容易に再熔融できる状態となってい
る。

従って、この状態のめっき付着鋼板の表層をワイピング
ノズル４の後方位置（雰囲気遮断フード出口近傍のめっ
き面に亜鉛の化合物が未だ形成されない位置）に配置し
た加熱装置５で加熱しめっき表層の凝固亜鉛層を再溶融
すれば、表面張力によるレベリング効果が発揮されて、
溶融亜鉛めっき面であっても安定に平滑性を確保するこ
とができる。

なお、付着めっき層の表層を再溶融させるための加熱装
置は格別に制限されるものではなく、輻射熱加熱炉や高
周波加熱装置等の何れを適用しても良いが、帯状の火炎
を形成する第５図で示したバーナーを用いて帯状火炎を
ストリップに衝突させ再溶解を行うのが効果的である。

ここで、第５図（ｂｌは、第５図（ａ）のＡ−Ａ断面図
を示している。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 第１図に示すような連続溶融亜鉛めっき鋼板製造設備を
準備し、従来法及び本発明法に従った操業を行って両者
を比較した。

なお、両者共通の操業条件は次の通りであった。

ａ）鋼板の速度：約９０ｍ／分。

ｂ）ワイピングノズルのガス圧：　０．６ｋｇ／ｃａｌ
−ＧＣ）平均目付量：片面１４０ｇ＃＋？。

まず、従来例１として、加熱装置５や雰囲気遮断フード
６を使用せず、またワイピングガスとして圧縮空気を使
用して操業したところ、得られた亜鉛めっき鋼板表面に
はストリップの進行方向に小波状の凹凸が発生した。こ
の凹凸は、発生ピッチが６ｍｍ、山と谷の深さが１０μ
であり、目視でも明確に判別された。

そこで、従来例２として、加熱装置、５を用い、従来例
１の通りの操業でめっき付着量制御された鋼板のめっき
面を４４０℃以上で２秒間加熱・保持する工程を付加し
たところ、表面の小波状凹凸の山と谷の差が６μとなり
、凹凸が約４０％減少されると言う平滑化効果が得られ
たが、それでもなお目視で凹凸が判別される状態であり
、十分に満足できる溶融亜鉛めっき製品とはならなかっ
た。

これに対して、ワイピングガスとしてＮｔガスを用いる
と共に、ワイピングノズル４の回りを雰囲気遮断フード
６で覆って非酸化性雰囲気でめっき付着量制御を行い、
その後直ちに加熱装置５によってめっき面を４４０℃以
上で２秒間加熱・保持すると言う本発明に従った操業を
行ったところ、得られた溶融亜鉛めっき鋼板面の凹凸は
山と谷の差が０．３μとなっていて、目視では凹凸の判
別が殆んどできない程の優れた平滑性を有していること
が確認された。

く効果の総括） 以上に説明した如く、この発明によれば、非常に平滑な
表面を有し美観に優れた溶融亜鉛めっき鋼板を高能率で
製造することができ、溶融亜鉛めっき鋼板の用途を更に
拡大することが可能となるなど、産業上極めて有用な効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熔融亜鉛めっき鋼板の製造方法
を模式的に示した概略図である。 第２図は、従来の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を模式
的に示した概略図である。 第３図は、溶融亜鉛めっき鋼板製造時のめっき付着量制
御工程を説明した概念図である。 第４図は、従来の溶融亜鉛めっき鋼板製造法によるめっ
き付着量制御工程直後のめっき層構造を説明した模式図
である。 第５図は、再溶融のために使用することが推奨される帯
状火炎バーナーの概略図であり、第５図（ｂ）は第５図
ＴａｌのＡ−Ａ断面図を示している。 図面において、 ｌ・・・溶融亜鉛めっき浴、　　２・・・鋼ストリップ
。 ３・・・浸漬ロール、　　　４・・・ワイピングノズル
。 ５・・・加熱装置、　　　　６・・・雰囲気遮断フード
。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　めっき付着量をガスワイピングにより制御しつつ連続
   的に溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際して、ワイピン
   グノズルの周囲を雰囲気遮断フードで囲うと共に該フー
   ド内を非酸化性雰囲気に維持し、かつワイピングガスと
   して非酸化性ガスを用いることでめっき面の酸化を防止
   しながらめっき付着量制御を行った後、前記ワイピング
   ノズルの後方に配置した加熱装置でめっき膜表面を再溶
   融することを特徴とする、表面が平滑な溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造方法。