JPH03287753A - 溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法 - 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メッキ鋼板を高い作
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、鋼板の連続溶融メッキ時におけるメッキ付着量の
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、近年ではガスワ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、溶融メッキ浴のボットから連続的に引き上げられ
た直後の“熔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メソキ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メッキ面に凹凸が発生し
易い」との問題が指摘されていた。

このようなメッキ面の凹凸はメッキ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、上記メッキ面の
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、第３図に示すように、溶融メッキ浴ｆｌｌ中を
通ってほぼ垂直に引き上げられる“メッキ金属が付着し
た綱ストリップ（２）”をワイピングノズル（４）で所
定目付量に絞ると共に、このガスワイピング直後のメッ
キ表面層を加熱装置（５）でメッキ金属の融点以上の温
度に加熱して該表面層をリフロー（再溶融）させること
でメッキ面の凹凸を解消し、平滑化を確保しようとの提
案がなされた（特開昭６０−２１３６８号）。なお、図
面において符号３は浸漬ロールを示している。

この提案は、「ガスワイピング時やガスワイピング位置
通過直後の付着メッキ金属層は、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、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、付着メッキ金属層の凝固に伴
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ものであり、−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り、上記
“表面再溶融による平滑化法”も、再溶融前にメッキ面
が酸化され易い亜鉛メッキ鋼板の製造に適用した場合に
は、形成される酸化物は融点が高いことから再溶融処理
を施しても十分な熔融がなされず、そのため期待した平
滑化効果を確保しにくいとの事実が明らかとなった。

そこで、本発明者等は先に、第４図で示したように、「
ワイピングノズル（４）の周囲をフード（６）で囲って
非酸化性雰囲気とし、しかもワイピングガスとして非酸
化性ガスを用いることによってメッキ面の酸化を防止し
ながらメッキ付着量の制御を行い、その後にメッキ膜表
面を再溶融する方法」を提案しく特願平１−２９６６５
７号）、表面の平滑性が一段と優れた溶融亜鉛メッキ鋼
板をより安定に製造するための道を開いた。

しかし、上記方法に基づいて続けられた実際操業を通じ
、ワイピングノズルの周囲をフードで覆、う該方法では
、操業中の“ワイピングノズルの状況”や“溶融メッキ
浴の状況”の監視が難しく、“ノズルを常に最良の状態
に保つためのメンテナンス作業”や“浴面に浮かぶドロ
スの除去作業”等の支障となるといった難点があること
を強く認識するに至った。

このようなことから、本発明が目的としたのは、メッキ
付着量の制御にガスワイピングを適用した溶融亜鉛メッ
キ鋼板の製造において、先の提案のように視界の妨げと
なる雰囲気維持フードを用いることなく、十分に平滑な
製品表面状態を安定して確保する手段を提供することで
あった。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者は、上記目的を達成すべく、特に“付着メッキ
金属面に酸化物が存在しない状態で再溶融処理がなされ
るような状況”を簡易に作り出す方法について様々な観
点から検討を重ねた過程で、様々な観点に立って研究を
重ねた過程で、「第５図に示すように、ブンゼンバーナ
（７）等によって形成される“空気比が小さい火炎（８
）”に酸化膜を有する鋼材（９）を接触させると、前記
酸化膜が還元される」という現象に強く注意を引かれた
。そして、その理由の究明を試みたところ、上記“酸化
膜の還元”が火炎中に生成した水素ラジカル（原子状水
素）の作用によるものであることを見出した。

そこで、この知見に基づき、多量の水素ラジカルの形成
が可能であると考えられる“水素ガスを作動ガスとした
プラズマジェフビを“表面が酸化した溶融亜鉛メッキ鋼
板”に吹付け、その酸化膜の還元が可能か否かを確かめ
る試験を実施した結果、加熱条件さえ適切であれば酸化
した溶融亜鉛メッキ鋼板表面の還元を極く短時間で達成
できる上、これと同時にプラズマジェットによる亜鉛層
の再溶融も可能であるとの新たな知見をも得ることがで
きた。

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
的に溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するに際して、第１図に
示すように、前記ガスワイピング後に高温ガス又はプラ
ズマ吹付は装置α０によって“水素ラジカルを１１００
ｐｐ以上含む高温ガス又はプラズマαＢ”をメッキ膜表
面に吹付けて該メッキ膜表面の還元及び再溶融を行わし
めるか、或いは第２図に示すように、“水素ラジカルを
１００ｐｐｎ＋以上含む高温ガス又はプラズマαυ”を
メッキ膜表面に吹付けて該メッキ膜表面を還元してから
引き続いて加熱装置（５）により前記メッキ膜表面を再
溶融させることにより、表面が平滑な溶融亜鉛メッキ鋼
板を安定にかつ能率良く生産し得るようにした点」 に特徴を有している。

く作用〉 上述のように、本発明法は、還元作用の強い水素ラジカ
ルを含む高温ガス又はプラズマをガスワイピング後の溶
融亜鉛メッキ鋼板面に吹付け、その還元力による亜鉛メ
ッキ層表面の還元と、高温ガス又はプラズマの熱量によ
る亜鉛メッキ層表面の再溶融を同時に行うか、或いは前
記高温ガス又はプラズマの加熱能力が大きくない場合に
は、表面酸化層の還元のみを該高温ガス又はプラズマに
て行うと共に再溶融を別の加熱源によって実施すること
で、雰囲気遮断フード等を要せずに“非常に平滑な表面
を有する溶融亜鉛メッキ鋼板”を得る手段に関するもの
であるが、前述したように、水素ラジカルは例えば水素
ガスを作動ガスとするプラズマジェット発生装置により
形成することができる。

即ち、プラズマジェットでは、第６図に示したように特
定の温度で２原子の作動ガスが解離する現象が起き、水
素ガスを作動ガスとするプラズマジェットでは多量の水
素ラジカルが形成される。

従って、この水素ラジカルを例えば低い空気比で燃焼す
る火炎中に注入して混合し、得られた高温ガスを溶融亜
鉛メッキ鋼板面に吹付ければ、亜鉛層表面の還元が非常
に速やかに行われ、メッキ面の再溶融もできる。

勿論、水素ガスを作動ガスとするプラズマジェットその
ものを溶融亜鉛メッキ鋼板面に吹付けても同様の還元効
果は得られる。しかも、殊更に水素ラジカルを取り出し
て火炎に注入する操作で高温ガスを作らなくても、第７
図で示したように、解離によって水素ラジカルが形成さ
れる温度下ではプラズマジェットの炎は非常に大きな熱
量を発する。従って、このプラズマジェットの炎によっ
てもメッキ面の再溶融は可能である。

望ましいのは、バーナで帯状火炎を形成し、その火炎内
部に水素ラジカルを含むプラズマガスを注入して還元能
力を持たせ、これを吹付けて還元と加熱を同時に行うこ
とである。このとき、火炎は“空気過剰”よりも“燃料
過剰”の方が還元には有利となるので、空気比は１．０
以下とするのが良い。

もっとも、何れの場合でも加熱能力が十分でないような
ときには、“水素ラジカルを含む高温ガス又はプラズマ
の吹付け”の主たる狙いを表面酸化層の還元に置き、別
の加熱源によって表層部が還元されたメッキ層の再溶融
を行わしめるようにしても良いことは先に述べた通りで
ある。

ここで、吹付ける高温ガス又はプラズマ中の水素ラジカ
ル濃度を１１００ｐｐ以上と限定したのは、該水素ラジ
カル濃度が１１００ｐｐ未満であるとメッキ表面の酸化
層が十分に還元されないためである。

つまり、第８図は、第５図で示したような火炎中で酸化
銅が還元される場合の水素ラジカル濃度（火炎中の水素
ラジカル濃度は距離りによって変化する）の調査結果で
あるが、この結果からも水素ラジカル濃度が　１’００
ｐｐｍ以上の時に還元が有利に進むことが分かり、この
条件はその他の高温ガスやプラズマジェットの場合にも
同様に当てはまることが確認された訳である。

なお、プラズマジェットの発生装置としては、例えば第
９図に示したような構造のものが一般的に知られている
。

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２図に示すような連Ｖｔ溶融亜鉛メッキ鋼板製造設備
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／ａｄ−
Ｇ。

Ｃ）平均目付量二片面１４０ｇ／ｎ（。

まず、従来例１として、再溶融加熱装置（５）や水素ラ
ジカルを含む高温ガス又はプラズマ吹付は装置αυ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、得られた亜鉛メッキ鋼板表面にはスト
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６鶴、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の通りの操業でメッキ付着量制御された鋼板のメッ
キ面を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％減少されるとい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メッキ製品とはならなか
った。

これに対して、水素ラジカルを含む高温ガス吹付は装置
０υ及び加熱装置（５）の両方を使用し、メッキ付着量
制御された鋼板のメッキ面に“水素ラジカル：１０００
ｐｐ−を含む高温ガス”を吹付けて表面を還元し、その
後直ちに加熱装置（５）によってメッキ面を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、得られた溶融亜鉛メッキ鋼板面の凹凸は
山と谷の差が０．４μ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。

また、加熱装置（５）の作動を停止させると共に、上記
高温ガスに代えて温度が４４０℃以上の“水素ラジカル
：１１０００ｐｐを含むプラズマジェットを直接吹付け
てメッキ面の還元と再溶融とを同時に行わしめる試験も
実施したが、この場合も同様に優れた平滑性を有する亜
鉛メッキ鋼板が得られた。

更に、“水素ラジカルを含む高温ガス又はプラズマジェ
ットを吹きつける処理を実施したとしも、含まれる水素
ラジカル量が１１００ｐｐ未満になると、還元性能の低
下が著しくなり、得られるメッキ鋼板表面の平滑性が劣
化することも確認された。

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
表面を有し美観の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、本発明に係わる溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方
法例を模式的に示した概略図である。 第２図は、本発明に係わる溶融亜鉛メッキ鋼板の別の製
造方法例を模式的に示した概略図である。 第３図は、従来の溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法例を模
式的に示した概略図である。 第４図は、先に提案した溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法
例を模式的に示した概略図である。 第５図は、火炎中での酸化銅の還元実験法を示した説明
間である。 第６図は、２原子ガスを作動ガスとしたプラズマジェッ
トのガス温度と熱量・ガスの状態との関係を示したグラ
フである。 第７図は、水素を作動ガスとした場合のプラズマジェッ
トの炎温度と熱量との関係を示したグラフである。 第８図は、火炎中心軸上の各位置における水素ラジカル
濃度と還元可能域を示したグラフである。 第９図は、プラズマ発生装置の一例を示した概略図であ
る。 同面において、 １・・・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
。 ７・・・ブンゼンバーナ、　　　８・・・火炎。 ９・・・鋼材。 １０・・・水素ラジカルを含む高温ガス又はプラズマの
吹付は装置。 １１・・・水素ラジカルを含む高温ガス又はプラズマ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）めっき付着量をガスワイピングにより制御しつつ
   連続的に溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するに際して、前記
   ガスワイピング後に“水素ラジカルを１００ｐｐｍ以上
   含む高温ガス又はプラズマ”をメッキ膜表面に吹付け、
   該メッキ膜表面の還元及び再溶融を行わしめることを特
   徴とする、溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
2. （２）めっき付着量をガスワイピングにより制御しつつ
   連続的に溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するに際して、前記
   ガスワイピング後に“水素ラジカルを１００ｐｐｍ以上
   含む高温ガス又はプラズマ”をメッキ膜表面に吹付けて
   該メッキ膜表面を還元してから、引き続いて加熱装置に
   より前記メッキ膜表面を再溶融させることを特徴とする
   、溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。