JPH0336253A - 高速溶融メッキにおける付着量制御方法 - 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） 本発明は、高速溶融メッキにおける付着量制御方法に関
するものである。

（従来の技術） Ｚｎ　　ＮＳｎ　　Ｐｌｌおよびこれらの金属の合金系
被覆鋼板は自動車用、建築用、電気機器用、缶用の材料
として広く用いられており、品質と生産性の向上が重要
である。

従来の溶融メッキ方法は鋼帯を還元性ガスの雰囲気中で
加熱することにより表面を清浄化した後、被覆したい金
属の溶融浴に導いて浸漬メッキしその後、メッキ浴より
引き上げて、直後にスリット状のノズルにより噴射する
気体で過剰に付着した溶融金属を除去し付着量を制御す
るもの、あるいは片面だけを溶融金属に接触させた後噴
射気体により過剰の溶融金属を除去し付着量を制御する
ものがある。この様な浸漬メッキはＺｎメッキ、Ｍメッ
キおよびターンメッキに代表されるように、今日一般に
広く使用される素材の製造法として採用されている。

この方法の欠点は鋼帯がメッキ浴中を通過する際、鋼帯
の一部がメッキ浴中に溶出し、この溶出した大部分のＲ
ｅはその後、浴成分と金属間化合物を形成して、浴中に
浮遊し、いわゆる浮遊ドロスとなる。この浮遊ドロスは
メッキの際メッキ層中に混入し製品の外観や耐食性、加
工性などを低下させていた。次にメッキ浴の容量につい
ては調帯をボットロールでメッキ浴中に導入し浸漬でき
る程の大容量が必要である。

従来この大容量にしたメッキ浴の浴１１ＪＩＴｆｃを変
更する場合、特に大幅に変更して製品品種を切り替える
場合はメッキ浴の一部をくみ出して、メッキ金属や添加
金属を補給もしくは添加する必要がある。このため多大
の費用、時間、労力を必要とするので、単一のメッキラ
インで製造できる製品の種類には限界があった。また浸
漬時間が長いため金属と鋼板が反応して加工性を劣化さ
せる脆い合金層が厚く形成するためメッキ浴に添加元素
を加えて合金層を薄くする手段が取られてきたが今日の
様に加工の程度が厳しくなると限界が生じている。さら
に空気中の酸素と溶融金属が反応して酸化ドロスが発生
して溶融金属を無駄に消費するとともに鋼帯表面に付着
して外観を損なっている。

次にメッキ付着量の制御は前述の如く気体絞り法により
行うことが一般的であるがラインスピードが１６０ｍ／
ｍｉｎ以上になると絞り落とされた金属が激しく飛散し
スプラッシュとなって鋼帯に付着したりｌ１ｌｖｒによ
り持ち上げられるメッキ金属量も多くなってドロスの発
生量が多くなり、高速化には限界があった。

特公昭５７−２４０６６号公報に開示されている溶融金
属をロールコート方式で塗布してメッキする方法によれ
ば浴組戒切り替えには有利であるがメッキ浴の汚染、高
速化の問題は解決できない。

米国特許第３．２０１．２７５号明細書でも溶融メッキ
に適用した場合に上記の問題解決となる方法を開示して
いるが、この方法はコーティングノズルより液面が低い
樹脂溶液から毛細管現象で樹脂溶液を吸い上げ、コーテ
ィングノズルに樹脂溶液のメニスカスを形成しテープと
接触することによりコーティングを行っている。この方
法を溶融メッキに適用しようとすると次のような問題点
が生じる。

毛細管現象により溶融金属を吸い上げるためにば管の壁
が溶融金属と濡れ性が良いことが必要でありこの様な材
質のものでは同時に溶融金属と反応してしまい吸い上げ
る途中で溶融金属を汚染するとともに毛細管を閉塞して
しまう。また溶融金属は樹脂溶液と比較すると比重が大
きいので円滑な吸い上げが困難で金属帯の走行速度が速
くなると溶融金属の供給が不足し被覆ができなくなる。

特開昭６１−２０７５５５号公報には上記問題点を解決
する手段として以下の方法の開示がある。ノズルの開口
部に溶融金属のメニスカスを形成して、そのメニスカス
に金属帯を接触させながら金属帯を走行させると開口部
からの溶融金属流出量は自由流出の場合より多く連続操
業でのメッキ付着量を容易に制御できる。この流出量は
溶融金属の濡れ付着力によりもたらされるもので走行す
る鋼帯の速度に応じて付着量は一定に制御される。とこ
ろが金属帯とノズル開口部との距離を調整してメッキ付
着量を制御する場合メッキ付着量は金属帯とノズル開口
部との距離がある値を境にして急激に変化し、しかもそ
の前後ではあまり変化しない傾向がある。このため制御
の安定上金属帯とノズル開口部の距離はメッキ付着量の
大きく変動しない領域にするしかなく、目的のメッキ付
着量に設定できない欠点があった。そこで特開昭６１−
２３５５５０号公報に開示されているごとくメッキ用ノ
ズル開口部内部のせきが突設された部分の隙間を一定に
保持した状態で、開口部を部分的に閉鎖して、溶融金属
が通過できる面積を狭め、溶融金属の吸いだされ量を制
御する方法があり具体的にはせきを隙間方向に個々に摺
動可能な複数の分割体より構成して、その一部を等間隔
で隙間方向に下ろす方法であるが幅方向での流出速度を
精度良く一定に制御することが困難でありまたノズルの
間隙０．６胴が熱歪等により変化し幅方向の付着量バラ
ツキが生した場合には修復する手段が無く実際に操業す
ることは困難である。

特開昭５９−６７３５７号公報にはアモルファスリボン
の製造方法に着眼して溶融金属をスリット状ノズルまた
は多孔ノズルを通して回転ディスクの代わりに走行する
鋼板上に吹き付は吹き付けられた溶融金属は鋼板によっ
て冷却されてそのまま被覆金属とする方法が開示されて
いる。具体的には溶融金属を入れた容器をドラム上を走
行する鋼板の上方に設置し、溶融金属の入った容器には
スリット状ノズルあるいは多孔ノズルを付けておき、ノ
ズル先端と板との間隔を近接させ、通常ｌＩｎｆｆ１以
下とする。溶融金属の流出速度の制御はヘッドの高さあ
るいはＡｒ等の不活性ガスを用いる加圧方式に依存する
。この方法においても幅方向の均一日付けに対しては溶
融金属の流出速度の幅方向のバラツキがそのまま幅方向
の目付はバラツキとなるためその制御がこの方法の最も
重要な点であるがこの点についての開示はなく実操業は
困難である。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明の目的は、従来の溶融メッキにおける前記の如き
欠点を排除すべく高速溶融メッキにおける付着量制御方
法を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは高速溶融メッキにおける付着量制御方法に
ついて種々の検討の結果、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の要旨とするところは、走行する金属
帯の下面あるいは垂直面に対してノズルを配置して該ノ
ズルの開口部を金属帯に極めて接近させるとともにノズ
ルに溶融金属を静圧により供給して開口部に溶融金属の
液溜りを形成し溶融金属と金属帯との表面張力、溶融金
属の粘性、鋼板の走行速度により決まるメニスカスの形
状を、該ノズルの鋼帯走行方向下手に併設した幅方向連
続スリットあるいは分割スリッＩ−または幅方向に並ぶ
多孔から噴出する不活性ガスのガス圧を制御することに
より、所望の付着量が得られるべく制御Ｉｌすることを
特徴とする高速溶融メッキにおける付着量制御方法にあ
る。

以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。

Ｚｎ、　Ａ７．　Ｓｎ、　Ｐｂおよびこれら各金属の合
金系金属の溶融金属１１を入れた容器ｌを走行する綱帯
２の下面あるいは垂直面に対して設置し鋼帯の反対面に
は支持ロール３を設置する（第１図（ａ）　）ｏ溶融金
属の入った容器１にはスリット状ノズルあるいは多孔ノ
ズル４を設け、ノズル先端と鋼帯との間隔は近接させ通
常１　ｍｍ以下とする。溶融金属の流出速度はヘッドの
高さあるいは窒素等の非酸化性ガスによる加圧１０など
の静圧によって制御する。またノズルには溶融金属押し
出し用のスリットあるいは多孔４の他、調帯進行方向下
手側に非酸化性ガス噴射用のスリットまたは多孔５を設
置する。このスリット５は綱帯幅方向に連続して形成し
てガス圧力制御するか分割形成して各々が独立にガス圧
制御できる様にする。多孔５も鋼帯幅方向に配置し各々
独立にガス圧制御できる様にする。付着量を制御する上
でスリット５の間隙あるいは多孔５の径は重要な因子で
あるが操業中に付着量を見ながら制御できるものでない
。−力付着量を左右する要因を種々検討の結果、鋼帯と
ノズル間に形成されるメニスカスの形状６が付着量と密
接な関係を有する事を知見した（第１図（ｂ））。すな
わちメニスカスの形状６が鋼帯側へ押し付けられた状態
７になると付着量が多くなる。鋼板の板温が低（、押し
出した溶融金属がメニスカス部で速やかに凝固する場合
は付着量は鋼板走行速度と溶融金属の押し出し速度で一
義的に決定するが鋼板の板温が高く溶融金属がメニスカ
ス部で溶融状態を維持する様な本発明では付着量の決定
因子は溶融金属の濡れ力と粘性による流速分布になる。

濡れ力は使用する溶融金属の種類と銅板表面の活性度に
より決まるもので操業中に任意に制御できる因子でない
。一方メニスカス内部の溶融金属の流速分布はメニスカ
スの形状と戊って現れ、これを制御する事はすなわちメ
ニスカス内の流速分布を制御する事となる。噴射ガスに
てメニスカスを＃ｉＩ板側へ押し付ける事は鋼板走行速
度成分を持つ溶融金属流の層を厚くする事になり厚いメ
ッキ層を得る事につながる。溶融金属の押し出し速度は
この場合二次的に決まる要因となる。このメニスカスの
形状を制御するため非酸化性ガス噴射用スリットあるい
は多孔から非酸化性ガスをメニスカスに向かって噴射し
そのガス圧を制御する事により付着量を制御する。調帯
幅方向に付着量がバラ０ ツク場合には鋼帯幅方向に分割したスリットあるいは孔
からの各々のガス圧を独立に変化させ付着量を均一化す
る。この制御は操業中随意におこなえるため実操業に適
した制御方法である。

溶融金属と鋼帯との濡れ性はメッキ密着性を確保するた
めに必要であり鋼帯表面の清浄度が重要である。これは
公知の方法、たとえば還元性雰囲気中での加熱や脱脂、
酸洗等の予備処理、フラックス塗布等が利用できる。さ
らに鋼帯の温度を溶融金属の融点以下に加熱する事も必
要でこれも溶融メッキの常法である。

次に実施例により本発明を説明する。

（実施例） 第１図（ａｈ　（ｂ）は本発明の実施態様の１例を示す
もので、綱帯２は還元性ガス雰囲気中で加熱して、表面
を清浄にしたもので水平方向に走行する場合と垂直方向
に走行する場合のノズルの配置例を併記しである。支持
ロール３で綱帯２の走行を安定化させ、対向する面に溶
融金属押し出し用ノズル４を設置する。同じ面の綱帯２
の走行方向下手側１ に非酸化性ガス噴出用のノズル５を鋼帯幅方向に連続と
するか分割して設置する。ごれらのノズル４．５は綱帯
２に近接させるどともに熔融金属押し出し用ノズル４の
基部に溶融金属容器１を接続し溶融金属容器ｌより溶融
金属をノズル４に供給する。鋼帯幅方向に分割された非
酸化性ガス噴射用ノズル５へは各々独立にバルブ８、圧
力計９を設けたガス配管を接続し、鋼帯幅方向のガス圧
を付着量に応して加減する。

次に綱帯２に溶融アルごニウムメッキと溶融亜鉛メッキ
を施した場合を説明する。

溶融アルミニウムメッキの場合は網帯２として厚さ０．
８　ｍｍ、幅５００帥のものを用い、溶融金属押し出し
用ノズル４の開口部の隙間が０．７ｍｍで幅４９０ｍｍ
のものを用いた。同様に非酸化性ガス噴出用ノズル５は
開口部の隙間０．８　ｍｍ、幅４９０冊のもので綱帯幅
方向に１０分割したものを用いた。

メッキは鋼帯２と溶融金属押し出し用ノズル４の先端と
の距離０．９ｍｍ、非酸化性ガス噴出用ノズル５の先端
との距離１．５　ｍｍとした。溶融金属の押し２ 出しは窒素ガスで２２０ｍｍＡｑの圧力をかけ、溶融金
属容器内の溶融金属浴面高さの減少に応じて圧カフ８０
ｍｍＡｑまで上げて押し出し流出速度が一定となる様に
制御した。浴面高さと押し出し圧力の関係を第２図に示
す。非酸化性ガスの噴出圧力と付着量の関係を第３図に
、幅方向のガス圧分布と幅方向の付着量分布の関係を第
４図に示した。これらの関係から任意の付着量を幅方向
に均一に得ることができた。尚、溶融アルミニウムの温
度６７０°Ｃ１支持ロール３での鋼帯２の温度６００“
ＣＸ鋼帯２の走行速度３００〜６００ｍ／ｍｉｎの条件
でメッキを行なった。

その結果、金属間化合物のドロスの巻き込みのないメッ
キ層が得られ、表面も酸化ドロスのない美麗な外観とな
った。合金層は０．２μ以下で絞り、しごき加工に十分
耐える加工性に優れた溶融メッキ鋼板を得ることができ
た。また次に示す溶融亜鉛メッキへの切り替え作業も別
に用意したノズルへ切り替えることにより簡便に行うこ
とができた。

次に溶融亜鉛メッキの場合は鋼帯２として厚さ３ ０、５　ｍｍ、幅５００　ｍｍのものを用い、溶融金属
容器１し用ノズル４の開口部の隙間が０．６　ｍｍで幅
４９０閣のものを用いた。同様に非酸化性ガス噴出用ノ
ズル５は開口部の隙間０．８　ｍｍ、幅４９０ｍｍのも
ので鋼帯幅方向に連続スリット・のものを用いガス導入
配管を幅方向に１０本用いガス圧を制御した。

メッキは綱帯２と溶融金属押し出し用ノズル４の先端と
の距離０．８ｍｍ、非酸化性ガス噴出用ノズル５の先端
との距離１．５閣とした。溶融金属の押ｊ−出しは窒素
ガスで６００　ｍｍＡｑの圧力をかけ、溶融金属容器内
の溶融金属浴面高さの減少に応して圧力２０４０２Ｏ４
０まで上げて押し出し流出速度が一定となる様に制御し
た。浴面高さと押し出し圧力の関係を第５図に示す。非
酸化性ガスの噴出圧力と付着量の関係を第６図に、幅方
向のガス圧分布と幅方向の付着量分布の関係を第７図に
示した。これらの関係から任意の付着量を幅方向に均一
に得ることができた。尚、溶融亜鉛の温度４６０°Ｃ１
支持ロール３での綱帯２の温度４００’ＣＸ綱帯２の走
行速度３００〜６００ｍ／ｍｉｎの条件でメツ４ キを行なった。

その結果、金属間化合物のドロスの巻き込みのないメッ
キ層かえられ、表面も酸化ドロスのない美麗な外観とな
った。合金層は０．１μ以下でプレス加工に十分耐える
加工性に優れた溶融メッキ鋼ヰ反を得ることができた。

（発明の効果） 最近の溶融アルミニウムメジキラインや溶融亜鉛メッキ
ラインは自動車、建材を中心に益々生産量が増え、それ
に応じてライン速度は益々速（なると同時にメッキ後の
立ち上がり高さは益々高くなる傾向にあり建設費コスト
は高くなる。一方品種の多様化に伴い、同一ラインでの
品種切り替えロスも多くなる一方である。さらに品質上
の要求レベルも益々高度になりドロス付着防止はもちろ
ん、付着量の均一化、加工性の向上が強く要求されてい
る。本発明の方法によれば以上の問題点を一挙に解決で
きるどどもに他分野例えば有機樹脂溶液の高速コーティ
ングにも応用できる長所を持ち、将来の表面処理方法を
指向する画期的な価値５ のある方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明によるメッキ法の一例
を示す図である。 第２図は溶融アルミニウムメッキ時の押し出し圧力、容
器内浴面高さと押し出し流出速度の関係を示す図である
。 第３図は溶融アルミニウムメッキ時の非酸化性ガスの噴
出圧力と付着量の関係を示す図である。 第４図は溶融アルミニウムメツ十時の鋼板幅方向の非酸
化性ガスの噴出圧力分布と幅方向の付着量分布の関係を
示す図である。 第５図は溶融亜鉛メッキ時の押し出し圧力、容器内浴面
高さと押し出し流出速度の関係を示す図である。 第６図は溶融亜鉛メッキ時の非酸化性ガスの噴出圧力と
付着量の関係を示す図である。 第７図は溶融亜鉛メッキ時の鋼板幅方向の非酸化性ガス
の噴出圧力分布と幅方向の付着量分布の関係を示す図で
ある。 ６ １・・・溶融金属の容器、２・・・鋼帯、３・・・支持
ロール、４・・・溶融金属押し出し用ノズル、５・・・
非酸化性ガス噴出用ノズル、６・・・メニスカスの形状
、７・・・メニスカスが鋼帯側へ押し付けられた状態、
８・・・非酸化性ガス噴出圧力制御用バルブ、９・・・
非酸化性ガス圧力計、１０・・・溶融金属押上用非酸化
性加圧ガス、１１・・・溶融金属。 ■ ロ＋◇４ｘ （（ＦＨ破削百犀齢 口十◇ （、ＣＤどき）＆＆！’＃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　走行する金属帯の下面あるいは垂直面に対してノズル
   を配置して該ノズルの開口部を金属帯に極めて接近させ
   るとともにノズルに溶融金属を静圧により供給して開口
   部に溶融金属の液溜りを形成し溶融金属と金属帯との表
   面張力、溶融金属の粘性、鋼板の走行速度により決まる
   メニスカスの形状を、該ノズルの鋼帯走行方向下手に併
   設した幅方向連続スリットあるいは分割スリットまたは
   幅方向に並ぶ多孔から噴出する不活性ガスのガス圧を制
   御することにより、所望の付着量が得られるべく制御す
   ることを特徴とする高速溶融メッキにおける付着量制御
   方法。