JPH0375348A - 連続溶融亜鉛めっき方法及び装置 - 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、鋼板の連続溶融亜鉛めっき方法及び装置に関
するものである。

〈従来の技術〉 溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥の原因の一つに溶融亜鉛
ポット内のドロスがある。ドロス発生防止およびその低
減法として、例えば特公昭５６−５０３号公報、特開昭
５５−１３４１６４号公報、特開昭５３−８８６３３号
公報等に記載のものがある。これらは鋼板の温度を制御
して鉄の溶出を防止しようとするもの、ワイピング時に
雰囲気酸素を制限して亜鉛の酸化を防止しようとするも
の、補助ポットを設置してそこでドロスを除去し、清浄
な亜鉛をポットに供給することにより、ドロスを低減し
ようとするものなどである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、鋼板の温度を浴温より低下させても、鉄
の溶出を防止するのには十分でない、また、ワイピング
時に雰囲気酸素を制限すれば亜鉛の酸化防止には効果が
あるが、ドロスの原因である鉄の溶出、鉄との金属間化
合物生成を防止することはできない、補助ポットを設置
してもやはり、鉄の溶出、金属間化合物の生成を防止す
るのではないから、亜鉛浴中のドロスを大幅に減少する
には至っていない、特に最近多く製造されている自動車
用鋼板では表面清浄の良いものが必要であり、従来の技
術ではドロスによる表面欠陥を多発し、製品とはならな
い。

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥の原因の一つ
である溶融亜鉛浴中のドロス発生を防止することを目的
とする。

〈課題を解決するための手段〉 第一の発明は、綱板を溶融亜鉛浴に連続的に通過させな
がら鋼板に亜鉛をめっきする方法において、鋼板により
溶融亜鉛浴から持ち去られる亜鉛及びアル５ニウムを補
充する際に、別に設置した合金添加槽の溶融亜鉛にアル
ミニウム合金を添加することにより、前記合金添加槽内
でドロスを発生させ、このドロスを分離したアルミニウ
ムを含有する溶融亜鉛を前記溶融亜鉛浴に補充し、前記
溶融亜鉛浴からは溶融亜鉛を前記合金添加槽に供給する
ことにより、前記溶融亜鉛浴中でのドロスの発生を抑制
し、かつアルミニウムの濃度を調整することを特徴とす
る連続溶融亜鉛めっき方法である。

また第２の発明は、溶融亜鉛浴から隔離した鉄分ｌａｌ
槽を設置し、合金添加槽からドロスを分離したアルミニ
ウムを含有する溶融亜鉛を前記鉄分離槽に１　ｅｌｌ　
／　ｍ以下の速度で補充することにより、前記合金添加
槽の溶融亜鉛に懸濁したドロスを浮上あるいは沈降させ
、前記鉄分離槽からこのドロスを分離したアルミニウム
を含有する溶融亜鉛を前記ｔａＭ＆亜鉛浴に補充し、前
記溶融亜鉛浴からは溶融亜鉛を前記合金添加槽に供給す
ることにより、溶融亜鉛浴中でのドロスの発生を抑制し
かつアルミニウムの濃度を調整することを特徴とする連
続溶融亜鉛めっき方法である。

そして第３の発明は、鋼板を溶融亜鉛浴に連続的に通過
させながら鋼板に亜鉛をめっきする装置において、前記
溶融亜鉛浴ポットにアルミニウムを含有する溶融亜鉛を
供給するための合金添加槽を並設し、前記合金添加槽と
前記溶融亜鉛浴ポットとを循環手段で連結し、前記合金
添加槽における合金流出口とアルミニウム合金添加位置
との間に１つ以上の堰を設置したことを特徴とする連続
溶融亜鉛めっき装置である。

〈作　用〉 自動車用鋼板として用いられる溶融亜鉛めっきでは、亜
鉛中に０．１〜０．２％程度のＭを含むものが多い、亜
鉛中のＭは鉄との親和力が強く鋼板を通過させると、鉄
表面にＦｅ−／Ｖの金属間化合物をつくる。すなわち、
亜鉛浴から選択的にＡｌが反応し、浴濃度以上のＭをめ
っき層へ取り込んでしまう、従って、鋼板の通扱量と共
に亜鉛浴のへｐｆ！４度が減少していく、また、同時に
Ｆｅの溶出も進行するので、亜鉛浴中のＦｅ濃度は増加
していく、亜鉛めっき鋼板の品質を一定に保つためには
、亜鉛浴中のＡＩ濃度を一定に保つ必要があるので、定
期的にＡ１合金が亜鉛ポットに添加される。

本発明者らは、この工程においてドロスが発生するメカ
ニズムを数多くの実験により調査し、下記の知見を得た
。

Ｍを０．１％以上含む時に生成するドロスとして、ｒｅ
−Ａ７の合金間化合物がある。このドロスは、ＡＩ濃度
を増加させるために亜鉛浴にＭを添加すると、溶解度積
以上のｒｅ、　ＡＩは互いに金属間化合物となり析出す
るのである。従って、Ｆｅの溶出があり、亜鉛中Ａｌｆ
ｌＪ度を一定に保つ必要上亜鉛ポットへＭを添加する場
合には、ｒｅ　　／Ｖの金属間化合物の生成は避けるこ
とができないのである。

なお、亜鉛浴中でのＦｅとＡＩの溶解度積〔％Ｆｅ）’
・　（％Ａｔ　）ｌｌは温度が一定であれば一定となる
。ここで、ｎとｍは定数である。すなわち、鋼板の通板
と共に＾１ｆ１１度は減少し、ＦｅｆＩ４度が増加する
のは、この溶解度積が一定という条件下で戒り立ってい
るのである。

本発明においては、＾１合金の添加場所を鋼板が通過す
る亜鉛ポットと隔離した合金添加浴に限定することによ
り、合金添加浴でドロスを生成させ、亜鉛から分離除去
でき、過剰Ｆｅがないへｌ濃度を調整した亜鉛を亜鉛ポ
ットへ供給することにより、亜鉛ポットではＦｅ−Ａｌ
系のドロスの生成を防止することができる。

また、本発明においては、溶融亜鉛浴ポットにアルミニ
ウムを含有する溶融亜鉛を（ハ給するための合金添加槽
を並設し、前記合金添加槽と前記溶融亜鉛浴ポットとを
循環手段で連結し、前記合金添加槽における合金流出口
とアルミニウム合金添加位置との間に１つ以上の堰を設
置したことにより、効果的に前記溶融亜鉛中でのドロス
の発生を抑制し、かつアルミニウムの濃度を調整するこ
とができる。

一方、ＡＩ濃度の少ない亜鉛浴においては溶解した鉄が
亜鉛と金属間化合物を生成しドロスとなる。

この場合には、合金添加槽において浴温を低下させ鉄の
溶解度を低下させて、金属間化合物を析出させ過剰Ｆｅ
がない亜鉛を亜鉛ポットへ供給することにより、亜鉛ポ
ットではＦｅ　−Ｚｎ系ドロスの生成を防止することが
できる。

いずれの場合も、亜鉛ポット中で新たなドロス生成を防
止することができるが、合金添加槽から亜鉛ポットに亜
鉛を供給する際に析出した鉄との金属間化合物を懸濁し
、ドロスを完全に無くすことは困難である。特に品質の
厳しい亜鉛めっき鋼板を製造する際には合金添加槽の設
置だけでは不十分である。これは鉄との金属間化合物が
析出する時にはその結晶は非常に小さく、完全分離が難
しいことによる。

亜鉛に！ｇ濁した小さな金属間化合物を完全分離するた
めには、鉄分離槽が必要である。鉄分離槽では溶融亜鉛
の最大流速を小さくすることで、Ｆｅ−へｌ系ドロスは
浮上させ、Ｆｅ　−Ｚｎ系ドロスは沈降させ分離するこ
とができる。

鉄分離槽の構造は第５．６図に示す２つのタイプのもの
がある。第５図のＡタイプは、Ｆｅ−Ａｌ系ドロスのよ
うに溶融亜鉛より低密度ドロスの分離に用いる。溶融亜
鉛を上部より供給し、矢印のように、下部より亜鉛ポッ
トへ排出する。ドロスは浴表面に浮上し、亜鉛流から分
離される。第６図のＢタイプは、ｐｅ　−Ｚｎ系ドロス
のように溶融亜鉛より高密度ドロスの分離に用いる。溶
融亜鉛を上部より供給し、矢印のように、下部を通過さ
せ上部から亜鉛ポットへ排出する。ドロスは鉄分離槽下
部に沈降し、亜鉛流から分離される。

溶融亜鉛に懸濁した小さな金属間化合物を完全分離する
条件は、鉄分熱槽出口における溶融亜鉛の最大流速が１
ｃｍ／ｍ以下となることである。これは数多くの実験か
ら発明者らが見出したものである。第３図に示すように
溶融亜鉛から金属間化合物を分離する時の分離率は、鉄
分熱槽出口での溶融亜鉛流の最大流速と関係しており、
ｌ　ｃｍ　／　ｍを超える流速では最大流速が小さくな
るほど分離率は大きく、１　ｅｌｌ　／　ｍ以下では１
００％に近づく。

部分的にであっても流速の大きいところがあれば、懸濁
した金属間化合物は流れに巻き込まれて分離されない、
また流れが１　ｃｍ　／　ｇＩｎ以下になっても、ごく
小さな金属間化合物は分離に時間を必要とするため、完
全に１００％の分離は困難である。

従って、鉄分熱槽出口での溶融亜鉛の流速最大値をｌ　
ｃｍ　／　ｍ以下とすることが望ましい、連通管８の流
出口から長さが１ｍ以上あれば流速は平均化するので、
最大流速は平均流速で考えてもよく、流出量を断面積で
割れば平均流速を見積もることができるので、鉄分離槽
の大きさを次のように設定することが望ましい、すなわ
ち、連通管８の流出口からの長さを１ｍ以上とし、鉄分
離槽の断面積を平均流速がｌ　ｃ＋ｅ　／　ｍ以下とな
るようにする。

〈実施例〉 先ず、第１及び第３の発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

第１図は、本発明の一実施例の斜視図である。

第１図において、ｌは溶融亜鉛ポット、２はスナウト、
３はジンクロール、４は浴表面、５は鋼板である。

６は、溶融亜鉛ポット１と隔離して設置された合金添加
浴槽であり、溶融亜鉛ボット１からポンプ（図示せず）
にて溶融亜鉛を汲み出し、連通管７から合金添加浴１６
へ流入させるようにしである。また、合金添加浴槽６の
下流端に連通管８を設置し、溶融亜鉛ボットｌへ輸送し
、溶融亜鉛ボッ）１と合金添加浴槽６間に溶融亜鉛を循
環させるようにしである。

ＩＯは上流にあるドロスを含有する溶融亜鉛が直接連通
管８の溶融亜鉛吸引口に至る短絡した流れの発生を防止
するための堰である。堰１０は数を増すことによって亜
鉛流路を長くでき、合金添加浴槽６を小さくすることが
可能である。

しかして、合金添加浴槽６の上流端にＭ合金を添加し、
溶融亜鉛ボッ）１のＭ濃度を所定の値になるよう調整す
る。

なお、溶融亜鉛ポット１内の溶融亜鉛温度は、めっき鋼
板の品質上からも、ドロス発生防止上からも一定に保つ
ことが望ましい、しかし、現状の加熱方法では溶融亜鉛
ボッ＋−１の位置による差、時間の推移にともなう変化
が最小に見積もっても３°Ｃは存在する０合金添加浴槽
６でへｌ濃度を調整し、Ｐｅ−Ａｌ系ドロスを除去した
亜鉛を溶融亜鉛ボット１に供給しても、温度変動があれ
ばＦｅ、　ＡＩの溶解度積が変わり、Ｆｅ−Ａｌのドロ
スを生成させてしまう、溶融亜鉛ボット１の温度変化が
あっても、溶融亜鉛ボット１内でドロスを生成させない
ためには、合金添加浴槽６における温度を少なくとも溶
融亜鉛ボット１の温度に等しいか、それ以下にしておく
必要があり、従って、合金添加浴槽６の温度を溶融亜鉛
ボットｌの温度より少なくとも３°Ｃ低温で保持してお
く必要がある０図中、１１はそのための温度調整装置で
ある。

また、連通口８の溶融亜鉛吸引口は、合金添加浴槽６の
底からｌ０Ｃ１１程度上方の所に設けるのが望ましい、
これは、Ｆｅｗ／ＶｓはＺｎより密度が小さく浮上する
ため、ドロスを亜鉛ポットに混入させないことを考えて
のことである。

このことを以下詳細に説明する。

いま、Ｆｅ−へｌ系ドロスの化合物をＦａ□Ａｌｓに代
表させて考えていく、生成するドロス径と浮上速度の関
係を第２図に示す、これはストークスの浮上式により計
算した値である。現在自動車用めっき鋼板において表面
欠陥部から検出されるｐ　ｅ　ｚ　／Ｖ　ｓは、最小で
も１０μ程度であるから、合金添加浴槽６においても１
０μ以上のＦ　ｅ　ｚ　Ａ７　ｓが分離除去できればよ
い、従って第２図から、合金添加浴槽６から亜鉛ポット
への亜鉛吸引口を合金添加浴槽の底からｌ０Ｃ１１程度
の所に設置するのが望ましい。

また、溶融亜鉛ボッ）１の温度変動を小さくすることも
ドロス生成防止に必要であることは先に述べたが、溶融
亜鉛ボット１の温度変動させるものの一つに、亜鉛補給
がある。常温の亜鉛インゴットを溶融亜鉛ボット１に入
れると、亜鉛インゴット付近は局部的に温度が低下し、
ドロスを生成させてしまう、この防止方法としては、亜
鉛を予め溶融し供給する方法がある０合金添加浴槽６で
添加する合金量は合金添加浴槽６の温度調整等の必要か
ら制限される。従って減少する亜鉛をずべて合金添加浴
槽６で添加できない場合もある。この場合には、溶融亜
鉛ボン）１に亜鉛を添加するのであるが、その時には溶
融亜鉛を供給するのが望ましい。

次に、第１及び第３の発明の具体的実施例について説明
する。

第１図の装置として、２００を溶融亜鉛ポットと、これ
に隔離して概略寸法５０ｃｍ幅、３０ＣＩｍ深、２ｍ長
さの合金添加浴槽を設置した。堰は図のように３箇所設
けた０合金添加浴槽中の溶融亜鉛重量は概略１．４　ｔ
である。

そして、合金添加浴槽の上流端にＡ１合金を添加し、溶
融亜鉛ポットのＡｔ濃度を所定の０．１５％になるよう
調整した。

溶融亜鉛ポットの浴温は、４７０°Ｃに調整されていた
が、合金添加浴槽に合金を添加することにより、合金添
加槽中浴温は低下したので、連通管などでの詰まり防止
のため、浴を加熱し、４３０°Ｃ以下とならないよう調
整した。

合金添加にまり生成したドロスは、浴表面に浮上したが
、適宜除去し、溶融亜鉛ポット中ヘトロスが混入するの
を防止した。定常操業時の亜鉛ポット浴の鉄濃度は０．
０３５％であり、通常操業時の約２／３となった。

亜鉛ポット浴中のドロスを発煙硝酸により抽出し、その
割合を通常操業時に比較して表１に示す。

本実施例では通常操業時の１７５に低減できた。

また、めっき後の鋼板表面中のドロス個数比率を表２に
示す０本実施例では通常操業時のｌ／２０に低減できた
。

表１ｔ８融亜鉛ポット中のドロス 表２　鋼板めっき表面のドロス数 次に、第２の発明の一実施例を、第４〜６図に基づいて
説明する。第４図は、第２の発明の一実施例の斜視図で
ある。

第４図においては、ｌは溶融亜鉛ポット、２はスナウト
、３はジンクロール、４は浴表面、５は鋼板である。６
は、溶融亜鉛ボット１と隔離して設置された合金添加槽
であり、溶融亜鉛ポット１からポンプ（図示せず）にて
溶融亜鉛を汲み出し、連通管７から合金添加槽６へ流入
させるようにしである。溶融亜鉛ボッ）１内に鉄分離槽
１２を設置してあり、合金添加槽６の下流端に設置した
連通管により、鉄分離槽１２・・輸送し、鉄分離［１２
から溶融亜鉛ボット１へ流出させ、溶融亜鉛ボット１と
合金添加槽６、鉄分離槽１２間に溶融亜鉛を循環させる
ようにしである。

次に第３の発明の具体的実施例について説明する。

第４図において、溶融亜鉛ポット１は２００ｔの容量で
あり、これに隔離して概略寸法５０ｃｍ幅、３００深、
２ｍ長さの合金添加槽を設置した０合金添加槽中の溶融
亜鉛重量は概略１．４ｔである。また、溶融亜鉛ポット
内に幅１．５ｍ、長さ１ｍ、深さ１．５ｍの第５図の鉄
分離槽（Ａタイプ）を設置した。

ｖ１１環流量を１００ｋｇ／ａにして、合金添加槽の上
流端にＭ合金を添加し、溶融亜鉛ポットのＡｔ濃度を所
定の０．１５％になるよう調整した。

溶融亜鉛ポットの浴温は、４７０’Ｃに調整されていた
が、合金添加槽に合金を添加することにより、合金添加
槽温度が低下したので、連通管などで詰まり防止のため
、浴を加熱し、４３０°Ｃ以下とならないよう調整した
。

合金添加槽、鉄分離槽で浮上したドロスは適宜除去し、
溶融亜鉛ポット中ヘトロスが混入するのを防止した。定
常操業時の亜鉛ポット浴の鉄濃度は０．０３０％であり
、通常操業時の約３１５となった。

亜鉛ポット浴中のドロスを発煙硝酸により抽出し、その
割合を通常操業時に比較して表３に示す。

本実施例では通常操業時の１／８に低減できた。

また、めっき後のｗＪＦｉ表面中のドロス個数比率を表
４に示す０本実施例では通常操業時の１／２５に低減で
きた。

次に、幅１．５ｍ、長さ２ｍ、深さ１．５ｍの第６図の
鉄分＃槽（Ｂタイプ）を用いて、上記実施例と同様の条
体で連続亜鉛めっきを行った０ｗｉ環流量を１００ｋｇ
／幽にして、合金添加槽の上流端にＭ合金を添加し、溶
融亜鉛ポットのＡｔ濃度を所定の０、０９％になるよう
に調整した。

合金添加槽、鉄分離槽で浮上あるいは沈降したドロスは
適宜除去し、溶融亜鉛ポット中ヘトロスが混入するのを
防止した。定常操業時の亜鉛ポット浴の鉄濃度は０．０
４０％であり、通常操業時の約２１５となった。また、
めっき後の鋼板表面中のドロス個数比率を表５に示す０
本実施例では通常操業時の１／１０に低減できた。

表３　溶融亜鉛ポット中のドロス 〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、亜鉛塊及びアルミニ
ウム合金塊を直接亜鉛浴に添加するのをやめ、別途設置
した合金添加槽内の溶融亜鉛に亜鉛塊およびアルミニウ
ム合金塊を添加することにより、合金添加槽内で積極的
にドロスを発生させ、このドロスを分離したアルミニウ
ムを含有する溶融亜鉛を亜鉛浴に添加することにより、
亜鉛浴中でのドロス発生を抑制し、ドロスの付着しない
品質の優れた亜鉛めっき鋼板を得ることができる。

更に、合金成分の添加及び温度調整により、溶融亜鉛ポ
ット、と隔離した合金添加槽でドロスを生成させ、次に
鉄分離槽でドロスを分離して、飽和溶解度以下の鉄濃度
である、溶融亜鉛を溶融亜鉛ポットに供給するので、溶
融亜鉛ポットの鉄濃度が飽和溶解度以下であるばかりで
なく、ドロスの懸濁も防止しているので、亜鉛浴中での
ドロス量を減少させ、もちろんドロス生成も防止するの
で、ドロスの付着のない品質の優れた亜鉛めっき鋼板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１及び第３の発明の一実施例の斜視図、第２
図は溶融亜鉛中でのＦｅ−／Ｖ金属間化合物の粒径と浮
上速度の関係を示すグラフ、第３図は鉄分離検出口にお
ける最大流速とドロス分離率の関係を示すグラフ、第４
図は第２の発明の一実施例の斜視図、第５図は鉄分離槽
（浮上分離するＡタイプ）の一実施例の斜視図、第６図
は鉄分離槽（沈降分離するＢタイプ）の一実施例の斜視
図である。 １・・・溶融亜鉛ポット、 ３・・・ジンクロール、 ５・・・鋼　板、 ７．８・・・連通間、 １０・・・堰、 １２・・・鉄分離槽。 ２・・・スナウト、 ４・・・浴表面、 ６・・・合金添加槽、 ９・・・浴表面、 Ｕ・・・温度調整装置、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板を溶融亜鉛浴に連続的に通過させながら鋼板
   に亜鉛をめっきする方法において、鋼板により溶融亜鉛
   浴から持ち去られる亜鉛及びアルミニウムを補充する際
   に、別に設置した合金添加槽の溶融亜鉛にアルミニウム
   合金を添加することにより、前記合金添加槽内でドロス
   を発生させ、このドロスを分離したアルミニウムを含有
   する溶融亜鉛を前記溶融亜鉛浴に補充し、前記溶融亜鉛
   浴からは溶融亜鉛を前記合金添加槽に供給することによ
   り、前記溶融亜鉛浴中でのドロスの発生を抑制し、かつ
   アルミニウムの濃度を調整することを特徴とする連続溶
   融亜鉛めっき方法。
2. （２）請求項第１項において、溶融亜鉛浴から隔離した
   鉄分離槽を設置し、合金添加槽からドロスを分離したア
   ルミニウムを含有する溶融亜鉛を前記鉄分離槽に１ｃｍ
   ／ｎｍ以下の速度で補充することにより、前記合金添加
   槽の溶融亜鉛に懸濁したドロスを浮上あるいは沈降させ
   、前記鉄分離槽からこのドロスを分離したアルミニウム
   を含有する溶融亜鉛を前記溶融亜鉛浴に補充し、前記溶
   融亜鉛浴からは、溶融亜鉛を前記合金添加槽に供給する
   ことにより、溶融亜鉛浴中でのドロスの発生を抑制しか
   つアルミニウムの濃度を調整することを特徴とする連続
   溶融亜鉛めっき方法。
3. （３）鋼板を溶融亜鉛浴に連続的に通過させながら鋼板
   に亜鉛をめっきする装置において、前記溶融亜鉛浴ポッ
   トにアルミニウムを含有する溶融亜鉛を供給するための
   合金添加槽を並設し、前記合金添加槽と前記溶融亜鉛浴
   ポットとを循環手段で連結し、前記合金添加槽における
   合金流出口とアルミニウム合金添加位置との間に１つ以
   上の堰を設置したことを特徴とする連続溶融亜鉛めっき
   装置。