JPH04254563A - 溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法及びその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板又
は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を連続的に製造する方法に
関するものであって、殊に溶融亜鉛（溶融亜鉛合金を含
む。以下同じ）浴中のドロスを薄鋼板表面上に付着させ
ることがなく、表面性状に優れた溶融亜鉛めっき鋼板又
は合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板は耐食性に優れ、ま
た比較的安価であることから建材および家電の分野で広
く用いられている。また合金化溶融亜鉛めっき鋼板は耐
食性に優れるとともに、加工度の大きいプレス加工にも
耐えられることから、自動車用鋼板として需要が近年急
速に拡大している。

【０００３】溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の一般的な製造方法は次のようなものである
。すなわち、冷間圧延後の薄鋼板を前処理工程で表面を
清浄化してから、無酸化性あるいは還元性の雰囲気中で
焼鈍することによって表面酸化膜を除去し、次いで鋼板
を酸化させることなく冷却して、ほぼ亜鉛浴の温度まで
板温を下げてから亜鉛浴中に侵入させる。亜鉛浴中から
引き上げたのち、鋼板面に付着した過剰の溶融亜鉛をガ
スワイパーで除去して亜鉛目付量を調整し、そのまま冷
却したものが溶融亜鉛めっき鋼板であり、溶融亜鉛目付
量を調整してから、さらに亜鉛めっき層の合金化のため
の加熱処理を施したものが合金化溶融亜鉛めっき鋼板で
ある。

【０００４】シンクロールを有する溶融亜鉛めっき装置
を図２に示す。鋼板１はスナウト２から亜鉛浴槽３内の
亜鉛浴４中に引き込まれ、シンクロール５に巻きついて
ほぼ鉛直方向に引き上げられる。亜鉛浴４中のシンクロ
ール５は、溶融亜鉛の付着した鋼板１の通板を垂直方向
に方向変換させることによって、鋼板面上の溶融亜鉛が
凝固するまでロールに無接触で鋼板１を搬送して、擦り
疵などの表面欠陥の発生を防止するための重要な装置で
ある。なお、図中６はガイドロール、７はガスワイパー
である。

【０００５】溶融亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板のような表面処理鋼板にとって、表面欠陥の発生
は商品価値を損なう極めて重要な問題である。表面欠陥
の発生には多くの原因がある。例えば、シンクロール５
は約　４７０℃の溶融亜鉛浴中に常時保持されるので、
耐溶損性に優れたものが用いられるけれども、シンクロ
ール５の表面に付着物が形成されると、シンクロール５
に接する鋼板面に押し傷を作ったり、付着物が鋼板面に
移行し表面欠陥となることがある。これらはシンクロー
ルの手入れ頻度を増やしてある程度対処することが可能
である。また、亜鉛浴中にトップドロスやボトムドロス
が堆積すると、これらは被めっき鋼板に付着して表面欠
陥になり、プレス加工時に星目などの欠陥となることが
知られている。実操業における堆積ドロスの除去作業は
多くの場合機械的に行われるが、単に操業性を低下させ
るばかりでなく、安全性の上からも好ましくない作業で
ある。すなわちドロスの発生しない操業条件が存在すれ
ば極めて都合の良いことになる。しかしながら亜鉛浴中
のＡｌ濃度を高めると、Ｚｎ−Ｆｅ系のボトムドロスは
生成しなくなるけれども、Ａｌ−Ｆｅ系のトップドロス
の形成が顕著となる。一方、Ａｌ濃度を低くすると、Ａ
ｌ−Ｆｅ系のトップドロスは生成しないが、Ｚｎ−Ｆｅ
系のボトムドロスの形成が著しくなる。すなわち溶融亜
鉛浴中のＡｌ濃度を単純に調整するだけでは、ドロス生
成を解消することはできない。

【０００６】このような観点から、特開平２−１１７４
４号公報では、シンクロールを通過した薄鋼板を引き上
げる溶融亜鉛浴面近傍のＡｌ濃度（％Ａｌ）Ｉ　と、亜
鉛浴全体のＡｌ濃度（％Ａｌ）Ｅ　との間に、０．１１
＜（％Ａｌ）Ｉ　＜（％Ａｌ）Ｅ　の関係を満足させる
ことによって、上記問題点を解決しようとした。しかし
ながら、実操業における亜鉛浴を詳細に検討したところ
、単に上記条件を満たしただけではドロス生成を解消で
きないことが判った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解決し、ドロスが原因の表面欠陥のない溶融亜
鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
及びその装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛浴中のＦ
ｅ濃度を同時に考慮することがドロス解消にとって重要
であることを認識し、詳細な解析を進めることによって
得られたものである。すなわち本発明は、還元性雰囲気
中で焼鈍して表面を清浄化した薄鋼板を、酸化させるこ
となくほぼ亜鉛浴温まで冷却し、溶融亜鉛浴中に浸漬し
たのち、薄鋼板を溶融亜鉛浴中から引き上げる工程を有
する溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法において、引き上げられる薄鋼板近傍の溶融
亜鉛浴のＡｌ濃度を０．０９重量％以上、Ｆｅ濃度との
関係において、（Ｆｅ重量％）２・（Ａｌ重量％）５＜
１０−７の範囲内とし、かつ溶融亜鉛浴全体の平均Ａｌ
濃度を０．１３〜０．２０重量％とすることを特徴とす
る溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法である。

【０００９】また、好ましくは、引き上げられる薄鋼板
近傍の溶融亜鉛浴の上方周囲の雰囲気を中性雰囲気にす
るものであり、また、引き上げられる薄鋼板近傍の溶融
亜鉛浴を溶融亜鉛浴全体から分離する隔壁を設けるもの
である。

【００１０】

【作　　用】本発明の具体的構成および作用を次に説明
する。本発明は溶融亜鉛浴中におけるドロス生成と鋼板
へのドロス付着に関する詳細な観察結果に基づいて得ら
れたものである。すなわち、ドロスの形成挙動は亜鉛浴
中のＡｌ濃度に顕著に依存し、高Ａｌ濃度ではＡｌ−Ｆ
ｅ系のトップドロス生成量が多いが、Ａｌ濃度の低下に
伴いＺｎ−Ｆｅ系のボトムドロスへと変化していく。多
くの場合、亜鉛めっき装置はシンクロールを含む１槽か
らなっているので、亜鉛浴中のＡｌ濃度を単純に調整し
てもドロスのない状態を実現することはできないのであ
る。

【００１１】しかしながら亜鉛浴中のドロスの存在状態
と被めっき鋼板へのドロス付着挙動について検討したと
ころ、亜鉛浴の底部に堆積していたＺｎ−Ｆｅ系のボト
ムドロスはシンクロールの回転や温度差による対流によ
って浴中に浮遊し、薄鋼板に付着すること、また亜鉛浴
面に浮上しているＡｌ−Ｆｅ系のトップドロスも引き上
げられる薄鋼板に引きずられて付着することが認められ
た。したがってドロスの悪影響を解消するには、亜鉛浴
の底部に堆積するボトムドロスと薄鋼板が引き上げられ
る周辺のトップドロスを解決すればよいことになる。

【００１２】本発明では溶融亜鉛めっき浴の容器として
、図１に示すような溶融亜鉛めっき装置を使用するのが
好ましい。前述した図２の一般的な溶融亜鉛めっき装置
との違いは、亜鉛浴から引き上げられる薄鋼板１の近傍
の溶融亜鉛９を浴全体から分離する隔壁８が存在するこ
とである。他は図２の装置と同じである。溶融亜鉛浴中
にこのような隔壁８を設けることによって、引き上げら
れる薄鋼板１の近傍の亜鉛浴９の組成を浴全体の組成か
ら独立して変化させることができる。

【００１３】本発明では、引き上げられる薄鋼板近傍の
亜鉛浴中におけるＡｌ濃度を０．０９重量％以上、また
Ｆｅ濃度との関係において、（Ｆｅ重量％）２・（Ａｌ
重量％）５＜１０−７の範囲内にすることによって、Ａ
ｌ−Ｆｅ系のトップドロスの形成を抑制し、薄鋼板が引
き上げられる浴面近傍の溶融亜鉛を清浄化する。これに
よってトップドロスの付着による表面欠陥の発生を防止
する。すなわち薄鋼板近傍では比較的ボトムドロスの形
成しやすい領域で操業するのである。

【００１４】引き上げられる薄鋼板近傍の亜鉛浴中にお
けるＡｌ濃度およびＦｅ濃度の限定理由を説明する。亜
鉛浴中のＡｌ濃度がＦｅ濃度との関係において、（Ｆｅ
重量％）２・（Ａｌ重量％）５＞１０−７になるとトッ
プドロスの形成が認められるようになるので、（Ｆｅ重
量％）２・（Ａｌ重量％）５＜１０−７の範囲内とする
。

【００１５】トップドロス生成の観点から判断すると、
Ａｌ濃度の下限値は得られないが、あまりに低濃度にな
るとＡｌ富化層の形成に悪影響を与え、また亜鉛浴全体
とのバランスの点から０．０９重量％をＡｌ濃度の下限
値とした。 亜鉛浴全体を低Ａｌ濃度にすると、亜鉛浴の底部にＺｎ
−Ｆｅ系のボトムドロスが生成し、新たな鋼板表面欠陥
形成の原因となるばかりでなく、薄鋼板表面でのＡｌ富
化層の形成が不充分となり、溶融亜鉛めっき鋼板や合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の密着性を損なう原因となるので
、亜鉛浴全体のＡｌ濃度としては０．１３〜０．２０重
量％として、亜鉛浴内に浮遊するボトムドロスの形成を
抑制し、浴の清浄化を図る。これによってボトムドロス
の付着による表面欠陥の発生を防止するとともに、溶融
亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板の密着性を
確保する。すなわち亜鉛浴全体としては比較的トップド
ロスの形成しやすい領域で操業するのである。

【００１６】亜鉛浴全体のＡｌ濃度の限定理由を説明す
る。０．１３重量％未満の低濃度になるとＺｎ−Ｆｅ系
のボトムドロスの形成が観察されるようになるので、こ
れを下限値とした。一方、亜鉛浴中のＡｌ濃度が０．２
０重量％を超えるとトップドロスの生成が著しくなり、
安定な操業を顕著に損なうことになるので、０．２０重
量％を上限値とした。

【００１７】なお、鋼板面に形成されるＡｌ富化層の目
付量は、めっき層の密着性や合金化速度の観点から溶融
亜鉛めっき鋼板では合金化溶融亜鉛めっき鋼板よりも大
きくするのが一般的である。これにともない亜鉛浴中の
Ａｌ濃度は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場合よりも溶融
亜鉛めっき鋼板を製造する際に大きくなる。Ａｌ富化層
の形成は鋼板が亜鉛浴中に侵入した初期の段階で著しい
から、図１に示すように、引き出される鋼板近傍の亜鉛
浴中におけるＡｌ濃度を低くしても、Ａｌ富化層の形成
に対する影響は極めて小さいことが分かった。そこで、
めっき鋼板の種類による浴中Ａｌ量の調整は、鋼板が亜
鉛浴中に侵入する初期の段階、すなわちスナウト内のＡ
ｌ濃度や亜鉛浴全体のＡｌ濃度を変化させることによっ
て行うことができる。亜鉛浴全体のＡｌ濃度としては０
．１３〜０．２０重量％に限定することを前述したが、
より具体的に述べれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の場
合には０．１３〜０．１６重量％であり、溶融亜鉛めっ
き鋼板の場合には０．１５〜０．２０重量％にすること
が望ましい。このように亜鉛浴中におけるＡｌ濃度を場
所によって変化させることができるのは、鋼板面でのＡ
ｌ富化層の形成速度が浸漬初期段階に著しく大きく、そ
の後は緩やかにしか成長しないからである。

【００１８】鋼板が引き上げられる近傍の亜鉛浴中のＡ
ｌ濃度を亜鉛浴全体から分離するには、図１のような隔
壁８を設けることが有効なのは言うまでもない。この隔
壁８の底部は基本的には開放されているが、浴全体との
攪拌および循環はほとんど生じないことが確認された。 さらに、鋼板が引き上げられる亜鉛浴上方を中性雰囲気
とし、またガスワイパーにもＮ２ガスなどの不活性ガス
を用いることによって、溶融亜鉛の酸化を抑制し酸化物
系のドロスの発生を防止して、トップドロスの形成をこ
の意味からも抑制することが可能である。

【００１９】

【実施例】次に本発明の実施例および比較例を説明する
。 （実施例１）図１に示す亜鉛浴において、引き上げられ
る鋼板近傍の亜鉛浴のＡｌ濃度は０．１０重量％、Ｆｅ
濃度は０．０４重量％とし、亜鉛浴全体の平均Ａｌ濃度
は０．１８重量％とした。亜鉛浴の温度は　４７０℃と
して、低炭素普通鋼板を通板し、ガスワイパーによって
亜鉛付着量を　１００ｇ／ｍ２に調整して溶融亜鉛めっ
き鋼板を製造したところ、隔壁内の亜鉛浴にはＡｌ−Ｆ
ｅ系のトップドロスの生成は認められなかった。また隔
壁外の亜鉛浴としてはトップドロスの生成はあったが、
ポット底部におけるＺｎ−Ｆｅ系ボトムドロスの堆積は
ほとんど認められなかった。そのためドロス付着のない
安定なめっき操業を持続することができた。

【００２０】（実施例２）引き上げられる鋼板近傍の亜
鉛浴のＡｌ濃度は０．０９重量％、Ｆｅ濃度は０．０５
重量％とし、亜鉛浴全体の平均Ａｌ濃度は０．１５重量
％とした。亜鉛浴の温度は　４７０℃として、極低炭素
普通鋼板を通板し、Ｎ２ガスシールボックス内のＮ２ガ
スワイパーによって亜鉛付着量を４５ｇ／ｍ２に調整し
てから、誘導加熱炉によって合金化させ、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板を製造したところ、隔壁内の亜鉛浴にはＡ
ｌ−Ｆｅ系のトップドロスの生成は認められなかった。 また隔壁外の亜鉛浴としてはトップドロスの生成はあっ
たが、ポット底部におけるＺｎ−Ｆｅ系ボトムドロスの
堆積はほとんど認められなかった。そのためドロス付着
のない安定なめっき操業を持続することができた。

【００２１】（比較例１）亜鉛浴内に隔壁を設けること
なく平均Ａｌ濃度を０．１２重量％として、他は実施例
１と同様に溶融亜鉛めっき鋼板を製造したところ、トッ
プドロスの生成はほとんど認められなかったが、ポット
底部には著しいボトムドロスの堆積が生じ、また亜鉛め
っきの密着性も良くなかった。

【００２２】（比較例２）亜鉛浴内に隔壁を設けること
なく平均Ａｌ濃度を０．１８重量％として、他は実施例
２と同様に溶融亜鉛めっき鋼板を製造したところ、ボト
ムドロスの堆積はほとんど認められなかったが、亜鉛浴
の表面近傍には著しいトップドロスの形成があり、鋼板
表面へのドロス付着が確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、鋼
板の通過する亜鉛浴中にはドロスの浮遊が少ないから、
表面欠陥の発生がなく、またボトムドロスの堆積に悩ま
されることもないので、溶融亜鉛めっき鋼板および合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の工業的な製造において本発明の
意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の実施に好適な装置の一実施例の
説明図である。

【図２】従来の溶融亜鉛めっき装置の説明図である。

【符号の説明】

１　　鋼板 ２　　スナウト ３　　亜鉛浴槽 ４　　亜鉛浴 ５　　シンクロール ６　　ガイドロール ７　　ガスワイパー ８　　隔壁 ９　　薄鋼板近傍の亜鉛浴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　還元性雰囲気中で焼鈍して表面を清浄
   化した薄鋼板を、酸化させることなくほぼ亜鉛浴温まで
   冷却し、溶融亜鉛浴中に浸漬したのち、薄鋼板を溶融亜
   鉛浴中から引き上げる工程を有する溶融亜鉛めっき鋼板
   又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、引
   き上げられる薄鋼板近傍の溶融亜鉛浴のＡｌ濃度を０．
   ０９重量％以上、Ｆｅ濃度との関係において、（Ｆｅ重
   量％）２・（Ａｌ重量％）５＜１０−７の範囲内とし、
   かつ溶融亜鉛浴全体の平均Ａｌ濃度を０．１３〜０．２
   ０重量％とすることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板又
   は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】　　引き上げられる薄鋼板近傍の溶融亜鉛
   浴の上方周囲の雰囲気を中性雰囲気にすることを特徴と
   する請求項１記載の溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融
   亜鉛めっき鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１又は請求項２の方法を実施す
   る装置であって、引き上げられる薄鋼板近傍の溶融亜鉛
   浴を溶融亜鉛浴全体から分離する隔壁を設けたことを特
   徴とする溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造装置。