JPH0436446A - 溶融金属めっき鋼板の製造装置 - 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、溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板などの溶融金属めっき鋼板を連続的に製造する装
置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）を薄鋼板表面上に連続的に、安定に
めっきするための操業性に優れためっき浴周辺の製造装
置に関する。

［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
あることから建材及び家電の分野では広く用いられてい
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の需要が近年急速に拡大して
いる。

溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の一
般的な製造手段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（冷却して、は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。亜鉛浴中で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。

ジンクロールを有する従来型の溶融亜鉛めっき装置を第
２図に示す。鋼板２はスナウトＩＩから亜鉛浴６中に引
き込まれ、ジンクロール１０に巻きついて鉛直方向にサ
ポートロール３を介して弓上げられる。亜鉛浴中のジン
クロールＩＯは、溶融亜鉛の付着した鋼板２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２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ｉ３７はガスワイパーである。ジンクロ
ールｌＯは約４６０℃の溶融亜鉛浴中に常時保持される
ので、耐溶損性に優れていることが必要なのは当然であ
る。ジンクロール１０表面に付着物が形成されると、鋼
板面に押し疵を作ったり、付着物が鋼板面に移行し表面
欠陥となることがある。また多くの場合、ジンクロール
は駆動系を有しないので、鋼板がスリップしてジンクロ
ールの回転が不連続になると、鋼板面には擦り疵を形成
することになる。さらに、長時間にわたってめっき操業
を続けるとジンクロール表面には凹凸ができるので、亜
鉛浴から取り出して手入れを行う必要があるなど、浴中
機器の存在のために操業性が悪くなる欠点があった。

またジンクロールなどの浴中機器の存在のために溶融亜
鉛の容器は極めて大きくなり、溶融亜鉛量が多くなるこ
とから、めっき種類の変更などに際して自由度が小さく
なる問題があった。このような問題を解決するために、
これまでにもジンクロールを使わない手段が提案されて
きた。

ロールコータ法、メニスカス法及びカーテンフロー法な
どが代表的なジンクロールレス型の溶融めっき手段であ
る。これらは片面めっきには適しているが、鋼板の両面
に溶融めっきを施す場合には、めっき前の熱処理が重複
し鋼板の機械的性質を確保できないから適切なめっき手
段ではない。

ジンクロールを使わずに、また両面めっきにも適用が可
能な手段として空中ポットが提案されている。すなわち
溶融亜鉛を比較的小さな容器に保持し、容器の底部から
鋼板を侵入させて、溶融亜鉛を鋼板面に付着させる製造
装置である。この製造装置における眼目は鋼板が侵入す
る容器底部での溶融亜鉛の漏出を防止する手段と、鋼板
に付着する過剰の溶融亜鉛を除去する手段にある。

特開昭６３−１０９１４９号公報や特開昭６３−３１０
９４９号公報では容器底部での亜鉛浴の保持に電磁力を
利用しており、特開昭６３−１０９１４８号公報や特開
昭６３−３０３０４５号公報では容器底部での亜鉛浴の
保持に電磁力と静圧シールを併用している。電磁力をう
まく使うことができれば鋼板面へのｉ械的な接触がない
ので、鋼板表面に欠陥を生成することもなく理想的な装
置となる。また特開昭６３−１６２８４７号公報や特開
平１−１３９７４４号公報では鋼板をシールロール間に
挟持して、溶融金属の流出を抑える手段を提案している
。さらに、本出願人は、特開平２−９７７７８号を提案
したが、これは、鋼板との間にわずかの隙間をあけてシ
ール板を配置した、溶融金属の表面張力と移動する鋼板
面での粘性流を利用して溶融金属の流出を抑える装置で
ある。

ところで溶融金属めっき浴中に被めっき鋼板を浸漬する
目的は鋼板表面上に浴融金属を付着させるとともに、必
要な界面合金層を形成させることである。例えば、溶融
亜鉛めっき鋼板や合金化溶融亜鉛めっき鋼板では溶融亜
鉛浴中で適切なへβ富化層を形成することが、優れため
っき密着性を確保する上で重要なことが知られている。

適切なＡＪ２富化層を形成するには、製造する鋼板素材
に適した亜鉛浴の温度、亜鉛浴中でのへβ濃度及び洛中
に浸入する鋼板板温等の操業要因ばかりでなく、亜鉛浴
中での浸漬時間のような設備仕様を厳密に管理すること
が必要である。

空中ポットのような亜鉛浴において浸漬時間を調整する
には通板速度とともに、容器内での溶融亜鉛のヘッド高
さを規定することが必要である。

しかしながら、特開昭６３−１０９１４８号公報や特開
昭６３−１０９１４９号公報では溶融亜鉛の補給にポン
プを使用しているが、ヘッド高さを制御する機構につい
ては何も説明されていない。

また特開昭６０−２４５７７４号公報の方法では空中ポ
ットの容器に不足気味の溶融金属を流下させたり、或は
空中ポットから過剰の溶融余年をオーバーフローさせて
おり、厳密なヘッド高さの制御は行われていない。空中
ポットを利用した溶融金属めっきにおいて、これまで厳
密なヘッド高さの制御が行われていないのは空中ポット
に関する工業的な検討がまだ不充分なためと考えられる
。

［発明が解決しようとする課題］ 溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造に際して、亜鉛浴周辺での従来技術における問題点を
検討した結果、本発明ではジンクロールを省略しながら
両面めっきすることを目標にして、空中ポットを製造装
置に採用することとした。亜鉛浴中での浸漬時間を規定
し、Ａβ冨化層の生成を調整するための空中ポットにお
けるヘッド高さ制御機構とめっき金属の供給機構として
１本発明では次のような製造装置を提案する。

〔課題を解決するための手段Ｊ 本発明は、溶融めっき金属浴を保持した容器の底部に設
けた開口部から被めっき鋼板を連続的に浴中に侵入せし
め、めっき金属層の付着した鋼板を浴の上方に引き上げ
ることによって溶融金属めっき鋼板を製造する溶融金属
めっき鋼板の製造装置に通用され、次の技術手段を採っ
た６すなわち、 ■容器に隣接して配設され、容器の内底面位置より低い
位置に内底面を有すると共に下部を容器下部と連通した
めっき金属の溶解炉と。

■容器と溶解炉間で溶融めっき金属を循環撹拌する手段
と、 ■溶解炉内に昇降自在に配設され容器内の溶融金属浴ヘ
ッド高さを調節するプランジャーと、 ■容器内のヘッド高さを連続的にオンライン測定する湯
面計と、 ■湯面計の測定結果に基いてプランジャーを昇降させる
制御装置と からなることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造装
置である。

溶解炉及び容器内の溶融めっき金属の総量をオンライン
測定する秤量装置及び秤量装置の測定結果に基づいて浴
解炉内に固体めっき金属の小塊を補給する補給装置を備
えるとさらに好適である。

さらに、溶解炉に溶融金属めっき浴の温度調整手段を設
けてもよい。

〔作用］ 本発明の具体的構成及び作用について次に説明する。

本発明では溶融亜鉛めっき浴の容器として、第１図に示
すような金属溶解炉ｌを併置した空中ポット８を用いる
。空中ポット８の細部は第２図に小される。すなわち本
装置は、溶融亜鉛浴６を保持する空中ポット８の底部９
の開口部４からシール板５を介して薄鋼板２を連続的に
侵入させて、鋼板２面に溶融亜鉛を付着させてからほぼ
垂直方向に通板し、亜鉛浴６上方に設けたガスワイパー
７によって鋼板面に付着した過剰の溶融亜鉛を除去して
めっき鋼板を製造するものである。なお、３はサポート
ロールを示す。

空中ポット８に隣接してポットの内底面より低い位置に
内底面を有すように連通配置された亜鉛の溶解炉ｌから
溶融亜鉛を空中ポット８に循環させて補給するが、空中
ポット８における溶融亜鉛浴のヘッド高さをオンライン
測定する湯面計１２を設けるとともに、湯面計１２の測
定結果を基に空中ポット８におけるヘッド高さが目標値
になるように、プランジャー１５の押込位置を連続的に
制御するプランジャー駆動制御部１３と、駆動制御部１
３からの出力に基づいてプランジャー１５を連続的に昇
降させるプランジャー駆動装置１４とを設置し、さらに
、溶解炉ｌと溶融亜鉛を保持する空中ポット８との間で
溶融亜鉛を循環させるポンプ１６を設けた。

亜鉛溶解炉１の内底面を空中ポット８の内底面より低い
位置に設けることにより、めっき開始前及びめっき終了
後に溶解炉１内のプランジャー１５を引き上げておくこ
とで、容易に空中ポット８内の溶融亜鉛を空にすること
ができ、開始終了の操作が迅速に行われる利点を有する
。

ここで溶融亜鉛のヘッド高さを測定する湯面計１２とし
ては光学的に測定するレーザー液面計などを有利に用い
ることができる。空中ポット内の溶融亜鉛量を空中ポッ
トとともに秤量し、溶融亜鉛重量からヘッド高さを算出
することも不可能ではないが、溶解炉との接続や通板す
る鋼板の接触による機械的な外乱のために精度の高い測
定は極めて困難である。

亜鉛洛中に浸漬されるプランジャー１５の少なくとも表
面の材質は溶融亜鉛に対する耐溶損性や耐熱衝撃性に優
れていることが必要である。例えば窒化硼素、窒化珪素
、炭化珪素、グラファイト、及び窒化珪素−窒化硼素、
炭化珪素−窒化硼素、アルミナ−グラファイト等のセラ
ミックスを主体とする焼結体及び複合焼結体を単体で用
いるか、或はこれらのセラミックス片で金属ブロック表
面上を被覆して用いたり、或は耐熱金属にセラミックス
を溶射して用いることができる。

本発明の製造装置を用いて具体的に亜鉛めっき鋼板を製
造する場合、次のように行われる。すなわち、前述した
ように、亜鉛浴６を保持する空中ポット８の底部９の開
口部４からシール板５を介して薄鋼板２を連続的に浸入
させて、鋼板面に溶融亜鉛を付着させてからほぼ垂直方
向に通板し、亜鉛浴６上方に設けたガスワイパー７によ
って鋼板面に付着した過剰の溶融亜鉛を除去する。

この時、空中ポット８における亜鉛浴のヘッド高さを湯
面計１２によってオンライン測定するとともに、湯面計
１２の測定結果を基に、空中ポットにおけるヘッド高さ
が目標値になるように、プランジャー制御装置１３及び
プランジャー駆動装置１４によってプランジャー１５を
連続的に昇降させる。このように亜鉛浴のヘッド高さを
目標値に維持した状態において、溶解炉ｌと亜鉛浴を保
持する空中ポット８との間でポンプ１６によって亜鉛浴
を循環し撹拌させる。循環ポンプ１６は亜鉛浴の温度や
組成を均一にする働きをもつ、このような循環ポンプは
機械式の溶湯ポンプや電磁ポンプ等が好適に使用出来る
。

また、本発明では前述した製造装置において、さらに、
溶解炉１及び空中ポット８の重量とともに亜鉛浴６の総
量をオンライン測定する秤量装置２０、及び秤量装置２
０の測定結果を基に亜鉛浴量が目標値になるよう、固体
亜鉛の小塊を一湾解炉１に供給する補給部２２、補給部
２２の運転を制御する運転制御部２１を設けることが好
ましい。

このような装置を設けることにより、溶解炉ｌ及び空中
ポット８の重量とともに亜鉛浴６の総量を秤量装置２０
によってオンライン測定し、秤量装置２０の測定結果を
基に亜鉛浴量が目標値になるように、運転制御部２１か
らの出力に基づいて補給装置２２を運転して、固体亜鉛
の小塊を溶解炉ｌに供給することができ、被めっき鋼板
に付着して持出されるめっき亜鉛量にバランスする亜鉛
の補給が容易に行える。

ここで、溶解炉ｌ及び空中ポット８の重量とともに亜鉛
浴６の総量をオンライン測定する秤量装置２０では、通
板する鋼板２の接触や固体亜鉛の投入による機械的な外
乱のために精度の高い秤量は困難であるが、空中ポット
による溶融亜鉛めっきにおいで重要な亜鉛浴６のヘッド
高さは、プランジャー１５の押込によって目標値に維持
されているので問題はない。

さらに溶融亜鉛量を測定する手段としては、＠述の秤量
装置２０からの測定結果を用いる代わりに、プランジャ
ー１５の押込量と亜鉛浴６のヘッド高さから計算する手
段もある。

良好な溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼
板を製造するには、亜鉛浴中に鋼板を浸漬した段階で適
切なＡＩ２冨化層を形成させることが重要である。その
ための一つの要因は亜鉛浴の適正な温度管理である０本
発明では、溶融亜鉛の浴温を溶解炉側において調整して
いるが、空中ポット側に加熱装置を設置した場合には、
亜鉛めっきを施す鋼板面での局部的な温度不均一が生じ
やすく、これが「めっきむら」として鋼板の表面欠陥に
なりやすいからである。

すなわち、溶解炉に誘導加熱装置を設けることによって
、固体亜鉛の投入があっても容易に目標温度に調整する
ことができるのである。

なお、本発明装置を用いて溶融金属めっきを行う場合に
も連続的に空中ポット内に侵入してくる鋼板からの入熱
或は抜熱は、金属浴にとって極めて大きな温度変動因子
であるから、空中ポットへの侵入板温はできるだけ一定
であることが必要である。

本発明の実施例では、第１図に示すように、亜鉛浴６の
温度を測定する温度計２３、温度計２３の温度により加
熱装置２５を調整する温度調整装置２４を備えた。

〔実施例１ 次に、本装置を使用して薄鋼板に溶融亜鉛をめっきした
実施例について説明する。板幅３００ｍｍ、板厚０．７
　ｍ　ｍの極低炭素鋼板を窒素と水素の混合ガスによる
還元性雰囲気中で８００℃において焼鈍してから、４６
５℃まで冷却した後、デフレクタ−ロールで鋼板の進行
を垂直方向に変化させ、次いでサポートロールで固定し
てから第１図に示す空中ポット８の底部にある開口部か
ら侵入させた。空中ポット８における溶融亜鉛浴のへ・
ンド高さを１００ｍｍ、溶融亜鉛浴温を４６５℃とした
状態において、薄鋼板を７０ｍ／分のライン速度で通板
し、Ｎ２ガスワイパーによって溶融亜鉛の付着量を４５
　ｇ　／　ｍ　２に制御した。ここで空中ポット８にお
ける溶融亜鉛浴のヘッド高さはレーザ液面計１２でオン
ライン測定し、ヘッド高さが１００ｍｍになるようにプ
ランジャー１５の押込量を制御装置１３とプランジャー
駆動装置１４によって調整したところ、操業中における
ヘッド高さは１００ｍｍ±３ｍｍ以内に維持された。ま
た溶解炉ｌと空中ポット８の重量とともに溶融亜鉛量を
秤量装置２０によって計測し、溶解炉ｌと空中ポット８
内を循環する溶融亜鉛量が常に３００ｋｇになるように
、補給装置２２を運転して固体亜鉛の小塊を溶解炉に投
入したところ、操業中における溶融亜鉛量は３００ｋｇ
ｆｌＯｋｇ以内に維持された。また洛解炉内の誘導加熱
装置２５、温度調整装置２４を用いて、溶融亜鉛の温度
を制御したが、操業中の浴温は４６５±２℃であった。

以上に述べた状態を維持しながら長時間にわたって安定
なめつき操業を持続することができた。

なお以上の説明においては薄鋼板への溶融亜鉛めっきの
例に関してのみ述べたが、これは本発明を溶融ＡＰ及び
溶融Ａｊ２合金めっき等の他の溶融金属めっきにも適用
すること、また過剰の溶融金属のワイピングを行った後
に鋼板及びめっき金属層を加熱して合金化することを妨
げるものではない。

〔発明の効果Ｊ 以上述べたように、本発明の溶融金属めっき鋼板の製造
装置によれば、表面欠陥の原因となりやすいジンクロー
ルなどの浴中機器を用いることなく、溶融亜鉛めっき鋼
板を長時間にわたって安定に製造することができるので
、産業上の意義は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面の説明図、第２図は第
１図の空中ポットの縦断面の説明図、第３図は従来例の
装置の縦断面の説明図である。 ｌ・・・溶解炉 ３・・・サポートロール ５・・・シール板 ７・・・ガスワイパー ９・・・底部 １２・・・湯面計 １４・・・駆動装置 １６・・・循環ポンプ ２１・・・運転制御部 ２３・−・温度計 ２５・−加熱装置 ２・・−鋼板 ４−・・開口部 ６・・・亜鉛浴 ８・・・空中ポット ０−・・ジンクロール ３−・−制御装置 ５・−プランジャー ０・・・秤量装置 ２・・・補給部 ４・・−温度調整装置 願人　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融めっき金属浴を保持した容器の底部に設けた開
   口部から被めっき鋼板を連続的に該浴中に侵入せしめ、
   めっき金属層の付着した鋼板を該浴の上方に引き上げる
   ことによって溶融金属めっき鋼板を製造する溶融金属め
   っき鋼板の製造装置において、 該容器に隣接して配設され該容器の内底面 位置より低い位置に内底面を有すると共に下部を該容器
   下部と連通しためっき金属の溶解炉と、該容器と該溶解
   炉間で溶融めっき金属を循環撹拌する手段と、該溶解炉
   内に昇降自在に配設され該容器内の溶融金属浴ヘッド高
   さを調節するプランジャーと、該容器内の該ヘッド高さ
   を連続的にオンライン測定する湯面計と、該湯面計の測
   定結果に基いて該プランジャーを昇降させる制御装置と
   からなることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造装
   置。 ２　該溶解炉及び該容器内の溶融めつき金属の総量をオ
   ンライン測定する秤量装置及び該秤量装置の測定結果に
   基づいて該溶解炉内に固体めっき金属の小塊を補給する
   補給装置を備えた請求項１記載の溶融金属めっき鋼板の
   製造装置。 ３　該溶融金属めっき浴の温度調整手段を該溶解炉に付
   設した請求項１又は２記載の溶融金属めっき鋼板の製造
   装置。