JPH05271893A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法と製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドロス等に起因する表面欠陥のない溶融亜鉛
めっき鋼板を製造する。 【構成】 めっき槽１からめっき液を金属ポンプ６を用
いて補助槽２に汲み出し、Alを添加してドロスをトップ
ドロスとして浮上分離し、清浄液に成分調整を行ってか
ら金属ポンプ７を用いてめっき槽１に循環させ、めっき
浴中の鋼板３の表面に吹付けノズル５から吹き付ける。 【効果】 溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥が大幅に減少
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥の少ない溶融
亜鉛めっき鋼板の製造方法とそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、薄鋼板( 以下、単に「鋼板」とい
う）に要求される仕様が厳しくなり、耐食性についても
特に建材、家電、自動車用には使用条件が厳しくなって
きていることから、そのような用途にはめっき鋼板が一
般的となってきている。めっき鋼板として現在最も多く
使用されているのは溶融亜鉛めっき鋼板である。通常、
溶融亜鉛めっき鋼板はさらに塗装して用いられ、耐食性
はもちろん塗装後の仕上がり表面の平滑性、塗装面との
密着性などが要求されるため、めっき面の表面性状は重
要である。

【０００３】溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状を悪化させ
る表面欠陥の一つとして、めっき槽中に浸漬された鋼板
から溶出したFeとめっき浴中のZnとが反応して生成する
ドロスが鋼板表面に付着して発生する欠陥がある。溶融
亜鉛めっき鋼板の場合、めっき浴中に浮遊するドロスに
起因する欠陥としてはプレス時に表面不均一部分が生じ
て鮮映性が害されるプレスブツと呼ばれるものと、表面
不均一部分が局部電池を形成し耐食性を劣化させるドロ
スブツと称するものとがあり、一方めっき面の表面酸化
による表面欠陥としては、めっき鋼板表面に酸化物が付
着するとこれが押込まれて生じる表面疵、あるいは表面
酸化による外観悪化が挙げられる。

【０００４】これらの表面欠陥は、前述のように、溶融
亜鉛めっき鋼板の外観を著しく損なうばかりでなく加工
時に凸欠陥となる等の不具合を生じるため、従来よりこ
のドロスに起因する表面欠陥を防止しようとする試みは
幾つか提案されている。特公昭57−58434 号公報により
提案された方法は、隔壁によりめっき槽とAl反応槽とを
分けて高Al操業を行うとともに、めっき浴の撹拌を行う
ことによりボトムドロスをトップドロス化してボトムド
ロスを除去する方法である。

【０００５】この方法によれば、高Al操業時にはドロス
はAlと反応して浮遊し易くなるのに対し、低Al操業時、
すなわちガルバニール鋼板 (合金化処理鋼板) 製造時に
はAlと反応して生ずる軽いドロスは生成せずZnと反応し
てできた重いボトムドロスがAl反応槽底部に溜まる一方
となり、これを除去できないのが実状である。また、ド
ロス除去のため反応槽で攪拌を行うため、空気中の酸素
を巻込み、めっき浴の酸化を促進し、亜鉛歩留りおよび
品質管理上問題と言える。

【０００６】特開昭62−202070号公報、特開平１−1470
47号公報さらには特開平３−75348号公報には、めっき
浴に、濾過処理またはAl添加処理を行うことにより、浴
中ドロスをめっき槽外に排出する方法が、また特公昭56
−503 号公報、特開昭55−134164号公報さらには特開昭
53−88633 号公報には、鋼板の温度を制御してFeの溶出
を防止しようとするものや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もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドロス
をめっき槽外に排出する方法では、浄化する対象をめっ
き槽全体としているため、設備投資が膨大になるという
問題がある。また、鋼板の温度をめっき浴温より低下し
てもFeの溶出を防止するには充分でない。さらに、ワイ
ピング時に雰囲気酸素を制限すれば確かに亜鉛の酸化防
止効果は認められるものの、FeとZnとの金属間化合物の
生成を防止することはできない。

【０００８】特に、近年のように自動車用鋼板を主体
に、合金化処理鋼板の需要が益々増加している中にあっ
て、高品質化のニーズも高まってきている。このような
背景の中、低Al操業であってもドロスに起因する表面欠
陥が発生しない溶融亜鉛めっき鋼板の製造技術の確立が
求められている。

【０００９】したがって、本発明の目的は、低Al操業で
あっても浴内におけるドロスの鋼板表面への付着による
ドロス欠陥などの表面欠陥が発生しない溶融亜鉛めっき
鋼板を安価に製造することができる溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法とそのための製造装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願人は特願平３−25
8080号により、めっき槽に近接させて、めっき浴の一部
を回収して静置する沈降槽と、沈降槽の上澄み清澄液を
収容する貯槽と、貯槽からの清澄液を循環させてめっき
鋼板に吹き付ける吹き付けノズルとを備えた装置を用い
て、めっき槽内で発生するドロスのうち球相当径50μm
以上の粗大粒子はめっき槽外の沈降槽において沈降処理
を行うことにより除去する技術を提案した。

【００１１】この技術によれば、確かに低Al操業であっ
てもめっき浴におけるドロスの鋼板表面への付着による
ドロス欠陥等の表面欠陥が発生しない溶融亜鉛めっき鋼
板を安価に製造することができる。

【００１２】しかし、本発明者はさらに検討を重ねた結
果、この技術ではドロスの沈降処理に比較的長時間を要
するためその改善が必要であることを知見し、さらに鋭
意検討を重ねた。そして、めっき液の清浄化を、沈降槽
において単にドロスの沈降を待つことにより行うのでは
なく、沈降槽の代わりに補助槽を設けてこの補助槽内に
汲み出しためっき液にアルミニウムを添加して清浄化し
清浄化されためっき液をめっき槽に戻すことにより、短
時間でドロスの除去を行うことができるとともに補助槽
の処理量を低減できコスト低減を図れることを知見し
て、本発明を完成した。

【００１３】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
融亜鉛めっき浴に連続的に侵入させた鋼板を、溶融亜鉛
めっき浴中に設けたシンクロールを周回させて方向を変
えてから溶融亜鉛めっき浴より引き上げる溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法であって、めっき槽外に補助槽を少な
くとも一つ設けておき、めっき槽から補助槽にめっき液
を汲み出し、補助槽内のめっき液にアルミニウムを添加
することによりドロスをトップドロスとして浮上・分離
して清浄化し、清浄化しためっき液をめっき槽内の鋼板
の表面に吹き付けることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法である。

【００１４】別の観点からは、本発明は、図１にその一
例を示したように、めっき槽本体１と、めっき槽１から
のめっき液を一部回収してめっき液中のドロスをトップ
ドロスとして浮上分離する少なくとも一つ設置された補
助槽２と、補助槽２からの清浄化しためっき液をめっき
槽１内のめっき鋼板の表面に吹き付ける吹き付けノズル
５とを備えたことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製
造装置である。上記の本発明にかかる溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法では、清浄液のアルミニウム濃度の調整を
行ってからめっき鋼板の表面への吹き付けを行うことが
望ましく、この調整は、補助槽内で行うことがさらに望
ましい。

【００１５】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明は、略述すれば、ドロスの付着等に起因する表面欠
陥が発生しない溶融亜鉛めっき鋼板を得るために、従来
から用いてきた溶融亜鉛めっき槽の近傍に独立させて補
助槽を少なくとも一つ新設するとともに溶融亜鉛めっき
槽内に収容されているめっき液の一部を補助槽を経由し
て循環することが可能なように構成する。

【００１６】そして、溶融亜鉛めっき槽からめっき液の
一部を補助槽に汲み出し、補助槽にアルミニウムを添加
してめっき液中のドロスをトップドロスとして浮上さ
せ、その後適宜手段によりこの浮上したトップドロスを
めっき槽外に除去すれば、ドロスのめっき槽外への排
出、すなわちめっき液の清浄化を迅速・確実に行うこと
ができる。

【００１７】このようにして清浄化されためっき液をめ
っき槽に戻して、めっき槽内のめっき鋼板の表面および
近傍に吹き付けることにより、めっき鋼板の表面および
その近傍には、溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥に影響を
与えるドロスが存在しなくなるため、表面欠陥の発生を
防止することができる。

【００１８】清浄液は、補助槽内のめっき浴のAl濃度を
めっき槽内のめっき浴のAl濃度とほぼ同程度とするた
め、例えばドロスの浮上時といった待期時間に補助槽を
利用して成分調整を行ってから、吹き付けることが、生
産性および品質の観点から望ましい。

【００１９】このような本発明にかかる溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法を実施する装置は、特定の装置には限定
されない。例えば、めっき槽本体と、めっき槽からのめ
っき液を一部回収してめっき液中のドロスをトップドロ
スとして浮上分離する少なくとも一つ設置された補助槽
と、補助槽からの清浄化しためっき液をめっき槽内のめ
っき鋼板の表面に吹き付ける吹き付けノズルとを備えた
溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置を例示することができ
る。めっき槽本体は、通常使用される溶融亜鉛めっき槽
であれば如何なるものであってもよく、何ら限定を要さ
ない。

【００２０】補助槽は、溶融亜鉛めっき槽から汲み出し
ためっき液を滞留させておき、アルミニウムを添加する
ことによりめっき液中のドロスをトップドロスとして浮
上分離し、さらに清浄化されためっき液のAl濃度を調整
するためのめっき液収容槽である。したがって、補助槽
の設置数は一つである必要はなく、一次補助槽、二次補
助槽・・・といったように複数設け、段階的にめっき液
中のドロスの除去を行ってもよい。また、補助槽をめっ
き槽に直列に二つ設けた場合には一つはAl添加用とし、
もう一つはAl除去剤添加用として用いてもよい。なお、
補助槽内ではAlを添加してFe−Al系金属間化合物を生成
する反応を行うため、反応を促進するための加熱装置を
補助槽に設けておくことが望ましい。

【００２１】吹付けノズルの型式等は何ら限定を要さな
い。例えば、後述する図2(a)および図2(b)に示すような
形状の吹付けノズルであってもよい。さらに、本発明を
添付図面を参照しながら詳述する。

【００２２】図１は、本発明にかかる装置の一例の構成
を模式的に示す説明図である。同図において、めっき槽
１から金属ポンプ６等によりめっき槽１の直近に配置し
た補助槽２にめっき液を汲み出す。汲み出されためっき
液中には、Fe−Zn系の金属間化合物 (ドロス) が存在す
る。補助槽２では、アルミニウムをアルミニウム含有イ
ンゴット等の形でめっき槽１から汲み出されためっき液
に添加するが、めっき液中のドロスとアルミニウムとが
次式に従って反応し、Fe−Al系の金属間化合物に変化す
る。

【００２３】Fe−Zn系金属間化合物＋Al→Fe−Al系金属
間化合物＋Zn・・・・・(1) Fe−Al系金属間化合物は、めっき浴に比較し比重が小さ
いため、めっき浴表面に浮上する傾向があり、適当な反
応時間および浮上時間を確保することにより、補助槽２
内のめっき浴中は金属間化合物が存在しない清浄液とな
る。また、表面に浮上したFe−Al系金属間化合物は、例
えばステンレス鋼製の金網等で掬うことにより簡単に補
助槽２外に排出できる。

【００２４】以上のような手順で沈降槽２中で清浄化さ
れためっき浴は、めっき槽１へ戻されるが、さらにアル
ミニウムを含有しない亜鉛浴を投入すること、またはAl
除去剤 (塩化アンモニウム等：浴中アルミニウムは塩化
アルミニウムとなって浴中アルミニウム濃度は低下す
る) を投入すること等により、製品に適したアルミニウ
ム濃度に調整されてから、金属ポンプ７によりめっき槽
１内に戻される。

【００２５】戻されためっき液は、鋼板３と吹付けノズ
ル５との近傍の斜視図である図2(a)または図2(b)に示す
ような形状の吹付けノズル５等により溶融亜鉛めっき鋼
板３の片面または両面に直接吹き付けるようにし、鋼板
３の近傍が清浄なめっき液により覆われるようにする。
なお、吹き付けノズルの具体的形状は限定を要するもの
ではなく、図2(a)または図2(b)に示す形状はあくまでも
例示である。

【００２６】鋼板３は、ドロスが含まれないめっき液に
覆われるため、鋼板３の表面へのドロスの付着は発生し
ない。鋼板３に清浄なめっき液を吹き付ける部位は鋼板
３の全体が望ましいが、ドロス欠陥の最も発生し易いの
はシンクロール４と鋼板３とで挟まれる三角形状部 (シ
ンクロール４の近傍部) であるため、この三角形状部に
集中的に吹付けを行っても充分なドロス付着防止効果が
得られる。

【００２７】ここまでの説明では、鋼板表面に吹き付け
るめっき液は補助槽２により完全に清浄化されたものを
用いる態様を例にとったが、本発明では、必ずしも補助
槽２で完全な清浄化を図る必要はない。鋼板３の表面に
付着した金属間化合物の最大の問題は溶融亜鉛めっき鋼
板のプレス加工時における凸欠陥の発生であるが、この
凸欠陥はめっき鋼板３の表面に付着した金属間化合物の
大きさに依存し、付着した全てのドロスが表面欠陥の原
因となるのではないからである。

【００２８】したがって、清浄化の最低限度は、めっき
鋼板の表面に吹き付けることにより従来よりも表面欠陥
の発生を抑制できる程度とすればよく、適宜決定すれば
よい。

【００２９】次に、図３を参照しながら、本発明にかか
る装置の他の例を詳述する。図３は、本発明にかかる溶
融亜鉛めっき鋼板の製造装置の他の一例を示す説明図で
ある。前述の図１に示す装置とは、補助槽２にさらに補
助槽９を金属ポンプ８を介して直列に接続し、補助槽９
からめっき槽１に循環するように構成してある点であ
り、他の装置の構成は基本的に同じである。

【００３０】鋼板３は、めっき槽１内に案内され、めっ
き浴に侵入・浸漬されながらシンクロール４の回りを周
回して上方に引上げられ、めっき槽１外に搬出されて、
溶融亜鉛めっきを行われている。

【００３１】溶融金属ポンプ６および９を設けてめっき
浴を補助槽２、補助槽９の順に汲み出し、金属ポンプ７
により補助槽９からめっき槽１に戻すように構成されて
いる。したがって、補助槽を一つ設けた図１に示す装置
よりもめっき液の清浄度を高めることができるとともに
鋼板３に吹き付けるめっき液のAl濃度の調整を確実に行
うことができる。

【００３２】以上説明してきた本発明によれば、溶融亜
鉛めっき鋼板の製造において、表面欠陥の発生を防ぐこ
とができ、また補助槽内のめっき液はめっき槽内の鋼板
表面に吹き付けるため、補助槽内における処理量、すな
わち補助槽の大きさを低減することができ、設備投資の
増加を抑制することができる。以下、本発明を実施例を
参照しながら詳述するが、これは本発明の例示であり、
これにより本発明が限定されるものではない。

【００３３】

【実施例１】図１に示す本発明にかかる溶融亜鉛めっき
鋼板の製造装置を用いて、Al濃度0.12重量％、Fe濃度0.
05重量％を含む溶融亜鉛めっき浴100kg を連続溶融亜鉛
めっき槽１から汲み出し、加熱装置を備えた補助槽２に
収容した。補助槽２内のめっき液を加熱しながらAl粒を
添加してAl濃度が0.3 重量％となるように調整しなが
ら、前述の図2(a)に示す形状のスリット状ノズルを用い
て、めっき鋼板の表面に吹き付けた。

【００３４】この吹き付けに際しては補助槽２内のめっ
き浴を試験用の攪拌機により10分間攪拌しその後静置し
て、所定時間毎にサンプリングを行った。サンプリング
材を分光分析して、めっき浴中のFe量 (ドロス量に対応
する) の変化を調べた。また、同時に凝固したサンプリ
ング材料を研摩して、サンプル中のFe−Al系化合物、Fe
−Zn系化合物の比率を求め、その比率より、前述の (1)
式に示した反応の反応率および反応にて生成したFe−Al
系化合物の平均粒径を求めた。結果を図４にグラフで示
す。図４において○印は反応率を、□印はFe−Al系金属
間化合物の平均粒径をそれぞれ示す。図４より、 (1)式
の反応は約１時間で完了し、またFe−Al系金属間化合物
の平均粒径は１時間後でも３μm であった。

【００３５】

【実施例２】図３に示す本発明にかかる溶融亜鉛めっき
鋼板の製造装置を用いて、試験を行った。めっき槽１(1
60t)の横に容量10ｔの補助槽２および９を設け、溶融金
属ポンプ６および８を用いてめっき浴を補助槽２および
９に汲み出した。補助槽２および９の浴温はめっき槽１
と同じになるように各補助槽に設置した加熱装置を用い
て設定した。金属ポンプ６、７、８の配管は、めっき浴
温の低下防止および凝固防止のためヒータにて保熱し
た。

【００３６】補助槽２には浴中アルミニウム濃度が0.3
重量％になるようにアルミニウム粒を添加した。所定時
間毎に補助槽２のサンプリングを行い、螢光Ｘ線にて浴
中Fe濃度、Al濃度を測定して浴中Fe濃度が0.55重量％以
下になったことを確認した後、ポンプ８を用いて補助槽
９に汲み出した。補助槽２へのアルミニウムの添加によ
って生成・浮上したFe−Al系金属間化合物は定期的にス
テンレス鋼製の金網により除去を行った。一方、補助槽
９中ではアルミニウムを含まない亜鉛インゴットを添加
して、めっき槽１と同じアルミニウム濃度に調整し、め
っき槽１での亜鉛消費量に見合った量を連続的にめっき
槽１の鋼板表面 (シンクロール４の接触面) に吹き付け
た。吹き付けに用いたノズルは、前述の図2(a)に示す形
状のスリット状ノズルである。その結果を従来法と比較
した。

【００３７】従来法では、ドロスの付着量は14.7個/100
m²であったが、本発明にかかる方法ではドロス付着によ
る欠陥が皆無になった。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、ド
ロス欠陥、表面酸化欠陥による表面疵および外観悪化等
が発生しない溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能
となった。また、本発明を小容量のめっき槽に適用した
場合、小ロット多品種生産への要請にスムーズに対応で
き、同時に省資源・省エネルギーの効果も大きい。以上
のように、本発明は、従来の溶融亜鉛めっきの考えを革
新的に変える時代の要請に合致した発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる溶融亜鉛めっき装置の一例の構
成を模式的に示す説明図である。

【図２】図2(a)および図2(b)は、ともに、本発明にかか
る溶融亜鉛めっき装置で用いる亜鉛吹付けノズルの一例
を示す説明図である。

【図３】本発明にかかる溶融亜鉛めっき装置の他の一例
の構成を模式的に示す説明図である。

【図４】実施例１の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１：めっき槽 ２：補助槽 ３：鋼板 ４：シンクロール ５：吹付けノズル ６：金属ポンプ
（１→２） ７：金属ポンプ（２→１、９→１） ８：金属ポンプ
（２→９） ９：補助槽

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融亜鉛めっき浴に連続的に侵入させた
   鋼板を、該溶融亜鉛めっき浴中に設けたシンクロールを
   周回させて方向を変えてから該溶融亜鉛めっき浴より引
   き上げる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、めっ
   き槽外に補助槽を少なくとも一つ設けておき、前記めっ
   き槽から前記補助槽にめっき液を汲み出し、補助槽内の
   めっき液にアルミニウムを添加することによりドロスを
   トップドロスとして浮上・分離して清浄化し、清浄化し
   ためっき液を前記めっき槽内の鋼板の表面に吹き付ける
   ことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 めっき槽本体と、該めっき槽からのめっ
   き液を一部回収してめっき液中のドロスをトップドロス
   として浮上分離する少なくとも一つ設置された補助槽
   と、該補助槽からの清浄化しためっき液をめっき槽内の
   めっき鋼板の表面に吹き付ける吹き付けノズルとを備え
   たことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置。