JPH0688178A - ドロス除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶融亜鉛めっき鋼板の表面に付着してめっき鋼
板に表面欠陥を生じさせるドロスをめっき浴から効果的
に除去する方法の提供。 【構成】めっき槽１からめっき浴を汲み出し、補助槽２
に容れて粒径の大きいドロスを沈降させて分離し、次い
で、その上澄み液を他の補助槽３に導き、アルミニウム
を加えてアルミニウムと浴中に残留している微細なドロ
スとを反応させ、生成したFe−Al系化合物を浮上させて
分離し、この清浄化されためっき浴を補助槽４に容れて
塩化物を加えてアルミニウム濃度を調整（補助槽３で行
ってもよい）した後、めっき槽１に戻す。戻す際に、ス
リットノズル11を用いて鋼板６の表面に直接吹き付ける
と、表面欠陥の発生防止に一層効果的である。

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の
製造に用いられるめっき浴のドロス除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥の一つと
して、めっき槽中に浸漬された鋼板から溶出したFeとめ
っき浴のZnが反応して生成するドロス（Fe−Zn系化合
物）が鋼板表面に付着して発生する欠陥がある。この欠
陥は外観の美麗さ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問題を生じるため、何らかの対策が
求められている。

【０００３】この問題を解決する方法として、欠陥発生
の原因となるドロスを濾過処理やアルミニウム添加処理
などによってめっき槽外に排出する方法が提案されてい
る（例えば、特開昭62−202070号公報、特開平１−1470
47号公報、特開平３−75348号公報など参照）。また、
ドロスの発生を防止し、あるいは発生量を低く抑えるた
めに、鋼板の温度を浴温よりも低く制御することにより
Feの溶出を防止しようとする方法も提案されている（例
えば、特公昭56−503 号公報、特開昭55−134164号公
報、特開昭53−88633 号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
濾過処理によりドロスを除去する方法では、大量のめっ
き浴を処理する場合、フィルターのコストが膨大にな
る。また、アルミニウムを添加して処理する方法では、
ドロスの径が大きい場合、ドロスとアルミニウムとの反
応に時間がかかり、実用的ではない。一方、鋼板の温度
を浴温より低下させる方法もFeの溶出を防止するには十
分ではなく、大きな効果は期待できない。

【０００５】ドロスには、前記のようにめっき浴中でFe
とZnが反応して生成するドロス（ボトムドロス）の他
に、めっき浴の表面で亜鉛が酸化されて生じるドロスが
ある。

【０００６】このドロスについては、ワイピング時に雰
囲気中の酸素を制限することにより、亜鉛の酸化を防止
してその発生を抑制することができるが、めっき浴中で
生成するドロスに対しては抑制効果はない。

【０００７】上記のように、めっき浴中のドロスを効果
的に除去する方法ないしはドロスの発生を抑える方法
は、未だ確立されてはいない。

【０００８】本発明は、鋼板の表面に付着してめっき鋼
板に表面欠陥を生じさせるドロスをめっき浴から除去す
ることができる、効果的で、かつ実用的な方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記 (1)
および(2) のドロス除去方法にある。

【００１０】(1) 溶融亜鉛めっき槽からめっき浴を汲み
出し、このめっき槽に近接して設けられた複数の補助槽
の一つに容れて粒径の大きいドロスを沈降分離し、次い
で、その上澄みのめっき浴を他の補助槽に導き、この浴
のアルミニウムの濃度を高めてアルミニウムと浴中に残
留している微細なドロスとを反応させ、生成したFe−Al
系化合物を浮上分離し、この清浄化されためっき浴に塩
化物を加えてアルミニウム濃度を調整した後、この浴を
めっき槽に戻すことを特徴とするめっき浴のドロス除去
方法。

【００１１】(2) 前記(1) の方法でドロスを除去しアル
ミニウム濃度を調整しためっき浴、または、Fe−Al系化
合物の生成反応の途中のめっき浴に塩化物を加えてアル
ミニウム濃度を調整しためっき浴をめっき槽内の鋼板表
面に直接吹き付けることを特徴とするめっき浴のドロス
除去方法。

【００１２】前記のアルミニウムの濃度を高める方法と
しては、例えば、アルミニウムを含有する亜鉛インゴッ
ト、アルミニウム粒などを直接浴中に添加してやればよ
い。

【００１３】また、清浄化されためっき浴に加える塩化
物としては、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化
マグネシウムなどが好適である。

【００１４】

【作用】以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明を実施するための装置の一例
の構成を示す図である。この図において、１はめっき
槽、２、３および４はそれぞれめっき槽１に近接して設
けられた補助槽、５はシンクロール、６は鋼板で、７、
８、９および10はいずれもめっき浴を移送するための溶
融金属ポンプである。また、11はドロスを除去した後の
めっき浴を鋼板の表面に吹き付けるためのスリットノズ
ルである。

【００１６】この装置を用いて本発明方法を実施するに
は、まず、めっき槽１から溶融金属ポンプ７によりドロ
スを含んだめっき浴をめっき槽１に近接して配置された
補助槽２に汲み出す。汲み出されためっき浴中には粒径
の異なるFe−Zn系の化合物（FeとZnの金属間化合物）で
あるドロスが存在するが、ドロスの比重(7.2g/cm³)が浴
の比重(6.9g/cm³)より大きいことを利用して粒径の大き
いドロスを沈降させて分離する。沈降速度は、ストーク
スの法則を利用して求められる、粒子が流体中を沈降す
るときの速度を表す公知の式から明らかなように、粒径
の２乗に比例して速くなるので、粒径の大きなドロスが
優先的に沈降する。

【００１７】次いで、微細なドロスを含んだ上澄みのめ
っき浴を補助槽２から金属ポンプ８により補助槽３に汲
み出す。補助槽３ではアルミニウム含有亜鉛インゴット
などを添加してアルミニウムの濃度を高める。浴中の微
細なドロス、すなわち、Fe−Zn系金属間化合物はこのア
ルミニウムと下記 (1)式に従って反応し、Fe−Al系の金
属間化合物に変化する。

【００１８】 Fe−Zn系金属間化合物＋Al → Fe−Al系金属間化合物＋Zn ・・・(1) 図２は、前記のFe−Zn系金属間化合物とAlからFe−Al系
金属間化合物が生成する反応の反応率とFe−Al系金属間
化合物の平均粒径の経時変化を示したものである。図中
の反応率は、Al濃度が0.12重量％、Fe濃度が0.05重量％
である溶融亜鉛めっき浴 100kgを実操業中の連続溶融亜
鉛めっき槽から汲み出し、加熱装置を有する小型ポット
に容れ、加熱しながらアルミニウム粒を添加して浴中の
アルミニウム濃度を 0.3重量％とし、これを試験用の攪
拌機で十分間攪拌した後静置し、所定時間ごとにサンプ
リングして各サンプル中のFe−Al系化合物とFe−Zn系化
合物の比率を求め、その比率から算出した。Fe−Al系化
合物とFe−Zn系化合物の比率は、サンプリングした材料
の断面を 500倍の金属顕微鏡視野の下で、その視野下に
100個の格子点を有する格子板を挿入し、格子点上のFe
−Al系化合物およびFe−Zn系化合物の数をカウントして
得られた面積率から求めた。なお、観察視野数は10であ
る。

【００１９】また、図中のFe−Al系金属間化合物の平均
粒径については、各サンプルを研磨し、 500倍の金属顕
微鏡視野の下で、Fe−Al系化合物30個についてその長辺
の長さを測定し、それらの平均値を平均粒径とした。

【００２０】図２の結果から、前記 (1)式の反応は約１
時間で完了し、また、Fe−Al系の金属間化合物の平均粒
径は１時間後でも３μｍ程度であることがわかる。

【００２１】この反応はドロスの粒径が小さいほど進行
し易く、反応時間が短くなるので、上記のように沈降分
離によって粒径の大きいドロスを除去した後に行わせる
のである。これによって、粒径の大きなドロスおよび微
細なドロスを効率よく除去することが可能となる。

【００２２】Fe−Al系金属間化合物は溶融亜鉛浴に比較
して比重が小さく、浴の表面に浮上するので、十分な反
応時間と浮上時間をとることにより分離することができ
る。

【００２３】なお、表面に浮上したFe−Al系金属間化合
物はステンレス製の金網等で掬うことにより簡単に系外
に排出することができる。また、Feの溶融亜鉛浴への固
溶度は、図３に示すように、アルミニウム濃度の増加と
ともに低下するので、アルミニウムを浴中に添加するこ
とによってFe濃度を低くすることができ、Fe−Zn系化合
物であるドロスの形成が抑制されるので、ドロスを系外
に排出するのと同様の効果が期待できる。

【００２４】以上のような手順でめっき浴中のドロスは
効率よく除去される。しかしながら、このままではアル
ミニウム濃度が高すぎて操業には適さないので、この補
助槽３中の浴を溶融金属ポンプ９により補助槽４に移し
入れ、その中に塩化物（塩化アンモニウム、塩化ナトリ
ウム、塩化マグネシウム等）を投入してアルミニウム濃
度を調整する。浴中のアルミニウムはこの塩化物と反応
し、塩化アルミニウムまたはその複塩となって昇華し、
または浴面に浮上するので、容易に除去することができ
る。なお、塩化物の添加によるアルミニウム濃度の調整
は、補助槽３で微細なドロスを除去した後この槽３内で
行ってもよい。

【００２５】以上述べた方法が前記(1) の発明で、ドロ
スが除去され、適切なアルミニウム濃度に調整された溶
融亜鉛浴は、金属ポンプ10によりめっき槽１に戻され、
溶融亜鉛めっき浴として使用に供される。

【００２６】実操業においては、補助槽３での反応（前
記 (1)式の反応）が支配的であるため、この反応が終了
後、めっき浴を直ちに補助槽４に移し、補助槽４からめ
っき槽１への移送は補助槽３での反応速度に相当する速
度で徐々に行って、鋼板表面が常に清浄な浴で覆われる
ようにする。めっき槽１から補助槽２を経て補助槽３へ
の浴の移送は、補助槽３での反応が終了し、浴が補助槽
４へ送られた後即座に行う。補助槽２では、沈降時間を
長くするほどドロス（粒径の大きいドロス）の除去効果
は大きくなるが、槽２を通過させるだけでも実用上十分
な効果が得られる。

【００２７】(2) の発明は、前記の塩化物を加えてアル
ミニウム濃度を調整した亜鉛浴を補助槽４からめっき槽
１に戻す際に、その亜鉛浴をめっき槽内の鋼板表面に直
接吹き付ける方法である。

【００２８】吹き付け方法としては、例えば、図４の
(a) に示すように鋼板６の幅と同程度の長さのスリット
状の排出孔13を有するスリットノズル11から鋼板表面に
対して直角に吹き付ける方法が効果的であるが、図４の
(b) に示すように比較的短いスリット状の排出孔14を有
するスリットノズル12を用いて鋼板の幅方向端部から鋼
板表面に沿わせて吹き付けてもよい。このような方法を
とることによって、鋼板の近傍は常にドロスを除去した
直後の清浄な浴で覆われるので、鋼板へのドロスの付着
は起こらず、表面性状が一層優れた製品が得られる。

【００２９】ドロスを除去した後の清浄な浴を吹き付け
る部位は、めっき浴中に浸漬されている鋼板６全体とす
ることがもちろん望ましいが、ドロスの付着による欠陥
が最も発生しやすいのは、ドロスが沈降し易いシンクロ
ール５と鋼板６で囲まれた部分の近傍（図１のＡ部）に
ある鋼板の表面であるため、その部分に集中的に行って
も十分な効果が得られる。

【００３０】鋼板に吹き付けるめっき浴は、上記のよう
に完全に清浄化された浴ではなく、Fe−Al系化合物の生
成反応の途中のめっき浴に塩化物を加えてアルミニウム
濃度を調整しためっき浴でもよい。その理由は、鋼板に
付着したドロスに起因する問題のうちで最大のものはユ
ーザーでのプレス加工時に発生する凸欠陥であるが、こ
の凸欠陥の発生はドロスの大きさに依存し、径が30μｍ
以下のドロスの場合は欠陥とはならないからである。つ
まり、粒径の大きいドロスは補助槽２で沈降除去され、
さらに、補助槽３でアルミニウムとの反応で微細なFe−
Al系金属間化合物となるため、めっき浴中に存在するFe
−Zn系およびFe−Al系金属間化合物はいずれも粒径が極
めて小さく、プレス加工時に凸欠陥を生じさせることは
ない。

【００３１】

【実施例】図１に示した構成を有する装置を用いてドロ
ス除去試験を行った。めっき槽１の容量は 160トン、こ
のめっき槽１に近接して設けられている補助槽２、３お
よび４の容量はいずれも30トンである。なお、補助槽
２、３および４の浴温はめっき槽１と同じになるように
設定し、溶融金属ポンプ７、８、９および10の配管は浴
温の低下と、それに伴うめっき浴の凝固防止のためヒー
ターで 500℃に保熱した。

【００３２】まず、めっき槽１内の溶融亜鉛めっき浴30
トンを溶融金属ポンプ７を用いて補助槽２に汲み出し
た。このめっき浴を補助槽２で30分間静置して粒径の大
きいドロスを沈降させ、上澄み液を溶融金属ポンプ８で
静かに補助槽３に移し入れた。

【００３３】補助槽３では、浴中のアルミニウム濃度が
約 0.5重量％になるようにアルミニウム粒を添加し、20
分間保持した後、ドロスとアルミニウムとの反応により
生成し、浮上したFe−Al系化合物を除去した。この清浄
化されためっき浴を溶融金属ポンプ９で補助槽４に移し
入れ、塩化亜鉛を主体とする塩化物を添加し、十分攪拌
を行ってFe−Al系化合物を塩化物と反応させ、浴中のア
ルミニウム濃度を所定濃度(0.12 重量％）まで低下させ
た。

【００３４】上記の処理によりドロスを除去し、アルミ
ニウム濃度を調整しためっき浴を、溶融金属ポンプ10で
めっき槽１に移送し、前記の図４(a) に示したスリット
ノズル11を用いて鋼板表面に垂直に吹き付けた。この処
理を１週間継続し、その間のドロス量の経時変化を調査
し、従来のドロスの除去を行わない場合と比較した。

【００３５】なお、ドロス量は浴中のFe濃度と対応する
ので、Fe濃度で表した。

【００３６】調査結果を図５に示す。従来法では浴中の
Fe濃度は0.05重量％程度と高いが、本発明のドロス除去
方法を適用した場合は0.02重量％以下で、Fe固溶度(0.0
25重量％）よりも低く、極めて清浄な浴を得ることがで
きる。また、本発明方法を適用した場合、ドロスによる
表面欠陥の発生は皆無であった。

【００３７】

【発明の効果】本発明方法により、溶融亜鉛めっきの
際、鋼板の表面に付着してめっき鋼板に表面欠陥を生じ
させるドロスをめっき浴から効果的に除去することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための装置の一例の構成
を示す図である。

【図２】Fe−Zn系金属間化合物とAlからFe−Al系金属間
化合物が生成する反応の反応率とFe−Al系金属間化合物
の平均粒径の経時変化を示す図である。

【図３】溶融亜鉛めっき浴中のFeの固溶度と浴中のアル
ミニウム濃度の関係を示す図である。

【図４】ドロスを除去した後のめっき浴を鋼板表面に直
接吹き付けてめっき槽に戻す際に用いるスリットノズル
の形状を示す概略図で、(a) は鋼板表面に直角に吹き付
ける場合のノズルの例、(b) は鋼板の幅方向端部から鋼
板表面に沿わせて吹き付ける場合のノズルの例である。

【図５】本発明方法を適用した場合のめっき浴中のFe濃
度（ドロス量に対応）の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

１：めっき槽、２〜４：補助槽、５：シンクロール、
６：鋼板、７〜10：溶融金属ポンプ、11および12：スリ
ットノズル、13および14：排出孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融亜鉛めっき槽からめっき浴を汲み出
   し、このめっき槽に近接して設けられた複数の補助槽の
   一つに容れて粒径の大きいドロスを沈降させて分離し、
   次いで、その上澄みのめっき浴を他の補助槽に導き、こ
   の浴のアルミニウムの濃度を高めてアルミニウムと浴中
   に残留している微細なドロスとを反応させ、生成したFe
   −Al系化合物を浮上させて分離し、この清浄化されため
   っき浴に塩化物を加えてアルミニウム濃度を調整した
   後、この浴をめっき槽に戻すことを特徴とするめっき浴
   のドロス除去方法。
2. 【請求項２】請求項１の方法でドロスを除去しアルミニ
   ウム濃度を調整しためっき浴、または、Fe−Al系化合物
   の生成反応の途中のめっき浴に塩化物を加えてアルミニ
   ウム濃度を調整しためっき浴をめっき槽内の鋼板表面に
   直接吹き付けることを特徴とするめっき浴のドロス除去
   方法。