JPH07166313A

JPH07166313A - ノズルを使用した溶融めっき方法及び装置

Info

Publication number: JPH07166313A
Application number: JP5312993A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Hosomi; 和昭細見; Toshiharu Kikko; 敏晴橘高
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融めっき用ノズルを多段に配置したライン
で、厚めっき，片面めっき，差厚めっき，表裏異種めっ
き，複層めっき等の各種めっきを施す。【構成】ガス還元炉２０の出側に、非酸化性雰囲気に
維持されたチャンバー２３を設け、少なくとも第１段の
溶融めっき用ノズル３１をチャンバー２３内に配置す
る。第２段以降のノズル３２，３３・・は、チャンバー
２３外の大気雰囲気に配置する。第１段の溶融めっき用
ノズル３１から送り出されためっき金属で鋼帯１０の表
面に第１層を形成した後、第２段以降のノズル３２，３
３・・で第２層以降を積層する。【効果】ガス還元で活性化された鋼帯表面に第１層と
なるめっき金属が供給されるため、密着性に優れためっ
き層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段配置した溶融めっ
き用ノズルを使用して鋼板を溶融めっきする方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の溶融めっき法では、めっき金属を
収容しているポットに鋼帯等のめっき原板を連続的に浸
漬し、引き上げている。めっき金属は、めっき原板に付
着して持ち上げられた後、めっき浴の直上に配置されて
いるワイピングノズルによって付着量が調整される。こ
の方法は、一定しためっき鋼板の大量生産に適した方法
である。しかし、大規模な設備を必要とすることから、
需要に応じて多量な特性が要求される現状において操業
柔軟性に欠ける。たとえば、めっき浴にめっき原板を浸
漬し、溶融状態のめっき金属を物理的な吸着力でめっき
原板に付着させた状態でめっき浴から持ち上げることか
ら、片面めっき，差厚めっき，表裏異種めっき等に適用
できない。めっき金属の持上げ量が限られており、大き
な目付け量が必要なめっき鋼板の製造にも適していな
い。

【０００３】特に最近では、耐食性，加工性等の特性を
改善するため、異種の金属又は合金を複数層積層した複
層めっき鋼板が注目を浴びている。この複層めっき鋼板
も、従来の溶融めっき法では製造が困難である。たとえ
ば、第１のめっき金属で鋼板をめっきした後、その上に
第２のめっき金属を載せようとすると、先に付着させた
第１のめっき金属が第２のめっき浴中に溶出し、第２の
めっき浴の組成を変動させる。その結果、一定した品質
の複層めっき鋼板が得られない。設備的な負担を軽減す
るめっき方法として、ノズルから流出しためっき金属で
めっき原板を溶融めっきする方法が開発されている（特
開昭６１−２０７５５５号公報，特開平２−７３９５５
号公報等参照）。この方法では、図１に示すように、連
続走行している鋼帯１に溶融めっき用ノズル２を対向さ
せている。ノズル２の内部は空洞で、めっき金属３の供
給源（図示せず）に連通している。ノズル２の先端に
は、鋼帯１の幅方向に延びるスリット４が形成されてい
る。

【０００４】めっき金属３は、スリット４を介して鋼帯
１の表面に送り出され、鋼帯１の表面に付着する。この
状態で、鋼帯１の走行に随伴してノズル２からめっき金
属３が持ち出され、鋼帯１の表面にめっき層５を形成す
る。溶融めっき用ノズル２を使用する方法は、従来のポ
ットのように大量のめっき金属を収容する容器等の大規
模な設備を必要とせず、操業柔軟性に優れている。たと
えば、鋼帯１の通板経路の片側だけに溶融めっき用ノズ
ル２を配置することにより、片面めっき用の設備とな
る。また、溶融めっき用ノズル２を多段に配置すること
により、複層めっき用の設備が構築される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】溶融めっき層５を鋼帯
１の表面に形成するとき、めっき金属３に対する鋼帯１
の濡れ性がめっき層５の特性に大きな影響を与える。こ
の影響は、従来の浸漬法でも問題とされているものであ
るが、溶融めっき用ノズルを使用しためっき法では一層
大きな問題となる。溶融めっき用ノズルを使用しためっ
き法では、走行している鋼帯１に対しめっき金属３を雰
囲気ガス中で付着させ、供給されためっき金属３の全量
がめっき層５として消費される。そのため、鋼帯１の表
面状態等に起因した濡れ性に応じて、形成されるめっき
層５の状態が大きく変動する。濡れ性の良好な表面部分
には十分な量のめっき金属３が供給されるが、濡れ性が
低い表面部分に供給されるめっき金属３が不足しがちで
ある。しかも、鋼帯１に供給された溶融状態のめっき金
属３は、表面張力によって濡れ性の良好な表面部分に集
まり易い。その結果、形成されためっき層５は、厚みに
関し大きなバラツキをもったものとなる。また、濡れ性
の悪い表面部分にめっき金属が付着せず、不めっきが発
生し易い。めっき層５の厚みが不足する部分や不めっき
部は、耐食性，耐熱性等が低下し、品質上の欠陥とな
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、特に鋼帯の表面状態如何による影響を受け
易い第１層のめっきを非酸化性雰囲気下で行うことによ
り、酸化物等の介在物がなく、厚めっき，片面めっき，
差厚めっき，表裏異種めっき，複層めっき等の各種めっ
き鋼板を高い自由度で製造することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融めっき方法
は、その目的を達成するため、鋼帯の走行方向に関して
ガス還元炉の下流側に多段配置した溶融めっき用ノズル
からめっき金属を前記鋼帯の表面に供給することにより
溶融めっき層を形成する際、少なくとも第１段の溶融め
っき用ノズルから前記鋼帯へのめっき金属の供給を非酸
化性雰囲気で行うことを特徴とする。この方法で使用す
る装置は、図２に示すように、めっきされる鋼帯１０の
通板路に沿ってガス還元炉２０及びノズル群３０を配列
している。鋼帯１０は、ペイオフリール１１から巻き戻
され、ガス還元炉２０を通過した後、デフロール１２，
１３で偏向され、溶融めっき鋼帯１４として巻取りリー
ル（図示せず）に巻き取られる。

【０００７】ガス還元炉２０は、Ｈ₂ −Ｎ₂ 等によって
内部が還元性雰囲気に維持されている。ガス還元炉２０
を通過する鋼帯１０は、加熱帯２１で７００〜８５０℃
に加熱焼鈍される。この加熱により、鋼帯１０の表面に
付着している油脂類等の異物が除去されると共に、酸化
皮膜等が還元除去される。還元処理された鋼帯１０は、
めっき金属の種類に応じた温度まで冷却帯２２で冷却さ
れる。冷却帯２２の下流側には、ガス還元炉２０の雰囲
気ガスが送り込まれるチャンバー２３が配置されてい
る。チャンバー２３には、別途設けたガス源からＮ₂ ，
Ａｒ等の非酸化性ガスを供給しても良い。ガス還元炉２
０を出た鋼帯１０は、チャンバー２３により大気雰囲気
と接触することなく、還元された活性状態の表面を維持
する。チャンバー２３の出側開口部にシールロール２４
が設けられており、出側開口部からチャンバー２３内に
外気が侵入することが防止される。

【０００８】ノズル群３０は、溶融めっき鋼帯１４の層
数やめっき厚みに応じて複数のノズル３１〜３４を多段
配置している。各ノズル３１〜３４は、それぞれポンプ
３１ａ〜３４ａを介してめっき金属溶解槽３１ｂ〜３４
ｂに接続されている。これらノズル３１〜３４のうち、
少なくとも第１段のノズル３１は、チャンバー２３内に
配置されている。最終段のノズル３４よりも下流側に
は、必要に応じて冷却帯，合金化加熱帯等を設けること
もできる。また、めっき金属に応じて異なる表面温度に
鋼帯１０を調整するため、各段のノズル３１〜３４の間
に適宜の冷却装置を配置しても良い。第１段のノズル３
１から流出するめっき金属は、還元処理された鋼帯１０
の活性表面に接触する。このとき、鋼帯１０は、チャン
バー２３内にあるので外気と接触することがなく、めっ
き金属に対する濡れ性が優れた活性表面を維持する。し
たがって、第１段のノズル３１から流出しためっき金属
で形成される第１層１５は、良好な密着性で下地鋼に付
着する。

【０００９】第１層１５の上に、図３に示すように、第
２段のノズル３２から第２層１６となるめっき金属３５
が供給される。第１層１５は、非酸化性雰囲気で形成さ
れたものであるから、表面酸化物が実質的になく、めっ
き金属３５に対する濡れ性が良好である。したがって、
第２層１６も、良好な密着性で第１層１５の上に形成さ
れる。第２層１６となるめっき金属３５は、第１層１５
のめっき金属と同種又は異種の何れであっても良い。第
１層１５と同種のめっき金属３５を使用して厚目付けの
めっき層を形成する場合、第１層１５に対する第２層の
親和性が良好である。複層のめっき層を形成する場合、
第１層１５のめっき金属に対する親和性の良いめっき金
属３５を使用する。たとえば、ＺｎとＡｌ，ＳｎとＰｂ
等の組合せのように相互に親和性の高いめっき金属を、
第１層１５及び第２層１６の材質として選択する。

【００１０】第３層以降も、同様に後続するノズル３
３，３４・・から同種又は異種のめっき金属を供給する
ことにより形成される。必要に応じて、第２段以降のノ
ズル３２，３３・・も、チャンバー２３内に配置しても
良い。たとえば、活性度の高い材料を第２層１６のめっ
き金属とする場合、第２のノズル３２をチャンバー２３
内に配置し、外気から遮断された状態で第２層１６を形
成する。しかし、全てのノズル３１〜３４をチャンバー
２３内に配置すると、設備の補修や点検が面倒になる。
そのため、非酸化性雰囲気が必要なめっきを施すノズル
３１，３２・・のみを、チャンバー２３内に配置する。
図２ではノズル３１〜３４を鋼帯１０の通板路の両側に
配置させているが、必要に応じてノズル３１〜３４のい
くつかを通板路の片側だけに配置しても良い。また、め
っき層の層構成に対応させて、通板路の両側に配置した
ノズル３１〜３４から選択した数個のノズルを稼動させ
てめっきすることも可能である。使用するノズル３１〜
３４の組合せやノズル３１〜３４の配列等を変えること
により、厚めっき，片面めっき，表裏異種めっき，複層
めっき等の各種めっき鋼板が高い自由度で製造され、下
地鋼に対するめっき層の密着性も向上する。

【００１１】

【実施例】長さ１，０００ｍｍ及び幅０．５ｍｍのスリ
ットが形成されたステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌ製のノズ
ル３１〜３４を、鋼帯１０に対して０．５ｍｍの間隔を
あけ、通板路の両側に４段配置した。個々のノズル３１
〜３４は、１段につき２５〜５０ｇ／ｍ² の範囲でめっ
き付着量を制御できる能力をもっていた。第１段のノズ
ル３１だけをチャンバー２３内に配置し、第２段以降の
ノズル３２，３３・・を大気雰囲気下に配置した。

【００１２】ガス還元炉２０に５０容量％Ｈ₂ −Ｎ₂ の
還元性ガスを送り込み、加熱帯２１を７００℃に維持し
た。チャンバー２３は、還元性ガスがガス還元炉２０か
ら流れ込むように、冷却帯２２の出側に接続した。めっ
きラインにペイオフリール１１から鋼帯１０を通板速度
１００ｍ／分で送り込み、加熱帯２１で７００℃に３０
秒加熱焼鈍することにより、鋼帯１０の表面を還元処理
した。還元処理された鋼帯１０を、めっきの種類に適し
た温度まで冷却帯２２で冷却し、ガス還元炉２０から送
り出した。この鋼帯１０に、次の条件下で厚Ｚｎめっき
及びＡｌ−Ｚｎ複層めっきを施した。

【００１３】（厚Ｚｎめっき）第１段のノズル３１に対
向する位置に鋼帯１０が達したときの温度が４８０℃と
なるように、冷却帯２２における冷却条件を調整した。
鋼帯１０の表面に形成されるめっき層の目標合計付着量
が２００ｇ／ｍ² となるように、各段のめっき付着量を
何れも５０ｇ／ｍ² に設定した。第１段のノズル３１か
ら送り出されるめっき金属には、Ｆｅ−Ｚｎ合金層の成
長を抑制するため、０．２重量％のＡｌを含むＺｎ−Ａ
ｌ合金を使用した。第２層１６以降は、下地Ｆｅと接触
することなく第１層１５の上に形成されるので、純Ｚｎ
をめっき金属として使用した。何れのめっき金属も、４
６０℃に保持された溶融状態で鋼帯１０に供給された。

【００１４】得られためっき鋼帯１４のめっき層を観察
したところ、めっき付着量の変動範囲は、板幅方向及び
通板方向共に目標付着量±５ｇ／ｍ² に収まっていた。
めっき鋼帯１４から幅２０ｍｍ及び長さ１００ｍｍの試
験片を切り出し、０ｔ（ｔ：板厚）の密着曲げ試験に供
した。曲げられた試験片の曲部外側に粘着テープを貼り
付け、引き剥すことにより、めっき層の密着性を調査し
た。その結果、めっき鋼板から粘着テープにめっき層の
転写が検出されず、密着性に優れためっき層が形成され
ていたことが判った。

【００１５】（Ａｌ−Ｚｎ複層めっき）ノズル群３０
を、チャンバー２３の内部に配置された第１段のノズル
３１及び大気雰囲気に配置された第２段のノズル３２の
２段構成とし、何れのノズル３１，３２も鋼帯１０との
間隙を０．５ｍｍに設定した。第１段のノズル３１で
は、Ｆｅ−Ａｌ合金層の成長を抑制するため、１０重量
％のＳｉを含むＡｌ−Ｓｉ合金をめっき金属として使用
し、目標目付け量が５０ｇ／ｍ² となるように調整し
た。第２段のノズル３２では、目標目付け量が同じ５０
ｇ／ｍ² となる流量でＺｎをめっき金属として流出させ
た。めっきされる鋼帯１０は、加熱帯２１で還元処理さ
れた後、第１段のノズル３１に対向する位置に達したと
きの表面温度が６８０℃となるように冷却帯２２で冷却
された。更に、第２段のノズル３２に対向する位置に達
したときの表面温度が５５０℃となるように、チャンバ
ー２３から出た鋼帯１０が冷却された。得られためっき
鋼帯１４は、厚み約２０μｍのＡｌ層と厚み約７μｍの
Ｚｎ層からなる複層めっき層をもっていた。Ａｌ層とＺ
ｎ層との間に、厚み約２μｍのＡｌ−Ｚｎ合金層が生成
していた。密着曲げ試験の結果、この複層めっき層も下
地鋼に対し良好な密着性を呈していた。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、めっきされる鋼帯の通板路に関してガス還元炉の下
流側に溶融めっき用ノズルを多段に配列し、少なくとも
第１段のノズルを非酸化性雰囲気下に配置している。そ
のため、ガス還元炉で還元処理された活性な鋼帯表面に
第１層となるめっき金属が供給され、不めっきや酸化物
系介在物のない第１層が良好な密着性で形成される。こ
の上に第２段以降のノズルからめっき金属が供給される
ので、第２層以降も密着性，厚み均一性等が向上する。
このようにして、本発明によるとき、下地鋼に対するめ
っき層の密着性が優れ、厚めっき，片面めっき，差厚め
っき，表裏異種めっき，複層めっき等の各種めっき鋼板
が高い自由度で製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の溶融めっき用ノズル

【図２】本発明に従った溶融めっきライン

【図３】第２段の溶融めっき用ノズルにより第２層を
形成している状態

【符号の説明】

１０：鋼帯１４：めっき鋼帯１
５：第１層１６：第２層２０：ガス還元炉２
１：加熱帯２２：冷却帯２３：非酸化性雰囲気に保た
れたチャンバー３０：ノズル群３１：第１段のノズル３
２：第２段のノズル３３：第３段のノズル３４：第４段のノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼帯の走行方向に関してガス還元炉の下
流側に多段配置した溶融めっき用ノズルからめっき金属
を前記鋼帯の表面に供給することにより溶融めっき層を
形成する際、少なくとも第１段の溶融めっき用ノズルか
ら前記鋼帯へのめっき金属の供給を非酸化性雰囲気で行
う溶融めっき方法。
【請求項２】通板路の途中に設けられたガス還元炉
と、該ガス還元炉の出側に設けられ、非酸化性雰囲気に
維持されたチャンバーと、前記ガス還元炉の下流側に多
段配置した複数の溶融めっき用ノズルとを備え、少なく
とも第１段の溶融めっき用ノズルが前記チャンバー内に
配置されている溶融めっき装置。
【請求項３】請求項２記載のチャンバーは、ガス還元
炉から還元性の雰囲気ガスが流れ込むように、前記ガス
還元炉の出側に接続されている溶融めっき装置。