JPH08333661A

JPH08333661A - 溶融金属めっき鋼板の製造装置及び方法

Info

Publication number: JPH08333661A
Application number: JP7137892A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Kato; 千昭加藤; Kazuo Mochizuki; 一雄望月; Nagayasu Bessho; 永康別所; Masuhito Shimizu; 益人清水; Masahiko Tada; 雅彦多田; Kazuya Miyagawa; 和也宮川; Shigeru Unno; 茂海野; Kazuo Akaoka; 和夫赤岡
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 1996-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼板の溶融金属めっきにおいて、空中ポットを
用いて、溶融金属の漏洩を防止し、密着性が良好で表面
欠陥のない溶融金属めっき鋼板を得る。【構成】空中ポット進入直前に鋼板の形状矯正ロールを
設け、空中ポット下端に隙間を２〜１５ｍｍに調整可能
なシール装置を設け、溶融金属浴に移動磁場又は静磁場
を印加する磁場印加装置を設けて漏洩を防止し、あわせ
て空中ポット出側に付着めっき金属量を調節する装置を
備えた。

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（これら両者を総括して以
下溶融亜鉛めっき鋼板という）の製造装置および製造方
法に関するもので、特に操業の安定性および密着性に優
れた溶融金属めっき鋼板の製造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛、溶融亜鉛−アルミニウム、溶
融アルミニウム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製品の分野で広く用
いられている。また、溶融亜鉛めっきを施した後加熱
し、鋼板とめっき層を合金化し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も、需
要が近年急速に拡大している。

【０００３】現在行われている一般的な、溶融亜鉛、溶
融亜鉛−アルミニウム、アルミニウムめっき鋼板の製造
装置を図２に示した。めっき鋼板の製造方法は、冷間圧
延後の鋼板１を前処理工程で表面清浄化してから無酸化
性又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、ついで鋼板を酸化することなく冷却し
て、ほぼ溶融金属めっき浴の温度まで冷却した後スナウ
ト１１を通って溶融金属浴２中に侵入させ、浴中に設け
られたシンクロール３によって上向きに反転させ、溶融
金属浴２の上方にガイドロール４で導き、鋼板面に余剰
に付着しためっき金属を凝固前にガスワイパ７で除去し
て付着量を調整し冷却することによって溶融金属めっき
鋼板を得る。

【０００４】また、上述の溶融亜鉛めっきを施した後、
更に加熱合金化したものが合金化溶融亜鉛めっき鋼板で
ある。溶融金属めっき鋼板は、先述のように優れた耐食
性を有しているものの、プレス加工時における耐剥離性
向上や製造時の表面欠陥の低減や操業性の改善といった
課題が残されている。例えば溶融亜鉛めっき鋼板では、
めっき時において鋼板とめっきの界面に脆いＺｎ−Ｆｅ
合金層が成長し、めっき密着性が劣る場合がある。この
合金層の成長を抑制するために通常０．１５重量％以上
のＡｌを添加し、めっき時に鋼板とめっき層の界面にＡ
ｌ−Ｆｅ金属間化合物（以下Ａｌ富化層と呼ぶ）を形成
し、Ｚｎ−Ｆｅ合金層の成長を抑制する。合金化溶融亜
鉛めっきにおいても、脆いＺｎ−Ｆｅ（Γ相）合金層の
発達を抑制するためにＡｌを添加するが、多量のＡｌ添
加は、加熱合金化の遅延および不均一化を招くため、
０．１４重量％程度とする。合金化の有無に応じてＡｌ
濃度を変えるとラインを長時間停止させる必要があり、
生産性が悪化する。また、同一Ａｌ濃度のめっき浴で溶
融亜鉛めっきと合金化溶融亜鉛めっきを製造した場合、
溶融亜鉛めっきと合金溶融亜鉛めっきのめっき密着性を
十分に両立させることは困難であった。

【０００５】また、こうしためっき密着性の改善といっ
た課題は、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきに限
らず、溶融亜鉛−アルミニウム、アルミニウムめっき鋼
板等の他の溶融金属めっきにおいても同様に改善すべき
課題であり、更に、シンクロール等の浴中機器を用いた
従来の溶融金属めっき方法では、シンクロール等の浴中
機器の溶損および、これによるめっき品質の劣化が起こ
るといった問題や鋼板のシンクロールと接する面に擦り
傷がついたり、シンクロールへ付着したドロス等が鋼板
に押しつけられ押し傷がつく、いわゆるロールマークが
発生する等の表面欠陥の問題があり、めっき密着性の向
上およびシンクロール等の浴中機器等を原因としためっ
き表面欠陥の改善は、溶融金属めっき鋼板の製造におい
て解決すべき課題であった。

【０００６】このような課題に対して、密着性の改善に
ついては、浴中添加元素やその添加量の検討が行われて
いる。例えば溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきで
は、浴中に添加するＡｌ濃度の適正化によって、両者の
密着性を両立しようとする提案として、特開平５−２７
１８９２号公報がある。しかしながら、浴中添加元素の
検討では、浴中で生成されるドロスや浴中機器の溶損、
耐食性等のめっき性能への影響といった問題があり、ま
た、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきでの単なる
Ａｌ添加量の検討では、両者の密着性を十分に両立させ
ることは困難であった。

【０００７】また、従来の溶融金属めっき装置における
シンクロール等の浴中機器を原因とした表面欠陥やめっ
き性能の劣化防止方法として、シンクロールを用いない
ロールコータ法、メニスカス法、カーテンフロー法等が
提案されている。しかしながら、これらは、片面めっき
には適しているものの、両面めっきの場合には、片面づ
つめっきを行うため、めっき浴を２つ用意する必要があ
り、その間の温度管理や、設備が複雑になる等の問題が
あった。また、シンクロールを用いずに、両面めっきに
も適用が可能な方法として空中ポットを用いる技術が提
案されている。この技術は、溶融金属を保持した容器底
部の開口部から鋼板を上方に侵入させて溶融金属鋼板面
に付着させる技術である。空中ポットを用いる技術で
は、従来一般に使用されている連続溶融金属めっきライ
ンと比較して、小さな溶融金属容器を用いることが可能
であり、溶融金属量が少なくてすみ、密着性等のめっき
性能の実現に応じて、めっき浴組成の変更が容易であ
る。また、シンクロール等の浴中機器を用いないので、
これらを原因としためっき表面欠陥が発生しない。

【０００８】こうした利点の一方で、鋼板が侵入する溶
融金属容器底部からのめっき浴の漏洩防止および鋼板に
付着しためっき金属量を調整する手段を開発する必要が
あり、特公平４−３５６号公報、特公平４−３６４４６
号公報、特公平４−３６４４７号公報では溶融金属容器
底部開口部に溶融亜鉛に濡れにくい材料のシール材を用
いて、鋼板とシール材間の距離を０．００５〜１ｍｍに
制御し、その間でめっき浴を保持させながらめっきする
技術が開示されている。しかしながら、現実には、被め
っき鋼板の板幅方向のＣ反りや振動の影響で鋼板がシー
ル材に接触したり、溶接部が通過する時シール材に接触
し破損する等のシール材の耐久性の問題があり、また、
鋼板にシール材との接触傷があるとめっき後に表面欠陥
が残ったり、合金化溶融亜鉛めっきの場合、合金化が不
均一となるといっためっき品質の劣化が問題であった。

【０００９】また、浴保持に電磁力を用いる技術として
は、移動磁場を用いる技術（例えば特開昭６３−１０９
１４９号公報）や移動磁場と高周波磁場を用いる技術
（例えば特開昭６３−３１０９４９号公報）があり、ま
た電磁力と静電シールを併用する技術（例えば特開昭６
３−３０３０４５号公報）がある。電磁力により被めっ
き鋼板への機械的接触なしに、溶融金属浴の漏洩を防止
することができれば、擦り傷等の表面欠陥を抑制するこ
とができ、浴中機器がなく、溶融金属量が少なくその組
成調整が容易であるといった空中ポットの利点によっ
て、めっき密着性等の諸性能を向上し表面欠陥を抑制す
ることができる。しかし、溶融金属の漏洩を完全になく
そうとすると励磁電流が極めて大きくなり、磁力によっ
て鋼板に吸引力や反発力が発生し、鋼板を安定して通板
することが困難となったり、浴内に発生するジュール熱
によるめっき浴温の上昇といった問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、従来の溶
融金属めっきで解決すべき課題であっためっき密着性の
向上、および浴中機器等を用いた従来法におけるめっき
表面の欠陥を抑制することを課題とする。特に、空中ポ
ットにおいて、溶融金属浴容器下部からのめっき浴の漏
洩を防止し、浸漬時間の短縮によって生じる問題を解決
し、さらにこれらの施策に伴って起こるめっき付着量の
ばらつきをなくすることを課題とし、空中ポットを用い
る技術を好適に実現することによって、めっき密着性の
向上、めっき表面欠陥の低減を図ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、空中ポットに
よって溶融金属めっきのめっき密着性および表面欠陥を
抑制する以下の溶融金属めっき装置および溶融金属めっ
き方法である。すなわち、本発明は、空中ポットを用い
る溶融金属めっき鋼板製造装置において、空中ポット進
入直前の鋼板の形状矯正ロールと、空中ポット下端に設
けた隙間調整可能なシール装置と、溶融金属浴に磁場を
印加する磁場印加装置と、空中ポット出側の鋼板の付着
めっき金属量調節装置とを備えたことを特徴とする溶融
金属めっき鋼板の製造装置を提供する。

【００１２】この場合、前記シール装置は鋼板面との隙
間調整量が２〜１５ｍｍとすると好ましく、前記磁場印
加装置が移動磁場印加装置、静磁場印加装置とするとよ
い。この静磁場印加装置が鋼板をはさんで対峙し被めっ
き面に垂直な静磁場を発生する装置であり、更に鋼板面
に平行な電流を通電する装置を設けると好適である。次
に、本発明方法は、空中ポットを用いる溶融金属めっき
鋼板製造方法において、空中ポットに磁場印加を行うと
共に鋼板に付着しためっき金属量を調節することを特徴
とする溶融金属めっき鋼板の製造方法である。

【００１３】この場合に、空中ポットに移動磁場を印加
すると共に溶融金属浴をＡｌ濃度０．１４〜０．５重量
％残部Ｚｎおよび不可避不純物とし、鋼板を０．２〜２
秒で溶融金属浴中を通過させるとよい。また、空中ポッ
トを用いる溶融金属めっき鋼板製造方法において、空中
ポットに静磁場の強さが０．０５〜１．０Ｔの静磁場を
印加すると共に溶融金属めっき浴に鋼板に平行な５００
〜２０００Ａの電流を通電することを特徴とする溶融金
属めっき鋼板の製造方法を提供する。

【００１４】

【作用】本発明の具体的構成および作用について以下に
説明する。本発明では、溶融金属めっき装置として、図
１に示すような空中ポットを用いる。すなわち、溶融金
属浴２を保持する容器の底部に、デフレクタロール６で
進行方向を変化させ、板形状矯正ロール１０で支持した
被めっき鋼板１を連続的に侵入させ、被めっき鋼板面に
溶融金属を付着させてから垂直に通板する。容器底部に
設置したシール板８、磁場発生装置５で金属浴の漏洩を
防止する。また、溶融金属浴上部に設けた付着量制御装
置７によって鋼板面に付着した余剰の溶融金属を除去し
て溶融金属の付着量を制御する。

【００１５】また、上述の本発明の空中ポットでは、容
器底部の開口部から溶融金属が漏洩することを防止する
ために、鋼板面との距離が調節可能なシール板８が設置
されている。すなわち、シール板８は移動方向９の方向
に移動自在になっており、シール板８と鋼板１との隙間
を調節可能になっている。このシール板８と鋼板１との
隙間および溶融金属浴２の高さは溶融金属浴の流出に影
響を及ぼし、溶融金属浴の高さが高いほど、またこのシ
ール板８と鋼板１との隙間が大きい程溶融金属浴が流出
しやすい。シール板８と鋼板１間の距離を２〜１５ｍｍ
に限定される。この距離が２ｍｍ未満であると被めっき
鋼板の振動により、溶接部通過時にシール板８と鋼板１
とが接触する恐れがあり、めっき表面に擦り傷が発生し
たり、シール板を破損したりする。また、この隙間が１
５ｍｍを越えると、溶融金属浴が流出しやすくなり、流
出を防止するために十分な磁場をかけると大量の電流が
必要となるばかりでなく、印加磁場によっては溶融金属
浴が発熱し、めっき浴温の上昇が起こる。

【００１６】漏洩防止シール板の上方で、溶融金属の漏
洩を防止するために印加する磁場は、移動磁場であって
も静磁場であてもよい。移動磁場の場合、３００Ｈｚ程
度の移動磁場を鋼板面から１０ｍｍ程度離れた位置で印
加することによって溶融金属浴の漏洩を防止することが
できる。また、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき
では、めっき密着性を劣化させるＺｎ−Ｆｅ合金層を抑
制するのに十分なＡｌ富化層を形成させるために、好ま
しくは、溶解Ａｌ濃度を０．１４〜０．５０重量％と
し、被めっき鋼板がめっき浴を通過する時間を０．２〜
２秒とするのがよい。Ａｌが０．１４重量％未満では、
Ａｌ富化層の形成が十分でなく、０．５０重量％以下で
十分にＡｌ富化層は形成される。また、被めっき鋼板が
めっき浴を通過する時間は、めっき浴高さ、鋼板速度に
よって調節することができるが、０．２秒未満ではＡｌ
富化層の形成が十分でなく、２秒を越えると浴高さを高
くし、鋼板速度を遅くする必要があり、めっき浴の漏洩
防止、生産性の点で好ましくない。

【００１７】静磁場を印加する場合、磁場印加装置を鋼
板を挟んで対峙するように設置し、被めっき面に対して
垂直な磁場を印加することが好ましい。また、このとき
被めっき面に平行な電流を通電することによってより強
力な溶融金属浴の漏洩防止効果を得ることができる。と
くに被めっき面に垂直な静磁場の強さを０．１〜１．０
Ｔとし、被めっき面に平行な方向に通電する電流を５０
０〜２０００Ａとすることが好ましい。磁場の強さが
０．１Ｔ以上の静磁場で、５００Ａ以上の電流を通電す
ることによって溶融金属浴の漏洩を防止することができ
る。また、磁場の強さが１．０Ｔを越える静磁場を印加
し、２０００Ａを越える電流でも溶融金属浴の漏洩を防
止することはできるが、発熱やランニングコストが大き
くなり好ましくない。

【００１８】めっき直後鋼板上の溶融金属は、付着量制
御装置でもって、用途に合せためっき付着量に制御する
必要がある。特に合金化溶融亜鉛めっきの製造において
は、合金化処理を均一に行うため通常４０〜６０ｇ／ｍ
² に均一付着量にする必要がある。このためガスワイピ
ング装置（図中７）を使用することができるが、さらに
電磁力を応用した付着量制御も可能である。

【００１９】上述の方法で溶融金属めっきできるめっき
種は、亜鉛、亜鉛−アルミニウム合金、アルミニウム、
さらにターンめっき等がある。

【００２０】

【実施例】図１に示す連続式溶融金属空中ポットにおい
て、カーボン製シール板と鋼板の距離を種々に変化さ
せ、さらに３００Ｈｚの移動磁場を鋼板から１０ｍｍの
距離に鋼板長方向に３００ｍｍに亘って印加した。ま
た、鋼板から２０ｍｍの位置に静磁場発生装置を設置
し、鋼板長方向に３００ｍｍに亘って印加し、磁場強さ
を変化させた。さらに板端から１００ｍｍに設置したカ
ーボン電極で鋼板に平行に通電した。いずれの場合も、
めっき浴上部で窒素ガスからなるワイピングガスをワイ
パによって鋼板表面に吹きつけ、めっき付着量の制御を
行った。

【００２１】溶融金属浴は、Ａｌ濃度を変化させた溶融
亜鉛浴とし、浴高さを４００ｍｍとし、被めっき鋼板速
度も変化させて溶融亜鉛浴の漏洩防止を調査した。ま
た、製造しためっき鋼板のめっき密着性を溶融亜鉛めっ
きではデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）衝撃試験後セロテープ
剥離を行い、合金化溶融亜鉛めっきでは、９０°曲げ戻
し試験後テープ剥離し剥離状況を×（悪い）、△（やや
よい）、〇（良い）で判定し、表１に示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、空中ポットにおいて、
溶融金属の漏洩を防止し、密着性が良好で表面欠陥のな
い溶融金属めっき鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融金属空中ポットの縦断面図である。

【図２】従来の溶融金属めっき装置の縦断面図である。

【符号の説明】１鋼板２溶融金属浴３シンクロール４ガイドロー
ル５磁場発生装置６デフレクタ
ロール７付着量制御装置８シール板９移動方向１０板形状矯正
ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者別所永康千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者清水益人千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者多田雅彦千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者宮川和也千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者海野茂千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者赤岡和夫千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空中ポットを用いる溶融金属めっき鋼板
製造装置において、空中ポット進入直前の鋼板の形状矯
正ロールと、空中ポット下端に設けた隙間調整可能なシ
ール装置と、溶融金属浴に磁場を印加する磁場印加装置
と、空中ポット出側の鋼板の付着めっき金属量調節装置
とを備えたことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造
装置。
【請求項２】前記シール装置は鋼板面との隙間調整量
が２〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の
溶融金属めっき鋼板の製造装置。
【請求項３】前記磁場印加装置が移動磁場印加装置で
あることを特徴とする請求項１記載の溶融金属めっき鋼
板の製造装置。
【請求項４】前記磁場印加装置が静磁場印加装置であ
ることを特徴とする請求項１記載の溶融金属めっき鋼板
の製造装置。
【請求項５】前記静磁場印加装置が鋼板をはさんで対
峙し被めっき面に垂直な静磁場を発生する装置であり、
更に鋼板面に平行な電流を通電する装置を設けたことを
特徴とする請求項４記載の溶融金属めっき鋼板の製造装
置。
【請求項６】空中ポットを用いる溶融金属めっき鋼板
製造方法において、空中ポットに移動磁場を印加すると
共に溶融金属浴をＡｌ濃度０．１４〜０．５０重量％残
部Ｚｎおよび不可避不純物とし、鋼板を０．２〜２秒で
該溶融金属浴中を通過させることを特徴とする溶融金属
めっき鋼板の製造方法。
【請求項７】空中ポットを用いる溶融金属めっき鋼板
製造方法において、空中ポットに静磁場の強さが０．０
５〜１．０Ｔの静磁場を印加すると共に溶融金属めっき
浴に鋼板に平行な５００〜２０００Ａの電流を通電する
ことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。