JPH09157816A - 鋼板の溶融金属めっき方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、浴中機器の溶損を防ぎ、長期間安
定に操業できるめっき方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 鋼板を溶融金属ポット中の溶融金属に浸
漬して、連続的に鋼板に溶融金属めっきを行うに際し
て、溶融金属浴の浴面レベルを非接触距離計を用いて測
定し、測定データから５Ｈｚ以下の信号を抽出して得た
データに基づいて、溶融金属の原料となる固体金属の溶
融金属浴への浸漬容積を制御して、溶融金属浴の浴面レ
ベルの変動を５ｍｍに以内なるようにして溶融金属めっ
きを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板の溶融金属め
っき方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属に鋼板を浸漬後引き上げて、鋼
板に付着した溶融金属を鋼板表面で凝固させることによ
って、金属被覆を形成させる鋼板の溶融金属めっき方法
が従来から行われている。

【０００３】以下、図４により、溶融金属めっきとして
広く知られている鋼板の溶融亜鉛めっきを例に上げて説
明する。

【０００４】図４で、鋼板１は、焼鈍炉２で所定の温度
まで加熱、焼鈍された後、冷却帯３で、溶融亜鉛浴６で
亜鉛めっきを行うに適した所定の温度まで冷却される。
所定の温度に冷却された鋼板１は、スナウトと呼ばれる
挿入口４から溶融亜鉛浴６に浸漬されて亜鉛めっきされ
る。溶融亜鉛浴６に浸漬された鋼板１は、浴中のシンク
ロール７により走行方向が概ね鉛直上向き方向に方向転
換されて、その表面に溶融亜鉛が付着した状態で溶融亜
鉛浴６から引上げられる。溶融亜鉛浴６を出た直後の鋼
板１に気体絞り用ノズル８から吐出した高圧気体を吹き
付け、鋼板１に付着した過剰の溶融亜鉛を下方に絞り落
とすことにより、鋼板１の亜鉛付着量を所定付着量にな
るように調整する。付着量調整された鋼板１は、トップ
ロール１１に達するまでに鋼板に付着した溶融亜鉛が凝
固するように冷却帯１０で冷却される。その後、必要に
応じて形状矯正、化成処理、塗油等の処理を施されて亜
鉛めっき鋼板が製造される。

【０００５】また、近年、耐食性、溶接性の向上を目的
として、付着量調整された鋼板１を合金化炉９で加熱し
て、鋼板中からめっき層中に鉄を拡散させて、めっき層
を亜鉛−鉄合金めっき層とした合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造が増加している。合金化溶融亜鉛めっき鋼板
は、鋼板中の鉄を付着した溶融亜鉛中に拡散させること
により合金層を形成するものであるので、製品品質や製
造の安定化には、合金化度の適正な調整、管理が必要で
ある。合金化度は、溶融亜鉛浴成分、溶融亜鉛浴の浸漬
時間や合金化炉の温度管理等多くの因子により影響を受
ける。

【０００６】鋼板の溶融亜鉛浴中の浸漬時間を一定に調
整することにより、合金化度の安定化を図るめっき方法
が提案されている。例えば、特開平３−１０４８５０号
公報には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に際して、
鋼板の通板速度に応じて、シンクロールを昇降し、また
は亜鉛浴と連結したサブ亜鉛浴を設け、亜鉛浴からサブ
亜鉛浴へあるいはサブ亜鉛浴から亜鉛浴へ亜鉛を移送す
ることにより亜鉛浴レベルを調整することによって、亜
鉛浴における鋼板の浸漬時間を調整して一定の合金化度
の合金化亜鉛めっき鋼板を製造することが記載されてい
る。また、特開平５−２８７４８０号公報には、溶融金
属浴においてダミー塊片の浸漬量を変化させて溶融金属
浴の浴レベルを変化させることにより、鋼帯の溶融金属
浴における浸漬深さを調整して、合金化度を一定にした
溶融金属めっき鋼帯を製造する方法が記載されている。

【０００７】一方、溶融亜鉛浴の溶融亜鉛は、鋼板に付
着して亜鉛ポットから持ち出される。また、溶融亜鉛め
っきの際に、溶融亜鉛浴面に酸化亜鉛、亜鉛−アルミ−
鉄の三成分による金属間化合物等のドロスが生成され
る。ドロスが鋼板に付着すると、表面欠陥となり、また
コイルに巻き取られた際あるいはその後の成形加工の過
程で押し疵等の欠陥の原因となるので、定期的に溶融亜
鉛浴からドロスを汲み出す。そのため、溶融亜鉛浴の浴
面レベルが低下する。この浴面レベルの低下が余り大き
くならないように、定期的にめっき原料となる固体亜鉛
を溶融亜鉛浴に直接供給して溶解したり、溶解後供給す
る。例えば、特開昭６３−２２７７５６号公報には、メ
インポットの側近に、メッキ用インゴットを溶解させる
サブポットを設け、サブポットとメインポットとを跨ぐ
連結管を設けるとともに、サブポットを上下動可能とし
たメッキ装置を用いて、サブポットでメッキ用インゴッ
トを溶解し、またサブポットを上下して、メインポット
の浴面レベル調整を行うことによって、メッキ用インゴ
ットの溶解に伴うメインポットの浴面変動を改善するこ
とが記載されている。

【０００８】また、亜鉛は、ウランや金といった一部の
金属以外とは共晶合金を形成するために、溶融亜鉛の浸
食性がきわめて高いことが従来から知られている。その
ため、溶融亜鉛を保持する溶融亜鉛ポット５は、通常、
耐火物で製作される。また、溶融亜鉛浴中のシンクロー
ル７等の浴中機器については、セラミックスを使用する
こともあるが、一般的には、コストの低廉なＳＵＳ３１
６あるいはＳＳ材の基材に溶射またはステライト盛を施
すことにより、溶融亜鉛による浸食の防止を図ってい
る。しかし、このような材料を用いた浴中機器は溶融亜
鉛による浸食を完全に防止することができないため、通
常１〜２ケ月に１度の頻度で浴中機器の取替えのための
メインテナンスが必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
が調査したところ、特開平３−１０４８５０号公報、特
開平５−２８７４８０号公報に記載されるめっき方法で
は、合金化の安定化の効果が少ないのみならず、逆に浴
中機器の溶損量が増加した。

【００１０】溶損の状況について、詳細に調査したとこ
ろ、セラミックス以外の材料を使用した場合には、材料
の装置内における使用位置によって溶損の程度に差のあ
ること、即ち常時浸漬状態にある部材よりも、接液部分
の部材の溶損が大きいことが分った。この理由について
は、下記のように考えられる。即ち、浴面の変動があっ
た場合、接液部では、溶融亜鉛浴への浸漬と非浸漬との
繰り返しがあり、浸漬時には温度が上昇し、非浸漬時に
は温度が低下するという部材の熱履歴により、金属組織
が脆性化し、浸漬部の一部に幅１０ｍｍ程度の概ね円形
状の溶損が発生する。この溶損によって部材に新たな金
属面が現れるために、以後の熱履歴でさらに新たな溶損
が進行するためと考えられる。これに対して、常時溶融
亜鉛浴に浸漬している部材は合金層を形成していても温
度が一定に保たれるために溶損することが少なく、結果
として溶融亜鉛による溶損の進行速度が低減したと考え
られる。

【００１１】接液部分の腐食が大きいことは、製品品質
の観点からは、ドロスの増加につながり、また、浴中機
器のメインテナンス頻度の増加につながるので好ましい
ことではない。また、浴面レベルの変動があると、浴面
レベルが上昇の際に、浴面の上部に付着していたドロス
が再溶融し、鋼板に付着して表面欠陥の原因となる可能
性もあるので、浴面レベルの変動は好ましくない。

【００１２】溶融亜鉛浴の浴面レベルの変動は、鋼板に
よる付着亜鉛の持ち出し、定期的なドロスの汲み出しに
伴う浴面レベルの低下および溶融亜鉛浴への固体亜鉛の
供給に伴う浴面レベルの上昇によるものが大きいと考え
られたので、亜鉛供給時やドロス汲み上げ時等において
認められる浴面変動量と溶損量との関係を調査した。そ
の結果、溶融亜鉛浴の浴面レベルの変動を５ｍｍ以下に
することにより、操業上、溶損の増大を助長する幅１０
ｍｍ程度の円形状溶損の発生を防止することが可能にな
り、浴中機器の溶損を防ぎ、長期間安定に操業できるこ
とがわかった。

【００１３】ところで、特開昭６３−２２７７５６号公
報には、サブポットを設けることによりメッキ用インゴ
ット溶解時の浴面変動を少なくすることが記載されてい
るが、この公報には、溶損についての記載、示唆がな
く、またサブポット設置に伴う高額の費用が必要であ
り、また設置のためのスペースが十分に確保出来ない場
合があるという問題点がある。

【００１４】本発明は、前記した事情を考慮してなされ
たものであり、簡易な方法により、浴中機器の溶損を防
ぎ、長期間安定に操業できるめっき方法を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の構成は以下の通りである。

【００１６】鋼板を溶融金属ポット中の溶融金属に浸漬
して、連続的に鋼板に溶融金属めっきを行うに際して、
溶融金属浴の浴面レベルを非接触距離計を用いて測定
し、測定データから５Ｈｚ以下の信号を抽出して得たデ
ータに基づいて、溶融金属の原料となる固体金属の溶融
金属浴への浸漬容積を制御して、溶融金属浴の浴面レベ
ルの変動を５ｍｍ以内になるようにして溶融金属めっき
を行うことを特徴とする鋼板の溶融金属めっき方法。

【００１７】本発明では、非接触距離計を用いて浴レベ
ルを測定するので、浴面のドロス等の影響を受けること
なく浴面レベルを検出できる。また、５Ｈｚ以下の信号
を抽出することにより、鋼板の走行、気体絞りノズルの
高圧ガス吹きつけや浴中機器の振動に伴う浴面の振動の
ノイズを排除して、浴面レベルを精度良く検出、制御で
きる。浴面レベルの変動を５ｍｍ以下に制御して溶融金
属めっきを行うことにより、浴中機器の溶損を減少で
き、長期間安定に操業することができる。溶融金属の原
料となる固体金属を浴面レベルの調整に用いるので浴面
制御のための設備を簡易な設備にすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
３により説明する。図３で、１２は浴面レベルを検出す
る検出器であり、レーザ距離計あるいは渦流距離計を用
いることができる。１３は検出器１２により検出した信
号から５Ｈｚ以下の信号を抽出し、抽出した信号に基づ
いて浴面レベルを演算するとともに、溶融金属の原料と
なる金属インゴットの浸漬容積および金属インゴットの
降下量を演算し、金属インゴットの降下量を金属インゴ
ット昇降装置１４に指示する制御盤、１４は金属インゴ
ットの浸漬容積を調整するためのインゴット昇降装置、
１５は溶融金属の原料となる金属インゴットである。

【００１９】検出器１２で、検出した信号は制御盤１３
に送られる。制御盤１３では、検出器１２から送られた
信号から、鋼板の走行、気体絞りノズルの高圧ガス吹き
つけや浴中機器の振動に伴う浴面の振動のノイズを排除
して、距離測定精度を向上させるために、５Ｈｚのロー
パスフィルタを使用して、５Ｈｚ以下の信号を抽出し、
抽出した信号に基づいて浴面レベルを演算する。浴面レ
ベルの演算結果に基づいて、浴面レベルの変動が５ｍｍ
を超えないように、必要な金属インゴットの浸漬容積、
さらに金属インゴットの下降量を計算し、計算結果に基
づき、インゴット昇降装置１４によりインゴットを下降
する。溶融金属の原料となる金属インゴットを浴面レベ
ルの調整に用いるので浴面制御のための設備を簡易な設
備にすることができる。

【００２０】５Ｈｚ以上の信号を取り入れた場合、気体
絞りノズルの高圧ガス吹きつけ等の波も処理するため、
インゴット投入の制御は発散したり、あるいはハンチン
グする恐れがあり、安定なインゴットの投入が行えなく
なる。

【００２１】一般に、金属インゴットは溶融金属より比
重が大きいので、金属インゴットは単に吊りさげるだけ
でもよいが、金属インゴットを爪等で把持、拘束しても
よい。また、投入する金属インゴットを大型化すること
により、適切な浴面制御を行なうことができる。

【００２２】めっきする金属付着量が増加すると溶融金
属の持出し量が増加するので供給する金属インゴットの
浸漬速度を増加させ、また付着量が減少すると浸漬速度
を減少させる必要がある。めっきする鋼板の幅や鋼板の
通板速度に関しても同様であり、幅が広い場合あるいは
通板速度が速い場合には浸漬速度を速く、幅が狭い場合
あるいは通板速度が遅い場合には浸漬速度を遅くする必
要がある。インゴットの浸漬速度は、できるだけ定速の
浸漬とした方が好ましい。

【００２３】合金めっきを行う場合、組成の異なる複数
の金属インゴットを用いて浴面制御を行ってもよい。

【００２４】本発明では、浴面レベルの変動が５ｍｍ以
内に制御することにより浴中機器の溶損量を低減でき
る。その結果、浴中機器のメインテナンス期間を延長し
て、長期間安定に操業することができる。また、浴中機
器の溶損に伴うドロスが低減できるとともに、浴面レベ
ルの変動がある場合に起こる浴面の上部に付着したドロ
スが再溶融することがないので、鋼板に付着するドロス
の低減にも寄与する。

【００２５】また、溶融金属浴に浸漬された鋼板の溶融
金属とのめっき反応は、溶融金属浴への侵入後シンクロ
ールに到達するまでの長さに大きく影響されると考えら
れる。この部分の鋼板の基準長さを２ｍとした場合、浴
面レベルの変動があった場合について、金属浴に浸漬後
シンクロールに到達する迄の鋼板の長さの変化率の計算
結果を図２に示す。但し、図２では、スナウトの勾配を
考慮して、浴面変動１０ｍｍに対する鋼板の浸漬長さの
変化を２０ｍｍとして計算した。浴面レベルの変動が５
ｍｍ以下とすることにより、めっき製品の最終品質が安
定していると考えられるめっき反応時間の変動範囲を１
％以下にすることができる。

【００２６】溶融金属浴に浸漬した鋼板の溶融金属との
初期めっき反応は、スナウト内で起こる。スナウト内で
は、溶融金属浴の攪拌流動が少ないため、浴組成が溶融
金属ポットの他の場所とは相違しているので、浴面変動
が大きいと成分組成あるいは反応時間に影響を与えるた
め、初期めっき反応が不安定になり、強いてはめっき皮
膜そのものの品質の均一化を阻害する。浴面レベルの変
動を抑制することにより、このような問題が回避され、
めっき品質を均一化することができる。

【００２７】また、浴面レベルの変動の低減は、スナウ
ト内から挿入される鋼板の初期めっき反応を板幅方向に
均一化させることにつながり、めっき均一性が重視され
る製品の安定製造にも寄与する。

【００２８】

【実施例】溶融亜鉛めっきの場合について説明する。図
３に示す装置において、レーザ距離計１２を用いて浴面
レベルの制御位置範囲を変化させて、溶損量の調査を行
なった。レーザ距離計１２により常時浴面レベル変動を
計測、データサンプリングし、信号処理により５Ｈｚ以
下の周波数成分の変動から浴面の平均値の変動幅を求
め、この値を種々に変化させた。使用した溶融亜鉛ポッ
ト１５の大きさは幅４ｍ、奥行３ｍ、深さ２ｍで容量２
４ｍ³ である。亜鉛の供給は、幅２ｍ、奥行０．５ｍ、
高さ１ｍの亜鉛インゴット１５をクレーン１４からつり
下げて、浴面レベルの制御範囲が設定値を超えないよう
に、その設定値に応じて、亜鉛インゴット１５の供給速
度をクレーンの下降速度により制御した。溶損量は、接
液部分に位置する浴中機器（ＳＵＳ３１６Ｌ）の溶損深
さを実測して求めた。

【００２９】調査結果を図１に示す。浴面レベルの変動
が５ｍｍ以内に制御することにより浴中機器の溶損量を
目標値の１ｍｍ／月以下に低減できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明のめっき方法は、簡易な方法であ
りながら、浴中機器の溶損量を低減することができ、そ
の結果、浴中機器のメインテナンス期間を延長して、長
期間安定に操業することができる。また、浴中機器の溶
損に伴うドロスが低減できるとともに、浴面レベルの変
動がある場合に起こる浴面の上部に付着したドロスが再
溶融することがないので、鋼板に付着するドロスの低減
にも寄与する。

【００３１】更に、初期めっき反応の均一化を図ること
により、均一性の優れてめっき製品の製造にも寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】浴面変動量と浴中機器の溶損量との関係を示す
図

【図２】浴面変動量とめっき反応時間の変動量との関係
を示す図

【図３】本発明の実施の形態を説明するための図

【図４】溶融亜鉛めっき方法を説明するための図

【符号の説明】

４ スナウト ５ 溶融ポット ６ 溶融金属浴 １２ 浴面レベル検出器 １３ 制御盤 １４ 金属インゴット昇降装置 １５ 金属インゴット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板を溶融金属ポット中の溶融金属に浸
   漬して、連続的に鋼板に溶融金属めっきを行うに際し
   て、溶融金属浴の浴面レベルを非接触距離計を用いて測
   定し、測定データから５Ｈｚ以下の信号を抽出して得た
   データに基づいて、溶融金属の原料となる固体金属の溶
   融金属浴への浸漬容積を制御して、溶融金属浴の浴面レ
   ベルの変動を５ｍｍに以内なるようにして溶融金属めっ
   きを行うことを特徴とする鋼板の溶融金属めっき方法。