JPS6134504B2

JPS6134504B2 -

Info

Publication number: JPS6134504B2
Application number: JP56089794A
Authority: JP
Inventors: Kango Sakai; Katsushi Saito; Hajime Hinoto; Takashi Saiki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1981-06-11
Publication date: 1986-08-08
Also published as: JPS57203764A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は溶融亜鉛メツキ鋼板の製造方法におい
て目付制御もしくは付着した亜鉛が未凝固である
領域の雰囲気の酸素濃度を制御出来る溶融メツキ
装置に関する。

溶融亜鉛メツキ鋼板はその優れた防食特性から
急激な成長をとげ、耐食性材料として建築材料、
家庭電気制品材料、自動車々体材料等の広範囲の
分野で使用されており、日本における生産量は年
間600万ｔに達し冷延鋼板の約30％にも及んでい
る。従つて、溶融亜鉛メツキの製造プロセスも
種々の技術的な開発によつて、近年の設備はライ
ンスピードが150〜200ｍ／分の高速生産設備にな
つている。しかしながら後述する如く目付制御の
問題から実際にはスルスピード生産が難しい実情
である。又、品質面においても、塗装下地素材と
しての見直し、更には、自動車々体の防錆対策と
して片面亜鉛メツキ、合金メツキが緊急な問題と
してクローズアツプされて来ておりこれらの製品
を高生産性で製造出来るプロセス開発が重要にな
つている。本発明はこれらの要求に対処するべく
開発した溶融亜鉛メツキ装置に関するもので、下
記の通りである。

(1) 溶融メツキ浴及びメツキ量を制御するための
手段を含む溶融金属メツキ装置において、溶融
メツキ金属浴面から鋼帯に付着したメツキ金属
が凝固する間の少くとも一部を囲むシールボツ
クスと、該シールボツクス中に配設されたメツ
キ量を制御するためにガスワイピングノズル
と、前記シールボツクス中の酸素濃度を制御す
るための非酸化性ガス供給量制御手段と、前記
シールボツクス内のメツキ金属の凝固域に前記
シールボツクス中の酸素濃度を制御するための
酸素含有ガス供給量制御手段と鋼帯の振動防止
手段を兼ねるACP（エアークツシヨンパツ
ド）を設けたことを特徴とする溶融金属メツキ
装置。

(2) 溶融メツキ浴及びメツキ量を制御するための
手段を含む溶融金属メツキ装置において、メツ
キ量を制御するためのガスワイピングを内設す
る溶融メツキ金属浴面から鋼帯に付着したメツ
キ金属が凝固する間の一部を囲むシールボツク
スとその上方にメツキ金属が凝固する過程を囲
むシールボツクスを別に設け、シールボツクス
中の酸素濃度を制御するための酸素含有ガス供
給量制御手段と該シールボツクス中の酸素濃度
を制御するための非酸化性ガス供給量制御手段
をそれぞれのシールボツクスに設けてなること
を特徴とする溶融金属メツキ装置。

(3) 酸素濃度を制御するための酸素含有ガス供給
量制御手段の少くとも一つがACPである上記
第２項記載の溶融金属メツキ装置。

以下本発明の態様を図面に基づき詳述する。

溶融亜鉛メツキ鋼板の目付制御は現在、その優
れた生産性、均一制御能から高圧ガスによるワイ
ピング方法が採用されている。しかしこの方法は
確かり従来のロール絞り方法に比べ良好な制御が
出来るけれども、近年のラインプロセス要求に対
しては、必ずしも対応出来ない。例えば、浮遊ド
ロス増大（亜鉛の酸化に伴うドロスで以下ドロス
と記す。）騒音、ワイピングノズルの目詰り事故
等の問題が高速生産ラインにおいては生じる。第
１図にラインスピードとドロス生成量の関係を示
す。第１図に示すようにドロスの生成はラインス
ピードの増加に伴い級数的に増加し200ｍ／分近
くでは作業が不可能である。又、通常のスピード
生産においてもドロスの生成を除去出来れば、釜
歩留りの向上、除去作業不要等によるメリツトは
莫大なものである。ドロス生成の主原因は、溶融
状態の亜鉛の酸化である。高速化に伴い、ストリ
ツプが持ち上げる亜鉛量が増加する一方、目付量
は一定に制御するため、除かれる亜鉛量即ち、拭
払い亜鉛量はスピードに比例して増加しワイピン
グノズルと浴面間でスプラツシユ状態になる。従
つて、酸素との反応面積が増加しドロスが急激に
増大する。

近年の如く、目付量も多品種構成になつている
実状では、薄目付制御する場合においては、低速
操業でも、ドロスの問題が生ずる、従つて、ドロ
ス増加に対する根本的な解決方法は亜鉛の酸化を
防ぐこと即ち酸素濃度を制御することが最も効果
的である。

又、上述したスプラツシユはワイピングノズル
の先端（通常は0.6〜1.5mm程度のスリツト状の間
隙）に付着し目詰りを生ずる。付着した部分の目
付制御能力は略ゼロになるためその様なトラブル
時には手作業による対策をとつている現状であ
る。スプラツシユの増加は目詰りの増加につなが
るが酸素濃度を制御することによつて減少する。
酸化したスプラツシユはノズル表面に付着しやす
いが、清浄な亜鉛はノズル表面に濡れ難いためで
ある。しかし後述する如く適当な酸素を含む制御
雰囲気が目詰り防止にベストである。この点にお
いても酸素濃度制御による効果は大きい。

又、騒音問題に対しても酸素濃度を制御ボツク
スが騒音吸収壁となり10〜20ホーン下げることが
出来る。

以上、酸素濃度を下げた効果について述べた
が、酸素濃度が余り低すぎると亜鉛の蒸気が発生
する。大気中においては、溶融亜鉛表面は少くと
も薄い酸化膜が形成し、その被膜がバリヤーとな
り保護されているため蒸気は発生しない。しかし
酸素が不充分であるとバリヤーが不完全となり亜
鉛が蒸気化する。

蒸気化した亜鉛は種々の悪影響を及ぼす。例え
ばワイピングノズルの先端に付着堆積し目詰りの
原因となる。又、メツキ鋼板表面に粉状に付着し
て、ライン後面のロールに蒸気から付着した亜鉛
が転写しロール面に堆積して製品に押し疵が生ず
る原因となる場合がある。更には、片面メツキ鋼
板の製造においては、ゼロ面に亜鉛が付着し悪影
響を及ぼす場合がある。以上の如く酸素濃度が余
り低すぎると蒸気による欠陥が生ずるため適当な
酸素濃度を存在せしめた雰囲気に制御する必要が
ある。

第２図は浴温450℃、ラインスピード80ｍ／分
の条件でのドロス生成量（曲線）及び蒸気発生
量（曲線）と酸素濃度の関係を相対的に示した
ものである。図から明らかな如く、酸素濃度50〜
1000ppm、最適範囲は300〜1000ppmに制御すれ
ば、ドロス、蒸気の二つの問題を解決出来ること
が分る。そのためには酸素濃度制御精度の良い装
置が必要である。ワイピングによる上述した諸問
題が発生する領域はスプラツシユが発生するゾー
ンと考えてよくワイピングノズル上1000mm以下の
領域特にノズル下の浴面からワイピングノズル間
が重要部分であり、ストリツプのスピード、目付
制御、浴組成によつて制御濃度範囲を決定する。

本発明は上記の様な観点以外に以下に述べる合
金メツキ鋼板の製造面で直面した難題を解決する
ため開発したものである。

第３図は、調合亜鉛メツキ浴（Ａ0.2％、
Pb0.1％）にマグネシウムを加えて得られたMg−
Zn合金メツキ鋼板の耐食性をJIS規定の塩水噴霧
試験で調べたものである。曲線Ｎ１はMg無添加
の腐食水準を示す。AlはMg添加に伴う耐食性の
変化を示している。第３図からMgによる耐食性
向上は他元素に比べると大きく優れていることが
理解される。しかしながらMgは酸素との親和力
が非常に強いため、通常の大気中操業では多くの
問題が生じ生産することは難しい。

即ち、ドロス、蒸気等の目付制御の問題は、
Mg無添加の場合と大差のない酸素濃度で対処出
来る。しかしながら品質面において酸素濃度を無
制御で生産すると第４図に示す皮張り、第５図に
示すヘアー、よれの外観不良が発生する。

シールボツクス中の酸素濃度はメツキされる外
観に対しても適正な領域に制御しなければならな
い。Mgを添加したこれ迄の公知例は、単に非酸
化或は弱酸化雰囲気と定性的な表現があるにして
も可久的に低酸素濃度を指向しており、酸素濃度
制御に対する具体的な方法が全く示されておら
ず、実用に適するような合金メツキ鋼板は得られ
ていない。外観に対する酸素濃度の影響が特に問
題になるのは、ワイピングノズル部即ち目付制御
部に於ける皮張り現象である。皮張りはメツキ金
属の表面が周囲の酸素によつて酸化を受け固体に
変り、内部は流動性の溶融金属の状態であるた
め、メツキ表面に噴きつけられる高圧のガスによ
つて流れが生じ皺模様が発生する。当然目付制御
能力も低下する。第４図に皮張り発生域をワイピ
ング部分の酸素濃度と浴中のMg含有率で示した
（図中、×は全面皮張り、△は軽度の皮張り、○は
皮張りなしを夫々示す。）。亜鉛は調合亜鉛浴を用
い、浴温450℃、ラインスピード80ｍ／min、ワ
イピングガス圧力1.0Kg／cm²、ワイピングノズル
のスリツト0.5mm、ノズル間隔20mmで行つた。第
４図から明らかな如く、２％以下のMg添加浴に
おいて、1000ppmの酸素濃度以下であれば皮張
りは発生せず、Mg0.5％添加浴では3000ppmでも
発生しない。

酸素濃度とメツキ外観との関係に就いては、更
にメツキ金属の凝固過程においても問題になるの
でこの点に就いて説明する。

第５図は調合亜鉛にMg0.5及び1.0％を添加し
た浴（どちらも結果は同じ）、を用いてメツキし
た場合の凝固過程における外観不良が発生する領
域を示す。

酸素濃度制御方法については後述する。凝固過
程の酸素濃度が高いと「ヘアー」状のメツキ外観
が発生し、低いと粒状もしくは六角形状のまだら
模様（「よれ」と呼称）の外観となる。「ヘアー」
はMgを加えた浴特有の現象である。一方「よ
れ」は亜鉛共通の現象である。第５図は「ヘア
ー」に関して（口：発生なし、■：発生）、「よ
れ」に関して（○：発生なし、●：発生）で示
し、それぞれ発生域を目付量との関係で斜線で示
した。第５図では酸素濃度100〜1000ppmが最適
範囲で低目付量（例えば20ｇ／m²）においては酸
素濃度を制御する必要はない。以上のように溶融
亜鉛、さらにはMgを添加した合金メツキにおい
てはワイピングノズル近傍を含む浴面側とその上
方の溶融金属の凝固域側の酸素濃度を個別に制御
するとともに、特に凝固域側は酸素濃度を広範囲
に任意に制御する必要がある。本発明はこのよう
な目的に適した装置を提供することを目的として
いる。

本発明における凝固過程の範囲は前述した目付
制御より上方に位置し、メツキ金属が凝固するま
での一部又は全ての領域である。

以下、第６図乃至第１２図に基き本発明に於て
酸素を制御するシールボツクスを主体とする制御
装置に就いて詳述する。これら図中の符号は格別
の指示なき限り下記の通りである。

１…ストリツプ、１_S…メツキ金属（固体）が
付着、１_L…メツキ金属（液体）が付着、２…シ
ールボツクス、２ａ…シールボツクスの下部ケー
シング（ワイピング、浴面）、２ｂ…シールボツ
クス上部ケーシング（凝固過程）、２ｃ…２重構
造シールボツクス内室、２ｄ…ガスカーテンシー
ルボツクスの内室、２ｅ…ガスカーテン２重構造
シールボツクスの内壁、３…ポツト釜、４…メツ
キ浴、５…ポツトロール、６…スナウト、７…ワ
イピングノズル、８…シールガス導管、９…不活
性ガス供給口、１０…空気供給口、１１…エアー
クツシヨンパツト（酸素濃度制御も兼ねる）、１
２…循環ブロアー、１３…ガス吸引口、１４…循
環パイプ、１５…シール壁、１６…シールガス噴
き出し口、Ｍ，M₁，M₂，M₃…酸素濃度測定用ガス吸引口、 M₁…下部（浴面、ワイピング部分に相当） M₂…中部（凝固過程に相当） M₃…上部（凝固過程に相当）Ｗ…ストリツプが通過するシールボツクスの開口
部第６図、第７図、第８図は３通りのシールボツ
クスの位置を示す。図中、１はストリツプを示
し、１_L（黒）はメツキされた金属が溶融状態、
１_S（白）は固体の状態である。２ａはワイピン
グノズルと浴面を制御するシールボツクス、２ｂ
は凝固過程を制御するシールボツクスである。大
気中凝固の場合、２ｂは省略出来、第６図とな
る。第７図は凝固まで完全に酸素濃度を規制し、
第８図は凝固過程の一部を規制する例である。

以下、第９〜１２図はシールボツクスの構造の
例、及び酸素濃度制御方法、並にその結果を示
す。本発明に於ては限定した酸素濃度が得られれ
ば、上記図に記載の方法でも適用できる。

シールボツクス（特に２ａ部）の構造に於て
は、酸素濃度を1000ppm以下にすることが可能
な構造を持ち外部より酸素を一定量入れることに
よつて２ａ部の酸素濃度を制御する必要がある。
２ａ部の酸素濃度を1000ppm以下に出来ないボ
ツクスでは、バラツキが大きくドロス増、皮張り
発生の原因となる。

第９図はワイピングノズル部２ａと凝固過程２
ｂを分離した構造を持つ本発明の例で、凝固位置
に合せて２ｂの位置を決める。２ａと２ｂとを合
致させることが出来る。この場合、各ボツクス内
への空気の侵入を防ぐため、窒素のカーテン構造
が必要である。ボツクス内の酸素濃度は９および
10で個別に制御する。

第１０図はシールボツクスは１体として上部ケ
ーシング２ｂに１１で示したエアクツシヨンパツ
ド（ACP）を内蔵させたものである。ACPによ
つてストリツプ１の振動を抑制出来るのでシール
ボツクスに開口部Ｗの面積を小さく出来、且つ、
ACPはガスカーテン効果が発揮できる。ガスは
シールボツクス中段１３により密閉型ブロアー１
２によつて吸引されて配管１４を通つてACPに
送られる。ボツクス内への窒素はワイピングノズ
ルから供給される。又、ボツクス内の酸素濃度は
配管１４の途中に１０より空気を入れることによ
つて制御される。

第１１図は第１０図のシールボツクスを用いて
溶融亜鉛メツキのパイロツトライン試験（ライン
スピード80ｍ／min、ストリツプ巾150mm）を行
つた結果である。ACPは100×100×３mmのスリ
ツト開口を持ち、ACPへの流量はブロアーのバ
ルブ調節で4.4m³／minで行つた。ACP間の距離
は30mmである。ワイピングノズル（GJC）条件
は、ノズルスリツト0.5mm、巾350mm、ノズル間20
mmで行つた。GJCから、噴出する窒素ガス量は
3.9m³／min（圧力1.0Kg／cm²）である。このボツ
クス構造の場合、ACPのガス量とGJCのガス量
比はACP／GJC＝1.4以下／１に制御する。
ACP1.4超ではボツクス内が負圧になり空気が侵
入し易く、別個にボツクス内へ窒素を入れる必要
性が生ずる。

上記条件で第１０図１０より空気を供給し、酸
素濃度を第１０図のM₁，M₂，M₃で測定し、第１
１図の曲線M₁，M₂，M₃に示した。空気を供給し
ない場合、M₁，M₂，M₃はいずれも10ppm近傍に
安定化する。空気20／min供給時にはM₁＝50、
M₂＝100、M₃＝500ppm、空気50／min供給時
はM₁＝100、M₂＝500、M₃＝2000ppm、空気100
／min供給時にはM₁＝500、M₂＝2000、M₃＝
5000ppmであつた。

第１２図はACP１１をシールボツクスと分離
した構造を持つもので、必要によりシール壁１５
を設けることが出来る。シールボツクス内の酸素
は９，１０より混合供給され、ACPには１３→
１２→１４でシールボツクス内のガスが再利用さ
れ、配管１４に設けた空気供給口１０によつて酸
素濃度を制御する。この構造において、ACPは
シールボツクスの２ｂの役割を兼ねることにもな
つている。

以上詳述した、酸素濃度制御方法は、実施例に
示したシールボツクス以外でも、本発明で定めた
ように機能する酸素濃度を制御できる装置であれ
ば、適用することが出来る。例えば、片面溶融亜
鉛メツキ鋼板の製造の例として、非酸化性雰囲気
下で、ストリツプを酸化させることなく片面にメ
ツキする場合がある。この方法においては、当然
メツキの密着性、ドロス、亜鉛蒸気の３点を考慮
したシール機構や雰囲気ガスの設計を行う必要が
ある。この場合に於ても精度の高いシールボツク
ス機構を持ち、外部より酸素含有ガスを供給して
酸素濃度制御する装置として本発明を適用するこ
とが出来る。また本発明において酸素含有ガス供
給量制御手段としてACPを採用する場合は鋼帯
の振動を防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛メツキにおけるラインスピードと
ドロスの生成量に関する図、第２図は浴温450℃
で発生する亜鉛の蒸気発生量及びドロス生成量と
酸素濃度の関係を示す図。第３図は、調合亜鉛浴
にMgを０〜２％加えた亜鉛メツキ鋼板の腐食減
量を示した図、第４図は、皮張発生域をワイピン
グ部分の酸素濃度と浴中のMgで示す図、第５図
は目付量と酸素濃度に基く「ヘアー」「よれ」発
生域を示す図、第６図、第７図、第８図はシール
ボツクスの３通りの位置を示す図、第９〜１２図
はシールボツクスの構造を示す図である。１…ストリツプ、１ｓ…メツキ金属（固体）が
付着、Ｌ…メツキ金属（液体）が付着、２…シー
ルボツクス、２ａ…シールボツクスの下部ケーシ
ング（ワイピング、浴面）、２ｂ…シールボツク
ス上部ケーシング（凝固過程）、２ｃ…２重構造
シールボツクス内室、２ｄ…ガスカーテンシール
ボツクスの内室、２ｅ…ガスカーテン２重構造シ
ールボツクスの内壁、３…ポツト釜、４…メツキ
浴、５…ポツトロール、６…スナウト、７…ワイ
ピングノズル、８…シールガス導管、９…不活性
ガス供給口、１０…空気供給口、１１…エアーク
ツシヨンパツト、１２…循環ブロアー、１３…ガ
ス吸引口、１４…循環パイプ、１５…シール壁、
１６…シールボツクス内のシールガス供給口。

Claims

【特許請求の範囲】１溶融メツキ浴及びメツキ量を制御するための
手段を含む溶融金属メツキ装置において、溶融メ
ツキ金属浴面から鋼帯に付着したメツキ金属が凝
固する間の少くとも一部を囲むシールボツクス
と、該シールボツクス中に配設されたメツキ量を
制御するためにガスワイピングノズルと、前記シ
ールボツクス中の酸素濃度を制御するための非酸
化性ガス供給量制御手段と、前記シールボツクス
内のメツキ金属の凝固域に前記シールボツクス中
の酸素濃度を制御するための酸素含有ガス供給量
制御手段と鋼帯の振動防止手段を兼ねるACPを
設けたことを特徴とする溶融金属メツキ装置。２溶融メツキ浴及びメツキ量を制御するための
手段を含む溶融金属メツキ装置において、メツキ
量を制御するためのガスワイピングを内設する溶
融メツキ金属浴面から鋼帯に付着したメツキ金属
が凝固する間の一部を囲むシールボツクスとその
上方にメツキ金属が凝固する過程を囲むシールボ
ツクスを別に設け、シールボツクス中の酸素濃度
を制御するための酸素含有ガス供給量制御手段と
該シールボツクス中の酸素濃度を制御するための
非酸化性ガス供給量制御手段をそれぞれのシール
ボツクスに設けてなることを特徴とする溶融金属
メツキ装置。３酸素濃度を制御するための酸素含有ガス供給
量制御手段の少くとも一つがACPである特許請
求の範囲第２項記載の溶融金属メツキ装置。