JPWO2010038472A1 - 溶融めっき鋼板の製造方法及び溶融めっき装置 - Google Patents

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Abstract

めっき浴に連続的に浸漬される鋼板を前記めっき浴から引き上げてから前記鋼板表面に付着しためっき金属が凝固するまでの間に、前記鋼板表面にガスを吹き付けてめっき付着量を調整する溶融めっき鋼板の製造方法であって、前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴の浴面の酸素濃度を０．０５体積％以上２１体積％以下とする雰囲気とし；前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板に前記ガスが衝突する位置における前記鋼板の端部の空間の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下とする。

Description

本発明は、溶融めっき鋼板の製造方法及びこの製造方法に用いる溶融めっき装置に関する。
本願は、２００８年１０月０１日に、日本に出願された特願２００８−２５６２０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
溶融めっき鋼板の製造プロセスにおいては、鋼板（鋼帯）を通板させて連続的にめっき浴に浸積させ、鋼板をめっき浴から引き上げてから鋼板表面に付着しためっき金属が凝固するまでの間に、鋼板に対してワイピングノズルからガスを吹き付けて、めっき付着量を調整することが行われている。この際、溶融状態のめっき金属の酸化により、めっきされた鋼板表面に酸化膜（ドロス）が生成され、外観不良の原因となる、という問題があった。
このようなめっき金属の酸化を防止するために、めっき浴の浴面からワイピングノズルによるガスの吹き付け位置までの全体をシールボックスで覆い、シールボックス内に不活性ガスを導入して、シールボックス内の雰囲気全体の酸素濃度を低下させる技術が提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。このような技術によれば、鋼板がめっき浴から引き上げられてから溶融状態のめっき金属が凝固するまでの間の酸素濃度を大気中よりも低くすることができるので、めっき金属の酸化が防止される。
特開平１１−１４０６１５号公報 特公昭６１−３４５０４号公報 特開昭６２−３０８６４号公報 特開平４−２８５１４８号公報
しかしながら、上記特許文献１〜４に記載された技術のように、めっき浴の浴面からワイピングノズルによるガスの吹き付け位置までの全体をシールボックスで覆う技術では、酸化膜の生成を抑制する効果は認められるが、溶融めっきの操業上重要なめっき付着量を調整するガスの吹き付け位置が視認しにくい。加えて、めっき浴表面に生成した表層酸化膜の掻き取り作業や、ワイピングノズルの手入れ作業も困難になる。そのため、操業上の不都合が生じるという問題があった。また、めっき液表面が酸化膜で或る程度覆われていない場合には、表面から亜鉛ヒュームが生じる。この亜鉛ヒュームによりワイピングノズルなどの機器に金属亜鉛が付着するとワイピングが正常に行われない。そのため、品質上の不都合が生じるという問題もあった。従って、このような技術を実用化する際には、操業性及びめっき品質を悪化させてしまうという課題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、溶融めっき鋼板の製造方法及びこの製造方法に用いる溶融めっき装置において、めっき付着量を調整する際に、めっき鋼板表面での酸化膜の生成を抑制するとともに、上記のような操業上および品質上の不都合を解消することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、めっき鋼板表面の酸化膜の発生場所が鋼板エッジ（鋼板端部）におけるガス吹き付け位置であることを見出した。そこで、本発明者らは、めっき付着量を調整するガス吹き付け位置において、少なくとも鋼板エッジを覆う従来よりも小型のシールボックスを設置し、このシールボックス内の酸素濃度を低下させた。本発明者らは、この技術により、めっき鋼板表面での酸化膜の生成を抑制できるとともに、上記のような操業上および品質上の不都合を解消できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）めっき浴に連続的に浸漬される鋼板を前記めっき浴から引き上げてから前記鋼板表面に付着しためっき金属が凝固するまでの間に、前記鋼板表面にガスを吹き付けてめっき付着量を調整する溶融めっき鋼板の製造方法であって、前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴の浴面の酸素濃度を０．０５体積％以上２１体積％以下とする雰囲気とし；前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板に前記ガスが衝突する位置における前記鋼板の端部の空間の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下とする。
（２）上記（１）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記空間の酸素濃度を０．０５体積％以上１．５体積％以下としてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記空間は、雰囲気制御可能なように大気雰囲気に対する障壁を有し、前記鋼板の前記端部を少なくとも含むように配置されてもよい。
（４）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記めっき浴の前記浴面の酸素濃度を制御しなくてもよい。
（５）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記空間は、前記鋼板に前記ガスが衝突する位置から前記鋼板の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、前記鋼板の前記端部から板幅方向に５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域を少なくとも含んでもよい。
（６）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記空間は、前記鋼板の板幅方向に複数設けられ、隣り合う前記空間の間の隙間の幅を１０ｍｍ以上としてもよい。
（７）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記空間は、前記鋼板の前記端部から前記鋼板の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくしてもよい。
（８）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記鋼板の前記端部から板幅方向に１０ｍｍまでの位置におけるめっき付着量が、片面で５０〜３８０ｇ／ｍ２であってもよい。
（９）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記めっき浴は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃａから少なくとも１つ以上を含有してもよい。
（１０）上記（１）または（２）に記載の溶融めっき鋼板の製造方法では、前記めっき浴は、Ａｌを０．１質量％以上６０質量％以下含有し、Ｍｇを０．２質量％以上５質量％以下含有するＺｎめっき浴であってもよい。
（１１）本発明の溶融めっき装置は、通板される鋼板を連続的に浸漬するめっき浴と；前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板の表面にガスを吹き付けるガスワイピングノズルと；前記めっき浴の浴面から離隔した位置に設けられ、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板に前記ガスが衝突する位置における前記鋼板の端部の空間を覆うシールボックスと；前記シールボックス内に不活性ガスを導入し、前記シールボックス内の酸素濃度を制御するパージガス供給手段と；を備える。
（１２）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記パージガス供給手段は、前記シールボックス内の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下に制御してもよい。
（１３）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記パージガス供給手段は、前記シールボックス内の酸素濃度を０．０５体積％以上１．５体積％以下に制御してもよい。
（１４）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板を介して互いに対向する位置に少なくとも１組以上設けられ、前記鋼板に向かってガスを噴射して、互いに対向する前記シールボックス間の領域をそれぞれガスカーテンによりシールしてもよい。
（１５）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記ワイピングノズルの近傍に設けられて前記ワイピングノズルによるガスの吹き付けを補助する補助ノズルを覆うように設けられてもよい。
（１６）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスを、前記鋼板の板幅に応じて、当該板幅方向に沿って移動させるシールボックス移動機構をさらに備えてもよい。
（１７）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板に前記ガスが衝突する位置から前記鋼板の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、前記鋼板の前記端部から板幅方向に５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域を少なくとも含む空間を覆ってもよい。
（１８）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板の板幅方向に複数設けられ、隣り合う前記空間の間の隙間の幅を１０ｍｍ以上としてもよい。
（１９）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板の前記端部から前記鋼板の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくしてもよい。
（２０）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスの前記鋼板の板幅方向の長さが、前記鋼板の板幅以上であってもよい。
（２１）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板に向けてガスを噴射するガス噴射部を有し、前記ガス噴射部が前記シールボックスの鋼板に向かい合う面の端部に設けられていてもよい。
（２２）上記（１１）に記載の溶融めっき装置では、前記シールボックスは、前記鋼板に向けてガスを噴射するガス噴射部を有し、前記ガス噴射部の形状がＬ字型形状であってもよい。
本発明では、溶融めっき鋼板の製造方法及びこの製造方法に用いる溶融めっき装置において、めっき付着量を調整するガス吹き付け位置に、少なくとも鋼板エッジを覆う従来よりも小型のシールボックスを設置し、このシールボックス内の酸素濃度を低下させている。本発明によれば、この技術により、めっき鋼板表面での酸化膜の生成を抑制できるとともに、めっき付着量を調整するガスの吹き付け位置が視認しやすくなる。また、めっき浴表面に生成した表層酸化膜の掻き取り作業や、ワイピングノズルの手入れ作業も容易になる。さらに、本発明によれば、めっき液表面の酸化膜によって亜鉛ヒュームの発生が抑制されるため、ワイピングノズルなどの機器への金属亜鉛の付着を防止して、めっき品質も確保できる。従って、本発明によれば、操業性およびめっき品質を損なわずに、めっき鋼板端部の酸化膜の生成を抑制できるめっき付着量の調整技術を実用化することが可能となる。
めっき鋼板表面に生成した酸化膜の形態の一例を示す説明図である。 図１の酸化膜の生成機構を示す説明図であって、めっき鋼板表面の状態を示す正面図（鋼板の左半面）である。 図１の酸化膜の生成機構を示す説明図であって、鋼板エッジ近傍におけるめっき鋼板表面の状態を示す側面図である。 図１の酸化膜の生成機構を示す説明図であって、鋼板エッジ近傍におけるめっき後の鋼板の状態を示す断面図である。 鋼板エッジ近傍におけるめっき付着量を変化させて、生成したヒゲ状の酸化膜の最大長さを測定した結果の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置の全体構成を示す説明図である。 同実施形態に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態に係るシールボックス移動機構の構成の一例を示す説明図である。 同実施形態の第１の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第１の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第２の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第２の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第３の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第３の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第４の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第４の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第５の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第５の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第６の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第６の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 同実施形態の第２の変形例に係るシールボックス及びパージガス供給手段の構成を示す説明図である。 同実施形態の第２の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。 本発明の実施例における鋼板エッジ部における平均酸素濃度とヒゲ状の酸化膜の最大長さとの関係を示すグラフである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（酸化膜の生成機構）
本発明について説明する前に、図１及び図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを参照しながら、めっき鋼板表面に生成する酸化膜（ドロス）の生成機構について説明する。図１は、めっき鋼板表面に生成した酸化膜の形態の一例を示す説明図である。また、図２Ａおよび図２Ｂ、図２Ｃは、図１の酸化膜の生成機構を示す説明図である。図２Ａは、めっき鋼板表面の状態を鋼板の中心より左側のみに注目して示す正面図である。図２Ａには、めっき浴４から引き上げられる鋼板に随伴されるめっき液がワイピングガスの衝突圧によって点線部分で掻き落とされる様子を酸化膜２の発生・流動に着目して示している。図２Ｂは、鋼板エッジ近傍におけるめっき鋼板表面の状態を示す側面図であり、図２Ｃは、鋼板エッジ近傍におけるめっき後の鋼板の状態を示す断面図である。
図１に示すように、めっき鋼板６の表面に生成し、めっき後に残存する酸化膜２は、主に、めっき鋼板６の端部（エッジ）にヒゲ状に生成する。このようなヒゲ状の酸化膜２が生成すると、製品となった際に外観不良となるので望ましくない。本発明者らは、この酸化膜２の発生機構を解明するために、めっき浴の浴面からめっき付着量を調整するワイピングノズル３から吹き出すガス（ワイピングガス）の吹き付け位置（ワイピングガスが鋼板表面に衝突する位置、ワイピング部分）までのめっき鋼板６の表面を詳細に観察した。その結果、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、酸化膜２は、ワイピングガスの吹き付け位置における鋼板１の全幅で発生していることがわかった。これは、以下のような理由によると考えられる。図２Ｂに示すようにワイピングノズル３から吹き出すワイピングガスは、そのエジェクター効果によって周囲の空気を巻き込む。そのため、ワイピングガスに不活性ガスを使用したとしても、めっき鋼板に吹き付けられるワイピングガスは、Ｏ２を含む空気との混合ガスになる。このＯ２を含む混合ガスが、鋼板１の表面に激しく衝突するため、このワイピング部分では激しい酸素供給が行われ、めっき金属５の酸化が進みやすい。さらに、ワイピング部分ではめっき液が掻き落とされるため、常に酸化されていない新生面が連続的に生成し、めっき金属５の酸化が進みやすい。これらの理由により、ワイピングガスの吹き付け位置における鋼板１の全幅において酸化膜２が発生していると考えられる。
また、本発明者らは、以下の知見も得た。図２Ａに示すように、ワイピングガスが吹き付けられている鋼板１の表面では、図２Ａの矢印で示すような液流が発生している。鋼板１の中央部では、ワイピング部分で発生した酸化膜２は、めっき浴４の浴面まで掻き落とされていく。しかしながら、鋼板１の端部（鋼板エッジ１ａ）では、ワイピング部分で発生した酸化膜２は、掻き落とされずに鋼板１の表面に滞留している。この理由は、鋼板１の端部では中央部と比べてめっき液の下降流が少なく、めっき液が十分に掻き落とされず、酸化膜２をめっき浴の浴面まで落下させる力が不足しているためと考えられる。事実、一般的に知られるように、鋼板１の端部でのめっき付着量は、図２Ｃのように中央部よりも多いため、鋼板エッジ１ａにおいてめっき液が十分に掻き落とされないことが分かる。さらに、本発明者らは、この鋼板エッジ１ａ近傍に滞留した酸化膜２がワイピングガスの吹き付け位置を通過してしまうと、この酸化膜２は、ワイピングガスによって分断されてヒゲ状の酸化膜２となることも確認した。図２Ｃに示すように、このヒゲ状の酸化膜２は、めっき付着量の多い際に発生し易い。
このように、ヒゲ状の酸化膜２は、鋼板エッジ１ａにおけるワイピングガス吹き付け位置で発生している。そのため、本発明者らは、鋼板エッジ１ａにおけるワイピングガス吹き付け位置での酸化膜２の発生を抑制すれば、めっき後の鋼板１の端部に残存するヒゲ状の酸化膜２の生成を抑制でき、めっき鋼板１の外観不良を改善できると考えた。
ここで、めっき鋼板６の表面での酸化膜２の生成は、生成位置付近の酸素濃度に大きく影響を受けると考えられる。そのため、鋼板エッジ１ａにおけるワイピングガス吹き付け位置の酸素濃度とヒゲ状の酸化膜２の生成との関係を検討した。その結果、本発明者らは、以下に説明するように、ワイピングガス吹き付け位置における鋼板エッジ１ａを少なくとも含む空間の酸素濃度を所定の濃度範囲とすることにより、ヒゲ状の酸化膜の生成が大幅に抑制されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明の好適な実施形態について、詳細に説明する。
（めっき鋼板の製造方法について）
まず、本発明に係るめっき鋼板の製造方法について詳細に説明する。本発明に係るめっき鋼板の製造方法では、めっき浴に連続的に浸漬される鋼板をめっき浴から引き上げてから鋼板表面に付着しためっき金属が凝固するまでの間に、鋼板表面にガスを吹き付けてめっき付着量を調整する際に、以下の（Ａ）及び（Ｂ）の条件でめっきを行う。
（Ａ）酸素濃度を０．０５体積％以上２１体積％以下とする。めっき浴の浴面の酸素濃度を制御しなくてもよい。
（Ｂ）めっき浴から引き上げられた鋼板にガスが衝突する位置における鋼板の端部（鋼板エッジ）の空間の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下、好ましくは、０．０５体積％以上１．５体積％以下とする。
（めっき浴の浴面の状態について）
条件（Ａ）については、上述したように、従来技術では、めっき浴の浴面もシールボックス等で覆うことにより、大気雰囲気から隔離されていた。しかし、めっき浴の浴面からワイピングノズルによるガスの吹き付け位置までの全体をシールボックスで覆う技術では、酸化膜の生成を抑制する効果は認められるが、溶融めっきの操業上重要なめっき付着量を調整するガスの吹き付け位置が視認しにくい。加えて、めっき浴表面に生成した表層酸化膜の掻き取り作業や、ワイピングノズルの手入れ作業も困難になる。そのため、操業上の不都合が生じるという問題があった。また、めっき液表面が酸化膜で或る程度覆われていない場合には、表面から亜鉛ヒュームを生じる。この亜鉛ヒュームによりワイピングノズルなどの機器に金属亜鉛が付着するとワイピングが正常に行われない。そのため、品質上の不都合が生じるという問題もあった。さらに、めっき浴の浴面の酸素濃度を制御しなくてもよいため、不活性ガスの使用量を減らすことができ、操業コストを削減することができる。
一方、本発明では、（Ｂ）の条件について後述するように、めっき浴から引き上げられた鋼板にガスが衝突する位置における鋼板の端部（鋼板エッジ）の空間をシールボックス等により覆えば十分である。また、本発明では、めっき浴の浴面を大気雰囲気にすることができるので、シールボックス等を大幅に小型化することができる。その結果、めっき付着量を調整するガスの吹き付け位置が視認しやすくなり、めっき浴表面に生成した表層酸化膜の掻き取り作業や、ワイピングノズルの手入れ作業も容易になる。さらに、めっき浴表面の酸化膜によって亜鉛ヒュームの発生が抑制されるため、ワイピングノズルなどの機器への金属亜鉛の付着を防止して、めっき品質も確保できる。また、発明者らは、酸素濃度が０．０５体積％以下であると、めっき融液が蒸発することを見出した。このめっき融液（めっき浴表面のめっき融液）の蒸発により、ワイピング部分の周辺設備が汚染される。その結果、ワイピングノズルが閉塞し、めっき付着量にばらつきが出ることがある。したがって、めっき浴の浴面の酸素濃度を０．０５体積％以上２１体積％（大気雰囲気の酸素濃度）以下とする。
（酸素濃度の調整について）
条件（Ｂ）については、本発明者らの検討結果から、めっき浴から引き上げられた鋼板にガスが衝突する位置における鋼板の端部（鋼板エッジ）の空間の酸素濃度を所定範囲にすれば良いという知見が得られている。具体的には、後述する実施例で得られた知見から、本発明者らは、めっき浴から引き上げられた鋼板にガスが衝突する位置における鋼板エッジの空間の酸素濃度が３体積％以下のときに、ヒゲ状の酸化膜の生成が抑制され、さらに、鋼板エッジの空間の酸素濃度が１．５体積％以下のときに、ヒゲ状の酸化膜の生成が大幅に抑制されることを見出した。そこで、本発明に係るめっき鋼板の製造方法では、この鋼板エッジの空間の酸素濃度を３体積％以下、好ましくは１．５体積％以下とする。また、前述したように発明者らは、酸素濃度が０．０５体積％以下であると、めっき融液が蒸発することを見出した。このめっき融液（めっき鋼板表面のめっき融液）の蒸発により、ワイピング部分の周辺設備が汚染される。その結果、ワイピングノズルが閉塞し、めっき付着量にばらつきが出ることがある。鋼板エッジの空間の酸素濃度を０．０５体積％以上にすれば、めっき鋼板表面の酸化膜によって鋼板エッジの空間（例えば、シールボックス内）における亜鉛ヒュームの発生が抑制される。そのため、ワイピングノズルなどの機器への金属亜鉛の付着を防止して、めっき品質も確保できる。したがって、この鋼板エッジの空間の酸素濃度を０．０５体積％以上とする。
酸素濃度を調整する方法としては、詳しくは後述するが、例えば、エッジシールボックス等を用いて酸素濃度を調整する空間をシールし、このエッジシールボックス内に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入することにより、エッジシールボックス内の酸素濃度を調整することができる。前述したように、ヒゲ状の酸化膜を抑制するためには、ワイピングガスのエジェクター効果による酸素の巻き込みを防ぐ必要がある。したがって、酸素濃度を調整する空間は、雰囲気制御可能なように大気雰囲気に対する障壁を有することが好ましい。本発明における「障壁」とは、シールボックス等のガス流入を物理的に防ぐ障壁だけでなく、後述するガスカーテンやシールボックスから大気雰囲気に向かうガス流れ等のパージガスによるガス障壁も含む。この酸素濃度を調整する空間は、めっき条件や操業の有無に応じて移動してもよいが、鋼板エッジを少なくとも含むように配置することが好ましい。
また、酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下にする空間は、ワイピングガスの衝突位置から鋼板の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、鋼板の端部から板幅方向に５０ｍｍ以上の領域を少なくとも含むことが好ましい。すなわち、本発明における鋼板の端部の「空間」とは、例えば、鋼板の端部から板幅方向に５０ｍｍ以上の領域を少なくとも含む空間である。酸素濃度を調整する空間が、ヒゲ状の酸化物の長さに５０ｍｍ程度を加えた板幅方向の領域を少なくとも含んでいれば、めっき鋼板表面でのヒゲ状の酸化膜の生成を十分に抑制することができる。したがって、ヒゲ状の酸化膜が発生しない場合を考慮すると、酸素濃度を調整する空間が鋼板の端部から板幅方向に５０ｍｍ以上の領域を少なくとも含むことが好ましい。また、図２Ａに示すように、酸素濃度を調整しない場合には、水平方向に発生するヒゲ状の酸化膜の長さは、最大８０ｍｍ程度である。そのため、酸素濃度を調整する空間がヒゲ状の酸化膜の長さの２倍程度である２００ｍｍ以上の領域を少なくとも含むことがより好ましい。もちろん、上記（Ａ）の条件を満たしている前提で、酸素濃度を調整する空間をさらに広くしてもよい。しかしながら、広い空間をシールボックス等により覆う場合にはシールボックス等が大型化する。そのため、上記操業上の不都合を防止する観点からは、酸素濃度を調整する空間は極力狭い方が好ましい。例えば、後述するような可動式のシールボックスを用いる場合には、酸素濃度を調整する空間が鋼板の端部から板幅方向に４００ｍｍ以下であることが好ましい。また、ガスの吹き付け位置を視認しやすくするため、酸素濃度を調整する空間がワイピングガスの衝突位置から鋼板の通板方向の下流側に２００ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、シールボックスの可動性を確保するために、酸素濃度を調整する空間が前記鋼板の表面から鋼板面に垂直な方向に２００ｍｍ以下であることが好ましい。また、後述するシールボックスと鋼板との接触を防止するために、酸素濃度を調整する空間が前記鋼板の表面から鋼板面に垂直な方向に３ｍｍ以上であることが好ましい。なお、酸素濃度を調整する空間の鋼板の通板方向の領域としては、通板方向下流側だけでなく通板方向上流側を含んでもよい。ただし、上記（Ａ）の条件を満たす必要があるため、通板方向上流側の領域は、めっき浴の浴面よりも上方になければならない。
また、酸素濃度を調整する空間は、ガスの吹き付け位置が視認できるように、鋼板の板幅方向に複数設けられ、隣り合う空間の間の隙間の幅を１０ｍｍ以上としてもよい。酸素濃度を調整する空間は、めっきの付着量のばらつきを防ぐために、鋼板エッジから鋼板の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくしてもよい。
（めっき浴の組成について）
ヒゲ状の酸化膜は、０．２質量％以下のＡｌを含むＺｎ系めっき浴などの一般的なめっき組成でも発生する。しかしながら、ヒゲ状の酸化膜は、めっき金属の酸化によって発生するため、めっき浴中にＡｌやＭｇなどの酸化しやすい元素が多く含まれる場合に発生しやすい。具体的には、例えば、めっき浴がＺｎめっき浴である場合には、実用上操業可能な範囲として、めっき浴にＡｌを０．１質量％以上６０質量％以下、Ｍｇを０．２質量％以上５質量％以下含有させることができる。特に、ＡｌやＭｇが上記範囲の上限に近い場合には、ヒゲ状の酸化膜が発生しやすい。本発明のめっき鋼板の製造方法によれば、このようにヒゲ状の酸化膜が発生しやすいめっき浴組成においても、大幅にヒゲ状の酸化膜の発生を抑制する効果が得られる。また、Ｓｉを０．１質量％以上０．２５質量％以下含有していてもよい。本発明では酸化膜の発生源である酸素の濃度を低減させるため、ヒゲ状の酸化膜が発生しやすいその他のめっき浴組成（Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃａなどの元素を含むめっき）においても、ヒゲ状の酸化膜を抑制する効果が得られる。すなわち、めっき浴は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｃａから少なくとも１つ以上を含有していてもよい。例えば、Ｚｎめっき浴が、上記元素を複数含有していてもよい。
（めっき付着量について）
また、めっきの掻き取り量（ワイピングガスにより掻き落とされるめっきの量）が少ないときに、ヒゲ状の酸化膜が生成しやすい。本発明者らは、ヒゲ状の酸化膜が生成しやすい付着量の範囲について検討した。具体的には、酸素濃度を制御しない条件で、ワイピングノズルによるガス供給量を制御して、鋼板エッジから板幅方向に１０ｍｍまでの範囲におけるめっき付着量を変化させて、生成したヒゲ状の酸化膜の最大長さを測定した。その結果を図３に示す。なお、図３の縦軸は、ヒゲ状の酸化膜の最大長さを、横軸は、鋼板エッジから板幅方向に１０ｍｍまでの範囲におけるめっき付着量を示している。
図３に示すように、鋼板エッジから板幅方向に１０ｍｍまでの範囲におけるめっき付着量を片面で５０ｇ／ｍ２以上とした場合にヒゲ状の酸化膜を生成しやすいことがわかる。本発明のめっき鋼板の製造方法によれば、このようにヒゲ状の酸化膜が発生しやすいめっき付着量範囲においても、大幅にヒゲ状の酸化膜の発生を抑制する効果が得られる。したがって、鋼板エッジから板幅方向に１０ｍｍまでの範囲におけるめっき付着量を片面で５０ｇ／ｍ２以上としてもよい。
しかしながら、めっき付着量が多すぎると、得られためっき鋼板が良好な外観を確保できなくなる。そのため、鋼板エッジから板幅方向に１０ｍｍまでの範囲におけるめっき付着量を片面で３８０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。
以上、本発明に係るめっき鋼板の製造方法について詳細に説明した。以下に、このようなめっき鋼板の製造方法に利用される本発明の実施形態に係る溶融めっき装置について詳細に説明する。
（本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置について）
まず、図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置の全体構成について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置１０の全体構成を示す説明図である。
図４に示すように、本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置１０は、主にめっき浴１１と、ガスワイピングノズル１２と、シールボックス１３と、パージガス供給手段と、を備える。パージガス供給手段は、例えば、パージガス供給ノズル（図５Ａ及び図５Ｂ参照）である。
めっき浴１１には、通板する鋼板（鋼帯）１が連続的に浸漬される。より詳細には、通常の圧延工程を経た鋼板１は、スナウト１６を通じて連続的にめっき浴１１に浸漬され、浴中ロール１７で通板方向を変えられ、鉛直方向上方に引き上げられる。このめっき浴の組成としては、例えば、めっき浴がＺｎめっき浴である場合には、実用上操業可能な範囲として、めっき浴にＡｌを０．１質量％以上６０質量％以下、Ｍｇを０．２質量％以上５質量％以下含有させることができる。また、Ｓｉを０．１質量％以上０．２５質量％以下含有していてもよい。ここで、上述したように、めっき浴にＡｌやＭｇが多く含まれていると、ヒゲ状の酸化膜が生成しやすい。しかしながら、本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置１０によれば、このようなめっき浴組成でもヒゲ状の酸化膜の生成を大幅に抑制することができる。
ガスワイピングノズル１２は、上記のようにしてめっき浴１１から引き上げられた鋼板１の表面にガスを吹き付けて、鋼板１表面へのめっき付着量を調整する。このガスワイピングノズル１２は、めっき浴１１の上方で、かつ、めっき浴から引き上げられた鋼板１の表面に付着している溶融状態のめっき金属が凝固する位置より下方となるように、鋼板１の双方の面側に互いに対向する位置に配置される。また、ガスワイピングノズル１２から吹き付けられるワイピングガスとして、めっき金属の酸化を抑制する観点から、非酸化性のガスを主成分とすることが好ましい。
シールボックス１３は、めっき浴１１の浴面から離隔した位置に設けられ、めっき浴１１から引き上げられた鋼板１にワイピングガスが衝突する位置における鋼板１の端部（鋼板エッジ）の空間を覆い、シールボックス１３内を大気雰囲気から独立した雰囲気にする。なお、本発明における鋼板の端部の「空間」とは、鋼板１にワイピングガスが衝突する位置における鋼板エッジから所定長さの領域である。このように、本発明の第１の実施形態に係る溶融めっき装置１０では、めっき浴１１から引き上げられた鋼板１にワイピングガスが衝突する位置における鋼板１の端部（鋼板エッジ）の空間をシールボックス１３により覆えば十分である。そのため、めっき浴１１の浴面を大気雰囲気にできるので、シールボックス１３を従来よりも大幅に小型化することができる。その結果、ワイピングガスの吹き付け位置が視認しやすくなり、めっき浴１１表面に生成した表層酸化膜の掻き取り作業や、ガスワイピングノズル１２の手入れ作業も容易になる。また、めっき液表面の酸化膜によって亜鉛ヒュームの発生が抑制されるため、ワイピングノズルなどの機器への金属亜鉛の付着を防止して、安定しためっき品質も確保できる。
このシールボックス１３は、ワイピングガスの衝突位置から鋼板１の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、鋼板１の端部から板幅方向にヒゲ状の酸化膜の長さ（例えば、５０ｍｍ）以上の領域を少なくとも含む空間を覆うことが好ましい。すなわち、本発明の第１の実施形態における鋼板１の端部の「空間」は、鋼板１の端部から板幅方向にヒゲ状の酸化膜の長さ（例えば、５０ｍｍ）以上の領域を少なくとも含むことが好ましい。シールボックス１３が少なくとも上記空間を覆っていれば、めっき中のヒゲ状の酸化膜の生成を十分に抑制することができる。もちろん、めっき浴１１の浴面から離隔している条件を満たしている前提で、シールボックス１３の大きさをさらに大きくしてもよい。しかしながら、シールボックス１３が大型化するため、上記操業上の不都合を防止する観点からは、シールボックス１３は、極力小さい方が好ましい。最小の水平方向の長さは、ヒゲ状の酸化物の長さに５０ｍｍ程度を加えた長さであっても良い。したがって、ヒゲ状の酸化膜が発生しない場合を考慮すると、シールボックス１３は、鋼板の端部から板幅方向に５０ｍｍ以上の領域を少なくとも含む空間を覆うことが好ましい。シールボックス１３は、鋼板の端部から板幅方向に２００ｍｍ以上の領域を少なくとも含む空間を覆うことがより好ましい。なお、シールボックス１３が覆う鋼板１の通板方向の領域としては、通板方向下流側だけでなく通板方向上流側を含んでもよい。ただし、シールボックス１３は、めっき浴１１の浴面から離隔している必要があるため、通板方向上流側の領域は、めっき浴１１の浴面よりも上方になければならない。なお、後述するような可動式のシールボックスを用いる場合には、鋼板エッジに追随するシールボックス１３の動き（稼動）を良好にする必要がある。そのため、シールボックス１３の板幅方向の長さは、４００ｍｍ以下であることが好ましい。また、操業上、ガスの吹き付け位置を視認しやすくし、鋼板１がシールボックス１３に接触するリスクを抑える必要がある。そのため、シールボックス１３は、ワイピングガスの衝突位置から鋼板１の通板方向の下流側に２００ｍｍ以下（すなわち、シールボックス１３の鉛直方向の高さが２００ｍｍ以下）の領域を覆うことが好ましい。さらに、シールボックスの可動性を確保するために、シールボックス１３は、前記鋼板の表面から鋼板面に垂直な方向に２００ｍｍ以下の領域を覆うことが好ましい。また、シールボックスと鋼板との接触を防止するために、シールボックス１３は、前記鋼板の表面から鋼板面に垂直な方向に３ｍｍ以上の領域を覆うことが好ましい。
パージガス供給手段（例えば、パージガス供給ノズル）は、シールボックス１３内に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入し、シールボックス１３内の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下、好ましくは０．０５体積％以上１．５体積％以下に制御する。
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら、本発明の第１の実施形態に係るシールボックス１３及びパージガス供給ノズル１４の構成について詳細に説明する。なお、図５Ａは、本発明の第１の実施形態に係るシールボックス１３及びパージガス供給ノズル１４の構成を示す説明図である。図５Ｂは、本発明の第１の実施形態に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。
図５Ａに示すように、ガスワイピングノズル１２は、鋼板１の双方の面側に互いに対向する位置に設けられる。このガスワイピングノズル１２は、略五角柱状で、その高さ（五角柱の高さ）方向が鋼板１の板幅方向に平行になっている。
また、図５Ａに示すように、シールボックス１３は、鋼板１のエッジ部分を少なくとも覆うように、１組のガスワイピングノズル１２のそれぞれの上部に設置されている。このように、シールボックス１３が、鋼板１の全幅を覆わず、鋼板１のエッジ部分のみを覆うように溶融めっき装置１０を構成することにより、シールボックス１３を小型化することができる。したがって、上述した操業上の不都合を解消することができる。
ただし、通常、溶融めっき装置１０によりめっきされる鋼板１の幅は一定ではない。どのような幅の鋼板１が溶融めっき装置１０に通板されたとしても、常に、ヒゲ状の酸化膜の生成を抑制するために鋼板１のエッジ（上述参照）を含む空間を確実に覆う必要がある。そのため、本発明の第１の実施形態では、通板される鋼板１の板幅に応じて、シールボックス１３を鋼板１の板幅方向に移動させるシールボックス移動機構を設けている。シールボックス移動機構は、シールボックス１３を鋼板１の板幅方向に水平移動させる機構であって、例えば、エアシリンダやスクリュー等を用いた移動機構が挙げられる。なお、後述する本発明の第１の実施形態の変形例（第５の変形例の一部を除く）、第２の実施形態とその変形例に係る溶融めっき装置においても、このようなシールボックス移動機構が設けられている。
ここで、図６を参照しながら、本実施形態に係るシールボックス移動機構の構成の一例について説明する。図６は、本実施形態に係るシールボックス移動機構の構成の一例を示す説明図である。
図６に示すように、本実施形態に係るシールボックス移動機構は、主に、駆動モータ５１と、スクリュー軸５３と、鋼板エッジ検出センサ５５Ａ、５５Ｂと、を有する。
駆動モータ５１は、スクリュー軸５３の一端と接続され、スクリュー軸５３を回転駆動させる。また、スクリュー軸５３は、その長さ方向（軸方向）と鋼板１の板幅方向が一致するように設けられている。また、本実施形態では、シールボックス１３に対応する互いに平行な２本のスクリュー軸５３が設けられている。さらに、スクリュー軸５３の駆動モータ５１に接続されている端部（一端）の反対側にある端部（以下、「他端」という。）は、シールボックス１３と螺合している。
鋼板エッジ検出センサ５５Ａ、５５Ｂは、シールボックス１３上に設置され、鋼板１の端部（鋼板エッジ）の位置を検出する。例えば、鋼板エッジ検出センサ５５Ａ、５５Ｂは、フォトセンサなどのセンサで構成される。具体的には、例えば、発光素子を有する鋼板エッジ検出センサ５５Ａからの発光を、受光素子を有する鋼板エッジ検出センサ５５Ｂが受光する。この発光素子からの光が遮光されることにより変化する受光素子の出力から、鋼板１のエッジ位置を検出する。ただし、鋼板エッジ検出センサは、このような透過型のフォトセンサに限られない。鋼板エッジ検出センサは、例えば、発光素子及び受光素子を有する反射型フォトセンサや、他のセンサでもよい。
上記構成を有するシールボックス移動機構によれば、駆動モータ５１がスクリュー軸５３を回転させると、スクリュー軸５３に螺合したシールボックス１３が、スクリュー軸５３の長さ方向（すなわち、鋼板１の板幅方向）に移動する。この際、鋼板エッジ検出センサ５５Ａ、５５Ｂにより鋼板１のエッジ位置が検出される。これらの鋼板エッジ検出センサ５５Ａ、５５Ｂが鋼板１のエッジを検出すると、シールボックス１３は、適正位置にあると判断され、駆動モータ５１の駆動を停止するように制御され、シールボックス１３は移動を停止する。
以上のようにして、本実施形態に係る溶融めっき装置は、シールボックス移動機構により、鋼板１の板幅に応じて、シールボックス１３を上述した適正位置まで移動させる。なお、以上説明したシールボックス移動機構の構成は、あくまでも一例であり、シールボックス１３を鋼板１の板幅方向に移動させる機能を有する構成であれば、任意の構成とすることができる。ここでは、一例として、駆動装置として、駆動モータ５１を、駆動軸として、スクリュー軸５３を用いている。しかしながら、例えば、駆動装置としてシリンダ、駆動軸としてエアシリンダを用いてもよい。
１組のシールボックス１３は、鋼板１側の面（鋼板１に向かい合う面）が開放され、鋼板１側やワイピングノズル１２側でない面（鋼板１やワイピングノズル１２に向かい合わない面）が閉塞されている。本発明の第１の実施形態に係るシールボックス１３には、図５Ｂに示すように、鋼板１側の開放された面の端部（図５Ｂの太線部分、枠部）に、ガスを噴射するノズル１３ａが設けられている。１組のシールボックスは、鋼板１を介して互いに対向する位置に少なくとも１組以上設けられている。そのため、１組のシールボックス１３のそれぞれのノズル１３ａから鋼板１に向けてガス（シールガス）を噴射すると、互いに対向する１組のシールボックス１３間の領域（空間）がガスカーテンによりシールされる。したがって、１組のシールボックス１３の間の距離が離れていても、また、この距離が変わったとしても、ガスカーテンにより確実に鋼板１のエッジ部分をシールすることが可能になる。この場合、シールボックス１３をガスワイピングノズル１２上に設置すると、めっき付着量や鋼板１の厚みに応じて、１組のガスワイピングノズル１２を鋼板１に対して近づけたり遠ざけたりするいわゆるワイピングノズルのギャップ（ワイピングノズルＧＡＰ）の制御が容易となる。すなわち、ワイピングノズルのギャップ制御によって１組のガスワイピングノズル１２間の距離が変更されたとしても、ガスワイピングノズル１２上に設置されているシールボックス１３及びガスカーテンにより、容易に鋼板１エッジを含む空間を確実にシールすることができる。ノズル１３ａのシールガス噴射孔の形状は、スリット形状や多孔形状など、必要に応じて自由に選択できる。また、シールボックス１３の形状も、六面体形状や三角柱形状など、必要に応じて自由に選択できる。
また、本発明の第１の実施形態では、シールボックス１３の鋼板エッジ側の端部と連通するように、管状のパージガス供給ノズル１４が設けられている。このパージガス供給ノズル１４の長さ方向（管軸方向）は、鋼板１の板幅方向と平行になっている。このパージガス供給ノズル１４から、シールボックス１３内に不活性ガスなどのパージガスを導入することにより、シールボックス１３内の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下（好ましくは、０．０５体積％以上１．５体積％以下）に制御する。シールボックス１３内の酸素濃度は、パージガス供給ノズル１４によるパージガスの供給量を調整することにより制御可能である。
（第１の実施形態の第１の変形例について）
なお、本発明の第１の実施形態では、シールボックス１３及びパージガス供給ノズル１４は、ガスワイピングノズル１２の上部の鋼板の双方の端部に１組ずつしか設けられていないが、２組ずつ以上設けても差し支えない。例えば、本発明の第１の実施形態の第１の変形例においては、図７Ａに示すように、シールボックス１３１及びパージガス供給ノズル１４１が、ガスワイピングノズル１２の上部と下部にそれぞれ１組ずつ（合計２組）設けられている。また、図７Ｂには、第１の実施形態の第１の変形例に係るシールボックスのガスシール機構を示している。
本変形例に係るシールボックス１３１のように、ガスワイピングノズル１２の上部と下部の双方にシールボックス１３１を１組ずつ設けることにより、ワイピングガスの吹き付け位置、すなわち、ワイピングガスが鋼板１と衝突する位置の周囲の酸素濃度が調整される領域が広くなる。そのため、ヒゲ状の酸化膜の生成を抑制する効果は、本発明の第１の実施形態の場合よりも高くなる。一方、本変形例のように、ガスワイピングノズル１２の下部にシールボックス１３１を設けることは施工上困難な場合もある。加えて、本発明者らは、第１の実施形態に係るシールボックス１３のように、少なくともガスワイピングノズル１２の上部、すなわち、鋼板１の通板方向の下流側のみにシールボックス１３を設置すれば、ヒゲ状の酸化膜の生成を抑制する効果が十分に認められることを確認している。従って、本発明の実施形態のように、シールボックスを、少なくともガスワイピングノズル１２の上部、すなわち、鋼板１の通板方向の下流側のみに設置すればよい。また、シールボックスは、鋼板の板幅方向に複数設けてもよい。この場合、ワイピングガスの衝突位置を視認しやすくするために、隣り合うシールボックスの間の隙間の幅を１０ｍｍ以上にすることが好ましい。
（第１の実施形態の第２の変形例について）
図８Ａ及び図８Ｂに示す本発明の第１の実施形態の第２変形例は、シールボックスの形状が第１の実施形態と異なる例である。本変形例に係るシールボックス１３２は、本発明の第１の実施形態のように、鋼板１の双方の面側に独立して別個に設けられているのではなく、鋼板エッジを鋼板エッジの外側から包み込む形状（例えば、略Ｕ字型）で一体的に形成されている。すなわち、シールボックス１３２は、略Ｕ字型形状の開口部分で鋼板１を挟むように設けられている。また、図８Ｂに示すように、この開口部分の鋼板１に向かい合う部分（開口面の端部）にカーテンシール用のガスを噴出するノズル１３２ａが設けられている。
また、パージガス供給ノズル１４２は、本発明の第１の実施形態の場合と異なり、シールボックス１３２の開口部に隣接した部分（Ｕ字型の底）の上部に、その長さ方向が鉛直方向と平行になるように設けられている。
本変形例の場合、シールボックス１３２をより小型化することができる。しかしながら、シールボックス１３２の鋼板１に向かい合う２つの開口面の間の距離は、固定される。そのため、本発明の第１の実施形態の場合よりも、ワイピングノズルのギャップ制御は困難になる可能性がある。
（第１の実施形態の第３の変形例について）
図９Ａ及び図９Ｂに示す本発明の第１の実施形態の第３変形例は、ガスワイピングノズル１２の上部と下部を覆うように第２変形例のシールボックス１３２を２つ組み合わせて一体化したような構造にした例である。本変形例に係るシールボックス１３３は、第１変形例の場合と同様に、ガスワイピングノズル１２の上部と下部の双方に存在するため、ワイピングガスが鋼板１と衝突する位置の周囲の酸素濃度が調整される領域が広くなる。そのため、ヒゲ状の酸化膜の生成を抑制する効果は、本発明の第１の実施形態の場合よりも高くなる。また、本変形例に係るシールボックス１３３は、第１の変形例に係るシールボックス１３１よりも施工はやや容易になると考えられる。
なお、シールボックス１３３およびカーテンシール用のノズル１３３ａ、パージガス供給ノズル１４３などの構造に関しては、上述した第２変形例の場合と同様であるので、説明を省略する。
（第１の実施形態の第４の変形例について）
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す第１の実施形態の第４変形例は、第２変形例のシールボックス１３２を、ガスワイピングノズル１２の上下に独立して別個に設置した例である。本変形例に係る２つのシールボックス１３４のそれぞれの構造や機能は、上述した第２変形例の場合と同様であるので、説明を省略する。上述した第１変形例の場合と同様に、本変形例においても、ガスワイピングノズル１２の下部のシールボックス１３４は、施工がやや困難な場合もある。
また、本変形例に係るカーテンシール用のノズル１３４ａ及びパージガス供給ノズル１４４の構造は、本発明の第１の実施形態と同様である。
（第１の実施形態の第５の変形例について）
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す第１の実施形態の第５変形例は、シールボックスの板幅方向の長さを鋼板の全幅を覆うサイズまで拡張した変形例である。この変形例では、シールボックスの移動機構を設ける必要がなく、駆動設備の削減が可能であるため、シールボックスの移動不良によるトラブルも回避できる。
図１１Ａに示すように、本変形例に係る溶融めっき装置においては、シールボックス１３５の鋼板１の板幅方向の長さは、ガスワイピングノズル１２の鋼板１の板幅方向の長さ以上である。通常は、ガスワイピングノズル１２の鋼板１の板幅方向の長さは、鋼板１の板幅と略同一、もしくは、鋼板１の板幅よりも長い。従って、シールボックス１３５がガスワイピングノズル１２の上部に設置されることにより、ガスワイピングノズル１２の移動に追随してシールボックス１３５も移動する。そのため、本変形例に係るシールボックス１３５によれば、図１１Ｂに示すようなノズル１３５ａから鋼板１に向けてシールガスが噴射されると、酸化膜の発生場所となる鋼板１の表面へのワイピングガスの衝突位置を常に鋼板１の全幅にわたってシールすることができる。そのため、本変形例では、ヒゲ状の酸化膜の生成を抑制する効果が特に優れている。また、シールボックス１３５は、鋼板１表面へのワイピングガスの衝突位置を常に鋼板１の全幅にわたってシールするので、上述した第１の実施形態及びその変形例のように、シールボックス移動機構を設ける必要が無い。そのため、溶融めっき装置が省スペース化されるとともに、シールボックス１３５の移動不良によるトラブルも回避できる。なお、第１の実施形態およびその変形例と同様の構成（パージガス供給ノズル１４５等）については説明を省略する。さらに、本変形例に１０ｍｍ以上の隙間を設け、シールボックスを複数に分割してもよい。この場合には、パージガス供給ノズル１４５がシールボックスの数に応じて必要となる。しかしながら、ワイピングガスの衝突位置の視認性を確保することができる。
（第１の実施形態の第６の変形例について）
図１２Ａ及び図１２Ｂに示す変形例は、第１の実施形態によるシールガスを噴射するノズル１３６ａの形状が、Ｌ字型形状となっている変形例である。ここで、Ｌ字型形状とは、図１２Ｂに示すように、鋼板１に向かい合うシールボックス１３６の三角形状の開口部の三辺のうち、鋼板１へのワイピングガスの衝突位置から最も近い辺を除く二辺（鋼板１へのワイピングガスの衝突位置から最も遠い頂点を挟む二辺）で構成される形状である。そのため、この二辺に挟まれる角度は、特に、規定しない。例えば、直角三角形状の開口部において、短辺を鋼板エッジに平行に配置した場合に、４５°よりも大きい角度をはさむ二辺である。本変形例において、シールボックス１３６がガスワイピングノズル１２を鋼板１の板幅方向に覆う長さ（幅）は、２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下が好ましい。シールボックス１３６の最小の幅が２００ｍｍ以上であれば、ヒゲ状の酸化膜を完全に覆うことができる。また、シールボックス１３６の最大の幅を４００ｍｍ以下にすれば、鋼板エッジに追随するシールボックス１３６の動き（稼動）を良好にできる。さらに、このシールボックス１３６の鉛直方向の長さ（高さ）の範囲は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。シールボックス１３６の最大の高さが２００ｍｍ以下であれば、操業上ワイピングガスの衝突位置を視認しやすくなり、鋼板１がシールボックス１３６に接触するリスクを抑えることができる。シールボックス１３６の最小の高さが５ｍｍ以上であれば、通板方向のヒゲ状の酸化膜の長さ（幅）以上となるため、ヒゲ状の酸化膜を完全に覆うことができる。
また、パージガスを吹き込むパージガス供給ノズル１４６は、シールガスの噴射方向に対して垂直な方向（鋼板１に平行な方向）に位置させることが好ましい。この理由は、シールガスの噴射分布の不均一を軽減させるためである。
このようなＬ字型形状のノズル１３６ａを設けると、鋼板１に衝突するシールガスの量を板幅方向でより均一にすることが可能である。このＬ字型形状のノズル１３６ａにより、シールガスによってめっきが掻き分けられて、めっきの付着量のばらつきが発生するトラブルを防ぐことができる。なお、本発明例では、Ｌ字型形状のノズル１３６ａを使用するために、シンプルな三角柱状のシールボックス１３６を使用している。しかしながら、流体（めっき融液およびガス）の流れに応じて、めっきの付着量のばらつきを防ぐために、シールボックス１３６は、鋼板エッジから鋼板１の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくするような形状であってもよい。この場合には、ガスを噴射するノズル１３６ａは、鋼板１側の開放された面の端部（図１２Ｂの太線部分、枠部）に設けられている。このような構造により、Ｌ字型形状のノズル１３６ａと同様にめっきの付着量のばらつきを防ぐことができる。
（本発明の第２の実施形態に係る溶融めっき装置について）
続いて、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る溶融めっき装置におけるシールボックスやパージガス供給ノズル等の構造について説明する。なお、図１３Ａは、本発明の第２の実施形態に係るシールボックス２３及びパージガス供給手段の一例としてのパージガス供給ノズル２４の構成を示す説明図である。また、図１３Ｂは、第２の実施形態に係るシールボックスのガスシール機構を示す説明図である。第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図１３Ａに示すように、本発明の第２の実施形態に係る溶融めっき装置においては、シールボックス２３は、補助ノズル２５を覆うように設けられている。補助ノズル２５は、ガスワイピングノズル１２の近傍に設置される。本発明の第２の実施形態では、補助ノズル２５は、ガスワイピングノズル１２の上部に設置され、補助ノズル用ガス供給ノズル２６からガスを供給されて、このガスを鋼板１に向けて噴射する。このようにして、補助ノズル２５は、ワイピングノズル１２によるガスの吹き付けを補助する。シールボックス２３が補助ノズル２５を覆うように設けられるため、図１３Ｂに示すようなシールボックス２３に設けられたノズル２３ａからのカーテンシール用のガスだけでなく、補助ノズル２５からもガスが供給される。そのため、本発明の第２の実施形態では、上述した第１の実施形態の場合と異なり、シールボックス２３の下側（例えば、シールボックス２３とガスワイピングノズル１２との隙間）もシールされる。そのため、より確実に鋼板１エッジを含む空間をシールすることができる。従って、シールボックスの外部（大気雰囲気）からの大気の流入がより確実に抑止されるので、パージガス供給ノズル２４によるパージガスの供給量を、第１の実施形態の場合よりも減らした場合であっても、シールボックス２３内の酸素濃度を効率的に低減させることができる。また、本発明によって抑制できる鋼板の端部のヒゲ状の酸化膜は、上述の通り鋼板エッジ部のめっき付着量が少ないほど抑制しやすい。そのため、補助ノズルによって、鋼板エッジ部のめっき付着量を低減させることにより、より高いヒゲ状の酸化膜の抑制効果を得ることができる。
（第２の実施形態の第１の変形例について）
図１４Ａ及び図１４Ｂに示す変形例は、第２の実施形態によるシールガスを噴射するノズル２３１ａの形状が、Ｌ字型形状となっている変形例である。ここで、Ｌ字型形状とは、図１４Ｂに示すように、鋼板１に向かい合うシールボックス２３１の三角形状の開口部の三辺のうち、鋼板１へのワイピングガスの衝突位置から最も近い辺を除く二辺（鋼板１へのワイピングガスの衝突位置から最も遠い頂点を挟む二辺）で構成される形状である。そのため、この二辺に挟まれる角度は、特に、規定しない。例えば、直角三角形状の開口部において、短辺を鋼板エッジに平行に配置した場合に、４５°よりも大きい角度をはさむ二辺である。本変形例において、シールボックス２３１がガスワイピングノズル２２を鋼板１の板幅方向に覆う長さ（幅）は、５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下が好ましい。シールボックス２３１の最小の幅が５０ｍｍ以上であれば、ヒゲ状の酸化膜を完全に覆うことができる。また、シールボックス２３１の最大の幅を４００ｍｍ以下にすれば、鋼板エッジに追随するシールボックス２３１の動き（稼動）を良好にでき、補助ノズル２５１を実用上収納することができる。さらに、このシールボックス２３１の鉛直方向の長さ（高さ）の範囲は、５ｍｍ以上２００ｍｍ以下であることが好ましい。シールボックス２３１の最大の高さが２００ｍｍ以下であれば、操業上ワイピングガスの衝突位置を視認しやすくなり、鋼板１がシールボックス２３１に接触するリスクを抑えることができる。シールボックス２３１の最小の高さが５ｍｍ以上であれば、通板方向のヒゲ状の酸化膜の長さ（幅）以上となるため、ヒゲ状の酸化膜を完全に覆うことができる。
また、パージガスを吹き込むパージガス供給ノズル２４１は、シールガスの噴射方向に対して垂直な方向（鋼板１に平行な方向）に位置させることが好ましい。この理由は、シールガスの噴射分布の不均一を軽減させるためである。
このようなＬ字型形状のノズル２３１ａを設けると、鋼板１に衝突するシールガスの量を板幅方向でより均一にすることが可能である。このＬ字型形状のノズル２３１ａにより、シールガスによってめっきが掻き分けられて、めっきの付着量のばらつきが発生するトラブルを防ぐことができる。なお、本発明例では、Ｌ字型形状のノズル２３１ａを使用するために、シンプルな三角柱状のシールボックス２３１を使用している。しかしながら、流体（めっき融液およびガス）の流れに応じて、めっきの付着量のばらつきを防ぐために、シールボックス２３１は、鋼板エッジから鋼板１の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくするような形状であってもよい。この場合には、ガスを噴射するノズル２３１ａは、鋼板１側の開放された面の端部（図１４Ｂの太線部分、枠部）に設けられている。このような構造により、Ｌ字型形状のノズル２３１ａと同様にめっきの付着量のばらつきを防ぐことができる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
本実施例では、図１３に示した溶融めっき装置を用いて、表１に示すような条件で、連続的に通板される鋼板に対して溶融Ｚｎめっきを行い、その後めっき浴から引き上げた鋼板に対してガスワイピングノズルを用いてめっき付着量が片面で１５０ｇ／ｍ２となるように制御した。めっき付着量を制御する際、鋼板エッジ部分におけるワイピングガスの衝突位置から上下５ｍｍの範囲の平均酸素濃度と、鋼板エッジに生成するヒゲ状の酸化膜の最大長さとを測定した。平均酸素濃度は、鋼板エッジでワイピングガスが衝突する位置を中心に、上下５ｍｍの範囲を２ｍｍピッチで測定し、それらの測定値を平均して用いた。酸素濃度の測定精度を高めるために、低酸素濃度の測定には、島津製作所製の島津ポータブル酸素計（ＰＯＴ−１０１）を使用し、高酸素濃度の測定には、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．製のポータブルｐｐｍ酸素計（ＧＰＲ−１２）を使用した。ここで、低酸素濃度とは、１ｐｐｍ〜１体積％（１００００ｐｐｍ）であり、高酸素濃度とは、０．５〜２１体積％（大気雰囲気に相当）である。なお、０．５〜１体積％以下の酸素濃度を測定する場合には、精度をより高めるため、両方の酸素計を使用した。その結果を表２に示す。また、表２に示した酸化膜の最大長さと平均酸素濃度との関係を図１５に示した。尚、本実施例のシールボックスの通板方向の下流側の長さは、最大で２００ｍｍも有れば十分であり、より短くても良い。
表２に示すように、本発明のシールボックスを有し、かつ、酸素濃度が本発明の範囲内である実施例においては、シールボックスを有しない、あるいは、酸素濃度が本発明の範囲外である比較例と比べて、ヒゲ状の酸化膜の最大長さが顕著に低いことがわかった。
また、図１５に示すように、表２のデータをプロットし、検量線（図１５の曲線）を求めた。その結果、鋼板エッジ部分におけるワイピングガスの衝突位置から上下５ｍｍの範囲の平均酸素濃度が３体積％以下で（図１５の矢印Ｂ１を参照）、ヒゲ状の酸化膜の最大長さが４０ｍｍ以下となっていた（図１５の矢印Ａ１を参照）。さらには、１．５体積％以下で（図１５の矢印Ｂ２を参照）、ヒゲ状の酸化膜の最大長さが急激に低下し、４０ｍｍ以下となっていた（図１５の矢印Ａ２を参照）。このことから、シールボックス内の酸素濃度を３体積％以下とすることにより、ヒゲ状の酸化膜の生成が抑制され、さらに、１．５体積％以下とすることにより、ヒゲ状の酸化膜の生成が大幅に抑制されるということが示唆された。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
溶融めっき鋼板の製造方法及びこの製造方法に用いる溶融めっき装置において、めっき付着量を調整する際に、めっき鋼板表面での酸化膜の生成を抑制するとともに、操業上の不都合を解消する。
１ 鋼板
５ めっき金属
１０ 溶融めっき装置
１１ めっき浴
１２ ガスワイピングノズル
１３、２３、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、２３１ シールボックス
１４、２４、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、２４１ パージガス供給ノズル
１６ スナウト
１７ 浴中ロール
５１ 駆動モータ
５３ スクリュー軸
５５ 鋼板エッジ検出センサ

Claims (22)

  1. めっき浴に連続的に浸漬される鋼板を前記めっき浴から引き上げてから前記鋼板表面に付着しためっき金属が凝固するまでの間に、前記鋼板表面にガスを吹き付けてめっき付着量を調整する溶融めっき鋼板の製造方法であって、
    前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴の浴面の酸素濃度を０．０５体積％以上２１体積％以下とする雰囲気とし；
    前記鋼板表面に前記ガスを吹き付ける際に、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板に前記ガスが衝突する位置における前記鋼板の端部の空間の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下とする；
    ことを特徴とする、溶融めっき鋼板の製造方法。
  2. 前記空間の酸素濃度を０．０５体積％以上１．５体積％以下とすることを特徴とする請求項１に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  3. 前記空間は、雰囲気制御可能なように大気雰囲気に対する障壁を有し、前記鋼板の前記端部を少なくとも含むように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  4. 前記めっき浴の前記浴面の酸素濃度を制御しないことを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  5. 前記空間は、前記鋼板に前記ガスが衝突する位置から前記鋼板の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、前記鋼板の前記端部から板幅方向に５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域を少なくとも含むことを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  6. 前記空間は、前記鋼板の板幅方向に複数設けられ、隣り合う前記空間の間の隙間の幅を１０ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  7. 前記空間は、前記鋼板の前記端部から前記鋼板の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  8. 前記鋼板の前記端部から板幅方向に１０ｍｍまでの位置におけるめっき付着量が、片面で５０〜３８０ｇ／ｍ２である請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  9. 前記めっき浴は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃａから少なくとも１つ以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  10. 前記めっき浴は、Ａｌを０．１質量％以上６０質量％以下含有し、Ｍｇを０．２質量％以上５質量％以下含有するＺｎめっき浴であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融めっき鋼板の製造方法。
  11. 通板される鋼板を連続的に浸漬するめっき浴と；
    前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板の表面にガスを吹き付けるガスワイピングノズルと；
    前記めっき浴の浴面から離隔した位置に設けられ、前記めっき浴から引き上げられた前記鋼板に前記ガスが衝突する位置における前記鋼板の端部の空間を覆うシールボックスと；
    前記シールボックス内に不活性ガスを導入し、前記シールボックス内の酸素濃度を制御するパージガス供給手段と；
    を備えることを特徴とする溶融めっき装置。
  12. 前記パージガス供給手段は、前記シールボックス内の酸素濃度を０．０５体積％以上３体積％以下に制御することを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  13. 前記パージガス供給手段は、前記シールボックス内の酸素濃度を０．０５体積％以上１．５体積％以下に制御することを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  14. 前記シールボックスは、前記鋼板を介して互いに対向する位置に少なくとも１組以上設けられ、前記鋼板に向かってガスを噴射して、互いに対向する前記シールボックス間の領域をそれぞれガスカーテンによりシールすることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  15. 前記シールボックスは、前記ワイピングノズルの近傍に設けられて前記ワイピングノズルによるガスの吹き付けを補助する補助ノズルを覆うように設けられることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  16. 前記シールボックスを、前記鋼板の板幅に応じて、当該板幅方向に沿って移動させるシールボックス移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  17. 前記シールボックスは、前記鋼板に前記ガスが衝突する位置から前記鋼板の通板方向の下流側に５ｍｍ以上、かつ、前記鋼板の前記端部から板幅方向に５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域を少なくとも含む空間を覆うことを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  18. 前記シールボックスは、前記鋼板の板幅方向に複数設けられ、隣り合う前記空間の間の隙間の幅を１０ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  19. 前記シールボックスは、前記鋼板の前記端部から前記鋼板の幅方向中心に向けて鋼板を覆う面積を小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  20. 前記シールボックスの前記鋼板の板幅方向の長さが、前記鋼板の板幅以上であることを特徴とする、請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  21. 前記シールボックスは、前記鋼板に向けてガスを噴射するガス噴射部を有し、前記ガス噴射部が前記シールボックスの鋼板に向かい合う面の端部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
  22. 前記シールボックスは、前記鋼板に向けてガスを噴射するガス噴射部を有し、前記ガス噴射部の形状がＬ字型形状であることを特徴とする請求項１１に記載の溶融めっき装置。
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