WO2009057819A1

WO2009057819A1 - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備

Info

Publication number: WO2009057819A1
Application number: PCT/JP2008/070246
Authority: WO
Inventors: Nobuyuki Sato; Takahiro Sugano; Hiroki Yamagami; Takayuki Fukui
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2009-05-07
Also published as: EP2204464A1; CA2701060C; CN101842510A; EP2204464A4; TW200932949A; JP5211642B2; KR20120135436A; CA2701060A1; EP2204464B1; US9222146B2; US20100212590A1; TWI449805B; KR20100057908A; KR101237318B1; JP2009108377A

Abstract

溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、溶融亜鉛メッキ装置と、調質圧延機と、酸性溶液接触装置と、洗浄装置が連設され、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置は間隔を設けて配置され、この間隔内には絶対湿度を制御する手段が設けられている。該絶対湿度の制御手段としては、鋼板の上下面および両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能なカバーと、前記カバー内に、水蒸気又は乾燥空気を吹き込む吹き込み手段と、温度と相対湿度、又は露点を測定する測定手段を設けることが例示できる。この溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備により、溶融亜鉛めっき鋼板表面に鋼板表面の外観を損なわず必要な酸化膜を安定して確実に形成させることができる。

Description

明細書溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備技術分野

本発明は、溶融亜鉛めつき鋼板を安定して製造する設備に関するものである。背景技術

溶融亜鉛めつき鋼板は溶接性およぴ塗装性に優れること力ら、自動車車体用途を中心に広範な分野で広く利用されている。そのような用途での溶融亜鉛めつき鋼板は、プレス成形を施されて使用に供される。しかし、溶融亜鉛めつき鋼板は、冷延鋼板に比べてプレス成形性が劣るという欠点を有する。これはプレス金型での溶融めっき鋼板の摺動抵抗が冷延鋼板に比べて大きいことが原因である。すなわち、金型とビードでの摺動抵抗が大きい部分で溶融亜鉛めつき鋼板がプレス金型に流入しにくくなり、鋼板の破断が起こりやすい。

例えば、合金化溶融亜鉛めつき鋼板は、鋼板に亜鉛めつきを施した後、加熱処理を行い、鋼板中の Feとめつき層中の Znが拡散し合金ィヒ反応が生じることにより、 Fe— Zn合金相を形成させたものであるが、この Fe— Zn合金相は、通常、 Γ相、 δ i相、 ζ相からなる皮膜であり、 Fe濃度が低くなるに従い、すなわち、 Γ相相→ζ相の順で、硬度ならぴに融点が低下する傾向がある。このため、摺動性の観点からは、高硬度で、融点が高く凝着の起こりにくい高 Fe濃度の皮膜が有効であり、プレス成形性を重視する合金化溶融亜鉛めつき鋼板は、皮膜中の平均 Fe濃度を高めに製造されている。

しかしながら、高 Fe濃度の皮膜では、めっき一鋼板界面に硬くて脆い Γ相が形成されやすく、加工時に界面から剥離する現象、いわゆるパウダリングが生じやすい問題を有している。

本発明者らは、上記課題に対して、鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得、特許出願（特開 2003— 306781号公報）した。合金化溶融亜鉛めつき鋼板表面の上記平坦部は、周囲と比較すると凸部として存在する。プレス成形時に実際にプレス金型と接触するのは、この平坦部が主体となるため、この平坦部における摺動抵抗を小さくすれば、プレス成形性を改善することができる。この平坦部における摺動抵抗を小さくするには、めっき層と金型との凝着を防ぐのが有効であり、そのためには、めっき層の表面に、硬質かつ高融点の皮膜を形成することが有効である。この観点から検討を進めた結果、平坦部表層の酸ィ匕膜厚さを制御することが有効であり、こうして平坦部表層の酸化膜厚さを制御すると、めっき層と金型の凝着が生じず、良好な摺動性を示すことを見出した。また、このような酸ィ匕膜の形成には、酸性溶液と接触させてめっき表層に Zn系の酸化物層を形成する方法が有効なことが明らかになった。そして、合金化溶融亜鉛めつき鋼板を酸性溶液に接触させることで鋼板表面に Zn を主体とする酸化物（以下、 Zn系酸化物と称す）を形成させ、めっき層とプレス金型の凝着を抑制し、摺動性を向上させる技術を出願した。

さらに、上記技術に基づき、鋼板表面に短時間で確実に酸ィヒ膜を形成させることを目的に、酸性処理液塗布後の鋼板に温度 100度以上の水蒸気を吹き付ける製造方法を出願（特許第 3608519号公報）した。

しかしながら、この製造方法においては、鋼板表面に均一に水蒸気を吹き付けることは困難であり、実際には不均一に鋼板表面に水蒸気が吹き付けられることになり鋼板表面にムラが発生し外観が損われる。

本発明は、力かる事情に鑑み、鋼板表面の外観の損なわず必要な酸化膜を安定して形成できる実用化に容易な溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備を提案することを目的とする。発明の開示

本発明の要旨は以下の通りである。

[ 1 ] 溶融亜鉛めつき装置と、調質圧延機と、酸性溶液接触装置と、洗浄装置が連設してなる溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備であって、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置は間隔を設けて配置され、さらに、前記酸性溶液接触装置から前記洗浄装置までの間には絶対湿度を制御する手段が設けられていることを特徴とする溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。

[ 2 ] 溶融亜鉛メツキ装置と、合金化加熱炉と、冷却装置と、調質圧延機と、酸性溶液接触装置と、洗浄装置が連設してなる溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備であつて、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置は間隔を設けて配置され、さらに、前記酸性溶液接触装置から前記洗浄装置までの間には絶対湿度を制御する手段が設けられていることを特徴とする溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。

[ 3 ] 前記 [ 1 ] または [ 2 ] において、前記絶対湿度を制御する手段は、鋼板の上下面おょぴ両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能な力パーと、前記力パー内に、水蒸気又は乾燥空気を吹き込む吹き込み手段と、温度と相対湿度、又は露点を測定する測定手段とを有することを特徴とする溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。図面の簡単な説明

図 1は、溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法の概略を示す図である。

図 2は、酸化膜の形成メカニズムを示す図である。

図 3は、液膜変化量への影響因子を整理した模式図である。

図 4は、本発明の溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備の一実施形態を示す図である。図 5は、絶対湿度と酸化膜厚との関係を示す図である。

図 6は、本発明の溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備の他の実施形態を示す概略説明図である。

図 7は、本発明の溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備の他の実施形態を示す概略説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明における溶融亜鉛めつき鋼板とは、合金化処理を行わない溶融亜鉛めつき鋼板、めっき処理後合金化処理を行う合金化亜鉛めつき鋼板のいずれも対象とする。本発明は、溶融亜鉛めつきを施し、または、引き続き加熱処理により合金化し、調質圧延を施した鋼板に対して、酸性溶液に接触させ、接触終了後 1〜： 120秒放置した後、水洗を行うことにより、亜鉛めつき鋼板表面に 10nm以上の Zn系酸化物層すなわち酸化膜を形成する合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備の改良設備に関する。

具体的には、本発明の溶融亜鉛メツキ鋼板の製造設備は、溶融亜鉛メツキ装置と、調質圧延機と、酸性溶液接触装置と、洗浄装置が連設され、該酸性溶液接触装置と該洗浄装置は間隔を設けて配置されている。合金化溶融亜鉛めつき鋼板を製造する場合は、前記溶融亜鉛メツキ装置と調質圧延機の間に、合金化加熱炉と冷却装置が設けてある。そして、本発明では、前記酸性溶液接触装置から前記洗浄装置までの間に絶対湿度を制御する手段（例えば、水分を含む空気の吹き込みをバルブの開閉、流量調整バルブの開度調整を自動または手動で行つたり、吹き込み口の数を任意に変更したり、さらには吹き込まれる空気の水分の量を吸湿材ゃ蒸気等で任意に変更する方法）を設けることとする。さらには、前記絶対湿度を制御する手段は、鋼板の上下面および両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能なカバーと、前記カバー内に、水蒸気又は乾燥空気を鋼板進行方向と平行に吹き込む吹き込み手段（例えば、ひとつ以上のスプレーノズルを設置したり適当な穴をあけたりした配管を設置する方法やノズルヘッダーや吹き込み口を直接設置する方法）と、温度と相対湿度、又は露点を測定する測定手段（例えば、温度計と湿度計、露点計、温度と湿度から露点や絶対湿度を計測する装置等）とを有することが好ましい。このように、酸性溶液接触装置から洗浄装置までの間に絶対湿度を制御する手段を設けること、好ましくはカバーと吹き込み手段と測定手段を設けることは、本発明の特徴であり、重要な要件である。

酸性溶液に接触後の鋼板が洗浄を施されるまでの間（以下、反応工程領域と称す）に、鋼板めつき表面には Zn系酸化物が生成し鋼板のめっき表面に酸ィ匕膜が形成される。このような反応工程領域である酸性溶液接触装置から洗浄装置までの間に、絶対湿度を制御する手段を設けることで、鋼板のめっき表面に酸化膜を安定して形成することが可能となる。さらには、前記カバー、前記吹き込み手段および前記測定手段を設けることで、反応工程領^の雰囲気の制御がより厳密に行われることになり、その結果、さらに安定した酸ィ匕膜を得ることができる。以下に、本発明を完成するに至った経緯について説明する。

図 1は、溶融亜鉛めつき鋼板の表面に酸性溶液を塗布し一定時間放置することで酸化膜を形成させる溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法の概略を示す図である。図 1において、酸性液接触工程と洗浄工程の間は、酸化膜を形成させる反応工程領域であり、この反応工程領域において、いかに安定して酸ィ匕膜をめつき表面に形成させるかが重要となる。

ここで、酸ィ匕膜の形成メカニズムを図 2に示す。図 2によれば、液膜量が十分なうちは反応の進行に従って液膜中の pHが上昇するが、液膜量が減少してくると亜鉛イオン濃度が高くなるため反応が進む。液膜が完全に乾燥すると酸化反応も完全に停止することがわかる。

図 3は、液膜変化量への影響因子を整理した模式図である。図 3によれば、液膜の変化量は乾燥による減少 Q1と酸ィ匕反応による減少 Q2の二つに分けられ、特に乾燥による減少量 Q1は反応工程中の雰囲気温度および雰囲気湿度の低下、酸性処理液温度の上昇、ライン速度の上昇により增加することがわかる。そして、図 3より、酸化膜生成量は液膜の体積変化量と相関があると考えられ、以下の関係式が推定される。

酸化膜厚量 =F (T · P · Ts · V · Q2)

T：雰囲気温度

Ρ ：雰囲気湿度

Ts：酸性処理液の温度

V：ライン速度

Q2：酸化反応による減少量

これより、上記式のうち雰囲気温度 Tと雰囲気湿度 Pを調整可能とすることで液膜減少量 Q1を削減して酸化膜量の安定ィ匕が図れることがわかる。

この結果を踏まえて、さらに検討を進めたところ、反応工程領域において表層の酸性溶液が乾燥して酸ィ匕膜の形成を妨げないように、例えば、反応工程領域の雰囲気中の水蒸気量（露点）を制御することが可能な加湿設備を設けて湿度を制御することにより安定した酸ィ匕膜を得ることが可能となることがわかった。すなわち、本発明では上記検討結果を基に、反応工程領域である酸性溶液接触装置と洗浄装置の間に絶対湿度を制御する手段を設けることとする。なお、上記絶対温度とは、大気中に含まれる水分量を示すものであり、飽和蒸気圧と相対湿度の積である。

図 4は、本発明の一実施形態を示す図である。図 4では、鋼板表面にめっき処理を施す溶融亜鉛めつき装置 7と、めっき表面の粗度を調整する調質圧延機 8と、表面にめっき処理を施された後調質圧延を施された鋼板に酸性溶液を塗布するための酸性溶液接触装置 1と、めっき表面に酸ィ匕膜を形成させた後に余分な酸性溶液を洗浄するための洗浄装置 2とが連設しており、前記酸性溶液接触装置 1と前記洗浄装置 2は間隔を設けて配置されている。図 4においては、さらに、前記酸性溶液接触装置 1と前記洗浄装置 2の間 3には、絶対湿度を制御する手段として、鋼板の上下面および両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能なカバー 4と、前記カバー内に水蒸気を吹き込む吹き込み手段 5と、温度と相対湿度、又は露点を測定する測定手段 6 が設けられている。

以下に、図 4の本装置を用いて、めっき表面に酸化膜を形成する方法の一例を示す。

溶融亜鉛めつき処理

通常、溶融亜鉛めつき鋼板を製造するに際しては、鋼板 Sは溶融亜鉛めつき設備の前に設けられている連続焼鈍炉 1 1で焼鈍され、溶融亜鉛めつき装置 7でめつきされる。

溶融亜鉛めつき装置 7としては、例えば、亜鉛めつき浴温度近傍まで加熱された鋼板 Sを連続的に亜鉛めつき浴へ導き、めっき浴から引き出された後に、ガスワイビングによりめっき付着量を 20〜120g/m²に制御される。合金化溶融亜鉛めつき鋼板を製造する場合は、このようにして溶融亜鉛めつきを施された鋼板に対して、さらに合金化加熱炉（図示せず）に導かれ、熱拡散によりめつき層中へ Feが 6〜15 質量 %程度含有せしめた合金化溶融亜鉛めつき鋼板となる。この際、所定温度に加熱でき、めっき層中へ所定量の Feを拡散させることができれば、その加熱方式に制限はないが、高周波誘導加熱方式の加熱炉を用いると有利である。これは、高周波誘導加熱方式を用いることにより、鋼板自体を瞬時に加熱できるため、短時間で均一な合金化が可能であり、また、鋼板幅方向、長さ方向でパラツキが少ないため、ある。

上記のように、溶融亜鉛めつき、さらには合金化処理を施された鋼板 Sは、高温であるため、例えば送風機などを用いた冷却装置により、常温程度まで冷却するのが好ましい。

調質圧延

その後、材質の制御、めっき表面の粗度を調整するため、めっき鋼板 sは調質圧延機 8に導かれる。この調質圧延時には、めっきの凹凸が緩和され、めっき表面には平坦部が形成される。この凹凸の緩和により溶融亜鉛めつき鋼板の摺動性は向上するため、めっき表面に平坦部を存在させることは重要である。一方、平坦化されない部分（凹部）は、潤滑油を保持し、プレス成形時の油切れを防止する役割があることから、凹部の存在も重要である。この観点から、めっき表面の平坦部の面積率は 20〜80%の範囲にあることが有効であり、調質圧延時の圧下率は、前記平坦部 'の面積率となるように調整することが好ましい。

酸性溶液処理

引き続き、調質圧延後のめ,つき鋼板 Sは、酸性溶液接触装置 1に導かれ、めっき表面平坦部に Zn系酸化物を形成する処理が施される。これは、めっき鋼板 Sに酸性溶液を接触させると、めっき成分である Znが溶解し、これに伴う水素発生反応により液の pHが上昇するため、 Znの水酸化物がめっき表面へ沈殿し、その結果、 Zn系酸ィ匕物が形成されるためであると考えられる。し力しながら、単に酸性溶液と接触させただけでは、 Znの溶解が生じるのみで、 Zn系酸化物は形成されない。 Z n系酸ィ匕物を形成するためには、酸性溶液と接触後一定時間放置することが必要である。そこで、本発明では、酸性溶液接触装置 1から洗浄装置 2までの間 3を反応工程領域とし、この領域 3で一定時間放置することとする。

酸性溶液接触装置 1では、めっき鋼板 Sと酸性溶液の接触が行われればよく、酸性溶液への浸漬処理を行う装置、酸性溶液のスプレー装置、酸性溶液をロールなどを用いて塗布する装置等があげられる。最終的に薄い液膜状で鋼板表面に存在することが望ましい。これは、鋼板表面に存在する酸性溶液の量が多いと、亜鉛の溶解が生じても溶液の pHが上昇せず、次々と亜鉛の溶解が生じるのみであり、酸ィ匕物層を形成するまでに長時間を有するだけでなく、めっき層の損傷も激しく、本来の防鲭鋼板としての役割も失うことが考えられるためである。この観点から、鋼板表面に形成する酸性溶液膜の付着量を 50g/m²以下に調製することが好ましく有効である。なお、溶液膜量の調整は、絞りロール、エアワイビング等で行うことができる。

また、使用する酸性溶液は、めっき層中の Znを溶解する必要があるため、 pHは 1. 0〜 0程度に制御する必要がある。 pHがこの範囲にあれば、その他に制限はなく、塩酸、硫酸、硝酸などを用いることができ、また塩ィ匕物、硫酸塩、硝酸塩などの化合物類を添加した溶液を用いてもよい。

酸性溶液の温度は、 20〜70°Cの範囲であることが好ましい。 20°C未満では、酸化物層の生成反応に長時間を有し、生産性の低下を招く場合がある。一方、温度が高い場合には、反応は比較的すばやく進行する力 S、逆に鋼板表面に処理ムラを発生しやすくなる。

酸化膜形成処理

めっき鋼板 Sと酸性溶液の接触後、酸性溶液接触装置 1から洗浄装置 2までの間 3では、溶融亜鉛めつき鋼板を一定時間放置することで酸化膜を形成する。そのため、本発明では、前述した通り、この領域 3上には絶対湿度を制御する手段を設ける。

ここで、図 4によれば、絶対湿度を制御する手段として、カバー 4、吹き込み手段 5および測定手段 6を設けることで、 Zn系酸ィヒ物を形成する反応工程領域の雰囲気を制御することが可能となっている。

まず、測定手段 6により、温度と相対湿度、又は露点を所定時間毎に、または、常時測定する。そして、前記測定手段 6の結果に基づき、酸化膜がより安定して形成されるように前記吹き込み手段 5から水蒸気をカバー 4内に吹き込むことで反応工程領域（力パー内）の水蒸気量を調整する。その結果、より安定して酸化膜を形成することができる。なお、水蒸気は鋼板に直接当てる必要はなく、鋼板進行方向と略平行に吹き込むことが好ましい。以上のように、本発明における前記絶対湿度制御手段とは、酸化膜形成反応が安定して確実に進行するように、反応工程領域の雰囲気に応じて、絶対度を調整する機能を有するものであり、例えば加湿機能を有する手段、除湿機能を有する手段が拳げられる。また、その制御方法としては、例えば、温度と相対湿度、又は露点を測定し、この結果に基づき、加湿や除湿を行うものである。 '

また、前記カバー 4とは、前述したとおり、鋼板の上下面および両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能となっていれば、大きさ、材質等は特に限定されない。また、前記力パー 4の鋼板の進行方向の断面形状も特に限定されず、円状であっても矩形であってもよい。設置するにあたっては、例えば加湿機能を有する設備の場合は、酸性溶液接触装置と洗浄装置の間 3で最も乾燥すると思われる領域に設置することが好ましい。反応工程中の温度 ·相対湿度 ·通板速度に乾燥状態は依存するものの、通常の操業条件にて行った場合、酸性処理液接触装置 1直後から 14m以内である。ゆえに加湿設備はこの位置に設置すること

が好ましい。

前記吹き込み手段 5とは、前記力パー 4内に、水蒸気又は乾燥空気を吹き込むものであり、例えば、鋼板の進行方向に一定区間毎に蒸気配管を設置し、蒸気配管に複数の吹き出し口を配置することもできる。この場合の配管長さや吹き出し口の数などは、前記カバー 4の設備長に応じて適宜設定される。なお、水蒸気又は乾燥空気は鋼板の進行方向と略平行に吹き込むことが好ましい。

また、鋼板の表裏面のいずれか、もしくは、両方の面に設置することが可能である。さらに、水蒸気等が鋼板に直接あたらないように、鋼板表面から鉛直方向に 5 00mm以上離れたところに設置するのが好ましい。設備底面に設置することも可能である。

水蒸気又は乾燥空気の吹出方向は好ましくは鋼板進行方向と略平行とし、水蒸気ノズル条件は、前記カバー 4内の拡散が十分に行われる目安として、蒸気圧 0. 5kg f /cm²以下で行うことが好ましい。このような条件で行うことで、吹き出された水蒸気が前記カバー 4内に十分に拡散される。 ' 前記測定手段 6とは、温度と相対湿度、又は露点を測定するものであり、より具体的には、温度計、湿度計または露点計などであり、鋼板表面に対し鉛直方向に 5 00讓以内の範囲に設置するのが好ましい。また、水蒸気又は乾燥空気の影響を受けないように吹出口から lm以上離して設置するのが好ましい。さらに、測定手段は、吹出口と反対側に取り付けるのが好ましい。

なお、前述したように、本発明では絶対湿度を制御することで、めっき表面に安定して酸ィヒ膜を形成するものであり、本発明において、絶対湿度とは、飽和蒸気圧 X相対湿度 =大気中に含まれる水分量を示すものである。

図 5によると、絶対湿度が高くなると酸化膜厚も増加することが示されている。図 5によれば、絶対湿度が同じであればライン速度（反応時間）に影響を受けるため、ライン速度を考慮にいれると、例えば、必要膜厚を確保するには 2000質量 pp m以上の絶対湿度が必要となることがわかる。そのため、鋼板表層の酸性溶液の乾燥を防止し必要膜厚以上の酸化膜厚を確保するためには、上記図 4におけるカバー 7と吹き込み手段 8および測定手段 6を用いて水蒸気量を 2000質量 ppm以上（露点一 12. 7°C以上）に保持することとなる。また、絶対湿度が高くなりすぎると酸化膜厚が厚くなりすぎ、塗装性へ悪影響を与える。従って、要求される塗装性に応じて絶対湿度の上限値を決定すればよい。

洗浄処理

こうして反応工程領域を通過した鋼板は、洗浄装置 2にて、表面に残存した酸性溶液成分を洗レヽ流す処理が施される。この Φ浄処理が不十分であると、酸性溶液成分がめっき表面に残存し、実際の製品となった場合に腐贪を促進する恐れがある。このため、鋼板を水洗するかわりに、中和処理装置に導くことにより、めっき表面に残存した酸性溶液成分を中和する処理を施すことも効果的である。中和処理に使用する溶液は、アルカリ性の溶液であれば特に制限はなく、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムなどの水溶液を使用することができる。

なお、本発明における Zn系酸化物層とは、 Znを必須として含んだ酸化物及び Z 又は水酸化物などからなる層のことである。このような Znを必須成分として含む酸化物層の平均厚さが調圧部表層および未調圧部表層において、 10nm以上であることが必要である。酸化物層の平均厚さが調圧部および未調圧部において、 lOnm 未満に薄くなると摺動抵抗を低下させる効果が不十分となる。一方、 Znを必須成分として含む酸化物層の平均厚さが調圧部およぴ未調圧部で lOOnmを越えると、プレス成形中に皮膜が破壌し摺動抵抗が上昇し、また溶接性が低下する傾向にあるため好ましくない。

また、本発明に係るめっき鋼板を製造するに関しては、 Znめっき浴中に A1が添加されていることが必要であるが、 A1以外の添加元素成分は特に限定されない。すなわち、 A1の他に Pb、 Sb、 Si、 Sn、 Mg、 Mn、 Ni、 Ti、 Li、 Cuなどが含有または添加されていても、本発明の効果が損なわれるものではない。

さらに、酸ィ匕処理などに使用する処理液中に不純物が含まれることにより S、 N、 Pb、 Cl、 Na、 Mn、 Ca、 Mg、 Ba、 Sr、 Siなどが酸ィ匕物層中に取り込まれても、本発明の効果が損なわれるものではない。

以上、本発明のめっき鋼板の製造設備によれば、調質圧延が施されためっき鋼板表面に、必要な酸化膜を確実に形成する処理を施すことで良好な摺動性を安定的に得ることができるようになる。

さらに、プレス成形時の荷重が高くなる場合では、鋼板表面の未調圧部も調圧部と併せて金型との直接接触が起こることが予想される。よって、溶融亜鉛めつき鋼板表面の調圧部およぴ未調圧部には、金型との凝着を防止する硬質かつ高融点の物質が存在することが、摺動性の向上には重要である。この点で、鋼板表面に酸化物層を存在させることは、酸化物層が金型との凝着を防止するため、摺動特性の向上に有効である。実施例

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。

図 6は、本発明の溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備の他の実施形態を示す概略説明図である。なお、図 6において、図 4の構成と同一の部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。図 6では、酸性溶液接触装置 1と洗浄装置 2の間 3には、反応工程領域の雰囲気を制御するための、加湿設備 9が設けてある。また、前記カロ湿設備 9内には、吹き込み手段 5と、温度と相対湿度、又は露点を測定するための測定手段 6が設けてある。各設備の詳細は以下の通りである。

加湿設備 9

酸性溶液接触装置 1と洗浄装置 2の間 3で最も乾燥すると思われる領域は、反応工程中の温度 ·相対湿度 ·通板速度に依存するものの、通常の操業条件にて行った場合、酸性溶液接触装置 1の直後から 14m以内である。ゆえに加湿設備 9はこの位置に設置することが好ましく、図 6では酸性溶液接触装置 1の直後 1 mに設置した。鋼板進行方向断面形状は四角であり、材質は塩化ビュルを用いた。酸性溶液接触装置 1から洗浄装置 2の間の距離は 30mである。

また、加湿設備 9内の加湿範囲は 6m以上が好ましく、図 6では 7mとした。また、鋼板が加湿設備 9を通過する時間は 2秒とした。

吹き込み手段 5として鋼板進行方向 3m毎に蒸気配管を 2本設置し、 1本の蒸気配管あたり 5箇所吹き出し口を配置した。

また、鋼板の表裏面どちらか、もしくは両方に設置することが可能であるため、図 6では、鋼板の裏面側とし、鋼板下表面から鉛直方向に 500mm以上離れた加湿設備 9の底面に設置した。

水蒸気の吹出方向は鋼板進行方向とほぼ平行とし、水蒸気ノズル条件は、加湿設備 9内の拡散が十分に行われる目安として、蒸気圧 0. 5kgf/_Cm²以下とした。

除湿設備 1 0

絶対湿度を制御しない状態で絶対湿度が上限値を超えている場合は、図 6の加湿設備 9に代えて、除湿設備 10を設ける（図 7) 。除湿設備 10は、加湿手段 9の水蒸気吹き込みに代えて、乾燥空気を吹き込むことで除湿を行った。乾燥空気の絶対湿度は必要な湿度条件に応じて選択すればよい。 ·

吹込口位置、条件等は加湿設備 9と同様である。

測定手段 6

鋼板表面に対して鉛直方向に 500讓以内の範囲に設置するのが好ましく、図 6おょぴ図 7では鋼板上表面に対して鉛直方向に 300m位置に設置した。また、水蒸気又は乾燥空気の影響を受けないように吹出口から lm以上離して設置した。さらに、吹出口と反対側に敢り付けるのが好ましく、図 6および図 7では吹出口と反対側である板表面近傍に測定手段を取り付けた。なお、図 6では測定手段により、露点の測定を行った。

上記図 6又は図 7の溶融亜鉛めつきの製造設備を用いて、溶融亜鉛めつき鋼板を製造した。

まず、板厚 0. 8讓の冷延鋼板上に、常法により合金化溶融亜鉛めつき皮膜を形成し、更に調質圧延を行った。その後、 50°C、 _PH2. 0の硫酸酸性溶液を満たした酸性溶液接触装置 1に導かれ、酸性溶液に浸漬しためつき鋼板 Sは、領域 3上を進行することでめっき鋼板 Sを 1 3秒間大気に接触させ、洗浄装置 2で水洗した後、乾燥装置 (図示せず) で水分を除去することにより、めっき表面に酸化膜を形成した溶融亜鉛めつき鋼板が得られた。最終的には、簡易防鲭油を塗布しコイル状に卷き取り製品とした。

なお、ライン速度は 1 0 0 m p mとした。また、加湿設備 9又は除湿設備 10内をめつき鋼板 Sが通過時に、測定手段 6により、加湿設備 9又は除湿設備 10内の露点を測定し、この結果に基づき、吹き込み手段 5により、加湿設備 9又は除湿設備 10内の露点が - 12. 7°C以上で酸化膜厚上限値から設定した露点上限値以下となるように、水蒸気又は乾燥空気を吹き込んだ。

以上により得られた溶融亜鉛めつき鋼板について、以下の方法にて、めっき表層の調圧部およぴ未調圧部の酸化物層の膜厚を測定した。その結果、調圧部おょぴ未調圧部において摺動性を向上させるのに十分な酸化膜が形成されていることが確認できた。

酸化膜厚の測定

ォージェ電子分光 (AES) によりめつき表層の調圧部および未調圧部について、各元素の含有率 (at. %)を測定し、引き続いて所定の深さまで、 Arスパッタリングした後、 AESによりめつき皮膜中の各元素の含有率の測定を行い、これを繰り返すことにより、深さ方向の各元素の組成分布を測定した。酸化物、水酸化物に起因する 0の含有率が、最大値より深い位置で、最大値と一定値との和の 1/2となる深さを酸化物の厚さとし、調圧部およぴ未調圧部に対してそれぞれ 2箇所づっ酸化物の厚さを測定し、これらの平均値をそれぞれ調圧部および未調圧部の酸化物の厚さとした。なお、予備処理として 30秒の Arスパッタリングを行って、供試材表面のコンタミネーションレイヤーを除去した。

上述のように、本発明の溶融亜鉛めつきの製造設備によれば、鋼板表面の外観を損なわず、めっき鋼板表面に必要な酸ィ匕膜を確実に形成することができる。そして、例えば、水蒸気を直接吹き付けることなしに、反応工程中の水蒸気量を 2000質量 ppm以上に調整することができる等、実用化に容易な設備となる _q

さらに、以上より、本発明の溶融亜鉛めつきの製造設備を用いることで、プレス成形時の摺動特性に優れた合金化溶融亜鉛めつき鋼板を工業的規模で安定して製造することが可能となり、工業的に大きな効果を奏する発明とレ、える。産業上の利用可能性

溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備によれば、鋼板表面の外観の損なわず必要な酸化膜を安定して形成できることから、自動車車体用途を中心に広範な分野で適用できる。

Claims

1 . 溶融亜鉛めつき装置と、調質圧延機と、酸性溶液接触装置と、洗浄装置が連設してなる溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備であって、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置は間隔を設けて配置され、さらに、前記酸性溶液接触装置から前記洗浄装置までの間には絶対湿度を制御する手段が設けられていることを特徴とする溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。

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2 . 溶融亜鉛メツキ装置と、合金化加熱炉と、冷却装置と、調質圧延機と、酸性の

溶液接触装置と、洗浄装置が連設してなる溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備であつて、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置は間隔を設けて配置され、さらに、前記酸性囲

溶液接触装置から前記洗浄装置までの間には絶対湿度を制御する手段が設けられていることを特徴とする溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。

3 . 前記絶対湿度を制御する手段は、鋼板の上下面おょぴ両側面を覆い、かつ、鋼板が貫通可能なカバーと、前記カバー内に、水蒸気又は乾燥空気を吹き込む吹き込み手段と、温度と相対湿度、又は露点を測定する測定手段とを有することを特徴とする請求項 1または 2に記載の溶融亜鉛めつき鋼板の製造設備。