(57)【要約】【課題】ドロスの析出・成長を抑制してドロス欠陥を低減できる、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、温度差が発生している時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御する。ΔT×t  ＜  30000 (℃・sec)【選択図】図１
2011089185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記温度の差が発生している時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【請求項２】
溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
溶融亜鉛浴中の任意の位置における温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記温度の差が発生している時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【請求項３】
溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
任意の時刻t0における溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記任意の時刻t0から前記温度の差が無くなるまでの時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【請求項４】
請求項３に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
任意の時刻t0における溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)を計測するための温度計測手段を、前記溶融亜鉛浴のめっきポットの底から100mm以上、500mm以下の位置に1つ、かつ前記めっきポットの底から500mm超えの位置に1つ配置することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
溶融亜鉛浴の加熱装置の出力および鋼板の進入温度を制御することで、前記溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛系めっき鋼板の製造方法、特に亜鉛を主成分とする高品質の溶融亜鉛系めっき鋼板の製造に適した、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものである。なお、本発明では鋼板として、長さの長い鋼帯を含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融亜鉛系めっき鋼帯は、図３に示すめっき装置で製造される。すなわち、鋼帯１は矢印の方向に走向してスナウト２からめっきポット３内の溶融亜鉛浴４に浸漬し、シンクロール５で方向転換後、溶融亜鉛浴４から引き上げられ、図示しない付着量制御装置でめっき付着量を調整後、冷却され、所定の後処理を施され、所要のめっき鋼帯になる。そして、鋼帯１に付着して減少するめっき金属を補うために、亜鉛系固相金属のインゴット６をめっきポット３で溶解する。
【０００３】
鋼帯１がめっきポット３を通過する間に、鋼帯１から溶出した鉄がめっき浴中の主成分である亜鉛や少量添加されているアルミと反応して、亜鉛鉄アルミ等から構成される金属間化合物、いわゆるドロスを生成する。
【０００４】
前記のいわゆるドロスによる溶融亜鉛系めっき鋼帯の表面欠陥は、溶融亜鉛系めっき鋼帯のうちで最も深刻な問題である。特に深刻なのは、鋼帯から溶出した鉄と亜鉛の反応によって生じた金属間化合物（FeZn7など）でボトムドロスと呼ばれるものであり、その大きさは球形換算の直径で5〜300ミクロンである。ドロスがめっき鋼帯に付着すると、溶融亜鉛系めっき鋼帯の表面欠陥になる。
【０００５】
このドロス欠陥を防止するために、これまでにもさまざまな技術が開示されている。たとえば、特許文献１には、ドロスを含む溶融亜鉛浴をめっきポット外の静定槽にくみ出し、静定槽内で冷却して浴中Fe濃度を低下させることによりFe未飽和状態とし、ドロスの凝集・粗大化現象によりドロスを除去できるとある。また、特許文献２には、溶融亜鉛浴の温度を可能な範囲で低温とし、かつ温度の変動を小さくすることで鋼板からのFe溶出とドロスの析出を抑制することができるとある。
【特許文献１】特開平４−２２１０５０号公報
【特許文献２】特開平１１−２４６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶融亜鉛めっきのドロス欠陥を低減するためには、溶融亜鉛浴中でドロス粒子が容易に成長させないような方法が必要である。しかし、上述した開示技術では、次のような問題がある。
【０００７】
すなわち、特許文献１に開示された技術では、めっきポット以外に静定槽を用意し、ポンプで溶融亜鉛浴を静定槽に搬送することが必要になるので、この技術を適用するためには静定槽や溶融金属ポンプの設置が必要となり設備コストがかかる問題がある。また、静定槽内で一度溶融亜鉛浴の温度を低下させてから再び加熱する操作を行うので、過大なエネルギー損失が発生してしまう問題もある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された技術では、浴温を規定の範囲内に制御することでドロスの発生を抑制できるとあるが、ドロスの析出機構を考えると温度の制御だけでは不十分である。たとえば、特許文献２に記載の範囲を満たす浴温の変動の小さい条件であったとしても、浴温変動が非常に長い時間続いていればドロスは十分に析出して大粒径ドロスへと成長してしまうので、多量のドロスが発生しうる。よって、特許文献２のように温度を規定範囲内に抑制する方法だけではドロス発生の抑制はできないという問題がある。
【０００９】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、ドロスの析出・成長を抑制してドロス欠陥を低減できる、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は次の発明により解決される。
【００１１】
［１］溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記温度の差が発生している時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【００１２】
［２］溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、溶融亜鉛浴中の任意の位置における温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記温度の差が発生している時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【００１３】
［３］溶融亜鉛浴内に鋼板を連続的に導入し、シンクロールにより方向転換して前記溶融亜鉛浴外へ導出する、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、任意の時刻t0における溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)、前記任意の時刻t0から前記温度の差が無くなるまでの時間をt(sec)としたとき、以下の式を満たすように溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
ΔT×t＜30000(℃・sec)
【００１４】
［４］上記［３］に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、任意の時刻t0における溶融亜鉛浴中の温度の最大値と最小値の差をΔT(℃)を計測するための温度計測手段を、前記溶融亜鉛浴のめっきポットの底から100mm以上、500mm以下の位置に1つ、かつ前記めっきポットの底から500mm超えの位置に1つ配置することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１５】
［５］上記［１］乃至［４］の何れかに記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、溶融亜鉛浴の加熱装置の出力および鋼板の進入温度を制御することで、前記溶融亜鉛浴の温度を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【００１６】
なお本発明と本明細書において、ΔT(℃)、t(sec)および30000(℃・sec)の()内は単位を示し、ΔTの単位は℃、tの単位は秒（本発明と本明細書においてはsecにて示す）、および30000の単位は℃・秒であることを示している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、溶融亜鉛浴内の温度差と温度差が発生している時間の両面を踏まえて溶融亜鉛浴を制御するようにしたので、従来手法と比べてより確実にドロスの析出・成長を抑制することができ、ドロス欠陥を低減することが可能となった。また、特別な設備を必要としないので既存の設備から容易に変更できるので、低コストで実現できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図３】従来の溶融亜鉛めっき装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
溶融亜鉛めっき鋼板において、数μmの微小なドロスは鋼板に付着してもドロス欠陥にならないので考慮する必要はない。一般に、100μmより大きく成長したドロス粒子が鋼板に付着すると、プレス加工時に表面欠陥として現れやすいことが分かっている。よってドロス欠陥を減らすためには、単に温度のみに注目するのではなく、温度変化を受けてドロス粒子が成長し、ドロス欠陥を引き起こしうる大きさに粗大化する時間まで考慮しなければならない。
【００２０】
本発明では、溶融亜鉛浴の温度のみではなく溶融亜鉛浴中における温度の最大値と最小値の差とこの温度差の発生している時間を考慮する。大きな温度差により短時間で成長した大粒径ドロスの影響だけではなく、小さな温度差で長時間かけてゆっくり成長したドロスの影響も考慮しており、実際のドロスの析出・成長挙動に即した指標となっている。従って、従来手法よりも確実なドロス抑制が可能である。
【００２１】
また同様な考え方によれば、たとえ溶融亜鉛浴内に大きな温度差が発生しても短時間であれば、ドロス欠陥を引き起こす大粒径ドロスにまで成長する恐れがないので、操業において温度分布制御の許容範囲をより大きくとることができ、よりフレキシブルな操業が可能である。すなわち、ライントラブルなどで一時的に溶融亜鉛浴の一部で大きく温度低下しても、短時間で復旧できればドロスは粗大化せず、ドロス欠陥の問題は生じない。
【００２２】
溶融亜鉛浴内における温度の最大値と最小値の差ΔT、この温度差の発生している時間tに対し、ΔT×tが30000 (℃・sec)以下の場合は、ドロスが成長しても100μmに到達しないためドロス欠陥が起こりにくい。一方、ΔT×tが30000 (℃・sec)以上となるとドロスが100μm以上に成長しうるので、ドロス欠陥が起こりうる。このため、本発明の範囲をΔT×t<30000 (℃・sec)とした。
【００２３】
本発明においては、溶融亜鉛浴内における温度の最大値と最小値の差ΔTの取り方は、以下の2通りが含まれる。
１）溶融亜鉛浴中の任意の位置における、時間に対する浴の温度変化の内、最大値と最小値の差をΔTとする場合・・・・・・［第１の実施の形態］
２）任意の時刻t0における、溶融亜鉛浴中の任意の空間内の温度の最大値と最小値の差をΔTとする場合・・・・・・・・・・［第２の実施の形態］
それぞれの場合について、以下に具体的に説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態の例］
この実施の形態の場合、溶融亜鉛浴中の任意の位置にて時間に対する溶融亜鉛浴の温度変化を測定する。そして、この温度変化の最大値と最小値の差をΔT（℃）とし、さらに、この温度差ΔTが発生している時間をt（sec）とする。
【００２５】
任意の位置は、少なくとも1箇所とする。任意の場所を1箇所とする場合には、溶融亜鉛浴の平均温度付近を示す代表的な場所を任意の場所と設定するのが好ましい。さらに、任意の位置は複数個所を設定しても良く、この場合は、測定時刻に対し複数個所の平均温度を算出し、この平均温度にて時間に対する浴の温度変化を求め、上述したΔTとtを算出する。
【００２６】
溶融亜鉛浴の温度を測定するために、溶融亜鉛浴のめっきポット内に、温度計測手段を設置することができる。この温度計測手段は、特に制限は無く公知の方法を用いることができる。具体的には、熱電対を使用することができる。
【００２７】
この温度計測手段は、溶融亜鉛浴の平均温度付近を示す代表的な場所に1箇所以上あれば良い。もし、平均温度付近を示す場所に、設備の都合上設置不可能であれば、設置可能な場所に複数の温度計測手段を配置して代用しても良い。さらに、溶融亜鉛浴の平均温度により近づけるために、積極的に温度計測手段を複数個所に配置することも可能である。この場合は、複数の温度計測手段で測定した温度から平均温度を算出して用いる。
【００２８】
［第２の実施の形態の例］
この実施の形態の場合、任意の時刻t0において、溶融亜鉛浴の任意の空間内での温度分布を測定する。そして、この温度分布での最大値と最小値の差をΔT（℃）とする。
さらに、この空間内の温度分布を時間に対し測定し続け、当該温度差ΔTが発生している時間をt（sec）とする。当該空間内に温度差ΔTが発生した時点で、任意の時刻t0となりかつtの起点となる。
【００２９】
任意の空間は、溶融亜鉛浴全体としても良いが、制御対象とする浴の状態に合わせて、浴全体より狭い範囲でも良い。また、溶融亜鉛浴の温度分布そのものを知る必要はなく、浴の温度分布を代表していると思われる複数位置から得られる点状の温度分布で、代用しても良い。
【００３０】
溶融亜鉛浴の温度を測定するために、溶融亜鉛浴のめっきポット内に、温度計測手段を設置することができる。この温度計測手段は、特に制限は無く公知の方法を用いることができる。具体的には、熱電対を使用することができる。本実施の形態の場合、この温度計測手段は、めっきポット内の少なくとも以下に示す2点の位置に配置する。
【００３１】
1点は、めっきポット内で比較的低温となりやすい場所(低温点)に配置するのが好ましい。一般的に溶融亜鉛浴では、めっきポットの底から500mm以下となる領域で低温になりやすい傾向があるので、低温点として、めっきポットの底から500mm以下の位置に配置するのが好ましい。
【００３２】
また、めっきポット底にはボトムドロスが堆積しているので、めっきポット底のごく近傍に温度計測手段を配置すると溶融亜鉛の温度よりも低い温度を示すことがある。そこで、上記低温点とするのは、さらにめっきポットの底から100mm以上の位置とするのが、より好ましい。
【００３３】
もう1点は、めっきポット内の代表的な温度を示す位置に配置するのが、好ましい。この場合、上記低温点を選択する領域以外であれば、何処を選択してもほぼ同様の温度を示す。そこで、めっきポットの底から500mm超えの位置に配置するのが、好ましい。
【実施例１】
【００３４】
以下に本発明を実施するための形態を添付図面を参照して説明する。先ず、第１の実施形態の例を説明する。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す図である。質量濃度で0.1〜0.2mass%のアルミニウムを含み、浴温が480℃となるように制御され定常状態にある溶融亜鉛浴４を対象とした。そして、当該溶融亜鉛浴４のめっきポット３の鋼板１出側に、めっきポット３の壁面かつ溶融亜鉛浴４の浴面からそれぞれ300mm離れるようにして、熱電対７を1点配置する。熱電対配置の概略図を図１の丸印で示す。
【００３６】
溶融亜鉛浴４の温度制御手段としては、インダクタ（図示せず）による誘導加熱の加熱量を変化させて制御する方法と、鋼板の進入温度を変化させて制御する方法の何れかを用いる。
【００３７】
インダクタ（図示せず）の入熱量または鋼板の進入温度を変化させて、熱電対７の位置において、480℃から浴温が上昇し始めた時刻を起点とし、再び浴温制御を行って元の浴温480℃に戻るまでの時間を、温度の差が発生している時間tとする。また、熱電対７により測定されたこの浴温の経時変化において、最大温度と最小温度の値の差をΔTとする。そして浴温が480℃に戻った後に、溶融亜鉛浴４のサンプルを取り、溶融亜鉛浴４中の100μm以上のドロス粒子の有無を調べた。試験番号１−１〜１−６の結果は表１のとおりである。
【００３８】
【表１】
2011089185.tif 000003
【００３９】
本発明の範囲外となる試験番号１−２，１−３，１−６では、100μm以上のドロス粒子が観測されたが、本発明の範囲で浴温変動を制御した試験番号１−１，１−４，１−５の場合は100μm以上のドロス粒子が観測されなかった。
【実施例２】
【００４０】
以下に本発明を実施するための形態を添付図面を参照して説明する。次に、第２の実施形態の例を説明する。
【００４１】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す図である。質量濃度で0.1〜0.2mass%のアルミニウムを含み、ほぼ均一温度分布となるように制御された定常状態の溶融亜鉛浴４を対象とした。そして、当該溶融亜鉛浴４のめっきポット３の鋼板１入り側の上部、底部、および鋼板１出側の上部、底部の計4点に、めっきポット３の壁面、底面、および溶融亜鉛浴４の浴面からそれぞれ300mm離れるようにして、熱電対７を配置した。熱電対配置の概略図を図２の丸印で示す。
【００４２】
溶融亜鉛浴加熱装置（図示せず）の入熱量および鋼板の進入温度を変化させて、4点の熱電対７のデータに差が発生し始めた時刻をt0＝0sec（起点）とし、再び浴温制御を行って、元の4点の熱電対７のデータに差が無い均一な温度分布に戻るまでの時間をtとした。この時間tの間の4点の熱電対７のデータの内、最大温度と最小温度の値の差をΔTとした。そして溶融亜鉛浴４のサンプルを取り、溶融亜鉛浴４中の100μm以上のドロス粒子の有無を調べた。試験番号２−１〜２−４の結果は表２のとおりである。
【００４３】
【表２】
2011089185.tif 000004
【００４４】
本発明の範囲外となる試験番号２−２，２−４では、100μm以上のドロス粒子が観測されたが、本発明の範囲で浴温変動を制御した試験番号２−１，２−３の場合は100μm以上のドロス粒子が観測されなかった。
【００４５】
以上、対象として鋼板(又は鋼帯)を例に説明を行ってきたが、本発明はこれに限定されず、他の金属板(又は金属帯)にも応用できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１          鋼帯
２          スナウト
３          めっきポット
４          溶融亜鉛浴
５          シンクロール
６          インゴット
７          熱電対
【図１】
2011089185.tif 000005
【図２】
2011089185.tif 000006
【図３】
2011089185.tif 000007