(57)【要約】  金属または金属合金被覆を用いて、移動する鋼ストリップを被覆する方法であって、前記鋼ストリップに溶融金属または金属合金の浴を通過させ、前記鋼ストリップを被覆し、および前記被覆した鋼ストリップを、ホイルまたはシートを用いて払拭し、前記被覆の厚さを調節する、方法に関する。本発明に関して、前記溶融金属の浴は、毎秒、前記鋼ストリップ上の被覆の体積Vの最大で１０，０００倍の体積を有し、体積V（ｍ３）は、式V＝２×ｄ×ｗ×ｓにより与えられ、  ｄ＝前記被覆の厚さ（ｍ）  ｗ＝前記ストリップの幅（ｍ）  ｓ＝前記ストリップの速さ（ｍ／ｓ）である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法において、
前記鋼ストリップに溶融金属または金属合金の浴を通過させて、前記鋼ストリップを被覆し、
前記被覆した鋼ストリップを、ホイルまたはシートを用いてワイピング（払拭）することにより、前記被覆の厚さを制御する方法であって、
前記溶融金属の浴が、毎秒、前記鋼ストリップ上の被覆の容量Vの最大で１０，０００倍の体積を有し、
容量V（ｍ３）は、式V＝２×ｄ×ｗ×ｓにより与えられ、
ｄ＝前記被覆の厚さ（ｍ）
ｗ＝前記ストリップの幅（ｍ）
ｓ＝前記ストリップの速さ（ｍ／ｓ）
であることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記溶融金属の浴が、毎秒、最大で前記鋼ストリップ上の被覆の容量Vの２，０００倍の体積を有し、好ましくは、毎秒、最大で前記鋼ストリップ上の被覆の容量の５００倍の体積を有し、より好ましくは、毎秒、最大で前記鋼ストリップ上の被覆の容量の１００倍の体積を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶融金属または金属合金の浴中に形成した金属ドロス粒子が、平均して、ワイピング（払拭）後の前記鋼ストリップ上の被覆金属または金属合金の被覆の厚さより小さくなるような体積を前記溶融金属の浴が有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶融金属または金属合金のワイピング（払拭）を、前記移動する鋼ストリップに押し付けられるホイルまたはシートを用いて行い、
前記鋼ストリップの移動が前記被覆により、前記ホイルまたはシートにかかる圧力と平衡する流体揚力を発生させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記溶融金属または金属合金の浴は前記ホイルまたはシートの下方に配置され、そして、好ましくは、鋼ストリップを溶融金属または金属合金の浴、次いでホイルまたはシートの間を垂直または最大で４５度の角度で、垂直優先で移動させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記溶融金属または金属合金の浴が、前記鋼ストリップと前記ホイルまたはシートとの間の金属または金属合金の層に流体連結している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
金属または金属合金を有する補充浴を用い、前記溶融金属または金属合金の浴を補充する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
電磁誘導を用い、前記溶融金属または金属合金の浴用の容器内に前記溶融金属または金属合金を保持する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記浴中の前記金属または金属合金を周囲空気中の酸素から保護し、好ましくは、前記浴中の前記溶融金属または金属合金を、シールドガスを用い外気から保護する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホイルまたはシートを前記ストリップに押し付け、前記金属または金属合金被覆の厚さを調節する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記鋼ストリップを前記金属または金属合金の浴に入る前に焼鈍する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記鋼ストリップを前記金属または金属合金の浴に入る前に所定の温度まで加熱する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属または金属合金の浴の温度が、前記浴に入る際の前記鋼ストリップの温度よりも高く、好ましくは、前記浴の温度が０〜３０℃前記鋼ストリップの温度よりも高く、より好ましくは１０〜２０℃である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属または金属合金被覆鋼ストリップを、前記金属または金属合金の浴から出て行った後に冷却する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記鋼ストリップが０．７５〜２．２５ｍの幅を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記鋼ストリップが２〜１０ｍ／ｓの速さを有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記鋼ストリップの両側上の前記金属または金属合金の被覆が１〜３０μｍの厚さを有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属が、亜鉛、アルミニウム、スズまたはそれら金属のうちのひとつの合金である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、鋼ストリップに溶融金属または金属合金の浴を通過さることで鋼ストリップを被覆し、被覆鋼ストリップを払拭することで被覆の厚さを調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記方法は、当技術分野においてよく知られており、溶融めっきと呼ばれている。通常、溶融めっきは溶融金属浴を備える容器（浸漬式誘導ロール（submerged guiding roll）を用いて鋼ストリップを浴へ誘導する）を用いて行われる。
【０００３】
通常、ストリップは焼鈍ラインから送り出され、スナウトを介して高温の金属浴に角度を有した状態で入る。誘導ロールを回った後、鋼ストリップは、金属層で両側面が被覆された状態で、垂直方向に金属浴から出て行く。
【０００４】
商業的利用においては、この金属塗膜はあまりに厚すぎ、過剰の金属を払拭するためワイピング装置を、金属浴からそれほど離れてはいない上方に有する。通常、金属は、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウムまたは亜鉛合金であるが、その他の金属の使用も可能である。通常、鋼ストリップから金属を払拭するためにエアナイフが使用される。鋼ストリップは幅２ｍにまですることができるため、金属浴は、多くの場合、約２４立方メートルの体積を有する。
【０００５】
ベルギー特許出願１０１８２０２に開示されるように、近年新しいタイプのワイピング装置が開発されている。このワイピング装置は、複数のバネを用いて鋼ストリップに対し押し付けられる２つのホイルまたはシートから主になる。このワイピング装置は、上記したように、例えば亜鉛浴の上方の、通常のエアナイフの場所に設置される。
【０００６】
ワイピング装置のホイルの間の隙間を通り、亜鉛被覆鋼ストリップが移動している時、周知であるアクアプレーニング効果と同様に、ホイルは多少、鋼ストリップ上の液体亜鉛上を滑走、浮遊または滑空している。
【０００７】
ストリップの速さと関連するバネにより生じる圧力を調節することにより、ワイピング装置を出て行く亜鉛塗膜の厚さを調節することができる。このようにして、エアナイフを用いて形成した塗膜と比べ、薄い塗膜を製造することができる。
【０００８】
しかしながら、亜鉛浴内および上に形成した亜鉛ドロス粒子が、鋼ストリップ上の塗膜形成に用いられる亜鉛に随伴してしまうため、ＢＥ１０１８２０２のホイルワイピング装置は実際に使用することができないことがわかった。亜鉛ドロス粒子は鉄およびアルミニウムを含み、かなり硬く、亜鉛ドロス粒子はワイピング装置のホイルと鋼ストリップとの間に詰まり、鋼ストリップを疵付けてしまう。こうした理由から、ＢＥ１０１８２０２のホイルワイピング装置は実際には使用されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、より高いストリップ速度のストリップ材料を被覆することのできる方法を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、現存する市販装置の場合に比べ薄い、鋼ストリップ上の金属被覆を製造することが可能な方法を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、現存する工業用溶融めっきと比べ、改良した方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、現存する工業用溶融めっきと比べ、より使用が簡便な方法を提供することである。
【００１３】
移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、その使用において、現存する工業用溶融めっきと比べ、より安価な方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、移動する鋼ストリップを金属または金属合金塗料で被覆する方法であって、前記鋼ストリップを、溶融金属または金属合金の浴を通過させ、前記鋼ストリップを被覆し、および
前記被覆された鋼ストリップを、ホイルまたはシートを用い、前記被覆の厚さを調節するために払拭し、前記溶融金属の浴が、毎秒、前記鋼ストリップ上の被覆の容量Vの最大で１０，０００倍の体積を有し、容量V（ｍ３）は、式V＝２×ｄ×ｗ×ｓにより求められ、
ｄ＝前記被覆の厚さ（ｍ）
ｗ＝前記ストリップの幅（ｍ）
ｓ＝前記ストリップの速さ（ｍ／ｓ）
である、方法によって、これら目的の一以上を達成することができる。
【００１５】
そのような体積の浴を用いることで、浴中で成長するドロス粒子を、鋼ストリップとワイピング装置のホイルまたはシートとの間に入り込まないような小ささに維持することができる。
【００１６】
用いられる浴の体積は、少なくとも金属または合金金属被覆、ドロス粒子の成長速度、鋼シート上の被覆の厚さおよび鋼ストリップの速さにより決まる。この理由のために浴の体積はこれら前記要因に左右される。このように上記した既知のホイルワイパーを用いることができ、これにより高いストリップ速度および薄い塗膜を実現する可能性を提供する。
【００１７】
比較的小さな浴は、高い温度において、これ以上に大量の金属を保持する必要がなく、金属浴の表面における金属ドロスの形成が原因の金属の損失が少ないまたは無いため、本発明に係る浴を用いた被覆系が既知の溶融めっきよりもはるかに適応性があるという利点も有する。
【００１８】
好ましい実施形態において、溶融金属の浴は、毎秒、最大で鋼ストリップ上の被覆の容量Ｖの２，０００倍の体積を有し、毎秒、最大で鋼ストリップ上の被覆の容量の５００倍の体積を有することがより好ましく、毎秒、最大で鋼ストリップ上の被覆の容量の１００倍の体積を有することがさらに好ましい。
【００１９】
浴の体積が小さいほど、酸化物または金属ドロス粒子を、鋼ストリップとワイピング装置のホイルまたはシートとの間に入り込まないようなサイズに維持することが容易である。鋼ストリップ上の塗料の変更をより早く実行できることも小さい浴の利点である。
【００２０】
溶融金属または金属合金の浴中に形成した金属ドロス粒子が、平均して、ホイルまたはシートを用いて払拭した後の、鋼ストリップ上の金属または金属合金被覆の厚さよりも小さくなるような体積を溶融金属の浴が有することが好ましい。  
【００２１】
したがって、溶融金属または金属合金の浴は、小さな金属ドロス粒子（数μｍの範囲）のみを含有すべきであるため、浴は、数リットル程度の体積を有していることが好ましいであろう。
【００２２】
小さな金属ドロス粒子は、金属または金属合金被覆鋼を払拭するための鋼ストリップとホイルまたはシートとの間に詰まらず、疵付けることもない。
【００２３】
溶融金属または金属合金の払拭は、移動する鋼ストリップに対し押し付けられるホイルまたはシートを用いて行われるのが好ましく、鋼ストリップの移動が、塗料により、ホイルまたはシートにかかる圧力と平衡する液体揚力（hydrodynamic lifting force）を生じさせる。このようにして、ホイルまたはシートが、ＢＥ１０１８２０２に係る被覆を提供する。
【００２４】
好ましい実施形態において、溶融金属または金属合金の浴をホイルまたはシートの下方に配置する。したがって、鋼シートは浴の下部から入る。これは、例えば、緊急の場合に、ホイルワイピング装置を開けることができ、被覆した鋼ストリップを汚すことなく浴を空にすることができるという利点がある。
【００２５】
鋼ストリップの幅または厚さの変更は（ホイルワイピング装置は開ける必要がある）、浴を空にすることなく行うことができる。鋼ストリップを上部から入れることもまた可能であるが、これは前記利点を有しない。
【００２６】
鋼ストリップは、溶融金属または金属合金の浴、次いでホイルまたはシートの間を、垂直または最大で４５度の角度で、垂直優先で移動することが好ましい。
【００２７】
好ましい実施形態において、溶融金属または金属合金の浴は、鋼ストリップとホイルまたはシートとの間の金属または金属合金層に流体連結している
【００２８】
これは、浴中の金属または金属合金が、ホイルまたはシートと鋼ストリップとの間の金属または金属合金層と直接連結していることを意味し、したがって、望まれる被覆をホイルワイピング装置が形成する前に、払拭されていない被覆は形成されない。
【００２９】
好ましい実施形態において、金属または金属合金を有する補充浴（replenishing bath）を用いて溶融金属または金属合金の浴を補充する。鋼ストリップが通過する浴は小さいため、この浴は補充浴を用いて充填することが望ましい。
【００３０】
電磁誘導を用い、溶融金属または金属合金の浴用の、容器内の溶融金属または金属合金を保持することが望ましい。これは特に、浴をホイルまたはシートの下方に配置した場合に重要であるが、このような電磁誘導は、浴をホイルまたはシートの上方に配置した場合であっても有用である。
【００３１】
好ましい実施形態において、浴中の金属または金属合金を周囲空気中の酸素から保護する。このようにして、酸化物ドロスフィルムの形成を抑制させている。外気から浴中の溶融金属または金属合金を保護するためにシールドガスを用いることが好ましい。
【００３２】
好ましい実施形態において、ホイルまたはシートはストリップに対し押し付けられ、金属または金属合金被覆の厚さを調節する。押圧は、バネ、パイ要素（pies elements）などを用いた油圧駆動のような通常、物理的に可能なものを用いて行うことができる。
【００３３】
鋼ストリップは金属または金属合金の浴に入る前に焼鈍することが好ましい。焼鈍は通常、鋼ストリップが冷間圧延された後に行わなければならず、焼鈍はまた、金属または金属合金を用いた溶融めっきのための望ましい表面品質を与える。
【００３４】
好ましい実施形態において、金属または金属合金の浴に入る前に所定の温度まで加熱する。特に、第三世代高強度ステンレス鋼種のため、鋼ストリップが浴に入る直前に、金属または金属合金塗料を用いた追加の加熱工程の実施が必要とされる場合が多い。
【００３５】
好ましい実施形態において、金属または金属合金の浴の温度が、浴に入る際の鋼ストリップの温度よりも高く、好ましくは、浴の温度は鋼ストリップの温度よりも０〜３０℃高く、より好ましくは１０〜２０℃である
【００３６】
塗料が亜鉛または亜鉛合金である場合、ストリップ入口温度（ＳＥＴ）は、塗料の最高融解温度に要素Ｃ１を足したものが好ましく、Ｃ１は１０〜６０℃の間であり、２０〜４０℃の間がより好ましい。
【００３７】
このＳＥＴの値で、浴の温度はＳＥＴにＣ２を足したものであり、Ｃ２は０〜３０℃の間であり、Ｃ２は１０〜２０℃の間であることが好ましい。このように、鋼ストリップの温度は浴の温度より低く、したがって、浴中でのドロス粒子の形成は抑制される。
【００３８】
金属または金属合金で被覆したストリップは、金属または金属合金の浴を出て行った後、冷却されることが好ましい。冷却、特に急速冷却は、第三世代高強度ステンレス鋼種のために必要であるが、その他の鋼種についても通常、同様に金属または金属合金浴を出て行った後に冷却しなければならない。
【００３９】
好ましい実施形態において、鋼ストリップは０．７５〜２．２５ｍの幅を有する。これらの幅は、本発明に係る方法を用いて被覆する場合に経済的である。
【００４０】
鋼ストリップは２〜１０ｍ／ｓの速さを有していることが好ましい。この速度は上限であり、エアナイフを用いた溶融めっきの場合に用いることのできる速度より大きい。金属または金属合金被覆は、鋼ストリップの両面に１〜３０μｍの厚さを有していることが好ましい。
【００４１】
好ましい実施形態において、金属は、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムもしくはスズまたはこれら金属のうちのひとつの合金である。特に亜鉛、マグネシウムまたはアルミニウムは、溶融めっきに用いられるが、亜鉛およびアルミニウムの合金または亜鉛、アルミニウムおよびマグネシウムの合金のような合金もまた用いられる。スズも非常に薄い被覆用によく用いられる。
【実施例】
【００４２】
以下の例において本発明を説明する。
【００４３】
鋼ストリップは、亜鉛浴および次いでホイルワイピング装置を通過して下方向に移動する。亜鉛浴は、亜鉛浴中の亜鉛が、ホイルと鋼ストリップとの間の亜鉛層に直接供給されるように、ホイルワイピング装置を備える装置を形成する容器内に収容する。鋼ストリップ上に被覆を形成するように、ホイルは鋼ストリップに対して押し付けられる。
【００４４】
補充浴を用いて、溶融亜鉛で浴を満たすことで、亜鉛浴中の体積を実質的に一定のままにする。亜鉛浴はシールドガスで保護されているため、外気による酸化は起こらない。
【００４５】
ストリップとホイルとの間の亜鉛層は、ホイル表面においてゼロ速度を有し、鋼ストリップ表面において鋼ストリップの速度を有する。したがって、ストリップの表面に形成される亜鉛被覆は、ホイルと鋼ストリップとの間の亜鉛層の約半分の厚さを有する。
【００４６】
鋼ストリップにおける鉄が原因となって、ドロス粒子は亜鉛浴で形成する。これらドロス粒子は、亜鉛浴から鋼ストリップの被覆に用いられる亜鉛に随伴する。これらドロス粒子は、すべてホイルと鋼ストリップとの間を通過できる程度に小さくしておくべきである。ドロス粒子が大きくなりすぎた場合、ホイルと鋼ストリップとの間に詰まり、鋼ストリップ上に疵を付けるであろう。
【００４７】
この理由から、亜鉛ドロス粒子は、ホイルと鋼ストリップとの間の亜鉛層の厚さの半分より小さな平均サイズであると同時にホイルワイピング装置から出て行く亜鉛被覆の厚さより小さいサイズとすべきである。
【００４８】
毎秒、鋼ストリップ上の被覆の容量Ｖは、２×ｄ×ｗ×ｓである。通常動作のための、被覆の厚さは５×１０−６ｍ（＝５μｍ）であり、幅は例えば１ｍであり、ストリップの速さは２ｍ／ｓである。したがって、容量Ｖは２×５×１０−６×１×２＝２×１０−５ｍ３であり、これは０．０２リットル、２０ｃｍ３である。毎秒、ストリップ上の被覆の容量Ｖの１００倍の浴を用いた場合、浴は２リットルの体積を有することとなる。
【００４９】
従来の亜鉛浴の操業において、長い滞留時間（residence times）が原因となる鉄の浴への溶解を抑制するために、抑制層の生成が必要であることは文献（Modeling of iron dissolution during hot dip galvanizing of  steel strip, O'Dell, Charles, Vlot and Randle, Material science and technology, 2004）により公知となっている。１００ｎｍの厚さの抑制層を生成するためには、約０．１５秒の浸漬時間（submerging time）を必要とする。
【００５０】
１０μｍの厚さの亜鉛被覆のためのドロス粒子の平均滞留時間は、通常の浴における４００，０００秒から０．００５ｍ３の体積を有する浴における１２５秒に降下する。
【００５１】
ドロス成長速度が０．０５μｍ／ｓである場合（Thermodynamics  and kinetics of alloy formation in galvanized coating, Nai-yong Tang, Zinc Based Steel  coating systems production and performance, February 1998, Texas）、ドロス粒子のサイズは約６μｍである。したがって、亜鉛ドロス粒子平均サイズは１０μｍの亜鉛被覆の厚さよりも小さい。
【００５２】
浴の体積の削減はオンラインの浴（online bath）の変更を可能にする。浸漬時間の削減は新たな種類の高ステンレス鋼の製造を可能とする。
【００５３】
アルミニウムもしくはスズまたは亜鉛、アルミニウムもしくはスズの合金のようなその他の金属塗料もそれぞれ用いることができるということは当業者にとって明らかであろう。
【００５４】
溶融めっき前の焼鈍、ならびに溶融めっき前の加熱および／または溶融めっき後の冷却のようなその他の工程を本方法に加えることができるということは当業者にとって明らかであろう。
【００５５】
本発明に係る浴の設計は液流における「デッドスポット」ができないようする必要があることは当業者にとって明らかであろう。デッドスポットにおいて、実質的に液体は同じ場所に留まり、鋼ストリップの被覆として用いられない。この「デッドスポット」において、液体塗料の滞留時間は非常に長くなり、大きなドロス粒子が形成されうる。
【国際調査報告】
2014509693.tif 000002
2014509693.tif 000003