(57)【要約】【課題】溶融金属めっき鋼板の製造工程において、めっき後の鋼板をガス冷却するに際し、鋼板の振動を抑制し、もしくはＣ反りを矯正し、またはこの両者を行って安定に鋼板を急速冷却することができる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】溶融金属めっき浴中に鋼板を連続的に浸漬し、該鋼板を前記溶融金属めっき浴から引き上げ、鋼板表面のめっき付着量を調整した後、鋼板を冷却帯で冷却して溶融金属めっき鋼板を製造する方法において、前記冷却帯に、鋼板の長手方向にずれた位置で、鋼板の表側の面と裏側の面とに交互に対向する３個以上の気体噴射用のノズルを備えるガス冷却手段を設け、前記ノズルから鋼板に向けて噴射される気体の噴流により、鋼板の振動抑制および形状矯正のうちの少なくとも一方を行うとともに、同時に鋼板を急速冷却する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属めっき浴中に鋼板を連続的に浸漬し、該鋼板を前記溶融金属めっき浴から引き上げ、鋼板表面のめっき付着量を調整した後、鋼板を冷却帯で冷却して溶融金属めっき鋼板を製造する方法において、
前記冷却帯に、鋼板の長手方向にずれた位置で、鋼板の表側の面と裏側の面とに交互に対向する３個以上の気体噴射用のノズルを備えるガス冷却手段を設け、
前記ノズルから鋼板に向けて噴射される気体の噴流により、鋼板の振動抑制および形状矯正のうちの少なくとも一方を行うとともに、同時に鋼板を急速冷却することを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記ガス冷却手段を前記冷却帯の最上流部に少なくとも１つ設けることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記ガス冷却手段の近傍に計測手段を設け、該計測手段により鋼板の変位を検知して鋼板の振動量および幅方向反り量のうちの少なくとも一方を計測し、得られた測定値が所定範囲内となるように前記ノズルからの気体の噴射圧力および前記ノズル先端と鋼板との相互間距離のうちの少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項１または２のいずれか一方に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記冷却帯における急速冷却の冷却速度を４０℃／秒以上とすることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記溶融金属めっき浴は、Ａｌを２０〜９５質量％含む溶融亜鉛めっき浴であることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記冷却帯における急速冷却の冷却速度を４０℃／秒以上とすることにより、鋼板にＡｌを２０〜９５質量％含有する溶融亜鉛めっき皮膜を形成し、前記めっき皮膜の表面に形成されるスパングルを、スパングル粒径の標準偏差に対するスパングルの平均粒径の比が０．１５以下となるようにすることを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１項に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属めっき鋼板の製造方法に関するものであり、特に、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際し、めっき層表面に形成されるスパングルの調整を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、めっき皮膜中にＡｌを約５５質量％、Ｓｉを約１．５質量％含んだ溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板に代表されるＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性、耐久性に優れており、近年、その使用量が増加している。また、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき表面が銀白色のスパングル模様を呈し、その外観が美しいことも特徴のひとつである。
【０００３】
このようなＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板において、より美麗な外観を得るためには、めっき表面に形成されるスパングルの大きさ、すなわちスパングルサイズを均一にすることが必要であることが知られている。
【０００４】
しかしながら、めっき表面のスパングルサイズは、めっきが施される母材鋼板の組織およびめっき浴成分中の微量元素の含有量に依存するだけでなく、めっき後の鋼板の冷却速度によっても左右される。このため、製造サイクル毎や鋼板コイル間、さらには同一コイル内においても長手方向や幅方向でスパングルサイズにばらつきが生じ、めっき表面外観の美麗さが失われ、商品としての価値が下がるという問題が生じる。
【０００５】
このような問題を解決するために、スパングルサイズを全体的に微細化することが一般的に行われている。スパングルサイズを微細化することは、スパングルサイズの均一化に繋がる。つまり、例えば、平均粒径が２〜３ｍｍのスパングルを平均粒径１ｍｍ程度まで小さくすることができれば、各スパングル間の大きさの変動幅が小さくなり、この結果、スパングルサイズの均一性が高まる。
【０００６】
スパングルサイズの微細化には、めっき後に鋼板を急冷することによりめっき皮膜の凝固時間を短くし、スパングルの成長を抑制する方法がとられている。例えば、特許文献１には、鋼板をめっき浴から引き上げた後に、めっき付着量を調整するワイピングノズルの上方に設置したミストノズルから、鋼板面に対してミストを吹き付けることによる冷却方法が開示されている。また、特許文献２には、鋼板をめっき浴から引き上げた後に、めっき付着量を調整するワイピングノズルの上方に設置した冷却装置からのエア吹付けにより鋼板を冷却し、スパングルサイズを調整する方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１００６５３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平８−２６９６６４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１および２の従来方法には以下の問題点がある。
【００１０】
前者のミストによる鋼板の冷却は、冷却能力は高く、スパングルサイズの微細化には有利である。しかし、ミスト冷却では、溶融状態または半溶融状態にあるめっき皮膜にミストが衝突することにより、液滴状の表面欠陥が発生しやすくなる。
【００１１】
後者のエア吹付けによる鋼板の冷却では、一般に、３０℃／秒程度の冷却速度までしか得ることができず、スパングルサイズの微細化のためには冷却速度が不十分である。冷却能力をさらに高めるためには、冷却帯における空冷装置のノズルのヘッダ圧力を大きくすること、あるいはノズルを鋼板に近づけて鋼板への空気の衝突流速を高ること、あるいは風量を増大させることが必要となる。
【００１２】
しかし、鋼板に幅方向の反り（以下「Ｃ反り」という）がある場合には、鋼板にノズルを所望の位置まで近づけることができない。また、空気の衝突流速を高めることや、風量を増大させることをすると、鋼板の振動が激しくなり、空冷装置のノズルが鋼板に接触して鋼板を傷つけてしまうといった問題を生じる。さらに、ワイピング位置での鋼板の振動も大きくなるため、めっき付着量にむらが生じるといった問題も起こる。
【００１３】
このため、特許文献２に記載された方法では、鋼板の振動の抑制やＣ反りの矯正等への方策を講じない限り、鋼板の品質を損なうことなく、冷却帯の冷却能力を増大させて鋼板を安定的に急速冷却することができない。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、溶融金属めっき鋼板の製造工程において、めっき後の鋼板をガス冷却するに際し、鋼板の振動を抑制し、もしくはＣ反りを矯正し、またはこの両者を行って安定的に鋼板を急速冷却することができる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
また、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造において、めっき後の鋼板を急速冷却することにより、めっき表面のスパングルサイズを微細化して均一化することができる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するために、溶融金属めっき鋼板の製造において、めっき後の鋼板をガス冷却により急速冷却する方法について鋭意研究を重ねた。その結果、ガス冷却装置の気体噴射ノズルを鋼板の表裏面に鋼板の長手方向にずらして千鳥状に交互に対向配列し、これらの配列ノズルからガス噴流を鋼板に向けて吹き付けることにより、鋼板の制振およびＣ反り矯正のうちの少なくとも一方を行うことができ、結果として安定した急速冷却を実現できるという知見を得た。
【００１７】
本発明の方法の一例を図５に示す。気体噴射ノズル７は、鋼板１の表側の面に対向するノズル７ａと、鋼板１の裏側の面に対向するノズル７ｂとを有し、表側の気体噴射ノズル７ａと裏側の気体噴射ノズル７ｂとは、鋼板１の長手方向に交互にずれており、鋼板１を挟んで千鳥状に配置されている。
【００１８】
このように配置された気体噴射ノズル７から噴射された気体は、図５に模式的に示すように鋼板１を長手方向に湾曲させる。これにより、鋼板１内の残留応力の幅方向成分（Ｃ反り成分）が長手方向成分（Ｌ反り成分）に変換され、Ｃ反りが矯正され、その上、鋼板１は振動も抑制される。これは、鋼板１がＬ方向に湾曲されることにより剛性が付与されるためであると考えられる。このため、気体噴射ノズル７を鋼板１に接触させることなく鋼板１のほうへ近づけることができ、冷却能力を従来法よりも飛躍的に向上させることが可能になる。
【００１９】
さらに、鋼板１へのガス噴流による衝突圧を大きくすれば大きくするほど鋼板の振動の抑制とＣ反りの矯正への効果は大きくなるため、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力を増大させること、あるいは気体噴射ノズル７を鋼板１に近づけることが有利になる。このようなノズルの近接配置は結果的に、冷却能力を増大させることにつながる。
【００２０】
図５に示す原理に従えば、鋼板１に近接して千鳥配置した気体噴射ノズル７ａ，７ｂから気体を鋼板１の表裏面に吹き付けることにより、鋼板１は長手方向（Ｌ方向）に交互に湾曲し、鋼板の振動抑制とＣ反り矯正が行われるとともに、同時に安定して鋼板を急速冷却することが可能になる。また、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造に本発明の方法を用いれば、後述するようにめっき層表面のスパングルサイズを微細化して均一化することができる。
【００２１】
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものである。
【００２２】
本発明の溶融金属めっき鋼板の製造方法は、溶融金属めっき浴中に鋼板を連続的に浸漬し、該鋼板を前記溶融金属めっき浴から引き上げ、鋼板表面のめっき付着量を調整した後、鋼板を冷却帯で冷却して溶融金属めっき鋼板を製造する方法において、前記冷却帯に、鋼板の長手方向にずれた位置で、鋼板の表側の面と裏側の面とに交互に対向する３個以上の気体噴射用のノズルを備えるガス冷却手段を設け、前記ノズルから鋼板に向けて噴射される気体の噴流により、鋼板の振動抑制および形状矯正のうちの少なくとも一方を行うとともに、同時に鋼板を急速冷却することを特徴とする。
【００２３】
また、前記ガス冷却手段を前記冷却帯の最上流部に少なくとも１つ設けることが好ましい。
【００２４】
さらに、前記ガス冷却手段の近傍に計測手段を設け、該計測手段により鋼板の変位を検知して鋼板の振動量および幅方向反り量のうちの少なくとも一方を計測し、得られた測定値が所定範囲内となるように前記ノズルからの気体の噴射圧力および前記ノズル先端と鋼板との相互間距離のうちの少なくとも一方を変更することが好ましい。
【００２５】
また、前記冷却帯における急速冷却の冷却速度を４０℃／秒以上とすることが好ましい。
【００２６】
また、前記冷却帯における急速冷却の冷却速度を４０℃／秒以上とすることにより、鋼板にＡｌを２０〜９５質量％含有する溶融亜鉛めっき皮膜を形成し、前記めっき皮膜の表面に形成されるスパングルを、スパングル粒径の標準偏差に対するスパングルの平均粒径の比が０．１５以下とすることができる。
【００２７】
スパングルの大きさは、めっき後からめっき皮膜が凝固するまでの間（凝固完了前）の冷却速度に影響される。つまり、冷却速度が大きいとスパングルの凝固核が多くなり、スパングルサイズが小さくなって結果的にスパングルサイズの均一化へと繋がる。
【００２８】
本発明者らが冷却速度を変更してスパングルサイズを検証した結果、冷却速度４０℃／秒未満では、スパングルサイズはある程度小さくなるものの、各スパングルサイズにばらつきが見られ、スパングルが顕著に微細化した均一化された外観は得られなかった。これに対し、冷却速度４０℃／秒以上では、明らかにスパングルが微細化して均一化し、その結果、美麗な外観を有するＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。
【００２９】
さらに、前記溶融金属めっき浴は、Ａｌを２０〜９５質量％含む溶融亜鉛めっき浴であることが好ましい。Ａｌ含有量が２０質量％未満の場合は、本発明の方法を適用するまでもなく均一なスパングルが得られやすく、また、均一なスパングルが得られても美麗な光沢外観は得られ難いからである。一方、Ａｌ含有量が９５質量％を超えると、スパングルがＡｌめっき皮膜のスパングルに近似し、鋼板表面にスパングルが鮮明に現れなくなるからである。これに対してＡｌ含有量が２０〜９５質量％の場合には、一般的に得られるスパングルが不均一になりやすい。このため、本発明を適用することによりスパングルの微細化と均一化の大きな効果が得られるとともに、美麗な光沢外観を呈するめっき鋼板を得ることができる。特に、Ａｌ含有量が２０〜６０質量％の場合に、均一化したスパングルを得ることができ、さらに美麗な光沢外観を呈するめっき鋼板とすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
本発明の実施に供する溶融金属めっき鋼板の製造装置の一例を図１を参照して説明する。溶融金属めっき鋼板の製造装置は、溶融金属めっき槽３、ワイピング装置４および冷却帯５を具備する。溶融金属めっき槽３には、鋼板１を連続的に浸漬させることにより鋼板１の表面に付着される溶融金属のめっき浴２が保持されている。ワイピング装置４は、めっき浴２から引き上げられた鋼板１の溶融金属めっきの付着量を調整するものであり、例えば、細いスリットからガス噴流を起こすことによりめっき付着量を所望の量とする。冷却帯５は、ワイピング装置４の下流側に設置され、めっき付着量が調整された鋼板１を冷却する手段を具備する。
【００３２】
冷却帯５は、図２に示すようにガス冷却装置としての空冷装置６を具備し、空冷装置６は、鋼板１の表側の面と裏側の面に対向し、それぞれ鋼板１を挟んで千鳥状に配置されている気体噴射ノズル７ａ，７ｂを有する。すなわち、一方の気体噴射ノズル７ａは鋼板１の表側の面に対向して配置され、他方の気体噴射ノズル７ｂは鋼板１の裏側の面に対向して配置されている。これらの気体噴射ノズル７ａ，７ｂは、鋼板１の長手方向（図２中、上下方向）にずれた位置で表裏交互に千鳥状に対向配置されている。気体噴射ノズル７ａ，７ｂをこのような千鳥配置とすることで、鋼板１の表側と裏側とで互いにずれた位置から鋼板１に向けて気体が噴射される。これによって図５に示すように、鋼板１は長手方向（Ｌ方向）に交互に湾曲し、鋼板１の振動が抑制されるとともに、Ｃ反り形状が矯正される。
【００３３】
表側ノズル７ａと裏側ノズル７ｂとの長手方向のずれは、約１／２ピッチとすることが好ましい。すなわち、２つの表側ノズル７ａ，７ａのエア吹付け部位の中間に裏側ノズル７ｂのエア吹付け部位がちょうど位置するように、気体噴射ノズル７ａ，７ｂを配置する。
【００３４】
また、気体噴射ノズル７ａ，７ｂは、鋼板１の表裏、両側の面で少なくとも合計３個設置する、すなわち、表側ノズル７ａと裏側ノズル７ｂとの合計数を３個以上とする。ただし、合計３個のノズルは鋼板１をＬ方向に湾曲させるために最低限必要な個数である。気体噴射ノズル７ａ，７ｂのヘッダ圧力（気体の噴射圧力）を一定とした場合、気体噴射ノズル７の設置個数が多いほど、鋼板１の振動抑制やＣ反り矯正を効果的に行うことができ、さらに冷却能力の向上にもつながる。このため、気体噴射ノズル７は鋼板１の表側の面と裏側の面とに、合計で５個以上設置することが望ましい。また、気体噴射ノズル７は、図２に示すように奇数個だけ設置しなければならないわけではなく、鋼板１の表側と裏側に、同数の気体噴射ノズル７ａ，７ｂをそれぞれ設置してもよい。
【００３５】
また、冷却帯５は空冷装置６を具備するだけでなく、これに加えて、図２に示すように他の冷却装置８を備えてもよい。他の冷却装置８の冷却方式は特に限定されるものではなく、従来のように鋼板の表側の面と裏側の面で同じ位置に対向するように配置された気体噴射ノズルを備えた空冷方式であってもよいし、ミスト等の他の冷却方式であってもよい。ただし、他の冷却装置８を設ける場合、冷却帯５の最上流側（図２中、下側）に空冷装置６を設け、他の冷却装置８はその下流側（図２中、上側）に設けることが望ましい。これは以下に示す理由による。
【００３６】
第１には、鋼板１の振動により生じるめっき付着量むらを抑制するためには、ワイピング装置４にできるだけ近い位置で鋼板１の振動抑制を行うことが望ましいためである。すなわち、まず空冷装置６でめっき皮膜を急速冷却させれば、その下流側で他の冷却装置８により鋼板１を振動させても、その影響がワイピング装置４の位置にまで至ることがなく、鋼板１の振動により生じるめっき付着量むらの発生を防ぐことができる。
【００３７】
第２には、後述するように本発明の製造方法をＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造に適用する場合、めっき皮膜のスパングルサイズを微細化するためには、めっき皮膜が完全に凝固する前に、できるだけ早く急速冷却を開始する必要があるためである。
【００３８】
したがって、冷却帯５の最上流側には、鋼板１の振動抑制や形状（Ｃ反り）矯正ができ、かつ急速冷却を行うことができる本発明の方法に従う空冷装置６を設けることが好ましい。
【００３９】
ここで、気体噴射ノズル７には、図３に示すように鋼板１の幅方向に長いスリット状の開口部９が少なくとも１個、望ましくは平行に２個設けられている。気体噴射ノズル７は、この開口部９から気体の噴流が起こり、鋼板１の幅方向全体を冷却するように構成されている。冷却に用いる気体（ガス）にはエア（空気）を用いることが一般的であるが、特にこれに限定されるものではなく、チッ素、アルゴン等の他のガスを用いてもよい。
【００４０】
次に、本発明の溶融金属めっき鋼板の製造方法を図１〜図３を参照して説明する。
【００４１】
焼鈍後の鋼板１を溶融金属めっき槽３中の溶融金属めっき浴２に連続的に浸漬する。溶融金属めっき浴２から鋼板１を引き上げた直後に、ワイピング装置４からのガス噴流により鋼板１のめっき付着量を所定量に調整し、引き続き冷却帯５へと搬送する。冷却帯５において鋼板１は、最上流側に設けられた空冷装置６の気体噴射ノズル７ａ，７ｂから噴射されるエアにより急速冷却される。気体噴射ノズル７ａ，７ｂは鋼板１の表裏に千鳥状に対向配置されているため、図５に示すように鋼板１はＬ方向に交互に湾曲し、鋼板１の振動が抑制され、あるいはＣ反りが矯正され、あるいはこの両方が行われるとともに付着めっきは急速冷却され、凝固される。
【００４２】
なお、鋼板１の溶融金属めっきは、空冷装置６により完全に凝固される必要はなく、この後、他の冷却装置８を設けて、これによりさらなる冷却を行って凝固させてもよい。
【００４３】
従来用いられている対向型のスリットノズル（鋼板の表裏面に同じ位置で対向するスリット状の開口部を有する気体噴射ノズル）では、例えば、ヘッダ圧力が１ｋＰａ、スリットノズル先端から鋼板までの距離が１００ｍｍとして使用するのが限界である。これを超えるヘッダ圧力やこれを下回る距離では、鋼板の振動が激しくなり、めっき付着量の不均一を生じやすく、また、気体噴射ノズルと鋼板とが接触して鋼板に疵を生じるといった鋼板品質への悪影響を生じるおそれがある。
【００４４】
一方、本発明の方法によれば、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力を大きくすること、あるいは気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離を縮めることによって、図５に示すように鋼板１はＬ方向に交互に湾曲し、鋼板１の振動が抑制されるため、めっき付着量のばらつきが低減され、鋼板表面に疵が発生しなくなり、安定した冷却を実現することができる。
【００４５】
このため、本発明の方法に従う空冷装置６を用いれば、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力を５ｋＰａ以上とすることが可能であり、また、気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離を１０ｍｍまで縮めることが可能となる。その結果、冷却能力も飛躍的に高まり、従来の空冷装置では達成できなかった４０℃／秒以上の冷却速度を得ることができる。
【００４６】
次に、本発明の製造方法をＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造に使用する場合について説明する。
【００４７】
前述したようにＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板は、スパングルサイズにばらつきが生じると、めっき表面外観の美麗さが失われるため、スパングルサイズを全体的に微細化して各スパングル間の大きさの変動幅を小さくし、スパングルサイズの均一性を高める必要がある。Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板のめっき層に形成されるスパングルの大きさは、めっき後からめっき皮膜が凝固するまでの間（凝固完了前）の冷却速度に影響される。つまり、冷却速度が大きいとスパングルの凝固核が多くなり、スパングルサイズが小さくなって結果的にスパングルサイズの均一化へと繋がる。
【００４８】
本発明者らが冷却速度を変更してスパングルサイズを検証した結果、冷却速度４０℃／秒未満では、スパングルサイズはある程度小さくなるものの、各スパングルサイズにばらつきが見られ、スパングルが顕著に微細化した均一化された外観は得られなかった。これに対し、冷却速度４０℃／秒以上では、明らかにスパングルが微細化して均一化し、その結果、美麗な外観を有するＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板が得られた。この効果は、冷却速度が高ければ高い程顕著であった。本発明の方法に従えば、冷却速度４０℃／秒以上としてもめっき付着量のむらや鋼板１の品質悪化を生じさせないため、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき層のスパングルサイズを微細化して均一化することができ、美麗な外観を有するＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。
【００４９】
本発明の製造方法は、いかなる成分を有するＡｌ含有溶融亜鉛めっきにも適用することができる。特に、Ａｌを２０質量％以上含有する溶融亜鉛めっき鋼板の場合、Ａｌを微量（１０質量％以下）含有する溶融亜鉛めっき鋼板と比較して、スパングルサイズが非常に大きく、それゆえスパングルサイズが不均一となりやすく、外観に問題が生じやすい。このため、本発明の製造方法は、溶融亜鉛めっき浴２としてＡｌを２０〜９５質量％含む溶融亜鉛めっき浴を用い、めっき皮膜中にＡｌを２０〜９５質量％含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を製造する場合に用いることが特に好適である。
【００５０】
また、Ａｌを２０〜９５質量％含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を製造する際には、本発明の製造方法を用いて４０℃／秒以上の冷却速度でめっき後の鋼板を冷却し、スパングル粒径の標準偏差／スパングルの平均粒径の値を０．１５以下とすることが好ましい。このようにスパングル粒径を微細化し、スパングルサイズを均一にすることにより特に美麗な外観を有するＡｌを２０〜９５質量％含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明の製造方法はＡｌを２０〜９５質量％含有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造だけに適用されるものではなく、スパングルがめっき層に形成され得るＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板であれば、いかなる成分を有する溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造であっても適用することができ、上記したような効果を得ることができる。
【００５２】
さらに、本発明の製造方法はスパングルを形成しない溶融亜鉛めっき鋼板や、その他の溶融金属めっき鋼板の製造にも適用することができ、めっき成分に限定されることなく、鋼板の振動抑制および形状矯正のうちの少なくともいずれか一方の効果が得られ、鋼板を安定して急速冷却することが可能となるという点で顕著な効果が得られる。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４を参照して説明する。
【００５４】
本実施形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造装置において、以下に説明する構成以外は第１の実施形態と同様であるため、その詳細説明は省略する。なお、図４において上記第１の実施形態と実質的に同じ構成を有するものには図１〜図３と同じ符号を付した。
【００５５】
図４に示す冷却帯５Ａは、空冷装置６がヘッダ圧力制御装置９、ノズル−鋼板間隔調整装置１０、変位センサ１１および演算装置１２を備える他は、図２に示す冷却帯５と同様に構成されている。ヘッダ圧力制御装置９は、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力を制御することができる構造を有している。なお、気体噴射ノズル７は、図３に示した気体噴射ノズル７と同様に構成されている。
【００５６】
ノズル−鋼板間隔調整装置１０は、気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離（ノズル−鋼板間隔）を、鋼板１の振動量もしくはＣ反り量、またはこの両方が許容値の範囲内となるように調整するものである。ノズル−鋼板間隔調整装置１０は、空冷装置６自体を可動式とした場合には、空冷装置６を所定の位置まで移動させ、気体噴射ノズル７を可動式とした場合には、気体噴射ノズル７のみを鋼板１に向かって移動させる。また、ノズル−鋼板間隔調整装置１０は、上記機能を有するだけでなく、さらに後述するように鋼板１のパスラインの変位量に従って、鋼板１が表側ノズル７ａと裏側ノズル７ｂとの中間点付近に位置するようにノズル−鋼板間隔を制御する機能を有していてもよい。
【００５７】
変位センサ１１は、鋼板１の板厚方向の変位量を計測し、鋼板１の振動量やＣ反り量、あるいはパスラインの位置を認識するものである。図４では変位センサ１１は、空冷装置６の上流側（図４中、下方近傍）に設けられているが、空冷装置６の近傍であればどこに設置されてもよく、空冷装置６内や横、またはその下流側（図４中、上方近傍）に設置されていてもよい。また、複数箇所に変位センサ１１を設置してもよい。例えば、鋼板１のＣ反り量を測定する場合には、変位センサ１１を空冷装置６の上流側に、鋼板１の幅方向の中間点付近と端部にそれぞれ１箇所ずつ並べて設置し、鋼板１の板厚方向の振動を検知し、各変位センサ１１の測定値の差を算出するようにすればよい。また、鋼板の幅方向に複数個の変位センサ１１を所定間隔に一列に設置し、鋼板１の幅方向の中間点付近に位置する変位センサ１１により鋼板１の振動量を測定し、鋼板１の幅方向の端部に位置する変位センサ１１と中間点付近に位置する変位センサ１１とにより前述のように鋼板１のＣ反り量を測定するようにしてもよい。
【００５８】
なお、変位量を振動量またはＣ反り量に換算する必要がある場合には、これを後述する演算装置１２を用いて行うようにしてもよい。変位センサ１１の形式は、渦流式、レーザー式等の何れのタイプであってもよい。また、高温雰囲気による影響や劣化を避けるため、必要に応じて変位センサ１１を冷却するホルダー等を装着してもよい。
【００５９】
演算装置１２は、変位センサ１１で計測された鋼板１の変位量を信号として取り込み、振動量もしくはＣ反り量、またはこの両方を演算し、必要な冷却速度が得られるように、また、振動量およびＣ反り量のうちの少なくとも一方が所望範囲内にまで小さくなるように、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力もしくは気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離、またはこの両方の制御量を演算し、この結果をそれぞれヘッダ圧力制御装置９、ノズル−鋼板間隔調整装置１０に出力する。この結果に従って、ヘッダ圧力制御装置９によりヘッダ圧力が制御され、ノズル−鋼板間隔調整装置１０によりノズル−鋼板間隔が調整されて、所望の冷却速度となる。また、演算装置１０は、後述するように変位センサ１１で計測された鋼板１の変位量から鋼板１のパスラインを検知するようにしてもよい。
【００６０】
以下、第２の実施形態に係る溶融金属めっき鋼板の製造方法について説明する。
【００６１】
鋼板１は図１〜３を用いて説明したように冷却帯５Ａまで搬送される。冷却の初期段階では、所定のノズル−鋼板間隔となるように気体噴射ノズル７は配置され、ここから所定のヘッダ圧力でエアが噴出され鋼板１が冷却される。このときの鋼板１の変位量を変位センサ１１により計測する。続いて、ヘッダ圧力制御装置９からの信号により、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力が所定量だけ大きくされ、一方、ノズル−鋼板間隔調整装置１０からの信号により、気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離が所定量だけ小さくされる。なお、この信号は直接入力してもよいし、予めヘッダ圧力制御装置９とノズル−鋼板間隔調整装置１０とに組み込んでおいてもよいし、あるいは、初期段階での鋼板１の変位量に基づき演算装置１２から送られるようにしてもよい。
【００６２】
ヘッダ圧力の上昇やノズル−鋼板間隔の減少に伴い、鋼板１の変位量が変化する（非定常状態）。この変位量の変化は断続的に、または連続的に変位センサ１１により計測され、この結果は演算装置１２に伝達される。ここで、鋼板１の振動量およびＣ反り量のうちの少なくとも一方が予め定められている許容値の範囲内となるヘッダ圧力もしくはノズル−鋼板間隔、またはこの両方の制御量が演算される。この演算結果が出力信号としてヘッダ圧力制御装置９に伝達されることによりヘッダ圧力は大きくされ、またノズル−鋼板間隔調整装置１０に伝達されることにより気体噴射ノズル７と鋼板１とが接触しないようにノズル−鋼板間隔は小さくされる。これ以降、振動量およびＣ反り量のうちの少なくとも一方が許容値の範囲内である定常状態で鋼板１の加速冷却は連続して行われる。
【００６３】
前述したように、本発明の方法に従えば、鋼板１の振動を抑制し、Ｃ反りを矯正することができるとともに、冷却速度を高めることができるが、実際には鋼板１の振動やＣ反りを完全に解消することは困難である。しかし、変位センサ１１を設けて鋼板１の変位量を測定することにより、鋼板１の振動量やＣ反り量が許容範囲内となるように、気体噴射ノズル７が鋼板１に接触しない範囲でノズル−鋼板間隔を小さくし、気体噴射ノズル７のヘッダ圧力をなるべく大きくすることができる。これにより、気体噴射ノズル７が鋼板１に接触することをより確実に防止しながら、所望の冷却速度を得ることができる。
【００６４】
また、溶融金属めっき浴２内のロール表面にめっきが付着し、経時的にロール径が変化して鋼板１のパスラインが変動する場合がある。このような場合には、変位センサ１１により鋼板１の変位量を計測することによりパスラインの変動量を検知し、これに応じてパスラインが向き合う気体噴射ノズル７の中間点付近に位置するように空冷装置６自体もしくは気体噴射ノズル７、またはこの両方を移動し、ノズル−鋼板間隔を調整することが望ましい。
【００６５】
また、鋼板１の冷却速度は、板厚およびライン速度を一定とした場合には、ヘッダ圧力とノズル−鋼板間隔によって決まる。したがって、板厚とライン速度に応じたヘッダ圧力またはノズル−鋼板間隔と冷却速度との関係をあらかじめ求めておき、所望の冷却速度になるように演算装置１２によりヘッダ圧力制御装置９もしくはノズル−鋼板間隔調整装置１０、またはこの両方を作動させて、ヘッダ圧力およびノズル−鋼板間隔のうちの少なくともいずれか一方を変更してもよい。
【００６６】
なお、本実施形態は第１の実施形態と同様に、種々の成分を有する溶融金属めっき鋼板の製造に適用することができ、それぞれのめっき成分に応じて第１の実施形態で説明したような効果が得られる。
【００６７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
【００６８】
（実施例１〜５、比較例１〜５）
実施例として、図１〜図３に示した装置を具備する製造ラインを用いて、種々の板厚を有する鋼板にＡｌ含有溶融亜鉛めっきを施し、めっき鋼板を製造した。このとき、板厚０．２７〜１．０ｍｍ、板幅７００〜１２００ｍｍの範囲の鋼板を用い、５５質量％のＡｌが含まれた溶融亜鉛めっきを施した。用いた鋼板の板厚を表１に示す。製造ラインにおいて、空冷装置６は気体噴射ノズル７の先端と鋼板１との相互間距離（ノズル−鋼板間隔）が２０ｍｍとなるように設置し、ヘッダ圧力５ｋＰａとして気体噴射ノズル７からエアを噴射した。また、他の冷却装置８には、鋼板を挟んで表裏同じ位置に対向するように気体噴射ノズルを設けた従来の方法に従う空冷装置を用い、気体噴射ノズル先端と鋼板との相互間距離を１００ｍｍとなるように調整し、気体噴射ノズルからのヘッダ圧力を１ｋＰａとしてエアを噴射した。鋼板が製造ライン上を流れるライン速度（ｍｐｍ）を表１に併記する。
【００６９】
また、比較例として、空冷装置６からのエアの噴射を行わなかった以外は、実施例と同様の装置を用いてＡｌ含有溶融亜鉛めっきを施した。なお、表１中、実施例と比較例とで同じ番号をふったものには同じ板厚の鋼板を用いた。
【００７０】
このときの各鋼板の振動量（ｍｍ）およびＣ反り量（ｍｍ）を測定した。振動量は、変位センサ１１としての渦流式変位計を空冷装置６の気体噴射ノズルの上流側に設置し、鋼板の幅方向長さの中間点付近の変位量を計測し、これを振動量とした。Ｃ反り量は、この渦流式変位計を空冷装置６の気体噴射ノズルの上流側に、鋼板の幅方向に２箇所並べて設置し、一方の変位計で鋼板の幅方向長さの中間点付近の変位量を計測し、他方の変位計で鋼板の幅方向の端部の変位量を計測し、計測された各変位量の平均値の差を算出して求めた。
【００７１】
この結果を用いて、各鋼板の振動減衰比およびＣ反り量低減比を求めた。振動減衰比は、実施例または比較例の方法での振動量を、同じ板厚の鋼板を用いた比較例の方法での振動量で除することにより求めた。この結果を表１に併記し、実施例１〜５の振動減衰比を図６に表す。Ｃ反り量低減比は、実施例または比較例の方法でのＣ反り量を、同じ板厚の鋼板を用いた比較例の方法でのＣ反り量で除することにより求めた。この結果を表１に併記し、実施例１〜５のＣ反り量低減比を図７に表す。
【００７２】
【表１】
2004269930.tif 000003
【００７３】
表１および図６、図７に示されるように、鋼板の板厚によってその程度は異なるものの、いずれの実施例方法も振動量、Ｃ反り量ともに、比較例方法に比べて低減することができた。特に、板厚０．５ｍｍ以下の鋼板を用いた実施例方法は、振動量およびＣ反り量の低減が顕著に現れていた。
【００７４】
さらに、各方法での鋼板の冷却速度（℃／秒）を次のように求めた。空冷装置６の気体噴射ノズル前（上流側）と他の冷却装置８の気体噴射ノズル後（下流側）の位置にそれぞれ温度計測器を設置して鋼板の温度を計測し、この測定値の差を求め、この値を２つの温度計測器の間の距離で割り、ライン速度を掛けることにより算出した。この結果を表１に併記する。なお、温度計測器の設置間隔は、約２ｍとした。
【００７５】
また、得られためっき鋼板のスパングル粒径（ｍｍ）を測定し、さらに、スパングル粒径の測定結果を用いてスパングル粒径の標準偏差を算出し、この値をスパングルの平均粒径で除することによりスパングル粒径の均一度を算出した。すなわち、スパングル粒径の均一度の値が小さいということは、スパングルの粒径がより均一であることを示す。
【００７６】
さらに、スパングルがスパングル粒径を直径とする円形状をなしていると仮定し、得られたスパングル粒径からこの円の面積を求めることによりスパングルサイズ（スパングルの面積）を求めた。この結果から、実施例または比較例のめっき鋼板のスパングルサイズを、同じ板厚の鋼板を用いた比較例のめっき鋼板のスパングルサイズで除することによりスパングルサイズ比を求めた。この結果を表１に併記する。
【００７７】
表１に示されるように、実施例１〜５および比較例１〜５の方法では、ヘッダ圧力およびノズル−鋼板間隔は一定としたが、鋼板の板厚およびライン速度がそれぞれ異なっていたため異なる冷却速度となった。しかし、実施例１〜５の方法では、比較例１〜５の方法に比べて極めて大きな冷却速度が得られた。このため、実施例１〜５のめっき鋼板のスパングルは、スパングルサイズ比が全て１未満の値となり、比較例１〜５のめっき鋼板のスパングルに比べて微細であった。実施例方法の中でも、冷却速度が大きい程小さいスパングルサイズ比が得られた。また、実施例１〜５のめっき鋼板のスパングル粒径の均一度は０．１５以下と小さくなり、均一なスパングルが得られた。さらに、実施例１〜５の方法では４０℃／秒以上と極めて大きな冷却速度で鋼板を冷却したにもかかわらず、得られためっき鋼板のめっき付着量にはむらがなく、表面には疵がなかった。このため、実施例１〜５のめっき鋼板は外観が美麗であった。
【００７８】
一方、比較例１〜５の方法では、５〜１５℃／秒と低い冷却速度しか得られず、結果としてスパングル粒径の均一度の値は大きくなり、均一でないスパングルが形成された。このため、得られた鋼板は外観が美麗とは言えなかった。
【００７９】
（実施例６〜１０、比較例６〜１０）
実施例として、図４に示した装置を具備する製造ラインを用い、板厚０．２７〜１．０ｍｍ、板幅７００〜１２００ｍｍの鋼板に５５質量％のＡｌが含まれた溶融亜鉛めっきを施し、Ａｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。用いた鋼板の板厚（ｍｍ）およびライン速度（ｍｐｍ）を表２に示す。
【００８０】
製造ラインにおいて、実施例１〜５と同様に変位センサ１１により鋼板の板厚方向の変位量を計測し、この計測値から演算装置により鋼板の振動量およびＣ反り量の値が許容値の範囲内となるようにノズル−鋼板間隔の調整量およびヘッダ圧力の制御量を決定した。この結果に基づき、ノズル−鋼板間隔調整装置により気体噴射ノズルを鋼板に近づけ、ヘッダ圧力制御装置により気体噴射ノズルのヘッダ圧力を高くしてエアを噴射した。これ以外は、実施例１〜５と同様の方法でめっき処理を施した。このときの定常状態でのノズル−鋼板間隔（ｍｍ）およびヘッダ圧力（ｋＰａ）を表２に併記する。
【００８１】
また、比較例として、比較例１〜５と同様の方法でＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。
【００８２】
このときの冷却速度（℃／秒）、スパングル粒径の均一度およびスパングルサイズ比を実施例１〜５および比較例１〜５と同様に求めた。この結果を表２に併記する。なお、表２中、実施例と比較例とで同じ番号をふったものには同じ板厚の鋼板を用いた。
【００８３】
【表２】
2004269930.tif 000004
【００８４】
実施例６〜１０の方法では、表２に示したようにノズル−鋼板間隔を１０〜１５ｍｍの範囲にまで縮め、気体噴射ノズルを鋼板に近接させて冷却処理を行うことができ、ヘッダ圧力も５．０ｋＰａまで高めることができた。このため、実施例６〜１０の方法では、比較例６〜１０の方法に比べて冷却速度を大きくすることができ、結果的にスパングルサイズ比が比較例に比べて小さく、スパングル粒径の均一度も０．１５以下と小さい、微細化されて均一化されたスパングルを有するめっき鋼板を得ることができた。また、得られためっき鋼板は、めっき付着量むらも疵も無く、優れた外観を有していた。
【００８５】
一方、比較例６〜１０の方法では、冷却速度を５〜１５℃／秒と低い範囲とすることしかできず、結果的に得られためっき鋼板は、スパングル粒径の均一度が０．１８以上と大きく、実施例方法で得られためっき鋼板よりもスパングルサイズが均一化されていなかった。このため、美麗な外観を有しているとは言えなかった。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、めっき後の鋼板をガス冷却するに際し、鋼板の振動を抑制し、もしくはＣ反りを矯正し、またはこの両者を行いながら急速冷却することが可能となり、めっき付着量むらがなく、疵もない溶融金属めっき鋼板を製造することができる。
【００８７】
また、本発明の製造方法をＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いれば、めっき後の鋼板を急速冷却することにより、めっき表面のスパングルサイズを微細化して均一化することが可能となり、美麗な外観を有するＡｌ含有溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に供する溶融金属めっき鋼板の製造装置の一例を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る冷却帯の一例を示す説明図。
【図３】本発明の実施に供する気体噴射ノズルの一例を示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る冷却帯の一例を示す説明図。
【図５】本発明の方法に従う気体噴射ノズルの配置の一例を示す概略図。
【図６】鋼板の振動減衰比を示すグラフ図。
【図７】鋼板のＣ反り量低減比を示すグラフ図。
【符号の説明】
１…鋼板、２…溶融金属めっき浴、３…溶融金属めっき槽、
４…ワイピング装置、５，５Ａ…冷却帯、６…空冷装置、
７ａ，７ｂ…気体噴射ノズル、８…他の冷却装置、９…ヘッダ圧力制御装置、
１０…ノズル−鋼板間隔調整装置、１１…変位センサ、１２…演算装置。
【図１】
2004269930.tif 000005
【図２】
2004269930.tif 000006
【図３】
2004269930.tif 000007
【図４】
2004269930.tif 000008
【図５】
2004269930.tif 000009
【図６】
2004269930.tif 000010
【図７】
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