JP5187349B2 - めっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、めっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置に関する。

めっき表面に酸化物層を形成することで、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の特性、例えばプレス成形時の摺動性が改善される。例えば、特許文献１、特許文献２には、めっき層表面に平坦部を形成し、その平坦部に厚さ１０ｎｍ以上の酸化物層を形成することで、プレス成形時の摺動性を向上させた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が開示されている。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、その製造装置が、特許文献３、特許文献４等に開示されている。

特許文献３は、鋼板に溶融亜鉛めっき、加熱処理による合金化処理、調質圧延を施した後、酸性溶液に接触させて、めっき表面に酸化物層を形成する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程において、酸性溶液に接触後、１〜３０秒保持した後水洗することでめっき表面の平坦部の表面に厚さ１０ｎｍ以上の酸化物層を形成させる。

特許文献４の実施例には、調質圧延された合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき表面に酸化物を形成する装置として、図１に示すように、酸性溶液槽（酸性溶液接触槽）１、水洗槽（水洗装置）３、ドライヤー（乾燥装置）４が水平に連接され、酸性溶液槽１と水洗槽３の間に、酸洗溶液槽１出側の絞りロール２で液膜量が調整されためっき表面の酸性溶液が濃縮して所要の酸化物を生成させる時間を確保できる濃縮領域（反応工程）８を設けて配置することが記載されている。

前述の先行技術において、酸化膜厚の制御方法として、酸性溶液の濃度調整（特許文献１）、酸性溶液接触後の放置時間の調整（特許文献２〜特許文献４）、酸性溶液接触後の絞りロールでの液膜量調整（特許文献３）等が例示されている。

特開２００１−１３１７７２号公報 特開２００２−３０２７５３号公報 特開２００３−３０６７８１号公報 特開２００３−２３１９５９号公報

前述の先行技術には次の問題点がある。

第１の問題点は、水平に連設されたパスにおいて、酸化膜を形成するために必要な酸性溶液接触から水洗までの放置時間を十分に確保するためには、通板速度が遅くなる、あるいは設備が長大になることである。

第２の問題点は、酸化膜厚の制御は、両面が同様に行われており、表裏面を異なる膜厚に制御できないということである。

本発明は前述の問題点を解消するものである。第１の課題は、所要膜厚の酸化膜を形成する際に、通板速度が遅くなり、あるいは設備が長大になるという問題点を解消できるめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を提供することである。第２の課題は、めっき表裏面で異なる膜厚の酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の手段は次のとおりである。

酸性溶液接触装置と、前記酸性溶液接触装置と間隔を設けて配置された洗浄装置と、乾燥装置を備え、前記酸性溶液接触装置で合金化処理後のめっき鋼板の表面に酸性溶液を接触させた後、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置の間でめっき表面に酸化物を生成させてめっき表面に酸化物層を形成する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であって、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置の間に鋼板走行路を変向させるデフレクタロールが１本または２本以上配置されてなり、鋼板表面に接触させる前記デフレクタロール本数と鋼板裏面に接触させる前記デフレクタロール本数が同数であり、前記デフレクタロールは、ロール表面を洗浄する水スプレー装置が付設されていることを特徴とするめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置である。

本発明によれば、酸性溶液接触装置と冷却装置間に、鋼板走行路を変向させるデフレクタロールを配置し、水平パスと垂直パスを組み合わせたパスラインとすること、または必要に応じて水平パス、垂直パスに対して斜行する斜行パスを配置することで、酸化物生成に必要な反応時間を確保しながら酸性溶液接触装置と洗浄装置間の間隔を短くでき、これによって、通板速度の低下を防止し、あるいは設備のコンパクト化が可能になる。デフレクタロールを洗浄する水スプレー装置を設けることで、デフレクタロールへの酸性溶液付着の問題も起こらない。

鋼板がデフレクタロール接触中は、鋼板表面の酸化反応が抑制されるので、鋼板表面と鋼板裏面が接触するデフレクタロールの本数を変えることで、めっき表裏面で異なる膜厚の酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。

従来技術のめっき表面に酸化物層を形成する装置の要部設備配置を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。

本発明の装置では、酸性溶液接触装置と洗浄装置のパスライン間に、鋼板走行路を変向させるデフレクタロールを１本または２本以上配置し、水平パスと垂直パスを組み合わせたパスラインとすることで、または必要に応じて水平パス、垂直パスに対して斜行する斜行パスを配置することで、酸性溶液接触装置と洗浄装置間において、酸化物生成に必要な反応時間（パスライン長）を確保しながら、酸性溶液接触装置と洗浄装置の間隔（水平方向間隔）を短くでき、これによって、通板速度の低下を防止し、あるいは設備のコンパクト化が可能になる。

酸性溶液接触装置、洗浄装置、乾燥装置は、縦型、水平型の何れでもよい。酸性溶液接触装置における酸性溶液とめっき鋼板との接触方法は限定されず、浸漬方式、噴流方式、スプレー方式、ロール塗布方式等を採用できる。水洗方式、乾燥方式も限定されない。

鋼板がデフレクタロール接触中は、鋼板表面の酸化反応が抑制される。鋼板表裏面に同じ膜厚の酸化物層を形成する場合は、鋼板の表面と裏面に接するデフレクタロールの本数を同数とする。めっき表裏面で異なる膜厚の酸化物層を形成する場合は、鋼板の表面と裏面で接触するデフレクタロールの本数を変える。酸性溶液接触装置と洗浄装置の間に配置するデフレクタロール本数は１本以上であればよい。

以下、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の実施の形態について説明する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係るめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。図２において、１は酸性溶液槽（酸性溶液接触装置）、２は絞りロール、３は水洗槽（洗浄装置）、４はドライヤー（乾燥装置）である。酸性溶液槽１、水洗槽３、ドライヤー４は水平型である。酸性溶液槽１と水洗槽３間に、鋼板５の一方の面（酸性溶液槽通板時の上面側で、本装置では製品裏面側になる。）に接触する２本のデフレクタロール５ａ、５ｂが配置され、各デフレクタロール５ａ、５ｂに水スプレー７ａ、７ｂが配置されている。水スプレー７ａ、７ｂは、各々デフレクタロール５ａ、５ｂ全幅に洗浄水をスプレー可能で、ロール表面にスプレー後、図示されていないブレードでロール表面の洗浄水を除去する構造とし、鋼板表面への酸性溶液接触有無にかかわらず、スプレー可能としている。

酸性溶液槽１と水洗槽３間が水平パスである図１の装置における酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長をＬ（図１参照）とした場合、図２の装置では、酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長（水平方向設備長）は０．４Ｌであり、コンパクトな設備となっている。

本装置を用いて、めっき表面に酸化物層を形成する方法の一例を説明する。調質圧延された合金化溶融亜鉛めっき鋼板６を、酸性溶液槽１に通板させて、酸性溶液、例えば硫酸酸性溶液に接触させる。酸性溶液槽１出側の絞りロール２で、液膜量を所定液膜量、例えば３ｇ／ｍ^２以下に絞る。絞りロール２を通過して水平パスである鋼板６の走行路は、第１デフレクタロール５ａで垂直パスに変向され、次いで第２デフレクタロール５ｂで最初の鋼板走行路とは逆行する水平パスに変向され、水洗槽３に導入される。絞りロール２通過してから水洗槽３に導入される間にめっき表面にＺｎを含有する酸化物層が生成する。この間のパスライン長は鋼板の通板時間が１〜３０秒となるようにする。水洗槽３でめっき表面に残存する酸性溶液が洗浄除去され、次いでドライヤー４で乾燥されてめっき表面に１０ｎｍ以上の酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。各デフレクタロール５ａ、５ｂに付着した酸性溶液は、各々水スプレー装置７ａ、７ｂで洗浄され系外に除去されるので、各デフレクタロール５ａ、５ｂ表面に酸性溶液付着による問題はない。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係るめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。本装置は、酸性溶液槽１が水平型、水洗槽３およびドライヤー４が縦型の例である。本装置では、鋼板走行方向を変向する３本のデフレクタロール５ａ〜５ｃが鋼板の一方の面と接触するように配置され、各々デフレクタロール５ａ〜５ｃには水スプレー７ａ〜７ｃが設置されている。

本装置では、酸性溶液に接触後の鋼板走行路はデフレクタロール５ａで水平パスから垂直パスに変向され、次にデフレクタロール５ｂで垂直パスから最初の鋼板走行路とは逆行する水平パスに変向され、次にデフレクタロール５ｃで水平パスから垂直パスに変向され、水洗槽３、ドライヤー４に順次通板される。図３の装置を用いることで、図２の装置と同様にしてめっき表面に酸化物層を形成することができる。

図１の装置における酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長Ｌに対して、図３の装置は、酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長（水平方向長さ）は０．６Ｌのコンパクトな設備長である。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係るめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。本装置は、酸性溶液槽１、水洗槽３およびドライヤー４が縦型の例である。本装置では、鋼板走行路を変向する２本のデフレクタロール５ａ、５ｂが鋼板の一方の面と接触するように配置され、各々デフレクタロール５ａ、５ｂには水スプレー７ａ、７ｂが設置されている。

本装置では、酸性溶液槽１から鉛直上方に導出された鋼板６の走行路は、デフレクタロール５ａで水平パスに変向され、次にデフレクタロール５ｂで垂直パスに変向され、水洗槽３、ドライヤー４に順次通板される。図４の装置を用いることで、図２の装置と同様にしてめっき表面に酸化物層を形成することができる。

図４の装置のように垂直方向パスを長くすることで、更なる水平方向の設備長の短縮が可能である。図１の装置に置ける酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長Ｌに対して、図４の装置では、酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長（水平方向長さ）は０．２Ｌのコンパクトな設備長である。

図５は、本発明の第４の実施の形態に係るめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。本装置は、酸性溶液槽１が縦型、水洗槽３およびドライヤー４が横型の例である。本装置では、鋼板走行路を変向するデフレクタロール５が鋼板の一方の面と接触するように配置され、該デフレクタロール５には水スプレー７が設置されている。本装置では、酸性溶液槽１から鉛直上方に導出された鋼板６の走行路は、デフレクタロール５で水平パスに変向され、水洗槽３、ドライヤー４に順次通板される。本装置を用いることで、図２の装置と同様にしてめっき表面に酸化物層を形成することができる。

図５の装置において垂直方向パスを長くすることで、更なる水平方向の設備長の短縮が可能である。図１の装置に置ける酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長Ｌに対して、図５の装置では、酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長（水平方向長さ）は０．２Ｌのコンパクトな設備長である。

図６は、本発明の第５の実施の形態に係るめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置の設備配置を示す側面図である。本装置は、酸性溶液槽１、水洗槽３、ドライヤー４は水平型である。酸性溶液槽１と水洗槽３間に、鋼板６の各面に接するデフレクタロール５ａ、５ｂが１本ずつ配置されている。デフレクタロール５ａは水洗槽３の略下方に配置され、デフレクタロール５ｂは酸性溶液接触槽１の略上方に配置されている。酸性溶液槽３から導出された鋼板６の走行路は、デフレクタロール５ａで水平方向から上方手前側に斜行する方向に変向され、次にデフレクタロール５ｂで鋼板走行路は再び水平方向（元の走行路と同じ方向）に変向される。

本装置は鋼板表面と裏面に接触するデフレクタロール本数が同じなので、表裏面に同じ膜厚の酸化物層が形成される。酸性溶液槽１と水洗槽３間の鋼板走行路が水平パスだけである図１の装置の酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長をＬとすると、図６の装置では、酸性溶液槽１と水洗槽３間の設備長（水平方向設備長）は０．８Ｌであり、図１の装置に対してコンパクト化できる。

前記のようにして製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、めっき表面の平坦部表面に厚さ１０ｎｍ以上の酸化物層が形成されているのでプレス成形時の摺動性に優れ、自動車車体等のプレス成形時に優れた摺動性の要求される用途に使用することができる。

また、プレス成形時に鋼板の表裏面で異なる摺動特性が要求される用途に対しては、めっき表裏面で異なる膜厚の酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を好適に使用できる。

酸性溶液として、ｐＨ２．０、５０℃の硫酸酸性溶液を用い、酸性溶液槽と水洗槽間で鋼板面に接触させるデフレクタロール本数が異なる図２〜図６の装置を用いて、調質圧延後の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を前述の硫酸酸性溶液に接触後、水洗、乾燥して、めっき表面にＺｎを含有する酸化物層を形成した。前記で得た合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき表面の平坦部表面の酸化物層の膜厚を測定した。酸化物層の形成条件および酸化物層の膜厚測定結果を表１に記載した。膜厚は表裏面の膜厚比で評価した。表１には比較のために従来装置による結果も記載した。

比較例（従来装置）では、表裏の酸化膜厚が同じである。本発明例では、鋼板表面及び裏面に接触するデフレクタロール本数が同数である発明例４は、表裏の酸化膜厚が同じであるが、鋼板表面及び裏面に接触するデフレクタロール本数が異なる参考例１〜３、５は表裏で異なる酸化膜厚が得られている。鋼板表面及び裏面に接触するデフレクタロール本数が異なる場合、デフレクタロールに接触していない表面の酸化膜厚を１とすると、デフレクタロールと接触している裏面は、表面に対して酸化膜厚が薄く、接触するデフレクタロール本数が増加するほど、膜厚が薄くなった。

１ 酸性溶液槽（酸性溶液接触槽）
２ 絞りロール
３ 水洗槽（洗浄装置）
４ ドライヤー（乾燥装置）
５、５ａ〜５ｃ デフレクタロール
６ 鋼板
７、７ａ〜７ｃ 水スプレー（水スプレー装置）
８ 濃縮領域（反応工程）

Claims (1)

1. 酸性溶液接触装置と、前記酸性溶液接触装置と間隔を設けて配置された洗浄装置と、乾燥装置を備え、前記酸性溶液接触装置で合金化処理後のめっき鋼板の表面に酸性溶液を接触させた後、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置の間でめっき表面に酸化物を生成させてめっき表面に酸化物層を形成する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置であって、前記酸性溶液接触装置と前記洗浄装置の間に鋼板走行路を変向させるデフレクタロールが１本または２本以上配置されてなり、鋼板表面に接触させる前記デフレクタロール本数と鋼板裏面に接触させる前記デフレクタロール本数が同数であり、前記デフレクタロールは、ロール表面を洗浄する水スプレー装置が付設されていることを特徴とするめっき表面に酸化物層を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置。

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