熔融金属连续镀覆方法以及熔融镀锌钢带和熔融金属连续镀覆设备与流程

本发明涉及熔融金属连续镀覆方法以及熔融镀锌钢带和熔融金属连续镀覆设备。

背景技术：

在连续熔融镀覆工序中，如图4所示，钢带1从炉鼻(Snout)2内进入镀槽3内的熔融金属4，通过同步辊5被转换方向而从镀槽3被拉起来。接下来，通过设置于镀槽3上方的气体擦拭喷嘴6刮除多余的熔融金属，控制为规定的镀覆附着量，并且附着于钢带1的表面的熔融金属在板宽度方向以及板长边方向上被均匀化。气体擦拭喷嘴6为了与各种钢带宽度对应，另外为了与拉起钢带时的宽度方向的位置偏移等对应，通常，构成为比钢带宽度长，与钢带1的宽度端部相比延伸至外侧。

在这样的气体擦拭方式中，因为擦拭气体的喷射带来的钢带的微小振动、镀覆层的不规则的流动性等，大多会在镀覆表面产生波纹状的水痕(也称作流动印迹)。这样产生了水痕的镀覆钢板在外装板的用途中将镀覆表面作为涂装基底表面的情况下，妨碍涂膜的表面性状，特别是平滑性，不能够用于适合外观优异的涂装处理的外装板，给镀覆钢板的成品率带来很大的影响。

对于上述情况，为了防止熔融金属镀覆钢板的外观不合格亦即水痕缺陷，提出有以下方法。

专利文献1的方法是在进行钢板镀覆后的工序亦即调质压延时，通过改变调质压延辊的表面性状、压延条件，来使水痕变得不明显的方法。专利文献2所示的方法是在将钢板导入熔融锌镀覆浴中之前，使用平整机以及张力矫直机等与镀覆附着量相对应地调整钢板表面的粗糙度并抑制水痕的产生的方法。专利文献3所示的方法是相对于板厚设定适当的线速度、离擦拭喷嘴的浴面的高度，来抑制水痕的产生的方法。

专利文献1：日本特开2004－27263号公报。

专利文献2：日本特开昭55－21564号公报。

专利文献3：日本特开平9－41113号公报。

然而，根据本发明的发明者的研究，在专利文献1所示的方法中虽然轻微的水痕被改善，但没有对于重度的水痕缺陷的效果没有看到效果。另外，在专利文献2所示的方法中，因为有在熔融锌镀覆浴的前一工序设置平整机以及张力矫直机等的必要性而有成本问题。另外，即使在设置有这些的情况下，认为由于伴随在前处理设备以及烧钝炉的酸洗以及再结晶化的化学、物理变化而难以得到理想的表面粗糙度，并且难以完全防止水痕产生。并且，在专利文献3所示的方法中，因为针对板厚的变化点，线速度、擦拭喷嘴高度不能马上跟随，所以出现产生水痕的钢板，与成品率损失相关。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述实际情况而产生的，其目的是在使用气体擦拭喷嘴进行镀覆附着量的控制的熔融金属连续镀覆方法中，提供能够抑制水痕缺陷的产生，并且能够以更低成本稳定地制造高品质的熔融金属镀覆钢带的熔融金属连续镀覆方法以及熔融镀锌钢带和熔融金属连续镀覆设备。

本发明的主旨如下。

[1]一种熔融金属连续镀覆方法，在将钢带连续地浸渍于熔融金属镀覆浴，并从气体擦拭喷嘴对刚从上述熔融金属镀覆浴拉起的上述钢带喷射气体来控制镀覆附着量的熔融金属连续镀覆方法中，与表示上述气体擦拭喷嘴前端与钢带的距离D和上述气体擦拭喷嘴间隙B之比的D/B值相对应地控制从上述气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的温度T。

[2]在[1]记载的熔融金属连续镀覆方法中，从上述气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体是非活性气体。

[3]在[1]或者[2]记载的熔融金属连续镀覆方法，若将上述熔融金属镀覆浴的熔融金属的熔点设为T_M，则与D/B值相对应地将擦拭气体的温度T控制在下式(1)的范围。

[式1]

T：从气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的温度[℃]

T_M：熔融金属的熔点[℃]

D：钢带与气体擦拭喷嘴前端的距离[m]

B：气体擦拭喷嘴间隙[m]

c₁、c₂、c₃：常量

[4]熔融镀锌钢带通过[1]～[3]任一项记载的熔融金属连续镀覆方法制造，在钢带表面具有Al－Zn系镀覆层，Al－Zn系镀覆层含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、Ni：0.005～0.10质量％，剩余部分由Zn以及不可避免的杂质构成。

[5]熔融金属连续镀覆设备具备：测距仪，其非接触地测定钢带与气体擦拭喷嘴前端的距离；控制装置，其基于利用上述测距仪测定的距离D和上述气体擦拭喷嘴的间隙B，计算从气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的目标温度T；以及气体加热装置，其使从气体擦拭喷嘴喷射的气体升温至利用上述控制装置计算的目标温度T。

[6]在[5]记载的熔融金属连续镀覆设备中，特征为与表示利用上述测距仪测定的距离D与上述气体擦拭喷嘴的间隙B之比的D/B值相对应地，利用下式(1)计算出上述目标温度T。

[式1]

T：从气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的温度[℃]

T_M：熔融金属的熔点[℃]

D：钢带与气体擦拭喷嘴前端的距离[m]

B：气体擦拭喷嘴间隙[m]

c₁、c₂、c₃：常量

根据本发明，能够抑制被称作水痕的镀覆表面缺陷的产生，并且能够以更低成本稳定地制造高品质的熔融金属镀覆钢带。

附图说明

图1是作为本发明的一实施方式的连续熔融金属镀覆钢带的制造设备的概略图。

图2是作为本发明的一实施方式的气体擦拭喷嘴的前端的放大图。

图3是表示D/B值与擦拭气体的温度T的关系中有无水痕产生的图。

图4是以往的连续熔融金属镀覆钢带的制造设备的概略图。

具体实施方式

以下，具体对本发明进行说明。

本发明的熔融金属连续镀覆设备是将钢带连续地浸渍于熔融金属镀覆浴槽内的镀覆浴进行镀覆处理之后，从镀覆浴拉起，从设置于镀覆浴上方的气体擦拭喷嘴向镀覆钢带喷射擦拭气体而调整镀覆金属附着量的设备。而且，本发明的熔融金属连续镀覆设备的特征为，在熔融金属镀覆装置中，具有：非接触地测定钢带与气体擦拭喷嘴前端的距离的测距仪；基于利用上述测距仪测定的距离D和上述气体擦拭喷嘴的间隙B，计算从气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的目标温度T的控制装置；以及使从气体擦拭喷嘴喷射的气体升温至利用上述控制装置计算的目标温度T的气体加热装置。

图1是本发明的实施方式的连续熔融金属镀覆装置。在图1中，1是钢带，2是炉鼻，3是镀槽，4是熔融金属，5是同步辊，6是气体擦拭喷嘴，7是测距仪，8是控制装置(CU：Control Unit)，9是气体加热装置。箭头表示钢带1的移动方向。钢带1从炉鼻2内进入镀槽3内的熔融金属4，利用同步辊5被转换方向并从镀槽3被拉起。接着，利用设置于镀槽3上方的气体擦拭喷嘴6刮去多余的熔融金属而控制规定的附着量。

图2是气体擦拭喷嘴6的前端的放大图。在本发明中为了方便，用D表示气体擦拭喷嘴6的前端与钢带1的距离。另外，将气体擦拭喷嘴6的上喷嘴部件设为6a，将气体擦拭喷嘴的下喷嘴部件设为6b时，用B表示气体擦拭喷嘴6的间隙。

测距仪7例如设置于气体擦拭喷嘴6的下方。测距仪7连续地测定气体擦拭喷嘴6的前端与钢带1的距离D，并将该信息输入控制装置8。控制装置8基于从测距仪7送来的距离D的测定信息，计算用气体加热装置9加热的擦拭气体的目标温度。在气体加热装置9中，具有使擦拭气体升温至用控制装置8计算的目标温度，并将升温的擦拭气体向气体擦拭喷嘴6供给的功能。此外，测距仪7是非接触的形式话就可以。控制装置8的形式没有特别限定。气体加热装置9的形式也没有限定，只要具备相应于气体擦拭喷嘴6与钢带1的距离D没有迟滞地使擦拭气体升温的功能即可。另外，气体加热装置9中的向气体擦拭喷嘴6供给的擦拭气体的升温方法也没有特别限定。例如，能够例举用热交换器加热升温而供给的方法，将烧钝炉的燃烧排气与空气混合的方法。

在本发明的特征在于，与气体擦拭喷嘴6的前端与钢带1的距离D和气体擦拭喷嘴6的间隙B之比表示的D/B值相对应地，控制从气体擦拭喷嘴6喷射的擦拭气体的温度T。通过与D/B值相对应地控制擦拭气体的温度T，来提高熔融金属的流动性。其结果，因为熔融金属规则地流下，所以能够充分发挥防止水痕缺陷的效果。

在本发明中，优选从气体擦拭喷嘴6喷射的擦拭气体是非活性气体。因为通过设为非活性气体，能够防止钢板表面上的熔融金属的氧化，所以能够进一步使熔融金属的流动性提高。作为非活性气体能够例举氮气、氩气、氦气、二氧化碳等，但并不现定于这些。

若擦拭气体温度过低，则产生由于熔融金属的流动性降低引起的水痕缺陷。另外，若擦拭气体的温度过高则促进合金化，钢板的外观变差。因此，有必要与D/B的值相对应地选定最佳的擦拭气体的温度T。因此在本发明中求出了为了得到不产生水痕缺陷的外观良好的产品的D/B值与擦拭气体的温度T的关系。熔融锌镀覆浴的温度设为460℃，线速度设为100m/min，喷嘴头的压力设为30kPa，气体种类设为空气，使板厚1.2mm×板宽度1000mm的钢带向熔融金属连续镀覆设备通行。其结果，得到图3所示那样的关系。此外，在图3中，与水痕的产生状况相关的判定基准通过下述的基准进行。Wa是基于JIS B0601－2001的规格测定的算术平均波纹度Wa[μm]的值。

×：不合格＝用目视观察能够确认较大的水痕的镀锌钢板(1.50＜Wa)

△：不合格＝用目视观察能够确认较小的水痕的镀锌钢板(1.00＜Wa≤1.50)

○：合格＝用目视观察不能确认水痕的美观的镀锌钢板(0.50＜Wa≤1.00)

根据图3的结果，优选将擦拭气体的温度T与D/B值相对应地控制在下述式(1)所示的范围内。

[式1]

T：从气体擦拭喷嘴喷射的擦拭气体的温度[℃]

T_M：熔融金属的熔点[℃]

D：钢带与气体擦拭喷嘴前端的距离[m]

B：气体擦拭喷嘴间隙[m]

c₁、c₂、c₃：常量

此外，因为式(1)中的常量c₁、c₂、c₃根据擦拭喷嘴间隙B的大小、喷嘴形状而变化，所以需要预先离线求出。具体而言，在类似于钢带的板表面上设置温度计，将该温度计的值设为“擦拭气体与钢带碰撞的碰撞位置的擦拭气体的温度”。对D/B的值进行某些条件的变更，测定上述温度，求出c₁～c₃的值。

并且，在D/B值超过60的情况下擦拭气体的刮落力几乎没有，所以没有加热擦拭气体的意义。因此，D/B值的上限优选为60以下。

另外，在本发明中，优选将擦拭气体与钢带碰撞的碰撞位置的擦拭气体的温度控制在熔融金属的熔点T_M的上下200℃((T_M±100)℃)以内。若使擦拭气体在与钢带碰撞的碰撞位置的擦拭气体的温度不到(T_M－100)℃，则附着于钢板的熔融金属的凝固比例变得非常高，因为熔融金属的流动性降低，所以产生水痕缺陷。此外，例如在使用热交换器时，通过变更作为加热侧的气体、液体的温度，能够控制作为被加热侧的擦拭气体的温度。然而，不限于上述控制方法。

另一方面，若使擦拭气体与钢带碰撞的碰撞位置的擦拭气体的温度超过(T_M+100)℃，则促进钢带和熔融金属的合金化，除了钢板的外观变差之外，与目标镀覆附着量相比增加。并且，因为气体加热会消耗多余的能量，故能效也变差。另外，如非专利文献1(铁与钢Vol.81(1995)No.2，P49)的图5所示那样，因为公知擦拭气体的势核(Potential core)与D/B值成比例地衰减，所以需要与D/B值相对应地设定适当的气体温度。

此外，因为若熔融金属镀覆(镀覆层)的成分变化则熔点变化，所以擦拭气体温度T的最佳范围是变化的。

另外，确认了在钢带表面是具有Al－Zn系镀覆层的熔融镀锌钢带且Al－Zn系镀覆层含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、Ni：0.005～0.10质量％，且剩余部分由Zn以及不可避免的杂质构成的情况下，由于加入了与Al、Zn相比容易氧化的Mg，在擦拭气体温度低时，特别是熔融金属的流动性变差且容易产生水痕。其结果，表面外观变差。因此，使用本发明的气体擦拭方法制造的熔融镀锌钢带，在钢带表面是具有Al－Zn系镀覆层的熔融镀锌钢带且Al－Zn系镀覆层含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、Ni：0.005～0.10质量％，剩余部分由Zn以及不可避免的杂质构成的情况下，通过使擦拭气体温度最佳化能够使防止水痕缺陷的效果更显著。

实施例1

为了调查气体擦拭喷嘴的最佳的设置条件、实施方式，进行了熔融镀锌钢带的制造试验。气体擦拭喷嘴使用具备喷嘴间隙B＝1.2mm的喷嘴。将从熔融锌镀覆浴面的气体擦拭喷嘴高度设为350mm，擦拭气体的喷射方向与钢带面垂直。具体而言，以线速度100m/min使板厚1.2mm×板宽度1000mm的钢带通过，使镀覆层的组成、气体擦拭喷嘴前端与钢带间的距离D、从气体擦拭喷嘴喷射的气体压力(喷嘴头压力)、气体设定温度、气体种类、镀覆附着量变化，评价钢板的外观。熔融锌镀覆浴温度设为460℃，用预先的离线测试求出式(1)中的常量时，c₁＝45，c₂＝1.5，c₃＝2.5。

另外，作为向气体擦拭喷嘴供给气体的方法，采用用热交换器将常温的气体加热至规定温度，并供给用吹风机加压至规定压力的空气的供方法。此外，熔融金属的熔点(T_M)在Al＝0.2质量％的情况下为T_M＝420℃，在Al＝4.5质量％、Mg＝0.5质量％、Ni＝0.05质量％的情况下为T_M＝375℃。

钢板的外观评价以以下的基准判断是否合格。此外，Wa是基于JIS B0601－2001的规格测定的算术平均波纹度Wa[μm]的值。

×：不合格＝以目视观察能确认较大的水痕的非常美观的镀锌钢板(1.50＜Wa)

△：不合格＝以目视观察能确认较小的水痕的非常美观的镀锌钢板(1.00＜Wa≤1.50)

○：合格＝以目视观察不能确认水痕的非常美观的镀锌钢板(0.50＜Wa≤1.00)

◎：合格＝以目视观察不能确认水痕的非常美观的镀锌钢板(0＜Wa≤0.50)

结果如表1所示。

[表1]

发明例1通过以与D/B值对应的最佳的气体温度擦拭，能够防止水痕缺陷。作为能够防止水痕缺陷的理由，除了以与D/B值对应的最佳的气体温度进行擦拭之外，考虑了是因为通过使擦拭气体与钢带碰撞的碰撞位置的擦拭气体的温度成为(TM－100)℃以上，阻止由于喷出气体带来的冷却效果，附着于钢板的熔融锌不易凝固，而能够规则地流下。

另外，在发明例2中，变更D/B，并以与该值对应的最佳的擦拭气体的温度T擦拭，能够与发明例1同样地防止水痕缺陷。发明例3～8表示针对各D/B值变更了擦拭温度时的结果。

另一方面，在对比例1以及对比例2中，表示脱离根据D/B值导出的最佳气体温度范围的情况下的实施例。在对比例1作为附着量增加的原因，除了以脱离与D/B值对应的最佳气体温度范围的温度进行擦拭之外，认为因为从喷嘴喷出的擦拭气体与周围的气体混合，钢带碰撞位置的擦拭气体的温度低于(TM－100)℃。在对比例2中，擦拭气体的温度与发明例1相比升温至更高的温度，附着量增加。认为这是因为擦拭气体温度过高，促进钢带表层的锌镀覆的合金化。另外并且，由于合金化的促进，钢板表面发白变色从而外观也变差。其他擦拭条件的结果如对比例3～11所示。

另外，在发明例10以及对比例12中表示变更了镀覆层的组成的实施例。因为通过变更熔融锌的成分来使锌浴的熔点降低至375℃，所以擦拭气体的最佳温度范围也在变化。在对比例12中与对比例1相比，能够确认产生更大的水痕。认为这是因为镀覆层成分中的Mg容易氧化，变得容易产生水痕。在发明例10中，通过控制擦拭气体的温度T，能够与发明例1相同地防止水痕缺陷。

并且，在发明例9以及发明例10中，因为将气体种类设为作为非活性气体的氮气，所以与发明例1相比能够得到良好的外观。

根据以上说明，通过以适当的擦拭气体的温度擦拭，能够得到防止水痕缺陷的效果。

附图标记的说明

1…钢带；2…炉鼻；3…镀槽；4…熔融金属；5…同步辊；6…气体擦拭喷嘴；6a…气体擦拭喷嘴的上喷嘴部件；6b…气体擦拭喷嘴的下喷嘴部件；7…测距仪；8…控制装置(CU)；9…气体加热装置。