(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
複数の素管をフラックス中に浸漬して前記素管にフラックスを付着させるフラックス浸漬処理工程と、このフラックス浸漬処理工程の後に乾燥炉で前記素管を乾燥させる乾燥処理工程と、この乾燥処理工程の後に前記素管に対して溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法であって、
前記フラックス浸漬処理工程によりフラックスを付着した素管を、前記乾燥炉に向けてコンベアにより搬送するとともに、前記コンベアの上方から前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法。
前記コンベアによって搬送される前記素管の搬送方向に対し、前記素管の円周長以上の幅で前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、前述のように接触部等に錆がある状態で鋼管を乾燥させ、溶融亜鉛めっきを施すと、錆部分にめっきが十分に付着しないという問題があった。また、めっきは、円周方向に可能な限り均一に付着していることが好ましいが、錆があると、均一に付着させることが難しく、品質の問題等が生じる場合もある。
【0007】
また、フラックス浸漬処理後にフラックスが乾燥すると、鋼管同士または鋼管とコンベア等の設備との接触によって鋼管表面からフラックスの脱落が起こる。そして、この脱落箇所は錆やめっき不良の原因となる。
【0008】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、めっき不良を抑制し、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造できる溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法およびめっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法は、複数の素管をフラックス中に浸漬して前記素管にフラックスを付着させるフラックス浸漬処理工程と、このフラックス浸漬処理工程の後に乾燥炉で前記素管を乾燥させる乾燥処理工程と、この乾燥処理工程の後に前記素管に対して溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法であって、前記フラックス浸漬処理工程によりフラックスを付着した素管を、前記乾燥炉に向けてコンベアにより搬送するとともに、前記コンベアの上方から前記素管に向けてフラックスを吹き付けることを特徴とする。
【0010】
このような構成によれば、フラックス中に浸漬されフラックスが付着した素管は、コンベアによって搬送され、乾燥炉で乾燥される。そして、この素管に対して溶融亜鉛めっき処理が行なわれることで溶融亜鉛めっき鋼管が製造される。また、コンベアによる搬送中には、コンベアの上方から素管に向けてフラックスが吹き付けられる。このため、このフラックスの吹き付け前に発生した錆を落とすことができる。また、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生することができる。したがって、めっき不良を抑制することができるとともに、素管にめっきを均一に付着させ、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造することができる。
【0011】
また、本発明の前記構成において、前記コンベアによって搬送される前記素管の搬送方向に対し、前記素管の円周長以上の幅で前記素管に向けてフラックスを吹き付けることが好ましい。
【0012】
このような構成によれば、コンベアによって搬送される素管の搬送方向に対し、素管の円周長以上の幅でフラックスが吹き付けられる。コンベアによって搬送される素管は、コンベア上を転がりながら搬送されるが、フラックスが、素管の円周長以上の幅で素管に向けて吹き付けられているので、転がる素管の全周にわたり、フラックスを吹き付けることができる。このため、より確実に、フラックスの吹き付け前に発生した錆を落とすことができる。また、より確実に、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生することができる。したがって、より確実に、めっき不良を抑制することができるとともに、素管にめっきを均一に付着させ、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造することができる。
【0013】
また、前記目的を達成するために本発明の溶融亜鉛めっき鋼管は、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから250mmの位置の3か所において、鋼管円周方向に30°ピッチでめっき層のめっき厚を測定したときのめっき厚の標準偏差が3.5以下であることを特徴とする。
【0014】
このような構成によれば、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、めっき不良を抑制し、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を製造でき、また、めっき厚の均一な溶融亜鉛めっき鋼管を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
本実施の形態に係る溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法は、脱脂処理を行う脱脂処理工程と、酸洗処理を行う酸洗処理工程と、フラックス浸漬処理を行うフラックス浸漬処理工程と、フラックス吹き付け処理を行うフラックス吹き付け処理工程と、乾燥処理を行う乾燥処理工程と、溶融亜鉛めっき処理を行う溶融亜鉛めっき処理工程と、を備える。
【0019】
溶融亜鉛めっき鋼管の製造にあたり、まず、所定の寸法に形成された素管10(
図1〜
図3参照)を用意する。なお、素管10の寸法については、特に問わない。本発明を実施するにあたり使用する溶融亜鉛めっき鋼管の製造装置で、一連のめっき処理を行える寸法の素管10を用意すればよい。
【0020】
また、素管10には、任意の鋼管を使用すればよく、例えば、JIS G3452に規定されるSGP鋼管(一般配管用鋼管)や、JIS G3454に規定されるSTPG鋼管(圧力配管用鋼管)等を使用すればよい。
なお、SGP鋼管およびSTPG鋼管の製造方法は、特に問わない。すなわち、鍛接管、電気抵抗溶接管、熱間電気抵抗溶接管、または継目無管等のいずれであっても素管10として使用することができる。
なお、鍛接管は、熱間で帯鋼をロール成形したのち、帯鋼の端部同士を鍛接した鋼管である。また、電気抵抗溶接管は、冷間で帯鋼の端部同士を電気抵抗溶接した鋼管である。また、熱間電気抵抗溶接管は、熱間で帯鋼の端部同士を電気抵抗溶接した鋼管である。また、継目無管は、ビレットを穿孔機で中空管とし、延伸圧延した鋼管である。
【0021】
溶融亜鉛めっき鋼管の製造においては、まず、脱脂処理を行う。脱脂処理においては、まず、素管10を脱脂液に浸漬して、脱脂を行う。脱脂は、例えば、アルカリ脱脂または溶剤脱脂等を行えばよい。また、脱脂を行った後は、素管10を水洗いし、脱脂液を除去する。以上で、脱脂処理が完了する。
このような、脱脂をすることによって、素管10の表面に付着した油脂を除去することができる。
【0022】
脱脂処理に続いて、脱脂した素管10に対し、酸洗処理を行う。酸洗処理においては、まず、素管10を酸洗液に浸漬して酸洗を行う。酸洗時間は、スケールの付着状況等に応じて決めればよく、例えば、10〜60分程度行えばよい。また、酸洗後は、素管10を水洗し、酸洗液を除去する。以上で、酸洗処理が完了する。
酸洗処理において、酸洗液には、例えば、硫酸や塩酸等を使用すればよい。また、酸洗液に酸腐食抑制剤(インヒビター)を適量含有させることで、素管10の過酸洗および粒界腐食を抑制することができる。
このような、酸洗をすることによって、素管10の表面のスケールを除去することができる。
【0023】
酸洗処理に続いて、酸洗した素管10に対し、フラックス浸漬処理を行う。フラックス浸漬処理においては、
図1に示すように、複数の素管10をフラックス槽11(FL槽)中のフラックス液に浸漬する。
フラックス液に浸漬することにより、素管10にフラックス液の膜が形成され、この膜により素管10の表面が保護されるとともに、後述する溶融亜鉛めっき処理をする際に酸化亜鉛を巻き込みめっき不良の発生が抑制される。また、フラックス液の膜が形成されることで溶融亜鉛の濡れ性を向上させることもできる。
フラックス浸漬処理は、
図1に示すように、複数の素管10を一度に浸漬させるバッチ処理で行えばよい。浸漬させて、1〜5分経過後、素管10をフラックス液から引き上げることで、フラックス液の膜を形成することができる。
フラックス液は、例えば、塩化亜鉛および塩化アンモニウムの水溶液を用いればよい。また、塩化亜鉛と塩化アンモニウムとの分量比(モル比)は、好ましくは1:1〜1:6であり、より好ましくは、1:2〜1:4である。
また、フラックス浸漬処理に際しては、フラックス液は50〜90℃に加熱して使用する。フラックス液としては、その濃度(水1リットル(L)に対して含有される塩化亜鉛および塩化アンモニウムの合計の質量(g))が高いほど好ましく、例えば、400g/L以上の高濃度のフラックス液を用いるとよい。
【0024】
フラックス浸漬処理に続いて、フラックス浸漬した後の素管10に対し、フラックス吹き付け処理を行う。フラックス浸漬処理をした後の素管10は、サブローダ12で一時保管され、その後、適時コンベア13へ送出される。そして、素管10は、素管10の長手方向を搬送方向に略直角な方向に向けた状態でコンベア13上に並べられ、コンベア13によって乾燥炉16に向けて搬送される。このときに、コンベア13の上方から、フラックスシャワー装置14によって素管10にフラックスを吹き付ける、フラックス吹き付け処理を行う。すなわち、フラックス槽11中に浸漬して、フラックスを付着した素管10を、コンベア13に並べて搬送し、乾燥炉16に挿入するまでの間に、素管10にコンベアの上方からフラックスを吹き付ける。
【0025】
フラックス浸漬処理後、サブローダ12でまとめて載置したり、コンベア13で並列して搬送したりすることで、素管10同士が接触し、電界腐食によるスジ状の錆が素管10の該表面に発生したり、フラックス脱落が起こる。また、フラックス浸漬処理は、フラックス液を50℃以上に加熱して行うため、続いて行う乾燥処理前に部分的にフラックス液が乾燥し粉末状のフラックスがコンベア13上で脱落する。フラックス吹き付け処理を行うことにより、素管10表面に形成されたフラックス浸漬処理後のスジ状の錆を除去するとともに、乾燥により素管10表面から部分的に脱落したフラックスを修復(リカバー)することができ、めっき不良の発生を低減できる。なお、フラックスシャワー装置14を、乾燥炉16の直前に配置することで、サブローダ12から乾燥炉16に搬送されるまでにできた錆を除去したり、脱落したフラックスを修復したりすることができるとともに、フラックスを吹き付けた後、乾燥処理を行うまでの間に、再度錆が発生したり、フラックスが脱落したりしてしまうのをより確実に防ぐことができる。
【0026】
フラックスシャワー装置14は、コンベア13の上方に設けられている。また、フラックスシャワー装置14は、
図2に示すように、コンベア13の幅方向(搬送方向(
図2,3に矢印Dで示す)に直角な方向。すなわち、コンベア13上に並べられた素管10の長手方向に略平行な方向)に向けて、一列に等間隔で配置された複数の充円錐ノズル15を備える。また、隣り合うノズル15から吹き出されるフラックスの噴霧面Pは、互いに一部が重複するようになっている。ここで、噴霧面Pとは、ノズル15から吹き出されるフラックスが届く範囲(円状の面)であって、コンベア13上を流れる素管10の上端に接する面をいう(
図2参照)。これにより、コンベア13上に長手方向を搬送方向に直角な方向に向けた状態で並べられた素管10の長手方向に対して隙間なくフラックスを吹き付けることができる。
また、コンベア13上を搬送される素管10の搬送方向に対するフラックスの吹き付け幅Wは、素管10の円周長以上の幅となっている。ここで、吹き付け幅Wとは、
図3に示すように、コンベア上を搬送される素管10に、フラックスシャワー装置14から吹き付けるフラックスが届く幅であって、搬送方向における幅をいう。
素管10はコンベア13上を回転しながら搬送されるので、吹き付け幅Wをこのように素管10の円周長以上の幅とすれば、素管10の全周方向にムラなくフラックスを吹き付けることができ、めっき不良を確実になくすことができる。
本実施の形態においては、
図2に示すように、フラックスシャワー装置14の隣り合うノズル15から噴き出されるフラックスの噴霧面Pの重複する部分の搬送方向後端部から搬送方向前端部までの幅を吹き付け幅Wとする。このようにすることで、素管10の長手方向全域にわたり、素管10の搬送方向に対して素管10の円周長以上の幅でフラックスが吹き付けられるようになり、素管10の長手方向全域にわたって素管10の周方向にムラなくフラックスを吹き付けることができる。
なお、フラックスシャワー装置14は、ノズル15を、複数ではなく、1つしか備えていなくてもよい。また、
図2および
図3では隣り合う素管10をわかりやすいように一定間隔をおいて図示したが、実際のフラックス吹き付け処理工程では
図1に示すコンベア13上の素管10のように素管10は通常接するか、ほとんど距離なく搬送される。
【0027】
フラックス吹き付け処理に続いて、フラックス吹き付け処理をした後の素管10に対し、乾燥処理を行う。乾燥処理は、乾燥炉16に素管10を一本ずつ連続的に挿入することにより行う。乾燥炉16内は、季節や鋼管径に応じて70〜150℃に調整する。また、素管10は、乾燥炉16の入口から挿入してから、5〜10分経過後、出口から排出されるようになっている。
素管10に水分が残存していると、水分が溶融亜鉛めっき浴17に接触した際に気化し、溶融亜鉛を飛散させてめっき不良の原因となる。このため、素管10を十分に乾燥させる必要があるが、乾燥処理により、素管10に残存する水分を十分に排除することができる。
【0028】
乾燥処理に続いて、乾燥処理をした後の素管10に対し、溶融亜鉛めっき処理を行う。溶融亜鉛めっき処理は、素管10を、溶融亜鉛めっき浴17に浸漬することにより行う。溶融亜鉛めっき浴17は、蒸留亜鉛地金1種以上の純度を有する地金を溶融したものとすればよく、環境面を配慮し、最純亜鉛地金を溶融させたものであることが好ましい。
溶融亜鉛めっき浴17の温度は440〜490℃、浸漬時間は25〜360秒とし、必要とするめっき層の厚さに応じて、溶融亜鉛めっき浴17の温度および浸漬時間を調節すればよい。
また、所定の浸漬時間経過後、素管10を溶融亜鉛めっき浴17から取り出した場合、素管10に過剰な溶融亜鉛が付着していることもある。この場合、溶融亜鉛めっき処理後の素管10にエアを吹きかけて溶融亜鉛めっきの付着量を調整してもよい。
そして、溶融亜鉛めっき処理がされた素管10を冷却することで、溶融亜鉛めっき鋼管が製造される。
【0029】
本実施の形態の製造方法により製造した溶融亜鉛めっき鋼管は、従来の方法により製造した溶融亜鉛めっき鋼管よりも、めっき厚が均一となる。これは、フラックス浸漬処理後、乾燥処理を行う前に、フラックス吹き付け処理を行うことにより、素管10の錆が除去できるとともに、フラックス吹き付け処理がない場合に比べ、フラックスコーティングが均一になるためと考えられる。
したがって、本発明の製造方法によれば、溶融亜鉛めっき鋼管のめっき厚が均一となり、溶融亜鉛めっき鋼管の品質向上を図ることができる。
また、フラックス吹き付け処理により、フラックスの吹き付け前に発生した錆を落としたり、フラックスの吹き付け前に自然乾燥等により脱落したフラックスを再生したりすることができるので、めっき不良を抑制することができる。
【0030】
鋼管全体が安定して均一にめっきされているかは、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから250mmの位置の3箇所についてのめっき厚を測定することにより、判断することができる。すなわち、鋼管の長手方向の中央(1/2Lの位置)である位置と、一部の製品においてネジ加工部に当たる管端の極近傍を除いた管端近傍の位置でめっき厚を調べれば、鋼管全体が均一にめっきされているか判断することができる。例えば、鋼管の長手方向中央部および両管端それぞれから250mmの位置の3箇所において、鋼管円周方向に30°ピッチでめっき層のめっき厚を測定したときのめっき厚の標準偏差σが3.5以下であれば、鋼管全体に均一にめっきが施された高品質の溶融亜鉛めっき鋼管といえる。
【実施例】
【0031】
溶融亜鉛めっき鋼管の製造において、フラックス槽11と乾燥炉16の間に設置された素管10搬送用コンベア13上方に、フラックスシャワー装置14を設けた場合と、設けなかった場合のめっき不良率を調査した。
【0032】
フラックスシャワー装置14は、コンベア13の幅方向(コンベア13上に並べられた溶融亜鉛めっき鋼管の長手方向)に沿って、一列に配置された複数の充円錐ノズル15を備える。また、これら複数のノズル15は、隣り合うノズル15の噴霧面Pの一部が重複するように離間して配置されている。
また、ノズル15噴霧面の素管10搬送方向の幅Wが、素管10の円周長以上となるように、ノズル15の高さが調整されている。
【0033】
溶融亜鉛めっき鋼管は、熱間電気抵抗溶接を施して作製した15A〜100A(外径21.7〜114.3mm)の素管10について、脱脂処理を行い、酸洗処理を行い、フラックス浸漬処理を行い、乾燥炉16で乾燥処理を行い、溶融亜鉛めっき処理を行うことで、製造した。また、溶融亜鉛めっき鋼管の製造は、フラックスシャワー装置の設置前と設置後、すなわち、フラックス浸漬処理と乾燥処理との間で、フラックスシャワー装置14によるフラックス吹き付け処理を行う場合と、行わない場合との2パターン行った。
【0034】
製造した溶融亜鉛めっき鋼管について、めっき不良を調べたところ、フラックスシャワー装置14の設置前(フラックス吹き付け処理を行わない場合)は、製造本数4617667本の中、めっき不良が発生したのは37769本であり、そのめっき不良率は0.818%であった。一方、フラックスシャワー装置14の設置後(フラックス吹き付け処理を行った場合)は、製造本数1715309本の中、めっき不良が発生したのは8136本であり、そのめっき不良率は0.474%であった。なお、めっき不良とはいわゆる不めっき(JIS H8641)である。
以上から、フラックスシャワー装置14を設け、コンベア13上方からフラックスを吹き付けるフラックス吹き付け処理を行うことで、めっき不良を減少させることができることが確認できた。
【0035】
また、フラックスシャワー装置14の設置前後の良品に関して、鋼管の長手方向中央部および両管端から250mmの位置の3箇所において、めっき層のめっき厚を測定した。めっき層のめっき厚の測定は、
図4に示すように、鋼管円周方向に30°ピッチ(
図4中の1〜12の地点)で、溶接接合部を含むようにして行った。また、測定は、めっき厚をより正確に測定する為に、電磁膜厚計のプローブにV字型のアタッチメントを取り付けて、鋼管に対しプローブの先端がほぼ垂直になるようにして行った。
【0036】
表1〜3に外径25A、80A、100Aのめっき鋼管のめっき厚測定結果を示す。表1〜3より、フラックスシャワー装置14設置前のめっき厚の標準偏差σは3.616〜4.718であったのに対し、フラックスシャワー装置14設置後のめっき厚の標準偏差σは2.397〜3.492といずれも3.5以下となった。これにより、本発明の溶融亜鉛めっき鋼管の製造方法を用いれば、めっき厚がより均一なめっき鋼管を得ることができ、溶融亜鉛めっき鋼管の品質向上に寄与することが確認できた。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】