DE69628098T2

DE69628098T2 - Heißtauchaluminiertes Blech, Verfahren für die Herstellung des Blechs und Legierungsschicht-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE69628098T2
Application number: DE69628098T
Authority: DE
Inventors: Masayuki 5 KOBAYASHI; Takashi 5 SAORI; Masaki 5 OKANO
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2016-02-10
Also published as: EP0760399A4; US6017643A; CN1209481C; JP3695759B2; AU696546B2; EP0760399A1; KR100212596B1; CN1145645A; EP0760399B1; DE69628098D1; AU4634196A; WO1996026301A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein heißtauchaluminiertes Stahlblech mit hoher Beständigkeit gegen Wärme und Korrosion, das als Element von Autoabgassystemen und Wärmegeräten nützlich ist, ein Verfahren zur Herstellung des aluminierten Stahlbleches und eine Legierungsschicht-Steuervorrichtung, die in dem Verfahren verwendet wird, und insbesondere auf die Steuerung der Dicke und des Querschnittsmusters einer Fe-Al-Si-Legierungsschicht, die unvermeidbar an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und einem Basismetall-Stahlblech innerhalb einer aluminierten Schicht erzeugt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
US-P 4.891.274 bezieht sich auf ein heißtauchaluminiertes Stahlblech, das einen Al und Si enthaltenden Überzug umfassen kann. Die Dicke des Überzugs kann einen Wert im Bereich von 1–5 μm aufweisen.
Wenn ein heißauchaluminiertes Stahlblech mit einer kontinuierlichen Heißtauchaluminierungsanlage (Straße) hergestellt wird, wie in 17 gezeigt ist, wird ein Basismetall-Stahlblech 4 in ein Heißtauch-Al-Si-Plattierungs-(Aluminierungs)-Bad 1 geführt, das auf eine spezifische Badzusammensetzung und Badtemperatur eingestellt worden ist, und aus dem Bad 1 herausgeführt, nachdem es eine Tauchwalze 2 im Bad 1 umlaufen hat, woraufhin die Menge des Überzugs (die Dicke der Überzugschicht) mittels einer Gasabstreifeinheit 3 eingestellt wird, die unmittelbar über dem Bad 1 platziert ist. Hierbei ist die Anlage im allgemeinen mit einer Kühlungseinheit 5 über dem Bad 1 versehen, die die Überzug-Metallschicht zwangsweise kühlt (mit Strahlen eines Gases, eines Gas/Flüssigkeit-Gemisches und dergleichen), so daß die Überzug-Metallschicht vollständig erstarrt, bevor das überzogene Stahlblech 6 eine obere Aufwärtswalze 9 erreicht.
Bei heißtauchaluminierten Stahlblechen, die auf diese Weise hergestellt werden, führt die Diffusion der Fe-Atome über die Grenzfläche zwischen dem Basismetall-Stahlblech und der Überzug-Metallschicht (Infiltration von Fe-Atomen im Basismetall-Stahlblech in die Überzug-Metallschicht durch Diffusion) zu einer unvermeidbaren Ausbildung einer Fe-Al-Si-Legierungsschicht an der Grenzfläche. Die Legierungsschicht, die eine harte und zerbrechliche Schicht ist, begünstigt das Abblättern der Überzugschicht vom überzogenen Stahlblech während der Preßbearbeitung. Insbesondere dann, wenn das Stahlblech einer starken Bearbeitung wie z. B. einem Ziehen oder einem Pressen unterworfen wird, ist klar, daß die Legierungsschichtdicke auf etwa 5 μm oder kleiner gesteuert werden muß, um die Preßbearbeitbarkeit sicherzustellen (siehe z. B. geprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung SHO 51-46739).
Es wurde eine Vielfalt von Vorschlägen für die Überzugsbedingungen gemacht, um die Erzeugung und das Züchten der Legierungsschicht zu verhindern, einschließlich:

(a) Einstellen des Überzugsbades so, daß es eine spezifische Al-Si-Badzusammensetzung (Si-Gehalt: 3–13%) aufweist, und Steuern der Badtauchtemperatur des Basismetall-Stahlbleches (Stahltemperatur unmittelbar vor seinem Eintauchen in das Bad) so, daß sie innerhalb eines Bereiches vom Schmelzpunkt des Metalls im Aluminierungsbad bis zum Schmelzpunkt plus 40° liegt (siehe ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenbarung HEI 4-176854);
(b) Abschrecken des aus dem Überzugsbad herausgeführten überzogenen Stahlbleches durch Aufsprühen eines Kühlmittels (einer Flüssigkeit, eines Gases plus einer Flüssigkeit und dergleichen) von einer Kühlungseinheit, die über dem Bad platziert ist (siehe ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenbarung SHO 52-60239);
(c) Vorbeschichten der Basismetall-Stahlblechoberfläche mit einer Schicht eines Metalls, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als das Überzugsmetall (d. h. das Planierungsmetall), um die Stahlblechtemperatur auf 500°C oder niedriger zu halten, bis der Überzug bewerkstelligt wird (ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenbarung HEI 1-104752);
(d) Setzen der Badtauchtemperatur des Basismetall-Stahlbleches auf eine Temperatur von 50–100°C niedriger als die Überzugsbadtemperatur (siehe ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenbarung HEI 5-287488); und dergleichen.

Es ist jedoch schwierig, die Wirkung einer zufriedenstellenden Steuerung der Legierungsschichtdicke nur durch die Steuerung der Betriebsbedingungen zu erreichen, wie vom Stand der Technik vorgeschlagen wird, einschließlich der Einstellung der Überzugsbadzusammensetzung und der Temperatur des Überzugsbades, der Steuerung der Badtauchtemperatur des Basismetall-Stahlbleches und der hochentwickelten Zwangskühlung der überzogenen Metallschicht und dergleichen, während die Vorbeschichtung der Oberfläche des Badesmetall-Stahlbleches mit einer speziellen Metallschicht zu einer erhöhten Anzahl von Schritten und erhöhten Kosten führt. Außerdem können alle Prozesse des Standes der Technik die Legierungsschichtdicke nicht genau steuern, da keine quantitative Beziehung erläutert wird, die zwischen der Erzeugung und der Wachstumsrate der Legie rungsschicht und den Betriebsbedingungen besteht.
Nach einer wiederholten gründlichen Untersuchung des Phänomens der Legierungsschichterzeugung haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, daß die Dicke der erzeugten Legierungsschicht eine quantitative Korrelation zu der Zeitspanne aufweist, die seit dem Beginn des Eintauchens des Basismetall-Stahlbleches in das Überzugsbad bis zum Abschluß des Erstarrens der Überzug-Metallschicht auf der Oberfläche des Stahlbleches, das das Bad durchlaufen hat, verstreicht, und daß eine Einstellung der verstrichenen Zeit eine präzise Steuerung der Legierungsschichtdicke auf eine gewünschte Schichtdicke (oder eine kleinere Dicke) erlaubt.
Ferner wurde festgestellt, daß Legierungsschichten mit deutlich verschiedenen Querschnittsmustern in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen für den Überzug aufweisen, daß Legierungsschichten mit geringen Graden an Oberflächenunebenheit und somit höheren Graden an Flachheit eine höhere Beständigkeit gegen Abblättern der Überzugschicht aufweisen, daß sich das Querschnittsmuster in Abhängigkeit von der Zeitspanne ändert, die ab dem Zeitpunkt, zu dem das überzogene Stahlblech über das Überzugsbad geführt wird, bis zum Abschluß des Erstarrens der Überzug-Metallschicht verstreicht, und daß eine Einstellung der verstrichenen Zeit die Steuerung auf ein bevorzugtes Querschnittsmuster erlaubt.
Die vorliegende Erfindung, die auf der Grundlage der obenerwähnten Feststellungen gemacht worden ist, schafft ein heiß0tauchaluminiertes Stahlblech mit hoher Beständigkeit gegen ein Abblättern der aluminierten Schicht, ein Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen heißtauchaluminierten Stahlbleches, das eine genaue Steuerung der Dicke und des Querschnittsmusters der erzeugten Legierungsschicht erlaubt, und eine Legierungsschicht-Steuervorrichtung, die in dem Verfahren verwendet wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein heißtauchaluminiertes Stahlblech, das eine Al-Si-Überzug-Metallschicht mit einem Si-Gehalt von 3–13 Gew.-%, die auf die Oberfläche eines Basismetall-Stahlbleches aufgebracht wird, und eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht an der Grenzfläche zwischen dem Basismetall-Stahlblech und der Überzug-Metallschicht umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fe-Al-Si-Legierungsschicht eine Dicke von 1–5 μm aufweist und eine maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht 0,5–5 μm beträgt, wobei die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke jeder Legierungsschicht durch Messen des Abstandes in Richtung der Blechdicke zwischen dem Abschnitt der Legierungsschicht mit dem größten Wachstum und dem Abschnitt mit dem langsamsten Wachstum bestimmt wird.
Die Fe-Al-Si-Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Dicke und eine maximale Unebenheitsdifferenz auf, die beide innerhalb der geeigneten Bereiche liegen. Da die Legierungsschicht sehr hart und spröde ist, verursachen eine Dicke oder eine maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke, die die Obergrenzen überschreiten, eine geringere Beständigkeit der Schicht (oder der aluminierten Schicht) gegen Abblättern, wobei dies zu einem Abblättern der Überzugschicht während einer Preßbearbeitung führt. Selbst in Fällen, in denen die Dicke der Legierungsschicht die Obergrenze nicht überschreitet, nimmt ferner die Beständigkeit der Überzugschicht gegen Abblättern aufgrund einer kerbenartigen Konfiguration ab, wenn die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke die Obergrenze überschreitet, wobei dies ebenfalls zum Abblättern der Überzugschicht während einer Preßbearbeitung führt. Schließlich müssen sowohl die Dicke als auch die maximale Dickendifferenz der Legierungsschicht gesteuert werden, um die Beständigkeit der Überzugschicht gegen Abblättern zu erhöhen. Das heißtauchaluminierte Stahlblech der Erfindung, das eine Legierungsschicht mit einer Dicke und einer maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke, die innerhalb geeigneter Bereiche gesteuert werden, umfaßt, weist eine sehr hohe Beständigkeit der Überzugschicht gegen Abblättern auf.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen heißtauchaluminierten Stahlbleches, das umfaßt: Führen eines Grundmetall-Stahlblechs in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3–13 Gew.-%, um eine Überzug-Metallschicht auf der Plattenoberfläche zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangsgekühlt wird, damit sie erstarrt,
gekennzeichnet durch das Steuern der verstreichenden Zeit zwischen dem Beginn des Eintauchens des Grundmetall-Metallblechs in das Aluminierungsbad und dem Abschluß der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die durch das Bad gegangen ist, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der verstrichenen Zeit und der Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht, so daß die Dicke der Legie rungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert sein kann.
Gemäß der Erfindung wird die verstrichene Zeit, die der Erstarrungszeit der Überzugschicht entspricht, auf der Grundlage der Korrelation als rationale Referenz gesteuert, um somit die Dicke der Legierungsschicht auf nicht mehr als einen vorgegebenen Wert zu reduzieren, wobei dies die genaue Steuerung der Dicke der Legierungsschicht auf den vorgegebenen reduzierten Wert erlaubt.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die verstrichene Zeit durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit des Basismetall-Stahlbleches und/oder der Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit gesteuert wird.
Da gemäß der Erfindung die verstrichene Zeit, die der Dicke der Legierungsschicht entspricht, durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit und der Durchflußmenge des Kühlmittels, die die Erstarrungszeit der Überzugschicht ändern, gesteuert werden kann, kann die Dicke der Legierungsschicht schnell und zuverlässig mit Präzision gesteuert werden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen heißtauchaluminierten Stahlbleches, das umfaßt: Führen eines Grundmetall-Stahlblechs in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3–13 Gew.-%, um eine Überzug-Metallschicht auf der Blechoberfläche zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangs gekühlt wird, damit sie erstarrt,
gekennzeichnet durch das Steuern einer ersten verstrichenen Zeit zwischen dem Beginn des Eintauchens des Grundmetall-Stahlblechs in das Aluminierungsbad und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die sich durch das Bad bewegt hat, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht, so daß die Dicke der Legierungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert sein kann; und
das Steuern einer zweiten verstrichenen Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das überzogene Stahlblech aus dem Aluminierungsbad herausgeführt wird, und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht auf der Grundlage der Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden Wert, so daß der das Querschnittsmuster des Legierungsmetalls wiedergebende Wert mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung ist.
Da gemäß der Erfindung die ersten und zweiten verstrichenen Zeiten auf der Grundlage der jeweiligen Korrelationen als die rationalen Referenzen gesteuert werden, können die Dicke der Legierungsschicht und der Wert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, genau auf die vorgegebenen Werte gesteuert werden. Dies erlaubt ferner die effektive Steuerung der Erzeugung der Legierungsschicht und verleiht dem Querschnittsmuster der Legierungsschicht einen hohen Grad an Flachheit.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit des Basismetall-Stahlbleches und/oder der Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit gesteu ert werden.
Da gemäß der Erfindung die ersten und zweiten verstrichenen Zeiten, die der Dicke und dem Querschnittsmuster der Überzugschicht entsprechen, durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit und der Durchflußmenge des Kühlmittels, die die Erstarrungszeit der Überzugschicht ändern, gesteuert werden können, können die Dicke der Legierungsschicht und das Querschnittsmuster der Legierungsschicht schnell und zuverlässig mit Präzision gesteuert werden.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Legierungsschicht-Steuervorrichtung für ein kontinuierliches heißtauchaluminiertes Stahlblech, die ein Grundmetall-Stahlblech in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3–13 Gew.-% führt, um auf der Blechoberfläche eine Überzug-Metallschicht zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangsgekühlt wird, damit sie erstarrt,
dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel, die den Ort, an dem die Erstarrung der Überzug-Metallschicht abgeschlossen ist, erfassen;
Geschwindigkeitserfassungsmittel, die die Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs erfassen;
Durchflußmengen-Erfassungsmittel, die die Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit erfassen;
Durchflußmengen-Steuermittel, die die Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit steuern;
Geschwindigkeitssteuermittel, die die Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs steuern;
Festlegungsmittel, die die gewünschte Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht, den das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden gewünschten Wert, die Transportstrecke des überzogenen Stahls durch das Aluminierungsbad und die Transportstrecke des überzogenen Stahlblechs von der Oberfläche des Aluminierungsbades zum Auslaß der Kühlungseinheit festlegen;
Operationsmittel, die eine erste verstrichene Zeit zwischen dem Eintauchen des Grundmetall-Stahlblechs in das Aluminierungsbad und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die sich durch das Bad bewegt hat, und eine zweite verstrichene Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das überzogene Stahlblech aus dem Bad herausgeführt worden ist, und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht auf der Grundlage von Werten, die durch die Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel und durch die Geschwindigkeitserfassungsmittel erfaßt werden, sowie auf der Grundlage der jeweiligen Transportstrecken, die durch die Festlegungsmittel festgelegt werden, berechnen; und
Steuermittel, die in Reaktion auf Ausgangssignale von den Operationsmitteln die Dicke der Legierungsschicht, die dem berechneten Wert der ersten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Legierungsschicht berechnen, den Wert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, der seinerseits dem berechneten Wert der zweiten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden Wert berechnen und die Durchflußmengen-Steuermittel und/oder die Geschwindigkeitssteuermittel so steuern, daß die berechnete Dicke der Legierungsschicht und der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebende berechnete Wert mit entsprechenden Soll-Werten, die von den Festlegungsmitteln festgelegt werden, übereinstimmen.
Gemäß der Erfindung erfaßt die Legierungsschicht-Steuervorrichtung den Ort, an dem die Erstarrung der Überzugs-Metallschicht abgeschlossen ist, um die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit zu berechnen, die Werte sind, die der Erstarrungszeit entsprechen, um die Dicke der Legierungsschicht zu berechnen, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, und den das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden Wert zu berechnen, der der zweiten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage ihrer Korrelation, und um die Durchflußmenge des Kühlmittels und/oder die Transportgeschwindigkeit, die eine Änderung der Erstarrungszeit verursachen, so zu steuern, daß die jeweils berechneten Werte den Sollwerten entsprechen. Somit erlaubt die Legierungsschicht-Steuervorrichtung eine genaue Steuerung der Dicke der Legierungsschicht und des das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden Wertes, so daß sie den Sollwerten entsprechen.
Das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
Temperaturverteilungs-Erfassungsmittel, die die zweidimensionale Temperaturverteilung des überzogenen Stahlblechs erfassen;
Bilderzeugungsmittel, die in Reaktion auf Ausgangssignale von den Temperaturverteilungs-Erfassungsmitteln ein Bild der zweidimensionalen Temperaturverteilung erzeugen; und
Bildanzeigemittel, die das Bild der zweidimensionalen Tempera turverteilung in Reaktion auf Ausgangssignale von den Bilderzeugungsmitteln anzeigen und den Ort, an dem die Erstarrung der Überzug-Metallschicht abgeschlossen ist, durch Bezugnahme auf das angezeigte Bild erfassen.
Gemäß der Erfindung erfaßt das Erstattungslokalisierungs-Erfassungsmittel die zweidimensionale Temperaturverteilung des überzogenen Stahlbleches und zeigt diese als ein Bild an, und ermittelt den Ort, an dem die Überzug-Metallschicht vollständig erstarrt ist, mit Bezug auf das angezeigte Bild, um somit den Ort der vollständigen Erstarrung auf der Grundlage der ersteren Position zu erfassen. Da das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel die Temperaturverteilung des überzogenen Stahlbleches in einer zweidimensionalen Weise erfaßt, wird der Ort der vollständigen Erstarrung selbst dann zuverlässig ermittelt, wenn er sich längs der Blechbreite oder in Richtung des Transports bewegt, wobei dies zu einer genauen Erfassung des Orts der vollständigen Erstarrung der Überzug-Metallschicht führt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches und der mittleren maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht, sowie eine Bewertung der Beständigkeit der Überzug-Metallschicht während einer Ziehbearbeitung zeigt;
2 ist eine Ansicht, die ein Verfahren der Berechnung der Dicke der Legierungsschicht erläutert;
3 ist eine Ansicht, die ein Verfahren der Berechnung der maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht erläutert;
4 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Legierungsschicht-Steuervorrichtung für ein kontinuierliches heißtauchaluminiertes Stahlblech gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert;
5 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Hauptabschnitte der Heißtauchaluminierungsstraße zeigt;
6 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Temperaturverteilungs-Erfassungsmittel und die Bilderzeugungsmittel erläutert;
7 ist eine Ansicht, die ein Bild erläutert, das vom Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel angezeigt wird;
8 ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Konfiguration der Legierungsschicht-Steuervorrichtung zeigt;
9 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der durchschnittlichen Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches zeigt;
10 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und der durchschnittlichen maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches zeigt;
11 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und den Punktwerten für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht zeigt;
12 ist eine Ansicht, die die Punktwerte für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht zeigt;
13 ist eine Ansicht, die die Konzentrationsverteilung der Komponenten der Legierungsschicht zeigt;
14 ist ein Al-Si-Gleichgewichtsdiagramm;
15 ist eine Ansicht, die den Züchtungsprozeß der Legierungsschicht in der aluminierten Schicht zeigt;
16 ist ein Flußdiagramm, das die Operation der Legierungsschicht-Steuervorrichtung zeigt; und
17 ist eine vereinfachte schematische Ansicht, die eine kontinuierliche Heißtauchaluminierungs-Anlage des Standes der Technik zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben worden ist, weist d. h. auchaluminierte Stahlblech (im folgenden manchmal mit "überzogenes Stahlblech" abgekürzt) eine Al-Si-Überzug-Metallschicht (im folgenden manchmal mit "Überzugschicht" abgekürzt) auf der Oberfläche des Basismetall-Stahlbleches auf, wobei eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht (im folgen den manchmal mit "Legierungsschicht" abgekürzt) an der Grenzfläche zwischen dem Basismetall-Stahlblech und der Überzugschicht ausgebildet wird.
1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches und der durchschnittlichen maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht, sowie die Bewertung der Beständigkeit der Überzug-Metallschicht während einer Ziehbearbeitung zeigt. In 1 beträgt die Abscheidungsmenge des Überzugs des heißtauchaluminierten Stahlbleches 50-160 g/m² als Gesamtmenge der Abscheidung sowohl auf der vorderen als auch der hinteren Seite. Die Dicke T der Legierungsschicht ist definiert als der Abstand der imaginären Mittellinie CL, die die durchschnittliche Dicke repräsentiert, vom Basismetall-Stahlblech in Richtung der Blechdicke, wie in 2 gezeigt ist. Längs der y-Achse in 1 sind die durchschnittlichen Dicken der Legierungsschichten angetragen, die durch beobachten der Legierungsschichten in drei Sichtfeldern mit einem Rasterelektronenmikroskop mit 2.000-facher Vergrößerung und Messen der Dicken Ts der Legierungsschichten, wie oben definiert, in den entsprechenden Sichtfeldern, um die durchschnittliche Dicke T zu ermitteln, berechnet worden sind. Die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke jeder Legierungsschicht wird ermittelt, indem der Spalt G im Abstand längs der Richtung der Blechdicke zwischen dem Abschnitt der Legierungsschicht mit der größten Unebenheit und dem Abschnitt mit der geringsten Unebenheit gemessen wird.
Längs der x-Achse in 1 sind die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke Gs der Legierungsschichten angetragen, die durch Beobachten der Legierungsschichten in drei Sichtfel dern mit einem Rasterelektronenmikroskop mit 2.000-facher Vergrößerung und Messen der maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicken Gs der Legierungsschichten in den entsprechenden Sichtfeldern berechnet worden sind, um die durchschnittliche jeweilige maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke Gs der Legierungsschichten zu ermitteln. Hierbei zeigen die 3(1) bis (4), wie die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke Gs der Legierungsschichten für vier Typen von Querschnittsmustern der Legierungsschichten jeweils ermittelt werden. Markierungen, wie z. B. O, die in 1 gezeigt sind, sind Markierungen, die eine Bewertung der Beständigkeit der Überzugschichten gegenüber Abblättern repräsentieren, was in Tabelle 1 spezifiziert ist.
Tabelle 1
Aus 1 wird deutlich, daß mit kleinerer durchschnittlicher Dicke der Legierungsschicht und kleinerer durchschnittlicher maximaler Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht die Beständigkeit gegen Abblättern der Überzugschicht höher wird, so daß dann, wenn die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht groß ist, die Überzugschicht selbst dann abblättert, wenn die durchschnittliche Dicke der Überzugschicht nicht mehr als 5 μm beträgt, und dann, wenn die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht sehr klein ist, die Plattierungsschicht selbst dann nicht abblättert, wenn die durchschnittliche Dicke der Legierungsschicht 5 μm überschreitet.
Der Grund dafür, daß die Beständigkeit der Plattierungsschicht gegen Abblättern deutlich sowohl durch die durchschnittliche Dicke der Legierungsschicht als auch die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke beeinflußt wird, liegt darin, daß die Legierungsschicht sehr hart (Vickers-Härte: 600–800) und spröde ist, wobei die Unebenheitsdifferenz der Dicke zur Ausbildung einer Kerbe führt, die eine Konzentration der Beanspruchung während der Bearbeitung und dergleichen hervorruft. Es ist somit ratsam, sowohl die durchschnittliche Dicke als auch die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht zu reduzieren, um die Abblätterungsbeständigkeit der Plattierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches zu erhöhen. Bezüglich ihrer zulässigen Bereiche reicht die durchschnittliche Dicke der Legierungsschicht vorzugsweise von 1 bis 5 μm, während die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht von 0,5 bis 5 μm reicht.
Die Obergrenzen werden aus dem Grund festgelegt, daß die Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschicht schlecht ist, wenn die Werte die Obergrenzen überschreiten, und die Überzugschicht während der Preßbearbeitung abblättert. Die Untergrenzen sind aus dem Grund gesetzt, daß das Eintauchen in das Heißtauch-Al-Si-Bad unvermeidbar zu einer Erhöhung der Dicke der Legierungsschicht führt, wobei dies extrem erschwert, die durchschnittliche Dicke der Legierungsschicht und die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht auf weniger als die Untergrenzen hin sichtlich der Herstellung zu reduzieren. Ferner sind die besonders bevorzugten zulässigen Bereiche diejenigen, in denen kein Abblättern der Überzugschicht auftritt, wie in 1 gezeigt ist, d. h. 1–3 μm für die durchschnittliche Dicke der Legierungsschicht (im folgenden nur als "Legierungsschichtdicke" bezeichnet) und 0,5–3 μm für die durchschnittliche maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht (im folgenden nur als "maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht" bezeichnet).
Da, wie oben beschrieben worden ist, das mit Aluminium überzogene Stahlblech gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl eine gesteuerte Legierungsschichtdicke als auch eine gesteuerte maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht aufweist, ist die Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschicht sehr hoch im Vergleich zu mit Aluminium überzogenen Stahlblechen des Standes der Technik, bei denen nur die Legierungsschichtdicke gesteuert ist. Dies dient dazu, ein Abblättern der Überzugschicht selbst dann zuverlässig zu verhindern, wenn sie einer starken Preßbearbeitung unterworfen wird, wie z. B. einem Ziehen oder einem Abstreckziehen.
4 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Legierungsschicht-Steuervorrichtung für ein kontinuierliches heißtauchaluminiertes Stahlblech (im folgenden nur als "Legierungsschicht-Steuervorrichtung" bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, während 5 ein vereinfachtes schematisches Diagramm ist, das die Hauptabschnitte der Heißtauchaluminierungsstraße zeigt. Die Legierungsschicht-Steuervorrichtung 11 besteht aus einem Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel 13, einem Geschwindigkeiterfassungsmittel 14, einem Durchflußmengenerfassungsmittel 15, einem Durchflußmengensteu ermittel 20, einem Geschwindigkeitssteuermittel 21, einem Festlegungsmittel 17, einem Operationsmittel 18 und einem Steuermittel 19. Die Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Steuern der Legierungsschichtdicke T und des Querschnittsmusters des heißtauchaluminierten Stahlbleches 28.
Nachdem ein Basismetall-Stahlblech 23 einem Ausglühen und einer Reduktionsreinigung in einem reduzierenden Ausglühofen 22 der Heißtauchaluminierungsstraße unterworfen worden ist, wird es über eine heiße Reiterwalze 31a und einen Ausguß 24 transportiert und in ein Heißtauch-Al-Si-Aluminierungsbad 25 an der Position Al geführt. Der reduzierende Ausglühofen 22 ist mit einer Vorheizzone 22a, einem nichtoxidierenden Ofen 22b, einer Heizzone 22c, einer Kühlzone 22d und einer einstellbaren Kühlzone 22e versehen, die in dieser Reihenfolge vom stromaufseitigen Ende ausgehend angeordnet sind, wobei der Raum innerhalb des Ofens, der stromabseitig des nichtoxidierenden Ofens 22b angeordnet ist, mit einem reduzierenden Atmosphärengas wie z. B. AX-Gas (H₂: 75%, N₂: 25%) versorgt wird. Die Zusammensetzung des Heißtauch-Al-Si-Aluminierungsbades 25 ist so eingestellt, daß sie einen Si-Gehalt von 3–13 Gew.-% aufweist, wobei die Badtemperatur zwischen derem Schmelzpunkt und 70°C über derem Schmelzpunkt gehalten wird. Das Aluminierungsbad 25 ist in einem überzogenen Gefäß 25a, das aus Gußeisen hergestellt ist, aufgenommen. Das Basismetall-Stahlblech 23, das in das Aluminierungsbad 25 geführt wird, wird vertikal über eine Tauchwalze 26 in das Bad 25 transportiert und an der Position B1 aus dem Bad 25 herausgeführt.
Das heißtauchaluminierte Stahlblech 28, das im Aluminierungsbad 25 überzogen worden ist, unterliegt einer Einstellung des Abschei dungsmaßes des Überzugs durch eine Gasabstreifeinheit 27, die unmittelbar oberhalb des Aluminierungsbades 25 angeordnet ist, und wird zwangsweise mittels Strahlen eines Kühlmittels, wie z. B. Luft, in einer Kühlungseinheit 29 gekühlt, die oberhalb der Gasabstreifeinheit 27 angeordnet ist. Die Überzugschicht des gekühlten, überzogenen Stahlbleches 28 erstarrt am Ort C1 oberhalb der Kühlungseinheit 29 und ist zum Zeitpunkt seiner Ankunft an den oberen Walzen 30, die oberhalb des Ortes C1 platziert sind, auf eine solche Temperatur abgekühlt, daß es nicht an den oberen Walzen 30 verklebt. Hierbei kann das für die Abkühlung des überzogenen Stahlbleches 28 verwendete Kühlmittel eine Flüssigkeit (Wasser), ein gemischtes Fluid aus einer Flüssigkeit und einem Gas (Wasser und Luft) oder dergleichen sein.
Das überzogene Stahlblech 28, das um die oberen Walzen 30 gelaufen ist, wird vertikal nach unten transportiert, wobei es anschließend weiter stromabseitig über die Reiterwalzen 31b geführt wird. Die Reiterwalzen 31b sind mit einem Antriebsmotor 32 versehen; der Antriebsmotor 32 kann die Transportgeschwindigkeit des überzogenen Stahlbleches 28 einstellen. Außerdem wird die Zugkraft des überzogenen Stahlbleches 28 mit den heißen Reiterwalzen 31a und den Reiterwalzen 31b eingestellt. Hierbei weisen das überzogene Stahlblech 28 und das in das Aluminierungsbad 25 geführte Basismetall-Stahlblech 23 die gleiche Transportgeschwindigkeit auf. Ein Zentrifugalgebläse 33 ist mit der Kühlungseinheit 29 über einen Luftkanal 34 verbunden, wobei das Zentrifugalgebläse 33 der Kühlungseinheit 29 kühle Luft zuführt. Die Menge der zugefügten Kühlluft, genauer die Menge der der Kühlungseinheit 29 zugeführten Kühlluft, wird mit einem Durchflußmengensteuerventil 35 eingestellt, das am Luftkanal 34 vorgesehen ist. Hierbei sind die Transport strecke L1 (zwischen dem Eintauchort A1 und der Austrittsposition B1), die das überzogene Stahlblech 28 über die Tauchwalze 26 im Aluminierungsbad 25 zurückgelegt hat, und die Transportstrecke L2 des überzogenen Stahlbleches 28 zwischen der Oberfläche des Aluminierungsbades und der Austrittsposition der Kühlungseinheit 29 Werte, die in der Heißtauchaluminierungsanlage inhärent sind, während die Strecke L3 zwischen der Kühlungseinheit 29 und dem Erstarrungsort C1 eine Variable ist, die sich in Abhängigkeit von der Kühlluftmenge in der Kühlungseinheit 29 und der Transportgeschwindigkeit des überzogenen Stahlbleches 28 ändert.
Das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel 13 ist ein Mittel zum Erfassen des Ortes der vollständigen Erstarrung und umfaßt ein Temperaturverteilungserfassungsmittel 37a, ein Bilderzeugungsmittel 37b und ein Bildanzeigemittel 38. Das Temperaturverteilungserfassungsmittel 37a ist z. B. eine zweidimensionale Infrarotkamera und erfaßt die zweidimensionale Temperaturverteilung der Überzugschicht in einem Sichtfeld 41 und sendet Ausgangssignale an das Bilderzeugungsmittel 37b. Das Bildanzeigemittel 38 zeigt die zweidimensionale Temperaturverteilung der Überzugschicht als ein Bild in Reaktion auf die Ausgabe vom Bilderzeugungsmittel 37b an und erfaßt den Ort der Erstarrung der Überzugschicht mit Bezug auf das angezeigte Bild.
6 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm, das das Temperaturverteilungserfassungsmittel und das Bilderzeugungsmittel zeigt. Eine Infrarotkamera 37a als Temperaturverteilungserfassungsmittel umfaßt einen Infrarotfilter 43, eine Sammellinse 44 und eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) 45, wobei das Bilderzeugungsmittel 37b eine Pegelunterscheidungsschaltung 46 und einen Speicher 47 umfaßt. Die vom überzogenen Stahlblech 28 emittierten Infrarotstrahlen werden von der Sammellinse 44 über den Infrarotfilter 43 gesammelt und zu einem Bild auf der CCD 45 fokussiert. Die CCD 45 ist eine Anordnung von mehreren Photodetektoren in einer Matrix, wobei die Photodetektoren an den jeweiligen Orten elektrische Signale ausgeben, die den Infrarotintensitäten der gebildeten Bilder entsprechen. Die Ausgänge (Infrarotintensitäten LV) von den jeweiligen Photodetektoren werden zur Pegelunterscheidungsschaltung 46 für die Pegelunterscheidung auf der Grundlage vorgegebener Pegelunterscheidungswerte gesendet. Ein Pegelunterscheidungswert TS1 der Infrarotintensität, der einer Erstarrungsstarttemperatur entspricht, und ein Pegelunterscheidungswert TF1 der Infrarotintensität, die der Erstarrungsendtemperatur entspricht, sind für die Pegelunterscheidungsschaltung 46 voreingestellt. Somit werden die Infrarotintensitäten LVs in die folgenden drei Regionen (R1, R2 und R3) klassifiziert.
Tabelle 2
Genauer ist die Region R1 die Region, in der die Überzugschicht vollständig geschmolzen ist, die Region R3 die Region, in der die Überzugschicht vollständig erstarrt ist, und die Region R2 die Region, in der ein Feststoff und eine Flüssigkeit gemeinsam vorhanden sind. Die anhand des Pegels unterschiedenen Infrarotintensitäten LVs werden zum Speicher 47 gesendet und gespeichert. Die gespeicher ten Infrarotintensitäten LVs werden zum Bildanzeigemittel 38 gesendet, um auf einer Katodenstrahlröhre oder dergleichen als Bilder 41 angezeigt zu werden, die später beschrieben werden.
7 ist eine Ansicht, die ein Bild zeigt, das vom Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel angezeigt wird. Längs der x-Achse 39 sind die Orte längs der Blechbreite W des überzogenen Stahlbleches angetragen, während die y-Achse 40 die Orte längs der Transportrichtung des überzogenen Stahlbleches 28 relativ zur oberen Oberfläche der Kühlungseinheit 29 als Referenzoberfläche repräsentiert. Der unterste Punkt der y-Achse 40 in 7 entspricht daher dem Niveau der oberen Oberfläche der Kühlungseinheit 29, während die Oberseite der y-Achse 40 den stromabseitigen Teil in Transportrichtung des überzogenen Stahlbleches 28 repräsentiert.
Da die Kühlrate des überzogenen Stahlbleches 28 in Richtung seiner zwei Enden längs der Blechbreite W erhöht ist, erstarren die zwei Enden längs der Blechbreite W weiter stromaufseitig (untere Seite in 7) als der Mittelabschnitt längs der Blechbreite W. Die Kurve TS, die eine Isothermalkurve der Erstarrungsstarttemperaturen der Überzugschicht zeigt, und die Kurve TF, die die Isothermalkurve der Erstarrungsendtemperaturen der Überzugschicht zeigt, sind daher grob Parabeln, die nach oben ragen, wie in 7 gezeigt ist. Da der Erstarrungsabschlußort der Überzugschicht mit dem Ort der Spitze der Kurve TF übereinstimmt, die den Ort der endgültigen Erstarrung anzeigt, wird der Erstarrungsabschlußort der Überzugschicht ermittelt, indem mittels Differenzierung z. B. der Ort Z längs der y-Achse 40 ermittelt wird, an dem die Kurve TF eine Steigung von 0° aufweist, und Umsetzen der Strecke Z auf dem Bild in eine wirkliche Strecke L3. In 7 ist hierbei die Region R1 die Region stromaufseitig der Kurve TS, die Region R3 die Region stromabseitig der Kurve TF und die Region R2 die Region zwischen den beiden Regionen.
Da das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel 13 den Erstarrungsabschlußort auf diese Weise mit Bezug auf die zweidimensionale Temperaturverteilung erfaßt, kann der Ort der endgültigen Erstarrung zuverlässig erfaßt werden, trotz seiner Bewegung längs der Blechbreite W und/oder in Transportrichtung, was eine genaue und zuverlässige Erfassung des Erstarrungsabschlußortes der Überzugschicht erlaubt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist das Geschwindigkeitserfassungsmittel 14 z. B. ein Impulsgenerator. Der Impulsgenerator 14 ist an den Reiterwalzen 31b vorgesehen und dient dazu, die Transportgeschwindigkeit des überzogenen Stahlbleches 28 auf der Grundlage der Anzahl von Impulsen, die für eine vorgegebene Zeitspanne gezählt werden, genau zu ermitteln. Das Durchflußmengenerfassungsmittel 15 ist ein Luftdurchflußmesser, der die Durchflußmenge der zum Kühlen des überzogenen Stahlbleches 28 verwendeten Luft erfaßt. Der Luftdurchflußmesser 15, der im Luftkanal 34 vorgesehen ist, erfaßt genau die Durchflußmenge der Kühlluft an der Seite der Kühlungseinheit 29 des Durchflußmengensteuerventils 35. Das Durchflußmengensteuermittel 20, das z. B. eine Luftdurchflußsteuervorrichtung ist, steuert z. B. die Durchflußmenge der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 in Reaktion auf den Wert, der für die Durchflußmenge der Kühlluft angewiesen wird. Die Geschwindigkeitssteuervorrichtung 21, die als Geschwindigkeitssteuermittel verwendet wird, steuert die Transportgeschwindigkeit des überzogenen Stahlbleches 28 auf der Grundlage des für die Transportgeschwindigkeit angewiesenen Wertes.
Das Festlegungsmittel 17 ist eine Tastatur oder dergleichen und setzt die Einstellungen für das Operationsmittel 18 und das Steuermittel 19 im voraus. Das Operationsmittel 18 ist z. B. ein Mikrocomputer und berechnet eine erste verstrichene Zeit vom Zeitpunkt des Eintauchens des Basismetall-Stahlbleches 23 in das Aluminierungsbad 25 bis zum Abschluß der Erstarrung der Überzugschicht, die durch das Bad gelaufen ist, und eine zweite verstrichene Zeit vom Zeitpunkt des Abschlusses der Führung des überzogenen Stahlbleches aus dem Aluminierungsbad bis zum Abschluß der Erstarrung der Überzugschicht. Das Steuermittel 19 ist z. B. ein Verarbeitungscomputer und steuert das Durchflußmengensteuermittel 20 und das Geschwindigkeitssteuermittel 21 so, daß die Dicke der Legierungsschicht und der Wert, der das Querschnittsmuster des überzogenen Stahlbleches 28 wiedergibt, mit den Sollwerten übereinstimmen. Hierbei ist der Wert, der das Querschnittsmuster wiedergibt, die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht oder der Punktwert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, wie später beschrieben wird.
8 ist ein Blockschaltbild, das die elektrische Konfiguration der Legierungsschicht-Steuervorrichtung zeigt. Das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel 13 erfaßt den Ort L3 des Abschlusses der Erstarrung der Überzugschicht und sendet den erfaßten Wert zum Operationsmittel 18. Das Geschwindigkeitserfassungsmittel 14 erfaßt die Transportgeschwindigkeit V des überzogenen Stahlbleches 28 und sendet den erfaßten Wert zum Operationsmittel 18 und zum Steuermittel 19, das eine Verarbeitungsschaltung ist. Das Festlegungsmittel 17 legt die Transportstrecken L1 und L2, die Werte sind, die in der Überzugsanlage 8 oder der Aluminierungsanlage inhärent sind, im Operationsmittel 18 fest, legt ein Maximum für die Durch flußmenge F der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 und ein Maximum für die Transportgeschwindigkeit V im Steuermittel 19 fest, und legt ferner eine Solldicke TA für die Legierungsschicht und einen Sollwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht im Steuermittel 19 fest. Das Durchflußmengenerfassungsmittel 15 erfaßt die Durchflußmenge F der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 und sendet den erfaßten Wert zum Steuermittel 19. Das Operationsmittel 18 berechnet die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit auf der Grundlage der erfaßten Werte des Erstarrungsabschlußortes L3 der Überzugschicht, der Transportgeschwindigkeit V und der Transportstrecken L1 und L2, und sendet die Ergebnisse zum Steuermittel 19.
Das Steuermittel 19 ist mit einem Speicher 19a, einem Legierungsschichtoperator 19b, einem Komparator 19c und einem Modifizierungswertoperator 19d ausgerüstet und verarbeitet die entsprechenden empfangenen Signale, um Steuerbefehlssignale auszugeben. Regressionsgleichungen, die später beschrieben werden, und andere sind im Speicher 19a im voraus gespeichert worden. Wie später beschrieben wird, repräsentieren die Regressionsgleichungen die Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Legierungsschicht, und die Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem Wert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt. Der Legierungsschichtoperator 19b setzt die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit, die vom Operationsmittel 18 ausgegeben werden, in die im Speicher 19a gespeicherten Regressionsgleichungen ein, um die Dicke der Legierungsschicht bzw. den Wert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, zu berechnen.
Der Komparator 19c führt einen Vergleich zwischen den Werten, die vom Legierungsschichtoperator 19b berechnet werden, und den jeweiligen Sollwerten, die vom Festlegungsmittel 17 gesetzt worden sind, durch und führt ferner Vergleiche zwischen den Ausgängen des Durchflußmengenerfassungsmittels 19 und des Geschwindigkeitserfassungsmittels 14 und der maximalen Durchflußrate der Kühlluft und der maximalen Transportgeschwindigkeit, die vom Festlegungsmittel 17 gesetzt worden sind, in Fällen durch, in denen die berechneten Werte nicht mit den Sollwerten übereinstimmen. Als Ergebnis wird dann, wenn die Durchflußmenge der Kühlluft niedriger ist als das Maximum, ein Signal zum Modifizieren der Durchflußmenge der Kühlluft ausgegeben, während ein Signal zum Modifizieren der Transportgeschwindigkeit ausgegeben wird, wenn die Durchflußmenge der Kühlluft das Maximum erreicht hat und die Transportgeschwindigkeit niedriger als das Maximum ist. Der Modifikationswertoperator 19d berechnet eine modifizierte Durchflußmenge der Kühlluft oder eine modifizierte Transportgeschwindigkeit in Reaktion auf die Ausgabe vom Komparator 19c, um ein Befehlssignal an das Durchflußmengensteuermittel 20 oder das Geschwindigkeitssteuermittel 21 auszugeben. Die vorangehende Verarbeitung wird wiederholt, bis die berechneten Werte mit den Sollwerten übereinstimmen.
In Reaktion auf die Ausgabe vom Steuermittel 19 stellt das Durchflußmengensteuermittel 20 das Durchflußmengensteuerventil 35 ein, um die Durchflußmenge der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 so zu steuern, daß sie mit dem angewiesenen Wert übereinstimmt. In Reaktion auf die Ausgabe vom Steuermittel 19 stellt das Geschwindigkeitssteuermittel 21 den Antriebsmotor 32 der Reiterwalzen 31b zum Steuern der Transportgeschwindigkeit so ein, daß der angewiesene Wert erreicht wird. Da die Legierungsschicht-Steuereinheit 11 auf diese Weise auf der Grundlage eines rationalen Algorithmus arbeitet, können die Dicke der Legierungsschicht des überzogenen Stahlbleches 28 und der Wert, der dessen Querschnittsmuster wiedergibt, genau gesteuert werden, so daß sie mit den Sollwerten übereinstimmen.
9 ist ein Korrlationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches zeigt. Die Dicke der erzeugten Legierungsschicht weist eine deutliche Korrelation erster Ordnung mit der Quadratwurzel der ersten verstrichenen Zeit auf, wobei deren Regressionsgleichung durch die folgende Gleichung (1) dargestellt wird, bei der die Dicke der Legierungsschicht durch T dargestellt wird und die Quadratwurzel der ersten verstrichenen Zeit t1 durch Rt1 dargestellt wird. T = 1,02 Rt1 (1)
Da der Korrelationskoeffizient der Regressionsgleichung (1) gleich 0,860 ist, wird die Korrelation als sehr hoch beurteilt. Die Dicke der Legierungsschicht nimmt daher ab, wenn die erste verstrichene Zeit kürzer wird (die Erstarrungszeit wird kürzer). Hierbei ist die Regressionsgleichung (1) im voraus im Speicher 19a des Steuermittels 19 gespeichert worden. Die Korrelation zwischen der Dicke der erzeugten Legierungsschicht und der ersten verstrichenen Zeit kann wie folgt erklärt werden.
Die Herstellung der Legierungsschicht des überzogenen Stahlbleches ist das Ergebnis der Diffusion der Fe-Atome im Basismetall-Stahlblech in die Überzugschicht. In Fällen, in denen der Diffusionskoeffizient D im zweiten Fickschen Gesetz der Diffusion unabhängig vom Ort konstant ist, wird das Gesetzt durch Gleichung (2) repräsentiert. Wenn berücksichtigt wird, daß die Diffusionsstrecke kürzer ist als der ursprüngliche Verteilungszustand der Konzentration (in Wirklichkeit gibt es wenige Fälle, in denen die Legierungsschicht so weit wächst, daß sie die Oberfläche der Überzugschicht erreicht, weshalb die Dicke der Legierungsschicht klein ist im Vergleich zur gesamten Überzugschicht), kann die Lösung der Gleichung (2) durch Gleichung (3) auf der Grundlage einer Gaußschen Fehlerfunktion dargestellt werden. δc/δt = Dδ2c/δx2 (2) wobei c = Fe-Konzentration, t = Zeit, d = Diffusionskoeffizient, und x = Abstand von der Oberfläche. (Cx – Co)/(Cs – Co) = 1 – erf(x/2√(Dt)) (3) wobei Cs = Fe-Konzentration in der Grenzfläche zwischen dem Basismetall-Stahlblech und der Überzugschicht, Cx = Fe-Konzentration an dem Punkt mit einem Abstand x von der Oberfläche des Basismetall-Stahlbleches, und Co = anfängliche Fe-Konzentration der Überzugschicht.
Die durch Cs repräsentierte Fe-Konzentration kann mit 100% angenommen werden, da die von Co repräsentierte Fe-Konzentration mit 0% angenommen werden kann und die Fe-Konzentration in der Wachstumsfront des heißtauchaluminierten Stahlblechprodukts mit näherungsweise 30% gemessen wird. Somit wird die Gleichung (3) als die folgende Gleichung (4) dargestellt, indem 100,0 und 30 für Cs, Co und Cx in Gleichung (3) eingesetzt werden. Hierbei wird y, das erf(y) = 0,7 erfüllt, mit 0,733 gemäß Gleichung (5) ermittelt, die im folgenden gegeben ist und eine Gaußsche Fehlerfunktion ist. Das Einsetzen dieses Wertes in Gleichung (4) führt zu Gleichung (6). erf(x/(2√(D·t))) = 0,7 (4) erf(y) = 2/√π ∫0yexp(–x2)dx (5) x = 1,466 × √D·√t (6)
Obwohl der Diffusionskoeffizient D [= Do exp(Q/RT)] eine Funktion der Temperatur ist, kann er außerdem als nahezu konstant betrachtet werden, solange die Erstarrungszeit nur innerhalb eines Bereiches variiert, der während des praktischen Betriebes für eine kontinuierliche Heißtauchaluminierungsstraße zutrifft. Dies liegt daran, daß die Überzugsbäder (Aluminierungsbäder) im praktischen Gebrauch so gesteuert werden, daß sie einen vorgegebenen Bereich von Temperaturen (eine Solltemperatur ± ca. 15°C) zu allen Zeiten einhalten, und die Badzusammensetzungen so gesteuert werden, daß sie ebenfalls konstant gehalten werden, weshalb angenommen werden kann, daß die Erstarrungstemperatur der Überzugschicht nahezu konstant ist und die durchschnittliche Temperatur der Überzugschicht während der Erstarrung unabhängig von der Kühlungsrate konstant ist. Folglich kann D als eine Konstante betrachtet werden, wobei die Gleichung (6) als die folgende Gleichung (7) ausgedrückt werden kann, indem 1,466 × √D durch einen Koeffizienten a ersetzt wird. x = α√t (7) wobei x = Legierungsschichtdicke (cm), t = Zeit (s), und α = Koeffizient (√(cm²/s)).
Gleichung (7) zeigt, daß die Dicke x der erzeugten Legierungsschicht proportional zur Quadratwurzel t der Zeit ist. Da hierbei die Diffusion in Flüssigkeiten stärker beschleunigt wird als in Feststoffen, kann die Reaktion für die Erzeugung der Legierungsschicht (Infiltration der Fe-Atome im Basismetall-Stahlblech in die Überzugschicht durch Diffusion) unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Kurzzeit-Verarbeitungsanlage wie z. B. einer kontinuierlichen Heißtauchaluminierungsstraße, als proportional zur Quadratwurzel der Zeit betrachtet werden, während der die Überzugschicht sich in einem flüssigen Zustand befindet (die Zeit, die ab dem Zeitpunkt des Führens des Basismetall-Stahlbleches in das Überzugsbad bis zum Zeitpunkt des Abschlusses der Erstarrung der Überzugsmetallschicht, die das Bad durchlaufen hat, verstreicht). Hinsichtlich dieser Betrachtungen ist das Ergebnis der Korrelation der Dicke der Überzugschichten von überzogenen Stahlblechen (Materialtypen: extrem kohlenstoffarmer titanhaltiger Stahl, beruhigter Aluminium-Stahl mit mittleren und geringem Kohlenstoffgehalt, unberuhigter Stahl und dergleichen; Blechdicke: 0,4–3,2 mm; Überzugschichtdicke: 10–45 μm; auf einer einzigen Oberfläche), die derzeit hergestellt werden, mit dem Quadratwurzeln der ersten verstrichenen Zeiten im Konelationsdiagramm der 9 gezeigt (a in Gleichung (7) = 1,02 (√(μm²)s))).
Der Diffusionskoeffizient d = 4,98·10^–9 (cm²/s) wird aus dem Ergebnis berechnet. Da bekannt ist, daß Metalle mit flächenzentrierten kubischen Gittern üblicherweise selbst Diffusionskoeffizienten von 10^–8 – 10^–9 cm²/s an ihren Schmelzpunkten aufweisen, wird der obenerwähnte Wert von D als ein geeigneter Wert beurteilt.
Da die Korrelation zwischen der Legierungsschichtdicke und der ersten verstrichenen Zeit, die in 9 gezeigt ist, unabhängig vom Materialtyp des Basismetall-Stahlbleches, der Blechdicke, der Blechtemperatur und der Überzugschichtdicke und dergleichen angewendet werden kann, kann die Dicke der erzeugten Legierungs schicht genau gesteuert werden, indem lediglich die erste verstrichene Zeit aufgrund der Korrelation eingestellt wird, ohne daß es notwendig ist, die Dicke des Basismetall-Stahlbleches und die Kühlungsrate, die sich auf die Schichtdicke bezieht, zu berücksichtigen, und ohne daß es notwendig ist, die Blechtemperatur während des Eintauchens in das Überzugsbad einzustellen oder problematische Maßnahmen zu ergreifen, wie z. B. eine Vorbeschichtung der Stahlblechoberfläche mit einer spezifischen Metallschicht.
10 ist ein Korrelationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und der maximalen Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht des heißtauchaluminierten Stahlbleches zeigt. Die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht bezieht sich auf die Werte, die das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergeben, das wie in 3 gezeigt ermittelt wird. Die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht weist eine offensichtliche Korrelation erster Ordnung mit der zweiten verstrichenen Zeit auf, wobei die Regressionsgleichung als die folgende Gleichung 8 wiedergegeben werden kann, wenn die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht durch G repräsentiert wird und die Quadratwurzel der zweiten verstrichenen Zeit durch Rt2 repräsentiert wird. G = 1,113 Rt2 – 0,094 (8)
Da der Korrelationskoeffizient r der Regressionsgleichung gleich 0,758 ist, ist die Korrelation sehr hoch. Die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht nimmt daher ab, um ein flaches Querschnittsmuster zu schaffen, wenn die zweite verstrichene Zeit verkürzt wird (oder die Erstarrungszeit verkürzt wird).
11 ist ein Konelationsdiagramm, das die Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht darstellt. Der Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht bezieht sich auf die Werte, die das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergeben: das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wird in einen 5-Ebenen-Punktwert eingeordnet, wie in den 12(1) bis (5) gezeigt ist. Genauer gibt der Punktwert 1 des Punktwerts der ersten Ebene das Querschnittsmuster der 12(1) wieder, das die größte Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht aufweist, während der Punktwert 5 das Querschnittsmuster der 12(5) wiedergibt, das die flachste Legierungsschicht ist.
11 zeigt, daß das Querschnittsmuster der Legierungsschicht eine klare Korrelation mit der zweiten verstrichenen Zeit aufweist, wobei eine kürzere zweite verstrichene Zeit (eine kürzere Erstarrungszeit) zur Ausbildung eines flacheren Querschnittsmusters führt. Da wie oben beschrieben sowohl die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht als auch der Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, eine Korrelation mit der zweiten verstrichenen Zeit aufweisen, kann das Querschnittsmuster der Legierungsschicht so gesteuert werden, daß es einen höheren Grad an Flachheit aufweist, indem die zweite verstrichene Zeit eingestellt wird. Hierbei sind die Regressionsgleichung (8) und die Korrelation der 11 im voraus im Speicher 19a des Steuermittels 19 gespeichert worden. Die Korrelation zwischen dem Querschnittsmuster der Legierungsschicht und der zweiten verstrichenen Zeit kann wie folgt erklärt werden.
13 ist eine Ansicht, die die Verteilung der Konzentrationen der Komponenten der Legierungsschicht zeigt. Ein Vergleich der Verteilungen der Fe- und Si-Konzentrationen in flachen Abschnitten der Legierungsschichten zwischen einer Legierungsschicht mit großer Querschnittsunebenheit (die dem Punktwert "1" in 12 entspricht), wie in 13(1) gezeigt ist, und einer flacheren Legierungsschicht (die dem Punktwert "4" entspricht), wie in 13(2) gezeigt ist, zeigt, daß die zwei Fe-Konzentrationen sich kaum voneinander unterscheiden und etwa gleich 30% sind, wobei die Si-Konzentrationen in den Abschnitten der Legierungsschichten, die sich nahe der Grenzflächen mit dem Basismetall-Stahlblechen (Position E2 und Position E3) befinden, nahezu identisch sind und etwa 12% betragen. Die Si-Konzentration in der Größenordnung von 17% in einem vorstehenden Abschnitt (Position A2) des Querschnitts mit einer größeren Unebenheit zeigt, daß der Abschnitt reicher an Si ist als der entsprechende Abschnitt der flacheren Legierungsschicht.
Wenn diese Si-Konzentrationsverteilung mit Bezug auf das Al-Si-Gleichgewichtdiagramm der 14 betrachtet wird, ist, da ein Primärkristall α (die Löslichkeitsgrenze von Si beträgt 1–2 Gew.-%, was geringer ist als die Si-Konzentration im Aluminierungsbad) ausfällt, während während des Prozesses der Erstarrung der Al-Si-Überzugschicht Si in die Schmelze ausgetragen wird, die Si-Konzentration im endgültigen Festkörperabschnitt der Schmelze höher als in den anderen Abschnitten.
Der Prozeß der Erstarrung wird nun durch Vergleichen des Falles, in dem die Erstarrungszeit der Überzugschicht sehr lang ist, und des Falles, in dem die Erstarrung in einer kurzen Zeit abgeschlossen ist, erläutert. Wenn die Erstarrungszeit lang ist, da die Si-Atome ausrei chend Zeit haben, sich mittels Dispersion durch die Schmelze zu bewegen, und eine zufriedenstellende Verteilung der Si-Atome zwischen dem Primärkristall und der Lösung eingerichtet wird, werden die Primärkristalle α groß, während Si in den nicht erstarrten Abschnitten der Schmelze L verdichtet wird, wie in 15(1) gezeigt ist. Als Ergebnis wird das Wachstum der Legierungsschicht (Diffusion der Fe-Atome) auf dem Abschnitt der Oberfläche des Basismetall-Stahlbleches, der mit dem Primärkristall α in Kontakt ist, verzögert (aufgrund einer Feststoff/Feststoff-Diffusionsreaktion), während die Fe-Atome im Basismetall-Stahlblech in die Legierungsschicht diffundieren, was zu einem schnellen Wachstum auf dem Abschnitt der Oberfläche des Basismetall-Stahlbleches, der nicht mit dem Primärkristall α in Kontakt ist, führt (aufgrund einer Feststoff/Flüssigkeits-Diffusionsreaktion). Die abschnittsabhängige Differenz in den Diffusionsreaktionsraten führt zur Ausbildung eines ungleichmäßigen Querschnittsmusters der Legierungsschicht. Der Grad der Unebenheit nimmt zu, wenn die Erstarrungszeit verlängert wird.
Wenn andererseits die Erstarrungszeit kurz ist, wird die Bewegung der Si-Atome in der Schmelze und im Primärkristall mittels Diffusion verhindert, wobei viele Primärkristalle α erzeugt werden und die Erstarrung mit einer großen Anzahl von feinen Primärkristallen α fortschreitet, die gleichmäßig über die Schmelze L verteilt sind, wie in 15(2) gezeigt ist. Im Gegensatz zu dem Fall, in dem die Erstarrung langsam fortschreitet, ist dementsprechend die Differenz der Wachstumsraten der Abschnitte der Legierungsschicht reduziert, wobei dies zur Ausbildung eines Querschnittsmusters mit einem geringeren Grad an Unebenheit führt (ein flacheres Querschnittsmuster).
16 ist ein Flußdiagramm, das die Operation der Legierungsschicht-Steuervorrichtung zeigt. Ein Verfahren zum Steuern einer Legierungsschicht auf einem heißtauchaluminierten Stahlblech wird im folgenden mit Bezug auf 16 erläutert. Im Schritt s1 werden die Sollwerte, die in der Anlage und den Einstellungen inhärenten Werte vor der Steuerung der Legierungsschicht initialisiert. Als Sollwerte werden ein Sollwert TA für die Dicke der Legierungsschicht, ein Sollwert GA für die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht und ein Sollpunktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht auf vorgegebene Werte initialisiert. Diese Sollwerte werden in Abhängigkeit von der Abscheidungsmenge des Überzuges, des Grades der Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschicht, die von den Verbrauchern für die Preßbearbeitung gefordert wird, und dergleichen bestimmt. Die Sollwerte umfassen z. B. TA = 4 μm, GA = 5 μm und den Punktwert für das Querschnittsmuster = 4. Als Werte, die in der Anlage inhärent sind, werden die Transportstrecken L1 und L2, eine maximale Durchflußmenge MAX für die Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 und eine maximale Transportgeschwindigkeit VMAX für das überzogene Stahlblech 28 auf Werte initialisiert, die durch Spezifikationen der Heißtauchaluminierungsstraße bestimmt sind. Die Festlegungen, die einen Luftdurchflußmodifikationswert ΔF und einen Geschwindigkeitsmodifikationswert ΔV umfassen, werden auf Werte initialisiert, die auf der Grundlage der früheren Leistungsfähigkeit ermittelt werden. Hiervon sind der Luftdurchflußmodifikationswert ΔF und der Geschwindigkeitsmodifikationswert ΔV Einheitsmodifikationswerte, die verwendet werden, um die Durchflußmenge der Kühlluft und die Transportgeschwindigkeit schrittweise zu modifizieren; gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Modifikationswerte häufig als Inkrementmodifikationswerte verwendet, um die Erstarrungszeit der Überzugschicht zu verkürzen, wie später beschrieben wird.
Im Schritt s2 werden jeweils der Erstarrungsabschlußort L3 der Überzugschicht, die Transportgeschwindigkeit V des überzogenen Stahlbleches 28 und die Durchflußmenge F der Kühlluft der Kühlungseinheit 29 erfaßt. Die Erfassung wird mit dem Erstanungslokalisierungs-Erfassungsmittel 13, dem Geschwindigkeiterfassungsmittel 14 und dem Durchflußmengenerfassungsmittel 15 durchgeführt. Im s3 werden die erste verstSchritt richene Zeit t1 und die zweite verstrichene Zeit t2 berechnet. Die Berechnung der ersten und der zweiten verstrichenen Zeiten t1 und t2 wird vom Operationsmittel 18 gemäß den Gleichungen (9) und (10) durchgeführt, die im folgenden angegeben sind. t1 = (L1 + L2 + L3)/V (9) t2 = (L2 + L3)/V (10)
Im Schritt s4 werden die Dicke T der Legierungsschicht des überzogenen. Stahlbleches 28 und die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G berechnet. Deren Berechnung wird durchgeführt, indem die verstrichenen Zeiten t1 und t2, die im Schritt s3 berechnet worden sind, in die Regressionsgleichungen (1) und (2) eingesetzt werden, die oben definiert worden sind. Hierbei kann die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht durch den Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht ersetzt werden. In diesem Fall wird der Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht, der der zweiten verstrichenen Zeit t2 entspricht, auf der Grundlage der in 11 gezeigten Korrelation ermittelt.
Im Schritt s5 wird beurteilt, ob die Dicke T der Legierungsschicht, die im Schritt s4 berechnet worden ist, nicht größer ist als der Sollwert TA. Die Verarbeitung rückt zum Schritt s6 vor, wenn die Beurteilung positiv ist, und rückt zum Schritt s7 vor, wenn die Beurteilung negativ ist. Im Schritt s6 wird beurteilt, ob die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht, die im Schritt s4 berechnet worden ist, nicht größer ist als der Sollwert GA. Wenn die Beurteilung positiv ist, wird, da sowohl die Dicke T als auch die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht als übereinstimmend mit den Sollwerten ermittelt werden, die Heißtauchaluminierung fortgesetzt, woraufhin der Prozeß zum Schritt s13 vorrückt. Wenn die Beurteilung im Schritt s6 negativ ist, rückt der Prozeß zum Schritt s7 vor.
Im Schritt s7 wird beurteilt, ob die Durchflußmenge F der Kühlluft, die im Schritt s2 erfaßt worden ist, kleiner ist als die maximale Durchflußmenge MAX der Kühlluft. Wenn die Beurteilung positiv ist, rückt der Prozeß, da die Erstarrungszeit durch Erhöhen der Durchflußmenge der Kühlluft verkürzt werden kann, zum Schritt s8 vor, um die Durchflußmenge der Kühlluft zu modifizieren. Im Schritt s8 wird eine modifizierte Durchflußmenge F1 der Kühlluft ermittelt. Die modifizierte Kühlflußmenge F1 der Kühlluft wird gemäß Gleichung (11), die im folgenden angegeben ist, auf der Grundlage der Durchflußmenge F der Kühlluft, die im Schritt s2 erfaßt worden ist, und des Luftdurchflußmodifikationswertes AF berechnet, der im Schritt s 1 gesetzt worden ist. F1 = F + ΔF (11)
Der Prozeß rückt zum Schritt s12 vor, nachdem die modifizierte Durchflußmenge F1 der Kühlluft berechnet worden ist. Wenn die s7 negativ ist, rückt der Prozeß zum SchBeurteilung im Schritt ritt s9 vor bei der Beurteilung, daß die Durchflußmenge der Kühlluft das Maximum erreicht hat, und somit die Erstarrungszeit nicht mehr durch Einstellen der Durchflußmenge der Kühlluft verkürzt werden kann. Im Schritt s9 wird beurteilt, ob die Transportgeschwindigkeit V geringer ist als die maximale Transportgeschwindigkeit VMAX. Wenn die Beurteilung positiv ist, da die Transportgeschwindigkeit erhöht werden kann, um die Erstarrungszeit zu verkürzen, rückt der Prozeß zum Schritt s10 vor, um die Transportgeschwindigkeit zu modifizieren. Im Schritt s10 wird die modifizierte Transportgeschwindigkeit V1 ermittelt. Die modifizierte Transportgeschwindigkeit V wird gemäß Gleichung (12) berechnet, die im folgenden angegeben ist, auf der Grundlage der Transportgeschwindigkeit V, die im Schritt s2 erfaßt wird, und des Geschwindigkeitsmodifikationswertes V, der im Schritt s1 gesetzt worden ist. V1 = V + ΔV (12)
Der Prozeß rückt zum Schritt s12 vor, nachdem die modifizierte Transportgeschwindigkeit V1 berechnet worden ist. Im Schritt s12 wird die Durchflußmenge F der Kühlluft oder die Transportgeschwindigkeit V modifiziert. Das heißt, wenn die Beurteilung im Schritt s7 positiv ist, wird die Durchflußmenge F der Kühlluft modifiziert, während die Transportgeschwindigkeit V in den Fällen modifiziert wird, in denen die Beurteilung im Schritt s7 negativ ist und in Schritt s9 positiv ist. Die Modifikation der Durchflußmenge F der Kühlluft wird durch Einstellen des Ventilöffnungsgrades des Durchflußmengensteuerventils 35 der Kühlungseinheit 29 durchgeführt, so daß die Durchflußmenge F der Kühlluft gleich der modifizierten Durchflußmenge F1 der Kühlluft, die im Schritt s8 ermittelt worden ist, ist. Die Transportgeschwindigkeit V wird modifiziert, indem die Drehzahl des Antriebsmotors 32 für die Reiterwalzen 31b eingestellt wird, so daß die Transportgeschwindigkeit V gleich der im Schritt s10 ermittelten modifizierten Transportgeschwindigkeit V1 ist. Der Prozeß rückt zum Schritt s13 vor, nachdem die Modifikation im Schritt s12 abgeschlossen ist.
Wenn die Beurteilung im Schritt s9 negativ ist, rückt der Prozeß zu einem Schritt s11 vor, bei der Beurteilung, daß die Transportgeschwindigkeit das Maximum erreicht hat und somit die Erstarrungszeit nicht mehr verkürzt werden kann. Im Schritt s11 wird ein Alarm ausgelöst. Der Alarm wird mit einem visuellen Indikator wie z. B. einem blinkenden roten Lampenindikator oder mit einem akustischen Indikator wie z. B. einem Summer ausgelöst. Da d. h. auchaluminierte Stahlblech, für das ein Alarm ausgelöst worden ist, möglicherweise eine größere Dicke oder eine größere maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht als den Sollwert aufweist, wird das Blech einer genaueren Qualitätsuntersuchung unterzogen, um zu ergreifende Maßnahmen zu ermitteln. Der Prozeß rückt zum Schritt s13 vor, nachdem ein Alarm ausgelöst worden ist.
Im Schritt s13 wird beurteilt, ob die Steuerung der Legierungsschicht abgeschlossen ist. Diese Beurteilung wird auf der Grundlage der Tatsache durchgeführt, ob das Ende der Spule des heißtauchaluminierten Stahlbleches 28 die Kühlungseinheit 29 erreicht hat, an der die Steuerung durchgeführt wird. Wenn die Beurteilung negativ ist, wird die Steuerung fortgeführt, wobei der Prozeß zum Schritt s2 vorrückt. Die Schleife, die mit s2 beginnt und endet und über Schritt s13 führt, wird wiederholt, bis die Beurteilung im Schritt s13 positiv wird. In den Fällen, in denen die Beurteilung im Schritt s13 positiv ist, ist, da das Ende der Spule den Ort der Steuerung erreicht hat, die Steuerung für eine Spule der Legierungsschicht abgeschlossen.
Wie oben beschrieben worden ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Ort des Abschlusses der Erstarrung der Überzugschicht erfaßt, um die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit bis zum Abschluß der Erstarrung zu berechnen, wobei die Dicke T der Legierungsschicht, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der in 9 gezeigten Korrelation ermittelt wird, die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke G der Legierungsschicht oder der Punktwert für das Querschnittsmuster der Legierungsschicht, die der zweiten verstrichenen Zeit entsprechen, auf der Grundlage der in 10 oder 11 gezeigten Korrelation ermittelt wird, und die Durchflußmenge F der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 und/oder die Transportgeschwindigkeit V des überzogenen Stahlbleches 28, die die Betriebsbedingungen sind, wiederholt modifiziert werden, bis die berechneten Werte mit den Sollwerten übereinstimmen. Da die Steuerung der Legierungsschicht als Regelung ausgeführt wird, werden die Dicke und das Querschnittsmuster der Legierungsschicht genau und zuverlässig gesteuert. Genauer kann die Steuerung der Legierungsschicht so durchgeführt werden, daß die Schichtdicke nicht größer als 4 μm ist, die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke nicht größer als 4 μm ist und der Punktwert für das Querschnittsmuster nicht kleiner als 4 ist, indem die Durchflußmenge der Kühlluft und die Transportgeschwindigkeit so gesteuert werden, daß die erste verstrichene Zeit gleich 16 Sekunden oder weniger ist und die zweite verstrichene Zeit gleich 10 Sekunden oder weniger ist. Als synergetischer Effekt der Steuerung der Dicke der Legierungsschicht und der Steuerung des Querschnittsmuster der Legierungsschicht wird die Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschicht weiter erhöht, wobei dies zu einem größeren Grad an Zuverlässigkeit während einer starken Preßbearbeitung z. B. einem Ziehen oder einem Abstreckziehen führt. Somit können heißtauchaluminierte Stahlbleche mit hervorragender Abblätterungsbeständigkeit der (aluminierten) Überzugschichten effizient und zuverlässig gemäß der vorliegenden Ausführungsform herstellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann d. h. auchaluminierte Stahlblech 28 durch eine bloße Steuerung der Dicke der Legierungsschicht hergestellt werden, ohne die Notwendigkeit, sowohl die Dicke als auch das Querschnittsmuster der Legierungsschicht des überzogenen Stahlbleches 28 zu steuern. Da die Legierungsschicht-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform genau die gleiche ist wie die Legierungsschicht-Steuervorrichtung 11, sind Zeichnungen und Erläuterungen derselben weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden. Da außerdem das Flußdiagramm für die Operation der Legierungsschicht-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls das gleiche ist wie dasjenige der 16, mit Ausnahme der folgenden Punkte, sind Zeichnungen und eine Erläuterung desselben ebenfalls weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden. Genauer unterscheidet sich das Flußdiagramm für die vorliegende Ausführungsform von dem in 16 gezeigten Flußdiagramm dadurch, daß der Schritt s6 für die Beurteilung des Querschnittsmusters der Legierungsschicht weggelassen ist, wobei der Bezug auf die zweite verstrichene Zeit und die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht, die im Schritt s1, im Schritt s3 und im s4 gegeben ist, ebenfalls weggelassen ist.
Die Steuerung der Dicke der Legierungsschicht gemäß der vorliegen den Ausführungsform wird bewerkstelligt durch Erfassen des Erstarrungsortes der Überzugschicht, um die erste verstrichene Zeit bis zum Abschluß der Erstarrung zu berechnen, Ermitteln der Dicke T der Legierungsschicht, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der in 9 gezeigten Korrelation, und wiederholtes Modifizieren der Durchflußmenge F der Kühlluft in der Kühlungseinheit 29 und/oder der Transportgeschwindigkeit V des überzogenen Stahlbleches 28, die die Betriebsbedingungen sind, bis der berechnete Wert der Dicke der Legierungsschicht mit dem Sollwert übereinstimmt. Da die Steuerung der Legierungsschicht als Regelung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, wird die Dicke der erzeugten Legierungsschicht genau gesteuert. Genauer kann die Dicke der Legierungsschicht auf nicht mehr als 4 μm gesteuert werden, indem die Durchflußmenge der Kühlluft und die Transportgeschwindigkeit so gesteuert werden, daß die erste verstrichene Zeit gleich 16 Sekunden oder weniger ist. Somit kann die Dicke der Legierungsschicht in Abhängigkeit vom Grad der Abblätterungsbeständigkeit, die von den Verbrauchern für die Preßbearbeitung gefordert wird, gesteuert werden.
Um die Wirkung der Verhinderung des Wachstums der Legierungsschicht durch Zugabe von Si zu erzeugen, ist das Heißtauchaluminierungsbad, das gemäß der Erfindung verwendet wird, so ausgelegt, daß es eine Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3-13 Gew.-% aufweist, wobei für diesen Zweck der Si-Gehalt wenigstens 3 Gew.-% betragen muß und der Gehalt von 6 Gew.-% oder mehr die Wirkung der Verhinderung des Verlusts der in das Bad getauchten Elemente aufgrund einer durch Korrosion hervorgerufenen Auflösung erzeugt. Wenn andererseits der Gehalt 13 Gew.-% überschreitet, werden die Korrosionsbeständigkeit und die Bearbeit barkeit der Überzugsmetallschicht beeinträchtigt, weshalb 13 Gew.-% als Obergrenze festgelegt wird. Die Badzusammensetzung kann in einer Weise eingestellt werden, die von der herkömmlichen Operation für die kontinuierliche Heißtauchaluminierung nicht wesentlich verschieden ist. Obwohl das Al-Si-Legierungsbad üblicherweise Fe enthält, das als unvermeidbare Verunreinigung mit einem Anteil von etwa 5 Gew.-% vorhanden ist, werden hierbei die Wirkungen der Erfindung aufgrund der Anwesenheit der Verunreinigung nicht beeinträchtigt.
Die Temperatur des Überzugsbades muß selbstverständlich höher sein als der Schmelzpunkt des Metalls, und ist für eine erhöhte Stabilität der Qualität der überzogenen Oberfläche vorzugsweise 20°C höher als der Schmelzpunkt. Die Obergrenze der Überzugsbadtemperatur ist so ausgelegt, daß sie 70°C höher ist als der Schmelzpunkt; aus dem Grund, daß Bäder bei höheren Temperaturen nicht nur zu Nachteilen in der Wärmewirtschaftlichkeit führen, sondern auch das Wachstum der Legierungsschicht beschleunigen, wodurch die Wirkung der Erfindung zur effektiven Steuerung des Wachstums der Legierungsschicht nicht erzeugt werden kann.
Es ist beachtenswert, daß die Erfindung Mittel zum Steuern der Dicke der Legierungsschicht und des Querschnittsmusters der Legierungsschicht schafft, die nicht nur für die Heißtauchaluminierung, sondern auch für andere kontinuierliche Heißtauchüberzugverfahren (z. B. Aluminium-Zink-Legierungs-Überzug, Zink-Aluminium-Legierungs-Überzug, Reinaluminium-Überzug und dergleichen) wirksam sind, und daß die Wirkung der Steuerung des Querschnittsmusters der Legierungsschicht besonders groß ist, wenn die Heißtauchbeschichtung mit einer Legierung von zwei oder mehr Ele menten mit gegenseitigen Löslichkeitsgrenzen bewirkt wird.
BEISPIELE
Unter Verwendung einer kontinuierlichen Heißtauchaluminierungsstraße wurde ein Basismetall-Stahlblech 23 in ein Aluminierungsbad transportiert, wobei ein aus dem Bad herausgeführtes überzogenes Stahlblech 28 in einer Kühlungseinheit 29 zwangsgekühlt wurde, um ein heißtauchaluminiertes Stahlblech herzustellen.
(A) Bedingungen zur Herstellungen der Teststahlbleche

(1) Typen der Basismetall-Stahlblechmaterialien

A: Titanhaltiges Stahlblech mit sehr geringem Kohlenstoffgehalt
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%): C ≤ 0,005, Si ≤ 0,10, Mn: 0,10–0,20, P ≤ 0,020, S ≤ 0,01, Al: 0,04–0,06, Ti: 0,05–0,07 und N ≤ 0,005.
Blechdicke: 0,4–3,2 mm
B: Beruhigtes Aluminiumstahlblech mit geringem Kohlenstoffgehalt
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%): C ≤ 0,08, Si ≤ 0,10, Mn: 0,10–0,40, P ≤ 0,020, S ≤ 0,030, Al: 0,02–0,06 und N ≤ 0,005.
Blechdicke: 0,7–2,2 mm
C: Beruhigtes Aluminiumstahlblech mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
Chemische Zusammensetzung (Gew.-%): C: 0,12-0,15, Si ≤ 0,10, Mn: 0,50–1,00, P ≤ 0,030, S ≤ 0,030, Al: 0,02–0,06 und N ≤ 0,005.
Blechdicke: 2,4–2,9 mm

(2) Transportgeschwindigkeit des überzogenen Stahlbleches: 50–140 m/min.
(3) Abscheidungsmenge des Überzugs: 15–35 μm (auf einer Seite)
(4) Bedingungen für die erzwungene Kühlung mit einer Kühlungseinheit über dem Aluminierungsbad Kühlmittel: Luft Injektionsdruck: 80–430 mmAq Injektionsrate: 400–2.400 m³/min.

(B) Bewertung der Legierungsschichten
sDie Dicken und die Querschnittsmuster der Legierungsschichten, die auf den jeweiligen überzogenen Teststahlblechen erzeugt wurden, wurden mit einem Rasterelektronenmikroskop (2.000-fache Vergrößerung) mit dem in den 2 und 3 gezeigten Verfahren gemessen und bewertet.
(C) Bewertung des Preßformens
Die Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschichten der jeweiligen Testexemplare wurde durch ein Tiefziehen-Preßformen (hydraulisch betätigter Typ) mit den folgenden Spezifikationen bewertet: Stempeldurchmesser: 85 mm, Rohlingsdurchmesser: 177 mm, Ziehtiefe: 40 mm, Radien der Gesenkschulter und der Stempelschulter: 4 mm.
Bewertung der Abblätterungsbeständigkeit: sa: kein Abblättern, a: geringes Abblättern, b: mittleres Abblättern, c: deutliches Abblättern.
Tabelle 3 listet die Bedingungen für die Herstellung der jeweiligen Testexemplare und die Ergebnisse der Herstellung (Punktwerte für die Legierungsschichten und Bewertung der Preßbearbeitbarkeit) auf. Die Dicken der erzeugten Legierungsschichten nehmen ab, wobei die Querschnittsmuster derselben flacher werden, wenn die ersten verstrichenen Zeiten und die zweiten verstrichenen Zeiten jeweils verkürzt werden. Alle Legierungsschichten der überzogenen Stahlbleche, die als Beispiele aufgelistet sind, wiesen Dicken von etwa 5 μm oder weniger, eine maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke von etwa 5 μm und Punktwerte für die Querschnittsmuster von 3 oder mehr auf; insbesondere diejenigen Testexemplare, für die kürzere zweite verstrichene Zeiten festgelegt wurden, wiesen eindeutig Querschnittsmuster mit hervorragender Flachheit zusätzlich zur Wirkung der Steuerung der Legierungsschichtdicke auf. Aufgrund der Wirkung der Steuerung der Dicken und der Querschnittsmuster der Legierungsschichten wiesen die überzogenen Stahlbleche eine hervorragende Abblätterungsbeständigkeit auf, die dazu beitrug, daß die Platten eine starke Bearbeitung beim Tiefziehen zufriedenstellend aushielten; es ist beachtenswert, daß kein Abblättern der Plattierungsschichten der Testexemplare (A.25, B.22 und C.22) mit besonders hervorragender Querschnittsebenheit während der Preßbearbeitung beobachtet wurde. Außerdem waren alle Überzugschichten glatt und attraktiv, und wiesen eine gute Oberflächenqualität auf (wenn sie durch visuelle Beobachtung bewertet wurden).
Im Gegensatz hierzu wiesen die überzogenen Stahlbleche, die als Vergleichsbeispiele aufgelistet sind, Legierungsschichten auf, die dick waren und deren Querschnitte sehr uneben waren, die eine schlechte Preßbearbeitbarkeit aufwiesen; das Testexemplar A.14 wies, obwohl es so eingestellt wurde, daß es eine kürzere erste verstrichene Zeit aufwies, eine dicke Legierungsschicht auf, da die Aluminierungsbadtemperatur zu hoch war (Schmelzpunkt plus ca. 83°C).
Obwohl die ersten verstrichenen Zeiten so gesteuert wurden, daß sie etwa 20 Sekunden oder weniger betrugen, und die zweiten verstrichenen Zeiten in den aufgelisteten Beispielen der Erfindung etwa 16 Sekunden oder weniger betrugen, können die ersten verstrichenen Zeiten und die zweiten verstrichenen Zeiten in Abhängigkeit von der Verwendung der überzogenen Stahlblechprodukte und des Niveaus der Abblätterungsbeständigkeit, die für die Preßbearbeitung erforderlich ist, geeignet festgelegt werden, um somit die gewünschte Wirkung der Steuerung der Dicke der Legierungsschichten zu erzeugen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da wie oben beschrieben worden ist bei dem heißtauchaluminierten Stahlblech gemäß der Erfindung sowohl die Legierungsschichtdicke als auch die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Legierungsschicht innerhalb geeigneter Bereiche gesteuert werden, ist die Abblätterungsbeständigkeit der Überzugschicht sehr hoch, wobei ein Abblättern der Überzugschicht selbst dann zuverlässig verhindert wird, wenn das Blech einer starken Bearbeitung wie z. B. einem Ziehen oder einem Abstreckziehen unterworfen wird.
Da außerdem die Legierungsschichtdicke gemäß der Erfindung genau gesteuert werden kann, kann die Legierungsschichtdicke in Abhängigkeit vom Grad der Abblätterungsbeständigkeit, die von den Verbrauchern für die Preßbearbeitung gefordert wird, gesteuert werden.
Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung eine effektive Steuerung der Dicke der erzeugten Legierungsschicht und eine Steuerung des Querschnittsmusters der Legierungsschicht auf ein flacheres Muster. Ferner besteht keine Notwendigkeit, die Blechdicke und dergleichen für die Steuerung der Legierungsschicht zu berücksichtigen, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik ohne Notwendigkeit zum Einstellen der Blechtemperatur während des Eintauchens des überzogenen Stahlbleches in das Überzugsbad oder zum Ergreifen problematischer Maßnahmen, wie z. B. einer Oberflächenbehandlung des Bleches mit einer Metallschicht, die Legierungsschicht viel genauer als im Stand der Technik gesteuert werden kann.
Da ferner die Legierungsschicht-Steuervorrichtung gemäß der Erfin dung eine genaue Steuerung der Legierungsschichtdicke und des Wertes, der dem Querschnittsmuster der Legierungsschicht entspricht, auf die gewünschten Werte erlaubt, kann die Qualität (Abblätterungsbeständigkeit) des heißtauchaluminierten Stahlbleches verbessert werden, wobei dies zu einem größeren Grad an Zuverlässigkeit während einer starken Preßbearbeitung wie z. B. dem Ziehen oder dem Abstreckziehen führt.
Da ferner gemäß der Erfindung das Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel die Temperaturverteilung des plattierten Stahlbleches in einer zweidimensionalen Weise erfaßt, wird der Ort der vollständigen Erstarrung zuverlässig ermittelt, selbst wenn er sich längs der Blechbreite oder in Richtung des Transports desselben bewegt, wobei dies zu einer genauen Erfassung des Erstarrungsabschlußortes der Überzugschicht führt.

Claims

Heißtauchaluminiertes Stahlblech, das eine Al-Si-Überzug-Metallschicht, die einen Si-Gehalt von 3-13 Gew.-% besitzt und auf die Oberfläche eines Grundmetall-Stahlblechs aufgebracht ist, sowie an der Grenzfläche zwischen dem Grundmetall-Stahlblech und der Überzug-Metallschicht eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht umfaßt, wobei die Fe-Al-Si-Legierungsschicht eine Dicke von 1–5 μm besitzt und die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke der Fe-Al-Si-Legierung 0,5–5 μm beträgt, wobei die maximale Unebenheitsdifferenz der Dicke jeder Legierungsschicht durch Messen des Abstandes in Richtung der Blechdicke zwischen dem Abschnitt der Legierungsschicht mit dem größten Wachstum und dem Abschnitt mit dem langsamsten Wachstum bestimmt wird.
Verfahren für die Herstellung eines kontinuierlichen heißtauchaluminierten Stahlblechs, das umfaßt: Führen eines Grundmetall-Stahlblechs in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3-13 Gew.-%, um eine Überzug-Metallschicht auf der Plattenoberfläche zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangsgekühlt wird, damit sie erstarrt, wobei die verstreichende Zeit zwischen dem Beginn des Eintau chens des Grundmetall-Metallblechs in das Aluminierungsbad und dem Abschluß der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die durch das Bad gegangen ist, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der verstrichenen Zeit und der Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht gesteuert wird, so daß die Dicke der Legierungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert sein kann.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die verstrichene Zeit durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs und/oder der Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit gesteuert wird.
Verfahren zum Herstellen eines kontinuierlichen heißtauchaluminierten Stahlblechs, das umfaßt: Führen eines Grundmetall-Stahlblechs in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3-13 Gew.-%, um eine Überzug-Metallschicht auf der Blechoberfläche zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangsgekühlt wird, damit sie erstarrt, wobei eine erste verstrichene Zeit zwischen dem Beginn des Eintauchens des Grundmetall-Stahlblechs in das Aluminierungsbad und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die sich durch das Bad bewegt hat, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht gesteuert wird, so daß die Dicke der Legierungsschicht kleiner als ein vorgegebener Wert sein kann; und eine zweite verstrichene Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das überzogene Stahlblech aus dem Aluminierungsbad herausgeführt wird, und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht auf der Grundlage der Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden Wert gesteuert wird, so daß der das Querschnittsmuster des Legierungsmetalls wiedergebende Wert mit einem vorgegebenen Wert in Übereinstimmung ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die erste verstrichene Zeit und die zweite verstrichene Zeit durch Einstellen der Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs und/oder der Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit gesteuert werden.
Legierungsschicht-Steuervorrichtung für ein kontinuierliches heißtauchaluminiertes Stahlblech, die ein Grundmetall-Stahlblech in ein Heißtauchaluminierungsbad einer Al-Si-Badzusammensetzung mit einem Si-Gehalt von 3-13 Gew.-% führt, um auf der Blechoberfläche eine Überzug-Metallschicht zu bilden, wobei an der Grenzfläche zwischen der Überzug-Metallschicht und dem Grundmetall-Stahlblech eine Fe-Al-Si-Legierungsschicht gebildet wird und die Überzug-Metallschicht mit der Hilfe einer über dem Bad angeordneten Kühlungseinheit zwangsgekühlt wird, damit sie erstarrt, wobei die Vorrichtung umfaßt: Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel, die den Ort, an dem die Erstarrung der Überzug-Metallschicht abgeschlossen ist, erfassen; Geschwindigkeitserfassungsmittel, die die Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs erfassen; Durchflußmengen-Erfassungsmittel, die die Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit erfassen; Durchflußmengen-Steuermittel, die die Durchflußmenge des Kühlmittels in der Kühlungseinheit steuern; Geschwindigkeitssteuermittel, die die Transportgeschwindigkeit des Grundmetall-Stahlblechs steuern; Festlegungsmittel, die die gewünschte Dicke der Fe-Al-Si-Legierungsschicht, den das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebenden gewünschten Wert, die Transportstrecke des überzogenen Stahls durch das Aluminierungsbad und die Transportstrecke des überzogenen Stahlblechs von der Oberfläche des Aluminierungsbades zum Auslaß der Kühlungseinheit festlegen; Operationsmittel, die eine erste verstrichene Zeit zwischen dem Eintauchen des Grundmetall-Stahlblechs in das Aluminierungsbad und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht, die sich durch das Bad bewegt hat, und eine zweite verstrichene Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das überzogene Stahlblech aus dem Bad herausgeführt worden ist, und dem Ende der Erstarrung der Überzug-Metallschicht auf der Grundlage von Werten, die durch die Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel und durch die Geschwindigkeitserfassungsmittel erfaßt werden, sowie auf der Grundlage der jeweiligen Transportstrecken, die durch die Festlegungsmittel festgelegt werden, berechnen; und Steuermittel, die in Reaktion auf Ausgangssignale von den Operationsmitteln die Dicke der Legierungsschicht, die dem berechneten Wert der ersten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der ersten verstrichenen Zeit und der Dicke der Legierungsschicht berechnen, den Wert, der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergibt, der seinerseits dem berechneten Wert der zweiten verstrichenen Zeit entspricht, auf der Grundlage der Korrelation zwischen der zweiten verstrichenen Zeit und dem das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiederge benden Wert berechnen und die Durchflußmengen-Steuermittel und/oder die Geschwindigkeitssteuermittel so steuern, daß die berechnete Dicke der Legierungsschicht und der das Querschnittsmuster der Legierungsschicht wiedergebende berechnete Wert mit entsprechenden Soll-Werten, die von den Festlegungsmitteln festgelegt werden, übereinstimmen.
Legierungsschicht-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Erstarrungslokalisierungs-Erfassungsmittel umfassen: Temperaturverteilungs-Erfassungsmittel, die die zweidimensionale Temperaturverteilung des überzogenen Stahlblechs erfassen; Bilderzeugungsmittel, die in Reaktion auf Ausgangssignale von den Temperaturverteilungs-Erfassungsmitteln ein Bild der zweidimensionalen Temperaturverteilung erzeugen; und Bildanzeigemittel, die das Bild der zweidimensionalen Temperaturverteilung in Reaktion auf Ausgangssignale von den Bilderzeugungsmitteln anzeigen und den Ort, an dem die Erstarrung der Überzug-Metallschicht abgeschlossen ist, durch Bezugnahme auf das angezeigte Bild erfassen.