JP2005113244A - 合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う際のメッキ均一性が優れており、また、ウォークやクーリングバックルが発生しない冷延鋼板を造り分けることができる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法を提供する。
【解決手段】冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置であって、前記焼鈍後の冷却帯に冷却ガスの吹き付け位置を調整するため板幅方向に分割された冷却ダンパーと、前記焼鈍後の冷却帯の上下に搬送ロールを加熱するロールチャンバーと、前記溶融亜鉛メッキ浴の前段に鋼板の端部を加熱するエッジ加熱ロールと、前記溶融亜鉛メッキ浴の後段に鋼板の端部を加熱する可動バーナとを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法に関する。
具体的には、冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法に関する。

合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する場合、メッキ浴に侵入する鋼板温度がメッキ特性に大きな影響を及ぼすことが知られており、特に、冷延後に焼鈍した鋼板を冷却処理する際に、鋼板の両端部は抜熱され易く、鋼板の中央部に比べて温度が低くなる傾向があり、板幅方向に合金化メッキが不均一になり、また、鋼板形状や通板制御性が悪化してウォークやクーリングバックルが発生するという問題点があった。
そこで、鋼板の幅方向の温度分布を均一化する方法に関して、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平１０−２５５５８号公報には、鋼帯の熱処理後段で、誘導加熱装置を有するハースロールを用いて、鋼帯幅方向両端部を中央部より加熱昇温して溶融亜鉛メッキ浴に導き、メッキを施し所定付着量に制御した後、加熱合金化処理することによって、均一な亜鉛−鉄合金化溶融メッキ鋼帯を製造する方法が開示されている。

また、特開２０００−２９７３３１号公報には、鋼板に冷却ガスを吹き付けるウインドボックスを２枚の仕切り板によって３室に分割することによって、鋼板の幅方向の風量分布を変えることができるガスジェット冷却装置が毎時されている。
さらに、特開２００１−２９４９４０号公報には、鋼板の幅サイズが幅広に変更された際に、鋼板の幅サイズに応じて鋼板の加熱範囲を調整し、冷却帯出側の鋼板幅方向の温度分布を均一にすることができる熱処理方法および装置が開示されている。
しかし、前述の従来技術は、いずれも鋼板の幅方向に均一に加熱・冷却するための単独の装置を開示するものであって、これらの装置を組み合わせて合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する装置構成や、メッキ鋼板と冷延鋼板とを造り分ける場合の装置配列については具体的な検討がなされていなかった。
特開平１０−２５５５８号公報 特開２０００−２９７３３１号公報 特開２００１−２９４９４０号公報

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決し、冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う際のメッキ均一性が優れており、また、ウォークやクーリングバックルが発生しない冷延鋼板を造り分けることができる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法を提供することを課題とする。

本発明は、前述の課題を解決するため鋭意検討の結果、鋼板の幅方向の温度分布を均一化して均一な合金メッキを施すことができ、また、ウォークやクーリングバックルが発生しない冷延鋼板を造り分けることができる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板を製造する具体的な装置構成およびその操業方法を見出したものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置であって、
前記焼鈍後の冷却帯に冷却ガスの吹き付け位置を調整するため板幅方向に分割された冷却ダンパーと、
前記焼鈍後の冷却帯の上下に搬送ロールを加熱するロールチャンバーと、
前記溶融亜鉛メッキ浴の前段に鋼板の端部を加熱するエッジ加熱ロールと、
前記溶融亜鉛メッキ浴の後段に鋼板の端部を加熱する可動バーナとを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置。
（２）前記エッジ加熱ロールと溶融亜鉛メッキ浴との中間にパス切換えロールを設置することにより、冷延鋼板を造り分けることを特徴とする（１）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置。
（３）（１）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法であって、
前記冷却ダンパーにおける冷却ガスの吹き付け位置を鋼板の板幅方向に分割した中央部とし、
前記ロールチャンバーの加熱温度を炉内温度から＋５０℃の範囲内とし、
前記鋼板の前記溶融亜鉛メッキ浴への侵入温度がその目標値の±５℃の範囲になるように前記エッジ加熱ロールの加熱温度を設定し、
前記溶融亜鉛メッキ浴を出た鋼板の端部を前記可動バーナのバーナノズルを追従させながら加熱することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法。
（４）冷延鋼板を製造する場合は前記エッジ加熱ロールと溶融亜鉛メッキ浴との中間でパスを冷延鋼板のラインに切換え、
前記冷却ダンパーにおける冷却ガスの吹き付け位置を鋼板の板幅と板厚に応じて変更し、
前記ロールチャンバーの加熱温度を鋼板の板幅と板厚に応じて設定することを特徴とする（３）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法。

本発明によれば、鋼板の幅方向の温度分布を均一化して均一な合金メッキを施すことができ、また、ウォークやクーリングバックルが発生しない冷延鋼板を造り分けることができる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置およびその操業方法を提供することができ、産業上有用な、著しい効果を奏する。

本発明の実施形態を図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の設備構成を示す図である。
図１において、１は鋼板、２はボトムロール、３はボトムロールチャンバー、
４は冷却ダンパー、５はトップロール、６はトップロールチャンバー、７はエッジ加熱ロール、８はパス切換えロール、９は幅方向板温計、１０はメッキポット、１１はシンクロール、１２はメッキ付着量制御装置、１３は可動バーナ、１４は合金化装置を示す。
本実施形態は、冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板と、メッキを施さない冷延鋼板とを造り分けることができる合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置であって、それぞれの鋼板を製造する場合について以下に述べる。

メッキ鋼板において、本工程では５００℃〜４６０℃程度まで冷却される。この際の課題は、鋼板の幅方向の温度差が±５℃以上になって、亜鉛メッキ後の合金化工程で亜鉛中のＦｅ濃度が変化して部分的にパウダリング等の問題が生じることを防止することである。特に鋼板の端部はこの問題が生じやすい。
＜合金化溶融亜鉛メッキ鋼板＞
まず、冷延後に焼鈍された鋼板１は図示されていない均熱帯から冷却帯に搬送され、ボトムロール２およびトップロール５との間を上下する間に冷却ダンパー４から冷却ガスを吹き付けることにより冷却される。
冷却ダンパー４は、図２に示すように、多数の空気噴出口を設けたウィンドボックスを鋼板の幅方向に例えば３分割した構造となっており、鋼板の中央部と端部とで鋼板に吹き付ける冷却ガス量を板幅方向に変えることができる。
図示されていない均熱帯を出た鋼板１は、この冷却ダンパー４によって、約５００℃から溶融亜鉛メッキ浴への侵入目標値の±５℃まで板幅方向に均一に冷却するために、冷却帯の前半における冷却ダンパー４の中央部分のみ開いて、その他の冷却ダンパー４は全閉とする。
これによって、冷却温度を適正にコントロールするとともに、鋼板端部の過冷却を防止することができるので、従来のような鋼板端部の過冷却による合金化の遅れを抑制し、板幅方向の合金化を均一にすることができる。

また、鋼板１が、鋼板搬送用のトップロール５およびボトムロール２に接触してロール表面から抜熱される際に、鋼板１の幅方向の温度分布が不均一となるため、トップロール５およびボトムロール２を収納するトップロールチャンバー６とボトムロールチャンバー３とをそれぞれ冷却帯の上下に設置し、トップロール５およびボトムロール２の周辺に棒状のヒーターを設置することによって、ロールを加熱する。
この棒状のヒーターによって、ロールが幅方向に均一に加熱され、特に鋼板端部が加熱されたロールに接することによって、鋼板１の幅方向に不均一な温度降下を防止することができる。この際、ロールチャンバーの設定温度は、炉温＋５０℃以内の範囲で制御することが好ましく、温度鋼板板厚が薄い場合の方が、鋼板１の端部過冷却が生じ易いので高くすることが好ましい。
次に、冷却帯の出側、すなわち、メッキ浴の入側には、エッジ加熱ロール７が設置されており、これによって鋼板１の端部を加熱することによって、板幅方向の温度分布を均一化することができる。
このエッジ加熱ロール７は、メッキ浴に侵入する際の鋼板温度がその目標値の±５℃になるようにロール表面温度を制御することができ、例えば、図３に示すように、ロール内部に複数の誘導加熱コイル１５を有しており、使用するコイルを選択することによって、鋼板１の端部を選択的に加熱できるので端部の過冷却を防止することができ、特に、幅狭の鋼板など端部過冷却が生じやすい鋼板に適用することが好ましい。

ここで、幅方向温度計９により鋼板１の幅方向の板温をチェックした後、スナウトを介して、メッキポット１０にてメッキ浴に浸漬され、シンクロール１１にて方向転換した後、メッキ付着量制御装置１２にて適正なメッキ厚にすることができる。
メッキ後の鋼板は、可動バーナ１３によって端部を加熱した後に合金化装置１４によって合金化処理がなされる。
この可動バーナ１３は、例えば図４に示すような、鋼板１の幅が変わった場合でも、鋼板端部の位置にバーナノズルの位置を追従させることができるバーナであり、合金化処理を行う前に鋼板端部を選択的に加熱することによって、鋼板端部の過冷却を防止することができ、均一な合金メッキを施すことができる。
以上のように、本発明によれば、鋼板端部の過冷却を防止することによって、幅方向に均一な合金メッキを施すことができるうえ、鋼板形状の向上により通板制御性を向上させることができる。

冷延鋼板の製造において、本工程では５００℃〜１００℃程度まで冷却される。この際の課題は、５００℃〜１００℃までの急激な温度変化によって生じる１）幅方向の材質の不均一や２）幅方向の不均一冷却によるウォークやクーリングバックルの発生を防止して、通板性を改善することである。
＜冷延鋼板＞
図１の実施形態における鋼板の製造設備を用いて冷延鋼板を製造する場合は、
図１のパス切換えロール８によって鋼板１を点線の冷延鋼板ラインを通すことによって、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置を用いてメッキ処理を施さない冷延鋼板を造り分けることができる。
本実施形態においては、パス切換えロール８を前述のエッジ加熱ロール７とメッキポット１０との中間に設置することによって、冷延鋼板を製造する場合も、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の場合と同様に、板幅方向に分割された冷却ダンパー４、上下のロールチャンバー３，６、を用いることにより、板幅方向の均一冷却を行うことができる。
ただし、冷延鋼板の場合は幅方向の材質を均一にするための冷却後の鋼板の目標温度はメッキ鋼板の場合より著しく低く、１００℃〜２００℃程度であり、そのバラツキは±１５℃であるため、冷却帯の前半における冷却ダンパー４の端部のみ閉じておき、それ以外の冷却ダンパーは開とし、冷却ガスの吹き付け位置を鋼板の板幅に応じて開度を０〜１００％の範囲で大幅に変更する。
例えば、板幅が１２００ｍｍ以上の広幅材について、冷却ダンパーの開度を１０〜８５％の範囲で調整することによって、従来は操業中に鋼板のウォークやクーリングバックルが発生するなど、通板性に問題のあった広幅材についても問題なく製造することができる。

さらに、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板と冷延鋼板とを造り分けるためには、ボトムロールチャンバー３およびトップロールチャンバー６の加熱温度は、５００℃〜１００℃まで幅広く調整できることが好ましく、これによって、さらに広幅材の通板性を向上させることができる。
また、ロールの温度を低下させると、鋼板との接触によりヒートクラウンが発生して、鋼板が板幅方向の中央に寄ろうとするセンタリング効果が生じるが、薄手幅広の鋼板の場合はクーリングバックルが発生し易いので、後段のロールチャンバーの温度を通常の２００〜２５０℃から、高め（例えば＋１５０℃）に設定することが好ましい。
なお、冷延鋼板の場合は、メッキ鋼板に比べて、幅方向の温度偏差は±１５℃程度でも許容できるため、メッキ鋼板の場合に用いる加熱ロールおよび可動バーナを用いない。
以上のように、本発明によれば、鋼板端部の過冷却を防止することによって、鋼板形状の向上により通板制御性を向上させることができる。

図１に示すロールチャンバーは、板幅方向に加熱できるように棒状のヒーターを有しており、このヒーターは１００℃〜５００℃まで加熱制御が可能であることが好ましい。
図２は、本発明に用いる冷却ダンパーを例示する図である。
図２において、１は鋼板、４は冷却ダンパー、４−１は冷却ダンパーの中央部、４−２は冷却ダンパーの端部を示す。
図２に示すように、本発明に用いる冷却ダンパーは、鋼板１の幅方向に例えば３分割されており、分割されたそれぞれの区画ごとに冷却ガスを開度０〜１００％の範囲で開閉制御することができる。
また、冷却ダンパーが鋼板１に対向する面には冷却ガスの噴出口が設けられており、この噴出口から吹き出す冷却ガスの流量を調整することにより、鋼板の幅方向の冷却温度を制御することができる。
なお、冷延鋼板を製造する場合は、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板に比べて冷却後の鋼板温度が低いため、冷却ダンパーは、メッキ鋼板と冷延鋼板の双方の製造条件を満足するように、冷却ガスの吹き付け位置と吹き付け量とを、幅広く調整できることが好ましい。

図３は、本発明に用いる加熱ロールを例示する図である。
図３において、１は鋼板、７は加熱ロール、１５は誘導加熱装置を示す。
図３に示すように、加熱ロールが鋼板１の端部に接触する部分に誘導加熱装置１５が配置されているので、この部分を選択的に加熱することにより、鋼板端部の過冷却を防止することができる。
図４は、本発明に用いる可動バーナ例示する図である。
図４において、１は鋼板、１３は可動バーナ、１６はバーナノズルを示す。
図４に示すように、鋼板１の板幅が変更された場合に、バーナノズルが矢印の方向に移動して、鋼板１の端部に追従することができるので、鋼板１の端部を選択的に加熱することにより鋼板端部の過冷却を防止することができる。

本発明の実施形態を例示する図である。 本発明に用いる冷却ダンパーを例示する図である。 本発明に用いるエッジ加熱ロールを例示する図である。 本発明に用いる可動バーナを例示する図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ ボトムロール
３ ボトムロールチャンバー
４ 冷却ダンパー
４−１ 中央部（冷却ダンパー）
４−２ 端部（冷却ダンパー）
５ トップロール
６ トップロールチャンバー
７ エッジ加熱ロール
８ パス切換えロール
９ 幅方向板温計
１０ メッキポット
１１ シンクロール
１２ メッキ付着量制御装置
１３ 可動バーナ
１４ 合金化装置
１５ 誘導加熱装置
１６ バーナノズル

Claims (4)

1. 冷延後に焼鈍した鋼板を溶融亜鉛メッキ浴に浸漬してメッキを施した後に合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置であって、
   前記焼鈍後の冷却帯に冷却ガスの吹き付け位置を調整するため板幅方向に分割された冷却ダンパーと、
   前記焼鈍後の冷却帯の上下に搬送ロールを加熱するロールチャンバーと、
   前記溶融亜鉛メッキ浴の前段に鋼板の端部を加熱するエッジ加熱ロールと、
   前記溶融亜鉛メッキ浴の後段に鋼板の端部を加熱する可動バーナとを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置。
2. 前記エッジ加熱ロールと溶融亜鉛メッキ浴との中間にパス切換えロールを設置することにより、冷延鋼板を造り分けることを特徴とする請求項１に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置。
3. 請求項１に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法であって、
   前記冷却ダンパーにおける冷却ガスの吹き付け位置を鋼板の板幅方向に分割した中央部とし、
   前記ロールチャンバーの加熱温度を炉内温度から＋５０℃の範囲内とし、
   前記鋼板の前記溶融亜鉛メッキ浴への侵入温度がその目標値の±５℃の範囲になるように前記エッジ加熱ロールの加熱温度を設定し、
   前記溶融亜鉛メッキ浴を出た鋼板の端部を前記可動バーナのバーナノズルを追従させながら加熱することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法。
4. 冷延鋼板を製造する場合は前記エッジ加熱ロールと溶融亜鉛メッキ浴との中間でパスを冷延鋼板のラインに切換え、
   前記冷却ダンパーにおける冷却ガスの吹き付け位置を鋼板の板幅と板厚に応じて変更し、
   前記ロールチャンバーの加熱温度を鋼板の板幅と板厚に応じて設定することを特徴とする請求項３に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造装置の操業方法。

Images