JP2016169430A

JP2016169430A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2016169430A
Application number: JP2015051425A
Authority: JP
Inventors: 光広三宅; Mitsuhiro Miyake; 鈴木　克一; Katsuichi Suzuki; 克一鈴木; 秀夫文屋; Hideo Fumiya
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-23

Abstract

【課題】溶融金属浴の浴面レベルが常に一定になるような浴面レベル制御を行うことができる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量を常時演算し、その溶融金属量と同じ体積量の溶融金属が溶融金属浴に補給されるように、めっき原料であるインゴットの溶融金属浴中への浸漬速度を制御し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして鋼板の溶融金属めっきを行う。また好ましくは、めっき付着量計による実測めっき付着量に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板に代表される溶融金属めっき鋼板の製造方法に関する。ここで、溶融亜鉛めっき鋼板には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板なども含まれる。

溶融金属浴に鋼板を浸漬した後引き上げて、鋼板面に付着した溶融金属を凝固させることによって、鋼板表面に金属被覆を形成させる溶融金属めっき法が従来から行われている。この溶融金属めっき法を、図１に示す鋼板の溶融亜鉛めっきを例に説明する。図１において、鋼板１は焼鈍炉２で所定の温度まで加熱、焼鈍された後、冷却帯３で溶融亜鉛めっきに適した所定の温度まで冷却される。所定の温度に冷却された鋼板１は、スナウトと呼ばれる挿入口４から溶融亜鉛ポット５に保持された溶融亜鉛浴６に浸漬されて亜鉛めっきされる。溶融亜鉛浴６に浸漬された鋼板１は、浴中のシンクロール７により走行方向が概ね鉛直上向き方向に方向転換されて、その表面に溶融亜鉛が付着した状態で溶融亜鉛浴６から引上げられる。溶融亜鉛浴６を出た直後の鋼板１に気体絞り用ノズル８から吐出した高圧気体を吹き付け、鋼板１に付着した過剰の溶融亜鉛を下方に絞り落とすこと（ガスワイピング）により、鋼板１の亜鉛付着量を調整する。付着量調整された鋼板１は、合金化炉９で加熱され、鋼板側からめっき層側に鉄を拡散させ、亜鉛めっき層を合金化させて亜鉛−鉄合金めっき層にする。合金化炉９を経た鋼板は、トップロール１１に達するまでに鋼板に付着した溶融亜鉛が凝固するように冷却帯１０で冷却される。その後、めっき付着量計にて鋼板の亜鉛付着量が測定され、必要に応じて形状矯正、化成処理、塗油等の処理を施され、合金化溶融亜鉛めっき鋼板（製品）が得られる。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板中の鉄を溶融亜鉛めっき層に拡散させることにより合金層を形成するものであるため、製品品質や製造の安定化には、合金化度の適正な調整、管理が必要である。また、溶融亜鉛浴の浴面が下降した場合、浴面表層に浮遊したドロスが浴中ロールに接近し、鋼板との間に噛み込むことで疵欠陥を生じさせる。また、溶融亜鉛浴の浴面が上昇した場合は、スナウト内壁部に堆積した亜鉛酸化物が脱落して溶融亜鉛浴中に浮遊し、これが鋼板に付着して表面欠陥を生じさせる。そのため、鋼板品質を確保するには、溶融亜鉛浴の浴面レベルを一定に保つことが重要である。

溶融亜鉛浴内の亜鉛は鋼板に付着して浴外に持ち出されるため、溶融亜鉛浴の浴面レベルが低下しないように、随時めっき原料となる固体亜鉛のインゴットを溶融亜鉛ポット浴に投入して溶解させている。しかし、操業中には、ライン速度が変更されたり、鋼板１本毎にサイズ、目標付着量が変更されるので、これに伴い亜鉛の持ち出し量も変動するため、溶融亜鉛浴の浴面レベルを一定に保つことは容易ではない。

従来、溶融金属浴の浴面レベルの制御技術に関して、例えば、以下のような提案がなされている。
特許文献１には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に際して、非接触の距離計を用いて溶融亜鉛浴の浴面レベルを測定し、この測定データに基づいて溶融金属の原料となる固体金属の溶融亜鉛浴への浸漬容積を制御することで、浴面レベル変動を抑制する方法が示されている。
また、特許文献２には、溶融金属浴にダミー塊片を浸漬させるとともに、その浸漬量を変化させて溶融金属浴の浴面レベルを変化させることにより、鋼帯の溶融金属浴における浸漬時間を調整して、合金化度を一定にする溶融金属めっき鋼帯の製造方法が示されている。

特開平９−１５７８１６号公報特開平５−２８７４８０号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に示される非接触の距離計で浴面レベルの測定を行なう方法では、
浴面付近に測定機器を設置する必要があるが、溶融亜鉛浴は通常４６０℃以上の高温であるため機器が熱により故障を生じやすく、また溶融亜鉛浴から発生する亜鉛ヒュームや粉塵による機器の故障、メンテナンスの問題もある。
また、特許文献２に示されるダミー塊片の浸漬量を変化させて溶融金属浴の浴面レベルを調整する方法では、供給する亜鉛インゴットの浸漬速度とダミー塊片の浸漬速度の関係についての記載はなく、またダミー塊片の浸漬装置を溶融亜鉛ポットに設置する必要があるが、スナウトに干渉する可能性があり、設置場所の問題もある。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、新規に特別な機器類を設置することなく、溶融金属浴の浴面レベルが常に一定になるような浴面レベル制御を行うことができる溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］通板する鋼板を溶融金属ポット内の溶融金属浴に浸漬し、鋼板を連続的に溶融金属めっきするとともに、めっき原料となる固体金属のインゴットを上方から溶融金属浴中に浸漬させ、インゴットを下端側から順次溶解させることにより、溶融金属浴に溶融金属を補給するようにした溶融金属めっき鋼板の製造方法において、溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量を常時演算し、その溶融金属量と同じ体積量の溶融金属が溶融金属浴に補給されるようにインゴットの溶融金属浴中への浸漬速度を制御し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして鋼板の溶融金属めっきを行うことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。

［2］上記［1］の製造方法において、溶融金属浴から引き上げられ、めっき付着量調整された後の鋼板のめっき付着量をめっき付着量計で測定して、この実測めっき付着量に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして鋼板の溶融金属めっきを行うことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。
［3］上記［2］の製造方法において、溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき演算された、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量（Ｙ）に対して、実測めっき付着量から、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出された溶融金属量（Ｙ_１）を求め、この溶融金属量（Ｙ_１）と溶融金属量（Ｙ）との差分に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正することを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量を常時演算し、この溶融金属量に基づきインゴットの浸漬速度を制御することにより遅れ時間なく浴面レベル制御を行なうため、溶融金属浴の浴面レベルを常に一定に保つことができる。このため、溶融金属浴中での表面欠陥の発生を防止し、高品質のめっき鋼板を製造することができる。しかも、溶融金属浴の浴面レベルを測定するための距離計などの新設機器を設置する必要がなく、したがってまた、そのような機器が溶融金属浴の熱や亜鉛ヒュームなどにより故障するなどの問題も生じることがない。

また、鋼板のめっき付着量をめっき付着量計で実測し、この実測めっき付着量に基づきインゴット浸漬速度の制御量を補正することにより、溶融金属浴の浴面レベルをより高精度に制御することができる。また、めっき付着量計は、溶融金属をめっきするラインでは、めっき付着量を保証するため必ず設置されているので、本発明で浴面レベル制御するために新たに設置する必要はなく、既存の設備を利用できることから設備コストも低く抑えることができる。

溶融亜鉛めっき設備の一般的な構成を示す説明図本発明の実施に供される溶融亜鉛めっき設備の構成例を示す説明図

本発明が適用される溶融金属めっき鋼板の製造法では、通板する鋼板が溶融金属ポット内の溶融金属浴に浸漬され、鋼板が連続的に溶融金属めっきされるとともに、めっき原料となる固体金属のインゴットが上方から溶融金属浴中に浸漬され、インゴットが下端側から順次溶解することにより、溶融金属浴に溶融金属が補給される。このような溶融金属めっき鋼板の製造法において、本発明では、溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量を常時演算し、その溶融金属量と同じ体積量の溶融金属が溶融金属浴に補給されるようにインゴットの溶融金属浴中への浸漬速度を制御し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして溶融金属めっきを行う。また、上記のように演算される溶融金属の持ち出し量と実際の持ち出し量に差が生じることがあるので、好ましくは、溶融金属浴から引き上げられ、めっき付着量調整された後の鋼板のめっき付着量をめっき付着量計で測定し、この実測めっき付着量に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにする。

以下、溶融亜鉛めっき鋼板（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）の製造方法を例に、本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の実施に供される溶融亜鉛めっき設備の構成例を示すものであり、図１と同じ構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
めっき原料となる固体金属のインゴット１５は、クレーン式のインゴット投入装置１４で吊り下され、上方から溶融金属浴６中に浸漬され、下端側から順次溶解することにより、溶融金属浴６に溶融金属が補給される。インゴット投入装置１４は、インゴット１５を保持して下降させる保持手段１４０の駆動装置として、インバータ駆動装置などの速度可変駆動装置を有しており、演算装置１２からの速度指令に応じて、その駆動装置で保持手段１４０を駆動することにより、インゴット１５の浸漬速度を制御する。

演算装置１２は、溶融亜鉛ポット５を通過している鋼板のライン速度、材料サイズ（板厚、板幅）、目標めっき付着量などの操業データを保持し、或いはその操業データが随時入力されており、これらに基づいて、鋼板１に付着した溶融金属浴６から持ち出される溶融亜鉛量を常時演算する。
鋼板１に付着した溶融金属浴６から持ち出される亜鉛量Ｙ（単位時間当たりの持ち出し量）は、下記（1）の演算式で求められる。
Ｙ＝Ｖ×Ｗ×（Ｘ_１＋Ｘ_２）×１０^−３ …（1）
但しＹ：鋼板に付着して溶融亜鉛浴から持ち出される亜鉛量（ｇ／ｍｉｎ）
Ｖ：溶融亜鉛浴通過時の鋼板のライン速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｘ_１：表面目標めっき付着量（ｇ／ｍ^２）
Ｘ_２：裏面目標めき付着量（ｇ／ｍ^２）
Ｗ：溶融亜鉛浴を通過している鋼板の板幅（ｍｍ）

そして、インゴット投入装置１４によるインゴット１５の浸漬速度を、溶融亜鉛浴６から持ち出される亜鉛量Ｙに比例するように制御する。すなわち、亜鉛量Ｙと同じ体積量の溶融亜鉛が溶融金属浴６に補給されるように、インゴット１５の溶融金属浴６中への浸漬速度を制御する。インゴット１５の浸漬速度は、下記（2）の演算式で求められる。
Ｓ＝α×Ｙ …（2）
但しＳ：インゴットの浸漬速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｙ：鋼板に付着して溶融亜鉛浴から持ち出される亜鉛量（ｇ／ｍｉｎ）
α：インゴットのサイズに応じた浸漬速度係数
ここで α＝１／（Ａ・ρ）
Ａ：インゴットの浸漬部分の表面積（ｍ^２）
ρ：インゴットの比重（ｇ／ｍ^３）

通常は、これで溶融金属浴６の浴面レベルを一定に制御できるが、実際には、気体絞り用ノズル８の圧力などの変動により、上記のように演算される溶融亜鉛の持ち出し量と実際の持ち出し量に差が生じることがあるので、鋼板１のめっき付着量を実測し、この実測めっき付着量に基づきインゴット１５の浸漬速度の制御量を補正することが好ましい。この場合、溶融亜鉛浴６から引き上げられ、気体絞り用ノズル８でめっき付着量調整（ガスワイピング）された後の鋼板１のめっき付着量がめっき付着量計１３（冷却帯１０の下流側に設置されためっき付着量計１３）で測定される。演算装置１２は、この実測されためっき付着量から、実際に溶融亜鉛浴６から持ち出された亜鉛量Ｙ_１（単位時間当たりの亜鉛量）を求めるとともに、この亜鉛量Ｙ_１と演算で求められた上記持ち出し亜鉛量Ｙとの差分を求め、この差分に基づきインゴット１５の浸漬速度の制御量を補正し、溶融金属浴６の浴面レベルが一定になるようにインゴット投入装置１４によるインゴット１５の浸漬速度を制御する。その場合のインゴット１５の浸漬速度は、下記（3）の演算式で求められる。
Ｓ＝α×Ｙ＋α×（Ｙ−Ｙ_１） …（3）
但しＳ：インゴットの浸漬速度（ｍ／ｍｉｎ）
Ｙ：鋼板に付着して溶融亜鉛浴から持ち出される亜鉛量（ｇ／ｍｉｎ）
Ｙ_１：めっき付着量計で測定されためっき付着量に基づいて求められる、鋼板に付着して溶融亜鉛浴から持ち出された亜鉛量（ｇ／ｍｉｎ）
α：インゴットのサイズに応じた浸漬速度係数

なお、以上のような本発明による制御にも拘わらず、何らかの理由により、溶融亜鉛浴からの実際の亜鉛持ち出し量と、演算で求めた亜鉛持ち出し量やめっき付着量計による実測めっき付着量から計算される亜鉛持ち出し量との間で誤差が生じると、長時間操業した場合、その誤差が溶融亜鉛浴の浴面レベル位置の変動に繋がるため、溶融亜鉛ポットの側面にゲージ１６を設置しておき、定期的にその値をインゴット投入装置１４のレベル位置の目標値に反映させ、キャリブレーションさせる機能も持たせることが好ましい。

本発明で使用するインゴット投入装置の構成やインゴットの保持方式は任意であり、図２の構成例に限定されない。また、例えば、特開２００８−２６６７２３号公報に示されるような、溶融亜鉛ポットに付設した溶解用ポット部にインゴットを投入して溶解させるようにした設備を用いてもよい。
本発明の製造対象となるめっき鋼板は、代表的には溶融亜鉛めっき鋼板であるが、これに限定されず、アルミニウムめっき鋼板など各種めっき鋼板が含まれる。溶融亜鉛めっき鋼板には、めっき層を合金化しない溶融亜鉛めっき鋼板のほか、図２で製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板も含まれる。また、めっき層中にＡｌなどの合金成分を含むもの、例えば、Ｚｎ−５％Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき鋼板なども含まれる。

本発明によれば、溶融金属浴の浴面レベルを常に一定に保つことができるため、溶融金属浴中での表面欠陥の発生を防止し、高品質のめっき鋼板を製造することができるが、さらには、以下のような効果も得られる。すなわち、操業中ライン速度が変化したり、材料サイズや目標めっき付着量などが変わり、溶融金属浴への鋼板の最適浸漬時間が変化しても、その溶融金属浴から持ち出す溶融金属量を正確に演算でき、さらにめっき付着量計の実測めっき付着量により補正することにより、インゴットの浸漬速度を変化させて浴面レベルを一定に制御できるので、鋼板の最適浸漬時間を保つことができる。したがって、良好なめっき密着性を有する製品めっき鋼板を製造することができる。

１鋼板
５溶融亜鉛ポット
６溶融亜鉛浴
７シンクロール
８気体絞り用ノズル
９合金化炉
１０冷却帯
１１トップロール
１２演算装置
１３めっき付着量計
１４インゴット投入装置
１５インゴット
１４０保持手段

Claims

通板する鋼板を溶融金属ポット内の溶融金属浴に浸漬し、鋼板を連続的に溶融金属めっきするとともに、めっき原料となる固体金属のインゴットを上方から溶融金属浴中に浸漬させ、インゴットを下端側から順次溶解させることにより、溶融金属浴に溶融金属を補給するようにした溶融金属めっき鋼板の製造方法において、
溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量を常時演算し、その溶融金属量と同じ体積量の溶融金属が溶融金属浴に補給されるようにインゴットの溶融金属浴中への浸漬速度を制御し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして鋼板の溶融金属めっきを行うことを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。
溶融金属浴から引き上げられ、めっき付着量調整された後の鋼板のめっき付着量をめっき付着量計で測定して、この実測めっき付着量に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正し、溶融金属浴の浴面レベルが一定になるようにして鋼板の溶融金属めっきを行うことを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。
溶融金属浴通過時の鋼板のライン速度、溶融金属浴を通過している鋼板の板幅及び目標めっき付着量に基づき演算された、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出される溶融金属量（Ｙ）に対して、実測めっき付着量から、鋼板に付着して溶融金属浴から持ち出された溶融金属量（Ｙ_１）を求め、この溶融金属量（Ｙ_１）と溶融金属量（Ｙ）との差分に基づきインゴットの浸漬速度の制御量を補正することを特徴とする請求項２に記載の溶融金属めっき鋼板の製造方法。