JP2018100441A - 合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保熱ゾーンから冷却ブロワを廃して設備製造コストを削減しながらも、多数のヒートパターンを実現でき、もって様々な鋼種の鋼板を製造することのできる合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法を提供すること。
【解決手段】昇温ゾーンＺ１、保熱ゾーンＺ２、冷却ゾーンＺ３を順に備えた合金化亜鉛めっき鋼板製造設備１００であって、冷却ゾーンＺ３には第１、第２の冷却ブロワ３２，３３が配設され、保熱ゾーンＺ２と第１の冷却ブロワ３２の吸い込み側の位置の間には第１の制御弁４１が介在する連結ダクト４０が設けられ、第１の冷却ブロワ３２の吹き出し側の位置には第２の制御弁５１が介在して外部に通じる放散ダクト５０が設けられ、保熱ゾーンＺ２における鋼板搬送方向上流側の位置には外気を吸引する開閉ゲート２２が設けられ、設備内を保熱モードと冷却モードで運転する制御部６０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき処理およびガスワイピング処理後の鋼板を、加熱、保熱および冷却して合金化亜鉛めっき鋼板を製造する、合金化亜鉛めっき鋼板製造設備とこの製造設備を使用する合金化亜鉛めっき鋼板製造方法に関するものである。

溶融金属のめっき浴中に鋼板（鋼帯）を連続的に浸漬させて溶融金属めっき処理をおこなった後、浸漬後の鋼板の未凝固めっき面にガスを吹き付けて溶融金属の付着量を調整するガスワイピング処理が一般におこなわれている。このガスワイピング処理は、連続搬送される鋼板の両側にガスワイピングノズルを備えたガスワイピング装置を配置しておき、鋼板の両側にガスを吹き出すことによってガスワイピングがおこなわれる。

ガスワイピング処理された鋼板は、合金化亜鉛めっき鋼板製造設備に搬送され、ここで、加熱処理、保熱処理（保定処理）および冷却処理が施されて合金化亜鉛めっき鋼板が製造される。

ところで、合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、昇温ゾーン、保熱ゾーン、および冷却ゾーンを順に備えている。

従来の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、様々な鋼種の鋼板を製造することを可能とするべく多数のヒートパターンを実現するようになっており、そのために、冷却ゾーンのみならず、保熱ゾーンにも鋼板を冷却する多数の冷却ブロワを備えたものが一般に適用されている。

ここで、特許文献１には、急速加熱炉を退出して通板する鋼板に対し、保熱及び冷却の少なくともいずれか一方をおこなう保熱冷却兼用炉を備えた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備が開示されている。この製造設備は、保熱冷却兼用炉を、鋼板を保熱手段で保熱温度500℃以上かつ650℃以下に保熱する保熱領域と、鋼板を吹付ノズルで5℃/sec以上の平均冷却速度で冷却する冷却領域とから構成し、炉内における両領域の長さの比率を任意に設定可能とし、保熱領域と冷却領域の配置構成を任意に設定可能に構成している。

特開２００８−１１５４６２号公報

特許文献１に記載の製造設備によれば、鋼種、めっき付着量、及びその他の外的要因の急な変化に対応して、常に最適な製造条件で合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造できるとしている。

しかしながら、特許文献１の図３等にも記載がある通り、ここで開示される製造設備でも、保熱ゾーンにおいて多数の冷却ブロワが配設されていることから、設備の製造コストの高騰が否めない。

合金化亜鉛めっき鋼板製造設備では、保熱モード運転と冷却モード運転を適宜選定しながら様々な鋼種の鋼板を製造している。このうち、特に冷却モード運転では、保熱ゾーンにおける多数の冷却ブロワを稼働させることで鋼板の温度を所定温度まで低下させ、鋼板を冷却ゾーンに搬送している。

すなわち、従来の製造設備では、冷却モード運転の際に保熱ゾーンに冷気を提供する冷却ブロワや循環ブロワ、排気ブロワなど、多数のブロワを必要としていた。

ところで、様々な鋼種の鋼板を製造することを目的としながらも、多数のヒートパターンを必要としない製造設備においては、保熱ゾーンにおいて多数の冷却ブロワを不要とすることで設備の製造コストを削減することが可能になる。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、保熱ゾーンから冷却ブロワを廃して設備製造コストを削減しながらも、多数のヒートパターンを実現でき、もって様々な鋼種の鋼板を製造することのできる合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、昇温ゾーン、保熱ゾーン、および冷却ゾーンを順に備え、めっき浴に浸漬された鋼板が昇温ゾーン、保熱ゾーン、および冷却ゾーンの順に搬送されるように構成された合金化亜鉛めっき鋼板製造設備であって、冷却ゾーンには第１、第２の冷却ブロワが配設され、保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向下流側の位置と第１の冷却ブロワの吸い込み側の位置の間には第１の制御弁が介在する連結ダクトが設けられ、第１の冷却ブロワの吹き出し側の位置には第２の制御弁が介在して外部に通じる放散ダクトが設けられ、保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向上流側の位置には外気を吸引する開閉ゲートが設けられ、設備内を保熱モードと冷却モードで運転する制御部を備えているものである。

本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、冷却ゾーンにおいて２基の冷却ブロワ（第１、第２の冷却ブロワ）を備え、保熱ゾーンと第１の冷却ブロワの吸い込み側の位置の間に第１の制御弁が介在する連結ダクトを備え、第１の冷却ブロワの吹き出し側の位置には第２の制御弁が介在して外部に通じる放散ダクトを備え、保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向上流側の位置には外気を吸引する開閉ゲートを備え、保熱ゾーンにおいて鋼板を冷却する際に開閉ゲートを介して導入された外気を適用することで、保熱ゾーンにおける冷却ブロワを廃することを可能としたものである。

鋼板を合金化する際に必要な熱量と合金化後に必要な冷却熱量は一般に比例関係にあり、合金化処理における必要熱量が少ない鋼種の場合には合金化処理後の冷却設備の冷却性能に余力が生まれる。本発明者等はこの関係に着目し、保熱ゾーンから冷却ブロワ等の冷却設備を廃し、合理的な設備構成の下で鋼板を適宜の設定温度に速やかに移行させることを可能としたものである。本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、たとえば多数のヒートパターンを必要としない製造設備に好適である。

本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、たとえば多数のヒートパターンを必要としない製造設備に好適であるが、多数のヒートパターンを必要とする場合でも、本発明の製造設備を適用することで様々な鋼種の鋼板を製造することが可能である。

本発明の製造設備が保熱モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁が閉じられ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される。

保熱モード運転の際には、昇温ゾーンにおいて昇温された鋼板の温度が保熱ゾーンでも維持され、冷却ゾーンで第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが鋼板に供給されて鋼板の温度を所定温度まで低下させる。

一方、本発明の製造設備が冷却モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁と開閉ゲートが開かれ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給され、開閉ゲートを介して外気が保熱ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される。

冷却モード運転の際には、第１の制御弁と第２の制御弁と開閉ゲートを開くことにより、特に第１の冷却ブロワの吸引力によって外気が保熱ゾーンに取り込まれ、保熱ゾーンでは上昇気流によって対流伝熱量が増加することにより、保熱ゾーンにある鋼板の温度を所定温度まで低下させることができる（対流伝熱効果の向上）。

すなわち、保熱ゾーンにある鋼板の冷却を外気にておこなうことから、保熱ゾーンにある鋼板の冷却に際して当該保熱ゾーンに固有の冷却ブロワ等は不要となる。

冷却モード運転においては、昇温ゾーンにおいて昇温された鋼板の温度を保熱ゾーンで外気にて所定温度まで低下させ、冷却ゾーンで第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが鋼板に供給されて鋼板の温度を所定温度まで低下させる。

このように、制御部による、第１の制御弁、第２の制御弁および開閉ゲートの切り替え運転のみで保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンを実現することができる。

本発明の製造設備によれば、保熱ゾーンから冷却ブロワを完全に廃することで、設備製造コストを大幅に削減することができる。そして、このように保熱ゾーンから冷却ブロワを廃しながらも、制御部による第１の制御弁、第２の制御弁および開閉ゲートの切り替え運転のみで保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンを実現することができ、多数のヒートパターンに対応可能であることから、様々な鋼種の鋼板を製造することができる。

また、本発明は合金化亜鉛めっき鋼板製造方法にも及ぶものであり、この製造方法は、既述する合金化亜鉛めっき鋼板製造設備を使用して合金化亜鉛めっき鋼板を製造する方法である。具体的には、保熱モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁が閉じられ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される製造設備、もしくは、冷却モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁と開閉ゲートが開かれ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給され、開閉ゲートを介して外気が保熱ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される製造設備を使用して合金化亜鉛めっき鋼板を製造する方法である。

本発明の製造方法によっても、設備製造コストを大幅に削減することができ、制御部による第１の制御弁、第２の制御弁および開閉ゲートの切り替え運転のみで保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンを実現することができ、多数のヒートパターンに対応することが可能となる。

以上の説明から理解できるように、本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法によれば、冷却ゾーンにおいて２基の冷却ブロワ（第１、第２の冷却ブロワ）を備え、保熱ゾーンと第１の冷却ブロワの吸い込み側の位置の間に第１の制御弁が介在する連結ダクトを備え、第１の冷却ブロワの吹き出し側の位置には第２の制御弁が介在して外部に通じる放散ダクトを備え、保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向上流側の位置には外気を吸引する開閉ゲートを備え、保熱ゾーンにおいて鋼板を冷却する際には開閉ゲートを介して導入された外気を適用するものである。この構成および制御により、保熱ゾーンから冷却ブロワを完全に廃すことができ、このことによって設備製造コストを大幅に削減することができる。さらに、保熱ゾーンから冷却ブロワを廃しながらも多数のヒートパターンを実現することができ、もって様々な鋼種の鋼板を製造することができる。

本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図である。 合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図と保熱モードのヒートサイクルをともに示した図である。 合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図と冷却モードのヒートサイクルをともに示した図である。

以下、図面を参照して合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法の実施の形態を説明する。

（合金化亜鉛めっき鋼板製造設備と合金化亜鉛めっき鋼板製造方法の実施の形態）
図１は本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図である。図１で示すように、鋼板Ｋは、めっき槽Ｂ内にある溶融金属のめっき浴Ｍ内を連続的に浸漬されて（Ｘ１方向）溶融金属めっき処理がおこなわれた後、めっき槽Ｂから引き上げられ、次いでガスワイピング装置Ｗから鋼板Ｋの未凝固めっき面にガスが吹き付けられて溶融金属の付着量が調整される。このように溶融金属の付着量が調整された鋼板Ｋは、合金化亜鉛めっき鋼板製造設備１００へ搬送される。

合金化亜鉛めっき鋼板製造設備１００は、昇温ゾーンＺ１、保熱ゾーンＺ２、および冷却ゾーンＺ３を順に備え、めっき浴Ｍに浸漬され、ガスワイピング装置Ｗにて溶融金属の付着量が調整された鋼板Ｋが昇温ゾーンＺ１、保熱ゾーンＺ２、および冷却ゾーンＺ３の順に搬送されるように構成されている（保熱ゾーンＺ２での搬送はＸ２方向、冷却ゾーンＺ３での搬送はＸ３方向）。

昇温ゾーンＺ１にはインダクションヒータ１０が配設されており、製造設備１００内に搬送されてきた鋼板Ｋはインダクションヒータ１０にて所定温度まで一気に昇温される。

保熱ゾーンＺ２は所定長さの保熱炉２０から構成され、保熱炉２０の最上流側には保定用ヒータ２１が配設され、さらに、外気を吸引する開閉ゲート２２が設けられている。

保定用ヒータ２１の下流側には、パイロット弁２３と燃焼ブロワ２４が介在して保熱炉２０内に熱風を提供する熱風提供管路が配設されている。

保熱炉２０の最下流側には、パイロット弁２５と排気ブロワ２６が介在して保熱炉２０内の熱風を排気する熱風排気管路が配設されている。

冷却ゾーンＺ３は所定長さの冷却炉３０から構成され、冷却炉３０の途中位置には、冷却ブロワ制御弁３１を介して第１の冷却ブロワ３２が配設され、さらに第２の冷却ブロワ３３が配設されている。

また、保熱ゾーンＺ２における鋼板搬送方向下流側の位置と、第１の冷却ブロワ３２の吸い込み側の位置の間には、第１の制御弁４１が介在する連結ダクト４０が設けられている。

また、第１の冷却ブロワ３２の吹き出し側の位置には、第２の制御弁５１が介在して外部に通じる放散ダクト５０が設けられている。

さらに、製造設備１００は制御部６０を備えており、制御部６０にて、インダクションヒータ１０の稼働とその停止、燃焼ブロワ２４や排気ブロワ２６の稼働と停止、第１の冷却ブロワ３２、第２の冷却ブロワ３３の稼働と停止のほか、第１の制御弁４１、第２の制御弁５１および開閉ゲート２２の切り替え制御等が実行されるようになっている。

製造設備１００では、後述するように、制御部６０による第１の制御弁４１、第２の制御弁５１および開閉ゲート２２の切り替え運転のみで、保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンを実現する。

このように、製造設備１００は、保熱ゾーンＺ２において冷却ブロワを一切備えていないことから、保熱ゾーンに多数の冷却ブロワを備えている従来の製造設備に比して設備製造コストが格段に廉価となる。

次に、図２，３を参照して、製造設備の保熱モードと冷却モードにおける制御形態とヒートサイクルを説明し、もって本発明の合金化亜鉛めっき鋼板製造方法を説明する。

図２は合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図と保熱モードのヒートサイクルをともに示した図である。

保熱モードで運転される際には、第１の制御弁４１と第２の制御弁５１が閉じられ、第１の冷却ブロワ３２と第２の冷却ブロワ３３から冷却エアが冷却ゾーンＺ３に供給される制御が制御部６０にて実行される。

保熱モード運転の際には、まず、昇温ゾーンＺ１において550℃まで昇温された鋼板Ｋの温度が保熱ゾーンＺ２でも維持され、冷却ゾーンＺ３にて第１の冷却ブロワ３２と第２の冷却ブロワ３３から冷却エアが鋼板Ｋに供給され、鋼板Ｋの温度を所定温度（300℃）まで低下させる。

一方、図３は合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の構成図と冷却モードのヒートサイクルをともに示した図である。

冷却モードで運転される際には、第１の制御弁４１と第２の制御弁５１と開閉ゲート２２がともに開かれ、第１の冷却ブロワ３２と第２の冷却ブロワ３３から冷却エアが冷却ゾーンＺ３に供給され、開閉ゲート２２を介して外気が保熱ゾーンＺ２に供給される制御が制御部６０にて実行される（外気の導入方向：Ｚ１方向）。

冷却モード運転の際には、第１の制御弁４１と第２の制御弁５１と開閉ゲート２２を開くことにより、中でも第１の冷却ブロワ３２の吸引力によって外気が保熱ゾーンＺ２に取り込まれることになる。

保熱ゾーンＺ２では、外気導入に起因した上昇気流によって対流伝熱量が増加することにより、昇温ゾーンＺ１において520℃まで昇温された鋼板Ｋの温度を所定温度（冷却モード１では460℃、冷却モード２では435℃）まで低下させることができる。

冷却モード１、冷却モード２ともに、冷却ゾーンＺ３にて第１の冷却ブロワ３２と第２の冷却ブロワ３３から冷却エアが鋼板Ｋに供給されることにより、鋼板Ｋの温度を所定温度（300℃）まで低下させる。

このように、保熱ゾーンＺ２にある鋼板Ｋの冷却に際して保熱ゾーンＺ２に固有の冷却ブロワを一切用いることなく、制御部６０による、第１の制御弁４１、第２の制御弁５１および開閉ゲート２２の切り替え運転のみで保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンが実現される。

図示する製造設備１００と製造方法によれば、保熱ゾーンＺ２から冷却ブロワを完全に廃することで、設備製造コストを大幅に削減することができる。そして、このように保熱ゾーンＺ２から冷却ブロワを廃しながらも、制御部６０による第１の制御弁４１、第２の制御弁５１および開閉ゲート２２の切り替え運転のみで保熱モードと冷却モードの双方のヒートパターンを実現することができ、多数のヒートパターンに対応可能であることから、様々な鋼種の鋼板を製造することができる。

製造設備１００は、多数のヒートパターンを必要としない製造設備に好適であるが、多数のヒートパターンを必要とする場合でも、製造設備１００を適用することで様々な鋼種の鋼板を製造することが可能である。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１０…インダクションヒータ、２０…保熱炉、２１…保定用ヒータ、２２…開閉ゲート、２４…燃焼ブロワ、２６…排気ブロワ、３０…冷却炉、３１…冷却ブロワ制御弁、３２…第１の冷却ブロワ、３３…第２の冷却ブロワ、４０…連結ダクト、４１…第１の制御弁、５０…放散ダクト、５１…第２の制御弁、６０…制御部、１００…合金化亜鉛めっき鋼板製造設備（製造設備）、Ｚ１…昇温ゾーン、Ｚ２…保熱ゾーン、Ｚ３…冷却ゾーン、Ｋ…鋼板、Ｂ…めっき槽、Ｍ…めっき浴、Ｗ…ガスワイピング装置

Claims (4)

1. 昇温ゾーン、保熱ゾーン、および冷却ゾーンを順に備え、めっき浴に浸漬された鋼板が昇温ゾーン、保熱ゾーン、および冷却ゾーンの順に搬送されるように構成された合金化亜鉛めっき鋼板製造設備であって、
   冷却ゾーンには第１、第２の冷却ブロワが配設され、
   保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向下流側の位置と第１の冷却ブロワの吸い込み側の位置の間には第１の制御弁が介在する連結ダクトが設けられ、
   第１の冷却ブロワの吹き出し側の位置には第２の制御弁が介在して外部に通じる放散ダクトが設けられ、
   保熱ゾーンにおける鋼板搬送方向上流側の位置には外気を吸引する開閉ゲートが設けられ、
   設備内を保熱モードと冷却モードで運転する制御部を備えている、合金化亜鉛めっき鋼板製造設備。
2. 保熱モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁が閉じられ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される、請求項１に記載の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備。
3. 冷却モードで運転される際には、第１の制御弁と第２の制御弁と開閉ゲートが開かれ、第１、第２の冷却ブロワから冷却エアが冷却ゾーンに供給され、開閉ゲートを介して外気が保熱ゾーンに供給される制御が制御部にて実行される、請求項１に記載の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備。
4. 請求項２または３に記載の合金化亜鉛めっき鋼板製造設備を使用して合金化亜鉛めっき鋼板を製造する、合金化亜鉛めっき鋼板製造方法。

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