JP5831218B2

JP5831218B2 - 溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP5831218B2
Application number: JP2011286524A
Authority: JP
Inventors: 恵介福士
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133535A

Description

本発明は、直火加熱によって酸化加熱した鋼板について、焼鈍炉において焼鈍を行った後に純亜鉛鍍金浴に浸漬することで溶融亜鉛鍍金を施す溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法の技術であって、鋼板表面の意匠性に影響するスパングルを所望の個数（所望の大きさ）に制御する技術に関する。

従来、特許文献１に記載の従来技術のように、レギュラースパングル材として要求されるスパングルサイズとなるように、鍍金処理の条件を制御している。なお、鋼板を亜鉛鍍金浴に浸漬して鍍金処理を行う。
鍍金処理の条件を制御する具体的な方法としては、例えば結晶粒成長時間を長くしてスパングルを粗大化させることを目的として、亜鉛鍍金浴ヘの侵入板温を下げる、亜鉛鍍金浴温を上げる、ワイピングガス圧を下げるといった制御を一般には実施している。しかし例えば、ワイピングガス圧を下げるとノズルと鋼板とを近づけなくてはならないため、ノズルに鋼板が接触する可能性がある。このように鍍金処理の条件をスパングルだけのために変更することは、鍍金処理の条件の自由度を制限することに繋がる。このため、スパングル粗大化のために、鍍金処理部以外での制御が課題となっていた。

これに対し、上記特許文献１では、鍍金処理の前処理を行う連続焼鈍炉中の加熱帯における雰囲気ガスの露点を少なくとも制御することによって、鍍金表面のスパングル模様を微細化することなく均一に開華させることを提案している。

特開２０００−２７３６０８号公報

上記特許文献１では、焼鈍炉の加熱帯における雰囲気ガスの露点を制御することで、レギュラースパングルとするためのスパングル径のバラツキを抑えることを提案しているが、目的とするスパングル径が変更された場合にどのように対応するか不明である。また、鍍金前処理としての焼鈍炉の条件の自由度を制限することにも繋がる。
本発明は、上記のような点に対応できるもので、焼鈍炉よりも上流側で且つよりスパングル制御が容易で、更に目的とするスパングル径の変更にも対応可能な溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、鋼板を、直火加熱炉で加熱し更に焼鈍炉において焼鈍を行った後に、純亜鉛鍍金浴で溶融亜鉛鍍金を施す溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法において、
上記直火加熱炉出側での鋼板表面の板温と溶融亜鉛鍍金後の単位面積当たりのスパングル個数との相関を予め取得し、その取得した相関に基づき、溶融亜鉛鍍金後に要求される単位面積当たりのスパングル個数の範囲となる上記直火加熱炉の出側での板温を求め、その求めた板温となるように、上記直火加熱炉を制御し、
上記スパングル個数は、レギュラースパングルの個数であることを特徴とするものである。

本発明によれば、直火加熱炉の出側での鋼板表面の板温と溶融亜鉛鍍金後のレギュラースパングルの単位面積当たりの個数との相関を予め取得して、実際の出側板温を制御するので、目的とするレギュラースパングルのサイズ径が変更しても容易に対応することが可能となる。
また、直火加熱炉の出側での鋼板表面の板温を、レギュラースパングルのサイズ径を目的のレギュラースパングルのサイズ径にするための制御変数としているので、加熱帯の露点を制御する場合に比べて制御が容易となる。具体的には、板温の調整は、バーナーの出力を調整するだけで制御することが出来る。
更に、鍍金を施す鍍金部での鍍金条件及びその前処理としての焼鈍条件をスパングルのための制御対象としないので、スパングル条件以外の鍍金条件及び焼鈍条件の自由度を阻害することもない。

本発明に基づく実施形態に係る溶融亜鉛鍍金鋼板の製造設備のライン構成を示す概要図である。本発明に基づく実施形態に係る板温とスパングル個数との関係例を示す図である。本発明に基づく実施形態に係る空気比とスパングル個数との関係例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る溶融亜鉛鍍金鋼板の製造設備のライン構成を示す概要図である。
（設備構成）
本実施形態における溶融亜鉛鍍金鋼板の製造設備は、例えば図１に示すように、直火加熱炉１、連続焼鈍炉５、及び鍍金処理部９がこの順番に配置されて構成される。そして、圧延された鋼板１０は、連続して搬送されて、順次、直火加熱され、更に焼鈍をされた後に、鍍金処理が施される。

ここで、鍍金処理される鋼板１０は、特に鋼種について制約がない。鋼板１０としては、例えばＡｌキルド鋼、Ｔｉ、Ｎｂ等を添加した極低炭素鋼、Ｐ、Ｓｉ、Ｍｎ等を加えた高強度鋼が例示できる。また、上工程の圧延条件についても、熱間圧延条件や冷間圧延条件に特に左右されない。
直火加熱炉１は、連続して搬送されてくる圧延後の鋼板１０に対し直火バーナーによって加熱する。直火加熱炉１は、焼鈍処理に先立って、直火で鋼板１０を加熱することで、鋼板表面に残存する圧延油その他の汚れを除去し、酸化皮膜を形成する。

連続焼鈍炉５は、加熱帯２、均熱帯３、及び冷却帯４からなる。加熱帯２は、複数の加熱ゾーンからなっており、各加熱ゾーンを個別に制御する。各加熱ゾーンには、複数のＲＴバーナー（ラジアントチューブを使用した加熱装置）が設置されて、その複数のＲＴバーナーによって連続して搬送されてくる鋼板１０を加熱する。なお、加熱帯２の雰囲気ガスは還元性である。均熱帯３にも、複数のＲＴバーナーが設置されて、その複数のＲＴバーナーによって連続して搬送されてくる鋼板１０を加熱する。冷却帯４は、連続して搬送されてくる鋼板１０を冷却して、鍍金処理部９に送る。冷却帯４では、例えば５６０℃など、予め設定した鍍金浴侵入温度までに鋼板１０を冷却させる。

鍍金処理部９は、鍍金液６ｂを収容した鍍金槽６ａを有する鍍金浸漬部６、加熱部７、及び冷却部８を備える。
鍍金浸漬部６では、連続して搬送されてくる鋼板１０を鍍金槽６ａ内の亜鉛鍍金浴（鍍金液６ｂ）に浸漬し、続いてシンクロール６ｃで鋼板１０の方向を転換して上方に搬送する。続いて、鋼板１０を加熱部７で所定の温度に加熱した後に冷却部８で目的の温度まで冷却する。
ここで、上記亜鉛鍍金浴を構成する鍍金液６ｂは、純亜鉛鍍金液６ｂである。純亜鉛鍍金液６ｂとは、Ｚｎが９９質量％以上の鍍金液を指す。本実施形態の鍍金液６ｂは、例えばＺｎ以外には残部としてＡｌ及びＰｂを含む。

（スパングル制御について）
上記構成の溶融亜鉛鍍金鋼板の製造設備において、直火加熱炉１の出側での鋼板１０の表面の板温と、鍍金処理後の単位面積当たりのスパングル個数との関係を予め実験によって求める。なお、連続焼鈍炉５の条件及び鍍金処理部９の条件は、スパングル以外の鍍金条件を満足することを主として設定しておく。
なお、情報取得のための実験時における鍍金液６ｂは、純亜鉛鍍金液６ｂであり、Ｚｎ以外に残部として下記量だけＡｌ及びＰｂが含まれていた場合で取得した。
Ａｌ：０．１４０〜０．１５０質量％
Ｐｂ：０．１００〜０．１２０質量％

図２にその結果を示す。図２では、直火加熱炉１での空気比（＝設定の空燃比／燃焼ガス理論空燃比）毎に相関が分かるように纏めている。
図２から分かるように、直火加熱炉１の出側での板温とスパングル個数とは、相関がある。そして、空気比を一定にした場合、いずれも板温７００℃でスパングル個数が最小となるようになって相関がある。
この図２に示すように、他の焼鈍条件及び鍍金処理部９の条件に焼鈍炉５及び鍍金処理部９を設定した状態で、直火加熱炉１出側での板温とスパングル個数との相関を取得する。

そして、取得した相関に基づき、目的とするスパングル個数の範囲となる板温を求め、その温度となるように、直火加熱炉１のバーナーを制御する。
ここで、レギュラースパングル材として要求されるスパングル個数は、通常は２０〜５０個の範囲である。従って、レギュラースパングル材にするには、図２から、出側の板温を６７０℃から７２０℃の範囲に設定すればよいことが分かる。好ましくは６９０℃〜７１０℃の範囲である。またこのとき、図２から分かるように、空気比を０．９５〜１．０５の範囲に制御することで、より確実にスパングル個数を２０〜５０個の範囲に収めることが可能となる。

ここで、求めるスパングル個数に応じて、上記予め求めた相関から出側の板温を求めると良い。例えば、スパングル個数を多めにするには、上記板温範囲よりも低温側若しくは高温側に板温の制御範囲をずらせば良い。逆に、スパングル個数を少なめにするには、板温を７００℃近傍であって且つ板温の範囲を狭めて制御すれば良い。
更に、図２から分かるように、直火加熱炉１での空気比を変更することでもスパングル個数が変化する。

上記板温を一定にした場合における、空気比とスパングル個数との関係を図３に示す。図３から分かるように、直火加熱炉１での空気比とスパングル個数との間にも相関がある。特に直火加熱炉１の出側の板温が７００℃に近いほど、空気比の変化に対しスパングル個数が大きく変化することが分かる。
ここで、上記板温が７００℃を境界としてスパングル個数が増加、つまりスパングルのサイズが小さくなる理由は、次のように考えられる。

上記板温が低い場合には、酸化不足によって、直火加熱炉１出側において鋼板１０の表面に圧延油の洗浄残りが発生し、酸化皮膜も不十分となる傾向となり、スパングル形成を阻害するものと考えられる。一方、直火加熱炉１出側での板温が高すぎる場合には、過酸化状態となって、連続焼鈍炉５の加熱帯２で還元できないほどの厚い酸化皮膜が形成される傾向となり、鍍金を弾き易くなってスパングルのサイズが小さくなると考えられる。そして、直火加熱炉１出側での板温を６７０℃〜７２０℃の範囲、特に７００℃に近づくほど、鋼板１０表面が圧延油に対して表層が清浄化し、酸化皮膜が形成すると考えられる。
同様に、空気比についても空気比＝１を境界として同様なことが考えられる。すなわち、空気比が低いほど、酸化力が不足し、鋼板１０の表面の汚れ等が除去できず、酸化皮膜の形成も不十分な傾向となる。一方、空気比が高いほど、鋼板１０の深部まで酸化し、表面の鍍金濡れ性が悪化する傾向になる。

（本実施形態の効果）
（１）上記直火加熱炉１出側での鋼板１０表面の板温と溶融亜鉛鍍金後のスパングルの単位面積当たりの個数との相関に基づき、要求される単位面積当たりのスパングル個数の範囲となる上記直火加熱炉１の出側での板温を求め、その求めた板温となるように、上記直火加熱炉１を制御する。
これによって、鍍金を施す鍍金処理部９での鍍金条件及び焼鈍炉５の焼鈍条件をスパングルのための制御対象とする必要がない。この結果、スパングル条件以外の鍍金条件に対する、鍍金処理部での鍍金条件及び焼鈍炉の焼鈍条件の自由度を確保しつつ、目的とするスパングルに制御することが可能となる。

また、直火加熱炉１の出側での鋼板１０表面の板温と溶融亜鉛鍍金後のスパングルの単位面積当たりの個数と相関を予め取得して、板温を制御するので、目的とするスパングルのサイズ径が変更しても容易に対応することが可能となる。
また、直火加熱炉１の出側での鋼板１０表面の板温を、スパングルのサイズ径を目的のサイズ径にするための制御変数としているので、加熱帯２の露点を制御する場合に比べて制御が容易となる。具体的には、板温の調整は、バーナーの出力を調整するだけで容易に制御することが出来る。

（２）このとき、目的とするスパングルがレギュラースパングルの場合には、上記板温を６７０℃以上７２０℃以下、好ましくは６９０℃以上７１０℃以下に制御する。
これによって、上記効果を奏しつつ、レギュラースパングルのサイズ径に制御することが可能となる。
（３）さらにまた、上記直火加熱炉１での空気比を、０．９５以上１．０５以下の範囲内に設定する。
これによって、スパングルのバラツキを抑制出来て、より所望のスパングルを得ることが可能となる。

１直火加熱炉
２加熱帯
３均熱帯
４冷却帯
５焼鈍炉
６鍍金浸漬部
６ａ鍍金槽
６ｂ鍍金液
６ｃシンクロール
７加熱部
８冷却部
９鍍金処理部
１０鋼板

Claims

鋼板を、直火加熱炉で加熱し更に焼鈍炉において焼鈍を行った後に、純亜鉛鍍金浴で溶融亜鉛鍍金を施す溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法において、
上記直火加熱炉出側での鋼板表面の板温と溶融亜鉛鍍金後の単位面積当たりのスパングル個数との相関を予め取得し、
その取得した相関に基づき、溶融亜鉛鍍金後に要求される単位面積当たりのスパングル個数の範囲となる上記直火加熱炉の出側での板温を求め、その求めた板温となるように、上記直火加熱炉を制御し、
上記スパングル個数は、レギュラースパングルの個数であることを特徴とする溶融亜鉛鍍金鋼板の製造方法。