JP5928604B2 - 鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備 - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備に関するものである。
通常、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板はそれぞれ個別のライン（処理設備）で製造されている。ここで、溶融亜鉛めっき鋼板は、冷間圧延された後に溶融亜鉛めっきが施されて製品となる鋼板を意味し、冷延鋼板は、冷間圧延された後に溶融亜鉛めっきが施されずに製品となる鋼板を意味している。
しかしながら、溶融亜鉛めっき鋼板製造ラインと冷延鋼板製造ラインとでは、溶融亜鉛めっき鋼板製造ラインには溶融亜鉛めっき設備が有り、冷延鋼板製造ラインには溶融亜鉛めっき設備が無いこと以外は、設備の構成が酷似しているため、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板をひとつのライン（兼用処理設備）で製造することが望まれていた。
ただし、それを実現するためには、以下の問題に対処することが必要であった。
すなわち、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際には、鋼板を連続焼鈍炉で焼鈍した後、連続焼鈍炉に直結した溶融亜鉛めっき設備に導いて溶融亜鉛めっきを施すパスを通過させればよいが、冷延鋼板を製造する際には、鋼板を連続焼鈍炉で焼鈍した後、溶融亜鉛めっき設備を回避させるパスを通過させるように、パスを切替える必要がある。
その上、溶融亜鉛めっき設備を回避する際に、鋼板を高温のまま大気に触れさせると、鋼板が酸化されてしまい、表面外観や化成処理性が劣化することが問題となる。この鋼板が酸化する問題に対しては、酸洗設備を配置して、酸化膜を取り除く方法も考えられるが、設備費が膨大となるという問題がある。
そこで、このような問題に対処するために、以下のような技術が提案されている。
まず、特許文献１には、溶融亜鉛めっき設備を回避する際に、スナウトを伸縮・傾動させて亜鉛めっきポットを回避し、直接デフレクターロールへ導く方法が提案されている。
また、特許文献２や特許文献３には、溶融亜鉛めっき設備を回避する際に、バイパス炉を設けて、鋼板を大気に触れさせることなく、次設備（ウォータークエンチ設備）へ導く方法が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の方法の場合、パスの切替時間を短くして、亜鉛めっきポットを回避することができるが、スナウトの出側にシール装置が存在しないため、大気がスナウト内へ流入し、鋼板が酸化してしまう問題が解決できていない。
また、特許文献２や特許文献３に記載の方法の場合、バイパス炉の新設や既存設備（合金化炉等）の移設など多額の設備費がかかることや、溶融亜鉛めっき鋼板の品質に影響を与えることが問題となる。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備として、膨大な設備費を必要とすることなく、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板を良好な品質で製造することができる、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。
［１］鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備であって、連続焼鈍炉と溶融亜鉛めっき設備を備え、連続焼鈍炉で焼鈍された鋼板が溶融亜鉛めっき設備に導かれるパスと連続焼鈍炉で焼鈍された鋼板が溶融亜鉛めっき設備を回避するパスとが設けられているとともに、連続焼鈍炉の出口に、溶融亜鉛めっき設備を回避するパスから連続焼鈍炉に大気が侵入するのを防止するためのシール装置が設置されている、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
［２］前記シール装置は、装置内が窒素ガス雰囲気になっている前記［１］に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
［３］前記シール装置は、装置の出口部にシールロールを備えている前記［２］に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
［４］前記シール装置は、装置内の圧力が連続焼鈍炉の炉内圧力および大気圧より高くなっている前記［２］または［３］に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
［５］連続焼鈍炉の冷却帯の雰囲気酸素濃度が９０体積ｐｐｍ以下で、連続焼鈍炉の冷却帯出側の鋼板の温度が１６８℃以下である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
［６］前記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備を用いて、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板を造り分ける、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板の兼用製造方法。
本発明においては、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備として、膨大な設備費を必要とすることなく、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板を良好な品質で製造することができる。
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の一実施形態に限定されない。
図１は、本発明の一実施形態における鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備（以下、単に「兼用処理設備」ともいう。）を示す図であり、図２は、図１の部分拡大図である。
図１、図２に示すように、この実施形態における兼用処理設備は、連続焼鈍炉１０（無酸化炉１１、加熱帯１２、保持帯１３、冷却帯１４）と、連続焼鈍炉１０に直結した溶融亜鉛めっき設備２０（亜鉛めっきポット２１、シンクロール２２）と、合金化炉３０とを備えている。
さらに、連続焼鈍炉１０で焼鈍された鋼板１がターンダウンロール４１を経由して溶融亜鉛めっき設備２０に導かれ、溶融亜鉛めっきを施された後、ターンアップロール４２を経由して合金化炉３０に至るパス（溶融亜鉛めっき鋼板製造用パス）１Ａと、連続焼鈍炉１０で焼鈍された鋼板１が溶融亜鉛めっき設備を回避し、ターンアップロール４２を経由して合金化炉３０に至るパス（冷延鋼板製造用パス）１Ｂが設定されていて、溶融亜鉛めっき鋼板製造用パス１Ａと冷延鋼板製造用パス１Ｂを切替えるパス切替部４０が設けられている。
その上で、この実施形態においては、連続焼鈍炉１０の出口に、溶融亜鉛めっき設備を回避するパス（冷延鋼板製造用パス）１Ｂから連続焼鈍炉１０に大気が侵入するのを防止するためのシール装置５０が設置されている。
このシール装置５０はコンパクトな２段シール構造となっていて、１段目シールとして、Ｎ２ガスノズル５１からシール装置５０内に窒素ガス（Ｎ２ガス）を吹込んで、シール装置５０内を窒素ガス雰囲気にしている。また、２段目シールとして、シール装置５０の出口部にシールロール５５を備えている。
なお、シール装置５０内を窒素ガス雰囲気にする際には、シール装置５０内の酸素濃度が９０体積ｐｐｍ以下になるようにすることが好ましい。また、３０体積％以下の水素やアルゴンを混入することも可能である。
次に、この実施形態における兼用処理設備での操業条件について述べる。
まず、図３は、連続焼鈍炉１０の操業条件として、冷却帯１４の雰囲気酸素濃度（冷却帯酸素濃度）と、冷却帯１４出側の鋼板温度（冷却帯出側板温）について検討した結果を示すものである。図３に示すように、領域Ａ（冷却帯酸素濃度が０〜９０体積ｐｐｍで冷却帯出側板温が０〜１６８℃の領域）では、鋼板が大気に触れても酸化することがない（○印）のに対して、領域Ｂ（冷却帯酸素濃度が９０体積ｐｐｍを超える領域）や、領域Ｃ（冷却帯出側板温が１６８℃を超える領域）では、鋼板が大気に触れると酸化してしまう（□印）ことが分かった。
そこで、シール装置５０の操業条件としては、上記の冷却帯酸素濃度が９０体積ｐｐｍ以下で冷却帯出側板温が１６８℃以下という条件を安定して確保できるようにしている。すなわち、シール装置５０内の圧力が連続焼鈍炉１０の炉内圧力および大気圧よりも高くなるようにしており、それによって、大気が連続焼鈍炉１０内に流入しないようにするとともに、連続焼鈍炉１０内の水素ガスが大気に漏れないようにしている。
図４は、シール装置５０の具体的な操業条件として、シール装置５０内の圧力（シール装置内圧力）と、Ｎ２ガスノズル５１からシール装置５０内に吹き込む窒素ガスの流量（Ｎ２流量）の関係を示すものである。図４に基づいて、シール装置内圧力が連続焼鈍炉１０内の最大圧力（最大炉内圧力＝８．２ｍｍＨ２Ｏ）以上となるように、Ｎ２流量を１１５Ｎｍ３／ｈ以上に設定している。また、シールロール５５間の隙間を狭小化することで、シール装置内圧力の保持を図っている。
ちなみに、図５には、冷却帯１４の圧力を測定するための冷却帯圧力測定口６２と、シール装置５０内の圧力を測定するためのシール装置内圧力測定口６１の位置を示すとともに、冷却帯１４とシール装置５０内の圧力分布を示している。
なお、図２に示しているように、もし連続焼鈍炉１０内の水素がシール装置５０に漏れた際、水素の燃焼による被害を防ぐため、シール装置５０には、グローヒータ５８が設置されているとともに、シールカーテン５２の材質として難燃性のレフラシールを使用している。また、シールカーテン５２の下方には難燃性のシリカ繊維５９が設置されている。さらに、シール装置５０には、非常用Ｎ２ガスノズル５３が設置され、冷却帯１４には放散弁４５が取り付けられている。
このようにして、この実施形態においては、焼鈍炉１０の冷却帯１４で、鋼板１が大気に触れても酸化しない操業条件（冷却帯酸素濃度９０体積ｐｐｍ以下、冷却帯出側板温１６８℃以下）で冷却するとともに、その操業条件を安定的に保持できるように、冷延鋼板製造用パス１Ｂ上の焼鈍炉１０出側にコンパクトなシール装置５０を設置することで、焼鈍炉１０の気密性を向上させることによって、鋼板１の酸化を防止するようにしている。
したがって、このような鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備を用いることによって、膨大な設備費を必要とすることなく、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板を良好な品質で造り分けることが可能になる。
１ 鋼板
１Ａ 溶融亜鉛めっき鋼板製造用パス
１Ｂ 冷延鋼板製造用パス
１０ 連続焼鈍炉
１１ 無酸化炉
１２ 加熱帯
１３ 保持帯
１４ 冷却帯
２０ 溶融亜鉛めっき設備
２１ 亜鉛めっきポット
２２ シンクロール
３０ 合金化炉
４０ パス切替部
４１ ターンダウンロール
４２ ターンアップロール
４５ 放散弁
５０ シール装置
５１ Ｎ２ガスノズル
５２ シールカーテン
５３ 非常用Ｎ２ガスノズル
５５ シールロール
５８ グローヒータ
５９ シリカ繊維
６１ シール装置内圧力測定口
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１Ａ 溶融亜鉛めっき鋼板製造用パス
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１１ 無酸化炉
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６２ 冷却帯圧力測定口
Claims (6)
- 鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備であって、連続焼鈍炉と溶融亜鉛めっき設備を備え、連続焼鈍炉で焼鈍された鋼板が溶融亜鉛めっき設備に導かれるパスと連続焼鈍炉で焼鈍された鋼板が溶融亜鉛めっき設備を回避するパスとが設けられているとともに、連続焼鈍炉の出口に、溶融亜鉛めっき設備を回避するパスから連続焼鈍炉に大気が侵入するのを防止するためのシール装置が設置されていて、該シール装置には、連続焼鈍炉内の水素が該シール装置に漏れた際、水素の燃焼による被害を防ぐために、グローヒータが設置されているとともに、レフラシールを使用したシールカーテンが設置され、該シールカーテンの下方にシリカ繊維が設置されている、鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
- 前記シール装置は、装置内が窒素ガス雰囲気になっている請求項１に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
- 前記シール装置は、装置の出口部にシールロールを備えている請求項２に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
- 前記シール装置は、装置内の圧力が連続焼鈍炉の炉内圧力および大気圧より高くなっている請求項２または３に記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
- 連続焼鈍炉の冷却帯の雰囲気酸素濃度が９０体積ｐｐｍ以下で、連続焼鈍炉の冷却帯出側の鋼板の温度が１６８℃以下である請求項１〜４のいずれかに記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の鋼板の溶融亜鉛めっきと連続焼鈍の兼用処理設備を用いて、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板を造り分ける、溶融亜鉛めっき鋼板と冷延鋼板の兼用製造方法。
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