JPH04235268A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛めっきを施し
た後、加熱処理を行ういわゆる合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法、特に連続合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法に関するものである。

【０００２】すなわち、鋼板の連続式溶融亜鉛めっき法
にあっては、鋼板を連続的に加熱および還元処理を行い
、次いで溶融亜鉛めっき浴に浸漬させて鋼板表面にめっ
き処理を施している。本発明は、そのような溶融亜鉛め
っき直後に、気体絞り法等により必要付着量にめっき量
コントロールを行ってからめっき鋼板に加熱処理を施す
ことにより、鋼板から亜鉛めっき層内に鉄拡散を行って
合金化処理する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に
関する。

【０００３】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理を行う
加熱方法としては、従来ガス加熱による直接加熱方式が
一般的であったが、近年、誘導加熱（以下Ｉ／Ｈ　と略
す）　による内部加熱方式も採用されつつある。Ｉ／Ｈ
　方式によれば温度制御性が特に向上し、一方、ガス加
熱方式では応答性の改善が図られる。

【０００４】高周波誘導加熱を用いた方法としては、ガ
ス加熱方式の代替としてすべて誘導加熱に切り換えたオ
ールＩ／Ｈ　方式とガス加熱方式との併用であるコンビ
ネーションＩ／Ｈ　方式の２種類が採用されつつある。

【０００５】Ｉ／Ｈ　方式の合金化処理　（以下ＧＡと
略す）　は、古くから知られ　（特公昭３７−３１０７
号公報等参照）、ガス加熱方式とのコンビネーションＩ
／Ｈ　方式についても、特開昭６１−２０７５６３号公
報においてガス加熱＋Ｉ／Ｈ　方式（　ポストＩ／Ｈ　
方式）　とＩ／Ｈ　＋ガス加熱方式（　プレＩ／Ｈ　方
式）　とが開示されている。また、合金化度に応じて行
うＩ／Ｈ　制御法それ自体は特開平１−１７７３５１号
公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、コンビ
ネーションＩ／Ｈ方式のうち特にポストＩ／Ｈ　方式の
優位性に着目し、それを利用した製造方法上の問題点を
検討した。

【０００７】■オールＩ／Ｈ　方式は操業条件変更　（
板厚、幅、Ｌ／Ｓ　、鋼種、ｅｔｃ．）　に対する応答
性は極めて良好で、ガス加熱方式で発生する非定常時の
部分がミニマム化でき、処理鋼板の歩留ロスを最小限に
抑えることができる。■しかしながらこのように電力だ
けで加熱することにより、原単位悪化ひいては成品のコ
ストアップを招くため、Ｉ／Ｈ　とガス加熱を併用し、
Ｉ／Ｈ　によるガス加熱のデメリットを補完する方式が
究極の合金化処理方法である。■ガス加熱とＩ／Ｈ　の
コンビネーションは、その制御方法において極めて難し
く、最適制御システムを開発する必要がある。

【０００８】本発明の目的は、コンビネーションＩ／Ｈ
　方式のうちのポストＩ／Ｈ　方式による合金化溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法、特にその制御方法を提供する
ことである。なお、プレＩ／Ｈ　方式においても同様手
段で制御を行い効果を上げることは可能であるが、制御
応答性を含めポストＩ／Ｈ　方式の方が総合的に優位で
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的達成のために、定常時の制御と非定常時の制御とを別
方式で行うことに着目した。つまり、定常時には加熱量
などの変動幅がそれほ大きくないためフィードバック制
御（ＦＢ　制御）　によっても十分に対処でき、むしろ
その方がコスト的にも有利である。

【００１０】一方、非定常時、つまり板厚、幅、ライン
スピード（Ｌ／Ｓ）、鋼種、などが変化し、加熱条件を
大幅に変更する必要が有る場合、フィードフォアード制
御（ＦＦ　制御）　を行うことが有利であり、しかもそ
の場合にあって昇温時と降温時とではガス加熱部とＩ／
Ｈ　加熱部の負荷の割合を変えることによりより速やか
な加熱条件の変更が可能となることを知り、本発明を完
成した。

【００１１】ここに、本発明は、溶融亜鉛めっきされた
鋼板に合金化処理を行う際に、合金化処理にガス加熱と
高周波誘導加熱とを併用する溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法において、例えば定常時においては合金化度計また
は合金化処理炉内板温度計の実測値が一定になるようフ
ィードバック制御にて高周波誘導加熱投入電力を制御し
、非定常時ではフィードフォアード制御にて、目標鋼板
温度を変化させるために昇温時にはガス加熱部の負荷を
上げるとともに高周波誘導加熱部の負荷を下げ、一方降
温時にはガス加熱部の負荷を下げるとともに高周波誘導
加熱部の負荷を上げるガス加熱と誘導加熱の連動制御を
行い、高周波誘導加熱の変化率を大きくとるように制御
することを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法である。ここに定常時とはストリップ変化を伴わ
ない同一コイル内で、ラインスピード、温度等操作条件
の変化が±１０％程度以内の部分であって、一方非定常
時とは、板幅、ラインスピード、鋼種などが変更すると
きをいい、定常時と非定常時の判断は事前にコイル情報
より上位コンピュータによって行う。

【００１２】すなわち、定常時には変動量は通常±１０
％以内とわずかであり、むしろ速やかな応答が求められ
るため、Ｉ／Ｈ　加熱方式のＦＢ制御が効果的であり、
一方変更点が通過する場合のような非定常時には熱量の
変動が大きいガス加熱方式によって主として制御を行い
、その場合の応答性の遅さはＦＦ方式で補償しようとす
るのである。そしてこれらの組み合わせによって、予想
外にも総合的に極めて精度の高い合金化度の制御が低コ
ストで可能になる。

【００１３】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明についてさら
に説明する。図１は、本発明にかかる溶融亜鉛めっき鋼
板製造方法を実施するための合金化装置の略式説明図で
あり、溶融亜鉛めっき浴１０から引き上げられためっき
鋼板１２は、ワイピングノズル１４によってめっき付着
量を所定範囲内に調整する。

【００１４】溶融亜鉛めっき鋼板１２は、次いで溶融亜
鉛めっき鋼板の合金化装置１５に送られる。この合金化
装置１５はガス加熱炉１６と誘導加熱装置２０とから構
成されている。後述する保持帯、冷却帯を含めて全体が
支持フレーム機構　（図示せず）　内に収容されて取付
けられている。

【００１５】めっき鋼板１２はガス加熱炉１６に入り通
常は　５００〜５５０　℃に加熱される。ガス加熱炉１
６を出た亜鉛めっき鋼板１２はさらに誘導加熱装置２０
に入り、温度制御作用により、上記温度範囲内への正確
な温度調節が行われる。加熱された鋼板は次いで保持帯
２２および冷却帯２４を経て、空冷帯２８から装置外に
出る。

【００１６】ここで、本発明によれば、定常時にあって
は、合金化度計２６またはＧＡ板温度計２７の実測値に
よりＦＢ　（フィードバック）　制御を行う。すなわち
、それぞれが一定値を保つ　（合金化度、板温度の目標
値）　ようにＩ／Ｈ　投入電力量を制御する。このとき
の制御は予め演算して求めておいて関係式を使って行っ
てもよく、図示例ではファージコントローラを組込んだ
判断制御器３０によって行う。

【００１７】次に、非定常時である条件変更点において
は、ラインプロセスコントローラ３２でその変更条件を
判断し、その信号をうけて判断制御器３０において必要
熱量の増減分を演算し、昇温時にはＩ／Ｈ　への投入電
力量を増加させる前にガス加熱の負荷率を高めＩ／Ｈ　
の負荷率を下げておく、逆に降温時にはＩ／Ｈ　への投
入電力量を減少させる前にガス加熱の負荷率を下げ、Ｉ
／Ｈ　の負荷率を高めておく、以上により、Ｉ／Ｈ　で
の負荷率偏差を大きくとることができ、非定常時の急変
化に十分速やかに対応することができる。

【００１８】好適態様によれば、Ｉ／Ｈ　負荷率は常時
一定設定を狙い、電力原単位をできるだけ抑制するのが
好ましい。すなわち、定格ｖｓ２５％程を目安に、■定
常時における設定を２５％とし、変化に対する応答を±
１０％程度とする。■非定常時における応答は１０〜１
００　％域で行うようにすることが現実的な手法である
。通常、Ｉ／Ｈ　は電源制御域が１０〜１００　％域で
あり、１０％未満の低電力コントロールは電源系統の安
定性から不可能であり１０％未満はカットされ０％指示
となる。また、鋼板サイズによってはその最大吸収電力
量が規制され　（飽和磁束密度の関係式より）　それ以
上の電力は無効値となってしまう。したがって、これら
最大〜最小電力域での非定常時における応答は、コンピ
ューターシステム、ＡＩ　（ファジーコントローラー）
　システム等で運用されるのが好ましい。

【００１９】

【実施例】次に、本発明をその実施例によってさらに具
体的に説明する。図１に示す装置を使用して、溶融亜鉛
めっき終了後のめっき鋼板に合金化処理を行った。合金
化処理条件は次の通りであった。

【００２０】 鋼板寸法：０．８０ｍｍ厚さ×１５３０ｍｍ幅Ｌ／Ｓ　
　　　　：　１００　ｍｐｍ 浴温度　　：　４６０　℃ めっき前鋼板温度：　４５０　〜　４７０　　℃Ｚｎ付
着量：片面５５／５５　ｇ／ｍ２

【００２１】以上の条
件で、深絞り用材料　（極低炭Ｔｉ添加鋼−Ａ鋼）　と
ＢＨハイテン材　（極低炭Ｐ　添加鋼−Ｂ鋼）を順次変
更しながら溶融亜鉛めっきしてから合金化処理を行った
。極低炭Ｔｉ添加鋼の場合、合金化し易いため、目標板
温度は５００　℃、極低炭Ｐ　添加鋼の場合、合金化し
にくいため、目標板温度は５５０　℃とした。また両者
とも目標合金化度は８．５　％とした。

【００２２】まず、比較例として処理容量を同じ５８　
Ｔ／Ｈとしたうえで、ガス加熱方式のみで最初Ａ鋼を炉
温度８５０　℃で処理し（Ｃガス流量＝５５０　Ｎｍ３
／ｈ）、途中からＢ鋼に切り換え、同時に炉温度を９５
０　℃、板温度を５５０　℃に変え（Ｃガス流量＝９０
０Ｎｍ３／ｈ）、さらにＡ鋼に切り換えた。 Ａ鋼からＢ鋼への変更には３分間、Ｂ鋼からＡ鋼への変
更には５分間を要した。結果を図２に示すが、合金化実
績は、ガス加熱方式ではフィードバック制御が行われな
いためまた行われたとしても応答が極めて遅いため、合
金化度のバラツキは±１　％にも達してしまい、特に変
更点の非定常部では−２　％から＋４　％にもばらつい
てしまう。それぞれ変更点で未処理　（処理不足）　お
よび過処理領域が生じてしまう。

【００２３】次に、本発明にしたがってＩ／Ｈ　コンビ
ネーションによる合金化処理を行った。Ｉ／Ｈ　の負荷
率は定常時は２５％とし、変更点におけるＩ／Ｈ　部の
負荷を昇温時には２５％から０％に下げ、一方降温時に
は２５％から１００　％に上げた。Ｉ／Ｈ　加熱部は周
波数１０　ＫＨｚ、電力定格Ｍａｘ　１０００ＫＷであ
った。結果は図３に示す。合金化度のバラツキは±０．
５　％に抑えることができ、特に変更点の非定常部では
−０．７　％から＋０．８　％の範囲内に抑えることが
できた。この程度のバラツキは材料温度のバラツキに等
しく、実質上一定と考えることができる。このように、
本発明によれば、Ｉ／Ｈ　は定常部におけるＦＢ制御部
では平均２５％負荷で運転可能であり、また非定常部の
ＦＦ制御部では負荷ゼロまたは１００　％で運転を行う
ことができる。なお、本例は鋼種が変更された場合であ
るが、板厚、その他の仕様が変更された場合にも同様で
ある。

【００２４】本発明によりガス加熱方式とＩ／Ｈ　方式
とのコンビネーションを採用するとともに、定常時の制
御をＦＢ方式で行い、非定常時の制御をＦＦ方式で行う
ことにより両者の利点を効果的に利用できる。

【００２５】本発明によれば、次のような利点がみられ
た。■電力原単位とガス加熱燃料原単位のコスト比較に
おいて、オールＩ／Ｈ　方式と比較して本発明にかかる
ポストＩ／Ｈ　方式では、ランニングコストは、ほぼ１
／２　となった。■合金化度のバラツキを比較しても、
ガス加熱方式によれば±１％となり、一方本発明によれ
ば、バラツキは±０．５　％と半減している。■非定常
時の応答特性の改善を見ると、ガス加熱方式と比較して
、２５０Ｔｏｎ　Ｖｓ　２０Ｔｏｎ　となり、これは歩
留ロスが２５０ｔｏｎ／月減少したことを意味する。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明によれば、特に非定
常時に優れた効果を発揮するが、そのような優れた作用
効果は合金化溶融亜鉛めっき鋼板に限らず、ガス加熱炉
全てに適用可能　（ただし、連続式ラインが有効）　で
あり、それらの例として、塗料の乾燥用のオーブン炉、
連続式焼鈍設備ｅｔｃ．に適用可能である。また、合金
化度制御もＡＩに限らず少々の歩留ロスはあるが手動対
応でもメリットは大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造装置の概略説明図である。

【図２】本発明の方法に対する比較例の結果を示す図表
である。

【図３】本発明にかかる方法の実施例の結果を示す図表
である。

【符号の説明】

１０　：　溶融亜鉛めっき浴 １２　：　めっき鋼板 １４　：　ワイピングノズル １５　：　合金化装置 １６　：　ガス加熱炉 ２０　：　誘導加熱装置 ２２　：　保持帯 ２４　：　冷却帯

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融亜鉛めっきされた鋼板に合金化処
   理を行う際に、合金化処理にガス加熱と高周波誘導加熱
   とを併用する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法にお
   いて、目標鋼板温度を変化させるために、昇温時にはガ
   ス加熱部の負荷を上げるとともに高周波誘導加熱部の負
   荷を下げ、一方降温時にはガス加熱部の負荷を下げると
   ともに高周波誘導加熱部の負荷を上げるガス加熱と誘導
   加熱の連動制御を行い、高周波誘導加熱の変化率を大き
   くとるように制御することを特徴とする、合金化溶融亜
   鉛めっき鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】定常時においては、まず高周波誘導加熱投
   入電力を制御し、その後誘導加熱投入電力が一定となる
   ようにガス加熱部を制御し、非定常時には請求項１記載
   の制御を行うことを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき
   鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】定常時にはフィードバック制御、非定常時
   にはフィードフォアード制御を行う請求項２記載の方法
   。
4. 【請求項４】フィードバック制御を行う際に、合金化度
   計あるいは合金化処理炉内または合金化処理炉出側に設
   けた板温度計の計測量を用いる請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】ガス加熱と誘導方式を併用するにあたって
   、誘導加熱装置をガス加熱炉の出側に設置し、さらに誘
   導加熱装置の出側に保持帯を設けた請求項１〜４のいず
   れかに記載の方法。