JPH0499854A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し
、さらに詳しくはめっき鋼板の合金化度を常に適正に保
つように合金化炉の燃料流量を制御する方法に関する。

Ｃ従来の技術〕 従来、溶融亜鉛めっき鋼板としては、そのめっき層の一
部あるいは全体をＦｅ−Ｚｎ合金層とするように合金化
処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板が知られている。

このような合金化処理は、第２図に示すように溶融亜鉛
めっき槽４の真上に合金化炉２を配置し、めっき槽４よ
り引き上げた鋼板１の表面の亜鉛を絞り装置３により絞
って亜鉛側着量の調整を行い、その後直ちに合金化炉２
において鋼板を加熱して亜鉛層へ鉄を拡散させることに
よりなされる。

ここで行われる合金化処理が適正でない場合、つまり過
合金や合金化不足となるとその品質特性が損なわれるた
め、合金化処理条件を高精度で制御する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来、このような合金化処理には次のような問照点があ
った。

（１）　合金化処理に影響を及ぼす因子としては板部、
亜鉛付着量、めっき槽内アルミ濃度等長（のものがあり
゛、合金化炉内での適正熱処理条件を予め明らかにする
のが困難である。

（２）　第３図に示すように亜鉛めっぎ鋼板表面の放射
率は板温により変化し合金化が進行する過程で急変する
。したがって通常、使用されている放射率設定タイプの
板温計（放射温度計）で真の板温を測定することは困難
である。

（３）　合金化炉においては鋼板は火炎からの輻射の影
響を強く受けるために炉温制御により熱処理条件を一定
に保つことが困難であった。

従来技術としては第３図に示した亜鉛めっき面の放射率
急変時に合金化が進行することを利用して鋼板の輻射エ
ネルギーを測定し、演算器により放射率を計算し、この
放射率より合金化度を推定し、炉温制御により合金化度
を制御する方法（特開昭５Ｏ−６７７３０）がある。ま
た、輻射エネルギーを測定しその絶対値を制御すること
により合金化度をコントロールする方法（特開昭５７−
１８５９６６）がある。

これらの技術は、 （ａ）　　輻射エネルギー値から精度よく放射率を計算
するのが困難である。

（ｂ）　　鋼板の輻射エネルギーは合金化度以外の要因
、例えば浴中Ａ℃濃度や亜鉛付着量等の影響を受けるた
め、輻射エネルギーのみの制御では、合金化度を精度よ
くコントロールすることが難しい。

等の欠点があった。

本発明は以上の欠点を解消し、精度よく合金化度をコン
トロールすることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、合金化処理後
の鋼板の合金化度を、保証するために、次の手段を講じ
た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。

■　溶融亜鉛めっき槽に浸漬した鋼板の溶融亜鉛めっき
層を合金化する合金化炉内に板温計を３個以上配置し、
各板温計の指示値平均、指示値振れ幅及び隣接板温計の
振れ幅の差を求める。

■　板温計指示値振れ幅及び隣接板温計の振れ幅の差よ
り合金化炉内での合金化完了位置を判定する。

■　合金化完了位置における板温計指示値平均を制御用
板温計の設定温度とし、この設定温度に一致するように
合金化炉の燃料流量を制御し、めっき鋼板の合金化度を
常に適正に保つ。

［イ乍用］ 以下に本発明の原理を示す。

溶融亜鉛めっき槽でめっきされた後合金化炉に入った鋼
板表面の亜鉛は、合金化炉内で再溶融し、鋼板との境界
面において鋼板中の鉄分と合金を作る。この合金層は成
長し、やがて鋼板の表面全体が合金層（固相）で覆われ
る。このためめっき鋼板表面の放射率εの急激な変化が
起る。

第４図に板温計の設定放射率εが０．５の場合の真の板
の温度と板温計指示値の関係を示す。

第３図に示すように、合金化が進行する過程では鋼板表
面の放射率が急変するために、放射率を予め設定する型
式の板温計では、真の放射率と板温計への設定放射率と
のずれが大きくなるため、第４図に示すＡの部分のよう
に真の板温と板温計指示値は大きくずれる。第４図のＡ
の部分では真の放射率と設定放射率の差が太き（、した
がって真の板温と板温計指示値の差は大きい。このＡの
部分で真の板温が１０℃ふれると、板温指示値は１００
℃程度ふれる。また合金化処理が完了すると鋼板の放射
率は安定するため例えば第４図のＢの部分のようになる
。第４図のＢの部分では真の板温が１０℃ふれたとき、
＠温指示値は１０℃程度のふれとなる。

本発明はこの現象を利用して、板温計指示値振れ幅を炉
高方向に複数箇所測定することにより合金化完了位置を
求めるものである。

第５図には、以上の原理を証明するために、板温指示平
均値と指示値振れ幅及びめっき層中のＦｅ濃度の関係を
示す。第５図の場合板温指示平均値が５４５°Ｃ〜５５
５°Ｃの範囲で指示値振れ幅が最小（約５℃）となり、
その時にめっき層中Ｆｅ濃度は１２〜１３％となり、は
ぼ最適合金化度となる。したがって板温指示値振れ幅の
大きい状態から板温を上げていき板温指示値振れ幅がほ
ぼ最小となった状態が目標範囲である。

以下に各板温計の指示値振れ幅より合金化完了位置を把
握するロジックを示す。第６図に示すように合金化炉２
に５個の板温計１１．１２゜１３、］、４．１５を炉高
方向に設置し、制御用板温計２１を設置した場合を例に
して合金化完了位置を見出す例を説明する。

■　各板温計の指示値振れ幅基準値ｔｓ（°Ｃ）、隣接
板温計の振れ幅の差の基準値△ｔｓ（℃）を設定する。

■　各板温計の指示値振れ幅と指示値振れ幅基準値ｔｓ
（°Ｃ）との比較、及び各隣接板温計の振れ幅の差と振
れ幅の差の基準値△ｔｓ（℃）との比較を行う。

板温計１．１，１２．１３，１４．１５のそれぞれの指
示値振れ幅をｔｘ　、　　ｔ２＋　ｔ３＋　ｔ４＋ｔ５
とする。また、隣接板温計の指示値振れ幅の差を次のよ
うに定める。

Δを八　＝ｔ２　−ｔｌ △ｔＢ　＝ｔ３−ｔ２ ΔｔＱ　＝ｔ４−ｔ３ △ｔｏ＝ｔ５−ｔ４ 以下、次の各ケースについて判断する。

ケース１：　（第７図） ｔ１〜ｔ５が全てｔ３より低くかつ隣接板温計の振れ幅
の差が全て△ｔｓより低いとき：過合金（パウダリング
不良）と判断し、制御用板温計２１に対する設定値を△
Ｔｚ（℃）下げる。ここで△Ｔ１は実操業で得られる経
験値を基にして定めた設定値である。

ケース２：　（第８図） ｔ１〜ｔ５が全てｔｓより高く、かつ隣接板温計の振れ
幅の差が全て△ｔ３より低いとき二合金化不足（焼けむ
ら）と判断し、制御用板温計２１に対する設定値を△Ｔ
２（℃）上げる。ここで△Ｔ２は実操業で得られる経験
値を基にして定めた設定値である。

ケース３：」二記ケース１．２以外の場合：隣接板温計
の振れ幅の差と△ｔ５との比較により合金化完了位置を
判定する。具体的には次の手順による。

０　△ｔＡ＝ｔ２−ｔｌ　＜Δｔｓであれば板温計１１
の位置で合金化完了と判断し、制御用板温計２１に対す
る設定値を板温計１１の指示値平均とする。

０　△ｔＢ　＝ｔ３−ｔ２　＜△ｔｓであれば（第９図
）、板温計１２の位置で合金化完了と判断し、制御用板
温計２１に対する設定値を板温計１２の指示値平均とす
る。

０　△ｔｃ＝ｔ４−ｔ３　＜△ｔｓであれば（第１０図
）、板温計１３の位置で合金化完了と判断し、制御用板
温計２１に対する設定値を板温計１３の指示値平均とす
る。

０　△ｔ□　＝ｔ５−ｔ４　＜△ｔｓであれば板温計１
４の位置で合金化完了と判断し、制御用板温計２１に対
する設定値を板温計１４の指示値平均とする。

ケース４： 以」二の何れでもないとき（第１１図）：合金化不足（
焼けむら）判断し、制御用板温計２１に対する設定値を
△Ｔ（℃）上げる。

以上のケース１〜４の手順を第１２図にフロチャートで
示した。

［実施例］ 実施例１ 第１図に本発明の構成を示す実施例を挙げた。

合金化炉２の全長は４０ｍであり、合金化炉２の出側よ
り５ｍ、１０ｍ及び］、５ｍの位置にそれぞれ放射温度
計である板温計８，７及び６を配置し鋼板の板幅方向中
心位置にて、めっき鋼板１の板部指示値平均と指示値振
れ幅を求めた。また板温計６に合金化目標温度を設定し
、合金化炉の燃料ガス流量を制御した。すなわち、各板
温計６゜７．８の指示値振れ幅変化率より合金化完了位
置を求め、板温計６に対する合金化目標設定温度を、合
金化完了位置に相当する板温計の指示値平均に合わせ、
その合金化目標温度になるように合金化炉の燃料ガス流
量を制御した。

通板速度範囲は、目標目付量、板厚によって変化し６０
〜１２０ｍ／ｍ　ｉ　ｎである。

この合金化炉に本発明を適用し板温計６に対する合金化
目標温度を補正し、板温計６の温度が補正合金化目標温
度と一致するように合金化炉の燃料流量を制御した。

このようにして製造した５０コイルのサンプル２００個
について評価をしたところ、第１表の結果となった。以
前より焼けむらについては操業者が合金化炉出側にて板
面を観察し操業していたために発生率が低かった。パウ
ダリングについてはチエツクする手段がないために全く
管理されていなかったが本発明により可能となった。

第　　１　　表 実施例２ 第１図に示す装置において、ラインスピード１２０ｍｐ
ｍで正常な操業をしていたラインが、操業上の事情によ
りラインスピード９０ｍｐｍにダウンした場合の過度期
間における本発明による操業の実施例について、第２表
を参照して説明する。第２表は状態１から状態５に至る
経時変化のデータである。状態１では、ラインスピード
１２０ｍｐｍ、炉の設定温度４８５℃で定常状態で操業
していた。この炉の基準値は、過去の操業データから、 各板温計指示値振れ幅基準値ＴＳ：１５℃隣接板温計の
振れ幅の差の基準差ΔＴｓ：　１０°Ｃ としていた。

この時板温計６．７．８の指示値振れ幅は各々１０℃、
１６℃、３９℃であった。振れ幅の差は６℃、２３℃で
あり、両者がそれぞれ振れ幅基準値Ｔｓ（＝１５℃）、
振れ幅の差の基準値△Ｔｓ（＝１０℃）より小となる板
温計６の位置で鋼板の合金化が完了していた。

ラインスピードが１２０ｍｐｍから９０ｍｐｍにダウン
したとき、合金化炉出側板温がアップし、板温計６．７
．８の指示値振れ幅もそれぞれ８℃、１０℃、１２℃と
なった。各板温計の指示値振れ幅は振れ幅基準値Ｔｓ（
＝１５℃）よりいずれも小であり、隣接板温計の振れ幅
の差も振れ幅の差の基準値△Ｔｓ　（＝１０℃）より小
であるため、炉の設定温度を経験に基づきΔＴ（＝３℃
）下げ４８２℃にした。従って、燃料ガス量も自動的に
４００　Ｎ　ｒｎ’　／　ｈ　ｒに下げた。燃料ガス量
を下げ、炉況が安定するのをおよそ１０秒間待った。

炉況が安定しつつある時、各板温計６．７．８の指示値
振れ幅はそれぞれ１０℃、１２℃、２０℃、隣接する板
温計の振れ幅の差は２℃、８℃となった。各板温計の指
示値振れ幅が振れ幅基準値Ｔｓ　（＝１５℃）より小と
なり隣接する板温計の振れ幅の差が急激に小さくなって
いる板温計７に着目して、鋼板の合金化完了位置を板温
計７の位置と判定した。この時板温計７の平均指示値は
４８０℃であったので、炉の設定温度を４８０℃にする
のが妥当と判断した。

このため、炉の設定温度を更にΔＴ（＝２℃）下げて４
８０℃とし、燃料ガス量を自動的に３２ＯＮｒｒ？／ｈ
ｒに下げ、炉況が安定するのを待った。この時、板温計
６．７．８の指示値振れ幅はそれぞれ１１℃、１７℃、
２８℃となり、各板温計の指示値振れ幅が振れ幅基準値
Ｔ５Ｃ＝１５℃フより小となり、隣接する板温計の振れ
幅の差（６℃、１１’Ｃ）が振れ幅の差の基準値△Ｔｓ
　（＝１．０℃）より小となる板温計６の位置で鋼板の
合金化が完了していると判断した。

更に数分経過後、炉況が完全に安定し、ラインスピード
９０ｍｐｍで炉の操業を継続することができた。合金化
完了位置も板温計６の点でラインスピード１２０ｍｐｍ
の時と変わらなかった。

以上のようにラインスピードが変わっても、即応して炉
の温度をコントロールすることが可能となった。

第２表の状態１から状態５になるまでに要した時間はほ
ぼ２分であった。この間板は９０×２＝１８０ｍ進んだ
ことになる。パウダリングやや不良箇所は１．５ｍであ
った。

［発明の効果］ 本発明によれば、合金化炉内の合金化時点の位置制御を
行うことにより、従来法に比べてはるかに低い焼けむら
発生率となり、本発明法の有用性が示された。

本発明に用いる板温計としては放射型温度計を用いると
よいが、一般に市販されているプロフィール型板温計を
炉内に配置することによっても同様の合金化度制御が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による合金化炉の構成図、第２図は従来
の合金化炉の構成図、第３図は溶融亜鉛めっき鋼板の板
温と放射率の関係を示すグラフ、第４図は真の板温と板
温指示値の関係を示すグラフ、第５図は板温指示平均値
と指示値振れ幅、めっき層中Ｆｅ濃度の関係を示すグラ
フ、第６図は実施例の合金化炉の板温計の配列を示す説
明図、第７図〜第１１図は合金化完了位置を見出す各種
ケースの説明図、第１２図は制御のフローチャートであ
る。 １・・・めっきＳ間板 ３・・・ワイピングノズル ２・・・合金化炉 ４・・・亜鉛浴 ５・・・ジンクロール ６．７．８・・・板温計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融亜鉛めっき槽に浸漬した鋼板の溶融亜鉛めっき
   層を合金化する合金化炉内に板温計を３個以上配置し、
   各板温計の指示値平均、指示値振れ幅及び隣接板温計の
   振れ幅の差を求め、板温計指示値振れ幅及び隣接板温計
   の振れ幅の差より合金化炉内での合金化完了位置を判定
   し、該合金化完了位置における板温計指示値平均を制御
   用板温計の設定温度と し、該設定温度に一致するように合金化炉の燃料流量を
   制御し、めっき鋼板の合金化度を常に適正に保つことを
   特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。