JPH05156419A - 合金化亜鉛めっき鋼板の合金化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 品質の安定した合金めっき鋼板を製造するた
めには、一定の合金化加熱温度に維持するだけでは不十
分であり、各種合金化条件の変化により合金化加熱温度
を変える必要がある。 【構成】 合金化加熱炉７の目標板温と合金化加熱炉７
の入側板温より、合金化加熱炉７への投入必要熱量を求
め合金化加熱炉７を制御する操作量を計算する。そし
て、その操作量を合金化加熱炉単体制御装置１０に設定
するとともに、均熱保持から冷却への切替ポイントを均
熱保持炉単体装置１１に設定する。さらに、板厚または
板幅または速度の変更における過渡状態では、めっき浴
４へ進入する板温の過渡的な変化を予測もしくは、板温
計２より検出してその影響を打ち消すことのできる合金
化加熱温度の微調整量を求め、合金化加熱炉７の微操作
量を計算して設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造ラインにおける合金化制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処
理は加熱と均熱保持そして冷却という過程を経て行なわ
れる。従来の技術としては、特開平１−２５２７６１号
公報「溶融亜鉛めっき用合金化炉の板温制御装置」にあ
るように、合金化条件として、鋼種とめっき浴中のアル
ミニウム濃度と亜鉛付着量と合金化加熱温度と均熱時間
を考慮して合金化目標加熱温度を設定し、さらに、その
目標温度を実現するために、板温計の板温実績と目標温
度との偏差により操作信号を出力する板温調節装置を用
いる制御方法が提案されている。

【０００３】また、特開昭６２−１８００５０号公報
「溶融亜鉛めっき鋼板の合金化制御方法」にも同様に、
合金化条件として、合金化目標加熱温度と均熱時間と皮
膜中のアルミニウム濃度を考慮して合金化目標加熱温度
を設定して、その板温を実現するために板温調節装置を
用いる制御方法が提案されている。

【０００４】しかし、適切な合金化加熱温度と均熱時間
を設定するためには、上記の合金化条件を考慮するだけ
では不十分であり、また、合金化加熱炉の出側の位置で
は放射率および表面の光学的な拡散状態が大きく変動す
るため、精度の良い板温測定は困難であり、実績と目標
の偏差によって板温を制御しようとする板温調節装置に
よる合金化制御を実現することは非常に難かしく、実際
は操作員の経験と判断による操業がほとんどであった。

【０００５】また、合金化状態に影響を与える条件の一
つとして、めっき浴へ進入する板温があるが、板厚また
は板幅または速度の変更の際には、焼鈍炉の炉慣性が大
きいためにすぐには所定の進入板温にすることができな
い。このため、過渡的な合金化状態の変動が発生し、そ
の変動部分の品質が悪化するために品質の不安定化をも
たらし、その部分の除去による歩留りの悪化を招いてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、合金化状態は前記従来技術の条件だけで決
まるものではなく、製造しようとする合金めっきの製品
種類やめっき浴温度と鋼板のめっき浴に進入する板温と
鋼板の通板速度によるめっき浴中滞在時間と、さらには
めっき浴から合金化加熱炉までの鋼板の冷却量が関係す
るということである。このため、品質の安定した合金め
っき鋼板を製造するためには、一定の合金化加熱温度に
維持するだけでは不十分であり、ここで述べた各種合金
化条件の変化により合金化加熱温度を変える必要があ
る。

【０００７】また、合金化炉出側における板温測定は、
放射率および表面の拡散状態が大きく変化するために困
難であり、板温調節装置を使った板温フィードバックは
実用化できず、合金化加熱炉を操作するための他の方法
を解決しなければならない。このため、合金化加熱目標
温度を実現する合金化加熱炉の操作量を伝熱計算により
求めることが妥当である。

【０００８】さらに、合金化状態に影響を与える条件の
なかで、めっき浴に進入する板温の制御は応答が遅く、
板厚または板幅または速度の変更における過度状態では
所定の温度に安定するまでの時間がかかるため、進入板
温の過渡的な変化を予測し、または検出してその影響を
補正するように合金化加熱炉を操作する必要がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処
理を合金化加熱炉と均熱保持炉と冷却炉とからなる合金
化処理設備において、製造品種と鋼種と亜鉛付着量とめ
っき浴中のアルミニウム濃度とめっき浴温度とめっき浴
に進入する鋼板の板温と鋼板の通板速度によるめっき浴
中滞在時間および均熱保持時間の変化とめっき浴から合
金化加熱炉までの鋼板の冷却量とにより、合金化処理の
ための合金化加熱目標温度と均熱時間を決定することと
した合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化制御方法であ
る。

【００１０】また、前記合金化条件の内、鋼板の板厚ま
たは板幅または速度を変更したときに、めっき浴に進入
する鋼板の板温の過渡的な変動が合金化状態に及ぼす影
響を求め、その影響を補正するために合金化加熱温度を
過渡的な変動に合わせて制御することとした合金化溶融
亜鉛めっき鋼板の合金化制御方法である。

【００１１】

【作用】本発明の作用を図１と図２に基づいて説明す
る。図１は、溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理設備を示
す図である。図２は合金化加熱炉の目標板温と保持冷却
帯における均熱保持から冷却への切替ポイントを示す図
である。

【００１２】図１において、１は焼鈍炉、２は板温計、
３はスナウト、４は亜鉛めっき浴、５は亜鉛めっき浴温
計、６はガス絞りノズル、７は合金化加熱炉、８は保持
冷却炉、９は合金化制御装置、１０は合金化加熱炉単体
制御装置、１１は保持冷却炉単体制御装置、１２は焼鈍
炉制御装置、１３は合金化度計である。

【００１３】まず、合金化制御装置９は、製造品種と鋼
種と亜鉛付着量とめっき浴中のアルミニウム濃度とめっ
き浴温度と鋼板のめっき浴への進入板温と鋼板の通板速
度と、さらにその速度によるめっき浴中の滞在時間と均
熱保持可能時間と、かつ、めっき浴４から合金化加熱炉
７までの鋼板の冷却量を用いて図２に示したような合金
化加熱炉７の目標板温と保持冷却帯における均熱保持か
ら冷却への切替ポイントを求める。次に合金化加熱炉７
の目標板温と合金化加熱炉７の入側板温より、合金化加
熱炉７への投入必要熱量を求め合金化加熱炉７を制御す
る操作量を計算する。そして、その操作量を合金化加熱
炉単体制御装置１０に設定するとともに、均熱保持から
冷却への切替ポイントを均熱保持炉単体装置１１に設定
する。

【００１４】さらに、板厚または板幅または速度の変更
における過渡状態では、めっき浴４へ進入する板温の過
渡的な変化を予測もしくは、板温計２より検出してその
影響を打ち消すことのできる合金化加熱温度の微調整量
を求め、その温度より上記と同様に合金化加熱炉７の微
操作量を計算して設定する。

【００１５】

【実施例】本実施例では、誘導加熱装置を合金化加熱炉
として用いる場合を例にとって説明する。これまでの各
種の調査により、合金化状態はいくつかの要因により影
響を受ける。図３は、浴中アルミニウム濃度とめっき浴
温とめっき浴に進入した板温と合金化温度と均熱保持時
間が合金化状態におよぼす影響を示す。さらに、図３に
示した条件と同様に、浴中滞在時間と合金化炉前冷却量
も合金化状態に影響を与える。

【００１６】以上の関係より、所定の製造品種における
適正な合金化状態を得るための図２のような標準的なヒ
ートサイクルがまず決まるが、均熱保持については、保
持冷却炉の設備構造上、連続的に均熱保持から冷却に切
替えるポイントに変えることはできず、その時間は通板
速度が決まっていれば断続的ないくつかの値を選択でき
るに過ぎない。このため、所定の合金化状態を得るため
の合金化目標加熱温度Ｔは、実際の均熱保持時間も考慮
して、次式（１）で与えられる。

【００１７】

【数１】

【００１８】さらに、ｄＴを求めるために次式（２）に
示す伝熱計算を行なう。

【００１９】

【数２】

【００２０】また、Ｔｉについては、鋼板がめっき浴に
進入するポイントでの板温測定は難しいため、焼鈍炉出
側に取り付けた板温計の測定値と次式（３）に示す伝熱
計算によりその値を算出する。

【００２１】

【数３】

【００２２】次に、（１）式より求めた合金化目標加熱
温度Ｔにより、合金化加熱炉７の操作量を計算する。こ
の計算にあたっては、合金化加熱炉７への投入熱量の計
算を行なうため、ｄＴを求めるときに算出した合金化加
熱炉７の入側板温を用い、次式（４）を用いて誘導加熱
装置への投入電力を求め、合金化炉単体制御装置１０に
設定する。

【００２３】

【数４】

【００２４】以上のようにして求めた誘導加熱装置への
投入電力設定例を図４に示す。図４は、本発明による定
常状態の制御例である。この図から明らかなように、単
純に速度に比例して投入電力を変更するだけでは、均熱
保持時間および浴中滞在時間および合金化加熱炉７前の
冷却による合金化反応に対する影響が考慮されておらず
合金化度が変動するが、本発明を用いることにより合金
化状態を安定に制御することができる。また、浴温およ
び浴中アルミニウム濃度およびめっき浴への進入板温が
変動しても本発明に従えば、安定な合金化状態を確保す
ることができる。

【００２５】さらに、板厚または板幅または速度の変更
において、めっき浴への進入板温の制御応答が遅く過渡
的な変動が発生するが、図５に示すようにその過渡的な
変動を板温計２等により検知して本発明に従い誘導加熱
装置の投入電力を順次変更してやれば、過渡状態におい
ても安定な合金化状態を得ることができる。図５は、本
発明による過渡状態における制御例である。

【００２６】なお、ガス加熱型の合金化炉であっても、
本方式を適用することができ、上記で説明した手順にお
いて、目標板温を達成することのできるガス炉の操作量
（例えば、目標炉温またはガス燃焼量等）を伝熱計算に
て求めるとよいだけである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合金化に影響のある各種要因が変動しても、合金化状態
を安定に制御でき、品質の優れた合金化溶融亜鉛めっき
鋼板を安定して製造することができ、歩留りも向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理設備を示す図
である。

【図２】合金化加熱炉の目標板温と保持冷却帯における
均熱保持から冷却への切替ポイントを示す図である。

【図３】浴中アルミニウム濃度とめっき浴温とめっき浴
に進入した板温と合金化温度と均熱保持時間が合金化状
態におよぼす影響を示す。

【図４】本発明による定常状態の制御例である。

【図５】本発明による過渡状態における制御例である。

【符号の説明】

１ 焼鈍炉 ２ 板温計 ３ スナウト ４ 亜鉛めっき浴 ５ 亜鉛めっき浴温計 ６ ガス絞りノズル ７ 合金化加熱炉 ８ 保持冷却炉 ９ 合金化制御装置 １０ 合金化加熱炉単体制御装置 １１ 保持冷却炉単体制御装置 １２ 焼鈍炉制御装置 １３ 合金化度計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融亜鉛めっき鋼板を合金化加熱炉と均
   熱保持炉と冷却炉とからなる合金化処理設備によって合
   金化する処理において、製造品種と鋼種と亜鉛付着量と
   めっき浴中のアルミニウム濃度とめっき浴温度とめっき
   浴に進入する鋼板の板温と鋼板の通板速度によるめっき
   浴中滞在時間および均熱保持時間の変化とめっき浴から
   合金化加熱炉までの鋼板の冷却量とにより、合金化処理
   のための合金化加熱目標温度と均熱時間を決定すること
   を特徴とした合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記合金化条件の内、鋼板の板厚または
   板幅または速度を変更したときに、めっき浴に進入する
   鋼板の板温の過渡的な変動が合金化状態に及ぼす影響を
   求め、その影響を補正するために合金化加熱温度を過渡
   的な変動に合わせて制御することを特徴とする請求項１
   記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化制御方法。