JPH07150328A - 溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法 - Google Patents

溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法

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JPH07150328A
JPH07150328A JP29546393A JP29546393A JPH07150328A JP H07150328 A JPH07150328 A JP H07150328A JP 29546393 A JP29546393 A JP 29546393A JP 29546393 A JP29546393 A JP 29546393A JP H07150328 A JPH07150328 A JP H07150328A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼板1を溶融亜鉛めっき槽4に浸漬した後、溶
融亜鉛めっきを合金化する場合、合金化度を応答性よく
正確に制御する。 【構成】合金化炉2内の板温板温保持帯域8の複数位置
の鋼板の放射温度を放射温度計10、11、12で測定
し、その放射エネルギを代表板温測定値と比較して各位
置の鋼板の放射率を求める。放射率が0.4〜0.7の
範囲となる位置を合金化位置と定め、その位置が一定と
なるように、燃料流量、及び/又は通板速度を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の
合金化度制御方法に関する。
【0002】
【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、図9に示すように
溶融亜鉛めっき槽4の直上に合金化炉2を配置し、シン
クロール5によりめっき槽4に浸漬して引き上げた鋼板
1の表面の亜鉛を絞り装置3により絞って亜鉛付着量の
調整を行い、その後直ちに合金化炉2において鋼板を加
熱装置6で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、合金化処理を高精度で制御する必要
がある。
【0003】従来、このような合金化処理の合金化度を
オンラインで判定する方法には、X線回折による方法、
鋼板に光を投射しその反射光を利用する方法、鋼板の放
射率を利用する方法がある。X線回折による方法として
は、各合金層のX線回折強度と合金化度の関係をあらか
じめ求めておき、検量線法によって合金化度を求める方
法である(川鉄技報18(1986)「合金化溶融亜鉛
めっき層Fe濃度の連続測定方法」や特開平1−301
155号公報参照)。また、反射光を利用する方法は、
特公昭64−655号公報に示されているように反射光
の強度分布を測定し、その値を用いて合金化判定を行う
ものである。
【0004】放射率を利用する方法は特開昭57−18
5966号公報に開示されているように、合金化の進行
状況により鋼板表面の放射率が急変することに着目して
なされるもので、放射エネルギを測定し、その値を用い
て合金化度の判定を行うものである。また、反射強度レ
ベルから合金化位置を求めて、その位置を制御すること
によって合金化を制御する方法としては特開平1−44
782号公報がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】X線回折を利用する方
法は、装置が大がかりとなり、コストが高くつくこと、
かつ装置が大きいために設置位置が問題になること、か
つ板温が高いと精度が悪くなるため測定位置を合金化炉
後方の水冷冷却装置出側におく必要があり、応答性が悪
いといった問題があった。
【0006】反射光を利用する方法は、光源や、反射光
センサを設置する必要があることからコストや保全面で
問題があった。放射率を利用する方法では放射温度計を
利用できるという簡便さはあるが、従来の方法では放射
エネルギから放射率を算出する方法が複雑であること、
かつ、放射エネルギだけを用いた制御では放射率以外に
鋼板温度の影響を受けるため、精度よく合金化度を制御
できないという問題があった。
【0007】本発明は前記問題点を解決した溶融亜鉛め
っき鋼板の合金化度制御技術を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するためになされたもので、鋼板を溶融亜鉛めっき
槽に浸漬し、このめっき鋼板を溶融亜鉛めっき用合金化
炉を用いて合金化するに際し、合金化炉内の板温保持帯
の複数位置の鋼板の放射温度を測定し、その放射エネル
ギを代表板温測定値と比較して各位置の鋼板の放射率を
求め、その放射率が0.4〜0.7の範囲となる位置を
合金化位置と定め、この合金化位置が一定位置となるよ
うに、合金化炉の燃料流量、及び/又は通板速度を操作
し、炉内のめっき鋼板の合金化位置を制御することによ
って合金化度を目標範囲に管理するようにしたものであ
る。
【0009】一般に合金化過程の鋼板は、めっき層の相
変化に従い放射率が急変することが知られている。この
急激な変化はめっき層中の純亜鉛相(η相)が消失する
ことで生じるものである。本発明は、このη相消失点を
推定することによって、合金化の進行状態を把握するこ
とを狙ったものである。これは、η相が消失した後に成
長するΓ相の生成状態が鋼板の加工性(主にパウダリン
グ性)に影響することが知られておりη相消失点が合金
化に重要なためである。
【0010】しかし、η相消失点に対応する放射率は明
確になっていない。そこで実炉でテストを行い、放射率
が0.4から0.7の範囲の任意の点から決まる合金化
位置が合金化度と相関があることを見出した。本発明に
おいて代表板温とは、放射率を計算する際に真の板温と
見なす板温であって、その測定を合金化炉の板温保持帯
内の任意の位置の測定によって代表させることができ
る。これは合金化炉の板温保持帯では一般に加熱、冷却
のための装置がなく、板温保持帯内での板温度変化がほ
とんどないため可能となったものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、放射率を計算する際に、合金
化炉代表板温を合金化炉内の任意の位置で測定し、その
温度を利用しているため、放射率の算出式としては、次
の式(1)のみであり、計算を簡単に行うことができ
る。
【0012】
【数1】
【0013】ここで、ε :放射率 ε0 :放射温度計の設定放射率 C :定数 T :放射温度計の指示値[K] T0 :合金化炉の代表板温[K] λ :測定波長 である。
【0014】また、放射温度計のみの構成であるのでコ
ストも安くて済み、非常に簡便に測定をすることができ
る。また、放射率を求める際に式(1)のように合金化
炉の代表温度T0 を用いているために、放射エネルギの
みの変化を見る場合のように板温の影響を考慮できない
という不具合は発生しない。
【0015】本発明では複数の放射温度測定値からそれ
ぞれの放射率を求め、炉内位置と放射率との関係を示す
近似式を作成することができ、この近似式を用いて放射
率が0.4〜0.7の間の指定した放射率である位置を
求めることができる。
【0016】
【実施例】図1は、合金化炉2の板温保持帯8に放射温
度計10,11,12を配置した設置図の一例である。
図1では、板温保持帯8の出側に合金化炉での代表板温
を測定する放射温度計9を設置しているが、これは板温
保持帯の出側はすでに合金化の進行が進んでいるため鋼
板の放射率変化が少なく比較的安定して板温の測定がで
きるためである。しかし、放射率を自動補正する機能を
有した放射温度計を用いれば、鋼板放射率の変化が大き
い位置での板測温も可能であるので代表板温を測定する
放射温度計9を合金化炉内に設置してもよい。
【0017】図2は、図1に示す配置で放射率を求めた
例である。図2の例では板温保持帯の位置と放射率との
関係を直線近似し、合金化位置の放射率を0.6と定め
て合金化位置を求めている。図3は、合金化位置を決定
するためのフローを示すブロック図である。合金化炉の
代表板温T0 及び放射温度計の指示値Tを測定し、上記
式(1)を用いて放射率εを計算し、板温保持帯の位置
と放射率との関係を示す近似式を作成する。一方、合金
化位置の放射率を指定し、合金化位置を決定する。以後
この位置を合金化位置として、その位置の放射率が0.
4〜0.7の範囲内に入るように燃料流量、通板速度を
制御する。図3のフローに従い、合金化位置を求め、そ
の時に製造された鋼板の合金化度で整理した結果を図4
に示す。図4は通板速度80mpm、鋼種、付着量60
g/m2 の条件を一定にして合金化位置と合金化度との
関係を求めたものである。図4において黒丸で示したデ
ータは合金化位置の放射率を0.4としたもので相関係
数rは0.6である。白角で示したデータは合金化位置
の放射率を0.6としたものでそのときの相関係数rは
0.75である。白丸で示したデータは合金化位置の放
射率が0.8のもので相関係数rは0.2である。
【0018】図4より合金化位置として指定する放射率
として本発明の範囲内である0.4、0.6を選んだ場
合は、相関係数rが0.6、0.75と高く、強い相関
があることがわかる。指定する放射率として本発明の範
囲をはずれた0.8とした場合は相関係数rが0.2と
なり相関が低いことがわかる。0.8として合金化位置
を求めた場合では精度よく合金化度を制御することがで
きないことがわかる。そこで上限として放射率0.7に
設定した。一方図示してないが放射率が0.4未満では
付着亜鉛が溶融状態または一部合金化が開始した状態で
あり放射率のバラツキが大きく不安定であるため、放射
率を0.4〜0.7とした。さらに好ましくは0.5〜
0.6である。
【0019】図5は本発明を実現するためのシステム構
成の一例を示したものである。放射温度計9〜12から
の信号を用いて合金化位置演算器15で合金化位置を推
定する。また、合金化位置演算器15は図3に示すフロ
ーに示す機能を有するものである。また、あらかじめ、
通板速度、鋼種、向け先等毎に求めた目標合金化位置を
設定する目標合金化位置設定器17を設け、合金化位置
演算器15と目標合金化位置設定器17の出力を合金化
位置制御装置16に入力する。そして合金化位置制御装
置16で合金化位置が目標値に一致するように操作量を
計算し燃料流量制御装置13、エア流量制御装置14を
操作する。
【0020】なお図5のシステム構成では放射率を求め
る板温計10,11,12を3台用いているが、要求精
度等に従って数を増減できることはいうまでもない。ま
た操作量として燃料流量を用いているが、他に通板速度
を選んでも同様の効果を得ることができる。さらに図5
の場合代表板温は1個の放射温度計による1点での測定
であるため、板温保持帯8内で板温分布がある場合は誤
差を生じてしまう。そのために図6に示すように板温保
持帯8の入側と出側に放射温度計9、18を配設して板
温を測定し、その値から板温分布を求める板温分布演算
器19を設け放射温度計10、11、12の各位置の板
温を求めて放射率演算に用いるという方法もある。
【0021】図7を用いて本発明の実施効果について説
明する。図7では、放射率が0.6の位置を合金化位置
としている。本発明の実施以前、ライン速度が100m
pmから80mpmへ変化したとき、合金化位置が10
mから5mまで低下している。これは放射率が0.6に
なるまでの時間は一定なので、加熱量(燃料流量)が同
一であれば、ライン速度が遅くなることで、位置が短く
なるためである。これにより最終的に合金化度が目標範
囲からはずれてしまっている。
【0022】一方、本発明を実施した場合、ライン速度
が100mpmから80mpmへ変化したとき、各放射
温度計の測定値から図5に示す制御システムにより演算
し、放射率が0.6となる合金化位置を求め、目標値合
金化度が9%になる合金化位置(図4より13m)に変
更している。ライン速度を下げた分だけ炉内帯留時間が
長くなりその分だけ合金化がすすむので合金化位置を上
げている。これにより燃料流量が減少制御され、合金化
度は目標範囲に制御できている。
【0023】図9に合金化位置と浸漬槽の浴中Al濃度
の関係を示した。この図より、合金化度9%を得るため
の合金化位置は浴中Al濃度によらずほぼ一定であるこ
とがわかる。すなわち、合金化度に大きく影響を与える
浴中Al濃度は、合金化位置を制御することによって制
御の外乱ではなくなることが分かる。本発明を使用した
場合と使用しない場合について各100コイルの評価テ
ストを行った。その結果を表1に示す。
【0024】表1に見るように本発明の有用性が示され
た。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明は、放射率が0.4〜0.7の範
囲で決まる任意の放射率の位置を合金化位置として推定
するために精度よく合金化位置を推定できるようになっ
た。また、この方法を用いて決定した合金化位置が一定
になるように合金化炉の条件を制御しているため応答性
がよく、正確に合金化度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の放射温度計配置の一例を示す図であ
る。
【図2】板温保持帯内での放射率変化を示す図である。
【図3】合金化位置を決定するためのフロー図である。
【図4】合金化位置と合金化度の関係を示す図である。
【図5】合金化度制御のシステム構成図である。
【図6】合金化度制御のシステム構成図である。
【図7】本発明の実施例を示すチャートである。
【図8】合金化位置と浴中Al濃度の関係を示すグラフ
である。
【図9】合金化炉の説明図である。
【符号の説明】
1 鋼板 2 合金化炉 3 絞り装置 4 めっき槽 5 シンクロール 6 加熱装置 7 合金化炉加熱帯 8 板温保持帯 9 代表板温測定用放射温度計 10 放射率算出
用放射温度計 11 放射率算出用放射温度計 12 放射率算出
用放射温度計 13 燃料流量制御装置 14 エア流量制
御装置 15 合金化位置演算器 16 合金化位置
制御装置 17 目標合金化位置設定器 18 代表板温測
定用放射温度計 19 板温分布演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 信 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (72)発明者 永井 政邦 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板を溶融亜鉛めっき槽に浸漬し、該め
    っき鋼板を溶融亜鉛めっき用合金化炉を用いて合金化す
    るに際し、合金化炉内の板温保持帯の複数位置の鋼板の
    放射温度を測定し、その放射エネルギを代表板温測定値
    と比較して各位置の鋼板の放射率を求め、その放射率が
    0.4〜0.7の範囲となる位置を合金化位置と定め、
    該合金化位置が一定位置となるように、合金化炉の燃料
    流量、及び/又は通板速度を操作し、炉内のめっき鋼板
    の合金化位置を制御することを特徴とする溶融亜鉛めっ
    き鋼板の合金化度制御方法。
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