(57)【要約】【課題】合金化炉の制御によりめっき相状態を最適に保ちながら合金化を行う場合にも適用可能な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法を提供する。【解決手段】焼鈍炉にて焼鈍された鋼板１は、亜鉛浴２に浸漬されて、その表面に亜鉛が付着する。その後、上方へ引き上げられ、ガスワイピング装置３によりめっき付着量の調整を受けた後、必要に応じて冷却装置４で冷却され、合金化炉５に入る。合金化炉で所定の温度まで加熱された鋼板１は、続いて冷却装置６に入り、制御された冷却速度で速やかに冷却される。その後鋼板１は、合金化度計７により合金化度を測定される。制御用計算機８は、測定された合金化度が目標値に一致するように、冷却装置６の出力を調整する。【選択図】  図１
2004269949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を連続的に搬送し、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して引き上げ、めっき付着量を調整後、引き続き合金化熱処理を行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造プロセスにおいて、合金化処理プロセスで、鋼板を所定の温度まで加熱した後、その後の冷却速度を操作することにより合金化度を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合金化度制御方法。
【請求項２】
合金化処理された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度を実測し、その実測値を目標値に一致させるように、前記冷却速度を操作することを特徴とする請求項１に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法。
【請求項３】
鋼板を連続的に搬送し、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して引き上げ、めっき付着量を調整後、引き続き合金化熱処理を行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備において、めっき付着量調整装置の後に設けられ、鋼板の加熱を行う加熱装置と、当該加熱装置の後に設けられ、鋼板の冷却速度の調整が可能な鋼板冷却装置とを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御装置。
【請求項４】
前記鋼板冷却装置の後に設けられた合金化度測定装置と、測定された合金化度を目標値に一致させるように、前記鋼板冷却装置の冷却速度を操作する合金化度調節装置を併せて有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法により、合金化度を調整された合金化溶融亜鉛めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法及び装置、さらにはこの合金化度制御方法によって合金化度を制御された溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、自動車・家電・建材用の防錆鋼板としてその需要が増加しており、最近では、耐食性を確保するため皮膜が厚目付化する方向にある。この種のめっき鋼板では、成形やロール成形後に使用されるため、優れた耐パウダリング性とプレス成形性が必要となる。とりわけ、皮膜の厚目付化に伴い、耐パウダリング性の確保が大きな課題である。
【０００３】
しかしながら、耐パウダリング性とプレス成形性は相反する特性であるため、耐パウダリング性の確保に努めるとプレス成形性が劣り、逆に、プレス成形性を考慮すると、耐パウダリング性に劣るというジレンマがあった。従って、これらの両特性を共に満足する合金化溶融亜鉛めっき鋼板が求められている。
【０００４】
さらに、耐パウダリング性に劣る場合には皮膜が剥離し堆積することでプレス製品における疵の原因となるため、金型の清掃などを行って対処している。一方、プレス成形性に劣る場合には、プレス割れを生じるため条件調整のため時間を要する上、最悪の場合にはプレス製品が取れないという状況に陥り、生産がストップしてしまうという問題がある。従って、耐パウダリング性に優れプレス成形性に極めて優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板が求められている。
【０００５】
従来から合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関しては幾つかの技術が開示されているが、そのなかでもめっきの合金化度（鉄含有率）を管理することは有効とされている。上記耐パウダリング性やプレス成形性などの特性はめっき量とその合金化の程度（合金化度）と相関があるとされ、めっきの合金化度を管理することで、めっき品質を管理しようとするものである。
【０００６】
この合金化度を自動で制御する方法として、たとえば特許第２６４４５１３号に記載される技術が知られている。これは合金化度を測定し、目標値との偏差に応じ、誘導加熱式合金化炉の出力を調節し、合金化度を制御するものである。
【０００７】
しかし、近年の厚目付化にともない、耐パウダリング性とプレス成形性の両立を、従来行われてきた合金化度管理だけで実現することは困難になってきている。その理由は、厚目付化に伴い、耐パウダリング性とプレス成形性の両者の特性が両立する合金化度範囲が極めて狭くなっているため、従来の合金化度の管理精度ではこれらを両立できないことがあるためである。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６４４５１３号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、発明者等は耐パウダリング性とプレス成形性を両立させる合金化溶融亜鉛めっき製造方法を開発し、特願２００２−１７８７４９号として特許出願を行っている。これは耐パウダリング性とプレス成形性を両立するために合金化度だけではなく、合金相の状態を制御するものであり、これによって最適な合金相、めっき状態を作り出すことができる。
【００１０】
この方法では合金化処理において、
▲１▼付着量調整後速やかに所定の温度まで加熱すること
▲２▼所定の温度まで加熱した後保持することなく直ちに冷却すること
が大きなポイントとなっている。この方法を用いると、合金相の状態が最適化され、耐パウダリング性とプレス成形性を安定して両立させることができる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能である。
【００１１】
このような製造方法を用いる場合でも、多様なライン速度や付着量の偏差など、多様な操業条件のなかで一定の品質を確保するために、合金化度を管理することは依然として極めて重要である。
【００１２】
しかしながら、前述のような従来の合金化制御方法は、合金化度を合金化炉の出力によって制御する方法であるので、加熱温度が変化し、発明者等によって開発された前記の耐パウダリング性とプレス成形性を両立させる合金化溶融亜鉛めっき製造方法を用いる場合には適用できない。最適なめっき相状態を確保しながら、合金化度を管理、制御するために加熱炉の出力をフィードバック制御し、加熱温度（反応温度）を操作することは、合金相の状態を制御するために所定の温度まで加熱した後保持することなく直ちに冷却することと両立しないためである。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、従来の合金化制御方法とは全く異なる方式を採用することにより、発明者等によって開発された合金化溶融亜鉛めっき製造方法を使用する場合にも、即ち、合金化炉の制御によりめっき相状態を最適に保ちながら合金化を行う場合にも適用可能な合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御方法及び装置、さらにはこの合金化度制御方法によって合金化度を制御された溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、鋼板を連続的に搬送し、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して引き上げ、めっき付着量を調整後、引き続き合金化熱処理を行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造プロセスにおいて、合金化処理プロセスで、鋼板を所定の温度まで加熱した後、その後の冷却速度を操作することにより合金化度を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合金化度制御方法（請求項１）である。
【００１５】
従来の合金化度の調整は、図２に示すような方法によって行われていた。図２は、ヒートパターンのイメージ図である。横軸がラインの位置であり、縦軸に鋼板の温度を示したものである。通常、ライン速度が一定の状態で鋼板が搬送されるため、横軸は時間軸と考えてもよい。図２で、合金化炉の位置に対応する直線の勾配が大きいほど高速度で昇温することになる。又、冷却装置の位置に対応する直線の勾配が大きいほど、冷却速度が大きいことを意味する。
【００１６】
即ち、合金化度を高くしたい場合は、合金化炉の設定温度を高くして高速度で昇温し、高温度に保持した後に一定速度で冷却する。逆に合金化度を低くしたい場合は、合金化炉の設定温度を低くして低速度で昇温し、低温度に保持した後に一定速度で冷却する。しかしながら、この方法が発明者等が開発した新しい合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に使用できないことは前述したとおりである。
【００１７】
そこで、本手段においては、図３に示すように、加熱装置である合金化炉の設定温度と昇温速度は一定に保ち、冷却速度を増減させることによって合金化度の調整を行っている。即ち、合金化度を高くしたい場合は冷却速度を低減し、逆に合金化度を低くしたい場合は冷却速度を増加させる。これにより、合金化炉の状態を所定の状態に保ちながら合金化度の制御ができるので、最適なめっき相状態を確保しながら、合金化度を管理することが可能になる。
【００１８】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、合金化処理された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度を実測し、その実測値を目標値に一致させるように、前記冷却速度を操作することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１９】
前記第１の手段においては、たとえば、合金化度の目標値、付着量、ライン速度、鋼種、鋼板サイズ等の操業条件に応じて、前記冷却速度を決定するプリセット制御等を含んでいる。このプリセットは、計算機によって行ってもよいし、オペレータが手動で行ってもよい。
【００２０】
本手段においては、もし、これらのプリセットが不適当で、合金化度が目標値にならないような場合でも、合金化度を実測してフィードバック制御しているので、確実に合金化度を目標値近傍に保つことができる。このフィードバック制御は、連続的なフィードバック制御であってもよいし、たとえば、１コイルごとに合金化度の平均値を算出し、次コイルのプリセット値に反映させるようなバッチ的なフィードバック制御であってもよい。
【００２１】
前記課題を解決するための第３の手段は、鋼板を連続的に搬送し、溶融亜鉛めっき浴に浸漬して引き上げ、めっき付着量を調整後、引き続き合金化熱処理を行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備において、めっき付着量調整装置の後に設けられ、鋼板の加熱を行う加熱装置と、当該加熱装置の後に設けられ、鋼板の冷却速度の調整が可能な鋼板冷却装置とを有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度制御装置（請求項３）である。
【００２２】
本手段によれば、前記第１の手段を実施することができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記鋼板冷却装置の後に設けられた合金化度測定装置と、測定された合金化度を目標値に一致させるように、前記鋼板冷却装置の冷却速度を操作する合金化度調節装置を併せて有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２４】
本手段によれば、前記第２の手段を実施することができる。
【００２５】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段又は第２の手段により合金化度を調整された合金化溶融亜鉛めっき鋼板（請求項５）である。
【００２６】
この合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、合金化度が目標値に保たれたものとなる。さらに、たとえば、前記特願２００２−１７８７４９号に記載される方法によっても製造することができるので、このような方法を使用した場合には、合金相の状態と合金化度の双方が目標値に保たれることになり、耐パウダリング性とプレス成形性を両立し、かつ厚めっきが可能なものとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である合金化度制御装置を含んだ合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備の１例を示す図である。
【００２８】
焼鈍炉にて焼鈍された鋼板１は、亜鉛浴２に浸漬されて、その表面に亜鉛が付着する。その後、上方へ引き上げられ、ガスワイピング装置３によりめっき付着量の調整を受けた後、必要に応じて冷却装置４で冷却され、合金化炉５に入る。合金化炉５は高周波誘導加熱装置からなる加熱炉であり、鋼板１を急速に加熱することが可能である。これによりめっきされた亜鉛が鉄−亜鉛合金となる。合金化炉で所定の温度まで加熱された鋼板１は、続いて冷却装置６に入り、制御された冷却速度で速やかに冷却される。その後鋼板１は、合金化度計７により合金化度を測定される。
【００２９】
本実施の形態においては、合金化度の測定値は制御用計算機８に入力される。制御用計算機は、製造される合金化溶融亜鉛めっき鋼板の仕様等の操業情報や、ライン速度等のライン情報に応じて目標合金化度を決定する機能を有しており、この目標合金化度と合金化度の測定値を比較して、両者が一致するように冷却装置６における冷却速度を制御する。この制御は、通常のＰＩＤ制御を使用することもあるし、１コイル又は所定長さごとの合金化度の平均値について目標合金化度との比較を行い、バッチ的に制御を行う方式としてもよい。制御ゲインも合金化溶融亜鉛めっき鋼板の仕様等の操業情報や、ライン速度等のライン情報によって変化するので、制御用計算機８は、この制御ゲインも考慮した上で、冷却装置６への操作量を決定する。
【００３０】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の仕様等の操業情報は、上位計算機から制御用計算機に与えられる。ライン速度等のライン情報は、ライン制御装置９から制御用計算機８に与えられる。なお、制御用計算機８は、合金相の制御を行うため、操業情報、ライン情報に基づいて、合金化炉５の制御も行っている。
【００３１】
【実施例】
図１に示すような設備を有する実際のＣＧＬラインにおいて、冷却装置６の能力を変えて、合金化度の変化を調査した。冷却装置６の出力を５０％にして操業したところ、合金化度計７で測定された測定値が１１％（めっき中の鉄の重量％）であった。この鋼板については、合金化度の管理範囲が９．５〜１０．５％の場合であったので、これでは過剰な合金化であり、耐パウダリング性やプレス成形性に劣る製品となる可能性がある。そこで、合金化度を管理範囲に収めるべく、冷却装置の出力を増やし、５０％から６５％にして冷却速度を増加したところ、合金化度１０．２％を得た。逆に冷却装置の出力を下げて冷却速度を低減すれば、合金化度は増えるため、合金化度を上げたい場合、冷却装置の出力を下げることが有効であることは言うまでもない。
【００３２】
このような知見の基に、各鋼種や操業条件について、冷却装置の出力変化に対する合金化度の変化を調べ、これにより制御ゲインを決定した。また、各鋼種及びその標準操業条件において、合金化度を目標値にする冷却装置の標準出力を定め、鋼種変更の際には、それをプリセット値とするようにした。そして、このようなプリセット制御と、図１に示すようなフィードバック制御（連続ＰＩＤ制御）を行ったところ、合金化度を管理範囲内に納めることができた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐パウダリング性およびプレス成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。また、自動制御によりオペレータの負荷を軽減するばかりか、オペレータの個人差を解消し、超高品質合金化溶融亜鉛めっき材の製造を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である合金化度制御装置を含んだ合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備の１例を示す図である。
【図２】従来の合金化度を調整する方法を説明するための図である。
【図３】本発明における合金化度を調整する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…鋼板
２…亜鉛浴
３…ガスワイピング装置
４…冷却装置
５…合金化炉
６…冷却装置
８…制御用計算機
９…ライン制御装置
【図１】
2004269949.tif 000003
【図２】
2004269949.tif 000004
【図３】
2004269949.tif 000005