(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次接続された複数の鋼帯を、焼鈍炉の加熱帯で加熱した後、冷却帯で冷却し、めっき浴に進入させて、鋼帯にめっきを施す溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
複数の鋼帯の加熱帯出側温度目標、鋼帯の搬送速度および鋼帯寸法から加熱帯出側温度目標スケジュールを作成し、
複数の鋼帯がめっき浴に進入する進入温度目標、鋼帯の搬送速度および鋼帯寸法から進入温度目標スケジュールを作成し、
加熱帯出側温度目標スケジュール、進入温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法から冷却帯の冷却量スケジュールを作成し、
冷却量スケジュールにしたがって冷却量を設定し、
加熱帯出側温度目標と鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項２】
進入温度目標と鋼帯の進入温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する請求項１に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項３】
加熱帯出側温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法とから、加熱帯温度スケジュールを作成し、
加熱帯温度スケジュールにしたがって加熱帯温度を設定し、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された加熱帯温度を補正する請求項１または２に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
【請求項４】
加熱帯および冷却帯を有する焼鈍炉と、
焼鈍炉の出側に配されためっき浴と、
冷却帯の冷却量を制御する制御装置とを有し、
制御装置は、
複数の鋼帯の加熱帯出側温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から加熱帯出側温度目標スケジュールを作成し、
複数の鋼帯がめっき浴に進入する進入温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から進入温度目標スケジュールを作成し、
加熱帯出側温度目標スケジュール、進入温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法から冷却帯の冷却量スケジュールを作成し、
作成された冷却量スケジュールにしたがって冷却量を設定し、
鋼帯の加熱帯出側の温度を検出する加熱帯出側温度計を更に備え、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度計によって検出された鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
【請求項５】
鋼帯がめっき浴に進入する温度を検出する進入温度計とを更に備え、
制御装置は、
進入温度目標と進入温度計によって検出された鋼帯の進入温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する請求項４に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
【請求項６】
制御装置は、
加熱帯出側温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法から加熱帯温度を予め算出し、
算出された加熱帯温度に設定し、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度計によって検出された鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された加熱帯温度を補正する請求項４または５に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯にめっきを施す溶融金属めっき鋼帯の製造方法および溶融金属めっき鋼帯の製造ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、先行する鋼帯と後行する鋼帯を溶接により順次接続された複数の鋼帯を、焼鈍炉の加熱帯で加熱した後、冷却帯で冷却し、めっき浴に進入させて、鋼帯にめっきを施す溶融金属めっき鋼帯の製造方法が広く用いられている。
【０００３】
溶融金属めっき鋼帯の品質管理においては、めっき浴に進入する鋼帯からめっき浴が受け取る入熱量を一定とすることが重要である。入熱量が減少して浴温が低下すると、浴中のシンクロールに析出した溶融金属が巻付き、ロールの回転抵抗が大きくなり、不転が発生しやすくなる。反対に、入熱量が増加して浴温が上昇すると、鋼帯の表面より鉄が溶け出し、その後浴温が低下したタイミングでドロスが析出し、それによる欠陥が発生しやすくなる。このように、浴温変動は、めっき浴起因の欠陥を増加させることに繋がる。そのため、めっき浴への入熱量を一定とするために、めっき浴に進入する鋼帯の進入温度を一定とすることが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、「焼鈍炉により焼鈍された後、冷却帯により冷却された鋼帯を、溶融金属を貯留しためっき浴に連続的に進入させた後、めっき浴より上方へ引き上げて、鋼帯に連続的にめっきを施す溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、前記めっき浴に進入する鋼帯の温度である進入温度を、該鋼帯の幅及び厚さ、めっき浴中における鋼帯の搬送速度、めっき浴における鋼帯表面に接しつつ流れる接触流及び対流現象により形成される溶融金属の流動領域の温度並びに、前記流動領域の温度と該流動領域に隣接するよどみ領域の温度との温度差に応じて制御することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法」が開示されている。具体的には、特許文献１の技術では、めっき浴前の鋼帯の進入温度が一定となるように、冷却帯の冷却量をフィードバック制御し、めっき浴温を一定とするように制御を行っている（特許文献１の［００２７］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２８０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鋼帯の厚み、幅や、鋼帯の搬送速度に変更があって冷却帯で冷却不足または冷却過剰となると、特許文献１のようなフィードバック制御では制御が追いつかずに進入温度が変動し、結果として浴温を変動させてしまう問題が発生する。特に、鋼帯の溶接点における鋼帯寸法や鋼帯の搬送速度の変更によるヒートサイクルの変化は、鋼帯からのめっき浴への入熱量の変化起点となるが、めっき浴前に設置された進入温度計によるフィードバック制御では、冷却帯通過時の冷却量が適正に調整できず、進入温度が変化し、浴温が変動するという問題が顕著となる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、鋼帯寸法や鋼帯の搬送速度を変更する場合に、自動で進入温度を適正に制御することができる溶融金属めっき鋼帯の製造方法および溶融金属めっき鋼帯の製造ラインを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］  順次接続された複数の鋼帯を、焼鈍炉の加熱帯で加熱した後、冷却帯で冷却し、めっき浴に進入させて、鋼帯にめっきを施す溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
複数の鋼帯の加熱帯出側温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から加熱帯出側温度目標スケジュールを作成し、
複数の鋼帯がめっき浴に進入する進入温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から進入温度目標スケジュールを作成し、
加熱帯出側温度目標スケジュール、進入温度目標スケジュール、および鋼帯寸法から冷却帯の冷却量を予め算出し、
算出された冷却量に設定する溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［２］  加熱帯出側温度目標と鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する［１］に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［３］  進入温度目標と鋼帯の進入温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する［１］または［２］に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［４］  加熱帯出側温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法とから、加熱帯温度を予め算出し、
算出された加熱帯温度に設定し、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された加熱帯温度を補正する［１］乃至［３］のうちいずれかに記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
［５］  加熱帯および冷却帯を有する焼鈍炉と、
焼鈍炉の出側に配されためっき浴と、
冷却帯の冷却量を制御する制御装置とを有し、
制御装置は、
複数の鋼帯の加熱帯出側温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から加熱帯出側温度目標スケジュールを作成し、
複数の鋼帯がめっき浴に進入する進入温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法から進入温度目標スケジュールを作成し、
加熱帯出側温度目標スケジュール、進入温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法から冷却帯の冷却量を予め算出し、
算出された冷却量に設定する溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
［６］  鋼帯の加熱帯出側の温度を検出する加熱帯出側温度計を更に備え、
制御装置は、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度計によって検出された鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する［５］に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
［７］  鋼帯がめっき浴に進入する温度を検出する進入温度計とを更に備え、
制御装置は、
進入温度目標と進入温度計によって検出された鋼帯の進入温度の実績との差に基づいて、設定された冷却帯の冷却量を補正する［５］または［６］に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
［８］  制御装置は、
加熱帯出側温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法から加熱帯温度を予め算出し、
算出された加熱帯温度に設定し、
加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度計によって検出された鋼帯の加熱帯出側温度の実績との差に基づいて、設定された加熱帯温度を補正する［５］乃至［７］のいずれかに記載の溶融金属めっき鋼帯の製造ライン。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、鋼帯寸法や鋼帯の搬送速度が変更される場合でも、自動で進入温度を適正に制御し、めっき浴温を一定とすることで、溶融金属めっき鋼帯のめっき浴起因の欠陥を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法が適用される溶融金属めっき鋼帯の製造ラインの一例を示す図である。
【図２】本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
はじめに、本発明の概要について説明する。先行する鋼帯と後行する鋼帯を溶接により順次接続した複数の鋼帯を連続的に焼鈍炉で加熱し、冷却して、めっきを施して溶融金属めっき鋼板を製造すると、溶接点で鋼帯の厚み、幅や、鋼帯の搬送速度が変更されることがある。本発明では、複数の鋼帯の加熱帯出側温度目標と、鋼帯の搬送速度、めっき浴に進入する進入目標温度とから、予め冷却帯の冷却量を算出し、算出された冷却量に設定する。このように、本発明では、鋼帯の厚み、幅や、鋼帯の搬送速度が変更される場合であっても、事前にこれらを考慮して冷却帯の冷却量を設定することで、適切に冷却量を制御し、進入温度を一定に制御する。
【００１３】
さらに、本発明では、鋼帯の厚み、幅や、鋼帯の搬送速度などが変動し、進入温度が変動した場合には、予め設定した冷却量を、進入温度目標と実績との差に基づいて補正することで、鋼帯の進入温度を一定に制御するように構成している。
【００１４】
図１は、本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法が適用される溶融金属めっき鋼帯の製造ラインの一例を示す図である。
【００１５】
この溶融金属めっき鋼帯の製造ラインは、先行する鋼帯と後行する鋼帯を溶接により順次接続した複数の鋼帯１の焼鈍を行う焼鈍炉１０を備えている。焼鈍炉１０には、鋼帯１の進行方向の上流側から順に、加熱帯２、冷却帯４が設けられている。
【００１６】
焼鈍炉１０の下流には、めっきポット５が設けられている。めっきポット５には、めっき用の溶融金属からなるめっき浴６が貯留されている。また、めっき浴６には、シンクロール７が浸漬されており、回転可能に配置されている。溶融金属は、例えば、Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ、Ａｌである。
【００１７】
溶融金属めっき鋼帯の製造ラインでは、鋼帯１が焼鈍炉１０の加熱帯２において所定の焼鈍温度まで加熱された後、均熱されることで焼鈍され、冷却帯４において冷却されて温度が調整される。冷却帯４で温度が調整された鋼帯１は、冷却帯４の出側に配置された筒状のスナウト１１内を通って、めっき浴６に進入する。鋼帯１は、めっき浴６中のシンクロール７により方向転換されて、めっき浴６から上方へ引き上げられる。このとき、めっき浴６を形成する溶融金属が鋼帯１の表面に付着してめっき層が形成される。
【００１８】
焼鈍炉１０の加熱帯２の出側には加熱帯出側温度計８が配置されている。加熱帯出側温度計８は、加熱帯２の出側の鋼帯１の温度（加熱帯出側温度）を検出する。冷却帯４の出側には、進入温度計９が配置されている。進入温度計９は、めっき浴６に進入する鋼帯１の温度（進入温度（冷却帯出側温度））を検出する。
【００１９】
加熱帯出側温度計８によって検出された加熱帯出側温度と、進入温度計９によって検出された進入温度は、制御装置１００に送られる。制御装置１００は、加熱帯出側温度目標、進入温度目標に基づいて、予め冷却帯４の冷却量と、加熱帯２の温度を設定する。また、制御装置１００は、加熱帯出側温度と進入温度の実績に基づいて、設定された冷却帯４の冷却量や、加熱帯２の温度を補正する。
【００２０】
具体的には、冷却帯４の冷却方式がガスファン方式であり、冷却帯４に冷却ガスを噴出する冷却装置１２が設けられている場合には、制御装置１００は、冷却ガスファンの出力を制御することにより、冷却帯４の冷却量を調整することができる。
【００２１】
図２は、本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法を示すフローチャートである。
【００２２】
本発明に係る溶融金属めっき鋼帯の製造方法は、制御装置１００が所定のプログラムを実行することにより行われる。
【００２３】
制御装置１００は、溶融金属めっき鋼帯の製造ラインに装入される複数の鋼帯１の加熱帯出側温度目標や進入温度目標、鋼帯の搬送速度（ラインスピード）、鋼帯寸法（厚み、幅、長さ）といった各パラメータ値を取得する（ステップＳ１）。
【００２４】
制御装置１００は、複数の鋼帯１の加熱帯出側温度目標、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法（長さ）に基づいて、加熱帯出側温度目標スケジュールを作成する。ここで、加熱帯出側温度目標スケジュールとは、溶融金属めっき鋼帯の製造ラインに供給される鋼帯毎に定められる加熱帯出側温度目標を、供給される順に並べたものを示している。
【００２５】
また、制御装置１００は、複数の鋼帯１の進入温度目標と鋼帯の搬送速度に基づいて、進入温度目標スケジュールを作成する（ステップＳ２）。
【００２６】
制御装置１００は、式（１）に示すように、ステップＳ２で作成したスケジュールされた加熱帯出側温度目標、スケジュールされた進入温度目標、および鋼帯寸法（厚み、幅）とから、冷却帯４の冷却量を予め算出し、冷却量スケジュールを作成する（ステップＳ３）。
【００２７】
冷却帯の冷却量＝（進入温度目標−加熱帯出側温度目標）×α    ・・・式（１）
ただし、α＝Ｆ（ｔ、Ｗ、ｖ）
ｔ：鋼帯の厚み、Ｗ：鋼帯の幅、ｖ：鋼帯の搬送速度
なお、加熱帯の温度を設定する際には、式（２）を用いることができる。
【００２８】
ΔＴｓ＝β・σ（Ｔｆ４−Ｔｓ４）                    ・・・式（２）
ΔＴｓ：鋼帯の昇温量、β：係数、Ｔｆ：加熱帯温度、σ：ステファンボルツマン定数、Ｔｓ：加熱帯の入側温度
制御装置１００は、ステップＳ２で作成された加熱帯出側温度目標スケジュールに従って加熱帯の温度を設定すると共に、ステップＳ３で算出された冷却帯４の冷却量スケジュールにしたがって冷却量を設定する（ステップＳ４）。
【００２９】
加熱帯の温度や冷却帯４の冷却量を切り替えるタイミングは、任意に設定することができる。例えば、溶接点が加熱帯や冷却帯４の入口に到達した時点で、加熱帯温度や冷却量を切替えてもよく、溶接点が加熱帯や冷却帯４の出口に到達した時点で切替えてもよい。また、溶接点が加熱帯や冷却帯４の途中の所定の位置に到達したときに、加熱帯温度や冷却量を切替えてもよい。
【００３０】
制御装置１００は、進入温度目標と進入温度計９によって検出された進入温度の実績とを比較し、進入温度目標と実績に差があるか判定する（ステップＳ５）。
【００３１】
ステップＳ５において、進入温度目標と実績に差がなければ終了し（ＮＯ）、差があればステップＳ６に進む（ＹＥＳ）。なお、進入温度目標と実績の差がわずかな場合には、この差を許容して終了するように構成してもよい。
【００３２】
ステップＳ６では、制御装置１００は、加熱帯出側温度目標と加熱帯出側温度計８によって検出された加熱帯出側温度の実績とを比較し、加熱帯出側温度目標と実績に差があるか判定する。
【００３３】
ステップＳ６において、加熱帯出側温度と実績に差がなければ（ＮＯ）、進入温度目標と進入温度の実績との差に基づいて、ステップＳ４で設定された冷却帯４の冷却量を補正する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ５に戻る。
【００３４】
ステップＳ６において、加熱帯出側温度と実績の差がわずかな場合には、この差を許容してステップＳ７に進むように構成してもよい。
【００３５】
ステップＳ６において、加熱帯出側温度と実績に差があれば（ＹＥＳ）、ステップＳ８〜Ｓ１０を実行して、加熱帯出側温度もしくは冷却帯の冷却量を補正して、最終的に調整したい進入温度を調整する。
【００３６】
具体的には、ステップＳ８では、制御装置１００は、進入温度目標と実績との差に基づいて、ステップＳ４で設定された冷却帯４の冷却量を補正する。ステップＳ９では、制御装置１００は、加熱帯出側温度目標と実績との差に基づいて、加熱帯２の温度を補正する。ステップＳ１０では、制御装置１００は、加熱帯出側温度目標と実績との差に基づいて、冷却帯の冷却量を補正する。
【００３７】
ステップＳ８〜Ｓ１０を実行することで、進入温度を目標値に調整することができる。なお、ステップＳ８〜Ｓ１０は、いずれの方法を用いても鋼帯１の進入温度を変化させることができる。そのため、本発明は、ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０のうち少なくとも１つを実施するように構成すればよい。また、ステップＳ８〜Ｓ１０は、どのような順番であってもよい。また、ステップＳ８〜Ｓ１０のうち２以上のステップを実施するように構成し、それぞれの制御量に重み付けをするように構成してもよい。
【００３８】
このように、本発明に係る溶融金属めっき鋼帯の製造方法および溶融金属めっき鋼帯の製造ラインによれば、加熱帯出側温度目標スケジュール、進入温度目標スケジュールおよび鋼帯寸法とから、予め冷却帯４の冷却量を設定するため、鋼帯の搬送速度、鋼帯寸法を変更するときであっても、事前にこれらを考慮して冷却帯４の冷却量を設定するため、適切に冷却帯４の冷却量を調整することができる。これによって、鋼帯１の進入温度を一定として、めっき浴の温度を一定に保ち、製造される溶融金属めっき鋼帯の品質を向上させることができる。
【００３９】
また、進入温度目標と実績との差があった場合には、予め設定された冷却帯４の冷却量や加熱帯の温度を補正することで、進入温度目標が目標値に近づくように調整することができる。
【００４０】
本発明では、さらに、加熱帯出側温度目標スケジュールに基づいて加熱帯の温度を予め算出して設定することで、加熱帯の温度についても、鋼帯の搬送速度や鋼帯寸法の変更を考慮して、自動で加熱帯２の温度を設定することができる。
【００４１】
また、加熱帯出側温度目標と実績との差があった場合には、予め設定された加熱帯２の温度を補正することで、加熱帯出側温度が目標値に近づくよう調整することができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、種々の設定変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    鋼帯
２    加熱帯
４    冷却帯
５    めっきポット
６    めっき浴
７    シンクロール
８    加熱帯出側温度計
９    進入温度計
１０    焼鈍炉
１１    スナウト
１２    冷却装置
１００    制御装置
【図１】
0006354069.tif 000002
【図２】
0006354069.tif 000003