(57)【要約】【課題】本発明は、被めっき鋼板が電磁誘導加熱合金化炉を通過した後におけるめっき層の鉄拡散を適切に行う保熱帯を備えた縦型の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置および方法を提供する。【解決手段】電磁誘導加熱合金化炉の下流に設置する保熱帯の下部または保熱帯の直前に燃料ガスおよび燃焼用空気を管状バーナの接線方向から吹込む管状火炎バーナを、前記保熱帯を通過する鋼板を挟んで対向するように複数本設置し、必要に応じて、保熱帯に保熱帯内の熱風ガス温度を測定する温度計および／または保熱帯の鋼板搬送側壁面の表面温度を測定する温度計を備え、前記これらの温度計の測定温度値と操業条件から保熱帯出側での鋼板温度を予測する演算手段と、該演算により求まる所定の熱風ガス温度と熱風ガス温度測定値を一致させるために燃料流量および空気流量を制御する制御装置を備える。【選択図】図１
2005163057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱合金化炉の下流に設置する保熱帯の下部または保熱帯の直前に燃料ガスおよび燃焼用空気を管状バーナの接線方向から吹込む管状火炎バーナを、前記保熱帯を通過する鋼板を挟んで対向するように複数本設置することを特徴とする縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置。
【請求項２】
前記保熱帯に保熱帯内の熱風ガス温度を測定する温度計と、前記熱風ガス温度の測定値を目標値に一致させるために管状火炎バーナの燃料流量および空気流量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置に、更に保熱帯に保熱帯内の熱風ガス温度を測定する温度計と保熱帯の鋼板搬送側壁面の表面温度を測定する温度計を備え縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置と、前記これらの温度計の測定温度値と操業条件から保熱帯出側での鋼板温度を予測する演算手段と、該演算により求まる所定の熱風ガス温度と熱風ガス温度測定値を一致させるために燃料流量および空気流量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板の製造装置。
【請求項４】
所定の付着量とした溶融亜鉛鋼板を、電磁誘導加熱合金化炉および保熱帯を通過させる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、前記保熱帯の下部での熱風ガス温度値が目標値になるように前記保熱帯の下側または入口に設置した管状火炎バーナの燃料流量および空気流量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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造装置および方法に関し、詳しくは、被めっき鋼板が電磁誘導加熱合金化炉を通過した後におけるめっき層の鉄拡散を適切に行う保熱帯を備えたものおよびその温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の従来の縦型製造装置の概略を図４に示す。合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置１００は、焼鈍炉から出た鋼板は亜鉛ポット２０に浸漬し、シンクロール３０により上方に通搬方向が変更されて前記亜鉛ポット２０から出た後、ワイピングノズル４０により所定の目付量に亜鉛付着量が制御される。その後、合金化炉５０、保熱帯７０を通過し、その間めっき層に鉄を拡散させて合金化を行い、冷却帯１４０において合金化を停止させ、合金化溶融亜鉛めっき鋼板１３０となる。
【０００３】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板１３０は、近年用途が拡大し、めっき付着量が薄目付から厚目付まで広範囲に亘り、鋼種、鋼板サイズ、操業条件等により精度の良い温度制御を行わないと合金化不良を起こし、製品にならないため、合金化炉５０だけでなく保熱帯７０においても精度の良い温度制御が望まれている。
【０００４】
合金化炉５０は直火バーナを用いる方式と電磁誘導加熱方式に大別され、特許文献１は、保熱帯７０での温度制御のための熱補償手段として、直火バーナを用いる方式に関し、合金化炉５０の直火バーナの燃焼排ガスを空気で希釈して保熱帯７０に導入する方式を提案し、エネルギーの有効利用と均一な温度のガスを保熱帯に導入している。
【０００５】
一方、特許文献２は電磁誘導加熱合金化炉における保熱帯７０の熱補償手段としては、電気ヒータを用いる方式を提案し、また特許文献３は保熱帯入側での加熱ムラ防止に向けてバーナを設置する方式を提案している。
【特許文献１】特開平8-269668号公報
【特許文献２】特開平5-9697号公報
【特許文献３】特開平7-166317号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電磁誘導加熱合金化炉における保熱帯７０の熱補償手段に電気ヒータを用いると、亜鉛粉が付着してトリップする場合があり、その対策のため設備費が増大する。また、バーナでの熱補償を行う場合には、合金化炉で発生した加熱ムラに応じてバーナの燃焼制御をする必要があり、加熱ムラが生じている個所を判定するのが困難である。
【０００７】
一般的な乱流拡散火炎バーナを用いると、火炎が直接鋼板に当り、局所的に高温になり、逆に合金化ムラを発生させる可能性があり、このようなバーナで鋼板幅方向に均一に加熱することは困難である。
【０００８】
上述した理由から、電磁誘導加熱合金化を設置した縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置において、安価で温度制御性の良い保熱帯熱補償手段が望まれる。
【０００９】
本発明は上述した種々の問題点を解決しするためになされたもので、電磁誘導加熱合金化炉を通過した後におけるめっき層の鉄拡散を適切に行う保熱帯を備えた縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置およびその制御方法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】
【００１０】
本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１  電磁誘導加熱合金化炉の下流に設置する保熱帯の下部または保熱帯の直前に燃料ガスおよび燃焼用空気を管状バーナの接線方向から吹込む管状火炎バーナを、前記保熱帯を通過する鋼板を挟んで対向するように複数本設置することを特徴とする縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置。
２  前記保熱帯に保熱帯内の熱風ガス温度を測定する温度計と、前記熱風ガス温度の測定値を目標値に一致させるために管状火炎バーナの燃料流量および空気流量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする１記載の縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置。
【００１１】
３  １記載の縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置に、更に保熱帯に保熱帯内の熱風ガス温度を測定する温度計と保熱帯の鋼板搬送側壁面の表面温度を測定する温度計を備え縦型合金化亜鉛めっき鋼板製造装置と、前記これらの温度計の測定温度値と操業条件から保熱帯出側での鋼板温度を予測する演算手段と、該演算により求まる所定の熱風ガス温度と熱風ガス温度測定値を一致させるために燃料流量および空気流量を制御する制御装置を備えたことを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板の製造装置。
４  所定の付着量とした溶融亜鉛鋼板を、電磁誘導加熱合金化炉および保熱帯を通過させる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、前記保熱帯の下部での熱風ガス温度値が目標値になるように前記保熱帯の下側または入口に設置した管状火炎バーナの燃料流量および空気流量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製造方法。
の製造装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば保熱帯に直接熱風発生用のバーナを設置するので、一般的な乱流拡散火炎バーナを用いた熱風発生装置よりも、設備をコンパクトにでき、設備費用の低廉化が可能である。また、保熱帯での鋼板温度を精度良く制御するので、所定の合金化度を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は、燃料ガスおよび燃焼用空気を管状火炎バーナの接線方向から吹込むことを特徴とする管状火炎バーナを保熱帯下部または保熱体直前にその幅方向に複数本設置することを特徴とする。管状火炎バーナは火炎がバーナ軸方向に伸びる一般的な乱流拡散火炎バーナと比較して、燃焼筒内での燃焼完結が可能、高空気比でも安定燃焼が可能、燃焼排ガスや火炎は燃焼筒出側において半径方向に広がる傾向にある  などの特徴を有している。
【００１４】
図１は本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構造を説明する概略図で、図１において１は装置本体、２は亜鉛ポット、３はシンクロール、４はワイピングノズル、５は電磁誘導加熱炉、６は管状火炎バーナ、７は保熱帯、８は熱風ガス温度計、１０は冷却帯、１１は静圧パッド、１２は制御装置、１３は鋼板を示す。
【００１５】
本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は、焼鈍炉(図示せず)から出た鋼板１３を浸漬する亜鉛ポット２と、前記亜鉛ポット２から出た後の鋼板の通搬方向を上方向に変更させるシンクロール３と、該鋼板に所定の目付量に亜鉛を付着させるワイピングノズル４と、付着させた亜鉛を鋼板表面で合金化させる電磁誘導加熱炉５と、めっき層に鉄を拡散させて合金化を行う保熱帯７、合金化を停止させる冷却帯10を基本構成とし、前記保熱帯７の下方、または保熱帯７の入口に、複数の管状火炎バーナ6を、鋼板を挟んで対向させるように配置することを特徴とする。
【００１６】
管状火炎バーナ6を保熱帯７の下方、または保熱帯７の入口直前に配置し、鋼板に直接火炎を当てることなく、また管状火炎バーナ6は高空気比燃焼とすることにより燃焼排ガス温度を調整することができるので、局所的な鋼板の温度上昇が防止できる。
【００１７】
また、本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は保熱帯７の鋼板出側となる上部に、鋼板振動を抑制する静圧パッド１１を設けてもかまわない。
【００１８】
尚、管状火炎バーナ6は、先端が開放された管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々あるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している構造のものである。
【００１９】
図２に、本発明の他の実施形態に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置を示す。図１に示した構成の縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置に、更に、保熱帯７の鋼板出側上部に排気ブロア１５により熱風を系外に導く吸引ダクト１４を設けている。
【００２０】
図３に、本発明の他の実施形態に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置を示す。図１に示した構成の縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の保熱帯７に、鋼板が通過する側の壁面表面の温度を測定する保熱帯壁表面温度計９を設けたものである。以下に、保熱帯壁表面温度計９による保熱帯壁表面温度測定の効果を説明する。
【００２１】
保熱帯７における鋼板１３への熱の授受は、保熱帯７の内部の気体と鋼板１３との熱伝達、保熱帯７の壁と鋼板１３との熱放射、さらには保熱帯７の内部の気体が二酸化炭素や水蒸気を含む場合には保熱帯７の内部の気体と鋼板との熱放射とが考えられる。
【００２２】
これらの中で、気体と鋼板との熱放射は気体温度も比較的低く、かつ気体の放射率が小さいため無視しても大きな誤差は生じ難いものと言える。したがって、鋼板１３の温度は、保熱帯７の内部の気体との熱伝達と保熱帯壁との熱放射を考慮すれば良い。
【００２３】
ところが、移動式保熱帯が設置された直後の保熱帯壁の表面温度は、例え熱風が供給されてもライン外に置かれて冷えているため、目標とするところの鋼板温度と比較してかなり低い。したがって、保熱帯内部の気体温度を鋼板目標温度に設定しても保熱帯壁との熱放射により鋼板温度は目標値まで上昇しない。
【００２４】
そこで、保熱帯壁温度を測定して保熱帯壁との熱放射による受熱量を演算し、鋼板が目標値になるような熱風ガス温度にするために燃料および空気、あるいはどちらかを制御可能とする装置構成と制御方式が鋼板温度を目標値にするために有効である。
【実施例】
【００２５】
以下実施例について説明する。  図３に示した合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置を用いて、板厚１．４ｍｍの鋼板１を９０ｍ／分の速度で亜鉛ポット２に浸漬後、ワイピングノズル４にて目標付着量６０ｇ／ｍ2(片面あたり)に調整し、電磁誘導加熱合金化炉５にて鋼板温度を５２０℃まで昇温後、約１０ｍ長さの保熱帯域に通搬させ、保熱帯域前後の鋼板表面温度を調べた。
【００２６】
移動式保熱帯７には、管状火炎バーナを主要部とする熱風発生装置６が設置されている。また、保熱帯７には熱風発生装置からでた熱風温度を測定するための温度計８、および保熱帯７の壁表面の温度を測定する温度計９を取り付けた。
【００２７】
本実施例では、熱風発生装置６は、直径５０ｍｍで、鋼板幅方向に等間隔に片側６本を設置したものであり、燃料はコークス炉ガスを用い、１本あたり最大１５Ｎｍ３／ｈの燃料ガスを供給可能なものとした。
【００２８】
鋼板温度の測定は、移動式保熱帯７がライン内に設置された直後の場合（実施例１）と設置後充分時間が経過して保熱帯壁表面温度が５００℃前後まで上昇した場合（実施例２）について行った。また、比較のために、移動式保熱帯を設置していない場合（比較例１）、保熱帯を設置して熱風を供給していない場合（比較例２）、保熱帯を設置直後に鋼板保熱目標温度５００℃と同じ５００℃の熱風を供給した場合（比較例３）について鋼板温度測定を実施した。
【００２９】
それぞれの結果を表１に記す。実施例は本発明実施例を示す。保熱帯設置により鋼板温度の低下は抑制できるものの、さらに保熱帯で合金化を進めるために、本発明例で示したように保熱帯壁の表面温度を考慮して、供給する熱風温度を調整すると、保熱帯の壁温度がまだ冷えている設置直後から精度良く鋼板温度を制御できることが確認された。
【００３０】
【表１】
2005163057.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の一実施形態を示す図。
【図２】本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の他の実施形態を示す図。
【図３】本発明に係る縦型合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の他の実施形態を示す図
【図４】従来例を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１      装置本体
２      亜鉛ポット
３      シンクロール
４      ワイピングノズル
５      電磁誘導加熱炉
６      管状火炎バーナ
７      保熱帯
８      熱風ガス温度計
９      保熱帯壁表面温度計
１０    冷却帯
１１    静圧パッド
１２    制御装置
１３    鋼板
２０    亜鉛ポット（従来例）
３０    シンクロール（従来例）
４０    ワイピングノズル（従来例）
５０    合金化炉（従来例）
７０    保熱帯（従来例）
１００  装置（従来例）
１３０  合金化溶融亜鉛めっき鋼板（従来例）
１４０冷却帯（従来例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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