溶融めっき鋼帯の製造方法
【課題】めっき浴中に生成されたボトムドロスに起因する溶融金属めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減する。
【解決手段】温度制御装置４８は、めっき浴２４に浸入する鋼帯１２の浸入板温ＴＩを、鋼帯の幅ｗ及び厚さｔ、ラインスピードＬＳ、めっき浴２４における流動領域の測定浴温並びに、流動領域の測定浴温とよどみ領域の測定浴温との浴温偏差ＤＴに応じて制御する。これにより、鋼帯１２からめっき浴２４の流動領域に移動する入熱量を適正に制御できるようになるので、めっき浴２４における流動領域付近の浴温が局部的に上昇することを抑制できると共に、めっき浴２４における流動領域とよどみ領域との浴温偏差が大きくなることを抑制し、ボトムドロスの生成及び、ボトムドロスが上昇流によりめっき浴２４中に広く拡散することを効果的に抑制できる。
【解決手段】温度制御装置４８は、めっき浴２４に浸入する鋼帯１２の浸入板温ＴＩを、鋼帯の幅ｗ及び厚さｔ、ラインスピードＬＳ、めっき浴２４における流動領域の測定浴温並びに、流動領域の測定浴温とよどみ領域の測定浴温との浴温偏差ＤＴに応じて制御する。これにより、鋼帯１２からめっき浴２４の流動領域に移動する入熱量を適正に制御できるようになるので、めっき浴２４における流動領域付近の浴温が局部的に上昇することを抑制できると共に、めっき浴２４における流動領域とよどみ領域との浴温偏差が大きくなることを抑制し、ボトムドロスの生成及び、ボトムドロスが上昇流によりめっき浴２４中に広く拡散することを効果的に抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺帯状の鋼帯に溶融亜鉛等の溶融金属を連続的にめっきする溶融めっき鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５には、従来の連続溶融亜鉛めっき設備の一例が示されている。縦断面図によって示す。図５において、２２はめっきポット、２６はシンクロール、２４はめっきポット２２内に蓄えられた溶融亜鉛のめっき浴、３２はめっき付着量制御のためのガスワイピング装置、１２は鋼帯、Ｆは連続溶融亜鉛めっき設備における鋼帯１２の搬送方向を示す。
連続溶融亜鉛めっき設備においては、鋼帯１２をめっき浴２４に連続的に浸入させ、めっき浴２４中のシンクロール２６により方向転換し、めっき浴２４より上方へ引き上げて連続的に亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する。また、溶融亜鉛めっき設備においては、一般的に、めっきしたままの通常の溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）と、亜鉛めっき後、加熱合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を、同一ラインで適宜処理を切り替えることにより製造している。
【０００３】
この内、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性、溶接性および加工性に優れた特性を有するため、主に自動車用鋼板として広く使用されているが、特に外装用鋼板として使用される場合には、塗装後の高鮮映性も要求されるなど、品質に対する要求が益々厳しくなっている。かかる状況下において、溶融亜鉛めっきポット内では、鋼帯から溶出するＦｅとＺｎが反応して、ＦｅＺｎ7を主成分とするボトムドロスが生成し、めっき用ポット内の底部に堆積する。
【０００４】
このようなボトムドロスは、めっき浴中のシンクロールを周回して搬送される鋼帯の随伴流であるめっき液に巻き上げられて鋼帯に付着することがある。この場合、製造されためっき鋼板のプレス時に、所謂、プレスブツ等の表面欠陥が生じ、鮮映性が損なわれるばかりでなく、付着ドロスが金型に損傷を与えるという問題がある。このような欠陥の原因と成り得るボトムドロスは、めっき浴中のＡｌ含有率が低い合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造時に生成量が増加する。このため、ＧＡ型溶融亜鉛めっき鋼板には、ＧＩ型溶融亜鉛めっき鋼板と比べて、ボトムドロスに起因する表面欠陥が発生しやすい。
【０００５】
例えば、特許文献１には、上記のような問題を解決することを目的とする技術が開示されている。この特許文献１に記載された溶融亜鉛の連続めっき方法は、鋼帯を、溶融金属を貯留しためっき浴に連続的に侵入せしめ、めっき浴中のシンクロールを周回後、方向転換し、めっき浴より上方へ引き上げて連続的にめっきを施す際に、連続めっき中および／または連続めっき停止中に、めっき浴の異なる箇所の浴温をそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、めっき浴中の温度差（最高温度と最低温度の差）を５℃以下、好ましくは３℃以下、さらに好ましくは２℃以下に低減させるものである。まためっき浴中の温度差を低減させる手段としては、例えば、スクリュー式のめっき浴攪拌装置、めっき用ポット底部加熱装置、及びめっき用ポット側壁加熱装置を適宜、組み合わせて用いることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１０７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の記載からも、めっき浴全体における最高温度と最低温度の差を低減できれば、ボトムドロスの発生を効果的に抑制できることは明らかであるが、本出願の発明者等が行っためっき浴中の溶融亜鉛に対する熱流動解析及び実験によれば、めっき用ポット底部加熱装置又はめっき用ポット側壁加熱装置からの発熱量を制御するだけでは、めっき浴全体の温度差を短時間で十分に小さくすることは困難であり、また、めっき浴攪拌装置によりめっき浴全体の温度差を短時間で十分に小さくしようとした場合には、めっき浴攪拌装置の攪拌力が過大なものになり、その攪拌力によりボトムドロスをめっき浴中に拡散させ、却ってボトムドロスに起因するめっき鋼板の表面欠陥を増加させてしまうおそれがあることが解った。
本発明の目的は、上記事実を考慮し、めっき浴中に生成されたボトムドロスに起因する溶融金属めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる溶融めっき鋼帯の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る溶融めっき鋼帯の製造方法は、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浸入させた後、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めっき鋼帯の製造方法であって、前記めっき浴に浸入する鋼帯の温度である浸入板温を、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。
また本発明の請求項２に係る溶融めっき鋼帯の製造方法は、請求項１記載の溶融めっき鋼帯の製造方法において、前記流動領域の温度と前記よどみ領域の温度との温度差が５℃以下に維持されるように、前記浸入板温を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明した本発明に係る溶融めっき鋼帯の製造方法によれば、めっき浴中に生成されたボトムドロスに起因する溶融金属めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法について図面を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき設備が模式的に示されている。溶融亜鉛めっき設備１０は、帯状の鋼帯１２を搬送しつつ、この鋼帯１２に対する焼鈍処理を行う焼鈍炉１４を備えている。焼鈍炉１４には、鋼帯１２の搬送方向（矢印Ｆ方向）に沿って上流側から順に、加熱帯１６及び急冷帯１８が設けられている。溶融亜鉛めっき設備１０には、搬送方向Ｆに沿って焼鈍炉１４の下流側に冷却帯２０、めっきポット２２、ガスワイピング装置３２及び合金化装置３４が順に配置されている。
【００１０】
めっきポット２２内には、めっき用金属である亜鉛が溶融状態となっためっき浴２４が蓄えられている。また、めっきポット２２内には、シンクロール２６が回動可能に配置されており、このシンクロール２６はめっき浴２４中に浸漬されている。
溶融亜鉛めっき設備１０では、鋼帯１２が焼鈍炉１４の加熱帯１６において還元性雰囲気で所定の焼鈍温度まで加熱され、急冷帯１８において急冷されて焼鈍処理が施された後、この鋼帯１２が冷却帯２０で所定の温度になるように温度調整される。鋼帯１２は、冷却帯２０の出口部に配置されたターンダウンロール２８を介して筒状のスナウト３０内へ導かれ、このスナウト３０内を通ってめっき浴２４中に浸入する。めっき浴２４中で鋼帯１２はシンクロール２６により方向転換されて、めっき浴２４中から上方へ引き上げられる。このとき、めっき浴２４を形成する溶融亜鉛が鋼帯１２の表面に付着してめっき層が形成される。
【００１１】
ガスワイピング装置３２は、上方へ搬送される鋼帯１２にガス流を吹き付けて鋼帯１２表面に付着しためっき層の厚さを調整する。合金化装置３４は表面にめっき層が形成された鋼帯１２に対して合金化処理（加熱処理）を行う。
スナウト３０には板温センサ３６が配置されており、この板温センサ３６は、スナウト３０内を搬送される鋼帯１２の温度（浸入板温ＴＩ）を検出し、浸入板温ＴＩに対応する板温検出信号ＳＳを温度制御装置４８へ出力する。めっきポット２２には、めっき浴２４を加熱するための加熱装置３８が例えばめっきポット２２の側壁部に配置されており、加熱装置３８は、温度制御装置４８からの出力制御信号ＳＩに従ってめっき浴２４に対する加熱量を変化させる。
【００１２】
図２に示されるように、めっきポット２２には、めっきポット２２の幅方向（図２（Ａ）では、矢印Ｘ方向）及び鉛直方向（図２（Ｂ）では、矢印Ｚ方向）に沿った断面（Ｚ−Ｘ断面）視にて、９箇所の部位にそれぞれ３個又は２個ずつの浴温センサ４０が２４個配置されている。Ｚ−Ｘ断面にて同一位置にある浴温センサ４０は、めっきポット２２の奥行方向（図２（Ｂ）では、矢印Ｙ方向）に沿って配列されており、幅方向に沿ってシンクロール２６の軸線方向外側における互いに対称となる位置と幅方向の略中心位置にそれぞれ配置されている。
【００１３】
なお、２４個の浴温センサ４０をめっきポット２２における設置位置に応じて区別して説明する必要がある場合には、図２（Ａ）における左下隅に位置する浴温センサ４０の座標点を（０，０，０）とし、この浴温センサ４０に対する他の浴温センサ４０の相対位置を三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）（ここで、ｘ＝０，１，２、 ｙ＝０，１，２、 ｚ＝０，１，２）により表し、これらの三次元座標を浴温センサ４０の前に付すものとする。
【００１４】
浴温センサ４０は、Ｚ−Ｘ断面視にて、全体としては矩形のマトリックス状に配置されている。これらの内、（ｘ，ｙ，０）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってめっきポット２２の底面部とシンクロール２６との中間に配置され、（ｘ，ｙ，１）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってシンクロール２６の軸心と略同一の位置に配置され、（ｘ，ｙ，２）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってめっき浴２４の表面とシンクロール２６との中間に配置されている。
【００１５】
また、（０，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってスナウト３０におけるめっき浴２４の浸漬部分（先端部）と略一致する位置に配置され、（１，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってシンクロール２６の軸心と略一致する位置に配置され、（２，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってめっきポット２２におけるフロント側（図２では、右側）の側壁部とシンクロール２６との中間に配置されている。
【００１６】
２４個の浴温センサ４０は、その座標点に対応する位置（測定点）でめっき浴２４の温度（めっき浴温）をそれぞれ検出し、そのめっき浴温に対応する温度検出信号ＳＭを温度制御装置４８へ出力する。
図１に示されるように、冷却帯２０には、冷却ファン４２が通気管４４を通して接続されており、通気管４４の途中には、冷却ファン４２が冷却帯２０へ供給する冷却風の風量を調整するための制御ダンパ４６が配置されている。ここで、制御ダンパ４６の開度は、温度制御装置４８から出力される開度制御信号ＳＤにより制御される。
【００１７】
次に、溶融亜鉛めっき設備１０におけるめっき浴２４の熱バランスについて説明する。めっき浴２４に対する入熱については、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１、加熱装置３８による加熱量Ｑ２、また、出熱に関しては、めっき浴２４表面からの輻射による熱放散量Ｑ３、めっき浴設備（めっきポット等）表面からの輻射による熱放散量Ｑ４、めっき浴２４を補給するためのインゴット投入による出熱量Ｑ５が挙げられる。
【００１８】
従って、めっき浴２４全体の平均温度を考えた場合に、この平均温度を一定に保つためには、入熱量Ｑ１＋加熱量Ｑ２＝熱放散量Ｑ３＋熱放散量Ｑ４＋出熱量Ｑ５となるように加熱装置３８による加熱量Ｑ２を変化させれば良い。また、これらの内で、Ｑ３及びＱ４については、めっき浴２４の変化温度の変化による変動は少なく、また、Ｑ５についてもインゴットボックスの設置や溶解専用の誘導加熱装置を設置することで浴温低下による影響を軽微にできる。従って、定常的な操業時に、めっき浴２４の平均温度に最も大きな影響を及ぼすのは鋼帯１２からの入熱量Ｑ１の変化である。
【００１９】
具体的には、例えば、鋼帯１２の浸入板温とめっき浴２４のめっき浴温との差が１０°Ｃで、板厚０．４〜３．２ｍｍ、板幅７００〜１８００ｍｍ、鋼帯１２の搬送速度であるラインスピードＬＳ５０〜１５０ｍｐｍの範囲でそれぞれ変化する場合には、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１は、計算上、８．８ｋｗ〜５４０ｋｗという大きな範囲で変化する。
【００２０】
一方、本出願の発明者等による熱流動解析及び実験によれば、操業時におけるめっき浴２４における温度分布は均一なものではなく、大別すると、図３（Ａ）に示されるように、相対的に高温側の領域である流動領域ＦＦ、相対的に低温側の領域であるよどみ領域ＦＳに分けられる。
ここで、流動領域ＦＦは、めっき浴２４中を搬送される鋼帯１２の表面に接しつつ流れる溶融亜鉛の接触流（随伴流）及び、めっき浴２４の温度不均一によって生じる対流によって引き起こされる溶融亜鉛の流れを含む領域であり、この流動領域ＦＦには、鋼帯１２から入熱量Ｑ１の大部分が直接的に入熱する。また、よどみ領域ＦＳは、通常、溶融亜鉛の粘性等の影響によりめっき浴２４における複数の箇所に分かれて存在するが、品質上、問題となる大きなよどみ領域ＦＳは、めっきポット２２の底面部付近に形成され、かつ流動領域ＦＦに隣接して位置するものである。
【００２１】
図３（Ａ）には、略定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳが模式的に示されている。図３（Ａ）に示される矢印ＬＭは、流動領域ＦＦが略定常状態にある時に、鋼帯１２の移動に伴う随伴流及び対流によって生じる溶融亜鉛の主流の流線を模式的に示している。主流ＬＭは、全体として凹字状の軌跡に沿って流れる循環流となっており、その一部がシンクロール２６により方向転換された鋼帯１２に沿って流れる随伴流により形成されている。そして、この主流ＬＭの流線によって囲まれた領域が流動領域ＦＦ（ハッチングを付した領域）に略重なり合っている。また流動領域ＦＦとめっきポット２２の底面部との間には、よどみ領域ＦＳが形成されている。
【００２２】
図３（Ｂ）には、流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時のめっき浴における温度分布が等温線により模式的に示されている。ここで、図３（Ｂ）に示される等温線に付された数値は、めっき浴２４における相対的な温度差を示している。この図から明らかなように、鋼帯１２の移動に伴う随伴流の発生領域付近には、±０℃の等温線が重なり合っている。このことは、随伴流の発生領域付近では、鋼帯１２とめっき浴２４（溶融亜鉛）との間が熱的に略平衡状態になっていることを示している。めっきポット２２の底面部付近には、よどみ領域ＦＳと重なって相対的に低温の領域が存在している。
【００２３】
すなわち、めっき浴２４では、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１の大部分が流動領域ＦＦに移動することから、流動領域ＦＦにはよどみ領域ＦＳと比較して全体としての入熱量が多くなる。これにより、めっき浴２４では、流動領域ＦＦが相対的に高温の領域となり、よどみ領域ＦＳが相対的に低温の領域となる。
めっき浴２４では、主として（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０（図２参照）がよどみ領域ＦＳ（低温領域）の浴度を検出し、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０が流動領域ＦＦ（高温領域）の浴温を検出する。
【００２４】
流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時には、例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，１，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約２℃以下になっていることが明らかになっている。
【００２５】
一方、例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約２℃から拡大するに従って、めっきポット２２の底面部付近からシンクロール２６側へ流れる上昇流ＦＲ（図４（Ａ）参照）が発生し易くなり、この上昇流ＦＲの影響により流動領域ＦＦの流れ状態が不安定（非定常状態）になることが解っている。
図４（Ａ）には、非定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳが模式的に示され、図４（Ｂ）には、流動領域ＦＦの流れ状態が非定常状態にある時のめっき浴における温度分布が等温線により模式的に示されている。
【００２６】
例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約５℃を超えた時には、図４（Ａ）に示されるように、めっきポット２２の底面部付近からシンクロール２６側へ流れる強い上昇流ＦＲが発生し、この上昇流ＦＲの影響等により主流ＬＭがフロント側とバック側とに分断される。このような状態では、上昇流ＦＲによりめっきポット２２の底面付近に溜まったボトムドロスが巻き上げられ、めっき浴２４中の広い領域に拡散されるおそれがある。
また図４（Ｂ）に示されるように、流動領域ＦＦが略定常状態にある場合と比較し、−２℃の等温線がバック側（図４（Ｂ）では、左側）へ後退すると共に、上方へ膨らんでいるのが解る。
【００２７】
次に、温度制御装置４８により行われる鋼帯１２の温度制御について説明する。温度制御装置４８は、スナウト３０に配置された板温センサ３６から出力された板温検出信号ＳＳに基づいて鋼帯１２の浸入板温ＴＩを判断し、この浸入温度ＴＩが所定の目標浸入板温TSになるように、冷却帯２０における鋼帯１２に対する冷却量を制御（フィードバック制御）する。このとき、温度制御装置４８は、浸入板温ＴＩと目標浸入板温ＴＳとの差（偏差）を算出し、この偏差に応じて制御ダンパ４６へ出力する開度制御信号ＳＤの値を変化させる。
【００２８】
このとき、温度制御装置４８は、目標浸入板温ＴＳを、鋼帯１２の板厚ｔ、板幅ｗ、ラインスピードＬＳ、流動領域ＦＦ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の平均値とよどみ領域ＦＳ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の平均値との浴温偏差ＤＴに基づいて演算する。
すなわち、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１は下式により求められる。
【００２９】
Ｑ１＝板厚ｔ×板幅ｗ×ラインスピードＬＳ×（測定浴温−浸入板温ＴＩ）×係数α
また温度制御装置４８は、めっき浴２４における浴温偏差ＤＴにより流動領域ＦＦが略定常状態にあるのか、非定常状態にあるのかを判断する。温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが略定常状態にあると判断した場合には、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１が一定に保たれるように、目標浸入板温ＴＳを設定する。
【００３０】
一方、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが非定常状態にあると判断した場合、つまり浴温偏差ＤＴが所定の閾値（例えば、３℃）よりも大きくなった場合には、浴温偏差ＤＴが小さくなるように、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１を変化（増加又は減少）させる。すなわち、板厚ｔ、板幅ｗ、ラインスピードＬＳ及び加熱装置３８の加熱量Ｑ２が一定である場合には、目標浸入板温ＴＳを変化（上昇又は低下）させることにより、入熱量Ｑ１を変化させる。
【００３１】
なお、本発明においては浴温偏差ＤＴが５℃以下に維持されるように、前記浸入板温ＴＳを制御すると、前述の通りめっき浴２４中の流動領域ＦＦの流れを安定させ、定常状態とさせることができるので好ましい。さらに２℃以下に維持するように制御することが好ましい。
具体的には、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の例えば平均値とよどみ領域ＦＳ内に測定点を有する浴温センサ４０からの測定浴温の例えば平均値に基づいて、相対的に高温の領域（流動領域ＦＦ）の大きさ及び位置を判断し、この流動領域ＦＦの大きさ及び位置が、略定常状態の流動領域ＦＦの大きさ及び位置に変化するように、入熱量Ｑ１を変化させる。
【００３２】
このため、温度制御装置４８は、浴温偏差ＤＴの値及び、浴温偏差ＤＴの値に対応する入熱量Ｑ１の適正値がそれぞれ設定された制御用データテーブルを有しており、このデータテーブルから演算された浴温偏差ＤＴに対応する入熱量Ｑ１の適正値を読み取り、この入熱量Ｑ１に基づいて目標浸入板温ＴＳを算出する。
なお、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが非定常状態にあると判断した場合には、入熱量Ｑ１を変化させると共に、補助的に加熱装置３８により加熱量Ｑ２を変化させて、浴温偏差ＤＴを減少させるようにしても良い。
【００３３】
以上説明した本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、温度制御装置４８が、めっき浴２４に浸入する鋼帯１２の浸入板温ＴＩを、鋼帯の幅ｗ及び厚さｔ、ラインスピードＬＳ、めっき浴２４における流動領域ＦＦの測定浴温並びに、流動領域ＦＦの浴温とよどみ領域ＦＳの浴温との浴温偏差ＤＴに応じて制御することにより、鋼帯１２からめっき浴２４の流動領域ＦＦに移動する入熱量を適正に制御できるようになるので、めっき浴２４における流動領域ＦＦ付近の浴温が局部的に上昇することを抑制できると共に、めっき浴２４における流動領域ＦＦとよどみ領域ＦＳとの浴温偏差ＤＴが大きくなることを抑制し、ボトムドロスの生成及び、ボトムドロスが上昇流ＦＲによりめっき浴２４中に広く拡散することを効果的に抑制できる。この結果、めっき浴２４中に生成されたボトムドロスに起因する溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の一例を示すものであり、この実施形態に限定されるものではない。同様の効果を得られる範囲で浴温センサ４０の数、位置などは変更することができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を用いて鋼帯１２の浸入温度ＴＳを制御した場合を実施例１〜３として説明し、また従来の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を用いて鋼帯１２の浸入温度ＴＳを制御した場合を比較例１〜４として説明する。本発明の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、図２に示すように、２４個の浴温センサを使用し、浴温偏差ＤＴが５℃以下になるように、浸入板温ＴＳを制御した。浴温偏差ＤＴは、図２の（０，１，１）、（２，１，１）及び（２，１，２）の３箇所の測定浴温の平均値を流動領域の温度とし、（０，１，０）の測定浴温をよどみ領域の温度とし、これらの温度差とした。従来の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、（２，２，２）の位置に配置された１個の浴温センサにより検出された測定浴温をめっき浴の代表温度とし、１分毎の測定浴温の偏差から入熱量Ｑ１が一定となるように浸入温度ＴＳを制御した。
実施例１〜３及び比較例１〜４の結果をそれぞれ下記（表１）に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
次に、図６のグラフに、めっき浴２４におけるボトムドロスの発生量と浴温偏差ＤＴとの関係を示す。この図７では、浴温偏差ＤＴが１０℃である場合のボトムドロスの発生量を１．０とし、浴温偏差ＤＴが５℃及び２℃である場合のボトムドロスの発生量が指数により表されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき設備を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示されるめっきポットにおける浴温センサの配置を示す側面断面及び平面図である。
【図３】（Ａ）は略定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳを模式的に示すめっきポットの側面図、（Ｂ）は流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時のめっき浴における温度分布を模式的に示すめっきポットの側面断面図である。
【図４】（Ａ）は非定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳを模式的に示すめっきポットの側面図、（Ｂ）は流動領域ＦＦの流れ状態が非定常状態にある時のめっき浴における温度分布を模式的に示すめっきポットの側面断面図である。
【図５】従来の連続溶融亜鉛めっき設備の一例を示す側面断面である。
【図６】めっき浴におけるボトムドロスの発生量と浴温偏差ＤＴとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 溶融亜鉛めっき設備
１２ 鋼帯
１４ 焼鈍炉
１６ 加熱帯
１８ 急冷帯
２０ 冷却帯
２２ ポット
２４ めっき浴
２６ シンクロール
２８ ターンダウンロール
３０ スナウト
３２ ガスワイピング装置
３４ 合金化装置
３６ 板温センサ
３８ 加熱装置
４０ 浴温センサ
４２ 冷却ファン
４４ 通気管
４６ 制御ダンパ
４８ 温度制御装置
ＤＴ 浴温偏差
ＦＦ 流動領域
ＦＲ 上昇流
ＦＳ よどみ領域
ＬＲ 上昇流
ＬＭ 主流
ＬＳ ラインスピード
ＴＳ 目標浸入板温
ｔ 板厚
ｗ 板幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺帯状の鋼帯に溶融亜鉛等の溶融金属を連続的にめっきする溶融めっき鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５には、従来の連続溶融亜鉛めっき設備の一例が示されている。縦断面図によって示す。図５において、２２はめっきポット、２６はシンクロール、２４はめっきポット２２内に蓄えられた溶融亜鉛のめっき浴、３２はめっき付着量制御のためのガスワイピング装置、１２は鋼帯、Ｆは連続溶融亜鉛めっき設備における鋼帯１２の搬送方向を示す。
連続溶融亜鉛めっき設備においては、鋼帯１２をめっき浴２４に連続的に浸入させ、めっき浴２４中のシンクロール２６により方向転換し、めっき浴２４より上方へ引き上げて連続的に亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する。また、溶融亜鉛めっき設備においては、一般的に、めっきしたままの通常の溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）と、亜鉛めっき後、加熱合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＡ）を、同一ラインで適宜処理を切り替えることにより製造している。
【０００３】
この内、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性、溶接性および加工性に優れた特性を有するため、主に自動車用鋼板として広く使用されているが、特に外装用鋼板として使用される場合には、塗装後の高鮮映性も要求されるなど、品質に対する要求が益々厳しくなっている。かかる状況下において、溶融亜鉛めっきポット内では、鋼帯から溶出するＦｅとＺｎが反応して、ＦｅＺｎ7を主成分とするボトムドロスが生成し、めっき用ポット内の底部に堆積する。
【０００４】
このようなボトムドロスは、めっき浴中のシンクロールを周回して搬送される鋼帯の随伴流であるめっき液に巻き上げられて鋼帯に付着することがある。この場合、製造されためっき鋼板のプレス時に、所謂、プレスブツ等の表面欠陥が生じ、鮮映性が損なわれるばかりでなく、付着ドロスが金型に損傷を与えるという問題がある。このような欠陥の原因と成り得るボトムドロスは、めっき浴中のＡｌ含有率が低い合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造時に生成量が増加する。このため、ＧＡ型溶融亜鉛めっき鋼板には、ＧＩ型溶融亜鉛めっき鋼板と比べて、ボトムドロスに起因する表面欠陥が発生しやすい。
【０００５】
例えば、特許文献１には、上記のような問題を解決することを目的とする技術が開示されている。この特許文献１に記載された溶融亜鉛の連続めっき方法は、鋼帯を、溶融金属を貯留しためっき浴に連続的に侵入せしめ、めっき浴中のシンクロールを周回後、方向転換し、めっき浴より上方へ引き上げて連続的にめっきを施す際に、連続めっき中および／または連続めっき停止中に、めっき浴の異なる箇所の浴温をそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、めっき浴中の温度差（最高温度と最低温度の差）を５℃以下、好ましくは３℃以下、さらに好ましくは２℃以下に低減させるものである。まためっき浴中の温度差を低減させる手段としては、例えば、スクリュー式のめっき浴攪拌装置、めっき用ポット底部加熱装置、及びめっき用ポット側壁加熱装置を適宜、組み合わせて用いることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１０７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の記載からも、めっき浴全体における最高温度と最低温度の差を低減できれば、ボトムドロスの発生を効果的に抑制できることは明らかであるが、本出願の発明者等が行っためっき浴中の溶融亜鉛に対する熱流動解析及び実験によれば、めっき用ポット底部加熱装置又はめっき用ポット側壁加熱装置からの発熱量を制御するだけでは、めっき浴全体の温度差を短時間で十分に小さくすることは困難であり、また、めっき浴攪拌装置によりめっき浴全体の温度差を短時間で十分に小さくしようとした場合には、めっき浴攪拌装置の攪拌力が過大なものになり、その攪拌力によりボトムドロスをめっき浴中に拡散させ、却ってボトムドロスに起因するめっき鋼板の表面欠陥を増加させてしまうおそれがあることが解った。
本発明の目的は、上記事実を考慮し、めっき浴中に生成されたボトムドロスに起因する溶融金属めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる溶融めっき鋼帯の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る溶融めっき鋼帯の製造方法は、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浸入させた後、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めっき鋼帯の製造方法であって、前記めっき浴に浸入する鋼帯の温度である浸入板温を、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。
また本発明の請求項２に係る溶融めっき鋼帯の製造方法は、請求項１記載の溶融めっき鋼帯の製造方法において、前記流動領域の温度と前記よどみ領域の温度との温度差が５℃以下に維持されるように、前記浸入板温を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明した本発明に係る溶融めっき鋼帯の製造方法によれば、めっき浴中に生成されたボトムドロスに起因する溶融金属めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法について図面を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき設備が模式的に示されている。溶融亜鉛めっき設備１０は、帯状の鋼帯１２を搬送しつつ、この鋼帯１２に対する焼鈍処理を行う焼鈍炉１４を備えている。焼鈍炉１４には、鋼帯１２の搬送方向（矢印Ｆ方向）に沿って上流側から順に、加熱帯１６及び急冷帯１８が設けられている。溶融亜鉛めっき設備１０には、搬送方向Ｆに沿って焼鈍炉１４の下流側に冷却帯２０、めっきポット２２、ガスワイピング装置３２及び合金化装置３４が順に配置されている。
【００１０】
めっきポット２２内には、めっき用金属である亜鉛が溶融状態となっためっき浴２４が蓄えられている。また、めっきポット２２内には、シンクロール２６が回動可能に配置されており、このシンクロール２６はめっき浴２４中に浸漬されている。
溶融亜鉛めっき設備１０では、鋼帯１２が焼鈍炉１４の加熱帯１６において還元性雰囲気で所定の焼鈍温度まで加熱され、急冷帯１８において急冷されて焼鈍処理が施された後、この鋼帯１２が冷却帯２０で所定の温度になるように温度調整される。鋼帯１２は、冷却帯２０の出口部に配置されたターンダウンロール２８を介して筒状のスナウト３０内へ導かれ、このスナウト３０内を通ってめっき浴２４中に浸入する。めっき浴２４中で鋼帯１２はシンクロール２６により方向転換されて、めっき浴２４中から上方へ引き上げられる。このとき、めっき浴２４を形成する溶融亜鉛が鋼帯１２の表面に付着してめっき層が形成される。
【００１１】
ガスワイピング装置３２は、上方へ搬送される鋼帯１２にガス流を吹き付けて鋼帯１２表面に付着しためっき層の厚さを調整する。合金化装置３４は表面にめっき層が形成された鋼帯１２に対して合金化処理（加熱処理）を行う。
スナウト３０には板温センサ３６が配置されており、この板温センサ３６は、スナウト３０内を搬送される鋼帯１２の温度（浸入板温ＴＩ）を検出し、浸入板温ＴＩに対応する板温検出信号ＳＳを温度制御装置４８へ出力する。めっきポット２２には、めっき浴２４を加熱するための加熱装置３８が例えばめっきポット２２の側壁部に配置されており、加熱装置３８は、温度制御装置４８からの出力制御信号ＳＩに従ってめっき浴２４に対する加熱量を変化させる。
【００１２】
図２に示されるように、めっきポット２２には、めっきポット２２の幅方向（図２（Ａ）では、矢印Ｘ方向）及び鉛直方向（図２（Ｂ）では、矢印Ｚ方向）に沿った断面（Ｚ−Ｘ断面）視にて、９箇所の部位にそれぞれ３個又は２個ずつの浴温センサ４０が２４個配置されている。Ｚ−Ｘ断面にて同一位置にある浴温センサ４０は、めっきポット２２の奥行方向（図２（Ｂ）では、矢印Ｙ方向）に沿って配列されており、幅方向に沿ってシンクロール２６の軸線方向外側における互いに対称となる位置と幅方向の略中心位置にそれぞれ配置されている。
【００１３】
なお、２４個の浴温センサ４０をめっきポット２２における設置位置に応じて区別して説明する必要がある場合には、図２（Ａ）における左下隅に位置する浴温センサ４０の座標点を（０，０，０）とし、この浴温センサ４０に対する他の浴温センサ４０の相対位置を三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）（ここで、ｘ＝０，１，２、 ｙ＝０，１，２、 ｚ＝０，１，２）により表し、これらの三次元座標を浴温センサ４０の前に付すものとする。
【００１４】
浴温センサ４０は、Ｚ−Ｘ断面視にて、全体としては矩形のマトリックス状に配置されている。これらの内、（ｘ，ｙ，０）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってめっきポット２２の底面部とシンクロール２６との中間に配置され、（ｘ，ｙ，１）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってシンクロール２６の軸心と略同一の位置に配置され、（ｘ，ｙ，２）の浴温センサ４０は、鉛直方向に沿ってめっき浴２４の表面とシンクロール２６との中間に配置されている。
【００１５】
また、（０，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってスナウト３０におけるめっき浴２４の浸漬部分（先端部）と略一致する位置に配置され、（１，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってシンクロール２６の軸心と略一致する位置に配置され、（２，ｙ，ｚ）の浴温センサ４０は、めっきポット２２の幅方向Ｘに沿ってめっきポット２２におけるフロント側（図２では、右側）の側壁部とシンクロール２６との中間に配置されている。
【００１６】
２４個の浴温センサ４０は、その座標点に対応する位置（測定点）でめっき浴２４の温度（めっき浴温）をそれぞれ検出し、そのめっき浴温に対応する温度検出信号ＳＭを温度制御装置４８へ出力する。
図１に示されるように、冷却帯２０には、冷却ファン４２が通気管４４を通して接続されており、通気管４４の途中には、冷却ファン４２が冷却帯２０へ供給する冷却風の風量を調整するための制御ダンパ４６が配置されている。ここで、制御ダンパ４６の開度は、温度制御装置４８から出力される開度制御信号ＳＤにより制御される。
【００１７】
次に、溶融亜鉛めっき設備１０におけるめっき浴２４の熱バランスについて説明する。めっき浴２４に対する入熱については、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１、加熱装置３８による加熱量Ｑ２、また、出熱に関しては、めっき浴２４表面からの輻射による熱放散量Ｑ３、めっき浴設備（めっきポット等）表面からの輻射による熱放散量Ｑ４、めっき浴２４を補給するためのインゴット投入による出熱量Ｑ５が挙げられる。
【００１８】
従って、めっき浴２４全体の平均温度を考えた場合に、この平均温度を一定に保つためには、入熱量Ｑ１＋加熱量Ｑ２＝熱放散量Ｑ３＋熱放散量Ｑ４＋出熱量Ｑ５となるように加熱装置３８による加熱量Ｑ２を変化させれば良い。また、これらの内で、Ｑ３及びＱ４については、めっき浴２４の変化温度の変化による変動は少なく、また、Ｑ５についてもインゴットボックスの設置や溶解専用の誘導加熱装置を設置することで浴温低下による影響を軽微にできる。従って、定常的な操業時に、めっき浴２４の平均温度に最も大きな影響を及ぼすのは鋼帯１２からの入熱量Ｑ１の変化である。
【００１９】
具体的には、例えば、鋼帯１２の浸入板温とめっき浴２４のめっき浴温との差が１０°Ｃで、板厚０．４〜３．２ｍｍ、板幅７００〜１８００ｍｍ、鋼帯１２の搬送速度であるラインスピードＬＳ５０〜１５０ｍｐｍの範囲でそれぞれ変化する場合には、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１は、計算上、８．８ｋｗ〜５４０ｋｗという大きな範囲で変化する。
【００２０】
一方、本出願の発明者等による熱流動解析及び実験によれば、操業時におけるめっき浴２４における温度分布は均一なものではなく、大別すると、図３（Ａ）に示されるように、相対的に高温側の領域である流動領域ＦＦ、相対的に低温側の領域であるよどみ領域ＦＳに分けられる。
ここで、流動領域ＦＦは、めっき浴２４中を搬送される鋼帯１２の表面に接しつつ流れる溶融亜鉛の接触流（随伴流）及び、めっき浴２４の温度不均一によって生じる対流によって引き起こされる溶融亜鉛の流れを含む領域であり、この流動領域ＦＦには、鋼帯１２から入熱量Ｑ１の大部分が直接的に入熱する。また、よどみ領域ＦＳは、通常、溶融亜鉛の粘性等の影響によりめっき浴２４における複数の箇所に分かれて存在するが、品質上、問題となる大きなよどみ領域ＦＳは、めっきポット２２の底面部付近に形成され、かつ流動領域ＦＦに隣接して位置するものである。
【００２１】
図３（Ａ）には、略定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳが模式的に示されている。図３（Ａ）に示される矢印ＬＭは、流動領域ＦＦが略定常状態にある時に、鋼帯１２の移動に伴う随伴流及び対流によって生じる溶融亜鉛の主流の流線を模式的に示している。主流ＬＭは、全体として凹字状の軌跡に沿って流れる循環流となっており、その一部がシンクロール２６により方向転換された鋼帯１２に沿って流れる随伴流により形成されている。そして、この主流ＬＭの流線によって囲まれた領域が流動領域ＦＦ（ハッチングを付した領域）に略重なり合っている。また流動領域ＦＦとめっきポット２２の底面部との間には、よどみ領域ＦＳが形成されている。
【００２２】
図３（Ｂ）には、流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時のめっき浴における温度分布が等温線により模式的に示されている。ここで、図３（Ｂ）に示される等温線に付された数値は、めっき浴２４における相対的な温度差を示している。この図から明らかなように、鋼帯１２の移動に伴う随伴流の発生領域付近には、±０℃の等温線が重なり合っている。このことは、随伴流の発生領域付近では、鋼帯１２とめっき浴２４（溶融亜鉛）との間が熱的に略平衡状態になっていることを示している。めっきポット２２の底面部付近には、よどみ領域ＦＳと重なって相対的に低温の領域が存在している。
【００２３】
すなわち、めっき浴２４では、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１の大部分が流動領域ＦＦに移動することから、流動領域ＦＦにはよどみ領域ＦＳと比較して全体としての入熱量が多くなる。これにより、めっき浴２４では、流動領域ＦＦが相対的に高温の領域となり、よどみ領域ＦＳが相対的に低温の領域となる。
めっき浴２４では、主として（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０（図２参照）がよどみ領域ＦＳ（低温領域）の浴度を検出し、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０が流動領域ＦＦ（高温領域）の浴温を検出する。
【００２４】
流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時には、例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，１，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約２℃以下になっていることが明らかになっている。
【００２５】
一方、例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）、（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約２℃から拡大するに従って、めっきポット２２の底面部付近からシンクロール２６側へ流れる上昇流ＦＲ（図４（Ａ）参照）が発生し易くなり、この上昇流ＦＲの影響により流動領域ＦＦの流れ状態が不安定（非定常状態）になることが解っている。
図４（Ａ）には、非定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳが模式的に示され、図４（Ｂ）には、流動領域ＦＦの流れ状態が非定常状態にある時のめっき浴における温度分布が等温線により模式的に示されている。
【００２６】
例えば、（０，０，０）、（０，１，０）及び（０，２，０）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値と、（０，０，１）、（０，１，１）、（０，２，１）、（２，０，１）、（２，１，１）、（２，２，１）（２，０，２）、（２，１，２）及び（２，２，２）の浴温センサ４０により検出される測定浴温の平均値との差が約５℃を超えた時には、図４（Ａ）に示されるように、めっきポット２２の底面部付近からシンクロール２６側へ流れる強い上昇流ＦＲが発生し、この上昇流ＦＲの影響等により主流ＬＭがフロント側とバック側とに分断される。このような状態では、上昇流ＦＲによりめっきポット２２の底面付近に溜まったボトムドロスが巻き上げられ、めっき浴２４中の広い領域に拡散されるおそれがある。
また図４（Ｂ）に示されるように、流動領域ＦＦが略定常状態にある場合と比較し、−２℃の等温線がバック側（図４（Ｂ）では、左側）へ後退すると共に、上方へ膨らんでいるのが解る。
【００２７】
次に、温度制御装置４８により行われる鋼帯１２の温度制御について説明する。温度制御装置４８は、スナウト３０に配置された板温センサ３６から出力された板温検出信号ＳＳに基づいて鋼帯１２の浸入板温ＴＩを判断し、この浸入温度ＴＩが所定の目標浸入板温TSになるように、冷却帯２０における鋼帯１２に対する冷却量を制御（フィードバック制御）する。このとき、温度制御装置４８は、浸入板温ＴＩと目標浸入板温ＴＳとの差（偏差）を算出し、この偏差に応じて制御ダンパ４６へ出力する開度制御信号ＳＤの値を変化させる。
【００２８】
このとき、温度制御装置４８は、目標浸入板温ＴＳを、鋼帯１２の板厚ｔ、板幅ｗ、ラインスピードＬＳ、流動領域ＦＦ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の平均値とよどみ領域ＦＳ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の平均値との浴温偏差ＤＴに基づいて演算する。
すなわち、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１は下式により求められる。
【００２９】
Ｑ１＝板厚ｔ×板幅ｗ×ラインスピードＬＳ×（測定浴温−浸入板温ＴＩ）×係数α
また温度制御装置４８は、めっき浴２４における浴温偏差ＤＴにより流動領域ＦＦが略定常状態にあるのか、非定常状態にあるのかを判断する。温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが略定常状態にあると判断した場合には、鋼帯１２からの入熱量Ｑ１が一定に保たれるように、目標浸入板温ＴＳを設定する。
【００３０】
一方、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが非定常状態にあると判断した場合、つまり浴温偏差ＤＴが所定の閾値（例えば、３℃）よりも大きくなった場合には、浴温偏差ＤＴが小さくなるように、鋼帯１２からめっき浴２４への入熱量Ｑ１を変化（増加又は減少）させる。すなわち、板厚ｔ、板幅ｗ、ラインスピードＬＳ及び加熱装置３８の加熱量Ｑ２が一定である場合には、目標浸入板温ＴＳを変化（上昇又は低下）させることにより、入熱量Ｑ１を変化させる。
【００３１】
なお、本発明においては浴温偏差ＤＴが５℃以下に維持されるように、前記浸入板温ＴＳを制御すると、前述の通りめっき浴２４中の流動領域ＦＦの流れを安定させ、定常状態とさせることができるので好ましい。さらに２℃以下に維持するように制御することが好ましい。
具体的には、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦ内に測定点を有する浴温センサ４０により測定された測定浴温の例えば平均値とよどみ領域ＦＳ内に測定点を有する浴温センサ４０からの測定浴温の例えば平均値に基づいて、相対的に高温の領域（流動領域ＦＦ）の大きさ及び位置を判断し、この流動領域ＦＦの大きさ及び位置が、略定常状態の流動領域ＦＦの大きさ及び位置に変化するように、入熱量Ｑ１を変化させる。
【００３２】
このため、温度制御装置４８は、浴温偏差ＤＴの値及び、浴温偏差ＤＴの値に対応する入熱量Ｑ１の適正値がそれぞれ設定された制御用データテーブルを有しており、このデータテーブルから演算された浴温偏差ＤＴに対応する入熱量Ｑ１の適正値を読み取り、この入熱量Ｑ１に基づいて目標浸入板温ＴＳを算出する。
なお、温度制御装置４８は、流動領域ＦＦが非定常状態にあると判断した場合には、入熱量Ｑ１を変化させると共に、補助的に加熱装置３８により加熱量Ｑ２を変化させて、浴温偏差ＤＴを減少させるようにしても良い。
【００３３】
以上説明した本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、温度制御装置４８が、めっき浴２４に浸入する鋼帯１２の浸入板温ＴＩを、鋼帯の幅ｗ及び厚さｔ、ラインスピードＬＳ、めっき浴２４における流動領域ＦＦの測定浴温並びに、流動領域ＦＦの浴温とよどみ領域ＦＳの浴温との浴温偏差ＤＴに応じて制御することにより、鋼帯１２からめっき浴２４の流動領域ＦＦに移動する入熱量を適正に制御できるようになるので、めっき浴２４における流動領域ＦＦ付近の浴温が局部的に上昇することを抑制できると共に、めっき浴２４における流動領域ＦＦとよどみ領域ＦＳとの浴温偏差ＤＴが大きくなることを抑制し、ボトムドロスの生成及び、ボトムドロスが上昇流ＦＲによりめっき浴２４中に広く拡散することを効果的に抑制できる。この結果、めっき浴２４中に生成されたボトムドロスに起因する溶融亜鉛めっき鋼板の表面欠陥を効果的に低減できる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の一例を示すものであり、この実施形態に限定されるものではない。同様の効果を得られる範囲で浴温センサ４０の数、位置などは変更することができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を用いて鋼帯１２の浸入温度ＴＳを制御した場合を実施例１〜３として説明し、また従来の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を用いて鋼帯１２の浸入温度ＴＳを制御した場合を比較例１〜４として説明する。本発明の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、図２に示すように、２４個の浴温センサを使用し、浴温偏差ＤＴが５℃以下になるように、浸入板温ＴＳを制御した。浴温偏差ＤＴは、図２の（０，１，１）、（２，１，１）及び（２，１，２）の３箇所の測定浴温の平均値を流動領域の温度とし、（０，１，０）の測定浴温をよどみ領域の温度とし、これらの温度差とした。従来の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法では、（２，２，２）の位置に配置された１個の浴温センサにより検出された測定浴温をめっき浴の代表温度とし、１分毎の測定浴温の偏差から入熱量Ｑ１が一定となるように浸入温度ＴＳを制御した。
実施例１〜３及び比較例１〜４の結果をそれぞれ下記（表１）に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
次に、図６のグラフに、めっき浴２４におけるボトムドロスの発生量と浴温偏差ＤＴとの関係を示す。この図７では、浴温偏差ＤＴが１０℃である場合のボトムドロスの発生量を１．０とし、浴温偏差ＤＴが５℃及び２℃である場合のボトムドロスの発生量が指数により表されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき設備を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示されるめっきポットにおける浴温センサの配置を示す側面断面及び平面図である。
【図３】（Ａ）は略定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳを模式的に示すめっきポットの側面図、（Ｂ）は流動領域ＦＦの流れ状態が略定常状態にある時のめっき浴における温度分布を模式的に示すめっきポットの側面断面図である。
【図４】（Ａ）は非定常状態にある流動領域ＦＦ及びよどみ領域ＦＳを模式的に示すめっきポットの側面図、（Ｂ）は流動領域ＦＦの流れ状態が非定常状態にある時のめっき浴における温度分布を模式的に示すめっきポットの側面断面図である。
【図５】従来の連続溶融亜鉛めっき設備の一例を示す側面断面である。
【図６】めっき浴におけるボトムドロスの発生量と浴温偏差ＤＴとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 溶融亜鉛めっき設備
１２ 鋼帯
１４ 焼鈍炉
１６ 加熱帯
１８ 急冷帯
２０ 冷却帯
２２ ポット
２４ めっき浴
２６ シンクロール
２８ ターンダウンロール
３０ スナウト
３２ ガスワイピング装置
３４ 合金化装置
３６ 板温センサ
３８ 加熱装置
４０ 浴温センサ
４２ 冷却ファン
４４ 通気管
４６ 制御ダンパ
４８ 温度制御装置
ＤＴ 浴温偏差
ＦＦ 流動領域
ＦＲ 上昇流
ＦＳ よどみ領域
ＬＲ 上昇流
ＬＭ 主流
ＬＳ ラインスピード
ＴＳ 目標浸入板温
ｔ 板厚
ｗ 板幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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浸入させた後、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めっき鋼帯の製造方法であって、
前記めっき浴に浸入する鋼帯の温度である浸入板温を、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めっき鋼帯の製造方法。
【請求項２】
前記流動領域の温度と前記よどみ領域の温度との温度差が５℃以下に維持されるように、前記浸入板温を制御することを特徴とする請求項１記載の溶融めっき鋼帯の製造方法。
【請求項１】
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浸入させた後、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めっき鋼帯の製造方法であって、
前記めっき浴に浸入する鋼帯の温度である浸入板温を、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めっき鋼帯の製造方法。
【請求項２】
前記流動領域の温度と前記よどみ領域の温度との温度差が５℃以下に維持されるように、前記浸入板温を制御することを特徴とする請求項１記載の溶融めっき鋼帯の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２８０７３（Ｐ２００９−２２８０７３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７６３５４（Ｐ２００８−７６３５４）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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