JP3240945B2 - 溶融亜鉛めっき付着量の制御方法 - Google Patents
溶融亜鉛めっき付着量の制御方法Info
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- JP3240945B2 JP3240945B2 JP35676996A JP35676996A JP3240945B2 JP 3240945 B2 JP3240945 B2 JP 3240945B2 JP 35676996 A JP35676996 A JP 35676996A JP 35676996 A JP35676996 A JP 35676996A JP 3240945 B2 JP3240945 B2 JP 3240945B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融亜鉛めっき浴
を通って連続的に走行する鋼板にワイピングガスノズル
を噴射し、亜鉛めっき付着量を制御する連続溶融亜鉛め
っきの ガスワイピングによるめっき付着量制御方法に
関し、特に薄目付材における付着量の精度向上を図った
溶融亜鉛めっき付着量の制御方法に関する。
を通って連続的に走行する鋼板にワイピングガスノズル
を噴射し、亜鉛めっき付着量を制御する連続溶融亜鉛め
っきの ガスワイピングによるめっき付着量制御方法に
関し、特に薄目付材における付着量の精度向上を図った
溶融亜鉛めっき付着量の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、連続溶融亜鉛めっきのめっき付着
量制御は 、図５に示すような連続溶融亜鉛めっきライ
ンの付着量制御部において、溶融亜鉛めっき浴２の上方
に設置されている一対のワイピングノズル３からガスを
走行中の鋼板１に噴射することにより余剰の溶融亜鉛を
掻き落とすことによって行われている。
量制御は 、図５に示すような連続溶融亜鉛めっきライ
ンの付着量制御部において、溶融亜鉛めっき浴２の上方
に設置されている一対のワイピングノズル３からガスを
走行中の鋼板１に噴射することにより余剰の溶融亜鉛を
掻き落とすことによって行われている。
【０００３】連続溶融亜鉛めっきの付着量制御方法とし
ては、めっき付着量Ｗは、鋼板ラインＶ、ワイピングノ
ズルの噴射ガス圧力Ｐ、ノズル―鋼板間距離Ｂ等を因子
とした付着量予測式に基づき、めっき付着量を制御する
方法が提案されている。付着量予測式は 多数発表され
ており、例えば特開平６‐１１６６９６号公報には以下
の（１）式に示すような予測式が示されている。 Ｗ＝ｈ0Ｐh1 Ｖh2Ｂh3 ……（１） ここで、ｈ０、ｈ１、ｈ２、ｈ３の係数の値は、実績め
っき付着量から重回帰計算によって決定されるものであ
る。
ては、めっき付着量Ｗは、鋼板ラインＶ、ワイピングノ
ズルの噴射ガス圧力Ｐ、ノズル―鋼板間距離Ｂ等を因子
とした付着量予測式に基づき、めっき付着量を制御する
方法が提案されている。付着量予測式は 多数発表され
ており、例えば特開平６‐１１６６９６号公報には以下
の（１）式に示すような予測式が示されている。 Ｗ＝ｈ0Ｐh1 Ｖh2Ｂh3 ……（１） ここで、ｈ０、ｈ１、ｈ２、ｈ３の係数の値は、実績め
っき付着量から重回帰計算によって決定されるものであ
る。
【０００４】また、めっき付着量に鋼板の板厚ｔの影響
も考慮し、上記３つの制御因子、ライン速度、ノズル
圧、ノズル―鋼板間距離に板厚ｔを組み合わせた以下の
（２）式に基づく制御方法が、例えば特開平５‐１７１
３９５号公報に開示されている。 Ｗ＝a0Ｐa1Ｖa2Ｂa3ｔa4exp(a5/Ｖ） ……（２）
も考慮し、上記３つの制御因子、ライン速度、ノズル
圧、ノズル―鋼板間距離に板厚ｔを組み合わせた以下の
（２）式に基づく制御方法が、例えば特開平５‐１７１
３９５号公報に開示されている。 Ｗ＝a0Ｐa1Ｖa2Ｂa3ｔa4exp(a5/Ｖ） ……（２）
【０００５】さらに、特開平６‐２９６９２３号公報に
は、流体力学理論に基づき、ワイピングガス噴流がノズ
ル−鋼板間距離によって、展開領域と完全発達領域とに
分けられ、これらの領域でノズル−鋼板間距離がめっき
付着量に及ぼす影響が異なることを考慮し、展開領域と
完全発達領域とで以下の（３）および（４）式に示すよ
うにそれぞれ異なる付着量予測式を用いることが開示さ
れている。 Ｂ／Ｄ≦Ｃ（展開領域の時） Ｗ＝a1ρ{（κ-１）／（２ηκＰ0）｝1/2Ｂ1/2 ×[μＶ／（Ｐ／Ｐ0）（κ-１）／κ-１｝]1/2 ……（３） Ｂ／Ｄ＞Ｃ（完全発達領域の時） Ｗ＝a2ρ{（κ-１）／（２ηκＰ0）｝1/2ＤＢ1/2 ×[μＶ／（Ｐ／Ｐ0）（κ-１）／κ-１｝]1/2 ……（４） （ρ：溶融亜鉛密度、μ：溶融亜鉛粘度、Ｐ０：大気
圧、κ：ガスの比熱比、Ｄ：ワイピングノズル−鋼板間
距離、η：ワイピングノズル効率） 一般に、上記各公報に記載されているようなめっき付着
量予測式を用い、フィードフォワード制御、フィードバ
ック制御を行い、めっき付着量を予測している。したが
って、めっき付着量を精度良く制御するためには、めっ
き付着量予測式の精度が重要となる。
は、流体力学理論に基づき、ワイピングガス噴流がノズ
ル−鋼板間距離によって、展開領域と完全発達領域とに
分けられ、これらの領域でノズル−鋼板間距離がめっき
付着量に及ぼす影響が異なることを考慮し、展開領域と
完全発達領域とで以下の（３）および（４）式に示すよ
うにそれぞれ異なる付着量予測式を用いることが開示さ
れている。 Ｂ／Ｄ≦Ｃ（展開領域の時） Ｗ＝a1ρ{（κ-１）／（２ηκＰ0）｝1/2Ｂ1/2 ×[μＶ／（Ｐ／Ｐ0）（κ-１）／κ-１｝]1/2 ……（３） Ｂ／Ｄ＞Ｃ（完全発達領域の時） Ｗ＝a2ρ{（κ-１）／（２ηκＰ0）｝1/2ＤＢ1/2 ×[μＶ／（Ｐ／Ｐ0）（κ-１）／κ-１｝]1/2 ……（４） （ρ：溶融亜鉛密度、μ：溶融亜鉛粘度、Ｐ０：大気
圧、κ：ガスの比熱比、Ｄ：ワイピングノズル−鋼板間
距離、η：ワイピングノズル効率） 一般に、上記各公報に記載されているようなめっき付着
量予測式を用い、フィードフォワード制御、フィードバ
ック制御を行い、めっき付着量を予測している。したが
って、めっき付着量を精度良く制御するためには、めっ
き付着量予測式の精度が重要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ワイ
ピング条件（ワイピングノズル−鋼板間距離、ワイピン
グガス圧力、ワイピングガスノズルギャップ等）および
ライン速度とめっき付着量の予測式が種々提案されてい
るが、現状では充分な付着量予測が行われていない。例
えば、ワイピング条件およびライン速度が同じであって
も、鋼種やめっき浴中アルミニウム濃度が異なると付着
量は異なってくる。
ピング条件（ワイピングノズル−鋼板間距離、ワイピン
グガス圧力、ワイピングガスノズルギャップ等）および
ライン速度とめっき付着量の予測式が種々提案されてい
るが、現状では充分な付着量予測が行われていない。例
えば、ワイピング条件およびライン速度が同じであって
も、鋼種やめっき浴中アルミニウム濃度が異なると付着
量は異なってくる。
【０００７】特に薄目付材において精度の良いめっき付
着量制御を行うためには、鋼種やめっき付着量浴中アル
ミニウムの濃度の相違によるめっき付着量の相違を考慮
しためっき付着量予測式を用いる必要がある。本発明は
かかる事情に鑑みてなされたものであって、鋼種やめっ
き付着量、浴中アルミニウムの濃度の相違によるめっき
付着量の相違を考慮しためっき付着量予測式を用いた溶
融亜鉛めっき付着量の制御方法を提供することを目的と
する。
着量制御を行うためには、鋼種やめっき付着量浴中アル
ミニウムの濃度の相違によるめっき付着量の相違を考慮
しためっき付着量予測式を用いる必要がある。本発明は
かかる事情に鑑みてなされたものであって、鋼種やめっ
き付着量、浴中アルミニウムの濃度の相違によるめっき
付着量の相違を考慮しためっき付着量予測式を用いた溶
融亜鉛めっき付着量の制御方法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、上記課題を解
決するために、溶融亜鉛めっき浴を通過して連続的に走
行する鋼板にワイピングよりガスを噴射して溶融亜鉛の
めっき付着量を制御するにあたり、めっき浴を通過する
際に形成された初期合金層を考慮した付着量予測式を用
いることを特徴とする溶融亜鉛めっき付着量制御方法を
提供するものである。また、前記初期合金層による付着
量予測因子として、鋼種、めっき浴中のアルミニウム濃
度、鋼板がめっき浴を通過する時間、およびめっき浴温
度を用いることを特徴とする 溶融亜鉛めっき付着量の
制御方法を提供するものである。
決するために、溶融亜鉛めっき浴を通過して連続的に走
行する鋼板にワイピングよりガスを噴射して溶融亜鉛の
めっき付着量を制御するにあたり、めっき浴を通過する
際に形成された初期合金層を考慮した付着量予測式を用
いることを特徴とする溶融亜鉛めっき付着量制御方法を
提供するものである。また、前記初期合金層による付着
量予測因子として、鋼種、めっき浴中のアルミニウム濃
度、鋼板がめっき浴を通過する時間、およびめっき浴温
度を用いることを特徴とする 溶融亜鉛めっき付着量の
制御方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者らは、同一のワイピング
条件およびライン速度であっても、鋼種やめっき浴中の
アルミニウム濃度が異なると付着量が異なってくる原因
について検討を重ねた結果、その原因がめっき浴通過中
に鋼板表面において鉄−亜鉛の反応により初期合金層と
呼ばれる層が形成されることにあることを見出した。し
たがって、本発明では、めっき浴を通過する際に形成さ
れた初期合金層を考慮した付着量予測式を用いるのであ
る。
条件およびライン速度であっても、鋼種やめっき浴中の
アルミニウム濃度が異なると付着量が異なってくる原因
について検討を重ねた結果、その原因がめっき浴通過中
に鋼板表面において鉄−亜鉛の反応により初期合金層と
呼ばれる層が形成されることにあることを見出した。し
たがって、本発明では、めっき浴を通過する際に形成さ
れた初期合金層を考慮した付着量予測式を用いるのであ
る。
【００１０】初期合金層の形成は、特に、鋼種、めっき
浴中のアルミニウム濃度、鋼板がめっき浴を通過する時
間、およびめっき浴温度により影響される。したがっ
て、これらの因子と付着増加量の定量的な関係を把握し
ておけば、初期合金層形成に伴う付着量増加を予測する
ことが可能である。
浴中のアルミニウム濃度、鋼板がめっき浴を通過する時
間、およびめっき浴温度により影響される。したがっ
て、これらの因子と付着増加量の定量的な関係を把握し
ておけば、初期合金層形成に伴う付着量増加を予測する
ことが可能である。
【００１１】初期合金層の形成に伴う付着増加量として
は、初期合金層自体の生成量、およびこの層が形成され
ることにより増加する持ち上げ溶融亜鉛を考慮する必要
がある。このように初期合金層形成により持ち上げ溶融
亜鉛が増加するのは、図１に示すように、ストリップ表
面に形成される凹凸の鉄−亜鉛の結晶（ζ相）により、
鋼板表面での摩擦抗力が初期合金層が形成されない滑ら
かな場合に比べて増加するためである。
は、初期合金層自体の生成量、およびこの層が形成され
ることにより増加する持ち上げ溶融亜鉛を考慮する必要
がある。このように初期合金層形成により持ち上げ溶融
亜鉛が増加するのは、図１に示すように、ストリップ表
面に形成される凹凸の鉄−亜鉛の結晶（ζ相）により、
鋼板表面での摩擦抗力が初期合金層が形成されない滑ら
かな場合に比べて増加するためである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、ワイピング条件とライン速度が同一であっても、め
っき付着量が異なる例を示す。表１に示すＡ鋼とＢ鋼に
対し、ライン速度８０mpm、浴温度４６０℃、アルミニ
ウム濃度０．１２wt％のめっき浴を用い、ワイピング条
件としては、ノズルギャップ０．７mm、ヘッダー圧力
０．８kg/cm2Ｇ、ノズル−鋼板間距離４mmで亜鉛めっき
を行った。この時、計測された付着量は片面あたりＢ鋼
では３１ｇ／ｍ2であり、Ａ鋼では２６ｇ／ｍ2であっ
た。
ず、ワイピング条件とライン速度が同一であっても、め
っき付着量が異なる例を示す。表１に示すＡ鋼とＢ鋼に
対し、ライン速度８０mpm、浴温度４６０℃、アルミニ
ウム濃度０．１２wt％のめっき浴を用い、ワイピング条
件としては、ノズルギャップ０．７mm、ヘッダー圧力
０．８kg/cm2Ｇ、ノズル−鋼板間距離４mmで亜鉛めっき
を行った。この時、計測された付着量は片面あたりＢ鋼
では３１ｇ／ｍ2であり、Ａ鋼では２６ｇ／ｍ2であっ
た。
【００１３】
【表１】
【００１４】このように鋼種の違いにより、ワイピング
条件およびライン速度が同一であってもめっき付着量は
異なっていた。両者の初期合金層を観察したところ、Ｂ
鋼のζ相高さのほうが高かった。したがって、両者の付
着量差は、めっき浴を通過中に形成された初期合金層の
形態の相違によるものということができる。
条件およびライン速度が同一であってもめっき付着量は
異なっていた。両者の初期合金層を観察したところ、Ｂ
鋼のζ相高さのほうが高かった。したがって、両者の付
着量差は、めっき浴を通過中に形成された初期合金層の
形態の相違によるものということができる。
【００１５】上記例で示したワイピング条件およびライ
ン速度の場合に、噴流理論に基づいて予測した付着量
は、約２３ｇ／ｍ2であった。したがって、この理論予
測値と計測値との差が初期合金層の形成による付着増加
量であり、この付着増加量を取り込んだ付着量予測式を
用いなければ精度の高い付着量制御を行うことができな
いことは明らかである。
ン速度の場合に、噴流理論に基づいて予測した付着量
は、約２３ｇ／ｍ2であった。したがって、この理論予
測値と計測値との差が初期合金層の形成による付着増加
量であり、この付着増加量を取り込んだ付着量予測式を
用いなければ精度の高い付着量制御を行うことができな
いことは明らかである。
【００１６】また、浴温度を５００℃に変更して上記め
っきを実施したところ、浴温度４６０℃の場合ほど付着
量および初期合金層高さに差は認められず、初期合金層
の形成状態は浴温度にも影響されることが確認された。
っきを実施したところ、浴温度４６０℃の場合ほど付着
量および初期合金層高さに差は認められず、初期合金層
の形成状態は浴温度にも影響されることが確認された。
【００１７】さらに、アルミニウム濃度を０．１４wt％
にした場合には、付着量がアルミ濃度０．１２wt％の場
合より約５ｇ／ｍ2少なくなった。これは、アルミニウ
ム濃度を高めることにより鉄−亜鉛の合金化反応が抑制
されたためであるといえる。
にした場合には、付着量がアルミ濃度０．１２wt％の場
合より約５ｇ／ｍ2少なくなった。これは、アルミニウ
ム濃度を高めることにより鉄−亜鉛の合金化反応が抑制
されたためであるといえる。
【００１８】付着量の増加量（初期合金層が形成されな
い場合の付着量との差）と初期合金層（ζ相）高さとの
関係の一例を図２に示す。この図に示すように、両者は
ほぼ直線関係にあることが理解される。すなわち、ζ相
が高くなると付着量増加量も増えてくる。
い場合の付着量との差）と初期合金層（ζ相）高さとの
関係の一例を図２に示す。この図に示すように、両者は
ほぼ直線関係にあることが理解される。すなわち、ζ相
が高くなると付着量増加量も増えてくる。
【００１９】また、例えば、図３に示すように、ζ相高
さは、亜鉛めっき皮膜中への鉄拡散量と強い相関があ
る。さらに、鉄拡散量は、鋼種、めっき浴中のアルミニ
ウム濃度、めっき浴通過時間、およびめっき浴温度に依
存する。例えば、浴中アルミニウム濃度が０．１２wt％
の場合には、浴滞留時間と鉄拡散量とが、浴温度に応じ
て図４のような関係となる。
さは、亜鉛めっき皮膜中への鉄拡散量と強い相関があ
る。さらに、鉄拡散量は、鋼種、めっき浴中のアルミニ
ウム濃度、めっき浴通過時間、およびめっき浴温度に依
存する。例えば、浴中アルミニウム濃度が０．１２wt％
の場合には、浴滞留時間と鉄拡散量とが、浴温度に応じ
て図４のような関係となる。
【００２０】すなわち、鉄拡散量Ｆｅは、Ｆｅ＝ａｔ
0.5で求められる。ここでａは浴温度、アルミニウム濃
度、鋼種で定まる係数、ｔは浴通過時間である。さら
に、鉄拡散量が求まれば、図３に示したような関係から
ζ相高さｈは、ｈ＝ｆ（Ｆｅ）で求められ、このｈより
付着量の増加分ΔＣは、図２に示したように、ΔＣ＝ｂ
ｈ＋ｃで求めることができる。ここで、ｂ、ｃは溶融亜
鉛の動粘性係数、ライン速度に依存する係数である。こ
のように、初期合金層形成による増加付着量と初期合金
層が形成されない場合の付着量を加算することにより高
精度で付着量を予測することができる。
0.5で求められる。ここでａは浴温度、アルミニウム濃
度、鋼種で定まる係数、ｔは浴通過時間である。さら
に、鉄拡散量が求まれば、図３に示したような関係から
ζ相高さｈは、ｈ＝ｆ（Ｆｅ）で求められ、このｈより
付着量の増加分ΔＣは、図２に示したように、ΔＣ＝ｂ
ｈ＋ｃで求めることができる。ここで、ｂ、ｃは溶融亜
鉛の動粘性係数、ライン速度に依存する係数である。こ
のように、初期合金層形成による増加付着量と初期合金
層が形成されない場合の付着量を加算することにより高
精度で付着量を予測することができる。
【００２１】なお、本発明において、初期合金層が形成
されない場合の付着量予測式は、特に限定されるもので
はないが、例えば、初期合金層の形成が抑制される高ア
ルミニウム濃度浴（例えば０．２０wt％アルミニウム濃
度浴）を用いた操業から得られた付着量の結果をまとめ
ることにより求められる予測式、あるいは、上述した特
開平６−２９６９２３号公報に記載されたような噴流理
論に基づいて構築された予測式等を用いることができ
る。
されない場合の付着量予測式は、特に限定されるもので
はないが、例えば、初期合金層の形成が抑制される高ア
ルミニウム濃度浴（例えば０．２０wt％アルミニウム濃
度浴）を用いた操業から得られた付着量の結果をまとめ
ることにより求められる予測式、あるいは、上述した特
開平６−２９６９２３号公報に記載されたような噴流理
論に基づいて構築された予測式等を用いることができ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
めっき付着量予測式の精度を向上させることができるた
め、めっき付着量の制御、特に薄目付材のめっき付着量
制御を高精度で行うことができる。
めっき付着量予測式の精度を向上させることができるた
め、めっき付着量の制御、特に薄目付材のめっき付着量
制御を高精度で行うことができる。
【図１】初期合金層（ζ相）のイメージを示す図。
【図２】亜鉛めっき付着量の増加量と初期合金層（ζ
相）高さとの関係の一例を示す図。
相）高さとの関係の一例を示す図。
【図３】ζ相高さと亜鉛めっき皮膜への鉄拡散量との関
係の一例を示す図。
係の一例を示す図。
【図４】各要因が亜鉛めっき皮膜への鉄拡散量に及ぼす
影響の一例を示す図。
影響の一例を示す図。
【図５】連続溶融めっきラインの概要を示す概略構成
図。
図。
１；鋼板、２；溶融亜鉛めっき浴、３；ワイピングノズ
ル、４；シンクロール
ル、４；シンクロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小崎 純一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 永山 隆治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 山下 敬士 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−41925（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−157822（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融亜鉛めっき浴を通過して連続的に走
行する鋼板にワイピングよりガスを噴射して溶融亜鉛の
めっき付着量を制御するにあたり、めっき浴を通過する
際に形成された初期合金層を考慮した付着量予測式を用
いることを特徴とする溶融亜鉛めっき付着量制御方法。 - 【請求項２】 前記初期合金層による付着量予測因子と
して、鋼種、めっき浴中のアルミニウム濃度、鋼板がめ
っき浴を通過する時間、およびめっき浴温度を用いるこ
とを特徴とする 溶融亜鉛めっき付着量の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35676996A JP3240945B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 溶融亜鉛めっき付着量の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35676996A JP3240945B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 溶融亜鉛めっき付着量の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10195622A JPH10195622A (ja) | 1998-07-28 |
| JP3240945B2 true JP3240945B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18450677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35676996A Expired - Fee Related JP3240945B2 (ja) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 溶融亜鉛めっき付着量の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240945B2 (ja) |
-
1996
- 1996-12-27 JP JP35676996A patent/JP3240945B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10195622A (ja) | 1998-07-28 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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