JPH07243084A - 電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装置 - Google Patents

電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装置

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JPH07243084A
JPH07243084A JP6033494A JP3349494A JPH07243084A JP H07243084 A JPH07243084 A JP H07243084A JP 6033494 A JP6033494 A JP 6033494A JP 3349494 A JP3349494 A JP 3349494A JP H07243084 A JPH07243084 A JP H07243084A
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JP
Japan
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temperature
spray
cooling water
water
quench
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Withdrawn
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JP6033494A
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English (en)
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Toshio Senda
仙田俊雄
Yuji Imashiro
今城雄治
Shigeru Naito
茂 内藤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装
置を提供する。 【構成】 電気錫めっき鋼板の錫層の溶融装置または合
金化処理装置の出側に設けられた冷却前の該鋼板の温度
測定装置と、冷却水の温度測定装置および該冷却水温制
御装置、冷却水を該鋼板表面に噴射させる回動可能なク
エンチスプレーと、該板温と冷却水の飽和温度との差、
該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度との関係を予め
記憶し、該板温と冷却水の飽和温度との差を一定範囲に
するように該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度を制
御する記憶制御装置からなることを特徴とする電気錫め
っき鋼板のクエンチステイン防止装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板に連続的に電気錫
めっき行う製造設備において、錫層の溶融処理または合
金化処理を施した後に、該電気錫めっき鋼板表面の錫層
にリフロー処理後急冷する際に発生するクエンチステイ
ンの防止装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気錫めっき鋼板は、缶用鋼板等に用い
られているが、鋼板に電気的に錫めっきを施したものが
あり、更に、錫めっき層上に、クロム、ニッケル、鉄、
コバルト等の金属層を形成し、その金属層上に酸化皮膜
を形成したものもある。
【0003】このような鋼板には、通常めっき表面の光
沢が要求されるが、単に電気めっきを行っただけでは、
所望の光沢を得ることができないために、電気錫めっき
後に、加熱し、錫めっき層の表面を溶融し、急冷するこ
とにより(この急冷を通常クエンチと呼ぶ)、表面の錫
酸化物の生成を防止し、良好な金属光沢を有する外観を
付与してきた。
【0004】この急冷時に、めっき表面に、あたかも水
滴が付着したかのような、汚れ模様(以下「クエンチス
テイン」と呼ぶ)が発生する場合が多い。
【0005】このような課題を改善する方法としては、
特開平4−350197号公報のように、クエンチタン
ク中の冷却水の沸騰音を水中マイクで出力信号とし、該
信号をゼロとするように、予め記憶した板温、スプレー
の水量、水温、噴射角度の関係によりスプレーの水量、
水温、噴射角度を制御する制御装置からなるクエンチス
テイン防止装置が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記記
載の装置(特開平4−350197号公報)では、水中
の爆発音が消えるまで、フィードバック制御するもので
あり、クエンチステインを完全に防止することはでき
ず、特に、鋼材温度の低下時(例えば錫めっき鋼板の切
断のための加速減速時等)でのクエンチステインの防止
が困難である。このため、工業的に低コストにて、クエ
ンチステインを防止し、外観不良を防止する技術の開発
が求められている。
【0007】
【課題が解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために成されたものであり、その特徴は、 (1)電気錫めっき鋼板の錫層の溶融装置または合金化
処理装置の出側に設けられた冷却前の該鋼板の温度測定
装置と、冷却水の温度の測定装置および該冷却水温の制
御装置、冷却水を該鋼板表面に噴射させる回動可能なク
エンチスプレーと、該板温と冷却水の飽和温度との差、
該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度との関係を予め
記憶し、該板温と冷却水の飽和温度との差を一定範囲に
するように該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度を制
御する記憶制御装置からなることを特徴とする電気錫め
っき鋼板のクエンチステイン防止装置。
【0008】(2)電気錫めっき鋼板の錫層の溶融装置
または合金化処理装置の出側に設けられた冷却前の該鋼
板の温度測定装置と、冷却水の温度の測定装置および該
冷却水温の制御装置、冷却水を該鋼板表面に噴射させる
回動可能なクエンチスプレーと、該板温と冷却水の飽和
温度との差、該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度と
の関係を予め記憶し、該板温と冷却水の飽和温度との差
を一定範囲にするように該スプレーの噴射水量、水温、
噴射角度を制御する記憶制御装置からなり、更に、該記
憶制御装置の信号により溶融装置および/または合金化
処理装置の温度制御をする加熱制御装置を有することを
特徴とする電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装
置。
【0009】である。
【0010】
【作用】本発明者らは、種々の試験を重ねた結果、クエ
ンチステインの発生が、熱伝達効率の低下による冷却不
均一により発生することを見出し更に、高い熱伝達効率
を維持するには、沸騰表面の過熱度ΔTSAT =(板温−
(水の飽和温度))=(板温+水温−沸点)を、図1に
あるように、冷却水進入板温度の変化分をクエンチ温度
で制御してΔTSAT を一定範囲(A点〜B点の間、更に
好ましくは、B点に近い方)に保ち、熱伝達効率を高く
維持できるので、不均一冷却となりクエンチステインが
発生し易い鋼材温度の低下時(例えばめっき鋼板の切断
のための加減速時や溶融金属量(合金化量)の変更時に
260℃以下)においてもクエンチステインの発生を防
止することが可能であることを見出し、本発明を達成し
たものである。
【0011】上記のようにΔTSAT を一定範囲に保つた
めには、鋼板温度、冷却水温度、噴射水量、水温、噴射
角度との関係を予め記憶し、該板温と冷却水の飽和温度
との差を一定範囲にするようにノズルの水量、水温、噴
射角度を制御すれば良いことを明らかにした。更に、前
記の記憶制御に基づいて溶融装置または合金化処理装置
の温度制御をすれば、クエンチステインの防止を更に有
効に行えることを明らかにした。
【0012】本明の電気錫めっき鋼板としては、錫めっ
き層を有する電気錫めっき鋼板ならいずれにも適用可能
であり、通常の電気錫めっき鋼板の他に、錫めっき層の
上にクロム、ニッケル、鉄、コバルトなどの金属めっき
層、さらにその上に該金属酸化物皮膜を有する錫めっき
鋼板等が適用可能である。
【0013】錫層の溶融装置または合金化処理装置とし
ては、錫の融点以上に加熱できれば良いので、通常の商
用の加熱手段(電気的加熱、燃焼加熱、等)であればい
ずれでもよいが、加熱温度の制御精度および応答性の点
から、その加熱手段としては電気的加熱(抵抗加熱、誘
導加熱等)が好ましい。
【0014】該鋼板の温度測定装置としては、めっき層
に疵を付けないことから非接触温度計が好ましく、その
測温方法としては通常使用されている噴射式(赤外線カ
メラ、サーモビュアー等)、輻射式、等いずれでもかま
わない。
【0015】上記温度測定装置の設置箇所としては、溶
融装置または合金化処理装置の出側で、冷却水に鋼板が
進入する前であれば、どこでもかまわないが、進入直前
では、蒸気発生による温度測定精度の低下を防止するた
めに、発生した蒸気の吸引装置又は拡散装置を付可し測
定面での蒸気の滞留を防止するのが好ましい。
【0016】冷却水の温度測定装置は、起電力差温度計
(例えば熱電対式)等で測温すればよく、クエンチタン
ク内の鋼板冷却部付近で、巾方向の複数箇所で測定する
のが好ましいが、鋼板表面付近で、冷却水の対流を生じ
せしめていれば、複数箇所でなく1箇所にだけ設けて
も、十分に本発明を達成することができる。
【0017】冷却水を該鋼板表面に噴射させるスプレー
においては、スプレー先端形状(スプレーヘッダーのス
リット厚tおよび噴射水圧としては、噴射水がスプレー
状態、ミスト状態、およびこれらの混合状態であればよ
い。
【0018】図2に示すようにスプレーのスリット厚
t、ヘッダー角度θ、鋼体とヘッダー距離dとすると、
実施態様としては、好ましくはt≦5mm、θは±40
°以内(θはプラス(+)が鋼板の進行方向、マイナス
(−)が鋼板の進行方向逆向き)、d=30〜100m
mであるが、更に精度良くクエンチステインを防止する
には好ましくはt≦3mm、θは−20°以上+35°
以下(更に熱伝達の均一性を向上するには0°超+35
°以下として、鋼板表面付近で、噴射水が渦流となるの
を抑制することが望ましい)、d=50〜80mmであ
る。特に、ヘッダーの向きに関しては、図2のように錫
めっき鋼板進行方向と同じ方向の場合には、上記の熱伝
達効率を高く維持できるので好ましい。ヘッダーの向き
が、錫めっき鋼板進行方向と逆方向の場合には、噴射水
の鋼板への相対速度が上昇し、鋼板表面付近に噴射水の
渦流が生成し易くなるので噴射水量を少くするか、冷却
水温度を低くすること(好ましくは、水温が80℃以
下)が上記同じ方向と同等の冷却効率を得るには望まし
い。
【0019】本発明のノズルの水量、水温、噴射角度を
制御する記憶制御装置としては、自動的に記憶制御する
装置が望ましいが、記憶項目から制御条件を提示する装
置でも構わない。この装置の制御機能としては、学習機
能、Al機能、ファジー機能、フィードフォワード機能
などを有していれば、更に好ましい。水量、水温、噴射
角度を制御するに際しては、同時に前記3つの因子を制
御してもかまわないが、各要因に重み付けをして制御し
てもよい。
【0020】クエンチスプレーの材料としては、通常の
冷却スプレーの材質であればいづれでもかまわない。
【0021】
【実施例】
実施例−1 図3は、本発明の一実施例装置の説明図であり、錫めっ
きされた鋼板4が左方向から連続的に供給された鋼板
は、通電ロール3、を介してマッフル炉1内で、通電加
熱により昇温され、錫の融点(232℃以上)で表面の
錫層が溶融される。この状態で、マッフル炉1から出た
上記錫めっき鋼板は、補助冷却水16を満たし、1対の
クエンチスプレー10,10aを内設したクエンチタン
ク5へ導かれる。このクエンチスプレー10,10aに
は主冷却水タンク17中の主冷却水12を供給し、前記
補助冷却水直前の鋼板温度を放射温度計7により測定
し、スプレー10,10aのヘッダー18,18a近傍
に設けた冷却水温度計8により噴射される冷却水の水温
を測定し、この測定信号19に基づき、記憶制御装置9
内の関係式(板温と板に噴射される冷却水の飽和温度の
差、主冷却水のスプレー噴射水量、主冷却水の水温、鋼
板への主冷却水の噴射角度との関係に示す式)から主冷
却水のスプレー噴射水量、主冷却水の水温、鋼板への主
冷却水の噴射角度を制御して図1のΔTSAT がA点〜B
点の範囲(電気錫めっき鋼板の場合、該鋼板温度は25
0〜300℃が望ましい)で冷却する。この主冷却にお
いては、スプレー噴射水量はポンプPを記憶制御装置9
からの制御信号20に基づき制御し、主冷却水12の水
温は、主冷却水タンク17内の主冷却温度調節器13に
より記憶制御装置9の情報に基づき制御し、鋼板への主
冷却水の噴射角度は、記憶制御装置9の情報に基づき、
回転モーター11を作動させ回転軸15,15aを軸と
してクエンチスプレー10,10aを適切な角度に設定
する。十分に冷却された錫めっき鋼板4は、シンクロー
ル6を介してクエンチタンク5の外へ導かれる。
【0022】板温が上昇した場合は、ΔTSAT の上昇を
抑制するために、主冷却水のスプレー噴射水温を下げ
る、スプレー噴射水量を増加する、噴射角度を増加させ
る、の少なくとも一つを制御し、ΔTSAT を一定範囲内
に保ち、熱流束を上げて冷却不均一を防ぎクエンチステ
インを防止する。逆に、板温が下降した場合は、ΔT
SAT の下降を抑制するために、主冷却水のスプレー噴射
水温を上げる、スプレー噴射水量を減少する、噴射角度
を減少させる、の少なくとも一つを制御し、ΔTSAT
一定範囲内に保ち、熱流束を上げて冷却不均一を防ぎク
エンチステインを防止する。この時、主冷却のスプレー
噴射水温、スプレー噴射水量および噴射角度の制御に起
因した鋼板温度の変動は大きくないので、ΔTSAT を一
定範囲内に保つのは充分であり、クエンチは熱伝達効率
の高い核沸騰状態で行われるので、鋼板を進行方向およ
び巾方向に均一に冷却できるので、クエンチステインは
発生しない。
【0023】実施例−2 図4も、本発明の一実施例の説明図である。図2の実施
例に、更に、上記記憶制御装置9の情報により、マッフ
ル炉1および/または合金化炉2の加熱制御を行う加熱
制御装置14,14aを設けたものである。このような
装置では、加熱制御装置14,14aが記憶制御装置9
により制御されているので、錫めっき鋼板温度をより精
度良く制御できるので、更にΔTSAT を一定範囲内に保
つ精度が向上し、充分であり、クエンチは熱伝達効率の
高い核沸騰状態で行われるので、鋼板を進行方向および
巾方向に均一に冷却できるので、クエンチステインは発
生しない。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、電気錫めっき鋼板のク
エンチ時の冷却不均一により発生する、クエンチステイ
ンを防止できる。これにより、電気錫めっき鋼板のクエ
ンチステインによる製品価値の低下を防止し、電気錫め
っき鋼板の製品歩届りも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】沸騰曲線の説明図。
【図2】本発明の一実施例の説明図。
【図3】クエンチスプレーの説明図。
【図4】本発明の一実施例の説明図。
【符号の説明】
1…マッフル炉 2…合金化炉 3…通電ロール 4…錫めっき鋼板 5…クエンチタンク 6…シンクロール 7…放射温度計 8…冷却水温度計 9…記憶制御装置 10,10a…ク
エンチスプレー 11…回転モーター 12…主冷却水 13…主冷却水の温度調節器 14,14a…加
熱制御装置 15,15a…回転軸 16…補助冷却水 17…主冷却水タンク 18,18a…ヘ
ッダー 19…測定信号 20…制御信号 P…ポンプ t…スリット厚 θ…ヘッダー角度 d…鋼板とヘッダ
ー距離

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気錫めっき鋼板の錫層の溶融装置また
    は合金化処理装置の出側に設けられた冷却前の該鋼板の
    温度測定装置と、冷却水の温度測定装置および該冷却水
    温制御装置、冷却水を該鋼板表面に噴射させる回動可能
    なクエンチスプレーと、該板温と冷却水の飽和温度との
    差、該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度との関係を
    予め記憶し、該板温と冷却水の飽和温度との差を一定範
    囲にするように該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度
    を制御する記憶制御装置からなることを特徴とする電気
    錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装置。
  2. 【請求項2】 電気錫めっき鋼板の錫層の溶融装置また
    は合金化処理装置の出側に設けられた冷却前の該鋼板の
    温度測定装置と、冷却水の温度測定装置および該冷却水
    温制御装置、冷却水を該鋼板表面に噴射させる回動可能
    なクエンチスプレーと、該板温と冷却水の飽和温度との
    差、該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度との関係を
    予め記憶し、該板温と冷却水の飽和温度との差を一定範
    囲にするように該スプレーの噴射水量、水温、噴射角度
    を制御する記憶制御装置からなり、更に、該記憶制御装
    置の信号により溶融装置および/または合金化処理装置
    の温度制御をする加熱制御装置を有することを特徴とす
    る電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装置。
JP6033494A 1994-03-03 1994-03-03 電気錫めっき鋼板のクエンチステイン防止装置 Withdrawn JPH07243084A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20010508