JPS6058302B2 - 連続溶融メツキにおける溶融金属凝固位置の予測方法 - Google Patents

連続溶融メツキにおける溶融金属凝固位置の予測方法

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JPS6058302B2
JPS6058302B2 JP19185982A JP19185982A JPS6058302B2 JP S6058302 B2 JPS6058302 B2 JP S6058302B2 JP 19185982 A JP19185982 A JP 19185982A JP 19185982 A JP19185982 A JP 19185982A JP S6058302 B2 JPS6058302 B2 JP S6058302B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/16Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using fluids under pressure, e.g. air knives
    • C23C2/18Removing excess of molten coatings from elongated material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼帯の連続溶融メッキにおいてメッキ後の鋼
帯表面の溶融金属の凝固位置を予測する方法に関するも
のである。
たとえば連続溶融亜鉛メッキ設備で亜鉛メッキ鋼板を
製造する方法は、連続焼鈍炉を出た鋼帯を溶融亜鉛浴(
以下メッキ浴という)内を通過させた後、鋼帯に付着し
た亜鉛が溶融状態にある間に気体噴射ノズルにて亜鉛付
着量を調整し、その後冷却装置で冷却する方法によつて
行われる。
この製造法においてミニマム・スパングル(ゼロスパ
ングルともいう)の亜鉛メッキ鋼板を製造する場合は、
前記亜鉛付着量の調整の後で鋼帯表面の溶融亜鉛が凝固
する直前に鋼帯をミニマム・スパングル装置(水に薬品
を添加した液を吹付ける装置)を通過させる。 ここで
、スパングルのある通常の亜鉛メッキ鋼板を製造する場
合に、気体噴射ノズルによる亜鉛付着量調整後の鋼帯表
面の溶融亜鉛の凝固位置(鋼帯進行方向にみた位置)が
冷却装置以後になるようであれば冷却装置のロールに亜
鉛が付着するという問題が生じる。
またミニマム・スパングルの亜鉛メッキ鋼板を製造する
場合には、鋼帯表面の溶融亜鉛の凝固位置が鋼帯進行方
向に移動可能になつているミニマム・スパングル装置の
移動調節範囲内にないときは所望のミニマム・スパング
ル製品を製造することができない。すなわちミニマム・
スパングル装置内を通過する間の鋼帯表面の亜鉛が未凝
固のときは付着亜鉛の表面がビット状の肌荒れ外観を呈
し、ミニマム・スパングル装置に入る前に鋼帯表面の亜
鉛がすでに凝固しているときはスパングルが発生する。
これらのことから、気体噴射ノズルによる亜鉛付着量調
整後の鋼帯表面の溶融亜鉛の凝固位置は冷却装置よりも
前方であり、かつミニ・スパングル製品製造のときはミ
ニマム、スパングル装置内を通過する鋼帯表面上の亜鉛
の凝固進行状態が適正であることが要求される。 気体
噴射ノズルによる亜鉛付着量調整後の鋼帯表面の溶融亜
鉛の凝固位置は亜鉛付着量、鋼帯の寸法(厚さ、幅)、
鋼帯の速度、焼鈍炉出側(メツキ浴入側)の鋼帯の温度
、メッキ浴の温度などによつて変化し、また気体噴射ノ
ズルの噴射気体の圧力および温度、大気の温度などによ
つても変化する。
被メッキ材は寸法、材質の異なるものも含めてコイルを
捲戻した鋼帯を順次溶接し連続して通板するので鋼帯の
寸法、速度、温度はコイル単位で変化し、亜鉛付着量は
コイル単位で或いは同一コイル内で数回程度変化し、気
体噴射ノズルの噴射気体の圧力は亜鉛付着量に合わせて
変更される。またメッキ浴の温度、気体噴射ノズルの噴
射気体の温度、大気の温度なども変動する。このように
して鋼帯表面の溶融亜鉛の凝固位置は頻繁にしかも複雑
に変化するのであるが従来は溶融亜鉛の凝固位置を予測
する適当な方法がなかつたために作業者が目視によつて
凝固位置を観測し、該凝固位置が適正な範囲内にくるよ
う経験的に鋼帯の速度を調整したり、またミニマム・ス
パングル装置が適正な位置になるように該装置を移動調
節したりしていた。しかしながら、このような作業者に
よる調整方法は頻繁に変化する凝固位置を常時観測する
ことは作業者の負荷が大きく、また複雑に変化する凝固
位置を正確に予測したり速度調整をしたりすることは困
難であり、メッキ製品の外観不良や冷却装置のロールに
亜鉛が付着する等の問題が発生していた。本発明は上記
のような従米法における問題点を解決するための凝固位
置の予測方法を提供するものであり、その要旨は連続焼
鈍炉、溶融金属浴槽、気体噴射によるメッキ付着量調整
装置等を備えた溶融金属メッキ設備による鋼帯の連続溶
融メッキにおいて、焼鈍炉出側の鋼帯温度と溶融金属浴
の温度と鋼帯の厚さとを用いて溶融金属浴出側の鋼帯の
温度を算出し、該鋼帯が気体噴射によつて奪われる熱量
と該鋼帯の保有顕熱と溶融金属の凝固潜熱とを用いて熱
量計算により鋼帯表面の溶.融金属の凝固する位置を溶
融金属浴面からの鋼帯進行方向の距離として算出するこ
とを特徴とする連続溶融メッキにおける溶融金属の凝固
位置の予測方法である。
゛以下、本発明を連続溶融亜鉛メッキに適用した,実施
例に基づき詳細に説明する。
第1図は亜鉛メッキ設備の要部構成と本発明方法の実施
に必要な各種測定機器の配置例を示す図である。第1図
において鋼帯2は焼鈍炉1で焼鈍され焼鈍炉出側に設け
た温度計3にてその温度が測定される。4はメッキ浴槽
でメッキ浴5の温度は温度計6にて測定される。
メッキ浴5内を通過した鋼帯2は気体噴射ノズル7にて
亜鉛付着量が調整される。10は噴射気体の圧力調節計
、9は圧力計、11は調節弁、8は噴射気体の温度を測
定するための温度計である。
亜鉛付着量が調整された鋼帯2はミニマム・スパングル
装置12を通過する。ミニマム・スパングル装置12は
移動装置13によつてノ鋼帯進行方向(上下方向)およ
び鋼帯幅方向に移動可能で装置内のノズルを鋼帯2に対
して挾むように装入される。その後、自然空冷された鋼
帯2は冷却装置15によつて冷却される。16は鋼帯2
の速度を測定するための速度計、17は亜鉛付、着量測
定器である。
第2図は第1図の設備内の各装置を通過する鋼帯の温度
降下状況を示す。
Tsfは焼鈍炉出側の温度、Tspiはメッキ浴入側の
温度である。ただし、焼鈍炉出側からメッキ浴入側まで
の間はシー゛ルされていて温度降下は殆んどないのでT
spiとTsfは等しいと考えて差支えない。次にメッ
キ浴内で対流熱伝達により鋼帯の熱が奪われ、鋼帯の温
度は入側温度Tspiから出側温度TspOに降下する
。このときの温度TspOは入側温度Tspi(Tsf
)とメッキ浴温度と鋼帯速度と板厚などによつて変わる
。メッキ浴面から亜鉛付着量調整のための気体噴射ノズ
ルまでの距離は通常200Tm程度なので、この間での
温度降下は小さく鋼帯の温度はメッキ浴出側の温度Ts
pOのまま気体噴射ノズルまで到達するものと考えて差
支えない。次に鋼帯は気体噴射ノズルから噴射された気
体により短時間に熱を奪われて鋼帯の温度はTsnに降
下する。このときの温度降下量は鋼帯の温度TspOと
噴射気体の温度、重量などによつて変化する。気体噴射
ノズルからミニマム●スパングル装置の入口までの間、
鋼帯の温度は輻射によりTseに降下する。ミニマム・
スパングル装置内では鋼帯はミニマム・スパングル液の
吹付けにより短時間に熱を奪われ鋼帯の温度は降下して
溶融亜鉛の凝固点となる。スパングルのある通常の亜鉛
メッキ鋼板製造の場合は第1図のミニマム・スパングル
装置は鋼帯通板経路から退避され、鋼帯は冷却装置1・
5にいたるまで自然冷却される(第2図で点線で示す)
さて、このような亜鉛メッキラインにおいて気体噴射ノ
ズルによる亜鉛付着量調整後の鋼帯表面の溶融亜鉛の凝
固位置を各種測定結果を用いて演算により求める方法に
ついて説明する。溶融亜鉛の凝固位置の算出は以下に述
べる(1)〜(5)の手順に従つて行う。(1)メッキ
浴から出た時の鋼帯の温度TspOの計算ここでCs:
鋼帯の比熱(定数) ρs:鋼帯の密度(定数) t:鋼帯の厚さ(変数・・・公称値) ■:鋼帯の速度(変数・・・実測値) Hp:メツキ浴内の溶融亜鉛と鋼帯間の対流熱 伝達係
数(定数)1:メツキ浴内の鋼帯の長さ(定数) Tzp:メツキ浴の温度(変数・・・実測値)Tsf:
焼鈍炉出側の鋼帯の温度(変数・・・実測 値)(2)
気体噴射ノズルから気体により奪われる熱量Qnの計算
ここで G:噴射気体の重量流量 P:噴射気体の圧力(変数・・・実測値)g:重力の加
速度(定数) ρ:噴射気体の密度(定数) Tg:噴射気体の温度(変数・・・実測値)PO:大気
の圧力(定数)SO:気体噴射ノズルの開口面積(定数
)ここで Wn:気体噴射ノズルの幅(定数) Cg:噴射気体の比熱(定数) W:鋼帯の幅(変数・・・公称値) (3)鋼帯の顕熱QSの計算 −ー 一ここでW
:鋼帯の幅(変数・・・公称値) TsO:溶融亜鉛が凝固した時の鋼帯の温度(定 数
・・・?融亜鉛の凝因温度TOと同じ)(4)溶融亜鉛
の凝固により発生する熱量Qmの計算ここで Qm:亜鉛の凝固熱(定数) M:亜鉛付着量(変数・・・実測値または目標値)(5
) ミニマム・スパングル液の吹付により奪われる熱量
Qeの計算ここで h:ミニマム●スパングル液と鋼帯との間の熱 伝達係
数(定数)L:ミニマム●スパングル吹付液有効吹付長
(定数)Tw:ミニマム●スパングル液吹付スプレー
温 度(定数)(6)鋼帯表面の溶融亜鉛の凝固位置X
の計算メッキ浴出側からミニマム●スパングル装置まで
の間での鋼帯の輻射による損失熱量Qrはミニマム・ス
パングル装置直前の鋼帯の温度をTseとすると、ここ
で、 σ:ステフアン●ボルツマン定数 ここで、 Ta:大気の温度(変数・・・実測値) 第3図は以上の計算手順を図に示したものである。
以上の手順によつて気体噴射による亜鉛付着量調整後の
鋼帯表面の溶融亜鉛の凝固位置(メッキ浴面からみた鋼
帯進行方向距離x)を適当な周期で求める。
そして、このようにして求めた凝固位置(距離x)がス
パングルのある通常の亜鉛メッキ鋼板を製造する場合は
冷却装置まての距離を超えていないかをチェックし、ま
たミニマムスパングルの亜鉛メッキ鋼板を製造する場合
にはミニマムスパングル装置の移動調節範囲内を超えて
いないかチェックし超えていない場合は鋼帯の速度はそ
のままとし超えている場合は以下の計算式により凝固位
置が所定の位置(これを知とする)を超えないような鋼
帯の速度Vpを求めて速度修正を行う。ただし、Qr=
Qs+Qm−Qn−Qe 以上の一連の計算はコンピューターを用いて行うのが適
当でありまた速度修正は自動制御装置により自動化する
ことができる。
以上、述べたごとく本発明によりメッキ浴を出た後の鋼
帯表面の溶融亜鉛の凝固位置を予測し、必要により鋼帯
の速度修正を行うことによりメッキ製品の外観の良好化
および冷却装置のロールへのメッキ金属の付着を防止す
ることができる。なお以上は連続溶融亜鉛メッキを例に
とつて説明したが、本発明は亜鉛メッキに限定されるも
のではなく、錫メッキ、アルミメッキなど他の溶融金属
メッキにも適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第1図は亜鉛メッキ設備の要部構成と本発明の実施に必
要な各種測機器の配置例を示す図、第2図は第1図の設
備内の各装置を通過する鋼帯の温度降下状況を示す図、
第3図は本発明の実施例における計算手順を示す図であ
る。 1・・・・・・焼鈍炉、2・・・・・・鋼帯、3・・・
・・・温度計、4・・・・メッキ浴槽、5・・・・・・
メッキ浴、6・・・・・・温度計、7・・・・・・気体
噴射ノズル、8・・・・・・温度計、9・・・・・・圧
力計、10・・・・・・圧力調節計、11・・・・・・
調節弁、12・・・・ミニマム・スパングル装置、13
・・・・・移動装置、14・・・・・・ロール、15・
・・・・冷却装置、16・・・・・速度計、17・・・
・・・亜鉛付着量測定器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 連続焼鈍炉、溶融金属浴槽、気体噴射によるメッキ
    付着量調整装置等を備えた溶融金属メッキ設備による鋼
    帯の連続溶融メッキにおいて、焼鈍炉出側の鋼帯温度と
    溶融金属浴の温度と鋼帯の厚さと速度とを用いて溶融金
    属浴出側の鋼帯の温度を算出し、該鋼帯が気体噴射によ
    つて奪われる熱量と該鋼帯の保有顕熱と溶融金属の凝固
    潜熱とを用いて熱量計算により鋼帯表面の溶融金属の凝
    固する位置を溶融金属浴面からの鋼帯進行方向の距離と
    して算出することを特徴とする連続溶融メッキにおける
    溶融金属の凝固位置の予測方法。 2 前記連続溶融メッキが溶融亜鉛メッキである特許請
    求の範囲第1項記載の連続溶融メッキにおける溶融金属
    の凝固位置の予測方法。
JP19185982A 1982-11-02 1982-11-02 連続溶融メツキにおける溶融金属凝固位置の予測方法 Expired JPS6058302B2 (ja)

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