JP2017101308A - Production method of melting metal plate steel strip and continuous melting metal plate equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備に関し、特に、鋼帯表面の溶融金属の付着量（以下、「めっき付着量」ともいう。）を調整するガスワイピングに関するものである。 The present invention relates to a method for producing a molten metal-plated steel strip and a continuous molten metal plating facility, and more particularly to gas wiping for adjusting the amount of molten metal deposited on the surface of the steel strip (hereinafter also referred to as “plated deposit”). It is.
連続溶融金属めっきラインでは、図２に示すように、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｐは、スナウト１０内を通過して、めっき槽１２内の溶融金属浴１４中に連続的に導入される。その後鋼帯Ｐは、溶融金属浴１４中のシンクロール１６、サポートロール１８を介して溶融金属浴１４の上方に引き上げられ、ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂで所定のめっき厚みに調整された後に、冷却されて後工程に導かれる。ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂは、めっき槽１２上方に、鋼帯Ｐを挟んで対向して配置され、その噴射口から鋼帯Ｐの両面に向けてガスを吹き付ける。このガスワイピングにより、余剰な溶融金属が掻き取られて、鋼帯表面のめっき付着量が調整されるとともに、鋼帯表面に付着した溶融金属が板幅方向及び板長手方向で均一化される。ガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂは、多様な鋼帯幅に対応するとともに、鋼帯引き上げ時の幅方向の位置ズレなどに対応するため、通常、鋼帯幅より幅広く構成され、鋼帯の幅方向端部より外側まで延びている。
In the continuous molten metal plating line, as shown in FIG. 2, the steel strip P annealed in a continuous annealing furnace in a reducing atmosphere passes through the
このようなガスワイピング方式では、ガスの吹き付けにより鋼帯が微小振動したり、ワイピング直前の鋼帯上で溶融金属が不規則に流れたりするために、製造された溶融金属めっき鋼帯のめっき表面に波形流紋状の湯ジワ（湯ダレ）が発生しやすい。このような湯ジワが生じためっき鋼板は、外装板の用途において、そのめっき表面を塗装下地表面とした場合に、塗膜の表面性状、特に平滑性を阻害する。そのため、湯ジワが生じためっき鋼板は、外観の優れた塗装処理が求められる外装板に用いることができず、めっき鋼板の歩留まりに大きな影響を及ぼす。 In such a gas wiping method, the steel strip slightly vibrates due to gas blowing, or the molten metal flows irregularly on the steel strip immediately before wiping. Wave wavy ripples are easily generated. The plated steel sheet in which such hot water wrinkles are produced impairs the surface properties, particularly the smoothness, of the coating film when the plating surface is used as the coating base surface in the use of the exterior plate. Therefore, the plated steel sheet in which hot water wrinkles is generated cannot be used for an exterior plate that requires a coating process with an excellent appearance, and has a great influence on the yield of the plated steel sheet.
湯ジワというめっき表面欠陥を抑制する方法としては、以下の方法が知られている。特許文献１には、めっき後の工程である調質圧延に際して、調質圧延ロールの表面性状や圧延条件を変えることで、湯ジワを目立たなくする方法が記載されている。特許文献２には、鋼板を溶融亜鉛めっき浴中に導入する前に、スキンパスミル及びテンションレベラー等を用いて鋼板表面の粗さをめっき付着量に応じて調整して、湯ジワの発生を抑制する方法が記載されている。 The following methods are known as a method for suppressing plating surface defects called hot water wrinkles. Patent Document 1 describes a method of making hot water wrinkles inconspicuous by changing the surface properties and rolling conditions of a temper rolling roll during temper rolling, which is a process after plating. In Patent Document 2, before the steel sheet is introduced into the hot dip galvanizing bath, the surface roughness of the steel sheet is adjusted according to the amount of plating applied using a skin pass mill, a tension leveler, etc. to suppress the generation of hot water wrinkles. How to do is described.
しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、特許文献１に示された方法では、軽微な湯ジワは改善されるが、重度の湯ジワに対しては効果が見られなかった。また、特許文献２に示された方法では、溶融亜鉛めっき浴の前工程にスキンパスミル、テンションレベラー等を設置する必要性からコスト的な問題がある。また、これらを設置した場合も、前処理設備及び焼鈍炉での酸洗及び再結晶化に伴う亜鉛めっき被膜の化学的・物理的変化によって、理想とする表面粗度が得られにくく、湯ジワ発生を十分に抑制することが困難であると考えられる。 However, according to a study by the present inventors, the method disclosed in Patent Document 1 improves minor hot water wrinkles, but has no effect on severe hot water wrinkles. In addition, the method disclosed in Patent Document 2 has a problem in terms of cost because it is necessary to install a skin pass mill, a tension leveler, etc. in the pre-process of the hot dip galvanizing bath. In addition, even when these are installed, the ideal surface roughness is difficult to obtain due to chemical and physical changes in the galvanized film accompanying pickling and recrystallization in the pretreatment equipment and annealing furnace. It is considered difficult to sufficiently suppress the occurrence.
そこで本発明は、上記課題に鑑み、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造可能な溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a method for producing a molten metal plated steel strip and a continuous molten metal plating facility capable of sufficiently suppressing generation of hot water wrinkles and producing a high quality molten metal plated steel strip at low cost. The purpose is to do.
上記課題を解決するべく、本発明者らは、ワイピング前の鋼帯表面を流下している溶融金属表面の凹凸状態に着目した。そして、ワイピング前の鋼帯表面を流下している溶融金属表面の鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数及び鋼帯速度（通板速度）と、その部位にその後発生する湯ジワの程度との間に相関があるとの知見を本発明者らは見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors paid attention to the uneven state of the molten metal surface flowing down the surface of the steel strip before wiping. And the number of unevenness per unit length in the longitudinal direction of the steel strip on the surface of the molten metal flowing down the surface of the steel strip before wiping, the steel strip speed (sheet feeding speed), and the degree of hot water wrinkles that subsequently occur at that part The present inventors have found that there is a correlation with the above.
上記知見に基づき完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）溶融金属浴に連続的に鋼帯を浸漬し、
前記溶融金属浴から引き上げられる鋼帯に、該鋼帯を挟んで配置される一対のガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、該鋼帯の両面の溶融金属の付着量を調整して、
連続的に溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
前記ガスと前記鋼帯との衝突部位より下部の前記鋼帯の表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数を測定し、
測定された単位長さ当たりの凹凸数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに基づいて、ガスワイピング条件をフィードバック制御することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。
The gist configuration of the present invention completed based on the above findings is as follows.
(1) A steel strip is continuously immersed in a molten metal bath,
By blowing gas from a pair of gas wiping nozzles placed across the steel strip to the steel strip pulled up from the molten metal bath, adjusting the amount of molten metal deposited on both sides of the steel strip,
A method for producing a molten metal plated steel strip that continuously produces a molten metal plated steel strip,
Measure the number of irregularities per unit length in the steel strip longitudinal direction of the molten metal surface flowing down on the surface of the steel strip below the collision site of the gas and the steel strip,
A method for producing a hot-dip metal-plated steel strip, comprising feedback-controlling gas wiping conditions based on the measured number of irregularities W m per unit length and the steel strip speed L m at the time of the measurement.
（２）前記測定されたＷmと当該測定時の鋼帯速度Ｌmとの比Ｗm／Ｌmの値に基づいて、その後、前記鋼帯の表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数Ｗ（m-1）と鋼帯速度Ｌ（m/s）との比Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下となるように、前記ガスワイピングノズルの操業条件をフィードバック制御する上記（１）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (2) Based on the value of the ratio W m / L m between the measured W m and the steel strip speed L m at the time of measurement, the steel on the surface of the molten metal flowing down on the surface of the steel strip The gas wiping so that the ratio W / L of the number of irregularities W (m -1 ) per unit length in the longitudinal direction of the belt and the steel strip speed L (m / s) is 60 (s / m 2 ) or less. The method for producing a molten metal-plated steel strip according to the above (1), wherein the operation condition of the nozzle is feedback controlled.
（３）前記ガスが不活性ガスである上記（１）又は（２）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (3) The manufacturing method of the hot-dip metal-plated steel strip according to (1) or (2), wherein the gas is an inert gas.
（４）前記ワイピングノズルの先端から吐出した直後の前記ガスの温度Ｔ（℃）が、前記溶融金属の融点ＴM（℃）との関係で、ＴM−150≦Ｔ≦ＴM＋250を満たすように制御される上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (4) The temperature T (° C.) of the gas immediately after being discharged from the tip of the wiping nozzle satisfies T M −150 ≦ T ≦ T M +250 in relation to the melting point T M (° C.) of the molten metal. The manufacturing method of the hot-dip metal-plated steel strip according to any one of (1) to (3), which is controlled as described above.
（５）前記溶融金属の成分は、Al：1.0〜10質量％、Mg：0.2〜1質量％、Ni：0.005〜0.1質量％を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなる上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (5) The component of the molten metal contains Al: 1.0 to 10% by mass, Mg: 0.2 to 1% by mass, Ni: 0.005 to 0.1% by mass, and the balance consisting of Zn and inevitable impurities (1) The manufacturing method of the hot-dip metal-plated steel strip as described in any one of-(4).
（６）溶融金属を収容し、溶融金属浴を形成しためっき槽と、
前記溶融金属浴から連続的に引き上げられる鋼帯を挟んで配置され、前記鋼帯に向けてガスを吹き付け、前記鋼帯の両面のめっき付着量を調整する一対のガスワイピングノズルと、
前記ガスと前記鋼帯との衝突部位より下部の前記鋼帯の表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数を測定する測定装置と、
前記測定装置により測定された単位長さ当たりの凹凸数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに基づいて、ガスワイピング条件をフィードバック制御する制御装置と、
を有することを特徴とする連続溶融金属めっき設備。
(6) a plating tank containing molten metal and forming a molten metal bath;
A pair of gas wiping nozzles arranged across a steel strip that is continuously pulled up from the molten metal bath, spraying gas toward the steel strip, and adjusting the amount of plating on both sides of the steel strip,
A measuring device for measuring the number of irregularities per unit length in the steel strip longitudinal direction of the molten metal surface flowing down on the surface of the steel strip below the collision site between the gas and the steel strip;
A control device that feedback-controls gas wiping conditions based on the number of irregularities W m per unit length measured by the measuring device and the steel strip speed L m at the time of the measurement;
A continuous molten metal plating facility characterized by comprising:
（７）前記測定装置は、前記ガスと前記鋼帯との衝突部位より下部の前記鋼帯の表面を撮影する撮影装置と、該撮影装置により撮影された画像に基づいて、前記単位長さ当たりの凹凸数を算出する画像処理装置と、を有する上記（６）に記載の連続溶融金属めっき設備。 (7) The measuring device is based on an imaging device that images the surface of the steel strip below the collision site between the gas and the steel strip, and the unit length based on the image captured by the imaging device. The continuous molten metal plating facility according to (6), further comprising: an image processing device that calculates the number of projections and depressions.
本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備によれば、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造できる。 According to the manufacturing method and continuous molten metal plating equipment of the present invention, the production of hot metal wrinkles can be sufficiently suppressed, and a high quality molten metal plated steel strip can be manufactured at low cost.
図１を参照して、本発明の一実施形態による溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備１００（以下、単に「めっき設備」とも称する。）を説明する。 With reference to FIG. 1, the manufacturing method of the molten metal plating steel strip by one Embodiment of this invention and the continuous molten metal plating equipment 100 (henceforth only a "plating equipment") are demonstrated.
図１を参照して、本実施形態のめっき設備１００は、スナウト１０と、溶融金属を収容するめっき槽１２と、シンクロール１６と、サポートロール１８とを有する。スナウト１０は、鋼帯Ｐが通過する空間を区画する、鋼帯進行方向に垂直な断面が矩形状の部材であり、その先端は、めっき槽１２に形成される溶融金属浴１４に浸漬されている。一実施形態において、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｐは、スナウト１０内を通過して、めっき槽１２内の溶融金属浴１４中に連続的に導入される。その後鋼帯Ｐは、溶融金属浴１４中のシンクロール１６、サポートロール１８を介して溶融金属浴１４の上方に引き上げられ、一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂで所定のめっき厚みに調整された後に、冷却されて後工程に導かれる。
With reference to FIG. 1, a plating facility 100 of the present embodiment includes a
一対のガスワイピングノズル２０Ａ，２０Ｂ（以下、単に「ノズル」ともいう。）は、めっき槽１２上方に、鋼帯Ｐを挟んで対向して配置される。ノズル２０Ａは、鋼帯の板幅方向に延在する噴射口（ノズルスリット）から鋼帯Ｐに向けてガスを吹き付け、鋼帯の表面のめっき付着量を調整する。他方のノズル２０Ｂも同様であり、これら一対のノズル２０Ａ，２０Ｂによって、余剰な溶融金属が掻き取られて、鋼帯Ｐの両面のめっき付着量が調整され、かつ、板幅方向及び板長手方向で均一化される。噴射口の開口幅（ノズルギャップ）は、特に限定されないが0.5〜2.5ｍｍ程度とすることができる。
A pair of gas wiping nozzles 20 </ b> A and 20 </ b> B (hereinafter also simply referred to as “nozzles”) are disposed above the
図１を参照して、めっき設備１００は、撮影装置２２、画像処理装置２４及び制御装置２６をさらに有する。撮影装置２２及び画像処理装置２４は、ガスと鋼帯Ｐとの衝突部位より下部の鋼帯Ｐの表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数Ｗ（m-1）を測定する測定装置として機能する。
With reference to FIG. 1, the plating facility 100 further includes a photographing device 22, an
撮影装置２２は、例えばノズル２０Ａの下方に設けられ、ガスと鋼帯Ｐとの衝突部位より下部の鋼帯Ｐの表面を撮影し、その画像データを画像処理装置２４へと出力する。撮影装置２２の形式は特に限定されない。撮像装置２２は、鋼帯Ｐの表面を動画として連続的に撮影して、撮影した動画データを画像処理装置２４へと出力してもよいし、鋼帯Ｐの表面を静止画として間欠的に、好ましくは定期的に撮影して、撮影した静止画データを画像処理装置２４へと出力しても良い。
The imaging device 22 is provided, for example, below the nozzle 20 </ b> A, images the surface of the steel strip P below the collision site between the gas and the steel strip P, and outputs the image data to the
画像処理装置２４は、撮影装置２２から入力された画像データに基づいて、溶融金属表面の単位長さ当たりの凹凸数を算出し、算出された単位長さ当たりの凹凸数Ｗm（m-1）を制御装置２６へと出力する。画像処理装置２４の形式は、PIV方式やオプティカルフロー方式が挙げられるが、特に限定されない。
The
画像データが静止画データの場合には、各静止画データから、各静止画で撮影された鋼帯Ｐにおける、溶融金属表面の単位長さ当たりの凹凸数Ｗm（m-1）が算出できる。このようにして、溶融金属表面の単位長さ当たりの凹凸数Ｗm（m-1）を経時的に求めることができる。 When the image data is still image data, the number of irregularities W m (m −1 ) per unit length of the molten metal surface in the steel strip P photographed with each still image can be calculated from each still image data. . In this way, the number of irregularities W m (m −1 ) per unit length of the molten metal surface can be obtained over time.
画像データが動画データの場合には、その中のある瞬間における鋼帯表面の撮影データから、当該瞬間の溶融金属表面の単位長さ当たりの凹凸数Ｗm（m-1）が算出できる。このようにして、溶融金属表面の単位長さ当たりの凹凸数Ｗm（m-1）を経時的に求めることができる。 When the image data is moving image data, the number of irregularities W m (m −1 ) per unit length of the molten metal surface at that moment can be calculated from the photographing data of the steel strip surface at a certain moment. In this way, the number of irregularities W m (m −1 ) per unit length of the molten metal surface can be obtained over time.
このように、「溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数Ｗ（m-1）」とは、ワイピング直前の鋼帯表面にある溶融金属表面における、鋼帯の長手方向の単位長さ内にある凹凸の数を意味し、溶融金属表面の凹凸を「波」と解釈した場合の「波数」に相当する概念であり、以下単に「波数」と称する。１組の凹部及び凸部で、凹凸数「１」とカウントする。 Thus, “the number of irregularities per unit length W (m −1 ) of the molten metal surface in the longitudinal direction of the steel strip” means the longitudinal direction of the steel strip on the surface of the molten metal immediately before the wiping. Is a concept corresponding to “wave number” when the unevenness on the surface of the molten metal is interpreted as “wave”, and is simply referred to as “wave number” hereinafter. The number of irregularities is counted as “1” in one set of concave and convex portions.
波数Ｗ（m-1）は、鋼帯の溶融金属表面を撮影し、この画像を画像処理解析して算出することができる。具体的には、画像処理装置２４が、鋼帯表面を撮影した画像データの明度に対して二値化処理を行うことで、溶融金属表面の凹凸（すなわち、波の濃淡、波の腹と節）を明確化・特定して、鋼帯の長手方向に設定した任意の区間の凹凸数を求め、この凹凸数を前記区間の長さで割ることにより、求めることができる。このとき、撮影時の鋼帯表面への光の当たり方で波の見え方が変わるため、光の照射方向や光量は一定に保つようにする。
The wave number W (m -1 ) can be calculated by photographing the molten metal surface of the steel strip and analyzing this image. Specifically, the
制御装置２６では、画像処理装置２４から入力された溶融金属表面の波数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに応じて、ワイピング条件を制御する機能を有する。ワイピング条件の制御の詳細は後述する。制御装置２６についても形式は特に限定されず、流下している溶融金属の周波数に応じて遅滞なくワイピング条件を変更できればよい。
The
鋼帯速度Ｌ（m/s）は、図示しない測定手段によって常時測定され、測定された速度は制御装置２６へと出力される。あるいは、鋼帯速度Ｌを所定期間一定に設定する場合には、当該速度（設定値）を定数として制御装置２６へと出力すればよい。設定値を変更した際には、変更後の速度（設定値）を定数として制御装置２６へと出力すればよい。
The steel strip speed L (m / s) is constantly measured by a measuring means (not shown), and the measured speed is output to the
本発明では、上記波数を測定し、測定された波数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに基づいて、ガスワイピング条件をフィードバック制御することを特徴とする。 In the present invention, the wave number is measured, and the gas wiping condition is feedback controlled based on the measured wave number W m and the steel strip speed L m at the time of the measurement.
本発明者らは、ワイピング前の鋼帯表面を流下している溶融金属表面の鋼帯長手方向の単位長さ当たりの凹凸数（波数）を測定し、前記測定されたＷmと当該測定時の鋼帯速度Ｌmとの比Ｗm／Ｌmの値と、当該測定した部位にその後発生する湯ジワの程度との関係を調査した。すると、Ｗm／Ｌmが100〜200（s/m2）の場合、この部位のめっき鋼帯表面（ワイピング後、調質圧延前）には多数の湯ジワが発生していた。湯ジワの凹凸の波数に関しても、鋼帯速度で除した場合に100〜200（s/m2）と同程度の値となった。一方、Ｗm／Ｌmが60（s/m2）以下の場合、この部位のめっき鋼帯表面には湯ジワがほとんど発生しなかった。そこで一実施形態としては、前記測定されたＷmと当該測定時の鋼帯速度Ｌmとの比Ｗm／Ｌmの値に基づいて、その後、鋼帯Ｐの表面上を流下する溶融金属表面の波数Ｗ（m-1）と鋼帯速度Ｌ（m/s）との比Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下となるように、ガスワイピングノズルの操業条件をフィードバック制御する。 The present inventors have found that irregularities per unit length of the steel strip longitudinal direction of the molten metal surface that flows down the steel strip surface before wiping (wave number) is measured, the measured W m and during the measurement The relationship between the value of the ratio W m / L m to the steel strip speed L m and the degree of hot water wrinkles that subsequently occur at the measured site was investigated. Then, when W m / L m was 100 to 200 (s / m 2 ), a large number of hot water wrinkles occurred on the surface of the plated steel strip (after wiping and before temper rolling) at this part. Regarding the wave number of the unevenness of the hot water wrinkle, when it was divided by the steel strip speed, it became a value similar to 100 to 200 (s / m 2 ). On the other hand, when W m / L m was 60 (s / m 2 ) or less, hot water wrinkles were hardly generated on the surface of the plated steel strip in this part. Therefore, as one embodiment, based on the value of the ratio W m / L m between the measured W m and the steel strip speed L m at the time of measurement, the molten metal subsequently flows down on the surface of the steel strip P. The operating condition of the gas wiping nozzle is feedback controlled so that the ratio W / L between the wave number W (m -1 ) of the surface and the steel strip speed L (m / s) is 60 (s / m 2 ) or less.
湯ジワの発生原因としては、ワイピング前の鋼帯の溶融金属表面の初期凹凸の生成が挙げられる。初期凹凸の生成原因は、（１）ガスの衝突圧力により鋼帯が振動すること、（２）溶融金属の酸化／冷却による粘度ムラの結果、鋼帯上で溶融金属が不規則に流れること、であると考えられる。Ｗm／Ｌmが100〜200（s/m2）の場合に、流下している溶融金属のＷm／Ｌmと湯ジワの波数／鋼帯速度とが一致する理由は、流下している溶融金属のＷm／Ｌmは、（１）のガスの圧力による鋼帯の振動を捕らえているためと推定される。 As a cause of generation of hot water wrinkles, there is generation of initial irregularities on the surface of the molten metal of the steel strip before wiping. The causes of the formation of the initial irregularities are (1) the steel strip vibrates due to the gas collision pressure, (2) the molten metal flows irregularly on the steel strip as a result of uneven viscosity due to oxidation / cooling of the molten metal, It is thought that. When W m / L m is 100 to 200 (s / m 2 ), the reason why the flowing W m / L m of the molten metal matches the wave number of the molten metal / the steel strip speed is The W m / L m of the molten metal is estimated to be because the vibration of the steel strip due to the gas pressure of (1) is captured.
溶融金属表面の波数を測定する場合、その測定をする前記任意の区間は、ノズル２０Ａと浴面との中間に設定することが望ましい。ノズル２０Ａの直下では、流下する溶融金属の表面凹凸（波）が十分に発達しておらず、測定した波数にバラつきがでてしまう。一方、浴面に近い箇所では、浴から引き上げられる際に鋼帯に付随する溶融金属と流下している溶融金属とが合流するため、流下している溶融金属の表面凹凸（波）が崩れて、同じく測定した波数にばらつきが出てしまう。そのため、ノズル２０Ａの位置よりも100ｍｍ下から、浴面の100ｍｍ上までの範囲で凹凸数を測定することが望ましい。
When measuring the wave number of the molten metal surface, it is desirable to set the arbitrary section in which the wave number is measured between the
なお、溶融金属表面の波数の測定方法は、上記画像処理には限定されない。例えば、撮影装置２２の位置に、これに替えて設置したレーザー変位計によって、非接触で鋼帯長手方向の波数を測定することもできる。具体的には、溶融金属表面に凹凸があれば、鋼帯がその長手方向に移動する過程で、レーザー変位計により出力される値は周期的に変化する。これを捉えることによって、鋼帯長手方向の任意の区間の凹凸数を測定することができ、この凹凸数を前記区間の長さで割ることにより、波数を求めることができる。 Note that the method for measuring the wave number of the molten metal surface is not limited to the image processing. For example, the wave number in the longitudinal direction of the steel strip can be measured in a non-contact manner by a laser displacement meter installed in place of the photographing device 22 instead. Specifically, if the molten metal surface has irregularities, the value output by the laser displacement meter periodically changes in the process of moving the steel strip in the longitudinal direction. By capturing this, the number of irregularities in an arbitrary section in the longitudinal direction of the steel strip can be measured, and the wave number can be obtained by dividing the number of irregularities by the length of the section.
このようにして算出した波数Ｗmと当該測定時の鋼帯速度Ｌmとの比Ｗm／Ｌmの値に基づいて、ガスワイピング条件を制御する。「ワイピング条件」は、例えばワイピングガス圧力（ノズルヘッダ圧力）Ｐ、ワイピングノズルの先端と鋼帯との距離Ｄ、ワイピングノズルの浴面からの高さＨ、鋼帯表面に対するガスの噴射角度θ、ワイピングガスの温度Ｔが挙げられる。 The gas wiping condition is controlled based on the value of the ratio W m / L m between the wave number W m calculated in this way and the steel strip speed L m at the time of the measurement. “Wiping conditions” include, for example, a wiping gas pressure (nozzle header pressure) P, a distance D between the tip of the wiping nozzle and the steel strip, a height H from the bath surface of the wiping nozzle, a gas injection angle θ with respect to the steel strip surface, A temperature T of the wiping gas can be mentioned.
具体的には、上記知見に基づいて、前記測定されたＷmと当該測定時の鋼帯速度Ｌmとの比Ｗm／Ｌmの値をもとに、その後、鋼帯Ｐの表面上を流下する溶融金属表面の波数Ｗ（m-1）と鋼帯速度Ｌ（m/s）との比Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下となるように、ガスワイピングノズルの操業条件を制御することが好ましい。すなわち、算出したＷm／Ｌmが60（s/m2）以下の場合には、ガスワイピング条件を変更する必要はなく、算出したＷm／Ｌmが60（s/m2）超えの場合には、Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下に戻るように、ガスワイピング条件を変更する。あるいは、Ｗ／Ｌが60（s/m2）超えとなることがないように、60（s/m2）より下に閾値（例えば55（s/m2））を設け、算出したＷm／Ｌmが当該閾値を超えた場合には、Ｗ／Ｌが小さくなる方向に、ガスワイピング条件を変更することも好ましい。 Specifically, based on the above knowledge, based on the value of the ratio W m / L m between the measured W m and the steel strip speed L m at the time of measurement, Operating conditions of the gas wiping nozzle so that the ratio W / L of the wave number W (m -1 ) of the molten metal surface flowing down the steel and the steel strip speed L (m / s) is 60 (s / m 2 ) or less Is preferably controlled. That is, when the calculated W m / L m is 60 (s / m 2 ) or less, there is no need to change the gas wiping condition, and the calculated W m / L m exceeds 60 (s / m 2 ). In this case, the gas wiping conditions are changed so that W / L returns to 60 (s / m 2 ) or less. Alternatively, as W / L is not be a more than 60 (s / m 2), 60 a (s / m 2) than the threshold below (e.g. 55 (s / m 2)) provided the calculated W m If the / L m has exceeded the threshold, in a direction W / L decreases, it is also preferable to change the gas wiping conditions.
溶融金属表面のＷ／Ｌは、上記ワイピング条件のみならず、ライン速度Ｌそのものや、目標のめっき付着量、板厚、浴温、浴組成等、種々の影響を受けて経時的に変化する。このため、本実施形態のように、常に鋼板表面を監視して、ワイピング条件のフィードバック制御をする必要があるのである。 The W / L on the surface of the molten metal changes over time due to various influences such as the line speed L itself, the target plating adhesion amount, the plate thickness, the bath temperature, the bath composition, etc., as well as the above wiping conditions. For this reason, as in this embodiment, it is necessary to always monitor the steel sheet surface and perform feedback control of the wiping conditions.
ここで、操業条件の変更指針の一例を説明する。本実施形態では、ワイピング条件として、ワイピングノズルの先端から吐出した直後の前記ガスの温度Ｔ（℃）をフィードバック制御することが好ましい。ガスの温度Ｔを上げることは、溶融金属表面のＷ／Ｌを小さくする方向に影響する。よって、算出したＷm／Ｌmが60（s/m2）超え、又は上記閾値超えの場合には、溶融金属表面のＷ／Ｌが60ｍ-1以下となるように、又は小さくなるように、ガスの温度Ｔを上昇させる。 Here, an example of the operation condition change guideline will be described. In the present embodiment, it is preferable to feedback-control the temperature T (° C.) of the gas immediately after being discharged from the tip of the wiping nozzle as a wiping condition. Increasing the gas temperature T affects the direction of decreasing the W / L of the molten metal surface. Therefore, when the calculated W m / L m exceeds 60 (s / m 2 ) or exceeds the above threshold value, the W / L of the molten metal surface is set to 60 m −1 or less or to be small. The gas temperature T is increased.
また、ワイピングガス圧力Ｐ及びワイピングノズルの先端と鋼帯との距離Ｄを共に小さくすることも、溶融金属表面のＷ／Ｌを小さくする方向に影響する。よって、他の実施形態として、算出したＷm／Ｌmが60（s/m2）超え、又は上記閾値超えの場合には、溶融金属表面のＷ／Ｌが60ｍ-1以下となるように、又は小さくなるように、圧力Ｐ及び距離Ｄを共に小さくする。この場合、圧力Ｐを小さくしても、距離Ｄも小さくするため、付着量を一定にすることもできる。 Further, reducing both the wiping gas pressure P and the distance D between the tip of the wiping nozzle and the steel strip also affects the direction of reducing the W / L of the molten metal surface. Therefore, as another embodiment, when the calculated W m / L m exceeds 60 (s / m 2 ) or exceeds the above threshold, the W / L of the molten metal surface is set to 60 m −1 or less. Alternatively, both the pressure P and the distance D are decreased so as to decrease. In this case, even if the pressure P is reduced, the distance D is also reduced, so that the adhesion amount can be made constant.
また、ワイピングノズルの浴面からの高さＨを小さくすること、鋼帯表面に対するガスの噴射角度θを小さくすることも、溶融金属表面のＷ／Ｌを小さくする方向に影響するため、さらに他の実施形態として、これらのパラメータをフィードバック制御しても良い。 In addition, reducing the height H from the bath surface of the wiping nozzle and reducing the gas injection angle θ with respect to the steel strip surface also affect the direction of reducing the W / L of the molten metal surface. As an embodiment, these parameters may be feedback controlled.
これらの実施形態の一つを行ってもよいし、複数の実施形態を組み合わせて行ってもよい。また、制御装置内でＷ／Ｌではなく「Ｌ／Ｗ」を算出して、その値が1/60（m2/s）以上となるように、ガスワイピングノズルの操業条件をフィードバック制御することでもよい。 One of these embodiments may be performed, or a plurality of embodiments may be combined. Also, calculate “L / W” instead of W / L in the control device, and feedback control the operating condition of the gas wiping nozzle so that the value becomes 1/60 (m 2 / s) or more. But you can.
ノズル２０Ａ，２０Ｂから噴射されるガスは、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスにすることで、鋼帯表面上の溶融金属の酸化を防止できるため、溶融金属の粘度ムラをさらに抑制することができる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The gas injected from the
上記のようなフィードバック制御に加えて、ワイピングノズルの先端から吐出した直後のガスの温度Ｔ（℃）は、前記溶融金属の融点ＴM（℃）との関係で、ＴM−150≦Ｔ≦ＴM＋250を満たすように制御することが好ましい。ガス温度Ｔを上記範囲で制御すると、溶融金属の冷却及び凝固を抑制できるため、粘度ムラが生じにくくなり、湯ジワの発生を抑制できる。一方、ガス温度ＴがＴM−150℃未満で低すぎると、溶融金属の流動性に影響を及ぼさないため、湯ジワの発生抑制には効果がない。また、ワイピングガスの温度がＴM＋250℃で高すぎると、合金化が促進して、鋼板の外観が悪化してしまう。 In addition to the feedback control as described above, the temperature T (° C.) of the gas immediately after being discharged from the tip of the wiping nozzle is related to the melting point T M (° C.) of the molten metal, T M −150 ≦ T ≦ It is preferable to control to satisfy T M +250. When the gas temperature T is controlled within the above range, the cooling and solidification of the molten metal can be suppressed, so that viscosity unevenness hardly occurs and the generation of hot water wrinkles can be suppressed. On the other hand, when the gas temperature T is less than T M −150 ° C. and too low, the fluidity of the molten metal is not affected, and thus there is no effect in suppressing the generation of hot water wrinkles. Further, if the temperature of the wiping gas is too high at T M + 250 ° C., alloying is promoted and the appearance of the steel sheet is deteriorated.
溶融金属の成分は、Al：1.0〜10質量％、Mg：0.2〜1質量％、Ni：0.005〜0.1質量％を含有し、残部がZn及び不可避的不純物からなることが好ましい。このようにMgが含まれると、溶融金属表面のＷ／Ｌが高い場合に、溶融金属の流動性が悪化して湯ジワが発生しやすくなることが確認されている。そのため、溶融金属が上記成分組成を有する場合に、本発明の湯ジワを抑制する効果が顕著に表れる。 The molten metal component preferably contains Al: 1.0 to 10% by mass, Mg: 0.2 to 1% by mass, Ni: 0.005 to 0.1% by mass, and the balance is made of Zn and inevitable impurities. When Mg is contained in this way, it has been confirmed that when the W / L of the molten metal surface is high, the fluidity of the molten metal deteriorates and hot water wrinkles are likely to occur. Therefore, when a molten metal has the said component composition, the effect which suppresses the hot water wrinkle of this invention appears notably.
本発明の製造方法及びめっき設備で製造される溶融金属めっき鋼帯としては、溶融亜鉛めっき鋼板を挙げることができ、これは、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（ＧＩ）と、合金化処理を施すめっき鋼板（ＧＡ）のいずれも含む。 Examples of the hot-dip galvanized steel strip produced by the production method and plating equipment of the present invention include hot-dip galvanized steel sheets, which are plated steel sheets (GI) that are not subjected to alloying after hot-dip galvanization. Any of the plated steel sheets (GA) subjected to alloying treatment is included.
溶融亜鉛めっき鋼帯の製造ラインにおいて、溶融亜鉛めっき鋼帯の製造試験を行った。各発明例及び比較例で、図１に示すめっき設備を用いた。ガスワイピングノズルは、ノズルギャップが1.2ｍｍのものを使用した。各発明例及び比較例で、ワイピングノズルの浴面からの高さＨは350ｍｍで固定し、鋼帯表面に対するガスの噴射角度θは90度（鋼帯面に直角）で固定した。溶融亜鉛めっき浴温度は460℃とした。めっき層の組成、ワイピングノズルの先端と鋼帯との距離Ｄ、ワイピングガス圧力Ｐ、ガス種、及びワイピングガスの温度Ｔは、表１に示すものとした。 In the production line for the hot dip galvanized steel strip, a production test for the hot dip galvanized steel strip was conducted. In each invention example and comparative example, the plating equipment shown in FIG. 1 was used. A gas wiping nozzle having a nozzle gap of 1.2 mm was used. In each invention example and comparative example, the height H from the bath surface of the wiping nozzle was fixed at 350 mm, and the gas injection angle θ with respect to the steel strip surface was fixed at 90 degrees (perpendicular to the steel strip surface). The hot dip galvanizing bath temperature was 460 ° C. Table 1 shows the composition of the plating layer, the distance D between the tip of the wiping nozzle and the steel strip, the wiping gas pressure P, the gas type, and the temperature T of the wiping gas.
ガスワイピングノズルへのガス供給方法として、コンプレッサーで所定圧力に加圧したものを供給する方法を採用した。撮影装置としては家庭用ビデオカメラを用い、ノズルの位置よりも150ｍｍ下で、浴面から200ｍｍの高さに設置した。画像処理装置はPIV方式を採用した。こうして、板厚1.2ｍｍ×板幅1000ｍｍの鋼帯を、鋼帯速度Ｌ（ライン速度）2ｍ／ｓで通板して、溶融亜鉛めっき鋼帯を製造し、その過程で、画像データから、流下している溶融亜鉛表面の長手方向の波数Ｗを算出した。結果は表１に示す。 As a gas supply method to the gas wiping nozzle, a method of supplying a gas pressurized to a predetermined pressure by a compressor was adopted. A home video camera was used as the photographing device, and was installed 150 mm below the nozzle position and 200 mm above the bath surface. The image processing device adopts the PIV method. In this way, a steel strip having a thickness of 1.2 mm × width of 1000 mm is passed at a steel strip speed L (line speed) of 2 m / s to produce a hot-dip galvanized steel strip. The wave number W in the longitudinal direction of the molten zinc surface was calculated. The results are shown in Table 1.
また、製造された溶融亜鉛めっき鋼帯の外観と、両面の合計めっき付着量を評価した。鋼板の外観評価については、以下の基準で合否を判断した。結果を表１に示す。
×：不合格＝目視で大きな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.50＜Ｗａ）
△：不合格＝目視で小さな湯ジワが確認できる亜鉛めっき鋼板（1.0＜Ｗａ≦1.50）
○：合格＝目視で湯ジワが確認できない美麗な亜鉛めっき鋼板（0.50＜Ｗａ≦1.00）
◎：合格＝目視で湯ジワが確認できない非常に美麗な亜鉛めっき鋼板（0＜Ｗａ≦0.50）
なお、Ｗａは、JIS B0601-2001の規格に基づいて測定した算術平均うねりＷａ［μｍ］の値である。
Moreover, the external appearance of the manufactured hot dip galvanized steel strip and the total plating adhesion amount of both surfaces were evaluated. About the external appearance evaluation of the steel plate, the acceptability was judged according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
×: Fail = Galvanized steel sheet with large hot water wrinkles visible (1.50 <Wa)
△: Fail = Galvanized steel sheet that can visually confirm small wrinkles (1.0 <Wa ≦ 1.50)
○: Pass = Beautiful galvanized steel sheet with no visible wrinkles (0.50 <Wa ≤ 1.00)
◎: Pass = Very beautiful galvanized steel sheet with no visible wrinkles (0 <Wa ≦ 0.50)
Wa is a value of arithmetic average waviness Wa [μm] measured based on the standard of JIS B0601-2001.
発明例１は、Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下となるように、ガス圧力Ｐ、距離Ｄを調整してワイピングしたため、湯ジワが抑制でき、良好な外観が得られた。湯ジワの発生が抑制できた理由としては、ワイピングガスと鋼帯の衝突位置での溶融亜鉛の凹凸を防止できたためと考えられる。 In Invention Example 1, since wiping was performed by adjusting the gas pressure P and the distance D so that W / L was 60 (s / m 2 ) or less, hot water wrinkles could be suppressed and a good appearance was obtained. The reason why the generation of hot water wrinkles could be suppressed is considered to be that the unevenness of the molten zinc at the collision position of the wiping gas and the steel strip could be prevented.
一方、比較例１〜３では、Ｗ／Ｌが60（s/m2）を超えており、湯ジワが発生し、良好な外観が得られなかった。これは、ワイピングガスと鋼帯の衝突位置で、ワイピングガスの衝突圧力の変動が大きくなり、溶融亜鉛の凹凸が大きくなったためだと考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, W / L exceeded 60 (s / m 2 ), hot water wrinkles were generated, and a good appearance was not obtained. This is thought to be because the fluctuation of the collision pressure of the wiping gas increased at the collision position between the wiping gas and the steel strip, and the unevenness of the molten zinc increased.
発明例２では、ＴM−150≦Ｔ≦ＴM＋250を満たすため、発明例１よりもさらに湯ジワが抑制でき、良好な外観が得られた。これは、溶融金属の冷却及び凝固を抑制できるため、鋼帯に付着した溶融亜鉛の粘度ムラを生じず、規則的に流下できたためと考えられる。 In Invention Example 2, since T M −150 ≦ T ≦ T M +250 was satisfied, hot water wrinkles could be further suppressed than in Invention Example 1, and a good appearance was obtained. This is considered to be due to the fact that the molten zinc adhering to the steel strip can be flowed regularly without causing uneven viscosity because it can suppress the cooling and solidification of the molten metal.
発明例３は、発明例２よりもさらにガス温度Ｔを上昇させたところ、発明例２よりもＷａが若干増加した。これはガス温度が高すぎるため、鋼帯表層の亜鉛めっきの合金化が促進されたためと考えられる。 In Invention Example 3, when the gas temperature T was further increased as compared with Invention Example 2, Wa was slightly increased as compared with Invention Example 2. This is thought to be because the alloying of the galvanizing of the steel strip surface layer was promoted because the gas temperature was too high.
発明例４では、ガス種を不活性ガスである窒素にしたため、発明例１と比べてより良好な外観を得られている。 In Invention Example 4, since the gas species was nitrogen, which is an inert gas, a better appearance was obtained compared to Invention Example 1.
また、発明例５及び比較例３では、めっき層の組成を他と異なるものとした。比較例３では比較例１よりも、より大きな湯ジワの発生が確認できた。これは、めっき層成分中のMgが酸化しやすいため、湯ジワが発生しやすくなったと考えられる。発明例５では、Ｗ／Ｌが60（s/m2）以下とすることで、発明例１と同じく湯ジワ欠陥を防止することができた。 In Invention Example 5 and Comparative Example 3, the composition of the plating layer was different from the others. In Comparative Example 3, generation of larger hot water wrinkles than in Comparative Example 1 was confirmed. This is probably because Mg in the plating layer component is easily oxidized, so that hot water wrinkles are easily generated. In Invention Example 5, hot water wrinkle defects could be prevented as in Invention Example 1 by setting W / L to 60 (s / m 2 ) or less.
発明例６では、発明例１よりもさらに溶融亜鉛表面のＷ／Ｌを下げ、ガス種を不活性ガスである窒素にし、ガスを適切な温度に調整したため、発明例１と比べてより良好な外観を得られている。 In Invention Example 6, the W / L on the surface of the molten zinc was further lowered than in Invention Example 1, the gas species was changed to nitrogen as an inert gas, and the gas was adjusted to an appropriate temperature. Appearance has been obtained.
以上より、溶融亜鉛表面の波数が60ｍ-1以下の場合に、湯ジワ欠陥防止効果が得られた。溶融金属表面の波数は、ライン速度、目標のめっき付着量、板厚、浴温、浴組成等、種々の影響を受けて経時的に変化する。このため、常に鋼板表面を監視して、常に溶融金属表面の波数が60ｍ-1以下となるように、フィードバック制御をすることが有効であることが理解できる。 From the above, when the wave number on the surface of the molten zinc was 60 m −1 or less, the effect of preventing hot water wrinkle defects was obtained. The wave number on the surface of the molten metal changes over time due to various influences such as line speed, target plating adhesion amount, plate thickness, bath temperature, bath composition and the like. For this reason, it can be understood that it is effective to always monitor the steel plate surface and perform feedback control so that the wave number of the molten metal surface is always 60 m −1 or less.
また、比較例４では、目標のめっき付着量120g/m2に対し、ガス圧力Ｐを30kPa、距離Ｄを28mmで操業したが、Ｗ／Ｌ値が80を超えてしまい、外観不良が発生した。そこで、発明例７の条件（ガス圧力Ｐを20ｋPa、距離Ｄを18mm）に変更したところ、Ｗ／Ｌが60以下になり、同一めっき付着量条件で良好な外観を得ることができた。このため、常に鋼板表面を監視して、Ｗ／Ｌ値が60以下となるように、フィードバック制御をすることが有効である。 In Comparative Example 4, operation was performed at a gas pressure P of 30 kPa and a distance D of 28 mm with respect to a target plating adhesion amount of 120 g / m 2. However, the W / L value exceeded 80, and appearance defects occurred. . Therefore, when the conditions of Invention Example 7 (the gas pressure P was 20 kPa and the distance D was 18 mm) were changed, the W / L was 60 or less, and a good appearance could be obtained under the same plating coverage conditions. For this reason, it is effective to always monitor the steel plate surface and perform feedback control so that the W / L value is 60 or less.
本発明の溶融金属めっき鋼帯の製造方法及び連続溶融金属めっき設備によれば、湯ジワの発生を十分に抑え、高品質の溶融金属めっき鋼帯を低コストで製造できる。 According to the manufacturing method and continuous molten metal plating equipment of the present invention, the production of hot metal wrinkles can be sufficiently suppressed, and a high quality molten metal plated steel strip can be manufactured at low cost.
１００ 連続溶融金属めっき設備
１０ スナウト
１２ めっき槽
１４ 溶融金属浴
１６ シンクロール
１８ サポートロール
２０Ａ，２０Ｂ ガスワイピングノズル
２２ 撮影装置
２４ 画像処理装置
２６ 制御装置
Ｐ 鋼帯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Continuous molten
Claims (7)
前記溶融金属浴から引き上げられる鋼帯に、該鋼帯を挟んで配置される一対のガスワイピングノズルからガスを吹き付けて、該鋼帯の両面の溶融金属の付着量を調整して、
連続的に溶融金属めっき鋼帯を製造する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、
前記ガスと前記鋼帯との衝突部位より下部の前記鋼帯の表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数を測定し、
測定された単位長さ当たりの凹凸数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに基づいて、ガスワイピング条件をフィードバック制御することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 Immerse the steel strip continuously in the molten metal bath,
By blowing gas from a pair of gas wiping nozzles placed across the steel strip to the steel strip pulled up from the molten metal bath, adjusting the amount of molten metal deposited on both sides of the steel strip,
A method for producing a molten metal plated steel strip that continuously produces a molten metal plated steel strip,
Measure the number of irregularities per unit length in the steel strip longitudinal direction of the molten metal surface flowing down on the surface of the steel strip below the collision site of the gas and the steel strip,
A method for producing a hot-dip metal-plated steel strip, comprising feedback-controlling gas wiping conditions based on the measured number of irregularities W m per unit length and the steel strip speed L m at the time of the measurement.
前記溶融金属浴から連続的に引き上げられる鋼帯を挟んで配置され、前記鋼帯に向けてガスを吹き付け、前記鋼帯の両面のめっき付着量を調整する一対のガスワイピングノズルと、
前記ガスと前記鋼帯との衝突部位より下部の前記鋼帯の表面上を流下する溶融金属表面の、鋼帯長手方向における単位長さ当たりの凹凸数を測定する測定装置と、
前記測定装置により測定された単位長さ当たりの凹凸数Ｗmと、当該測定時の鋼帯速度Ｌmとに基づいて、ガスワイピング条件をフィードバック制御する制御装置と、
を有することを特徴とする連続溶融金属めっき設備。 A plating tank containing molten metal and forming a molten metal bath;
A pair of gas wiping nozzles arranged across a steel strip that is continuously pulled up from the molten metal bath, spraying gas toward the steel strip, and adjusting the amount of plating on both sides of the steel strip,
A measuring device for measuring the number of irregularities per unit length in the steel strip longitudinal direction of the molten metal surface flowing down on the surface of the steel strip below the collision site between the gas and the steel strip;
A control device that feedback-controls gas wiping conditions based on the number of irregularities W m per unit length measured by the measuring device and the steel strip speed L m at the time of the measurement;
A continuous molten metal plating facility characterized by comprising:
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