JP6778258B2 - 厚さが連続的に変化するストリップ材料のための溶融亜鉛めっき層厚さ制御システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は冷間圧延システムおよび方法に関し、より具体的には、厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムおよび方法に関する。

背景
厚さが連続的に変化する圧延されたストリップ材料、すなわち、可変厚板は、軽量自動車を製造するために自動車業界で現在推進されている。図１に示すように、そのような可変厚板はシート圧延またはコイル圧延によって得ることができ、当該業界ではより効率的なコイル圧延法を用いることによって一般に製造される。

板材料はいくつかの適用シナリオでは耐食性であることが要求される。したがって、可変厚板の中には亜鉛めっきされた形態で供給されなければならないものもある。亜鉛めっきは溶融亜鉛めっきおよび電気亜鉛めっきを含む。溶融亜鉛めっきは電気亜鉛めっきよりも費用効果が高く環境にやさしい。

いくつかの既存の製造方法は以下のようなものである。
中国特許第１０１７９６２１０号で用いられている製造プロセスでは、熱間圧延鋼帯がまず溶融亜鉛めっきされるかまたは溶融アルミニウム処理された後、連続的に変化する厚さを有して圧延される。続いて、ユーザが必要とする板材料が必要に応じて鋼コイルから切出される。

中国特許第１０３８０６０２９号で用いられている方法では、ストリップ材料がフレキシブルに圧延され、次いで電気めっきされ、次いで合金化されて、成形のためにユーザに送出される。

米国特許第８５２２５８６号で提案されている方法では、熱間圧延または冷間圧延された出発物質が溶融めっきまたは電気めっきされた後、フレキシブルに圧延される。それに続くプロセスが次いで実行される。

中国特許第１０２７１２９６１号では、熱間圧延された出発物質がフレキシブルに圧延され、次いで再結晶化アニールが施され、次いで電気めっきされ、合金化される。

発明の要約
先行技術における可変厚鋼板についての複雑な亜鉛めっき処理の問題に鑑みて、本発明の目的は、厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムおよび方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明では以下の技術的解決策が用いられる。
厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムであって、鋼帯厚さ計、長さ測定ローラ、溶融亜鉛めっき装置、エアナイフ、冷間状態亜鉛コーティング測定器、および制御システムを含むシステム。鋼帯の進行方向において、鋼帯厚さ計および長さ測定ローラは溶融亜鉛めっき装置の入口の前に配置され、エアナイフおよび冷間状態亜鉛コーティング測定器は溶融亜鉛めっき装置の出口の後ろに順次配置される。鋼帯厚さ計は鋼帯の厚さ信号を検出し、長さ測定ローラは鋼帯の長さ信号を検出し、冷間状態亜鉛コーティング測定器は鋼帯の亜鉛コーティング厚を検出し、鋼帯厚さ計、長さ測定ローラ、および冷間状態亜鉛コーティング測定器は測定データを制御システムにそれぞれ送信する。制御システムは、エアナイフにおける鋼帯の厚さを予測し、長さ信号および厚さ信号に従ってエアナイフの圧力を調整し、亜鉛コーティング厚に従ってエアナイフの圧力をさらに調整する。

本発明の実施形態によると、溶融亜鉛めっき装置は、炉のスナウト、亜鉛ポット、沈下ローラ、および安定化ローラを含む。亜鉛ポットは溶融亜鉛めっき装置の本体であり、炉のスナウトは亜鉛ポットの入口であり、沈下ローラは亜鉛ポットの内部に配置され、安定化ローラは亜鉛ポットの出口に配置される。

本発明の実施形態によると、エアナイフの距離は９ｍｍから１５ｍｍであり、エアナイフは溶融亜鉛めっき装置よりも３００ｍｍから６００ｍｍ高く位置決めされる。

本発明の実施形態によると、制御システムは、エアナイフの圧力をさらに調整するために、亜鉛コーティング厚を設定値と比較して計算を行なう。

本発明の実施形態によると、鋼帯の進行方向において鋼帯厚さ計および長さ測定ローラの前に焼鈍炉が配置される。

上記の目的を達成するために、本発明では以下の技術的解決策がさらに用いられる。
厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するための方法であって、フレキシブル圧延において標的鋼帯の輪郭サイズを設定するステップと、設定した輪郭サイズに従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力を設定するステップと、溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さを測定するステップと、溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さに従って、エアナイフの圧力を調整するステップと、溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚を測定するステップと、溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚に従って、２つの等厚部分に対応する厚さ偏差値を計算するステップと、厚さ偏差値に従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力調整量を計算するステップと、エアナイフの圧力を調整するステップとを含む方法。

上記の技術的解決策では、本発明の厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムおよび方法によって、厚さが連続的に変化するコイル状の出発物質が均一な亜鉛コーティング厚を有することができ、プロセスが単純である。

フレキシブル圧延の概略図である。 溶融亜鉛めっき部の入口における鋼帯の輪郭の概略図である。 本発明に係る厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムの概略構造図である。 本発明に係る厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するための方法のフローチャート図である。 不等厚のサンプルの概略図である。

実施形態の詳細な説明
添付の図面および実施形態を参照して本発明の技術的解決策を以下にさらに説明する。

図２は厚さが連続的に変化する出口の設定輪郭を示しており、また、溶融亜鉛めっき部の入口における鋼帯の厚さ輪郭の図示でもある。

亜鉛コーティング厚は、鋼帯の厚さ、幅、板形状、表面粗さ、および温度、ならびに溶融亜鉛の温度および内容物といった多くの要因の影響を受けやすい。厚さが連続的に変化する鋼帯１について、原料の厚さは必然的に周期的に変化するの対して、鋼帯の温度ならびに溶融亜鉛の温度および内容物は処理条件であり基本的に変化しない。したがって、亜鉛コーティング厚を制御するにはエアナイフ５を調整することしかできない。したがって、本発明の本質は、エアナイフのパラメータを調整して亜鉛コーティング厚を制御することである。

さらに、本発明におけるエアナイフの主要なパラメータは、エアナイフの圧力、鋼帯１の表面からエアナイフ５のノズルまでの距離、鋼帯１の走行速度、亜鉛ポット２内の液面からエアナイフ５までの高さ、ノズルのギャップ、吹き込み角度等を含む。エアナイフのパラメータのリップギャップはエアナイフ５が装着されると固定され、一定であると見なされ得る。この場合、亜鉛コーティング厚に影響する主要な要因は５つの変数のみを、すなわち、エアナイフの圧力、吹き込み角度、エアナイフの距離、エアナイフの高さ、および鋼帯の速度を含む。亜鉛コーティング厚は、鋼帯の速度、エアナイフの圧力、およびエアナイフの距離といった変数に最も大きく影響される。

したがって、図３を参照して、本発明に最初に開示されるのは、厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステム１０である。当該システムの主要な構造は、鋼帯厚さ計８、長さ測定ローラ１１、溶融亜鉛めっき装置、エアナイフ５、冷間状態亜鉛コーティング測定器７、制御システム１０、および焼鈍炉６等を含む。溶融亜鉛めっき装置は、炉のスナウト９、亜鉛ポット２、沈下ローラ３、および安定化ローラ４をさらに含む。上記の構造の効果および接続関係をさらに以下に詳細に説明する。

図３に示すように、亜鉛ポット２は溶融亜鉛めっき装置の本体であり、炉のスナウト９は亜鉛ポット２の入口であり、沈下ローラ３は亜鉛ポット２の内部に配置され、安定化ローラ４は亜鉛ポット２の出口に配置される。鋼帯の進行方向において、焼鈍炉６は鋼帯厚さ計８および長さ測定ローラ１１の前に配置される。鋼帯１の走行速度は製造ライン上の隣接する手順に依存する。当該速度は、亜鉛コーティング厚の制御における調整量ではなく外乱量である。製造プロセスにおいて、エアナイフの距離は一般に９ｍｍから１５ｍｍの間で制御され、動的に調整されない。エアナイフの高さの値は通常は鋼帯１の走行速度に依存し、一般に亜鉛ポット２の高さの値よりも３００ｍｍから６００ｍｍ高い。ノズル角度はオフラインで調整される。したがって、亜鉛コーティング厚は実際にはエアナイフの圧力を調整することによって制御される。

再び図３を参照して、鋼帯の進行方向において、鋼帯厚さ計８および長さ測定ローラ１１は溶融亜鉛めっき装置の入口の前に配置され、エアナイフ５および冷間状態亜鉛コーティング測定器７は溶融亜鉛めっき装置の出口の後ろに順次配置される。鋼帯厚さ計８は鋼帯１の厚さ信号を検出し、長さ測定ローラ１１は鋼帯１の長さ信号を検出し、冷間状態亜鉛コーティング測定器７は鋼帯１の亜鉛コーティング厚を検出し、鋼帯厚さ計８、長さ測定ローラ１１および冷間状態亜鉛コーティング測定器７は測定データを制御システム１０にそれぞれ送信する。

制御システム１０はまず、要求される亜鉛コーティング厚に従って、厚さが異なる鋼帯１についてエアナイフ５の圧力を予め設定し、すなわち、まずエアナイフ５における鋼帯の厚さを予測し、長さ信号および厚さ信号に従ってエアナイフ５の圧力を調整する。具体的には、鋼帯１は焼鈍炉６を出た後、鋼帯厚さ計８および長さ測定ローラ１１を順次通過する。測定された厚さ情報および長さ情報は制御システム１０に送信される。制御システム１０は厚さ情報と長さ情報とを組合せて、鋼帯１の厚さ輪郭情報を得る。同時に、制御システム１０は鋼帯１を追跡し、エアナイフ５における鋼帯１の対応する厚さを計算し、予め設定された圧力に従って調整を行なう。

同時に、冷間状態亜鉛コーティング測定器７はストリップ材料の亜鉛コーティング厚を測定し、それを制御システム１０に送信する。制御システム１０は、鋼帯１の測定された亜鉛コーティング厚と亜鉛コーティング厚の予め設定された値との偏差を計算し、当該偏差と、追跡および計算によって得られた測定位置における鋼帯１の厚さ情報とを組合せることによってエアナイフの予め設定された圧力をさらに調整する。

さらに、図４を参照して、本発明にさらに開示されるのは、厚さが連続的に変化するストリップ材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するための方法である。当該方法は以下のステップを含む。

Ｓ１:フレキシブル圧延において標的鋼帯の輪郭サイズを設定する。
Ｓ２：設定した輪郭サイズに従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力を計算する。

Ｓ３：溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さを測定する。
Ｓ４：溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さに従って、エアナイフの圧力を調整する。

Ｓ５：溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚を測定する。
Ｓ６：溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚に従って、２つの等厚部分に対応する厚さ偏差値を計算する。

Ｓ７：厚さ偏差値に従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力調整量を計算する。

Ｓ８：エアナイフの圧力をさらに調整する。
以上の方法を実施形態を用いて以下にさらに説明する。

図５に示すように、可変厚板のサンプルは２つの等厚部分ｈ１、ｈ２を含む。圧延時、１つのサンプルの長さ値および厚さ値が設定された後、圧延が周期的に実行される。したがって、亜鉛めっき部の入口における鋼帯の厚さは周期的な変化を呈する。

Ｓ１: フレキシブル圧延において標的鋼帯の輪郭サイズを設定し、フレキシブル圧延における各サンプルの標的輪郭は、
厚さ：ｈ１＝２．０ｍｍ、およびｈ２＝１．０ｍｍ
長さ：Ｌｅｎ１＝２５０ｍｍ、Ｔ１＝１００ｍｍ、Ｌｅｎ２＝５００ｍｍ、Ｔ２＝１００ｍｍ、およびＬｅｎ３＝２５０ｍｍ
要求される亜鉛コーティング厚：ｃｈ＝８０ｇ／ｍ²
であるように設定される。

Ｓ２：設定した輪郭サイズに従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力を設定する。溶融亜鉛めっきが始まる前に、まず鋼帯のサイズが制御システム１０に入力される。制御システム１０は、鋼帯の走行速度および鋼帯の厚さに従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力ｐ１、ｐ２を計算する。

従来の溶融亜鉛めっき部とは異なり、本発明は追跡モジュールを含んでおり、長さ測定ローラ１１によって入力信号が提供される。追跡モジュールの機能は制御システム１０内で実行される。制御システム１０は、亜鉛めっきが始まる前にエアナイフの予め設定された圧力値に従ってエアナイフの圧力を調整し、設定値を実行メカニズムに出力する。

Ｓ３：溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さを測定する。亜鉛めっきの間、厚さ計８および長さ測定ローラ１１は鋼帯１の測定された位置および厚さを制御システム１０に送信する。

Ｓ４：溶融亜鉛めっきの前の鋼帯の長さおよび厚さに従って、エアナイフの圧力を調整する。制御システム１０は長さと厚さとを組合せる。長さ測定ローラ１１とエアナイフ５との間の距離は一定である。したがって、制御システム１０の追跡機能を用いることによって、エアナイフ５における鋼帯の厚さが鋼帯の走行速度に従って計算され得、エアナイフの圧力が調整される。

Ｓ５：溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚を測定する。
冷間状態亜鉛コーティング測定器７はエアナイフの後ろに配置される。鋼帯１のコーティング厚が測定され、測定値は制御システム１０に送信される。制御システムの追跡機能によって、冷間状態亜鉛コーティング測定器７における鋼帯の厚さが計算される。

Ｓ６：溶融亜鉛めっきの後の鋼帯の厚さおよび亜鉛コーティング厚に従って、２つの等厚部分に対応する厚さ偏差値を計算する。

制御システムは、２つの等厚部分に対応するコーティング厚偏差値Δｃｈ１、Δｃｈ２を得るために、冷間状態亜鉛コーティング測定器７における鋼帯の厚さ値とコーティング厚値とを組合せる。

Ｓ７：厚さ偏差値に従って、２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力調整量を計算する。

２つの偏差値に従って、制御システムは２つの等厚部分に対応するエアナイフの圧力調整量Δｐ１、Δｐ２を計算する。これは実際にはフィードバック制御プロセスである。

Ｓ８：エアナイフの圧力をさらに調整する。
次に、制御システム１０は、エアナイフ５における鋼帯の厚さに従って、エアナイフの圧力値ｐ１＋Δｐ１またはｐ２＋Δｐ２を実行メカニズムに出力する。

上述の実施形態は本発明を限定するためではなく本発明を説明するために用いられているに過ぎないことが当業者に認識されるべきである。本発明の本質的な精神および範囲内で実施形態に加えられる変更および変形は本発明の請求項の範囲内にある。

Claims (4)

1. 厚さの連続的な変化とともに変化する厚さを有する鋼材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステムであって、
   鋼帯厚さ計、長さ測定ローラ、溶融亜鉛めっき装置、エアナイフ、冷間状態亜鉛コーティング測定器、および制御システムを備え、
   鋼帯の進行方向において、前記鋼帯厚さ計および前記長さ測定ローラは前記溶融亜鉛めっき装置の入口の前に配置され、前記エアナイフおよび前記冷間状態亜鉛コーティング測定器は前記溶融亜鉛めっき装置の出口の後ろに順次配置され、
   前記鋼帯厚さ計は前記鋼帯の厚さ信号を検出し、前記長さ測定ローラは前記鋼帯の長さ信号を検出し、前記冷間状態亜鉛コーティング測定器は前記鋼帯の亜鉛コーティング厚を検出し、前記鋼帯厚さ計、前記長さ測定ローラおよび前記冷間状態亜鉛コーティング測定器は測定データを前記制御システムにそれぞれ送信し、
   前記制御システムは、前記エアナイフにおける前記鋼帯の厚さを予測し、前記長さ信号および前記厚さ信号に従って前記エアナイフの圧力を調整し、前記亜鉛コーティング厚に従って前記エアナイフの前記圧力をさらに調整することを特徴とする、システム。
2. 前記溶融亜鉛めっき装置は、炉のスナウト、亜鉛ポット、沈下ローラ、および安定化ローラを含み、
   前記亜鉛ポットは前記溶融亜鉛めっき装置の本体であり、前記炉のスナウトは前記亜鉛ポットの入口であり、前記沈下ローラは前記亜鉛ポットの内部に配置され、前記安定化ローラは前記亜鉛ポットの出口に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の厚さの連続的な変化とともに変化する厚さを有する鋼材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステム。
3. 前記制御システムは、前記エアナイフの前記圧力をさらに調整するために、前記亜鉛コーティング厚を設定値と比較して計算を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の厚さの連続的な変化とともに変化する厚さを有する鋼材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステム。
4. 前記鋼帯の前記進行方向において前記鋼帯厚さ計および前記長さ測定ローラの前に焼鈍炉が配置されることを特徴とする、請求項１に記載の厚さの連続的な変化とともに変化する厚さを有する鋼材料上の溶融亜鉛めっきコーティングの厚さを制御するためのシステム。