JPH08511064A - 亜鉛めっきした帯鋼の連続処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 亜鉛浴を出た所での帯鋼の亜鉛めっき乾燥操作の後で製品の表面当たり１８０ｋＷ／ｍ²以上の加熱電力密度で、例えば１００ｋＨｚないし５００ｋＨｚの範囲の周波数の誘導炉を用いて４６０℃ないし６００℃の温度まで帯鋼を迅加熱する。１０秒ないし３０秒の時間、帯鋼をほぼ一定温度に維持しそして次に製品の表面当たり１００ｋＷ／ｍ²以上の冷却電力密度で、例えば水／空気噴霧ノズルを用いて帯鋼の温度を４２０℃以下の温度まで迅速冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】 亜鉛めっきした帯鋼の連続処理方法及び装置 本発明は亜鉛めっきした帯鋼の、特に、ガルバニーリングによる連続処理方法 に関するものである。本発明は装置も対象としている。 ガルバニーリングという名称の連続熱処理は亜鉛めっきした帯鋼に加熱、温度 維持、そして冷却を次々に受けさせることにあることは公知である。この処理は 被覆の亜鉛を透して帯鋼の鉄の当該被覆中の含有量が７％ないし１３％に達する 迄の拡散を保証すべきである。かかる値は合金の組成の最適範囲を決めるもので あり、これを外れる場合、鉄の含有量が高すぎれば、絞り加工において粉吹きが 生じ、また、鉄の含有量が低すぎれば、製品の溶接性が不十分となる。 現在、ガルバニーリングの操作は帯鋼が少なくとも垂直な２行程、すなわち、 上昇行程と降下行程を描く装置において実施される。特徴として、この装置は従 来の亜鉛めっき帯鋼の製造にも利用することができる。 従来のガルバニーリングの操作では、空気カッターで構成された亜鉛乾燥装置 の直後に、亜鉛めっき浴の上部に加熱、温度維持炉を配置する。この炉は従来の 亜鉛めっき帯鋼の製造には使用されないので、一般的には撤収可能である。この 炉の上部に第一の冷却装置があり、一般的にはそれは空気吹き付け通風装置であ り、遊び軸ローラーの被覆を損傷しないようにしてある。炉と冷却装置の集合が 上昇行程の高さを決定し、この高さは空気カッターの領域で発 生する振動のために、一般には５０米以下である。第二冷却装置例えば第二の通 風装置群は通常、これに続く下降行程の始点にある。 このような装置においては、被覆した帯鋼は約４５０℃ないし４８０℃の温度 で亜鉛浴を去り、次に、空気カッターでの亜鉛乾燥後、前記炉における該当鋼銘 柄に応じた４６０℃ないし６００℃といった温度での加熱と維持とによってガル バニーリングの操作を受ける。帯鋼は次に、上昇行程の終わりに、先ず第一通風 装置群によって冷却され、次に下降行程の始点において、被覆した帯鋼の事後の 処理の面で適当な温度まで冷却される。 従来の亜鉛めっきした帯鋼に関しては、これらは亜鉛乾燥操作後のこれらの温 度である約４５０℃ないし４８０℃から上昇行程の頂点の３３０℃以下の温度ま でひたすら冷却を施して遊びローラーへの帯鋼の貼りつきを防止するようにする 。冷却はこの際、下降行程の始点にある第二冷却装置において、亜鉛めっきした 帯鋼の事後の処理に必要な温度まで持続される。 現在の慣行では、帯鋼の前記加熱手段には直火型の炉または誘導炉が含まれる 。これらの加熱手段は帯鋼の温度の５０℃から１００℃への上昇の実現を可能に するが、ただし加熱速度は中程度で、例えば厚さ、０．７ｍｍの帯鋼の場合はバ ーナー装備の炉では６℃／ｓで、周波数１０ｋＨｚの誘導炉では３０℃／ｓであ る。更にガスバーナーによる加熱のエネルギー効率は低く３０％程度であり、一 方、多重巻きコイル型の、縦または横フラックス型の従来の誘 導炉の場合は温度の不規則横分布を修正せしめることが出来る。 これらについては、温度維持手段は、場合によっては電気またはガス加熱手段 を装備した断熱トンネルで一般には構成されており、かかる手段は上昇する垂直 帯鋼の高さの約４分の１を占めている。加熱及び維持炉の集合体は４５０℃以上 の温度で、１０秒以上、好ましくは１５秒以上の滞留時間を保証するだけ十分長 くなくてはならない。 このような構想であるので、かかる装置では最適状態でガルバニーリング操作 を実施することはできない。すなわち、亜鉛めっきした帯鋼の加熱速度が高くな いのでこの部分の長さを長くせねばならずまた帯鋼の鉄の亜鉛への拡散が起こる 温度維持区域の長さがそれだけ制限されることになり、従って、より高い温度に 依存せざるをえなくなる。 また他面では、絞り加工時の粉吹きの恐れは維持温度を低くしかつ維持時間を 長くすれば低減されることは周知である。 本発明の目的はガルバニーリング処理実施の素晴らしい条件を保証する熱サイ クルを提案してこの状態を改善することである。すなわち、現在実施されている サイクルのかわりに、本発明の方法は、処理時間が長いため比較的に低くするこ との出来る温度での維持時間を長くして“四角な”サイクルを実施する。 本発明の目的である、浸漬亜鉛めっきした帯鋼の連続処理法は亜鉛浴を出た所 での帯鋼の亜鉛乾燥処理の後に製品の表面当たり１８０ｋＷ／ｍ²の加熱電力密 度で、４６０ ℃ないし６００℃の温度まで迅速に帯鋼を再加熱することと、１０秒ないし３０ 秒の間、帯鋼をほぼ一定温度に維持することと、製品の表面当たり１００ｋＷ／ ｍ²以上の冷却電力密度で４２０℃以下の温度まで迅速に帯鋼を冷却することを 特徴としている。 帯鋼に加えられる温度は被処理鋼の銘柄次第であるが、これは従来のガルバニ ーリング操作で行われることと同じである。しかし、実際はこの温度は若干低く かつ、例えば４６０℃ないし５６０℃の間にある。 ｋＷ／ｍ²で表されるそれぞれ加熱および冷却の電力密度は職人、および特に 鋼板熱処理の職人には周知の知識である。電力密度は製品の厚さに応じて、温度 変更の速さに容易に変換することが出来る。 例えば、製品表面当たり１８０ｋＷ／ｍ²の加熱電力密度は厚さが０．７ｍｍ の板の場合、１００℃／ｓの加熱速度を、また厚さ１．２５ｍｍの板の場合、６ ０℃／ｓの加熱速度を意味する。また一方では、製品表面当たり１００ｋＷ／ｍ² の冷却の電力密度は０．７ｍｍの厚さの場合５４℃／ｓの、また１．２５ｍｍ の板の場合３０℃／ｓの冷却速度を意味する。 本発明の一つの有利な態様によれば、例えば１００ＫＨｚないし５００ＫＨｚ といった超高周波の誘導炉によって確実に帯鋼の迅速加熱を実施することができ る。この態様によれば特大の電力密度をえることができ、かつこのために、例え ば実績だが、１００ＫＨｚの炉における厚さ０．７ｍｍの帯鋼の場合の１５０℃ ／ｓといった極めて高い加 熱速度を実現することが出来る。 この態様の一つの好ましい変形によれば、例えば超高周波誘導炉と帯鋼を囲繞 する銅箔からなる単巻き誘導炉を併用する。この有利な変形は帯鋼中の温度の横 分布を改善する。すなわち、帯鋼の幅に沿った温度の周期的変動の問題は消滅し 、かつ周辺も中央部分と同温度に加熱される。 更に本発明によれば、温度維持区域は熱の局部ロスを補償するための熱量をも たらすためにガスバーナーのような加熱手段を場合によっては具備している囲障 によって構成されている。 更にまた本発明によれば、温度維持区域を出たところで、帯鋼を３５０℃以下 の温度まで冷却する。本方法の有利な一つの実施態様では、製品表面当たり１２ ５ｋＷ／ｍ²以上の冷却電力密度を保証するために冷却装置の運転パラメータを 調節する。 本発明を実際に使用する場合に、水／空気噴霧ノズルを用いて帯鋼の迅速冷却 を保証する。 誘導加熱による温度上昇によれば、先刻承知のように、帯鋼の温度分布が炉を 出たところで可及的最大限に均一であるほどガルバニーリング処理操作の更に良 好な制御が可能となり、このことは亜鉛浴出口の条件に左右されることを注目す べきである。この観点から、例えば帯鋼に交差して配置され、かつ独立した燃料 供給調節手段を設けたバーナーを具備した温度均一化部分を、迅速温度上昇部分 と温度維持区域の間に装入することは本発明によれば必ず役立つことが明らかに なるだろう。 我々は今、添付図を参照しつつ本発明による装置の一実施態様を更に詳細に説 明せんとするものである。図中、 図１はガルバニーリング法の現状の代表的装置を示し、 図２は本発明の一実施態様を表示し、 図３は本発明の目的の熱サイクル及び従来の熱サイクルの温度／時間線図を表 示している。 これらの図は勿論概略描写をなすものであり、かかる描写においては本発明の 理解に必要な要素のみを任意に描写しているにすぎない。明瞭さを配慮して、同 じまたは類似の要素は全図において同じ表示数字で表示してある。 先ず第一に図１を参照しよう。これは現在の技術としては代表的な亜鉛めっき 帯鋼の処理装置を示している。 焼き戻し炉から到来する帯鋼１は亜鉛めっき槽３に入れてある溶融亜鉛浴２に 浸される。帯鋼１は最初の遊びローラー４で転向され、そして亜鉛浴２から垂直 方向に出て行き、ローラー５で案内される。亜鉛浴２を出ると帯鋼は、帯鋼１上 の亜鉛の層厚を加減する空気カッターで構成された亜鉛乾燥装置６を横断する。 このように被覆された帯鋼１は第二の遊びローラー７まで垂直上昇軌道を、第 三の遊びローラー８まで水平軌道をそして次に事後の操作に向けて下降垂直軌道 を順次描いていく。 垂直上昇軌道の下部において、すなわち乾燥装置６の僅かに後部に、区域９と １０で構成された加熱部分を具備し次に温度維持部分１１がある炉が配置されて いる。この炉によって、ガルバニーリング処理を特徴づける亜鉛中への 鉄の移行を起こさせるために選んだ温度に帯鋼を加熱しかつこの温度にこれを維 持する操作が可能となる。この炉の全体または一部は、ガルバニーリングを行わ ずに、従来のように亜鉛めっきした帯鋼を製作出来るように撤収することができ るし、特にこの炉は、従来の亜鉛めっきでよく使用される例えば粉吹き抑制装置 のような別の機械を収容することができる。帯鋼の温度は乾燥操作後は約４５０ ℃であり、当該温度は当該炉内のガルバニーリング操作によって被処理鋼の銘柄 次第で４６０℃ないし６００℃迄昇温される。 炉の上部、すなわち垂直上昇軌道の上部において、従来の装置は亜鉛めっきし た帯鋼の冷却装置１２を具備しており、これは一般に空気ジェット群で構成され ている。これらの装置は場合によってはガルバニーリング後、めっきした帯鋼が 遊びローラー７に貼りつくのを防止するために十分低温までの冷却を保証する。 このような装置では熱サイクルは著しく四角サイクルから逸れ、従ってガルバ ニーリングの操作は制御不良となる。その結果、特に亜鉛が薄い肉厚の帯鋼では 一方では処理の調節に関し、また他方では鉄−亜鉛合金の組成のコントロールに 関して難点が生じる。 かかる問題は本発明の目的をなす装置によって解決されるがその一実施態様を 図２に例示し、以下に説明をする。 この態様は帯鋼の所謂亜鉛めっきならびに亜鉛層の乾燥に関しては先行技術と 変わらない。 主な相違点はガルバニーリング炉に関するものであり、 本発明によればこれは亜鉛めっきした帯鋼の迅速加熱用の短い区域１０を具備し これに温度均等化の短い区域１３と温度をほぼ一定に維持する長い区域１１が継 いていて、炉を出たところには水／空気の噴霧ノズルを具備する迅速冷却部分１ ４が配置されている。 上述のように、垂直上昇軌道（４，７）の長さは約５０ｍを超し得ない現状で あるが、これは特に帯鋼の横の振動と被覆厚さの調節が難しいためである。図１ に示すような従来の装置においては第一遊びローラー７の前の長い冷却装置１２ の存在と加熱炉１０の長さのために温度維持区域１１に当てられる空間は制限さ れる。 帯鋼の加熱及び冷却部分を極めて顕著に短縮することによって、本発明では温 度維持時間を著しく延ばすことができ、したがって一方では温度調節と処理の実 施を容易ならしめ、また他方では、従来の操作の場合より高くない温度での長時 間維持を採用することができ、このことは被覆の特性には好都合である。 ガルバニーリングの従来の処理の温度サイクルと本発明による温度サイクルの この相違は其々両操作の温度／時間線図を示している図３に例示されている。 温度を縦座標かつ時間を横座標にしたこの線図では、区間ＡＢは亜鉛浴出口の Ａにおいて帯鋼に加えられる軽微な冷却を表しまた区間ＥＦは遊びローラー７と 接触する前の強い冷却に付随する温度低下を例示している。 従来の温度サイクルＢＣＤＥは制御困難な製品温度の緩やかな動向を明らかに している。この点については急激加 熱区間ＢＧと加速冷却区間ＨＥを有する本発明のサイクルによれば、一定温度で の長時間維持ＧＨが可能となる。 本発明の方法の使用の例として、１２０ｍ／ｍｉｎの速度で循環する幅１５０ ０ｍｍかつ厚さ０．７ｍｍの帯鋼である０．００５％Ｃ、０．１１０％Ｍｎ、０ ．００９％Ｔｉ及び０．０１５％Ｎｂの帯鋼のガルバニーリングの処理を引用し ておこう。 亜鉛浴を出たところで、帯鋼は僅かに冷却され、加熱密度が１９０ｋＷ／ｍ² でありかつ温度を４９０℃に上げる誘導炉に進入する際に４６０℃から４４５℃ となり、帯鋼は１５．５秒間この温度に維持され、製品表面当たり冷却電力が１ ８０ｋＷ／ｍ²である水／空気ノズル一組を第一の部分が具備している長さ３ｍ の囲障内で強い冷却を受ける。この囲障を出たところでの帯鋼の温度は３３０℃ である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 エヌ．ヴイ． シドマル ベルギー， ベ―9042 ジャン， ジョン ケネディラーン 51 (72)発明者 ウィルモット， ステファン ベルギー， ベ―4050 ショドフォンテー ヌ， リュ ド ラ ロワニュリ 54 (72)発明者 デュボワ， ミシェル ベルギー， ベ―4100 ボンセル， リュ ダン リ， 58 (72)発明者 ヴァン ペルルステイン， エリク オランダ， エヌエル―1943 ジーエル ベヴェルウィーク， リーステルベスラー ン 13 (72)発明者 ヴァンダンブリュアン， シモン ベルギー， ベ―9041 ジャン， ヴィル ドゥブラク ２ (72)発明者 ベガン， ミシェル ベルギー， ベ―4550 ナンドゥラン， ボワ ドゥ ラ クロワ―クレル 107

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．亜鉛浴を出たところでの帯鋼の乾燥の操作の後で、製品の表面当たり１８ ０ｋＷ／ｍ²以上の加熱電力密度で４６０℃ないし６００℃の温度まで帯鋼を迅 速加熱することと、１０秒ないし３０秒の時間ほぼ一定温度に当該帯鋼を維持す ることと、次に製品の表面当たり１００ｋＷ／ｍ²以上の冷却電力密度で４２０ ℃以下の温度まで帯鋼を迅速冷却することとを特徴とする浸漬亜鉛めっきした帯 鋼の連続処理方法。 ２．１００ｋＨｚないし５００ｋＨｚの周波数の誘導炉を用いて帯鋼の迅速加 熱を保証することを特徴とする請求の範囲第１項記載の処理方法。 ３．誘導炉と、例えば帯鋼を囲繞する銅箔で構成された単巻き誘導子式誘導炉 の使用を組合わせて加熱を保証することを特徴とする請求の範囲第２項記載の処 理方法。 ４．場合によってはガスバーナーのような加熱手段を具備する囲障内で温度維 持を保証することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の何れか１項記載の処 理方法。 ５．帯鋼を３５０℃以下の温度まで迅速冷却することを特徴とする請求の範囲 第１項〜第４項の何れか１項記載の処理方法。 ６．製品表面当たり１２５ｋＷ／ｍ²以上の冷却電力密度で帯鋼を迅速冷却す ることを特徴とする請求の範囲第１〜第５項の何れか１項記載の処理方法。 ７．水／空気噴霧ノズルを用いて帯鋼の迅速冷却を保証することを特徴とする 請求の範囲第Ｉ項〜第６項の何れか １項記載の処理方法。 ８．亜鉛浴の入った槽、帯鋼の垂直上昇軌道を画定する遊びローラー、ならび に、帯鋼の前記垂直上昇軌道上の前記槽の出口の後に配置された亜鉛乾燥手段を 具備する亜鉛めっきした帯鋼の連続処理装置において、当該装置が周波数が１０ ０ｋＨｚないし５００ｋＨｚの範囲である誘導炉で構成された帯鋼の迅速加熱手 段、ほぼ一定温度に帯鋼を維持する手段ならびに、水／空気噴霧ノズルで構成さ れた迅速冷却手段を継続的に具備して、すべての手段が帯鋼の垂直上昇軌道に沿 って配置されていることを特徴とする連続処理装置。