CN106795615A

CN106795615A - 热浸镀钢板的冷却装置

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Publication number: CN106795615A
Application number: CN201480082523.3A
Authority: CN
Inventors: 大桥彻; 町田和喜; 中田宽之; 小岛胜也; 早川浩平
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-10-24
Also published as: JPWO2016063414A1; EP3211112B1; JP6304395B2; KR20170055539A; KR101903917B1; BR112017007658B1; MX2017005114A; EP3211112B8; BR112017007658A2; WO2016063414A1; EP3211112A4; EP3211112A1; US10501838B2; US20170275746A1; CN106795615B

Abstract

一种热浸镀装置的冷却装置，在从镀浴铅垂向上地输送的热浸镀钢板的输送路径中设置于镀层厚度控制装置的上方，其具备：对所述热浸镀钢板垂直地喷射主冷却气体的主冷却装置；和在所述输送路径中设置于所述主冷却装置与所述镀层厚度控制装置之间的预冷却区间、且对沿着所述预冷却区间设定的多个气体冲撞位置喷射预冷却气体的预冷却装置。

Description

热浸镀钢板的冷却装置

技术领域

本发明涉及热浸镀钢板的冷却装置。

背景技术

一直以来，作为在钢板的表面形成金属被膜(镀层)的方法之一已知热浸镀。在一般的热浸镀工序中，使钢板浸渍在充满了熔融金属的镀浴内之后，将该钢板从镀浴中提起，由此在钢板的表面形成镀层。以下，将通过热浸镀在表面形成了镀层的钢板称为热浸镀钢板。

热浸镀钢板从镀浴中提起之后，在镀层凝固的过程中，作为母材的钢板中所含有的铁与镀层中所含有的金属进行反应，从而在钢板与镀层之间生成硬且脆的合金层。该合金层成为镀层从热浸镀钢板剥离的原因，因此需要将从镀浴提起来的热浸镀钢板强制地冷却来抑制合金层的生成。

如上所述，热浸镀钢板的冷却条件是决定热浸镀钢板品质的非常重要的要素。例如，在下述专利文献1中公开了以下技术：在热浸镀钢板的冷却工序中，根据热浸镀钢板的温度或凝固状态来控制冷却气体的流量，由此确保热浸镀钢板的要求的品质。但是，这样的以往的热浸镀钢板用的冷却装置存在如下的问题。

图8A和图8B是示意地表示以往的热浸镀钢板用的冷却装置的图。图8A是表示从热浸镀钢板PS的宽度方向观察冷却装置100的图。图8B是表示从热浸镀钢板PS的厚度方向(与热浸镀钢板PS的表面垂直的方向)观察冷却装置100的图。在图8A和图8B中，箭头Z表示热浸镀钢板PS的输送方向。热浸镀钢板PS从镀浴槽被提起后，沿着铅垂向上的输送方向Z输送。

冷却装置100，在热浸镀钢板PS的输送路径中被设置于擦拭喷嘴(省略图示)的上方。再者，如众所周知的那样，所谓擦拭喷嘴是用于通过向热浸镀钢板PS的表面喷射擦拭气体来调整镀层的厚度的喷嘴。冷却装置100具有以夹着热浸镀钢板PS而相互相对的方式配置的一对冷却气体喷射装置101和102。

冷却气体喷射装置101对热浸镀钢板PS的一个表面垂直地喷射冷却气体Gc。冷却气体喷射装置102对热浸镀钢板PS的另一表面垂直地喷射冷却气体Gc。当这样地由一对冷却气体喷射装置101和102向热浸镀钢板PS的两面喷射冷却气体Gc时，产生从冷却装置100的入口沿着热浸镀钢板PS两面下降的下降气流Gd。

在冷却装置100的入口侧，热浸镀钢板PS的镀层为未凝固状态(在表面形成有薄的氧化膜的状态)。另外，热浸镀钢板PS的宽度方向的中央附近的下降气流Gd的流速，比热浸镀钢板PS的边缘附近的下降气流Gd的流速快。其结果，如图8B所示，在冷却装置100的入口侧，形成于镀层的表面的氧化膜产生半月状的皱纹(风纹)W。

当在如上述那样镀层的氧化膜产生了半月状的皱纹W的状态下，热浸镀钢板PS通过冷却装置100时，在产生了皱纹W的状态下镀层凝固。具有这样的皱纹W的热浸镀钢板PS，在检查工序中被挑选作为外观不良品，因此，皱纹W的产生会招致热浸镀钢板PS的成品率降低。这样的皱纹W，特别是在形成如含有Zn-Al-Mg-Si等的多成分系合金镀层那样具有宽的凝固温度范围的镀层的情况下显著产生。

作为避免皱纹W产生的方法，可举出通过使冷却气体Gc的流量较小来抑制下降气流Gd的产生的方法。但是，若使冷却气体Gc的流量较小，则冷却装置100的冷却能力降低。其结果，产生下述其他问题：不能够充分抑制成为镀层剥离原因的合金层的生成，招致热浸镀钢板PS的生产率降低。

例如，在下述专利文献2中，作为不使冷却装置100的冷却能力降低而抑制外观不良(皱纹W)的产生的技术，公开了以下技术：通过设置从冷却装置100的下侧(入口侧)对热浸镀钢板PS的表面向斜上地喷射气体的气刀，来截断从冷却装置100的入口吹出的下降气流Gd。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本国特开平11-106881号公报

专利文献2:日本国特开2004-59944号公报

发明内容

在制造作为母材的钢板的厚度以及镀层的厚度薄的热浸镀钢板PS的情况下，上述专利文献2中公开的技术作为抑制外观不良(皱纹W)的产生的技术是有效的。

但是，当作为母材的钢板的厚度变大、镀层的厚度也变大(镀层附着量变大)时，存在镀层表面的氧化膜由于其自重而从热浸镀钢板PS的宽度方向的中央附近下垂的情况。该情况下，即使使用气刀截断从冷却装置100的入口吹出的下降气流Gd，也存在镀层的氧化膜产生半月状的皱纹W的可能性。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的是提供在作为母材的钢板的厚度以及镀层的厚度较厚的热浸镀钢板的制造过程中，能够抑制在热浸镀钢板的表面(镀层的表面)产生皱纹的热浸镀钢板的冷却装置。

本发明为了达到解决上述课题的目的，采用以下方案。

(1)本发明的一实施方式涉及的热浸镀钢板的冷却装置，在从镀浴铅垂向上地输送的热浸镀钢板的输送路径中设置于镀层厚度控制装置的上方，其具备：

主冷却装置，其对所述热浸镀钢板垂直地喷射主冷却气体；和

预冷却装置，其在所述输送路径中设置于所述主冷却装置与所述镀层厚度控制装置之间的预冷却区间，对沿着所述预冷却区间设定的多个气体冲撞位置喷射预冷却气体。

(2)在上述(1)所述的热浸镀钢板的冷却装置中，也可以：所述预冷却装置对各个所述气体冲撞位置斜向上地喷射所述预冷却气体，所述气体冲撞位置越靠近所述预冷却区间的下端，所述预冷却气体的喷射方向与所述热浸镀钢板的输送方向构成的角度越小。

(3)在上述(1)或(2)所述的热浸镀钢板的冷却装置中，所述预冷却装置可以具备：

温度传感器，其至少检测最下段的所述气体冲撞位置的所述热浸镀钢板的表面温度；

第1流速传感器，其至少检测从所述最下段的所述气体冲撞位置沿着所述热浸镀钢板的表面向下流动的气流的流速；和

第1控制装置，其基于由所述温度传感器得到的温度检测结果和由所述第1流速传感器得到的流速检测结果至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的排出流速。

在该情况下，将由所述温度传感器得到的所述温度检测结果定义为T[℃]，将由所述第1流速传感器得到的所述流速检测结果定义为Vd[m/s]，将在所述热浸镀钢板的表面产生皱纹的临界下降流速定义为皱纹产生临界下降流速VL1[m/s]时，所述第1控制装置可以至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的所述排出流速，以使得关于所述最下段的所述气体冲撞位置满足下述(3)式和(4)式。

VL1＝A·(T-C)²+B·(T-C)-D …(3)

|Vd|≤|VL1| …(4)

(其中，在(3)式中，A、B、C和D为常数)

(4)在上述(3)所述的热浸镀钢板的冷却装置中，将所述热浸镀钢板的凝固开始温度定义为Ts[℃]时，所述第1控制装置可以在由所述温度传感器得到的所述温度检测结果T[℃]满足下述条件式(5)的情况下进行所述排出流速的控制。

Ts-49≤T≤Ts+9 …(5)

(5)在上述(1)或(2)所述的热浸镀钢板的冷却装置中，所述预冷却装置可以具备：

第2流速传感器，其至少检测从最下段的所述气体冲撞位置沿着所述热浸镀钢板的表面向上流动的气流的流速；和

第2控制装置，其基于由所述第2流速传感器得到的流速检测结果至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的排出流速。

在该情况下，将由所述第2流速传感器得到的所述流速检测结果定义为Vu[m/s]，将在所述热浸镀钢板的表面产生皱纹的临界上升流速定义为皱纹产生临界上升流速VL2[m/s]时，所述第2控制装置可以至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的所述排出流速，以使得关于所述最下段的所述气体冲撞位置满足下述条件式(6)。

|Vu|≤|VL2| …(6)

(6)在上述(1)～(5)的任一项所述的热浸镀钢板的冷却装置中，所述预冷却装置具备分别一个个地独立的多个预冷却喷嘴。

(7)在上述(6)所述的热浸镀钢板的冷却装置中，所述预冷却装置在彼此相邻的所述预冷却喷嘴之间具备用于排出在所述热浸镀钢板的冷却中使用过的所述预冷却气体的间隙。

(8)在上述(1)～(5)的任一项所述的热浸镀钢板的冷却装置中，所述主冷却装置和所述预冷却装置一体地构成。

根据上述实施方式，在作为母材的钢板的厚度以及镀层的厚度厚的热浸镀钢板的制造过程中，能够抑制在热浸镀钢板的表面(镀层的表面)产生皱纹。

附图说明

图1A是示意地表示本发明的一实施方式涉及的热浸镀钢板PS的冷却装置10的图(从热浸镀钢板PS的宽度方向观察冷却装置10的图)。

图1B是示意地表示本发明的一实施方式涉及的热浸镀钢板PS的冷却装置10的图(从热浸镀钢板PS的厚度方向观察冷却装置10的图)。

图2是将预冷却区间中的最下段的气体冲撞位置P1的周边放大后的图。

图3A是表示在板温高的情况(镀层的流动性高的情况)下镀层的氧化膜容易下垂的样子的示意图。

图3B是表示在板温低的情况(镀层的流动性低的情况)下镀层的氧化膜难以下垂的样子的示意图。

图4是表示冷却前的板温与热浸镀钢板PS的表面的皱纹产生临界流速的关系的图。

图5是表示本实施方式的变形例的图。

图6是表示本实施方式的变形例的图。

图7是表示本实施方式的变形例的图。

图8A是从热浸镀钢板PS的宽度方向观察以往的冷却装置100的图。

图8B是从热浸镀钢板PS的厚度方向(与热浸镀钢板PS的表面垂直的方向)观察以往的冷却装置100的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的一实施方式进行详细说明。图1A和图1B是示意地表示本实施方式的热浸镀钢板PS的冷却装置10的图。图1A是表示从热浸镀钢板PS的宽度方向观察冷却装置10的图。图1B是表示从热浸镀钢板PS的厚度方向(与热浸镀钢板PS的表面垂直的方向)观察冷却装置10的图。

如图1A所示，作为热浸镀钢板PS的母材的钢板S，经由筒口1被浸渍到热浸镀锅2内的热浸镀浴3中。钢板S经由配置于热浸镀锅2内的浴中折返辊4和浴中支承辊5从热浸镀浴3提起后，作为表面形成有镀层的热浸镀钢板PS而被铅垂向上地输送。

在热浸镀钢板PS的输送路径(将铅垂向上作为输送方向Z的输送路径)中，在热浸镀锅2的上方的位置，配置有用于控制热浸镀钢板PS的镀层厚度的镀层厚度控制装置6。该镀层厚度控制装置6，具备：以夹着热浸镀钢板PS而相互相对的方式配置的一对擦拭喷嘴7和8。通过从这些擦拭喷嘴7和8的每一个沿着热浸镀钢板PS的厚度方向喷射擦拭气体，能够调整热浸镀钢板PS的镀层的厚度。

冷却装置10在热浸镀钢板PS的输送路径中被配置于镀层厚度控制装置6的上方。冷却装置10具备主冷却装置20和预冷却装置30。主冷却装置20具备以夹着热浸镀钢板PS而相互相对的方式配置的一对主冷却气体喷射装置21和22。

主冷却装置20相当于以往的冷却装置100，主要担负以下作用：强制且迅速地冷却热浸镀钢板PS，从而抑制成为镀层剥离的原因的合金层的生成。即，主冷却气体喷射装置21对热浸镀钢板PS的一个表面(前面)垂直地喷射主冷却气体Gc。主冷却气体喷射装置22对热浸镀钢板PS的另一个表面(后面)垂直地喷射主冷却气体Gc。

再者，当从主冷却气体喷射装置21和22喷射主冷却气体Gc时，与以往的冷却装置100同样地产生从主冷却装置20的入口沿着热浸镀钢板PS的两面下降的下降气流Gd。

如图1B所示，在主冷却气体喷射装置21的表面之中、与热浸镀钢板PS的前面相对的表面，设置有沿着热浸镀钢板PS的宽度方向延伸的多个狭缝喷嘴21a。通过从这些狭缝喷嘴21a对热浸镀钢板PS的前面垂直地喷射主冷却气体Gc，来遍及热浸镀钢板PS的整个前面地均匀地喷吹主冷却气体Gc。

再者，虽然在图1B中没有图示，但在主冷却气体喷射装置22的表面之中、与热浸镀钢板PS的后面相对的表面也设置有沿着热浸镀钢板PS的宽度方向延伸的多个狭缝喷嘴。

另外，设置于主冷却气体喷射装置21和22上的主冷却气体喷射用的喷嘴，并不被上述狭缝喷嘴限定。例如，作为主冷却气体喷射用的喷嘴，也可以使用圆形喷嘴等来代替狭缝喷嘴。

预冷却装置30，在热浸镀钢板PS的输送路径中被设置于主冷却装置20和镀层厚度控制装置6之间的区间(预冷却区间)，主要担负以下作用：在预冷却区间中抑制热浸镀钢板PS产生皱纹W。预冷却装置30，对沿着预冷却区间设定的多个(在本实施方式中，作为一例为3个)的气体冲撞位置P1、P2和P3斜向上地喷射预冷却气体Gs。

详细而言，预冷却装置30具备：一对第1预冷却喷嘴31和32、一对第2预冷却喷嘴33和34、一对第3预冷却喷嘴35和36。这些预冷却喷嘴，分别是能个别地调整喷嘴位置、预冷却气体Gs的喷射方向和预冷却气体Gs的排出流速(排出风量)的独立的喷嘴。

第1预冷却喷嘴31被配置于热浸镀钢板PS的前面侧，从热浸镀钢板PS的前面侧对气体冲撞位置P1斜向上地喷射预冷却气体Gs。第1预冷却喷嘴32被配置于热浸镀钢板PS的后面侧，从热浸镀钢板PS的后面侧对气体冲撞位置P1斜向上地喷射预冷却气体Gs。

如图1B所示，第1预冷却喷嘴31和32，以沿着热浸镀钢板PS的宽度方向延伸的方式构成。也就是说，从第1预冷却喷嘴31和32喷射的预冷却气体Gs，沿着热浸镀钢板PS的宽度方向均匀地喷射。

如图1A所示，将从第1预冷却喷嘴31喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α1。另外，将从第1预冷却喷嘴32喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α2。第1预冷却喷嘴31的构成角α1和第1预冷却喷嘴32的构成角α2被设定为相同的值。

再者，在输送方向Z上，第1预冷却喷嘴31的位置与第1预冷却喷嘴32的位置相同。也就是说，第1预冷却喷嘴31和32被设置于相同高度的位置。

第2预冷却喷嘴33，在热浸镀钢板PS的前面侧被配置于第1预冷却喷嘴31的上方，从热浸镀钢板PS的前面侧对气体冲撞位置P2斜向上地喷射预冷却气体Gs。第2预冷却喷嘴34，在热浸镀钢板PS的后面侧被配置于第1预冷却喷嘴32的上方，从热浸镀钢板PS的后面侧对气体冲撞位置P2斜向上地喷射预冷却气体Gs。

如图1B所示，第2预冷却喷嘴33和34以沿着热浸镀钢板PS的宽度方向延伸的方式构成。也就是说，从第2预冷却喷嘴33和34喷射的预冷却气体Gs，沿着热浸镀钢板PS的宽度方向均匀地喷射。

如图1A所示，将从第2预冷却喷嘴33喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α3。另外，将从第2预冷却喷嘴34喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α4。第2预冷却喷嘴33的构成角α3和第2预冷却喷嘴34的构成角α4被设定为相同的值。

再者，在输送方向Z上，第2预冷却喷嘴33的位置与第2预冷却喷嘴34的位置相同。也就是说，第2预冷却喷嘴33和34被设置于相同高度的位置。

第3预冷却喷嘴35，在热浸镀钢板PS的前面侧被配置于第2预冷却喷嘴33的上方，从热浸镀钢板PS的前面侧对气体冲撞位置P3斜向上地喷射预冷却气体Gs。第3预冷却喷嘴36，在热浸镀钢板PS的后面侧被配置于第2预冷却喷嘴34的上方，从热浸镀钢板PS的后面侧对气体冲撞位置P3斜向上地喷射预冷却气体Gs。

如图1B所示，第3预冷却喷嘴35和36以沿着热浸镀钢板PS的宽度方向延伸的方式构成。也就是说，从第3预冷却喷嘴35和36喷射的预冷却气体Gs，沿着热浸镀钢板PS的宽度方向均匀地喷射。

如图1A所示，将从第3预冷却喷嘴35喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α5。另外，将从第3预冷却喷嘴36喷射的预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角定义为α6。第3预冷却喷嘴35的构成角α5和第3预冷却喷嘴36的构成角α6被设定为相同的值。

再者，在输送方向Z上，第3预冷却喷嘴35的位置与第3预冷却喷嘴36的位置相同。也就是说，第3预冷却喷嘴35和36被设置于相同高度的位置。

在预冷却装置30中，气体冲撞位置越靠近预冷却区间的下端，预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角度越小。即，构成角α1、α3和α5以满足下述关系式(1)的方式被设定。另外，构成角α2、α4和α6以满足下述关系式(2)的方式被设定。

α5＞α3＞α1 …(1)

α6＞α4＞α2 …(2)

(其中，α1＝α2、α3＝α4、α5＝α6)

如上述那样，预冷却装置30，可以在彼此相邻的预冷却喷嘴之间具备用于将在热浸镀钢板PS的冷却中使用过的预冷却气体Gs排出的间隙。

图2是将预冷却区间中的最下段的气体冲撞位置P1的周边放大后的图。如该图2所示，本实施方式中的预冷却装置30，还具备：温度传感器31a和32a、第1流速传感器31b和32b、第1控制装置37。

温度传感器31a，检测最下段的气体冲撞位置P1的热浸镀钢板PS的前面侧的表面温度，并将表示其温度检测结果的信号输出到第1控制装置37。温度传感器32a，检测最下段的气体冲撞位置P1的热浸镀钢板PS的后面侧的表面温度，并将表示其温度检测结果的信号输出到第1控制装置37。

第1流速传感器31b，检测从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(前面)向下流动的气流的流速，并将表示其流速检测结果的信号输出到第1控制装置37。第1流速传感器32b，检测从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(后面)向下流动的气流的流速，并将表示其流速检测结果的信号输出到第1控制装置37。

第1控制装置37，基于由温度传感器31a和32a得到的温度检测结果和由第1流速传感器31b和32b得到的流速检测结果，来控制从第1预冷却喷嘴31和32的每一个向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速。再者，对于第1控制装置37的详细的动作在后面予以叙述。

以下，对于如上述那样构成的本实施方式涉及的冷却装置10的作用效果进行说明。

如已叙述的那样，当作为母材的钢板S的厚度变大、镀层的厚度也变大(镀层附着量变大)时，有时镀层表面的氧化膜由于其自重而从热浸镀钢板PS的宽度方向的中央附近下垂。

如图3A所示，可以认为，氧化膜的下垂，特别是在镀层的凝固过程的初期阶段容易发生，也就是说，在热浸镀钢板PS刚从镀浴提起后由于热浸镀钢板PS的板温(也就是说，钢板S的板温)高的原因因而镀层的流动性高的阶段容易发生。可以认为，在镀层的流动性高的阶段，由于从主冷却装置20的入口吹出的下降气流Gd，氧化膜的下垂也容易增大。另一方面，如图3B所示，可以认为，当热浸镀钢板PS的板温变低、镀层的凝固进行从而镀层的流动性降低时，氧化膜变得难以下垂。

因此，在镀层厚度控制装置6与主冷却装置20之间的输送路径(也就是说，预冷却区间)中，一边抑制从主冷却装置20的入口吹出的下降气流Gd，一边将热浸镀钢板PS预冷却(促进镀层的凝固)，这作为用于抑制起因于氧化膜下垂的皱纹W产生的对策是有效的。

本申请发明人为了验证上述对策的有效性，使用以往的冷却装置100，调查了冷却前的板温与在热浸镀钢板PS的表面产生皱纹W的皱纹产生临界流速的关系。在这里，所谓冷却前的板温，是在冷却装置100的正下方(冷却装置100的入口侧)测定到的热浸镀钢板PS的温度。另外，所谓皱纹产生临界流速，是在冷却装置100的正下方测定到的、沿着热浸镀钢板PS的表面流动的气体的流速(产生皱纹W的最大流速)。再者，在调查上述关系时，为了使热浸镀钢板PS的镀层较厚，镀层附着量设定为每面150g/m²。

如图4所示，在冷却装置100的正下方，在热浸镀钢板PS的表面产生着向上的气流的情况下，如果其流速为规定速度(临界上升流速：在图4中，约60m/s)以下，则与板温没有关系而不产生皱纹W。以下，将在热浸镀钢板PS的表面产生皱纹W的临界上升流速(图4中所示的60m/s)定义为皱纹产生临界上升流速VL2[m/s]。另一方面，在冷却装置100的正下方，在热浸镀钢板PS的表面产生着向下的气流(相当于下降气流Gd)的情况下，板温越高，在比向上的气流低的流速(临界下降流速)下越容易产生皱纹W。以下，将在热浸镀钢板PS的表面产生皱纹W的临界下降流速定义为皱纹产生临界下降流速VL1[m/s]。

再者，当将图4所示的皱纹产生临界下降流速VL采用回归式进行近似时，皱纹产生临界下降流速VL1可用作为板温T的二次函数的下述(3)式表示。在下述(3)式中，A、B、C和D为常数。

VL1＝A·(T-C)²+B·(T-C)-D …(3)

由上述的调查结果可知，板温越高，也就是说，镀层的流动性越高，即使向下的气流的流速低，氧化膜的下垂也越容易产生。可以认为，其原因是如上所述那样，镀层的流动性越高，由于氧化膜的自重，越容易产生氧化膜的下垂。因此，要抑制氧化膜的下垂的话，板温越高，就越需要更加抑制向下的气流。

根据以上的调查结果确认到上述对策的有效性。本申请发明人基于上述的调查结果，作为用于抑制起因于氧化膜下垂的皱纹W产生的对策，发现了以下两个对策。

(对策1)对沿着镀层厚度控制装置6与主冷却装置20之间的输送路径(预冷却区间)设定的多个气体冲撞位置斜向上地喷射预冷却气体。

(对策2)气体冲撞位置越靠近预冷却区间的下端(也就是说，板温越高)，使预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角度越小。

通过采用上述对策1，能够一边抑制从主冷却装置20的入口吹出的下降气流Gd，一边将热浸镀钢板PS进行预冷却(促进镀层的凝固)。另外，通过采用上述对策2，板温越高(也就是说，镀层的流动性越高)，越能够更加抑制下降气流Gd。当使预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角度较小时，也能够得到通过预冷却气体Gs从斜下方支持氧化膜的效果，因此能够更有效果地抑制氧化膜的下垂。

本实施方式涉及的冷却装置10，具备实现上述对策1和2的预冷却装置30。即，预冷却装置30具备：对于沿着预冷却区间设定的3个气体冲撞位置P1、P2和P3，从热浸镀钢板PS的前面侧斜向上地喷射预冷却气体Gs的3个预冷却喷嘴(第1预冷却喷嘴31、第2预冷却喷嘴33和第3预冷却喷嘴35)；和对于气体冲撞位置P1、P2和P3，从热浸镀钢板PS的后面侧斜向上地喷射预冷却气体Gs的3个预冷却喷嘴(第1预冷却喷嘴32、第2预冷却喷嘴34和第3预冷却喷嘴36)。

进而，在预冷却装置30中，气体冲撞位置越靠近预冷却区间的下端，预冷却气体Gs的喷射方向与热浸镀钢板PS的输送方向Z构成的角度越小。即，第1预冷却喷嘴31的构成角α1、第2预冷却喷嘴33的构成角α3和第3预冷却喷嘴35的构成角α5被设定为满足下述关系式(1)。另外，第1预冷却喷嘴32的构成角α2、第2预冷却喷嘴34的构成角α4和第3预冷却喷嘴36的构成角α6被设定为满足下述关系式(2)。

α5＞α3＞α1 …(1)

α6＞α4＞α2 …(2)

(其中，α1＝α2、α3＝α4、α5＝α6)

根据实现这样的对策1和对策2的预冷却装置30的构成，即使是作为母材的钢板S以及镀层较厚的情况，也能够遍及从镀层厚度控制装置6到主冷却装置20的整个预冷却区间地抑制镀层表面的氧化膜的下垂。因此，根据本实施方式涉及的冷却装置10，在作为母材的钢板S的厚度以及镀层的厚度较厚的热浸镀钢板PS的制造过程中，能抑制热浸镀钢板PS的表面(镀层的表面)产生皱纹W。

在这里，在本实施方式中，将由温度传感器31a得到的温度检测结果(在最下段的气体冲撞位置P1的热浸镀钢板PS的前面侧的表面温度)定义为T[℃]。另外，将由第1流速传感器31b得到的流速检测结果(从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(前面)向下流动的气流的流速)定义为Vd[m/s]。而且，如上所述，将热浸镀钢板PS的表面产生皱纹W的临界下降流速定义为皱纹产生临界下降流速VL1[m/s]。

本实施方式中的预冷却装置30的第1控制装置37，基于由温度传感器31a得到的温度检测结果T和由第1流速传感器31b得到的流速检测结果Vd，控制从第1预冷却喷嘴31向气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速，以使得关于最下段的气体冲撞位置P1满足下述(3)式和(4)式。

VL1＝A·(T-C)²+B·(T-C)-D …(3)

|Vd|≤|VL1| …(4)

另外，将热浸镀钢板PS的凝固开始温度定义为Ts[℃]时，第1控制装置37在由温度传感器31a得到的温度检测结果T满足下述条件式(5)的情况下进行如上述那样的排出流速的控制。其原因是因为仅在由下述条件式(5)表示的温度范围内，表示皱纹产生临界下降流速VL1的上述(3)式成立。

Ts-49≤T≤Ts+9 …(5)

通过如以上那样的预冷却气体Gs的排出流速控制，从气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(前面)向下流动的气流的流速Vd，与板温T没有关系而变得比皱纹产生临界下降流速VL1小。其结果，能够抑制热浸镀钢板PS的表面(前面)产生皱纹W(参照图4)。

同样地，第1控制装置37，基于由温度传感器32a得到的温度检测结果T和由第1流速传感器32b得到的流速检测结果Vd，在由温度传感器32a得到的温度检测结果T满足上述条件式(5)的情况下，控制从第1预冷却喷嘴32向气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速，以使得关于最下段的气体冲撞位置P1满足上述(3)式和(4)式。

由此，从气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(后面)向下流动的气流的流速Vd，与板温T没有关系而变得小于皱纹产生临界下降流速VL1。其结果，能够抑制热浸镀钢板PS的表面(后面)产生皱纹W。

再者，本发明并不限于上述实施方式，可举出如以下那样的变形例。

(1)在上述实施方式中，例示了以下情况：检测最下段的气体冲撞位置P1的热浸镀钢板PS的表面温度、和从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面向下流动的气流的流速，基于它们的检测结果，来控制向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速。

不限于此，也可以控制各预冷却气体Gs的排出流速，以使得关于两个气体冲撞位置P1和P2满足上述(3)式和(4)式、或者关于全部的气体冲撞位置P1、P2和P3满足上述(3)式和(4)式。即，只要以至少最下段的气体冲撞位置P1满足上述(3)式和(4)式的方式控制各预冷却气体Gs的排出流速即可。

(2)在上述实施方式中，例示了以下情况：检测最下段的气体冲撞位置P1的热浸镀钢板PS的表面温度、和从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面向下流动的气流的流速，基于它们的检测结果，控制向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速，以使得满足上述(3)式和(4)式。

不限于此，也可以采用具备如图5所示那样的构成的预冷却装置30A。如该图5所示，本变形例中的预冷却装置30A，除了第1预冷却喷嘴31和32(省略图示)、第2预冷却喷嘴33和34(省略图示)、第3预冷却喷嘴35和36以外，还具备第2流速传感器31c和32c、第2控制装置38。

第2流速传感器31c，检测从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(前面)向上流动的气流的流速，并将表示其流速检测结果的信号输出到第2控制装置38。第2流速传感器32c，检测从最下段的气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(后面)向上流动的气流的流速，并将表示其流速检测结果的信号输出到第2控制装置38。

第2控制装置38，基于由第2流速传感器31c和32c得到的流速检测结果，控制向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速。

在这里，将由第2流速传感器31c得到的流速检测结果定义为Vu[m/s]，将热浸镀钢板PS的表面产生皱纹W的临界上升流速定义为皱纹产生临界上升流速VL2[m/s]。如图4所示，皱纹产生临界上升流速VL2例如恒定为60[m/s]。

第2控制装置38，基于由第2流速传感器31c得到的流速检测结果Vu，控制从第1预冷却喷嘴31向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速，以使得关于最下段的气体冲撞位置P1满足下述条件式(6)。

|Vu|≤|VL2| …(6)

通过如以上那样的本变形例中的预冷却气体Gs的排出流速控制，从气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(前面)向上流动的气流的流速Vu，与板温T没有关系而变得小于皱纹产生临界上升流速VL2。其结果，能够抑制热浸镀钢板PS的表面(前面)产生皱纹W(参照图4)。

同样地，第2控制装置38，基于由第2流速传感器32c得到的流速检测结果Vu，控制从第1预冷却喷嘴32向最下段的气体冲撞位置P1喷射的预冷却气体Gs的排出流速，以使得关于最下段的气体冲撞位置P1满足上述条件式(6)。

由此，从气体冲撞位置P1沿着热浸镀钢板PS的表面(后面)向上流动的气流的流速Vu，与板温T没有关系而变得小于皱纹产生临界上升流速VL2。其结果，能够抑制热浸镀钢板PS的表面(后面)产生皱纹W。

再者，在本变形例中，也可以控制各预冷却气体Gs的排出流速以使得关于两个气体冲撞位置P1和P2满足上述条件式(6)、或者关于全部的气体冲撞位置P1、P2和P3满足上述条件式(6)。即，只要以至少最下段的气体冲撞位置P1满足上述条件式(6)的方式控制各预冷却气体Gs的排出流速即可。

(3)在上述实施方式中，例示了以下情况：在预冷却区间中设置3个气体冲撞位置P1～P3，预冷却装置30具备分别对应于气体冲撞位置P1～P3的3组(计6个)预冷却喷嘴。但是，设定于预冷却区间中的气体冲撞位置的数量，并不限于上述实施方式，只要是2个以上即可。另外，预冷却喷嘴的组数(总数)也可以根据气体冲撞位置的数量来适当变更。

(4)在上述实施方式中，例示了以下情况：预冷却装置30具备分别一个个地独立的多个预冷却喷嘴(第1预冷却喷嘴31和32、第2预冷却喷嘴33和34、第3预冷却喷嘴35和36)。也可以设置例如如图6所示那样的预冷却装置40来代替这样的预冷却装置30。

如图6所示，预冷却装置40具备：具有第1预冷却喷嘴31、第2预冷却喷嘴33和第3预冷却喷嘴35的功能的预冷却气体喷射装置41；和具有第1预冷却喷嘴32、第2预冷却喷嘴34和第3预冷却喷嘴36的功能的预冷却气体喷射装置42。也就是说，只要是能够实现上述对策1和对策2的构成，就不需要如预冷却装置30那样使用一个个地独立的多个预冷却喷嘴。

(5)在上述实施方式中，例示了以下情况：主冷却装置20和预冷却装置30是各自独立的装置。与此相对，也可以如图7所示那样主冷却装置20和预冷却装置30一体性地构成。在图7中，第1冷却气体喷射装置51具有主冷却气体喷射装置21、第1预冷却喷嘴31、第2预冷却喷嘴33和第3预冷却喷嘴35的功能。另外，第2冷却气体喷射装置52具有主冷却气体喷射装置22、第1预冷却喷嘴32、第2预冷却喷嘴34和第3预冷却喷嘴36的功能。

实施例

使用本发明涉及的冷却装置进行了热浸镀钢板的预冷却和主冷却后，验证了热浸镀钢板表面的皱纹产生状况。表1和表2中示出验证结果。再者，在表1和表2中，所谓“喷嘴段数”，相当于预冷却区间中的气体冲撞位置的设定数。另外，所谓“喷嘴No”，表示从最下段的预冷却喷嘴开始依次分配的号码。换言之，所谓“喷嘴No”表示从最下段的气体冲撞位置开始依次分配的号码。

在表1和表2中，“角度α(°)”表示从预冷却喷嘴向气体冲撞位置喷射的预冷却气体的喷射方向与热浸镀钢板的输送方向构成的角度(例如，参照图1A中所示的α1等)。“上升流速Vu(m/s)”是从气体冲撞位置沿着热浸镀钢板PS的表面向上流动的气流的流速的检测结果(由第2流速传感器得到的流速检测结果)。“下降流速Vd(m/s)”是从气体冲撞位置沿着热浸镀钢板PS的表面向下流动的气流的流速Vd的检测结果(由第1流速传感器得到的流速检测结果)。在表1和表2中，将向上定义为正，将向下定义为负，因此，用正的值表示上升流速Vu，用负的值表示下降流速Vd。“喷嘴位置的板温T(℃)”是在气体冲撞位置的热浸镀钢板PS的表面温度的检测结果(由温度传感器得到的温度检测结果)。

表1

表2

对于皱纹的产生状况进行了5级评价。即，“×”表示没有达到作为制品的合格线。“△”表示勉勉强强地达到了作为制品的合格线。“○”表示充分达到作为制品的合格线。“◎”表示较富余地达到了作为制品的合格线，并且具有皱纹少的优异的外观。“◎◎”表示较富余地达到了作为制品的合格线，并且具有基本无皱纹的非常优异的外观。

如表1和表2所示，关于本发明的实施例5～14，皱纹的产生状况都达到了作为制品的合格线。特别是对沿着预冷却区间设定的3个以上的气体冲撞位置斜向上地喷射预冷却气体的构成、和气体冲撞位置越靠近预冷却区间的下端预冷却气体的喷射方向与热浸镀钢板的输送方向构成的角度α越小的构成，确认出皱纹的产生状况的评价高。

与此相对，关于预冷却喷嘴仅有1段(预冷却区间中的气体冲撞位置的设定数为“1”)的比较例1～4，确认出皱纹的产生状况都没有达到作为制品的合格线。

附图标记说明

1 筒口

2 热浸镀锅

3 热浸镀浴

4 浴中折返辊

5 浴中支承辊

6 镀层厚度控制装置

7、8 擦拭喷嘴

10 冷却装置

20 主冷却装置

21、22 主冷却气体喷射装置

21a 狭缝喷嘴

30、30A、40 预冷却装置

31、32 第1预冷却喷嘴

33、34 第2预冷却喷嘴

35、36 第3预冷却喷嘴

31a、32a 温度传感器

31b、32b 第1流速传感器

31c、32c 第2流速传感器

37 第1控制装置

38 第2控制装置

41、42 预冷却气体喷射装置

51 第1冷却气体喷射装置

52 第2冷却气体喷射装置

PS 热浸镀钢板

S 钢板

Z 输送方向

W 皱纹

Gc 冷却气体

Gd 下降气流

Gs 预冷却气体

P1 气体冲撞位置

Claims

1.一种热浸镀钢板的冷却装置，在从镀浴铅垂向上输送的热浸镀钢板的输送路径中设置于镀层厚度控制装置的上方，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，

所述预冷却装置对各个所述气体冲撞位置斜向上地喷射所述预冷却气体，

所述气体冲撞位置越靠近所述预冷却区间的下端，所述预冷却气体的喷射方向与所述热浸镀钢板的输送方向构成的角度越小。

3.根据权利要求1或2所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，

所述预冷却装置具备：

第1控制装置，其基于由所述温度传感器得到的温度检测结果和由所述第1流速传感器得到的流速检测结果至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的排出流速，

将由所述温度传感器得到的所述温度检测结果定义为T，将由所述第1流速传感器得到的所述流速检测结果定义为Vd，将在所述热浸镀钢板的表面产生皱纹的临界下降流速定义为皱纹产生临界下降流速VL1时，所述第1控制装置至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的所述排出流速，以使得关于所述最下段的所述气体冲撞位置满足下述(3)式和(4)式，

VL1＝A·(T-C)²+B·(T-C)-D…(3)

|Vd|≤|VL1|…(4)

其中，T的单位为℃，Vd和VL1的单位为m/s，在(3)式中，A、B、C和D为常数。

4.根据权利要求3所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，

将所述热浸镀钢板的凝固开始温度定义为Ts时，所述第1控制装置在由所述温度传感器得到的所述温度检测结果T满足下述条件式(5)的情况下进行所述排出流速的控制，

Ts-49≤T≤Ts+9…(5)

其中，Ts和T的单位为℃。

5.根据权利要求1或2所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，

所述预冷却装置具备：

第2控制装置，其基于由所述第2流速传感器得到的流速检测结果至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的排出流速，

将由所述第2流速传感器得到的所述流速检测结果定义为Vu，将在所述热浸镀钢板的表面产生皱纹的临界上升流速定义为皱纹产生临界上升流速VL2时，所述第2控制装置至少控制向所述最下段的所述气体冲撞位置喷射的所述预冷却气体的所述排出流速，以使得关于所述最下段的所述气体冲撞位置满足下述条件式(6)，

|Vu|≤|VL2|…(6)

其中，Vu和VL2的单位为m/s。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，所述预冷却装置具备分别一个个地独立的多个预冷却喷嘴。

7.根据权利要求6所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，所述预冷却装置在彼此相邻的所述预冷却喷嘴之间具备用于排出在所述热浸镀钢板的冷却中使用过的所述预冷却气体的间隙。

8.根据权利要求1～5的任一项所述的热浸镀钢板的冷却装置，其特征在于，所述主冷却装置和所述预冷却装置一体地构成。