熔融鍍鋅方法及熔融鍍鋅設備的製作方法

2023-05-15 21:10:41

專利名稱：熔融鍍鋅方法及熔融鍍鋅設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及熔融鍍鋅方法及熔融鍍鋅設備相關的技術領域，特別是涉及把含有比鐵更容易氧化的元素(例如Si、Mn)的鋼板通過氧化還原法使其鍍敷性提高後，進行熔融鍍鋅的熔融鍍鋅方法及其所使用的熔融熔融鍍鋅設備的技術領域。
背景技術：
添加了 Si等比鐵容易氧化的元素(金屬)的鋼材，若添加量增加則在鍍敷前的退火過程(還原爐)中添加元素在鋼板表面稠化，與熔融鋅的潤溼性變差，因此有不鍍發生的問題。作為用於防止此不鍍的對策，已知有對鍍敷前的鋼板(原板)通過預先電鍍法實施狗系鍍的預鍍法。然而，採用此預鍍法時，需要在連續熔融鍍敷的輸入側設置電鍍設備， 因此現實上實施起來很困難。另外，作為用於防止不鍍的對策，已知有預先在氧化還原氣氛中加熱鋼板而在表面形成狗系氧化皮膜之後，再實施還原、鍍敷的氧化還原法(專利文獻1 9等)。例如在專利文獻1中，提出有在無氧化爐中於鋼板表面形成膜厚400 10000A 的氧化皮膜後，由還原爐進行退火的氧化還原法。但是在此方法中，在氧化條件下使用無氧化爐(NOF)會存在效果不穩定的問題。因此，作為該技術的發展，在專利文獻1 8等中提出了大量的改良技術。在這些技術中，採取了改善合金化特性等的方法。也就是使比較薄的氧化皮膜成長並還原，使表面形成鐵層以改善合金化特性的方法。除此之外，還有例如專利文獻9中所述的技術等，用於使效果穩定的方法很多。但是，在此情況下同樣也在處於氧化膜的厚度薄的條件下，為了控制氧化膜厚而要進行氣氛氣體的濃度控制。關於氧化膜厚度的控制方法，很多是進行諸如設定燃燒器的空氣比和氣氛氣體的濃度這樣的控制。在含Si鋼板中，採用氧化還原法在表面使氧化皮膜成長並還原而使鐵層形成，以確保鍍敷性。但是在Si含量多的含Si鋼板的情況下，狗難以氧化，在還原中Si的稠化劇烈。因此，需要增厚通過氧化還原法的氧化而形成的氧化膜厚度。該傾向和增厚氧化膜厚度的必要性，特別在Si含量為1. 2質量％以上的含Si鋼板的情況下顯著，此外在Si含量為1.8質量％以上的含Si鋼板的情況下進一步顯著。還有，不僅是含有Si的鋼板，在含有比狗更容易氧化的元素的鋼板中，都有這樣的傾向和增厚氧化膜厚度的必要性。為了增厚通過氧化還原法的氧化而形成的氧化膜厚度，還考慮有降低作業線速 (line speed)以延長氧化帶的滯留時間的方法，但同時還原帶的滯留時間也變大，由於還原，矽的稠化劇烈，還原了適當的氧化皮膜的鐵層不能形成。因此，為了進行與薄的氧化膜厚度相對應的還原，而使還原爐的還原能力降低。為此需要調整還原爐的氣氛氣體濃度。但是，在氣氛氣體濃度的調整中，需要置換氣氛氣體， 這要花費數十分鐘，因此在通過不同種類鋼板的作業線上不實用。還有，如果加長氧化爐的長度則氧化時間變長，即使不使作業線速降低也能夠增厚氧化膜厚度。但是，仍需要在作業線上通過不含矽的鋼板，因為要根據鋼板的種類而決定氧化還原的平衡，所以為了使含有矽的板氧化，在加長氧化爐時，氧化能力變大，因此需要在氧化爐中進行鋼板難以氧化的操作，存在設備變得冗長的問題。專利文獻1特開昭55-122865號公報
專利文獻2特開平4-202360號公報
專利文獻3特開平4-202361號公報
專利文獻4特開平4-202362號公報
專利文獻5特開平4-202363號公報
專利文獻6特開平4-254531號公報
專利文獻7特開平4-254532號公報
專利文獻8特開平6-306561號公報
專利文獻9特開平7-34210號公報

發明內容
本發明提供一種熔融鍍鋅方法及熔融鍍鋅設備，其在通過氧化還原法將含有比狗容易氧化的元素的鋼板進行氧化還原後，在進行熔融鍍鋅時，不使作業線速降低，不用加長氧化爐的爐長，便能夠增厚通過所述氧化還原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。另外，為了加快氧化膜成長速度並使氧化膜厚度增厚，需要進行氧化膜的控制，因而還提出利用板溫和添加氧水蒸氣來控制氧化膜厚的方法。另外，本發明以提供如下方法及設備為課題無需現有預鍍法這種大型的設備投資，而且通過適合實用的比較容易的方法，使可以有效地防止在鋼板最表面的Si等的易氧化性金屬的氧化皮膜的形成，製造沒有不鍍發生的品質穩定的熔融鍍鋅鋼板。第一發明提供一種通過氧化還原法使鍍敷性提高後，進行熔融鍍鋅的熔融鍍鋅方法，其中，按無氧化帶、氧化帶及還原帶的順序構成熔融鍍鋅設備的退火線，對於含有比狗容易氧化的元素的鋼板，在所述氧化帶中進行利用火焰照射的氧化還原法的氧化，再對此鋼板在還原帶中進行還原退火。第二發明提供一種在退火加熱後將鋼板浸漬於熔融鋅鍍液中，以對其表面實施鍍鋅的熔融鍍鋅設備，其沿著所述鋼板的行進方向，依次連設無氧化爐、氧化爐、還原退火爐、 及熔融鍍鋅裝置，在所述氧化爐中進行基於氧化還原法的氧化。第三發明提供一種將含有比狗容易氧化的元素的鋼板通過氧化還原法使之鍍敷性提高後，進行熔融鍍鋅的熔融鍍鋅方法，通過火焰照射進行所述基於氧化還原法的氧化， 這時在火焰的氧化區域使所述鋼板通過，在鋼板表面以200 2000A / S的氧化膜成形速度使氧化膜成長。根據本發明，將含有比狗容易氧化的元素的鋼板通過氧化還原法進行氧化還原後，在熔融鍍鋅時不使作業線速降低，不用加長氧化爐的爐長，便能夠增厚通過基於氧化還原法的氧化而形成的氧化膜的厚度。 另外根據本發明，無需大型的設備投資，而且通過適合實用的比較容易的方法，便可以有效地防止鋼板最表面的Si等易氧化性金屬的氧化皮膜的形成，從而製造沒有不鍍發生的品質穩定的熔融鍍鋅鋼板。


圖1是表示本發明第一實施方式的熔融鍍鋅設備的模式圖，該設備具有作為退火線的預熱帶、無氧化帶、氧化帶、還原帶、冷卻帶。圖2是表示退火線由水平型作業線構成的現有的熔融鍍鋅設備的模式圖。圖3是表示退火線由垂直型作業線構成的現有的熔融鍍鋅設備的模式圖。圖4是表示在通常氧化時及急速氧化時氧化膜厚度在爐的長度方向上分布的圖。圖5是表示板溫和氧化膜厚度的關係的圖。圖6表示沒有火焰、有火焰、富氧化、有H20(水蒸氣)添加、及富氧化且有H20(水蒸氣)添加時的氧化膜比例的圖。圖7是表示氧、水蒸氣添加比例和氧化膜厚比率的關係的圖。圖8是表示滯留時間和氧化皮膜成長速的關係的圖。圖9是表示本發明第二實施方式的熔融鍍鋅設備的概要的圖。圖10是表示本發明第二實施方式的熔融鍍鋅設備的氧化爐所配置的長口燃燒器 (slit burner)的形態的剖面概要圖。圖11是表示長口燃燒器帶來的實際的鋼板的燃燒加熱狀態的圖像的說明圖。符號說明1,11預熱裝置(預熱帶)2、13無氧化爐(無氧化帶)3、13氧化爐(氧化帶)4、14還原爐(還原帶)5、15冷卻裝置(冷卻帶)6、16熔融鍍鋅裝置S 鋼板P熔融鍍鋅鋼板
具體實施例方式本發明者們著眼於在用退火爐進行還原退火之前的經無氧化爐(以下有簡稱為 NOF的情況)的加熱處理中，在鋼板的最表面預先形成！^系氧化皮膜，以阻止成為所述不鍍的原因的Si氧化皮膜的形成的方法而進行研究，在此方法中，由以下的考察做出了實用化困難的結論。S卩，通過調整此無氧化爐中的空燃比來加熱鋼板，雖然在鋼板最表面形成!^e系氧化皮膜本身是可以的，但是要製造均一厚度的狗系氧化皮膜卻極其困難。這是由於在無氧化爐中是通過從鋼板的寬度方向兩側向爐內噴射的火焰來加熱鋼板，但是鋼板溫度在板寬方向不均一。於是，在鋼板溫度低、狗系氧化皮膜薄的區域，便沒有充分地發揮抑制其後在還原時的Si在鋼板表面稠化這一作用，而在鍍敷後發生不鍍。另一方面，在鋼板溫度高、Fe 系氧化皮膜生成的厚度達到需要以上的區域，即使實施還原仍會有一部分的狗系氧化皮膜沒有還原而殘存下來，這成為不鍍和鍍敷後合金化處理時的合金化不均的原因。另外，此無氧化爐具有燃燒除去附著並侵入到鋼板中的軋制油，從而淨化其表面的作用，但是根據軋制油的附著狀況，鋼板表面的氧化狀態也變化。因此，本發明者們從這樣的問題出發，拋棄了與無氧化爐的對應，並且採用脫離其外的方法，就能否在鋼板的整個表面形成均一的狗系氧化皮膜進一步進行研究。其結果探明，與所述無氧化爐相區別，如果在該無氧化爐和還原退火爐之間設置用於形成狗系氧化皮膜的專用氧化爐，由此專用氧化爐對鋼板均一地加熱並氧化，則很容易在鋼板的最表面均一地形成狗系氧化皮膜，作為不鍍的防止技術是最佳的方法。在本發明中，有必要在無氧化爐和還原爐之間設置此氧化爐出於以下理由。為了使1 系氧化皮膜成長，需要鋼板溫度的上升及火焰照射。將其設置於NOF的輸入側即前段時，雖然通過火焰的照射能夠形成一定程度的狗系氧化皮膜，但是因為鋼板溫度低，所以無法有效率地形成氧化皮膜。相對於此，在NOF後段，因為對NOF中溫度上升了的鋼板進一步火焰照射，所以能夠有效率地形成皮膜。(第一實施方式)本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法，是將含有比!^e更容易氧化的元素的鋼板，通過氧化還原法使其鍍敷性提高後，再進行熔融鍍鋅的方法，其中，基於氧化還原法的氧化通過火焰照射進行，這時使鋼板通過大火焰照射的氧化區域，在鋼板表面以 200 2000A / S的氧化膜成形速度使氧化膜成長。如此，通過火焰照射進行基於氧化還原法的氧化，若這時使鋼板通過火焰的氧化區域，則氧化膜成長速度變高，因而能夠使氧化膜的膜厚增厚。所以不用使作業線速降低，不用加長氧化爐的爐長就能夠增厚氧化膜的膜厚。這時，可以使氧化膜成長速度為 200 2000A / s，據此能夠形成充分厚的氧化膜。因此，根據本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法，通過氧化還原法將含有比狗更容易氧化的元素的鋼板氧化還原以後，再進行熔融鍍鋅時，不用使作業線速降低，不用加長氧化爐的爐長，就能夠增加通過基於所述氧化還原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。基於所述氧化還原法的氧化之時的氧化膜成形速度為200 2000A/s，與現有技術下的氧化膜成長速度(例如30 50A/s左右)相比是極高的，是急速的氧化膜成長速度。就是說在本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法中，進行基於氧化還原法的氧化時，要在鋼板表面急速地使氧化膜成長。還有，氧化膜成長速度為2000A/ s時，氧化膜的厚度在 2000A / s (秒)的速度下形成。該速度在氧化膜形成期間，由於會根據板溫的變化和火焰照射的位置不同等發生變化而不恆定，所以主要採用氧化膜急速形成期間的平均值。在本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法中，如所述進行基於氧化還原法的氧化時，因為是在鋼板表面以200 2000A / s的氧化膜成形速度急速地使氧化膜成長，所以在達到一定的滯留時間的作業線速度下，就能夠使厚的氧化皮膜成長。之所以將鋼板表面的氧化膜成長速度設為200 2000A/S，是由於若低於 200A / s時，則不能得到充分的氧化膜厚度，若超過2000A / s，則難以控制氧化膜的厚度，氧化膜厚度的精度降低，氧化膜變得過厚而不能由還原爐還原。若在火焰照射之前使鋼板的溫度處於超過600°C的溫度後，進行所述火焰照射，則能夠更確實地使氧化膜成長速度成為200 2000A / s，因而能夠形成充分厚的氧化膜。通過燃燒器產生的火焰照射進行所述火焰照射，這時若向燃燒器的燃燒空氣中以氧相對於燃燒空氣量為超過0體積％、20體積％以下的流量，水蒸氣相對於燃燒空氣量為超過0體積％、40體積％以下的流量投入氧及/或水蒸氣，則能夠容易地使氧化膜成長速度處於200 2000A / S之中的高水準，因而能夠容易地形成充分厚的氧化膜。圖5中顯示了板溫和氧化皮膜厚度的關係。可知板溫高的一方氧化皮膜形成得厚。因此為了使氧化皮膜急速地成長，將板以高溫保持很重要。還有，從這一氧化皮膜的急速成長的點出發而優選提高板溫，但是在連續作業線上為了確保板的張力，優選使板溫處於約850°C以下。在圖6中顯示沒有火焰照射時、進行火焰照射時、在由燃燒器進行的火焰照射時向燃燒器的燃燒空氣中添加氧時(富氧化的情況)、在由燃燒器進行的火焰照射時向燃燒器的燃燒空氣中添加水蒸氣時、及在由燃燒器進行的火焰照射時向燃燒器的燃燒空氣中添加氧及水蒸氣時，氧化膜厚度的成長比率(氧化膜比例)。還有，在圖6中將進行火焰放射時的氧化膜的厚度作為100%顯示。該比率所表示的是其越大，氧化膜成長速度越高。與沒有火焰照射的情況相比，進行火焰照射時氧化膜成長速度高，與之相比，富氧化的情況下氧化膜成長速度高，此外添加了水蒸氣時氧化膜成長速度高，添加了氧及水蒸氣的情況下氧化膜成長速度最高。圖7中顯示氧添加量和水蒸氣添加量與氧化膜厚比率的關係。該比率表示的是， 其越大氧化膜成長速度越高。可知通過氧的添加(富氧化)和水蒸氣的添加，氧化膜厚度成長，但是若投入到一定程度，則其效果將達到極限。為了在氧和水蒸氣的添加上花費經濟的費用，使用比達到極致效果的流量少的範圍是有效的。從這一點發出，可知如前述優選氧的添加量(流量)相對於燃燒器的燃燒空氣量為超過0體積％、20體積％以下，更優選5 10體積％，以及如前述優選水蒸氣的添加量相對於燃燒器的燃燒空氣量為超過0體積％、40體積％以下。另外，若只進行氧的添加，則有火焰溫度上升和火焰長度變短的情況，因向板的傳熱量改變而板溫改變，從而氧化皮膜的成長速度變化。另外，只添加水蒸氣時，因為火焰溫度降低，所以也有板溫的降低導致的氧化皮膜成長速度的降低、和添加水蒸氣帶來的氧化皮膜成長速度的增加相互抵消的情況。 因此，若以一定的混合比例添加氧和水蒸氣，則能夠以火焰溫度和火焰長度在大體一定的條件使氧化皮膜成長，能夠使板溫穩定並使之運轉。因此，由於相對於氧和水蒸氣的添加量以大體一定的比例增加氧化膜成長速度，所以氧化膜厚的控制變得容易。就是說，在添加了一定量的氧和水蒸氣的狀態下，設定於能夠確保一定的氧化膜厚的板溫後，通過增減氧、水蒸氣的流量能夠進行控制規定的氧化膜厚的運轉。圖8中顯示從沒有氧化皮膜的狀態到使之急速氧化時、和從使氧化皮膜成長 3000A到使之急速氧化時的氧化皮膜的成長速度。氧化膜的成長速度若是膜厚變厚，則成長速度降低，因此可知成長速度會降低。因為氧化帶的板溫高的一方氧化膜的成長快，所以熔融鍍鋅設備的退火線以無氧化帶或還原帶、氧化帶、還原帶的順序構成，在該氧化帶中，若進行基於氧化還原法的氧化，
7則能夠確實地在鋼板表面以200 2000A/ S的氧化膜成長速度急速地使氧化膜成長，另外，使這一急速的成長容易，此外使氧化膜成長速度的上長變得容易計量。這時若在無氧化帶或還原帶在無氧化狀態下儘可能使板溫處於高溫，在氧化帶急速地使之氧化而使氧化膜厚形成，則容易實現氧化膜成長速度的上升。將無氧化帶作為氧化帶使用時，因為氧化皮膜緩緩成長而妨礙氧的擴散，所以不在低溫下使之氧化，而是以高溫急速地使氧化膜成長，這能夠使氧化膜的成長速度提高。同樣，為了使氧化膜急速地成長，如前述可以採用使燃燒器的燃燒空氣中富氧化和添加水蒸氣的方法。使燃燒器的燃燒空氣中富氧化和添加水蒸氣時，通過使燃燒器的燃燒量一定並使氧和水蒸氣的添加濃度變化，能夠控制氧化膜厚。本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅設備，在具有退火生產線和熔融鍍鋅裝置的熔融鍍鋅設備中，所述退火生產線按無氧化帶、還原帶、氧化帶、還原帶的順序構成，在該氧化帶中進行基於氧化還原法的氧化。這裡作為氧化帶的前帶的無氧化帶，也包括將其作為還原帶的情況。利用此熔融鍍鋅設備，能夠確實地完成本前述這樣的本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法。在本發明第一實施方式中，通過燃燒器產生的火焰照射來進行基於氧化還原法的氧化時，若設置多個燃燒器並改變進行燃燒的燃燒器的個數，則能夠改變火焰的照射寬度， 由此能夠改變火焰的照射時間，進行氧化膜厚的控制。若使燃燒器的燃燒量降低則火焰長度變短，因此火焰將照射不到鋼板上，氧化皮膜成長速度急速降低。因此，準備多個燃燒器， 即使燃燒器的燃燒量降低，火焰仍會確實地照射到鋼板上，通過如此配置燃燒器能夠穩定地使氧化皮膜形成。該情況下，連續地使燃燒器的燃燒量降低到火焰的照射效果不會降低的程度，並比設定值小時，通過採用多個燃燒器的一部分滅火的方法，將能夠連續地使氧化膜厚度成長。進行基於氧化還原法的氧化時，板溫如前述會影響氧化膜厚度(參照圖5)。由此可知，若控制板溫，則能夠控制氧化膜厚度。這樣的板溫的控制，如前述本發明的熔融鍍鋅設備這樣具有無氧化帶或還原帶、氧化帶、還原帶時，例如能夠依照如下這樣進行。S卩，由氧化帶的爐溫控制氧化帶的燃燒器燃燒量，由此能夠控制板溫。該情況下， 若使燃燒器的燃燒量降低，則火焰長度變短，火焰照射到鋼板上的比例也降低，因此板溫在降低的同時氧化皮膜成長速度的降低效果也大。為了減少該效果提高控制性，可以考慮如下的方法。通過控制氧化時的板溫而進行，為了控制氧化時的板溫，可以讓氧化帶燃燒器的燃燒量一定，或者採用氧化帶前的無氧化帶或還原帶的爐溫，控制氧化帶的前帶(無氧化帶)的加熱能力。或者，在氧化帶的出口板溫或氧化帶的後帶(還原帶)的輸入側板溫下， 控制氧化帶的前帶(無氧化量)的加熱能力，如此，通過控制氧化時的板溫而進行。也能夠組合這些方法控制氧化時的板溫。在至今為止的基於氧化還原法的氧化中，有的只是將無氧化帶作為氧化帶而進行運轉，為了控制氧化膜的成長速度還可以進行空氣比的控制。另外為了達成板的退火條件還可以控制燃燒量，氧化時的板溫不能控制，而通過空氣比控制氧化膜厚度，但是在空氣比的控制中，因為火焰的狀態變化大而效果不穩定。相對於此，可知在本發明中通過在無氧化帶的下遊設置氧化帶，燃燒器的燃燒量大體一定，通過由前帶的燃燒量調整向氧化帶侵入的板溫，從而使氧化皮膜得以控制，如此，火焰的照射狀態在一定的狀態下由板溫控制氧化膜厚度，因此氧化皮膜的厚度穩定。出於各種目地在鋼中添加各種元素，鋼含有各種元素。在這些元素中是比狗更容易氧化的元素。在本發明中所謂含有比狗更容易氧化的元素的鋼是含有這樣元素的鋼。例如在本發明中，是以含有Si在0. 2%以上、及/或Mn在1.0%以上、及/或Al在0. 以上的鋼板為對象。其中特別適合的是以含有Si為0. 2 3. 0重量％、尤其以含有0. 5 3. 0 重量％的高Si鋼板為對象。使氧化膜厚度增厚時，認為有加長爐長延長氧化時間的方法，但是因設備的制約， 爐的長度不能太長。另外，在沒有設備制約而加長爐長時，在通過其他容易氧化的鋼板時還需要使氧化能力降低而設備變大。相對於此，在本發明中因為急速地使氧化膜成長，所以並不用加長爐長，另外不用使作業線速度降低，就能夠使厚的氧化皮膜形成。如本發明的情況，在基於氧化還原法的氧化時，作為用於氧化膜急速地使成長的熔融鍍鋅設備，使用例如圖1所示的熔融鍍鋅設備即可。在此熔融鍍鋅設備中，鋼板S的退火作業線按預熱帶(預熱裝置)11、無氧化帶(無氧化爐)12、氧化帶(氧化爐)13、還原帶 (還原爐)14、冷卻帶(冷卻裝置)15的順序構成，在其後部配置有熔融鍍鋅裝置16。S卩，成為在無氧化帶12的後部設置氧化帶13的結構。圖2中顯示沒有設置這一氧化帶的熔融鍍鋅設備的例子。圖4中顯示，採用上述圖2所示的熔融鍍鋅設備，在氧化條件下使用其無氧化帶12 進行氧化的情況(通常氧化時)下，以及採用上述圖1所示的熔融鍍備，由其氧化帶13 進行急速氧化的情況(急速氧化時)下的氧化膜厚度在爐的長度方向的分布。還有，在此圖4中，鋼板的行進方向是從圖左邊向右，表示輥位置的2個箭頭之中，右側的箭頭表示處於爐內的輥的位置。如該圖4表明，在氧化條件下使用前者的無氧化爐12而進行氧化時(通常氧化時)，因為氧化皮膜緩緩成長，所以在氧化膜厚度正在變厚的時間點上和氧化膜厚度變厚的時間點上，氧化膜與爐內的輥接觸。另一方面，在後面的氧化帶13使之急速氧化時(急速氧化時)，因為氧化速度快，所以不與輥接觸就能夠使氧化膜成長。因此，後一情況被認為氧化膜難以剝落。即，在後一情況下，因為是通過在無氧化爐12中以無氧化狀態(不使鋼板氧化，或者幾乎不使之氧化)提高鋼板的溫度，從而在氧化帶劇烈地使之氧化而使氧化膜厚度急速變厚，所以在氧化膜厚度形成前和氧化膜厚剛形成(極薄)的時間點上，即使在爐的中央的輥跟前(左)與輥接觸，在氧化帶13氧化膜厚正在變厚的時間點上和氧化膜厚變厚的時間點上也很少與輥接觸。因此，認為氧化膜的剝落難以發生。另外，在還原爐14 的入口有輥，鋼板與輥接觸而氧化皮膜有可能剝落。無論如何，在後者(圖1所示的)情況下，都可以通過急速氧化增厚氧化膜厚，並減少與輥接觸的次數。因此，認為可以降低由輥造成的氧化膜的剝落和因在輥上附著剝落的氧化膜而帶來的傷痕的發生頻度。上述圖2所示的設備為水平作業線的作業線結構。在此，垂直作業線的作業線結構在圖3中顯示。該圖3所示的垂直作業線的情況因為由輥造成的板的曲率大，所以比起上述圖2所示的水平作業線的情況，認為氧化膜的剝落更容易發生。如前述，Si含量多的含Si鋼板的情況，因為在氧化條件下！^難以氧化，在還原中 Si的稠化變得劇烈，所以需要增厚通過基於氧化還原法的氧化而形成的氧化膜厚度，這一
9傾向和增厚氧化膜厚度的必要性在Si含量為1. 2質量％以上的含Si鋼板的情況下尤為顯著，此外在Si含量為1. 8質量％以上的含Si鋼板的情況下更為顯著。本發明第一實施方式的熔融鍍鋅方法如前述，不用使作業線速降低，不用加長氧化爐13的爐長，就能夠增厚通過基於氧化還原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。因此，本發明的第一實施方式的熔融鍍鋅方法，特別在Si含量為1. 2質量％以上的含Si鋼板的情況下採用有用且有價值，此外在Si含量為1. 8質量％以上的含Si鋼板的情況下採用更有用更有價值。(第二實施方式)圖9是表示本發明的熔融鍍鋅設備的概要的圖，其中通過以上工序，終止了軋制等的鋼板S連續地通過本設備而成為熔融鍍鋅鋼板。本設備從鋼板S的輸入側到熔融鍍鋅鋼板P的輸出側，按預熱裝置1、無氧化爐2、氧化爐3、還原退火爐4、冷卻裝置5及熔融鍍鋅裝置6的順序連設。氧化爐3設置在無氧化爐2和還原退火爐4之間，被供給到此處的鋼板S被預熱裝置1、無氧化爐2加熱並升溫，因此如圖而成為比較充分的小型結構。在氧化爐3的前段的無氧化爐2中，需要防止鋼板S的氧化。在無氧化爐2中有氧化皮膜生成時，如前所述，氧化皮膜的厚度不均一，其後即使在氧化爐3中使氧化皮膜成長，在無氧化爐3中發生的!^e系氧化皮膜的不均一仍會殘存，不能取得均一的鍍敷性。這了防止這一情況，在本發明中，首先需要使無氧化爐3中的空燃比rl低於1. 0。 Π在1以上時會使氧化皮膜急劇成長。其次，在rl低於1的情況下，由於到達的鋼板溫度即到達板溫t變高而氧化皮膜變厚，因此在本發明的第二實施方式中，需要使空燃比rl與到達板溫t(°C )的關係滿足下式⑴。[數式1]t ^ -1000Xrl+1750 …(1)另一方面，在無氧化爐2中，需要充分地燃燒並除去附著於鋼板S並侵入的軋制油。其以未燃燒的狀態殘存時，在後段的氧化爐3中也要被除去，但是該情況下，原本是有軋制油的附著狀況，將其在無氧化爐2中的燃燒除去的偏差成為不能在氧化爐3中生成均一的氧化皮膜的原因。於是，為了充分燃燒除去軋制油，在本發明中需要使空燃比rl在0.9 以上，使到達的鋼板溫度t處於t彡4500C。作為本發明的第二實施方式的氧化爐3中的鋼板的加熱條件，必須將燃燒器的空燃比r2設為1.00以上而使之燃燒、加熱。這是由於需要有效率地使鋼板的表面氧化。另外，空燃比r2的範圍優選處於1. 00 ^ r2 ^ 1. 25。r2 > 1. 25時氧化促進的效果飽和，加熱效果也降低，因此不為優選。氧化爐3中的燃燒器的加熱，優選將其火焰噴嘴朝向鋼板S的上表面及下表面，使火焰直接碰到鋼板表面而進行加熱的直火加熱方式。為了有效率地形成氧化皮膜而需要燃燒器照射，另外為了在鋼板的寬度方向上均一地照射燃燒器，可以採用在寬度方向上直線地並列配置多個燃燒配置的方法，但是特別優選採用長口燃燒器。其在節省空間方面也有效。長口燃燒器在鋼板行進方向不只一段，通過將數段隨機配置，能夠更有效率地實施氧化。圖10是表示配置在氧化爐中的長口燃燒器的形態的剖面概要圖，這裡在氧化爐3內的上部和下部配設有通過夾持鋼板S而彼此相對的長口燃燒器Al、A2和Bi、B2，其在鋼板S的行進方向上鄰接2段配置。各長口燃燒器Al、A2及B1、B2如圖，具有在鋼板S的寬度方向連續延伸的縫式噴嘴n，這些噴嘴η相對於鋼板S的上表面及下表面在直角方向上配置。然後，圖11顯示的是此2段燃燒器帶來的實際的鋼板的燃燒加熱狀態的圖像，來自縫式噴嘴η的火焰橫貫鋼板S的寬度方向形成連續的幕狀火焰F，以火焰F的前端部直接碰撞鋼板表面的加熱方式、即直火方式進行加熱。在氧化爐3中，通過以所述加熱條件並採用基於長口燃燒器帶來的直火方式來加熱鋼板的方法，在無氧化爐2中根據所述的加熱條件燃燒除去油的鋼板S板溫已經成為 450 850°C，能夠以短時間(5 20秒)急速且均地地加熱到作為目標的板溫。此加熱的結果是，經過氧化爐的鋼板橫貫其寬度方向形成了極其均一的系氧化皮膜，在此狀態下其被供給到下表面的還原退火爐4中。如此由氧化爐3形成的!^e系氧化皮膜的厚度，根據作為對象的鋼板S的Si含量和板厚等也有所變化，不過優選的應該為3000 10000A。即，在低於3000A時，作為阻止 Si向表面擴散、稠化的阻擋層的功能有可能不充分。另一方面，作為超過10000A的厚度， 不但作為阻擋層的功能幾乎沒變，而且伴有氧化爐中的加熱時間變長，使用燃料也增大這樣的缺點。所述狗系氧化皮膜的厚度，通過監測氧化爐3的輸入側的板溫，由鋼種、板厚、作業線速度、氧化爐空燃比、氧化爐輸出(燃料、燃燒用空氣的供給總量等)進行矯正，能夠比較容易地推定，以該值為基礎，主要通過調整氧化爐3的輸出，能夠決定、確保穩定的氧化條件，由此在鋼板的長度方向上能夠得到穩定的鍍敷性。在本發明的第二實施方式中，成為製造對象的鍍鋅鋼板與前述的第一實施方式的鋼一樣。即，大量含有比狗更容易氧化的元素時有效。例如在本發明中，以含有Si為0. 2% 以上、及/或Mn為1. 0%以上、及/或Al在0. 1 %以上的鋼板為對象。其中，特別適於以含有Si為0. 2 3. 0重量％、尤其以含有0. 5 3. 0重量％的高Si鋼板為對象。實施例1實施例1主要對應第一實施方式。(例1)一種熔融鍍鋅設備，其具有按順序具有預熱室、無氧化帶、氧化帶、還原帶的退火作業線；具有熔融鋅鍍槽及空氣擦拭(air wiping)機構的熔融鍍鋅裝置；用於移送鋼板的輥，其中，採用水平作業線，按下述這樣得到熔融鍍鋅鋼板。將具有C :0. 1質量％、Si :1. 8質量％、Mn :1. 5質量％、餘量由狗及不可避免的雜質構成的鋼成分的高張力鋼板，在預熱室中預熱到400°C後，由無氧化爐加熱至700°C。此後，在氧化爐，用對鋼板照射火焰的燃燒器將鋼板加熱到850°C。這時，燃燒器的燃燒空氣的空氣比為1. 2。由此在鋼板表面使氧化膜成長。該氧化膜成長速度為560A / S，所形成的氧化膜的厚度為5600A。將形成了上述氧化皮膜的鋼板投入氫氣氛(空氣及氫的混合氣體，該氣體中的氫濃度為15體積％的氣氛)的還原爐中，由該還原爐進行還原氧化皮膜的處理後，通過熔融鋅鍍液中進行熔融鍍鋅，接著通過空氣擦拭將鍍敷量調整到50g/mm2，得到熔融鍍鋅鋼板 (No. 1)。還有，進入所述還原爐中的鋼板的溫度為850°C。還原爐的爐溫為900°C。
如所述表明的，由無氧化爐加熱鋼板至高溫，其後，若由氧化爐通過利用燃燒器的火焰照射等加熱到更高溫度，則能夠非常快地增大氧化膜成長速度。(例2)由氧化爐中的燃燒器進行火焰照射時，以相對於燃燒空氣量為10體積％的流量向燃燒器的燃燒空氣中投入水蒸氣，除了這一點以外與例1的情況相同，據此方法得到熔融鍍鋅鋼板(No. 2)。該氧化爐中的氧化帶來的氧化膜成長速度為770A / S，據此氧化而形成的氧化膜的厚度為7700A。(例3)由氧化爐中的燃燒器進行火焰照射時，以相對於燃燒空氣量為5體積％的流量向燃燒器的燃燒空氣中投入氧，除了這一點以外與例1的情況相同的方法得到熔融鍍鋅鋼板 (No. 3)。由該氧化爐中的氧化帶來的氧化膜成長速度為620A / S，據此氧化而形成的氧化膜的厚度為6200A。(例4)由氧化爐中的燃燒器進行火焰照射時，以5體積％的流量向燃燒器的燃燒空氣中投入氧，並且以10體積％的流量投入水蒸氣，除了這一點以外與例1的情況相同的方法得到熔融鍍鋅鋼板(No. 4)。由該氧化爐中的氧化帶來的氧化膜成長速度為850A / S，據此氧化而形成的氧化膜的厚度為8500A。(例5)在無氧化爐中加熱至600°C，在氧化爐中加熱至750°C。由氧化爐中的燃燒器進行火焰照射時，以5體積％的流量向燃燒器的燃燒空氣中投入氧，並且以10體積％的流量投入水蒸氣。除了這一點以外與例1的情況相同的方法得到熔融鍍鋅鋼板(No. 5)。由該氧化爐中的氧化帶來的氧化膜成長速度為180A / S，據此氧化而形成的氧化膜的厚度為 1800A。還有，進入還原爐的鋼板的溫度為750°c。此還原爐的爐溫為800°C (與例1的情況不同)。(例6)由預熱室將與例1的情況相同的鋼板預熱到400°C後，由無氧化爐加熱至700°C。 其後，在氧化爐中不通過燃燒器對鋼板進行火焰照射，而是通過氣氛氧化這樣的方法將鋼板加熱到850°C。由此，在鋼板表面使氧化膜成長並形成。該氧化膜成長速度為50A/S，據此氧化而形成的氧化膜的厚度為500A。所述氧化皮膜形成後，根據與例1同樣的方法進行還原處理、熔融鍍鋅，通過空氣擦拭進行鍍敷量的調整，得到熔融鍍鋅鋼板(No. 6)。(例7)由預熱室將與例1的情況相同的鋼板預熱到400°C後，運轉無氧化爐進行氧化，加熱至700°C。但是，該無氧化量的燃燒空氣比為1.2這樣的氣氛。因此，由所述無氧化爐進行加熱時，鋼板被氧化而形成氧化膜。該氧化膜的膜厚為2000A。該氧化膜成長速度為 IOOA / So其後，根據與例1同樣的方法，由氧化爐加熱到850°C，並進行還原處理、熔融鍍鋅，通過空氣擦拭進行鍍敷量的調整，得到熔融鍍鋅鋼板(No. 7)。這時由氧化爐中的氧化帶來的氧化膜成長速度為180A / s，由此氧化而形成的氧化膜的厚度為1800A。若將由所述無氧化爐形成的氧化膜的厚度與由氧化爐形成的氧化膜的厚度進行合計，則為3800A。從利用氧化還原法來提高鍍敷性的觀點出發，此合計厚度很重要。所述無氧化爐及氧化爐中的氧化膜成長速度為130A / s。從防止與輥的接觸造成的氧化膜的剝落的觀點出發，對於這一氧化膜的剝落來說，雖然此無氧化爐及氧化爐中的氧化膜成長速度也有影響，但是因為在氧化膜比較厚時有問題，所以氧化爐中的氧化膜成長速度的方面很重要。(結果)如此得到的熔融鍍鋅鋼板就其鍍敷的特性進行調查。其結果顯示在表1中。No. 1 4的情況是，氧化膜成長速度為560 850A / S，所形成的氧化膜的厚度很厚為5600 8500A。因此，能夠得到鍍敷外觀良好的鍍鋅鋼板。No. 5的情況是，氧化膜成長速度為180A / S比200A / s低，所形成的氧化膜的厚度很薄為1800A。因此有點狀的不鍍發生，得不到良好的鍍鋅鋼板。No. 6的情況是，氧化膜成長速度為50A/ S比200A/ S低，所形成的氧化膜的厚度很薄為500A。因此有點狀的不鍍發生，得不到良好的鍍鋅鋼板。No. 7的情況是，氧化爐中的氧化膜成長速度為130A / S比200A / s低，所形成的氧化膜的厚度很薄為3800A。因此有點狀的不鍍發生，得不到良好的鍍鋅鋼板。[表1]
N OSi含量 (%)前氧化氧化氣氛還原氣氛氧化沒成長速度(A /s)氧化沒厚度 (A)鍍覆外觀區分空氣比火焰氧水蒸氣入板溫出板溫板溫氫11.8X1.2直火無無70035085015%5605600良好實施例21.8X1.2直火無有70085085015%7707700良好實施例31.8X1.2直火有無70085085015%6206200良好實施例41.8X1.2直火有有70085085015%8508500良好實施例51.8X1.2直火有有60075075015%1801800點狀小鍍比較例61.8X1.2-有有70085085015%50500點狀不鍍比較例71.8〇1.2直火有有70085085015%1303800點狀不鍍比較例實施例2實施例2主要對應第二實施方式。在由預熱室、燃燒室(N0F室)、直火加熱室(氧化爐室)、冷卻室構成的縱型燃燒爐中處理鋼板試樣，對試樣進行加熱、氧化處理。NOF室作為從鋼板寬度方向的基於直噴燃燒器的加熱方式，氧化爐室作為從鋼板垂線方向表裡的基於長口燃燒器的直火加熱方式。 燃燒氣體中使用COG/Air。在冷卻帶噴送N2氣，從而冷卻鋼板試樣。在試樣上安裝熱電偶， 測定加熱、冷卻中的鋼板溫度。試樣尺寸為210mm寬X300mm長。進行了加熱、氧化處理的鋼板試樣在冷卻後取出，分割成210mmX IOOmm大小，設置在熔融鍍敷模擬器上，並實施加熱、還原、鍍敷處理。一部分試樣還實施合金化處理。還原為N2-15%H2氣氛。另外，在熔融鍍鋅鋼板製作時鍍液為&1-0. 16% Al，在合金化熔融鍍鋅鋼板製作時鍍液為ai-0. 13%Α10
13液溫任何情況下均為460°C。使用上述裝置，使用原板中添加Si的鋼，實施氧化、還原、鍍敷實驗。在氧化時，使 NOF室的空燃比、鋼板溫度在各種條件下變化。然後，在各NOF條件下，在氧化室中的鋼板溫度成為 950°C的溫度範圍在各種溫度下使氧化條件變化，如此製作氧化試樣。氧化爐室的空燃比為1.10。另一方面，也製作未在氧化室中實施氧化處理的試樣。如以上這樣製作的試樣，設置在熔融鍍敷模擬器上，在隊-15%!12氣氛中以850°C進行60秒還原(一定)後實施鍍敷，目視評價各試樣上的不鍍發生的程度。然後，針對各NOF條件，按以下基準判定不鍍是否被穩定防止。〇在任何的氧化爐鋼板溫度下都沒有不鍍Δ 在任何的氧化爐鋼板溫度下不鍍都有所降低(不鍍發生面積率 3% )此結果歸納在表2中顯示。[表2]
權利要求
1.一種熔融鍍鋅方法，通過氧化還原法使含有比狗更容易氧化的元素的鋼板的鍍敷性提高後，進行熔融鍍鋅，其特徵在於，在無氧化狀態下使所述鋼板的溫度達到超過600°c 的溫度後，通過火焰照射進行基於所述氧化還原法的氧化，這時使所述鋼板通過火焰的氧化區域，在鋼板表面以200 2000A / s的氧化膜成長速度使氧化膜成長。
2.根據權利要求ι所述的熔融鍍鋅方法，其特徵在於，通過由燃燒器進行的火焰照射進行所述火焰照射，在所述燃燒器的燃燒空氣中，投入相對於燃燒空氣量為超過ο體積％ 但在20體積％以下的流量的氧及/或相對於燃燒空氣量為超過0體積％但在40體積％以下的流量的水蒸氣。
全文摘要
本發明的熔融鍍鋅方法中，是通過氧化還原法使鍍敷性提高後，再進行熔融鍍鋅。按無氧化帶、氧化帶及還原帶的順序構成熔融鍍鋅設備的退火作業線，對於含有比Fe更容易氧化的元素的鋼板，在所述氧化帶中利用火焰照射進行基於氧化還原法的氧化，再在還原帶對於此鋼板進行還原退火。
文檔編號C23C2/06GK102260842SQ20111020933
公開日2011年11月30日 申請日期2005年12月21日 優先權日2004年12月21日
發明者中村雅哉, 中西良太, 入江廣司, 岡本好平, 清水正文 申請人:株式會社神戶制鋼所