熔融镀锌方法及熔融镀锌设备的制作方法

专利名称：熔融镀锌方法及熔融镀锌设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及熔融镀锌方法及熔融镀锌设备相关的技术领域，特别是涉及把含有比铁更容易氧化的元素(例如Si、Mn)的钢板通过氧化还原法使其镀敷性提高后，进行熔融镀锌的熔融镀锌方法及其所使用的熔融熔融镀锌设备的技术领域。
背景技术：
添加了 Si等比铁容易氧化的元素(金属)的钢材，若添加量增加则在镀敷前的退火过程(还原炉)中添加元素在钢板表面稠化，与熔融锌的润湿性变差，因此有不镀发生的问题。作为用于防止此不镀的对策，已知有对镀敷前的钢板(原板)通过预先电镀法实施狗系镀的预镀法。然而，采用此预镀法时，需要在连续熔融镀敷的输入侧设置电镀设备， 因此现实上实施起来很困难。另外，作为用于防止不镀的对策，已知有预先在氧化还原气氛中加热钢板而在表面形成狗系氧化皮膜之后，再实施还原、镀敷的氧化还原法(专利文献1 9等)。例如在专利文献1中，提出有在无氧化炉中于钢板表面形成膜厚400 10000A 的氧化皮膜后，由还原炉进行退火的氧化还原法。但是在此方法中，在氧化条件下使用无氧化炉(NOF)会存在效果不稳定的问题。因此，作为该技术的发展，在专利文献1 8等中提出了大量的改良技术。在这些技术中，采取了改善合金化特性等的方法。也就是使比较薄的氧化皮膜成长并还原，使表面形成铁层以改善合金化特性的方法。除此之外，还有例如专利文献9中所述的技术等，用于使效果稳定的方法很多。但是，在此情况下同样也在处于氧化膜的厚度薄的条件下，为了控制氧化膜厚而要进行气氛气体的浓度控制。关于氧化膜厚度的控制方法，很多是进行诸如设定燃烧器的空气比和气氛气体的浓度这样的控制。在含Si钢板中，采用氧化还原法在表面使氧化皮膜成长并还原而使铁层形成，以确保镀敷性。但是在Si含量多的含Si钢板的情况下，狗难以氧化，在还原中Si的稠化剧烈。因此，需要增厚通过氧化还原法的氧化而形成的氧化膜厚度。该倾向和增厚氧化膜厚度的必要性，特别在Si含量为1. 2质量％以上的含Si钢板的情况下显著，此外在Si含量为1.8质量％以上的含Si钢板的情况下进一步显著。还有，不仅是含有Si的钢板，在含有比狗更容易氧化的元素的钢板中，都有这样的倾向和增厚氧化膜厚度的必要性。为了增厚通过氧化还原法的氧化而形成的氧化膜厚度，还考虑有降低作业线速 (line speed)以延长氧化带的滞留时间的方法，但同时还原带的滞留时间也变大，由于还原，硅的稠化剧烈，还原了适当的氧化皮膜的铁层不能形成。因此，为了进行与薄的氧化膜厚度相对应的还原，而使还原炉的还原能力降低。为此需要调整还原炉的气氛气体浓度。但是，在气氛气体浓度的调整中，需要置换气氛气体， 这要花费数十分钟，因此在通过不同种类钢板的作业线上不实用。还有，如果加长氧化炉的长度则氧化时间变长，即使不使作业线速降低也能够增厚氧化膜厚度。但是，仍需要在作业线上通过不含硅的钢板，因为要根据钢板的种类而决定氧化还原的平衡，所以为了使含有硅的板氧化，在加长氧化炉时，氧化能力变大，因此需要在氧化炉中进行钢板难以氧化的操作，存在设备变得冗长的问题。专利文献1特开昭55-122865号公报
专利文献2特开平4-202360号公报
专利文献3特开平4-202361号公报
专利文献4特开平4-202362号公报
专利文献5特开平4-202363号公报
专利文献6特开平4-254531号公报
专利文献7特开平4-254532号公报
专利文献8特开平6-306561号公报
专利文献9特开平7-34210号公报

发明内容
本发明提供一种熔融镀锌方法及熔融镀锌设备，其在通过氧化还原法将含有比狗容易氧化的元素的钢板进行氧化还原后，在进行熔融镀锌时，不使作业线速降低，不用加长氧化炉的炉长，便能够增厚通过所述氧化还原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。另外，为了加快氧化膜成长速度并使氧化膜厚度增厚，需要进行氧化膜的控制，因而还提出利用板温和添加氧水蒸气来控制氧化膜厚的方法。另外，本发明以提供如下方法及设备为课题无需现有预镀法这种大型的设备投资，而且通过适合实用的比较容易的方法，使可以有效地防止在钢板最表面的Si等的易氧化性金属的氧化皮膜的形成，制造没有不镀发生的品质稳定的熔融镀锌钢板。第一发明提供一种通过氧化还原法使镀敷性提高后，进行熔融镀锌的熔融镀锌方法，其中，按无氧化带、氧化带及还原带的顺序构成熔融镀锌设备的退火线，对于含有比狗容易氧化的元素的钢板，在所述氧化带中进行利用火焰照射的氧化还原法的氧化，再对此钢板在还原带中进行还原退火。第二发明提供一种在退火加热后将钢板浸渍于熔融锌镀液中，以对其表面实施镀锌的熔融镀锌设备，其沿着所述钢板的行进方向，依次连设无氧化炉、氧化炉、还原退火炉、 及熔融镀锌装置，在所述氧化炉中进行基于氧化还原法的氧化。第三发明提供一种将含有比狗容易氧化的元素的钢板通过氧化还原法使之镀敷性提高后，进行熔融镀锌的熔融镀锌方法，通过火焰照射进行所述基于氧化还原法的氧化， 这时在火焰的氧化区域使所述钢板通过，在钢板表面以200 2000A / S的氧化膜成形速度使氧化膜成长。根据本发明，将含有比狗容易氧化的元素的钢板通过氧化还原法进行氧化还原后，在熔融镀锌时不使作业线速降低，不用加长氧化炉的炉长，便能够增厚通过基于氧化还原法的氧化而形成的氧化膜的厚度。 另外根据本发明，无需大型的设备投资，而且通过适合实用的比较容易的方法，便可以有效地防止钢板最表面的Si等易氧化性金属的氧化皮膜的形成，从而制造没有不镀发生的品质稳定的熔融镀锌钢板。


图1是表示本发明第一实施方式的熔融镀锌设备的模式图，该设备具有作为退火线的预热带、无氧化带、氧化带、还原带、冷却带。图2是表示退火线由水平型作业线构成的现有的熔融镀锌设备的模式图。图3是表示退火线由垂直型作业线构成的现有的熔融镀锌设备的模式图。图4是表示在通常氧化时及急速氧化时氧化膜厚度在炉的长度方向上分布的图。图5是表示板温和氧化膜厚度的关系的图。图6表示没有火焰、有火焰、富氧化、有H20(水蒸气)添加、及富氧化且有H20(水蒸气)添加时的氧化膜比例的图。图7是表示氧、水蒸气添加比例和氧化膜厚比率的关系的图。图8是表示滞留时间和氧化皮膜成长速的关系的图。图9是表示本发明第二实施方式的熔融镀锌设备的概要的图。图10是表示本发明第二实施方式的熔融镀锌设备的氧化炉所配置的长口燃烧器 (slit burner)的形态的剖面概要图。图11是表示长口燃烧器带来的实际的钢板的燃烧加热状态的图像的说明图。符号说明1,11预热装置(预热带)2、13无氧化炉(无氧化带)3、13氧化炉(氧化带)4、14还原炉(还原带)5、15冷却装置(冷却带)6、16熔融镀锌装置S 钢板P熔融镀锌钢板
具体实施例方式本发明者们着眼于在用退火炉进行还原退火之前的经无氧化炉(以下有简称为 NOF的情况)的加热处理中，在钢板的最表面预先形成！^系氧化皮膜，以阻止成为所述不镀的原因的Si氧化皮膜的形成的方法而进行研究，在此方法中，由以下的考察做出了实用化困难的结论。S卩，通过调整此无氧化炉中的空燃比来加热钢板，虽然在钢板最表面形成!^e系氧化皮膜本身是可以的，但是要制造均一厚度的狗系氧化皮膜却极其困难。这是由于在无氧化炉中是通过从钢板的宽度方向两侧向炉内喷射的火焰来加热钢板，但是钢板温度在板宽方向不均一。于是，在钢板温度低、狗系氧化皮膜薄的区域，便没有充分地发挥抑制其后在还原时的Si在钢板表面稠化这一作用，而在镀敷后发生不镀。另一方面，在钢板温度高、Fe 系氧化皮膜生成的厚度达到需要以上的区域，即使实施还原仍会有一部分的狗系氧化皮膜没有还原而残存下来，这成为不镀和镀敷后合金化处理时的合金化不均的原因。另外，此无氧化炉具有燃烧除去附着并侵入到钢板中的轧制油，从而净化其表面的作用，但是根据轧制油的附着状况，钢板表面的氧化状态也变化。因此，本发明者们从这样的问题出发，抛弃了与无氧化炉的对应，并且采用脱离其外的方法，就能否在钢板的整个表面形成均一的狗系氧化皮膜进一步进行研究。其结果探明，与所述无氧化炉相区别，如果在该无氧化炉和还原退火炉之间设置用于形成狗系氧化皮膜的专用氧化炉，由此专用氧化炉对钢板均一地加热并氧化，则很容易在钢板的最表面均一地形成狗系氧化皮膜，作为不镀的防止技术是最佳的方法。在本发明中，有必要在无氧化炉和还原炉之间设置此氧化炉出于以下理由。为了使1 系氧化皮膜成长，需要钢板温度的上升及火焰照射。将其设置于NOF的输入侧即前段时，虽然通过火焰的照射能够形成一定程度的狗系氧化皮膜，但是因为钢板温度低，所以无法有效率地形成氧化皮膜。相对于此，在NOF后段，因为对NOF中温度上升了的钢板进一步火焰照射，所以能够有效率地形成皮膜。(第一实施方式)本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法，是将含有比!^e更容易氧化的元素的钢板，通过氧化还原法使其镀敷性提高后，再进行熔融镀锌的方法，其中，基于氧化还原法的氧化通过火焰照射进行，这时使钢板通过大火焰照射的氧化区域，在钢板表面以 200 2000A / S的氧化膜成形速度使氧化膜成长。如此，通过火焰照射进行基于氧化还原法的氧化，若这时使钢板通过火焰的氧化区域，则氧化膜成长速度变高，因而能够使氧化膜的膜厚增厚。所以不用使作业线速降低，不用加长氧化炉的炉长就能够增厚氧化膜的膜厚。这时，可以使氧化膜成长速度为 200 2000A / s，据此能够形成充分厚的氧化膜。因此，根据本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法，通过氧化还原法将含有比狗更容易氧化的元素的钢板氧化还原以后，再进行熔融镀锌时，不用使作业线速降低，不用加长氧化炉的炉长，就能够增加通过基于所述氧化还原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。基于所述氧化还原法的氧化之时的氧化膜成形速度为200 2000A/s，与现有技术下的氧化膜成长速度(例如30 50A/s左右)相比是极高的，是急速的氧化膜成长速度。就是说在本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法中，进行基于氧化还原法的氧化时，要在钢板表面急速地使氧化膜成长。还有，氧化膜成长速度为2000A/ s时，氧化膜的厚度在 2000A / s (秒)的速度下形成。该速度在氧化膜形成期间，由于会根据板温的变化和火焰照射的位置不同等发生变化而不恒定，所以主要采用氧化膜急速形成期间的平均值。在本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法中，如所述进行基于氧化还原法的氧化时，因为是在钢板表面以200 2000A / s的氧化膜成形速度急速地使氧化膜成长，所以在达到一定的滞留时间的作业线速度下，就能够使厚的氧化皮膜成长。之所以将钢板表面的氧化膜成长速度设为200 2000A/S，是由于若低于 200A / s时，则不能得到充分的氧化膜厚度，若超过2000A / s，则难以控制氧化膜的厚度，氧化膜厚度的精度降低，氧化膜变得过厚而不能由还原炉还原。若在火焰照射之前使钢板的温度处于超过600°C的温度后，进行所述火焰照射，则能够更确实地使氧化膜成长速度成为200 2000A / s，因而能够形成充分厚的氧化膜。通过燃烧器产生的火焰照射进行所述火焰照射，这时若向燃烧器的燃烧空气中以氧相对于燃烧空气量为超过0体积％、20体积％以下的流量，水蒸气相对于燃烧空气量为超过0体积％、40体积％以下的流量投入氧及/或水蒸气，则能够容易地使氧化膜成长速度处于200 2000A / S之中的高水准，因而能够容易地形成充分厚的氧化膜。图5中显示了板温和氧化皮膜厚度的关系。可知板温高的一方氧化皮膜形成得厚。因此为了使氧化皮膜急速地成长，将板以高温保持很重要。还有，从这一氧化皮膜的急速成长的点出发而优选提高板温，但是在连续作业线上为了确保板的张力，优选使板温处于约850°C以下。在图6中显示没有火焰照射时、进行火焰照射时、在由燃烧器进行的火焰照射时向燃烧器的燃烧空气中添加氧时(富氧化的情况)、在由燃烧器进行的火焰照射时向燃烧器的燃烧空气中添加水蒸气时、及在由燃烧器进行的火焰照射时向燃烧器的燃烧空气中添加氧及水蒸气时，氧化膜厚度的成长比率(氧化膜比例)。还有，在图6中将进行火焰放射时的氧化膜的厚度作为100%显示。该比率所表示的是其越大，氧化膜成长速度越高。与没有火焰照射的情况相比，进行火焰照射时氧化膜成长速度高，与之相比，富氧化的情况下氧化膜成长速度高，此外添加了水蒸气时氧化膜成长速度高，添加了氧及水蒸气的情况下氧化膜成长速度最高。图7中显示氧添加量和水蒸气添加量与氧化膜厚比率的关系。该比率表示的是， 其越大氧化膜成长速度越高。可知通过氧的添加(富氧化)和水蒸气的添加，氧化膜厚度成长，但是若投入到一定程度，则其效果将达到极限。为了在氧和水蒸气的添加上花费经济的费用，使用比达到极致效果的流量少的范围是有效的。从这一点发出，可知如前述优选氧的添加量(流量)相对于燃烧器的燃烧空气量为超过0体积％、20体积％以下，更优选5 10体积％，以及如前述优选水蒸气的添加量相对于燃烧器的燃烧空气量为超过0体积％、40体积％以下。另外，若只进行氧的添加，则有火焰温度上升和火焰长度变短的情况，因向板的传热量改变而板温改变，从而氧化皮膜的成长速度变化。另外，只添加水蒸气时，因为火焰温度降低，所以也有板温的降低导致的氧化皮膜成长速度的降低、和添加水蒸气带来的氧化皮膜成长速度的增加相互抵消的情况。 因此，若以一定的混合比例添加氧和水蒸气，则能够以火焰温度和火焰长度在大体一定的条件使氧化皮膜成长，能够使板温稳定并使之运转。因此，由于相对于氧和水蒸气的添加量以大体一定的比例增加氧化膜成长速度，所以氧化膜厚的控制变得容易。就是说，在添加了一定量的氧和水蒸气的状态下，设定于能够确保一定的氧化膜厚的板温后，通过增减氧、水蒸气的流量能够进行控制规定的氧化膜厚的运转。图8中显示从没有氧化皮膜的状态到使之急速氧化时、和从使氧化皮膜成长 3000A到使之急速氧化时的氧化皮膜的成长速度。氧化膜的成长速度若是膜厚变厚，则成长速度降低，因此可知成长速度会降低。因为氧化带的板温高的一方氧化膜的成长快，所以熔融镀锌设备的退火线以无氧化带或还原带、氧化带、还原带的顺序构成，在该氧化带中，若进行基于氧化还原法的氧化，
7则能够确实地在钢板表面以200 2000A/ S的氧化膜成长速度急速地使氧化膜成长，另外，使这一急速的成长容易，此外使氧化膜成长速度的上长变得容易计量。这时若在无氧化带或还原带在无氧化状态下尽可能使板温处于高温，在氧化带急速地使之氧化而使氧化膜厚形成，则容易实现氧化膜成长速度的上升。将无氧化带作为氧化带使用时，因为氧化皮膜缓缓成长而妨碍氧的扩散，所以不在低温下使之氧化，而是以高温急速地使氧化膜成长，这能够使氧化膜的成长速度提高。同样，为了使氧化膜急速地成长，如前述可以采用使燃烧器的燃烧空气中富氧化和添加水蒸气的方法。使燃烧器的燃烧空气中富氧化和添加水蒸气时，通过使燃烧器的燃烧量一定并使氧和水蒸气的添加浓度变化，能够控制氧化膜厚。本发明的第一实施方式的熔融镀锌设备，在具有退火生产线和熔融镀锌装置的熔融镀锌设备中，所述退火生产线按无氧化带、还原带、氧化带、还原带的顺序构成，在该氧化带中进行基于氧化还原法的氧化。这里作为氧化带的前带的无氧化带，也包括将其作为还原带的情况。利用此熔融镀锌设备，能够确实地完成本前述这样的本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法。在本发明第一实施方式中，通过燃烧器产生的火焰照射来进行基于氧化还原法的氧化时，若设置多个燃烧器并改变进行燃烧的燃烧器的个数，则能够改变火焰的照射宽度， 由此能够改变火焰的照射时间，进行氧化膜厚的控制。若使燃烧器的燃烧量降低则火焰长度变短，因此火焰将照射不到钢板上，氧化皮膜成长速度急速降低。因此，准备多个燃烧器， 即使燃烧器的燃烧量降低，火焰仍会确实地照射到钢板上，通过如此配置燃烧器能够稳定地使氧化皮膜形成。该情况下，连续地使燃烧器的燃烧量降低到火焰的照射效果不会降低的程度，并比设定值小时，通过采用多个燃烧器的一部分灭火的方法，将能够连续地使氧化膜厚度成长。进行基于氧化还原法的氧化时，板温如前述会影响氧化膜厚度(参照图5)。由此可知，若控制板温，则能够控制氧化膜厚度。这样的板温的控制，如前述本发明的熔融镀锌设备这样具有无氧化带或还原带、氧化带、还原带时，例如能够依照如下这样进行。S卩，由氧化带的炉温控制氧化带的燃烧器燃烧量，由此能够控制板温。该情况下， 若使燃烧器的燃烧量降低，则火焰长度变短，火焰照射到钢板上的比例也降低，因此板温在降低的同时氧化皮膜成长速度的降低效果也大。为了减少该效果提高控制性，可以考虑如下的方法。通过控制氧化时的板温而进行，为了控制氧化时的板温，可以让氧化带燃烧器的燃烧量一定，或者采用氧化带前的无氧化带或还原带的炉温，控制氧化带的前带(无氧化带)的加热能力。或者，在氧化带的出口板温或氧化带的后带(还原带)的输入侧板温下， 控制氧化带的前带(无氧化量)的加热能力，如此，通过控制氧化时的板温而进行。也能够组合这些方法控制氧化时的板温。在至今为止的基于氧化还原法的氧化中，有的只是将无氧化带作为氧化带而进行运转，为了控制氧化膜的成长速度还可以进行空气比的控制。另外为了达成板的退火条件还可以控制燃烧量，氧化时的板温不能控制，而通过空气比控制氧化膜厚度，但是在空气比的控制中，因为火焰的状态变化大而效果不稳定。相对于此，可知在本发明中通过在无氧化带的下游设置氧化带，燃烧器的燃烧量大体一定，通过由前带的燃烧量调整向氧化带侵入的板温，从而使氧化皮膜得以控制，如此，火焰的照射状态在一定的状态下由板温控制氧化膜厚度，因此氧化皮膜的厚度稳定。出于各种目地在钢中添加各种元素，钢含有各种元素。在这些元素中是比狗更容易氧化的元素。在本发明中所谓含有比狗更容易氧化的元素的钢是含有这样元素的钢。例如在本发明中，是以含有Si在0. 2%以上、及/或Mn在1.0%以上、及/或Al在0. 以上的钢板为对象。其中特别适合的是以含有Si为0. 2 3. 0重量％、尤其以含有0. 5 3. 0 重量％的高Si钢板为对象。使氧化膜厚度增厚时，认为有加长炉长延长氧化时间的方法，但是因设备的制约， 炉的长度不能太长。另外，在没有设备制约而加长炉长时，在通过其他容易氧化的钢板时还需要使氧化能力降低而设备变大。相对于此，在本发明中因为急速地使氧化膜成长，所以并不用加长炉长，另外不用使作业线速度降低，就能够使厚的氧化皮膜形成。如本发明的情况，在基于氧化还原法的氧化时，作为用于氧化膜急速地使成长的熔融镀锌设备，使用例如图1所示的熔融镀锌设备即可。在此熔融镀锌设备中，钢板S的退火作业线按预热带(预热装置)11、无氧化带(无氧化炉)12、氧化带(氧化炉)13、还原带 (还原炉)14、冷却带(冷却装置)15的顺序构成，在其后部配置有熔融镀锌装置16。S卩，成为在无氧化带12的后部设置氧化带13的结构。图2中显示没有设置这一氧化带的熔融镀锌设备的例子。图4中显示，采用上述图2所示的熔融镀锌设备，在氧化条件下使用其无氧化带12 进行氧化的情况(通常氧化时)下，以及采用上述图1所示的熔融镀备，由其氧化带13 进行急速氧化的情况(急速氧化时)下的氧化膜厚度在炉的长度方向的分布。还有，在此图4中，钢板的行进方向是从图左边向右，表示辊位置的2个箭头之中，右侧的箭头表示处于炉内的辊的位置。如该图4表明，在氧化条件下使用前者的无氧化炉12而进行氧化时(通常氧化时)，因为氧化皮膜缓缓成长，所以在氧化膜厚度正在变厚的时间点上和氧化膜厚度变厚的时间点上，氧化膜与炉内的辊接触。另一方面，在后面的氧化带13使之急速氧化时(急速氧化时)，因为氧化速度快，所以不与辊接触就能够使氧化膜成长。因此，后一情况被认为氧化膜难以剥落。即，在后一情况下，因为是通过在无氧化炉12中以无氧化状态(不使钢板氧化，或者几乎不使之氧化)提高钢板的温度，从而在氧化带剧烈地使之氧化而使氧化膜厚度急速变厚，所以在氧化膜厚度形成前和氧化膜厚刚形成(极薄)的时间点上，即使在炉的中央的辊跟前(左)与辊接触，在氧化带13氧化膜厚正在变厚的时间点上和氧化膜厚变厚的时间点上也很少与辊接触。因此，认为氧化膜的剥落难以发生。另外，在还原炉14 的入口有辊，钢板与辊接触而氧化皮膜有可能剥落。无论如何，在后者(图1所示的)情况下，都可以通过急速氧化增厚氧化膜厚，并减少与辊接触的次数。因此，认为可以降低由辊造成的氧化膜的剥落和因在辊上附着剥落的氧化膜而带来的伤痕的发生频度。上述图2所示的设备为水平作业线的作业线结构。在此，垂直作业线的作业线结构在图3中显示。该图3所示的垂直作业线的情况因为由辊造成的板的曲率大，所以比起上述图2所示的水平作业线的情况，认为氧化膜的剥落更容易发生。如前述，Si含量多的含Si钢板的情况，因为在氧化条件下！^难以氧化，在还原中 Si的稠化变得剧烈，所以需要增厚通过基于氧化还原法的氧化而形成的氧化膜厚度，这一
9倾向和增厚氧化膜厚度的必要性在Si含量为1. 2质量％以上的含Si钢板的情况下尤为显著，此外在Si含量为1. 8质量％以上的含Si钢板的情况下更为显著。本发明第一实施方式的熔融镀锌方法如前述，不用使作业线速降低，不用加长氧化炉13的炉长，就能够增厚通过基于氧化还原法的氧化而形成的氧化膜的膜厚。因此，本发明的第一实施方式的熔融镀锌方法，特别在Si含量为1. 2质量％以上的含Si钢板的情况下采用有用且有价值，此外在Si含量为1. 8质量％以上的含Si钢板的情况下采用更有用更有价值。(第二实施方式)图9是表示本发明的熔融镀锌设备的概要的图，其中通过以上工序，终止了轧制等的钢板S连续地通过本设备而成为熔融镀锌钢板。本设备从钢板S的输入侧到熔融镀锌钢板P的输出侧，按预热装置1、无氧化炉2、氧化炉3、还原退火炉4、冷却装置5及熔融镀锌装置6的顺序连设。氧化炉3设置在无氧化炉2和还原退火炉4之间，被供给到此处的钢板S被预热装置1、无氧化炉2加热并升温，因此如图而成为比较充分的小型结构。在氧化炉3的前段的无氧化炉2中，需要防止钢板S的氧化。在无氧化炉2中有氧化皮膜生成时，如前所述，氧化皮膜的厚度不均一，其后即使在氧化炉3中使氧化皮膜成长，在无氧化炉3中发生的!^e系氧化皮膜的不均一仍会残存，不能取得均一的镀敷性。这了防止这一情况，在本发明中，首先需要使无氧化炉3中的空燃比rl低于1. 0。 Π在1以上时会使氧化皮膜急剧成长。其次，在rl低于1的情况下，由于到达的钢板温度即到达板温t变高而氧化皮膜变厚，因此在本发明的第二实施方式中，需要使空燃比rl与到达板温t(°C )的关系满足下式⑴。[数式1]t ^ -1000Xrl+1750 …(1)另一方面，在无氧化炉2中，需要充分地燃烧并除去附着于钢板S并侵入的轧制油。其以未燃烧的状态残存时，在后段的氧化炉3中也要被除去，但是该情况下，原本是有轧制油的附着状况，将其在无氧化炉2中的燃烧除去的偏差成为不能在氧化炉3中生成均一的氧化皮膜的原因。于是，为了充分燃烧除去轧制油，在本发明中需要使空燃比rl在0.9 以上，使到达的钢板温度t处于t彡4500C。作为本发明的第二实施方式的氧化炉3中的钢板的加热条件，必须将燃烧器的空燃比r2设为1.00以上而使之燃烧、加热。这是由于需要有效率地使钢板的表面氧化。另外，空燃比r2的范围优选处于1. 00 ^ r2 ^ 1. 25。r2 > 1. 25时氧化促进的效果饱和，加热效果也降低，因此不为优选。氧化炉3中的燃烧器的加热，优选将其火焰喷嘴朝向钢板S的上表面及下表面，使火焰直接碰到钢板表面而进行加热的直火加热方式。为了有效率地形成氧化皮膜而需要燃烧器照射，另外为了在钢板的宽度方向上均一地照射燃烧器，可以采用在宽度方向上直线地并列配置多个燃烧配置的方法，但是特别优选采用长口燃烧器。其在节省空间方面也有效。长口燃烧器在钢板行进方向不只一段，通过将数段随机配置，能够更有效率地实施氧化。图10是表示配置在氧化炉中的长口燃烧器的形态的剖面概要图，这里在氧化炉3内的上部和下部配设有通过夹持钢板S而彼此相对的长口燃烧器Al、A2和Bi、B2，其在钢板S的行进方向上邻接2段配置。各长口燃烧器Al、A2及B1、B2如图，具有在钢板S的宽度方向连续延伸的缝式喷嘴n，这些喷嘴η相对于钢板S的上表面及下表面在直角方向上配置。然后，图11显示的是此2段燃烧器带来的实际的钢板的燃烧加热状态的图像，来自缝式喷嘴η的火焰横贯钢板S的宽度方向形成连续的幕状火焰F，以火焰F的前端部直接碰撞钢板表面的加热方式、即直火方式进行加热。在氧化炉3中，通过以所述加热条件并采用基于长口燃烧器带来的直火方式来加热钢板的方法，在无氧化炉2中根据所述的加热条件燃烧除去油的钢板S板温已经成为 450 850°C，能够以短时间(5 20秒)急速且均地地加热到作为目标的板温。此加热的结果是，经过氧化炉的钢板横贯其宽度方向形成了极其均一的系氧化皮膜，在此状态下其被供给到下表面的还原退火炉4中。如此由氧化炉3形成的!^e系氧化皮膜的厚度，根据作为对象的钢板S的Si含量和板厚等也有所变化，不过优选的应该为3000 10000A。即，在低于3000A时，作为阻止 Si向表面扩散、稠化的阻挡层的功能有可能不充分。另一方面，作为超过10000A的厚度， 不但作为阻挡层的功能几乎没变，而且伴有氧化炉中的加热时间变长，使用燃料也增大这样的缺点。所述狗系氧化皮膜的厚度，通过监测氧化炉3的输入侧的板温，由钢种、板厚、作业线速度、氧化炉空燃比、氧化炉输出(燃料、燃烧用空气的供给总量等)进行矫正，能够比较容易地推定，以该值为基础，主要通过调整氧化炉3的输出，能够决定、确保稳定的氧化条件，由此在钢板的长度方向上能够得到稳定的镀敷性。在本发明的第二实施方式中，成为制造对象的镀锌钢板与前述的第一实施方式的钢一样。即，大量含有比狗更容易氧化的元素时有效。例如在本发明中，以含有Si为0. 2% 以上、及/或Mn为1. 0%以上、及/或Al在0. 1 %以上的钢板为对象。其中，特别适于以含有Si为0. 2 3. 0重量％、尤其以含有0. 5 3. 0重量％的高Si钢板为对象。实施例1实施例1主要对应第一实施方式。(例1)一种熔融镀锌设备，其具有按顺序具有预热室、无氧化带、氧化带、还原带的退火作业线；具有熔融锌镀槽及空气擦拭(air wiping)机构的熔融镀锌装置；用于移送钢板的辊，其中，采用水平作业线，按下述这样得到熔融镀锌钢板。将具有C :0. 1质量％、Si :1. 8质量％、Mn :1. 5质量％、余量由狗及不可避免的杂质构成的钢成分的高张力钢板，在预热室中预热到400°C后，由无氧化炉加热至700°C。此后，在氧化炉，用对钢板照射火焰的燃烧器将钢板加热到850°C。这时，燃烧器的燃烧空气的空气比为1. 2。由此在钢板表面使氧化膜成长。该氧化膜成长速度为560A / S，所形成的氧化膜的厚度为5600A。将形成了上述氧化皮膜的钢板投入氢气氛(空气及氢的混合气体，该气体中的氢浓度为15体积％的气氛)的还原炉中，由该还原炉进行还原氧化皮膜的处理后，通过熔融锌镀液中进行熔融镀锌，接着通过空气擦拭将镀敷量调整到50g/mm2，得到熔融镀锌钢板 (No. 1)。还有，进入所述还原炉中的钢板的温度为850°C。还原炉的炉温为900°C。
如所述表明的，由无氧化炉加热钢板至高温，其后，若由氧化炉通过利用燃烧器的火焰照射等加热到更高温度，则能够非常快地增大氧化膜成长速度。(例2)由氧化炉中的燃烧器进行火焰照射时，以相对于燃烧空气量为10体积％的流量向燃烧器的燃烧空气中投入水蒸气，除了这一点以外与例1的情况相同，据此方法得到熔融镀锌钢板(No. 2)。该氧化炉中的氧化带来的氧化膜成长速度为770A / S，据此氧化而形成的氧化膜的厚度为7700A。(例3)由氧化炉中的燃烧器进行火焰照射时，以相对于燃烧空气量为5体积％的流量向燃烧器的燃烧空气中投入氧，除了这一点以外与例1的情况相同的方法得到熔融镀锌钢板 (No. 3)。由该氧化炉中的氧化带来的氧化膜成长速度为620A / S，据此氧化而形成的氧化膜的厚度为6200A。(例4)由氧化炉中的燃烧器进行火焰照射时，以5体积％的流量向燃烧器的燃烧空气中投入氧，并且以10体积％的流量投入水蒸气，除了这一点以外与例1的情况相同的方法得到熔融镀锌钢板(No. 4)。由该氧化炉中的氧化带来的氧化膜成长速度为850A / S，据此氧化而形成的氧化膜的厚度为8500A。(例5)在无氧化炉中加热至600°C，在氧化炉中加热至750°C。由氧化炉中的燃烧器进行火焰照射时，以5体积％的流量向燃烧器的燃烧空气中投入氧，并且以10体积％的流量投入水蒸气。除了这一点以外与例1的情况相同的方法得到熔融镀锌钢板(No. 5)。由该氧化炉中的氧化带来的氧化膜成长速度为180A / S，据此氧化而形成的氧化膜的厚度为 1800A。还有，进入还原炉的钢板的温度为750°c。此还原炉的炉温为800°C (与例1的情况不同)。(例6)由预热室将与例1的情况相同的钢板预热到400°C后，由无氧化炉加热至700°C。 其后，在氧化炉中不通过燃烧器对钢板进行火焰照射，而是通过气氛氧化这样的方法将钢板加热到850°C。由此，在钢板表面使氧化膜成长并形成。该氧化膜成长速度为50A/S，据此氧化而形成的氧化膜的厚度为500A。所述氧化皮膜形成后，根据与例1同样的方法进行还原处理、熔融镀锌，通过空气擦拭进行镀敷量的调整，得到熔融镀锌钢板(No. 6)。(例7)由预热室将与例1的情况相同的钢板预热到400°C后，运转无氧化炉进行氧化，加热至700°C。但是，该无氧化量的燃烧空气比为1.2这样的气氛。因此，由所述无氧化炉进行加热时，钢板被氧化而形成氧化膜。该氧化膜的膜厚为2000A。该氧化膜成长速度为 IOOA / So其后，根据与例1同样的方法，由氧化炉加热到850°C，并进行还原处理、熔融镀锌，通过空气擦拭进行镀敷量的调整，得到熔融镀锌钢板(No. 7)。这时由氧化炉中的氧化带来的氧化膜成长速度为180A / s，由此氧化而形成的氧化膜的厚度为1800A。若将由所述无氧化炉形成的氧化膜的厚度与由氧化炉形成的氧化膜的厚度进行合计，则为3800A。从利用氧化还原法来提高镀敷性的观点出发，此合计厚度很重要。所述无氧化炉及氧化炉中的氧化膜成长速度为130A / s。从防止与辊的接触造成的氧化膜的剥落的观点出发，对于这一氧化膜的剥落来说，虽然此无氧化炉及氧化炉中的氧化膜成长速度也有影响，但是因为在氧化膜比较厚时有问题，所以氧化炉中的氧化膜成长速度的方面很重要。(结果)如此得到的熔融镀锌钢板就其镀敷的特性进行调查。其结果显示在表1中。No. 1 4的情况是，氧化膜成长速度为560 850A / S，所形成的氧化膜的厚度很厚为5600 8500A。因此，能够得到镀敷外观良好的镀锌钢板。No. 5的情况是，氧化膜成长速度为180A / S比200A / s低，所形成的氧化膜的厚度很薄为1800A。因此有点状的不镀发生，得不到良好的镀锌钢板。No. 6的情况是，氧化膜成长速度为50A/ S比200A/ S低，所形成的氧化膜的厚度很薄为500A。因此有点状的不镀发生，得不到良好的镀锌钢板。No. 7的情况是，氧化炉中的氧化膜成长速度为130A / S比200A / s低，所形成的氧化膜的厚度很薄为3800A。因此有点状的不镀发生，得不到良好的镀锌钢板。[表1]
N OSi含量 (%)前氧化氧化气氛还原气氛氧化没成长速度(A /s)氧化没厚度 (A)镀覆外观区分空气比火焰氧水蒸气入板温出板温板温氢11.8X1.2直火无无70035085015%5605600良好实施例21.8X1.2直火无有70085085015%7707700良好实施例31.8X1.2直火有无70085085015%6206200良好实施例41.8X1.2直火有有70085085015%8508500良好实施例51.8X1.2直火有有60075075015%1801800点状小镀比较例61.8X1.2-有有70085085015%50500点状不镀比较例71.8〇1.2直火有有70085085015%1303800点状不镀比较例实施例2实施例2主要对应第二实施方式。在由预热室、燃烧室(N0F室)、直火加热室(氧化炉室)、冷却室构成的纵型燃烧炉中处理钢板试样，对试样进行加热、氧化处理。NOF室作为从钢板宽度方向的基于直喷燃烧器的加热方式，氧化炉室作为从钢板垂线方向表里的基于长口燃烧器的直火加热方式。 燃烧气体中使用COG/Air。在冷却带喷送N2气，从而冷却钢板试样。在试样上安装热电偶， 测定加热、冷却中的钢板温度。试样尺寸为210mm宽X300mm长。进行了加热、氧化处理的钢板试样在冷却后取出，分割成210mmX IOOmm大小，设置在熔融镀敷模拟器上，并实施加热、还原、镀敷处理。一部分试样还实施合金化处理。还原为N2-15%H2气氛。另外，在熔融镀锌钢板制作时镀液为&1-0. 16% Al，在合金化熔融镀锌钢板制作时镀液为ai-0. 13%Α10
13液温任何情况下均为460°C。使用上述装置，使用原板中添加Si的钢，实施氧化、还原、镀敷实验。在氧化时，使 NOF室的空燃比、钢板温度在各种条件下变化。然后，在各NOF条件下，在氧化室中的钢板温度成为 950°C的温度范围在各种温度下使氧化条件变化，如此制作氧化试样。氧化炉室的空燃比为1.10。另一方面，也制作未在氧化室中实施氧化处理的试样。如以上这样制作的试样，设置在熔融镀敷模拟器上，在队-15%!12气氛中以850°C进行60秒还原(一定)后实施镀敷，目视评价各试样上的不镀发生的程度。然后，针对各NOF条件，按以下基准判定不镀是否被稳定防止。〇在任何的氧化炉钢板温度下都没有不镀Δ 在任何的氧化炉钢板温度下不镀都有所降低(不镀发生面积率< 3% )X 在任何的氧化炉钢板温度下都有显著的不镀发生(不镀发生面积率> 3% )此结果归纳在表2中显示。[表2]
权利要求
1.一种熔融镀锌方法，通过氧化还原法使含有比狗更容易氧化的元素的钢板的镀敷性提高后，进行熔融镀锌，其特征在于，在无氧化状态下使所述钢板的温度达到超过600°c 的温度后，通过火焰照射进行基于所述氧化还原法的氧化，这时使所述钢板通过火焰的氧化区域，在钢板表面以200 2000A / s的氧化膜成长速度使氧化膜成长。
2.根据权利要求ι所述的熔融镀锌方法，其特征在于，通过由燃烧器进行的火焰照射进行所述火焰照射，在所述燃烧器的燃烧空气中，投入相对于燃烧空气量为超过ο体积％ 但在20体积％以下的流量的氧及/或相对于燃烧空气量为超过0体积％但在40体积％以下的流量的水蒸气。
全文摘要
本发明的熔融镀锌方法中，是通过氧化还原法使镀敷性提高后，再进行熔融镀锌。按无氧化带、氧化带及还原带的顺序构成熔融镀锌设备的退火作业线，对于含有比Fe更容易氧化的元素的钢板，在所述氧化带中利用火焰照射进行基于氧化还原法的氧化，再在还原带对于此钢板进行还原退火。
文档编号C23C2/06GK102260842SQ20111020933
公开日2011年11月30日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者中村雅哉, 中西良太, 入江广司, 冈本好平, 清水正文 申请人:株式会社神户制钢所