连续式熔融镀锌设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供可靠地防止退火炉内的钢板的表面氧化，并且能够稳定地制造镀敷性优越的镀锌钢板的连续式熔融镀锌设备。具有全辐射管加热方式的退火炉的连续式熔融镀锌设备，具有在对上述退火炉的炉内的氛围气体进行回收并除去水分后使其再次返回炉内的水分除去装置，并且至少在上述退火炉的入口附近的侧壁以及钢板温度成为最高的位置的炉顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁这两点，分别配设对炉内的氛围气体的露点进行测量的露点计、及对炉内的氛围气体进行回收的排出口，并且在上述两点的炉高方向的相反侧的侧壁，配设将用上述水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉内的供给口，由此能够将退火炉内整个区域的氛围气体的露点稳定地控制在-45℃以下且-80℃以上。
【专利说明】连续式熔融镀锌设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及连续式熔融镀锌设备，具体而言，涉及具有全辐射管（all radiant tube)加热方式的退火炉的、适于制造镀敷性优越的熔融镀锌钢板、合金化熔融镀锌钢板的 连续式熔融镀锌设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，在汽车、家电、建筑材料等领域中，广泛使用对原料钢板赋予防锈性的表 面处理钢板，尤其使用熔融镀锌钢板、合金化熔融镀锌钢板（以下，将其总称为"熔融镀锌 钢板"。）。另外，从提高汽车的燃料效率以及提高汽车的碰撞安全性的观点来看，通过使车 身材料高强度化来实现薄壁化，从而为了使车身重量轻型化并且使车身高强度化，高强度 钢板向汽车车身的应用得到扩大。
[0003] 上述熔融镀锌钢板通过以下方式制造，S卩，对钢材进行热轧，并将进行冷轧的薄钢 板为原料，在连续式熔融镀锌设备所附带的退火炉中进行再结晶退火后，实施熔融镀锌处 理，或者进一步对镀敷后的钢板进行合金化处理。
[0004] 在上述连续式熔融镀锌设备所附带的退火炉的加热方式中，存在DFF型（直接加 热型）、N0F型（无氧化型）、全辐射管型等，但近年来，从操作的容易性、难以产生粘着（pick up)、能够以低成本制造高品质的镀敷钢板等理由来看，具备全辐射管加热方式的退火炉的 设备正在增加。
[0005] 另一方面，作为使熔融镀锌钢板高强度化的手段，大多使用使熔融镀锌钢板含有 大量Si、Mn等强化元素从而进行固溶强化的方法。但是，上述Si、Mn等为易氧化性成分，因 此存在显著地损害熔融锌的润湿性（镀敷性）的问题。对于这一点，在现有的DFF型、N0F 型的炉中，在加热炉中积极地对钢板表面进行氧化，而在钢板内部形成内部氧化层，一边抑 制Si、Mn等向钢板表面的稠化一边形成Fe主体的氧化膜后，在还原性氛围下还原后实施镀 敷，从而对镀敷性进行改善（参照专利文献1等）。但是，在全辐射管加热方式的退火炉中 无法设置氧化工序，因此存在无法确保含有Si、Mn等的钢板的镀敷性的问题。
[0006] 作为解决上述问题点的技术，在专利文献2中公开有对于退火炉内温度在600°C 以上的温度域将氛围中的露点控制在_40°C以下，从而抑制钢板表层的内部氧化，制造含有 大量Si、Μη等的高强度熔融镀锌钢板的技术。然而，该技术公开有将露点控制在-40°C以 下，对于其具体的实现手段，公开有利用吸收剂吸收除去炉内的水分之类的方法，但使炉内 氛围气体的露点稳定在_40°C以下是困难的。因此，仅凭专利文献2的技术，存在无法稳定 地制造镀敷性优越的高强度熔融镀锌钢板的问题。
[0007] 此外，作为对炉内氛围气体的露点温度进行控制的技术，在专利文献3中公开有 如下退火炉，即，在将连续地导入的金属薄带在还原性氛围下直接加热，并进行冷却的退火 炉的，炉壁的内设耐火物与外壁铁皮的边界部配设通气管，从而通过该通气管将炉内的气 体排出至炉外，并且附设了在除去所排出的气体中的水分、氧气而净化后将该气体再次供 给于炉内的炉内气体的循环装置。但是，该技术的目的在于，不锈钢用的光亮退火炉的操作 开始时以及维修后的恢复时的调试所需时间的缩短，关于钢板表面的镀敷性的改善未作任 何言及。另外，从炉内以及炉入侧、炉出侧排出的气体，在除去杂质成分后，向冷却带供给， 而未向炉内直接供给。并且，氛围气体从炉内的排出不在耐火物的干燥后（操作时）进行。 并且，虽对排出气体的露点温度进行了测量，但未对炉内的露点温度进行测量。因此，炉内 的露点温度分布不明确。
[0008] 另外，在专利文献4中公开有如下技术，S卩，在利用具有无氧化炉的连续式熔融镀 锌设备制造钢中Si浓度为0. 2?2. Omass%的高强度熔融镀锌钢板的方法中，通过对无氧 化炉的燃烧空气比及还原炉的氛围的露点进行调整来对钢板表面的氧化皮膜厚进行控制， 由此改善镀敷性。虽然该技术公开了对露点进行控制，但只是通过基于无氧化炉及还原炉 的表层氧化还原反应来提高镀敷性的技术，而不是能够应用于不将钢板表层积极地还原的 全辐射管加热方式的炉的技术。
[0009] 另外，在专利文献5中公开有在金属带用连续还原性氛围退火装置中设置具备使 氛围气体循环，并且吸附水分的精炼装置的循环路径。但是，该退火装置的提炼装置的目的 在于，防止薄样板材料与厚样板材料的切换时的金属板表面的着色不良，不是用于对镀敷 性的改善。并且，关于对氛围气体的露点进行控制未作任何研究。
[0010] 专利文献1 :日本特开昭55-122865号公报
[0011] 专利文献2 :日本特开2010-255100号公报
[0012] 专利文献3 :日本特开平04-116127号公报
[0013] 专利文献4 :日本特开平05-271891号公报
[0014] 专利文献5 :日本特开平11-236623号公报
【发明内容】
[0015] 本发明是鉴于现有技术存在的上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种可靠 地防止退火炉内的钢板的表面氧化，由此能够稳定地制造镀敷性优越的镀锌钢板的连续式 熔融镀锌设备。
[0016] 本发明的
【发明者】们为了解决上述的课题而进行了专心研究。其结果发现，为了稳 定地制造镀敷性优越的熔融镀锌钢板，仅将退火炉内温度在600°C以上的氛围气体的露点 控制在-40°C以下是不充分的，而是需要将从退火炉的入口至出口的全部位置的氛围气体 的露点控制在-45°C以下且-80°C以上，由此完成了本发明。
[0017] 即，本发明是一种连续式熔融镀锌设备，具有全辐射管加热方式的退火炉，其特征 在于，具有水分除去装置，该水分除去装置在对上述退火炉的炉内的氛围气体进行回收并 除去水分后使其再次返回炉内，并且至少在上述退火炉的入口附近的侧壁以及钢板温度成 为最高的位置的炉顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁这两点，分别配设对炉内的氛围气体的 露点进行测量的露点计、及对炉内的氛围气体进行回收的排出口，并且在上述两点的炉高 方向的相反侧的侧壁，配设将用上述水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉内的供 给口，由此能够将退火炉内整个区域的氛围气体的露点稳定地控制在-45°c以下且-80°c 以上。
[0018] 本发明的连续式熔融镀锌设备的特征在于，除上述两点之外，在钢板温度成为 600°C的位置中的、最靠近退火炉的入口的炉长方向位置的、炉高中央部的侧壁，还配设对 炉内的氛围气体的露点进行测量的露点计，并且在配设有上述露点计的炉长方向位置的炉 顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁，配设将用水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉 内的供给口。
[0019] 另外，本发明的连续式熔融镀锌设备的特征在于，能够根据由最接近各供给口的 位置的露点计测量的露点，来对从上述供给口供给的氛围气体的流量以及/或者露点分别 进行调整。
[0020] 另外，本发明的连续式熔融镀锌设备的特征在于，能够将上述退火炉内整个区域 的氛围气体的露点控制在_50°C以下且_80°C以上。
[0021] 根据本发明，由于能够将炉内的氛围气体的露点在整个区域内稳定地控制 在-45°c以下，因此能够可靠地防止退火时的钢板表面的氧化，因此能够稳定地提供镀敷性 优越的高品质的熔融镀锌钢板。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是对氛围气体的露点对钢板表面的氧化量带来的影响进行说明的图。
[0023] 图2是对现有的连续式熔融镀锌设备的退火炉部分进行说明的示意图。
[0024] 图3是对本发明的连续式熔融镀锌设备的退火炉部分进行说明的示意图。
[0025] 图4是对本发明的连续式熔融镀锌设备的退火炉部分进行说明的其他的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 图1是对在以600°C以上的温度对钢板进行退火时，氛围气体的露点对钢板表面 的氧化量带来的影响示意性地进行说明的图。氛围气体的露点越高，钢板表面的氧化量越 增加，但若成为某种程度以上，则在钢板表面内部形成氧化层而抑制Si、Μη等向表面的扩 散，从而形成以Fe为主体的氧化层。因此，专利文献1等的现有技术对该Fe主体的氧化层 进行还原，从而确保镀敷性。换句话说，现有技术的氛围气体的露点被设定于图1的高露点 侧。
[0027] 但是，如本发明的熔融镀锌设备那样，附带的退火炉在全辐射管加热方式中，不 存在氧化工序，因此无法通过上述方法对镀敷性进行改善。因此，专利文献2的技术如图 1的左侧所示的那样，与现有技术相反，利用吸收剂除去氛围气体中的水分，使炉内温度在 600°C以上的区域的氛围气体的露点在-40°C以下，从而尽量抑制氧化皮膜的形成，实现镀 敷性的改善。
[0028] 氛围气体的露点取决于氛围气体中所含有的水分量。上述水分除了退火炉内壁的 耐火物、从耐火材料释放的部分之外，还存在从退火炉入口侵入的大气中所含有的部分、吸 附于钢板表面而被带入炉内的部分。前者的从炉内壁释放的水分是在定期修理等过程中敞 开炉时进入炉壁内的水分，伴随着操作时间的经过而逐渐降低。另一方面，从退火炉的入口 带入炉内的水分量，因处理材料、操作条件而大幅变动。因此，根据情况，不仅对退火炉入口 附近的露点带来负面影响，还对钢板温度成为高温促进表面氧化的区域的氛围气体的露点 带来负面影响。
[0029] 然而，在现有的退火炉中，例如，在由加热带与均热带构成的退火炉（以下，包含 加热带、均热带在内称为"退火炉"。）的情况下，对于炉内的氛围气体的露点的测量，只能 如图2所示在加热带以及均热带的大致中央部（图2的D点、E点）设置露点计来进行测 量。并且，根据
【发明者】的调查，在钢板温度在600°C以上时，为了几乎完全地防止Μη以及Si 的表面氧化，需要将氛围气体的露点控制在_45°C以下，这点得到明确。
[0030] 因此，如专利文献2那样，仅将炉内温度在600°C以上的区域的氛围气体的露点控 制在-40°C以下不仅不充分，在引起上述那样的露点的变动时，也无法将露点可靠地维持 在-40°C以下。因此，此时，产生了镀敷皮膜的粘接不良等镀敷不良。
[0031] 因此，本发明为了解决现有技术的上述问题点，其特征在于，在退火炉作为附带设 备设置水分除去装置（精炼机），利用该水分除去装置除去从炉内回收的高露点的氛围气 体中所含有的水分而形成低露点后，将氛围气体再次供给于退火炉内，从而能够将退火炉 内整个区域的氛围气体的露点可靠地控制在-45°c以下。
[0032] 具体而言，本发明的连续式熔融镀锌设备如图3所示，在退火炉至少设置一台水 分除去装置，并且，至少在退火炉的入口附近的侧壁（图3的A点）以及钢板温度成为最高 的位置的炉顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁（图3的B点（炉顶侧的例子））两点，设置对 炉内氛围气体的露点进行测量的露点计、以及用于对炉内的高露点的氛围气体进行回收并 送往上述水分除去装置的排出口，并且，在上述两点的炉高方向相反侧的侧壁（图3的A' 点以及B'点），配设将利用水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉内的供给口。
[0033] 此处，在退火炉内的钢板温度成为最高的位置（图3的B点）设置露点计及氛围 气体的排出口的理由在于，因为钢板温度越高钢板表面的氧化越被促进，因此需要将钢板 温度成为最高的位置的露点可靠地形成在_45°C以下，在由露点计测量的氛围气体的露点 高的情况下，迅速地对氛围气体进行回收，使从后述的供给口供给于炉内的低露点的氛围 气体早期流入钢板温度成为最高的位置。
[0034] 此外，上述钢板温度成为最高的位置通常处在从均热带即将向冷却带过渡的均热 带出口附近。因此，如图3那样，在均热带出口处于炉高方向的炉顶侧时，优选将露点计及 排出口设置于图3的B点侧，相反在均热带出口处于炉高方向的炉底侧时，优选将露点计及 排出口设置于图3的K点侧，但也可以相反。
[0035] 另外，在退火炉的入口附近（图3的A点）设置露点计及氛围气体的排出口的理 由如下。即，1)因为无法完全地防止高露点的外部空气从退火炉的入口的侵入，以及吸附 于钢板表面的水分等与钢板一同被带入炉内，从而退火炉的入口附近的氛围气体必然成为 高露点，因此对上述的气体迅速地进行回收，从而防止水分向炉内的其他区域扩散。另外， 2)因为若不预先从退火炉的入口将氛围气体的露点控制在_45°C以下，则很难将上述的钢 板温度成为最高的位置的氛围气体的露点稳定地控制在_45°C以下。
[0036] 另外，在设置有上述露点计及氛围气体的排出口的两点位置的炉高方向相反侧 (图3的A'点以及B'点），设置将利用水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉内 的供给口的理由在于，若氛围气体的供给口在排出口附近，则存在已供给的低露点的气体 直接被排出的担忧，以及通过从与排出口的炉高方向的相反侧向炉内供给氛围气体，由此 在炉内形成氛围气体的流动，防止炉内的氛围气体的滞留，从而使炉内整体形成低露点。
[0037] 此外，钢板表面的氧化在钢板温度在600°C以上时显著地进行，因此该温度域的露 点需要特别严格地进行管理。但是，退火周期、特别是退火温度因钢板的钢材种类（成分）、 制品板所要求的机械特性而变化，因此钢板温度成为600°C以上的炉内区域也伴随与此变 化。因此，在本发明中，为了将钢板温度成为600°C的位置的露点可靠地控制在-45°C以下， 优选如下。即，在钢板最初升温的退火周期，在钢板温度成为600°C的炉长方向位置，即钢 板温度成为600°C的位置中的、最靠近退火炉的入口的炉长方向位置的炉高中央部的侧壁 (图3的C点）设置露点计，在从上述露点计分离0. 5m以上且5m以下的位置、例如配设了 上述露点计的炉长方向位置的炉顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁（图3的C'点）设置氛 围气体的供给口，根据由上述露点计测量的氛围气体的露点，对利用水分除去装置而形成 了低露点的氛围气体的供给量进行调整。由此，能够将钢板温度成为600°C以上的区域的炉 内氛围的露点，可靠地控制在-45°C以下。
[0038] 此外，对于本发明的设置于退火炉的水分除去装置而言，从将退火炉内整个区域 的露点形成在-45°C以下的必要性来看，优选能够将水分除去后的氛围气体的露点形成 在-60°C以下。若高于_60°C，则很难将炉内氛围气体的露点形成在_45°C以下。另外，在图 3中示出了水分除去装置为一台的例子，但也可以设置多台。
[0039] 另外，从设置于图3的A'点、B'点以及C'点的各氛围气体的供给口向炉内供 给的氛围气体，优选根据在与上述A'点、B'点以及C'点对应的最接近位置的A点、B点 以及C点计测的露点，对从供给口供给的氛围气体的流量以及/或者露点温度分别进行控 制。例如，优选在水分除去装置为一台的情况下，以各露点计设置位置的氛围气体的露点温 度成为-45°C以下的方式对各供给口的氛围气体的流量分别进行调整，另外，在水分除去装 置为多台的情况下，以各露点计设置位置的氛围气体的露点温度成为_45°C以下的方式对 各供给口的氛围气体的流量以及/或者露点分别进行调整。此外，从几乎完全地防止Si、Mn 的表面氧化的观点来看，优选将退火炉内整个区域的露点温度控制在_50°C以下。此外，若 将退火炉内整个区域的露点温度以超过_80°C的方式降低，则精炼机的设备变得巨大，从而 运转成本也显著地增加，因此形成为_80°C以上。
[0040] 另外，在上述说明中，虽示出了设置有实施本发明时所需的最小限度的露点计、以 及氛围气体的排出口、供给口的例子，但例如如图4所示，当然也可以设置于上述以外的位 置。但是，在该情况下，考虑炉内的气体的流动，需要使气体不滞留、或者使已供给的气体不 立刻被排出。另外，在图2?图4中作为退火炉以纵式炉为例进行了例示，但也能够在横式 炉（水平炉）中应用本技术。
[0041] 实施例
[0042] 使用将露点计设置于退火炉的加热带以及均热带的中央部来将炉内氛围气体的 露点温度管理在_40°C以下的具有图2所示的退火炉的熔融镀锌设备（比较例），以及在上 述图2的设备的退火炉的入口附近的侧壁以及钢板温度成为最高的位置的炉顶侧端部附 近的侧壁这两点，分别配设对炉内的氛围气体的露点进行测量的露点计及对炉内的氛围气 体进行回收的排出口，并且在上述两点的炉高方向相反侧的侧壁，配设将用上述水分除去 装置除去了水分的氛围气体供给于炉内的供给口，并且在钢板温度成为600°C的炉长方向 位置的炉高中央部的侧壁配设露点计，在配设了上述露点计的炉长方向位置的炉顶侧部附 近（0. 5?5m)的侧壁配设供给口，来将炉内氛围气体的露点温度管理在-45°C以下的具有 图3所示的退火炉的熔融镀锌设备（发明例），按照工序制造熔融镀锌钢板，对退火炉的均 热带中央部（图2、图3的E点）的露点的平均值及其偏差（标准偏差）以及镀敷不良的产 生率进行了调查。其中，所谓上述镀敷不良是指钢板与镀敷覆膜的粘接性降低、或者润湿性 降低而成为钢板表面未被镀敷覆膜覆盖的状态等，另外，所谓不良率是指以产生了上述镀 敷不良的量相对于全钢板处理量的比例表示的不良产生率（％ )。
[0043] 表 1
[0044]
【权利要求】
1. 一种连续式熔融镀锌设备，具有全辐射管加热方式的退火炉，其特征在于， 具有水分除去装置，该水分除去装置在对所述退火炉的炉内的氛围气体进行回收并除 去水分后使其再次返回炉内，并且 至少在所述退火炉的入口附近的侧壁以及钢板温度成为最高的位置的炉顶侧或者炉 底侧端部附近的侧壁这两点，分别配设对炉内的氛围气体的露点进行测量的露点计、及对 炉内的氛围气体进行回收的排出口，并且， 在所述两点的炉高方向的相反侧的侧壁，配设将用所述水分除去装置除去了水分的氛 围气体供给于炉内的供给口， 由此能够将退火炉内整个区域的氛围气体的露点稳定地控制在-45°c以下且-80°c以 上。
2. 根据权利要求1所述的连续式熔融镀锌设备，其特征在于， 除所述两点以外，在钢板温度成为600°C的位置中的、最靠近退火炉的入口的炉长方向 位置的、炉高中央部的侧壁，还配设对炉内的氛围气体的露点进行测量的露点计，并且 在配设有所述露点计的炉长方向位置的炉顶侧或者炉底侧端部附近的侧壁，配设将用 水分除去装置除去了水分的氛围气体供给于炉内的供给口。
3. 根据权利要求1或2所述的连续式熔融镀锌设备，其特征在于， 能够根据由最接近各供给口的位置的露点计测量的露点，来对从所述供给口供给的氛 围气体的流量以及/或者露点分别进行调整。
4. 根据权利要求1或2所述的连续式熔融镀锌设备，其特征在于， 能够将所述退火炉内整个区域的氛围气体的露点控制在_50°C以下且_80°C以上。
【文档编号】C23C2/00GK104204240SQ201380017076
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年4月6日
【发明者】佐藤伸行 申请人:杰富意钢铁株式会社