CN101522936B - 合金化热浸镀锌系钢板的制造设备以及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可对应于钢种、镀层附着量以及其他的外在要因的突然变化，总是以最佳的制造条件制造合金化热浸镀锌系钢板的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，本发明的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备(1)具有对从快速加热炉6中退出、进行通板的钢板I进行保热和冷却中的至少任一项的保热冷却兼用炉(7)。另外，以能够改变将钢板I用保热手段21保热于保热温度500℃～650℃的保热区域15和将钢板I用喷射喷嘴22以5℃/秒以上的平均冷却速度冷却的冷却区域16的在炉内的比率的方式构成保热冷却兼用炉(7)。

Description

合金化热浸镀锌系钢板的制造设备以及制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过将钢板浸渍于镀浴中后，与镀浴接续地进行合金化处理，来制造合金化热浸镀锌系钢板的制造设备以及用于该设备的合金化热浸镀锌系钢板的制造方法。
背景技术
在使用合金化热浸镀锌系钢板的制造设备来制造合金化热浸镀锌系钢板时，首先，使钢板浸渍于在镀浴槽内充满了440～480℃的熔融锌的镀浴内之后，通过由气体擦拭喷嘴向钢板的两面喷射气体，来调整钢板表面的镀层附着量。接着，将在调整附着量时被冷却到400～460℃左右的钢板在合金化炉内再次加热到480～650℃左右，使钢板中的铁与附着的锌反应，得到铁-锌合金镀层钢板。一般地，合金化热浸镀锌系钢板的合金层，主要由滑动性差的ζ相、滑动性优异的δ1相、密着性差的Γ相构成，优选得到以滑动性和密着性优异的δ1相为主体的合金层。
已知由合金化反应产生的合金相，根据钢板温度而不同，钢板的滑动性和密着性优异的δ1相可在490～650℃附近得到。以往的合金化热浸镀锌系钢板的制造方法，通过将钢板在合金化设备的合金化炉(即，加热带)中加热而升温至490～650℃，但由于加热速度慢，因此在升温过程中在470～490℃(一般地称为ζ相生成温度)保持较长时间。因此，采取了在钢板表面先生成大量的ζ相，然后该ζ相转变成δ1相的过程。该情况下，钢板表面的合金晶体形状，由来于ζ相的针状晶为主体，在该较大的针状晶的表面存在相变了的小的柱状晶的δ1。该钢板表面，与以ζ相为主体的表面相比，滑动性优异，但与在490～650℃的温度区直接生成的δ1柱状晶为主体的表面相比，滑动性差，因此不优选。
另外，在使钢板在位于合金化设备的中途或出口的保热带结束合金化反应的过程中，以往利用大气进行冷却，但由于冷却速度慢，因此合金层表面发生δ1化后冷却时，合金层下部发生Γ相化，合金层与钢板的密着性恶化。相反地，若快速地冷却钢板使得合金层下部不进行Γ相化，就会产生表面的未合金化，不能够得到最佳的δ1为主体的合金层。
为了解决上述的问题，作为抑制合金层表面的ζ相生成、以及合金层与钢板的界面的Γ相生成的技术，研究了合金化设备的合金化炉(即，加热带)使用感应加热炉等来提高升温速度的方法、提高保热后的冷却速度的方法、适当控制镀层附着量的方法、或者适当控制镀浴中以及镀层中的Al浓度的方法等。
例如，在日本专利第3,400,289号公报中，作为适用于具备固定型的保热带和固定型的冷却带的以往公知的合金化设备的最佳条件的一例，公开了将钢板以30℃/秒以上的升温速度加热，在470～510℃保持，以30℃/秒以上的冷却速度冷却到420℃以下的制造条件。另外，日本专利第2,848,074号公报公开了改换移动型的保热带和移动型的冷却带，使加热曲线可变的合金化设备的技术。此外，日本特开平5-156419号公报公开了具有切换保热和冷却的炉的合金化设备的技术。另外，日本特开昭63-121644号公报公开了具有在同一区域内利用加热气体进行保热和利用冷却气体进行冷却的炉的合金化设备的技术。此外，日本特开平2-122058号公报公开了具有在钢板的进入侧设有具有加热气体供给口的保热区域、且冷却也在该保热区域中进行的炉的合金化设备的技术。具体地讲，将该保热区域分割成多个区，在各区的交接处设置排出区内气氛的排气管道，并且在各区内设置冷却装置，在各区内选择性地进行保热和冷却。
发明内容
然而，在实际制造工艺中，由于制造规格参数等的外因，最佳的保热温度和保热时间经常变动，因此应用日本专利第3,400,289号公报所记载的制造条件的具有固定型的保热带和固定型的冷却带的以往公知的合金化设备，在应该使合金化反应结束的最佳点开始冷却较难，实质上难以维持最佳的制造条件。
另一方面，在日本专利第2,848,074号公报中记载的具有移动型的保热带和移动型的冷却带的合金化设备的情况下，虽然可相应于变动的最佳的制造条件来移动保热带以及冷却带，但是将保热炉和冷却炉二者切换需要时间，因此对制造程序给予巨大的制约，其应用较困难。
另外，虽然日本特开平5-156419号公报中公开了具有可将保热和冷却进行切换的炉的合金化设备，但关于其构成以及功能等的详细情况完全没有记载，对于对保热和冷却进行切换时的应答性，与日本专利第2,848,074号公报同样地需要时间，可以考虑到其应用较困难。
另外，虽然日本特开昭63-121644号公报中公开了在同一区域内利用加热气体进行保热和利用冷却气体进行冷却的炉子，但是例如利用加热气体进行保热之后，利用冷却气体进行冷却的场合，由于没有加热气体的排气装置，因此在区域内加热气体和冷却气体混合，难以充分冷却。另外，虽然日本特开昭63-121644号公报中记载有：在该进行保热和冷却的区域内に交替地配置电感应加热装置和气体冷却装置，来实现保热和冷却的功能，但是关于其构成等的详细情况完全没有记载，关于对保热和冷却进行切换时的应答性，可以考虑到需要时间，其应用较困难。
此外，虽然日本特开平2-122058号公报中公开了具有多个选择性地进行保热和冷却的区的炉子，但是用于保热的加热气体的供给口，只在保热区域的进入侧设置，即相对于多个区，只设置一个，因此难以在各保热区充分地进行保热。另外，由于加热气体的供给口设置于保热区域的进入侧，因此不能够施行进行钢板的冷却之后进行保热的处理。而且，在各区中进行冷却之后进行保热的场合，区内的气氛的变更花费时间，应答性差，其应用较困难。另外，由于区长度只能以区段长度单位改变，因此区长度的可变性较低，由于在区之间设置了区分割构件，因此用于保热的加热气体被区分割构件遮挡，保温性降低。
本发明的目的是，鉴于上述课题，提供能够对应于钢种、镀层附着量、以及其他的外在要因的突然变化，总是以最佳的制造条件制造合金化热浸镀锌系钢板，能够比以往容易地制造高品质、滑动性和密着性优异的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备以及制造方法。
为了达到上述目的，本发明者们对于锌系镀层合金化机理以及锌系镀层合金化设备及其操作广泛地进行了研究。由此得到以下的见解。
作为制品规格参数给出的、成为使合金化条件变化的外在要因的主要的规格参数是a)镀层附着量、b)钢种(母材成分)、c)镀浴成分、d)其他。首先是关于「a)镀层附着量」，镀层附着量多时，需要延长使Fe分向锌镀层中扩散的保热时间、或提高使其扩散的保热温度。镀层附着量少时，与此相反。
其次是关于「b)钢种(母材成分)」和「c)镀浴成分」，母材成分中C、P、Mn等多时、或镀浴成分中Al多时，Fe分向锌镀层中的扩散较慢，因此需要延长使Fe分向锌镀层中扩散的保热时间、或提高使其扩散的保热温度。上述C、P、Mn等以及Al等的成分少时，与此相反。另外，根据钢种，通过最初的加热，使适量的Fe分进入到合金层中之后立即冷却，防止由过剩的Fe分的进入引起的外观不良，并保持适当温度，由此可形成δ1相为主体的合金层。
上述「a)镀层附着量」和「b)钢种(母材成分)」，根据制品规格参数的变化，有时必须从生产线的中途较大地突然地变更。该场合下，若不进行应答性良好的切换，就会大大地产生材料利用率降低。但是，「c)镀浴成分」基本不会在制造中途突然地变更。
作为上述「d)其他」，例如，可举出：由于镀层钢板制造线与退火生产线等接续，因此与上述「a)镀层附着量」、「b)钢种(母材成分)」以及「c)镀浴成分」完全无关，制造条件(特别是通板速度)变更的情况等。
为了调整Fe分向锌镀层中的扩散，可考虑调整保热温度、保热时间。首先，利用保热温度进行扩散的调整时，使用应答性高的加热炉来广泛地进行。可是，保热温度为高温时，有时发生外观不良，保热温度为低温时有时生成ζ相，因此有时不能适当地应对。在利用保热时间来进行扩散的调整时，可考虑调整通板速度的方法和改变保热炉的炉长的方法。此时，若采用调整通板速度的方法，则会影响到生产量，或超过由制造设备中的其他的要因导致的速度极限，因此由此进行的调整范围狭窄。作为改变保热炉的炉长的方法，有上述日本专利第2,848,074号公报的案例，但如已述的那样，应答性差，无效率。
鉴于以上的情况，根据本发明，可提供一种合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其是在将钢板浸渍于镀浴中之后，进行合金化处理的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，具有：设置于镀浴槽的上方的、具有30℃/秒以上的升温速度和500℃以上的到达温度的加热能力的快速加热炉；设置于上述快速加热炉的上方的、对从上述快速加热炉中退出的钢板进行保热和冷却之中的至少任一项的保热冷却兼用炉，上述保热冷却兼用炉，由具有将钢板保热于500℃～650℃的保热装置的保热区域以及具有将钢板以5℃/秒以上的平均冷却速度冷却的冷却装置的冷却区域构成，可任意地设定炉内的两区域的长度的比率，并且，可任意地设定上述保热区域和冷却区域的配置构成。
根据本发明，合金化热浸镀锌系钢板制造设备具有可任意地设定保热区域和冷却区域的在炉内的比率，并且，可任意地设定保热区域和冷却区域的配置构成的保热冷却兼用炉，因此可在炉内设定将钢板保热的保热区域和将钢板冷却的冷却区域，并且设定保热区域和冷却区域的配置构成。特别是在制造合金化热浸镀锌系钢板时，对应于钢种、镀层附着量、以及其他的外在要因的突然变化，适当设定将加热了的钢板保热的保热带和进行冷却的冷却带的区域，并且适当设定保热区域和冷却区域的配置构成，可施行例如将钢板在保热后冷却、或者相反地在冷却后进行保热这一处理步骤，能够总是以最佳的制造条件制造合金化热浸镀锌系钢板。
上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，也可以在上述保热冷却兼用炉内，沿钢板的通板方向交替地配置有在进行通板的钢板的两面对向配置的至少一对上述保热装置、和在进行通板的钢板的两面对向配置的至少一对上述冷却装置。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，上述冷却装置可以是由喷射喷嘴将冷却介质喷射至钢板上的冷却装置。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，也可以上述喷射喷嘴被构成为其喷射口能够以与钢板的板横向平行的轴为中心旋转，处于上述保热区域与上述冷却区域的边界的上述喷射喷嘴，能够将冷却气体垂直地喷射至钢板上，形成气流壁。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，上述保热装置可以具有对钢板进行热风加热的送风装置。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，上述保热装置可以在上述送风装置的下游侧具有排气装置。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，上述保热装置可以是对钢板进行辐射加热的辐射加热装置。
上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，在上述保热冷却兼用炉内，可以在该保热冷却兼用炉的上部和/或可成为上述保热区域与上述冷却区域的边界的部位设置有排气口。
在上述合金化热浸镀锌系钢板的制造设备中，可以在上述快速加热炉与上述保热冷却兼用炉之间配置有将钢板保热于500℃～650℃的保热专用炉。
根据另一方案的本发明，可提供一种合金化热浸镀锌系钢板的制造方法，其中，使用上述的制造设备，将钢板浸渍于镀浴中后，进行合金化处理。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备1的构成图。
图2是保热冷却兼用炉7的立体图。
图3是被设定为保热冷却兼用炉7具有保热区域15和冷却区域16两者时的从保热冷却兼用炉7的侧面来看的截面模式图。
图4是被设定为保热冷却兼用炉7只具有保热区域15而不具有冷却区域16时的从保热冷却兼用炉7的侧面来看的截面模式图。
图5是从本发明的第2实施方式所涉及的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备1具有的保热冷却兼用炉7的总体构成的侧面来看的截面模式图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。另外，在本说明书及其附图中，对于实质上具有相同的功能构成的要素，附带相同的符号，从而省略重复的说明。
图1是本发明的实施方式所涉及的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备1的构成图。如图1所示，制造设备1具有下述构成：在镀浴槽2的铅直方向上方，从下面起依次配置了气体擦拭喷嘴5、快速加热炉6、保热冷却兼用炉7以及冷却炉8。在镀浴槽2内，充满了作为镀浴10的、440～480℃的熔融锌镀浴等。制造设备1，如图1的箭头所示，被构成为：使钢板I以规定的倾斜角度从上方向下方进入到镀浴槽2内，浸渍于镀浴10中后，通过设置于镀浴槽2内的支持轮11的导向，使钢板I向铅直方向上方(即，通板方向)行进，使其从镀浴10中退出，依次从气体擦拭喷嘴5、快速加热炉6、保热冷却兼用炉7以及冷却炉8通过，由此将通过的钢板I进行合金化处理。
气体擦拭喷嘴5，被构成为：在从镀浴10中退出、进行通板的钢板I的两面对向配置，通过向钢板I的两面喷射气体，来调整附着于钢板I的表面的镀层的附着量。
快速加热炉6，由感应加热炉和/或燃烧器加热炉构成。在本实施方式中，快速加热炉6具有能够将钢板I以30℃以上/秒的升温速度加热，使钢板I达到500℃以上的到达温度的加热能力。
冷却炉8被构成为：在该炉内，沿钢板I的通板方向具有多个在钢板I的两面对向配置的喷嘴(未图示)，对于从保热冷却兼用炉7退出的钢板I，由这些喷嘴喷射冷风，由此将钢板I冷却。另外，由喷嘴喷射的，除了冷风以外，也可以是薄雾(mist)或浓雾(fog)等。
图2是保热冷却兼用炉7的立体图。图3是从保热冷却兼用炉7的侧面来看的截面模式图。
保热冷却兼用炉7，如图2所示，被构成为：钢板I在具有开放的上下面的长方体形状的主体20内沿铅直方向向上通过。在主体20内，如图3所示，沿通板方向设置有8对的在进行通板的钢板I的两面对向配置的、可将钢板I从两面辐射加热的保热装置21。另外，在主体20内，沿通板方向设置有8对的在钢板I的两面对向配置的、可向钢板I的两面喷射冷却气体的喷射喷嘴22，在喷射喷的下游侧、主体20的上部，形成有将主体20内的气氛排出的排气口43。在本实施方式中，保热装置21的各对与喷射喷嘴22的各对，沿通板方向以规定间隔交替地配置。另外，在本实施方式中，作为保热装置21，使用了电加热器，作为喷射喷嘴22，使用了扁形喷嘴(flat nozzle)。
保热装置21，对向配置的各对都能够个别地控制其保热动作。由此使保热装置21的各对个别地工作或停止，能够对将钢板I加热并保热的保热状态、和停止钢板I的加热的停止状态进行切换。
喷射喷嘴22被构成为：通过使其喷射口，以与钢板I的板横向平行的轴为中心旋转，能够调整喷射冷却气体的喷射方向。由此，能够将喷射喷嘴22的喷射方向设定成与钢板I的面垂直(即，使喷射方向为水平方向)、或设定为相对于钢板I的面倾斜(即，使得喷射方向相对于水平方向倾斜)。喷射喷嘴22，对向配置的各对都能够个别地控制冷却气体的喷射动作。由此，将喷射喷嘴22的各对的喷射方向个别地设定，而且使各对个别地工作或停止，可将向钢板I喷射冷却气体的喷射状态、和使喷射喷嘴22的喷射停止的停止状态进行切换。
保热冷却兼用炉7具有：可根据进行合金化的钢板I的钢种、镀层附着量以及通板速度(也成为线速度)等的合金化条件，改变在快速加热炉6侧(即，钢板I的进入侧)将钢板I进行保热的保热区域15、与在冷却炉8侧(即，钢板I的出来侧)将钢板I进行冷却的冷却区域16的比率的构成。保热区域15，通过在使从保热冷却兼用炉7的进入侧沿通板方向连续的保热装置21工作、成为保热状态的同时，使位于成为保热状态的保热装置21的上游(即，铅直方向下方)的喷射喷嘴22全部停止、成为停止状态来设定。与此相对，冷却区域16，通过在使其余的全部的保热装置21停止、成为停止状态的同时，使其余的全部的喷射喷嘴22工作、成为喷射状态来设定。
具有以上的构成的保热冷却兼用炉7，被构成为：可在保热区域15将通过的钢板I保热为保热温度500℃以上，并且可在冷却区域16将通过的钢板I以5℃/秒以上的平均冷却速度冷却。
用图1～图3说明采用如以上那样构成的本发明的实施方式所涉及的制造设备1来制造合金化热浸镀锌系钢板的方法。
首先，如图1所示，将钢种A的钢板I沿箭头方向以通板速度B进行通板，使其浸渍于镀浴槽2内的镀浴10中后，使其向铅直方向上方行进，并从镀浴10退出。使从镀浴10退出的钢板I进入气体擦拭喷嘴5的处理区域，向钢板I的两面喷射气体，将附着于钢板I的表面的镀覆金属吹掉，由此将钢板I的镀层附着量调整为C。
接着，使钢板I从气体擦拭喷嘴5的处理区域退出，使其进入快速加热炉6中。然后，在快速加热炉6内一边使钢板I通过，一边将钢板I以30℃/秒以上的升温速度加热，使钢板I达到500℃以上，优选达到650℃以下的到达温度。
然后，在快速加热炉6中，钢板I达到规定温度之后，使钢板I从快速加热炉6退出，使其进入到保热冷却兼用炉7中。另外，保热冷却兼用炉7，基于钢板I的钢种、通板速度以及镀层附着量等的制造条件而预先设定，使得保热区域15和冷却区域16的比率为最佳。例如，钢板I在钢种A、通板速度B、镀层附着量C这一制造条件下制造热浸镀锌系钢板时，如图3所示，在保热冷却兼用炉7的下侧(上游侧)将钢板I保热，在保热冷却兼用炉7的上侧(下游侧)将钢板I冷却较适宜，对于这一情况进行详细叙述。
在该场合下，保热冷却兼用炉7内的处于下侧(上游侧)的保热区域15的4对保热装置21被设定为保热状态(在图3中，采用斜线表示保热状态)，而处于上侧(下游侧)的冷却区域16的4对保热装置21被设定为停止状态。并且，保热冷却兼用炉7内的处于上侧(下游侧)的冷却区域16的5对喷射喷嘴22被设定为喷射状态(在图3中，采用虚线箭头表示喷射状态)，而处于下侧(上游侧)的保热区域15的3对喷射喷嘴22被设定为停止状态。
如上所述，在设定了保热区域15和冷却区域16的比率的保热冷却兼用炉7内，一边使钢板I以通板速度B进行通板，一边在钢板I在保热区域15行进期间采用4对保热装置21将钢板I进行辐射加热，保热于保热温度500℃～650℃。接着，使钢板I从保热区域15行进至冷却区域16中，在钢板I从冷却区域16行进的期间，一边以通板速度B进行通板，一边由5对喷射喷嘴22朝向钢板I喷射冷却气体，以5℃/秒以上的平均冷却速度冷却。
然后，使其从保热冷却兼用炉7退出，并进入到冷却炉8中。在冷却炉8内，一边使钢板I以通板速度B通过，一边使用喷嘴(未图示)喷射冷风、薄雾或浓雾，将钢板I冷却。通过以上的一系列的合金化处理，可由钢种A的钢板I制造具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。
另外，如图3所示，在保热冷却兼用炉7设定成具有保热区域15和冷却区域16两者的情况下，将在构成冷却区域16的喷射喷嘴22的所有对之中的、在通板方向上最靠保热区域15侧(即，处于保热区域15与冷却区域16的边界)的喷射喷嘴22的对进行设定，使得其喷射方向与钢板I的面垂直(即，与水平方向平行)。由此，在保热区域15与冷却区域16的边界，由喷射喷嘴22喷射的冷却气体，如气帘那样在保热区域15与冷却区域16之间形成气体壁，防止保热区域15侧的加热了的气氛进入到冷却区域16侧。另一方面，构成冷却区域16的其余的喷射喷嘴22的对，以其喷射方向相对于钢板I的面朝向通板方向(即铅直方向)(即，相对于水平方向，向上倾斜)的方式设定。由此，可形成冷却区域16的气氛(包含冷却气体)沿钢板I的通板方向行进，并从保热冷却兼用炉7与冷却炉8的排气口43之间退出到外部的流体，内部的压力被保持为一定。另外，为了保持为规定的内部压力，排气口43至少形成于保热冷却兼用炉7的上部或可成为保热区域15与冷却区域16的边界的部位也可以。
在以上所述中，关于保热冷却兼用炉7的保热区域15和冷却区域16的配置，对将钢板I在保热后进行冷却的情况进行了叙述，但根据钢种，有时优选设定成在加热后立即冷却，然后进行保热，形成δ1相为主体的锌镀层(未图示)。在该场合，例如，保热冷却兼用炉7的下侧(上游侧)，用喷射喷嘴22进行钢板I的冷却，上侧(下游侧)采用保热装置21进行钢板I的保热。
在以上所述中，关于保热冷却兼用炉7，对保热冷却兼用炉7具有保热区域15和冷却区域16这两者的情况进行了说明，但也可以设定成只具有保热区域15和冷却区域16中的任一方。图4是作为其一例，从基于钢种D、通板速度E、以及镀层附着量F这一制造条件设定成只具有保热区域15的保热冷却兼用炉7的侧面来看的截面模式图。该场合下，如图4所示，在保热冷却兼用炉7的保热装置21全部被设定为保热状态的同时，喷射喷嘴22全部被设定为停止状态。
根据以上的第1实施方式，在由钢板I制造合金化热浸镀锌系钢板时，基于钢板I的钢种、通板速度以及镀层附着量等的制造条件，改变在保热冷却兼用炉7内的保热区域15和冷却区域16的比率，将合金化处理中的保热过程以及冷却过程相应于制造条件设定为最佳，因此能够不发生未合金化部分而降低ζ相以及Γ相，适当地制造以δ1相为主体的高品质的合金化热浸镀锌系钢板。而且，通过个别地控制在保热冷却兼用炉7内沿通板方向交替地配置的保热装置21以及喷射喷嘴22，将在保热冷却兼用炉7内的保热区域15和冷却区域16的比率变换，变换的应答性变高，相应于各制造条件的保热区域15和冷却区域16的比率的变换，能以比以往短的时间完成，能够立即开始合金化热浸镀锌系钢板的制造，因此应用非常容易。
而且，如图3所示，在构成冷却区域16的喷射喷嘴22的对之中，在通板方向上最靠保热区域15侧的喷射喷嘴22的对的冷却气体的喷射方向，被设定为与钢板I的面垂直，由此，在保热冷却兼用炉7具有保热区域15和冷却区域16这两者时，由最靠保热区域15侧的喷射喷嘴22的对喷射的冷却气体，在保热区域15和冷却区域16之间以与气帘相同的原理形成气流壁，降低保热区域15和冷却区域16的温度干扰，可提高各自的保热效果以及冷却效果。而且，通过形成在冷却区域16中其气氛(包含冷却气体)沿钢板I的通板方向行进，并从保热冷却兼用炉7和冷却炉8之间退出到外部的流体，将钢板I冷却，使温度上升了的冷却气体退出，能够总是用低温的冷却气体将钢板I冷却。
其次，保热冷却兼用炉7也可以具有将钢板I进行热风加热的保热装置40。图5是从采用这样的构成的本发明的第2实施方式所涉及的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备1具有的保热冷却兼用炉7的总体构成的侧面来看的截面模式图。
如图5所示，在第2实施方式中，在保热冷却兼用炉7的主体20内的进入侧，设置有一对的在进行通板的钢板I的两面对向配置的、通过向主体20内送入热风可将钢板I从两面进行热风加热的送风装置41。在该一对的送风装置41的下游(即，铅直方向上方)，与第1实施方式同样，沿通板方向设置有8对的在钢板I的两面对向配置的、可向钢板I的两面喷射冷却气体的喷射喷嘴22，在其下游侧配置有排气口43。另外，在主体20内，沿通板方向设置有4对的在钢板I的两面对向配置的、可将主体20内的气氛排出的排气装置42。在第2实施方式中，两对的喷射喷嘴22、一对的排气装置42沿通板方向以规定间隔交替地配置。
保热冷却兼用炉7的保热装置40，具有上述的一对送风装置41、和4对排气装置42。在第2实施方式中，作为排气装置42，使用了可开闭的装置。保热装置40的送风装置41以及排气装置42，对向配置的各对都可个别地控制其动作。例如，可在保热冷却兼用炉7设定为具有保热区域15时，使送风装置41工作，设定成送风状态，在设定为不具有保热区域15时，使送风装置41停止，设定成停止状态。另外，在保热冷却兼用炉7设定为具有保热区域15时，可将排气装置42的各对个别地开闭，对将主体20内的气氛排出的排气状态、和不进行排气的闭锁状态进行切换。
在第2实施方式中，在保热冷却兼用炉7设定为具有保热区域15时，将处于保热区域15的最下游(即，铅直方向上方)的排气装置42的对开放，设定成排气状态，将其余的排气装置42的对全部闭锁，设定成闭锁状态。由此，如图5中点划线所示，由送风状态的送风装置41送出的热风，以一边将钢板I保热，一边在主体20内的保热区域15中沿通板方向行进，从排气状态的排气装置42退出的方式流动。
根据以上的第2实施方式，将从保热冷却兼用炉7内的冷却区域16中通过的钢板I用冷却气体冷却，而且将从保热区域15通过的钢板I用热风保热，由此在变换保热区域15和冷却区域16的比率时，可将主体20内的气氛立即变换，变换的应答性进一步变高。由此，相应于各制造条件的保热区域15和冷却区域16的比率的变换能以更短的时间完成，应用更加容易。
而且，通过将保热装置40的排气装置42设置于可成为保热区域15与冷却区域16的边界的部位，可使保热区域15侧的加热了的气氛不在冷却区域16行进而排出到外部，降低保热区域15以及冷却区域16的温度干扰，可提高各自的保热效果以及冷却效果。特别是如在第1实施方式中说明的那样，在由处于保热区域15与冷却区域16的边界的喷射喷嘴22，与钢板I的面垂直地喷射冷却气体，作为气帘发挥功能的情况下，可进一步降低保热区域15以及冷却区域16的温度干扰，更加提高各自的保热效果以及冷却效果。另外，第2实施方式，也同样可得到在第1实施方式中得到的其他效果。在图5中，送风装置41设定于主体的最上游侧(即，铅直方向下方)，成为在保热后进行冷却的配置，不能根据钢种来变更配置，但也可以为：通过在主体20的中央部追加送风装置41、或将送风装置41的设置位置变更成主体20的中央部，从而在冷却后进行保热的配置。
以上参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不被所述例限定。不用说，本领域技术人员可在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种的变更例或修正例，对于这些例子，可理解为当然地属于本发明的技术范围。
在上述的第1实施方式中，对保热冷却兼用炉7具有在钢板I的两面对向配置的8对保热装置21以及喷射喷嘴22的情况进行了说明，但保热装置21以及喷射喷嘴22可以有任意的个数。
在上述的第1实施方式中，对在保热冷却兼用炉7内，一对喷射喷嘴22和一对保热装置21沿通板方向交替地配置的情况进行了说明，但也可以使任意个数对的保热装置21和任意个数对的喷射喷嘴22沿通板方向交替地配置。另外，在此时，也可以将沿通板方向连续地配置的喷射喷嘴22的对统一地控制。同样，也可以将沿通板方向连续地配置的保热装置21的对统一地控制。
在上述的第1和第2实施方式中，对于以下情况进行了说明：将保热冷却兼用炉7，如图3所示，基于钢种A、通板速度B以及镀层附着量C这一制造条件，设定成具有保热区域15和冷却区域16这两者的情况；如图4所示，基于钢种D、通板速度E以及镀层附着量F这一制造条件，保热冷却兼用炉7设定为只具有保热区域15的情况；以及，如图5所示，在保热冷却兼用炉7设定为具有保热区域15时，使送风装置41工作从而设定成送风状态，在设定为不具有保热区域15时使送风装置41停止从而成为停止状态的情况。但也可以将保热冷却兼用炉7，在下述的3个设定(1)～(3)之间任意地变更设定：(1)只具有保热区域15的设定；(2)只具有冷却区域16的设定；以及，(3)具有保热区域15和冷却区域16这两者的设定。另外，在此时，可以任意地设定保热区域15和冷却区域16的比率、以及保热区域15和冷却区域16的配置。
在上述的第1和第2实施方式中，对于制造设备1，在镀浴槽2的上方，从下面开始依次配置有气体擦拭喷嘴5、快速加热炉6、保热冷却兼用炉7以及冷却炉8的情况进行了说明，但也可以是制造设备1以外的构成。特别是也可以在快速加热炉6与保热冷却兼用炉7之间配置将钢板I保热于500℃～650℃的保热专用炉，即使保热冷却兼用炉7以外也进行钢板I的保热。
在上述的第2实施方式中，对于保热冷却兼用炉7的保热装置40的送风装置41为一对的情况进行了说明，但也可以在保热冷却兼用炉7中设置任意数的送风装置41。另外，送风装置41的配置构成也可以是任意的。例如，也可以在从图5所示的保热冷却兼用炉7内的下面起第2个配置的喷射喷嘴22的对之上，对向配置与图5所示的送风装置41不同的一对送风装置41。在保热冷却兼用炉7的长度较长时，通过这样地配置不同的送风装置41，可缩短将冷却带变换成保热带的时间，提高应答性。
另外，在图5中，对于两对喷射喷嘴22和一对保热装置40沿通板方向交替地配置的情况进行了说明，但也可以使任意个数对的保热装置40和任意个数对的喷射喷嘴22沿通板方向交替地配置。另外，在此时，也可以将沿通板方向连续地配置的喷射喷嘴22的对统一控制。同样，也可以将沿通板方向连续地配置的保热装置40的对统一控制。
另外，也可以形成为以送风装置41和排气装置42为对的结构、即送风装置41和排气装置42夹着钢板I而对向地配置的结构、或具有多个该对的结构的保热装置40。
在上述的第2实施方式中，对于保热冷却兼用炉7的保热装置40的送风装置41向主体20内送入热风、将钢板I进行热风加热的情况进行了说明，但在送风装置41处于冷却区域16内时，也可以由送风装置41向主体20内送入冷风、将钢板I进行冷风冷却。
实施例
通过与比较例的比较来说明本发明的实施例。
(实施例I)
首先，对于利用保热冷却兼用炉在进行钢板的保热后进行冷却的情况进行叙述。使用本发明的制造设备以及以往方式的制造设备，由表1所示的各成分构成的钢种的试验材，在各种的制造条件下制造合金化热浸镀锌系钢板的结果示于表2。另外，本发明的制造设备具有的保热冷却兼用炉的通板方向的长度设为25m。关于以往方式的制造设备，固定型的保热炉的通板方向的长度设为14.2m，固定型的冷却炉的通板方向的长度设为10.8m。另外，关于镀浴中的Al浓度，在本发明的制造设备以及以往方式的制造设备这两者中均为0.134质量％。
表1
※成分均为质量％
Figure G2007800382432D00171
在表2中的合金层评价中，制造的合金化热浸镀锌系钢板的合金层为以δ1相为主体的最佳的合金层时，用○符号表示，ζ相以及Γ相过多时用Δ符号表示，为合金化不良的状态时用×符号表示。
首先，在制造合金化热浸镀锌系钢板时的条件之中，对于镀层附着量发生变化的情况进行考察。如表2所示，使用了试验材1的本发明实施例No.1～3，在镀层附着量分别变化为32～62(g/m2)时，通板速度142(m/分钟)以及快速加热炉的升温速度36.4(℃/秒)不改变而变更保热冷却兼用炉的保热区域和冷却区域的比率，由此将试验材1最佳地保热，在任何情况下都不改变通板速度而可制造具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。另外，在镀层附着量的变化上，也可不对退火炉等的生产线内的其他的设备造成影响而应对。
与此相对，使用了试验材1的现有技术的比较例No.6～8，在镀层附着量变化为31、46、61(g/m2)时，通过使通板速度分别变更为155、142、122(m/分钟)来尝试确保对试验材1的最佳的保热时间。比较例No.7能够得到最佳的合金层，但是比较例No.6达到本设备的通板速度的上限155(m/分钟)，不能确保对试验材1的最佳的保热时间4(秒)而制造的合金化热浸镀锌系钢板的合金层产生了合金化不良。此外，比较例No.8能够确保对试验材1的最佳的保热时间7(秒)，可制造出具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板，但通板速度为122(m/分钟)，非常慢，因此生产效率非常低下。这样，在镀层附着量的变化上，若只利用通板速度来应对，则由于设备上的通板速度的上限而不能应对、或给生产效率造成较大影响。
另外，使用了试验材1的现有技术的比较例No.9、10，在镀层附着量分别变化为61、31(g/m2)时，通过不改变保热时间而使快速加热炉的升温速度分别变更为51.0、23.7(℃/秒)，来使试验材1最佳地保热。然而，比较例No.9由于升温速度过高，为51.0(℃/秒)，因此发生了合金化不良。另外，比较例No.10由于升温速度过低，为23.7(℃/秒)，因此制造的合金化热浸镀锌系钢板的合金层为ζ相和Γ相过多的状态。
另外，在制造合金化热浸镀锌系钢板时的条件之中，对于钢种发生变化的情况进行考察。如表2所示，本发明实施例No.4，将钢种从试验材1替换成试验材2而制造了合金化热浸镀锌系钢板。在该场合下，也通过调整保热冷却兼用炉的保热区域和冷却区域的比率，将试验材2最佳地保热，能够制造具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。
与此相对，现有技术的比较例No.11，将钢种由试验材1替换成试验材2而制造了合金化热浸镀锌系钢板，但不能够将试验材2最佳地保热，制造的合金化热浸镀锌系钢板的合金层为Γ相过多的状态。
另外，在制造合金化热浸镀锌系钢板时的条件之中，对于通板速度发生变化情况进行考察。如表2所示，使用了试验材2的本发明实施例No.5，比使用了相同的试验材2的实施例No.4的通板速度142(m/分钟)低，为115(m/分钟)。在该场合下，通过调整保热冷却兼用炉的保热区域和冷却区域的比率，将试验材2最佳地保热，也能够制造具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。
(实施例II)
下面，对于利用保热冷却兼用炉在进行钢板的冷却后进行保热的情况进行叙述。使用本发明的制造设备以及以往方式的制造设备，由表3所示的成分构成的钢种的试验材在各种的制造条件下制造合金化热浸镀锌系钢板的结果示于表4。另外，本发明的制造设备具有的保热冷却兼用炉的通板方向的长度设为25m。对于以往方式的制造设备，固定型的保热炉的通板方向的长度设为14.2m、固定型的冷却炉的通板方向的长度设为10.8m。另外，关于镀浴中的Al浓度，在本发明的制造设备以及以往方式的制造设备这两者中均为0.134质量％。
表3
Figure G2007800382432D00191
※成分均为质量％
Figure G2007800382432D00201
在表4中的合金层评价中，制造的合金化热浸镀锌系钢板的合金层为以δ1相为主体的最佳的合金层时用○符号表示，ζ相和Γ相过多时用Δ符号表示，为合金化不良的状态时用×符号表示。
根据钢种，有时优选通过最初的加热使适量的Fe分进入到合金层中之后，立即冷却，防止由过剩的Fe分的进入导致的外观不良，通过在适当温度下保持，形成δ1相为主体的合金层。如表4所示，使用了试验材3的本发明实施例No.12和13，若使用本发明的制造设备的话，则与前面的实施例同样，即使使通板速度分别变为140(m/分钟)和105(m/分钟)，也能够通过调整保热冷却兼用炉的保热区域和冷却区域的比率，来将快速加热炉的出来侧温度以及保热冷却兼用炉中的冷却后的保持温度总是维持为最佳。由此，能够制造出具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。
与此相对，使用了试验材3的现有技术的比较例No.14，即使为与No.12和13相同的快速加热炉的出来侧温度553℃，若在保热冷却兼用炉中，不进行钢板的冷却而在553℃的保持温度下保持的话，由于过剩的Fe分的进入，而导致合金化热浸镀锌系钢板的合金层的外观不良。
另外，使用了试验材3的现有技术的比较例No.15，当为了抑制过剩的Fe分的进入，而将快速加热炉的出来侧温度降低为530℃时，由于Fe分的扩散量不充分，因此合金化热浸镀锌系钢板的合金层变得合金化不良。
另外，使用了试验材3的现有技术的比较例No.16和17，显示了在快速加热炉的出来侧配置有固定式的冷却炉的情况的结果。当将钢板的冷却后的保持温度维持为最佳时，需要调整通板速度，使No.16和17的通板速度分别为140(m/分钟)和105(m/分钟)。该场合下，No.16可在最佳的保持温度下保持，能够制造具有最佳的合金层的合金化热浸镀锌系钢板。然而，No.17由于保持温度不足，Fe分的扩散量不充分，因此合金化热浸镀锌系钢板的合金层变得合金化不良。
产业上的利用可能性
本发明尤其适用于制造合金化热浸镀锌系钢板的热浸镀锌系钢板的制造设备。
根据本发明，在制造合金化热浸镀锌系钢板时，通过对应于钢种、镀层附着量以及其他的外在要因的突然变化，适当设定将加热了的钢板保热的保热带和进行冷却的冷却带的区域、并且适当设定保热区域和冷却区域的配置构成，能够总是以最佳的制造条件比以往容易地制造合金化热浸镀锌系钢板，能够制造高品质、滑动性和密着性优异的合金化热浸镀锌系钢板。特别是由于设定保热带和冷却带的区域、以及保热区域和冷却区域的配置构成时的应答性较高，因此其应用较容易。
本发明中表示数值范围的“以上”和“以下”均包括本数。

Claims (6)

1.一种合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其是在将钢板浸渍于镀浴中之后，进行合金化处理的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，具有：设置于镀浴槽的上方的、具有30℃/秒以上的升温速度和500℃以上的到达温度的加热能力的快速加热炉；设置于所述快速加热炉的上方的、对从所述快速加热炉中退出的钢板进行保热和冷却之中的至少任一项的保热冷却兼用炉；
在所述保热冷却兼用炉内，沿钢板的通板方向交替地配置有在进行通板的钢板的两面对向配置的至少一对所述保热装置、和在进行通板的钢板的两面对向配置的至少一对所述冷却装置；
通过使所述保热装置和所述冷却装置个别地工作或停止，能够构成具有将钢板保热于500℃～650℃的保热装置的保热区域、以及具有将钢板以5℃/秒以上的平均冷却速度冷却的冷却装置的冷却区域，可任意地设定炉内的两区域的长度的比率，并且可任意地设定所述保热区域和冷却区域的配置构成，
所述冷却装置由喷射喷嘴将冷却介质喷射至钢板上；
所述喷射喷嘴被构成为其喷射口能够以与钢板的板横向平行的轴为中心旋转，处于所述保热区域与所述冷却区域的边界的所述喷射喷嘴，能够将冷却气体垂直地喷射至钢板上，形成气流壁，构成所述冷却区域的其余的喷射喷嘴的对，被设定为其喷射方向朝向钢板的通板方向。
2.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，所述保热装置具有对钢板进行热风加热的送风装置，且在所述送风装置的下游侧具有排气装置。
3.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，所述保热装置是对钢板进行辐射加热的辐射加热装置。
4.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，在所述保热冷却兼用炉内，在该保热冷却兼用炉的上部和/或可成为所述保热区域与所述冷却区域的边界的部位设置有排气口。
5.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌系钢板的制造设备，其特征在于，在所述快速加热炉与所述保热冷却兼用炉之间配置有将钢板保热于500℃～650℃的保热专用炉。
6.一种合金化热浸镀锌系钢板的制造方法，使用权利要求1～5的任一项所述的制造设备，将钢板浸渍于镀浴中后，进行合金化处理。
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