CN109642304B - 高温金属的冷却方法及熔融镀锌钢带的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供不使用复杂构成的装置即可充分提高冷却能力，且能够均匀冷却的、基于喷射液体的高温金属的冷却方法。本发明的高温金属的冷却方法的特征在于，朝向被搬送着的高温金属供给含有微泡的冷却液，利用所述冷却液将所述高温金属冷却。

Description

高温金属的冷却方法及熔融镀锌钢带的制造方法
技术领域
本发明涉及高温金属的冷却方法及熔融镀锌钢带的制造方法。
背景技术
在钢铁领域中，在钢铁制品的制造工序的各种情况下，存在对搬送中的高温金属供给冷却液来将高温金属冷却的工序。
例如，通常就合金化熔融镀锌钢带而言，使用图1所示的连续合金化熔融镀锌设备100如下进行制造。首先，将通过未图示的连续退火炉退火后的钢带S连续导入熔融镀锌浴30，在此对钢带S实施熔融镀锌。钢带S通过熔融镀锌浴30中的沉没辊32而使其行进方向变为上方。钢带S一边由一对支承辊34引导一边被提拉至熔融镀锌浴30的上方，然后，通过气体擦拭装置36调整镀层附着量。其后，在钢带S为实施合金化处理的钢种的情况下，通过合金化炉38将对钢带S施加的锌镀层进行加热合金化。在钢带S为不实施合金化的钢种的情况下，钢带S从合金化炉38中通过但并不被加热。其后，通过喷雾冷却装置10使将冷却液微细化而成的液滴群朝向钢带S喷射，从而将钢带S冷却。
作为这样的熔融镀锌后或者合金化后的冷却方法，有喷射空气等气体的冷却(气体冷却)、以及如图1所示对将冷却液微细化而成的液滴群进行喷射的冷却(喷雾冷却)。就喷雾冷却而言，由于其比气体冷却的冷却效率高，能够在有限的冷却设备长度内以高冷却速度进行冷却，可提高生产率，因此优选使用。
在此，以该喷雾冷却为代表，在基于冷却液进行高温金属的冷却中，仅使冷却液的供给量增加的话冷却能力的增加有限。图6表示高温金属的表面温度与冷却能力(导热系数)的关系。由图6可知，在冷却液量恒定的情况下，表面温度高的阶段(图6中的膜态沸腾区域)中冷却能力降低。如图7所示，其原因在于在钢带S表面与冷却液L之间产生较多蒸气膜M，该蒸气膜M妨碍了钢带S的表面与冷却液L的直接接触。
另外，为了将搬送中的高温金属进行冷却，除了增加冷却能力以外，还需要抑制冷却不均、即需要均匀的冷却。例如，就熔融镀锌钢板而言，在板宽大于1000mm、最大板宽接近1900mm的情况下，需要宽度方向上的品质均匀性。然而，控制宽度方向上的冷却不均并非易事，若发生冷却不均，则材质将变得不均匀、或因形状变化而导致发生蛇行。尤其是，在为了实现冷却能力的增加而增加冷却液的情况下，将成为在图6所示的过渡沸腾区域中的冷却、冷却不均变得显著。
作为为了提高膜态沸腾区域的冷却能力的技术，存在专利文献1。专利文献1记载了高温金属的冷却方法，其特征在于，使用冷却水将高温金属冷却时，介由该冷却水将电极配置在高温金属的表面背面或者周围，且将高温金属也作为电极而在蒸气膜产生区施加电压为100～2000V的电场，通过该电场将在高温金属面产生的蒸气膜破坏的同时进行冷却，并记载了将该冷却应用于厚板的调质冷却的例子。
另外，专利文献2记载了金属热处理的冷却方法，其特征在于，在金属热处理的冷却工序中，通过作为冷却介质而使用在液体中分散了气体的微小气泡的液体-气体混合液，并通过保持该微小气泡的均匀分散状态而阻止被冷却件的蒸气膜形成，从而可实现均匀且稳定的冷却。专利文献2中，通过控制液量、液温、气体含有率(空隙率)可控制冷却能力，并且记载了将该冷却方法应用于钢的渗碳淬火，作为实施例记载了浸渍方式的冷却(渗碳淬火)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-69029号公报
专利文献2：日本特开昭60-55614号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的方法中，为了产生高压电场而需要大型的电源、设备，从而设备费、运行成本增高。另外，为了不触电而在安全方面也需要进行充分的考虑。另外，在该方法中还存在如下问题：由于金属自身也通电，从而作为冷却对象的金属也被加热，因此冷却能力的提高仍不充分，另外还容易发生冷却不均，从而会产生金属的变形，或者无法得到均匀的组织。
另外，在专利文献2记载的方法中，使用分散了空气泡直径为0.1～1mm的微小气泡的液体-气体混合液。专利文献2记载了通过该冷却方法可阻止被冷却件的蒸气膜形成，从而可实现均匀且稳定的冷却的内容。然而，在专利文献2中，关于以何种机理而可阻止蒸气膜的形成未做任何研究。本发明的发明人经研究探明，通过分散了0.1～1mm的微小气泡的冷却液仍无法得到充分的冷却能力，另外还容易发生冷却不均。
因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供不使用复杂构成的装置即可充分提高冷却能力，且能够均匀冷却的、基于喷射液体的高温金属的冷却方法、及使用该方法的熔融镀锌钢带的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的发明人研究了使冷却液中含有气泡直径为规定值以下的微泡。这是基于以下构思：微泡附着于金属表面，通过崩塌(collapse)而产生压力，通过该压力而使得在冷却液的膜沸腾中生成的蒸气膜被破坏，结果冷却能力提高。崩塌现象为如下现象：极小的气泡因液体中的压力而缩小，气泡内部的压力急剧上升，大于临界值时成为高压状态，从而产生巨大的冲击，其为在毫米气泡、厘米气泡中不会发生而在微泡中特有地产生的现象(参考Bull.Soc.SeaWaterSci.，Jpn.，64，4-10(2010))。根据本申请发明人的研究，该崩塌现象在分散有专利文献2记载的0.1mm以上这样的较为粗大的气泡的冷却液中基本不会发生。
就含有微泡的液体而言，迄今为止在食物的长期保存、水净化作用的提高等领域中利用，而尚未应用于被搬送着的高温金属的冷却。本申请发明人发现，使用含有气泡直径为规定值以下的微泡的冷却液而将被搬送着的高温金属在膜态沸腾区域冷却时，与使用不含微泡的以往的冷却液的情况相比，冷却能力大幅提高。认为这是由于因微泡的崩塌现象而导致蒸气膜被破坏。另外，使用本发明中的微泡含有液以较少的冷却液量即可实现对于通常的喷雾而言若非使冷却液量增加并接受冷却不均则无法达到的冷却能力。因此，不仅冷却能力提高，也可进行均匀冷却。
基于上述发现所完成的本发明的主旨构成如下所示。
(1)高温金属的冷却方法，其特征在于，朝向被搬送着的高温金属供给含有微泡的冷却液，利用所述冷却液将所述高温金属冷却。
(2)如上述(1)所述的高温金属的冷却方法，其中，将所述冷却液作为液滴进行喷射，利用所述液滴将所述高温金属冷却。
(3)如上述(2)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述液滴为喷雾。
(4)如上述(1)所述的高温金属的冷却方法，其中，将所述冷却液作为液流进行喷射，使所述液流与所述高温金属碰撞，利用所述液流将所述高温金属冷却。
(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为20μm以下。
(6)如上述(1)～(4)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为1μm以下。
(7)如上述(1)～(4)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为0.01μm以上且0.2μm以下。
(8)如上述(1)～(7)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，所述高温金属为熔融金属镀覆钢带。
(9)如上述(8)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融金属镀覆钢带为熔融镀锌钢带。
(10)如上述(9)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带为熔融镀覆后经合金化处理的合金化熔融镀锌钢带。
(11)如上述(9)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带具有下述组成的镀层：含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、及Ni：0.005～0.1质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质。
(12)如上述(9)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带具有下述组成的镀层：含有Al：25～75质量％、及Si：0.5～10质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质。
(13)如上述(1)～(12)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，通过容积式泵进行所述含有微泡的冷却液的搬送。
(14)如上述(13)所述的高温金属的冷却方法，其中，所述容积式泵为隔膜泵。
(15)如上述(1)～(12)中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，在不使用泵的情况下进行所述含有微泡的冷却液的移送。
(16)熔融镀锌钢带的制造方法，其特征在于，使用连续熔融镀锌设备将钢带退火，其后对所述钢带实施熔融镀锌，然后朝向所述钢带喷射将冷却液微细化而成的液滴群，从而将所述钢带冷却，在所述制造方法中，
使用上述(3)所述的高温金属的冷却方法进行所述冷却。
(17)如上述(16)所述的熔融镀锌钢带的制造方法，其中，在所述冷却前，对施加于所述钢带的锌镀层进行加热合金化。
发明的效果
根据本发明的高温金属的冷却方法，在基于喷射液体的高温金属的冷却方法中，能够在不使用复杂构成的装置的情况下，实现冷却能力的充分提高和均匀的冷却。根据本发明的熔融镀锌钢带的制造方法，可制造具有漂亮的表面外观的熔融镀锌钢带。
附图说明
[图1]为在本发明的一个实施方式中使用的连续合金化熔融镀锌设备100的示意图。
[图2](A)为图1记载的喷雾冷却装置10的局部示意图，(B)为截取了(A)的喷嘴集管1而得的图。
[图3]为图1记载的喷雾冷却装置10的示意图。
[图4]为表示本发明的一个实施方式使用的、含微泡冷却水的制造系统的一例的示意图。
[图5]为表示本发明的一个实施方式使用的、含微泡冷却水的制造系统的另一例的示意图。
[图6]为表示在基于冷却液的高温金属的冷却中、高温金属的表面温度与冷却能力的关系的概念图。
[图7]为表示图6的膜态沸腾区域中的钢带S的冷却方式的图。
[图8]为表示冷却水中的气泡粒径与导热系数的关系的图。
具体实施方式
本发明的高温金属的冷却方法的特征在于，朝向被搬送着的高温金属供给含有微泡的冷却液，利用所述冷却液将所述高温金属冷却。作为使用该冷却方法的一个实施方式，参考图1～图4说明熔融镀锌钢带的冷却的例子。
参考图1，就根据本发明一个实施方式的熔融镀锌钢带的制造方法中使用的连续合金化熔融镀锌设备100而言，其具有退火炉(未图示)、熔融镀锌浴30、沉没辊32、支承辊34、气体擦拭装置36、合金化炉38、喷雾冷却装置10、扫描辐射温度计40、及顶辊42。
将通过未图示的连续退火炉退火的钢带S连续导入熔融镀锌浴30，在此对钢带S实施熔融镀锌。钢带S通过熔融镀锌浴30中的沉没辊32而使其行进方向成为上方。就钢带S而言，一边由一对支承辊34引导一边被提拉至熔融镀锌浴30的上方后，通过气体擦拭装置36调整镀层附着量。其后，在钢带S为实施合金化处理的钢种的情况下，通过合金化炉38将施加于钢带S的锌镀层进行加热合金化。在钢带S为不实施合金化的钢种的情况下，钢带S通过合金化炉38而并不被加热。其后，通过喷雾冷却装置10使将冷却液微细化而成的液滴群朝向钢带S喷射，从而将钢带S冷却。其后，在顶辊42附近通过辐射温度计40测定钢带温度。
参考图2(A)、(B)及图3说明冷却装置10的构成。冷却装置10的主要部分为喷嘴集管12、以及安装于喷嘴集管12的喷嘴14。喷嘴集管具有图示的空气集管、以及在其内部配置的未图示的水用头。分别对空气集管及水用集管供给加压至规定压力的空气及作为冷却液的水。空气及水在喷嘴14的内部混合，结果水被微细化，从而使液滴群从喷嘴14的开口部朝向钢带S喷雾。如图2(B)所示，在1个喷嘴集管12上，在其长度方向上以规定间隔安装有多个喷嘴14。就喷嘴集管12而言，由于设置成其长度方向与钢带S的宽度方向一致，因此可将钢带S在整个宽度方向上冷却。另外，如图2(A)所示，根据冷却设备长度而在钢带S的行进方向上配置多个喷嘴集管12。进而，由于喷嘴集管12配置在钢带S的两面，因此可将钢带S的表面及背面冷却。冷却液没有特别限定，优选以水作为主成分的冷却液，最优选纯水。
对于宽度方向上的喷嘴间距而言，可调查单个喷嘴14的喷射角，从而以能够在宽度方向上向钢带S喷射均匀的水量的方式适当确定。另外，虽然没有特别图示，但优选在钢带S的行进方向上邻接的喷嘴列彼此间，喷嘴的宽度方向位置各偏移宽度方向喷嘴间距的1/2～1/5左右。
参考图3，从喷嘴14喷射的喷雾与钢带S碰撞、蒸发，或者被反弹而由排气管16回收。与冷却箱内壁、喷嘴集管12接触而凝结的液滴向下方流下，通过接水盘18而被回收。在冷却箱最下部设置有用于防止向下部漏水的密封装置。作为密封装置，例如可列举在钢带表面形成压力积存区的静压垫20、以及在钢带附近形成上升流的气体喷嘴22等。然而，密封装置并不限定于这些方式。
冷却装置10的结构只要为可将液滴群喷雾的装置即可，不限定于上述说明的装置。
在此，在本实施方式中，将含有微泡的冷却液供给于喷嘴集管12，将该冷却液以喷雾的形式进行喷雾，通过该喷雾而将钢带S冷却。
在合金化熔融镀锌钢带的冷却的情况下，供于冷却装置10的钢带S的温度(冷却开始时的钢带S的温度)也依赖于熔融锌的成分、合金化温度，但通常为340～550℃。而且，就顶辊42通过时的钢带S的温度而言，优选为300℃以下，更优选为150～250℃左右。这是由于，大于300℃时，熔融锌附着于顶辊42，由此在钢带S的表面产生缺陷，从而可能导致钢带S的表面外观变差。
在这样的温度区域中的冷却包括前述图6所示的在膜态沸腾区域的冷却。就在该区域的冷却而言，由于为相对于温度变化而言冷却能力的变化较小、可得到稳定的热流速的状态，因此从抑制钢带S的冷却不均的观点出发是优选的，但难点是冷却能力较低。然而，根据本实施方式，由于将含有微泡的冷却液以喷雾的形式进行喷雾，通过该喷雾将钢带S冷却，因此与使用不包含微泡的以往的冷却液的情况相比，冷却能力大幅提高。认为这是由于前述的因微泡的崩塌现象而导致蒸气膜被破坏。另外，在本实施方式中，以较少的冷却液量即可实现对于通常的喷雾而言若非使冷却液量增加并接受冷却不均则无法达到的冷却能力。因此，由于可避免在过渡沸腾区域中的冷却，因此不仅冷却能力提高，而且也可实现均匀的冷却。
本实施方式利用喷雾将钢带S冷却。在此，在本说明书中，“喷雾”是指平均液滴直径以索特平均计为200μm以下的液滴群。喷雾的平均液滴直径的下限没有特别限定，从使得在喷雾中稳定地含有微泡的观点出发，以索特平均计优选为70μm。喷雾的直径可通过对液滴照射激光来测定。应予说明，喷雾的直径可通过控制喷嘴14的喷雾口的直径和喷嘴集管12内的液体(水)的流速来适当调整。
在本发明中，“微泡”是指直径为50μm以下的气泡，也包含直径为纳米级的被称作纳米气泡的气泡。在含有直径大于50μm这样的粗大气泡的冷却液中，基本不会发生前述的崩塌现象，在含有微泡的冷却液中，通过发生前述的崩塌现象而使得冷却能力大幅提高。
为了使由微泡带来的崩塌现象更显著地发生，从进一步提高冷却能力的观点出发，微泡的平均直径优选为20μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为1μm以下，最优选为0.2μm以下。另外，微泡过小时，在冷却液中的稳定性更高，但在相反方面，却会失去崩塌作用，因此优选平均直径为0.01μm以上。
气泡粒径与导热系数的关系如图8所示。实验通过以下方法进行。在SUS304(板厚1.0mm×纵200mm×横200mm)的切割板的中心部安装热电偶，浸入装有2L微泡水的水槽，进行浸渍冷却。冷却水的温度为20℃、冷却水中的气泡混合量为109个/L。使喷雾中的气泡粒径成为0.01μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、2μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm这12个水平，将加热至500℃的切割板冷却至20℃。导热系数从安装的热电偶的温度算出，为钢板温度100～200℃的平均值。图8中，虚线为用不包含微泡水的纯水冷却时的导热系数。为50μm以上时，与纯水冷却相比导热系数仅增加1成左右，相对于此，为20μm时，导热系数增加2成以上。为1μm以下时，导热系数增加8成且显示出大致一定的值，由于微泡的粒径越小则微泡的上浮速度变得越慢，因此更优选设定为0.2μm以下。
就本实施方式而言，由于涉及基于喷雾的熔融金属镀覆钢带的冷却，因此需要将微泡稳定地保持为喷雾。因此，从该观点出发，在进行本实施方式这样的喷雾冷却的情况下，供给于喷嘴集管12的冷却水中的微泡的平均直径优选为20μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为1μm以下，最优选为0.2μm以下。
在本发明中，“气泡的平均直径”定义为采集10mL冷却液，通过粒度分布测定装置测定，将得到的粒度分布平均化所求得的分布的索特平均值。气泡分布的测定法采用如下激光衍射·散射光法，即测定对气泡照射激光时产生的衍射·散射光，从该散射光图案算出粒径。
在涉及基于喷雾的熔融金属镀覆钢带的冷却的本实施方式中，冷却液中气泡的混合量没有特别限定，从可充分得到冷却能力提高的效果的观点出发，优选为1×108个/L以上，更优选为1×109个/L以上，进一步优选为1×1011个/L以上。气泡的混合量的上限没有特别限定，从气泡生成的容易性的观点出发，可设定为1×1014个/L以下。应予说明，“气泡的混合量”可与上述气泡的平均直径同样地采集10mL冷却液，通过粒度分布测定装置从粒子数(气泡数)进行测定。
微泡中的气体没有特别限定，优选氮气、空气、氧气等在水中的溶解度小的气体。这是由于溶解度越小，则将在气泡的内压越高的状态下崩塌，因此变得易于除去蒸气膜、有望提高冷却能力。
在涉及基于喷雾的熔融金属镀覆钢带的冷却的本实施方式中，供给于钢带的冷却液的量没有特别限定，优选为0.05～0.8L/分钟。通过为0.05L/分钟以上，可充分得到冷却能力提高的效果，通过为0.8L/分钟以下，可充分得到抑制冷却不均的效果。应予说明，在使用以往的不含微泡的喷雾的情况下，若大于0.45L/分钟，则抑制冷却不均的效果变得不充分，因形状变化而发生蛇行，而通过像本实施方式这样使用含有微泡的喷雾，能够提高可充分抑制冷却不均的冷却水量的上限。
在本发明中，微泡含有液的制造方法没有特别限定，可使用已知或任意的微泡生成法。例如可使用在Bull.Soc.Sea Water Sci.，Jpn.，64，4-10(2010)中记载的液体旋流式(liquid swirling flow type)、静态混合器式、喷射器式、文丘里式、加压溶解式、细孔式、旋转式、超声波式、蒸气冷凝式、电解式等气泡发生装置。
参考图4说明可应用于本实施方式的含微泡冷却水的制造系统的一例。通过连接于气泡发生装置50的2个系统的配管，使淡水及气体流入气泡发生装置50。在气泡发生装置50中生成含微泡冷却水，介由配管而将其贮留于贮留罐60。通过泵62将贮留罐60中的冷却水分配·供给于各喷嘴集管12。
在此，就流入气泡发生装置50的淡水和气体的流入量而言，为了成为上述冷却水中的气泡的混合量，进行适当确定并通过阀52，56及泵54进行调整即可。或者，也可以是，基于辐射温度计40的测定值，控制装置58算出合适的流入量，分别通过阀52，56进行调整。在本实施方式中，通过这样简易构成的装置即可制造含微泡冷却水。
对含有微泡前的冷却水进行移送的泵54、以及对含微泡冷却水进行移送的泵62的型号没有特别限定，可使用任意的容积式泵或非容积式泵。作为容积式泵，可列举柱塞泵、隔膜泵、活塞泵等往复运动泵、齿轮泵、偏心泵、螺杆泵等旋转泵。作为非容积式泵，可列举离心泵、混流泵、轴流泵等。
其中，对含微泡冷却水进行移送的泵62优选为容积式泵。容积式泵是指通过机械元件(隔膜泵时为隔膜)的往复运动使处于一定容积的空间内的液体发生容积变化从而对液体进行移送的泵。根据该方式，由于不搅拌冷却水，从而能够在防止冷却水中的微泡的脱泡的同时，在规定的压力下移送冷却水。因此，可发挥更高的冷却能力。在容积式泵中，由于隔膜泵为最不易搅拌冷却液的结构，因此特别优选。另一方面，非容积式泵(涡轮式泵)为在壳体内使叶轮旋转从而移送液体的泵。在非容积式泵中，由于叶轮搅拌液体，因此冷却水中的微泡集合·合体，从而导致气泡直径变大的微泡变得易于发生脱泡。因此，移送含有微泡的冷却水时，优选使用容积式泵。
接着，参考图5说明可应用于本实施方式的含微泡冷却水的制造系统的另一例。就该制造系统而言，不使用泵而介由配管直接将气泡发生装置50中生成的含微泡冷却水分配·供给于各喷嘴集管12。这样的方式可应用于如下情况：使用自吸式的喷雾喷嘴的情况、含有微泡前的冷却水已被升压至0.1～0.5MPa这样的规定以上的高压力的情况。在本方式中，由于在不使用泵的情况下进行含微泡冷却水液的移送，从而能够防止微泡的脱泡。因此，可发挥更高的冷却能力。
在本实施方式中，针对在冷却前、将施加于钢带S的镀锌层进行加热合金化而得到的合金化熔融金属镀覆钢带的冷却进行了说明，但本发明并不限定于此，不进行合金化的熔融镀锌钢带的冷却也可同样地应用本发明的冷却方法。
另外，关于熔融镀锌钢带的镀层的组成也没有特别限定，例如，可具有如下组成：含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、及Ni：0.005～0.1质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质；还可具有如下组成：含有Al：25～75质量％、及Si：0.5～10质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质。
就本发明的高温金属的冷却方法而言，不仅可应用于熔融镀锌钢带的喷雾冷却，还可应用于对被搬送着的高温金属供给冷却液的方式中的任意冷却。例如，作为基于液滴(不限于喷雾)的冷却，可列举连铸机的二次冷却、热轧卷的钢卷堆场(coil yard)冷却。
另外，作为将冷却液作为液流喷射从而使该液流与高温金属碰撞，利用该液流将高温金属冷却的方式，可列举厚钢板的调质冷却、热轧的精轧输出侧的输出辊道上的冷却。
应予说明，就在本发明中成为冷却对象的金属体的冷却起始时的温度而言，只要成为该金属体的冷却处于膜态沸腾区域的温度即可，没有特别限定。应予说明，处于膜态沸腾区域的温度依赖于冷却对象的金属体的表面状态(例如粗糙度)、以及冷却方式(冷却液的供给方法，例如喷雾冷却、喷淋冷却、利用浸渍的冷却)。
实施例
(实施例1)
使用图1～图4所示的连续合金化熔融镀锌设备，在各种条件下制造熔融镀锌钢带。以表1所示的线速度使板厚1.2mm×板宽1000mm的退火后的钢带通过该设备。在熔融镀锌浴中浸渍钢带，通过气体擦拭将锌附着量调整为50g/m2后，通过喷雾冷却装置进行冷却，得到具有表1所示组成的镀层的熔融镀锌钢带。就镀浴的温度而言，调整为适于镀层组成的适当值，并示于表1。在本实施例中未进行熔融镀锌的加热合金化。在减震器的连接部设置一台排气扇，以风量为3600m3/hr的固定输出功率运行。
在图4所示的含微泡冷却水的制造系统中，生成含有微泡(氮气)的冷却水，将其供给于喷嘴集管。关于将含微泡冷却水从贮留罐移送至喷嘴集管的泵，使用作为容积式泵的一种的隔膜泵(株式会社TACMINA制、APL＝50)。作为冷却装置，在钢带宽度方向上以200mm间隔设置9个平喷式喷嘴，在钢带的行进方向设置40级喷嘴集管。在钢带的行进方向上邻接的喷嘴列彼此间，喷嘴在宽度方向上的位置配置成各偏移50mm。另外，喷嘴与钢带的距离为200mm。
冷却水中气泡的平均直径、冷却水中的气泡混合量、及冷却水量如表1所示。应予说明，从气泡发生装置内采集用于测定平均直径及气泡混合量的冷却水样品。这样一来，将冷却水作为喷雾进行喷雾并利用该喷雾将钢带冷却。应予说明，在本实施例中，喷雾的平均液滴直径为100μm。
在各实施例中，通过设置于冷却装置的出口侧位置的辐射温度计测定钢带的温度。测定温度如表1的“顶辊通过板温”所示。另外，评价在各实施例中制造的熔融镀锌钢带的表面外观，结果如表1所示。
Figure BDA0001972811690000141
如表1所示，在各种镀覆种类、气泡混合量、冷却水量、及线速度的条件下，与使用不包含微泡的通常的冷却水的比较例相比，使用含微泡冷却水的发明例能够使顶辊通过板温降低。其结果，在发明例中可得到具有漂亮的表面外观的熔融镀锌钢带。相对于此，由于在比较例中顶辊通过板温高，因此在钢带表面发生擦痕。尤其是，在比较例的No.17、21中，由于镀层柔软，因而发生了大的擦伤。另外，在比较例的No.5中，为了得到与No.1的发明例相同的顶辊通过板温，与No.1～4相比增加了冷却水量，但因冷却不均而导致发生了钢带的蛇行。
(实施例2)
改变了含微泡冷却水向喷嘴集管的移送方式，除此以外，利用与发明例No.1相同的条件及方法，制造了熔融镀锌钢带作为发明例No.22、23。镀层组成及浴温设定为发明例No.1，即Al：0.2质量％、Zn：余量的组成，浴温为460℃。
在发明例No.22中，使用图5所示的含微泡冷却水的制造系统，在不使用泵的情况下进行含微泡冷却水液的移送，并供给于喷嘴集管。此时，使含有微泡前的冷却水的压力高压化为No.1的0.05MPa～0.3MPa。
在发明例No.23中，作为将含微泡冷却水从贮留罐移送至喷嘴集管的泵，使用作为非容积式泵的一种的离心泵(株式会社荏原制作所制、200SZM)。
在本实施例中，在从泵中通过前后，测定气泡平均直径和冷却水中的气泡混合量。从气泡发生装置内采集通过泵前的冷却水。就通过泵后的冷却水而言，在喷嘴集管之前的配管上设置采样孔，从该采样孔进行采集。另外，与实施例1同样地，调查顶辊通过板温、钢带的表面外观、及蛇行的有无。结果如表2所示。
[表2]
Figure BDA0001972811690000161
如表2所示，就未使用泵的发明例No.22而言，与使用容积式泵的发明例No.1同样地可使顶辊通过板温充分降低，可得到具有漂亮的表面外观的熔融镀锌钢带。上述情况下，通过泵前后的气泡的平均直径没有变化。相对于此，在使用非容积式泵的发明例No.23中，与发明例No.1、22相比，顶辊通过板温增高。另外，通过泵后的气泡直径与通过泵前相比增大。
产业上的可利用性
根据本发明的高温金属的冷却方法，在基于喷射液体的高温金属的冷却方法中，不使用复杂构成的装置，即可实现冷却能力的充分提高以及均匀冷却。根据本发明的熔融镀锌钢带的制造方法，可制造具有漂亮的表面外观的熔融镀锌钢带。
附图标记说明
100 连续合金化熔融镀锌设备
10 喷雾冷却装置
12 喷嘴集管
14 喷嘴
16 排气管
18 接水盘
20 静压垫
22 气体喷嘴
30 熔融镀锌浴
32 沉没辊
34 支承辊
36 气体擦拭装置
38 合金化炉
40 辐射温度计
42 顶辊
50 气泡发生装置
52 阀
54 泵
56 阀
58 控制装置
60 贮留罐
62 泵
S 钢带
L 冷却液
M 蒸气膜

Claims (17)

1.高温金属的冷却方法，其特征在于，朝向被搬送着的高温金属供给含有微泡的冷却液，利用所述冷却液对所述高温金属进行冷却，所述冷却包括在膜态沸腾区域的冷却，
所述微泡是直径为50μm以下的气泡。
2.如权利要求1所述的高温金属的冷却方法，其中，将所述冷却液作为液滴进行喷射，利用所述液滴将所述高温金属冷却。
3.如权利要求2所述的高温金属的冷却方法，其中，所述液滴为喷雾。
4.如权利要求1所述的高温金属的冷却方法，其中，将所述冷却液作为液流进行喷射，使所述液流与所述高温金属碰撞，利用所述液流将所述高温金属冷却。
5.如权利要求1所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为20μm以下。
6.如权利要求1所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为1μm以下。
7.如权利要求1所述的高温金属的冷却方法，其中，所述微泡的平均直径为0.01μm以上且0.2μm以下。
8.如权利要求1～7中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，所述高温金属为熔融金属镀覆钢带。
9.如权利要求8所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融金属镀覆钢带为熔融镀锌钢带。
10.如权利要求9所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带为熔融镀覆后经合金化处理的合金化熔融镀锌钢带。
11.如权利要求9所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带具有下述组成的镀层：含有Al：1.0～10质量％、Mg：0.2～1.0质量％、及Ni：0.005～0.1质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质。
12.如权利要求9所述的高温金属的冷却方法，其中，所述熔融镀锌钢带具有下述组成的镀层：含有Al：25～75质量％、及Si：0.5～10质量％，且余量为Zn及不可避免的杂质。
13.如权利要求1～7中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，通过容积式泵进行所述含有微泡的冷却液的移送。
14.如权利要求13所述的高温金属的冷却方法，其中，所述容积式泵为隔膜泵。
15.如权利要求1～7中任一项所述的高温金属的冷却方法，其中，在不使用泵的情况下进行所述含有微泡的冷却液的移送。
16.熔融镀锌钢带的制造方法，其特征在于，使用连续熔融镀锌设备将钢带退火，其后对所述钢带实施熔融镀锌，然后朝向所述钢带喷射将冷却液微细化而成的液滴群，从而将所述钢带冷却，所述制造方法中，
使用权利要求3所述的高温金属的冷却方法进行所述冷却。
17.如权利要求16所述的熔融镀锌钢带的制造方法，其中，在所述冷却前，对施加于所述钢带的锌镀层进行加热合金化。
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