JP2013095952A - 連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融亜鉛めっき鋼板製造技術において、めっき製品品質とめっき性とを共に高位安定に確保する方法を提供する。
【解決手段】加熱帯１、均熱帯２、冷却帯３の中の少なくとも何れか１ゾーンに露点計６と炉内ガスの吸出口７及び吹込口８とを設け、これらを炉外に設けたリファイナー１１と接続して該接続したゾーン毎に独立に前記リファイナーとのガス循環路１２，１３を形成し、該形成したガス循環路毎に、接続したゾーンの露点計測値が目標露点と一致するように前記リファイナーが動作し、且つスナウト４に露点計６と同スナウト内４を加湿する加湿器１４とを設け、前記スナウトの露点計測値が該スナウトの目標露点と一致するように前記加湿器が動作する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備及び製造方法に関する。

連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、帯状鋼板である鋼帯を連続焼鈍炉で連続焼鈍した後、引続き連続焼鈍炉出側のスナウトから亜鉛めっき浴中に直送して溶融亜鉛めっきを施す設備である。連続焼鈍炉は通常、気密構造の炉内を搬送中の鋼板を高温ガス雰囲気により概ね８００〜１０００℃に加熱する加熱帯と、次いで低温ガス吹き付けにより概ね３００〜６００℃まで冷却する冷却帯とを有する。前記加熱後の鋼帯を均熱する均熱帯を前記加熱帯の後段に設置したものもある。前記加熱する前の鋼帯を予熱する予熱帯を前記加熱帯の前段に設置したものもある。

特許文献１には、光輝焼鈍炉（スナウトは無い）に関し、とくに新設炉の操業開始時及び補修後の再開時における立上げ所要時間（シーズニング時間）の大幅な短縮を可能とするために、炉壁の内張り耐火物と外壁鉄皮との境界部に配設した通気パイプを通じて炉内のガスを炉外に排出し、炉外には、前記排出したガスを吸引して同ガス中の不純物成分を除去して清浄化後、炉内に再供給する炉内ガスの循環装置を付帯設置することが記載されている。

特許文献２には、金属帯用連続還元性雰囲気焼鈍装置（スナウトは無い）において、リファイナー（水分除去装置であり、特許文献２ではリファイニング装置と呼称）を活用して、加熱帯の前段に設置された予熱帯のガスを冷却帯に吹き込み冷却効率向上を図ったり、逆に冷却帯のガスを予熱帯に吹き込んで予熱の効率を向上させたりする技術が記載されている。

特開平４−１１６１２７号公報 特開平１１−２３６６２３号公報

連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備においては、めっき性を向上させるために連続焼鈍炉内の水分を除去し、露点を低下させる必要があり、従来は、炉外に設けたリファイナーを用いて冷却帯から炉内ガスを吸引し水分除去して加熱帯へ返すことで露点を制御している。然し、この方法では、安定して高いめっき性を確保できない。その理由を以下に述べる。

鋼材の強度向上にはＳｉ，Ｍｎ等の添加が効果的であることが知られているが、Ｓｉ，Ｍｎは亜鉛のめっき性を阻害する成分となるため亜鉛めっき鋼板用鋼への添加には制限がある。図２は、発明者らの実験調査により得られた、めっき性を阻害する成分の表面酸化量と炉内雰囲気ガス露点の関係を示す模式図である。通常操業範囲である一般的な露点範囲では表面酸化量が多く、焼鈍温度が高温になるほど濃化が進む傾向にあるが、図２に示される通り、炉内の露点を低下させることにより、めっき性を阻害する成分の表面濃化が抑制されるため、高温焼鈍下でもめっき性を確保することが可能となる。換言すれば、一般的な露点制御範囲ではめっき性を阻害する成分の表面濃化を抑制できず、めっき性が低下する。例えば、鋼中に１．５質量％Ｓｉ、または２．０質量％Mnを含む鋼板の各成分の表面濃化量と炉内の露点の関係を調査したところ、露点が−４５℃以下でＭｎ表面濃化が大きく抑制され、−５０℃以下でＳｉ表面濃化が大きく抑制されることが分った。即ち、Ｓｉ、Ｍｎの表面濃化を抑制して安定して高いめっき性を確保するためには、炉内の露点を−５０℃以下に制御する必要があるが、上述の、炉外に設けたリファイナーを用いて冷却帯から炉内ガスを吸引し水分除去して加熱帯へ返す方法では、露点は−４０℃程度までしか下げ得ず、安定して高いめっき性を確保するのは困難であった。

一方、溶融亜鉛めっき浴を有する連続溶融亜鉛めっき設備の場合、スナウト内の雰囲気ガスの露点については、炉内の露点低下に随伴してスナウト内で露点低下が大きくなると溶融亜鉛が気化して鋼帯に付着し品質不良の要因となるという問題があった。
上記のように、従来の連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備には、連続焼鈍炉の露点を−５０℃以下に制御できず安定しためっき性の確保が困難であり、然も、炉内の露点を下げるとスナウト内で気化した溶融亜鉛が鋼帯に付着して品質不良を招くことになり、めっき製品品質とめっき性とを共に高位安定に確保することができないという課題があった。

発明者らは前記課題を解決するための手段について鋭意検討し、以下の要旨構成になる本発明をなした。
（１） 炉内が通材路上流側から順に、通材される帯状鋼板である鋼帯を加熱する加熱帯、均熱する均熱帯、冷却する冷却帯の全３ゾーンに区分された連続焼鈍炉を、該炉からめっき浴中への鋼帯直送用閉空間路であるスナウトにて溶融亜鉛めっき浴と直結してなる連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備において、前記全３ゾーン中の少なくとも何れか１ゾーンに露点計と炉内ガスの吸出口及び吹込口とを設け、これらを炉外に設けた水分除去装置であるリファイナーと接続して該接続したゾーン毎に独立に前記リファイナーとのガス循環路を形成し、該形成したガス循環路毎に、接続したゾーンの露点計の計測値が目標露点と一致するように前記リファイナーが動作し、且つ前記スナウトに露点計と同スナウト内を加湿する加湿器とを設け、前記スナウトの露点計の計測値が該スナウトの目標露点と一致するように前記加湿器が動作する構成としたことを特徴とする連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備。
（２） 前記スナウトにスナウト内ガスの吸出口及び吹込口を設け、これらを前記リファイナーと接続してスナウト内との間のガス循環路を形成すると共に前記スナウトの露点計の計測値が前記スナウトの目標露点と一致するように前記加湿器に加え前記リファイナーも動作する構成としたことを特徴とする（１）に記載の連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備。
（３） 上記（１）又は（２）に記載の連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を用い、前記炉の目標露点を−５０℃以下とし、且つ前記スナウトの目標露点を−３５〜−１０℃としてめっき操業することを特徴とする連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、めっき製品品質とめっき性とを共に高位安定に確保することができるようになる。

本発明の実施形態の１例を示す模式図である。 めっき性を阻害する成分の表面酸化量と炉内雰囲気ガス露点の関係を示す模式図である。 本発明の実施形態の１例（前掲図のとは別の例）を示す模式図である。

本発明は、例えば図１に示すように、炉内が通材路上流側から順に、通材される帯状鋼板である鋼帯Ｓを加熱する加熱帯１、均熱する均熱帯２、冷却する冷却帯３の全３ゾーンに区分された連続焼鈍炉を該炉からめっき浴中への鋼帯直送用閉空間路であるスナウト４にて溶融亜鉛めっき浴５と直結してなる設備を前提とする。冷却帯３からスナウト４にかけての要所要所には異なる処理区域間の雰囲気混合を阻止するためのシールロール９が配設され、又、加熱帯１の入口には炉内への外気侵入を阻止するためのシールロール１０が配設されている。冷却帯３の下流側部分にヒータを設けて過時効処理に供する場合もある。斯かる前提自体は周知慣用技術の範囲内である。

この前提の下、本発明では、前記全３ゾーン中の少なくとも何れか１ゾーン（本例では加熱帯１、均熱帯２の計２ゾーン）に露点計６と炉内ガスの吸出口７及び吹込口８とを設け、これらを炉外に設けた水分除去装置であるリファイナー１１と接続して該接続したゾーン毎に独立に前記リファイナー１１とのガス循環路１２，１３を形成し、該形成したガス循環路毎に接続したゾーンの露点計の計測値が目標露点と一致するように前記リファイナー１１が動作し、且つ前記スナウト４に露点計６と同スナウト４内を加湿する加湿器１４とを設け、前記スナウト４の露点計６の計測値が該スナウト４の目標露点と一致するように前記加湿器１４が動作するする構成とした。

なお、図１では、吸出口７と吸込口８を加熱帯１、均熱帯２に各々１対ずつ設けた場合を示したが、複数設置した方が露点は調整しやすいため、吸出口７と吸込口８は、２対以上を設けてもよく、目標とする露点を達成するため適宜調整すればよい。
相異なるゾーンに接続されたガス循環路１２，１３は互いに独立であり、リファイナー１１内での合流もない。リファイナー１１は、各ガス循環路毎に、そのガス循環路に接続するゾーンの露点計測値が目標露点と一致するように、そのガス循環路内ガスの水分を除去する動作を行う。一方、加湿器１４は、スナウト内の露点計測値が目標露点（炉内ゾーンの目標露点よりは高めである）と一致するように、スナウト内に加湿を施す（水分を供給する）動作を行う。

このように、炉内の区分されたゾーンからガスを一部吸出して水分除去後同じゾーンに吹込むと共に、スナウト内を加湿器で加湿する構成とした事により、炉内露点は−５０℃以下の低露点に安定制御可能となり、且つ、炉内露点とスナウト内露点とは互いに独立に制御可能となり、以て、溶融亜鉛めっき鋼板品質とめっき性とを共に高位安定に確保することができるようになる。

露点計６、吸出口７、吹込口８を設ける炉内ゾーンは、全３ゾーン中の少なくとも１ゾーンでよいが、好ましくは均熱帯２である。均熱帯２は、他の２ゾーンに比べ炉温が高くてＳｉ，Ｍｉの表面濃化が生じ易いゾーンであるため、このゾーンに対して優先的に露点計、吸出口、吹込口を設けて低露点制御を行うのが、めっき性高位安定化のために好適である。尚、無論ながら、最も好ましくは、全３ゾーンの全てに設ける事である。

又、図３に示す例は、図１の例に加え、スナウト４にスナウト内ガスの吸出口７及び吹込口８を設け、これらを前記リファイナー１１と接続してスナウト内との間のガス循環路１５を形成すると共に前記スナウトの露点計の計測値が前記スナウトの目標露点となるように前記加湿器１４に加え前記リファイナー１１も作動する構成とした例である。これによれば、スナウト内露点がより高精度に制御可能となり、スナウト内での亜鉛付着をより効果的に防止でき、めっき製品品質の高位安定性がより一層向上する。

本発明の設備を用いためっき操業においては、前述のようにＳｉ，Mnの表面濃化を抑制するために、炉内の目標露点を−５０℃以下に設定するのがよい。斯かる低露点制御は本発明の設備を用いるが故に達成され、以て、Ｓｉ，Ｍｎの表面濃化が有効に防止でき、めっき性を高位安定に確保できる。一方、スナウト内の露点は、本発明の設備を用いる事で炉内とは独立に制御できる。スナウト内の目標露点は、気化した亜鉛がスナウト内で鋼帯に付着するのを効果的に防止するために、−３５℃以上とするのがよい。但し、高くし過ぎると、浴面に酸化亜鉛膜が生成され、鋼帯に付着する点で不利なため、−１０℃以下とするのがよい。

連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインに、図３に示した例と同様の実施形態で本発明を適用した実施例について述べる。このラインでは、従来、炉外に設けたリファイナーを用いて冷却帯から炉内ガスを吸引し水分除去して加熱帯へ返す方法で炉内露点を制御していたが、炉内の到達露点は−４０℃程度が下限であり、又、スナウト内は露点制御を行っていなかった。そのためか、Ｓｉ、Ｍｎを添加した高強度鋼板のめっき操業では、不めっき、及び、めっき製品の表面性状不良を十分に抑制できるまでには至っていなかった。これに対し、実施例では、均熱帯の露点を−５０℃以下に安定制御でき、且つ、スナウト内露点を−３５〜−１０℃に安定制御でき、その結果、従来を１００とした対従来比で、不めっきの発生頻度が１０へ、めっき製品の表面性状不良の発生頻度が２０へと、夫々格段に低下し、本発明の効果が顕著に現れた。

１ 加熱帯
２ 均熱帯
３ 冷却帯
４ スナウト
５ 溶融亜鉛めっき浴
６ 露点計
７ 吸出口
８ 吹込口
９，１０ シールロール
１１ リファイナー
１２，１３，１５ ガス循環路
１４ 加湿器
Ｓ 鋼帯

Claims (3)

1. 炉内が通材路上流側から順に、通材される帯状鋼板である鋼帯を加熱する加熱帯、均熱する均熱帯、冷却する冷却帯の全３ゾーンに区分された連続焼鈍炉を、該炉からめっき浴中への鋼帯直送用閉空間路であるスナウトにて溶融亜鉛めっき浴と直結してなる連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備において、前記全３ゾーン中の少なくとも何れか１ゾーンに露点計と炉内ガスの吸出口及び吹込口とを設け、これらを炉外に設けた水分除去装置であるリファイナーと接続して該接続したゾーン毎に独立に前記リファイナーとのガス循環路を形成し、該形成したガス循環路毎に、接続したゾーンの露点計の計測値が目標露点と一致するように前記リファイナーが動作し、且つ前記スナウトに露点計と同スナウト内を加湿する加湿器とを設け、前記スナウトの露点計の計測値が該スナウトの目標露点と一致するように前記加湿器が動作する構成としたことを特徴とする連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備。
2. 前記スナウトにスナウト内ガスの吸出口及び吹込口を設け、これらを前記リファイナーと接続してスナウト内との間のガス循環路を形成すると共に前記スナウトの露点計の計測値が前記スナウトの目標露点と一致するように前記加湿器に加え前記リファイナーも動作する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備。
3. 請求項１又は２に記載の連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を用い、前記炉の目標露点を−５０℃以下とし、且つ前記スナウトの目標露点を−３５〜−１０℃としてめっき操業することを特徴とする連続溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

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