JPH10259420A - 金属板酸化物の還元方法 - Google Patents

金属板酸化物の還元方法

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JPH10259420A
JPH10259420A JP8466597A JP8466597A JPH10259420A JP H10259420 A JPH10259420 A JP H10259420A JP 8466597 A JP8466597 A JP 8466597A JP 8466597 A JP8466597 A JP 8466597A JP H10259420 A JPH10259420 A JP H10259420A
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JP
Japan
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plasma
oxide
reducing
gas
metal plate
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Pending
Application number
JP8466597A
Other languages
English (en)
Inventor
Munehiro Ishioka
宗浩 石岡
Yasutaka Morikawa
容任 森川
Shunichi Sugiyama
峻一 杉山
Yutaka Okubo
豊 大久保
Kazuo Sugiyama
和夫 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマを利用して連続処理することができ、
これにより効率よく、大がかりな装置を用いることな
く、かつ従来のバーナー方式よりも短時間で鋼板に代表
される金属板の表面の酸化物を還元することができる金
属板酸化物の還元方法を提供すること。 【解決手段】金属板に対して、大気圧下でマイクロ波に
より誘起された還元性ガスのプラズマを噴き付けること
により、金属板表面の酸化物を還元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属板、特に鋼板
の表面に存在する酸化物をプラズマを利用して還元する
金属板酸化物の還元方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属板表面の酸化物を連続的に還元する
方法は種々知られている。特に、鋼板表面の酸化物を連
続的に還元処理する方法としては、連続焼鈍ラインや連
続溶融亜鉛めっきライン等において用いる直火還元バー
ナー方式(例えば、特開昭60−77929号公報、特
開昭60−52310号公報等)や、窒素ガスと水素ガ
スの混合ガス等の還元性雰囲気ガス下でラジアントチュ
ーブバーナー(RTバーナー)により間接加熱して還元
する方式等がある。
【0003】さらに、プラズマトーチに還元性ガスを供
給し、プラズマジェットにより金属帯の加熱と金属酸化
物の還元を行う方式(特開平4−52211号公報)や
放電により活性化した還元性ガスを利用して金属酸化物
を還元する方式(特開昭53−147631号公報)等
も知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
直火還元バーナー方式では、鋼板酸化物の還元は主に未
燃焼の還元性ガスとの反応によりなされており、他方に
おいては未燃焼の還元性ガスと酸素ガスとの燃焼反応も
生じているため、バーナーからの距離によって還元領域
と酸化領域とが存在し、還元を行うためには、鋼板温
度、空気比やバーナーと鋼板との距離等を精度良く制御
する必要がある。また、被加熱物が800℃以上の高温
になると還元することができない。
【0005】RTバーナー方式は、間接加熱であるため
板温度上昇に時間がかかり、直火還元バーナー方式より
も炉長が長く必要となり、設備費が高いという欠点があ
る。また、炉熱慣性があるため板温度の温度応答が悪い
といった問題点もある。
【0006】プラズマトーチを用いる方式では、プラズ
マのエネルギー密度が高く、急激に鋼板温度が上昇す
る。したがって、焼鈍によって材質調整を必要とする鋼
板に対しては、所定の温度以上に鋼板温度が上昇するこ
とを防ぐように温度制御をする必要があるが、高エネル
ギー密度を有するプラズマトーチでは制御が困難であ
る。さらに、薄物では溶損する危険性もある。
【0007】また、放電により還元性ガスを活性化させ
る方式では、発生するプラズマはいわゆる低温プラズマ
であるため、プラズマトーチよりもエネルギー密度が低
くて鋼板温度の制御に優れているが、処理系の圧力を1
0Torr以下の低圧にする必要があり、装置が大がかりに
なるばかりでなく、連続的に処理することは非常に困難
である。
【0008】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、プラズマを利用して連続処理することがで
き、これにより効率よく、大がかりな装置を用いること
なく、かつ従来のバーナー方式よりも短時間で鋼板に代
表される金属板の表面の酸化物を還元することができる
金属板酸化物の還元方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、金属板に対して、大気圧下でマイクロ波
により誘起された還元性ガスのプラズマを噴き付けるこ
とにより、金属板表面の酸化物を還元することを特徴と
する金属板酸化物の還元方法を提供する。また、本発明
は、加熱炉内を連続的に通板している金属板に対して、
大気圧下でマイクロ波により誘起された還元性ガスのプ
ラズマを噴き付けることにより、金属板表面の酸化物を
還元することを特徴とする金属板酸化物の還元方法を提
供する。さらに、本発明は、連続的に通板している金属
板に対して、大気圧下でマイクロ波により誘起された還
元性ガスのプラズマを噴き付けることにより、金属板を
加熱するとともに、金属板表面の酸化物を還元すること
を特徴とする金属板酸化物の還元方法を提供する。
【0010】本発明においては、マイクロ波によりプラ
ズマ状の還元ガスを誘起するので、温度の制御性のよい
低温プラズマを大気圧下で連続的に得ることができる。
したがって、連続的に短時間でかつ温度の影響による材
質上の問題が生じることなく、しかも大がかりな設備を
用いることなく金属板表面の酸化物を還元することがで
きる。さらにマイクロ波に誘起されたプラズマ状の還元
ガスにより鋼板の加熱も行うことにより、金属板の加熱
設備を省略することもできる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図1は本発明が適用さ
れる鋼板の連続加熱炉を示す概略構成図、図2は還元性
ガスのプラズマを発生する装置を示す概略構成図であ
る。連続加熱炉を通板している鋼板1は、予熱帯2で所
定の温度まで昇温された後に還元帯3へ通板される。例
えば溶融性亜鉛めっきラインの連続加熱炉の場合には、
さらに均熱帯、冷却帯、溶融亜鉛ポットおよびワイピン
グ部に通板される。還元帯3には還元性ガスのプラズマ
を発生させる装置4およびそのプラズマを噴き付けるた
めの流路5が設けられている。
【0012】プラズマ発生装置4は、図2に示すよう
に、マイクロ波発生源6から発生したマイクロ波をプラ
ズマの発生を誘起する物質(例えば金属あるいは無機酸
化物の粉体)8に照射して加熱する。加熱された物質8
の表面から熱電子が放出され、この熱電子と上流からガ
ス供給機構9によってプラズマ発生チャンバー7内に流
入された還元性ガスとの反応によりプラズマが発生す
る。このようにすることにより、大気圧下で安定にプラ
ズマを発生・存在させることができる。
【0013】このようにして発生した還元ガスのプラズ
マは低温プラズマであり、大気圧下でも安定に発生・存
在するため、還元帯の圧力を従来のプラズマでの処理系
のように減圧装置を用いて低圧にする必要がなく、かつ
この処理系に対しての鋼板入出側のシールも従来のバー
ナーによる還元方式で用いられている物と同程度の機構
のものでよく、連続的に鋼板を通板することができる。
【0014】この場合に、発生した還元性ガスのプラズ
マを、連続通板している鋼板に噴き付けるように流動さ
せて、鋼板の酸化物を還元する。鋼板へのプラズマの噴
き付けは、例えば板幅方向に均一に噴き付けるために、
板表面近傍にスリットノズルを鋼板搬送方向に沿って複
数段設置して行う。
【0015】ここで用いる還元性ガスとしては、水素ガ
ス、メタンガス、一酸化炭素ガス、あるいはコークス炉
ガス、高炉ガス、転炉ガス等の製鉄所の副生ガス等を単
独または混合して用いることができる。さらに、これら
還元性ガスは、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス
等で希釈して用いてもよい。
【0016】このようにプラズマを用いることにより、
直火還元バーナーの火炎中よりも還元に寄与するイオン
やラジカルが多く存在しているため還元能が高く、した
がって短時間で還元することができる。また、プラズマ
中に酸素ガスを含まないため、安定した還元が実現され
る。さらに、プラズマのエネルギー密度が低いため、鋼
板の温度制御を比較的容易に行うことができる。さらに
また、大気圧下でプラズマ発生させることができるの
で、大がかりな装置が不要であるばかりでなく、連続処
理も行うことができる。
【0017】また、プラズマのエネルギーにより、酸化
物の還元のみならず鋼板の加熱も行うようにすれば、還
元帯の長さは多少長くなるが、上記装置の予熱帯2を省
略することも可能となり、一層設備を簡略化することが
できる。なお、上記実施の形態では鋼板の酸化物の還元
について示したが、本発明の原理からして本発明が他の
金属にも適用できることはいうまでもない。
【0018】
【実施例】上述の図2に示す装置により実際に鋼板の酸
化物を還元した例について示す。なお、プラズマ発生装
置は鋼板上下に通板方向に沿って複数個設置している
が、図2では鋼板の上に設置された一つについて示して
いる。
【0019】還元処理室3は、鋼板1が通板可能でかつ
外部空気が処理室3内に侵入するのを防止するようにシ
ールされた搬入・搬出口を有している。処理室3とプラ
ズマ発生チャンバーとは発生したプラズマを鋼板1に噴
き付けるための流路5を介して接続されている。プラズ
マ発生チャンバー7は、内部にマイクロ波発生装置6と
プラズマの発生を誘起する物質8としての酸化物粉体と
を有し、チャンバー内に不活性ガスおよび還元性ガスを
供給するためのガス供給機構9が接続されている。
【0020】このように構成される連続処理装置を用い
て鋼板の酸化物を還元した。まず、ガス供給機構9より
プラズマ発生チャンバー7に窒素ガスを供給してチャン
バー7内の空気を置換した。次いで、マイクロ波発生装
置6の電源を投入し、酸化物粉体8を加熱するととも
に、バルブを切替えてガス供給機構9よりプラズマチャ
ンバー7に還元性ガス(15%水素ガスと85%アルゴ
ンガスとの混合ガス)を供給してプラズマを形成させ
た。このように発生したプラズマは流路5を通って処理
室に送り込まれ、連続的に通板している鋼板1を加熱す
るとともに酸化物を還元する。なお、鋼板に吹き付けら
れたプラズマ、還元性ガスおよび酸化物と反応後のガス
は、鋼板搬入側に流れるような機構を採用した。
【0021】通板させた鋼板1の初期の酸化物厚さは約
500nmであり、処理室内を通過する時間を10秒間
に調節した。計測された最高板温度は800℃であり、
材質上問題となるものではなかった。また、処理後の酸
化物厚さは50nmであった。
【0022】比較のため、従来用いられている直火還元
バーナーを10秒間作用させた後の酸化物厚さを測定し
た結果、約200nmであった。また、この際の最高板
温は780℃であった。この結果から、本発明を採用す
ることにより、従来と同じ時間の処理であれば従来より
優れた還元能を発揮することが確認された。換言すれ
ば、従来と同程度の還元能を得るために、従来より短時
間の処理でよいことがわかる。この例では、直火バーナ
ーを用いた従来例で10秒間処理したのと同程度の還元
能を得るために、約7秒の処理でよく、短時間の処理が
可能となることが確認された。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマを利用して連続処理することができ、これによ
り効率よく、大がかりな装置を用いることなく、かつ従
来のバーナー方式よりも短時間で鋼板に代表される金属
板の表面の酸化物を還元することができる金属板の還元
方法を得ることができる。また、新設備に利用する場合
には、設備の長さを短くすることが可能であり、建設費
を安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される連続加熱炉を示す概略構成
図。
【図2】還元性ガスのプラズマを発生する装置を示す概
略構成図。
【符号の説明】
1……鋼板 2……予熱帯 3……還元帯 4……プラズマ発生装置 5……プラズマ流路 6……マイクロ波発生源 7……プラズマ発生チャンバー 8……プラズマ発生を誘起する物質 9……ガス供給源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 峻一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 大久保 豊 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉山 和夫 東京都練馬区大泉町5丁目8番2号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板に対して、大気圧下でマイクロ波
    により誘起された還元性ガスのプラズマを噴き付けるこ
    とにより、金属板表面の酸化物を還元することを特徴と
    する金属板酸化物の還元方法。
  2. 【請求項2】 加熱炉内を連続的に通板している金属板
    に対して、大気圧下でマイクロ波により誘起された還元
    性ガスのプラズマを噴き付けることにより、金属板表面
    の酸化物を還元することを特徴とする金属板酸化物の還
    元方法。
  3. 【請求項3】 連続的に通板している金属板に対して、
    大気圧下でマイクロ波により誘起された還元性ガスのプ
    ラズマを噴き付けることにより、金属板を加熱するとと
    もに、鋼板表面の酸化物を還元することを特徴とする金
    属板酸化物の還元方法。
JP8466597A 1997-03-19 1997-03-19 金属板酸化物の還元方法 Pending JPH10259420A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009174327A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Toyota Motor Corp エンジンブロックの製造方法
JP2010514925A (ja) * 2006-12-27 2010-05-06 ポスコ 常圧プラズマを用いた溶融アルミニウムめっきステンレス鋼板の製造方法
JP2010277754A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Micro Denshi Kk 電気部品の接続方法とその接続装置
DE102022107650A1 (de) 2022-03-31 2023-10-05 Plasmatreat Gmbh Vorrichtung und verfahren zur reduktion von oxiden an werkstückoberflächen

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