TWI688676B - 製造黑色鍍覆鋼板的方法、製造黑色鍍覆鋼板的裝置以及製造黑色鍍覆鋼板的系統 - Google Patents

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Abstract

本發明是有關於一種使具有含Al及Mg的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層的鍍覆鋼板在密閉容器的內部接觸至水蒸汽以製造黑色鍍覆鋼板的方法。本發明的方法是依序進行下述步驟：第1步驟，對於配置在密閉容器內部的所述鍍覆鋼板，在露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體的存在下進行加熱；第2步驟，將所述經加熱的密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下；以及第3步驟，向已將所述內部氣體的壓力設為70kPa以下的密閉容器的內部導入水蒸汽，以使所述鍍覆層黑化。

Description

製造黑色鍍覆鋼板的方法、製造黑色鍍覆鋼板 的裝置以及製造黑色鍍覆鋼板的系統
本發明是有關於一種製造黑色鍍覆鋼板的方法、製造黑色鍍覆鋼板的裝置以及製造黑色鍍覆鋼板的系統。
在建築物的屋頂材或外裝材、家電製品、汽車等領域中，考慮到設計性等的觀點，具有黑色外觀的鋼板的需求正在提高。作為使鋼板表面黑化的方法，有在鋼板表面塗佈黑色塗料以形成黑色塗膜的方法。然而，所述領域中，考慮到耐蝕性的觀點，多使用實施有熔融Zn鍍覆或含有熔融Al的Zn鍍覆、含熔融Al、Mg的Zn鍍覆等鍍覆的鍍覆鋼板，該些鍍覆鋼板的表面具有存在金屬光澤的銀白色的色調。因此，為了藉由黑色塗料的塗佈來獲得設計性高的黑色外觀，不得不加厚塗膜以掩蓋底色，從而導致塗裝成本變高。而且，若如此般加厚塗膜，則亦存在無法進行點（spot）熔接等電阻熔接的問題。
作為不形成黑色塗膜來掩蓋鍍覆鋼板的金屬光澤及銀白色色調的方法，提出有使鍍覆層其自身氧化、黑化的方法。作為此種方法，例如在專利文獻1中揭示有下述方法：使含熔融Al、Mg的Zn鍍覆鋼板（以下亦簡稱作「鍍覆鋼板」）在密閉容器的內部與水蒸汽接觸（以下，將為了黑化而使鍍覆鋼板與水蒸汽接觸的處理簡稱作「水蒸汽處理」），形成含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層（以下亦簡稱作「鍍覆層」）經黑化的氧化皮膜。
而且，在專利文獻2中揭示有一種在鍍覆鋼板之間配置間隔材（spacer）來對鋼板進行水蒸汽處理的方法。根據專利文獻2，藉由在鍍覆鋼板之間配置間隔材，可使水蒸汽同樣地接觸至鍍覆鋼板的周緣部與中心部，因此可使鍍覆層的表面更均勻地黑化。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2013-241655號公報 專利文獻2：日本專利特開2013-241676號公報
[發明所欲解決之問題] 如專利文獻2所揭示般，為了使鍍覆層更均勻地黑化，理想的是使水蒸汽充分遍布鍍覆鋼板的欲黑化的整個區域，以對所述區域更均勻地進行水蒸汽處理。
因此，本發明人等進一步詳細地研究如下所述的水蒸汽處理的條件，即，可使水蒸汽更充分地遍布所述鍍覆鋼板的欲黑化的整個區域，使鍍覆層更均勻地黑化，從而使鍍覆鋼板的外觀更為美觀。
本發明是基於所述研究結果，其目的在於提供一種可使鍍覆鋼板的欲黑化的區域更均勻地黑化的、製造黑色鍍覆鋼板的方法以及可用於此種方法的裝置及系統。 [解決問題之手段]
本發明是有關於一種使鍍覆鋼板於密閉容器的內部接觸至水蒸汽以製造黑色鍍覆鋼板的方法，所述鍍覆鋼板具有基材鋼板以及形成於基材鋼板表面的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層。本發明的方法是依序進行下述步驟：第1步驟，對於配置在密閉容器內部的所述鍍覆鋼板，在露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體的存在下進行加熱；第2步驟，將所述經加熱的密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下；以及第3步驟，向已將所述內部氣體的壓力設為70 kPa以下的密閉容器的內部導入水蒸汽，以使所述鍍覆層黑化。
而且，本發明是有關於一種製造黑色鍍覆鋼板的裝置。本發明的裝置包括：密閉容器，具有可配置鍍覆鋼板的配置部，所述鍍覆鋼板具有基材鋼板以及形成於基材鋼板表面的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層；加熱部，對所述密閉容器的內部進行加熱；排氣部，將所述密閉容器內部的環境氣體排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下；以及水蒸汽導入部，向所述密閉容器的內部導入水蒸汽。
而且，本發明是有關於一種製造黑色鍍覆鋼板的系統。本發明的系統包括：所述本發明的裝置；以及控制部，控制所述加熱部、所述排氣部及所述水蒸汽導入部的動作，使配置於所述密閉容器的所述配置部上的鍍覆鋼板在所述密閉容器的內部接觸至水蒸汽，以製造黑色鍍覆鋼板。 [發明的效果]
根據本發明，能提供可使鍍覆鋼板的欲黑化的區域更均勻地黑化的、製造黑色鍍覆鋼板的方法以及可用於此種方法的裝置及系統。
1.製造黑色鍍覆鋼板的方法 本發明的製造黑色鍍覆鋼板的方法（以下亦簡稱作「本發明的方法」）是使含有Al及Mg的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆鋼板於密閉容器的內部接觸至水蒸汽以製造黑色鍍覆鋼板的方法。
本發明的方法是如圖1所示般依序進行如下步驟：第1步驟（步驟S110），對於配置在密閉容器內部的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆鋼板，在露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體（以下亦稱作「低水蒸汽氣體」）的存在下進行加熱；第2步驟（步驟S120），將所述密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下；以及第3步驟（步驟S130），向所述密閉容器的內部導入水蒸汽，以使所述鍍覆層黑化。本發明的方法亦可如圖2所示般依序進行如下步驟：第4步驟（步驟S140），在所述第3步驟（步驟S130）之後，將所述密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下；以及第5步驟（步驟S150），向所述密閉容器的內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體（低水蒸汽氣體）以使所述鍍覆鋼板冷卻。另外，所謂環境氣體，是指存在於密閉容器內部的氣體，是本說明書中記載的大氣、水蒸汽、含氫的水蒸汽以及低水蒸汽氣體的總稱。
以下更詳細地說明各步驟。
（第1步驟） 在第1步驟（步驟S110）中，對於配置在密閉容器內部的鍍覆鋼板，在低水蒸汽氣體的存在下進行加熱。
密閉容器只要在其內部具有配置鍍覆鋼板的配置部，且具有可耐受因環境氣體的排氣造成的內部氣體壓力的下降、水蒸汽導入、加熱、冷卻等的強度即可。密閉容器是可採用密閉狀態與開放狀態中的任一者地構成，所述密閉狀態是從其外部朝向內部的氣體流入以及從該內部朝向外部的氣體流出實質上不可能的狀態，所述開放狀態是可從外部將鍍覆鋼板搬入內部的狀態。密閉容器亦可在其壁面或底面具有可連接後述的排氣配管、水蒸汽供給配管、氣體導入配管及排水（drain）配管等的開口，此時，只要可藉由關閉該些配管上所設的閥來將容器內部設為密閉狀態即可。而且，密閉容器只要可將容器內部設為密閉狀態，則亦可具有後述的加熱部。
鍍覆鋼板具有基材鋼板以及形成於基材鋼板表面的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層。
基材鋼板的種類並無特別限定。例如，作為基材鋼板，可使用包含低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼及合金鋼等的鋼板。在需要良好的壓製（press）成形性的情況下，較佳為將添加有Ti的低碳鋼及添加有Nb的低碳鋼等深衝壓用鋼板作為基材鋼板。而且，亦可使用添加有P、Si、Mn等的高強度鋼板。
含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層只要具有藉由與水蒸汽的接觸而黑化的組成即可。藉由與水蒸汽的接觸而鍍覆層黑化的機制（mechanism）雖不明，但作為一種假說，推測是藉由與水蒸汽的接觸而在鍍覆層表面及鍍覆層中生成具有缺氧型的缺陷結構的Zn、Al、Mg的氧化物（例如ZnO1-x 或Al2 O3-x 等），從而鍍覆層黑化。當如此般生成缺氧型的氧化物時，光會被該缺陷凖位捕獲（trap），因此氧化物呈黑色外觀。
例如，對於具有Al：0.1質量%以上且60質量%以下、Mg：0.01質量%以上且10質量%以下、Zn：剩餘部分的組成的鍍覆層而言，藉由與水蒸汽的接觸，可適當地發黑。若將Al或Mg的含量設為所述上限值以下，則在鍍覆時更難以產生渣滓（dross），因此可使鍍覆層的外觀變得良好。另一方面，若將Al的含量設為所述下限值以上，則可進一步提高鍍覆的密接性。而且，若將Mg的含量設為所述下限值以上，則能以更短時間來使鍍覆層黑化。
另外，本案說明書中，鍍覆層中的各成分的含量的值是以百分率來表示將鍍覆層中所含的各金屬成分的質量除以鍍覆層中所含的所有金屬的質量所得的值。即，藉由水蒸汽處理而產生的氧化物或者水合氧化物等中所含的氧及氫的質量並不作為鍍覆層中的成分而包含。因此，在水蒸汽處理時未引起金屬成分的溶析的情況下，在水蒸汽處理的前後，鍍覆層中的各成分的含量的值不會發生變化。
當前，在市場上流通最多的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆鋼板是在鍍覆層中含有6質量%左右的Al、3質量%左右的Mg。在此種鍍覆組成的情況下，鍍覆層的金屬組織主要為初晶的Al相與Al/Zn/Zn2 Mg的三元共晶組織混合存在者。此處，形成Al/Zn/Zn2 Mg的三元共晶組織的各相（Al相、Zn相及Zn2 Mg相）各自呈不規則的大小及形狀，且彼此交混。初晶的Al相與Al/Zn/Zn2 Mg的三元共晶組織中的Al相是來源於Al-Zn-Mg的三元系平衡狀態圖中的高溫下的Al"相（固溶有Zn的Al固溶體，含有少量的Mg）者。該高溫下的Al"相在常溫下，通常分離表現為微細的Al相與微細的Zn相。三元共晶組織中的Zn相是固溶有少量的Al，並且視情況而進一步固溶有Mg的Zn固溶體。三元共晶組織中的Zn2 Mg相是在Zn-Mg的二元系平衡狀態圖中的Zn為約84質量%的點附近所存在的金屬間化合物相。
為了進一步提高基材鋼板與鍍覆層的密接性，鍍覆層亦可含有0.005質量%以上且2.0質量%以下的Si。若鍍覆層中的Si的含量為0.005質量%以上，則基材鋼板與鍍覆層的界面上的Al-Fe合金層的成長得到抑制，所述密接性進一步提高。若鍍覆層中的Si的含量為2.0質量%以下，則Si系氧化物難以在鍍覆層表面生成，從而難以產生因所述Si系氧化物造成的黑化的阻礙。而且，為了抑制Zn11 Mg2 相過剩地生成及成長而對外觀及耐蝕性造成不良影響，鍍覆層亦可含有Ti、B、Ti-B合金、含Ti的化合物或含B的化合物。鍍覆層中的該些化合物的含量較佳為：Ti的量為0.001質量%以上且0.1質量%以內，且B的量為0.0005質量%以上且0.045質量%以內。若鍍覆層中的Ti或B的含量為所述下限以上，則所述Zn11 Mg2 相的生成及成長進一步得到抑制。若鍍覆層中的Ti或B的含量為所述上限以下，則析出物難以向鍍覆層中成長。另外，因鍍覆層含有Ti、B、Ti-B合金、含Ti的化合物或含B的化合物而造成的、對藉由水蒸汽處理的黑化的影響為可忽視的範圍。
鍍覆層的厚度並無特別限定，但較佳為3 μm以上且100 μm以下。若鍍覆層的厚度為3 μm以上，則在處理時形成的瑕疵難以到達基材鋼板，因此黑色外觀的保持性及耐蝕性進一步變高。另一方面，若鍍覆層的厚度為100 μm以下，則更難以產生因受到壓縮時的鍍覆層與基材鋼板的延展性不同所引起的、加工部中的鍍覆層與基材鋼板的剝離。
對於鍍覆鋼板的形狀，只要欲藉由水蒸汽處理來黑化的鍍覆層的區域可與水蒸汽接觸，則並無特別限定。例如，鍍覆鋼板的形狀既可為該受到鍍覆的面為平坦的形狀（例如平板狀），亦可為該受到鍍覆的面為彎曲的形狀（例如卷狀）。另外，所謂卷狀，是指由鍍覆鋼板構成的金屬帶在徑向上隔開間隔地捲繞而成的形狀。考慮到向密閉容器內部的配置的容易性及隨後的搬送的容易性的觀點，鍍覆鋼板的形狀較佳為卷狀。為了使水蒸汽容易浸入，所述間隔較佳為設定成在徑向上相鄰的表面彼此的最短距離為0.05 mm以上。
例如，卷狀的鍍覆鋼板中的所述間隔可在捲繞的鍍覆鋼板的表面之間配置間隔材等而設置。所述間隔材的形狀只要可使水蒸汽遍布卷狀的鍍覆鋼板即可，既可為線狀的間隔材，亦可為面狀的間隔材。線狀的間隔材是配置於鍍覆鋼板表面的一部分的線材。面狀的間隔材是配置於鍍覆鋼板表面的至少一部分的平板狀構件。較佳為，鋼板與間隔材接觸的面積小，一個接觸點處的接觸面積為15 mm2 以下更佳。間隔材的材料只要不會在水蒸汽處理中產生明顯的劣化、起火、與鍍覆鋼板的熔固或熔解，則並無特別限定，較佳為金屬及樹脂，更佳為具有水蒸汽透過性的材料。
而且，要在鍍覆鋼板表面的一部分形成不黑化的部分時，亦可藉由鋁膠帶(aluminium tape)或樹脂膠帶來對所述表面的一部分施以具有所述不黑化部分的形狀的標記(marking)。
鍍覆鋼板於密閉容器的內部既可配置為單層，亦可積層地配置。例如，所述卷狀的鍍覆鋼板可以眼朝上(eye up)的方式而配置。而且，在使兩個以上的所述卷狀的鍍覆鋼板同時黑化時，可將所述兩個以上的所述卷狀的鍍覆鋼板均以眼朝上的方式而配置於所述密閉容器的內部，且將所述兩個以上的鍍覆鋼板重疊配置。另外，此時，為了使水蒸汽容易浸入，較佳亦為，鍍覆鋼板以相鄰的表面彼此的最短距離為0.05mm以上的方式而積層或配置。鍍覆鋼板彼此的所述間隔亦可在相鄰的鍍覆鋼板之間配置所述間隔材等而設置。而且，亦可將已被加工成任意形狀的鍍覆鋼板黑化，此時，將設置於密閉容器內部的擱板作為所述配置部，既可將受到加工的鍍覆鋼板放置於所述擱板上，亦可將受到加工的鍍覆鋼板從所述擱板予以懸吊。
鍍覆鋼板是在露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體(低水蒸汽氣體)的存在下受到加熱。換言之，在本步驟中，存在於密閉容器內部的環境氣體為低水蒸汽氣體。考慮到使作業容易進行的觀點，低水蒸汽氣體較佳為大氣，但只要可進行黑化，則亦可採用非活性氣體。非活性氣體的示例包含Ar、N2、He、Ne、Kr、H2、Xe及他們的混合氣體等。該些氣體中，較佳為可廉價地購入的Ar、N2、He以及N2與H2的混合氣體。低水蒸汽氣體可從後述的氣體導入部而導入至密閉容器的內部。
加熱前的鍍覆鋼板的溫度通常為常溫左右。而且，鍍覆鋼板的熱容量大。因此，若如以往般在大量含有露點為鍍覆鋼板溫度以上的水蒸汽的氣體的存在下對鍍覆鋼板進行加熱，則有時鍍覆鋼板表面附近的環境氣體會被鍍覆鋼板冷卻而水蒸汽冷凝，從而在鍍覆鋼板的表面產生結露。若在鍍覆鋼板的表面產生結露，則水蒸汽將無法接觸到產生了結露的部分，從而黑化受到阻礙，因此有無法使鍍覆層均勻地黑化之虞。而且，有時會因結露導致鍍覆鋼板表面發生腐蝕而被白鏽覆蓋，從而有損外觀。與此相對，本發明的方法中，在低水蒸汽氣體的存在下對鍍覆鋼板進行加熱，因此難以產生因所述水蒸汽的冷凝引起的結露的產生。因此，本發明的方法中，可使所述鍍覆層更均勻地黑化，從而使鍍覆鋼板的外觀更為美觀。基於所述觀點，本步驟中的環境氣體的露點更佳為常溫以下，例如，本步驟中的環境氣體可設為大氣。而且，由於鍍覆鋼板的溫度會伴隨加熱而上升，因此只要加熱開始時的所述環境氣體的露點為比鍍覆鋼板的溫度低的狀態，則通常環境氣體的露點將始終小於鍍覆鋼板溫度。
加熱是進行至鍍覆層的表面溫度達到藉由與水蒸汽的接觸而使鍍覆層充分黑化的溫度（以下亦簡稱作「黑色處理溫度」）為止。例如，只要一邊利用設置在密閉容器內部的溫度測定感測器（sensor）來測定鍍覆層表面的溫度一邊進行加熱，且在鍍覆層的溫度超過所述黑色處理溫度之後結束加熱即可。
另外，由於鍍覆鋼板的熱容量大，因此表面的溫度並非一樣地上升，表面的溫度有時會產生不均。因此，較佳為，一邊對鍍覆層表面中的多個點或區域或者整個表面的溫度進行測定，一邊進行加熱，並加熱至所測定出的溫度最低的點或區域（以下亦簡稱作「最冷點」）的溫度達到所述黑色處理溫度為止。但是，若累積測定資料，則亦可不實測溫度，而僅依照條件設定來結束加熱步驟。
所述黑色處理溫度可根據鍍覆層的組成（例如鍍覆層中的Al及Mg的量）或厚度、或所需的明亮度等來任意設定，但較佳為50℃以上且350℃以下，更佳為105℃以上且200℃以下。若黑色處理溫度為105℃以上，則能以更短的時間來進行黑化。另一方面，若黑色處理溫度為350℃以下，則可降低黑化裝置的大型化以及用於水蒸汽加熱的能量消耗，進而，可容易地控制鍍覆層的黑化程度。
加熱方法只要可將鍍覆層的表面設為所述黑色處理溫度，則並無特別限定。例如，既可藉由設置於密閉容器的內罩與外罩之間的加熱部來進行加熱，亦可將熱風導入密閉容器的內部來進行加熱。為了均勻地加熱所述鍍覆鋼板，亦可在密閉容器的內部一邊攪拌所述環境氣體，一邊進行加熱。
（第2步驟） 在第2步驟（步驟S120）中，將密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下。例如，利用設置於密閉容器外的排氣泵來排出密閉容器中的環境氣體，藉此可對密閉容器的內部進行排氣，將密閉容器內部的氣體壓力設為所述範圍。本步驟中，環境氣體的排氣亦可僅進行一次，但為了進一步減少殘存於密閉容器內部的水蒸汽以外的氣體成分的量，亦可反覆進行環境氣體的排氣與低水蒸汽氣體的導入。
本發明的方法中，在本步驟中，將密閉容器內部的環境氣體予以排出，以降低密閉容器內部的氣體壓力，因此能夠使在後述的第3步驟（步驟S130）中導入的水蒸汽充分遍布鍍覆鋼板之間的間隙。因此，可對欲黑化的整個鍍覆層更均勻地進行水蒸汽處理，可使黑化的不均難以產生。而且，藉由本步驟中的排氣，可將在第3步驟中導入水蒸汽後的密閉容器內的氧濃度設為13%以下。基於所述觀點，在本步驟中，較佳為將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下，更佳為設為50 kPa以下。
（第3步驟） 在第3步驟（步驟S130）中，向密閉容器的內部導入水蒸汽以使所述鍍覆層黑化。
在本步驟中，考慮到均勻地進行黑化的觀點，較佳為，在鍍覆層表面中的多個點或區域或者整個表面中的測定出的溫度最高的點或區域（以下亦簡稱作「最熱點」）的溫度與所述最冷點的溫度之差成為30℃以下，較佳為成為20℃以下，更佳為成為10℃以下之後，進行第3步驟（步驟S130）。基於所述觀點，進而較佳為，在所述最熱點的溫度與所述最冷點的溫度大致一致之後進行第3步驟（步驟S130）。為了使所述溫度之差處於所述範圍內，亦可在第1步驟與第2步驟之間或者第2步驟與第3步驟之間，設置將鍍覆鋼板靜置以使鍍覆層表面的溫度均勻化的溫度均勻化步驟。
較佳為，在水蒸汽處理中的密閉容器的內部，環境溫度為105℃以上，且相對濕度為80%以上且100%以下。藉由將環境溫度設為105℃以上，將水蒸汽的相對濕度設為80%以上，從而能以更短的時間來進行黑化。而且，藉由將環境溫度設為105℃以上，可使鍍覆層充分黑化，例如可使L＊a＊b＊色空間內的鍍覆層的明亮度L＊ 下降至60以下，較佳為40以下，更佳為35以下。另外，所述鍍覆層表面的明亮度（L＊ 值）是使用分光型色差計，以分光反射測定法來測定。而且，藉由將環境溫度設為105℃以上，可使水分難以冷凝，從而可抑制密閉容器內部或鍍覆層表面的結露的產生。所述環境溫度進而較佳為105℃以上且350℃以下，更佳為105℃以上且200℃以下。所述相對濕度進而較佳為大致100%。而且，水蒸汽處理中的密閉容器的內部的氧濃度較佳為13%以下。若將所述氧濃度設為13%以下，則可抑制黑化不均的產生。
為了確保所述環境溫度，在本步驟中，亦可對密閉容器的內部進行加熱。對於加熱方法，只要將密閉容器內部的溫度及相對濕度控制在所述範圍內，則無特別限定。例如，可藉由使後述的加熱部作動，或者對導入的水蒸汽進行加熱，來加熱密閉容器的內部。
在當前技術下，難以直接測定超過100℃的環境下的相對濕度或露點、水蒸汽分壓其本身。在本步驟中，在水蒸汽的導入開始後，密閉容器的內部大致為水蒸汽，因此將可對密閉容器內部進行監控（monitor）的壓力計的值除以此時溫度下的飽和水蒸氣壓所得的值成為密閉容器內部的相對濕度。然而，當鍍覆層開始黑化時，會產生鍍覆層的金屬與水蒸汽的反應副產物即氫氣，因此由壓力計所測定的密閉容器內部的氣體壓力成為將密閉容器內部的水蒸汽分壓與氫分壓相加的總壓。若該氫氣混入水蒸汽處理中的密閉容器內部的環境氣體內，則有時相對濕度會低於所述較佳範圍。針對於此，為了確保所述相對濕度，在本步驟中，亦可在向密閉容器內部導入水蒸汽之後，從密閉容器的內部排出一定量的環境氣體，並向所述密閉容器內進一步導入水蒸汽。藉由一邊從密閉容器內部排出一定量的環境氣體，並向所述密閉容器內部進一步導入水蒸汽，一邊進行本步驟，從而可使密閉容器內部的所述氫氣的濃度更難以提高，可一邊將相對濕度確保在所述較佳範圍內，一邊進行本步驟。所述進一步導入的水蒸汽的量較佳為設為與所述排出的氣體的量為相同的量。所述環境氣體的排出及水蒸汽的導入既可從本步驟的開始至結束為止連續進行，亦可僅進行單次，還可隔開固定的間隔而進行多次。只要鍍覆層被黑化至所需的程度，則亦可不進行環境氣體從所述密閉容器內部的排出及水蒸汽向內部的導入而進行本步驟。
而且，為了確保所述環境溫度及相對濕度，較佳為，除了所述水蒸汽的導入及環境氣體的排出以外，第3步驟是在密閉狀態下進行。
而且，為了將密閉容器的整個內部作為所述相對濕度而防止黑化的不均，在本步驟中，亦可在向所述密閉容器內部導入水蒸汽之後，在鍍覆層受到黑化時，對密閉容器內部的環境氣體進行攪拌。
水蒸汽處理的處理時間可根據鍍覆層的組成（例如鍍覆層中的Al及Mg的量）或厚度以及所需的明亮度等來任意設定。
（第4步驟） 第4步驟（步驟S140）中，將密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下。例如，可利用設置在密閉容器外的排氣泵來排出密閉容器內部的環境氣體，藉此，排出密閉容器內部的環境氣體以降低壓力。
在後述的第5步驟（步驟S150）中，若在密閉容器的內部殘存有水蒸汽的狀態下冷卻所述鍍覆鋼板，則有時殘存於鍍覆鋼板的間隙等中的水蒸汽會受到冷卻而冷凝，從而在鍍覆鋼板的表面或密閉容器的內部產生結露。若在本步驟中於鍍覆鋼板的表面產生結露，則有可能水分會附著於黑色鍍覆鋼板的表面，而在鍍覆鋼板的黑色產生不均。針對於此，在本發明的方法中，將密閉容器內部的環境氣體予以排出，減少密閉容器內部的水蒸汽量之後冷卻鍍覆鋼板，因此難以產生所述結露。基於所述觀點，在本步驟中，較佳為將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下，更佳為設為30 kPa以下。
（第5步驟） 在第5步驟（步驟S150）中，向密閉容器的內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體，以冷卻所述鍍覆鋼板。本步驟中導入的氣體較佳為未受到加熱，但亦可根據需要而被加熱至比所述密閉容器內部的環境溫度低的溫度。
例如，在本步驟中導入的氣體可設為非活性氣體或大氣。在本步驟中導入的氣體既可與在所述第1步驟中的低水蒸汽氣體相同，亦可不同。考慮到使作業變得容易的觀點，較佳為對密閉容器進行大氣開放而導入大氣。
（效果） 根據所述本發明的方法，水蒸汽將充分遍布鍍覆鋼板的間隙，且難以在鍍覆鋼板的表面產生結露，因此可使鍍覆鋼板的欲黑化的區域更均勻地黑化。
2.製造黑色鍍覆鋼板的裝置 （裝置的結構） 本發明的製造黑色鍍覆鋼板的裝置（以下亦簡稱作「本發明的裝置」）100如表示其一例的示意剖面圖即圖3所示，包括：密閉容器10，具有可拆卸地配置鍍覆鋼板1的配置部12；加熱部20，對所述密閉容器的內部進行加熱；排氣部30，將所述密閉容器內部的環境氣體排出；以及水蒸汽導入部40，向所述密閉容器的內部導入水蒸汽。本發明的裝置100亦可更具有向所述密閉容器的內部導入氣體的氣體導入部50。本發明的裝置100亦可更具有對鍍覆鋼板1的表面溫度進行測定的溫度計測部60。本發明的裝置100亦可更具有對密閉容器10內部的環境氣體進行攪拌的攪拌部70。本發明的裝置100亦可如圖4所示般更具有控制部80，該控制部80控制加熱部20、排氣部30及水蒸汽導入部40的動作，使配置於密閉容器10的配置部12上的鍍覆鋼板1在密閉容器的內部接觸至水蒸汽，以製造黑色鍍覆鋼板。當本發明的裝置100具有氣體導入部50或攪拌部70時，控制部80既可控制氣體導入部50的動作來使所述黑色鍍覆鋼板冷卻，亦可控制攪拌部70的動作來對密閉容器10內部的環境氣體進行攪拌。當本發明的裝置100具有後述的排水配管35及排水閥36時，控制部80亦可控制排水閥36的動作來使水從裝置內部排出至外部。
本發明的裝置100亦可具有氣體排出部（未圖示），該氣體排出部用於在向密閉容器10的內部導入水蒸汽之後，在鍍覆層受到黑化時，從密閉容器10的內部排出一定量的氣體。另外，所述氣體排出部亦可使排氣部30兼具其作用。進而，本發明的裝置100亦可具有排水配管35及排水閥36，該排水配管35及排水閥36用於在水蒸汽導入後，將水蒸汽在裝置內部的鋼板以外的部分結露而產生的結露水排出至系統外。
以下，參照圖3及圖4來詳細說明本發明的裝置100的例示形態。
密閉容器10具有底部框架11、配置部12、內罩13及外罩14。底部框架11是構成密閉容器10的底部的構件。配置部12是具有可配置鍍覆鋼板1的形狀及尺寸的構件。內罩13是以覆蓋底部框架11的方式而配置於底部框架11上的、剖面為大致U字狀的構件。外罩14是形狀比內罩13大的、剖面為大致U字狀的構件，且以覆蓋內罩13的外表面的方式而配置於底部框架11上。當內罩13嵌合於底部框架11上所設的槽時，由內罩13及底部框架所圍成的空間（以下亦簡稱作「密閉容器10的內部」）被密閉。密閉容器10具有可耐受因環境氣體的排氣造成的內部氣體的壓力下降、因水蒸汽導入造成的內部壓力的上升、加熱、冷卻等的強度。
底部框架11或內罩13亦可在其壁面或底面具有可連接後述的排氣配管31、水蒸汽供給配管41及氣體導入配管51等的開口，此時，只要可藉由關閉該些配管上所設的閥來將容器內部設為密閉狀態即可。
配置部12只要為可配置鍍覆鋼板1的形狀即可，既可如圖3所示採用配置於底部框架11上的基座，亦可採用可放置或懸吊鍍覆鋼板的擱板狀的構件。
在配置部12上配置鍍覆鋼板1。例如，當鍍覆鋼板1為卷狀時，可以卷軸方向沿著鉛垂方向的方式而配置於配置部12上。鍍覆鋼板1亦可藉由間隔材2來積層。而且，既可將已被加工成任意形狀的鍍覆鋼板放置於所述擱板狀的構件上，亦可將已被加工成任意形狀的鍍覆鋼板從所述擱板狀的構件予以懸吊。
當鍍覆鋼板的一部分存在不欲黑化的部分時，較佳為，以具有所述不黑化的部分的面與配置部12接觸的方式，而將鍍覆鋼板1配置於配置部12上。
在配置部12的配置鍍覆鋼板1的面上，以將鍍覆鋼板1的金屬帶間的間隙與配置部12的內部予以連通的方式而形成有貫穿孔，配置部12的內部以將所述貫穿孔與配置部12的外部予以連通的方式而形成為中空狀。例如，圖3中，配置部12包含具有流通路徑的上部台座及下部台座，且下部台座具有與上部台座連通的貫穿孔，所述流通路徑用於將從鍍覆鋼板1的下部流出至配置部12內部的環境氣體吹出至葉輪71附近。若設為此種結構，則密閉容器10的內部氣體將通過鍍覆鋼板1的金屬帶間的間隙而循環並受到攪拌，因此可使鍍覆鋼板1接觸具有更均勻的相對濕度的環境氣體，因而較佳。
加熱部20是用於對密閉容器10的內部進行加熱的部件，例如包含沿著外罩14的周方向而彼此隔開間隔地配置的多個送風部，各個送風部構成為，可向形成於外罩14與內罩13之間的空間內輸送熱風。另外，用於對密閉容器10的內部進行加熱的部件並不限於加熱部20，亦可考慮向內罩13的內部直接導入加熱大氣以對鍍覆鋼板進行加熱，或者在鍍覆鋼板下部設置感應加熱(Induction Heat，IH)加熱器(heater)以使鋼板自身發熱，與此同時對內罩13內部環境進行加熱的方法。
排氣部30具有排氣配管31、排氣閥32及排氣泵33。排氣配管31是以將密閉容器10的內部與密閉容器10的外部予以連通的方式而貫穿底部框架11地設置的配管。例如，密閉容器10內部的低水蒸汽氣體或水蒸汽處理後的密閉容器10內部的環境氣體將通過排氣配管31而排出至外部。排氣配管31是經由排氣閥32而與排氣泵33連通。排氣部30構成為，可藉由所述環境氣體的排氣而將密閉容器內部的氣體壓力設為70 kPa以下。而且，在未進行所述排氣時，排氣閥32被關閉，密閉容器10的內部與外部之間的氣體通過排氣配管31的流通被阻斷。
排水配管35是以將密閉容器10的內部與密閉容器10的外部予以連通的方式而貫穿底部框架11地設置的配管。密閉容器10內部的液體（結露水等）通過排水配管35而排出至外部。考慮到使更多的液體容易排出的觀點，較佳為，排水配管的開口被設於與底部框架11相同的高度或比其低的位置。排水配管35經由排水閥36而與密閉容器10的外部連通。在不進行所述液體的排出時，排水閥36被關閉，密閉容器10的內部與外部之間的液體通過排水配管35的流通被阻斷。
水蒸汽導入部40具有水蒸汽供給配管41以及水蒸汽供給閥42，且任意具有包含例如儲水罐及加熱器的水蒸汽供給源43以及水蒸汽加熱器44。水蒸汽供給配管41例如將水蒸汽供給源43與密閉容器10的內部經由水蒸汽供給閥42而連通。水蒸汽加熱器44對水蒸汽進行加熱，以使所導入的水蒸汽的溫度達到水蒸汽處理中的密閉容器10內部的環境溫度。而且，在不進行水蒸汽的供給時，水蒸汽供給閥42被關閉，通過水蒸汽供給配管41向密閉容器10內部的水蒸汽的導入被阻斷。而且，在利用由其他裝置所製造的水蒸汽時，亦可利用水蒸汽供給閥42來進行壓力控制而實施供給，以使密閉容器內達到規定的相對濕度。
氣體導入部50具有氣體導入配管51及氣體導入閥52。氣體導入配管51是以將密閉容器10的內部與密閉容器10的外部或未圖示的氣體供給源予以連通的方式，而貫穿底部框架11地設置的配管。當氣體導入閥52打開時，從氣體供給源供給的露點始終為鍍覆鋼板溫度以下的氣體或者密閉容器10外部的大氣通過氣體導入配管51而被導入至密閉容器10的內部。而且，在不進行所述氣體的導入時，氣體導入閥52被關閉，密閉容器10的內部與外部之間的氣體通過氣體導入配管51的流通被阻斷。
溫度計測部60是抵接於鍍覆鋼板表面中的各不相同的區域而設置的多個溫度感測器，例如可使用熱電偶。溫度計測部60對鍍覆鋼板的表面溫度進行測定。另外，在將鍍覆鋼板設為卷狀的情況下，亦可將熱電偶插入至卷的板間。
攪拌部70具有配置在內罩13內部的葉輪71、以及驅動葉輪71旋轉的驅動馬達（motor）72。當驅動馬達72使葉輪71旋轉時，水蒸汽處理中的密閉容器10內部的環境氣體如圖3中的箭頭所示，從配置部12的側部流入配置部12的外周面與內罩13的內壁面之間的空隙，並通過鍍覆鋼板1的外周面與內罩13的內壁面之間的空隙，而從鍍覆鋼板1的上部流出至金屬帶間的間隙內，並從鍍覆鋼板1的下部流出至配置部12的內部，再次從配置部12的側部流入配置部12的外周面與內罩13的內壁面之間的空隙，從而在密閉容器10的內部循環。如此，水蒸汽處理中的密閉容器10內部的環境氣體受到攪拌。
攪拌部70亦可在加熱部20對鍍覆鋼板的加熱中，對密閉容器10內部的環境氣體進行攪拌。
控制部80如後所述般控制本發明的裝置100的動作。
3.製造黑色鍍覆鋼板的系統 以下，參照圖3及圖4來詳細說明本發明的裝置100的例示性的動作與製造黑色鍍覆鋼板的系統。
在配置部12上配置鍍覆鋼板1，且將內罩13及外罩14安裝至底部框架11上而將密閉容器100密閉之後，控制部80如以下般控制加熱部20、排氣部30、水蒸汽導入部40、氣體導入部50及攪拌部70的動作。
加熱部20向形成於外罩14與內罩13之間的空間內吹送熱風，以在低水蒸汽氣體的存在下對所述密閉容器的內部進行加熱。藉此，鍍覆鋼板1受到加熱。此時，控制部80參照預先設定的對鍍覆鋼板進行水蒸汽處理的溫度來使加熱部20作動，直至溫度計測部60所測定出的鍍覆層的溫度、較佳為所述最冷點的溫度達到所述黑色處理溫度以上為止。而且，攪拌部70亦可根據需要而在所述加熱部20的加熱時，對驅動馬達72進行驅動以使葉輪71旋轉，從而對內罩13內部的環境氣體進行攪拌以使其循環。
隨後，排氣部30開放排氣閥32，並使排氣泵33作動，從而將密閉容器10內部的環境氣體通過排氣配管31而排出。藉此，密閉容器10內部的氣體壓力被設為70 kPa以下（第1排氣）。隨後，排氣部30關閉排氣閥32，以阻斷密閉容器10的內部與外部之間的氣體通過排氣配管31的流通。
隨後，水蒸汽導入部40開放水蒸汽供給閥42，使水蒸汽供給源43供給水蒸汽。藉此，來自水蒸汽供給源43的水蒸汽通過水蒸汽供給配管41被導入密閉容器10的內部。較佳為，水蒸汽導入部40是在控制部80確認了溫度計測部60所測定出的所述最熱點的溫度與所述最冷點的溫度之差已達到規定範圍之後，開放水蒸汽供給閥42。此時，亦可利用水蒸汽加熱器44來對所導入的水蒸汽進行加熱。
此時，水蒸汽導入部40亦可根據需要而使水蒸汽加熱器44對被導入密閉容器10內部的水蒸汽進行加熱。而且，攪拌部70亦可根據需要來對驅動馬達72進行驅動以使葉輪71旋轉，從而使密閉容器10內部的環境氣體循環以進行攪拌。
而且，未圖示的氣體排出部或排氣部30亦可根據需要而將密閉容器10內部的環境氣體僅排出一定量。此時，開放水蒸汽供給閥42，以將與所排出的環境氣體的量為相同量的水蒸汽導入密閉容器10的內部。
開始導入水蒸汽後，若經過了用於黑化處理的時間，則水蒸汽導入部40關閉水蒸汽供給閥42，以阻斷密閉容器10的內部與外部之間的氣體通過水蒸汽供給配管41的流通。隨後，排氣部30根據需要來開放排氣閥32，使排氣泵33排出密閉容器10內部的環境氣體。藉此，密閉容器內部的氣體壓力被設為70 kPa以下（第2排氣）。隨後，排氣部30關閉排氣閥32，以阻斷密閉容器10的內部與外部之間的氣體通過排氣配管31的流通。
隨後，氣體導入部50開放氣體導入閥52。藉此，通過氣體導入配管51來向密閉容器10的內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體。藉由如此般導入的氣體，鍍覆鋼板1得到冷卻。
此時，亦可在任意時刻控制排水閥36的動作，以使液體從裝置內部排出至外部。排水閥36的動作控制既可在所述本發明的裝置100的動作中僅進行一次，亦可進行多次。只要鍍覆層被黑化為所需的程度，則排水閥36亦可貫穿所述動作中而保持關閉狀態。
（效果） 根據所述本發明的裝置及系統，可使水蒸汽充分遍布鍍覆鋼板的間隙，且使鍍覆鋼板的表面難以產生結露，因此可使鍍覆鋼板的欲黑化的區域更均勻地黑化。
本申請案是主張基於2016年3月1日申請的日本申請案第2016-038848號的優先權的申請案，該申請案的申請專利範圍、說明書及圖式中記載的內容被引用至本申請案。 [產業上的可利用性]
本發明的方法可抑制鍍覆鋼板的加熱時產生的結露，從而可製造鍍覆層更均勻地得到黑化，外觀更為美觀的鍍覆鋼板，因此被期待有助於經黑化的鍍覆鋼板的進一步普及。
1‧‧‧鍍覆鋼板2‧‧‧間隔材10‧‧‧密閉容器11‧‧‧底部框架12‧‧‧配置部13‧‧‧內罩14‧‧‧外罩20‧‧‧加熱部30‧‧‧排氣部31‧‧‧排氣配管32‧‧‧排氣閥33‧‧‧排氣泵35‧‧‧排水配管36‧‧‧排水閥40‧‧‧水蒸汽導入部41‧‧‧水蒸汽供給配管42‧‧‧水蒸汽供給閥43‧‧‧水蒸汽供給源44‧‧‧水蒸汽加熱器50‧‧‧氣體導入部51‧‧‧氣體導入配管52‧‧‧氣體導入閥60‧‧‧溫度計測部70‧‧‧攪拌部71‧‧‧葉輪72‧‧‧驅動馬達80‧‧‧控制部100‧‧‧製造黑色鍍覆鋼板的裝置S110～S150‧‧‧步驟
圖1是本發明的製造黑色鍍覆鋼板的方法的一形態的流程圖。 圖2是本發明的製造黑色鍍覆鋼板的方法的另一形態的流程圖。 圖3是表示本發明的製造黑色鍍覆鋼板的裝置的一例的示意剖面圖。 圖4是表示本發明的製造黑色鍍覆鋼板的系統的控制系統的主要部分的一例的圖。
S110~S130:步驟

Claims (16)

  1. 一種製造黑色鍍覆鋼板的方法，是使鍍覆鋼板於密閉容器的內部與水蒸汽接觸，所述鍍覆鋼板具有基材鋼板以及形成於所述基材鋼板表面的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層，所述製造黑色鍍覆鋼板的方法是依序進行下述步驟：第1步驟，對於配置在所述密閉容器內部的所述鍍覆鋼板，在露點始終小於所述鍍覆鋼板溫度的氣體的存在下進行加熱；第2步驟，將所述經加熱的密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下；第3步驟，向所述密閉容器的內部導入水蒸汽，以使所述鍍覆層黑化；第4步驟，將配置有已使所述鍍覆層黑化的黑色鍍覆鋼板的密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下；以及第5步驟，向所述密閉容器內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體，以使所述鍍覆鋼板冷卻。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中所述鍍覆鋼板的形狀為卷狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中所述卷狀的鍍覆鋼板是以眼朝上的方式而配置於所述密閉容 器的內部。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中兩個以上的所述卷狀的鍍覆鋼板均是以眼朝上的方式而配置於所述密閉容器的內部，且所述兩個以上的鍍覆鋼板為重疊配置。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中所述鍍覆鋼板為經成形加工的鍍覆鋼板。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第1步驟中，所述氣體為大氣。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第1步驟中，在所述密閉容器的內部一邊攪拌所述氣體，一邊對所述鍍覆鋼板進行加熱。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第3步驟中，所述密閉容器內部的環境溫度為105℃以上，所述密閉容器內部的相對濕度為80%以上。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第3步驟中，藉由加熱部的加熱，對所述密閉容器的 內部進行加熱。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第3步驟中，在向所述密閉容器內部導入水蒸汽之後，從所述密閉容器內部排出一定量的環境氣體，且進一步向所述密閉容器內導入水蒸汽。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中在所述第3步驟中，在向所述密閉容器內部導入水蒸汽之後，對所述密閉容器內部的環境氣體進行攪拌。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造黑色鍍覆鋼板的方法，其中所述含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層以0.1質量%以上且60質量%以下的量而含有Al，以0.01質量%以上且10質量%以下的量而含有Mg。
  13. 一種製造黑色鍍覆鋼板的系統，包括：製造黑色鍍覆鋼板的裝置以及控制部，所述製造黑色鍍覆鋼板的裝置，包括：密閉容器，具有可配置鍍覆鋼板的配置部，所述鍍覆鋼板具有基材鋼板以及形成於所述基材鋼板表面的含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層；加熱部，對所述密閉容器的內部進行加熱； 排氣部，將所述密閉容器內部的環境氣體排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下；水蒸汽導入部，向所述密閉容器的內部導入水蒸汽；以及氣體導入部，向所述密閉容器內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體；所述控制部進行下述控制：控制所述加熱部的動作，對於配置在所述密閉容器內部的所述鍍覆鋼板，在露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體的存在下進行加熱，控制所述排氣部的動作，將經加熱的所述密閉容器內部的所述環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下，控制所述水蒸汽導入部的動作，向所述密閉容器的內部導入水蒸汽，控制所述排氣部的動作，將配置有已使所述鍍覆層黑化的黑色鍍覆鋼板的密閉容器內部的環境氣體予以排出，將所述密閉容器內部的氣體壓力設為70kPa以下，控制所述氣體導入部的動作，向所述密閉容器內部導入露點始終小於鍍覆鋼板溫度的氣體，以使所述鍍覆鋼板冷卻。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的製造黑色鍍覆鋼板的系統，其中所述控制部控制攪拌部的動作，對所述密閉容器內部的環境 氣體進行攪拌。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的製造黑色鍍覆鋼板的系統，其中所述含熔融Al、Mg的Zn鍍覆層以0.1質量%以上且60質量%以下的量而含有Al，以0.01質量%以上且10質量%以下的量而含有Mg。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的製造黑色鍍覆鋼板的系統，其中所述製造黑色鍍覆鋼板的裝置更包括：攪拌部，對所述密閉容器內部的環境氣體進行攪拌。
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