TWI597385B - Continuous molten metal plating method and continuous molten metal plating equipment - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種用以連續地製造例如熔融鋅鍍覆鋼板的連續熔融金屬鍍覆方法及連續熔融金屬鍍覆設備。
在鋼帶的連續熔融鋅鍍覆生產線上，通常，是在退火爐中對已洗淨表面的鋼帶連續地進行退火，並冷卻至規定溫度之後，使其進入至熔融鋅浴，對鋼帶實施熔融鋅鍍覆。通常，在退火爐中的退火及冷卻步驟是在還原環境下進行。並且，為了在鋼帶在退火爐中出來，而進入至熔融鋅鍍覆浴為止的期間，使鋼帶通板路徑與大氣隔絕，使得鋼帶可在還原環境中通過，在退火爐與形成有熔融鋅浴的鍍覆槽之間，設置有被稱為爐鼻(snout)的矩形剖面的通路。在熔融鋅浴內設置有沈沒輥(sink roll)，進入至熔融鋅浴的鋼帶藉由沈沒輥轉換移行方向而沿垂直方向上升。自熔融鋅浴提起的鋼帶在經氣體抹拭噴嘴(gas wiping nozzle)調整成規定的鍍覆厚度之後，經冷卻而導引至後步驟。
爐鼻與退火爐的冷卻帶(鋼帶出口側)相連，故而其內部通常為還原環境。因此，在爐鼻內的熔融鋅浴面上難以形成氧化膜，而僅形成薄的氧化膜。如此形成於爐鼻內的熔融鋅浴面上
的氧化膜並不牢固，故而鋼帶進入至熔融鋅浴時，熔融鋅會因振動等而露出於浴面，鋅由此蒸發至爐鼻內。此時，熔融鋅進行蒸發直至達到爐鼻內部的環境溫度下的飽和蒸氣壓為止。
鋅蒸氣與微少量存在於還原環境氣體內的氧氣發生反應而形成氧化物。又，即使在鋅蒸氣未被氧化的情況下，當鋅蒸氣的蒸氣壓達到飽和蒸氣壓以上時，鋅蒸氣的一部分亦會相變化為液相或固相的鋅。特別是，爐鼻僅包含薄的耐熱材料，故而爐鼻內壁面的溫度容易受到外部空氣的影響，而變為鋅蒸氣的蒸氣壓下的飽和溫度以下的溫度，在達到所述溫度以下的部位鋅蒸氣變為鋅粉，而附著於爐鼻內面。
當如上所述的氧化物或附著物(所謂灰分(ash))附著於鋼帶時，會出現產生未鍍覆部等品質缺陷。以後在本說明書中，將如上所述，因爐鼻內的鋅蒸氣而生成的灰分所引起的未鍍覆部等品質缺陷稱作「由灰分引起的缺陷」。
作為抑制由灰分所引起的缺陷的技術，有如下的技術。在專利文獻1中，記載有如下技術：藉由利用加熱器(heater)對爐鼻進行加熱，然後利用隔熱材料對所述加熱器外側進行隔熱，將爐鼻內的環境溫度及內壁溫度與鍍覆浴溫的溫度差設為150℃以下，來防止灰分附著於爐鼻內壁。在專利文獻2中，記載有如下技術：在鍍覆浴中設置抽風機(suction blower)，在所述抽風機的抽吸側在高於爐鼻內的浴面的位置上連結包含抽吸口的抽吸管，將爐鼻內的鋅蒸氣排出至系統外。在專利文獻3中，記載有
如下技術：藉由將爐鼻內的環境針對鋼板設為非氧化性的氣體，針對熔融鋅設為氧化性的氣體，來抑制煙霧(fume)(鋅蒸氣)的產生。
[專利文獻1]日本專利特開平8-176773號公報
[專利文獻2]日本專利特開平8-302453號公報
[專利文獻3]日本專利特開平6-330271號公報
專利文獻1的技術藉由對爐鼻進行加熱，可在某種程度上抑制在爐鼻內壁上的鋅蒸氣的結晶化、即灰分的生成。然而，無法防止自熔融鋅浴面的鋅蒸氣的產生自身，故而無法避免在未加熱的場所生成灰分，從而無法排除灰分附著於鋼帶的潛在危險性。
在專利文獻2的技術中，無法確實地排出爐鼻內的鋅蒸氣，故而未排出的鋅蒸氣會附著於爐鼻內壁，生成灰分，故而防止由灰分引起的缺陷的效果不充分。又，排出鋅蒸氣反而存在促進熔融鋅的蒸發的方面，故而無效果的情況亦多。
在專利文獻3的技術中，在爐鼻內存在相當快的氣體的對流。因此，所投入的大量氧化性氣體並不滯留在浴面而被釋放至系統外。因此，若不投入非常多的氣體則無法形成適當的氧化膜，從而難以防止熔融鋅的蒸發。
如上所述在專利文獻1~專利文獻3的技術中，抑制由灰分引起的缺陷的效果並不充分。此外，根據本發明者的探討，已明確在氧化膜過厚的情況下，鋼帶進入至熔融鋅浴時，氧化膜會附著於鋼帶表面，這亦成為產生未鍍覆部等品質缺陷的原因。以後在本說明書中，將如上所述，因爐鼻內的熔融鋅浴面的氧化膜引起而產生的未鍍覆部等品質缺陷稱作「由氧化膜引起的缺陷」。
此外，在專利文獻1~專利文獻3的技術中亦存在如下所述的問題。即，爐鼻內的(特別是浴面附近的)環境的適合的氧化力因鋼帶的成分組成、退火步驟中的退火條件、熔融金屬浴的成分等操作條件而發生變動。因此，在切換操作條件時，爐鼻內的環境的氧化力亦需要迅速地切換。但是，在專利文獻1~專利文獻3的技術中，存在無法穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力的問題。特別是在專利文獻3中，在爐鼻內存在大的自然對流，故而無法穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力。
該些問題並不限於熔融鋅鍍覆，亦適用於所有熔融金屬鍍覆的情況。
因此，本發明鑒於所述問題，目的在於提供一種可同時抑制由在爐鼻內產生的金屬蒸氣引起的未鍍覆及由爐鼻內的熔融金屬浴面的氧化膜引起的未鍍覆，此外，可穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力的連續熔融金屬鍍覆方法及連續熔融金屬鍍覆設備。
為了解決所述問題，本發明者經過探討，結果獲得以下的見解。
(A)欲抑制熔融鋅的蒸發(鋅蒸氣的產生)，而抑制由灰分引起的缺陷，需要在浴面上形成某種固定厚度以上的氧化膜。另一方面，欲抑制由氧化膜引起的缺陷，需要將氧化膜抑制在某種固定厚度以下。即，欲抑制由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者，需要形成最佳厚度的氧化膜。
(B)欲如上所述形成最佳厚度的氧化膜，需要在抑制爐鼻內的環境的對流之後，對爐鼻內供給氧化性氣體，由此嚴密地管理爐鼻內的熔融鋅浴面附近的環境的露點。因此，最佳為在已抑制爐鼻內的環境的熱對流的狀態下，將必要最小限度的氧化性氣體供給至爐鼻內。其原因在於，如此一來，可使供給至浴面附近的氧化性氣體大致直接滯留在浴面附近。
(C)其結果為，亦可獲得可穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力的效果。因此，在切換操作條件時，可配合變更後的操作條件，迅速地切換爐鼻內的環境的氧化力。
本發明是基於所述見解而完成，其主旨構成如下。
(1)一種連續熔融金屬鍍覆方法，包括如下步驟：在退火爐內對鋼帶連續地進行退火；以及將退火後的所述鋼帶連續地供給至收容熔融金屬且形成有熔融金屬浴的鍍覆槽，對所述鋼帶實施金屬鍍覆；所述連續熔融金
屬鍍覆方法的特徵在於：所述鋼帶自所述退火爐向所述熔融金屬浴通過爐鼻所劃分出的空間時，對所述爐鼻內供給氧化性氣體，並且將所述爐鼻的內壁面的溫度設為(鍍覆浴溫-150℃)以上，且將所述爐鼻內的上部的環境溫度設為(鍍覆浴溫-100℃)以上，所述爐鼻設置在所述退火爐的鋼帶出口側，且以端部浸漬於所述熔融金屬浴的方式而設置。
(2)如所述(1)所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中所述氧化性氣體為含有水蒸氣的氮氣、或含有水蒸氣的氮氫混合氣體。
(3)如所述(1)所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中對應於操作條件，變更所述氧化性氣體的氧化力。
(4)如所述(2)所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中對應於操作條件，變更所述氧化性氣體中的水蒸氣量。
(5)如所述(2)所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中更包括如下步驟：針對每個操作條件，事先調查所述爐鼻內的露點與在所述操作條件下實施有金屬鍍覆的所述鋼帶的未鍍覆所引起的缺陷量的關係，決定所述操作條件下的所述爐鼻內的目標露點；且基於針對每個所述操作條件而決定的目標露點，決定所述氧化性氣體中的水蒸氣量。
(6)如所述(5)所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中
在切換操作條件時，基於與變更後的操作條件相對應的目標露點，變更所述氧化性氣體中的水蒸氣量。
(7)如所述(3)至所述(6)中任一項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中所述操作條件為所述鋼帶的成分組成、所述退火步驟中的退火條件及所述熔融金屬浴的成分中的至少一者。
(8)如所述(3)至所述(6)中任一項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中所述操作條件為所述鋼帶的成分組成。
(9)如所述(1)至所述(8)中任一項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中自鋼帶寬度方向上的所述爐鼻的兩端部供給所述氧化性氣體。
(10)一種連續熔融金屬鍍覆設備，其特徵在於包括：退火爐，對鋼帶連續地進行退火；鍍覆槽，收容熔融金屬，形成有熔融金屬浴；爐鼻，設置在所述退火爐的鋼帶出口側，且以端部浸漬於所述熔融金屬浴的方式而設置，劃分出自所述退火爐連續地供給至所述熔融金屬浴中的鋼帶所通過的空間；加熱體，設置在所述爐鼻的外壁及所述爐鼻內的上部；氣體供給機構，與所述爐鼻連結；以及控制部，對所述加熱體及所述氣體供給機構進行控制，將氧化性氣體供給至所述爐鼻內，並且將所述爐鼻的內壁面的溫度設為(鍍覆浴溫-150℃)以上，且將所述爐鼻內的上部的環境溫度
設為(鍍覆浴溫-100℃)以上。
根據本發明的連續熔融金屬鍍覆方法及連續熔融金屬鍍覆設備，可同時抑制由在爐鼻內產生的金屬蒸氣引起的未鍍覆及由爐鼻內的熔融金屬浴面的氧化膜引起的未鍍覆，此外，可穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力。
10‧‧‧退火爐
12‧‧‧鍍覆槽
12A‧‧‧熔融鋅浴
14‧‧‧爐鼻
14A‧‧‧爐鼻的端部
16、17‧‧‧加熱器
18‧‧‧隔熱材料
20‧‧‧氣體供給機構
22A、22B、22C、22D、22E‧‧‧配管
24‧‧‧閥
26‧‧‧下彎輥
28‧‧‧沈沒輥
30‧‧‧支承輥
32A、32B‧‧‧露點測定孔
100‧‧‧連續熔融鋅鍍覆設備
P‧‧‧鋼帶
圖1是本發明的一實施形態的連續熔融鋅鍍覆設備100的示意圖。
圖2是僅表示圖1中的爐鼻14的內部之中自鋼帶P的寬度方向中心起的一半部分的圖。
圖3是圖1中的爐鼻14的放大示意圖。
圖4是表示浴面環境的氧化力與缺陷率的關係的曲線圖。
圖5(A)是針對Si高含量鋼與Si低含量鋼，表示浴面環境的氧化力與缺陷率的關係的曲線圖，圖5(B)是針對Al高含量浴與Al低含量浴，表示浴面環境的氧化力與氧化膜厚度的關係的曲線圖。
圖6(A)及圖6(B)是分別表示鋼種A、鋼種B中的爐鼻內的露點與缺陷率的關係的曲線圖。
圖7是表示發明例1~發明例3及比較例1、比較例2中的爐鼻內的露點變動的曲線圖。
以下，說明本發明的一實施形態的連續熔融鋅鍍覆設備100及使用有所述連續熔融鋅鍍覆設備100的連續熔融鋅鍍覆方法。
參照圖1，連續熔融鋅鍍覆設備100包括退火爐10、鍍覆槽12及爐鼻14。
退火爐10是對通過其內部的鋼帶P連續地進行退火的裝置，按加熱帶、均熱帶及冷卻帶的順序並列配置。圖1中僅圖示冷卻帶。作為退火爐，可使用公知的構成或任意的構成的爐。對退火爐的內部，通常供給還原性氣體或非氧化性氣體。作為還原性氣體，通常使用H2-N2混合氣體，例如可舉出具有H2為1體積百分比(%)~20體積百分比，剩餘部分包含N2及不可避免的雜質的組成的氣體(露點：-60℃左右)。又，作為非氧化性氣體，可舉出具有包含N2及不可避免的雜質的組成的氣體(露點：-60℃左右)。經退火的鋼帶P藉由冷卻帶而冷卻至470℃~500℃左右為止。
在鍍覆槽12內，收容熔融鋅，而形成熔融鋅浴12A。爐鼻14是設置在退火爐10的鋼帶出口側，在本實施形態中是與冷卻帶連結而設置。爐鼻的端部14A是以浸漬於熔融鋅浴12A的方式而設置。爐鼻14是劃分出自退火爐10連續地供給至熔融鋅浴12A中的鋼帶P所通過的空間的構件。在爐鼻14的上部，配置有將鋼帶P的行進方向自水平方向變更為斜下方的下彎輥(turn
down roll)26。劃分出通過下彎輥26之後的鋼帶P所通過的空間的部分形成為與鋼帶P的行進方向垂直的剖視時為矩形的形狀。
鋼帶P通過爐鼻14的內部，而連續地進入至熔融鋅浴12A。在熔融鋅浴12A之中設置有沈沒輥28及支承輥(support roll)30，進入至熔融鋅浴12A中的鋼帶P藉由沈沒輥28而將通板方向變更為向上之後，由支承輥30導引而自熔融鋅浴12A不斷出來。以如上所述的方式，對鋼帶P實施熔融鋅鍍覆。
參照圖2，連續熔融鋅鍍覆設備100包含與爐鼻14連結的氣體供給機構20。氣體供給機構20包括氫氣所通過的第1配管22A、氮氣所通過的第2配管22B、作為氧化性氣體的水蒸氣所通過的第3配管22C、安裝在該些配管上的流量調整用的閥(valve)24、自該些配管供給的氣體所混合而成的混合氣體所通過的第4配管22D、以及與所述第4配管22D連結且前端位於爐鼻14的內部的第5配管22E。第1配管22A及第3配管22C與第2配管22B連結，藉由調整閥24，可將氫氣、氮氣及水蒸氣以任意的流量比加以混合。
作為氧化性氣體，可舉出含有水蒸氣、氧氣、二氧化碳等的氣體，並無特別限定。但是，自為了氧化力不過高而易於管理、成本低、可利用露點儀容易地測定氧化力的方面而言，較佳設為含有水蒸氣的氣體。
參照圖3，在爐鼻14的外壁配置有作為加熱體的加熱器16，此外加熱器16由隔熱材料18所覆蓋。再者，加熱器16除了
爐鼻14的前端部(浴面附近)以外，覆蓋著外壁的整個面。又，在爐鼻內的上部，亦配置有作為加熱體的加熱器17。爐鼻上部如下所述，對熱對流的生成的影響大，故而藉由設置加熱器17，可使爐鼻上部的環境溫度確實地上升。
在本實施形態中，重要的是藉由未圖示的控制部來控制加熱器16、加熱器17及氣體供給機構20，對爐鼻14內供給氧化性氣體，並且將爐鼻14的內壁面的溫度管理至(鍍覆浴溫-150℃)以上，且將爐鼻14內的上部的環境溫度管理至(鍍覆浴溫-100℃)以上。以下，對其技術意義進行詳細說明。
如上所述，在爐鼻內的環境中，關於其氧化性存在最佳值。圖4是表示其概念的圖。若氧化性低，則在浴面上不生成氧化膜，或即使生成氧化膜亦非常薄，故而難以產生由氧化膜引起的缺陷，但是會活躍地產生鋅的蒸發，故而由灰分引起的缺陷增大。反之在氧化性高的情況下，厚的氧化膜成為保護膜而幾乎不產生鋅的蒸發，故而難以產生由灰分引起的缺陷，但會大量產生由氧化膜引起的缺陷。
因此，需要將鋅進行蒸發及氧化的浴面附近的環境的氧化力嚴密地控制在最佳水準(圖4的中央部分)。本發明者發現，例如，在藉由將含有水蒸氣的氣體供給至爐鼻內而對浴面附近的環境的氧化力進行控制時，只要將浴面附近的環境的露點嚴密地控制在規定點(目標露點)±4℃左右的範圍，即可將由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者控制在低水準。再者，關於目
標露點，只要決定所述目標露點以外的操作條件，即可藉由下述方法來決定。
此處使浴面附近的露點管理變得困難的是爐鼻內的環境的對流。作為爐鼻內的對流，可主要舉出藉由鋼帶的移動而產生的伴隨流、伴隨著爐鼻內的溫度差而產生的熱對流、以及因爐鼻內的壓力差而引起的壓力流，但在通常的爐鼻條件下，由熱對流所造成的影響佔主導。例如，在鋼帶溫度500℃、鍍覆浴溫450℃的情況下，爐鼻內部與爐鼻外部存在400℃以上的溫度差。並且，通常，爐鼻上部與冷卻帶連結，故而爐鼻上部的環境溫度達到200℃~300℃的情況多。此時，由熱對流產生的風速為4m/s~5m/s左右，與鋼帶伴隨流的典型值即1m/s相比頗大。
在所述狀況下即使投入促進浴面氧化的氣體、例如含有水蒸氣的氣體，其大部分亦不會滯留在浴面，故而欲生成對抑制由灰分引起的缺陷而言適當的厚度的氧化膜，需要投入大量的水蒸氣。除此以外，欲抑制由氧化膜引起的缺陷，有利的是氧化膜儘可能薄，故而結果需要使在浴面附近的氧化性氣體的濃度分佈極小化。然而，在熱對流大的條件下，在浴面附近的氧化性氣體的濃度分佈增大(即，濃度在面內變得不均勻)，故而浴面附近的露點管理極其困難。
基於所述見解，本發明者得出如下結論：為了對浴面附近的露點進行嚴密管理，抑制由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者，最有效的是抑制鋅的蒸發自身，因此，最佳為在抑
制爐鼻內的熱對流之後，將必要最小限度的氧化性氣體供給至爐鼻內。
因此，本發明者的意向在於使引起如上所述的熱對流的原因即爐鼻內的溫度差變小。在爐鼻內部溫度最高的是鋼帶，但通常鋼帶僅高於浴溫10℃左右，故而在本發明中，將溫度的基準設為鍍覆浴溫。又，熱對流與鋼帶伴隨流為相反方向，故而只要可將熱對流的大小設為鋼帶伴隨流的大小的2倍以下，即可大幅度地抑制爐鼻內的對流。
經反覆進行各種探討的結果發現，若將爐鼻的內壁面的溫度設定為(鍍覆浴溫-150℃)以上，可將爐鼻內的環境的對流抑制在忽略溫度影響的流動狀態程度為止。但是，爐鼻內的上部的環境溫度對熱對流所造成的影響更大，故而需要設定為(鍍覆浴溫-100℃)以上。其原因在於，密度流在密度大的氣體存在於高的位置時，流速進一步增大。(因密度引起的氣流與△ρgh成正比。h為高度位置的差，若高密度者處於高的位置則流速加快。)
再者，爐鼻內的上部的環境溫度較佳設為(鍍覆浴溫+100℃)以下。其原因在於，雖然上部的環境溫度越高，爐鼻內的對流越穩定化(低密度物質處於上部的狀態穩定)，但所述穩定化效果在超過(鍍覆浴溫+100℃)時達到極限。又，爐鼻的內壁面的溫度較佳設為(鍍覆浴溫+0℃)以下。當內壁面的溫度高於鍍覆浴溫時，在爐鼻內的側壁附近會產生上升流，在其影響下在中央部會生成下降流。所述氣流與由鋼帶伴隨流生成的氣流為相
同方向，故而會在爐鼻內引起大的流動。因此，可以說不會必然使內壁面的溫度超過鍍覆浴溫，反而是使流動增大的可能性高。
再者，在本發明中，將「爐鼻內的上部」定義為是指自下彎輥的表面算起1m以內的爐鼻內的區域。在圖3中，「爐鼻內的上部」為爐鼻14內的自下彎輥26的表面算起1m的範圍內。
如上所述，藉由在對爐鼻的內壁面的溫度及爐鼻內的上部的環境溫度進行管理的狀態下，將氧化性氣體供給至爐鼻內，可事先將抵達至浴面附近的氧化性氣體的大部分滯留在浴面，因此能夠以更少的氣體量抑制鋅蒸氣的產生。又，由於供給至爐鼻內的氣體成分大致直接存在於浴面附近，故而環境控制變得容易，從而可抑制浴面附近的環境的露點的變動。其結果為，亦可抑制由氧化膜引起的缺陷。如此，可理想地維持爐鼻內的浴面的氧化狀態，故而可幾乎消除由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者。此外，亦可獲得能夠穩定且迅速地變更爐鼻內的環境的氧化力的效果。因此，在切換操作條件時，可配合變更後的操作條件迅速地切換爐鼻內的環境的氧化力。
供給至爐鼻內的氧化性氣體較佳為含有水蒸氣的氮氣、或含有水蒸氣的氮氫混合氣體，露點只要根據鍍覆浴的成分或所製造的鋼種、其他操作條件來適當設定即可，但大概在-20℃~-35℃的範圍內為良好的情況多。又，氧化性氣體的供給量會受到各種操作條件的影響，但在除了爐鼻的內壁面的溫度及爐鼻內的上部的環境溫度以外均為相同條件的情況下，與均為本發明以
外的條件相比，能夠以1/4左右的供給量實現相同的露點。因此，可將氧化性氣體的供給量設為用以形成適度的氧化膜的必要最小限度的量。
如圖2所示，氧化性氣體較佳為自鋼帶寬度方向上的爐鼻的兩端部供給至爐鼻14內。在爐鼻14的側面設置有包含氣體投入口的第5配管22E的原因在於，爐鼻內的側面附近的溫度變低的情況多，故而通常在側面附近會變為下降流，因此可使氧化性氣體高效率地抵達至浴面附近。氣體投入口的自浴面算起的高度可設為100mm~3000mm左右。若小於100mm，則氣體直接抵達至浴面的可能性高，結果使得在浴面附近的氧化性氣體的濃度分佈增大。又，若超過3000mm，則自浴面算起的距離大，故而氣體濃度降低，其結果為需要大量的氣體。
此處，爐鼻內的浴面附近的環境的適合的氧化力因鋼帶的成分組成、退火步驟中的退火條件、熔融鋅浴的成分等操作條件而變動。即，圖4中所示的兩條曲線可根據操作條件而向左右偏移。以下，以圖5(A)及圖5(B)為例對所述情況進行說明。
首先，如上所述，由灰分引起的缺陷、由氧化膜引起的缺陷均與形成於浴面上的氧化膜厚度相關。具體而言，由灰分引起的缺陷與灰分生成量及其附著率有關，由氧化膜引起的缺陷則依存於氧化膜量及其附著率。
圖5(A)表示鋼帶的成分組成對爐鼻內的浴面附近的環境的適合的氧化力所造成的影響的一例。當鋼帶含有大量Si、
Mn、Al等所謂的易氧化性元素時，在即將進入至鍍覆浴之前的鋼帶表面上生成大量的表面濃化物。若在如上所述的表面濃化狀態下進行鍍覆，則氧化膜容易附著於鋼帶，即氧化膜的附著率上升，故而容易產生由氧化膜引起的缺陷。另一方面，灰分生成量幾乎不依存於鋼帶的表面濃化狀態，故而鋼帶的成分組成對由灰分引起的缺陷幾乎無影響。
又，鋼帶的表面濃化狀態亦因退火溫度或爐內露點等退火條件而不同，故而退火條件亦對由氧化膜引起的缺陷的產生容易度造成影響，但是對由灰分引起的缺陷則大致無影響。
圖5(B)表示熔融鋅浴的成分對爐鼻內的浴面附近的環境的適合的氧化力所造成的影響的一例。如圖5(B)所示，浴中的Al濃度越高，越容易在浴面上形成氧化膜。因此，越是Al高含量浴，越難以產生由灰分引起的缺陷，且越容易產生由氧化膜引起的缺陷。即，圖4的兩條曲線向左偏移。
因此，較佳為根據操作條件，變更氧化性氣體的氧化力。即，在氧化性氣體含有水蒸氣時，浴面附近的環境的適合的露點、即目標露點因操作條件而不同，故而只要對應於操作條件，變更氧化性氣體中的水蒸氣量即可。再者，氧化性氣體中的水蒸氣量通常為100ppm以上。
此時，可針對每個操作條件，事先調查爐鼻內的露點與由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷的缺陷率的關係(即，圖4的資訊)，來決定所述操作條件下的爐鼻內的目標露點。並且，
可基於針對每個操作條件而決定的目標露點，決定氧化性氣體中的水蒸氣量。當操作條件進行切換時，只要基於與變更後的操作條件相對應的目標露點，變更氧化性氣體中的水蒸氣量即可。
此處，如圖4所示的爐鼻內的露點與由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷的缺陷率的關係可藉由在過去的操作時，事先掌握爐鼻內的露點及此時的各缺陷的缺陷率的傾向來求出。各缺陷的有無可藉由目視來判定。可藉由目視來辨別的缺陷的大小為100μm左右以上。並且，將每0.5m的長度的缺陷混入率定義為「缺陷率」。缺陷率1%相當於1個/50m。
再者，所述爐鼻內的露點必須為浴面正上方(浴面附近)的露點。當實際測定露點的部位並非浴面正上方時，進行以下的處理。首先，應用本發明，只要為已使爐鼻內的熱對流消失的狀態，則由於在爐鼻內幾乎無露點分佈，因此直接使用實測露點即可。但是，當在爐鼻內存在熱對流時，將實測露點修正為浴面附近露點。所述修正可利用由流動分析預測出的露點分佈來進行。例如，在流動分析中自浴面起500mm的高度時的露點為-35℃，在浴面附近的露點為-30℃時，兩者的差為+5℃，水分比的差為150ppm。因此，可採用在實測到的500mm的高度時的露點值上常加上150ppm份所得的露點作為浴面露點。
作為對爐鼻內的浴面附近的環境的適合的氧化力(在氧化性氣體含有水蒸氣時，浴面附近的環境的目標露點)造成影響的操作條件，可舉出鋼種(鋼帶的成分組成)、退火步驟中的退火
條件及熔融鋅浴的成分。因此，較佳為考慮到該些條件中的至少一個，事先求出圖4的資訊。例如，在特定的連續熔融鋅鍍覆設備中，在已知退火條件及熔融鋅浴的成分無變更的情況下，只要針對通入至所述設備的預定的鋼種，事先調查圖4的資訊而決定目標露點即可。並且，在切換鋼種時，只要以達到與變更後的鋼種相對應的目標露點的方式來變更氧化性氣體中的水蒸氣量即可。
本發明並不限定於所述實施形態，在對鋼帶連續地進行熔融金屬鍍覆的情況下亦相同。
<實施例1>
利用圖1~圖3所記載的連續熔融鋅鍍覆設備，使鋼帶(以下稱作鋼種A)以通板速度60mpm~100mpm進入至熔融鋅浴，來製造熔融鋅鍍覆鋼板，所述鋼帶中，成分組成是以質量百分比(%)計含有C：0.001%、Si：0.01%、Mn：0.1%、P：0.003%、S：0.005%、Al：0.03%，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質，板厚為0.6mm~1.2mm，板寬為900mm~1250mm，拉伸強度為270MPa。如圖2所示，包含氣體投入口的第5配管設置在爐鼻的側面，氣體投入口的自浴面算起的高度設為500mm。根據過去的操作資料，事先調查爐鼻內的露點與由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷的缺陷率的關係。將結果示於圖6(A)。基於圖6(A)，爐鼻內的目標露點決定為-30℃。並且獲知，只要將爐鼻內的露點
控制在-30℃±4℃左右的範圍，即可將由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者抑制在低水準。
在鋼帶通過爐鼻內時，在試驗例編號(No.)1~試驗例編號5中，供給含有水蒸氣的氮氫混合氣體(在表1中以「水蒸氣的供給，有」來表述)，在試驗例編號6、試驗例編號7中，自氣體投入口供給不含水蒸氣的氮氫混合氣體(在表1中以「水蒸氣的供給，無」來表述)。試驗例編號1~試驗例編號5中的投入氣體的露點是由圖2中的第5配管中的露點測定孔32A中設置的露點儀來測定，示於表1。
鋼帶通過爐鼻內時的爐鼻內壁面的溫度及爐鼻內的上部的環境溫度是管理為表1所示的溫度。在試驗例編號6中，不藉由設置在爐鼻外壁及爐鼻內的上部的加熱器來進行加熱。
各試驗例均是利用圖2所示的在爐鼻的背面中央、高度500mm的位置的露點測定孔32B中設置的露點儀，經時地測定爐鼻內的環境的露點。並且，在各試驗例編號1~試驗例編號7中，是基於測定露點與目標露點(-30℃)的差，變更投入氣體的流量，以使測定露點接近於目標露點。所述控制是藉由一般的比例積分導數(proportion integral derivative，PID)控制邏輯來進行。表2中表示有各試驗例編號1~試驗例編號7中的測定露點的直方圖(histogram)。又，在試驗例編號1~試驗例編號5中，將水蒸氣的體積相對於試驗中的投入氣體的總體積的比例設為「水分量」而表示於表1，將試驗中的氣體的總投入流量以將編號5設為1
的指數表示的方式而示於表1。
再者，若考慮到應管理的露點為浴面正上方的露點的情況，則露點儀的位置本應為更低的浴面附近，但根據本發明，在爐鼻內幾乎無露點分佈，因此即使在高度500mm的位置上測定露點，亦可高精度地掌握浴面附近的露點。再者，在產生鋅蒸氣的比較例的情況下，在自浴面低100mm左右的位置，存在鋅蒸氣附著於露點儀的感測器部的危險，故而無法在爐鼻下部設置露點儀的情況多。再者，在本發明例中是將水蒸氣用於氧化性氣體，故而氣體測定器設為露點儀，但在使用水蒸氣以外的氧化性氣體時，則當然需要設置檢測所述氣體的測定器。
(缺陷率的評估)
利用以下的方法，對由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷各自的缺陷率進行評估。各缺陷的有無是藉由目視來判定。可藉由目視來辨別的缺陷的大小為100μm左右以上。並且，將每0.5m的長度的缺陷混入率定義為「缺陷率」，示於表1。缺陷率1%相當於1個/50m。
(評估結果)
參照表1、表2，對評估結果進行說明。編號1(發明例)是對浴溫、壁面溫度及上部溫度不賦予溫度差的示例，亦幾乎無露點變動，其結果為，由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷均幾乎未產生。編號2(發明例)是壁面溫度低的示例，編號3(發明例)是爐鼻上部的環境溫度低的示例，但可將爐鼻內的環境的
露點抑制在管理範圍(-30℃±4℃)內，各缺陷率亦可維持在低的狀態。而且，在編號1~編號3中，可使氣體的投入流量充分低於編號5。
與此相對，編號4(比較例)是壁面溫度超出本發明範圍的示例，編號5(比較例)是爐鼻上部的環境溫度超出本發明範圍的示例，從而無法將爐鼻內的環境的露點抑制在管理範圍(-30℃±4℃)。其結果為，大量產生由灰分引起的缺陷或由氧化膜引起的缺陷。編號6(比較例)是不進行水蒸氣的投入，且不藉由加熱器來進行加熱的示例。此時，露點在-40℃前後而變低，因此不產生由氧化膜引起的缺陷，但產生有非常多的由灰分引起的缺陷。在編號7(比較例)中，由於不賦予溫度差，故而露點穩定，但在-40℃前後而變低，故而仍舊產生有非常多的由灰分引起的缺陷。
<實施例2>
除了代替鋼種A的鋼帶，而使用成分組成是以質量百分比計含有C：0.12%、Si：1.0%、Mn：1.7%、P：0.006%、S：0.006%、Al：0.03%，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質，板厚為0.6mm~1.2mm，板寬900mm~1250mm，拉伸強度為780MPa的鋼帶(以下稱作鋼種B)以外，以與實施例1同樣的方式，求出爐鼻內的露點與由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷的缺陷率的關係。將結果示於圖6(B)。
若參照圖6(A)及圖6(B)，則可知，鋼種A、鋼種B均存在可充分抑制由灰分引起的缺陷及由氧化膜引起的缺陷兩者的露點，但鋼種B的最佳值即目標露點更低，並且，兩者的缺陷
率充分降低的露點範圍亦更窄。由此可知，例如在自鋼種A切換成鋼種B時，需要在短時間內高精度地變更環境露點。
<實施例3>
對將浴溫、壁面溫度及上部溫度設為表1所記載的編號1~編號5(發明例1~發明例3及比較例1、比較例2)時的含有水蒸氣的氮氫混合氣體的露點的切換的速度進行調查。如圖7所示，將投入露點在50分的時點自-35℃切換成-20℃。
發明例1是將浴溫、壁面溫度及上部溫度全部設定為450℃，故而幾乎未產生熱對流。因此，測定露點的變動顯示出與投入氣體的露點變動大致相同的行為。因此，可藉由供給氣體的露點來直接控制爐鼻內的露點，故而在品質管理方面非常佔優勢。發明例2、發明例3雖與發明例1相比，對於切換後的露點可見追隨延遲，但經過大約30分鐘後即變為投入露點而可變更露點，故而在品質管理方面亦是充分。
另一方面，在比較例1、比較例2中，在切換投入露點之後爐鼻內的露點亦一面變動，一面繼續緩慢上升，即使一個小時後亦難以說已穩定化。在此種狀態下，難以應對例如自鋼種A切換為鋼種B時的目標露點的變更。
根據本發明的連續熔融金屬鍍覆方法及連續熔融金屬鍍覆設備，可同時抑制由在爐鼻內產生的金屬蒸氣引起的未鍍覆以及由爐鼻內的熔融金屬浴面的氧化膜引起的未鍍覆。
10‧‧‧退火爐
12‧‧‧鍍覆槽
12A‧‧‧熔融鋅浴
14‧‧‧爐鼻
14A‧‧‧爐鼻的端部
26‧‧‧下彎輥
28‧‧‧沈沒輥
30‧‧‧支承輥
100‧‧‧連續熔融鋅鍍覆設備
P‧‧‧鋼帶
Claims (8)
- 一種連續熔融金屬鍍覆方法，包括如下步驟：在退火爐內對鋼帶連續地進行退火；以及將退火後的所述鋼帶連續地供給至收容熔融金屬且形成有熔融金屬浴的鍍覆槽，對所述鋼帶實施金屬鍍覆；所述連續熔融金屬鍍覆方法的特徵在於：所述鋼帶自所述退火爐向所述熔融金屬浴通過爐鼻所劃分出的空間時，對所述爐鼻內供給氧化性氣體，並且將所述爐鼻的內壁面的溫度設為(鍍覆浴溫-150℃)以上，(鍍覆浴溫+0℃)以下，且將所述爐鼻內的上部的環境溫度設為(鍍覆浴溫-100℃)以上，(鍍覆浴溫+100℃)以下，所述爐鼻設置在所述退火爐的鋼帶出口側，且以端部浸漬於所述熔融金屬浴的方式而設置。
- 如申請專利範圍第1項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中所述氧化性氣體為含有水蒸氣的氮氣、或含有水蒸氣的氮氫混合氣體。
- 如申請專利範圍第1項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中對應於所述鋼帶的成分組成、所述退火步驟中的退火條件及所述熔融金屬浴的成分中的至少一者，變更所述氧化性氣體的氧化力。
- 如申請專利範圍第2項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中對應於所述鋼帶的成分組成、所述退火步驟中的退火條件及所述熔融金屬浴的成分中的至少一者，變更所述氧化性氣體中的 水蒸氣量。
- 如申請專利範圍第2項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中更包括如下步驟：針對每個所述鋼帶的成分組成、所述退火步驟中的退火條件及所述熔融金屬浴的成分的組合，事先調查所述爐鼻內的露點與在所述組合實施有金屬鍍覆的所述鋼帶的未鍍覆所引起的缺陷量的關係，決定所述組合中的所述爐鼻內的目標露點；且基於針對每個所述組合而決定的目標露點，決定所述氧化性氣體中的水蒸氣量。
- 如申請專利範圍第5項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中在切換所述鋼帶的成分組成、所述退火步驟中的退火條件及所述熔融金屬浴的成分中的至少一者時，基於與變更後的組合相對應的目標露點，變更所述氧化性氣體中的水蒸氣量。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的連續熔融金屬鍍覆方法，其中自鋼帶寬度方向上的所述爐鼻的兩端部供給所述氧化性氣體。
- 一種連續熔融金屬鍍覆設備，其特徵在於包括：退火爐，對鋼帶連續地進行退火；鍍覆槽，收容熔融金屬，形成有熔融金屬浴；爐鼻，設置在所述退火爐的鋼帶出口側，且以端部浸漬於所述熔融金屬浴的方式而設置，劃分出自所述退火爐連續地供給至所述熔融金屬浴中的鋼帶所通過的空間； 加熱體，設置在所述爐鼻的外壁及所述爐鼻內的上部；氣體供給機構，與所述爐鼻連結；以及控制部，對所述加熱體及所述氣體供給機構進行控制，將氧化性氣體供給至所述爐鼻內，並且將所述爐鼻的內壁面的溫度設為(鍍覆浴溫-150℃)以上，(鍍覆浴溫+0℃)以下，且將所述爐鼻內的上部的環境溫度設為(鍍覆浴溫-100℃)以上，(鍍覆浴溫+100℃)以下。
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