JP7622869B2 - Steel sheet heating method, coated steel sheet manufacturing method, direct-fired heating furnace and continuous hot-dip galvanizing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、鋼板の加熱方法、めっき鋼板の製造方法、並びに、直火型加熱炉、直火型加熱炉を用いた連続溶融亜鉛めっき設備に関するものである。 The present invention relates to a method for heating steel sheets, a method for manufacturing plated steel sheets, a direct-fired heating furnace, and continuous hot-dip galvanizing equipment using a direct-fired heating furnace.
鋼板の高張力化には、Si、Mn、P、Alなどの固溶強化元素の添加が行われることが多い。特に、Siは添加コストが他元素と比較して低く、かつ鋼の延性を損なわずに高強度化できる利点がある。そのため、Si含有鋼は高張力鋼板として有望である。しかし、Siが鋼中に多量に含有されると、以下の問題が生じる。 To increase the tensile strength of steel plates, solid solution strengthening elements such as Si, Mn, P, and Al are often added. In particular, Si has the advantage that the cost of adding it is lower than other elements and that it can increase the strength of the steel without impairing its ductility. For this reason, Si-containing steel is promising as a high-tensile steel plate. However, if a large amount of Si is contained in steel, the following problems arise.
高張力鋼板は溶融亜鉛めっき等のめっき工程の直前工程にて還元雰囲気中で600~900℃の温度域で焼鈍される。SiはFeと比較して易酸化元素であるため、この時にSiが鋼板表面へ濃化する。その結果、鋼板表面にSi酸化物が形成され、このSi酸化物が亜鉛との濡れ性を著しく悪化させ、不めっきを生じさせる。さらに、Siが表面に濃化すると、亜鉛めっきが付着したとしても溶融亜鉛めっき後の合金化過程において、著しい合金化の遅延を生じ、生産性が悪化する。 High-tensile steel sheets are annealed in a reducing atmosphere at temperatures between 600 and 900°C immediately prior to plating processes such as hot-dip galvanizing. Since Si is an element that is more easily oxidized than Fe, Si concentrates on the steel sheet surface during this process. As a result, Si oxides are formed on the steel sheet surface, which significantly deteriorates wettability with zinc and causes bare areas. Furthermore, if Si concentrates on the surface, even if zinc plating adheres, it causes a significant delay in alloying during the alloying process after hot-dip galvanizing, reducing productivity.
従来、このための対策として、特許文献1ではめっき前の鋼板(原板)にあらかじめ電気めっき法でFe系めっきを実施するプレめっき法が提案されている。あるいは、特許文献2、3では鋼板をあらかじめ酸化性雰囲気中で加熱して表面にFe系酸化被膜を形成した後に、還元炉での焼鈍・めっきを実施する酸化還元法が提案されている。As a countermeasure against this,
しかしながら、前者のプレめっき法を採用しようとした場合、連続溶融亜鉛めっき設備においては焼鈍炉よりも入側に電気めっき設備を設置する必要があり、スペースや設備投資コストを考えると実施が困難である。However, if the former pre-plating method is to be adopted, it would be necessary to install electroplating equipment on the inlet side of the annealing furnace in a continuous hot-dip galvanizing line, which would be difficult to implement considering the space and capital investment costs.
また、後者の酸化還元法は、従来の無酸化炉(NOF)方式や直火炉(DFF)方式の溶融めっきラインで、燃焼雰囲気を調整することによって適用可能である。 In addition, the latter oxidation-reduction method can be applied to conventional non-oxidation furnace (NOF) or direct-fired furnace (DFF) hot-dip plating lines by adjusting the combustion atmosphere.
しかしながら、例えば、特許文献4、5に記載の従来使用されているバーナノズル出口の形状が円形のバーナの場合、バーナを千鳥配置のように分散配置しても、良好なめっき性を確保するための酸化時のFe系酸化被膜の厚さを均一にコントロールできず、不めっき欠陥が生じてしまう。However, for example, in the case of burners having a circular burner nozzle outlet shape as described in
一方、特許文献6では、板幅方向均一化のために横型炉にバーナノズル出口の形状が鋼板幅方向に対して平行なスリットバーナを用いる方法が提案されている。しかし、無酸化炉後方の酸化炉にスリットバーナを設置しても、横型炉では酸化炉雰囲気が無酸化炉に流入し、板温にムラが生じ、Fe系酸化皮膜が不均一となってスリットバーナで火炎を幅方向に均一にする効果を得られない。On the other hand,
しかしながら、従来のプレめっき法は、燃焼時の炉内の雰囲気調整を行っても従来バーナノズル形状や配置では、酸化被膜の厚さが不均一となる。また、スリットバーナを適用しても、無酸化炉、酸化炉、還元炉と続く横型炉を併用するとFe系酸化被膜が不均一に形成され、酸化炉でスリットバーナを用いても不均一さが解消されない。However, with conventional pre-plating methods, even if the atmosphere inside the furnace during combustion is adjusted, the thickness of the oxide film remains non-uniform with the conventional burner nozzle shape and arrangement. Furthermore, even if a slit burner is used, when a horizontal furnace consisting of a non-oxidizing furnace, an oxidizing furnace, and a reducing furnace is used in combination, the Fe-based oxide film is formed non-uniformly, and the non-uniformity cannot be eliminated even by using a slit burner in the oxidation furnace.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、実用に適した比較的容易な方法により、不めっきのない安定した品質の亜鉛めっき鋼板を製造することを目的としたものである。The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to produce zinc-plated steel sheets of stable quality without bare spots using a relatively easy method suitable for practical use.
上記課題を解決するためになされた本発明とは、以下の構成を要旨とするものである。
[1] 空気比1以上で操業される酸化帯と空気比1未満で操業される還元帯とを有する直火型加熱炉を通過する鋼板の表面側と裏面側を、少なくとも前記酸化帯を通過する間に1つ以上のスリットバーナから噴射する火炎で加熱する、鋼板の加熱方法。
[2] 前記直火型加熱炉は、前記鋼板を上下方向に搬送し、かつ前記スリットバーナの下側に設置された排気口から燃焼排ガスを吸引する、[1]に記載の鋼板の加熱方法。
[3]前記酸化帯の空気比を1.00以上、1.50未満、
前記還元帯の空気比を0.70以上、1.00未満
に制御する[1]または[2]に記載の鋼板の加熱方法。
[4] 前記酸化帯を通過する鋼板の温度が400℃以上となる範囲で、
少なくとも1つ以上設置された前記スリットバーナで鋼板を加熱する、
[1]~[3]のいずれか1つに記載の鋼板の加熱方法。
[5] [1]~[3]のいずれか1つに記載された加熱方法により、冷延鋼板を加熱処理し、さらに、該冷延鋼板にめっき処理を施す、めっき鋼板の製造方法。
[6] 前記めっき処理は、電気亜鉛めっき処理、溶融亜鉛めっき処理、合金化溶融亜鉛めっき処理のいずれかの方法を用いる、[5]に記載のめっき鋼板の製造方法。
[7] 空気比1以上で操業される酸化帯と、空気比1未満で操業される還元帯と、前記酸化帯および前記還元帯の空気比を制御可能な制御装置と、を有し、
少なくとも前記酸化帯の一部に、
前記酸化帯と前記還元帯を通過する鋼板に向けて火炎を噴射する、前記鋼板の幅方向に延設されたスリットバーナを前記鋼板の表面側と裏面側にそれぞれ1つ以上備える、直火型加熱炉。
[8] 前記鋼板を上下方向に搬送し、かつ前記スリットバーナの下側に設置された排気口から燃焼排ガスを吸引する[7]に記載の直火型加熱炉。
[9] 前記酸化帯の空気比は1.00以上、1.50未満、
前記還元帯の空気比は0.70以上、1.00未満に制御される
[7]または[8]に記載の直火型加熱炉。
[10] 前記スリットバーナが、
前記酸化帯を通過する鋼板の温度が400℃以上となる範囲に、
少なくとも1つ以上設置されている[7]~[9]のいずれか一つに記載の直火型加熱炉。
[11] 前記酸化帯には、前記空気比および燃焼率を独立に制御可能であるスリットバーナを2つ以上有するバーナ群が含まれる、[7]~[9]のいずれか一つに記載の直火型加熱炉。
[12] [7]~[9]のいずれか一つに記載の直火型加熱炉を備えた、連続溶融亜鉛めっき設備。
[13] さらに、溶融亜鉛めっきを合金化する合金化設備を備えた、[12]に記載の連続溶融亜鉛めっき設備。
The present invention, which has been made to solve the above problems, has the following configuration.
[1] A method for heating a steel sheet, comprising heating a front side and a back side of a steel sheet passing through a direct-fire heating furnace having an oxidation zone operated at an air ratio of 1 or more and a reduction zone operated at an air ratio of less than 1, with flames sprayed from one or more slit burners at least while the steel sheet passes through the oxidation zone.
[2] The method for heating a steel plate according to [1], wherein the direct-fired heating furnace transports the steel plate in a vertical direction and sucks in combustion exhaust gas from an exhaust port installed below the slit burner.
[3] The air ratio of the oxidation zone is 1.00 or more and less than 1.50;
The method for heating a steel sheet according to [1] or [2], wherein an air ratio in the reducing zone is controlled to be 0.70 or more and less than 1.00.
[4] In the range where the temperature of the steel sheet passing through the oxidation zone is 400 ° C. or more,
Heating a steel plate with at least one or more of the slit burners installed;
The method for heating a steel sheet according to any one of [1] to [3].
[5] A method for producing a plated steel sheet, comprising: heat-treating a cold-rolled steel sheet by the heating method according to any one of [1] to [3]; and further subjecting the cold-rolled steel sheet to a plating treatment.
[6] The method for producing a plated steel sheet according to [5], wherein the plating treatment is any one of electrolytic galvanizing treatment, hot-dip galvanizing treatment, and alloyed hot-dip galvanizing treatment.
[7] A catalytic converter having an oxidation zone operated at an air ratio of 1 or more, a reduction zone operated at an air ratio of less than 1, and a control device capable of controlling the air ratios of the oxidation zone and the reduction zone,
At least a portion of the oxidation zone,
a direct-fired heating furnace including one or more slit burners extending in the width direction of the steel plate, on each of the front side and the back side of the steel plate, for spraying a flame toward the steel plate passing through the oxidation zone and the reduction zone.
[8] The direct-fired heating furnace according to [7], wherein the steel plate is transported in a vertical direction and combustion exhaust gas is sucked in through an exhaust port provided below the slit burner.
[9] The air ratio of the oxidation zone is 1.00 or more and less than 1.50;
The direct-fired heating furnace according to [7] or [8], wherein the air ratio of the reduction zone is controlled to be 0.70 or more and less than 1.00.
[10] The slit burner is
In the range where the temperature of the steel sheet passing through the oxidation zone is 400° C. or higher,
The direct-fired heating furnace according to any one of [7] to [9], wherein at least one direct-fired heating furnace is installed.
[11] The direct-fired heating furnace according to any one of [7] to [9], wherein the oxidation zone includes a burner group having two or more slit burners capable of independently controlling the air ratio and the combustion rate.
[12] A continuous hot-dip galvanizing facility equipped with the direct-fired heating furnace according to any one of [7] to [9].
[13] The continuous hot-dip galvanizing facility according to [12], further comprising an alloying facility for alloying the hot-dip galvanized steel.
本発明によれば、不めっきのない美麗な表面外観を有する優れた亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明は、亜鉛めっき処理が特に困難である高Si含有鋼板を母材とする場合に特に有効であり、高Si含有亜鉛めっき鋼板の製造におけるめっき品質を改善する方法として有用である。According to the present invention, an excellent galvanized steel sheet having a beautiful surface appearance without uncoated areas can be obtained. The present invention is particularly effective when the base material is a high-Si-containing steel sheet, which is particularly difficult to galvanize, and is useful as a method for improving the plating quality in the manufacture of high-Si-containing galvanized steel sheets.
直火バーナを用いて鋼板を加熱する直火型加熱炉は、熱効率が高いため、低コストで鋼板を所定の温度まで加熱できるという特徴をもつ。直火型加熱炉では、鋼板の温度を制御すると同時に、高Si鋼に代表されるハイテン鋼に溶融めっきを施す場合においては、直火バーナの雰囲気を酸化性にコントロールすることで、鋼板表面に適切な酸化被膜(Fe系酸化物)を確保することが必要である。適切な量のFe系酸化物を確保した後、還元焼鈍することでSiを内部酸化させ、高Si鋼のめっき性を向上させることができる。 Direct-fired heating furnaces, which use a direct-fire burner to heat steel sheets, have the advantage of being able to heat steel sheets to a specified temperature at low cost due to their high thermal efficiency. In direct-fired heating furnaces, it is necessary to control the temperature of the steel sheet and, when hot-dip galvanizing high-tensile steels such as high-Si steels, to ensure an appropriate oxide film (Fe-based oxides) on the steel sheet surface by controlling the direct-fire burner atmosphere to be oxidizing. After ensuring an appropriate amount of Fe-based oxides, reduction annealing is performed to internally oxidize the Si, improving the galvanizability of high-Si steel.
しかしながら、従来使用されているバーナノズル出口の形状が円形のバーナの場合、バーナを千鳥配置のように分散配置しても、良好なめっき性を確保するためのFe系酸化被膜の厚さを鋼板進行方向/幅方向に均一にコントロールできず、不めっき欠陥が生じてしまう。However, in the case of conventionally used burners with a circular burner nozzle outlet, even if the burners are distributed in a staggered arrangement, the thickness of the Fe-based oxide coating required to ensure good plating properties cannot be uniformly controlled in the steel sheet travel direction/width direction, resulting in unplated defects.
そこで本発明では、円形バーナではなく、スリットバーナを適用し、Fe系酸化被膜の厚みを進行方向/幅方向に均一にコントロールする方法を考案した。Therefore, in this invention, a slit burner is used instead of a circular burner, and a method is devised to uniformly control the thickness of the Fe-based oxide coating in both the travel and width directions.
以下、本発明の実施形態に係る連続溶融亜鉛めっき設備に配置される直火型加熱炉および鋼板の加熱方法について図面を参照しながら説明する。 Below, we will explain the direct-fired heating furnace and steel sheet heating method installed in the continuous hot-dip galvanizing equipment of an embodiment of the present invention, with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る連続溶融亜鉛めっき設備の焼鈍設備に配置される直火型加熱炉(DFF)の一実施形態を示す。ここで、焼鈍設備の形式は縦型炉とすることが好ましく、つまり鋼板を上下方向に搬送する(上下方向に折り返しながら搬送することも含む)ことで、水平方向に設備規模を拡大することなく、高速に通板することが可能となる。また、加熱帯と均熱帯の雰囲気を分離しやすいといった利点もある。上下方向に搬送とは、鉛直方向に搬送することを指す。
図1において、(a)は直火型加熱炉の縦断面図、(b)は直火型加熱炉壁面に配置した各直火バーナの配置例を正面から見た図を示す。図1において、1は直火型加熱炉(DFF)、1-1はDFFの酸化帯、1-2はDFFの還元帯、2はスリットバーナに付随した火炎噴射口、3は円形バーナに付随した火炎噴射口、Sは鋼板(鋼帯も含む)、4は放射温度計、5は火炎、6は排気口、Lは還元帯のバーナ群14の鋼帯S移動方向最上流にあるバーナから最下流にあるバーナまでのバーナ群による鋼板S加熱領域の長さ、11は酸化帯のバーナ群、12は酸化帯のバーナ群、13は酸化帯のバーナ群、14は還元帯のバーナ群である。また、図示していないが、酸化帯および還元帯の空気比を制御する、制御装置を備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of a direct-fired furnace (DFF) arranged in an annealing facility of a continuous hot-dip galvanizing facility according to an embodiment of the present invention. Here, the annealing facility is preferably a vertical furnace, that is, by transporting the steel sheet in the vertical direction (including transporting while turning back and forth in the vertical direction), it is possible to thread the steel sheet at high speed without expanding the facility scale in the horizontal direction. In addition, there is an advantage that the atmospheres of the heating zone and the soaking zone can be easily separated. Transporting in the vertical direction means transporting in the vertical direction.
In Fig. 1, (a) is a vertical cross-sectional view of a direct-fired heating furnace, and (b) is a front view of an example of the arrangement of direct-fired burners arranged on the wall of the direct-fired heating furnace. In Fig. 1, 1 is a direct-fired heating furnace (DFF), 1-1 is an oxidation zone of the DFF, 1-2 is a reduction zone of the DFF, 2 is a flame nozzle attached to a slit burner, 3 is a flame nozzle attached to a circular burner, S is a steel sheet (including a steel strip), 4 is a radiation thermometer, 5 is a flame, 6 is an exhaust port, L is a length of a steel sheet S heating region by a burner group from the most upstream burner in the steel strip S movement direction of the
<連続溶融亜鉛めっき設備に配置される直火型加熱炉>
図2に連続溶融亜鉛めっき設備の一例を示す。設備の入側から、予熱帯20、加熱帯21、均熱帯22、冷却帯23、24、さらにめっき浴(亜鉛ポット)25、必要に応じて合金化帯26を備えている。合金化帯26の後に冷却帯27を備えていてもよい。このように、連続溶融亜鉛めっき設備の一部に本願加熱炉を適用する場合、その加熱対象となる鋼板は切り板の状態ではなく、鋼帯(コイル)形状であって構わない。前記鋼板は、特に限定されるものではないが、冷延鋼板が用いられることが多い。
<Direct-fired heating furnace installed in continuous hot-dip galvanizing equipment>
An example of a continuous hot-dip galvanizing facility is shown in Fig. 2. From the inlet side of the facility, a preheating
本発明の直火型加熱炉1は連続溶融亜鉛めっき設備の中でも加熱帯21に導入される加熱炉を想定するものである。The direct-fired
本実施形態では、複数のスリットバーナを独立に制御することも可能である。直火型加熱炉1は酸化帯1-1と還元帯1-2から構成されており、酸化帯1-1は、鋼板進行方向に3つのバーナ群(ゾーン)、11~13から構成されている。本例では、酸化帯のバーナ群11には円形バーナを設置し、図中ではその火炎噴射口を3で示し、同(酸化帯)バーナ群12、13にはスリットバーナを設置し、図中ではその火炎噴射口を符号2で示している。還元帯はバーナ群(還元帯のバーナ群)14の1ゾーンのみとし、円形バーナを設置した。円形バーナの火炎噴射口が図中の符号3である。酸化帯1-1のバーナ群11、12、13はそれぞれのバーナ群ごとにバーナの燃焼率及び空気比を独立に制御可能である。酸化帯のバーナ群11~13は、燃焼率が予め定めた閾値以上の燃焼率となる条件で燃焼する。In this embodiment, it is also possible to control multiple slit burners independently. The direct-fired
各バーナ群に含まれるバーナ数は限定しない。直火型加熱炉全体を2~5分割し、各々を群として制御するのが実用的である。There is no limit to the number of burners in each burner group. It is practical to divide the entire direct-fired heating furnace into 2 to 5 parts and control each part as a group.
また、例えば図4に示す設備のように、スリットバーナは酸化帯だけではなく、酸化帯1-1と還元帯1-2の両方に備えても構わない。 In addition, for example, as in the equipment shown in Figure 4, slit burners may be installed not only in the oxidation zone, but also in both the oxidation zone 1-1 and the reduction zone 1-2.
なお、スリットバーナは、酸化帯1-1を通過する鋼板Sの幅方向に鋼板面に対向して配置する。また、鋼板Sの幅方向にむらなく均一に加熱するため、鋼板Sの全幅に火炎5が噴射されるように、鋼板の幅方向にスリットバーナを延設して配置する。また、種々の幅の鋼板Sの製造に対応するために、火炎噴射量は幅方向4分割にした領域ごとで制御することが可能である。ここでは4分割したが、その分割数は限定されるものではなく、スリットバーナの火炎噴射構造や鋼板の幅によっては、分割不要の場合もある。一方、円形バーナは、鋼板面に対向して分散配置する。The slit burners are positioned opposite the steel plate surface in the width direction of the steel plate S passing through the oxidation zone 1-1. In order to heat the steel plate S evenly and uniformly in the width direction, the slit burners are positioned to extend in the width direction of the steel plate so that the
<スリットバーナ>
図3は、本発明のスリットバーナによる実際の鋼板の燃焼加熱状態のイメージを示した説明図であり、以下では、その記載内容に基づいてスリットバーナについて説明する。
<Slit burner>
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an image of the actual combustion heating state of a steel plate by the slit burner of the present invention, and the slit burner will be described below based on the contents of the drawing.
スリットバーナは、鋼板Sが進行する方向の開口部の長さ(スリットギャップBともいう)に対して、鋼板Sの幅方向の開口部の長さが長い矩形形状のバーナ火炎噴射口を有するものを指し、その詳細な寸法は特に限定するものではない。目安としては鋼板Sが進行する方向の開口部の長さ、すなわち短辺をBとする場合、幅方向の開口部長さ、すなわち長辺は2B~200B程度の長さである。本発明では、このように細長い矩形(スリット)状の火炎噴射口を有する等、スリット状の火炎を噴射するバーナを総称して「スリットバーナ」とする。そのため内部構造や噴射口について、特別に限定するものではない。さらに、火炎噴射口は、幅方向に噴射口を分割して火炎5の噴射幅を制御することができ、上記を利用して、対象鋼板の幅に応じて火炎5の噴射幅を調整することが可能である。A slit burner refers to a burner having a rectangular flame injection port in which the length of the opening in the width direction of the steel sheet S is longer than the length of the opening in the direction in which the steel sheet S travels (also called the slit gap B), and the detailed dimensions are not particularly limited. As a guideline, if the length of the opening in the direction in which the steel sheet S travels, i.e., the short side, is B, the opening length in the width direction, i.e., the long side, is about 2B to 200B. In the present invention, burners that inject slit-shaped flames, such as those having a long and narrow rectangular (slit) flame injection port, are collectively referred to as "slit burners". Therefore, there are no particular limitations on the internal structure or injection port. Furthermore, the flame injection port can be divided in the width direction to control the injection width of the
スリットバーナは、鋼板進行方向に1つのみでも有効であるが、数個をタンデムに配置することにより、より酸化を効率的に実施することができる。タンデム配置する場合の配置間隔は限定しないが、3B~10B程度の間隔をあけるとより互いの火炎5の干渉や、温度ムラが生じにくい。Although a single slit burner in the direction of steel plate travel is effective, oxidization can be carried out more efficiently by arranging several in tandem. There are no restrictions on the spacing when arranging in tandem, but spacing of about 3B to 10B reduces the likelihood of interference between the
さらに、Fe系酸化被膜は板温が400℃以上となる範囲で大部分が生成されるため、酸化帯1-1の中でも特に板温が上記範囲となるところに少なくとも1つ以上のスリットバーナを適用するのがよい。また、450℃以上の範囲にスリットバーナを適用するのがさらに好ましい。一方、650℃を上回るような高温では急激に酸化量が増加するという理由から、板温は650℃以下となるところにスリットバーナを適用することが好ましい。さらに好ましくは600℃以下で、もっとも好ましくは550℃以下である。好適温度範囲に達した際にスリットバーナで加熱するために、DFF1を通過中の鋼板Sの板温を予想、把握する方法として、板温は鋼種、板厚、板幅、ライン速度、空気比、燃焼率等によりあらかじめ推算することが可能である。また、酸化帯1-1の通板方向数か所に放射温度計を設置し、板温を実測することも可能である。 Furthermore, since most of the Fe-based oxide film is formed in the range where the sheet temperature is 400°C or higher, it is preferable to apply at least one or more slit burners to the oxidation zone 1-1, particularly in the area where the sheet temperature is in the above range. It is even more preferable to apply the slit burner to the range of 450°C or higher. On the other hand, because the amount of oxidation increases rapidly at high temperatures such as above 650°C, it is preferable to apply the slit burner to the area where the sheet temperature is 650°C or lower. More preferably, it is 600°C or lower, and most preferably, it is 550°C or lower. In order to heat the steel sheet S with the slit burner when it reaches the suitable temperature range, the sheet temperature can be estimated in advance based on the steel type, sheet thickness, sheet width, line speed, air ratio, combustion rate, etc. It is also possible to install radiation thermometers at several points in the sheet passing direction in the oxidation zone 1-1 and actually measure the sheet temperature.
上記のことから、板温が高温となる酸化帯1-1の通板方向下流側にスリットバーナを適用するのがよい。酸化帯1-1の全バーナにスリットバーナを適用してもよいが、スリットバーナ出口のスリットギャップBは円形バーナよりも狭く、バーナタイルの破片等の異物が詰まったり、火炎5が高温のためスリットが変形したりと、定期メンテナンスが必要な為、板温が低い酸化帯1-1の上流側に従来の円形バーナ、下流側にスリットバーナを配置してもよい。上流側に円形バーナを採用する場合でも、加熱効率の観点から火炎を鋼板に垂直に衝突させる直火加熱方式とすることが望ましい。For the above reasons, it is advisable to apply a slit burner on the downstream side in the sheet passing direction of the oxidation zone 1-1, where the sheet temperature is high. Slit burners may be applied to all burners in the oxidation zone 1-1, but the slit gap B at the slit burner outlet is narrower than that of a circular burner, and regular maintenance is required as the slit may become clogged with foreign matter such as burner tile fragments or the slit may become deformed due to the high temperature of the
また、スリットバーナに付随した火炎噴射口2の配列は、鋼板S表裏で鋼板Sの進行方向にずらして配置、すなわち、オフセットさせてもよい。オフセットさせることにより、鋼板S端部からはみ出した火炎5が互いに干渉するのを防ぐことができる。従って、オフセットしない場合よりも、より鋼板Sを均一に加熱することが可能である。オフセット量はB~3B程度の範囲が目安である。オフセット量が大きすぎると、表裏面で加熱温度が変わってしまう恐れがある。縦型炉では上下方向にバーナが配置されるため、下流側(炉下部側)にあるバーナが噴射した火炎や燃焼ガスの干渉によって火炎が不安定になり、鋼板の幅・長手方向の温度均一性や安定性が低下してしまう。円形バーナの場合は千鳥配置にすることで火炎や燃焼ガスの干渉を緩和することができるが、スリットバーナでは幅方向に火炎の切れ目が無いため下流側からの干渉が避けられない。そこで本発明では、スリットバーナが設置された区間において、スリット状の排気口を設けることが好ましく、スリット状の排気口を設けることで火炎や燃焼ガスの干渉を緩和しやすくなる。
排気口は少なくとも各ゾーンの接続部に表裏一組ずつ設置されることが好ましい。排気口はスリットバーナの下側に設置されることが好ましく、排気口から燃焼排ガスを吸引する。具体的に、燃焼排ガスとは燃料と空気が反応することで生じる高温気体のことを指し、反応生成物である二酸化炭素や水蒸気と空気に含まれていた窒素を主として、未反応の余剰燃料成分や酸素、更に反応の中間生成物などの微量成分で構成される気体のことをいう。
設備長や加熱能力が要求性能を満足するのであれば、各ゾーンを構成する個々のスリットバーナの中間に排気口を設置してもよい。
In addition, the arrangement of the
It is preferable that at least one pair of exhaust ports is installed on the front and back of each connecting portion of each zone. It is preferable that the exhaust port is installed below the slit burner, and the combustion exhaust gas is sucked from the exhaust port. Specifically, the combustion exhaust gas refers to a high-temperature gas generated by the reaction of fuel and air, and is a gas composed mainly of reaction products such as carbon dioxide and water vapor, and nitrogen contained in the air, as well as unreacted surplus fuel components, oxygen, and trace components such as intermediate products of the reaction.
If the equipment length and heating capacity satisfy the required performance, an exhaust port may be installed between the individual slit burners that make up each zone.
酸化帯1-1、還元帯1-2問わず、バーナの燃焼率は、最大燃焼負荷時のバーナの燃料ガス量で、実際にバーナに導入した燃料ガス量を割った値であり、バーナを最大燃焼負荷で燃焼したときが燃焼率100%である。本発明ではバーナの燃焼率は特に限定されるものではないが、バーナの燃焼負荷が低くなると安定した燃焼状態が得られなくなるため、下記閾値以上とすることが好ましい。燃焼率の予め定めた閾値は、最大燃焼負荷時の燃料ガス量に対する、安定した燃焼状態を確保できる燃焼負荷の下限における燃料ガス量の割合である。燃焼率の閾値は、バーナ構造等によって幾分異なるが、燃焼試験を行うこと等で容易に決定できる。通常、閾値は30%程度となる。 Regardless of whether it is the oxidation zone 1-1 or the reduction zone 1-2, the burner combustion rate is the amount of fuel gas actually introduced into the burner divided by the amount of fuel gas in the burner at maximum combustion load, and the combustion rate is 100% when the burner is burned at maximum combustion load. In the present invention, the burner combustion rate is not particularly limited, but since a stable combustion state cannot be obtained when the burner combustion load is low, it is preferable to set it to the following threshold value or higher. The predetermined threshold value of the combustion rate is the ratio of the amount of fuel gas at the lower limit of the combustion load at which a stable combustion state can be ensured to the amount of fuel gas at maximum combustion load. The threshold value of the combustion rate varies somewhat depending on the burner structure, etc., but can be easily determined by conducting a combustion test, etc. Normally, the threshold value is about 30%.
<酸化帯および還元帯の空気比>
酸化帯1-1のバーナ群11~13は、バーナ群毎に、燃焼又は燃焼停止の選択が自在である。燃焼するときは、燃焼率を予め定めた設定値以上とすることが好ましく、かつ鋼板表面を安定して酸化させるために酸化帯1-1の空気比が1以上で操業する必要がある。酸化帯1-1の空気比は1.00以上で操業することが好ましい。酸化帯1-1の空気比は1.05以上で操業することがさらに好ましく、1.10以上で操業することがもっとも好ましい。
過剰な酸化膜の形成、窒素酸化物の発生、火炎の吹き消えを防ぐためには、酸化帯1-1での空気比は1.50未満で操業することが好ましい。酸化帯1-1の空気比は1.40以下で操業することがさらに好ましく、1.30以下で操業することがもっとも好ましい。空気比は、実際のバーナに導入した空気量を、燃料ガスを完全燃焼するために必要な空気量で割った値である。
<Air ratio in oxidation zone and reduction zone>
In order to prevent the formation of an excessive oxide film, the generation of nitrogen oxides, and the blowing out of the flame, it is preferable to operate the oxidation zone 1-1 with an air ratio of less than 1.50. It is more preferable to operate the oxidation zone 1-1 with an air ratio of 1.40 or less, and most preferable to operate the oxidation zone 1-1 with an air ratio of 1.30 or less. The air ratio is the value obtained by dividing the amount of air actually introduced into the burner by the amount of air required for complete combustion of the fuel gas.
また、還元帯1-2のバーナ群14の円形バーナは空気比を1未満にする必要があり、さらには空気比を0.70以上1.00未満として操業することが好ましく、燃焼率の制御も可能である。還元帯1-2のバーナ群14で、空気比0.70以上1.00未満の範囲で燃焼することで、鋼板表面に生成しているFe酸化物を還元し、表層に還元Feを生成させることができる。具体的には、空気比が0.70未満だと燃料原単位の悪化やすすによる鋼板汚染が発生するため、空気比は0.70以上とすることが好ましい。さらに好ましくは、空気比は0.75以上であり、もっとも好ましくは0.80以上である。一方で1.00以上だと燃焼ガス中の酸素濃度が高くなり鋼板が酸化してしまう。鋼板表層部に還元Feが存在していることで、直火型加熱炉1を出た鋼板SがRT炉(焼鈍炉)内のロールに接触したときにロールへの酸化物の付着が防止され、酸化物付着に起因する欠陥(ピックアップ)を防止できる。そのため、空気比は1.00未満であることが好ましい。さらに好ましくは、空気比は0.95以下であり、もっとも好ましくは0.90以下である。
In addition, the circular burners of the
通板する種々の鋼板Sについて、加熱負荷、形成酸化量等を考慮して、燃焼させるバーナ群数を決定する。燃焼させるバーナ群については、空気比、燃焼率を上記範囲内の値に設定することで、種々の鋼板Sに対して、鋼板Sの進行方向における板温変動を低減する。その結果、例えばSiを内部酸化させるのに必要な十分な量のFe酸化物を、鋼板Sの進行方向に安定して生成させることができる。鋼板Sの進行方向における板温変動の低減は、後続の還元帯1-2のバーナ群14における酸化物還元作用の安定化にも寄与する。また、上記板温変動の低減は、RT炉におけるFe酸化物の還元不足の防止、Siの内部酸化にも寄与し、RT炉のロールへの酸化物付着の抑制にも寄与する。The number of burner groups to be burned is determined for various steel sheets S passing through, taking into consideration the heating load, amount of oxidation formed, etc. For the burner groups to be burned, the air ratio and combustion rate are set to values within the above ranges to reduce sheet temperature fluctuations in the traveling direction of the steel sheet S for various steel sheets S. As a result, a sufficient amount of Fe oxide, for example, required for internally oxidizing Si, can be stably generated in the traveling direction of the steel sheet S. The reduction in sheet temperature fluctuations in the traveling direction of the steel sheet S also contributes to stabilizing the oxide reduction action in the
本実施形態では、酸化帯1-1のバーナ群11~13は酸化バーナ、還元帯1-2のバーナ群14は還元バーナであり、酸化帯1-1のバーナ群11~13による加熱領域は酸化ゾーン、還元帯1-2のバーナ群14による加熱領域は還元ゾーンとなる。In this embodiment, the
還元雰囲気の長さが短いと表層にFe酸化膜が残りピックアップ防止効果が不十分となる。一方、還元雰囲気の長さが長いと、その後の還元焼鈍時に鋼板表層にSi等の表面濃化層が形成されるようになるため、めっき性が阻害されるようになる。If the length of the reducing atmosphere is short, an Fe oxide film remains on the surface, resulting in insufficient pick-up prevention. On the other hand, if the length of the reducing atmosphere is long, a surface concentrated layer of Si and other elements will form on the surface of the steel sheet during the subsequent reduction annealing, hindering plating properties.
<還元帯の長さ>
還元帯1-2のバーナ群14の鋼板Sの進行方向の長さ(還元ゾーン長)は、150mm以上が好ましく、巾方向の均一性も考慮すると300mm以上がより好ましい。さらに好ましくは、500mm以上であり、もっとも好ましくは1000mm以上である。還元ゾーンの長さの上限は特に規定されないが、長すぎると還元ゾーンでの昇温量ΔTrdが大きくなるため、酸化ゾーンでの昇温量ΔTox分を小さくする必要が出てくる。このため長すぎる還元ゾーンは酸化量確保に不利となることから、10m以下が望ましい。より好ましくは5m以下であり、さらに好ましくは3m以下である。さらにこれはコスト的にも有利となる。還元帯1-2のバーナ群14の鋼板の進行方向の長さは、還元帯1-2のバーナ群14の鋼板の進行方向最上流にある円形バーナに付随した火炎噴射口3から最下流にある円形バーナに付随した火炎噴射口3までのバーナ群による鋼板S加熱領域の長さ(図1中の“L”)である。なお、還元帯1-2のバーナ群14にスリットバーナが適用された場合においても、還元ゾーン長は上記とすることが好ましい。
<Length of reduction zone>
The length of the
<酸化帯の長さ>
酸化帯1-1のバーナ群11~13の鋼板の進行方向の長さ(酸化ゾーン長)は必要な内部酸化量を確保できる長さを確保すべきである。ただし酸化量は、通板する鋼種、温度履歴、通板速度、鋼板サイズにより変化するので、生産条件の中でもっとも酸化しにくい条件でも必要酸化量を確保できるようなゾーン長を確保することが必要である。
<Length of oxidation zone>
The length of the
本発明では、直火型加熱炉1で、鋼板Sを酸化した後還元する。その中でも酸化ゾーンで形成する酸化量は、鋼板Sの進行方向/巾方向で精密に制御する必要がある。通板する種々の鋼種、温度履歴、通板速度、サイズの鋼板に対して酸化量を適切な量に制御するには、鋼板Sの表面に対向して配置したバーナを、鋼板進行方向で、少なくとも2つの群に分け、各々の群毎に、燃焼率及び空気比を独立に制御可能にする必要がある。バーナ群を決める際、スリットバーナと円形バーナは1つの群に混在させるのではなく、別の群として分け、別々に制御する方がよい。In the present invention, the steel sheet S is oxidized and then reduced in a direct-fired
還元ゾーンは、バーナを1つの群として制御しても本発明の意図する作用効果が得られる。従って、本発明では、酸化帯1-1の鋼板Sの表面に対向して配置したバーナを、鋼板Sの進行方向に、燃焼率及び空気比を独立に制御可能な2以上のバーナ群に分ければよい。In the reduction zone, the intended effect of the present invention can be achieved even if the burners are controlled as one group. Therefore, in the present invention, the burners arranged opposite the surface of the steel sheet S in the oxidation zone 1-1 can be divided into two or more burner groups in the traveling direction of the steel sheet S, whose combustion rate and air ratio can be independently controlled.
酸化帯1-1で形成されるFe系酸化被膜の厚みは、対象となる鋼板SのSi含有量や板厚などによっても変化するが、好ましくは100~500nmである。100nm未満ではSiの表面への拡散、濃化を阻止するバリア層としての機能が不十分となる恐れがあるため、Fe系酸化被膜の厚みは100nm以上が好ましい。Fe系酸化被膜の厚みは150nm以上がより好ましく、200nm以上がさらに好ましい。一方、500nmを超えると厚みとしても、バリア層としての機能がほとんど変わらないうえに酸化帯1-1の加熱時間が長くなり、使用燃料も増大するというデメリットも伴う。そのため、Fe系酸化被膜の厚みは500nm以下が好ましい。Fe系酸化被膜の厚みは450nm以下がより好ましく、400nm以下がさらに好ましい。The thickness of the Fe-based oxide film formed in the oxidation zone 1-1 varies depending on the Si content and thickness of the steel sheet S to be treated, but is preferably 100 to 500 nm. If the thickness is less than 100 nm, the function as a barrier layer that prevents Si from diffusing and concentrating on the surface may be insufficient, so the thickness of the Fe-based oxide film is preferably 100 nm or more. The thickness of the Fe-based oxide film is more preferably 150 nm or more, and even more preferably 200 nm or more. On the other hand, if the thickness exceeds 500 nm, the function as a barrier layer remains almost unchanged, and there are also disadvantages such as the heating time of the oxidation zone 1-1 becoming longer and the fuel used increasing. Therefore, the thickness of the Fe-based oxide film is preferably 500 nm or less. The thickness of the Fe-based oxide film is more preferably 450 nm or less, and even more preferably 400 nm or less.
上記Fe系酸化被膜の厚みは、直火型加熱炉1の入出の板温をモニタリングし、鋼種、板厚、ラインスピード、酸化帯1-1の空気比、酸化帯1-1の燃焼率で補正することにより、比較的容易に推定することができる。この値を元に主に酸化帯1-1の燃焼率を調整することによって、安定した酸化条件を決定、確保でき、これにより不めっき欠陥のない鋼板Sを得ることができる。The thickness of the Fe-based oxide film can be estimated relatively easily by monitoring the strip temperature entering and leaving the direct-fired
直火型加熱炉1で酸化/還元した鋼板Sは、引き続き、RT炉で還元焼鈍後、冷却され、さらに溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっきされ、または必要におうじてさらに合金化処理される。還元焼鈍以降は常法でよい。めっき方法は特に限定するものではなく、溶融亜鉛めっきの代わりに電気亜鉛めっきを行ってもよい。The steel sheet S oxidized/reduced in the direct-fired
直火型加熱炉1で、適正な量のFe系酸化物が形成された後、その表層が還元されて還元Feが存在していることから、次の還元焼鈍工程では、Fe系酸化物が還元されてSiが内部酸化され、またロールへの酸化物付着が防止できる。それゆえにロールピックアップに起因する押し疵、Siの表層濃化、Fe系酸化物の還元不足に起因するめっき不良が発生しない。
After an appropriate amount of Fe-based oxides is formed in the direct-fired
本発明の製造対象となる溶融亜鉛めっき鋼板は、SiなどのFeより酸化しやすい金属元素を多く含む場合に有効であるが、具体的にはその中でもSiが0.1~3.0mass%含有されている高Si含有溶融亜鉛めっき鋼板の製造において特に顕著に効果を発揮する。The hot-dip galvanized steel sheet to be manufactured by the present invention is effective when it contains a large amount of metal elements such as Si that are more easily oxidized than Fe, but specifically, the present invention is particularly effective in the manufacture of hot-dip galvanized steel sheet with a high Si content that contains 0.1 to 3.0 mass% Si.
直火型加熱炉1の下流に、焼鈍炉(RT炉)、冷却帯、溶融めっき設備、合金化処理設備等が配置される。焼鈍炉、冷却帯、溶融めっき設備、合金化処理設備等は、特に限定されず、通常採用されるものでよい。直火型加熱炉1の上流に予熱炉が配置されることもある。
An annealing furnace (RT furnace), cooling zone, hot-dip galvanizing equipment, alloying treatment equipment, etc. are arranged downstream of the direct-fired
直火型加熱炉(DFF)1を備えるCGLにおいて、加熱用バーナを4つのバーナ群(11~14)から構成されているDFF1を用い、鋼帯Sの進行方向上流側の3つのバーナ群(11~13)は酸化帯1-1、最終のバーナ群(14)は還元帯1-2とし、さらに、酸化帯1-1はバーナ群毎に空気比と燃焼率を個別に制御する場合(A)と、酸化帯のバーナ群11~13を同一の条件で一括制御する場合(B)のケースに分けて試験を行った。なお、還元帯の空気比と燃焼率は酸化帯とは別に制御するものである。図1にバーナ配置の一例を示す。図1は酸化帯のバーナ群11、還元帯のバーナ群14に円形バーナに付随した火炎噴射口3、酸化帯のバーナ群12、酸化帯のバーナ群13にスリットバーナに付随した火炎噴射口2を配置している。バーナ種類は条件に応じて、バーナ群ごとに変更して試験を行った。バーナの燃料ガスには、表1のような組成のガスを使用した。なお各バーナ群の長さ(図1中の“L”)は3m、スリットギャップBは20mmとした。In a CGL equipped with a direct-fired heating furnace (DFF) 1, the heating burners are composed of four burner groups (11-14). The three burner groups (11-13) on the upstream side of the steel strip S's traveling direction are the oxidation zone 1-1, and the final burner group (14) is the reduction zone 1-2. Furthermore, the oxidation zone 1-1 was tested in two cases: (A) the air ratio and combustion rate were individually controlled for each burner group, and (B) the burner groups 11-13 in the oxidation zone were collectively controlled under the same conditions. The air ratio and combustion rate in the reduction zone are controlled separately from the oxidation zone. Figure 1 shows an example of the burner arrangement. In Figure 1, the
試験に用いた鋼帯Sの鋼成分組成を表2に示す。 The steel composition of the steel strip S used in the test is shown in Table 2.
その他の試験条件は、板厚1.0mm、板巾1000mm、DFF1入側平均板温200℃、DFF1出側平均温度650℃、焼鈍温度(RT炉)は850℃、めっき浴温463℃、めっきAl濃度0.135%、合金化温度550℃とした。鋼帯S速度(LS)は60mpm、90mpm、120mpmの3水準を検討した。バーナは、燃焼率30%以上で使用した。 Other test conditions were: sheet thickness 1.0 mm, sheet width 1000 mm, DFF1 inlet average sheet temperature 200°C, DFF1 outlet average temperature 650°C, annealing temperature (RT furnace) 850°C, plating bath temperature 463°C, plating Al concentration 0.135%, alloying temperature 550°C. Three levels of steel strip S speed (LS) were considered: 60 mpm, 90 mpm, and 120 mpm. The burner was used at a combustion rate of 30% or more.
評価は、過酸化に起因するローキ欠陥(ピックアップ)、めっき外観について鋼板進行方向・幅方向品質偏差および鋼板進行方向温度偏差を評価した。評価A、Bは合格、Cは不合格である。The evaluation included pick-up defects caused by overoxidation, and the appearance of the plating was evaluated for quality deviations in the direction of travel and width of the steel sheet, as well as temperature deviations in the direction of travel of the steel sheet. Grades A and B were pass, while C was fail.
本発明では、下記の特許文献7に記載されている方法と同じ手法で求めた。過酸化に起因するローキ欠陥(ピックアップ)は、ランダムに抽出した鋼帯Sにおける鋼板の表面の1m2の視野を光学式の表面欠陥計により検査した。上記の表面欠陥計では直径0.5mm以上のサイズの疵を検出でき、これをピックアップとの接触による凹み欠陥、ここでは、ローキ欠陥として判断した。
[特許文献7]特許第6607339号公報
A(良好):1m2あたり0個(ローキ欠陥の発生無し)
B(ほぼ良好):1m2あたり1~2個(軽微なローキ欠陥が散見される)
C(劣る):1m2あたり3個以上(ローキ欠陥あり)
In the present invention, the same method as that described in the following Patent Document 7 was used to determine the loki defects (pickups) caused by overoxidation. A field of view of 1 m2 on the surface of the steel plate of randomly selected steel strips S was inspected using an optical surface defect meter. The above surface defect meter was capable of detecting defects with a diameter of 0.5 mm or more, which were judged to be dent defects caused by contact with the pick-up, here loki defects.
[Patent Document 7] Japanese Patent No. 6607339 A (Good): 0 defects per 1 m2 (no loki defects)
B (almost good): 1 to 2 defects per 1 m2 (minor roughness defects are seen here and there)
C (Poor): 3 or more defects per 1 m2 (Loaki defects)
めっき外観の評価は、合金化処理後の鋼板表面において、めっき中のFe濃度(合金化率)の目標値に対するばらつきを測定することで判定した。めっき中のFe濃度の目標値に対するばらつきが小さいほどめっき外観は良好であると判断される。なお、Fe濃度は下記の特許文献8に記載されている方法と同じ手法である、X線回折法によりめっき層を構成する合金相の回折ピーク角度の変化から算出する方法にて測定した。
[特許文献8]特許第5962615号公報
A(良好):±0.5%未満(不めっきおよび合金化ムラなし)
B(ほぼ良好):±1%未満(軽微な不めっきまたは/および軽微な合金化ムラあり)
C(劣る):±1%以上(明瞭な不めっきまたは/および明瞭な合金化ムラあり)
評価A、Bは合格、Cは不合格である。
The plating appearance was evaluated by measuring the variation of the Fe concentration (alloying rate) in the plating from the target value on the steel sheet surface after the alloying treatment. The smaller the variation of the Fe concentration in the plating from the target value, the better the plating appearance is judged to be. The Fe concentration was measured by the same method as that described in the following Patent Document 8, which is calculated from the change in the diffraction peak angle of the alloy phase constituting the plating layer by X-ray diffraction method.
[Patent Document 8] Japanese Patent No. 5962615 A (Good): Less than ±0.5% (no bare spots or alloying unevenness)
B (almost good): Less than ±1% (slightly unplated or/and slight alloying unevenness)
C (poor): ±1% or more (clear bare spots and/or clear alloying unevenness)
Grades A and B are passing grades, and C is failing grade.
さらに、進行方向および幅方向の品質は、鋼帯Sの先端部、中央部、尾端部の進行方向に3か所場所を選定し1000mm長さのサンプルを幅方向に採取し、それぞれの幅中央部のローキ、めっき外観の評価結果から行った。また、幅方向は、鋼帯Sの中央部から採取した幅×1000mmのサンプルにおいて、それぞれ幅方向中央部、1/4幅および3/4幅の箇所、両端部の5点のローキ、めっき外観の評価結果を元に下記のように評価した。
◎:同一条件内でのローキ、メッキ性の評価ともに、Aのみであるもの
○:同一条件内でのローキ、メッキ性の評価ともに、AまたはBであるもの
△:同一条件内でのローキもしくはメッキ性の評価がBのみであるもの
×:同一条件内でのローキもしくはメッキ性の評価がCを含むもの
本発明において合格となるものは、ローキ欠陥、めっき外観で一つもC判定の箇所がなく、また幅方向および進行方向で◎、○、△の判定が得られたものである。判定は、幅方向、進行方向いずれも△以上であれば合格(〇)、×が含まれる場合を不合格(×)とした。
Furthermore, the qualities in the traveling direction and width direction were evaluated by selecting three locations in the traveling direction of the front end, center, and tail end of the steel strip S, taking 1000 mm long samples in the width direction, and evaluating the roughness and plating appearance of each of the central portions of the width. The width direction was evaluated as follows based on the roughness and plating appearance evaluation results of five points, the central portion in the width direction, 1/4 width and 3/4 width locations, and both ends, in a sample of width x 1000 mm taken from the center of the steel strip S.
◎: Only A for both ro-ki and plating properties under the same conditions ○: A or B for both ro-ki and plating properties under the same conditions △: Only B for ro-ki or plating properties under the same conditions ×: C for ro-ki or plating properties under the same conditions In the present invention, a product that passes the test is one that has no ro-ki defects or plating appearance with a rating of C, and is rated ◎, ○, or △ in the width direction and running direction. A rating of △ or higher in both the width direction and running direction was considered to be pass (○), and a rating of × was considered to be fail (×).
条件No.1~8、15は鋼帯Sの搬送速度が60mpmの条件で製造したものである。 Conditions No. 1 to 8 and 15 were produced at a conveying speed of steel strip S of 60 mpm.
条件1は、円形バーナのみを用いた比較例である。円形バーナを用いていると同時に燃焼率が30%未満で、バーナの燃焼状態が不安定であった。また、酸化帯のバーナ群11~13を一括制御しており、幅方向、進行方向の品質ばらつきが大きい。
条件2は、バーナ群11~13に、条件1の円形バーナに対してスリットバーナを適用したもの場合である。バーナの燃焼状態は条件1同様不安定であったが、スリットバーナを適用したことによって、ローキ欠陥、めっき外観共に良好になり、幅方向、進行方向いずれの品質ばらつきもやや改善した。
条件3は、条件1、2ではバーナ群11~13を一括で制御していたのに対し、バーナ群毎に空気比や燃焼率を制御できるようにした場合である。これによって、必要な燃焼バーナのみ(この場合はバーナ群13のみ)を稼働させることができる。しかし、条件3は稼働したバーナ群13は円形バーナであったため、燃焼ムラが生じやすく条件1よりも表面品質が劣位となる傾向であった。
条件4は、条件3と同様にバーナ群毎に制御した例であるが、バーナ形状を円形からスリットバーナへ変更したものである。これによって、表面品質は向上し、幅方向・進行方向の品質もより均一になった。
条件5は、条件4と同じ制御でスリットバーナを用いたが、バーナ群13の空気比が0.90まで低下してしまった例である。本例においては、条件3よりも幅方向、進行方向の均一性は得られたものの、欠陥が多数発現し不合格となった。
条件6は、条件5に対し、バーナ群13の空気比が1.65と過剰だった例である。欠陥の程度が軽減し、合格範囲となった。
条件7は、条件4に対して、バーナ群14の還元帯の空気比が1.00と高くなった例である。この場合も、条件5同様に均一性の面では比較的良好であったが、欠陥が多発し不合格であった。Condition 7 is an example in which the air ratio in the reduction zone of
条件8は、条件7に対し、還元帯の空気比が低い例である。条件7よりは欠陥の程度が軽減し合格範囲となった。 Condition 8 is an example where the air ratio in the reduction zone is lower than in condition 7. The degree of defects was reduced compared to condition 7 and fell within the acceptable range.
条件9、10は鋼帯Sの搬送速度が90mpmの条件で製造した例であり、いずれもバーナ群ごとに空気比や燃焼率を制御した。 Conditions 9 and 10 are examples of production performed at a steel strip S conveying speed of 90 mpm, and in both cases the air ratio and combustion rate were controlled for each burner group.
条件9は、酸化帯にスリットバーナと円形バーナを併用している。ただし、鋼板温度が400℃に達する範囲ではスリットバーナを適用していないため、表面品質は合格範囲ではあったものの、劣る箇所も生じた。 Condition 9 uses both slit burners and circular burners in the oxidation zone. However, since the slit burners are not used in the range where the steel plate temperature reaches 400°C, although the surface quality was within the acceptable range, there were some areas where it was inferior.
条件10は、酸化帯で使用したバーナはスリットバーナのみで構成されており、表面品質は条件9よりも優れていた。 In condition 10, the burners used in the oxidation zone consisted only of slit burners, and the surface quality was better than that in condition 9.
条件11~13は鋼帯Sの搬送速度が120mpmの条件で製造した例である。いずれの条件でも酸化帯にスリットバーナを導入している。
条件11は、バーナ群毎の制御を行っておらず一括制御で、一部円形バーナを用いてはいるが、条件2と同様にスリットバーナの導入により表面品質は合格範囲である。
条件12は、バーナ群毎の制御を行うことによって、表面品質が条件11より良好となった発明例である。
条件13は、酸化帯に加えて、還元帯にもスリットバーナを用いた例である。これによって、表面品質はさらに改善した。
条件14は、横型焼鈍炉にスリットバーナを導入し、酸化帯として運用した例である。横型炉のため発明例に比べて搬送速度を低くし、30mpmで製造した。酸化帯でスリットバーナを適用しており、過酸化欠陥とめっき外観は合格の範囲であったが、上下方向に鋼板を搬送できる機構となっておらず、また排気口も備えていないため、上流の無酸化炉に排気が部分的に流入したことで幅方向および長手方向で軽微な不めっきや合金化ムラが発生した。
条件15は、条件2と同様の条件で操業したが、各ゾーン間に設置された排気口を閉止し(排気口が無い状態と同等)燃焼ガスを吸引しなかった例である。その結果、火炎同士の干渉により安定性が低下し条件2に比べて欠陥は増加したものの、表面品質は合格範囲にあった。
Condition 15 was an example in which operation was carried out under the same conditions as
以上の例から、酸化帯にスリットバーナを導入することにより、表面品質を改善し、さらに、制御方法や燃焼条件を好適化することによって、より良い表面品質が得られることを確認した。 From the above examples, it was confirmed that the surface quality can be improved by introducing a slit burner into the oxidation zone, and furthermore, even better surface quality can be obtained by optimizing the control method and combustion conditions.
1 直火型加熱炉(DFF)
1-1 酸化帯
1-2 還元帯
2 スリットバーナに付随した火炎噴射口
3 円形バーナに付随した火炎噴射口
4 放射温度計
5 火炎
6 排気口
S 鋼板
L バーナ群14の鋼帯移動方向最上流にあるバーナから最下流にあるバーナまでのバーナ群による鋼板加熱領域の長さ
11 酸化帯のバーナ群
12 酸化帯のバーナ群
13 酸化帯のバーナ群
14 還元帯のバーナ群
B スリットギャップ
20 予熱帯
21 加熱帯(直火加熱)
22 均熱帯
23 冷却帯
24 冷却帯
25 めっき浴(亜鉛ポット)
26 合金化帯
27 冷却帯
1. Direct-fired heating furnace (DFF)
1-1 Oxidation zone 1-2
22 Soaking
26
Claims (11)
前記直火型加熱炉は、前記鋼板を上下方向に搬送し、かつ前記スリットバーナの下側に設置された排気口から燃焼排ガスを吸引する、鋼板の加熱方法。 a direct-fired heating furnace having an oxidation zone operated at an air ratio of 1 or more and a reduction zone operated at an air ratio of less than 1, the front side and the back side of the steel sheet passing through the oxidation zone are heated by flames sprayed from one or more slit burners at least while passing through the oxidation zone ;
The direct-fired heating furnace conveys the steel plate in a vertical direction and draws in combustion exhaust gas from an exhaust port installed below the slit burner .
前記還元帯の空気比を0.70以上、1.00未満
に制御する請求項1に記載の鋼板の加熱方法。 The air ratio of the oxidation zone is 1.00 or more and less than 1.50;
The method for heating a steel sheet according to claim 1, wherein an air ratio in the reducing zone is controlled to be 0.70 or more and less than 1.00.
少なくとも1つ以上設置された前記スリットバーナで鋼板を加熱する、
請求項1または2に記載の鋼板の加熱方法。 In the range where the temperature of the steel sheet passing through the oxidation zone is 400°C or higher,
Heating a steel plate with at least one or more of the slit burners installed;
The method for heating a steel sheet according to claim 1 or 2 .
少なくとも前記酸化帯の一部に、
前記酸化帯と前記還元帯を通過する鋼板に向けて火炎を噴射する、前記鋼板の幅方向に延設されたスリットバーナを前記鋼板の表面側と裏面側にそれぞれ1つ以上備え、
前記鋼板を上下方向に搬送し、かつ前記スリットバーナの下側に設置された排気口から燃焼排気ガスを吸引する、直火型加熱炉。 The system includes an oxidation zone operated at an air ratio of 1 or more, a reduction zone operated at an air ratio of less than 1, and a control device capable of controlling the air ratios of the oxidation zone and the reduction zone,
At least a portion of the oxidation zone,
one or more slit burners extending in the width direction of the steel sheet are provided on each of the front side and the back side of the steel sheet , the slit burners injecting flames toward the steel sheet passing through the oxidation zone and the reduction zone;
A direct-fired heating furnace in which the steel plate is transported in a vertical direction and combustion exhaust gas is sucked in through an exhaust port installed below the slit burner .
前記還元帯の空気比は0.70以上、1.00未満に制御される
請求項6に記載の直火型加熱炉。 The air ratio of the oxidation zone is 1.00 or more and less than 1.50;
7. The direct-fired heating furnace according to claim 6 , wherein the air ratio of the reduction zone is controlled to be 0.70 or more and less than 1.00.
前記酸化帯を通過する鋼板の温度が400℃以上となる範囲に、
少なくとも1つ以上設置されている請求項6または7に記載の直火型加熱炉。 The slit burner is
In the range where the temperature of the steel sheet passing through the oxidation zone is 400° C. or higher,
8. The direct-fired heating furnace according to claim 6 or 7, wherein at least one direct-fired heating furnace is installed.
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