TWI302571B - A method for continuous annealing and hot-dip plating of silicon-containing steel sheet and an apparatus for carrying out the same - Google Patents

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1302571 九、發明說明： 【潑^明戶斤屬之彳标4員域^】 技術領域 本發明係有關於一種含Si鋼板之連續退火熔融鍍敷方 5法及一種連續退火熔融鍍敷裝置。又，本發明中之熔融鍍 敷，並非特別指定金屬種類者，而係包含Sn、八卜Sn以及 其他金屬者，或者包含該等之合金之溶融鐘敷者。 背景技術 10 在鋼板上施以Sn、A卜Sn等金屬，或者包含該等之合 金之熔融鍍敷時，通常，是在鋼板表面進行脫脂及清洗， 在退火爐中進行鋼板之退火，以及在鋼板表面進行氫還原 使其活性化，再冷卻至預定溫度後，浸潰於熔融鍍敷浴之 方法來進行。這個方法下，若鋼板中含有以、河11等易氧化 15性之金屬時，在退火中該等易氧化性元素會於鋼板表面形 成單獨或複合氧化物，引發阻害鍍敷性之未鍍敷缺陷，而 在鍍敷後在加熱以進行合金化處理時，有減低合金化速度 之問題。其中，Si在鋼板表面形成^仏之氧化膜，使鋼板與 熔融鍍敷金屬間之潤溼性顯著降低，同時，Si〇2之氧化膜 20在合金化處理時會造成底鐵與溶融鑛敷金屬擴散甚大之阻 礙，因此，問題特別嚴重。為避免此問題，雖然降低退火 時環境空氣中之氧氣含量即可，但是要在工業上得到si、 Μη等不致氧化之環境空氣實際上是不可能的。 對此問題，曰本專利第2,618,3〇8號公報、曰本專利第 l3〇257i 2,648,772號公報中，在配置於退火爐前段之直火加熱爐 中’形成膜厚lOOnm以上之Fe氧化膜，控制在其後之間接加 熱爐以後，先前生成之Fe氧化膜會在鍍敷浴浸潰之前一刻 還原’結果使Si、Μη等易氧化性金屬之氧化物不致形成之 5 方法。 另外，特開2000-309824號公報中，揭露了熱軋鋼板在 付著黑皮鱗之狀態下進行650°C〜950°C之熱處理，令易氧 化元素在内部氧化後，經酸洗、冷軋延、熔融鐘敷等各步 驟以製造熔融鍍敷鋼板之方法。 1〇 更，特開2004-315960號公報中，揭露了調整熔融鍍敷 裝置之退火爐内之環境空氣，令si4Mn等在内部氧化，以 避免該等氧化物之惡影響之方法。 然而’該等習知技術分別有以下的問題。 曰本專利第2,618,308號公報、曰本專利第2,648,772號 15公報，係將在直火加熱爐中生成之Fe系氧化膜，在鍍敷浴 浸潰之前一刻還原完成之方法，然而除了氧化膜之還原不 元全反而會招致鍍敷性降低之外，氧化膜還原太快時也會 發生Si、Μη等之表面氧化。因此，必需有極為高度之操爐 控制，也缺乏工業上的穩定性。另外，在直火加熱爐中生 2〇成之氧化膜，若在鋼板捲繞於軋輥上時自鋼板剝離而付著 於軋輥之表面，則鋼板上會產生押印之瑕疵。因此，最近 在確保鋼板品質之觀點上，間接加熱方式的熔融鑛敷裝置 逐漸取代直火加熱方式成為主流，而間接加熱方式的溶融 鍍敷裝置並不適用前述技術。 6 1302571 特開2000-309824號公報雖然係在熱軋鋼板之階段進 行熱處理，令有害之Si、Μη等内部氧化以使其無害化之方 法，但與通常之熔融鍍敷鋼板製造步驟相比，步驟數有所 增加’將無法避面製造成本的上昇。 特開2004-315960號公報避免上述之問題，可適用間接 加熱方式的熔融鍍敷裝置，也不會增加特殊的步驟。然而， 退火爐内可令Si或Μη等内部氧化之環境空氣條件，亦是鋼 板溫度在相對較低的領域中，底鐵會發生表面氧化的條 件，因此若不規定退火爐内環境空氣之調整方法，會有因 1〇低溫領域中生成的底鐵表面氧化膜而引起爐内輥軋瑕疵之 虞’在工業化上必須在環境空氣的控制上下工夫。 因此，本發明所欲解決之問題，係在間接加熱方式對 含有Si之鋼板進行熔融鍍敷時，在相對低溫之領域中令底 鐵之表面不會產生氧化，而可$si*Mn等内部氧化，可避 15免鋼板鍍敷性降低以及合金化之延遲之裝置以及方法。 C發明内容3 發明之揭示 因此，本發明所欲解決之問題，係在間接加熱方式對 含有Si之鋼板進行熔融鍍敷時，在相對低溫之領域中令底 20鐵之表面不會產生氧化，而可令Si或Μη等内部氧化，可避 免鋼板鐘敷性降低以及合金化之延遲之裝置以及方法。 本發明係為了解決上述之問題而完成者，其要旨如下。 (1) 一種含Si鋼板之連續退火熔融鍍敷方法，係使用在 鋼板之搬送方向上依序具有加熱帶前段、加熱帶後段、保 1302571 化物形成方法之圖。 第2圖係本發明之獅峨裝置之全體構成圖。 【實施方式】 實施本發明之最佳形態 ：5鋼板中含有之Si、Mn等易氧化性元素，在通常之熔融 鍍敷裝置所使用之退火爐之環境空氣條件下，由於會在鋼 板表面形成單獨或複合氧化物，即，所謂㈣氧化，因此， 枝致由於賴⑽賴造叙未鍍敷讀生，及鑛敷後 之合金化處理中合金化速度的減慢。因此，令si、Mn等易 H)氧化性元素在鋼板内部形成氧化物，即所謂内部氧化，則 鋼板表面之大部分會由Fe所佔有，因此可避免鑛敷性之降 低或合金化速度之減慢。如此之&、等之單獨或複合氧 化物’可令退火爐之環境空氣為為氫氣占卜祕，氮氣占 99〜為其他不可避免雜質之組 15成之環境空氣，將鋼板至少加熱到550。(：以上來形成。若露 , ·點未滿-30。(：則不足以抑制Si、Mn等之外部氧化，而降低鑛 敷性。另-方面，若露點超過(TC，則雖然内部氣化物會形 成’但底鐵的氧化也會產生，因此會因㈣氧化物之還原 不良’產生鑛敷性之降低。在上述之内部氧化妥適之環境 空氣下加熱到550。(:以上時，内部氧化物會在自鋼板表面起 2μΓΠ以内之處形成。若内部氧化物位於自鋼板表面起深度 超過2哗之處，會因在高露點、高溫下長時間加熱超出所 需時間的影響，而大量產生内部氧化物，而此時會發生合 金化之延遲等問題。 10 1302571 若退火爐係在加熱前段採用直火加熱者，則直火加熱 f之環境空氣之主體將會是burner2燃燒排氣成分，會因燃 燒排氣中含有之多量水蒸氣之影響，而無法避免底鐵之氧 化’而有如前述般鋼板上會產生爐内軋輥瑕疵之虞。因此， 5鋼板溫度若係超過3〇〇°C，即，以直火加熱方式實際上鋼板 會氧化之溫度以上之領域時，採用間接加熱方式較為適 當。但是’在本發明之中，將不問至3〇(rc為止之加熱方法。

Si、Mn等之氧化，由於在退火之加熱階段起就會發生， 因此前述内部氧化妥適之環境空氣條件宜定於退火爐之加 10熱帶及保熱帶。然而，若環境空氣中之露點為_25°C以上， 則在加熱途中鋼板溫度相對較低之低溫區域中&系氧化物 會在鋼板表面形成。在間接加熱方式中形成之該等氧化 物，雖然會在之後之加熱過程中消失，但若在鋼板溫度超 過550C時仍有殘留，則會付著於爐内軋輥上，與直火加熱 15方式同樣會在鋼板表面發現爐内軋輥瑕疵。為避免此問 題，有將退火爐之加熱帶前段及冷卻帶之露點定為低於_25 C，以避免Fe系之表面氧化物生成，並令加熱帶後段或保 熱帶之環境空氣滿足前述内部氧化妥適的條件之必要。加 熱帶前段之鋼板到達溫度宜設為55(rc以上75〇〇c以下。將 20鋼板到達溫度之下限溫度定為550°C，則鋼板表面即使有Fe 系氧化物生成，但因未滿550°c，附著於八一只口一少上而 在鋼板表面產生印痕瑕疵之問題實質上不會發生。另一方 面，將鋼板到達溫度之上限溫度定為75〇〇c，係由於若超過 750 C ’ Si、Μη之外部氧化物會急速成長，而之後即使在si、 1302571 _ Mn之内部氧化妥適之環境空氣下加熱或保熱，以形成内部 氧化物，健無法得職好频紐或合金化特性。 • $外’退火爐巾之最高到達溫度通常超過75G°C，但因 : 適當溫度會因目標之強度等級或鋼成分等而異，故在此不 :5丨規定。又，冷卻帶中之鋼板冷卻溫度通常與鑛敷浴溫係 同等程度，但因適當溫度會因鑛敷種類而異，故在此 規定。 ㈣火爐之加熱帶分割為前後段之綠，例如有在加 熱帶之適當位置設置分隔壁，或者，在加熱帶本身中介以 * 10 爐喉來分割之方法。 帛1圖中例示有以上所述之本發明之避免以系氧化物 生成之内部氧化物形成手法。圖中之續例示Fe系氧化物之 生成極限，大約位在55代附近。在較其低溫之領域中Fe 系氧化物會生成，而在較其高溫之領域中Fe系氧化物會被 15還原。圖中之B係顯示本發明中加熱帶前段之露點上限，大 • 祕在·251附近。又，圖中之说例示㈣氧化在本發明之 最低露點形成時妥適之加熱方式。更，圖中^係例示 内部氧化在本發明之最高露點形成時妥適之鋼板加熱方 式。任一者在鋼板溫度為55(rc以上之加熱領域中，以系氧 2〇 化物皆未生成。 另外，關於本技術有效之鋼板中Si之濃度，由於Si之表 面濃化造成鍍敷性之降低係在Si濃度為〇·2質量％以上時會 實質上造成問題，且Si濃度若超過2·5質量％時以之含有量 會太同，即使利用本技術也不能將Si之表面濃化抑制到不 12 1302571 會阻礙鍍敷性之程度，因此宜定為0.2至2.5質量％之範圍之 内。 不過，關於Μη之添加量，由於適當量因目標強度或鋼 -組成而異，在此不予規定。 5 熔融鍍敷裝置之退火爐内環境氣體，通常係從鍍敷浴 側往加熱帶前段流動，其大半會從加熱帶之入口散放至爐 外。因此，退火爐之加熱帶前段與後段之環境空氣，特別 是為了分離露點，只能防止保熱帶或加熱帶後段之環境空 Β 氣流往加熱帶前段，因此必須在加熱帶之前段與後段之間 10設置排氣裝置，以排出自加熱帶後段流往加熱帶前段之環 境氣體之一部分。 另外，為了有效地提高防止保熱帶或加熱帶後段之環 境氣體流往加熱帶前段之效果，除了在加熱帶之前段與後 段之間設置排氣裝置，以排出自加熱帶後段流往加熱帶前 15段之環境氣體之一部分之外，宜更於排氣裝置之前段側， ρ 設置密封裝置，以抑制加熱帶前段之環境氣體之流出及加 熱帶後段之環境氣體之流入。 另一方面，較加熱帶及保熱帶更後段之冷卻帶，由於 有露點隨著鋼板溫度降低而達到，使鋼板表面再度產 2〇生Fe系氧化膜之虞。因此，為了抑制加熱帶或保熱帶之環 境氣體之後接著逆流至冷卻帶，也必須在加熱帶或保熱帶 與冷卻帶之間具有密封裝置，以充分發揮因内部氧化物之 形成帶來之妥適鍍敷性，及改善合金化特性之效果。 為了有效地形成内部氧化物所必須之環境空氣，可將 13 1302571 - 減與氫氣，或魏合氣體㈣可成為必肋成之流量來 導入爐内，同時將水蒸氣導入爐内來取得。此時，若依慣 • 娜水蒸氣直接導人爐內，則會有爐内之露點均-性不佳 ' ㈣題’且萬—高漠度之水蒸氣直接接觸鋼板時，會有在 :5 _，面，成無用之氧化物的問題，因此，宜採用將氮氣 缝氣與歧之齡氣體加M後導人之方法。通常導入爐 内之氮氣或氮氣與統之混合氣體，其露點為_贼以下之 • ^點’但可藉由將該等氣體通過溫水，或將溫水朝氣體 〜向逆向噴出等方法，來取得含有幾近於溫水溫度之飽 1〇 ^水蒸氣之加濕氣體。加濕氣體中含有之水分量’與水蒸 氣本身相比係大幅減少，在導入爐内時，與吹入水蒸氣相 t*八有可在較早之時期形成較均一之環境空氣之優點。 自加熱帶後段流人之環境空氣之純，例如可以風量 調整阻尼及排氣風扇來達成。另外，設於排氣裝置之前段 7之在封裝置，例如可採用設置複數個密封滾筒、阻尼或 鲁 触在於該部位導入密封用氮氣之構造。密封氣體雖缺 其中：分會被排氣裝置排出，但加熱帶前段之環境空氣： 乎不B被排出’且可抑制加熱帶後段高露點之環境空氣往 加加^刖段之流入。設於加熱帶後段或保熱帶與冷卻帶間 ' 置例如亦可採用與設置於前述排氣裝置前段侧 之在封裝置同樣之構造，但由於退火爐内之氣體流向基本 上之從冷部帶側往加熱帶或保熱帶流動’因此亦可不導入 岔封用氮氣。 如此，得到之鋼板在施以熔融鍍敷後，再將鋼板溫度 14 1302571 加熱到460°C以上，即可以工業上不會造成問題之速度使鍍 敷層與底鐵合金化，可製造不含有無鍍敷性之以之合金化 熔融鍍敷鋼板。 實施例 5 第2圖係顯示本發明之熔融鍍敷裝置之一實施形態之 概要。本實施形態中，熔融鍍敷裝置係沿著鋼板丨之搬送方 向，依序由具有加熱帶前段3、加熱帶後段4、保熱帶5及冷 卻帶6之退火爐2，熔融鍍敷浴7，以及合金化裝置8來構成。 退火爐之各各區域3、4、5、6具有用於搬送鋼板之滾筒18， 10且各區域間設有開口部19，係鋼板可在爐内之各區域間通 過之構成。退火爐2之各區域連接有環境氣體配管9，可導 入由SL氣與氮氣構成之環境氣體。加濕氮氣係可將氮氣自 氮氣配管11吹入氮氣加濕裝置10來取得，經由加濕氮氣供 應配管12導入加熱帶後段4及保熱帶5。加熱帶前段3與加熱 15帶後段4之間，配置有排氣裝置13與加熱帶前段密封裝置 14，另外，保熱帶5與冷卻帶6之間則配置有冷卻帶密封裝 置15。該等密封裝置都連接有密封用氮氣配管16。藉由採 用如上之裝置構成，退火爐内氣體之流動，將會如環境氣 體流向17所略示般產生，因此即使導入加濕氮氣，使加熱 2〇帶後段及保熱帶之露點成為-30°C以上，高露點之環境空氣 往加熱帶前段或冷卻帶之流動會被大幅抑制，結果可將加 熱帶前段及冷卻帶之露點維持於未滿-25°C。 接著，利用本實施形態之熔融鍍敷裝置，敘述對含有 Si之鋼板施以熔融鋅鍍敷，之後再加熱製造合金化溶融辞 15 1302571 鍍敷之例。 在實驗中’使用如表1所示之成分系之鍛敷原板。退火 爐内之環境空氣，係預先調整為氫氣5%，剩餘部分為氮氣 • &不料免之雜質後，配合錄敷條件導人加濕氮氣，同時 5啟動排氣裝置、岔封裝置，將各區域之露點控制於_4〇。〇到 5°C之範園之内。但是，冷卻帶之露點在所有之場合中皆定 為-3(TC以下。而其退火條件，係將加熱帶前段出側之鋼板 溫度設為400 C至780°C，加熱帶後段出側之鋼板溫度設為 ’ 830°C至850C，在保熱帶保持75秒。另外，冷卻帶出側之 10鋼板溫度則設為465°C。至於鍍敷浴之條件，係將浴溫設為 46〇C，浴中A1濃度設為〇·ΐ3%，並以氣刷法(gas wiping)將 鍍敷付著里調整為單面50g/m2。至於合金化條件，則將合 金化溫度定為500°C，保持30秒。 加熱及保熱中鋼板有無氧化，係以採用折射型檢出元 15件之放射溫度計來計測鋼板表面之放射率。若鋼板表面無 乳化’就會顯示出0.20至0.30左右之放射率，且放射率係配 合鋼板表面氧化之程度，顯示出更高之值。在此將放射率 為〇·33以上之狀態判定為鋼板有氧化。該放射溫度計係設 置於加熱帶前段出口、加熱帶後段中央、加熱帶後段出口、 2〇 及保熱帶出口。 所得到之鍍敷鋼板，係以停止檢查來定評未鐘敷之有 無、以採樣實行鍍敷層中的Fe濃度測定，來評定鍍敷性以 及合金化特性。關於合金化特性，係鍍敷層中之以濃度未 滿8/。為未合金、超過12%為合金過度，皆定為不合格，其 16 1302571 他則判定為合格。 得到之結果如表2所示，對於任一種含有Si之鋼種，藉 由將加熱帶前段出側之鋼板溫度設為550°C至785°C，加熱 帶前段之露點低於-25°C、加熱帶後段及保熱帶之露點定為 5 -30°C以上〇°C以下，即可避免鋼板在退火爐内表面氧化， 同時得到鍍敷性、合金化特性皆良好之合金化熔融鍍敷鋼 板0 表1 鋼種 鋼成分（質量％) C Si Μη Ρ S A1 Ti B Ni A 0.004 0.3 1.2 0.060 0.006 0.050 0.09 0.003 - B 0.1 0.5 1.6 0.008 0.003 0.025 - C 0.1 1.25 1.6 0.007 0.005 0.25 - D 0.12 1.2 1.1 0.009 0.007 0.32 0.6 E 0.11 1.8 1.58 0.008 0.003 0.30 - - 10 表2

鋼種 加熱帶 前段出 側溫度 °C 露點 鋼板品質 備考 加熱帶 前段°C 加熱帶 後段。C 保熱帶 °C 鋼板有 無氧化 有無不 鍍敷 合金化 是否合 格 A 550 40 25 -30 無 無 合格 本發明 B 600 -15 15 15 有 無 合格 比較例 B 550 35 20 -22 無 無 合格 本發明 B 650 -28 -25 22 無 無 合格 本發明 C 600 -30 5 5 有 有 不合格 比較例 C 600 -35 25 25 無 無 合格 本發明 C 500 -40 40 -40 無 有 不合格 比較例 D 700 25 -10 -10 無 無 合格 本發明 D 600 35 -20 25 無 無 合格 本發明 D 400 30 -15 -15 有 無 合格 比較例 E 780 -30 20 20 無 有 不合格 比較例 E 650 -30 -20 -20 無 無 合格 本發明 E 720 -35 5 5 無 無 合格 本發明 17 1302571 L圖式簡單說明3 第1圖係例示本發明之可避免Fe氧化物產生之内部氧 化物形成方法之圖。 第2圖係本發明之熔融鍍敷裝置之全體構成圖。 5 【主要元件符號說明】 1鋼板 11氮氣配管 2退火爐 12加濕氮氣供應配管 3加熱帶前段 13排氣裝置 4加熱帶後段 14加熱帶前段密封裝置 5保熱帶 15冷卻帶密封裝置 6冷卻帶 16密封用氮氣配管 7熔融鑛敷浴 17環境氣體流向 8合金化裝置 18滾筒 9環境氣體配管 19開口部 10氮氣加濕裝置 18

Claims (1)

130257 丨 1 " __ 0年/月/日修(更)正本 第 95133446 號專利 97.3 --j 十、申請專利範圍： 1· 一種含81鋼板之連續退火熔融鍍敷方法，係使用在鋼板 之搬送方向上依序具有加熱帶前段、加熱帶後段、保熱 f及冷部帶之退火爐、及設置於該退火爐後段之熔融鍍 5 敷’合’在退火爐與熔融鍍敷浴中連續地搬送鋼板，並連 績處理退火與炫融鍍敷之連續退火熔融鍍敷方法，其特 徵在於： 以間接加熱來進行鋼板溫度至少為300°C以上之溫 度領域之鋼板加熱或者保熱，又，令前述加熱帶前段、 10 A述加熱可後段、前述保熱帶及前述冷卻帶之環境空氣 、、、成為氫氧1〜10v〇l%且剩餘部分為氮氣及不可避免之 雜貝，並且令前述加熱帶前段之露點低於-25°C、前述 加…、f後4又及前述保熱帶之露點為_3〇以上〇艺以 下、冷卻帶之露點低於-25t:，並令在前述加熱帶前段 15 加熱中之鋼板到達溫度為55(TC以上75(TC以下，進行退 火之後’進行熔融鍍敷處理。 申π #利feu第1項之含Si鋼板之連續退火溶融鍵敷 方=係於前述加熱帶前段與前述加熱帶後段之間，將 '述加熱π後段流往錢加熱帶前段之環境氣體之 20 至少一部分排出者。 3_如申請專利範圍第2項之含Si鋼板之連續退火炼融鍵敷 方法，係於前述加熱帶前段與前㈣境㈣之排氣部位 之間，將環境氣體密封者。 申叫專利乾圍第1至3項中任_項之含Si鋼板之連續 (.S 19 1302571

10 15 20 退火熔融鍍敷方法，係於前述保熱帶與前述冷卻帶之 間，將環境氣體密封者。 5·如申請專利範圍第1至3項中任一項之含Si鋼板之連續 退火熔融鍍敷方法，係將氮氣與氫氣之混合氣體加溼後 導入前述加熱帶後段及/或前述保熱帶中者。 6·如申請專利範圍第1至3項中任一項之含Si鋼板之連續 退火溶融錢敷方法’係在鋼板施加炫融錄敷之後，將鋼 板再加熱至460°C以上，令鍍敷層與底鐵合金化者。 一種含Si鋼板之連續退火熔融鍍敷裝置，係具有退火爐 與熔融鍍敷浴，且可將連續之鋼板自前述退火爐之前面 搬入，並在爐内連續地移動退火後，送出爐外，且繼續 在退火爐後面之熔融鍍敷浴中連續地施行熔融鍍敷之 連續退火㈣錄裝置，又，前述退火爐在鋼板讀送 方向上，依序具有區分為加熱帶前段、加熱帶後段、保 熱帶及冷卻帶等各區域，且前述各區域具有搬送鋼板之 滾筒、及用以在各區域間連續地搬送通過鋼板之開口 部，更，前述各區域分财有㈣環較氣氣體組成及 環境空氣露點之機構，且，前述加熱帶前段、前述㈣ 帶後段及前述保熱帶具有利用間接加熱之鋼板加献機 構’而前述加熱帶前段與前述加熱帶後段之間， 自前述加熱帶後段流往前•熱帶前段之環境氣體之 =:部分排出爐外之環境氣體排出機構，同時，前述 %境乳體排出機構與前述加熱帶前段之間、及 保熱帶與前述冷卻帶之間，且 5 nl ，、有％境氣體之密封裝置。 20 1302571 朴暮::: 8.如申請專利範圍第7項之含Si鋼板之連續退火熔融鍍敷 - 裝置，其中前述熔融鍍敷浴之後段具有合金化爐，且該 合金化爐具有將鑛敷鋼板再加熱之加熱機構。

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