JP2003183799A - 高張力鋼製メタルストリップの熱浴亜鉛めっき方法 - Google Patents
高張力鋼製メタルストリップの熱浴亜鉛めっき方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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-
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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- C23C2/0222—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas by heating in a reactive atmosphere, e.g. oxidising or reducing atmosphere
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- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 非常に高含有量の硬化元素を有する等級の鋼
が、従来構造の炉中での熱浴亜鉛めっき（hot-dip galv
anizing）される方法を提供する。 【解決手段】 ストリップが保護雰囲気中の炉の中を移
動する、酸化・還元型の金属ストリップ、特には、鋼ス
トリップの連続的熱化学処理方法であって、前記ストリ
ップが、炉の少なくとも１つの区画内または２つの区画
間に位置する少なくとも一つの部分的又は全分離装置を
通過し、該鋼は、鋼の固有の組成に応じて各ストリップ
に対して調整された露点を有する雰囲気中で熱処理さ
れ、該雰囲気が特定の添加元素に対しては酸化性である
が、鉄の場合には還元性のままで留まること、及び前記
雰囲気の露点が、鋼の肉厚変化を織り込むために、熱サ
イクルに応じて、すなわち炉の区画の温度及び該区画で
の鋼の滞留時間に応じて、調整されることを、それぞれ
特徴とする。
が、従来構造の炉中での熱浴亜鉛めっき（hot-dip galv
anizing）される方法を提供する。 【解決手段】 ストリップが保護雰囲気中の炉の中を移
動する、酸化・還元型の金属ストリップ、特には、鋼ス
トリップの連続的熱化学処理方法であって、前記ストリ
ップが、炉の少なくとも１つの区画内または２つの区画
間に位置する少なくとも一つの部分的又は全分離装置を
通過し、該鋼は、鋼の固有の組成に応じて各ストリップ
に対して調整された露点を有する雰囲気中で熱処理さ
れ、該雰囲気が特定の添加元素に対しては酸化性である
が、鉄の場合には還元性のままで留まること、及び前記
雰囲気の露点が、鋼の肉厚変化を織り込むために、熱サ
イクルに応じて、すなわち炉の区画の温度及び該区画で
の鋼の滞留時間に応じて、調整されることを、それぞれ
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、堅型炉を用いての
改良された物理的特性を有する鋼ストリップの熱浴亜鉛
めっきに関する。特には、従来の炉の区画の雰囲気とは
異なる雰囲気中で、酸化−還元等のような、焼き鈍し熱
処理の有無にかかわらずに、鋼に化学的処理を行う方法
に関する。
改良された物理的特性を有する鋼ストリップの熱浴亜鉛
めっきに関する。特には、従来の炉の区画の雰囲気とは
異なる雰囲気中で、酸化−還元等のような、焼き鈍し熱
処理の有無にかかわらずに、鋼に化学的処理を行う方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の技術状態による連続式亜鉛めっき
炉は、従来の様に中をストリップが連続して通過する幾
つかのゾーンから構成されており： −ある場合には、裸炎による予備加熱ゾーン、即ちチャ
ンバ中に直接炎を噴射するバーナーを備えたゾーン。こ
のゾーンにより、従来の様に、ストリップが室温からお
よそ６５０〜７００℃まで上昇することが可能になる； −その中でストリップの温度をおよそ７００〜９００℃
に上昇させる輻射チューブ（radiant-tube）加熱ゾー
ン。この加熱ゾーンは、ストリップの表面に形成される
酸化物、特に鉄酸化物の還元を可能とし、前に何も無か
ったかのように、全ての場合に如何なる酸化物をも生成
しないような、還元雰囲気下に置かれる； −製造される熱サイクルのタイプにより決められたある
時間、その中でストリップが保持温度で留まる恒温ゾー
ン；及び、 −製造される熱サイクルのタイプに従って制御された冷
却速度を有する１つ又はそれ以上の冷却ゾーン。この冷
却は、温度が亜鉛浴（zinc bath）の温度に近い温度、
典型的には４６０℃に達するまで行われる。
炉は、従来の様に中をストリップが連続して通過する幾
つかのゾーンから構成されており： −ある場合には、裸炎による予備加熱ゾーン、即ちチャ
ンバ中に直接炎を噴射するバーナーを備えたゾーン。こ
のゾーンにより、従来の様に、ストリップが室温からお
よそ６５０〜７００℃まで上昇することが可能になる； −その中でストリップの温度をおよそ７００〜９００℃
に上昇させる輻射チューブ（radiant-tube）加熱ゾー
ン。この加熱ゾーンは、ストリップの表面に形成される
酸化物、特に鉄酸化物の還元を可能とし、前に何も無か
ったかのように、全ての場合に如何なる酸化物をも生成
しないような、還元雰囲気下に置かれる； −製造される熱サイクルのタイプにより決められたある
時間、その中でストリップが保持温度で留まる恒温ゾー
ン；及び、 −製造される熱サイクルのタイプに従って制御された冷
却速度を有する１つ又はそれ以上の冷却ゾーン。この冷
却は、温度が亜鉛浴（zinc bath）の温度に近い温度、
典型的には４６０℃に達するまで行われる。
【０００３】先行技術による亜鉛めっき炉では、ストリ
ップは、還元雰囲気下を炉の入口からまっすぐ出口へ向
って進むか、または、もし、裸炎の予備加熱ゾーンが存
在する場合、この予備加熱ゾーンの出口から炉の出口へ
進む、ということが知られている。したがって、その還
元雰囲気は、遅くとも予備加熱の出口後部の炉中で、即
ち、従来はストリップ温度６５０〜７００℃で保持され
る。この方法の目的は、高品質の亜鉛めっき製品を得る
ため、ストリップ表面への亜鉛の良好な接合を可能にす
るように、ストリップ表面の酸化物、主として鉄酸化物
の生成を抑制し、且つ、如何なる酸化物が存在しよう
と、あるいは生成されようと、それらを還元することで
ある。
ップは、還元雰囲気下を炉の入口からまっすぐ出口へ向
って進むか、または、もし、裸炎の予備加熱ゾーンが存
在する場合、この予備加熱ゾーンの出口から炉の出口へ
進む、ということが知られている。したがって、その還
元雰囲気は、遅くとも予備加熱の出口後部の炉中で、即
ち、従来はストリップ温度６５０〜７００℃で保持され
る。この方法の目的は、高品質の亜鉛めっき製品を得る
ため、ストリップ表面への亜鉛の良好な接合を可能にす
るように、ストリップ表面の酸化物、主として鉄酸化物
の生成を抑制し、且つ、如何なる酸化物が存在しよう
と、あるいは生成されようと、それらを還元することで
ある。
【０００４】この還元雰囲気中でのストリップの滞留
は、その中でストリップが、続いて行われるコーティン
グの良好な質、特に亜鉛の付着性の良好な質に寄与する
洗浄を受けることができるように、十分な条件（炉中の
温度、滞留時間及び雰囲気の露点）の下で行わなければ
ならない。
は、その中でストリップが、続いて行われるコーティン
グの良好な質、特に亜鉛の付着性の良好な質に寄与する
洗浄を受けることができるように、十分な条件（炉中の
温度、滞留時間及び雰囲気の露点）の下で行わなければ
ならない。
【０００５】物理的強度の増大を意図した、鋼における
最近の進歩は、結果として、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、等の様
な合金元素の含有量が増加したことである。
最近の進歩は、結果として、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、等の様
な合金元素の含有量が増加したことである。
【０００６】これらの新しい添加元素は、ストリップの
組織中に含まれる鉄酸化物より更に安定した酸化物を形
成する、という点が指摘されるべきである。それ故、こ
れらの元素は酸素に飢えている。それにより、それらの
元素は、先ず、たとえ低濃度でも酸素が存在するストリ
ップの表面で、酸化される原因となる。これらの酸化物
が、表面に存在するＳｉ，Ｃｒ及び同種の原子を消費し
てしまうため、これらの元素は表面に低濃度でしか存在
しない。この濃度の減少を補填するため、近くのＳｉ，
Ｃｒ又は同種の原子が拡散によって内部から表面に向か
って移動し、それにより酸化反応が継続される。この移
動は、熱によって活性化され、特に時間により、とりわ
け温度によって加速される。その結果、そのような現象
は、裸炎による予備加熱区画中では起こらない。その理
由は、その雰囲気が酸素に富んでいるにも拘らず、加熱
速度が速いために、その中にストリップが高温で短時間
しか留まり得ないためである。他方、酸化可能原子の拡
散は、ストリップがそこで熱くなり、より長い滞留時間
を掛けてその最高温度に到達するような、加熱及び恒温
区画において有効である。
組織中に含まれる鉄酸化物より更に安定した酸化物を形
成する、という点が指摘されるべきである。それ故、こ
れらの元素は酸素に飢えている。それにより、それらの
元素は、先ず、たとえ低濃度でも酸素が存在するストリ
ップの表面で、酸化される原因となる。これらの酸化物
が、表面に存在するＳｉ，Ｃｒ及び同種の原子を消費し
てしまうため、これらの元素は表面に低濃度でしか存在
しない。この濃度の減少を補填するため、近くのＳｉ，
Ｃｒ又は同種の原子が拡散によって内部から表面に向か
って移動し、それにより酸化反応が継続される。この移
動は、熱によって活性化され、特に時間により、とりわ
け温度によって加速される。その結果、そのような現象
は、裸炎による予備加熱区画中では起こらない。その理
由は、その雰囲気が酸素に富んでいるにも拘らず、加熱
速度が速いために、その中にストリップが高温で短時間
しか留まり得ないためである。他方、酸化可能原子の拡
散は、ストリップがそこで熱くなり、より長い滞留時間
を掛けてその最高温度に到達するような、加熱及び恒温
区画において有効である。
【０００７】炉の還元区画では、より容易に還元可能な
鉄酸化物が除去される。より安定したＳｉ及び同種の酸
化物は、還元するのがより難しくなり、表面に留まっ
て、連続した又は非連続の薄膜を形成し、これが亜鉛コ
ーティングの良好な付着に対して障害物として作用す
る。
鉄酸化物が除去される。より安定したＳｉ及び同種の酸
化物は、還元するのがより難しくなり、表面に留まっ
て、連続した又は非連続の薄膜を形成し、これが亜鉛コ
ーティングの良好な付着に対して障害物として作用す
る。
【０００８】したがって、現在の炉は、Ｓｉ，Ｃｒ等の
様な酸化可能元素に豊むため、新しい高張力鋼の亜鉛め
っきには適していない。これらの鋼は、以下の様にして
亜鉛めっきされなければならない： −低温処理、即ち電解。この方法は、使用に適した望ま
しい等級が得られるが、実施するには遥かに多くの費用
がかかる； −または、高温処理。しかしこの場合、鋼を急冷する
か、または使用する鋼の等級を上げるかのいずれかが必
要である。
様な酸化可能元素に豊むため、新しい高張力鋼の亜鉛め
っきには適していない。これらの鋼は、以下の様にして
亜鉛めっきされなければならない： −低温処理、即ち電解。この方法は、使用に適した望ま
しい等級が得られるが、実施するには遥かに多くの費用
がかかる； −または、高温処理。しかしこの場合、鋼を急冷する
か、または使用する鋼の等級を上げるかのいずれかが必
要である。
【０００９】鋼を冷却すると、その中での添加元素の濃
度は制限されるが、焼きなまし後、急冷する必要があ
る。この冷却により、所望の硬度特性を与える多相構造
が形成される。しかしながら、この技術は未だほとんど
使用されていない。
度は制限されるが、焼きなまし後、急冷する必要があ
る。この冷却により、所望の硬度特性を与える多相構造
が形成される。しかしながら、この技術は未だほとんど
使用されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、非常に高含
有量の硬化元素を有する等級の鋼が、従来構造の炉中で
の熱浴亜鉛めっき（hot-dip galvanizing）される方法
を提供することにより、先に説明した技術的問題を解決
することを目的とする。
有量の硬化元素を有する等級の鋼が、従来構造の炉中で
の熱浴亜鉛めっき（hot-dip galvanizing）される方法
を提供することにより、先に説明した技術的問題を解決
することを目的とする。
【００１１】本発明の主題を形成するこの方法により、
例えば、ストリップ表面でのＳｉ，Ｃｒ等の様な硬化金
属添加元素の酸化沈積物（oxidized deposits）の形成
を抑制し、または防止することができる。この沈積物
は、シート表面への亜鉛被覆膜の付着を相殺してしまう
連続した又は不連続の薄膜を形成する。
例えば、ストリップ表面でのＳｉ，Ｃｒ等の様な硬化金
属添加元素の酸化沈積物（oxidized deposits）の形成
を抑制し、または防止することができる。この沈積物
は、シート表面への亜鉛被覆膜の付着を相殺してしまう
連続した又は不連続の薄膜を形成する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
ストリップが炉の保護雰囲気中を移動する、酸化−還元
タイプの金属ストリップの連続的熱化学処理方法に関
し、この方法では、ストリップが、少なくとも１つのゾ
ーン内または２つのゾーン間に位置する少なくとも１つ
の部分的又は全分離装置を通過し、鋼の固有の組成に応
じて各ストリップ及び適用される熱サイクルに合わせて
調整された露点を有する雰囲気中で、この分離装置の中
で熱処理される。
ストリップが炉の保護雰囲気中を移動する、酸化−還元
タイプの金属ストリップの連続的熱化学処理方法に関
し、この方法では、ストリップが、少なくとも１つのゾ
ーン内または２つのゾーン間に位置する少なくとも１つ
の部分的又は全分離装置を通過し、鋼の固有の組成に応
じて各ストリップ及び適用される熱サイクルに合わせて
調整された露点を有する雰囲気中で、この分離装置の中
で熱処理される。
【００１３】このように、本発明の主題を形成する方法
は、分離装置によって、異なる温度ゾーンに依存した、
従来技術で知られた露点とは異なり、特に通常の値より
も大きな露点を有する雰囲気中で、ストリップが加熱さ
れることから、主としてなることが指摘される。
は、分離装置によって、異なる温度ゾーンに依存した、
従来技術で知られた露点とは異なり、特に通常の値より
も大きな露点を有する雰囲気中で、ストリップが加熱さ
れることから、主としてなることが指摘される。
【００１４】それは、露点が増大すると、即ち酸素濃度
が増すと、金属内部への酸素の拡散が、欠陥によって、
とりわけ結晶粒界によって促進されるためである。した
がって、酸素は、金属内の全てのＳｉまたは同種の原子
を酸化する。したがって、結晶粒界を介しての酸素の拡
散速度が、金属中での酸化可能原子の拡散より速ければ
速いほど、表面に向かって移動し且つ表面酸化に供する
のに十分なＳｉ等はもはや無くなる。さらに、この内部
酸化は、これら原子の表面に向っての拡散を阻止し、そ
れにより、形成されるこれらの酸化物の量を更に抑制す
る。
が増すと、金属内部への酸素の拡散が、欠陥によって、
とりわけ結晶粒界によって促進されるためである。した
がって、酸素は、金属内の全てのＳｉまたは同種の原子
を酸化する。したがって、結晶粒界を介しての酸素の拡
散速度が、金属中での酸化可能原子の拡散より速ければ
速いほど、表面に向かって移動し且つ表面酸化に供する
のに十分なＳｉ等はもはや無くなる。さらに、この内部
酸化は、これら原子の表面に向っての拡散を阻止し、そ
れにより、形成されるこれらの酸化物の量を更に抑制す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施は、加熱室内の雰囲
気が、標的にされた元素に対しては酸化性であるが、鉄
に対しては還元性で留まり、鉄が酸化を受けないよう
に、この雰囲気の露点を正確に制御することからなって
いる。炉の下流側の区画、すなわち、恒温と冷却の終端
ゾーンは、高い露点を有する区画で形成される可能性の
ある鉄酸化物を還元するために還元性とされ、これらの
添加物から形成された酸化物は、鉄酸化物よりもより安
定しているために、鋼の金属添加物の内部酸化のプロセ
スが逆転することはない。
気が、標的にされた元素に対しては酸化性であるが、鉄
に対しては還元性で留まり、鉄が酸化を受けないよう
に、この雰囲気の露点を正確に制御することからなって
いる。炉の下流側の区画、すなわち、恒温と冷却の終端
ゾーンは、高い露点を有する区画で形成される可能性の
ある鉄酸化物を還元するために還元性とされ、これらの
添加物から形成された酸化物は、鉄酸化物よりもより安
定しているために、鋼の金属添加物の内部酸化のプロセ
スが逆転することはない。
【００１６】本発明によると、雰囲気の露点は、ストリ
ップの肉厚変化を織り込むために、熱サイクルに応じ
て、すなわち炉の区画の温度及びこの区画での滞留時間
に応じて調整される。
ップの肉厚変化を織り込むために、熱サイクルに応じ
て、すなわち炉の区画の温度及びこの区画での滞留時間
に応じて調整される。
【００１７】従って、本発明の主題を形成する方法は、
還元性がより小さくなるように、先行技術の炉で使用さ
れる露点より高い制御された雰囲気を閉じ込めることを
意図しており、これは、従来の亜鉛めっきラインの高温
炉の一区画においてそうなっている。
還元性がより小さくなるように、先行技術の炉で使用さ
れる露点より高い制御された雰囲気を閉じ込めることを
意図しており、これは、従来の亜鉛めっきラインの高温
炉の一区画においてそうなっている。
【００１８】
【発明の効果】本発明の方法は、炉の様々な区画間の雰
囲気分離装置の設置により実施され、その設置により以
下が可能となる： −鉄の酸化を防止し、したがって、亜鉛めっきの付着を
保証すること； −所望の雰囲気の化学組成を調製すること；及び −添加元素が表面へと拡散し表面で酸化される前に、添
加元素の内部酸化を進展させること。
囲気分離装置の設置により実施され、その設置により以
下が可能となる： −鉄の酸化を防止し、したがって、亜鉛めっきの付着を
保証すること； −所望の雰囲気の化学組成を調製すること；及び −添加元素が表面へと拡散し表面で酸化される前に、添
加元素の内部酸化を進展させること。
【００１９】もちろん、本発明は先に述べた例に限定さ
れるものではなく、むしろそれらの全変形を包含する。
れるものではなく、むしろそれらの全変形を包含する。
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２３Ｃ 2/06 Ｃ２３Ｃ 2/06
2/40 2/40
(72)発明者 フランソワ ミニャール
フランス国、91540 メンネシー、リュ
デュ パルク 17
Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AB42 AC12 AE12
AE18 AE34
4K043 AA01 AB11 AB15 AB27 BB05
DA05 EA04 FA06 FA12 FA13
HA04
Claims (2)
- 【請求項１】 ストリップが保護雰囲気中の炉の中を移
動する、酸化・還元型の金属ストリップ、特には、鋼ス
トリップの連続的熱化学処理方法であって、前記ストリ
ップが、炉の少なくとも１つの区画内または２つの区画
間に位置する少なくとも一つの部分的又は全分離装置を
通過し、該鋼は、鋼の固有の組成に応じて各ストリップ
に対して調整された露点を有する雰囲気中で熱処理さ
れ、該雰囲気が特定の添加元素に対しては酸化性である
が、鉄の場合には還元性のままで留まることを特徴とす
る方法。 - 【請求項２】 前記雰囲気の露点が、鋼の肉厚変化を織
り込むために、熱サイクルに応じて、すなわち炉の区画
の温度及び該区画での鋼の滞留時間に応じて、調整され
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
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