(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
精錬溶鋼を得る、溶錬、精錬工程と、
精錬溶鋼が溶鋼取鍋およびタンディッシュにより調整され、密封した溶融池の中で、双ロールストリップ鋳造機の冷却効果によりに帯ビレットに凝固するとともに、ビレットを鋳造する過程で、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより保護される、薄帯連続鋳造工程と、
帯ビレットを還元アニール炉に入らせ、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより還元させて、前の工程で生じた酸化鉄皮を除去する、還元アニール工程と、
保護雰囲気下で冷却した後、亜鉛めっきポットに入らせ、亜鉛またはＺｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ、およびＡｌ−Ｓｉからなる群より選択される他の合金の溶融めっきを施した後、冷却して巻き取る、溶融めっき工程と、
を含むことを特徴とする、溶炭素鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項２】
薄帯連続鋳造工程の後、高温下で、帯ビレットを平坦化し、板形状を改善し、適当な厚さに圧延して、製品の仕様を変えること、または、帯ビレット表面の酸化鉄皮を機械的に粉砕し、変形率を１％〜３０％とすることが行われる、熱間圧延工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項３】
前記変形率が５％、１０％または２０％であることを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項４】
薄帯連続鋳造工程において、混合ガスにおける還元性ガスの濃度が１％〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項５】
前記還元アニール工程において、還元過程は二つの加熱保温段を含み、この二つの加熱保温段が、それぞれ４５０〜６００℃および７００〜１０００℃という二つの範囲で熱間圧延板を加熱保温して、熱間圧延板表面の酸化鉄皮を還元するために用いられ、その中、４５０〜６００℃で１〜５分間、７００〜１０００℃の範囲で１〜３分間の還元が行われており、前記還元アニール炉の中で、第一加熱段から冷却段の出口まで、還元性ガスが常に保有され、その中、各段の還元性ガスの濃度が、互いに同一であっても異なっていてもよく、還元アニール炉全体の還元性ガスの濃度が５％以上１００％未満であることを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項６】
前記還元アニール炉が第一加熱保温段および第二加熱保温段を含み、この二つの加熱保温段が、それぞれ４５０〜６００℃および７００〜１０００℃という二つの範囲で熱間圧延板を加熱保温して、熱間圧延板表面の酸化鉄皮を還元するために用いられ、その中、４５０〜６００℃で１〜５分間、７００〜１０００℃の範囲で１〜３分間の還元が行われており、前記還元アニール炉の中で、第一加熱段から冷却段の出口まで、還元性ガスが常に保有され、その中、各段の還元性ガスの濃度が、互いに同一であっても異なっていてもよく、還元アニール炉全体の還元性ガスの濃度が５％以上１００％未満であることを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項７】
前記還元性ガスの濃度が５〜３０％であることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項８】
前記還元性ガスの濃度が５％、１０％または１５％であることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項９】
前記不活性ガスが窒素ガスまたはアルゴンガスであり、前記還元性ガスが水素ガスまたは一酸化炭素であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１０】
熱間圧延工程において、シングルスタンドを利用するとともに、送風設備を設置して、不連続的にまたは連続的に熱間圧延の区域に不活性ガスを導入して、鋼板が空気と接触する機会を減らすことにより、鋼板表面の酸化を軽減することを特徴とする、請求項２に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１１】
還元アニール工程において、前記混合ガスが炉内で乱流のように流通していることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１２】
５００℃の場合、水素対水の比率が最小４．１であり、１０００℃の場合、水素対水の比率が最小０．９であることを特徴とする、請求項１１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１３】
還元アニール炉に入る前に、帯ビレット表面の酸化鉄皮の平均厚さを１〜５μｍに制御することを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１４】
溶融めっき工程において、溶融亜鉛めっきを施す場合、４５０〜４６０℃に冷却し、溶融アルミニウム−亜鉛めっきを施す場合、５９０〜６１０℃に冷却し、溶融アルミニウム−シリコンめっきを施す場合、６８０〜６７０℃に冷却することを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【請求項１５】
溶融めっき工程の後、合金化、塗油、刻み付け、塗膜を施し、および直接に成型工程を施すこと、のうち１つ以上を施すことを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっき製品を連続的に製造する方法に関し、特に、溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
資源およびエネルギー危機の深刻化に伴って、環境保護、持続的発展、グリーン経済、低炭素経済などの話題が日々注目を集めつつあり、中国の「第１２回５カ年計画」も、省エネルギーおよび排出の減少を重要な任務のひとつとして実行すべき、とはっきりしており、伝統的な工業、特に、鋼鉄工業に対して厳しく要求している。
【０００３】
１９世紀の中期、双ロール連続鋳造機を用いて、薄帯金属を鋳造する方法、すなわち、液体溶鋼を直接に薄帯ビレットに鋳造する技術が、イギリスのヘンリー・ベッセマーサーにより初めて提案され、この方法により、中間鋳造および熱間圧延工程を抜くことができる。技術の進歩に伴って、ベッセマーサーの発想は、最近の３０年間で広範な発展が実現され、世界各地の鋼鉄企業が次々と薄帯連続鋳造用実験ユニットを建設し、その中の一部が、産業化まで実現した。現在、このように液体溶鋼を直接に薄帯ビレットに鋳造する技術が主にステンレス、高速度鋼および非鉄金属に応用されている。色んな薄帯連続鋳造技術において、水平等径双ロール薄帯連続鋳造技術は最も成熟であり、最終厚さが２〜６ｍｍである薄帯ビレットを製造することができる。
【０００４】
薄帯連続鋳造技術は、伝統的な板材製造プロセスと比べて、工程が短く、基本的施設の投資が少なく、所謂「一火成材」を実現することができることなどの特徴を具備するとともに、鋼材製造のエネルギー効率を大幅に向上させ、製造のコストを節約することもできる。しかしながら、薄帯連続鋳造により得られた製品は、表面品質がよくないため、通常、後続の加工が必要とする。
【０００５】
溶融亜鉛めっきは、純亜鉛および他の合金の溶融めっきを含み、鋼鉄材料の酸化防止、大気腐食防止にとって重要な方法である。溶融亜鉛めっきの製品は、防護効果が顕著で、表面品質がよく、コストが安いなどの特徴を具備し、自動車、船舶、建築などの業界に幅広く応用されている。現在の市販の溶融亜鉛めっき製品の大部分は、連続溶融亜鉛めっきラインにより製造されていて、このプロセスの製造周期が長く、金属が液体溶鋼から、連続アニール溶融亜鉛めっきまでの間に、ビレットの鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延などたくさんの工程を通過しなければならない。これらの複雑な工程のため、薄帯連続鋳造と溶融亜鉛めっき工程の整合が難しくなり、中では、酸洗工程が肝心な障害であり、環境にひどい汚染または破壊をもたらすこともある。
【０００６】
中国特許出願第２０１３１０４８９３３２．６には、薄帯連続鋳造を整合して還元アニールにより酸洗不要の熱間圧延板を製造する方法が開示されており、その大まかなプロセスが、溶鋼を帯ビレットに鋳造して、熱により平坦化した後、冷却して、巻き取らせ、酸洗不要の製品を得るために、鋳造された薄帯のロールを再び開いて、還元アニールを施してから、製品に巻き取ったり、或いは亜鉛の溶融めっきを施したりする。得られた溶融亜鉛めっき製品は、依然として、ばらばらな製造ラインにより製造されて、工程が多くて、連続性に欠けている。アメリカ特許第ＵＳ６５８８４９１Ｂ２号には、酸洗不要の帯鋼を直接に製造する方法が開示されており、この方法の鍵段階が、溶鋼を薄帯に鋳造して、還元アニール（酸化鉄皮が多孔鉄に還元され）を施して、機械的な方法により多孔鉄を払い除けて、酸洗不要の帯鋼を得ることである。これを核心として、前後で熱間圧延、冷間圧延、塗油、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっきなどの工程を増加することにより、色んな製品を製造することができる。その欠点は、還元により生じた金属鉄が機械的に払い除けられることであり、工程が増やすだけではなく、金属の収率が低下し、コストが嵩張ることになってしまう。また、還元はある温度で保温し、還元して、冷却することにより施される。すなわち、図１に示すように、一段式な保温還元プロセスを採用するため、酸化鉄皮の還元が遅く、効率が悪く、還元が徹底的ではなく、製品の品質に影響するということは、主要な問題である。また、図２〜図５を参照すると、図２における酸化鉄皮の還元が徹底的ではなく、表層に近い部分が還元されていたが、底層に大量な酸化物が残留している。図３によると、熱間圧延板は還元された後、表面に大きなクラックが存在するが、還元効率が悪いため、表面にある大量な酸化物がまだ還元されていない。図４における酸化鉄皮の還元が徹底的ではなく、酸化物顆粒の周囲が還元されていたが、中心が依然として酸化物である。図５における還元鉄は表面にわたって、均一に配布しているが、緻密な構造がかえって還元性ガスの輸送を邪魔して、内層にある酸化物の還元に影響して、最後に、還元か徹底的ではないことにつながる。
【０００７】
よって、合理的な設計および最適化によって、酸洗不要の溶融亜鉛めっき薄板帯製品を溶鋼から直接に製造することを実現できる新しい方法を得て、工程を短く、還元効率を向上させ、金属収率を向上させるようにすることは、差し迫った必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法を提供することを目的とし、当該製造方法においては、酸洗不要の技術により、薄帯の連続鋳造の製造と溶融めっきの製造を整合して、液体溶鋼から溶融めっき製品までの鋼鉄の高度連続的な生産を実現し、工程を減らし、金属の収率を向上させる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法は、
精錬溶鋼を得る、溶錬、精錬工程と、
精錬溶鋼が溶鋼取鍋およびタンディッシュにより調整され、密封した溶融池の中で、双ロールストリップ鋳造機の冷却効果により帯ビレットに凝固するとともに、ビレットを鋳造する過程で、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより保護される、薄帯連続鋳造工程と、
帯ビレットを還元アニール炉に入らせ、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより還元させて、前の工程で生じた酸化鉄皮を除去する、還元アニール工程と、
保護雰囲気下で冷却した後、亜鉛めっきポットに入らせ、亜鉛または他の合金の溶融めっきを施した後、冷却して巻き取る、溶融めっき工程とを含む。
【００１０】
薄帯連続鋳造工程の後、高温下で、帯ビレットを平坦化して、板形状を改善し、適当な厚さに圧延して、製品の仕様を変えること、または、帯ビレット表面の酸化鉄皮を機械的に粉砕し、変形率を１％〜３０％とすることが行われる、熱間圧延工程をさらに含む。
【００１１】
前記変形率は５％、１０％または２０％である。
４．薄帯連続鋳造工程において、混合ガスにおける還元性ガスの濃度が１％〜１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法。
【００１２】
還元アニール工程において、還元過程は二つの加熱保温段を含む。図２に示すように、この二つの加熱保温段は、それぞれ４５０〜６００℃および７００〜１０００℃という二つの範囲で熱間圧延板を加熱保温し、熱間圧延板表面の酸化鉄皮を還元するために用いられ、その中、４５０〜６００℃で１〜５分間、７００〜１０００℃の範囲で１〜３分間の還元が行われる。前記還元アニール炉の中で、第一加熱段から冷却段の出口まで、還元性ガスが常に保有され、その中、各段の還元性ガスの濃度が、互いに同一であっても異なっていてもよい。還元アニール炉全体の還元性ガスの濃度は５％〜１００％である。
【００１３】
前記還元性ガスの濃度は５〜３０％である。
前記還元性ガスの濃度は５％、１０％または１５％である。
【００１４】
前記不活性ガスは窒素ガスまたはアルゴンガスであり、前記還元性ガスは水素ガスまたは一酸化炭素である
【００１５】
熱間圧延工程において、シングルスタンドを利用するとともに、送風設備を設置して、不連続的にまたは連続的に熱間圧延の区域に不活性ガスを導入して、鋼板が空気と接触する機会を減らすことにより、鋼板表面の酸化を軽減する。
【００１６】
還元アニール工程において、前記混合ガスが炉内で乱流のように流通する。尚、混合ガスにおける水分、水素ガスの含有量が温度に依存する。同じ温度で、水分の含有量が低いほど、すなわち、水素対水の比率が高いほど、酸化鉄の還元効率が高くなり、一方、水分の含有量が高すぎると、すなわち、水素対水の比率が一定の値より低いと、還元が進行できなくなる。異なる温度で、該水素対水の比率の最小値がわずかに変化し、温度が高いと、水素対水の比率の最小値がすこし低くなる。
【００１７】
５００℃の場合、水素対水の比率が最小４．１であり、１０００℃の場合、水素対水の比率が最小０．９である。
【００１８】
還元アニール炉に入る前に、帯ビレット表面の酸化鉄皮の平均厚さを１〜５μｍに制御する。
【００１９】
溶融めっき工程において、溶融亜鉛めっきを施す場合、４５０〜４６０℃に冷却すべきであり、溶融アルミニウム-亜鉛めっきを施す場合、５９０〜６１０℃に冷却すべきであり、溶融アルミニウム-シリコンめっきを施す場合、６８０〜６７０℃に冷却すべきである。
【００２０】
溶融めっき工程において、めっき層がＺｎ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ合金である。
【００２１】
溶融めっき工程の後、合金化、塗油、刻み付け、塗膜を施すことができ、または直接に成型工程を施すことができる。
【００２２】
本発明に係る溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法は、双ロール薄帯連続鋳造技術と酸洗不要の溶融めっき技術を整合することにより、溶鋼を直接に溶融めっき製品にするプロセスであり、主には、精錬溶鋼、薄帯ビレットの連続鋳造、熱間圧延、還元アニール、亜鉛および他の合金の溶融めっき、冷却、巻取りを含み、伝統的な溶融めっき製品の製造工程と比べて、以下の利点を具備する。
【００２３】
１．製品の製造工程が短い
該プロセスは、溶鋼を直接に利用して、溶融めっき製品を製造するものであり、伝統的なビレット鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、連続アニール溶融めっきの多数の製造ラインをひとつに整合して、加工の工程を大幅に減らせ、製造効率を大幅に向上させ、設備投資を大幅に低下することができる。
【００２４】
２．経済的、省エネルギー、環境保護
多くの中間加工、運送、貯蔵および管理のコストが節約されるとともに、製造効率が高いため、製品のコストが大いに低下することになり、熱間圧延板に対して表面脱スケールを施す必要がなく、熱間圧延の後で冷却して、巻き取って、再びロールを開いて、機械的な方法で単体鉄を払い除くことなどの元々ある工程を抜き、金属収率が１００％に近いとともに、得られた製品の性能が変わらない。中間工程に消費されたエネルギーを節約することにより、製品製造のエネルギー消費を大幅に低下することができる。製造過程で汚染物質をいっさい使用せず、有害な廃気、廃液もなく、環境保護のメリットが著しいである。還元工程では、二つの加熱保温段を採用し、低温から高温へ、異なる温度における還元の特徴を十分に発揮して、還元効率および効果を向上させる。
【００２５】
よって、本発明は、プロセスが簡単で、設備投資が安くて、エネルギー消費が低くて、良品率が高くて、環境に優しいなどのメリットを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】溶鋼から酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品を製造する伝統的な一段式還元プロセスルートを示す模式図である。
【図２】溶鋼から酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品を製造する伝統的な一段式還元において、低温下で還元された熱間圧延板表面の酸化鉄皮の断面の効果走査図である（還元が徹底的ではなく、表層に近い部分が還元されているが、底層に大量の酸化物が残留している）。
【図３】溶鋼から酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品を製造する伝統的な一段式還元において、低温下で還元された熱間圧延板表面の酸化鉄皮の断面の効果走査図である（表面に大きなクラックが存在しているが、還元効率が悪く、大量の酸化物が依然として存在している）。
【図４】溶鋼から酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品を製造する伝統的な一段式還元において、高温下で還元された熱間圧延板表面の酸化鉄皮の断面の効果走査図である（還元が徹底的ではなく、酸化物の周囲が還元されているが、中心が依然として酸化物である）。
【図５】溶鋼から酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品を製造する伝統的な一段式還元において、高温下で還元された熱間圧延板表面の酸化鉄皮の断面の効果走査図である（還元鉄が表面に均一に分布しているが、緻密な構造が還元性ガスの輸送を邪魔し、内層酸化物の還元に影響して、最後に、還元の不徹底に繋がる）。
【図６】本発明に係る還元段のプロセスに採用された両段式還元方法のプロセスルートを示す模式図である。
【図７】本発明の一実施例に係る溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法のプロセスルートを示す模式図である。図７の符号：溶鋼取鍋１、タンディッシュ２、双ロールストリップ鋳造機３、帯鋼抽出支持板４、薄帯ビレット５、支持ローラー６、ピンチロール７、熱間圧延機８、還元アニール炉９、冷却段１１、亜鉛めっきポットに入る前の保温段１２、亜鉛めっきポット１３、めっき後の冷却段１４、巻取機１５。
【図８】本発明の一実施例に係る分段式還元熱間圧延板表面の酸化鉄皮の還元後の断面の効果走査図である。
【図９】本発明の一実施例に係る分段式還元熱間圧延板表面の酸化鉄皮の還元後の表面の効果走査図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の上記目的、特徴および利点をより明確に、解かりやすくにするためには、以下、図面を参照して、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。まず、説明しなければならないのは、本発明は下記の具体的な実施形態に限定されるものではなく、当業者が下記の実施形態で反映された主旨によって本発明を理解し、本発明の主旨に基づいて、各技術用語を最も幅広い理解すべきである。図面において、同じ符号は同じ要素を示す。
【００２８】
本発明は、溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法であり、当該方法において、酸洗不要の技術により、薄帯の連続鋳造の製造と溶融めっきの製造を整合して、液体溶鋼から溶融めっき製品までの鋼鉄の高度連続的な生産を実現することができる。
【００２９】
図７に示すように、本発明に係る溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法は、以下の工程を含む。
【００３０】
（１）溶錬、精錬工程
当該溶錬、精錬工程において、精錬溶鋼を得る。
【００３１】
（２）薄帯連続鋳造工程
当該薄帯連続鋳造工程において、液体溶鋼が溶鋼取鍋１およびタンディッシュ２により調整され、密封した溶融池の中で、双ロールストリップ鋳造機３の冷却効果によりに帯ビレットに凝固するとともに、ビレットを鋳造する過程で、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより保護され、還元性ガスの濃度が１％〜１０％である。
【００３２】
（３）熱間圧延工程
当該熱間圧延工程において、図面に示すように、鋳造圧延により得られた帯ビレット５を、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過させて、熱間圧延機８に入らせて、鋳造帯ビレットを平坦化して、板形状を改善し、または、適当な厚さに圧延して、製品の仕様を変えることが行われており、粗いローラーを使用する場合、鋳造帯ビレット表面の酸化鉄皮を機械的に粉砕することもでき、後続の酸化鉄皮の還元に有利であり、変形率が１％〜３０％であり、好ましくは、前記変形率が５％、１０％または２０％である。該工程が、任意の工程であり、熱間圧延を施さなく、直接に還元アニールの段階に入ることもできる。
【００３３】
（４）還元アニール工程
当該還元アニール工程において、還元アニール炉９の中で、不活性ガスと還元性ガスの混合ガスにより４５０〜６００℃で１〜５分間の還元を施し、７００〜１０００℃の範囲で１〜３分間の還元を施して、前の工程で生じた酸化鉄皮を除去し、その中、各段の還元性ガスの濃度が、互いに同一であっても異なっていてもよく、還元アニール炉全体の還元性ガスの濃度が５％〜１００％である。好ましくは、前記還元性ガスの濃度が５〜３０％である。より好ましくは、前記還元性ガスの濃度が５％、１０％または１５％である。
【００３４】
（５）溶融めっき工程
当該溶融めっき工程において、単体鉄を機械的な方法で払い除くことを施さない場合、保護雰囲気下で、直接に冷却段１１により冷却された後、短期保温段１２に入って、続いて、亜鉛めっきポット１３に入って、亜鉛または他の合金の溶融めっきを完成して、めっき後の冷却段１４により冷却され、巻取機１５により巻き取られる。上記冷却段１１による冷却は、溶融亜鉛めっきを施す場合、４５０〜４６０℃に冷却すべきであり、溶融アルミニウム-亜鉛めっきを施す場合、５９０〜６１０℃に冷却すべきであり、溶融アルミニウム-シリコンめっきを施す場合、６８０〜６７０℃に冷却すべきである。
【００３５】
熱間圧延工程において、シングルスタンドを利用することができ、尚、鋼板表面の酸化を防止するために、送風設備を増設することもでき、熱間圧延の区域に不連続的にまたは連続的に不活性ガスを導入して、鋼板が空気と接触する機会をできるだけ減らして、鋼板表面の酸化を軽減する。
【００３６】
一方、還元アニール工程において、前記不活性ガスは窒素ガスまたはアルゴンガスであり、前記還元性ガスは水素ガスまたは一酸化炭素である。
【００３７】
さらに、前記混合ガスが還元アニール炉９の中で乱流のように流通する。尚、混合ガスにおける水分の含有量は、水素ガスの含有量および温度に依存し、混合ガスに対する要求により異なり、５００℃の場合、水素対水の比率（ＰＨ２/ＰＨ２Ｏ）が最小４．１であり、１０００℃の場合、水素対水の比率（ＰＨ２/ＰＨ２Ｏ）が最小０．９である。好ましくは、前記温度が６５０℃である場合、水素対水の比率（ＰＨ２/ＰＨ２Ｏ）は１００を上回る。
【００３８】
還元アニール炉に入る前に、帯ビレット表面の酸化鉄皮の平均厚さを１〜５μｍに制御すべきである（帯ビレット表面の酸化鉄皮の平均厚さとは、帯ビレットにおける代表的な位置、例えば、頭部、中部、尾部および側辺部などで、それぞれ少なくとも三つの点で厚さを測定し、各点で測定され酸化鉄皮の厚さの総和を測量点の数量の総和で除算して、得られた結果である）。これにより、還元された多孔鉄を保有する溶融めっき製品の性能に対して何の影響もない。
【００３９】
溶融めっき工程の後、合金化、塗油、刻み付け、塗膜、または直接な成型など多種の作業を施すことができる。また、溶融めっき工程において、めっき層は、Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ−ＳｉまたはＡｌ−Ｓｉ、或いは他の合金であってもよい。
【００４０】
以上具体的な実施形態から分かるように、本発明に係る溶鋼から直接に製造された酸洗不要の溶融めっき薄板帯製品の製造方法は、双ロール薄帯連続鋳造技術と酸洗不要の溶融めっき技術を整合することにより、溶鋼を直接に溶融めっき製品にするプロセスであり、主に、精錬溶鋼、薄帯ビレットの連続鋳造、熱間圧延、還元アニール、亜鉛および他の合金の溶融めっき、冷却、巻取を含み、伝統的な溶融亜鉛めっき製品の製造工程と比べて、以下の利点を具備する。
【００４１】
１．製品の製造工程が短い
該プロセスは、溶鋼を直接に利用して、溶融めっき製品を製造するものであり、伝統的なビレット鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、連続アニール溶融亜鉛めっきの多数の製造ラインをひとつに整合して、加工の工程を大幅に減らせ、製造効率を大幅に向上させ、設備投資を大幅に低下することができる。
【００４２】
２．経済的、省エネルギー、環境保護
多くの中間加工、運送、貯蔵および管理のコストが節約されるとともに、製造効率が高いため、製品のコストが大いに低下することになり、熱間圧延板に対して表面脱スケールを施す必要がなく、熱間圧延の後で冷却して、巻き取って、再びロールを開いて、機械的な方法で単体鉄を払い除くことなどの元々ある工程を抜き、金属収率が１００％に近いとともに、製品の性能に何の影響もない。中間工程に消費されたエネルギーを節約することにより、製品製造のエネルギー消費を大幅に低下することができる。製造過程で汚染物質をいっさい使用せず、有害な廃気、廃液もなく、環境保護のメリットが著しいである。
【００４３】
３．還元段においてこの方法を採用して還元速度を大幅に向上させる理由は以下のようである。即ち、４５０〜６００℃の場合、酸化物の中の四酸化三鉄が直接に金属鉄に還元され、酸化第二鉄が５７０℃程度で不均化反応により、金属鉄および四酸化三鉄を生成し、四酸化三鉄がさらに鉄に還元される。これらの反応は、速度がとても早いとはいえないが、持続的に進行することができる。また、温度が低いと、新たに生じた鉄が多孔鉄であり、酸化物の表面に焼結して緻密な還元鉄層を形成することがないため、還元ガスおよび生成物をうまく輸送することに妨害しなく、反応速度が主に化学反応の固有速度に限られ、または、還元鉄の核形成・成長の速度により制御される。温度が低くて、還元速度が遅く、酸化物を徹底的に還元するのに、相当な時間がかかるため、分散する酸化物の多くは依然としてこれらの柔らかい、かつ多孔的な構造に残留しており、すなわち、表面が還元鉄により包まれるものの、分散する酸化物が依然として内核に存在し、それを還元するのに、相当な時間がかかることに注意を払う必要がある。第二段階において、帯鋼が７００〜１０００℃まで加熱されて、高温下で、残留した酸化物は短時間で徹底的に還元され、同時に、低温還元段階で形成された鉄の柔らかい、かつ多孔的な構造は、緻密な還元鉄を短時間で形成して反応物および生成物の拡散を妨害することがない。高温下の保温時間の延長に伴って、還元鉄同士、および還元鉄と鋼基板の間に、ある程度の焼結融合が発生し、還元層の付着力の向上にも有用である。
【００４４】
該還元アニール工程は、従来のものと比べて、以下の特徴を有する。
１  還元効率がよい。つまり、二段式保温アニールにより、二つの温度範囲内で施された還元反応の利点をそれぞれ利用して、高効率の還元アニールを実現し、酸化鉄皮を短時間で徹底的に還元することができる。
【００４５】
２  低温下の還元が物質の輸送通路を塞ぐことがない。一方、高温下の還元が還元をさらに徹底的にするとともに、生成した還元鉄に対して焼結効果があり、還元生成物である多孔鉄を基底から脱落し難くにするため、炉内の環境を汚染したり、炉表面およびローラー表面に結節が生じたりすることがない。
【００４６】
よって、本発明は、プロセスが簡単で、設備投資が安くて、エネルギー消費が低くて、良品率が高くて、還元率が高くて、環境に優しいなどのメリットを有する。
【００４７】
以下、本発明の特徴、利点をさらにうまく理解するために、具体的な応用実施例を参照して、本発明の上記実施形態について詳細に説明する。
【００４８】
実施例１
本実施例に係るプロセスルートは、鋳造帯ビレット凝固―熱間圧延・平坦化―還元アニール―冷却―溶融亜鉛めっき―冷却―仕上―巻取りである。
【００４９】
精錬溶鋼をストリップ鋳造機３により冷却、凝固させた後で得られた薄帯ビレット５が、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過し、熱間圧延ユニット８に入り、熱により平坦化され、変形率が３％であり、還元アニール炉９に入る。この時の酸化鉄皮が薄い、それに、炉内温度が高いため、表面の酸化鉄皮がすぐ単体鉄に徹底的に還元された。炉内の冷却段１１の送風により、亜鉛めっきポットに入る時の温度に直接に冷却された後、均熱段１２に一定期間の保温を施し、亜鉛めっきポット１３に入って溶融めっきを施す、最後に、帯鋼が溶融めっき後の冷却段１４により、最終的に冷却され、仕上の後、巻き取られた。
【００５０】
本例は、普通の低炭素低合金鋼の溶融亜鉛めっきの製造に適合し、特に、炭素構造鋼を代表とするいろんな建築用鋼の製造に適合する。具体的なプロセスパラメータは表１に示す。めっき前の保温温度は、めっき層の種類により決められる。還元後の製品の断面プロファイルは図８に示すように、酸化鉄皮がほぼ徹底的に還元され、残留された酸化物が明らかに観察されなく、還元鉄が柔らかい、かつ多孔的であり、還元効果が図２および図４より明らかに優れている。表面プロファイルは図９に示すように、多孔的な還元鉄を呈出するとともに、その一部に大きなクラックホールが存在し、第一段階の低温段（図３）および第二段階の高温段（図５）の特徴を総合したものである。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
実施例２
本実施例に係るプロセスルートは、鋳造帯ビレット凝固―熱間圧延―還元アニール―冷却―保温―溶融亜鉛めっき―冷却―仕上―巻取りである。
【００５３】
精錬溶鋼をストリップ鋳造機３により冷却、凝固させた後で得られた薄帯ビレット５が、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過し、熱間圧延ユニット８に入り、適合な厚さに熱間圧延され、変形率が３０%であり、熱間圧延ステーションの区域
内で、送風および排気の設備を増設し、該区域に不活性ガスである窒素ガスを連続的に通入し、還元アニール炉９に入って還元された後に、炉内の冷却段１１の送風により、亜鉛めっきポットに入る時の温度に冷却された後、均熱段１２に一定期間の保温を施し、亜鉛めっきポット１３に入って溶融めっきを施し、最後に、帯鋼が溶融めっき後の冷却段１４により、最終的に冷却され、仕上の後、巻き取られた。
【００５４】
本発明は、仕様がより薄い（１ｍｍ以下）溶融亜鉛めっき板帯ビレット、または、鋳造帯ビレットが厚いため、使用前にその厚さをさらに薄くする必要がある場合に適合し、本例に係る還元アニール工程には、適当に補強する必要があり、厚い酸化鉄皮が熱間圧延の過程で形成するため、不活性ガスにより保護措置をさらに取った。具体的なプロセスパラメータは表２に示す。
【００５５】
【表２】
0006527942.tif 000003
【００５６】
実施例３
本実施例に係るプロセスルートは、鋳造帯ビレット凝固―還元アニール―冷却―保温―溶融亜鉛アルミニウムマグネシウムめっき―冷却―仕上―巻取りである。
【００５７】
精錬溶鋼をストリップ鋳造機３により冷却、凝固させた後で得られた薄帯ビレット５が、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過し、直接に還元アニール炉９に入って還元された後、炉内の冷却段１１の送風により、亜鉛めっきポットに入る時の温度に冷却された後、均熱段１２に一定期間の保温を施し、亜鉛めっきポット１３に入って溶融亜鉛アルミニウムマグネシウムめっきを施し、最後に、帯鋼が溶融めっき後の冷却段１４により、最終的に冷却され、仕上の後、巻き取られた。
【００５８】
本例に係る還元アニール工程には、還元温度を適当に向上させたり、還元時間を増やしたり、水素ガスの濃度を向上させたりすることにより補強する必要がある。具体的なプロセスパラメータは表３に示す。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
実施例４
本実施例に係るプロセスルートは、鋳造帯ビレット凝固―還元アニール―冷却―保温―溶融アルミニウム亜鉛めっき―冷却―仕上―巻取りである。
【００６１】
精錬溶鋼をストリップ鋳造機３により冷却、凝固させた後で得られた薄帯ビレット５が、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過し、直接に還元アニール炉９に入って還元された後、炉内の冷却段１１の送風により、亜鉛めっきポットに入る時の温度に冷却された後、均熱段１２に一定期間の保温を施し、亜鉛めっきポット１３に入って溶融アルミニウム亜鉛めっきを施し、最後に、帯鋼が溶融めっき後の冷却段１４により、最終的に冷却され、仕上の後、巻き取られた。
【００６２】
本例に係る還元アニール工程には、還元温度を適当に向上させたり、還元時間を増やしたり、水素ガスの濃度を向上させたりすることにより補強する必要がある。具体的なプロセスパラメータは表４に示す。
【００６３】
【表４】
0006527942.tif 000005
【００６４】
実施例５
本実施例に係るプロセスルートは、鋳造帯ビレット凝固―還元アニール―冷却―保温―溶融アルミニウムシリコンめっき―冷却―仕上―巻取りである。
【００６５】
精錬溶鋼をストリップ鋳造機３により冷却、凝固させた後で得られた薄帯ビレット５が、帯鋼抽出支持板４、支持ローラー６、ピンチロール７を通過し、直接に還元アニール炉９に入って還元された後、炉内の冷却段１１の送風により、亜鉛めっきポットに入る時の温度に冷却された後、均熱段１２に一定期間の保温を施し、亜鉛めっきポット１３に入って溶融アルミニウムシリコンめっきを施し、最後に、帯鋼が溶融めっき後の冷却段１４により、最終的に冷却され、仕上の後、巻き取られた。
【００６６】
本例に係る還元アニール工程には、還元温度を適当に向上させたり、還元時間を増やしたり、水素ガスの濃度を向上させたりすることにより補強する必要がある。具体的なプロセスパラメータは表５に示す。
【００６７】
【表５】
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【００６８】
実際の検証によれば、以上五つの実施例がすべて本発明の望ましい目標を達成することができ、得られた溶融めっき層製品がすべて製造上の期待や客の需要を満足することができる。
【００６９】
当業者が、本発明に記載の上記内容を読んだ後、本発明に対して、様々な変更または修正を行うことができ、それらの等価形態も、本願に添付されている請求の範囲により限定された範囲に含まれると理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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