(57)【要約】【課題】十分な昇温速度を有し、したがって大きな処理能力を有しながら設備費が少なくてすむ直火炉方式の合金化炉を提案する。【解決手段】溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉を、直火式加熱炉の入り側にフレーム噴流加熱部を備えるものとする。上記直火式合金化炉においては、直火式加熱炉とフレーム噴流加熱部の境界部に上昇気流阻止部を設けることが好ましく、フレーム噴流加熱部のバーナは鋼板の厚さに応じて入熱量を変更できるものであることが好ましい。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直火式加熱炉の入り側にフレーム噴流加熱部を備えることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉。
【請求項２】
直火式加熱炉とフレーム噴流加熱部の境界部に上昇気流阻止部を設けたことを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉。
【請求項３】
バーナは鋼板の厚さに応じて入熱量を変更できるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融亜鉛めっきされた鋼板（鋼帯）を再加熱して合金化亜鉛めっき鋼板（ガルバニール鋼板）とする溶融亜鉛めっき鋼板の合金化炉、特に直火式加熱炉を用いる直火式合金化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板に所定厚みの亜鉛層を溶融めっきにより付着させたものであるが、その加工性を向上させるため、合金化溶融めっき鋼板（ガルバニール鋼板ともいう）とする処理が行われる。この処理は、溶融亜鉛槽から引き上げられためっき鋼板を再加熱することによって行われ、これにより溶融亜鉛めっき層（η相と呼ばれる）には鉄が拡散して主としてδ相からなるものとなり、加工性が改善される。
【０００３】
この処理に当たっては、合金化処理された表層中に加工性の悪いΓ相やプレス摺動性を害するζ相が極力存在しないようにしなければならない。なかでも、ζ相の存在量の低減は重要である。このζ相は合金化処理開始直後の鋼板の昇温速度に依存し、それが高いほどζ相の量が低下することが知られており、一般に１５℃／ｓ以上の昇温速度が必要とされている。
【０００４】
合金化炉は溶融亜鉛めっき鋼板を加熱・保持して溶融亜鉛めっき鋼板を合金化亜鉛めっき鋼板に改質する炉であり、直火式合金化炉、インダクションヒータ式合金化炉および直火式合金化炉の前段にインダクションヒータを備えたものが知られている。上記方式のうち、直火式合金化炉は他の方式に比べて設備費が少なくてすむという利点を有しており広く利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、直火式合金化炉に用いる加熱炉は、短フレームの直火ガスバーナにより炉壁を加熱し、その輻射熱により鋼板を加熱する形式のいわゆる直火式加熱炉であり、図７に示すような板厚に対する昇温特性をもっている（合金化炉侵入温度４２０℃の場合）。そのため、先に述べた１５℃／ｓの昇温速度を得ようとすれば、炉温が１１００℃のときには板厚は０．７ｍｍ以下に制限される。炉温を１１５０℃とすればより板厚の大きい鋼板でも昇温速度を１５℃／ｓ以上とし得るが、それでも板厚は０．８５ｍｍ以下に制限される。より炉温を高くすることも考えられるが、炉材耐火物の耐熱上限があり、設備費の高騰を招く。
【０００６】
本発明はこのような短フレームの直火ガスバーナを用いる直火式合金化炉にかかる上記の問題点を解決することを目的とし、十分な昇温速度を有し、したがって大きな処理能力を有しながら設備費が少なくてすむ直火式合金化炉を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉は、直火式加熱炉の入り側にフレーム噴流加熱部を備える。上記直火式合金化炉においては、直火式加熱炉とフレーム噴流加熱部の境界部に上昇気流阻止部を設けることが好ましく、フレーム噴流加熱部のバーナは鋼板の厚さに応じて入熱量を変更できるものであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の適用される合金化亜鉛めっき鋼板製造設備は、図１に示すように、鋼板Ｓを加熱・焼鈍する焼鈍炉（図示しない）、スナウト１、溶融亜鉛めっき槽２、ガスワイパー４、合金化炉５を有している。鋼板Ｓは焼鈍炉からスナウト１を経て溶融亜鉛めっき槽２内に導かれ溶融亜鉛３を付着させた状態で引き上げられ、ガスワイパー４によって所定目付け量に調整され、合金化炉５によって再加熱されて所望の合金化処理が行われて合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｇとされる。
【０００９】
本発明における合金化炉５は、全体として直火式合金化炉として構成されており、その主要部分は直火式加熱炉１０である。この直火式加熱炉１０は、例えば図２に示すように、短フレーム１３を生ずるように可燃ガスおよび空気の供給がなされる直火ガスバーナ１１を備え、炉壁１２が雰囲気ガスにより加熱され、炉壁１２からの輻射熱により鋼板Ｇが加熱される形式の炉である。この形式の炉では、短フレーム１３は直接鋼板Ｇに衝突しない。
【００１０】
本発明にかかる合金化炉５は、直火式加熱炉１０の入り側にフレーム噴流が鋼板に衝突するバーナを有するフレーム噴流加熱部２０を備える。このフレーム噴流加熱部２０は、図３に示すように直火式加熱炉１０の下方に炉壁１２を共有して設けられ、炉壁を貫いて高速フレームバーナ２１が備えられている。
【００１１】
この高速フレームバーナ２１は、図４に示すように、高速フレームバーナ２１の本体２２が燃料ガス導入管４１を取り囲み、かつ、空気を導入する管をなす構成になっている。バーナ燃焼管４２は空気吐出口４４および燃料ガス吐出口４３を有し、バーナ燃焼口４２が合金化溶融亜鉛めっき鋼板（あるいは合金化途上にある溶融亜鉛めっき鋼板、以下単に「合金化亜鉛めっき鋼板」という）Ｇに相対する面にて空気及び燃料ガスは会合してフレーム噴流を起こすようになっており、長くかつ噴流速度の大きいフレーム噴流２３が生ずるものである。このフレーム噴流はめっき鋼板に直接衝突する。これにより、めっき鋼板Ｇはフレーム噴流２３により直接加熱される。
【００１２】
このようなフレーム噴流加熱部２０を備える直火式合金化炉は、従来の直火式加熱炉のみから構成されている合金化炉の下方部分の直火ガスバーナの下方部分を高速フレームバーナに置き換えることによって実現するすることができる。これにより既存の直火式合金化炉の長さに変更を加えることなく、バーナの一部取替えのみで本発明の直火式合金化炉に改造することができる。
【００１３】
上記のように合金化炉５を、直火式加熱炉１０の入り側にフレーム噴流が鋼板に衝突するバーナを有するフレーム噴流加熱部２０を備えたものとすることにより、従来の直火式加熱炉のみから構成されている合金化炉の操業時問題であった炉下部からの大量の空気の吸い込みによる炉温の低下を防止することができ、それにより溶融亜鉛めっき鋼板を急速に、具体的には１５℃／ｓ以上で加熱することが可能になる。
【００１４】
図５は、通板速度：６０ｍ／ｍｉｎ、板厚：１．５ｍｍの条件で、本発明にしたがい直火式加熱炉１０の入り側にフレーム噴流が鋼板に衝突する高速フレームバーナを取りつけて操業したとき、その下方から吹き上がる上昇気流の速度と鋼板の昇温速度の関係を示すグラフである。図５から分かるように、昇温速度を高く保つためには直火式加熱炉１０の下部から吹きあがる上昇気流の速度を抑制すればよい。
【００１５】
かかる上昇気流の速度を抑制するためには、図３に示すように、直火式加熱炉１０とフレーム噴流加熱部２０の境界部に上昇気流阻止部３０を設ければよい。この上昇気流阻止部３０は、炉壁１２から突き出した耐火物製の邪魔板３１として構成すればよい。その開口部の幅ａの大きさを狭めれば、上昇気流速度を十分抑制することができる。
【００１６】
上記発明にしたがい、鋼板の昇温速度を十分（具体的には１５℃／ｓ以上）大きくして操業するためには、フレーム噴流加熱部２０の入熱量を直火式加熱炉１０の入熱量に対して大きくするのがよい。例えば、フレーム噴流の衝突による鋼板への入熱量を合金化炉全体での鋼板への全入熱量の５０％を超えるようにするのがよい。
【００１７】
さらに、フレーム噴流加熱部２０の入熱量を鋼板の厚さに応じて変更できるようにすることもできる。これににより、板厚が変動しても適正な昇温速度、加熱温度を確保することができ、ガルバニール鋼板をやけむらなく製造することが可能になる。
【００１８】
これらの手段を講じることにより、鋼板の昇温速度１５℃／ｓ以上を確保でき、それによってガルバニール鋼板表層のζ相の量を十分低下させることができることができ、極低ζ相のガルバニール鋼板の製造が可能になる。
【００１９】
図６は、先行鋼板の板厚を０．６ｍｍ、後行鋼板の板厚を１．２ｍｍとし、これを溶接により接続して連続的に溶融亜鉛めっき及び合金化処理を行ったときの操業データを経過時間にしたがって示したグラフである。ここに示すように、鋼板板厚の切り替え点（時間０で示される）においてフレーム噴流加熱部の備えた高速フレームバーへの燃焼ガス投入量を鋼板板厚に応じて増加することにより、合金化炉出側板温、合金化度をほぼ一定に維持できるようになった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により直火式合金化炉の昇温速度を高めることができ、極低ζ相の溶融亜鉛合金化めっき鋼板の製造が可能になる。また、板厚の異なる鋼板を接続して連続的にめっきし、合金化処理を行う際にもやけむら等の発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される合金化亜鉛めっき鋼板製造設備の概略構成図である。
【図２】直火式合金化炉の構造説明図である。
【図３】本発明を適用した溶融亜鉛めっき鋼板の直火式合金化炉の模式的説明図である。
【図４】本発明において利用する高速フレームバーナの構造説明図である。
【図５】本発明にしたがい直火式加熱炉の入り側にフレーム噴流が鋼板に衝突する高速フレームバーナを取りつけて操業したとき、その下方から吹き上がる上昇気流の速度と鋼板の昇温速度の関係を示すグラフである。
【図６】板厚の異なる鋼板を溶接により接続して連続的に溶融亜鉛めっき及び合金化処理を行ったときの操業データを経過時間にしたがって示したグラフである。
【図７】直火式合金化炉の昇温特性を示す線図である。
【符号の説明】
１：スナウト
２：溶融亜鉛鍍金槽
３：溶融亜鉛浴
４：ガスワイパー
５：直火式合金化炉
１０：直火式加熱炉
１１：直火ガスバーナ
１２：炉壁
１３：短フレーム
２０：フレーム噴流加熱部
２１：高速フレームバーナ
２２：本体
２３：フレーム噴流
３０：上昇気流阻止部
３１：邪魔板
４１：燃料ガス導入管
４２：バーナ燃焼管口
４３：燃料ガス吐出口
４４：空気吐出口
Ｓ：鋼板
Ｇ：合金化溶融亜鉛めっき鋼板
【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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