(57)【要約】【課題】   複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおいて、焼鈍後に化成処理、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理を施す鋼板を焼鈍する際に、鋼板表面に軽微な酸化が発生することを適切に抑え、化成不良が発生しない鋼板を安定して製造することのできる冷延鋼板の製造方法を提供する、および化成処理性に優れた冷延鋼板を提供する。【解決手段】    複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおける冷延鋼板の製造方法において、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を焼鈍する際には、前記鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他のバーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおける冷延鋼板の製造方法において、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を焼鈍する際には、前記鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他のバーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】
連続焼鈍ラインの均熱炉内の露点を−２５℃以下とすることを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項３】
連続焼鈍ラインの均熱炉内の露点が−２５℃を超えるときは、焼鈍後に化成処理を施す鋼板の通板を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項４】
焼鈍後に鋼板に施す化成処理は、リン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法により製造された冷延鋼板であって、該冷延鋼板のτ値が１５０秒以下であることを特徴とする化成処理用の冷延鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続焼鈍ラインでの鋼板の加熱方法として直火加熱方式を用いて焼鈍を行うときの、冷延鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼板の連続焼鈍、連続熱処理等における連続加熱には、鋼板の進行方向に沿ってバーナー等の加熱手段が配列された連続加熱炉が用いられる。このような連続加熱炉は、通常、鋼板温度を上昇させる加熱炉と均一化させる均熱炉とから構成されている。この加熱炉には、近年、伝熱効率の高い直火加熱方式が採用されるようになってきている。また、均熱炉には、通常ラジアントチューブでの輻射熱による間接加熱方式が採用されている。
【０００３】
前者の直火加熱方式は、鋼板温度制御におけるフレキシビリティーに優れていることが特徴である。しかしながら、直火加熱方式は火炎を直接鋼板に照射させるため、火炎周辺の雰囲気により鋼板表面に酸化が発生しやすく、鋼板表面に酸化膜が生じることがある。この酸化膜が存在すると、例えば、炉内の鋼板搬送用の炉内ロールの表面に異物が堆積し、その結果、鋼板表面に押し疵等の表面欠陥であるロールピックアップが発生するなどの問題が生じることが知られている。
【０００４】
そこで、このような鋼板表面の酸化膜の生成を抑制する方法として、従来から直火炉バーナーの空気比の調整を行っていた。
【０００５】
例えば、直火加熱方式による鋼板の連続加熱方法において、加熱された鋼板の表面の放射率を測定し、次いでこの測定された放射率に基づき空気比を設定し、この設定された空気比により直火加熱炉のバーナの燃焼制御を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−１７６６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷延鋼板の中には、焼鈍後に化成処理を施すものがあるが、このような化成処理、特にリン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理の化成処理は鋼板表面の変化に敏感に反応するため、表面に酸化が発生した鋼板を用いると、たとえその酸化が軽微なものであっても、化成ムラが発生しやすい。したがって、直火加熱炉を有する焼鈍炉を用いて冷延鋼板を製造する場合、その鋼板表面に酸化膜が生成されやすいため、その後に化成処理を施す際に化成ムラが発生して問題となっていた。
【０００７】
そこで、このような直火加熱炉における酸化の発生を抑制するため、本発明者等は、特許文献１に従って、空気比を設定し、この設定された空気比により直火加熱炉のバーナの燃焼制御を行ったが、特に焼鈍後にリン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理の化成処理を施す鋼板に対しては、完全な解決には至らず突発的な化成不良が散発した。
【０００８】
本発明者等は、化成不良が発生するメカニズムは上述したように鋼板表面の軽微な酸化が原因であることはわかっていたが、この化成不良を燃焼中の空気比の調整によっても解決できない原因について種々検討を重ねた。その結果、まず酸化の発生する原因について以下の２つを考えた。すなわち、
（１）直火加熱炉の燃焼バーナーの点火および消火による空気比の変動
（２）焼鈍炉内の雰囲気（露点）
まず、（１）の直火加熱炉の燃焼バーナーの点火および消火の影響であるが、通常の直火加熱炉は燃焼バーナーを複数個所有しており、鋼板の加熱温度に応じて燃焼バーナーを点火または消火させる。直火加熱炉の燃焼バーナーはガスと空気とを一定の空気比に混合させて点火、燃焼させるものであり、その空気比は１とするのが理想的である。ところが、点火または消火のような非定常な状況下では、点火または消火によるガスおよび空気の圧力変化が生じることで燃焼バーナーの空気比が不安定となり、結果的に空気比が理論値の１から上下にばらつく現象が発生する。例えば空気比が１以上（エアーリッチ）では、燃焼場周辺の遊離酸素イオンにより鋼板は酸化される。逆に空気比が１以下（ガスリッチ）の場合においても、燃焼場周辺のＣＯ2の解離現象により発生した酸素イオンにより鋼板が酸化される。
【０００９】
次に（２）の焼鈍炉内の雰囲気であるが、これは露点が重要となる。露点とは気体中の水蒸気の含有比率を示す指標である。焼鈍炉内の露点が高い場合、雰囲気中の水蒸気含有率が高くなり、結果的に水分であるH2Oから解離した酸素イオンにより、鋼板表面を酸化させる恐れがある。
【００１０】
上記の要因により、鋼板表面に軽微な酸化が発生するため、燃焼中の空気比の調整によっても化成不良を解決できないことがわかった。
【００１１】
したがって本発明の目的は、複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおいて、焼鈍後に化成処理、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理を施す鋼板を焼鈍する際に、鋼板表面に軽微な酸化が発生することを適切に抑え、化成不良が発生しない鋼板を安定して製造することのできる冷延鋼板の製造方法を提供すること、および化成処理性に優れた冷延鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、前述したように、リン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理の化成処理を施す際の化成処理ムラの発生原因として、直火加熱炉における燃焼バーナーの点火および消化の影響や、焼鈍炉内の露点の影響を見出した。
【００１３】
さらに本発明者等は、このような酸化と化成処理性の関係を調査した結果、酸化によって発生する酸化膜の膜厚が重要な因子である事に注目し、この酸化膜の程度をτ値に置き換えることで、化成処理性との相関を見出した。
【００１４】
ここで、τ値とは酸化膜厚に相関を持つ値であり、酸化膜厚を、塩酸‐ホウ酸ナトリウム（ｐＨ６．６５）溶液中で酸化膜を溶解させる際に要する時間の関数に変換した値である。酸化膜の溶解時間は、電位差計で測定する。
【００１５】
τ値が高い、つまり酸化膜厚が厚ければ化成不良が発生しやすく、τ値が低い、つまり酸化膜厚が薄ければ化成処理性は良好な結果を得た。
【００１６】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
【００１７】
（１）複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおける冷延鋼板の製造方法において、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を焼鈍する際には、前記鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他のバーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
【００１８】
（２）連続焼鈍ラインの均熱炉内の露点を−２５℃以下とすることを特徴とする上記（１）に記載の冷延鋼板の製造方法。
【００１９】
（３）連続焼鈍ラインの均熱炉内の露点が−２５℃を超えるときは、焼鈍後に化成処理を施す鋼板の通板を行わないことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の冷延鋼板の製造方法。
【００２０】
（４）焼鈍後に鋼板に施す化成処理は、リン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
【００２１】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法により製造された冷延鋼板であって、該冷延鋼板のτ値が１５０秒以下であることを特徴とする化成処理用の冷延鋼板。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、冷延鋼板表面に軽微な酸化が発生することを抑えることができて、焼鈍後に化成処理、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理を施す鋼板に対しても化成不良がなくなり、製品の品質や歩留まりを向上させることができる。また、本発明の冷延鋼板は化成処理、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理を施す際にも良好な鋼板表面性状を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の冷延鋼板の製造方法の実施に供する連続焼鈍ラインの説明図である。
図１に示す連続焼鈍ラインは、燃焼バーナー５により直火加熱を行うための直火加熱炉１と、直火加熱炉１の排ガスを利用して鋼板を予熱する予熱炉２と、ラジアントチューブによる輻射熱により鋼板を均熱するための均熱炉３とを備えている。
【００２４】
前記燃焼バーナー５は、本実施形態では鋼板の進行方向に配置された表裏８対のゾーンの中に複数設置され、これらのゾーンは直火加熱炉１の中で鋼板の立ち上がり方向に４対、鋼板の下り方向に４対あって、各ゾーン内の複数の燃焼バーナーによって鋼板の表裏面を直火加熱する。燃料は、製鉄所において通常使用されているＣＯＧ（コークス炉ガス）を用いているが、これに限らず他のガスでもよい。
【００２５】
次に、上記実施形態の連続焼鈍ラインでの鋼板の流れを説明する。
【００２６】
圧延後の鋼板は図の矢印の方向に進行していくが、まず予熱炉２で予熱され、その後に直火加熱炉１で急速加熱される。直火加熱炉１には８対のゾーンがあり、それぞれのゾーンには複数の燃焼バーナー５が設置されているが、鋼板の加熱温度により燃焼バーナー炎は制御される。また、低温加熱材の様な、加熱量に対して８対のゾーンを必要としない操業時には、不要なバーナー炎は消火される。反対に、低温加熱材から高温加熱材への材料変更時や薄物材から厚物材への材料変更時においては、必要加熱量に応じて消火されていた燃焼バーナーは点火される。このような操業で直火加熱炉は鋼板の加熱に必要な熱源を制御している。ただし、本実施形態では燃焼バーナーの点火および消火は、ゾーン毎に行なわれる。
【００２７】
十分に加熱された鋼板は、均熱炉で均熱され、冷却作業がなされる。
【００２８】
本発明では、複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインにおける冷延鋼板の製造方法において、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を加熱する際には、鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他の燃焼バーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱する。
【００２９】
図２は、直火加熱炉における燃焼バーナーの使用条件を変えて製造された冷延鋼板のτ値を測定した結果の一例である。
【００３０】
図２において、本発明例とは、鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他のバーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱した製造方法の場合である。この本発明例では、τ値は約１５０秒以下の範囲内となった。一方、比較例とは、鋼板が直火加熱炉を通板中に燃焼バーナーの点火および消火を行って鋼板を加熱した製造方法の場合である。この比較例ではτ値は約１５０秒を超えた。すなわち、本発明例と比較例ではτ値に明確な差があらわれ、燃焼バーナーの点火および消火を行うことにより酸化膜厚が厚くなったことがわかる。
【００３１】
また、これらの鋼板に対してリン酸亜鉛処理の化成処理を行い、化成処理後の鋼板表面性状を目視検査にて評価を行ったところ、本発明例では良好な表面性状が得られたが、比較例では化成不良が発生した。
【００３２】
このように、本発明では、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を加熱する際には、鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他の燃焼バーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱することにより、鋼板表面に酸化が発生することを抑え、化成不良を防止することができる。
【００３３】
次に、図３は、図２に示した本発明例のデータを、均熱炉内の露点とτ値との関係により整理したものである。さらに、図３では、リン酸亜鉛処理の化成処理を行った後の鋼板表面性状の目視検査結果を同時に示しており、●は表面性状が良好なもの、○は表面性状が特に良好なものである。図３より、均熱炉の露点が−２５℃を超えて製造された冷延鋼板の化成処理後の表面性状は良好であり、均熱炉内の露点が−２５℃以下で製造された冷延鋼板の化成処理後の表面性状は特に良好であったことがわかる。そして、表面性状が良好であった露点が−２５℃を超えて製造された冷延鋼板のτ値は７５秒よりも大きく、表面性状が特に良好であった露点が−２５℃以下で製造された冷延鋼板のτ値は７５秒以下の範囲内であることがわかる。すなわち、均熱炉内の露点を低く抑えることにより、鋼板表面に酸化が発生することを抑えることができる。
【００３４】
したがって、本発明では、鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他のバーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱することに加えて、連続焼鈍ラインの均熱炉内の露点を−２５℃以下とすることがより好ましい。このような製造方法によれば、鋼板表面に軽微な酸化が発生することをも抑制することができ、化成処理を行う際に、特に良好な鋼板表面性状を得ることができる。
【００３５】
さらに、通常の均熱炉内の露点は−４０℃程度で保持されているが、均熱炉の気密性が低下した場合や焼鈍炉の立上げ直後の露点は、空気中の水分が炉内へ混入するために−２５℃を超えて悪化してしまう場合がある。したがって、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を焼鈍する際には、均熱炉内の露点は−２５℃以下で管理するとともに、露点が−２５℃より高い場合においては、該当材の通板は中止することが好ましい。このような場合は、露点を−２５℃以下にするために、炉の気密性の維持や炉内の雰囲気ガスの積極的な入替えを行うことで露点の安定化を図り、露点が−２５℃以下となった後に該当材の通板を行えばよい。
【００３６】
以上の説明で示したように、本発明は、鋼板に施す化成処理について特に限定するものではなく、任意の化成処理を施す冷延鋼板の製造に適用することができるが、化成不良が発生しやすいリン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理の化成処理を施す冷延鋼板の製造において、特に効果を発揮する。
【００３７】
なお、以上の説明でも述べたように、本発明の冷延鋼板の製造方法により製造された冷延鋼板は、表面の酸化膜厚が薄く、化成処理、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理を施した際の表面性状に優れる。すなわち、本発明の冷延鋼板の製造方法により製造された化成処理用、特にリン酸亜鉛処理やリン酸鉄処理の化成処理用の冷延鋼板は、τ値が１５０秒以下、さらに好ましくは７５秒以下であり、前記の化成処理性に優れるものである。
【実施例１】
【００３８】
図１に示した複数の燃焼バーナーの直火加熱で鋼板を加熱する直火加熱炉を有する連続焼鈍ラインを用いて、長期間に亘って冷延鋼板を製造した。なお、焼鈍後に化成処理を施す鋼板を焼鈍する際には、当該鋼板が直火加熱炉を通板中は一定数の燃焼バーナーのみ燃焼させ、他の燃焼バーナーの点火および消火を行わないようにして鋼板を加熱するとともに、均熱炉内の露点は−２５℃以下に管理した。
【００３９】
その結果、当該化成処理用の鋼板のτ値は全て７５秒以下となり、さらに当該化成処理用の鋼板にリン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理の化成処理を施した後の表面性状を目視検査にて評価したところ、全て良好な表面性状が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の冷延鋼板の製造方法の実施に供する連続焼鈍ラインの説明図
【図２】直火加熱炉における燃焼バーナーの使用条件を変えて製造された冷延鋼板のτ値を測定した結果の一例を示すグラフ
【図３】図２に示す本発明例の場合を、露点とτ値との関係により整理したグラフ
【符号の説明】
【００４１】
１    直火加熱炉
２    予熱炉
３    均熱炉
４    鋼板
５    燃焼バーナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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