溶融亜鉛めっき設備
【課題】酸化領域での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）を短時間でし得て容易に鋼種変更ができる溶融亜鉛めっき設備を提供する。
【解決手段】(1) 鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉１の内部、又は、２の炉の内部に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備、(2) 前記設備において酸化帯で火炎を照射するためのバーナ３を複数列配置するもの、(3) 前記バーナ３の先端と鋼板２との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈであるもの、(5) 前記バーナの幅をＷとしたときに、Ｌ＜２Ｗであるもの。
【解決手段】(1) 鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉１の内部、又は、２の炉の内部に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備、(2) 前記設備において酸化帯で火炎を照射するためのバーナ３を複数列配置するもの、(3) 前記バーナ３の先端と鋼板２との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈであるもの、(5) 前記バーナの幅をＷとしたときに、Ｌ＜２Ｗであるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき設備に関する技術分野に属するものであり、特には、鉄よりも酸化しやすい元素（例えば、Si、Mn）を含有する鋼板を、酸化還元法によりめっき性を向上させた後、溶融亜鉛めっきする際に用いる溶融亜鉛めっき設備に関する技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
Feよりも酸化しやすい元素（以下、易酸化元素ともいう）を含有する鋼板は、易酸化元素の含有量が多いとめっき前の焼鈍過程（還元炉）において鋼板表面に易酸化元素が濃化し、溶融亜鉛との濡れ性が悪くなるため、不めっきが発生する問題がある。
【０００３】
このような易酸化元素を含有する鋼板（以下、易酸化元素含有鋼板ともいう）に関する不めっき発生の防止対策として、無酸化炉において鋼板表面に400 〜10000 Åの厚膜の酸化皮膜を形成した後、還元炉で焼鈍する酸化還元法が提案されている（例えば、特開昭55-122865 号公報参照）。即ち、無酸化炉を酸化条件（酸化雰囲気）で用い、この炉において鋼板表面に厚膜の酸化皮膜を形成した後、還元炉で前記酸化鉄膜を還元し、しかる後、溶融亜鉛めっきをするという溶融亜鉛めっき方法（以下、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法ともいう）が提案されている。
【特許文献１】特開昭５５−１２２８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の一般鋼板の場合、無酸化炉で焼鈍した後、還元炉で焼鈍し、しかる後、溶融亜鉛めっきをして溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。この溶融亜鉛めっき鋼板の製造に続いて、易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっきをする場合、無酸化炉を無酸化雰囲気から酸化雰囲気に変更する必要があり、この雰囲気ガスの交換に時間がかかる。
【０００５】
易酸化元素含有鋼板について溶融亜鉛めっき鋼板を製造した後、続いて通常の一般鋼板について溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、無酸化炉を酸化雰囲気から無酸化雰囲気に変更する必要があり、この雰囲気ガスの交換に時間がかかる。
【０００６】
このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を変更するのは大変であり、容易に鋼種変更ができないという問題点がある。なお、この鋼種変更とは、通常の一般鋼板から易酸化元素含有鋼板への変更や、易酸化元素含有鋼板から通常の一般鋼板への変更のことである。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、酸化領域での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）を短時間ですることができて容易に鋼種変更ができる溶融亜鉛めっき設備を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。
【０００９】
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、溶融亜鉛めっき設備に係わり、これは請求項１〜４記載の溶融亜鉛めっき設備（第１〜４発明に係る溶融亜鉛めっき設備）であり、それは次のような構成としたものである。
【００１０】
即ち、請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備は、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備である〔第１発明〕。
【００１１】
請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置する請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第２発明〕。
【００１２】
請求項３記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈである請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第３発明〕。請求項４記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗである請求項２または３記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第４発明〕。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）を短時間ですることができて容易に鋼種変更ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板（易酸化元素含有鋼板）を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備としている。
【００１５】
この溶融亜鉛めっき設備によれば、易酸化元素含有鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをすることができる。つまり、易酸化元素含有鋼板を、酸化還元法によりめっき性を向上させた後、溶融亜鉛めっきすることができる。
【００１６】
このとき、火炎照射手段が単数の場合は火炎部が酸化雰囲気となって酸化帯となり、火炎照射手段が複数の場合は火炎部および火炎同士の間の領域が酸化雰囲気となって酸化帯となる。
【００１７】
上記酸化帯の領域の容積は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉（酸化雰囲気で用いる）の容積よりも遙かに小さくなる。即ち、酸化帯では鋼板を徐々に酸化するとよくなく、急速酸化して酸化膜を急速に生成することが好ましい（特願2004-369311 ）ので、酸化帯の長さ（鋼板走行方向での長さ）は短くてよく、むしろ短い方が好ましく、そして、無酸化で昇温後、酸化させると急速酸化出来て、上記酸化帯の長さは短くすることができることから、上記酸化帯の領域の容積は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉（酸化雰囲気で用いる）の容積よりも遙かに小さくなる。また、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備においては、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されているので、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での炉の場合よりも炉間の中間帯の数が少なく、その分、炉内体積も小さい。
【００１８】
上記易酸化元素含有鋼板についての溶融亜鉛めっきをした後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、酸化帯での火炎の照射を停止する。そうすると、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉を酸化雰囲気から無酸化雰囲気に変更する場合よりも、極めて速く、酸化帯の雰囲気が変わる。即ち、この酸化帯の領域の容積は前述のように小さいので、この酸化帯での火炎の照射を停止すると、極めて速く、この酸化帯は酸化雰囲気ではなくなり、非酸化雰囲気（無酸化雰囲気もしくは還元ガスが混ざった無酸化雰囲気）となる。このとき、無酸化帯では無酸化雰囲気に維持される。
【００１９】
従って、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきが終了した後、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて速く、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきを開始することができる。
【００２０】
この通常の一般鋼板についての溶融亜鉛めっきをした後、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、酸化帯での火炎の照射を開始する。そうすると、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉を無酸化雰囲気から酸化雰囲気に変更する場合よりも極めて速く、酸化帯の雰囲気が変わる。即ち、この酸化帯の容積は前述のように小さいので、火炎の照射を開始すると、極めて速く、この酸化帯の雰囲気は酸化雰囲気となる。このとき、無酸化帯では無酸化雰囲気に維持される。
【００２１】
従って、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきが終了した後、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて速く、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきを開始することができる。
【００２２】
以上よりわかるように、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、容易に鋼種変更ができるようになる。即ち、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるようになる。
【００２３】
なお、従来の溶融亜鉛めっき設備の焼鈍ラインは、無酸化炉、還元炉をこの順に有し、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法は、前述のように、この無酸化炉を酸化雰囲気で用いるが、このような従来の溶融亜鉛めっき設備では、前述のように、炉内雰囲気の変更に時間がかかるため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を変更するのは大変であり、容易に鋼種変更ができない。この対策として、酸化炉を追加し、溶融亜鉛めっき設備の焼鈍ラインに無酸化炉、酸化炉、還元炉をこの順に有するようにすることが考えられる。このようにすると、上記従来の溶融亜鉛めっき設備の場合よりは、雰囲気ガスの変更を短時間ですることができ、容易に鋼種変更ができるようになると考えられる。しかしながら、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板が易酸化元素を含有する鋼板の場合、無酸化炉と酸化炉との間の中間帯には酸化性のガスが流れ、鋼板が徐々に酸化して鋼板の急速酸化ができ難くなり、ひいては溶融亜鉛との濡れ性が低下して良好な溶融亜鉛めっきをすることができ難くなるのではないかという懸念がある。また、各炉間には中間帯があり、その分、炉内体積が大きくなる。
【００２４】
無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されていると、上記のような懸念がある。
【００２５】
そこで、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることとしている。ここで、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されていることとは、無酸化帯、酸化帯、還元帯の全てが一つの炉の内部に形成されていることをいう。無酸化帯、酸化帯、還元帯が２の炉内に形成されていることとは、無酸化帯、酸化帯、還元帯の中、無酸化帯あるいは無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、残りの帯（酸化帯および還元帯、あるいは、還元帯）が他の一つの炉の内部に形成されていることをいう。この無酸化帯あるいは無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、残りの帯が他の一つの炉の内部に形成されていることとは、無酸化帯が一つの炉の内部に形成され、酸化帯および還元帯が他の一つの炉の内部に形成されていることや、無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、還元帯が他の一つの炉の内部に形成されていることをいう。
【００２６】
上記のように無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されている場合、前述の無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されている場合と比較すると、中間帯が少ない分、炉内体積が小さくなる。この中、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されている場合は、中間帯がないので、前述の無酸化炉と酸化炉との間の中間帯の存在による鋼板の急速酸化ができ難くなるのではないかという懸念がない利点もある。
【００２７】
無酸化帯、酸化帯、還元帯が２の炉内に形成されている場合において、無酸化帯と酸化帯が一つの炉の内部に形成され、還元帯が他の一つの炉の内部に形成されている場合も、前述の無酸化炉と酸化炉との間の中間帯の存在による鋼板の急速酸化ができ難くなるのではないかという懸念がない利点がある。この点では、無酸化帯が一つの炉の内部に形成され、酸化帯と還元帯が一つの炉の内部に形成されている場合よりも、好ましい。炉内体積の点も考慮すると、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されている場合が最も好ましい。
【００２８】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されている。このように１または２の炉内に無酸化帯、酸化帯、還元帯を形成するには、酸化帯で火炎を照射すればよい。より具体的には、例えば、酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置することにより、実現することができる〔第２発明〕。即ち、無酸化帯では空気比１未満で燃焼させ、かつ、還元帯に還元ガスを導入すると共に、このバーナを点火して鋼板に向けて火炎を照射すると、空気比１未満で燃焼した領域は無酸化雰囲気となって無酸化帯が形成され、火炎部および火炎同士の間の領域は酸化雰囲気となって酸化帯が形成され、還元ガスが導入された領域は還元雰囲気となって還元帯が形成される。バーナ配置は単数列でもよく、この場合は火炎部が酸化雰囲気となって酸化帯となる。
【００２９】
酸化帯で火炎を照射するためのバーナを配置した場合、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、バーナを点火して酸化帯で火炎を照射する。通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、バーナを停止（消火）して酸化帯での火炎の照射を停止する。
【００３０】
上記バーナとしてスリットバーナなどを複数列設置する場合、各々の火炎が重なるように配置すると、火炎の影響により局所的に鋼板の酸化速度が効果的に上昇するため、急速酸化ができて酸化膜成長速度が高くなり、ひいては溶融亜鉛との濡れ性が向上して良好な溶融亜鉛めっきをすることができる。
【００３１】
１本のバーナでも局所的な酸化雰囲気は確保できるが、そのバーナ火炎の幅が狭い場合は酸化速度が低い。そこで、平面バーナのような幅の広い火炎を照射するバーナを用いることも考えられるが、この場合には火炎を鋼板に確実に照射するための長炎化が難しく、鋼板の酸化が困難である。
【００３２】
バーナを複数列配置し、各々の火炎が重なる程度に配置すると、バーナ間が酸化帯になり、特に急速酸化ができて酸化膜成長速度が高くなる。このような配置の場合、バーナ間の間隔は小さく、酸化領域の容積は小さいので、雰囲気の置換（変更）がより速く、このため、より短い時間で鋼種切替（変更）が可能である。
【００３３】
酸化帯にバーナを複数列設置した場合、そのバーナの空気比は例えば1.0 以上とする。この場合、各々のバーナ噴流は鋼板に噴射されてからバーナノズルのほうに再循環しながらバーナサイドに流れていくため、バーナ間の鋼板近傍には残存酸素があり、酸化雰囲気が確保される。
【００３４】
酸化帯の後には還元帯があり、この還元帯の雰囲気ガスは酸化帯に流入してくるため、バーナの配置により、鋼板近傍の雰囲気が一部還元雰囲気になる。
【００３５】
バーナ間隔（バーナ同士の間の距離）が大きすぎる場合、それぞれのバーナ噴流が鋼板に衝突した後、バーナ噴流同士が十分に衝突せずにバーナ噴流が炉サイドに流れていくため、炉サイドの排ガス流路から還元性のガスがバーナ間に流れ込み、鋼板表面が還元される可能性が懸念される。
【００３６】
酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈとなるようにした場合は、上記のような可能性を確実に解消することができる〔第３発明〕。即ち、Ｌ＜10ｈとなるようにした場合、バーナ噴流は鋼板の通板方向に片側で５倍程度は十分速度がありバーナ噴流同士が衝突しバーナサイドに均一に流れ出すため、バーナサイドを流れる還元炉からの還元ガスがバーナ間に巻き込まれないようにすることができ、ひいては鋼板表面の還元の可能性を確実に解消することができる。
【００３７】
また、バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗとなるようにした場合、上記のような可能性を確実に解消することができる〔第４発明〕。即ち、バーナ幅Ｗが広い場合は、相対的にバーナ間隔Ｌが長くても、上記の場合と同様にバーナ噴流間の雰囲気が確保しやすく、Ｌ＜２Ｗを満足する場合にはバーナサイドを流れる還元炉からの還元ガスがバーナ間に巻き込まれないようにすることができ、ひいては鋼板表面の還元の可能性を確実に解消することができる。
【００３８】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、前述のように、極めて短時間で雰囲気ガスの変更をすることができ、このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるようになる。この他に、次のような利点や効果がある。
【００３９】
即ち、前述の無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されている場合に比べると、中間帯の数が少ない（中間帯が無い場合もある）ために炉がコンパクトになる。中間帯には通常ロールがあるが、中間帯とともにロールの数を減らすことができる（ロールが無いようにすることもできる）ので、酸化鉄層がはがれ難くなり、良好な表面性状を確保しやすくなる。仕切り板や中間室がないため圧損が少なく、炉圧変動が少なくなる。中間帯がないため炉内ガス温度の降下がない。還元帯のガスが酸化帯に流れ、酸化帯のガスが無酸化帯に流れる場合に、中間帯の数が少ない（中間帯が無い場合もある）ため、ガスが中間帯で冷却されてから流れるというようなことが少なくなり、あるいは、なくなるので、炉温変動が生じ難く、炉温が一定になりやすい。
【実施例】
【００４０】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４１】
〔比較例１〕
比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備を図２に示す。この溶融亜鉛めっき設備は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法に適用されるものである。図２に示すように、この溶融亜鉛めっき設備は、焼鈍炉として予熱炉１２、無酸化炉１３および還元炉１５を有し、この還元炉１５に続いて冷却帯１６、スナウト１７、亜鉛めっき浴１８を有している。各炉の間にはスロート（中間帯）１９が設置されている。このスロート部および各炉内にはロール１１が配置されている。
【００４２】
上記溶融亜鉛めっき設備を用いて易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。易酸化元素含有鋼板としては、Ｃ：0.1 質量％、Si：1.8 質量％、Mn：1.5 質量％、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼成分を有する高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、無酸化炉１３（酸化雰囲気で用いる）で空気比1.0 以上で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。
【００４３】
かかる易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、無酸化炉１３を無酸化雰囲気に切り換え、この後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。通常の一般鋼板としては、Ｃ：0.1 質量％、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、無酸化炉１３（無酸化雰囲気）で空気比0.9 〜0.98で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、無酸化炉１３を無酸化雰囲気に切り換えるのに、数１０分間かかった。即ち、バーナの空気比変更後、雰囲気の置換後に無酸化加熱が出来るようになるため、これに数１０分かかった。
【００４４】
かかる通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、無酸化炉１３を酸化雰囲気に切り換えた。即ち、無酸化炉１３のバーナの空気比を0.9 〜0.98に切り換え、酸化雰囲気に変更した。この後、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。易酸化元素含有鋼板としては、前記易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきの場合と同様の高張力鋼板を用いた。鋼板２を走行させながら予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、無酸化炉１３（酸化雰囲気で用いる）で空気比1.0 以上で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。この後、鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、無酸化炉１３を酸化雰囲気に切り換えるのに、数１０分間かかった。即ち、バーナの空気比変更後、雰囲気の置換後に酸化出来るようになるので、これに数１０分かかった。
【００４５】
〔実施例１〕
図１に、本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す。この溶融亜鉛めっき設備は、比較例１の場合と同様の予熱炉１２を有し、この予熱炉に続いて図１に示すように、無酸化帯、酸化帯、還元帯を有する炉１を有し、この炉１に続いて比較例１の場合と同様の冷却帯１６、スナウト１７、亜鉛めっき浴１８を有している。予熱炉１２と炉１との間にはスロート（中間帯）が設置されている。このスロート部および炉１内にはロール１１が配置されている。
【００４６】
上記酸化帯には、図１に示すように、バーナ３を２列配置し、これを用いて鋼板２に向けて火炎４を照射することによってバーナ間（バーナ３同士の間）を酸化雰囲気６にすることができる。上記無酸化帯には無酸化バーナ１０が配置されており、ここに無酸化雰囲気５が形成される。上記還元帯にはラジアントチューブ８が設けられており、ここに還元ガスを導入することにより還元雰囲気７が形成される。かかる無酸化帯、酸化帯、還元帯が１つの炉１の内部に形成されている。
【００４７】
上記酸化帯の火炎の状態の一例を図３（側断面図）に示す。バーナ間距離（バーナ同士の間の距離）Ｌが小さい場合に、バーナ火炎の噴流４同士が重なることがわかる。また、バーナ先端と鋼板との間の距離ｈもバーナ火炎の噴流同士の重なりの有無や重なりの程度に関係することもわかる。なお、図３において２０はバーナ火炎の噴流４同士の重なり部を示すものである。
【００４８】
上記酸化帯の火炎の状態の一例を図４（正断面図）に示す。バーナの噴流４はバーナサイドの流路２１を通るため、バーナ間距離Ｌがバーナの幅Ｗに対して広い場合は、バーナサイドの流路から還元帯からの雰囲気ガスが鋼板表面に流れることがわかる。
【００４９】
上記溶融亜鉛めっき設備を用いて易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。上記溶融亜鉛めっき設備の酸化帯でのバーナ間距離Ｌ、バーナ３の先端と鋼板２との間の距離ｈ、バーナ３の幅Ｗについては、Ｌ＜10ｈおよびＬ＜２Ｗを満たすようにした。より具体的には、Ｌ＝９ｈ、Ｌ＝ 1.8Ｗとした。酸化帯でのバーナの空気比は1.0 以上とした。易酸化元素含有鋼板としては、比較例１の場合と同様の組成の高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で650 ℃まで加熱し、酸化帯（酸化雰囲気６中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。
【００５０】
かかる易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、酸化帯のバーナ３を停止（消火）して火炎４の照射を停止し、この酸化帯を非酸化雰囲気（無酸化雰囲気もしくは還元ガスが混ざった無酸化雰囲気）とし、この後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。通常の一般鋼板としては、比較例１の場合と同様の一般鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、酸化帯を非酸化雰囲気とするのに要した時間は極めて短時間（瞬時）であった。即ち、バーナを消火すると、瞬時に非酸化雰囲気になった。
【００５１】
かかる通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、酸化帯のバーナ３を点火して火炎４の照射を開始し、この酸化帯を酸化雰囲気６とし、この後、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。 酸化帯でのバーナの空気比は1.0 以上とした。易酸化元素含有鋼板としては、比較例１の場合と同様の組成の高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で650 ℃まで加熱し、酸化帯（酸化雰囲気６中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、酸化帯を酸化雰囲気６とするに要した時間は極めて短時間（瞬時）であった。即ち、バーナを点火すると同時に、瞬時に酸化が開始できた。
【００５２】
以上よりわかるように、本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備の場合は、比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備の場合に比較し、極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、容易に鋼種変更ができる。
【００５３】
なお、上記実施例１においてはバーナ３を２列配置し、このバーナ３の火炎４を鋼板２に向けて照射することによってバーナ間を酸化雰囲気６にし、酸化帯を形成したが、このバーナに代えて酸素濃度や水蒸気濃度を調整した噴流（火炎）を鋼板に対して照射する手段を用いることができ、この場合、噴流（火炎）同士の間を酸化雰囲気にし、酸化帯を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるので、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種が度々変更する場合に特に好適に用いることができて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す模式図である。
【図２】比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備での酸化帯の側断面図であって、この酸化帯での火炎の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備での酸化帯の正断面図であって、この酸化帯での火炎の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１--炉、２--鋼板、３--バーナ、４--火炎、 ５--無酸化雰囲気、 ６--酸化雰囲気、７--還元雰囲気、 ８--ラジアントチューブ、 １０--無酸化バーナ、 １１--ロール、１２--予熱炉、 １３--無酸化炉、１５--還元炉、 １６--冷却帯、 １７--スナウト、１８--亜鉛めっき浴、１９--スロート（中間帯）、２０--火炎の重なり部、２１--バーナサイドの流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき設備に関する技術分野に属するものであり、特には、鉄よりも酸化しやすい元素（例えば、Si、Mn）を含有する鋼板を、酸化還元法によりめっき性を向上させた後、溶融亜鉛めっきする際に用いる溶融亜鉛めっき設備に関する技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
Feよりも酸化しやすい元素（以下、易酸化元素ともいう）を含有する鋼板は、易酸化元素の含有量が多いとめっき前の焼鈍過程（還元炉）において鋼板表面に易酸化元素が濃化し、溶融亜鉛との濡れ性が悪くなるため、不めっきが発生する問題がある。
【０００３】
このような易酸化元素を含有する鋼板（以下、易酸化元素含有鋼板ともいう）に関する不めっき発生の防止対策として、無酸化炉において鋼板表面に400 〜10000 Åの厚膜の酸化皮膜を形成した後、還元炉で焼鈍する酸化還元法が提案されている（例えば、特開昭55-122865 号公報参照）。即ち、無酸化炉を酸化条件（酸化雰囲気）で用い、この炉において鋼板表面に厚膜の酸化皮膜を形成した後、還元炉で前記酸化鉄膜を還元し、しかる後、溶融亜鉛めっきをするという溶融亜鉛めっき方法（以下、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法ともいう）が提案されている。
【特許文献１】特開昭５５−１２２８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の一般鋼板の場合、無酸化炉で焼鈍した後、還元炉で焼鈍し、しかる後、溶融亜鉛めっきをして溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。この溶融亜鉛めっき鋼板の製造に続いて、易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっきをする場合、無酸化炉を無酸化雰囲気から酸化雰囲気に変更する必要があり、この雰囲気ガスの交換に時間がかかる。
【０００５】
易酸化元素含有鋼板について溶融亜鉛めっき鋼板を製造した後、続いて通常の一般鋼板について溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、無酸化炉を酸化雰囲気から無酸化雰囲気に変更する必要があり、この雰囲気ガスの交換に時間がかかる。
【０００６】
このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を変更するのは大変であり、容易に鋼種変更ができないという問題点がある。なお、この鋼種変更とは、通常の一般鋼板から易酸化元素含有鋼板への変更や、易酸化元素含有鋼板から通常の一般鋼板への変更のことである。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、酸化領域での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）を短時間ですることができて容易に鋼種変更ができる溶融亜鉛めっき設備を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。
【０００９】
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、溶融亜鉛めっき設備に係わり、これは請求項１〜４記載の溶融亜鉛めっき設備（第１〜４発明に係る溶融亜鉛めっき設備）であり、それは次のような構成としたものである。
【００１０】
即ち、請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備は、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備である〔第１発明〕。
【００１１】
請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置する請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第２発明〕。
【００１２】
請求項３記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈである請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第３発明〕。請求項４記載の溶融亜鉛めっき設備は、前記バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗである請求項２または３記載の溶融亜鉛めっき設備である〔第４発明〕。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）を短時間ですることができて容易に鋼種変更ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板（易酸化元素含有鋼板）を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備としている。
【００１５】
この溶融亜鉛めっき設備によれば、易酸化元素含有鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをすることができる。つまり、易酸化元素含有鋼板を、酸化還元法によりめっき性を向上させた後、溶融亜鉛めっきすることができる。
【００１６】
このとき、火炎照射手段が単数の場合は火炎部が酸化雰囲気となって酸化帯となり、火炎照射手段が複数の場合は火炎部および火炎同士の間の領域が酸化雰囲気となって酸化帯となる。
【００１７】
上記酸化帯の領域の容積は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉（酸化雰囲気で用いる）の容積よりも遙かに小さくなる。即ち、酸化帯では鋼板を徐々に酸化するとよくなく、急速酸化して酸化膜を急速に生成することが好ましい（特願2004-369311 ）ので、酸化帯の長さ（鋼板走行方向での長さ）は短くてよく、むしろ短い方が好ましく、そして、無酸化で昇温後、酸化させると急速酸化出来て、上記酸化帯の長さは短くすることができることから、上記酸化帯の領域の容積は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉（酸化雰囲気で用いる）の容積よりも遙かに小さくなる。また、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備においては、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されているので、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での炉の場合よりも炉間の中間帯の数が少なく、その分、炉内体積も小さい。
【００１８】
上記易酸化元素含有鋼板についての溶融亜鉛めっきをした後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、酸化帯での火炎の照射を停止する。そうすると、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉を酸化雰囲気から無酸化雰囲気に変更する場合よりも、極めて速く、酸化帯の雰囲気が変わる。即ち、この酸化帯の領域の容積は前述のように小さいので、この酸化帯での火炎の照射を停止すると、極めて速く、この酸化帯は酸化雰囲気ではなくなり、非酸化雰囲気（無酸化雰囲気もしくは還元ガスが混ざった無酸化雰囲気）となる。このとき、無酸化帯では無酸化雰囲気に維持される。
【００１９】
従って、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきが終了した後、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて速く、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきを開始することができる。
【００２０】
この通常の一般鋼板についての溶融亜鉛めっきをした後、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、酸化帯での火炎の照射を開始する。そうすると、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法での無酸化炉を無酸化雰囲気から酸化雰囲気に変更する場合よりも極めて速く、酸化帯の雰囲気が変わる。即ち、この酸化帯の容積は前述のように小さいので、火炎の照射を開始すると、極めて速く、この酸化帯の雰囲気は酸化雰囲気となる。このとき、無酸化帯では無酸化雰囲気に維持される。
【００２１】
従って、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきが終了した後、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて速く、易酸化元素を含有する鋼板への溶融亜鉛めっきを開始することができる。
【００２２】
以上よりわかるように、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、容易に鋼種変更ができるようになる。即ち、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるようになる。
【００２３】
なお、従来の溶融亜鉛めっき設備の焼鈍ラインは、無酸化炉、還元炉をこの順に有し、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法は、前述のように、この無酸化炉を酸化雰囲気で用いるが、このような従来の溶融亜鉛めっき設備では、前述のように、炉内雰囲気の変更に時間がかかるため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を変更するのは大変であり、容易に鋼種変更ができない。この対策として、酸化炉を追加し、溶融亜鉛めっき設備の焼鈍ラインに無酸化炉、酸化炉、還元炉をこの順に有するようにすることが考えられる。このようにすると、上記従来の溶融亜鉛めっき設備の場合よりは、雰囲気ガスの変更を短時間ですることができ、容易に鋼種変更ができるようになると考えられる。しかしながら、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板が易酸化元素を含有する鋼板の場合、無酸化炉と酸化炉との間の中間帯には酸化性のガスが流れ、鋼板が徐々に酸化して鋼板の急速酸化ができ難くなり、ひいては溶融亜鉛との濡れ性が低下して良好な溶融亜鉛めっきをすることができ難くなるのではないかという懸念がある。また、各炉間には中間帯があり、その分、炉内体積が大きくなる。
【００２４】
無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されていると、上記のような懸念がある。
【００２５】
そこで、本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることとしている。ここで、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されていることとは、無酸化帯、酸化帯、還元帯の全てが一つの炉の内部に形成されていることをいう。無酸化帯、酸化帯、還元帯が２の炉内に形成されていることとは、無酸化帯、酸化帯、還元帯の中、無酸化帯あるいは無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、残りの帯（酸化帯および還元帯、あるいは、還元帯）が他の一つの炉の内部に形成されていることをいう。この無酸化帯あるいは無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、残りの帯が他の一つの炉の内部に形成されていることとは、無酸化帯が一つの炉の内部に形成され、酸化帯および還元帯が他の一つの炉の内部に形成されていることや、無酸化帯および酸化帯が一つの炉の内部に形成され、還元帯が他の一つの炉の内部に形成されていることをいう。
【００２６】
上記のように無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されている場合、前述の無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されている場合と比較すると、中間帯が少ない分、炉内体積が小さくなる。この中、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されている場合は、中間帯がないので、前述の無酸化炉と酸化炉との間の中間帯の存在による鋼板の急速酸化ができ難くなるのではないかという懸念がない利点もある。
【００２７】
無酸化帯、酸化帯、還元帯が２の炉内に形成されている場合において、無酸化帯と酸化帯が一つの炉の内部に形成され、還元帯が他の一つの炉の内部に形成されている場合も、前述の無酸化炉と酸化炉との間の中間帯の存在による鋼板の急速酸化ができ難くなるのではないかという懸念がない利点がある。この点では、無酸化帯が一つの炉の内部に形成され、酸化帯と還元帯が一つの炉の内部に形成されている場合よりも、好ましい。炉内体積の点も考慮すると、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１の炉内に形成されている場合が最も好ましい。
【００２８】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備は、前述のように、無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されている。このように１または２の炉内に無酸化帯、酸化帯、還元帯を形成するには、酸化帯で火炎を照射すればよい。より具体的には、例えば、酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置することにより、実現することができる〔第２発明〕。即ち、無酸化帯では空気比１未満で燃焼させ、かつ、還元帯に還元ガスを導入すると共に、このバーナを点火して鋼板に向けて火炎を照射すると、空気比１未満で燃焼した領域は無酸化雰囲気となって無酸化帯が形成され、火炎部および火炎同士の間の領域は酸化雰囲気となって酸化帯が形成され、還元ガスが導入された領域は還元雰囲気となって還元帯が形成される。バーナ配置は単数列でもよく、この場合は火炎部が酸化雰囲気となって酸化帯となる。
【００２９】
酸化帯で火炎を照射するためのバーナを配置した場合、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、バーナを点火して酸化帯で火炎を照射する。通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをするに際しては、バーナを停止（消火）して酸化帯での火炎の照射を停止する。
【００３０】
上記バーナとしてスリットバーナなどを複数列設置する場合、各々の火炎が重なるように配置すると、火炎の影響により局所的に鋼板の酸化速度が効果的に上昇するため、急速酸化ができて酸化膜成長速度が高くなり、ひいては溶融亜鉛との濡れ性が向上して良好な溶融亜鉛めっきをすることができる。
【００３１】
１本のバーナでも局所的な酸化雰囲気は確保できるが、そのバーナ火炎の幅が狭い場合は酸化速度が低い。そこで、平面バーナのような幅の広い火炎を照射するバーナを用いることも考えられるが、この場合には火炎を鋼板に確実に照射するための長炎化が難しく、鋼板の酸化が困難である。
【００３２】
バーナを複数列配置し、各々の火炎が重なる程度に配置すると、バーナ間が酸化帯になり、特に急速酸化ができて酸化膜成長速度が高くなる。このような配置の場合、バーナ間の間隔は小さく、酸化領域の容積は小さいので、雰囲気の置換（変更）がより速く、このため、より短い時間で鋼種切替（変更）が可能である。
【００３３】
酸化帯にバーナを複数列設置した場合、そのバーナの空気比は例えば1.0 以上とする。この場合、各々のバーナ噴流は鋼板に噴射されてからバーナノズルのほうに再循環しながらバーナサイドに流れていくため、バーナ間の鋼板近傍には残存酸素があり、酸化雰囲気が確保される。
【００３４】
酸化帯の後には還元帯があり、この還元帯の雰囲気ガスは酸化帯に流入してくるため、バーナの配置により、鋼板近傍の雰囲気が一部還元雰囲気になる。
【００３５】
バーナ間隔（バーナ同士の間の距離）が大きすぎる場合、それぞれのバーナ噴流が鋼板に衝突した後、バーナ噴流同士が十分に衝突せずにバーナ噴流が炉サイドに流れていくため、炉サイドの排ガス流路から還元性のガスがバーナ間に流れ込み、鋼板表面が還元される可能性が懸念される。
【００３６】
酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈとなるようにした場合は、上記のような可能性を確実に解消することができる〔第３発明〕。即ち、Ｌ＜10ｈとなるようにした場合、バーナ噴流は鋼板の通板方向に片側で５倍程度は十分速度がありバーナ噴流同士が衝突しバーナサイドに均一に流れ出すため、バーナサイドを流れる還元炉からの還元ガスがバーナ間に巻き込まれないようにすることができ、ひいては鋼板表面の還元の可能性を確実に解消することができる。
【００３７】
また、バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗとなるようにした場合、上記のような可能性を確実に解消することができる〔第４発明〕。即ち、バーナ幅Ｗが広い場合は、相対的にバーナ間隔Ｌが長くても、上記の場合と同様にバーナ噴流間の雰囲気が確保しやすく、Ｌ＜２Ｗを満足する場合にはバーナサイドを流れる還元炉からの還元ガスがバーナ間に巻き込まれないようにすることができ、ひいては鋼板表面の還元の可能性を確実に解消することができる。
【００３８】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、前述のように、極めて短時間で雰囲気ガスの変更をすることができ、このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるようになる。この他に、次のような利点や効果がある。
【００３９】
即ち、前述の無酸化帯、酸化帯、還元帯がそれぞれ別の炉内に形成されている場合に比べると、中間帯の数が少ない（中間帯が無い場合もある）ために炉がコンパクトになる。中間帯には通常ロールがあるが、中間帯とともにロールの数を減らすことができる（ロールが無いようにすることもできる）ので、酸化鉄層がはがれ難くなり、良好な表面性状を確保しやすくなる。仕切り板や中間室がないため圧損が少なく、炉圧変動が少なくなる。中間帯がないため炉内ガス温度の降下がない。還元帯のガスが酸化帯に流れ、酸化帯のガスが無酸化帯に流れる場合に、中間帯の数が少ない（中間帯が無い場合もある）ため、ガスが中間帯で冷却されてから流れるというようなことが少なくなり、あるいは、なくなるので、炉温変動が生じ難く、炉温が一定になりやすい。
【実施例】
【００４０】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４１】
〔比較例１〕
比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備を図２に示す。この溶融亜鉛めっき設備は、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法に適用されるものである。図２に示すように、この溶融亜鉛めっき設備は、焼鈍炉として予熱炉１２、無酸化炉１３および還元炉１５を有し、この還元炉１５に続いて冷却帯１６、スナウト１７、亜鉛めっき浴１８を有している。各炉の間にはスロート（中間帯）１９が設置されている。このスロート部および各炉内にはロール１１が配置されている。
【００４２】
上記溶融亜鉛めっき設備を用いて易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。易酸化元素含有鋼板としては、Ｃ：0.1 質量％、Si：1.8 質量％、Mn：1.5 質量％、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼成分を有する高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、無酸化炉１３（酸化雰囲気で用いる）で空気比1.0 以上で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。
【００４３】
かかる易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、無酸化炉１３を無酸化雰囲気に切り換え、この後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。通常の一般鋼板としては、Ｃ：0.1 質量％、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、無酸化炉１３（無酸化雰囲気）で空気比0.9 〜0.98で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、無酸化炉１３を無酸化雰囲気に切り換えるのに、数１０分間かかった。即ち、バーナの空気比変更後、雰囲気の置換後に無酸化加熱が出来るようになるため、これに数１０分かかった。
【００４４】
かかる通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、無酸化炉１３を酸化雰囲気に切り換えた。即ち、無酸化炉１３のバーナの空気比を0.9 〜0.98に切り換え、酸化雰囲気に変更した。この後、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。易酸化元素含有鋼板としては、前記易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきの場合と同様の高張力鋼板を用いた。鋼板２を走行させながら予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、無酸化炉１３（酸化雰囲気で用いる）で空気比1.0 以上で700 ℃まで加熱し、還元炉１５で還元雰囲気（水素濃度約１５％）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。この後、鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、無酸化炉１３を酸化雰囲気に切り換えるのに、数１０分間かかった。即ち、バーナの空気比変更後、雰囲気の置換後に酸化出来るようになるので、これに数１０分かかった。
【００４５】
〔実施例１〕
図１に、本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す。この溶融亜鉛めっき設備は、比較例１の場合と同様の予熱炉１２を有し、この予熱炉に続いて図１に示すように、無酸化帯、酸化帯、還元帯を有する炉１を有し、この炉１に続いて比較例１の場合と同様の冷却帯１６、スナウト１７、亜鉛めっき浴１８を有している。予熱炉１２と炉１との間にはスロート（中間帯）が設置されている。このスロート部および炉１内にはロール１１が配置されている。
【００４６】
上記酸化帯には、図１に示すように、バーナ３を２列配置し、これを用いて鋼板２に向けて火炎４を照射することによってバーナ間（バーナ３同士の間）を酸化雰囲気６にすることができる。上記無酸化帯には無酸化バーナ１０が配置されており、ここに無酸化雰囲気５が形成される。上記還元帯にはラジアントチューブ８が設けられており、ここに還元ガスを導入することにより還元雰囲気７が形成される。かかる無酸化帯、酸化帯、還元帯が１つの炉１の内部に形成されている。
【００４７】
上記酸化帯の火炎の状態の一例を図３（側断面図）に示す。バーナ間距離（バーナ同士の間の距離）Ｌが小さい場合に、バーナ火炎の噴流４同士が重なることがわかる。また、バーナ先端と鋼板との間の距離ｈもバーナ火炎の噴流同士の重なりの有無や重なりの程度に関係することもわかる。なお、図３において２０はバーナ火炎の噴流４同士の重なり部を示すものである。
【００４８】
上記酸化帯の火炎の状態の一例を図４（正断面図）に示す。バーナの噴流４はバーナサイドの流路２１を通るため、バーナ間距離Ｌがバーナの幅Ｗに対して広い場合は、バーナサイドの流路から還元帯からの雰囲気ガスが鋼板表面に流れることがわかる。
【００４９】
上記溶融亜鉛めっき設備を用いて易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。上記溶融亜鉛めっき設備の酸化帯でのバーナ間距離Ｌ、バーナ３の先端と鋼板２との間の距離ｈ、バーナ３の幅Ｗについては、Ｌ＜10ｈおよびＬ＜２Ｗを満たすようにした。より具体的には、Ｌ＝９ｈ、Ｌ＝ 1.8Ｗとした。酸化帯でのバーナの空気比は1.0 以上とした。易酸化元素含有鋼板としては、比較例１の場合と同様の組成の高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で650 ℃まで加熱し、酸化帯（酸化雰囲気６中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。
【００５０】
かかる易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、酸化帯のバーナ３を停止（消火）して火炎４の照射を停止し、この酸化帯を非酸化雰囲気（無酸化雰囲気もしくは還元ガスが混ざった無酸化雰囲気）とし、この後、通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。通常の一般鋼板としては、比較例１の場合と同様の一般鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、酸化帯を非酸化雰囲気とするのに要した時間は極めて短時間（瞬時）であった。即ち、バーナを消火すると、瞬時に非酸化雰囲気になった。
【００５１】
かかる通常の一般鋼板への溶融亜鉛めっきをした後、酸化帯のバーナ３を点火して火炎４の照射を開始し、この酸化帯を酸化雰囲気６とし、この後、易酸化元素含有鋼板への溶融亜鉛めっきをした。この詳細を以下説明する。 酸化帯でのバーナの空気比は1.0 以上とした。易酸化元素含有鋼板としては、比較例１の場合と同様の組成の高張力鋼板を用いた。この鋼板２を走行させながら、予熱炉１２で200 ℃程度に加熱し、次いで、炉１内の無酸化帯（無酸化雰囲気５中）で650 ℃まで加熱し、酸化帯（酸化雰囲気６中）で700 ℃まで加熱し、還元帯（水素濃度約１５％の還元雰囲気７中）で800 ℃程度まで加熱焼鈍する。しかる後、この焼鈍後の鋼板２を冷却帯１６で冷却し、420 ℃程度で亜鉛めっき浴１８に浸漬する。この浸漬後の鋼板２は走行しつつ亜鉛めっき浴１８から引き上げられる。このとき、酸化帯を酸化雰囲気６とするに要した時間は極めて短時間（瞬時）であった。即ち、バーナを点火すると同時に、瞬時に酸化が開始できた。
【００５２】
以上よりわかるように、本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備の場合は、比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備の場合に比較し、極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、容易に鋼種変更ができる。
【００５３】
なお、上記実施例１においてはバーナ３を２列配置し、このバーナ３の火炎４を鋼板２に向けて照射することによってバーナ間を酸化雰囲気６にし、酸化帯を形成したが、このバーナに代えて酸素濃度や水蒸気濃度を調整した噴流（火炎）を鋼板に対して照射する手段を用いることができ、この場合、噴流（火炎）同士の間を酸化雰囲気にし、酸化帯を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る溶融亜鉛めっき設備によれば、従来の易酸化元素含有鋼板の溶融亜鉛めっき方法の場合よりも極めて短時間で、酸化領域（酸化帯）での雰囲気の変更（酸化雰囲気から非酸化雰囲気への変更、非酸化雰囲気から酸化雰囲気への変更）をすることができ、このため、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種を容易に変更できるので、溶融亜鉛めっきの対象の鋼板の鋼種が度々変更する場合に特に好適に用いることができて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す模式図である。
【図２】比較例１に係る溶融亜鉛めっき設備を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備での酸化帯の側断面図であって、この酸化帯での火炎の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る溶融亜鉛めっき設備での酸化帯の正断面図であって、この酸化帯での火炎の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１--炉、２--鋼板、３--バーナ、４--火炎、 ５--無酸化雰囲気、 ６--酸化雰囲気、７--還元雰囲気、 ８--ラジアントチューブ、 １０--無酸化バーナ、 １１--ロール、１２--予熱炉、 １３--無酸化炉、１５--還元炉、 １６--冷却帯、 １７--スナウト、１８--亜鉛めっき浴、１９--スロート（中間帯）、２０--火炎の重なり部、２１--バーナサイドの流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備。
【請求項２】
前記酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置する請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備。
【請求項３】
前記酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈである請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備。
【請求項４】
前記バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗである請求項２または３記載の溶融亜鉛めっき設備。
【請求項１】
鉄よりも酸化しやすい元素を含有する鋼板を無酸化帯で昇温後、酸化帯で火炎を照射して鋼板表面に酸化鉄膜を生成させ、還元帯で前記酸化鉄膜を還元した後に、溶融亜鉛めっきをする溶融亜鉛めっき設備であって、前記無酸化帯、酸化帯、還元帯が１または２の炉内に形成されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき設備。
【請求項２】
前記酸化帯で火炎を照射するためのバーナを複数列配置する請求項１記載の溶融亜鉛めっき設備。
【請求項３】
前記酸化帯でのバーナ先端と鋼板との間の距離をｈ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜10ｈである請求項２記載の溶融亜鉛めっき設備。
【請求項４】
前記バーナの幅をＷ、バーナ同士の間の距離をＬとしたときに、Ｌ＜２Ｗである請求項２または３記載の溶融亜鉛めっき設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１９３４（Ｐ２００８−１９３４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７１５８０（Ｐ２００６−１７１５８０）
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２１日（２００６．６．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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