СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ЛИСТА С ЧЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ЛИСТА С ЧЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ И СИСТЕМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНОГО ЛИСТА С ЧЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2019 года по МПК C23C2/06 C23C2/26 C23C2/40 C22C18/00 C22C18/04 C22C21/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к способу изготовления стального листа с черным покрытием, устройству для изготовления стального листа с черным покрытием и системе для изготовления стального листа с черным покрытием.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В таких областях, как кровельные материалы и наружные материалы для зданий, бытовых приборов и автомобилей, с точки зрения, например, дизайна увеличивается потребность в стальных листах, имеющих черный внешний вид. Для чернения поверхности стального листа можно использовать способ, согласно которому наносят материал черного покрытия на поверхность стального листа для формирования черного пленочного покрытия. В описанных выше областях во многих случаях, благодаря их коррозионной стойкости, применяют стальные листы с покрытием, например, покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий алюминий, и покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg. Однако такие стальные листы с покрытием имеют блестящую металлическую поверхность серебристо-серого цвета. Соответственно, чтобы получить высококачественный черный внешний вид конструкции путем нанесения материала черного покрытия, требуется толстое пленочное покрытие, чтобы скрыть цвет стального листа с покрытием, что приводит к высоким затратам на покрытие. Кроме того, толстое пленочное покрытие препятствует электросварке, такой как точечная сварка, что является другим недостатком.

[0003] Чтобы скрыть металлический блеск и серебристо-серый цвет стального листа с покрытием без формирования черного пленочного покрытия, предложен способ чернения самого слоя покрытия путем его окисления. В патентной литературе 1, например, раскрыт способ формирования оксидного слоя путем контактирования стального листа с покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg (здесь и далее, также просто называемый «стальным листом с покрытием»), с водяным паром внутри закрытого резервуара для чернения слоя покрытия, полученного путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg (здесь и далее, также просто называемый «слоем покрытия»). Здесь и далее, контактирование стального листа с покрытием с водяным паром для чернения также просто называют «обработкой водяным паром» или «обработкой с помощью водяного пара».

[0004] В патентной литературе 2 раскрыт способ обработки стальных листов с покрытием водяным паром путем расположения прокладки между стальными листами с покрытием. Способ согласно патентной литературе 2 обеспечивает возможность более равномерного чернения поверхности слоя покрытия, поскольку расположение прокладки между стальными листами с покрытием обеспечивает возможность контактирования водяного пара со стальными листами с покрытием по их краям и в центре в одинаковой степени.

Список цитируемых источников

Патентная литература

[0005]

Патентная литература 1

Доступная к ознакомлению заявка на патент Японии №2013-241655

Патентная литература 2

Доступная к ознакомлению заявка на патент Японии №2013-241676

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задачи

[0006] Для более равномерного чернения слоя покрытия, как раскрыто в патентной литературе 2, предпочтительно, чтобы была обеспечена возможность удовлетворительного распространения водяного пара для покрытия всей подлежащей чернению области в стальном листе с покрытием, с обеспечением, таким образом, более равномерной обработки области с помощью водяного пара.

[0007] Для получения более красивого внешнего вида стального листа с покрытием авторы настоящего изобретения проанализировали условия обработки водяным паром более подробно путем обеспечения более удовлетворительного распространения водяного пара для покрытия всей подлежащей чернению области в стальном листе с покрытием для более равномерного чернения слоя покрытия.

[0008] Настоящее изобретение завершено на основе вышеуказанного анализа, и задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа изготовления стального листа с черным покрытием, в котором подлежащая чернению область в стальном листе с покрытием может подвергаться более равномерному чернению, и в обеспечении устройства и системы, используемых в таком способе.

Решение задачи

[0009] Настоящее изобретение относится к способу, согласно которому, внутри закрытого резервуара, обеспечивают контактирование стального листа с покрытием, содержащего основной стальной лист, и слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, и сформированный на поверхности основного стального листа, с водяным паром для получения стального листа с черным покрытием. Способ настоящего изобретения осуществляют в следующем порядке от этапа 1 до этапа 3: (этап 1) нагревают стальной лист с покрытием, расположенный внутри закрытого резервуара, в присутствии газа, имеющего точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием; (этап 2) уменьшают давление газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее путем откачивания нагретого атмосферного газа внутри закрытого резервуара; и (этап 3) осуществляют чернение слоя покрытия путем введения водяного пара в закрытый резервуар, имеющий давление газа внутри 70 кПа или менее.

[0010] Настоящее изобретение также относится к устройству для изготовления стального листа с черным покрытием. Устройство согласно настоящему изобретению содержит закрытый резервуар, содержащий секцию расположения, в которой может быть расположен стальной лист с покрытием, содержащий основной стальной лист, и слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, и сформированный на поверхности основного стального листа; нагревательную секцию для нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара; секцию откачивания для откачивания атмосферного газа внутри закрытого резервуара для уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее; и секцию введения водяного пара для введения водяного пара в закрытый резервуар.

[0011] Настоящее изобретение также относится к системе для изготовления стального листа с черным покрытием. Система согласно настоящему изобретению содержит устройство согласно настоящему изобретению; и управляющую секцию для управления работой нагревательной секции, секции откачивания и секции введения водяного пара для контактирования, внутри закрытого резервуара, стального листа с покрытием (секция расположения закрытого резервуара является той, в которой располагается стальной лист) с водяным паром с получением, таким образом, стального листа с черным покрытием.

Преимущественные эффекты, достигаемые в настоящем изобретении

[0012] В настоящем изобретении обеспечены способ изготовления стального листа с черным покрытием, согласно которому подлежащая чернению область в стальном листе с покрытием может подвергаться более равномерному чернению, и устройство и система, используемые в таком способе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013]

На фиг. 1 показана блок-схема режима способа согласно настоящему изобретению для изготовления стального листа с черным покрытием;

На фиг. 2 показана блок-схема другого режима способа согласно настоящему изобретению для изготовления стального листа с черным покрытием;

На фиг. 3 показан схематичный вид в разрезе для иллюстрирования примера устройства согласно настоящему изобретению для изготовления стального листа с черным покрытием; и

На фиг. 4 показан пример основной части управляющей системы в системе согласно настоящему изобретению для изготовления стального листа с черным покрытием.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] 1. Способ изготовления стального листа с черным покрытием

Способ настоящего изобретения изготовления стального листа с черным покрытием (здесь и далее, также просто называемый «способ настоящего изобретения») обеспечивает изготовление стального листа с черным покрытием путем контактирования, внутри закрытого резервуара, стального листа с покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, с водяным паром.

[0015] Способ настоящего изобретения осуществляют, как показано на фиг. 1, в следующем порядке от этапа 1 до этапа 3: (этап 1: S110) нагревают стальной лист с покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, расположенный внутри закрытого резервуара, в присутствии газа, имеющего точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием (здесь и далее, также просто называемый «газ с низким содержанием водяного пара»); (этап 2: S120) откачивают атмосферный газ внутри закрытого резервуара для уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее; и (этап 3: S130) вводят водяной пар в закрытый резервуар для чернения слоя покрытия стального листа с покрытием. Способ настоящего изобретения может быть дополнительно осуществлен, как показано на фиг. 2, после этапа 3 (S130), в следующем порядке от этапа 4 и до этапа 5: (этап 4: S140) откачивают атмосферный газ внутри закрытого резервуара для уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее; и (этап 5: S150) вводят в закрытый резервуар газ, имеющий точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием ("газ с низким содержанием водяного пара") для охлаждения стального листа с покрытием. Атмосферный газ относится к газам внутри закрытого резервуара, и к общему термину, охватывающему воздух, водяной пар, содержащий водород водяной пар, и газ с низким содержанием водяного пара, которые описаны в настоящей заявке.

[0016] Далее каждый этап будет описан более подробно.

[0017] (Этап 1)

На этапе 1 (S110) стальной лист с покрытием, расположенный внутри закрытого резервуара, нагревают в присутствии газа с низким содержанием водяного пара.

[0018] Закрытый резервуар содержит секцию расположения, в которой подлежит расположению стальной лист с покрытием, и имеет достаточную прочность, чтобы выдерживать внутри уменьшение давления газа из-за откачивания атмосферного газа, введение водяного пара, нагрев, охлаждение и т.п. Закрытый резервуар выполнен так, что он может находится как в закрытом состоянии, так и в открытом состоянии. В закрытом состоянии газ по существу не может протекать снаружи вовнутреннее пространство закрытого резервуара, или протекать из его внутреннего пространства наружу. В открытом состоянии стальной лист с покрытием можно перемещать снаружи во внутреннее пространство закрытого резервуара. Закрытый резервуар может иметь, на поверхности его стенки или его нижней поверхности, отверстия, которые могут соединяться с описанным ниже вытяжным насосом, трубой подачи водяного пара, трубой введения газа, выпускной трубой и т.п. Внутреннее пространство закрытого резервуара может достичь закрытого состояния путем закрытия клапанов, выполненных в этих трубах. Закрытый резервуар может содержать описанную ниже нагревательную секцию, поскольку внутреннее пространство закрытого резервуара может достичь закрытого состояния.

[0019] Стальной лист с покрытием содержит основной стальной лист и слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, сформированный на поверхности основного стального листа.

[0020] В качестве основного стального листа может быть использован любой стальной лист. В качестве основного стального листа может быть использован стальной лист, выполненный из низкоуглеродистой стали, среднеуглеродистой стали, высокоуглеродистой стали, легированной стали и т.п. Когда необходима удовлетворительная способность к формованию в прессе, в качестве основного стального листа предпочтителен стальной лист для глубокой вытяжки, выполненный из низкоуглеродистой стали с добавками Ti, низкоуглеродистой стали с добавками Nb или т.п. Также может быть использован высокопрочный стальной лист, содержащий Р, Si, Mn или т.п.

[0021] Слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, может иметь такой состав, что слой чернеет при контактировании с водяным паром. Хотя механизм, при котором слой покрытия чернеет при контактировании с водяным паром, все еще остается расплывчатым, гипотетически он может быть выполнен следующим образом. При контактировании с водяным паром на поверхности слоя покрытия или в нем образуются оксиды Zn, Al и/или Mg (например, ZnO_1-x и Al₂O_3-х), которые имеют кислород-недостаточные дефектные структуры, таким образом, обеспечивая чернение слоя покрытия. Когда образуются такие кислород-недостаточные оксиды, свет попадает в их уровни дефектов с обеспечением черного внешнего вида оксидам.

[0022] Слой покрытия, например, имеющий состав от 0,1 масс. % или более до 60 масс. % или менее Al, от 0,01 масс. % или более до 10 масс. % или менее Mg и остальное Zn, может подходящим образом чернеть при контактировании с водяным паром. Установление содержания Al или Mg, равным вышеуказанному верхнему предельному значению или ниже, уменьшает образование окалины во время процесса нанесения покрытия, таким образом, обеспечивая более красивый внешний вид слоя покрытия. При этом, установление содержания Al, равным вышеуказанному нижнему предельному значению или выше, может улучшить адгезию слоя покрытия. Установление содержания Mg, равным вышеуказанному нижнему предельному значению или выше, может сократить время чернения слоя покрытия.

[0023] В настоящей заявке значение содержания каждого компонента, выраженное в процентах, в слое покрытия представляет собой массу каждого металлического компонента, содержащегося в слое покрытия, разделенную на общую массу металлов, содержащихся в слое покрытия. Иными словами, масса кислорода и водорода, содержащихся в оксидах и/или гидроксидах, образованных в результате обработки водяным паром, не включается в содержание компонентов в слое покрытия. Таким образом, если металлические компоненты вымываются во время обработки водяным паром, содержание каждого компонента в слое покрытия не изменяется до обработки водяным паром и после нее.

[0024] Наиболее распространенные стальные листы с покрытием, полученным путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, содержат приблизительно 6 масс. % Al и приблизительно 3 масс. % Mg в своем слое покрытия. В случае такого состава покрытия металлическая структура слоя покрытия имеет главным образом первичный кристалл фазы Al и структуру тройной эвтектики Al/Zn/Zn₂Mg, смешанную с ним. Каждая из соответствующих фаз (фаза Al, фаза Zn и фаза Zn₂Mg), которые формируют структуру тройной эвтектики Al/Zn/Zn₂Mg, имеет неоднородные размер и форму, и они переплетены друг с другом. Первичный кристалл фазы Al и фаза Al в структуре тройной эвтектики Al/Zn/Zn₂Mg получены из фазы Al" (твердый раствор Al, который образует твердый раствор с Zn и содержит небольшое количество Mg) при высокой температуре на диаграмме фазового равновесия для тройной системы Al-Zn-Mg. Фаза Al" при высокой температуре обычно появляется в виде мелкой фазы Al и мелкой фазы Zn по отдельности при нормальной температуре. Фаза Zn в структуре тройной эвтектики представляет собой твердый раствор Zn, который образует твердый раствор с небольшим количеством Al, и, в некоторых случаях, дополнительно образует твердый раствор с Mg. Фаза Zn₂Mg в структуре тройной эвтектики представляет собой фазу интерметаллических соединений, которые присутствуют возле точки, в которой Zn составляет приблизительно 84 масс. % на диаграмме фазового равновесия для двойной системы Zn-Mg.

[0025] Для улучшения адгезии слоя покрытия с основным стальным листом слой покрытия может содержать от 0,005 масс. % или более до 2,0 масс. % или менее Si. Установление содержания Si в слое покрытия, равным 0,005 масс. % или более, может подавить рост слоя из сплава Al-Fe на границе раздела основного стального листа и слоя покрытия, таким образом, дополнительно увеличивая адгезию. Установление содержания Si в слое покрытия, равным 2,0 масс. % или менее, может снизить образование оксида на основе Si в поверхности слоя покрытия, таким образом, уменьшая ингибирование чернения с помощью такого оксида на основе Si. Для подавления неблагоприятного влияния на внешний вид и коррозионную стойкость, вызванного чрезмерным образованием и ростом фазы Zn₁₁Mg₂, слой покрытия может содержать сплав Ti, В, Ti-B, Ti-содержащее соединение или В-содержащее соединение. Содержание таких соединений в слое покрытия предпочтительно установлено так, что количество Ti составляет от 0,001 масс. % или более до 0,1 масс. % или менее, и количество В составляет от 0,0005 масс. % или более до 0,045 масс. % или менее. Установление содержания Ti и В в слое покрытия, равным вышеуказанным нижним предельным значениям или выше, может дополнительно подавить образование и рост фазы Zn₁₁Mg₂. Установление содержания Ti и В в слое покрытия, равным вышеуказанным верхним предельным значениям или менее, может уменьшить возможность роста осадка в слое покрытия. Присутствие сплава Ti, В, Ti-B, Ti-содержащего соединения или В-содержащего соединения в слое покрытия оказывает пренебрежительно малое влияние на обработку водяным паром.

[0026] Слой покрытия может иметь любую толщину, которая предпочтительно составляет от 3 мкм или более до 100 мкм или менее. Слой покрытия, имеющий толщину 3 мкм или более, наиболее вероятно предотвратит то, что царапина дойдет до основного стального листа во время его обработки, таким образом, улучшая способность сохранять черный внешний вид и коррозионную стойкость. При этом, слой покрытия, имеющий толщину 100 мкм или менее, наименее вероятно будет отделяться от основного стального листа в его обработанной части из-за разности в вязкости между слоем покрытия и основным стальным листом при сжатии.

[0027] Стальной лист с покрытием может иметь любую форму при условии, что подлежащая чернению область с помощью обработки водяным паром в стальном листе с покрытием может контактировать с водяным паром. Что касается формы стального листа с покрытием, его поверхность покрытия может иметь плоскую форму (например, форму плоской пластины) или изогнутую форму (например, форму рулона). Форма рулона относится к форме металлической полосы, состоящей из стального листа с покрытием, который смотан с разнесением в радиальном направлении. Форма стального листа с покрытием представляет собой предпочтительно форму рулона, поскольку ее легче разместить внутри закрытого резервуара и легче перемещать после обработки. Для легкого проникновения водяного пара пространство в рулоне предпочтительно установлено таким, что самое короткое расстояние между двумя соседними поверхностями в радиальном направлении составляет 0,05 мм или более.

[0028] Пространство между поверхностями стального листа с покрытием в форме рулона может быть обеспечено, например, путем расположения прокладки между поверхностями смотанного стального листа с покрытием. Прокладка может иметь любую форму при условии, что она обеспечивает возможность распространения водяного пара для покрытия всего стального листа с покрытием в форме рулона, и может быть плоской прокладкой или линейной прокладкой. Линейная прокладка представляет собой линейный элемент, расположенный в части поверхности стального листа с покрытием. Плоская прокладка представляет собой элемент в форме плоской пластины, расположенный по меньшей мере в части поверхности стального листа с покрытием. Чем меньше участок области, в которой стальной лист контактирует с прокладкой, тем лучше, и контактный участок в одной точке контакта составляет предпочтительно 15 мм² или менее. В качестве прокладки может быть использован любой материал при условии, что он значительно не разрушается, не воспламеняется или не вызывает слипания или сплавления стального листа с покрытием во время обработки водяным паром. В качестве материала предпочтительным является металл или резина, а наиболее предпочтительным является материал, проницаемый для водяного пара.

[0029] Для формирования не подлежащей чернению части на поверхности стального листа с покрытием на часть поверхности может быть нанесена малярная лента, например алюминиевая лента или резиновая лента, которая имеет форму не подлежащей чернению части.

[0030] Стальной лист с одинарным покрытием или стальные листы с многослойным покрытием могут быть расположены внутри закрытого резервуара. Стальной лист с покрытием в форме рулона может быть расположен, например, отверстием вверх (с вертикально расположенными отверстиями, т.е. когда концевые стороны рулона обращены вверх). Для чернения двух или более стальных листов с покрытием в форме рулона одновременно, каждый их двух или более стальных листов с покрытием в форме рулона может быть расположен отверстием вверх внутри закрытого резервуара и может быть расположен один над другим. В вышеуказанном случае стальные листы с покрытием предпочтительно расположены или уложены слоями так, что наиболее короткое расстояние между двумя соседними поверхностями становится равным 0,05 мм или более для более легкого проникновения водяного пара. Пространство между стальными листами с покрытием также может быть обеспечено, например, расположением прокладки между соседними стальными листами с покрытием. Альтернативно, стальной лист с покрытием, обработанный до любой заданной формы, может быть подвергнут чернению, и в этом случае обработанный стальной лист с покрытием может быть расположен на полке, служащий в качестве секции расположения, обеспеченной внутри закрытого резервуара, или может быть подвешен на полке.

[0031] Стальной лист с покрытием нагревают в присутствии газа, имеющего точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием (газ с низким содержанием водяного пара). Другими словами, атмосферный газ, присутствующий внутри закрытого резервуара, представляет собой газ с низким содержанием водяного пара на настоящем этапе. Для более простой работы газ с низким содержанием водяного пара является предпочтительно воздухом или может быть инертным газом при условии, что обеспечивается возможность чернения. Примеры инертных газов включают Ar, N₂, Не, Ne, Kr, Н₂, Хе, и их смеси. Ar, N₂, Не и смесь N₂ и Н₂, которые доступны по низкой цене, являются предпочтительными. Газ с низким содержанием водяного пара может быть введен в закрытый резервуар из описанной ниже секции введения газа.

[0032] Температура стального листа с покрытием перед нагревом обычно составляет около нормальную температуру. Дополнительно, теплоемкость стального листа с покрытием является высокой. Таким образом, когда стальной лист с покрытием нагревают в присутствии газа, имеющего точку росы выше, чем температура стального листа с покрытием, а именно газа, содержащего большое количество водяного пара, как в обычном способе, атмосферный газ на периферии поверхности стального листа с покрытием охлаждается с помощью стального листа с покрытием для конденсации водяного пара, тем самым обеспечивая возможность образования капель росы на поверхности стального листа с покрытием. Образование капель росы на поверхности стального листа с покрытием предотвращает контактирование водяного пара с частями, в которых образованы капли росы, тем самым, предотвращая чернение, и, таким образом, слой покрытия не может равномерно черниться в некоторых случаях. Кроме того, такие капли росы могут вызывать коррозию поверхности стального листа с покрытием и разрушать внешний вид, покрывая поверхность белой ржавчиной. В способе настоящего изобретения, с другой стороны, нагревают стальной лист с покрытием в присутствии газа с низким содержанием водяного пара, и, таким образом, образование капель росы из-за конденсации водяного пара наименее вероятно. Таким образом, способ настоящего изобретения обеспечивает возможность чернения слоя покрытия более равномерно и возможность получения более красивого внешнего вида стального листа с покрытием. С точки зрения вышеуказанного, на настоящем этапе, точка росы атмосферного газа более предпочтительно находится при нормальной температуре или менее, и атмосферный газ может быть, например, воздухом. Как правило, с увеличением температуры стального листа с покрытием во время нагрева, когда точка росы атмосферного газа в начале нагрева ниже, чем температура стального листа с покрытием, точка росы атмосферного газа остается ниже температуры стального листа с покрытием.

[0033] Нагрев продолжают до тех пор, пока поверхностная температура слоя покрытия не достигнет температуры, при которой слой покрытия почернеет в удовлетворительной степени (здесь и далее, также просто называемая "температура процесса чернения") при контактировании с водяным паром. Нагрев может быть, например, выполнен при измерении поверхностной температуры слоя покрытия с использованием датчика измерения температуры, расположенного внутри закрытого резервуара, и заканчиваться, когда температура слоя покрытия превышает температуру процесса чернения.

[0034] Поскольку теплоемкость стального листа с покрытием высокая, поверхностная температура не может увеличиваться равномерно, и становится неравномерной. Таким образом, предпочтительно, нагрев выполняют при измерении температуры во множестве точек или областей на поверхности слоя покрытия или на всей поверхности и продолжают до тех пор, пока температура в точке или области, в которой измеренная температура является наименьшей (здесь и далее, также просто называемая "точка наименьшей температуры"), не достигнет температуры процесса чернения. Путем накапливания измеренных данных, этап нагрева может быть закончен только путем установки условий без фактического измерения температуры.

[0035] Температура процесса чернения может быть установлена, равной любой температуре в соответствии с составом слоя покрытия (например, количеством Al и Mg в слое покрытия), его толщиной, необходимым блеском и/или т.п., и предпочтительно составляет от 50°С или более до 350°С или менее, и более предпочтительно от 105°С или более до 200°С или менее. Установление температуры процесса чернения, равной 105°С или более может сократить время чернения. При этом, установление температуры процесса чернения, равной 350°С или менее, может препятствовать тому, чтобы устройство для чернения становилось больше, и может уменьшить потребление энергии для нагрева водяного пара, а также обеспечить возможность более простого управления степенью чернения слоя покрытия.

[0036] Может быть использован любой способ нагрева при условии, что поверхность слоя покрытия может достигнуть температуры процесса чернения. Например, нагревание может быть выполнено с использованием нагревательной секции, расположенной между внутренним кожухом и наружным кожухом закрытого резервуара, или путем введения горячего воздуха в закрытый резервуар. Для равномерного нагрева стального листа с покрытием нагрев может выполняться при перемешивании атмосферного газа внутри закрытого резервуара.

[0037] (Этап 2)

На этапе 2 (S120) атмосферный газ внутри закрытого резервуара откачивают для уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее. Давление газа внутри закрытого резервуара становится равным значению в пределах вышеуказанного диапазона с помощью, например, откачивания атмосферного газа в закрытом резервуаре для выпуска газа из закрытого резервуара с использованием вытяжного насоса, расположенного снаружи закрытого резервуара. На настоящем этапе, откачивание атмосферного газа может быть выполнено один раз, или, альтернативно, откачивание атмосферного газа и введение газа с низким содержанием водяного пара может повторяться для последующего уменьшения количества газовых компонентов, оставшихся внутри закрытого резервуара, отличных от водяного пара.

[0038] На настоящем этапе, способ настоящего изобретения обеспечивает уменьшение давления газа внутри закрытого резервуара путем откачивания атмосферного газа в нем, таким образом, удовлетворительно заполняя промежутки между стальными листами с покрытием водяным паром, введенным на описанном ниже этапе 3 (S130). Это обеспечивает более равномерную обработку водяным паром по всему слою покрытия, подлежащего чернению, и, таким образом, наименее вероятно появление неравномерного чернения. Кроме того, откачивание на настоящем этапе может уменьшить концентрацию кислорода в закрытом резервуаре после введения водяного пара на этапе 3 до 13% или менее. С точки зрения вышеуказанного, на настоящем этапе давление газа внутри закрытого резервуара предпочтительно уменьшают до 70 кПа или менее и более предпочтительно до 50 кПа или менее.

[0039] (Этап 3)

На этапе 3 (S130) водяной пар вводят во внутреннее пространство закрытого резервуара для чернения слоя покрытия.

[0040] Для выполнения равномерного чернения на настоящем этапе, когда точку или область, в которой измеренная температура самая высокая, называют «точкой самой высокой температуры», этап 3 (S130) предпочтительно выполняют после того, как разница температур между точкой наименьшей температуры и точкой самой высокой температуры, среди множества точек и областей на поверхности слоя покрытия или по всей его поверхности, не станет равной 30°С или менее, предпочтительно 20°С или менее и более предпочтительно 10°С или менее. С точки зрения вышеуказанного, этап 3 (S130) более предпочтительно выполняют, когда температуры точки самой высокой температуры и точки наименьшей температуры станут по существу одинаковыми. Чтобы обеспечить нахождение разницы температур в пределах вышеуказанного диапазона, между этапами 1 и 2, или этапами 2 и 3, может быть выполнен этап выравнивания температуры, на котором стальной лист с покрытием оставляют отстаиваться для выравнивания температуры на поверхности слоя покрытия.

[0041] Внутреннее пространство закрытого резервуара во время обработки водяным паром предпочтительно имеет атмосферную температуру 105°С или более и относительную влажность от 80% или более до 100% или менее. Установление атмосферной температуры равной 105°С или более и относительной влажности равной 80% или более может сократить время чернения. Кроме того, установление атмосферной температуры, равной 105°С или более, может обеспечивать удовлетворительное чернение слоя покрытия, например, для уменьшения значения L* светлоты слоя покрытия в цветовом пространстве L*a*b* до 60 или менее, предпочтительно до 40 или менее и более предпочтительно до 35 или менее. Светлота (значение L*) поверхности слоя покрытия измеряют способом измерения спектрального отражения с использованием спектрального измерителя цветовых различий. Путем установления атмосферной температуры, равной 105°С или более, уменьшается вероятность конденсации влажности, тем самым подавляя образование капель росы во внутреннем пространстве закрытого резервуара или на поверхности слоя покрытия. Атмосферная температура составляет более предпочтительно от 105°С или более до 350°С или менее и еще более предпочтительно от 105°С или более до 200°С или менее. Наиболее предпочтительно, чтобы относительная влажность составляла по существу 100%. Внутреннее пространство закрытого резервуара во время обработки водяным паром предпочтительно имеет концентрацию кислорода 13% или менее. Установление концентрации кислорода, равной 13% или менее, может подавить появление неравномерного чернения.

[0042] На настоящем этапе для поддержания атмосферной температуры внутреннее пространство закрытого резервуара может быть нагрето. Может быть использован любой способ нагрева при условии, что внутри закрытого резервуара обеспечивается попадание температуры и относительной влажности в вышеуказанные пределы. Например, внутреннее пространство закрытого резервуара может нагреваться путем активирования описанной ниже нагревательной секции или нагревания подлежащего введению водяного пара.

[0043] В любых современных технологиях существуют трудности в прямом измерении относительной влажности, точки росы и парциального давления водяного пара в атмосфере, превышающей 100°С. На настоящем этапе внутреннее пространство закрытого резервуара заполняют по существу только водяным паром, как только начинается введение водяного пара. Таким образом, относительная влажность внутри закрытого резервуара может быть получена путем деления значения измерителя давления, который может контролировать внутреннее пространство закрытого резервуара, на давление пара насыщенной воды при температуре в момент времени. Однако, как только слой покрытия начнет чернеть, образуется газообразный водород (т.е. побочный продукт реакции слоя металлического покрытия и водяного пара), и, таким образом, давление газа внутри закрытого резервуара, измеренное с использованием измерителя давления, становится общим давлением, суммой парциальных давлений водяного пара и водорода внутри закрытого резервуара. Газообразный водород, смешанный с атмосферным газом внутри закрытого резервуара во время обработки водяным паром, может уменьшить относительную влажность до той степени, что она выпадет из вышеуказанного предпочтительного диапазона. На настоящем этапе для поддержания относительной влажности после введения водяного пара в закрытый резервуар, заранее определенное количество атмосферного газа может быть выпущено из внутреннего пространства закрытого резервуара, и в закрытый резервуар может быть дополнительно введен водяной пар. На настоящем этапе, выпуск заранее определенного количества атмосферного газа из внутреннего пространства закрытого резервуара и дополнительное введение водяного пара в закрытый резервуар может предотвратить увеличение концентрации газообразного водорода внутри закрытого резервуара, и, таким образом, настоящий этап может быть выполнен, пока относительная влажность остается выше предпочтительного диапазона. Предпочтительно, чтобы количество дополнительно введенного водяного пара оставалось таким же, как количество выпущенного газа. Выпуск атмосферного газа и введение водяного пара может продолжаться от начала до конца настоящего этапа, выполняться один раз или выполняться более одного раза с одинаковыми интервалами. До тех пор, пока слой покрытия будет чернеть до нужной степени, настоящий этап можно выполнять без выпуска атмосферного газа из внутреннего пространства закрытого резервуара и введения водяного пара в закрытый резервуар.

[0044] Этап 3 предпочтительно выполняют в закрытом состоянии за исключением введения водяного пара и удаления атмосферного газа для поддержания атмосферной температуры и относительной влажности.

[0045] Кроме того, для обеспечения того, чтобы все внутреннее пространство закрытого резервуара имело относительную влажность в пределах вышеуказанного диапазона, таким образом, предотвращая неравномерное чернение, настоящий этап может включать перемешивание атмосферного газа внутри закрытого резервуара во время чернения слоя покрытия после введения водяного пара в закрытый резервуар.

[0046] Обработка водяным паром может выполняться в течение любого периода времени в соответствии с составом слоя покрытия (например, количествами Al и Mg в слое покрытия), его толщиной, необходимым блеском и/или т.п.

[0047] (Этап 4)

На этапе 4 (S140), атмосферный газ внутри закрытого резервуара откачивают для уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее. Давление внутри закрытого резервуара можно уменьшить путем, например, удаления атмосферного газа внутри закрытого резервуара с использованием вытяжного насоса, расположенного снаружи закрытого резервуара, тем самым откачивая атмосферный газ.

[0048] Когда стальной лист с покрытием охлаждают в то время, как водяной пар все еще остается внутри закрытого резервуара на описанном ниже этапе 5 (S150), в некоторых случаях водяной пар, остающийся, например, в промежутках между стальными листами с покрытием, охлаждается и конденсируется с образованием, таким образом, капель росы на поверхности слоя покрытия или в закрытом резервуаре. Образование капель росы на поверхности слоя покрытия на настоящем этапе приводит к осаждению влаги на поверхности стального листа с черным покрытием, и, таким образом, чернота стального листа с покрытием может стать неравномерной. С другой стороны, согласно способу настоящего изобретения стальной лист с покрытием охлаждают после откачивания атмосферного газа внутри закрытого резервуара и, таким образом, количество водяного пара внутри закрытого резервуара уменьшается. Таким образом, наименее вероятно образование капель росы. С точки зрения вышеуказанного, на настоящем этапе давление газа внутри закрытого резервуара предпочтительно уменьшают до 70 кПа или менее и предпочтительнее до 30 кПа или менее.

[0049] (Этап 5)

На этапе 5 (S150) газ, имеющий точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием, вводят в закрытый резервуар для охлаждения стального листа с покрытием. Подлежащий введению газ на настоящем этапе предпочтительно не нагрет, но при необходимости может быть нагрет до температуры ниже атмосферной температуры внутри закрытого резервуара.

[0050] Подлежащий введению газ на настоящем этапе может быть, например, инертным газом или воздухом. Подлежащий введению газ на настоящем этапе может быть таким же, как газ с низким содержанием водяного пара в вышеуказанном этапе 1, или отличаться от него. Для более простой работы предпочтительно, чтобы закрытый резервуар открывался воздуху для введения в него воздуха.

[0051] (Эффекты)

Способ настоящего изобретения обеспечивает удовлетворительное заполнение промежутков между стальными листами с покрытием водяным паром, а также уменьшение образования капель росы на поверхности стальных листов с покрытием, и, таким образом, подлежащая чернению область в стальных листах с покрытием может подвергаться более равномерному чернению.

[0052] 2. Устройство для изготовления стального листа с черным покрытием

(Конфигурация устройства)

Устройство 100 согласно настоящему изобретению для изготовления стального листа с черным покрытием (здесь и далее, также просто называемое "устройство настоящего изобретения") содержит, как показано на фиг. 3, а именно на схематическом виде в разрезе, иллюстрирующем пример, закрытый резервуар 10, содержащий секцию 12 расположения, в которой с возможностью удаления может быть расположен стальной лист 1 с покрытием, нагревательную секцию 20 для нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара, секцию 30 откачивания для откачивания атмосферного газа внутри закрытого резервуара и секцию 40 введения водяного пара для введения водяного пара в закрытый резервуар. Устройство 100 настоящего изобретения может дополнительно содержать секцию 50 введения газа для введения газа в закрытый резервуар, секцию 60 измерения температуры для измерения поверхностной температуры стального листа 1 с покрытием и/или секцию 70 перемешивания для перемешивания атмосферного газа внутри закрытого резервуара 10. Устройство 100 настоящего изобретения может дополнительно содержать, как показано на фиг. 4, управляющую секцию 80 для управления работой нагревательной секции 20, секции 30 откачивания и секции 40 введения водяного пара для обеспечения контактирования стального листа 1 с покрытием с водяным паром внутри закрытого резервуара с получением, таким образом, стального листа с черным покрытием. Когда устройство 100 настоящего изобретения содержит секцию 50 введения газа или секцию 70 перемешивания, управляющая секция 80 может управлять работой секции 50 введения газа для охлаждения стального листа с черным покрытием, или работой секции 70 перемешивания для перемешивания атмосферного газа внутри закрытого резервуара 10. Когда устройство 100 настоящего изобретения содержит описанную ниже выпускную трубу 35 и выпускной клапан 36, управляющая секция 80 может управлять работой выпускного клапана 36 для выпуска воды во внутреннем пространстве устройства наружу.

[0053] Устройство 100 настоящего изобретения может дополнительно содержать секцию выпуска газа (не показана) для выпуска заранее определенного количества газа из внутреннего пространства закрытого резервуара 10 во время чернения слоя покрытия после введения водяного пара в закрытый резервуар 10. Секция 30 откачивания может также действовать в качестве секции выпуска газа.

Устройство 100 настоящего изобретения может дополнительно содержать выпускную трубу 35 и выпускной клапан 36 для выпуска наружу из системы капель воды, образованных при конденсации водяного пара в устройстве, отличном от стального листа, после введения водяного пара.

[0054] Здесь и далее, приведенный в качестве примера режим работы устройства 100 настоящего изобретения будет описан более подробно со ссылкой на фиг. 3 и 4.

[0055] Закрытый резервуар 10 содержит нижнюю раму 11, секцию 12 расположения, внутренний кожух 13 и наружный кожух 14. Нижняя рама 11 представляет собой элемент, образующий нижнюю часть закрытого резервуара 10. Секция 12 расположения представляет собой элемент, размер и форма которого обеспечивают возможность расположения стального листа 1 с покрытием. Внутренний кожух 13 представляет собой элемент, который имеет по существу U-образное сечение, и расположен на нижней раме 11 так, чтобы покрывать нижнюю раму 11. Наружный кожух 14 больше внутреннего кожуха 13 и представляет собой элемент, который имеет по существу U-образное сечение, и расположен на нижней раме 11 так, чтобы покрывать наружную поверхность внутреннего кожуха 13. Установление внутреннего кожуха 13 в канавку, выполненную в нижней раме 11, уплотняет пространство, окруженное внутренним кожухом 13 и нижней рамой 11 (здесь и далее, также просто называемое «внутреннее пространство закрытого резервуара 10»). Закрытый резервуар 10 имеет прочность, достаточную, чтобы выдерживать уменьшение давления газа внутреннего пространства при откачивании атмосферного газа, увеличение давления внутреннего пространства из-за введения водяного пара, нагрев, охлаждение и т.п.

[0056] Нижняя рама 11 или внутренний кожух 13 могут содержать, на его нижней поверхности или поверхности его стенок, отверстие, выполненное с возможностью соединения с описанной ниже вытяжной трубой 31, трубой 41 подачи водяного пара, трубой 51 введения газа и/или т.п. В этом случае, внутреннее пространство закрытого резервуара может достичь закрытого состояния путем закрытия клапана, выполненного в трубе.

[0057] Секция 12 расположения может иметь любую форму при условии обеспечения возможности расположения стального листа 1 с покрытием и может быть основанием, расположенным на нижней раме 11, как показано на фиг. 3, или элементом в виде полки, на котором может быть расположен стальной лист с покрытием или на котором может быть подвешен стальной лист с покрытием.

[0058] Секция 12 расположения представляет собой секцию, в которой расположен стальной лист 1 с покрытием. Например, стальной лист 1 с покрытием в форме рулона может быть расположен на секции 12 расположения так, что ось рулона расположена вдоль вертикального направления (отверстием вверх). Стальные листы 1 с покрытием могут быть уложены слоями с прокладкой 2 между ними. Альтернативно, стальной лист с покрытием, обработанный до заданной формы, может быть расположен на элементе в форме полки или может быть подвешен на нем.

[0059] Стальной лист 1 с покрытием, имеющий не подлежащую чернению часть, при наличии, предпочтительно расположен на секции 12 расположения так, что поверхность, содержащая не подлежащую чернению часть, контактирует с секцией 12 расположения.

[0060] На поверхности секции 12 расположения, где расположен стальной лист 1 с покрытием, выполнены сквозные отверстия так, что промежутки между металлическими полосами стального листа 1 с покрытием сообщаются с внутренним пространством секции 12 расположения. Внутреннее пространство секции 12 расположения выполнено полым так, что сквозные отверстия сообщаются с наружной стороной секции 12 расположения. На фиг. 3, например, секция 12 расположения состоит из верхнего основания и нижнего основания. Верхнее основание содержит путь потока для выдувания к периферии лопастного колеса 71 атмосферного газа, который протекает с нижней стороны стального листа 1 с покрытием во внутреннее пространство секции 12 расположения, а нижнее основание содержит сквозные отверстия, сообщающиеся с верхним основанием. Такая конфигурация является предпочтительной, поскольку газ внутри закрытого резервуара 10 циркулирует через промежутки между металлическими полосами стального листа 1 с покрытием и перемешивается, тем самым обеспечивая контактирование стального листа 1 с покрытием с атмосферным газом, имеющим более равномерную относительную влажность.

[0061] Нагревательная секция 20 является средством нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара 10. Нагревательная секция 20, например, состоит из нагнетателей, которые расположены с интервалами вдоль окружного направления наружного кожуха 14. Каждый нагнетатель выполнен с возможностью нагнетания горячего воздуха в пространство, образованное между наружным кожухом 14 и внутренним кожухом 13. Средство нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара 10 не ограничено нагревательной секцией 20 и может быть способом, который обеспечивает нагрев стального листа с покрытием путем прямого введения горячего воздуха во внутренний кожух 13, или способом, в котором нагреватель индукционного нагрева установлен под стальным листом с покрытием для нагрева стального листа, а также внутренней атмосферы внутреннего кожуха 13.

[0062] Секция 30 откачивания содержит вытяжную трубу 31, вытяжной клапан 32 и вытяжной насос 33. Вытяжная труба 31 представляет собой трубу, выполненную так, чтобы проходить через нижнюю раму 11 и обеспечивать сообщение между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10. Например, газ с низким содержанием водяного пара внутри закрытого резервуара 10 или атмосферный газ внутри закрытого резервуара 10 после обработки водяным паром выпускается наружу через вытяжную трубу 31. Вытяжная труба 31 сообщается с вытяжным насосом 33 посредством вытяжного клапана 32. Секция 30 откачивания выполнена с возможностью уменьшения давления газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее путем откачивания атмосферного газа. Когда откачивание не выполняется, вытяжной клапан 32 закрыт, и поток газа через внутреннее пространство и наружное пространство закрытого резервуара 10 через вытяжную трубу 31 прекращается.

[0063] Выпускная труба 35 представляет собой трубу, выполненную так, чтобы проходить через нижнюю раму 11 и обеспечивать сообщение между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10. Жидкость (например, капли воды) внутри закрытого резервуара выпускается наружу через выпускную трубу 35. Для более простого выпуска большего количества жидкости в выпускной трубе предпочтительно выполнено отверстие в таком же положении, что и нижняя рама 11 или ниже нее. Выпускная труба 35 сообщается с наружным пространством закрытого резервуара посредством выпускного клапана 36. Когда выпуск жидкости не выполняется, выпускной клапан 36 закрыт, и поток жидкости между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10 через выпускную трубу 35 прекращается.

[0064] Секция 40 введения водяного пара содержит трубу 41 подачи водяного пара и клапан 42 подачи водяного пара и, при необходимости, нагреватель 44 водяного пара и источник 43 подачи водяного пара, состоящий из емкости для хранения воды и нагревателя. Труба 41 подачи водяного пара обеспечивает, например, сообщение между источником 43 подачи водяного пара и внутренним пространством закрытого резервуара 10 посредством клапана 42 подачи водяного пара. Нагреватель 44 водяного пара нагревает водяной пар так, что температура подлежащего введению водяного пара достигает атмосферной температуры внутри закрытого резервуара 10 во время обработки водяным паром. Когда подача водяного пара не выполняется, клапан 42 подачи водяного пара закрыт, и введение водяного пара в закрытый резервуар 10 через трубу 41 подачи водяного пара прекращается. Когда используют водяной пар, полученный с помощью другого устройства, давлением подаваемого водяного пара можно управлять с использованием клапана 42 подачи водяного пара так, что внутреннее пространство закрытого резервуара имеет заранее определенную относительную влажность.

[0065] Секция 50 введения газа содержит трубу 51 введения газа и клапан 52 введения газа. Труба 51 введения газа представляет собой трубу, выполненную так, чтобы проходить через нижнюю раму 11 и обеспечивать сообщение внутреннего пространства закрытого резервуара 10 с наружным пространством закрытого резервуара 10 или источником подачи газа (не показан). Открытие клапана 52 введения газа обеспечивает через трубу 51 введения газа введение в закрытый резервуар 10 газа, подаваемого из источника подачи газа, имеющего точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием, или воздуха снаружи закрытого резервуара 10. Когда введение газа не выполняется, клапан 52 введения газа закрыт, и поток газа между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10 через трубу 51 введения газа прекращается.

[0066] Секция 60 измерения температуры состоит из множества датчиков температуры, соответственно прикрепленных на разных областях на поверхности стального листа с покрытием. Секция 60 измерения температуры может быть, например, термопарами. Секция 60 измерения температуры измеряет поверхностную температуру стального листа с покрытием. При использовании стального листа с покрытием в форме рулона термопара может быть вставлена между листами рулона.

[0067] Секция 70 перемешивания содержит лопастное колесо 71, расположенное внутри внутреннего кожуха 13, и приводной двигатель 72 для вращательного перемещения лопастного колеса 71. Когда приводной двигатель 72 вращает лопастное колесо 71, как показано стрелками на фиг. 3, атмосферный газ внутри закрытого резервуара 10 во время обработки водяным паром циркулирует внутри закрытого резервуара 10 таким образом, что атмосферный газ протекает в зазор между наружной периферийной поверхностью секции 12 расположения и поверхностью внутренней стенки внутреннего кожуха 13 со стороны секции 12 расположения, проходит через зазор между наружной периферийной поверхностью стального листа 1 с покрытием и поверхностью внутренней стенки внутреннего кожуха 13, протекает в промежутки между металлическими полосами стального листа 1 с покрытием от их верхней части, протекает с нижней стороны стального листа 1 с покрытием во внутреннее пространство секции 12 расположения, и снова протекает в зазор между наружной периферийной поверхностью секции 12 расположения и поверхностью внутренней стенки внутреннего кожуха 13 со стороны секции 12 расположения. Атмосферный газ внутри закрытого резервуара 10 во время обработки водяным паром таким образом перемешивается путем циркулирования.

[0068] Атмосферный газ внутри закрытого резервуара 10 может быть перемешан с помощью секции 70 перемешивания во время нагрева стального листа с покрытием с использованием нагревательной секции 20.

[0069] Управляющая секция 80 управляет работой устройства 100 настоящего изобретения, как описано ниже.

[0070] 3. Система для изготовления стального листа с черным покрытием

Здесь и далее, приведенная в качестве примера работа устройства 100 настоящего изобретения и система для изготовления стального листа с черным покрытием будут описаны более подробно со ссылкой на фиг. 3 и 4.

[0071] После расположения стального листа 1 с покрытием в секции 12 расположения и уплотнения закрытого резервуара 100 путем фиксирования внутреннего кожуха 13 и наружного кожуха 14 к нижней раме 11, управляющая секция 80 управляет работой нагревательной секции 20, секции 30 откачивания, секции 40 введения водяного пара, секции 50 введения газа и секции 70 перемешивания следующим образом.

[0072] Нагревательная секция 20 вдувает горячий воздух в пространство, образованное между наружным кожухом 14 и внутренним кожухом 13 для нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара в присутствии газа с низким содержанием водяного пара, тем самым нагревая стальной лист 1 с покрытием. Во время нагрева управляющая секция 80 учитывает заранее определенную температуру для обработки водяным паром стального листа с покрытием и управляет нагревательной секцией 20 так, чтобы она работала, пока температура слоя покрытия (предпочтительно точка наименьшей температуры), измеренная с использованием секции 60 измерения температуры, не станет выше описанной температуры процесса чернения или более. При необходимости, секция 70 перемешивания может перемешивать и обеспечивать циркуляцию атмосферного газа внутри внутреннего кожуха 13 путем приведения с помощью приводного двигателя 72 во вращение лопастного колеса 71 во время нагрева с использованием нагревательной секции 20.

[0073] В последствии, секция 30 откачивания открывает вытяжной клапан 32 и активирует вытяжной насос 33, тем самым выпуская атмосферный газ внутреннего пространства закрытого резервуара 10 через вытяжную трубу 31. Эта операция уменьшает давление газа внутри закрытого резервуара 10 до 70 кПа или менее (первое откачивание). Секция 30 откачивания затем закрывает вытяжной клапан 32 для прекращения потока газа между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10 через вытяжную трубу 31.

[0074] В последствии, секция 40 введения водяного пара открывает клапан 42 подачи водяного пара для подачи водяного пара из источника 43 подачи водяного пара. Эта операция обеспечивает введение водяного пара из источника 43 подачи водяного пара в закрытый резервуар 10 через трубу 41 подачи водяного пара. Секция 40 введения водяного пара предпочтительно открывает клапан 42 подачи водяного пара после того, как управляющая секция 80 распознает, что разница между температурами точки самой высокой температуры и точки наименьшей температуры, измеренными с использованием секции 60 измерения температуры, не уменьшится до значения, находящего в заранее определенном диапазоне. Нагреватель 44 водяного пара может нагревать подлежащий введению водяной пар.

[0075] Секция 40 введения водяного пара может содержать водяной пар, подлежащий введению в закрытый резервуар 10, нагретый с использованием нагревателя 44 водяного пара, при необходимости. Секция 70 перемешивания может обеспечивать циркуляцию и перемешивать атмосферный газ внутри закрытого резервуара 10 путем приведения с помощью приводного двигателя 72 во вращение лопастного колеса 71, при необходимости.

[0076] Секция удаления газа (не показана) или секция 30 откачивания может удалять только заранее определенное количество атмосферного газа внутри закрытого резервуара 10, при необходимости. Во время работы клапан 42 подачи водяного пара открыт так, что водяной пар вводят в закрытый резервуар 10 в том же количестве, что и выпущенный атмосферный газ.

[0077] Как только проходит достаточное время для обработки чернением после введения водяного пара, секция 40 введения водяного пара закрывает клапан 42 подачи водяного пара для прекращения потока газа между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10 через трубу 41 подачи водяного пара. В последствии, секция 30 откачивания открывает вытяжной клапан 32 для обеспечения с помощью вытяжного насоса 33 выпуска атмосферного газа внутри закрытого резервуара 10, при необходимости. Эта операция уменьшает давление газа внутри закрытого резервуара до 70 кПа или менее (второе откачивание). Секция 30 откачивания затем закрывает вытяжной клапан 32 для прекращения потока газа между внутренним пространством и наружным пространством закрытого резервуара 10 через вытяжную трубу 31.

[0078] В последствии, секция 50 введения газа открывает клапан 52 введения газа. Эта операция обеспечивает через трубу 51 введения газа введение в закрытый резервуар 10 газа, имеющего точку росы, которая всегда ниже температуры стального листа с покрытием. Введенный газ охлаждает стальной лист 1 с покрытием.

[0079] Во время работы жидкость может быть удалена из внутреннего пространства наружу устройства путем управления работой выпускного клапана 36 в любой заданный момент времени. Управление работой выпускного клапана 36 может быть выполнено один раз или более одного раза во время работы устройства 100 настоящего изобретения. Однако, если слой покрытия почернел до необходимой степени, выпускной клапан 36 может оставаться закрытым в ходе работы.

[0080] (Результаты)

Устройство и система настоящего изобретения обеспечивают заполнение промежутков между стальными листами с покрытием водяным паром, а также уменьшение образования капель росы на поверхности стальных листов с покрытием, и, таким образом, подлежащая чернению область в стальных листах с покрытием может подвергаться более равномерному чернению.

[0081] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявки на патент Японии №2016-038848, поданной 1 марта 2016, содержание которой, включая формулу изобретения, описание и чертежи, полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Промышленная применимость

[0082] Способ настоящего изобретения обеспечивает подавление образования капель росы во время нагрева стального листа с покрытием, и более равномерное чернение слоя покрытия для получения стального листа с черным покрытием с более красивым внешним видом. Таким образом, считается, что способ настоящего изобретения вносит вклад в более широкое распространение стальных листов с черным покрытием.

Список ссылочных обозначений

[0083]

1 Стальной лист с покрытием

10 Закрытый резервуар

11 Нижняя рама

12 Секция расположения

13 Внутренний кожух

14 Наружный кожух

20 Нагревательная секция

30 Секция откачивания

31 Вытяжная труба

32 Вытяжной клапан

33 Вытяжной насос

35 Выпускная труба

36 Выпускной клапан

40 Секция введения водяного пара

41 Труба подачи водяного пара

42 Клапан подачи водяного пара

43 Источник подачи водяного пара

44 Нагреватель водяного пара

50 Секция введения газа

51 Труба введения газа

52 Клапан введения газа

60 Секция измерения температуры

70 Секция перемешивания

71 Лопастное колесо

72 Приводной двигатель

80 Управляющая секция

Изобретение относится к изготовлению стального листа с черным покрытием. В закрытом резервуаре стальной лист с покрытием, полученным погружением в расплав Zn, содержащего Al и Mg, нагревают в присутствии первого газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием, и после нагрева уменьшают давление газа в закрытом резервуаре до 70 кПа или менее путем откачивания нагретого в закрытом резервуаре первого атмосферного газа, а после уменьшения давления газа осуществляют чернение слоя покрытия путем введения водяного пара в закрытый резервуар. После чернения слоя покрытия давление газа в закрытом резервуаре уменьшают до 70 кПа или менее путем откачивания второго атмосферного газа из закрытого резервуара и охлаждают стальной лист, имеющий черненый слой покрытия, путем введения в закрытый резервуар второго газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием. Изобретение обеспечивает подавление образования капель росы во время нагрева стального листа с покрытием и более равномерное чернение слоя покрытия для получения стального листа с черным покрытием с более красивым внешним видом. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления стального листа с черным покрытием, включающий контактирование стального листа с покрытием с водяным паром в закрытом резервуаре, причем стальной лист с покрытием содержит основной стальной лист и слой покрытия, содержащий слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, образованный на поверхности основного стального листа, в котором

нагревают стальной лист с покрытием, расположенный в закрытом резервуаре, в присутствии первого газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием,

после нагрева стального листа с покрытием уменьшают давление газа в закрытом резервуаре до 70 кПа или менее путем откачивания первого атмосферного газа, нагретого в закрытом резервуаре,

после уменьшения давления газа путем откачивания первого атмосферного газа осуществляют чернение слоя покрытия путем введения водяного пара в закрытый резервуар,

после чернения слоя покрытия уменьшают давление газа в закрытом резервуаре до 70 кПа или менее путем откачивания второго атмосферного газа в закрытом резервуаре, в котором расположен стальной лист с черным покрытием, имеющий черненый слой покрытия, и

после уменьшения давления газа путем откачивания второго атмосферного газа охлаждают стальной лист с покрытием путем введения второго газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием, в закрытый резервуар.

2. Способ по п. 1, в котором стальной лист с покрытием представляет собой стальной лист с покрытием в форме рулона.

3. Способ по п. 2, в котором стальной лист с покрытием в форме рулона расположен так, что отверстия расположены в вертикальном направлении в закрытом резервуаре.

4. Способ по п. 2 или 3, в котором каждый из двух или более стальных листов с покрытием в форме рулона расположен так, что отверстия расположены в вертикальном направлении в закрытом резервуаре, и стальные листы с покрытием в форме рулона уложены слоями.

5. Способ по п. 1, в котором стальной лист с покрытием представляет собой обработанный стальной лист с покрытием.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором при нагреве первым газом является воздух.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором при нагреве стальной лист с покрытием нагревают во время перемешивания первого газа в закрытом резервуаре.

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором при чернении внутреннее пространство закрытого резервуара имеет атмосферную температуру 105°С или более и относительную влажность 80% или более.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором при чернении внутреннее пространство закрытого резервуара нагревают.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором при чернении, после введения водяного пара в закрытый резервуар, заранее определенное количество первого атмосферного газа удаляют из внутреннего пространства закрытого резервуара и дополнительно вводят другой водяной пар в закрытый резервуар.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором при чернении, после введения водяного пара в закрытый резервуар, первый атмосферный газ в закрытом резервуаре перемешивают.

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, содержит Al от 0,1 мас. % или более до 60 мас. % или менее и Mg от 0,01 мас. % или более до 10 мас. % или менее.

13. Устройство для изготовления стального листа с черным покрытием, содержащее

закрытый резервуар, содержащий секцию расположения для расположения стального листа с покрытием, при этом стальной лист с покрытием содержит основной стальной лист и слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, образованный на поверхности основного стального листа,

нагревательную секцию для нагрева внутреннего пространства закрытого резервуара,

секцию откачивания для откачивания атмосферного газа в закрытом резервуаре для уменьшения давления газа в закрытом резервуаре до 70 кПа или менее,

секцию введения водяного пара для введения водяного пара в закрытый резервуар,

секцию введения газа для введения газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием, в закрытый резервуар.

14. Устройство по п. 13, дополнительно содержащее секцию перемешивания для перемешивания атмосферного газа в закрытом резервуаре.

15. Система для изготовления стального листа с черным покрытием, содержащая устройство по п. 13 или 14 и управляющую секцию для изготовления стального листа с черным покрытием путем управления работой нагревательной секции, секции откачивания и секции введения водяного пара с обеспечением контактирования, в закрытом резервуаре, стального листа с покрытием с водяным паром, причем

управляющая секция выполнена с возможностью управления работой нагревательной секцией таким образом, что нагревательная секция нагревает внутреннее пространство закрытого резервуара в присутствии газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием,

управляющая секция выполнена с возможностью управления работой секции откачивания таким образом, что секция откачивания уменьшает давление газа в нагретом закрытом резервуаре до 70 кПа или менее путем откачивания атмосферного газа, нагретого в закрытом резервуаре,

управляющая секция выполнена с возможностью управления работой секции введения водяного пара таким образом, что секция введения водяного пара вводит водяной пар в закрытый резервуар,

управляющая секция выполнена с возможностью управления работой секции откачивания таким образом, что секция откачивания уменьшает давление газа в закрытом резервуаре, в котором расположен стальной лист с черным покрытием, имеющий черненый слой покрытия, до 70 кПа или менее путем откачивания атмосферного газа, нагретого в закрытом резервуаре, и

управляющая секция выполнена с возможностью управления работой секции введения газа таким образом, что секция введения газа охлаждает стальной лист с черным покрытием, имеющий черненый слой покрытия, путем введения газа, имеющего точку росы, которая ниже температуры стального листа с покрытием, в закрытый резервуар.

16. Система для изготовления стального листа с черным покрытием по п. 15, в которой управляющая секция дополнительно выполнена с возможностью управления работой секции перемешивания для перемешивания атмосферного газа в закрытом резервуаре с обеспечением перемешивания атмосферного газа в закрытом резервуаре.

17. Система по п. 15 или 16, в которой слой покрытия, полученный путем погружения в расплав Zn, содержащий Al и Mg, содержит Al от 0,1 мас. % или более до 60 мас. % или менее и Mg от 0,01 мас. % или более до 10 мас. % или менее.