CN103620080B - 向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法、熔融锌液中Al浓度的调整方法以及向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其是向热浸镀锌生产线中的收容有熔融锌液的熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其中，具有从设在管状的插入导向器的下部的供给部供给所述Zn-Al合金的供给工序；所述供给部被浸渍在所述熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在所述熔融锌液中的前支承辊之间，且在距所述前支承辊的下端±400mm以内的深度；所述插入导向器的内部通过不活泼气体而被加压，防止所述熔融锌液侵入所述插入导向器的所述内部。

Description

向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法、熔融锌液中Al浓度的调整方法以及向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置
技术领域
本发明涉及钢板的连续热浸镀锌生产线中的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法、熔融锌液中的Al浓度的调整方法以及向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置。
本申请基于2012年03月05日提出的日本专利申请特愿2012-047546号并主张其优先权，在此引用其内容。
背景技术
配置在钢板的连续热浸镀锌生产线中的熔融锌锅内的熔融锌液中的Al浓度（Al相对于整个熔融锌液的重量%）左右镀锌钢板的品质、特别是基底金属和锌的合金层的品质。所以，为了使镀锌钢板的品质稳定，重要的是使熔融锌液中的Al浓度保持恒定。
以往，以补偿由钢板带出的熔融锌锅内的熔融锌带出量为目的，将含有Al的锌锭从熔融锌锅的上方投入熔融锌锅内，从而使熔融锌液的熔融锌量保持恒定，同时粗略地调整熔融锌中的Al浓度（专利文献1）。
此外，还采用一种如下的方法，即吸取熔融锌锅内的熔融锌的一部分而实施ICP分析、或者利用设在熔融锌锅内的Al浓度计而测定熔融锌液中的Al浓度，在熔融锌液中的Al浓度降低时，由人工将含有Al浓度比含Al的锌锭高的Zn-Al合金片（所谓铝饼）从熔融锌锅的上方投入熔融锌液的表层，从而微调熔融锌中的Al浓度。一般地说，上述锌锭的重量为几十～几百kg，微调用的Zn-Al合金片（铝饼）的重量为5～10kg左右。
含有Al的锌锭中以及Zn-Al合金片中的Al的比重比锌小。因此，在用上述这样的方法投入含Al的锌锭或Zn-Al合金片时，在熔融锌液的液面Al发生浓化，液面附近处于高Al浓度状态。另一方面，熔融锌锅内的底部处于低Al浓度状态，容易在底部发生并堆积底渣。如果连续热浸镀锌生产线的通板速度达到高速，则通过锅内的搅拌流动将该底渣卷起，从而附着在钢板上。附着在钢板上的底渣成为挤压缺陷（pressing flaw）的原因，使镀锌钢板的产品价值降低。因此，现在为了避免此问题，对通板速度的上限进行限制，同时定期地停止设备吸出底渣。这些通板速度的限制以及定期的设备停止都成为生产率下降的原因。
此外，在上述这样的用人力投入时，投入间隔大，目标Al浓度和实际Al浓度之差增大是不可避免的。由此，成为镀锌钢板的合金层的品质不稳定，发生称之为未烧透的合金化不足，或发生过合金，从而使产品价值降低的原因。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-240155号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于解决上述以往的问题。也就是说，本发明的目的在于，提供向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法、熔融锌液中Al浓度的调整方法以及向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置，它们经常使钢板的连续热浸镀锌生产线的熔融锌锅内的熔融锌液中的Al浓度保持恒定，而且即使进行比以往高速的通板，也不会发生挤压缺陷、合金化不足、过合金等。
用于解决课题的手段
本发明是基于上述见解而提出的，其要点如下。
（1）也就是说，本发明的一个实施方式涉及一种向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其是向热浸镀锌生产线中的收容有熔融锌液的熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其中，具有从设在管状的插入导向器的下部的供给部供给所述Zn-Al合金的供给工序；所述供给部被浸渍在所述熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在所述熔融锌液中的前支承辊之间，且在距所述前支承辊的下端±400mm以内的深度；所述插入导向器的内部通过不活泼气体而被加压，防止所述熔融锌液侵入所述插入导向器的所述内部。
（2）根据上述（1）的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其中，所述Zn-Al合金也可以是丝状、片状、粉末状中的任一种形态。
（3）根据上述（1）的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其中，所述插入导向器的所述供给部也可以设置在排出流中，该排出流产生于所述熔融锌液中的所述前支承辊与行走的所述钢板之间。
（4）本发明的一个实施方式涉及一种熔融锌液中Al浓度的调整方法，其中，具有控制工序：其根据由设在所述熔融锌锅内的Al浓度计测定的Al浓度，对采用上述（1）～（3）中任一项所述的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法所供给的所述Zn-Al合金的供给量进行控制。
（5）本发明的一个实施方式涉及一种向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置，其是向热浸镀锌生产线中的收容有浸渍着前支承辊的熔融锌液的熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置，其中，具有：管状的插入导向器，其下部具有供给部，被设置于所述熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在所述熔融锌液中的所述前支承辊之间；以及气体供给装置，其向所述插入导向器的内部供给不活泼气体；所述供给部的设置位置为所述熔融锌液中且距所述前支承辊的下端±400mm以内的深度；所述Zn-Al合金从所述插入导向器的所述供给部供给至所述熔融锌液中。
发明的效果
根据本发明的上述实施方式，通过从供给部向熔融锌锅内供给Zn-Al合金，能够使Al均匀地扩散到熔融锌液中，其中所述供给部浸渍在熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在熔融锌液中的前支承辊之间，且在距熔融锌液中的前支承辊的下端±400mm以内的深度中，并设于管状的插入导向器的下部。其结果是，可抑制由熔融锌锅内的熔融锌液中的Al浓度不均匀所造成的底渣的发生，即使提高通板速度，起因于底渣卷起的挤压缺陷也减少。因此，可谋求生产率的提高。
此外，根据本发明的上述实施方式，通过根据由Al浓度计测定的熔融锌液中的Al浓度来控制所供给的Zn-Al合金的量，常常能够将包括产生基底金属和锌的合金反应的钢板表面的熔融锌液中的Al浓度维持恒定。因此，合金层的品质稳定，能够防止被称为未烧透的合金化不足以及过合金的发生。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法的说明图。
图2是图1的主要部位的剖视图。
图3是表示熔融锌锅内的熔融锌液的流动的侧视图。
图4A是表示使用水模型的实验中的各颗粒计数器的位置的说明图、侧视图。
图4B是表示使用水模型的实验中的各颗粒计数器的位置的说明图、俯视图。
图5是表示使用水模型的实验中的换算成实际设备的从前支承辊的下端到丙烯基示踪物添加位置的距离和示踪物检测比ε之间的关系的曲线图。
图6是钢板宽度比率的说明图。
图7是表示钢板宽度比率和示踪物检测比η以及示踪物检测比μ之间的关系的曲线图。
图8A是表示实施例中的Al浓度计的位置的侧视图。
图8B是表示实施例中的Al浓度计的位置的俯视图。
图9是表示图8A以及图8B的X位置的Al浓度的曲线图。
图10是表示图8A以及图8B的Y位置的Al浓度与图8A以及图8B的X位置的Al浓度之比的曲线图。
图11是表示图8A以及图8B的Z位置的Al浓度与图8A以及图8B的X位置的Al浓度之比的曲线图。
图12是表示渣卷起率的曲线图。
具体实施方式
以下对本发明的优选的实施方式进行说明。
在图1中，1是钢板的热浸镀锌生产线中的熔融锌锅，2是其内部收容的熔融锌液。熔融锌锅1的内部以浸渍在熔融锌液2中的状态设有沉没辊3、前支承辊4、后支承辊5。钢板S如图1所示，从斜方向导入熔融锌液2中，在通过沉没辊3反转后，从熔融锌液中的前支承辊4和后支承辊5之间向垂直上方提升。在本实施方式中，将图1的纸面右方向称为钢板的行走方向上的上游侧，将纸面左方向称为钢板的行走方向上的下游侧。
在熔融锌锅1的液面的上方，设有Zn-Al合金的添加装置（Zn-Al合金供给装置）6。其详细内容如图2所示。Zn-Al合金丝7缠绕在滚筒8上，通过电动机9使该滚筒8旋转，由此经由导辊10、10向下方引出Zn-Al合金丝7，从设在管状的插入导向器11的下部的供给部向熔融锌液2中供给。如果考虑到更换Zn-Al合金丝的作业的安全性，则优选滚筒8不在熔融锌的液面上，而是配置在工作台19的上方。优选Zn-Al合金丝7的供给为连续的，但也可以是周期短的间歇供给。插入导向器11由氧化铝等具有耐热性的陶瓷制成，被设置在熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁20与设在所述熔融锌液中的所述前支承辊之间，也就是说设在比前支承辊更靠纸面左侧的热浸镀锌液中。另外，上述的供给部被设定为其深度距熔融锌液中的前支承辊4的下端达到±400mm以内。
整个添加装置6如图2所示，被收纳在气密箱12的内部，从未图示的气体供给装置向其内部、通过阀门13供给氮气或Ar气等不活泼气体。14是用于检测气密箱12的内部压力的压力计。该压力计对从气体供给装置通过阀门13供给的不活泼气体的量进行控制，从而控制插入导向器11内部的压力。供给的不活泼气体将要侵入插入导向器11的内部的熔融锌下推到例如插入导向器11的下端附近。由此，Zn-Al合金丝7不与熔融锌接触而下降到插入导向器11的下端，在从下端部出来的瞬间与熔融锌接触而开始熔化，也就是说开始Zn-Al合金向熔融锌液中的供给。开始向熔融锌液中供给Zn-Al合金的位置相当于插入导向器的供给部。再者，不采用不活泼气体而采用空气（大气）有可能使熔融锌以及Zn-Al合金氧化，因此是不优选的。
如图1所示，在熔融锌锅1中设有适当数量的Al浓度计15。在本实施方式中，根据由该Al浓度计15测定的Al浓度来控制Zn-Al合金的供给量。由此能够将熔融锌液2中的Al浓度维持恒定。再者，关于Zn-Al合金的供给量，例如，能够通过改变丝7的进给速度来控制。如果加快丝的进给速度，则即使与熔融锌接触，有时也不会使丝立即熔化，但在此种情况下，也可以对丝进行预热。
接着，对将插入导向器11的供给部规定为距熔融锌液2中的前支承辊4的下端±400mm以内的深度的理由进行说明。
图3是表示产生于熔融锌锅1内部的熔融锌液的流动的图示。在熔融锌液2中，前支承辊4形成的辊旋转流B和钢板S附近的随伴流A发生碰撞，发生朝向钢板的行走方向上的下游侧（纸面左侧）的强的排出流C。排出流C与壁面碰撞而上下分离，沿熔融锌锅1的整体循环。本实施方式中，规定将从插入导向器11供给Zn-Al合金的位置设在排出流C中，随着该强的排出流C使Zn-Al合金有效且均匀地扩散。
如上所述，排出流C朝向前支承辊的钢板行走方向上的下游侧。因此，本发明者认为，以插入导向器的供给部相对于前支承辊成为钢板行走方向上的下游侧的方式设置插入导向器是有效的。此外，本发明者为了对插入导向器的设置位置进行更详细的研究，多次进行了采用使弗劳德数类似于实际设备的1/5规模的水模型的试验，并进行了流动分析。流动分析中采用粒径为50μm的丙烯基示踪物，从各式各样的深度添加丙烯基示踪物，在液面侧和液底侧通过颗粒计数器16、17、18计数示踪物检测数。这些颗粒计数器16、17、18的位置如图4A、图4B所示。另外，图5的曲线图中将（液面侧的示踪物检测数/液底侧的示踪物检测数）作为示踪物检测比ε，归纳了从前支承辊4的下端到丙烯基示踪物添加位置的距离和示踪物检测比ε之间的关系。再者，图5的距前支承辊的距离是从水模型和实际设备的尺寸的比率换算成实际设备中的距离的值。
这里，求出ε时所用的液面侧的示踪物检测数是通过图4A的颗粒计数器16测定的结果，液底侧的示踪物检测数是通过图4A的颗粒计数器18测定的结果。
再者，图4A是水模型试验中所用的水槽的侧视图。图4B是水槽的俯视图。从图4A、图4B中得知，颗粒计数器16、17、18在深度方向以及钢板的宽度方向被设置在不同的位置上。
如图5的曲线图所示，在丙烯基示踪物的添加位置位于距前支承辊4的下端±400mm左右的范围（液面侧为400mm以内，且在液底侧为400mm以内）时，示踪物检测比ε接近1，也就是说，确认丙烯基示踪物在液面侧和液底侧均等地分散。所以在本发明中，规定从浸渍在距前支承辊4的下端±400mm以内的深度中的插入导向器11的供给部供给Zn-Al合金。为了更均等地分散，优选规定为距前支承辊4的下端±300mm的深度，更优选规定为±200mm的深度。
同样如图6所示，在钢板S的宽度方向使丙烯基示踪物的添加位置变化，在宽度方向的同一位置的液面侧和液底侧通过颗粒计数器计数示踪物检测数。然后将（液面侧的示踪物检测数＋液底侧的示踪物检测数）/投入示踪物数定义为示踪物检测比η，归纳在图7的曲线图中。这里，求出η时所用的液面侧的示踪物检测数为通过图4A的颗粒计数器16测定的结果，液底侧的示踪物检测数为通过图4A的颗粒计数器18测定的结果。
该曲线图的横轴的钢板宽度比率如图6所示，是通过将从钢板的边缘到丙烯基示踪物的添加位置的距离L除以钢板的板宽W所得到的值（L/W）。图7一并示出了将由设在钢板的板宽的外侧（钢板宽度比率＝110%）的颗粒计数器检测的示踪物数除以投入示踪物数得出的示踪物检测比μ。再者，求出μ时所用的颗粒计数器为图4A的颗粒计数器17。
由图7得知，确认在从钢板S的边缘的外侧添加丙烯基示踪物的情况下，钢板宽度内的示踪物检测数下降，钢板S的边缘附近的示踪物检测数增加。这表明添加的Al集中在钢板S的边缘附近，在钢板S的边缘附近引起合金化不良。相反，在从钢板宽内的中央附近添加丙烯基示踪物的情况下，示踪物检测比η高，Al比较高效率地分散。因此，钢板宽度比率（L/W）优选为0～100%，更优选为20～80%，最优选为40～60%。
实施例
通过实际设备确认了上述本发明的内容。熔融锌锅为3.1m×3.9m×2.6m（深度），将插入导向器的供给部规定为与前支承辊的下端相同的高度（深度），从插入导向器的供给部供给Zn-Al合金。
为了测定Al浓度，分别在熔融锌液中的图8所示的X、Y、Z位置设置Al浓度计。X在钢板行走方向上的上游侧的内壁面附近，处于距液面（液面）200mm下的位置，Y同样在钢板行走方向上的上游侧的内壁面附近，处于距液面2000mm下的位置。Z在前支承辊的宽度方向外侧，深度与X相同。
图9中示出了X位置的Al浓度的变化。纵轴为用现有技术中的Al浓度/本发明法中的Al浓度表示的第1Al浓度指标。相对于本发明法，确认在现有技术（铝饼投入法）中Al浓度因投入铝饼而较大地变化。
图10中示出了现有技术以及本发明法中的Y位置的Al浓度相对于X位置的Al浓度之比（第2Al浓度指标）的变化。得知：在现有技术中值通常小于1，向液底部的Al供给不足。另一方面，确认根据本发明，值一般稳定在1，能够消除熔融锌液的液面和液底的Al浓度差。
图11中示出了Z位置的Al浓度相对于X位置的Al浓度之比（第3Al浓度指标）的变化。在现有技术中，Al浓度因投入铝饼而明显提高，而且随着时间的经过，Al浓度较大地变动。也就是说，得知Al浓度的稳定化需要较多的时间。另一方面，根据本发明法，第3Al浓度指标的值通常是稳定的，能够使整个熔融锌锅的Al浓度稳定化。
图12中示出了渣卷起率怎样随钢板的通板速度（线速度：LS）而变化。渣卷起率是通过将以往的通板速度即110m/min中的浮渣的浮游数作为100而使浮渣的浮游数指标化而得到的值。该浮渣浮游率减小表示浮渣堆积量减小。根据本发明，即使通板速度高到140m/min，也能够将渣卷起率抑制在100%，与以往相比可将通板限制速度提高30m/min。由此能够提高生产率，同时在实际作业中，成功地将合金化不良率减少到以往的1/2。
再者，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其要点的范围内可进行多种设计变更。例如，在上述的实施方式中以丝的形态添加Zn-Al合金，但是Zn-Al合金的形态并非限定于丝，除丝状以外，也能够采用片状、粉末状等形态。在片状或粉末状的情况下，只要采用粉粒体等的定量运出装置，从管状的插入导向器的供给部供给即可。
此外，在上述的实施方式中添加了Zn-Al合金，但只要在熔融锌液中熔化的，例如对于Zn-Al-Mg合金等其它合金也能使用。
此外，在上述的实施方式中，从设在插入导向器下部的供给部供给Zn-Al合金，但供给部的位置并不限定于插入导向器的下部。例如，通过控制不活泼气体的压力，将Zn-Al合金的熔化开始位置规定为插入导向器的中央部附近，同时在插入导向器的中央部附近的侧面开孔，也可以从该孔向熔融锌液中供给Zn-Al合金。在此种情况下，只要投入Zn-Al合金的位置（孔）在距前支承辊的下端±400mm以内的位置即可。
此外，在上述的实施方式中作为插入导向器使用直线管状的装置，但只要将供给位置形成在规定位置，插入导向器也可以是直线状以外的形状，例如具有曲率等的形状。
正如以上所说明的那样，根据本发明，能够使Al均匀地分散到熔融锌液中，所以即使进行比以往更高速的通板，也不会发生由底渣的卷起造成的挤压缺陷或由Al浓度的不均匀造成的合金化不足、过合金等。
产业上的可利用性
根据本发明，能够使Al均匀地扩散到熔融锌液中。因此可对熔融锌锅内的Al浓度不均匀造成的底渣的发生进行抑制，即使提高通板速度，起因于底渣的卷起的挤压缺陷也减少。因此，可谋求生产率的提高。
符号说明：
1熔融锌锅            2熔融锌液
3沉没辊              4前支承辊
5后支承辊            6添加装置（Zn-Al合金供给装置）
7Zn-Al合金丝         8滚筒
9电动机              10导辊
11插入导向器         12气密箱
13阀门               14压力计
15Al浓度计           16、17、18颗粒计数器
19工作台             20内壁
21供给部

Claims (5)

1.一种向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其是向热浸镀锌生产线中的收容有熔融锌液的熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其特征在于：
具有从设在管状的插入导向器的下部的供给部供给所述Zn-Al合金的供给工序；
所述供给部被浸渍在所述熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在所述熔融锌液中的前支承辊之间，且在距所述前支承辊的下端±400mm以内的深度；
所述插入导向器的内部通过不活泼气体而被加压，防止所述熔融锌液侵入所述插入导向器的所述内部；
所述不活泼气体为氮气或Ar气。
2.根据权利要求1所述的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其特征在于，所述Zn-Al合金为丝状、片状、粉末状中的任一种形态。
3.根据权利要求1所述的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法，其特征在于，所述插入导向器的所述供给部设置在排出流中，该排出流产生于所述熔融锌液中的所述前支承辊与行走的所述钢板之间。
4.一种熔融锌液中的Al浓度的调整方法，其特征在于，具有控制工序：其根据由设在所述熔融锌锅内的Al浓度计测定的Al浓度，对采用权利要求1～3中任一项所述的向熔融锌锅供给Zn-Al合金的方法所供给的所述Zn-Al合金的供给量进行控制。
5.一种向熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置，其是向热浸镀锌生产线中的收容有浸渍着前支承辊的熔融锌液的熔融锌锅供给Zn-Al合金的装置，其特征在于，所述装置具有：
管状的插入导向器，其下部具有供给部，被设置于所述熔融锌锅在钢板的行走方向上的下游侧的内壁与设在所述熔融锌液中的所述前支承辊之间；以及
气体供给装置，其向所述插入导向器的内部供给不活泼气体；
所述供给部的设置位置为所述熔融锌液中且距所述前支承辊的下端±400mm以内的深度；
所述Zn-Al合金从所述插入导向器的所述供给部供给至所述熔融锌液中；
所述不活泼气体为氮气或Ar气。
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