JP2000026947A - 亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気分離回収方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロアーのような強制的に炉内ガスを吸引す
る装置を使用することなく金属蒸気を含む炉内ガスを速
やかに炉外に排出して亜鉛系溶融金属の連続めっきの際
のスナウト内のドロス付着による品質欠陥を防止し、ま
た排出したガス中に含まれる金属蒸気を簡易な設備で分
離回収できるようにする。 【解決手段】 一端が焼鈍炉１に接続され、他端がめっ
き浴中に浸漬されたスナウト３の内部を通過させた鋼帯
Ｓを溶融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯Ｓに溶融金
属の連続めっきを行うに際して、スナウト３内の金属蒸
気を含むガスをスナウト３の下部から炉外に排出し、前
記金属蒸気の凝集固体化物を分離回収装置２４で慣性集
塵して分離回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯の溶融金属の
連続めっきラインの金属蒸気分離回収方法および装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶融金属の連続めっき装置を図３
に示す。この装置を用いて金属めっきする方法について
説明する。

【０００３】鋼帯Ｓを、焼鈍炉で連続的に焼鈍すると同
時にその表面を清浄にした後、めっき槽４に通板して、
鋼帯Ｓにめっきを施す。通常、この焼鈍工程は還元雰囲
気になっているため、還元雰囲気を常時確保できるよう
に、焼鈍炉１とめっき槽４の間に断面形状が矩形のスナ
ウト３が配設されており、鋼帯Ｓは、大気に触れること
なく、スナウト３内を通って、所定の溶融金属が入って
いるめっき槽４に浸漬されて所定の金属めっきが施され
る。鋼帯Ｓは、めっき槽４内のシンクロール６で方向転
換され、鉛直に上昇してめっき槽４から引き出される。
めっき槽４から引き出された鋼帯Ｓはガスワイピングノ
ズル７により所定のめっき金属厚みに調整された後、図
示されていない冷却装置により冷却され、さらに必要に
応じて、調質圧延等の処理を施す後工程に通板される。

【０００４】雰囲気ガスは、焼鈍炉出側の冷却帯やスナ
ウト３から炉内に供給され、鋼帯Ｓの走行方向とは逆方
向の焼鈍炉入側に向かって流れる。スナウト内は還元雰
囲気であるため、スナウト内の溶融金属浴面Ｌには酸化
膜が形成されにくい。そのため、溶融金属が直接浴面に
露出することになり、溶融金属が、溶融金属浴温度にお
ける飽和蒸気圧まで蒸発する。蒸発した溶融金属の蒸気
は、スナウト３内や焼鈍炉１内の還元雰囲気内に存在す
る微量酸素と反応して酸化物になる。

【０００５】また、酸化物にならなくても、焼鈍炉１内
あるいはスナウト３内で、蒸発した溶融金属の蒸気圧が
その場所の飽和蒸気圧以上になった場合、蒸発した溶融
金属は蒸気の状態で存在できないために金属に戻る。特
に焼鈍炉１内の冷却帯やスナウト内面の温度が、蒸発し
た溶融金属の蒸気圧における飽和温度以下の温度である
場合、金属蒸気が凝縮して金属粉になり、炉内内面やス
ナウト内面に粉末状の金属になって付着する。

【０００６】これらの酸化物あるいは付着物が、操業時
に清浄化された鋼帯に直接付着した場合、めっきが不均
一になったり、めっきされない状態になったりして、品
質欠陥を招く。

【０００７】また、酸化物がスナウト３内で溶融金属浴
面Ｌに落下した場合、酸化物の溶融温度は溶融金属浴温
度よりも高いために溶融金属浴Ｍに溶解しない。付着物
がスナウト内で溶融金属浴面Ｌに落下した場合、付着物
が溶融金属と同じ金属の場合には再溶解するが、多くの
場合、付着物に不純物が混入しているため、付着物も溶
融金属浴Ｍに溶解しないことが多い。

【０００８】落下しても溶解しない前記酸化物や付着物
は、スナウト３内の溶融金属浴面Ｌ上に浮遊したまま、
めっき槽４に侵入する鋼帯Ｓに随伴する溶融金属浴Ｍの
流れにのり、鋼帯の方向に移動して走行する鋼帯Ｓに付
着する。この場合も、鋼帯Ｓのめっきを阻害する要因と
して作用するため、めっき厚が薄くなったり、不めっき
になったりして品質欠陥を招く。

【０００９】スナウト３内の品質欠陥の発生を解決する
方法として、スナウト３内から亜鉛蒸気を含む炉ガスを
炉外に排出して亜鉛蒸気を固体化し分離回収し、分離回
収後のガスを炉内に還流する方法が多数提案されてい
る。また、亜鉛蒸気を固体化し、分離回収する亜鉛除去
方法としては、フィルター法あるいはウオッシャー法が
用いられている。

【００１０】例えば、特公昭５３−３５８５８号公報に
は、図４に示すように、雰囲気ガス供給管６１とデフレ
クターロール５との間に蒸気取り出し管６２を設け、操
業中に発生する亜鉛蒸気を含むスナウト３内のガスをエ
ジェクター６３を用いて窒素主体のガスで吸引希釈し３
００℃以下に冷却し、固体化した亜鉛を双室型フィルタ
ーを備える亜鉛除去装置６４で取り除いた後、亜鉛除去
後のガスを供給管６５を経てシール装置６６より上流側
の焼鈍炉１内に還流する方法（フィルター法）、また窒
素主体のガスで冷却する代りに、亜鉛蒸気をメタノール
等その気化蒸気が炉内に入っても鋼帯Ｓに悪影響を与え
ない液体冷媒中に通し、蒸気を冷却して固体にして除去
する方法（ウオッシャー法）が記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】特公昭５３−３５８５
８号公報に記載の方法の場合、フィルター法では、フィ
ルターの圧力損失があるため、系内に強力なブロアーま
たはエジェクターが必要である。また、フィルターの目
詰まりを解消するために、通常の流れとは逆方向にパル
ス的にガスを吹き付ける目詰まり防止機構が必要であ
る。しかしブロアーのような強制的に吸引する装置で
は、炉内が瞬間的に負圧になり、空気が混入する可能性
があるので、実際には採用できない。ウオッシャー法で
も前記フィルター法と同様にブロアー等が必要で、フィ
ルター法と同様の問題があるので採用できない。

【００１２】本発明はかかる事情を鑑みてなされたもの
であり、ブロアーのような強制的に炉内ガスを吸引する
装置を使用することなく金属蒸気を含む炉内ガスを速や
かに炉外に排出して亜鉛系溶融金属の連続めっきの際の
スナウト内のドロス付着による品質欠陥を防止し、また
排出したガス中に含まれる金属蒸気を簡易な設備で分離
回収できる金属蒸気分離回収方法と装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の要旨は以下の通りである。

【００１４】（１）一端が焼鈍炉に接続され、他端がめ
っき浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯
を溶融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の
連続めっきを行うに際して、スナウト内の金属蒸気を含
むガスをスナウトの下部から炉外に排出し、前記金属蒸
気の凝集固体化物を慣性集塵して分離回収することを特
徴とする亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気
分離回収方法。

【００１５】（２）前記（１）において、金属蒸気の凝
集固体化物を慣性集塵して分離回収する前に、金属蒸気
を含むガスを冷却して金属蒸気を凝集固体化することを
特徴とする亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸
気分離回収方法。

【００１６】（３）スナウト下部から炉外に排出したガ
スを保温及び／又は加熱した後、前記（１）又は（２）
の金属蒸気分離回収を行うことを特徴とする亜鉛系溶融
金属の連続めっきラインの金属蒸気分離回収方法。

【００１７】（４）前記（１）乃至（３）の内の何れか
の方法で金属蒸気分離回収を行ったガスを煙突を介して
大気中に放散することを特徴とする亜鉛系溶融金属の連
続めっきラインの金属蒸気分離回収方法。

【００１８】（５）一端が焼鈍炉に接続され、他端がめ
っき浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯
を溶融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の
連続めっきを行う装置において、スナウト内の金属蒸気
を含むガスをスナウト下部から炉外に排出するガス排出
手段をスナウト下部に配設し、前記ガス排出手段に金属
蒸気の凝集固体化物を慣性集塵によって分離回収する分
離回収装置を付加したことを特徴とする亜鉛系溶融金属
の連続めっきラインの金属蒸気分離回収装置。

【００１９】（６）前記（５）において、分離回収装置
の入り口に炉外に排出した金属蒸気を含むガスの冷却手
段を付加したことを特徴とする亜鉛系溶融金属の連続め
っきラインの金属蒸気分離回収装置。

【００２０】（７）前記（５）又は（６）において、ス
ナウトと分離回収装置の間のガス排出手段の配管に炉内
ガスの保温手段及び／又は加熱手段を付加したことを特
徴とする亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気
分離回収装置。

【００２１】（８）前記（５）乃至（７）の内の何れか
の金属蒸気分離回収装置の後方に更に煙突を付設したこ
とを特徴とする亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金
属蒸気分離回収装置。

【００２２】金属蒸気の凝集固体化物の分離回収を慣性
集塵で行うので、フィルター法に比べて圧力損失が少な
くなり、炉内ガスを排出するためにブロアーを必要とし
ないので、炉内が負圧になって空気が混入することがな
い。また、フィルターや液体冷媒等の消耗品がないの
で、簡易な設備でメンテナンス面の負荷も少ない。

【００２３】慣性集塵は、重力集塵に比べて設備をコン
パクトにできるので、分離装置をスナウトに近づけるこ
とができ、金属蒸気を分離回収する前の保温・加熱を最
小限にすることができる。

【００２４】分離回収装置で金属蒸気の凝集固体化物を
慣性集塵して分離回収する前に炉内ガスを冷却すること
によって、金属蒸気のほとんどを凝集でき、慣性集塵に
よる金属蒸気の凝集固体化物の集塵効率を著しく向上で
きる。冷却は慣性集塵の直前にガス温度を３００℃程度
に冷却することが好ましい。ガスの冷却は、ガスに接す
る装置の冷却、装置内への冷却用ガスの吹込み、あるい
は両者の併用等によることができる。

【００２５】スナウトから排出された金属蒸気を含むガ
スが容易に冷却されないように、スナウトと分離回収装
置間の配管を必要に応じて保温及び／又は加熱すること
が好ましい。このようにすることによって、分離回収装
置で金属蒸気が固体化し同時に分離回収されることにな
る。分離回収装置を定期的に開放して、分離回収された
金属（亜鉛粉末）を装置から取り出す。

【００２６】分離回収装置の後方に煙突を備えると、煙
突のドラフト作用によってスナウト内のガスをより効率
よく炉外に排出し、大気中に放散することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図１、図
２を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
金属蒸気分離回収装置の要部を示す図、図２は図１の装
置の分離回収装置の要部を示す図である。

【００２８】図１において、Ｓは鋼帯、１は焼鈍炉、３
はスナウト、４はめっき槽、７はワイピングノズル、２
１、２２はスナウト３途中に設けたシール装置、２３は
スナウト下部に接続され、炉内ガスを炉外に排出する排
気管、２４は亜鉛蒸気を慣性集塵して分離回収する亜鉛
蒸気除去分離回収装置（以下、分離回収装置）、２５は
煙突である。２７は排出ガスの流量を調整するバタフラ
イ弁である。

【００２９】操業中、焼鈍炉１内は還元雰囲気で大気圧
に対して若干陽圧に保持されている。そのため、スナウ
ト３下部に排気管を設けることによって、焼鈍炉１→ス
ナウト３→排気管２３へと炉内ガスが流れて、スナウト
３内の亜鉛蒸気を含む炉内ガスが排気管２３から排出さ
れ、分離回収装置２４で凝集固体化した亜鉛を分離回収
後、煙突２５の煙道出口２６から大気中に排出される。
スナウト３内にシール装置２１、２２を設けると、スナ
ウトの金属蒸気を含んだガスが焼鈍炉１の方に戻ること
を防止できるので、スナウト３内のドロス付着による品
質欠陥を防止する上でより好ましい。

【００３０】本来、分離回収装置２４はスナウト３の直
近に設置し、スナウト３から排出したガスを適当な温度
まで冷却して亜鉛蒸気を凝集固体化して回収するのが望
ましい。しかし、装置の設置スペース、装置のメンテナ
ンス面等の考慮から、スナウト３の直近に設置しない場
合も考えられる。

【００３１】この場合、排気管２３内でガス温度が下が
り亜鉛蒸気が凝集し、排気管２３内に付着あるいは堆積
し、見かけ上の配管径が縮小してガス流量が低下する。
ガス流量が低下すると、通過に要する時間が長くなり、
さらに冷却され、排気管２３内で亜鉛の凝集固体化物の
堆積がさらに増加する。最終的にはほとんど閉塞状態と
なり、炉内圧力と流速と温度の関係がバランスした時点
で堆積は停止するが、このような状態になるとスナウト
３内の亜鉛蒸気を含むガスを効率よく炉外に排出するこ
とができない。これを防止するには、必要に応じて、排
気管２３を保温材２８で覆い及び／又はあらかじめヒー
タ２９で排気管２３内壁温度が４２０℃以上になるよう
に加熱しておくことが好ましい。このようにすることに
よって、めっき作業開始時に炉内ガスを排気管２３から
排気開始直後に、排気管２３内で炉内ガス中の亜鉛蒸気
が急冷されることによる排気管２３内壁への亜鉛付着量
を最小限にすることができる。排気管２３内を導かれた
炉内ガスは、慣性集塵機構を備える分離回収装置２４に
導入される。

【００３２】分離回収装置２４において亜鉛蒸気を回収
する方法について図２を用いて説明する。排気管内を導
かれた炉内ガスは炉内ガス入り口３１から分離回収装置
２４内に入り、エルボ４１で下方に導かれる。亜鉛蒸気
分離回収容器（以下、回収容器）３３には冷却用窒素ガ
スノズル３８が配設されており、炉内ガスは前記ノズル
３８から放出される窒素ガスによって希釈冷却される。
その時の回収容器３３の温度を熱電対３９を介して温度
計４０で監視し、回収容器３３の温度が所定の温度にな
るように自動または手動で流量調整弁３７の開度を制御
する。エルボ４１、４２は、凝縮した亜鉛が付着しない
ように断熱材３４で覆われている。

【００３３】めっき槽４の浴温度を４５０℃、回収容器
３３の設定温度を３３０℃とすると、４５０℃における
亜鉛蒸気圧は６×１０^-4atm、３３０℃における亜鉛蒸
気圧は９×１０^-6atmであるから、亜鉛蒸気として残る
比率は、（９×１０^-6／６×１０^-4）×１００＝１．５
％となり、回収容器３３でほとんどの亜鉛蒸気が凝集す
ることになる。

【００３４】回収容器３３の内部を通過した炉内ガス
は、エルボ４２を通り炉ガス出口３２から排出される
が、その際、凝集固体化した亜鉛は慣性力が大きいため
回収容器内箱３５に堆積する。回収容器内箱３５内に堆
積した凝集固体化した亜鉛（亜鉛粉末）を亜鉛酸化物取
出し口３６から定期的に取出し回収する。

【００３５】排気管２３を保温することによってスナウ
ト３から排出されたガス温度を適温に保つことができ、
分離回収装置２４で３００℃程度に冷却される。分離回
収装置２４で亜鉛凝集物が取り除かれ、分離回収装置２
４から排出された炉内ガスは、炉内ガス圧と煙突２５の
ドラフト作用によって、煙突２５を経て大気中に放散さ
れる。ドラフト力を増加させたい場合は、煙突２５を保
温あるいは、煙突２５の径を大きくする。またドラフト
力を弱め、高目の炉内圧を確保したい場合は、分離回収
装置２４の設定温度を下げるかバタフライ弁２７の開度
を絞るように調整する。分離回収装置２４の設定温度を
下げた場合は、亜鉛蒸気として残る比率が下がり、分離
回収装置２４での亜鉛蒸気の回収効率が上がる。亜鉛蒸
気の回収効率を上げるには、分離回収装置２４の設定温
度を極力下げ、バタフライ弁２７を最大開度とする方が
よい。

【００３６】しかし、分離回収装置２４内のガス温度が
低すぎるとドラフト力が低下するため、スナウトから炉
外に排出されるガス流量が低下して、亜鉛蒸気を含む炉
内ガスが焼鈍炉１側に流れないようにする作用が低下す
るため、焼鈍炉の冷却帯やスナウト内で溶融金属浴から
蒸発した金属の酸化物等の発生を防止する効果が低下す
る。一方、分離回収装置２４内のガス温度が高すぎる
と、亜鉛蒸気の状態で分離回収装置２４を通過して、分
離回収装置２４後方の排気系に堆積して配管詰まりの問
題が生じたり、最終的に大気中に放散されて作業環境が
悪化するという問題が生じたりする。

【００３７】そこで、実機で条件を変化させてテストを
行ったところ、亜鉛系の溶融金属の場合には、分離回収
装置２４の炉内ガス温度が３００℃程度の場合、焼鈍炉
の冷却帯やスナウト内で発生する、溶融金属浴から蒸発
した金属蒸気の酸化物や凝縮による付着物の発生を防止
する効果及び分離回収装置２４における亜鉛の凝集化物
の集塵効率が何れも良好であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、溶融金属浴から蒸発し
た金属蒸気をスナウト下部から速やかに炉外に排出する
ので、前記金属蒸気に起因して焼鈍炉の冷却帯やスナウ
ト内で発生する酸化物や凝縮による付着物の発生を防止
でき、その結果スナウト内のドロス付着による品質欠陥
の発生を大幅に低減することができ、また、焼鈍炉やス
ナウト内の酸化物や凝縮物の除去清掃回数を大幅に低減
することができる。

【００３９】本発明では、金属蒸気の凝集固体化物の分
離回収を慣性集塵で行うので圧力損失が少なくなり、炉
内ガスを排出するためにブロアーを必要としないので、
炉内が負圧になって空気が混入することがない。また、
フィルターや液体冷媒等の消耗品がないので、簡易な設
備で、メンテナンス面での負荷軽減にも寄与する。

【００４０】また、溶融金属浴から蒸発した金属蒸気の
酸化物や凝縮固体化物を分離回収装置内に効率よく堆積
して回収できるので、これらの除去作業を効率化でき、
またこれらが炉外に排出されて作業環境を悪化すること
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る金属蒸気分離回収装
置の要部を示す図。

【図２】図１に示した装置の亜鉛蒸気分離回収装置の要
部を示す図。

【図３】通常のめっき装置を示す図。

【図４】従来技術のめっき装置を示す図。

【符号の説明】

１ 焼鈍炉 ２ 冷却帯 ３ スナウト ４ めっき槽 ６ シンクロール ７ ワイピングノズル ２１、２２ シール装置 ２３ 排気管 ２４ 亜鉛蒸気除去分離回収装置（分離回収装置） ２５ 煙突 ２６ 煙道出口 ２７ 流量調整弁（バタフライ弁） ２８ 保温材 ２９ ヒータ ３１ 炉内ガス入口 ３２ 炉内ガス出口 ３３ 亜鉛蒸気分離回収容器（回収容器） ３４ 断熱材 ３５ 回収容器内箱 ３６ 亜鉛酸化物取出し口 ３７ 流量調整弁 ３８ 冷却窒素ガスノズル ３９ 熱電対 ４０ 温度計 ４１、４２ エルボ ６１ 雰囲気ガス供給管 ６２ 蒸気取出し管 ６３ ガス吸引装置 ６４ 亜鉛除去装置 ６５ 供給管 ６６ シール装置 Ｓ 鋼帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 押田 栄二 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 亀崎 俊一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 石井 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA22 AB42 AD10 AD18 AD25 AD26 AE04 AE32 AE37

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が焼鈍炉に接続され、他端がめっき
   浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯を溶
   融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の連続
   めっきを行うに際して、スナウト内の金属蒸気を含むガ
   スをスナウトの下部から炉外に排出し、前記金属蒸気の
   凝集固体化物を慣性集塵して分離回収することを特徴と
   する亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気分離
   回収方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、金属蒸気の凝集固体
   化物を慣性集塵して分離回収する前に、金属蒸気を含む
   ガスを冷却して金属蒸気を凝集固体化することを特徴と
   する亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気分離
   回収方法。
3. 【請求項３】 スナウト下部から炉外に排出した金属蒸
   気を含むガスを保温及び／又は加熱した後、請求項１又
   は請求項２に記載の金属蒸気分離回収を行うことを特徴
   とする亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気分
   離回収方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の内の何れかの項
   に記載の方法で金属蒸気分離回収を行ったガスを煙突を
   介して大気中に放散することを特徴とする亜鉛系溶融金
   属の連続めっきラインの金属蒸気分離回収方法。
5. 【請求項５】 一端が焼鈍炉に接続され、他端がめっき
   浴中に浸漬されたスナウトの内部を通過させた鋼帯を溶
   融金属のめっき浴に浸漬して、該鋼帯に溶融金属の連続
   めっきを行う装置において、スナウト内の金属蒸気を含
   むガスをスナウト下部から炉外に排出するガス排出手段
   をスナウト下部に配設し、前記ガス排出手段に金属蒸気
   の凝集固体化物を慣性集塵によって分離回収する分離回
   収装置を付加したことを特徴とする亜鉛系溶融金属の連
   続めっきラインの金属蒸気分離回収装置。
6. 【請求項６】 分離回収装置の入り口に炉外に排出した
   金属蒸気を含むガスの冷却手段を付加したことを特徴と
   する請求項５に記載の亜鉛系溶融金属の連続めっきライ
   ンの金属蒸気分離回収装置。
7. 【請求項７】 スナウトと分離回収装置の間のガス排出
   手段の配管に炉内ガスの保温手段及び／又は加熱手段を
   付加したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載
   の亜鉛系溶融金属の連続めっきラインの金属蒸気分離回
   収装置。
8. 【請求項８】 請求項５乃至請求項７の内の何れかの項
   に記載の金属蒸気分離回収装置の後方に更に煙突を付設
   したことを特徴とする亜鉛系溶融金属の連続めっきライ
   ンの金属蒸気分離回収装置。