JP2000273600A

JP2000273600A - ドロス除去方法および除去装置

Info

Publication number: JP2000273600A
Application number: JP8117099A
Authority: JP
Inventors: 秀樹 ▲はま▼田; Hideki Hamada; Nobuo Hatanaka; 信夫畠中; Junichi Kotegawa; 純一小手川; Katsuhiko Aimoto; 勝彦相本; Mitsuhiro Matsumoto; 充弘松本
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: JP3993715B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融亜鉛メッキ浴中に生成されたドロスに含
有される亜鉛を可能な限り再利用することで製造費用の
増加を抑制しつつ、還元不可能なドロスの他の主要な化
合物を除去してメッキ鋼板の表面欠陥を防止するドロス
除去方法およびドロス除去装置を提供する。【解決手段】溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成し
たドロスを除去するドロス除去方法であって、メッキ浴
表面のドロスを還元反応槽へ供給する供給工程と、ドロ
スを還元する還元工程と、前記還元工程後のドロスを浴
中への気体の吹き込みにより浮上促進させる浮上工程
と、前記浮上工程により浴面に浮上したドロスを排出す
る排出工程と、からなることを特徴とするドロス除去方
法を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛メッキ鋼板製
造時に溶融亜鉛メッキ浴中に生成されるドロスの除去方
法および除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛メッキ鋼板は自動車の部材や建
設材料等に使用され、その製造方法は、通常、以下の通
りである。先ず、鋼板は表面洗浄等の前処理を施された
後、ロール等により誘導されながら溶融亜鉛メッキ浴
（以下単に「メッキ浴」とする）中に浸漬される。メッ
キ浴中に浸漬された鋼板はメッキ浴中から引き上げら
れ、メッキ浴上の空気中で非酸化性気体を鋼板表面に吹
き付けられて過剰に鋼板に付着した溶融亜鉛を削ぎ落と
されることでメッキの膜厚調整が行われた後、冷却され
る。この一連の工程により鋼板に亜鉛メッキが施され
る。

【０００３】これらの工程のなかで、メッキ浴中に鋼板
を浸漬するメッキ工程において、メッキ浴中に異物であ
るドロスが生成する。このドロスの成分として、メッキ
浴表面の溶融亜鉛または膜厚調整時に鋼板から非酸化性
気体等により削ぎ落とされた溶融亜鉛と、空気との反応
により生成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）がある。また、メッ
キ浴中の亜鉛と浸漬された鋼板との反応により生成した
Ｆｅ−Ｚｎ金属間化合物（ＦｅＺｎ₇）、あるいは、メ
ッキ浴中に添加されたアルミニウムと鋼板との反応によ
り生成したＦｅ−Ａｌ金属間化合物（Ｆｅ₂Ａｌ₅）等が
ある。ここで、アルミニウムは鋼板から溶出する鉄と、
メッキ浴中の亜鉛よりも優先的に反応させる等の目的の
ために亜鉛メッキ浴中に少量添加されているものであ
る。

【０００４】このようにドロスは複数の化合物が混在し
ており、その化合物により性質に差異が生じている。こ
れら性質の違いとしては、例えば、亜鉛融液よりも比重
が小さいため浮上しやすいもの（ＺｎＯ等）、逆に、亜
鉛融液よりも比重が大きく沈降するもの（ＦｅＺｎ
₇等）、また、亜鉛融液より比重が小さいが凝集しにく
いため比較的浮上し難いもの（Ｆｅ₂Ａｌ₅）等に分けら
れる。

【０００５】ここで、このようなドロスが生成されるメ
ッキ浴内では、鋼板の走行、あるいは、メッキ浴内に配
置されたロールの回転等が行われている。そのため、メ
ッキ浴内は絶えず攪拌されていることになり、ドロスは
溶融亜鉛とともに攪拌され巻き上げられてメッキ浴内の
鋼板に付着してしまう。溶融亜鉛メッキ鋼板（以下単に
「メッキ鋼板」とする）の表面にドロスが付着すると、
その鋼板は表面欠陥を生じてしまう。このように、メッ
キ浴中に生成したドロスはメッキ鋼板の表面品質を損な
うものであり、ドロスにより表面に欠陥の生じたメッキ
鋼板は廃棄処分となってしまい、大きな損失になる。

【０００６】このため、メッキ浴中に生成したドロスは
除去する必要があり、従来このドロスを除去する方法と
しては、メッキ浴表面に浮上したドロスを汲み出す、ま
たは、ドロスを塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）等の還
元剤により還元する等の方法が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
浮上したドロスを汲み出して除去する方法は、ドロスが
全体の約９０％にも達する亜鉛を含んでいるためにドロ
スを除去すると同時に亜鉛も除去してしまうことにな
る。すなわち、メッキ鋼板を製造するのに必要とされる
亜鉛量が増すことになり、製造費用が増大してしまう。

【０００８】また、塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）に
よりドロスの還元を行う方法については、還元できるド
ロス中の化合物が限られている。すなわち、ドロス中の
一部の化合物、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような酸化
物については還元可能であり、還元された亜鉛を再びメ
ッキ浴中に戻して再利用することが可能である。その一
方で、ドロス中の他の主要な化合物（ＦｅＺｎ₇、Ｆｅ₂
Ａｌ₅等）については還元されずそのままの状態でメッ
キ浴中に戻ってしまうことになる。これらのドロスは、
やはり鋼板に付着し表面欠陥の原因となってしまう。

【０００９】そこで本発明は、メッキ浴中に生成された
ドロスに含有される亜鉛を可能な限り再利用することで
製造費用の増加を抑制しつつ、還元不可能なドロスの他
の主要な化合物を除去してメッキ鋼板の表面欠陥を防止
することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明のドロス除去方法は、溶融亜鉛メッキ設
備のメッキ浴で生成したドロスを除去するドロス除去方
法であって、メッキ浴表面のドロスを還元反応槽へ供給
する供給工程と、ドロスを還元する還元工程と、前記還
元工程後のドロスを浴中への気体の吹き込みにより浮上
促進させる浮上工程と、前記浮上工程により浴面に浮上
したドロスを排出する排出工程と、から構成したもので
ある。

【００１１】また、本発明のドロス除去装置は、溶融亜
鉛メッキ設備のメッキ浴で生成したドロスを除去するド
ロス除去装置であって、ドロスを還元するための還元反
応槽と前記還元反応槽の下方に形成された流路と前記流
路と底部で連結しドロスの浮上を促す浮上槽とからな
り、前記還元反応槽は還元剤とドロスとの攪拌手段を有
し、前記浮上槽はその底部に気体を吹き込むための気体
吹き込み手段を有することを特徴とする、ドロス除去装
置とすることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るドロス除去方
法および除去装置の実施の一形態を、還元反応槽１０と
浮上槽２０とが一体化したドロス除去装置１を例として
添付図面を適宜参照しながら説明する。なお、本発明に
係るドロス除去方法および除去装置においては、本実施
の形態に説明するものに限定されるものではない。

【００１３】図1に示すように、本実施の形態のドロス
除去装置１は装置内には所定量の溶融亜鉛が投入され予
め溶融亜鉛浴が形成されている。このドロス除去装置１
は、先ず、ドロスＤを還元するための還元反応槽１０に
ドロスＤおよび還元剤を投入し攪拌手段により攪拌する
ことでドロスＤを還元する。その後、ドロスを浮上させ
るための浮上槽２０と還元反応槽１０を連結する流路１
５により還元されずに残った残存ドロスＺを浮上槽２０
の底部に導く。さらに、この浮上槽２０内の底部へ非酸
化性気体を吹き込む吹き込み装置２１から浮上槽２０内
の底部に吐出された非酸化性気体の気泡により浴中に積
極的に上昇流を生じさせる。この上昇流によって残存ド
ロスＺの粒子同士を合体させつつ浮上させ、浮上した槽
内液面の残存ドロスＺを排出手段により排出する構成で
ある。なお、本実施の形態では、還元剤には塩化アンモ
ニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）１２、気体には非酸化性気体とし
て窒素ガスを用いた例を説明する。

【００１４】［ドロス除去装置１］本発明に係るドロス
除去装置１は、図１に示すように、本体は上部が開口し
た中空部を有する直方体であり、前記中空部は中空部の
上端である開口部２の略中央から底部近傍まで仕切り３
が設けてあり、中空部をほぼ２分して２つの槽を形成し
ている。

【００１５】仕切られた中空部の一方の槽である還元反
応槽１０は、還元反応槽側の開口部（以下「反応槽開口
部２ａ」とする）２ａ近傍に箱形の反応装置１１を設置
している。この反応装置１１は底面１４に網を備え、内
部に攪拌手段である攪拌子１３が動力源（図示せず）に
より反応装置１１内で上下動するように設置されてい
る。この攪拌子１３は反応装置１１の内部で反応槽開口
部２ａから投入された還元剤である塩化アンモニウム
（ＮＨ₄Ｃｌ）１２とドロスＤとの攪拌を行う目的で設
置されており、それにより、還元反応を促進させること
ができる。なお、還元剤としては、塩化アンモニウム
（ＮＨ₄Ｃｌ）１２以外にも酸化亜鉛（ＺｎＯ）の還元
効果を得ることが可能なものであれば使用できる。

【００１６】また、仕切られた中空部の他方の槽である
浮上槽２０は、鋼鉄に耐火物を被覆した非酸化性気体の
吹き込み手段である気体吹き込み装置２１を設置してい
る。この気体吹き込み装置２１は、気体の吐出部である
セラミック製多孔質体からなる円盤状の回転体２３と、
非酸化性気体の通路であり回転軸でもある配管２２から
構成されている。この回転体２３と配管２２が接続され
た気体吹き込み装置２１は、回転駆動手段であるモータ
ー（図示せず）により回転する。また、配管２２は外部
に設けられた気体を供給するための気体供給装置２５と
接続しており、気体供給装置２５から供給された非酸化
性気体である窒素ガスをセラミック製多孔質体からなる
円盤状の回転体２３の吐出孔２６まで導くものである。
ここで、気体吹き込み装置２１は回転体２３が浮上槽２
０の底部近傍に位置するように配置される。

【００１７】この気体吹き込み装置２１においては、気
体供給装置２５から配管２２を流れてきた気体が、セラ
ミック製多孔質体を通過し浴中に吐出されるときに、回
転遠心力の作用により非常に小さな気泡となり浴中を浮
上するようになっている。この気泡の浮上によって浴中
に上昇流が生じ、この上昇流とともに槽内中の残存ドロ
スが浮上を促進されて槽内液面に達し浴面上の残存ドロ
スＺ層に吸収されて二度と浴中に戻ることはない。ま
た、使用される気体としては窒素以外にも、非酸化性気
体であれば使用することができ、例えば、不活性ガスの
アルゴン等があげられる。

【００１８】また、浮上槽２０の上方側面には、浮上槽
２０内と連結した中空部を有する張り出し部２４が設け
てあり、その浮上槽２０の張り出した部分は浮上してき
た残存ドロスＺを排出する排出口２８となっている。こ
の排出口２８には排出手段である真空吸引管２７が開口
するように設置され、この真空吸引管２７により浮上槽
２０の上部に集まったドロスＺを吸引、排出するように
なっている。

【００１９】なお、本実施の形態においては、配管２２
とセラミック製多孔質体からなる回転体２３とを接合し
回転可能にしたものを気体吹き込み装置として用いてい
るが、本発明における気体吹き込み装置はこれに限定さ
れるものではなく、例えば、回転不可能な配管の端部に
複数の気体の吐出孔を設けたものを用いることもでき
る。

【００２０】［除去方法および作用］以下に、前記のド
ロス除去装置１を用いた本発明のドロス除去方法および
作用を説明する。溶融亜鉛メッキ設備のメッキ工程で使
用されるメッキ浴で溶融亜鉛やアルミニウムが鋼板や空
気中の酸素等と反応して生成したドロスＤは、メッキ浴
の浴面上からポンプ等の機械または柄杓を用いて人手で
汲み上げられてメッキ浴表面から採取される。この段階
で、ドロスＤは複数の化合物（ＺｎＯ、ＦｅＺｎ₇、Ｆ
ｅ₂Ａｌ₅等）からなっている。前記のようにしてメッキ
浴面から採取されたドロスＤは、ドロス除去装置１の還
元反応槽１０の上部に設置された反応装置１１の内部に
反応槽開口部２ａより投入される。

【００２１】ドロスＤの投入された反応装置１１の内部
には還元剤として粒状の塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃ
ｌ）１２が開口部２ａより投入され、それと同時に反応
装置１１に設置されている攪拌子１３が上下に往復運動
を行う。すなわち、反応装置１１内においては、塩化ア
ンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）１２とドロスＤを攪拌し還元
反応の促進を行っている。この塩化ナトリウム（ＮＨ₄
Ｃｌ）１２とドロスＤが反応することで、ドロスＤの主
要成分の１つである酸化亜鉛（ＺｎＯ）は還元され金属
亜鉛となる。このように、還元された亜鉛は溶融亜鉛と
して後に浮上槽２０の上部から汲み出されてメッキ浴に
戻されて再びメッキの原料として使用することができ
る。

【００２２】反応装置１１内での反応が終了すると、還
元可能な成分を除去されたドロス（以下「残存ドロス」
とする）Ｚおよび還元されて生成した溶融亜鉛は反応装
置底面１４の網目の間から還元反応槽１０の底部へ流出
する。さらに、流出した溶融亜鉛と残存ドロスＺは還元
反応槽１０の底部と浮上槽２０の底部を連結している流
路１５を通過して浮上槽２０の底部に移動する。

【００２３】浮上槽２０内では、内部に設置された気体
吹き込み装置２１の吐出孔２６から気体供給装置２５よ
り供給された窒素ガスの微細な気泡が、例えば、毎分３
０Ｎｌ吐出されている。吐出流量については特に限定さ
れるものではなく、還元反応槽１０の横断面積や容積等
により適宜変更されるものであるが、毎分３０〜１００
Ｎｌ程度が効率的である。このように気泡を吐出する際
にはモーターにより気体吹き込み装置２１を回転させ
る。ここで、気泡を吐出する際に必ずしも気体吹き込み
装置２１を回転させる必要はないが、気体吹き込み装置
２１自体を回転させることはより浴中に吐出される気泡
を微細化させ浮上効果を高めることになるので好まし
い。

【００２４】このような状態である浮上槽２０内の底部
に流路１５を通過して還元反応槽１０の底部から流入し
てきた溶融亜鉛および残存ドロスＺは、吐出された微細
な気泡により生じている上昇流により浮上する。このと
き、残存ドロスＺは浮上するとともに粒子同士の衝突、
合体を起し、それによりドロス粒子は大きくなる。より
大きくなった残存ドロスＺ粒子はストークスの原理によ
り浮上速度が速くなるため、浮上槽２０内の溶融亜鉛液
面に浮上しやすくなる。すなわち、通常では溶融亜鉛と
の比重の差が小さい等の理由で溶融亜鉛の液面に浮上し
にくい残存ドロスＺ粒子を速やかに浮上させることが可
能である。

【００２５】溶融亜鉛の液面に浮上した残存ドロスＺ
は、張り出し部２４の排出口２８に開口している真空吸
引管２７により吸引され、浮上槽２０から除去される。
このように本発明では、通常では浮上しにくい残存ドロ
スＺを浮上させることにより、簡単に除去することが可
能である。また、残存ドロスＺに含まれる多量の亜鉛の
回収を計るために、再度還元反応槽１０に残存ドロスＺ
を投入することもできる。

【００２６】このように、本発明では、まず亜鉛の再利
用が可能なドロスＤを還元して亜鉛の再利用を図った後
還元再利用のできないドロスＺを除去しているために、
メッキの原料である溶融亜鉛がドロスとして全て除去さ
れ減少するのを抑制することができる。したがって、こ
れは溶融亜鉛の損失に伴うメッキ鋼板の製造費用の増加
を抑えることにつながるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明した本発明に係るドロス除去
方法および除去装置によれば、還元可能なドロスを還元
した後、除去しにくいドロスを浮上させ除去する構成で
あるので、次のような効果を奏する。（１）溶融亜鉛メッキ浴中に生成したドロスに含まれる
亜鉛を可能な限り再利用することができ、製造費用の増
加を抑制することができる。（２）また、還元不可能なドロスを浮上させ除去するこ
とができるためドロスによるメッキ鋼板の表面欠陥を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明に係るドロス除去装置の一実施例の概略
構成を示す側断面図である。

【符号の説明】

１・・・ドロス除去装置２・・・開口部２ａ・・・反応槽開口部３・・・仕切り１０・・・還元反応槽１１・・・反応装置１２・・・塩化アンモニウム（ＮＨ₄Ｃｌ）１３・・・攪拌子１４・・・底面１５・・・流路２０・・・浮上槽２１・・・気体吹き込み装置２２・・・配管２３・・・回転体２４・・・張り出し部２５・・・気体供給装置２６・・・吐出孔２７・・・真空吸引管（排出手段）２８・・・排出口Ｄ・・・ドロスＺ・・・残存ドロス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小手川純一千葉県市川市高谷新町７番地の１日新製鋼株式会社市川製造所内 (72)発明者相本勝彦千葉県市川市高谷新町７番地の１日新製鋼株式会社市川製造所内 (72)発明者松本充弘千葉県市川市高谷新町７番地の１日新製鋼株式会社市川製造所内Ｆターム(参考） 4K001 AA30 BA13 DB25 HA12 4K027 AA02 AA22 AB42 AD05 AE04 AE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成し
たドロスを除去するドロス除去方法であって、メッキ浴表面のドロスを還元反応槽へ供給する供給工程
と、ドロスを還元する還元工程と、前記還元工程後のドロスを浴中への気体の吹き込みによ
り浮上促進させる浮上工程と、前記浮上工程により浴面に浮上したドロスを排出する排
出工程と、からなることを特徴とするドロス除去方法。
【請求項２】溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成し
たドロスを除去するドロス除去装置であって、ドロスを還元するための還元反応槽と前記還元反応槽の
下方に形成された流路と前記流路と底部で連結しドロス
の浮上を促す浮上槽とからなり、前記還元反応槽は還元剤とドロスとの攪拌手段を有し、前記浮上槽はその底部に気体を吹き込むための気体吹き
込み手段を有することを特徴とする、ドロス除去装置。