JP2002502466A - 亜鉛溶湯へ没入されて軸線の周りに駆動可能な回転中空体により亜鉛金属浴から化合物を分離する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属浴の溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする溶融合金から固体化合物を分解する方法及び装置が開示されている。開示された方法によれば、化合物を含む金属相の部分量が重力加速度より高い加速度を受け、それにより重い成分及び／又は軽い成分を含む部分に分けられる。個体化合物の少なくなった溶湯は金属浴へ戻され、化合物に富んだ溶湯の部分は取出される。開示された装置は、大体において、回転中空体２が溶湯へ没入されることを特徴としている。回転中空体２は軸線の周りに駆動可能で、空所へ入り込む搬送手段２１を没入範囲又は下部範囲に備えている。取出し範囲又は上部範囲に、回転中空体２は、化合物の少なくなった溶湯14用の少なくとも１つの取出し開口２３をその壁に偏心して備えており、取出し側の中心及び／又は偏心して、化合物に富んだ溶融金属用の少なくとも１つの別な取出し開口２５を備えている。回転中空体２にある少なくとも１つの上部溶湯取出し開口２３，２４は、回転中空体２を少なくとも部分的に包囲するハウジング３の取出し区域へ通じている。

Description

【発明の詳細な説明】 亜鉛溶湯へ没入されて軸線の周りに駆動可能な回転中空体により亜鉛金属浴から 化合物を分離する方法及び装置 本発明は、金属浴の溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする溶融合金から固体化合物 を分離する方法に関する。 更に本発明は、溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする溶融合金の溶湯特にこのよう な金属浴例えば亜鉛めっき浴から固体化合物を分離する装置を含んでいる。 最後に本発明は、化合物及び酸化物特に亜鉛めっき浴特に連続帯亜鉛めっき装 置の金属間化合物の分離のため、方法の使用及び装置の使用に関する。 亜鉛は４１９．６℃の比較的低い融点を持つ金属であり、−０．７６２Ｖの標 準電極電位を持ち、従って従って０．４４７Ｖを持つ鉄に比べて卑金属である。 更に亜鉛は酸素に対して比較的抵抗力がある。なぜならば、亜鉛表面に形成され る酸化亜鉛相は、酸素の侵食に対して亜鉛を保護するからである。さて鋼部品が 亜鉛層で被覆されていると、亜鉛が陽極として作用し、こうして鉄を酸化に対し て保護し、形成される酸化亜鉛が亜鉛層をそれ以上の酸化に対して保護する。さ て亜鉛による鉄及び鋼の長時間の防錆が行われ、亜鉛が１１００℃より低い融点 を持っているので、溶融亜鉛浴中における部品の亜鉛めっきは、鋼部品の大気等 による腐食に対する最も重要な保護手段の１つである。 鋼部品の亜鉛めっきは、被覆を形成するため溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする 溶融合金の浴への没入によって行われる。金属板は例えば亜鉛浴に通され、その 際薄く均一で欠陥のない表面被覆が得られる。 亜鉛層の良好な付着は、亜鉛が鉄のα固溶体で普通の浴温度において約７．３ 原子％まで溶融可能であることによって保証される。他方鉄は亜鉛にその溶融温 度で僅かだけ溶解可能で、三相平衡は４１９．３５℃で共晶組成：亜鉛及び０． ０２１原子％又は０．０１８重量％の鉄を持 っている。例えば５３０℃の高い温度では、溶融亜鉛中における鉄の溶解度は０ ．３原子％又は０．２５重量％である。 さて亜鉛めっき浴へ、部品に付着する鉄粉等又は装置部分により鉄が入れられ ると、鉄−亜鉛固溶体例えばＦｅＺｎ₃，ＦｅＺｎ₇，Ｆｅ₃Ｚｎ₁₀，Ｆｅ₅Ｚｎ₂₁ が形成される。これらのＦｅＺｎ固融体は場合によっては、純粋な亜鉛より重く 、硬質亜鉛又はいわゆる滓又は底滓として、静止している溶融亜鉛めっき浴の底 にたまる。 特に高い温度で亜鉛浴に通される金属板上の亜鉛めっき又は亜鉛層形成を改善 するため、亜鉛浴へ０．１〜０．２重量％の量でアルミニウムを供給することが できる。この場合底滓は、再合金化によりアルミニウムを含む亜鉛溶湯と反応動 力学的相互作用し、Ｆｅ₂Ａｌ_(5-x)Ｚ_xの形及び６×１０３ｋｇ／ｍ３より著し く小さい比重を持つ鉄−アルミニウム−亜鉛固融体が生じる。 固溶体特に化合物Ｆｅ₂Ａｌ_(5-x)Ｚｎ_xは亜鉛めっき浴中に鉱泥を形成し、亜 鉛めっき処理を続行しかつ鉄を浴へ更に入れると、粒子が大きくなり、３０μｍ 以上の直径に達し、固まりいわゆるクラスタが生じる。亜鉛めっき浴中にあって 場合によっては塊状のこれらの大きい化合物粒子は、例えば自動車工業用の特に 滑らかな金属板帯の亜鉛めっきの際、これらの表面欠陥をひき起こすか、又は被 覆の表面品質に不利な影響を及ぼす。 金属間化合物で汚染される亜鉛めっき浴を浄化するため、この浴を流れに関し てできるだけ鎮静化し、その後表面の化合物に富んだ層が除去される。このよう な浄化を沈降槽で行うことも既に提案されている。 しかし今まで公知の浄化方法は、低い効率、高い費用、低い経済性及び製造の 安全性及び装置の生産性という欠点を持っている。 本発明の基礎になっている課題は、今までの分離方法の欠点を除去し、亜鉛め っき浴中で大きい流量でも固体化合物のとるに足らない僅かな含有量を維持でき る方法を提示することである。 更に本発明は、亜鉛めっき浴又は亜鉛浴から固体化合物を場合によっては連続 的に分離する装置を提供することを目的としている。 最初にあげた種類の方法において、この課題は、化合物を含みかつ亜鉛の溶融 温度を越える溶融金属相の部分量に、重力加速度を越える加速度を加え、比較的 重いか軽い成分を含む部分への少なくとも部分的な分離を行い、それから固体化 合物の少なくなった溶湯を金属浴へ戻すか、又はこのような金属浴のために浄化 して準備し、化合物に富んだ溶湯部分を取出すか又は別の分離方法へ供給するこ とによって、解決される。 本発明の別の目的は、最初にあげた種類の装置において、次のようにすること によって解決される。即ち金属溶湯へ少なくとも部分的に、軸線の周りに駆動可 能で挿入範囲又は下部範囲に空所へ入り込む搬送手段例えば搬送羽根又はポンプ 羽根を持つ回転が入れられ、この回転中空体が、取出し範囲又は上部範囲の壁に 偏心して、化合物の少なくなった溶湯用の少なくとも１つの取出し開口、及び／ 又は取出し側に偏心し後に設けられかつ化合物に富んだ溶融金属用の別の取出し 開口を持ち、回転中空体にある上部の取出し開口の少なくとも１つが、回転中空 体を少なくとも部分的に包囲するハウジングの取出し範囲に通じ、このハウジン グ範囲が、化合物に富んだ溶湯用の少なくとも１つの取出し通路を持ち、場合に よっては金属浴へ戻るように形成されている化合物の少なくなった溶湯用の別の 取出し通路を持っている。 こうして亜鉛めっき浴から金属間化合物を適切に除くことの利点は異なる密度 の化合物により汚染される溶湯の高い加速度により、高い分離度が得られ、かつ 利用されることである。回転する溶湯の中心にある固体浮遊粒子特にＦｅ₂Ａｌ_{( 5-x)} Ｚｎ_xの急速かつ高効率の分離又は収集は、当業者にとって驚くべきことで あった。なぜならば、一方では比重の相違がむしろ小さいものと評価され、他方 では僅かな粒径特に化合物と溶融金属との間の界面応力が分離を妨げるからであ る。本発明による別の利点は、比較的大きい金属間粒子及び被覆の特に大きい品 質低下 を生じることがある化合物の集結物が、高い加速度により効果的にかつ包括的に 濃縮されて取出されることである。 化合物を含む溶湯に、重力加速度の少なくとも１．２倍なるべく少なくとも２ ．１倍特に１０．１倍以上の遠心加速度を加えると、効果的な浄化効果が得られ る。 高い生産性を得るため、化合物の分離を、ほぼ連続的に、鉄の亜鉛めっき装置 特に鋼板の亜鉛めっき装置の亜鉛（合金）浴から汚染された溶湯を中断なく取出 しながら、かつ化合物の少なくなった溶融金属を浴へ戻しながら行うと、有利で ある。 化合物を含む金属相へ増大された加速度を加えることによる分離処理の前又は 処理中に、この混合物を４２０℃〜４８０℃なるべく４２９℃〜４５０℃の処理 温度に設定し、加熱又は冷却すると、方法の浄化効果を更に高めることができる 。それにより溶融金属中における化合物の小さい溶解度の設定、従って金属間相 の核又は粒子の生成又は成長が行われる。 本発明による装置の利点は大体において次の通りである。即ち挿入側で回転中 空体空所へ入り込む搬送手段により、この中空体中で回転する溶湯の流量及び圧 力の上昇が行われる。溶融金属の流量及び圧力は、明らかなように、遠心加速の 際溶融金属中における固体化合物の分離運動又は濃縮挙動にとって重要である。 回転中空体を通る流量およびこの中空体内に形成される圧力は、搬送手段の構成 及び取出し開口の大きさによって金属間粒子の最適な分離基準に関して、共同し て設定可能である。 さて駆動装置の遮断により装置が運転を停止されて取出されると、全内部空間 が空になるので、再使用のため引続く浄化作業なしにこの内部空間が利用可能で ある。 回転中空体の内壁が、この中における溶湯の回転運動を促進する連行又は案内 手段を持っていると、汚染された金属溶湯の搬送手段により生じる回転が効果的 に援助され、それにより回転中空体もその長さを小さ くすることができる。 その際回転中空体が、ハウジング部分と共同作用する遠心密封素子又は類似の 密封素子を持っていると、分離される溶湯の取出しが改善される。 回転中空体の回転軸の駆動回転数が調節可能であると、特に異なる溶湯温度の ために重要な最適流量及び圧力を回転中空体に設定するために有利である。 ハウジングの少なくとも一部が熱絶縁物を持っていると、装置の放熱の低下及 び装置からの溶融金属の流出のために有利なことがわかった。 それぞれ１つの実施例のみを示す図面に基いて本発明が以下に詳細に説明され る。 図１は円錐状回転中空体を持つ分離装置を示し、 図２は円筒状回転体及び２つの溶湯取出し通路を持つ分離装置を示し、 図３は化合物の少なくなった溶湯を金属浴へ直接戻す分離装置を示している。 概略図の符号リストが以下に示されている。 １ 溶湯 １１ 化合物で汚染された溶湯 １２ 化合物に富んだ溶湯 １３ 化合物濃縮物 １４ 化合物の少なくなった溶湯 ２ 回転中空体 ２１ 搬送手段又は搬送羽根、ポンプ羽根 ２２ 連行又は案内手段 ２３ 化合物の少なくなった溶湯の取出し開口 ２４ 回転密封手段 ２５ 化合物に富んだ溶湯の取出し開口 ２６ 回転軸 ３ ハウジング ３１ 密封手段 ３２ 化合物に富んだ溶湯の取出し通路 ３３ 化合物の少なくなった溶湯の取出し通路 ３４ 絶縁物 図１には、斜めに亜鉛めっき浴１へ部分的に没入しかつハウジング３により部 分的に包囲される回転中空体２が概略的に示されている。回転軸２６による駆動 の際、回転中空体２はその縦軸線の周りに回転運動を行い、空所へ入り込む搬送 手段２１は、化合物で汚染された溶湯１１を、空所が充填されるまでこの空所へ 入れる。搬送手段２１は、斜めに傾斜する搬送羽根又はポンプ羽根又は同じよう に作用する部品として構成することができる。搬送手段２１の同軸的運動及び／ 又は場合によっては設けられる連行又は案内手段２２によって、回転中空体２へ 入れられかつ粒子で汚染された溶湯１１が回転せしめられるので、この溶湯に半 径方向加速度が作用する。若干の化合物例えば酸化物又は酸化物皮殻及び鉄−ア ルミニウム−亜鉛固溶体は、例えば亜鉛を主成分とする溶融合金より小さい密度 を持っており、従って加速度の作用のため軸線方向へ押され、それにより空所の 軸線範囲に、固体粒子の集中従って溶融金属中における粒子の富化が生じ、これ に反し回転中空体２の壁の範囲には粒子の少なくなった溶湯が存在する。従って 搬送手段２１及び連行手段２２により、中空体２の回転の際、回転運動の誘導で 汚染された溶湯のこの中空体への連続的な挿入、及び化合物に富んだ溶湯部分１ ２および化合物の少なくなった溶湯部分14を形成しながら分解が行われる。中空 体２はその上部範囲に偏心して取出し開口２３を持ち、中空体壁に集まる化合物 の減少した溶湯１４がこの取出し開口２３を通って取出され、ハウジング３内で 戻され、取出し部３３により導出可能である。軸線範囲には、化合物に富んだ溶 湯１２が残り、搬送手段２１の静液圧の確立の結果、上方へ更に押出される。回 転中空体２の最上部分はその壁に別 の取出し開口２５を持っており、化合物に富んだ溶湯１２が、化合物濃縮物１３ を形成しながら、この取出し開口２５を通って、この濃縮物１３用の取出し通路 ３２を持つハウジング部分へ取出し可能である。ハウジング３内に形成される化 合物に富んだ溶湯１２，１３及び化合物を減少された溶湯１４は、回転中空体２ の回転密封手段２４と共同作用する密封手段３１により密封されることができる 。金属溶湯１からの化合物の分離の最高効率のために、回転中空体２の円錐角、 搬送手段２１の構成、及び取出し開口２３，２５の断面の大きさ及び形状は、共 同して互いに合わせるのが有利である。 図２には、本発明による装置の別の実施例が示されている。ほぼ円筒状の回転 中空体２は、上部範囲をハウジング３により包囲され、このハウジング３は外表 面に絶縁体34を持っている。化合物の少なくなった溶湯１４のため中空体２にあ る取出し開口２３は、端面で外側に設けられ、これに反し端面の中心には、取入 れ空所が設けられ、続いて部分的に中空の駆動軸２６の表面に取出し開口２５が 、化合物に富んだ溶湯のために設けられている。回転密封手段２４及びハウジン グ３に結合される密封手段３１は、共同作用し、固体化合物に富んだ金属溶湯３ ２用の取出し通路と固体化合物を少なくされた金属溶湯１４用の取出し通路との 隔離部を形成している。 図３は、ほぼ全体を金属溶湯へ没入された円筒状回転中空体２を概略的に示し 、外筒側取出し開口２３を通って、固体化合物の少なくなった溶湯１４を直接金 属浴又は亜鉛めっき浴１へ戻すことができる。中心で上方へ向く出口２５及びそ の後ろに設けられる取出し開口２４は、一部中空の回転軸又は駆動軸２６にあっ て、化合物に富んだ溶湯１２を、密封装置２４及び絶縁物３４を持つ取出し通路 ３２に縮小されるハウジング３へ取出すのを可能にする。 本発明によるすべての装置は、回転駆動装置の遮断及び亜鉛めっき浴からの取 出し後、回転中空体２及び通路３２，３３を空にすることがで き、従って浄化作業が必要でない、という利点を持っている。しかし有利なよう に、方法の実施中に溶湯処理のため及び／又は装置の完全な浄化のため、加熱装 置及び／又は冷却装置を設けることができる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属浴の溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする溶融合金から固体化合物を分離 する方法において、化合物を含みかつ亜鉛の溶融温度を越える溶融金属相の部分 量に、重力加速度を越える加速度を加え、比較的重いか軽い成分を含む部分への 少なくとも部分的な分離を行い、それから固体化合物の少なくなった溶湯を金属 浴へ戻すか、又はこのような金属浴のために浄化して準備し、化合物に富んだ溶 湯部分を取出すか又は別の分離方法へ供給することを特徴とする、固体化合物の 分離方法。 ２ 化合物を含む溶湯に、重力加速度の少なくとも１．２倍なるべく少なくと も２．１倍特に１０．１倍以上の遠心加速度を加えることを特徴とする、請求項 １に記載の方法。 ３ 化合物の分離を、ほぼ連続的に、鉄の亜鉛めっき装置特に鋼板の亜鉛めっ き装置の亜鉛（合金）浴から汚染された溶湯を中断なく取出しながら、かつ化合 物の少なくなった溶融金属を浴へ戻しながら行うことを特徴とする、請求項１ま たは２に記載の方法。 ４ 分離処理前又は分離処理中に、化合物を含む金属相へ増大された加速度を 加えることによる分離処理の前又は処理中に、この混合物を４２０℃〜４８０℃ なるべく４２９℃〜４５０℃の処理温度に設定し、加熱又は冷却することを特徴 とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。 ５ 溶融金属又は亜鉛を主成分とする溶融合金から成る金属浴の部分量及び固 体化合物へ重力加速度を越える加速度を作用させて、化合物の少なくなった金属 溶湯を金属浴に戻しながら、混合物を少なくとも部分的にほぼ連続的に分解する ため、請求項１〜４の１つに記載の方法の使用。 ６ 溶融亜鉛又は亜鉛を主成分とする溶融合金の溶湯特に金属浴例えば亜鉛め っき浴から固体化合物を分離する装置において、金属溶 湯（１）へ少なくとも部分的に、軸線の周りに駆動可能で挿入範囲又は下部範囲 に空所へ入り込む搬送手段（２１）例えば搬送羽根又はポンプ羽根を持つ回転中 空体（２）が入れられ、この回転中空体（２）が、取出し範囲又は上部範囲の壁 に偏心して、化合物の少なくなった溶湯（１４）用の少なくとも１つの取出し開 口(２３)、及び／又は取出し側に偏心し後に設けられかつ化合物に富んだ溶融金 属用の別の取出し開口（２５）を持ち、回転中空体（２）にある上部の取出し開 口（２３，２５）の少なくとも１つが、回転中空体を少なくとも部分的に包囲す るハウジング（３）の取出し範囲に通じ、このハウジング範囲が、化合物に富ん だ溶湯用の少なくとも１つの取出し通路（３２）を持ち、場合によっては金属浴 へ戻るように形成されている化合物の少なくなった溶湯（１４）用の別の取出し 通路（３３）を持っていることを特徴とする、分離装置。 ７ 回転中空体（２）の内壁が、この中における溶湯の回転運動を促進する連 行又は案内手段（２２）を持っていることを特徴とする、請求項７に記載の装置 。 ８ 回転中空体（２）が、ハウジング部分と共同作用する遠心密封素子（２４ ）又は類似の密封素子を持っていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の 装置。 ９ 回転中空体（２）の回転軸（２６）の駆動回転数が調節可能であることを 特徴とする、請求項６〜８の１つに記載の装置。 １０ ハウジング（３）の少なくとも一部が熱絶縁物（３４）を持っていること を特徴とする、請求項６〜９の１つに記載の装置。 １１ 亜鉛又は亜鉛を主成分とする合金から成る金属浴の溶湯（１）へ少なくと も一部入れられる駆動可能な回転中空体（２）と、これを少なくとも一部範囲し かつ化合物に富んだ溶湯のために用いられる少なくとも１つの取出し通路を持つ ハウジング（３）を、亜鉛めっき浴に特に連続帯亜鉛めっき装置の溶融亜鉛又は 亜鉛を主成分とす る溶融金属から化合物特に金属間鉄化合物及び酸化物を分離するために使用する こと。