JP2004099922A - スナウト内浮遊ドロスの除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続溶融亜鉛めっきなどの連続溶融めっきにおけるスナウト内ドロスの除去方法およびドロス除去装置を提供する。
【解決手段】スナウト内の鋼板近傍の溶融金属を、浴表面から３５０ｍｍ以上の深い部分にある清浄溶融金属と置換してスナウト内の浮遊ドロスを除去する方法において、置換流量を５〜１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎの範囲とするスナウト内浮遊ドロスの除去方法、およびスナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口と、溶融金属浴表面から３５０ｍｍ以上深い部分に開口する清浄溶融金属吸引口と、該供給口と吸引口を連結する管路と該管路の中間部に設けた溶融金属移送手段とからなるスナウト内浮遊ドロスの除去装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続溶融亜鉛めっきなどの連続溶融めっきにおけるスナウト内ドロスの除去方法およびドロス除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続溶融金属めっき装置を図３に示す。この図３に示すように、鋼板１は連続焼鈍炉に連結したスナウト２内を進行し溶融めっき浴３へ導入される。通常スナウトの内部は還元焼鈍炉内と同様に非酸化性ガスで充満されており、またスナウトの下端は溶融めっき浴中に浸漬されているため、スナウト内は外部の雰囲気とは遮断されている。従って、非酸化性雰囲気であるスナウト内では、酸化亜鉛ドロスは発生しにくいが、鋼板から亜鉛浴に溶出したＦｅとめっき密着性向上のために浴に微量添加したＡｌとが反応して生じるトップドロス（Ｆｅ_２Ａｌ_５）が生成する。トップドロスは軽量であるため溶融金属浴上に浮遊し、スナウト内にも侵入してめっき不良の原因となることが良く知られている。特にスナウト内では、鋼板が最初に浴に接するためドロスなどの異物の巻き込み現象が発生し易く、また、スナウトは溶融金属浴中に一区画を形成し外部とは遮断されているために、滞留した浮遊ドロスは外部に散逸しにくいという問題がある。
【０００３】
また、ドロス付着によるめっき鋼板の表面欠陥は、ドロス疵などと呼ばれ製品歩留を低下させる大きな要因である。従って、スナウト内のドロス除去に関する研究は従来から盛んに行われており、多くの提案がなされている。スナウト内の浮遊ドロスを吸引装置を用いてスナウト外へ排出する方法としては、例えば、スナウト外に排出口を有する曲管の吸引口をスナウト内浴面に対して間歇的に出没させる方法（引用文献１）、窒素ガスを用いたジェットポンプを作動させてスナウト内のドロスを吸引するもの（引用文献２）、スナウト内のスカム膜を吸引口径６０〜８０ｍｍ、吸引流量１５０Ｌ／ｍｉｎ以下、浴面下１０〜２０ｍｍの位置からメタルポンプで吸引する方法（引用文献３）、ドロスを機械的に移動させる板状のドロス除去装置とドロス吸引手段を組み合わせたもの、（引用文献４）、スナウトの内側と外側を結ぶＵ字形の連通管を配設し、窒素などのガスを用いたガスリフトポンプでドロスを排除するもの（引用文献５）などがある。
【０００４】
さらに、スナウト内に溶融金属浴の吸引口と供給口の両方を設け、スナウト内に吸引口に向かう流れを作りドロスを除去する方法としては、例えばメタルポンプのインペラーを上下に一対設け、ポンプの回転速度を上げずに吐出容量を上げる装置（引用文献６）、上下位置調整可能な供給口と吸引口を用いるもの（引用文献７）などがある。また、スナウト内にドロスを含まない清浄な溶融金属を供給し、スナウト内の溶融金属流を利用して吸引口を設けずにドロスをスナウト外へ排出するもの（引用文献８）などが知られている。
【０００５】
【引用文献】（ａ）引用文献１　特開平９−３１６１８号公報
（ｂ）引用文献２　特開２００１−３３５９０６号公報
（ｃ）引用文献３　特開２００１−４９４１２号公報
（ｄ）引用文献４　特開２０００−２７３５９９号公報
（ｅ）引用文献５　特開２０００−２６５２５４号公報
（ｆ）引用文献６　特開２００１−１８１８１３号公報
（ｇ）引用文献７　特開平８−２６９６５９号公報
（ｈ）引用文献８　特開平１１−２７９７２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許の多くは、スナウト内の浮遊ドロスを除去するに際し、浮遊ドロスを吸引装置によって吸引除去しようとするものである。しかしこれら除去方法によっても、特にドロス疵対策としては十分な効果が得られないのが実状である。一方、引用文献８には、スナウト内にドロスを含まない清浄な溶融金属を供給し、スナウト内の溶融金属流を利用し、吸引口を設けずにドロスをスナウト外へ排出するものが開示されている。しかしながら該特許の場合は、スナウト両側からの溶融金属の流し込みによってドロスをを排除するもので、流し込む溶融金属が多くなると両側からの流れが衝突し浴面が変動するため、気泡等を巻き込みめっき不具合の原因となる。また、該特許の場合は、スナウト内に供給するドロスを含まない清浄な溶融金属をどの位置において採取するのが最適であるか不明であり、しかもどの程度の置換量が最適であるかの解明が全く示されていない。
【０００７】
【発明が解決するための手段】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、メタルポンプ吸引口周辺の高さ方向における浮遊ドロスの挙動を理論的に解析し、溶融金属浴表面から３５０ｍｍより深い部分に清浄な溶融金属があることを見出した。しかし、溶融金属浴内のドロスの挙動は、ドロスの粒径毎の浮上速度と鋼板の随伴流などに影響され複雑な挙動を示すため、実操業において溶融金属浴を深度別にサンプリングし、ドロス個数と鋼板のドロス疵との関係を調査した。その結果、浴表面より３５０ｍｍ以上深い部分にあるドロス含有率が低い清浄な溶融金属を、特定範囲内の流量で静かにスナウト内に送り込みドロスを含有する金属浴と置換するれば良いことを見出し発明するに至ったものである。
【０００８】
その発明の要旨とするところは、
（１）スナウト内の鋼板近傍の溶融金属を、浴表面から３５０ｍｍ以上の深い部分にある清浄溶融金属と置換してスナウト内の浮遊ドロスを除去する方法において、置換流量を５〜１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎの範囲とすることを特徴とするスナウト内浮遊ドロスの除去方法。
（２）スナウトの浸漬深さを３５０ｍｍ以上とする前記（１）記載のスナウト内浮遊ドロスの除去方法。
【０００９】
（３）スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口と、溶融金属浴表面から３５０ｍｍ以上深い部分に開口する清浄溶融金属吸引口と、該供給口と吸引口を連結する管路と該管路の中間部に設けた溶融金属移送手段とからなるスナウト内浮遊ドロスの除去装置。
（４）スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口がスナウト内の鋼帯端部の浴面下に設けられることを特徴とする前記（３）に記載のスナウト内浮遊ドロスの除去装置。
（５）スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口がスナウトの片側のみに設けられることを特徴とする前記（３）または（４）記載のスナウト内浮遊ドロスの除去装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係るスナウト内浮遊ドロスの除去装置の概略図である。この図に示す連続溶融亜鉛めっき装置において、還元性雰囲気の焼鈍炉（図示せず）内を走行してきた被めっき材の鋼板１を、スナウト２を経て、例えば溶融亜鉛めっき浴３に浸漬され、その表面に亜鉛が連続的に付着され亜鉛メッキ鋼板が製造される。このスナウト２は、焼鈍後の鋼板１が酸素と接触するのを防止するために設けられているが、スナウト２で囲まれた部分の溶融亜鉛めっき浴表面には、通常、めっき浴中のＡｌの反応生成物であるドロスが存在し、走行する鋼板１の表面に付着する。ドロス付着があると、めっき層の形状が乱れ、製品の品質欠陥となる他、このドロスが多量にスナウト２内壁に付着した場合には、ラインを停止して除去することが必要となり、生産性にも悪影響を与える。
【００１１】
溶融亜鉛浴３内に搬入された鋼板１は、めっき槽深部に配設されたシンクロール４を周回した後めっき槽外部に引き上げられるようになっていて、めっき槽内を移動する過程で鋼板１に連続的に亜鉛めっきが施される。このような連続溶融亜鉛めっき装置において、スナウト内の浮遊ドロスの悪影響を防止するには、溶融金属浴表面から３５０ｍｍ以上深い部分にある清浄溶融金属をスナウト２内の鋼板近傍に送る金属浴移送手段（メタルポンプ７）を設け、このメタルポンプ７で清浄溶融金属を特定流量移送することにより可能である。
【００１２】
合金化亜鉛めっきを施こすには、めっき浴中に微量のＡｌを添加して一定の合金化反応を進行させる。この場合、Ａｌ濃度が低いと鋼板との合金化が良く進み合金層の厚いめっき鋼板が製造される。また、Ａｌ濃度が高いとその逆で、合金化処理しにくい通常の亜鉛鋼板しか製造できない。このようなことから、浴中のＡｌ濃度を一定にコントロールすることが必要である。
【００１３】
しかし、亜鉛浴中のＡｌはドロスを形成し溶融めっきの障害となる。めっき浴中のＡｌ濃度が０．１４％より低い組成では、Ａｌが鋼板や浴中のめっき機材と反応して浴よりも比重の重いＦｅＺｎ_７のボトムドロスが生成されるが、浴中のＡｌ濃度を制御するために浴中へ地金を投入するポット上層部は浴中の平均的なＡｌ濃度よりもその濃度が高く、ＦｅＺｎ_７のボトムドロスは、さらに浴中のＡｌと反応して浴よりも比重の軽いＦｅ_２Ａｌ_５（２ＦｅＺｎ_７＋５Ａｌ→Ｆｅ_２Ａｌ_５＋１４Ｚｎ）のトップドロスを生成し、めっきポット上層部に停滞する。
【００１４】
トップドロスはポット上層部からＡｌ濃度が低い中層部に巻き込まれると、再度ボトムドロスに変化してポット底に沈降堆積する。従って、ポットの浴中にはトップドロスの生成領域と生成しない領域が存在する。本発明はこの境界となる位置が浴表面から３５０ｍｍの位置であることを種々の実験の結果、見出したものである。その結果、めっき品質を阻害するトップドロスが少ない層（浴面から３５０ｍｍ以上深い層）から清浄溶融金属を吸い込みスナウト内の鋼板近傍へ供給することによってドロス疵のない製品の製造が可能となった。
【００１５】
ドロス疵の原因となるドロスは目視で確認できないほど微細なものであり、顕微鏡でその有無を判断する。本発明では粒径が５０μｍ程度までのドロスの排除を目的としている。浴表面から３５０ｍｍ以上深い層で、上記微細ドロスが減少することを見出し発明に至ったものであるが、清浄溶融金属の吸い込み口があまり深くなると、ポット底に沈降堆積しているボトムドロスを巻き上げる可能性があるので、シンクロールの上端レベル以下に下げない方が好ましい。
【００１６】
次に、本発明における置換量を流量で５〜１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎの範囲で操業する理由は、５×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎ未満では、浮遊ドロスを新しい清浄溶融金属で置換できず鋼板のドロス疵を防止するに十分な効果が得られず、１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎを超えると、スナウト内で乱流が発生し、浮上ドロスの巻き込み現象によって、結果的にドロス疵の発生を防止する効果が得られない。従って、その範囲を５〜１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎと決めた。本発明ではスナウト内鋼板の表裏面を清浄溶融金属の層で包むことが重要で、出来るだけスナウト内の溶融金属流れを乱さないことが肝要である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
図１に示すように、スナウト外の溶融金属浴表面下４００ｍｍの深さにメタルポンの装置の吸い込み口８を設け、この吸い込み口８から吸い込んだドロスのない清浄溶融金属をスナウト内の開口部９から、流量２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎで鋼板面近傍に噴出させた。一方、常に浴のＡｌ濃度を０．１０％保持するため、浴上から０．５％Ａｌ含有のＺｎ地金を投入した。以上の条件で操業した結果、ドロス疵による製品不良は発生しなかった。
【００１８】
なお、この条件で溶融金属浴中のドロスの状態をサンプリング調査した結果を図２に示す。サンプリングした溶融金属を凝固させ、半割りにして表面研磨後、顕微鏡で観察しドロスの個数（単位面積当り）を算出した。深さが２５０ｍｍを超えると、スナウトの内と外のドロス個数に差が無くなるが、これはスナウト浸漬深さが２００ｍｍであったためである。表１に清浄溶融金属の置換流量を変化させた場合のドロス疵の発生状況を示す。この表１に示すように、Ｎｏ．１〜５は本発明例であり、Ｎｏ．６〜８は比較例である。評価方法としてドロス疵の有無によって判断し、○がドロス疵の発生なし、×はドロス疵の発生があるものとした。この結果、５×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎ未満と１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎを超える場合にはドロス疵の発生があることが分かる。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【発明の効果】
るため、製品の品質向上、歩留り向上が可能となり、工業上極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスナウト内浮遊ドロスの除去装置の概略図である。
【図２】本発明における浴中ドロスの状況を示す図である。
【図３】従来の連続溶融金属めっき装置の概略図である。
【符号の説明】
１　鋼板
２　焼鈍炉スナウト
３　溶融めっき浴
４　シンクロール
５　テンションロール
６　ドロス
７　メタルポンプ
８　吸い込み口
９　開口部
１０　管路

Claims (5)

1. スナウト内の鋼板近傍の溶融金属を、浴表面から３５０ｍｍ以上の深い部分にある清浄溶融金属と置換してスナウト内の浮遊ドロスを除去する方法において、置換流量を５〜１２０×１０^−３ｍ^３／ｍｉｎの範囲とすることを特徴とするスナウト内浮遊ドロスの除去方法。
2. スナウトの浸漬深さを３５０ｍｍ以上とする請求項１記載のスナウト内浮遊ドロスの除去方法。
3. スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口と、溶融金属浴表面から３５０ｍｍ以上深い部分に開口する清浄溶融金属吸引口と、該供給口と吸引口を連結する管路と該管路の中間部に設けた溶融金属移送手段とからなるスナウト内浮遊ドロスの除去装置。
4. スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口がスナウト内の鋼帯端部の浴面下に設けられることを特徴とする請求項３記載のスナウト内浮遊ドロスの除去装置。
5. スナウト内の鋼板近傍に清浄溶融金属を供給する供給口がスナウトの片側のみに設けられることを特徴とする請求項３または４記載のスナウト内浮遊ドロスの除去装置。

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