JP2006117989A - 溶融金属用ポンプ及び溶融めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 配管2と当該配管2内に配置されるインペラー1と、配管2の内周面の少なくとも一部を構成するカセット3とを備える溶融金属用ポンプ100であって、カセット3は、回転されるインペラー1の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される2平面の間にある内周面Sを少なくとも含み、インペラー1、その軸8のうち少なくとも溶融金属10と接触する部分、及びカセット3はセラミックにより形成されている、溶融金属用ポンプ100とする。
【選択図】 図1
Description
ここに、「内周面Sに対応する部位」とは、回転されるインペラー(1)の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される2平面の間にある、カセット(3’)の内周面を意味している。
ここに、めっき浴面の近傍とは、めっき浴面から20mm程度の深さまでの領域を指している。また、めっき品質阻害物質とは、めっき浴面近傍に存在する浮遊物、及びドロスと呼ばれるZn−Al系合金やZn−Fe−Al合金等(めっき浴が亜鉛めっき浴の場合)を意味している。
まず、本発明の理解を容易にするため、図3に、連続溶融亜鉛めっき装置の外観を概略的に示す。図3に示すように、連続炉にて機械的性質及び温度が調整された鋼帯30は、スナウト20を介して、表面が無酸化で活性な状態に保持されたまま、亜鉛ポット25内の亜鉛めっき浴10の中に浸漬される。めっき浴10の中に浸漬された鋼帯30の進行方向は、めっき浴10の中に設置されたシンクロール21により上方に転換され、下サポートロール22及び上サポートロール23を経由してめっき浴10から引き上げられる。そして、ワイピングノズル24によりめっき金属の付着量が調整されることにより、溶融めっき鋼帯(溶融亜鉛めっき鋼帯)30が製造される。なお、図3において、矢印は、鋼帯30の進行方向を示している。
また、例えば、SUS316にステライトの肉盛を施す等の方法により形成されるカセット3’の場合には、当該カセット3’を配置可能な様に削った配管2Aにカセット3’を嵌め込み、必要に応じ配管2Aとカセット3’とを溶接してから、配管2Aと配管2Bとを溶接する等の方法により、カセット3’を備える配管2とすることができる。カセット3’と配管2Aとを溶接した場合、後刻カセット3’のみを取り外すことは困難となるものの、ポンプの使用中においてはカセットを確実に固定することができる。
1.1.溶融金属用ポンプの作製
インペラー、インペラーの軸、及び配管の材質、並びにカセットの有無を適宜選択して、9種類の溶融金属用ポンプ(以下において、単に「ポンプ」と記述する。)を作製した。
インペラー及びインペラーの軸(表1においては、単に「インペラー」と記述する。)は、SUS316L、又はSiAlON系のセラミック(サイアロン)により形成した。なお、SUS316Lにより形成した一部のインペラーの表面には、さらに、厚みが100μmとなるようにWC−12%Coを溶射した。
配管は、SUS316Lにより形成した。なお、一部の配管には、さらに、少なくとも内周面Sを含む箇所に、厚みが100μmとなるようにWC−12%Coを溶射した。
カセットを備えないポンプ4種類、及びカセットを備えるポンプ5種類を、それぞれ作製した。ここに、カセットは、SUS316L、又はSiAlON系のセラミック(サイアロン)により形成した。カセットを備えるポンプを作製する際には、インペラーの周辺部位を削り、当該部位に上記各材質により形成したカセットを嵌め込んだ。なお、SUS316Lにより形成したカセットは、配管に嵌め込んだ後に溶接し、さらにカセットを嵌め込んだ配管と当該配管に接続する配管とを溶接することにより取り付けた。一方、セラミックにより形成したカセットは、当該カセットを配管に嵌め込んだ状態で、カセットを嵌め込んだ配管とこれに接続する配管とを溶接することにより取り付けた。
ここに、SUS316Lにより形成した一部のカセットでは、少なくとも上記内周面Sに対応する部位を含む箇所に、さらに、合金(ステライト#6(JIS Z3251に規定されているDCoCrA)を肉盛した。
上記材質を用いて、以下に示すサイズの部位を備えるポンプを作製した。
配管の外径 : 114.3mm
カセットの長さ: 291mm(セラミック、SUS316Lともに)
カセットの厚み: 10mm(セラミック)、7mm(SUS316L)
肉盛部の長さ : 100mm
肉盛部の厚み : 3mm(ステライト#6)、1mm(Co−Cr−W系合金)
インペラーのサイズ : 直径74mm×長さ40mm
カセットとインペラーとのクリアランス: 1mm(セラミック製のカセット)
1mm(SUS316L製のカセット)
上記材質及びサイズにより作製した各ポンプを、以下に示す条件で運転し、ポンプの寿命及び腐食部位を調査した。
めっき浴組成 : Zn−0.15%Al めっき浴温度 : 460℃
1日あたりのポンプ運転時間 : 24時間
ポンプ通常運転時の平均排出流量 : 50L/min
ポンプ構成部位の材質、並びに試験結果(ポンプ寿命及び腐食部位)を、表1にあわせて示す。
ここで、ポンプ寿命は、ポンプが破損するまでの時間、又は、ポンプの通常運転時における排出流量が最大でも30L/min以下となるまでの時間とした。そして、寿命となったポンプを解体し、最も激しく腐食している部位を調査した。表1において、腐食部位とは、最も激しく腐食した部位を示している。
<実施例1>
実施例1にかかるポンプは、インペラー及びインペラーの軸をSiAlON系のセラミックにより形成するとともに、配管の内表面Sを含む部位には、SiAlON系のセラミックにより形成した、厚さ10mmのカセットを備えていた。そのため、インペラー及びインペラーの周囲の配管はほとんど腐食されず、カセットが備えられていない配管部位(吸込口や配管のコーナー部等)が最も腐食された。なお、実施例1にかかるポンプでは、めっき品質阻害物質の排出能に大きな影響を与えるインペラー及びインペラーの周囲の配管がほとんど腐食されなかったため、その寿命は本試験中最長の18ヶ月であった。
実施例2にかかるポンプは、SiAlON系のセラミックにより形成したインペラー及びインペラーの軸と、SUS316Lにより形成するとともに内表面Sに対応する部位を含む箇所にステライト#6で3mm厚の肉盛を施したカセットとを備えていた。そのため、インペラーはほとんど腐食されず、カセットにおける肉盛部の腐食損傷は軽微であった反面、肉盛を施さなかったカセット部位が腐食により最も損傷した。なお、実施例2にかかるポンプの寿命は8ヶ月であった。
実施例3にかかるポンプは、SiAlON系のセラミックにより形成したインペラー及びインペラーの軸と、SUS316Lにより形成するとともに内表面Sに対応する部位を含む箇所にステライト#6で1mm厚の肉盛を施したカセットとを備えていた。そのため、インペラーはほとんど腐食されず、また、カセットにおける肉盛部の腐食損傷は実施例2よりも軽微であった反面、カセットが備えられていない配管部位(吸込口や配管のコーナー部等)が最も腐食された。なお、実施例3にかかるポンプの寿命は12ヶ月であった。
a)インペラー及びインペラーの軸をSUS316Lにより形成し、カセットを備えないポンプ(比較例1、2)では、SUS316Lへの溶射の有無を問わず、インペラーが最も腐食された。また、比較例1及び2にかかるポンプの寿命は、1ヶ月と短かった。
b)インペラー及びインペラーの軸をSiAlON系のセラミックにより形成し、カセットを備えないポンプ(比較例3、4)では、SiAlON系のセラミックにより形成したインペラーは腐食されなかった反面、インペラーの周囲に位置する配管が最も腐食された。また、比較例3及び4にかかるポンプの寿命は1.5ヶ月と短かった。
c)インペラー及びインペラーの軸をSUS316Lにより形成するとともに、SiAlON系のセラミックにより形成した厚さ10mmのカセットを配管の内表面Sを含む部位に備えるポンプ(比較例5)では、インペラーの周囲に位置する配管はほとんど腐食されなかった反面、インペラーが最も腐食された。また、比較例5にかかるポンプの寿命は1ヶ月と短かった。
d)SUS316Lの表面をWC−12%Coにより溶射して形成したインペラー及びインペラーの軸を備え、SUS316Lにより形成するとともに内表面Sに対応する部位を含む箇所にステライト#6で3mm厚の肉盛を施したカセットを備えるポンプ(比較例6)では、インペラーの周囲の配管はほとんど腐食されなかった反面、インペラーが最も腐食された。また、比較例6にかかるポンプの寿命は1ヶ月と短かった。
2 配管
2a 腐食されやすい部位
3、3’ カセット
3a 腐食されやすい部位
8 インペラーの軸
10 溶融金属(めっき浴)
20 スナウト
100、200 溶融金属用ポンプ
Claims (9)
- 配管と該配管内に配置されるインペラーと、前記配管の内周面の少なくとも一部を構成するカセットとを備える溶融金属用ポンプであって、
前記カセットは、回転される前記インペラーの、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される2平面の間にある前記内周面Sを少なくとも含み、
前記インペラー、その軸のうち少なくとも溶融金属と接触する部分、及び前記カセットはセラミックにより形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ。 - 前記流れ方向の、前記カセットの長さが、前記内周面Sの長さの1.5〜4倍であることを特徴とする、請求項1に記載の溶融金属用ポンプ。
- 配管と該配管内に配置されるインペラーと、前記配管の内周面の少なくとも一部を構成するカセットとを備える溶融金属用ポンプであって、
前記カセットは、回転される前記インペラーの、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される2平面の間にある前記内周面Sを少なくとも含み、
前記インペラーと、その軸のうち少なくとも溶融金属と接触する部分とはセラミックにより形成され、
前記カセットは、少なくとも前記内周面Sに対応する部位がCo−Cr系合金により形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ。 - 前記Co−Cr系合金により形成される部位の厚みが0.1mm以上であることを特徴とする、請求項3に記載の溶融金属用ポンプ。
- 前記流れ方向の、前記Co−Cr系合金により形成される部位の長さが、前記内周面Sの長さの1.5〜4倍であることを特徴とする、請求項3又は4に記載の溶融金属用ポンプ。
- 前記セラミックが、SiN系、SiC系、又はSiAlON系のセラミックであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶融金属用ポンプ。
- 前記カセットの厚みが、5〜20mmであることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶融金属用ポンプ。
- 前記カセットが、取外し可能であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の溶融金属用ポンプ。
- スナウト内部のめっき浴面近傍に存在するめっき品質阻害物質を請求項1〜8のいずれか1項に記載の溶融金属用ポンプを用いて除去する工程、を有することを特徴とする、溶融めっき鋼帯の製造方法。
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