JP2013185253A

JP2013185253A - 亜鉛メッキ槽

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Publication number: JP2013185253A
Application number: JP2012054253A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Suzuki; 清鈴木; Nobuo Konishi; 信夫小西; Tetsuo Harada; 哲男原田
Original assignee: Daikure KK
Current assignee: Daikure KK
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】亜鉛メッキ槽は溶接構造であるため溶接部が溶融亜鉛の浸食を受けたり、熱膨張収縮による繰り返し応力を受けたり、クリープによる変形応力を受けたりするためクラックが発生しやすく突発的な破損事故の問題があり早めに交換しているが、亜鉛メッキ槽の交換は長時間を要するため生産機会の損失が大きな問題であった。
【解決手段】亜鉛メッキ槽の溶接部をプロテクターで保護することにより、溶融亜鉛による溶接部の浸食を防止し、万一溶接部が破損しても溶融亜鉛の流出をプロテクターで保留することにより周辺機器の破損を防止することにより亜鉛メッキ槽の信頼性を向上した。また、亜鉛メッキ槽に気化フラックスを吹き込むことにより鉄亜鉛などの不純物を浮上、捕集、還元して品質欠陥を低減するとともにシンクロール軸受潤滑を可能にし軸受寿命を延長した。
【選択図】図１

Description

本発明は溶融亜鉛メッキ工程に使用される亜鉛メッキ槽に関するものであり、亜鉛メッキ槽溶接部の溶損、亀裂による溶融亜鉛の流出防止、鉄亜鉛のようなドロスの除去、シンクロールの軸受の長寿命化に関するものである。

溶融亜鉛メッキは被メッキ材に４８０±３０℃の亜鉛メッキ槽中で亜鉛を物体の表面より５０〜１５０ミクロン含浸させるメッキ方法である。亜鉛メッキ槽の外側はプロパンバーナ又は重油バーナにて加熱し溶融亜鉛を保持している。亜鉛メッキ槽の底部には鉛を１００〜１５０ｍｍ敷いている場合もあり、亜鉛メッキ槽は４８０±３０℃の高温下で溶融亜鉛や溶融鉛の大きな静圧を受ける一種の圧力容器と似ている。４８０±３０℃の一定加熱保持によるクリープ変形による底部の膨張変形や溶接の損耗により３〜６年の寿命である。新しい亜鉛メッキ槽を設置した後の重点点検タイミングは、使用開始１時間後、１日後、１カ月後、１年後といわれる。亜鉛メッキ槽の製作は経験を十分に反映した設計に従って設計し、製作工程においても材質の選定、溶接管理など細心の注意を払いながら進めるが、予期しない突発的な損傷が稀に発生することがあり、このような問題点が未だ十分に解決できていないためである。特に亜鉛メッキ槽や溶接ワイヤの材質としては純鉄に近い金属が望ましいといわれているが、１槽当たりの使用量が少ないため理想的な材質の鋼材や溶接ワイヤを入手するのは困難である。

溶融亜鉛が亜鉛メッキ槽から流出すると、生産を中断し流出亜鉛を回収する作業や設備破損部を修復する作業が生じる。生産機会損失や設備損傷復旧費用などの大きな損失を被ることになる。亜鉛メッキ槽は長期間高温の溶融亜鉛と接触するため、槽の溶接部以外でも突然穴明きがみられる。これは主として槽組み立ての際の槽の引張り冶具などの仮止め部である。仮止めのため本格的な溶接部でないため点検を見落とす場合があるからである。このように亜鉛メッキ槽の寿命は側壁溶接部の減肉やクラックが主である。純鉄に近い鋼板を使い予熱、冷却にて溶接部の結晶を大きくキープし冷却することが大切でかつ冷却後の歪取り焼鈍（ＳＲ）６００±２５℃にて残留応力を完全に除去することである。従来の溶接のようにＴｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどの特殊元素を入れて溶接部の結晶粒粗大化を防止すると逆に割れやすくなる。鉄は９１２℃までは体心立方格子のα鉄（フェライト）でこれを超えると面心立方格子のγ鉄（オーステナイト）となり１３９４℃を超えるとまた体心立方格子となる。そのためＡ３変態点を常にゆっくり冷やすことで結晶粒の粗大化を図り割れに鈍感な組織にするのがよい。８００〜３００℃までの高温変態域の徐冷も超徐冷にしてフェライトとパーライトの混合組織を生成することが大切である。

亜鉛メッキ槽の損耗は溶接部が顕著に発生しやすい傾向にあるため設計段階で熱疲労対策の必要と発生応力の吸収の仕方、溶接法の決定を十分に考えることが大切である。運転中の亜鉛溶出による突発事故は、（１）復旧工事（流出亜鉛の回収、槽の補修あるいは撤去）、（２）新規槽の製作、設置及び改良設計を含むと速くても半年を要する、（３）操業の一時停止による仕事量の喪失につながり数億円の損失を被る。

このため本発明者は（株）ダイクレと共同で特開２００５−２４９７６８号広報「低融点溶解金属浴浸漬型の超音波測定装置」、特開２００２−０６２２８２号広報「溶融金属用容器の欠陥部を測定する方法及び装置」を発明して、操業中に亜鉛メッキ槽の溶接部の減肉を測定可能にした。このような装置を使用することにより操業中の槽の減肉量を定量的に把握できるようになったが突発的なクラックに対してはまだ十分な対策となっていない。

上記溶接部の損耗やクラックを防止するために、特開２０００−２３９８１６号広報において、亜鉛メッキ槽溶接部における必要な耐食性および機械的性質を持たせるために、メッキ槽材質と溶接ワイヤ材質と溶接フラックス成分と溶接入熱を特定することにより低コスト溶接方法にて製造が可能な亜鉛メッキ槽が提案されている。

この方法においては亜鉛メッキ槽材質のＣ量が多いので組織が細粒化するので溶融亜鉛のアタックを受けやすく損耗が大きい。またクラックが入りやすいので突然の溶融亜鉛の流出を防止できない。

溶融亜鉛メッキ浴中には異物である鉄亜鉛のようなドロスが生成する。このドロスの成分としては、メッキ浴表面の溶融亜鉛またはメッキ厚み調整時に鋼板から非酸化性気体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（鉄亜鉛化合物）、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（鉄アルミニウム化合物）あるいはＺｎ−ＡＬ金属間化合物（亜鉛とアルミニウムの化合物）などがある。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など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。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。これらの性質の違いとしては例えば溶融亜鉛よりも比重が小さいため浮上しやすいもの、逆に溶融亜鉛よりも比重が大きいため沈降するもの、また溶融亜鉛よりも比重が小さいが凝集しにくいため比較的浮上しやすいものに大別される。

従来亜鉛メッキ槽内にて発生する鉄亜鉛の比重は７．１４である。亜鉛アルミ比重が７．１２のわずかな差のため沈降速度が極めて遅い。また、テンションロールや鋼板の動きで亜鉛メッキ槽内は激しく撹拌されるのでドロスが亜鉛メッキ槽内の底面や表面に沈降浮上して分離するには長い時間を要する。現実的には、溶融亜鉛の清浄作用は表面にハロゲン化合物による個体フラックスを散布して表面の酸化防止をしているだけである。このように溶融亜鉛の清浄作用は亜鉛メッキ槽の表面のみが主であり出来上がる製品はこの亜鉛鉄をいかに付着させないかにかかっている。そのためには亜鉛メッキ槽中からいかにしてドロスを回収するかによって製品が左右される。

メッキ浴内は常に撹拌されているためドロスは溶融亜鉛とともに撹拌され巻き上げられて鋼板に付着してしまう。溶融亜鉛メッキ鋼板にこのような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品質等級外れになり降格や屑となり大きな損失となる。

上記ドロス排出のため特開２０００−２７３６００号広報では、メッキ浴中に窒素やアルゴンなどの非酸化性気体を吹き込んで浮上させる方法が提案されている。

上記方法では非酸化性気体を吹き込んでいるだけでありドロスを浮上させる以外の効用はない。ドロスを浮上させると同時の鉄亜鉛や鉄アルミニウムを還元して亜鉛戻す機能が不足している。

連続溶融亜鉛メッキの槽では槽の中にロールをセットするためロールをフレームに固定して槽上面から吊り下げている。従来は無給油方式でシャフト側のスリーブと軸受側で互いに研削摩耗する構造となっている。一般に金属は４００℃より急激に硬度低降が始まる。そのため、ステライトとセラミックスの組み合わせが従来は多く取られていた。

シンクロールの軸受が破損すると操業を中断してハンガーを亜鉛メッキ槽から出して取り替える必要があり生産損失となる。

特開平８−１３１１３号広報では、内周面がロールの枢軸とほぼ等径をなす円弧状の複数個の耐熱、耐食、耐衝撃、耐摩耗性の摺動片を嵌合した方法が提案されている。摺動片の内周面には連続する湯溝が設けられており軸受に侵入してくるスラッジを排除して摺動面の摩耗を防止している。

摺動片材質はカーボン材料を用いているが金属やセラミックスに対して耐熱、耐食、耐衝撃、耐摩耗性は大きいが、潤滑ができていないので摩耗や固着が生じシンクロール回転不良になる。また溶融亜鉛メッキのシールができていないので溶融亜鉛メッキの侵入が大きく摺動片の摩耗は小さくてもシンクロールの損耗が大きいので回転不良を防止できない。

特開２００５−２４９７６８号広報「低融点溶融金属浴浸漬型の超音波測定装置」特開２００２−０６２２８２号広報「溶融金属用容器の欠陥部を測定する方法及び装置」特開２０００−２３９８１６号広報特開２０００−２７３６００号広報特開平８−１３１１３号広報特開２０１０−１００４４１号広報「液体フラックスとその製造方法及び製造装置」特開２０１１−０８８１８０号広報「溶接用フラックスと溶接方法」特開２０１１−０９８３６７号広報「溶接肉盛り用フラックスと溶接肉盛り法」特願２０１１−２４６２５１号広報特開２０１０−１６５５６５号広報「液体フラックス」特開２０１０−１００４４１号広報「液体フラックス製造方法と製造装置」特開２００９−２３３７４１号広報「液体フラックス気化装置」特願２０１２−０１１８５３号広報「ＴＩＧ溶接による肉盛り方法」特願２０１１−２４６１５１号広報「半自動溶接法」

亜鉛メッキ槽建造の合理化と寿命評価に関する研究、鈴木清著鉄の薄板厚板がわかる本、新日本製鉄（株）、日本実業出版社鉄の未来が見える本、新日本製鉄（株）、日本実業出版社鉄と鉄鋼がわかる本、新日本製鉄（株）、日本実業出版社分子間力と表面力、マグロウヒル出版社

クラックの発生しにくい亜鉛メッキ槽にするには下記の製作条件が必要である。（１）亜鉛メッキ槽に集中応力が掛からないようにする。（２）溶接は入熱の大きいＣＯ２溶接やＭＡＧ溶接を採用し予熱、徐冷を確実に実行する。（３）シールドガス中に液体フラックスを気化した気体フラックスを最大５ｖ％入れて、シールドガスと気体フラックスが混合した気化フラックスを生成し溶接部に吹き付けて溶接することにより溶接部の表面張力防止と酸化物の浮上を助ける溶接方法とする。（４）溶接面は確実な精錬をするためハロゲンガスによる精錬効果によりＣ、Ｐ、Ｓをさらに除去するために溶接面に直接塗布する液体フラックスが必要である。（５）亜鉛メッキ槽の側壁は上面、中面、下面、底面で最大１００℃近い温度差になり、下面は引張り応力、上面は圧縮応力として働くためクリープ変形により経年劣化し最悪の場合は突然のクラックとなって溶融亜鉛が流出するような大事故が発生する。（６）減肉に関しては定期的に測定していれば傾向がつかめるが、クラックに関しては正確な兆候が把握しにくいため溶接部の突然のクラック拡大に対する予防保全的クッションカバーが必要である。（７）鉄亜鉛の浮上対策として底面より気化フラックスを微細泡と一緒に出すことで沈降が遅いならば浮かせて取る方法が効率的である。（８）気化フラックスが亜鉛メッキ槽の底部から吹き上がり鉄亜鉛を浮上させることが可能である。

以上の問題点を解決するための課題は以下である。（１）亜鉛メッキ槽の溶接を液体フラックスや気化フラックスを用いて行い溶接部の信頼性を向上する。（２）亜鉛メッキ槽の溶接部を伸縮自在な保護板で保護し溶接部の選択的な損耗やクラックを防止する。（３）亜鉛メッキ槽内のドロスを効率良く除去する。（４）ロール軸受の潤滑により軸受を寿命する。

第１の解決手段は特許請求項１に示すように、鋼板溶接構造の亜鉛メッキ槽において、前記亜鉛メッキ槽の外側溶接線及び内側溶接線の長手方向に沿って、それぞれ前記外側溶接線と前記内側溶接線をシール板で囲んで空間を形成しかつ最上部を大気解放して前記シール板をシール溶接して取り付けてあり、前記シール板はその幅方向に対する熱膨張に対して伸縮可能であり、前記外側溶接線及び内側溶接線のそれぞれの交点における前記シール板はお互いにシール溶接で連結・連通した袋になっている亜鉛メッキ槽である。

第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記亜鉛メッキ槽に配設したシンクロールの軸受や前記亜鉛メッキ槽の底部に配設した複数の貫通孔を有するヘッダー管から気化フラックスを噴き出して、前記軸受の潤滑や溶融亜鉛の不純物を除去する亜鉛メッキ槽であって、前記気化フラックスは気化装置に充填した液体フラックスにイナートガスやエアを吹き込んで気化せしめて気体フラックスとし、該気体フラックスと前記イナートガスやエアを混合して前記気化フラックスにしたものである亜鉛メッキ槽である。

第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記亜鉛メッキ槽の製造方法において、溶接部にあらかじめ液体フラックスを塗布し、該液体フラックスを乾燥させてフラックス膜を形成せしめて溶接する方法と、前記液体フラックスを前記気化装置に充填し、該気化装置にシールドガスを吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて気体フラックスを生成し、該気体フラックスと前記シールドガスが混合した気化フラックスを生成せしめて、該気化フラックスを溶接トーチに導いて溶接する方法と、溶接ワイヤに前記液体フラックスを塗布して溶接する方法を組み合わせたものである亜鉛メッキ槽の製造方法である。

第１の手段による効果は以下である。（１）溶融亜鉛が漏れてもＷクッションで受けることができるので亜鉛メッキ槽外への溶融亜鉛の流出を防止できる。（２）亜鉛メッキ槽の寿命を延長できることである。

第２の手段による効果は以下である。（１）ドロスを効果的に浮上させることができる。（２）ドロスを還元して亜鉛に戻すことができる。（３）亜鉛メッキ品質を向上できる。

第３の手段による効果は以下である。（１）溶接のビードの欠陥がない。（２）亜鉛メッキ槽内面側の溶接開先面積が小さいので損耗領域が狭くなり損耗の危険性が小さくなる。

は亜鉛メッキ槽の平面図で部分断面図である。は亜鉛メッキ槽の正面図で底部を部分断面したものである。は亜鉛メッキ槽の溶接部の部分拡大図である。は亜鉛メッキ槽の正面図で横断面図である。は亜鉛メッキ槽のシンクロールの軸受部の断面図である。は亜鉛メッキ槽の溶接システム図である。

本発明の実施形態を請求項１〜請求項３及び図１、図２、図３、図４、図５、図６に基づいて説明する。

第１の解決手段は特許請求項１及び図１、図２、図３、図４に示すように、鋼板溶接構造の亜鉛メッキ槽１０において、前記亜鉛メッキ槽１０の外側溶接線１２ａ及び内側溶接線１２ｂの長手方向に沿って、それぞれ前記外側溶接線１２ａと前記内側溶接線１２ｂをシール板２０、２１で囲んで空間２０ａ、２１ａを形成しかつ最上部２０ｂ、２１ｂを大気解放して前記シール板２０、２１をシール溶接して取り付けてあり、前記シール板２０、２１はその幅方向に対する熱膨張に対して伸縮可能であり、前記外側溶接線１２ａ及び内側溶接線１２ｂのそれぞれの交点における前記シール板２０、２１はお互いにシール溶接で連結・連通した袋になっていることを特徴とする亜鉛メッキ槽１０である。

図１や図２に示すように、亜鉛メッキ槽１０は鋼板１７（側板）を溶接した溶接構造物である。亜鉛メッキ槽の上部にはフランジ１１が取り付けられ、サポート１３により支持されている。図３に示すように、亜鉛メッキ槽１０の外周部にはバーナ１６が配設されており亜鉛メッキ槽内の温度を常時４８０±３０℃に保持している。亜鉛メッキ槽１０内には吊アーム３１にてシンクロール３０が保持されており、シンクロール３０に支持されてメッキ鋼板１４が通板される。亜鉛メッキ槽１０の底部には溶融鉛１５が敷設され鉄亜鉛などの不純物を補足する。

溶融亜鉛７０の流出事故を防止するには亜鉛メッキ槽１０を２重構造にするのが理想的であるが、亜鉛メッキ槽１０を外側から加熱ができなくなる問題がある。そのため亜鉛メッキ槽１０の溶接線１２の両側にシール板２０、２１を溶接し、シール板２０、２１と鋼板１７との間に空間２０ａ、２１ａを形成して袋状にシール溶接し、しかも溶接の交点はシール板２０、２１同志をシール溶接して連結・連通することにより１本の袋にすることにより、溶接線１２を破って流出した溶融亜鉛７０を袋に一次的に留保できるようにする。内側溶接線１２ｂのシール板２１と外側溶接線１２ａのシール板２０はそれぞれ互いに分離独立しているのはいうまでもない。シール板２０、２１の最上部２０ｂ、２１ｂは大気に開放してありシール板２０、２１で形成した袋状の保護空間２０ａ、２１ａに熱気がこもらないようにしている。又目視によりシール板２０、２１の底部２０ｃ、２１ｃに漏えいした溶融亜鉛７０の様子を目視できる。図４のように外側溶接線１２ａのシール板２０の上にさらにシール板２２を張り付けては２重にしてよい。内側のシール板２０が破損しても外側のシール板２２でバックアップ可能である。

操業中、亜鉛メッキ槽１０は最大１００℃前後の温度差が生じている。そのため上面は圧縮応力、下面は引張り応力である。温度差１００℃の環境下では熱膨張差は８．５ｍｍ生じる。このようなストレスを連続的に数年間受けると経年的にクリープにより溶接線１２（溶接部近辺を含む）の破断が発生する。溶融亜鉛７０が流出するような事故が発生した場合は数億円規模の損害を被ることがある。亜鉛メッキ槽１０の材質を極力純鉄に近い材質にするが母材と溶接棒の材質が異なるため溶接部の組織が微細組織となり溶融亜鉛７０の浸食に対して好ましくない。亜鉛メッキ槽１０の外側溶接線１２ａを保護するためＳＵＳ系材質のシール板２０を設ける。亜鉛メッキ槽１０の内側溶接線１２ｂを保護するためＳＵＳ系材質のシール板２１を設ける。亜鉛メッキ槽１０の使用開始時点から溶接線を保護することで２〜３年に１回のシール板２０、２１交換で亜鉛メッキ槽１０の寿命延長が可能となる。

亜鉛メッキ槽１０の突発的な溶融亜鉛７０の流出事故は殆ど溶接接合面の損耗やクラックが原因である。溶接線１２からの溶融亜鉛７０の流出を防止するために溶接線１２に沿って亜鉛メッキ槽１０の外側及び内側に亜鉛メッキ槽１０の熱膨張を吸収できるようにシール板２０、２１を取り付ける。シール板２０、２１は溶接線１２の幅方向の熱膨張を吸収するために波型（Ｗ型やＵ型などの伸縮性のある形状）のシール板２０、２１が望ましい。シール板２０、２１の厚みは５〜１６ｍｍがよい。５ｍｍより薄いと熱容量が小さく大量の溶融亜鉛７０が流出した際にクリープで破損して溶融亜鉛７０を受け止めることができない可能性がある。１６ｍｍより厚いとシール板２０、２１の剛性が大きくなりシール板２０、２１の溶接部に亀裂が発生し亜鉛メッキ槽１０を破損する可能性がある。シール板２０、２１の材質ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６Ｌなどのように耐熱性に優れたＳＵＳ系の材質が適している。シール板２０、２１と亜鉛メッキ槽１０の間に熱電対２３を取り付けて溶融亜鉛７０が漏れ出た際の温度測定ができるようにしておく。熱電対２３で急激な温度上昇を検知し警報を鳴らすシステム２４を組みこむことで溶融亜鉛７０のリークを知ることが可能となる。警報と同時にシール板２０、２１から外部に溶融亜鉛７０が流出しないようにアクションをとることで長時間にわたる操業休止を回避できる。亜鉛メッキ槽１０の外部に溶融亜鉛７０が流出しないのでバーナ類１６をはじめとする周辺機器も健全である。外側溶接線１２ａをシールしているシール板２０は溶接線１２が交差する部分でお互いにシール溶接しているので漏えいした溶融亜鉛７０はシール板２０と亜鉛メッキ槽１０が構成する空間２１ａで構成する袋の中に閉じ込めることができる。内側溶接線１２ｂはシール板２１で保護されており溶融亜鉛７０から隔離されることから溶融亜鉛７０の浸食を受けることがないので内側溶接線１２ｂの長寿命化を図ることができる。

ＳＵＳ３１６Ｌの波型（Ｗ型、Ｕ型など）シール板２０、２１構造とすることで昼間と夜間の温度差±３０℃による伸縮を吸収する構造とする。内側溶接線１２ｂのシール板２１により溶接線１２ｂを溶融亜鉛７０から遮断し亜鉛の含浸を防止し溶接線１２ｂを守る構造とする。外側溶接線１２ａは同じく波型シール板２０で１００℃温度差による約８ｍｍの伸縮を吸収する方式である。外側溶接線１２ａから亜鉛メッキ槽１０の外側に漏れた溶融亜鉛７０はシール板２０と側板１７で構成する空間２０ａで保留することができるので外部への流出を止めることが可能である。空間２０ａの中に温度計２２を入れ連続的に温度監視することにより溶接線１２の破断による溶融亜鉛７０のリークをキャッチできることから迅速な対応が可能となる。

亜鉛メッキ槽１０は通常の操業においては上面と下面で約１００℃の温度差がある。一般の大型亜鉛メッキ槽１０になると約１０００トンの溶融亜鉛７０にて亜鉛メッキ槽１０の側板１７は静圧を受けている。そのため下面は伸びによるふくらみと上面は圧縮により反りが発生し、その差は約８ｍｍである。高温ストレスを数年間にわたり受け続けるため溶接線１２が一番破断する危険性が高い。溶接開先形状はＸ開先とするが、図４のようにＸ開先率（ａ：ｂ）は（１：９）〜（２：８）として極力亜鉛メッキ槽１０の内面側溶接線１２ｂ幅を小さくとり亜鉛含浸を抑える。即ち開先の大きさは亜鉛メッキ槽内面側が１０〜２０％、亜鉛メッキ槽外面側が８０〜９０％の比率とする。さらに亜鉛メッキ槽１０の内側には波型のシール板２１を取り付ける。内側溶接線１２ｂは溶接ビードが直接溶融亜鉛７０に触れることを防止している。かつこれらのＵ型、Ｗ型などの波型形状のシール板２０、２１は約８ｍｍの伸縮を吸収するため亜鉛メッキ槽１０の長寿命化が図れる。

フランジ１１は変形防止のため水冷にするのがよい。フランジ１１の伸縮も途中２〜３か所に切り込クッションをいれることで逃げられる。仮に４０００ｍｍの槽とする。底面の伸び：１１．７×１０Ｅ−６×４０００ｍｍ×４８０℃＝２２．５ｍｍ。中面の伸び：１１．７×１０Ｅ−６×４０００ｍｍ×４００℃＝１８．７ｍｍ。上面の伸び：１１．７×１０Ｅ−６×４０００ｍｍ×３００℃＝１４．０ｍｍ。最大伸び２２．５ｍｍ−最小伸び１４．０ｍｍ＝８．５ｍｍとなり、最大８．５ｍｍの伸びを吸収できれば割れは発生しにくい。亜鉛メッキ槽１０下部から上部に向けて曲がりが発生するがフランジ１１に応力が伝わって、フランジ１１が逆にそることで下面は伸びの引張り応力が働く。この繰り返しがクラックに成長する。上面は逆に縮みの圧縮応力である。そのため上面にエキスパンションが必要である。中間部は上にも下にも引っ張られることになる。そのため側板１７に応力が残らない程度に１５〜２０％程度の補強で逃げることが可能である。

論文「亜鉛メッキ槽建造の合理化と寿命評価に関する研究」（（株）ダイクレ、筆者鈴木清著）のデータによれば腐食量Ｗ（ｋｇ／ｍ２）と浸漬時間ｔ（ｓ）には次のような関係がある。Ｗ＝Ｋ√ｔ。ここでＫ（ｋｇ／ｍ２／ｓＥ０．５）は腐食速度定数で、最大腐食の場合４．０９×１０Ｅ−２、穏やかな腐食の場合２．３０×１０Ｅ−２である。例えば、Ｋ＝２．３０×１０Ｅ−２とした場合の１年間当たりの腐食量Ｗは、Ｗ＝２．３×Ｅ−２×√（３６５×２４×６０×６０）＝１２９ｋｇ／ｍ２となる。Ｋ＝４．０９×１０Ｅ−２とした場合のＷは、Ｗ＝４．０９×１０Ｅ−２√（３６５×２４×６０×６０）＝２２９ｋｇ／ｍ２となる。即ち、年間１２９〜２２９ｋｇ／ｍ２減肉する。腐食量１２９ｋｇ／ｍ２の場合の損耗厚みｈ（減肉厚み）を計算すると、ｈ＝１２９×１０００／（１００００×７．８５）＝１．６４ｃｍとなる。腐食量２２９ｋｇ／ｍ２より損耗厚みｈを計算すると、ｈ＝２２９×１０００／（１００００×７．８５）＝２．９１ｃｍとなる。亜鉛メッキ槽専用鋼板を使用した場合の溶接部以外の年間損耗厚みｈ（ｃｍ／年）は、１．６４〜２．９１ｃｍ／年である。溶接部の損耗速度を鋼板の損耗速度並みに低減できれば、５年で最大１４．５５ｍｍ（２．９１ｍｍ×５年＝１５．５５ｍｍ）の損耗であり、厚み５０ｍｍの専用鋼板を使用すれば５年使用後も残存厚み３５．４５ｍｍを確保できるので十分使用に耐えることができる。３年ごとにきちんと補修することにより６年寿命を達成可能である。

第２の解決手段は特許請求項２及び図２に示すように、前記亜鉛メッキ槽１０に配設したシンクロール３０の軸受３２や前記亜鉛メッキ槽１０の底部に配設した複数の貫通孔３４ａを有するヘッダー管３４から前記気化フラックスを噴き出して、前記シンクロール軸受３２の潤滑を行うとともに溶融亜鉛７０中のドロス１０ａの還元、浮上、沈降を促進する亜鉛メッキ槽１０である。

従来鉄亜鉛は溶融亜鉛７０表面に浮上した物は塩化亜鉛（ＺｎＣＬ）や塩化アンモニウム（ＮＨ４ＣＬ）などを散布フラックスとして溶融亜鉛７０面に散布してドロス１０ａにして回収している。散布フラックスは溶融亜鉛７０の表面に浮くだけであり溶融亜鉛７０の内部まで浸透して鉄亜鉛を還元したり補足したりする機能は全く有していなかった。亜鉛メッキ槽１０の内部で生成した鉄亜鉛などの不純物は、従来亜鉛メッキ槽１０の底部に溶融敷設している鉛１６の表面に針状に成長していた。このような堆積物は定期的に掻き板で一か所に掻き集めて除去している。一方溶融亜鉛７０中に漂っている鉄亜鉛のような不純物は溶融亜鉛７０とほぼ同じ比重のため沈降するにしても、浮上するにしてもいずれも動きが極めて遅く溶融亜鉛７０中に長時間に渡って漂い留まり続けることからメッキ鋼板１４などの製品に付着していろいろな製品欠陥の原因となっている。気化フラックスをシンクロール３０の軸受３２や亜鉛メッキ槽１０の底部付近に配設したヘッダー管３４の複数の貫通孔３４ａから０．８〜１．０ＭＰａの圧力にて微細な気泡１０ｂにして気化フラックスを噴き出すことにより対流効果とフラックス効果にて不純物を浮上させ液面の散布フラックスでキャッチし除去効率を向上させることが可能となった。メッキ鋼板１４のシミとなる鉄亜鉛などの不純物を大幅に減少できた。

亜鉛メッキ槽１０内にある気化フラックス加熱器３５、３６にて４００±３０℃に加熱された気化フラックスは亜鉛メッキ槽１０の底面に配設したヘッダー管３４とシンクロール軸受３２から微細な泡となって噴出し亜鉛鉄を浮き上がらせる。亜鉛の比重は７．１３に対して鉄亜鉛の比重は７．１４であり比重差が小さいこと及び溶融亜鉛７０の粘性が大きいことから浮上も沈降もしにくい問題がある。溶融亜鉛７０は亜鉛メッキ槽１０から溶出した鉄を含浸するため自然的に鉄亜鉛合金が溶融亜鉛７０中を浮遊し、長時間にわたり残留するので製品のシミとなりやすい。これらの除去技術は４８０±３０℃の中でデカンタの原理にて分離は可能でも装置の熱歪による連続運転は困難である。気化フラックス中の泡の中に閉じ込めて浮上させることは０．８〜１．０ＭＰａの圧力だけでしかも４００±３０℃の気化フラックスの入った熱風浮上である。

液体フラックス４１は特開２０１０−１００４４１号広報「液体フラックスとその製造方法及び製造装置」に基づき生成することができる。気化装置４０は特開２００９−２３３７４１号広報「液体フラックス気化装置」にて製作することができる。気化装置４０にはネオジ磁石４２を配設している。ネオジ磁石４２は気化フラックスを活性化し配管に析出しないようにする機能を有している。液体フラックス４１は用途に応じて作り分ける必要がある。例えば、亜鉛メッキ槽１０中の溶融亜鉛７０に吹き込んで軸受３２潤滑や鉄亜鉛などを浮上させるための気化フラックスの元となる液体フラックス４１は、ホウフッ化アンモニウム（ＮＨ４ＢＦ４）、塩化アンモニウム（ＮＨ４ＣＬ）、尿素（ＣＯ（ＮＨ３））、ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ５）ＮＨ・ＨＣＬ）をメチルアルコール（エチルアルコールでもよい）とアセトンを溶媒として磁界をかけながら撹拌することで生成する。この液体フラックス４１を気化装置４０に充填し、Ｎ２、Ａｒなどのイナーガスやエアを吹き込むと液体フラックス４１は気化し気体フラックスとなる。この気体フラックスとＮ２、Ａｒ、空気と混合したものが気化フラックとなる。液体フラックス４１中に含まれるホウ素、塩素、アミノ基は鉄亜鉛などの不純物と接合しやすい性質があり、溶融亜鉛７０中の不純物を補足して気泡１０ｂとともに浮上させる効果がある。シンクロール軸受け３２は４８０±３０℃の高温であるためいかなる潤滑剤も従来適用困難であったが、気化フラックス中の溶媒であるエチルアルコールやアセトンに含有されている炭素はこの温度で炭化して個体潤滑剤となるので軸受潤滑が可能となる。また、気化フラックス中のホウ素はエア中の酸素と結合し酸化ホウ素となり軸受の潤滑性を向上させる。軸受３２に吹き込んだ気化フラックスはスリーブ３３に設けた溝３３ａを伝わって溶融亜鉛７０に噴出される。気化フラックスは軸受３２から噴出し溶融亜鉛７０が軸受３２に侵入するのを防止し、軸受３２から噴出した気化フラックスは亜鉛メッキ槽１０の溶融亜鉛７０を撹拌しながら気泡１０ｂ状態で上昇する途中で鉄亜鉛などの不純物を浮かし、一部の不純物を亜鉛に還元し、不純物を気泡１０ｂに補足しながら上昇する。従来長時間に渡り溶融亜鉛７０中に漂い続けメッキ鋼板のシミになっていた鉄亜鉛などの不純物が激減し品質が大幅に向上した。

亜鉛メッキ槽１０に浸漬するシンクロール３０は上面より吊アーム３１にて軸受３２を通して保持されて４８０±３０℃の溶融亜鉛７０中で回転しているため軸受３２は高温金属摩耗となる。シンクロール３０のスリーブ３３はステライト肉盛りもしくはセラミックス製のスリーブ３３が一般的であり軸受３２側は消耗品として一般の耐熱鋳鋼であり熱間摩耗対策が不十分なため定期的に交換する方式である。

シンクロールシャフト３０ａに嵌装したスリーブ３３は母材ＳＵＳ３１６ＬあるいはＳＵＳ３１６ＭＯＬの上にステライトの代用として安価な高温用耐摩耗性を有する溶接棒を使用してもよい。例えば次のような成分（ｗｔ％）を有する溶接棒を使用する。Ｃ：２．５〜２．８、Ｓｉ：５．０〜５．５、Ｍｎ：２．０〜３．０、Ｐ：０．０１３以下、Ｓ：０．０１３以下、Ｃｒ：２２．０〜２３．０、Ｍｏ：０．５〜０．８、ＡＬ：０．１〜０．２、Ｖ：０．１〜０．３、Ｃｕ：０．２〜０．３、Ｎｂ：０．１〜０．３、Ｔｉ：０．０５〜０．１０、Ｗ：０．２〜０．３、Ｎｉ：７．０〜８．０、Ｆｅ：残り。Ｍｏ、ＡＬ、Ｎｂ、Ｗ、Ｖなどの炭化物及び酸化物などが個体潤滑剤となるためである。フラックスと一緒に入ってくる熱風は亜鉛メッキ槽１０で最大４００℃以上となったエアを混合している。そのため十分に酸化する。ステライトより多種の炭化物ができるためである。

相手の軸受３２は熱押しシールドパイプ（深層石油パイプ１３クロム系）の外径真円にするためラッパ管熱間ダイスとして使用されている合金を使用してもよい。その成分（ｗｔ％）例を示す。Ｎｉ：５８〜６０、Ｃｒ：２３〜２５、Ｆｅ：５、Ｎｂ：５〜６、Ｍｏ：２＾３、Ｗ：１〜２、Ｃ：２〜３である。それぞれＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣ、ＣｒＣ７などの炭化物を形成する。冷間硬度はＨｓ５０±５で、熱間硬度Ｈｓは５００℃でＨｓ３８±３を保持可能である。軸受３２中に吹き込む熱風は溶融亜鉛７０４８０±３０℃のなかで酸化されて次のような反応を生じる。ＮｂＣ+７／４Ｏ２→１／２Ｎｂ２Ｏ５＋ＣＯ↑、ＮｂＣ+９／４Ｏ２→１／２Ｎｂ２Ｏ５＋ＣＯ２↑、ＭｏＣ+７／４Ｏ２→１／２Ｍｏ２Ｏ５＋ＣＯ↑、ＭｏＣ+９／４Ｏ２→１／２Ｍｏ２Ｏ２＋ＣＯ２↑、ＷＣ+７／４Ｏ２→１／２Ｗ２Ｏ２＋ＣＯ↑、ＷＣ+９／４Ｏ２→１／２Ｗ２Ｏ２＋ＣＯ２↑。ＮｂＣやＭｏＣやＷＣはＮｂ２Ｏ５やＭｏ２Ｏ２やＷ２Ｏ２となる時体積が熱膨張で１０倍以上に膨らむため軸受３２の合金とスリーブ３３の公差が小さくなりシール性能の向上に繋がる。液体フラックス４１中に単独で１０ｗｔ％のベンゼンスルホン酸（Ｃ１２Ｈ２５Ｃ６Ｈ４ＳＯ３Ｈ）を入れることでＭｏと反応して硫化モリブデン（ＭｏＳ）を生成することも可能である。これらの試薬を溶かした液体フラックス４１が熱風中に入ってシャフトスリーブ３０ａと軸受３２を常に４５０℃以下に冷却するとともに個体潤滑剤との相乗効果で長寿命化を図った。

第３の解決手段は特許請求項３及び図６に示すように、前記亜鉛メッキ槽１０の製造方法において、溶接部にあらかじめ液体フラックス４１を塗布し、該液体フラックス４１を乾燥させてフラックス膜を形成せしめて溶接する方法と、前記液体フラックス４１を前記気化装置４０に充填し、該気化装置４０にシールドガスを吹き込んで前記液体フラックス４１を気化せしめて気体フラックスを生成し、該気体フラックスと前記シールドガスが混合した気化フラックスを生成せしめて、該気化フラックスを溶接トーチ６０に導いて溶接する方法と、溶接ワイヤ５６に前記液体フラックス４１を塗布して溶接する方法を組み合わせたものである亜鉛メッキ槽１０の製造方法である。

特願２０１２−０１１８５３号広報「ＴＩＧ溶接による肉盛り方法」と特願２０１１−２４６１５１号広報「半自動溶接法」に開示した発明により、溶接部にあらかじめ液体フラックス４１を塗布し、該液体フラックス４１を乾燥させてフラックス膜を形成せしめて溶接する方法及び前記液体フラックス４１を前記気化装置４０に充填し、該気化装置４０にシールドガスを吹き込んで前記液体フラックス４１を気化せしめて気体フラックスを生成し、該気体フラックスと前記シールドガスが混合した気化フラックスを生成せしめて、該気化フラックスを溶接トーチ６０に導いて溶接する方法及び溶接ワイヤに前記液体フラックス４１を塗布して溶接する方法を示している。

気化フラックスは気化装置４０に充填した液体フラックス４１にＣＯ２やＡｒやＨｅなどのイナートガスを単独もしくは任意に組み合わせたものを使用する。ＣＯ２やＡｒやＨｅなどのイナートガスはタンク５１、５２、５３から混合器５０を経由して気化装置４０に送り込まれる。溶接ワイヤコイル５５から送り出されてくる溶接ワイヤ５６には塗布器５４にて液体フラックス４１を塗布する。塗布器５４は例えば特開の発明を使用できる。液体フラックス４１は溶接用に配合した成分構成のものを使用する。母材１７（鋼板又は側板）にはあらかじめ液体フラックス４１を手塗りで塗布し乾燥させておく。溶接トーチ６０には電源盤６１から電源が供給される。

亜鉛メッキ槽１０は亜鉛を１０００〜２０００トンと大型になるほど溶接部分を減らし極力Ｒ曲げ構造とするのがよいが溶接部は必ず存在する。亜鉛メッキ槽１０が溶融亜鉛７０からの浸食を低減するために溶接棒中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎなどを減らすと逆に鋼板耐力強度４００Ｎ／ｍｍ２を保持することがぎりぎりの構造物となる。溶接棒はＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓの極力少ないものを採用することで溶接部の結晶粒を大きくするようにするのが望ましい。

純鉄に近い亜鉛メッキ槽専用鋼板を溶接組み立てるため、図３に示すように、亜鉛メッキ槽１０の開先寸法はａ：ｂが１：９から２：８の比率とする。亜鉛メッキ槽１０の内側溶接線１２ｂビード幅を小さくとり内側溶接線１２ｂと溶融亜鉛７０が接触する面積をできるだけ小さくするようにする。結晶粒の粗大化を図るため溶接法は大入熱の図れる分子ガスを使用する。Ａｒ単体のアーク電圧を１００％とするとＣＯ２は約１５０％、Ａｒ＋ＣＯ２＋Ｈｅは１８０％となる。１００％Ａｒではアーク電圧が上昇率一定のため、分子ガスであるＣＯ２又はＡｒ＋ＣＯ２の混合ガスを使用する。分子ガスのＣＯ２とＡｒガスを混合することで高能率溶解となり急熱徐冷の溶接とすることができる。ＣＯ２溶接法やＡｒ＋ＣＯ２又はＡｒ＋ＣＯ２＋Ｈｅの３種ガスを使用したＭＡＧ溶接法を採用することで急熱徐冷による結晶粗大溶接部とすることで４８０±３０℃の高温クリープに耐えるようにする。溶接終了後、溶融金属温度をＡ３変態点から３００℃まで超徐冷することでフェライト＋パ−ライト＋ベイナイトの混合組織とし結晶粒を大きくして引張り強度をアップさせる。４０００℃のアーク熱にて溶解した溶融金属は１２００℃近辺までオーステナイト組織を保持する。１２００℃から急冷すればベイナイト＋マルテンサイト範囲に入るため耐力はアップするも組織が密となるため硬く割れやすくなる。鉄の耐力は炭素量で決まる。従来の結晶粒微細化手段から全く反対の溶接法である。最終徐冷ビードを研削することなく凸面状を保持する。ＳＵＳ系のシール板２１で内側溶接線１２ｂを保護し内側溶接線１２ｂが直接溶融亜鉛７０に接触して含浸しないようにする。外側溶接線１２ａはシール板２０で保護して溶融亜鉛７０の突発的な漏えいに対して溶融亜鉛７０を保留できるようにする。シール板２０、２１を２〜３年周期で取り換えをすることで溶接ビードの経年劣化を防止する。

シールドガスを気化装置４０中の液体フラックス４１に通すことでシールドガス中にこれらのシールドガスに比例して約５ｖ％の気化フラックスが発生しシールドガス中にこれらの気化フラックスが入ることで溶接中に連続的にフラックスの供給ができる。溶接用の液体フラックス４１は例えば、特開２０１１−０８８１８０号広報や特開２０１１−０９８３６７号広報に従って生成する。溶接用液体フラックス４１の主成分の有効温度範囲は、ホウフッ化ナトリウム（ＮａＢＦ４）：２００〜６４０℃、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）：１８０〜８００℃、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１２Ｈ２Ｏ）：７４１〜１５７５℃、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）：９９５〜１７０５℃である。鉄の融点は１５３５℃（純鉄）のためこれ以上の沸点を持てば十分フラックスの役目を果たす。この液体フラックスの化学成分（ｗｔ％）は例えば、Ｎａ：２４．６８、Ｂ：１３．０８５、Ｈ：１．０５９、Ｏ：３５．１６０、Ｆ：２６．０１５である。Ｆのポーリング値は−４であり元素値で最大の電位を持つため精錬効果が非常に大きい。そのため不純物としてのＣ、Ｐ、Ｓなどの精錬除去効果を大きくするため５元素中最大量になるようにしている。この液体フラックス４１はＰＨ７である。

シールドガス中に約５ｖ％の気化フラックスをシールドガス圧に比例して出すこと以外に溶接ワイヤ５２に直接液体フラックス４１を塗布する溶接法を採用した。この溶接方法は特願２０１１−２４６２５１号広報「半自動アーク溶接法」に開示した方法を採用した。アーク柱４０００〜５０００℃中に従来の溶接法は複合ワイヤであればフラックスの連続供給がなされるが亜鉛メッキ槽はソリッドＭＩＧ溶接ワイヤを使うためワイヤ細径φ１．０ｍｍ、φ１．２ｍｍ、φ１．６ｍｍの外周は通電性と防錆のため銅メッキが施してある。この銅が溶融金属内に入ると結晶粒の粗大化というより析出硬化元素として作用するため１００％除去したいところである。そのためワイヤ５６に直接上記液体フラックス４１を塗布することで溶接アーク中の直接精錬効果にて炭素、燐、サルファの他にＣｕの除去もするため溶接面が純鉄に近くなる。アーク柱の直接精錬はソリッドワイヤではフラックスを使用しないため従来のシールドガス溶接法では不可能である。シールドガス中の５ｖ％の気化フラックスとワイヤ５６への液体フラックス４１塗布のダブル効果で純鉄に近い溶接金属を得ることが可能になった。

Ａｒ＋ＣＯ２又はＡｒ＋ＣＯ２＋ＨｅのようにＡｒとＣＯ２を主とした２種又は３種混合ガスを使って大電流溶解溶接法を採用することで高熱吸収による溶接面の結晶を粗大にするため予熱徐冷にて組み立てる。鋼板１７（母材）側も溶接棒側もＳｉ、Ｍｎなどの脱酸剤が非常に少ないうえにシールドガスだけでは大気の１００％シールド効果ができないため最大５％程度の酸化物は生れる。このような酸化物を溶接多層盛りの際浮かすことができず狭開先部にアーチ型で張り付くため全く酸化物を浮かすことができなくなる。結果的にシールドガスでは大熱量は達成できても酸化物の除去が困難である。そのためシールドガス中にガス圧に比例して液体フラックス４１を気化せしめて最大５ｖ％ほど混入した気化フラックスを溶接部に吹き付けながら溶接する。ホウフッ化ナトリウム（ＮａＢＦ４）＋ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）＋ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１２Ｈ２Ｏ）＋フッ化ナトリウム（ＮａＦ）の配合にてＰＨ７の液体フラックス４１がシールドガスと一緒に出ることで溶接面の表面張力を除去し酸化防止を図り溶解中に生まれるＰ、Ｓ、Ｃなどの化合物をスラグ状に浮かす働きがある。溶解中にこの強力な精錬効果を果たすのがハロゲン元素のフッ素である。アルコールやアセトン中に溶解した炭化水素は溶接トーチ６０から出た瞬間燃焼するため溶接面に入り込む水素による害は全く心配しなくてよい。炭化水素ガスが燃焼することで溶接面の予熱にもなっている。

溶接用ソリッドワイヤ５６は通電性を向上するための銅メッキが表面に施されている。ソリッドワイヤに液体フラックス４１を塗布することで、アーク柱での精錬作用として液体フラックス４１中のＮａ，Ｆ、Ｂがフラックスとして作用するため銅メッキ中の銅はテトラフルオロホウ酸銅（Ｃｕ（ＢＦ４）２）となり溶接ビード上にホウ酸ガラス状に取り込まれて浮き上がってくる。そのため銅メッキ中の銅元素はいわゆる析出硬化元素としては働かないため結晶粒の細粒化にはつながらない。液体フラックス４１は特開２０１０−１６５５６５号広報や特開２０１０−１００４４１号広報に記載の方法で製造する。例えば、Ｈ３ＢＯ３＋ＮａＢ４Ｏ７・１２Ｈ２Ｏ＋ＮａＦ＋ＮａＢＦ４を、アルコールを溶媒として磁界を掛けながら撹拌することにより製造した液体フラックスを使用できる。ＭＡＧ溶接はＡｒ：８０％とＣＯ２：２０％のシールドガスのため高アンペアとなり急熱多量肉盛りが可能なため大熱量入熱となるため結晶粒の粗大化になる。そのため８００〜３００℃間を超徐冷することでフェライト＋パーライト＋ベイナイトの３種組織となる。

シールドガスだけでは脱酸作用が弱いため特開２０１１−０８８１８０号広報「溶接用フラックスと溶接法」、特開２０１１−０９８３６７号広報「溶接肉盛り用フラックスと溶接肉盛り法」のように直接ソリッドワイヤ５６に液体フラックス４１を塗布して溶接アーク柱での溶解精錬をすることで、不純物のＰ、Ｓ、Ｃなどの化合物を作りわずかな水分を巻き込んでリン酸２水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）となる。又液体フラックスは硫化鉄（ＦｅＳ）ワイヤの表面に通電性を良くするために施した銅メッキ中の銅を硫酸銅（ＣｕＳＯ４）やホウフッ化銅（ＣｕＢＦ４）として浮かす働きをする。

液体フラックス４１中にハロゲン元素のＦ、ＣＬ、Ｂｒなどを入れることでアーク精錬効果を目的としＣ、Ｐ、Ｓを除去する溶接法にて純鉄に近づける亜鉛メッキ槽１０を作るためには液体フラックス４１をワイヤφ１．２〜１．６ｍｍ全面に薄く塗布する特開２０１１−０８８１８０号広報や特開２０１１−０９８３６７号広報の技術を応用する。従来の複合ワイヤ５６はシールドガス発生剤と微元素を含むためφ１．２ｍｍやφ１．６ｍｍの断面には最大２０ｗｔ％がぎりぎりである。この断面積に全てＣ、Ｐ、Ｓを除去する力はない。そのためシールドガス中にもワイヤ５６にも塗布して、ダブル効果で不純物をガラス状のフラックス中に閉じ込めて浮かすことが可能となった。本発明者は亜鉛メッキ槽１０の溶接において、亜鉛メッキ槽１０専用の鋼板と純鉄に近い芯線を用い、シールドガスに気体フラックスを混入した気化フラックス溶接部に吹き付けながら溶接することで溶接部の損耗を鋼板部と同様レベルにすることを具現化した。

「亜鉛メッキ槽建造の合理化と寿命評価に関する研究」（鈴木清著）によれば、亜鉛メッキ槽は純鉄が最適といわれている。そのため極力Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓの少ない材質を採用し溶接棒も同様にこれらの含有量の極力少ない純鉄に近いものを採用するべきである。溶接においては大気シールと同時に脱酸剤が必要である。そのためにはＳｉ、Ｍｎは低コストで脱酸できることから必須の元素である。亜鉛メッキ槽１０の溶接では大入熱の溶接方法を採用しかつ結晶粗大化が４８０±３０℃近辺になるように制御することにより高温クリープに対する熱疲労にも強くなる。高温高圧用圧力容器の溶接方法とは全く異なった製作方法である。４８０±３０℃に３年以上保持されて１０００トン以上の溶融亜鉛７０と鉛で満ちた亜鉛メッキ槽１０の底面や側面には１０００トンの静圧がかかる容器である。高張力を出すためには特殊元素により結晶の微細化をはかり耐力アップするのが通常の考えかたである。高張力の不足分を補うために迂闊に補強リブなどを入れると伸びと縮みの差にてストレスが発生しそこからクラックが始まることからリブによる補強は避けるべきである。

（実施例１）現在主力となっている自動車鋼板は鋼板の上に亜鉛メッキ槽１０内にて亜鉛メッキ後はクロム酸中を通して六価クロムを含まないクロメート処理される。自己補修が可能なためでありイオン化率から鉄をゼロとすると（鉄を基準にすると）亜鉛は−２のため亜鉛の犠牲イオンで鉄板を守る。この亜鉛メッキを左右するのはシミとなる鉄亜鉛の付着防止技術である。液体フラックス４１の主成分の機能は以下である。（１）ホウフッ化アンモニウム（ＮＨ４ＢＦ４）は２３０℃にて溶解し６５０℃にて気体となる。表面張力除去と清浄効果を目的とするため配合比２０〜４０％となる。（２）塩化アンモニウム（ＺｎＣＬ２）は３１３℃にて溶解し７３２℃にて気体となる。表面張力除去と清浄効果を目的とするため配合比１０〜２０％となる。（３）尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）は１３２℃にて溶解し３５０℃にて気体となる。難溶融金属の炭化物潤滑剤の成長を助けＣＯ↑ガスとして逃がす働きをする。気化したガスは鉄亜鉛を浮上させる。配合比２０〜３０％とする。（４）ジエチルアミン塩酸塩（（Ｃ２Ｈ３）２ＮＨ・ＨＣＬ）は２２６℃にて溶解し３３０℃にて気体となり表面張力除去と清浄効果を目的とするため配合比５〜１０％とする。（５）メチルアルコール（ＣＨ３ＯＨ）は溶媒として全体の９０％溶液として入っていて熱風で燃焼し炭素となるため個体潤滑の役割も果たす。これらの気化したガスが溶解亜鉛鉄と結びついて確実に浮上させて鉄亜鉛を除去浮上させる。

（実施例２）浸漬ロールシャフトスリーブ側は、Ｎｉ：５６〜６０％、Ｃｒ：２３〜２５％、Ｆｅ：５％、Ｎｂ：５〜６％、Ｍｏ：２〜３％、Ｗ：１〜２％、Ｃ：２〜３％とし各種炭化物ＮｂＣ、ＭｏＣ、ＷＣを作り熱風中の酸素にて酸化させて１／２Ｎｂ２Ｏ５、１／２Ｍｏ２Ｏ５，１／２Ｗ２Ｏ２の酸化物を固体潤滑剤とする。軸受３２側はＮｉ：４５％、Ｃｒ：３０％、Ｆｅ：１２〜１５％、Ｎｂ：５〜６％、Ｍｏ：２〜３％、Ｗ：２〜３％、Ｃ：１．５〜２％とし鋳造時の硬度差Ｈｓ５として軸受３２側を軟らかめにする。軸受３２側もスリーブ側も回収、再鋳造が可能なため従来の１／３のコストである。ロールスリーブ側に６〜８等分のスパイラル溝が鋳造の際鋳抜きされているため気化フラックスの主として鉄亜鉛浮上用気化フラックスがこの溝を通して溶融亜鉛７０中を上昇することで比重差０．１の鉄亜鉛を浮上させる。気化フラックス中の炭化水素は４００℃の熱風のためスリーブ近くで炭化し炭素となりこれまた固体潤滑の役目を果たす。

（実施例３）亜鉛メッキ槽１０の鋼板１７は極力純鉄に近いほどよいがアーク溶接精錬中に不純物となるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓなどを燃焼又は酸化除去又は脱硫、脱リンを従来の溶接法より多くすることである。ＭＡＧ溶接シールドガス、Ａｒ＋ＣＯ２、Ａｒ＋ＣＯ２＋Ｈｅなどの２〜３種混合ガス中の気化フラックスをガス圧に比例して５％程度混合することでアーク精錬効果を出す。電離イオンとして最大効果のでるフッ素（陰性度４）、ナトリウム（陰性度０．９）、ボロン（陰性度２．０）、水素（陰性度２．１）、酸素（陰性度３．５）は単体ガスとしてはイオン電位が高く溶解中の活性化が高いため従来アーク柱では除去困難なＰ、Ｓに対する効果が高い。フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、テトラフルオロホウ酸ナトリウム（ＮａＢＦ４）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２）などで主としてＭＡＧ溶接用として開発した。Ｎａ：２４．６８０％、Ｂ：１３．０８５％、Ｈ：１．０５９％、Ｏ：３５．１６０％、Ｆ：２６．０１５％でありホウ酸ガラス（Ｂ２Ｏ３＋α）中のスラグにこれらの５元素の混じった化合物が閉じ込められて浮上して張り付く。同じくこの液体フラックス４１をＭＩＧ溶接ワイヤ側に塗布することで確実にアーク精錬が可能となり従来にない脱硫、脱リン効果が得られた。

１０：亜鉛メッキ槽
１０ａ：ドロス
１０ｂ：気泡１０ｂ
１１：フランジ
１２：溶接線
１２ａ：外側溶接線
１２ｂ：内側溶接線
１３：サポート
１４：メッキ鋼板
１５：溶融鉛
１６：バーナ類
１７：鋼板（側板）
２０：シール板
２０ａ：保護空間
２０ｂ：シール板最上部
２０ｃ：シール板底部
２１：シール板
２１ａ：保護空間
２１ｂ：シール板最上部
２１ｃ：シール板底部
２２：シール板
２３：熱電対
２４：警報システム
３０：シンクロール
３０ａ：シンクロールシャフト
３１：吊アーム
３２：軸受
３３：スリーブ
３３ａ：溝
３４：ヘッダー管
３４ａ：貫通孔
３５：加熱器
３６：フレホース
４０：気化装置
４１：液体フラックス
４２：ネオジ磁石
５０：混合器
５１：タンク
５２：タンク
５３：タンク
５４：塗布器
５５：溶接ワイヤコイル
５６：ワイヤ
６０：溶接トーチ
７０：溶融亜鉛

Claims

鋼板溶接構造の溶融亜鉛メッキ槽において、前記溶融亜鉛メッキ槽の外側溶接線及び内側溶接線の長手方向に沿って、それぞれ前記外側溶接線と前記内側溶接線をシール板で囲んで空間を形成しかつ最上部を大気解放して前記シール板をシール溶接して取り付けてあり、前記シール板はその幅方向に対する熱膨張に対して伸縮可能であり、前記外側溶接線及び内側溶接線のそれぞれの交点における前記シール板はお互いにシール溶接で連結・連通した袋になっていることを特徴とする亜鉛メッキ槽。
前記溶融亜鉛メッキ槽に配設したシンクロールの軸受や前記溶融亜鉛メッキ槽の底部に配設した複数の貫通孔を有するヘッダー管から気化フラックスを噴き出して、前記軸受の潤滑や溶融亜鉛の不純物を除去する亜鉛メッキ槽であって、前記気化フラックスは気化装置に充填した液体フラックスにイナートガスやエアを吹き込んで気化せしめて気体フラックスとし、該気体フラックスと前記イナートガスやエアを混合して前記気化フラックスにしたものであることを特徴とする請求項１記載の亜鉛メッキ槽。
前記溶融亜鉛メッキ槽の製造方法において、溶接部にあらかじめ液体フラックスを塗布し、該液体フラックスを乾燥させてフラックス膜を形成せしめて溶接する方法と、前記液体フラックスを前記気化装置に充填し、該気化装置にシールドガスを吹き込んで前記液体フラックスを気化せしめて気体フラックスを生成し、該気体フラックスと前記シールドガスが混合した気化フラックスを生成せしめて、該気化フラックスを溶接トーチに導いて溶接する方法と、溶接ワイヤに前記液体フラックスを塗布して溶接する方法を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の亜鉛メッキ槽の製造方法。