JP2646816B2 - 溶融亜鉛めっきにおけるドロスの徐去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶融亜鉛めっきにおいて溶融亜鉛浴ポット
の底部に堆積するボトムドロスを効率よく除去する方法
に関する。

（従来の技術） 溶融亜鉛めっきでは、溶融めっきのままの通常の溶融
亜鉛めっき鋼板と、溶融亜鉛めっき後に熱処理を行う合
金化溶融亜鉛めっき鋼板とが製造されている。これらの
めっき鋼板は、同一ラインにおいて適宜切り換え操作を
行うことによって連続して製造されている。

ところで、この溶融亜鉛めっきにおいては、溶融亜鉛
浴ポットを通過するストリップからFeが溶出し、めっき
液中のZnと反応してFeZn₇を主成分とするドロスが生成
する。ドロスはめっき操業の進行にともなって次第に溶
融亜鉛浴ポットの底部に堆積し、第１図において符号12
で示すボトムドロスを形成する。近年、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の製造量が増加する傾向にあり、これに伴い
前記ボトムドロスの発生量が増加している。合金化溶融
亜鉛めっき鋼板を製造する場合、めっき液中のAlは合金
化反応を抑制するので、Al濃度を例えば0.14％以下と低
くした溶融亜鉛めっき液が用いられるが、Al濃度を低く
するとボトムドロスの生成量が増加するのである。

溶融亜鉛浴ポットの底部に堆積したボトムドロスは、
めっき操業時にシンクロール下部付近で生じるストリッ
プの随伴流によって巻き上げられ、ストリップ表面に付
着し、めっき品質を損ねる。従って、めっき品質に優れ
る溶融亜鉛めっき鋼板を製造するためには、定期的にボ
トムドロスを溶融亜鉛浴ポットから除去する必要があ
る。

従来、ボトムドロスを除去する方法として、ボトムド
ロスを直接汲み上げる方法やFeとの親和力の強いAlとの
反応を利用する方法がある。Alとの反応を利用する方法
とは、溶融亜鉛めっき液のAl濃度を富化し、下記式の
置換反応を促進させて、トップドロスとして浮上するFe
₂Al₅を回収して除去する方法である。

2FeZn₇＋5Al→Fe₂Al₅＋14Zn ・・・ しかし、これらの方法でボトムドロスを除去するため
には、一旦操業を停止しなければならないので、生産性
が低下する。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、上記の実状に鑑み、めっき操業を停
止することなく、溶融亜鉛浴ポットの底部に堆積するボ
トムドロスを効率よく除去することができて、表面品質
に優れためっき鋼板を得ることのできるボトムドロスの
除去方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、溶融亜鉛めっき液の温度を高くし、且
つそのめっき液のAl濃度を高めると、ボトムドロスが効
率よくトップドロスになること、および、溶融亜鉛浴ポ
ットとは別にサブポットを配置し、このサブポットで溶
融亜鉛浴ポットから汲み出したボトムドロスを含むめっ
き液に前記の処理を施せば、操業を中断することなく、
溶融亜鉛浴ポット内のボトムドロスを完全に取り除くこ
とができることを見出し、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨は「溶融亜鉛浴ポットとは別にサ
ブポットを設け、前記溶融亜鉛浴ポットからボトムドロ
スを含む溶融亜鉛めっき液を汲み出してサブポットに移
送し、サブポット内でボトムドロスを含む溶融亜鉛めっ
き液を溶融亜鉛浴ポット内の溶融亜鉛めっき液の温度を
超え且つ655℃以下の範囲の温度に加熱し、その温度に
保持しつつAl濃度を重量％にて0.14％以上0.80％以下の
範囲に高め、溶融亜鉛めっき液に含まれるボトムドロス
をトップドロスに変えて浮上させて除去した後、その液
の温度及びAl濃度を元の溶融亜鉛ポット内の液と同等の
状態にしてから溶融亜鉛ポットに戻すことを特徴とする
溶融亜鉛めっきにおけるドロスの除去方法」にある。

上記のようにしてドロスを除去した後のめっき液は、
直ちにめっき用のポットに戻してもよく、或いは他のめ
っきラインで使用してもよい。

（作用） 以下、添付図面を参照して本発明方法を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明方法を実施する溶融亜鉛めっき設備
の一例を示す概略断面図である。

第１図において、１はストリップ、２はスナウト、３
は溶融亜鉛浴ポット、４は溶融亜鉛めっき液、５はシン
クロール、６は案内ロールである。これらは従来のめっ
き設備と同じである。７は前記溶融亜鉛浴ポット３に近
接して配置されたサブポットであり、サブポット７と溶
融亜鉛浴ポット３との間には途中にポンプ８を有する吸
引管９がある。更に、この例では途中にポンプ10を有す
る戻し管11が設けられ、清浄化されためっき液を直ちに
溶融亜鉛浴ポット３に戻すようになっている。吸引管９
はその先端が溶融亜鉛浴ポット３内のボトムドロス12が
堆積しやすい位置に臨ませてある。なお、サブポット７
は図示のように１個でもよいが、２個以上配置してもよ
い。

ストリップ１はスナウト２を介して溶融亜鉛浴ポット
３内の溶融亜鉛めっき液４に浸漬される。溶融亜鉛めっ
き液は、一般に液温は455〜465℃、Al濃度は0.08〜0.10
％に保持されている。ストリップ１は次いでシンクロー
ル５により上方に進行方向が変えられ、案内ロール６を
介して浴上に引き上げられる。

本発明方法では、この溶融亜鉛めっき作業とは別に、
定期的に溶融亜鉛浴ポット３からボトムドロス12を含む
溶融亜鉛めっき液を吸引管９を介して汲み上げてサブポ
ット７に移送する。

サブポット７では、移送されたボトムドロスを含む溶
融亜鉛めっき液を加熱し、溶融亜鉛浴ポット３内の溶融
亜鉛めっき液４の温度を超え、且つ655℃以下の範囲の
温度にするとともに、そのめっき液中にAlを添加してAl
濃度を0.14％以上0.8％以下に高める。

サブポット７内に移送したボトムドロスを含む溶融亜
鉛めっき液を溶融亜鉛浴ポット３内の溶融亜鉛めっき液
４より高温にすると、Fe溶解度が上がり、操業温度で存
在していたボトムドロスが溶け出し、操業温度の状態よ
りもドロスの粒径が全体的に小さくなり、且つその量も
少なくなる。

第２図は、ボトムドロスを含む液温が450℃の溶融亜
鉛めっき液を、500℃および550℃に昇温し、それぞれの
温度におけるドロスの粒径と量との変化を調べたもので
ある。めっき液の温度を高めると、ドロスの粒径が小さ
くなり、絶対量も減少していることがわかる。

上記のように、サブポット７内で溶融亜鉛めっき液に
含まれるボトムドロスの粒径が小さくなり、量も減少し
たところへ、Alを添加するとボトムドロスがトップドロ
ス13として浮上しやすくなる。めっき液中のAl濃度を高
めると、ボトムドロスは前記式の置換反応によりトッ
プドロスに変換されるが、粒径の大きいものより粒径の
小さいものの方が短い時間でトップドロスとなる。ま
た、溶融亜鉛めっき液の昇温によりボトムドロスからめ
っき液中に溶け出したFeも速やかにAlと反応し、トップ
ドロスとして浮上してくる。これは固体のボトムドロス
と液体のめっき液中のAlとの反応よりも液体のめっき液
中のFeと液中のAlとの反応の方が速く起こるためであ
る。

本発明において、サブポットに汲み上げたボトムドロ
スを含む溶融亜鉛めっき液は、溶融亜鉛浴ポット内の溶
融亜鉛めっき液の温度を超え、且つ655℃以下の可能な
限り高い温度に昇温する方がボトムドロスを効率よくト
ップドロスに変えて回収除去することができる。

実機装置の溶融亜鉛浴ポットからボトムドロスを含む
液温が450℃でAl濃度が0.10％の溶融亜鉛めっき液をそ
れぞれ20kgづつ採取し、これらのめっき液を容量５の
セラミックス坩堝に入れ、一つのめっき液は昇温するこ
となく、他のめっき液は500℃および550℃の温度に昇温
した後、それぞれのめっき液に140gのAlを添加した。こ
の場合、各ポットのAlの濃度はいずれも0.80％となる。
つぎの第１表は、Al添加直後から20分おきに浮上したト
ップドロスを回収し、それぞれの時間でのトップドロス
の重量を測定したものである。

上表から、めっき液の温度を高くする方が短い時間で
ボトムドロスをトップドロスとして回収除去できること
がわかる。しかし、高い温度の方が短時間で回収できる
といっても、サブポット内のめっき液を過度に高い温度
に加熱すると、トップドロスの主成分であるFe₂Al₅が固
体から液体に変化し、トップドロスとしての回収が困難
となるばかりか亜鉛の蒸発が起こって作業が困難となる
ので、昇温の上限はこれらの問題が生じない655℃とす
るのがよい。

サブポット内に移送したボトムドロスを含む溶融亜鉛
めっき液を、溶融亜鉛めっき浴ポット内の溶融亜鉛めっ
き液の温度より高く、655℃より低い温度に昇温し、Al
濃度を0.14％以上に高めれば、ボトムドロスの全てをト
ップドロスとすることができるが、過度にAl濃度を高く
すると後述するトップドロス回収後に操業レベルのAl濃
度に戻すとき、多くの亜鉛を必要とする上に操業レベル
のAl濃度に戻るまでの時間も長くなる。この操業レベル
のAl濃度に戻す作業を考慮すると、Al濃度は0.14％以上
0.8％までの高くない範囲にするのが望ましい。

こうして、サブポット内に浮上したトップドロス13を
網などでかきだして除去し、トップドロスが発生しなく
なった時点で溶融亜鉛めっき液をサブポット７から戻し
管11を介して溶融亜鉛浴ポット３に戻す。このとき、サ
ブポット内の溶融亜鉛めっき液は溶融亜鉛浴ポット内の
溶融亜鉛めっき液より温度が高く、Al濃度も高いので、
液温およびAl濃度を溶融亜鉛浴内の溶融亜鉛めっき液の
液温およびAl濃度と同じレベルに調整してから溶融亜鉛
浴ポットに戻す。

液温およびAl濃度の調整は、液温を下げた後、Al濃度
を下げるようにするのがよい。液温を下げるとFeの溶解
度も下がり、余剰のFeはドロスとなるが、液温よりAl濃
度を先に下げてその濃度を0.14％より低くすると、余剰
のFeから生じたドロスはトップドロスとならずボトムド
ロスに戻る。Al濃度を0.14％以上に保ちながら先に液温
を所定温度まで低下させ、それからAl濃度を所定の濃度
に低下させれば、余剰のFeもトップドロスとして回収す
ることができる。なお、Al濃度はサブポット内に亜鉛を
添加して所定の濃度に調整する。

上記のように、溶融亜鉛めっき槽と１つ又は２つ以上
のサブポットの間で、ボトムドロスを含む溶融亜鉛めっ
き液を汲み出し、ボトムドロスを除去して戻すという作
業を行うことにより、操業を中断することなく、溶融亜
鉛浴ポットからボトムドロスを取り除くことができる。
そしてこの作業をめっき操業中に繰り返し行えば、ボト
ムドロスレス操業も可能となる。

次に実施例により本発明の効果を示す。

（実施例） 溶融亜鉛めっきラインの溶融亜鉛浴ポットに近接して
10KWの電気ヒータを備えた容量20のサブポットを５個
配置した。溶融亜鉛浴ポット内の溶融亜鉛めっき液の温
度を460℃、Al濃度を0.10％として、ストリップを溶融
亜鉛めっきとするとともに、溶融亜鉛浴ポットからボト
ムドロスを含む溶融亜鉛めっき液を汲み出してそれぞれ
のサブポットに移送し、ボトムドロスを除去した後、溶
融亜鉛浴ポットに戻す作業を行った。

それぞれのサブポットには、一回につきボトムドロス
を含む溶融亜鉛めっき液を500kgづつ移送した。これを
0.5時間で550℃に昇温し、Al濃度を0.15％に高め、浮上
したトップドロスを１時間を要して回収除去し、回収除
去しながら液温を460℃に下げ、純亜鉛を添加してAl濃
度を0.10％に調整した後、溶融亜鉛浴ポットに戻した。
これの全所要時間は２時間であった。

この作業を一日に２回、４回、８回および12回繰り返
す条件で行い、それぞれの条件ごとに１万トンのストリ
ップを溶融亜鉛めっきした。また、前記の作業を行わず
に１万トンのストリップを溶融亜鉛めっきした。

第３図は、それぞれの条件で溶融亜鉛めっきした１万
トンのストリップにおけるドロス原因による欠陥の発生
率を調べた結果である。比較例は前記作業を行うことな
く溶融亜鉛めっきしたものである。本発明例Ａは一日に
２回、本発明例Ｂは一日に４回、本発明例Ｃは一日に８
回、そして本発明例Ｄは一日に12回それぞれ前記作業を
行いながら溶融亜鉛めっきしたものである。

第３図から明らかなように、本発明方法によるドロス
除去を行いながら溶融亜鉛めっきしたものはドロス原因
による欠陥が減少している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明方法によればめっき操業
を停止することなく、溶融亜鉛浴ポットの底部に堆積し
たボトムドロスを効率よく除去することができる。従っ
て、生産性を損なわずに溶融亜鉛めっき鋼板のめっき品
質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施する溶融亜鉛めっき設備の
一例を示す概略断面図、 第２図は、めっき液温の違いによるドロス粒径とドロス
量との関係を示すグラフ、 第３図は、実施例におけるドロス原因による欠陥の発生
率を示すグラフ、である。 1:ストリップ、3:溶融亜鉛浴ポット、4:溶融亜鉛めっき
液、7:サブポット、9:吸引管、11:戻し管。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融亜鉛ポットとは別にサブポットを設
   け、前記溶融亜鉛ポットからボトムドロスを含む溶融亜
   鉛めっき液を汲み出してサブポットに移送し、サブポッ
   ト内でボトムドロスを含む溶融亜鉛めっき液を溶融亜鉛
   ポット内の溶融亜鉛めっき液の温度を超え且つ655℃以
   下の温度に保持しつつAlを点火してAl濃度を0.14重量％
   以上0.8重量％以下の範囲に高め、その溶融亜鉛めっき
   液に含まれるボトムドロスをトップドロスとして浮上さ
   せて除去した後、その液の温度およびAl濃度を元の溶融
   亜鉛ポット内の液と同等の状態にしてから溶融亜鉛ポッ
   トに戻すことを特徴とする溶融亜鉛めっきにおけるドロ
   スの除去方法。