JP4457710B2

JP4457710B2 - 連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置

Info

Publication number: JP4457710B2
Application number: JP2004077868A
Authority: JP
Inventors: 実窪津; 重夫佐川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: JP2005264224A

Description

本発明は、連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置に関する。

連続溶融金属めっき例えば連続溶融亜鉛めっきは、一般に、焼鈍炉からスナウトを介してめっき浴槽に導かれた鋼帯が、浴中のシンクロールで上方に方向転換され、浴中のサポートロールにより反りが矯正された後、浴外に引き上げられ、ガスワイピングノズルにより所定のめっき付着量に調整されるという手順で行われる。

このような連続溶融亜鉛めっきにおいて、ドロスと称される異物やアッシュと称される異物が浴槽にて鋼帯に付着し、品質上の欠陥を生じる場合がある。ドロスとは、鋼帯から亜鉛浴に溶出したＦｅと、めっき密着性向上等のために亜鉛浴に０.１〜０.２％添加されたＡｌとが反応して生じたＦｅ_２Ａｌ_５であり、このようなドロスが付着した鋼板をプレス加工すると、押し傷となったり、金型を傷つけたりする不具合を招く。また、アッシュとは、亜鉛ヒュームの固体であって、スナウト内で鋼帯に付着すると、ガスワイピング時に吹き飛ばされてその部分のめっきが不十分（不めっき欠陥）になる不具合を招く。なお、異物としては、上記ドロスやアッシュ以外にも、溶融亜鉛の浴面に常時生成されている亜鉛の酸化膜が、浴面の波立ちによって割れて、その下側の亜鉛浴が空気に接触することによって、過剰に生成した酸化亜鉛（酸化ドロスと称されるもの）があり、これが鋼板に付着すると、アッシュと同様、不めっき欠陥になる不具合を招く。

ドロスやアッシュ等の異物は、鋼帯が最初に亜鉛浴に進入するスナウト内浴面で鋼帯に付着する場合が多く、また、鋼帯の亜鉛浴中への進行に伴って生ずる流れにより亜鉛浴中を浮遊しているドロス等がスナウト内へ引き込まれ、スナウト内はドロス等が溜まりやすい状況にある。

このような問題への対処法として、スナウト内浴面のドロスをモータポンプにより溶融亜鉛と共にスナウト外へ吸い出す方法（特許文献１）が知られている。しかし、この方法では、モータポンプの寿命が、亜鉛による腐食や摩耗のため短く（３〜４ヶ月程度）、その補修費用が嵩むし、モータポンプは一般に大型で、スペース的な余裕の小さいめっき設備に対しては適用が困難であるという問題がある。

一方、ガスリフトポンプによりスナウト内のドロス等の異物を除去する手段として、図２に示すような連続溶融金属めっき設備の異物除去装置が知られている（特許文献２）。この装置は、Ｕ字形の連通管（Ｕ字管）６を、その一端側の配管（吸込側配管）６ａの先端がスナウト３内の浴面位置に、その他端側の配管（吐出側配管）６ｂの先端がスナウト３外の浴面位置にくるように配設し、吐出側配管６ｂに同管内の溶融金属をガスリフト（浮上する気泡に随伴させて上昇）させる不活性ガス（例：Ｎ_２ガス）８の気泡を供給するガス供給管７を挿入したものである。このようなＵ字管６とガス供給管７とを組み合わせたガスリフトポンプが鋼帯Ｓの幅方向両端近傍に各１つずつ配置される。

ガス供給管７にＮ_２ガス８を送り込むと、吐出側配管６ｂ内に吐出したＮ_２ガスの気泡８ａの浮上により同管内の溶融金属がガスリフトされ、これに伴って吸込側配管６ａ内の溶融金属に下降流が誘発され、その結果、スナウト３内の浴面上の異物９９が溶融金属と共にＵ字管６の一端側から吸い込まれ、他端側から吐き出される。なお、吐出側配管６ｂの浴面からの先端突出高さは、排出ガスや吐出溶融金属流による浴面撹乱に伴う酸化ドロスの大量発生を防止するなどの観点から２０〜１００ｍｍとしている。
特開平３−１４０４４８号公報特開２０００−２６５２５４号公報

ガスリフトポンプは、モータポンプに比べ安価で故障し難い利点があるが、特許文献２に示されているような構成のガスリフトポンプでは、以下のような問題があった。

ガス供給管７は吐出側配管６ｂの先端（吐出口）から挿入されているため、ガスリフト効率を高めるためには、Ｕ字管の底部近傍までガス供給管７の先端を位置させる必要があり、その結果、吐出側配管６ｂ内において吸引ドロスの流れの抵抗となり、この部分でドロスが詰まることがあった。

さらに、スナウト内で酸化ドロスの皮膜が浴表面へ広く漂い始め、さらに鋼帯の板幅が拡がる方向に変更されたとき、この皮膜を巻き込み、不めっき欠陥が発生する。これを防止するためには、事前にガスリフトポンプにより酸化ドロスを排除すればよい。しかし、上記従来のガスリフトポンプは常時吸引型であるため、Ｕ字管内に酸化ドロスが溜まって吸引効率が低下し、異物除去効果が発揮できない状態がしばしば発生していた。

鋼帯の板幅が定常状態であるかまたは狭まる方向に変更されたときには、酸化ドロス皮膜の巻き込みによる不めっき欠陥の発生はないので、この時間帯でガスリフトを停止してガスリフトポンプを亜鉛浴中から引揚げれば、ガス使用量が節約でき、かつ寿命も延長するはずである。しかし、上記従来のガスリフトポンプは、ガスリフトを停止してガスリフトポンプを亜鉛浴中から引揚げると、Ｕ字管内に滞留するドロスが固まって、特にＵ字管の吐出側内面とガス供給管外面との間のすきまを塞いでしまうため、再度浸漬して使用することができなくなることが多かった。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、ガスリフトポンプ方式のスナウト内異物除去装置において、浴中からの一時引揚げを行っても異物排出通路の詰まりを生じない連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、Ｕ字管の吐出側配管の側壁を貫通して同管内にガス供給管の先端部を挿入することにより、本発明をなした。さらに、Ｕ字管の底部中央に抜き穴を設けるとともに、Ｕ字管を完全に浴外に位置させる待機位置と、Ｕ字管をその吸込側配管がスナウト内に、吐出側配管がスナウト外に位置する稼動位置とに切替可能な移動手段を設けることにより、不めっき発生のない時間帯に浴中からの一時引揚げを行っても配管の詰まりを生じず、繰り返して使用することができ、吸引効率も低下しないことを見出し、本発明をなした。

すなわち本発明は、めっき浴槽の溶融金属内に先端部が差し込まれたスナウト内を通じて鋼帯を連続的に前記溶融金属内に搬入する連続溶融金属めっき設備の前記スナウト内に発生する異物を、Ｕ字管の一端側をなし前記スナウト内に配置される吸込側配管と、前記Ｕ字管の他端側をなし前記スナウト外に配置される吐出側配管と、該吐出側配管内の溶融金属をガスリフトさせるガスを供給するガス供給管とを有するガスリフトポンプを用いて除去する連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置において、前記ガスリフトポンプを、浴上のスナウト外位置に配置させる待機位置と、前記吸込側配管をスナウト内に前記吐出側配管をスナウト外にそれぞれ配置させる稼動位置と、に切替える移動手段を有し、さらに前記Ｕ字管の底部に抜き穴が設けられ、かつ前記Ｕ字管の吐出側配管の側壁を貫通して同管内に前記ガス供給管の先端部が挿入されてなることを特徴とする連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置である。

第１の本発明では、Ｕ字管の吐出側配管の側壁を貫通して同管内にガス供給管の先端部を挿入したから、吐出側配管の吐出口からガス供給管を挿入する従来方式に比べ、吐出側配管とガス供給管とでなす二重管構造部分を削減でき、溶融金属の流路が拡がるため、酸化ドロスが吐出側配管内に溜まりにくくなる。

また、第２の本発明では、Ｕ字管の底部中央に抜き穴を設け、さらに、浴外の待機位置と、稼動位置とに切替可能な移動手段を設けたから、待機時にガスリフトポンプを浴面上に引揚げれば、Ｕ字管内のドロス等の異物が抜き穴から排出されるのでＵ字管内に残って固まることがなく、しかも、再度浸漬するときには抜き穴から溶融金属がＵ字管内に入ってくるので浮力に左右されず容易に浸漬できる。つまり、本発明に係るガスリフトポンプは異物が詰まりにくく、かつ、引揚げ、浸漬を繰り返しても異物除去効率は低下しない。よって、不めっきの発生する時間帯のみにガスリフトポンプを浸漬して稼働させることができ、したがって、ガスリフトポンプの寿命を向上させることができ、かつガス使用量を削減することができる。

また、前記移動手段の好適形態としては、ガスリフトポンプを昇降可能かつ回転可能なガスリフトポンプ昇降・回転装置をスナウトの側壁外面に配設することが好ましく、ガスリフトポンプの引揚げ、浸漬の繰り返しの作業を容易かつ迅速に行うことができる。

図１は、本発明のガスリフトポンプ方式のスナウト内異物除去装置の１例を示す側断面図である。図示のように、本実施形態では、めっき浴槽１の溶融金属内に先端部が差し込まれたスナウト３内を通じて鋼帯Ｓを連続的に溶融金属内に搬入する連続溶融金属めっき設備の前記スナウト内に発生する異物を、Ｕ字管９の一端側をなしスナウト３内に配置される吸込側配管９ａと、Ｕ字管９の他端側をなしスナウト３外に配置される吐出側配管９ｂと、該吐出側配管９ｂ内の溶融金属をガスリフトさせるガス８を供給するガス供給管１０とを有するガスリフトポンプ１２を用いて除去する連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置において、Ｕ字管９の吐出側配管９ｂの側壁を貫通して同管内にガス供給管１０の先端部を挿入し、かつＵ字管９の底部中央に抜き穴１１を設けたものである。

ガス供給管１０の、吐出側配管９ｂ内側に位置する、先端部のガス出口は、吸引効率アップの観点から、吐出側配管９ｂの吐出口側に向かせることが好ましい。

ガスリフトポンプ１２の諸部位の寸法の定義を図３に示す。これら寸法の好適範囲は次のとおりである。

Ｕ字管９の吸込側配管９ａと吐出側配管９ｂの間隔Ｄ１は、スナウト３の側壁厚み＋１００〜３００ｍｍが好ましい。Ｄ１がスナウト３の側壁厚み＋１００ｍｍ未満であると、スナウト３の浸漬深さにより吸込側配管９ａが挿入できない可能性がある。一方、Ｄ１がスナウト３の側壁厚み＋３００ｍｍ超であると、鋼帯Ｓの板幅により干渉するケースが生ずる可能性がある。

吸込側配管９ａの長さＤ２は、３００〜１０００ｍｍが好ましい。Ｄ２が３００ｍｍ未満であると、スナウト３の浸漬深さにより浴面に届かない可能性がある。一方、Ｄ２が１０００ｍｍ超であると、吐出側配管９ｂの長さＤ３も長くする必要があり、ガスリフトポンプの重量が増し、昇降・回転装置のパワーアップが必要となる。

吐出側配管９ｂの長さＤ３は、ドロス吐出時の浴流の影響を考慮し、吸込側配管９ａの長さＤ２よりも５０〜１００ｍｍ短い長さ（すなわち、Ｄ３＝（Ｄ２−１００ｍｍ）以上（Ｄ２−５０ｍｍ）以下）として浴面下に沈没させるのが好ましい。Ｄ３が（Ｄ２−１００ｍｍ）未満であると、ガス吐出の勢いで浴流に影響を来たすおそれがあり、一方、Ｄ３が（Ｄ２−５０ｍｍ）超であると、ガス吐出の勢いで吸引ドロスが飛散するおそれがある。

ガス供給管１０が吐出側配管９ｂの側壁を貫通する部位（ガス供給管接続部という）の、Ｕ字管９底部からの垂直距離Ｄ４は、１００ｍｍ以下が好ましい。Ｄ４が１００ｍｍ超であると、ガスのみが吐出されガスリフト効率が悪くなるおそれがある。

ガス供給管１０の先端部のガス出口の、前記ガス供給管接続部からの垂直距離Ｄ５は、２０〜１００ｍｍが好ましい。Ｄ５が２０ｍｍ未満であると、ガスリフト中断時に溶融金属が入り込むおそれがあり、一方、Ｄ５が１００ｍｍ超であると、吸引ドロス排出時の抵抗となるおそれがある。

Ｕ字管９の径Ｄ７は、８０〜１５０ｍｍとするのが好ましい。８０ｍｍ未満であるとドロス詰まりが発生しやすくなる。一方、１５０ｍｍ超であるとガスリフトさせるための必要なガス流量が増大する。

抜き穴１１の穴径Ｄ６は１０〜５０ｍｍとするのが好ましい。Ｄ６が１０ｍｍ未満であると、ガスリフトポンプ引揚げ時ドレン抜き効率が悪くなり、配管内部で固まるおそれがあり、一方、Ｄ６が５０ｍｍ超であると、スナウト内浮遊ドロス吸引以上にこの抜き穴１１から溶融金属を吸込むおそれがある。

図４は、ガスリフトポンプの移動手段として好適なガスリフトポンプ昇降・回転装置３０を設けた本発明の１例を示す正断面図である。ガスリフトポンプ昇降・回転装置３０は、スナウト３の側壁に取り付けられた、昇降２０用のエアシリンダ１５と、エアシリンダ１５のロッドに取り付けられた、回転２１用のエアモータ１６とで構成されており、エアモータ１６の回転軸に、Ｕ字管９の吐出側配管が取り付けられている。このようなガスリフトポンプ回転・昇降装置を備えてガスリフトポンプ１２を随時昇降あるいは回転させることで、ガスリフトポンプ１２を昇降・回転して図４（ａ）の稼動（浸漬）状態と、図４（ｂ）の待機（引揚げ）状態との間を容易に往還せしめることができる。引揚げた際には、前述のように、Ｕ字管９の底部中央の抜き穴１１から、Ｕ字管９内に溜まっていた異物９９が自重により排出され、Ｕ字管９内で固まって流路を塞ぐことがないから、ガスリフトポンプ１２はこれを繰り返し使用することができる。

連続溶融亜鉛めっき工程に、図３に示した形態で本発明を実施した。この実施例で用いた本発明型ガスリフトポンプの寸法Ｄ１〜Ｄ７としては、前記好適範囲の中央値を採用した。使用形態は、鋼帯が拡幅側に幅変更される前の１時間程度の時間帯に、ガスリフトポンプをめっき浴に浸漬して稼働させ、それ以外の時間帯ではガスリフトポンプを停止し浴面上に引き上げる随時浸漬・稼働形態とした。この結果、使用開始から１２ヶ月以上経っても腐食による溶損はほとんどなく、異物によるＵ字管の閉塞もなく、使用可能な状態が続いている。この耐用期間は、以前に用いていたモータポンプの実績耐用期間３ヶ月程度、その次に用いていた図２の形態の従来型ガスリフトポンプ（これは常時浸漬・稼働形態でないとＵ字管が異物により閉塞する）の実績耐用期間６ヶ月程度に比べ、格段に長いものである。

また、図５に示すように、従来型ガスリフトポンプでは常時浸漬してガスを流し続けねばならないため、ガス使用量が大きく嵩むが、本発明型ガスリフトポンプでは必要なとき以外はガス供給を停止して浴面上方に待機でき、ガス使用量を大幅に節減することができた。

本発明は、連続溶融金属めっき工程に利用することができる。

本発明のガスリフトポンプ方式のスナウト内異物除去装置の１例を示す側断面図である。従来のガスリフトポンプ方式のスナウト内異物除去装置の１例を示す側断面図である。ガスリフトポンプの諸部位の寸法の定義を示す図である。ガスリフト昇降・回転装置を設けた本発明の１例を示す正断面図（（ａ）稼動状態、（ｂ）待機状態）である。本発明型ガスリフトポンプと従来型ガスリフトポンプとでガス使用量（累積値）を比較して示す推移図である。

符号の説明

Ｓ鋼帯
１めっき浴槽
２シンクロール
３スナウト
４サポートロール
５ガスワイピングノズル
６Ｕ字管（Ｕ字型の連通管）
６ａ一端側の配管（吸込側配管）
６ｂ他端側の配管（吐出側配管）
７ガス供給管
８不活性ガス（例：Ｎ_２ガス）
８ａ気泡
９Ｕ字管
９ａ吸込側配管
９ｂ吐出側配管
１０ガス供給管
１１抜き穴
１２ガスリフトポンプ
１５エアシリンダ
１６エアモータ
２０昇降
２１回転
３０ガスリフトポンプ昇降・回転装置（移動手段）
９９異物

Claims

めっき浴槽の溶融金属内に先端部が差し込まれたスナウト内を通じて鋼帯を連続的に前記溶融金属内に搬入する連続溶融金属めっき設備の前記スナウト内に発生する異物を、Ｕ字管の一端側をなし前記スナウト内に配置される吸込側配管と、前記Ｕ字管の他端側をなし前記スナウト外に配置される吐出側配管と、該吐出側配管内の溶融金属をガスリフトさせるガスを供給するガス供給管とを有するガスリフトポンプを用いて除去する連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置において、前記ガスリフトポンプを、浴上のスナウト外位置に配置させる待機位置と、前記吸込側配管をスナウト内に前記吐出側配管をスナウト外にそれぞれ配置させる稼動位置と、に切替える移動手段を有し、さらに前記Ｕ字管の底部に抜き穴が設けられ、かつ前記Ｕ字管の吐出側配管の側壁を貫通して同管内に前記ガス供給管の先端部が挿入されてなることを特徴とする連続溶融金属めっき設備のスナウト内異物除去装置。