JP4665646B2 - 溶融亜鉛めっき装置およびそれを用いた溶融亜鉛めっき金属帯の製造方法 - Google Patents
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- Coating With Molten Metal (AREA)
Description
10はペイオフリールであり、コイル状に巻かれた鋼帯Sを巻き出す。2つのリールがあり、片側のリールから鋼帯Sの尾端を巻き出し終わると、もう片側のリールから別の鋼帯Sの先端を巻き出し、そのもう片側のリールからその別の鋼帯Sを巻き出している間に、最初のリールには、図示しないさらに別のコイル状に巻かれた鋼帯Sをセットする、という動作を、両方のリールにて交互に繰り返し、溶接機20で次々と鋼帯Sを溶接しては連続溶融亜鉛めっきライン100に供給するしくみである。
大気中への放熱や新たな亜鉛インゴット46の投下による抜熱分を補償するため、特許文献2に記載のごとく、既出図12に示すように、溶融した亜鉛を補償的に加熱する加熱装置47を設ける場合もある。その場合の加熱装置47の原理としては、誘導加熱によるものなどが知られ、図12中のC−C図示のごとく、誘導加熱用コイル48をその周囲に配した流路を2つ設け、吸引用のものと排出用のものに使い分けるとともに、吸引用の流路から吸引した溶融亜鉛を誘導加熱して昇温した後、排出用の流路から排出するしくみである。
さて、ここで、亜鉛インゴット46の投下に話を戻すが、常温でかつ、かなりの熱容量をもつ亜鉛インゴット46をポット40内の溶融亜鉛中に投下すると、亜鉛インゴット46がポット40の底に着地した際、その周囲では、局部的に溶融亜鉛の温度が下がり、さらにドロスが発生しやすい条件となるため、これを防止、あるいは抑制する目的で、様々な方法が提案されている。
さらに、特許文献4では、ポットの上方で亜鉛インゴット46を溶解して落下させることにより、ドロス49の発生を防止する方法が提案されている。
そして、特許文献5では、亜鉛インゴット46投下時に発生した低温の溶融亜鉛がめっき領域に流れ込んでFeと反応してドロスが生成することを防止する目的で、亜鉛インゴット46投下領域とめっき領域とを分離し、かつ亜鉛インゴット46投下領域からめっき領域に通ずるラビリンス様の流路を設けることが提案されている。
さらに、低温であるほど溶融亜鉛の比重は大きくなることから、これも、低温の溶融亜鉛ほど下に沈もうとする作用としてはたらき、一層ドロスの堆積を促進してしまう原因になる。こうして堆積したドロスは、鋼帯Sの通帯に伴って発生するポット40内での溶融亜鉛の流動や、亜鉛インゴット46の投下に伴い、巻き上げられて、めっきすべき金属帯に付着して品質上の欠陥になる場合がある、という問題がある。
さらに、特許文献4のような方法では、亜鉛インゴット46を把持する爪が把持している、その亜鉛インゴット46の部分を、加熱手段が加熱し、溶解した時点で、残余の亜鉛インゴット46がポット40の底に着地するため、低温の熱源となり、周辺でドロスが発生してしまうという、前述特許文献3と同様の問題がある。
最後に、特許文献6のような方法では、一対の爪で亜鉛インゴット46を掴んでおき、溶融亜鉛を満たしたポット40中に徐々に下降させ、溶融させる、その速度の制御が大変であり、制御装置も含めると、やはり、装置が複雑で大がかりなものとなってしまうという問題がある。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
(1)溶融亜鉛を満たしたポットに鋼板を浸漬させてめっきする溶融亜鉛めっき装置であって、亜鉛インゴットの投下位置直下でかつ、前記ポット付設の加熱装置の溶融亜鉛吐出口の上端よりも上方の位置に、前記亜鉛インゴットの下端を支えることができる形状をした、インゴット受けを設けたことを特徴とする溶融亜鉛めっき装置。
(3)前記インゴット受けで前記亜鉛インゴットの下端を支えたときの、前記亜鉛インゴットの側方に、仕切壁を設けたことを特徴とする(1)または(2)に記載の溶融亜鉛めっき装置。
(5)前記インゴット受けのさらに下方に、平板を設けたことを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき装置。
図1は、(1)の本発明の溶融亜鉛めっき装置について、その実施の形態の一例を示したものである。
基本的に、従来の図12のものの構成を踏襲しているが、(1)の本発明の溶融亜鉛めっき装置は、亜鉛インゴット46の投下位置直下でかつ、ポット40付設の加熱装置47の溶融亜鉛吐出口471の上端よりも上方の位置に、亜鉛インゴット46の下端を支えることができる形状をした、インゴット受け80を設ける。
してみれば、亜鉛インゴット46の下端を支えるようにする位置を、加熱装置47の溶融亜鉛吐出口471の下端から、100mm以上500mm以内、下方の位置にすれば、第一義的には、ドロスの発生を抑制できるわけであり、発明者らは、特許文献7にてその発明を提案した。
図3に示すように、ポット40内の溶融亜鉛中、実線で示した矢印は、加熱装置47から吐出される溶融亜鉛の影響によって発生する対流による流れの向きが、水平方向に対してθ=40°の場合の、流れの大まかなようすを示したものであり、点線で示した矢印は、加熱装置47から吐出される溶融亜鉛の影響によって発生する対流による流れの向きが、水平方向すなわちθ=0°の場合の、流れの大まかなようすを示したものである。
θ=0°の場合も、亜鉛インゴット46は、加熱装置47から吐出され、加熱装置47があるのと反対側のポット40の外壁まで達して反射して戻ってくる、破線で示す、周囲に比較して高温の溶融亜鉛によって加熱されるため、投下した亜鉛インゴット46やその周囲の溶融亜鉛は高温の状態に維持され、ドロスが発生するのを抑制することができる。
図4は、図1(a)のタイプの溶融亜鉛めっき装置(本発明例)と、インゴット受け80がない場合(比較例)とで操業した場合の実験結果である。
本発明例の亜鉛インゴット46の下端を支えるようにする位置を、加熱装置47の溶融亜鉛吐出口471の上端よりも上方10mm(亜鉛インゴット46の下端が支えられる位置は、同60mm)とし、本発明例、比較例とも、亜鉛インゴット46を200本投下し、一週間(7日)鋼帯の溶融亜鉛めっきの操業をしたときのドロスの堆積量(ポット40の底からの高さ)は、本発明例の場合、100mmと、比較例の場合の200mmと比べ、ドロス49の堆積を大幅に抑制できることがわかる。
ポット40内の溶融亜鉛の平均温度は460℃、ポット40の底から50mmの高さの位置の溶融亜鉛の温度は458℃、誘導加熱装置47より上の部分の平均温度は462℃、インゴット受け80は、水平面に投射した場合、800mm×800mmで、空隙はなかった。
亜鉛インゴット46の外形寸法は1200mmH×400mmW×300mmDで、爪によりくぼみを掴んで溶融亜鉛中に浸漬している。亜鉛インゴット46の溶融亜鉛中に浸漬している部分が溶けて、高さ寸法が100mmになった時点で爪が溶融亜鉛の浴面直上となったため、ここで爪を離して亜鉛インゴット46を落下させ、インゴット受け80で一旦受けた。この後、ポット40の底から50mmの高さの溶融亜鉛の温度は456℃まで低下したが、亜鉛インゴット46の温度が上昇するに連れて一旦457.5℃まで回復した。
なお、インゴット受け80がない場合(比較例)には、亜鉛インゴット46はポットの底に着地し、このとき、ポットの底から50mmの高さの位置の溶融亜鉛の温度は、453℃まで低下した。これが亜鉛インゴット46の溶解とともに456℃まで回復したが、めっきに必要な亜鉛の供給のため、次の亜鉛インゴット46を浸漬開始した結果、再び453℃まで低下した。この後も亜鉛インゴット46の投下を繰り返して操業したところ、亜鉛インゴット46を200本投下後の一週間後、ポット40の底のドロス49の堆積高さを調べたところ150mmであった。また、鋼板へのドロスの付着も直径0.2mm以上のものが20個/m2と、インゴット受け80がある場合に比較して格段に多かった。
特許文献1に記載のごとく、
(i)ポット40内に常温の亜鉛インゴット46を投下するとともに、亜鉛インゴット46の投下位置直下でかつ、ポット40付設の加熱装置47からの溶融亜鉛の吐出口上端付近に、亜鉛インゴット46を寝せた状態で支えることができる形状の、インゴット受け80を設け、450℃内外の溶融亜鉛から受ける熱で、徐々に亜鉛インゴット46を溶解させる(図1(a))か、あるいは、特許文献3、4に記載のごとく、
(ii)亜鉛インゴット46を下部だけ溶融亜鉛中に浸漬させ、残余の亜鉛インゴット46の部分を溶融亜鉛外で把持しておき、その把持した部分より下側の亜鉛インゴット46の部分が溶解し終わると、残余の亜鉛インゴット46の部分を、ポット40内の溶融亜鉛に投下してしまい、インゴット受け80の上に立てた状態で、450℃内外の溶融亜鉛から受ける熱で、徐々に亜鉛インゴット46を溶解させる(図1(b))ようにする。
本発明の溶融亜鉛めっき装置は、特許文献4のように、爪を用いて亜鉛インゴット46を掴んでおき、溶融亜鉛を満たしたポット40中に溶解する場合であっても、爪を開放して亜鉛インゴット46を投下したときに、ポット40の底まで達せずに、インゴット受け80に支えられる。これにより、ポット40の底近くの溶融亜鉛の温度低下およびドロスの発生を抑制できる。
ところで、インゴット受け80は、平板状でもよいが、孔(空隙)を設けてもよい。ポット40内の対流による溶融亜鉛の流動を促進するためである。インゴット受け80を水平面に投射した形状の例を、いくつか、図5に示すが、ここに挙げた例以外の形状であってもよい。
図5中の(a)(b)(c)(d)いずれに示すタイプのインゴット受け80を用いても、亜鉛インゴット46の下端の一部を支える、その一部の、水平面への投射面積が、前記亜鉛インゴットの、水平面への投射面積に対し、占める比率αが、35%を下回ると、完全に溶融するに至る前に亜鉛インゴット46が空隙をすり抜けてポット40の底に着地してしまう結果、図6に示すように、一週間(7日)鋼帯の溶融亜鉛めっきの操業をしたときのドロスの堆積量(ポット40の底からの高さ)が、若干増える傾向にある。
また、(3)の本発明のように、インゴット受け80には、亜鉛インゴット46の下端を支えたときに、亜鉛インゴット46の側方に仕切壁81を設けるようにしてもよい。この仕切壁81は、特に、図1(a)のタイプのもののように、(i)亜鉛インゴット46を、元の形状のまま投下し、インゴット受け80の上に寝せた状態で支える場合、投下した亜鉛インゴット46をブロックしなければならない事情があることから、インゴット受け80と完全に密着一体化させたものでもよいが、図7に示すように、溶融亜鉛の流れが通過できるように、インゴット受け80とは別に設置してもよい。投下した亜鉛インゴット46をブロックできる限度において、図1(a)のタイプのもののように、(i)亜鉛インゴット46を、元の形状のまま投下し、インゴット受け80の上に寝せた状態で支える場合であっても、もちろん、インゴット受け80とは別に設置してもよい。
実施例4(本発明の請求項4に関する):
さらに、(4)の本発明のように、仕切壁81は、インゴット受け80とは別に設置し、図8に示すように、仕切壁81は、亜鉛インゴット46の下端に相当する位置から、100mm以上、上方の位置に、その下端が位置するものとするのが好ましい。
あるいは、別な形態として、図9に示すように、インゴット受け80のさらに下方に、平板82を設けるようなものも考えられる。投下初期の亜鉛インゴット46がまだ十分に加熱されていない時期に低温の熱源になって、ドロスが発生し、インゴット受け80の上にドロスが堆積することがあるが、図1(a)のタイプのもののように、(i)亜鉛インゴット46を、元の形状のまま投下する場合、このような形態とすれば、衝撃により、空隙からドロスが落下し、溶融亜鉛中に浮遊し、通帯される鋼帯Sに付着し、品質上の欠陥となるのを抑制できる。
以上の実施例1ないし5のいずれの形態の溶融亜鉛めっき装置であっても、例えば、図11に示すような、鋼帯の連続溶融亜鉛めっきライン100中のポット40として適用すれば、通帯される鋼帯Sに付着し、品質上の欠陥となるのを効果的に抑制できる。
鋼帯の連続溶融亜鉛めっきのみならず、あらゆる材質の金属帯の溶融亜鉛めっきにも、同様なことが言える。
20 溶接機
30 加熱帯
40 ポット
41 スナウト
42 シンクロール
43 反り矯正ロール
44 ガスワイピング装置
45 ワイピングロール
46 亜鉛インゴット
47 加熱装置
471 溶融亜鉛吐出口
48 誘導加熱用コイル
49 ドロス
491 支持板
50 テンションリール
60 切断機
70 合金化炉
80 インゴット受け
81 仕切壁
82 平板
100 連続溶融亜鉛めっきライン
S 鋼帯
G 気体
Claims (6)
- 溶融亜鉛を満たしたポットに鋼板を浸漬させてめっきする溶融亜鉛めっき装置であって、亜鉛インゴットの投下位置直下でかつ、前記ポット付設の加熱装置の溶融亜鉛吐出口の上端よりも上方の位置に、前記亜鉛インゴットの下端を支えることができる形状をした、インゴット受けを設けたことを特徴とする溶融亜鉛めっき装置。
- 前記インゴット受けは、前記亜鉛インゴットの下端の一部を支えるものであり、その一部の、水平面への投射面積は、前記亜鉛インゴットの、水平面への投射面積に対し、35%以上を占めることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき装置。
- 前記インゴット受けで前記亜鉛インゴットの下端を支えたときの、前記亜鉛インゴットの側方に、仕切壁を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の溶融亜鉛めっき装置。
- 前記仕切壁は、前記インゴットの下端に相当する位置よりも100mm以上上方の位置に、その下端が位置するものであることを特徴とする請求項3に記載の溶融亜鉛めっき装置。
- 前記インゴット受けのさらに下方に、平板を設けたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき装置。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の溶融亜鉛めっき装置を用いた溶融亜鉛めっき金属帯の製造方法。
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