JP6687908B2

JP6687908B2 - 溶融金属の浴面浮遊物の除去装置

Info

Publication number: JP6687908B2
Application number: JP2017043025A
Authority: JP
Inventors: 昌広新谷; 斉祐津田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP2018145493A

Description

本発明は、溶融金属の浴面上に浮遊する浮遊物を除去するのに好適な装置、とくに、鋼帯に溶融亜鉛めっき処理を施す際に溶融亜鉛めっき浴の浴面上に浮遊するトップドロス（主として酸化亜鉛、Ｆｅ−Ａｌ系合金）の如き浮遊物を系外（浴槽の外）へ排出するのに好適な除去装置に関するものである。

溶融金属の浴面、とくに、溶融亜鉛めっき処理に使用されるようなめっき浴では、ドロスと呼ばれる異物が発生することが知られている。その原因としては、鋼帯から溶出したＦｅがめっき浴中のアルミニウムや亜鉛と反応して金属間化合物を生成したり、亜鉛が酸化したりすることで発生することが知られている。

このうち、亜鉛よりも密度の高いドロスは、ボトムドロス（主としてＦｅ−Ｚｎ系合金）となり、溶融亜鉛めっき浴中内で沈降・堆積する。逆に、亜鉛よりも密度の低いドロスは、トップドロス（主として酸化亜鉛、Ｆｅ−Ａｌ系合金等）となり、溶融亜鉛めっき浴中から浴面へと浮上する。

めっき浴の浴面へと浮上するトップドロスはめっき処理の進行とともに増加し、これがめっき浴を通過する鋼帯の外表面に付着した場合に製品の外観品質を損なうことから、かかる処理においてはめっき浴の浴面上に浮遊する浮遊物の除去が必要不可欠になっている。

めっき浴の浴面上に浮遊する浮遊物の除去を目的とした先行技術として、例えば、特許文献１には、溶融金属めっき槽の幅方向に沿って移動可能なロボット本体と、該ロボット本体に設けられたアームと、該アームの先端に取り付けられたドロス捕集網とで構成され、ドロス捕集網によるドロスのかき寄せおよび保持、ドロスのめっき浴中からの引き上げおよび移送、移送されたドロスのドロス回収箱への投入をプログラム制御機構により順次行うようにした装置が提案されている。

また、特許文献２には、スナウト内に供給ノズルおよび吸い込みノズルをそれぞれ設け、供給ノズルにより溶融めっき金属を供給する一方、吸い込みノズルから溶融めっき金属の液面付近のドロスを吸い込んでスナウトの外方へ導くようにした装置が提案されており、さらに、特許文献３には、連続溶融亜鉛メッキ槽内に設置された浸漬スナップロールの駆動シャフトに攪拌用の回転翼を設け、この回転翼によってトップドロスを移動させるようにした装置が提案されている。

特開平５―３０２１５７号公報特開２００５−２２０４０４号公報特開昭５９―１６９５８号公報

ところで、上記特許文献１〜３で提案されている従来技術においては、いずれも以下に述べるような不具合を有しており、浴槽の浴面上に浮遊する浮遊物を除去する点においては未だ十分とはいえないのが現状であった。

すなわち、特許文献１のような装置は、ドロスのかき寄せ時にめっき浴の浴面の揺れが大きくなり、アッシュなどの欠陥を誘発させる可能性が高い。また、装置そのものが巨大であり、その可動範囲も限られていることから、めっき浴に設置された他の機器と干渉するおそれがある箇所に存在するドロスについては人手によるかき寄せ作業が必要になることが懸念される。

また、特許文献２の装置は、スナウト内部のみの適用に限定されており、溶融金属が収容された浴槽全体に浮遊する浮遊物を除去することまでは考慮が払われていない。さらに特許文献３の装置は、トップドロスの局所的な溜まりを単に解消するだけにすぎず、それ自体を系外へ排出することはできない。

本発明の課題は、浴槽内に配置された他の機器、設備との干渉を回避しながらも任意の箇所に存在する浮遊物を、浴面変動や揺らぎを伴うことなしに効率的に除去することができる溶融金属の浴面浮遊物の除去装置を提案するところにある。

本発明は、浴槽内に収容された溶融金属の浴面上に浮遊する浮遊物を除去する装置であって、該溶融金属の浴面に向けて開放された捕捉口を有する管状体と、該浴槽の外縁部に沿って移動可能な装置本体とを備え、該装置本体は、該管状体の末端部につながり該管状体を該装置本体を起点にして該溶融金属の浴面上で該浴面に沿って移動可能に支持する移動機構と、該捕捉口を該浴面の平均位置よりも高い位置に設置し、該溶融金属の浴面上に浮遊する浮遊物を該捕捉口を通して吸引する吸引機構とを有する、ことを特徴とする溶融金属の浴面浮遊物の除去装置である。ここで、操業中に溶融金属の浴面上部で距離計を走査して浴面に対する垂直方向の距離を任意の箇所で計測し、その距離の平均値の位置を浴面位置ということとし、捕捉口は、該浴面位置を基準、すなわち、０ｍｍとしてそれよりも高い位置に設置されることを意味している。

上記の構成からなる装置において、前記装置本体の移動（走行）パターン、前記管状体の移動パターンは、前記浴槽内に設置された他の機器の位置情報、該装置本体の位置情報に基づく統合コンピュータ（上位コンピュータ）の動作指令にて自動制御されるものとするのが望ましく、また、前記溶融金属は、溶融金属の種類によらず適用可能であるが、とくに溶融亜鉛めっき浴に適用するのが好適である。

本発明によれば、装置本体が浴槽の外縁部に沿って移動可能になっており、該装置本体につながる管状体は装置本体を起点にして溶融金属の浴面に沿って移動可能になっているので、他の機器、設備との干渉を避けながら任意の位置に存在する浮遊物を捕捉口を通して効率的に吸引、除去することができる。

浮遊物の吸引、除去に際しては、捕捉口を浴面の平均位置よりも高い位置に設置した状態で行うため、浴面変動や揺らぎは抑制され、アッシュなど付着による欠陥が生じることはない。

さらに本発明によれば、装置本体の移動パターン、管状体の移動パターンを、浴槽内に設置された他の機器の位置情報、該装置本体の位置情報に基づく統合コンピュータの動作指令にて自動制御することにより、浴面浮遊物の除去作業の完全自動化を実現することができる。

本発明にしたがう溶融金属の浴面浮遊物の除去装置の実施の形態を溶融金属めっき設備の浴槽に適用した例を模式的に示した図（平面図）である。図１の側面の要部を拡大して示した図である（浴槽は断面表示）。本発明にしたがう溶融金属の浴面溶融物の除去装置の動作、制御要領を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の一例をより具体的に説明する。
図１は、本発明の実施に用いて好適な溶融金属の浴面浮遊物の除去装置の実施の形態を、溶融金属めっき設備の浴槽に適用した例で示した平面図であり、図２は、図１に示した設備の側面を部分的に拡大して示した図（浴槽は断面表示）である。

図における符号１は、溶融金属めっき浴Ｍが収容された浴槽、２は、浴槽１の上部に配置された管状体である。管状体２は、その先端部に溶融金属めっき浴Ｍの浴面に向けて開放された捕捉口２ａを有している。管状体２としては、その材質についてはとくに限定はされないが、溶融金属が内部を通過する構造のため、溶融金属の種類に応じて耐性のある素材を適宜選択すればよい。例えば、溶融亜鉛の場合は、ステンレスパイプ等を用いることができる。とくに、ＳＵＳ３０９ＳやＳＵＳ３１０Ｓは耐熱性、耐酸化性に優れており、好適である。また、捕捉口２ａの形状はとくに限定されるものではなく、長方形、正方形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状等、種々の形状を適用することが可能であり、吸い込みポンプの容量等によって適宜形状を設定することができるが、内部での溶融金属の固着を回避する観点から角のない形状（長方形や正方形のパイプ等を用いる場合には角を丸くする等）が望ましいと考えられる。

また、３は、浴槽１の外縁部に設置された装置本体である。この装置本体３は、管状体２の末端部２ｂにつながり該管状体２を溶融金属めっき浴Ｍの浴面上で該浴面に沿って移動可能に支持する。図１では、移動機構として旋回機構を採用した一例を示しており、例えば、モーターの如き駆動源、減速機、ギアなどから構成される旋回機構（図示せず）と、管状体２の捕捉口２ａを浴面に近接させたまま溶融金属めっき浴Ｍの浴面上に浮遊する浮遊物を該捕捉口２ａを通して吸引することができる、例えば、ポンプの如き手段によって構成される吸引機構（図示せず）を有している。

また、符号４は、管状体２の捕捉口２ａを通して吸引された浮遊物を管状体２の末端部２ｂの出側において回収する回収箱、５は、装置本体３を管状体２、回収箱４とともに載置する架台である。架台５は、駆動源によって車輪を駆動する自走式のものが適用される。６は浴槽１の外縁部に施設され、架台５を浴槽１の周りに沿って走行させる軌道あるいは走行路である。

溶融金属めっき設備の浴槽１においては、めっき処理すべき鋼帯をめっき浴へ誘導するスナウト、浴槽１内に配置され鋼帯を上方へ向けて誘導するシンクロール、シンクロールの上部に設置され鋼帯の走行姿勢の安定化を図るとともにその形状矯正を行う一対のサポートロールなどの他の機器、設備が設置されているが、本発明にしたがう除去装置は、装置本体３の移動パターン、管状体２の旋回パターンを、図３に示すように、他の機器の位置情報、装置本体３の位置情報、管状体２の旋回角度に基づく統合コンピュータの作動指令にて制御することを可能とするものであり、これにより他の機器に干渉することなしに浴面上の任意の位置に存在する浮遊物を効率的に吸引、回収することができる。

本発明にしたがう除去装置は、浴槽１の各辺に一基ずつ設けて浴面浮遊物の除去を行ってもよいし、単一の除去装置を浴槽１の周りで適宜走行させて浴面浮遊物の除去を行うようにしてもよく、この点についてはとくに限定されない。

また、管状体２は、浴面全体をカバーできるように、長さおよび移動機構が設定されたものを用いるのが好ましく、移動機構としては、前述した旋回機構や、伸縮可能な機構を適用することができる。とくに旋回機構と長さを伸縮できる機能をあわせもつ管状体２を適用した場合には、架台５の走行頻度、管状体２の旋回頻度を少なくしながらも、浴面浮遊物の効率的な除去が可能となる。

浴面浮遊物の吸引に際しては、浴面変動、揺らぎを回避する観点から、管状体２の捕捉口２ａは、溶融金属の浴面の平均位置よりも上に開口させる。すなわち、管状体２の捕捉口２ａを溶融金属の浴面に近接させた状態とする。具体的には、溶融金属の浴面の平均位置から捕捉口２ａに至るまでの隙間ｔを０ｍｍ超とすることが必要である。一方、隙間ｔを大きくしすぎると、吸引力が過剰に必要になることから、隙間ｔは、５〜１０ｍｍ程度するのがさらに望ましい。

溶融金属の浴面の平均位置から管状体２の捕捉口２ａに至るまでの隙間ｔを適宜調整可能とするため、装置本体３には、該管状体２を昇降移動させる昇降機構を設けることもできる。

溶融金属めっき処理として例えば溶融亜鉛めっき処理の実施に際して、浴槽１の浴面に浮遊するトップドロスの除去作業を人手によって実施した場合、１回当たり１．０〜２．０時間程度かかっていたのに対し、本発明にしたがう除去装置によれば完全自動化が可能となり人手が不要となることが確認された。

本発明においては、溶融金属めっき設備に除去装置を適用した場合を例にして説明したが、溶融金属の浴面上で浮遊する浮遊物が問題となるような例えば、鋳造設備等においても適用することが可能であり、溶融金属めっき設備への適用に限定されるものではない。

本発明によれば、溶融金属の浴面変動や揺らぎを極力抑制したうえで浴面の任意の位置に存在する浮遊物の効率的な除去が可能な除去装置が提供できる。

１浴槽
２管状体
２ａ捕捉口
２ｂ末端部
３装置本体
４回収箱
５架台
６軌道（走行路）
Ｍ溶融金属めっき浴

Claims

浴槽内に収容された溶融金属の浴面上に浮遊する浮遊物を除去する装置であって、
該溶融金属の浴面に向けて開放された捕捉口を有する管状体と、該浴槽の外縁部に沿って移動可能な装置本体とを備え、
該装置本体は、該管状体の末端部につながり該管状体を該装置本体を起点にして該溶融金属の浴面上で該浴面に沿って移動可能に支持する移動機構と、該捕捉口を該浴面の平均位置よりも高い位置に設置し、該溶融金属の浴面上に浮遊する浮遊物を該捕捉口を通して吸引する吸引機構とを有する、ことを特徴とする溶融金属の浴面浮遊物の除去装置。
前記装置本体の走行パターン、前記管状体の移動パターンは、前記浴槽内外に設置された他の機器の位置情報、該装置本体の位置情報に基づく統合コンピュータの動作指令にて自動制御されるものである、ことを特徴とする請求項１に記載した溶融金属の浴面浮遊物の除去装置。
前記溶融金属が、溶融亜鉛である、ことを特徴とする請求項１または２に記載した溶融金属の浴面浮遊物の除去装置。