JP7252465B2

JP7252465B2 - 溶融金属めっき装置

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Publication number: JP7252465B2
Application number: JP2019186597A
Authority: JP
Inventors: 直弘小谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-04-05
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: JP2021063241A

Description

本発明は、スナウト内を通過する金属板を溶融金属浴に浸漬させる溶融金属めっき装置に関する。

従来、金属板の表面に亜鉛等の溶融金属をめっきする溶融金属めっき装置が知られている。めっきをするに際しては、溶融金属浴に一部を挿入したスナウトを通じて、未焼鈍または焼鈍済の金属板を、溶融金属浴内に連続的に浸漬させるのが一般的である。
このような溶融金属めっき装置において、スナウト内の浴面に浴表面異物（スカム、ヒューム、浮遊ドロスなど）が発生する場合があり、この浴表面異物が金属板の表面に付着すると、金属板の品質が悪化するおそれがある。

そこで、浴表面異物を除去する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の溶融金属めっき装置は、スナウト内の浴表面異物を含む溶融金属を、連通管の一端部から吸引しつつ連通管の他端部からスナウト外に排出して、浴表面異物を回収している。

特開２０００－２６５２５４号公報

ところで、特許文献１に記載の溶融金属めっき装置では、連通管の他端部の周囲に囲いを設けることによって、浴表面異物の拡散を防止している。しかしながら、このような構成であると、囲いが邪魔となり浴表面異物の回収に支障をきたすなどの不具合がある。

本発明は、排出される浴表面異物の拡散を抑制することができ、浴表面異物を容易に回収することができる溶融金属めっき装置を提供することを目的とする。

本発明の溶融金属めっき装置は、スナウト内を通過する金属板を溶融金属浴に浸漬させる溶融金属めっき装置であって、一端側において前記スナウト内の前記溶融金属浴の浴面に浮遊する浴表面異物を含む溶融金属を導入し、他端側において前記スナウト外に前記溶融金属を排出する連通管と、前記連通管の他端側に設けられ、前記溶融金属を前記連通管の他端側に導く吸引装置と、前記連通管の他端側に設けられ、前記吸引装置によって吐出される前記溶融金属を引き上げられた前記金属板に向かわない方向に排出する排出構造と、を有し、前記排出構造は、前記連通管の他端側の前記浴面を含む位置に形成された吐出口と、前記吐出口から吐出された前記溶融金属が導入される流路を形成する１対の側部板を有し、前記溶融金属の流れ方向に延びるガイド部材と、前記流路に前記流れ方向に離隔して設けられた複数の干渉板とを有し、前記流れ方向から見た場合に、前記複数の干渉板のそれぞれは前記流路の一部だけを閉塞し、かつ前記複数の干渉板は全体として前記流路の全体を閉塞するように配置されている。

上記溶融金属めっき装置において、前記複数の干渉板は、前記流れ方向の上流側に配置された第１の干渉板と、前記流れ方向の下流側に配置された第２の干渉板と、を有し、前記第１の干渉板は、前記流路の前記流れ方向と直交する水平方向の一方側だけを閉塞し、前記第２の干渉板は、前記流路の前記水平方向の他方側だけを閉塞し、前記第１の干渉板と前記第２の干渉板とは、略同面積となるように形成されていてよい。

本発明によれば、ガイド部材に設けられた干渉板によって、溶融金属の流れの勢いが弱められ、浴表面異物を含む溶融金属が吐出口から遠くに拡散されることが抑制される。特に、流路の一部だけを閉塞する複数の干渉板が全体としては流路の全体を閉塞することによって、溶融金属の流れに適度な抵抗を与えることができる。

本発明の実施形態の溶融金属めっき装置の概略断面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。本発明の実施形態の排出構造の斜視図である。本発明の実施形態の排出構造の上面図である。図４のＶ矢視図である。本発明の別形態の排出構造の上面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
〔溶融金属めっき装置の構成〕
本発明の実施形態に係る溶融金属めっき装置１は、連続搬送される鋼板等の金属板Ｓをめっきする装置である。図１に示すように、溶融金属めっき装置１は、溶融金属槽２と、スナウト３と、異物除去装置４と、を備えている。

溶融金属槽２には、例えば溶融亜鉛等の溶融金属Ｍが収容され、溶融金属浴を形成している。
スナウト３は、下端部が溶融金属浴中に斜め上方から浸漬され、その内部を金属板Ｓが通過するようになっている。金属板Ｓは、スナウト３から溶融金属浴中へ浸漬される。浸漬された金属板Ｓは、ポットロール５および案内ロール６を通過して引上げられる。その後、金属板Ｓに付着しためっき付着量は、ガスワイピングノズル７によって調整される。

スナウト３内の溶融金属浴の浴面には、スカム、ヒューム、浮遊ドロス等の浴表面異物ＦＭが発生する場合がある。異物除去装置４は、スナウト３内の浴表面異物ＦＭを除去する。異物除去装置４は、後述する噴射装置１９と、吸引ヘッド８と、連通管９と、吸引装置１０と、排出構造１１と、を有する。

吸引ヘッド８は、スナウト３内に設けられ、吸引装置１０のポンプ作用により溶融金属Ｍとともに、溶融金属浴の浴面に浮遊する浴表面異物ＦＭを吸引する。
連通管９は、一端９Ａ側において吸引ヘッド８と接続されている。連通管９の他端９Ｂ側には排出構造１１が設けられている。連通管９は、スナウト３内の溶融金属浴の浴面に浮遊する浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍを一端９Ａ側から導入し、他端９Ｂ側からスナウト３外に排出するように形成されている。連通管９は、例えば、内径６０ｍｍ～１２０ｍｍの円管状のパイプで形成することができる。

連通管９は、スナウト３から鉛直方向下方に延びる連通管第一部１２と、連通管第一部１２の下端に接続され、ポットロール５および案内ロール６の下方を通過する連通管第二部１３と、連通管第二部１３に接続され、溶融金属浴の浴面まで鉛直方向上方に延びる連通管第三部１４と、を有している。
本実施形態の溶融金属めっき装置１では、連通管第一部１２と連通管第三部１４との間で金属板Ｓが上方に引き上げられるように構成されている。換言すれば、連通管９は、吸引ヘッド８から吸引された浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍをポットロール５および案内ロール６によって引き上げられる金属板Ｓよりも遠い位置に排出するように形成されている。

吸引装置１０は、連通管第三部１４（連通管９の他端９Ｂ）に上方から挿入されたガス供給管１６と、ガス供給管１６に不活性ガス（例えば、Ｎ_２ガス）を供給するガス供給源１７と、を有している。吸引装置１０は、ガス供給源１７から供給された不活性ガスをガス供給管１６の下端から排出する。これにより、不活性ガスが連通管９の他端９Ｂ側から吐出される。

排出構造１１は、連通管９の他端９Ｂ側に設けられ、吸引装置１０のポンプ作用によって連通管９の他端９Ｂ側に導かれて吐出される溶融金属Ｍを引き上げられた金属板Ｓに向かわない方向に排出する。本実施形態の排出構造１１は、溶融金属Ｍを引き上げられた金属板Ｓの面に沿う方向に排出しているが、これに限ることはなく、金属板Ｓとは反対側に排出してもよい。排出構造１１の詳細な構成については、後述する。

図２に示すように、異物除去装置４は、スナウト３内に配置された噴射装置１９を有する。噴射装置１９は、噴射ヘッド２０と、噴射ポンプ２１とを備えている。噴射装置１９は、スナウト３内における金属板Ｓの幅方向の一端側に設けられ、幅方向の他端側に向けて溶融金属Ｍを噴射する。
噴射ポンプ２１は、噴射ヘッド２０に接続されている。噴射ポンプ２１は、スナウト３の外部の溶融金属Ｍを噴射ヘッド２０に供給し、溶融金属Ｍを噴射ヘッド２０から噴射する。

吸引ヘッド８は、スナウト３内における金属板Ｓの幅方向の他端側に設けられている。上述したように、吸引ヘッド８は連通管９に接続されており、浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍは、吸引装置１０のポンプ作用により連通管９に導入される。

次に、浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍを排出する排出構造１１について説明する。
図３に示されるように、排出構造１１は、連通管９に形成された吐出口２５と、ガイド部材２６と、複数（本実施形態では２つ）の干渉板２９と、を有する。
吐出口２５は、連通管９に形成されており、吸引ヘッド８で吸引された溶融金属Ｍが吐出される矩形状の孔である。吐出口２５の幅（連通管９の周方向における寸法）は、例えば、連通管９の周長の約１／２とすることができる。吐出口２５の長さＬＨ（連通管９の軸方向の長さ）は、１５０ｍｍ～２００ｍｍとすることができる。吐出口２５は、溶融金属浴の浴面が吐出口２５の上端と下端との間に位置するように形成されている。

ガイド部材２６は、吐出口２５から吐出された溶融金属Ｍをガイドする部材である。ガイド部材２６は、吐出口２５から吐出される溶融金属Ｍの流れ方向Ｄに延びるように形成されている。ガイド部材２６は、例えば、長手方向の長さＬＧを３００ｍｍ～５００ｍｍとすることができる。

ガイド部材２６の流れ方向Ｄから見た断面形状は、下方が開放されたＵ字状である。具体的には、ガイド部材２６は、浴面と平行をなして一方向に延びる上部板２７と、上部板２７の幅方向（流れ方向Ｄと直交する方向）の端部から下方に突出する一対の側部板２８と、を有している。
上部板２７の幅ＷＧは、例えば、１２０ｍｍ～１８０ｍｍとすることができる。また、側部板２８の高さＨＧは、例えば、８０ｍｍ～１２０ｍｍとすることができる。

ガイド部材２６において、上部板２７および一対の側部板２８とで囲まれた矩形状の空間が、吐出口２５から排出された溶融金属Ｍが流入する流路Ｆとして機能する。ガイド部材２６は、側部板２８の下端から２０ｍｍ～４０ｍｍが溶融金属浴に浸漬するように配置されている。これによって、吐出口２５から排出されて流路Ｆに流入した溶融金属Ｍは、側部板２８の間を流れ方向Ｄに向けて導かれる。ここで、図３において浴面の位置を一点鎖線で示す。図示されるように、ガイド部材２６はその全体が溶融金属浴に浸漬しておらず、浴面と上部板２７との間には、空間が生じている。

干渉板２９は、吐出口２５から吐出されて、ガイド部材２６によって流れ方向Ｄに導かれる溶融金属Ｍが衝突するように、ガイド部材２６の流路Ｆに配置された板状の部材である。干渉板２９は、流れ方向Ｄの上流側に配置された第１の干渉板２９Ａと、第１の干渉板２９Ａに対して流れ方向Ｄの下流側に配置された第２の干渉板２９Ｂと、を有している。

図４に示されるように、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとは、流れ方向Ｄと直交するように配置されている。また、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとは、流れ方向Ｄから見て重ならないように形成されている。
さらに、図５に示されるように、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとは、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂが全体として流路Ｆの全体を閉塞するように形成されている。
具体的には、本実施形態において、第１の干渉板２９Ａが矩形状の流路Ｆの幅方向の一方側だけを閉塞し、第２の干渉板２９Ｂが矩形状の流路Ｆの幅方向の他方側を閉塞するように配置されている。さらに、第１の干渉板２９Ａの幅Ｗ１と第２の干渉板２９Ｂの幅Ｗ２との和がガイド部材２６の流路Ｆの幅ＷＦと略同一となるように形成されている。
つまり、本実施形態において、第１の干渉板２９Ａおよび第２の干渉板２９Ｂは互いに重複せず、流路Ｆの全体を過不足なく閉塞している。第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとが同形状をなし、略同面積となるように形成してもよい。これによって、流路Ｆの閉塞が溶融金属Ｍの流れに及ぼす影響を均等化し、偏流の発生を抑制することができる。

本実施形態の第２の干渉板２９Ｂは、ガイド部材２６の端部に配置されている。連通管第三部１４の中心軸Ａとガイド部材２６の流れ方向Ｄ下流側の端部との距離をＬとし、連通管第三部１４の中心軸Ａと第１の干渉板２９Ａとの距離をＬ１とすると、Ｌ１＜Ｌ／２とされている。第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとの距離は、ガイド部材２６の寸法に応じて適宜設定することができる。

次に、本実施形態の溶融金属めっき装置１の動作について説明する。
溶融金属めっき装置１は、スナウト３内の溶融金属Ｍに金属板Ｓを順次浸漬して、金属板Ｓのめっき処理を行う。また、めっき処理と同時に、噴射装置１９の噴射ポンプ２１および吸引装置１０を作動させ、噴射ヘッド２０から溶融金属Ｍを噴射するとともに、吸引ヘッド８で吸引を行う。

吸引ヘッド８の吸引力は、吸引装置１０の作用によって生じる。吸引装置１０では、ガス供給源１７の作動によりガス供給管１６に不活性ガスが送り込まれ、不活性ガスがガス供給管１６の下端から連通管９内に供給される。連通管９内に供給された不活性ガスの気泡が連通管９内を上昇することによって、連通管９の他端に向かう溶融金属Ｍの流れが生じる。

吸引装置１０の作用による吸引力によって、金属板Ｓの厚さ方向の両側において溶融金属Ｍの流れが形成され、この溶融金属Ｍの流れによって、浴表面異物ＦＭが吸引ヘッド８に向かう方向に押し流される。さらに、浴表面異物ＦＭは吸引ヘッド８によって吸引され、連通管９を経て、吐出口２５から排出される。吐出口２５から吐出された浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍは、ガイド部材２６に沿って流れ方向Ｄに流れる。

吐出口２５から吐出された溶融金属Ｍは、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとに順次衝突することによって、流れの勢いが弱められ、浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍが吐出口２５からより遠くに拡散されることが抑制される。これにより、浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍは金属板Ｓに向かって拡散することなく、流路Ｆの出口近傍に漂う。すなわち、浴表面異物ＦＭを回収する位置を流路Ｆの出口近傍とすることができ、作業者は当該位置に漂う浴表面異物ＦＭを容易に回収することができる。

特に、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとによって、ガイド部材２６の流路Ｆの全体が覆われていることによって、溶融金属Ｍの流れに適度な抵抗を与えることができ、消波作用を生じさせることができる。
一方で、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとが流れ方向Ｄに離隔して配置され、かつ、流れ方向Ｄから見て重ならないように形成されていることによって、溶融金属Ｍの流れが完全に阻害されることがなく、確実に流路Ｆの出口まで到達するため、浴表面異物ＦＭの回収に支障をきたすことがない。

また、第１の干渉板２９Ａが流れ方向Ｄと直交する水平方向の一方側に配置され、第２の干渉板２９Ｂが水平方向の他方側に配置され、第１の干渉板２９Ａと第２の干渉板２９Ｂとが略同面積となるように形成されていることによって、溶融金属Ｍが流路Ｆ内を蛇行するように流れる。これにより、溶融金属Ｍに適度な抵抗を与えることができる。

また、連通管第三部１４の中心軸Ａとガイド部材２６の流れ方向Ｄの端部との距離をＬとし、中心軸Ａと第１の干渉板２９Ａとの距離をＬ１とすると、Ｌ１＜Ｌ／２としたことによっても、溶融金属Ｍに与えられる抵抗を適当なものとすることができる。
さらに、溶融金属Ｍが引き上げられた金属板Ｓに向かわない方向に排出されることで、排出された浴表面異物ＦＭが金属板Ｓに付着しにくくなる。

これにより、作業者は、例えば、連通管の他端部の周囲に囲いを設ける形態と比較して、浴表面異物ＦＭをより確実に回収することができる。
従って、本実施形態では、上方に引き上げられる金属板Ｓに付着する浴表面異物ＦＭを低減することができる。発明者らによる実験の結果、金属板Ｓに付着する浴表面異物ＦＭに起因する不良率（歩留り落ち）を４％から１％に低減することができた。これにより、製造される金属板Ｓの歩留まりを改善することができた。

なお、上記実施形態では、２つの干渉板２９Ａ，２９Ｂを設ける構成としたが、流れ方向Ｄから見て重ならないように形成されているとともに、複数の干渉板２９によってガイド部材２６の流路Ｆの全体が覆われていればこれに限ることはない。
例えば、図６に示されるように、３つの干渉板２９Ｃ，２９Ｄ，２９Ｄを配置する構成としてもよい。図６に示す、変形例の排出構造１１は、流れ方向Ｄで、吐出口２５に近い位置に配置された第３の干渉板２９Ｃと、第１の干渉板２９Ａに対して流れ方向Ｄの下流側に配置された２つの第４の干渉板２９Ｄと、を有している。
第３の干渉板２９Ｃは、流路Ｆの幅方向の中央に配置され、第４の干渉板２９Ｄは、流路Ｆの幅方向の両側に配置されている。第３の干渉板２９Ｃと第４の干渉板２９Ｄとは、流れ方向Ｄから見て重ならないように形成されているとともに、第３の干渉板２９Ｃと第４の干渉板２９Ｄとによって、ガイド部材２６の流路Ｆの全体を覆うように形成されている。

このような形態によっても、浴表面異物ＦＭを含む溶融金属Ｍが吐出口２５からより遠くに拡散されることが抑制される。

また、上記実施形態では、ガイド部材２６の流れ方向Ｄから見た断面形状を、下方が開放されたＵ字状としたがこれに限ることはなく、上部板２７を設けずに、ブラケットなどを介して、側部板２８および干渉板２９を支持する構成としてもよい。

１…溶融金属めっき装置、２…溶融金属槽、３…スナウト、８…吸引装置、９…連通管、１０…吸引装置、１１…排出構造、２５…吐出口、２６…ガイド部材、２７…上部板、２８…側部板、２９…干渉板、Ｄ…流れ方向、Ｆ…流路、ＦＭ…浴表面異物、Ｍ…溶融金属、Ｓ…金属板。

Claims

スナウト内を通過する金属板を溶融金属浴に浸漬させる溶融金属めっき装置であって、
一端側において前記スナウト内の前記溶融金属浴の浴面に浮遊する浴表面異物を含む溶融金属を導入し、他端側において前記スナウト外に前記溶融金属を排出する連通管と、
前記連通管の他端側に設けられ、前記溶融金属を前記連通管の他端側に導く吸引装置と、
前記連通管の他端側に設けられ、前記吸引装置によって吐出される前記溶融金属を引き上げられた前記金属板に向かわない方向に排出する排出構造と、を有し、
前記排出構造は、
前記連通管の他端側の前記浴面を含む位置に形成された吐出口と、
前記吐出口から吐出された前記溶融金属が導入される流路を形成する１対の側部板を有し、前記溶融金属の流れ方向に延びるガイド部材と、
前記流路に前記流れ方向に離隔して設けられた複数の干渉板とを有し、
前記流れ方向から見た場合に、前記複数の干渉板のそれぞれは前記流路の一部だけを閉塞し、かつ前記複数の干渉板は全体として前記流路の全体を閉塞するように配置されている溶融金属めっき装置。
前記複数の干渉板は、
前記流れ方向の上流側に配置された第１の干渉板と、前記流れ方向の下流側に配置された第２の干渉板と、を有し、
前記第１の干渉板は、前記流路の前記流れ方向と直交する水平方向の一方側だけを閉塞し、
前記第２の干渉板は、前記流路の前記水平方向の他方側だけを閉塞し、
前記第１の干渉板と前記第２の干渉板とは、略同面積となるように形成されている請求項１に記載の溶融金属めっき装置。