JPH0827553A - 溶融めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 設備建設費用および保守点検費用等のランニ
ングコストを低減することができ、しかもボトムドロス
の処理を必要とせず、さらに、品質を安定させることが
できる溶融めっき装置を提供する。 【構成】 溶融金属を満たす溶融めっき槽１０と、この
溶融めっき槽１０と別に設けられて溶融金属Ｈを加熱す
る加熱手段２０と、溶融金属Ｈをめっき槽１０と加熱手
段２０との間で循環させる循環手段１７，３０，３１と
を具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば亜鉛単体あ
るいは亜鉛にアルミニウムやニッケルなどを含有した合
金の溶湯に被処理材を浸漬してめっきを施す溶融めっき
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような溶融めっき装置は、
前工程で脱脂、酸洗、フラックス処理などの前処理を施
されたパイプや一般構造用材料を、たとえばめっき槽に
満たされた亜鉛浴に浸漬することにより行われている。
この場合、ホイストクレーンなどで吊り下げた被処理材
をめっき槽の上方から亜鉛浴に浸漬したり、あるいは、
モノレールコンベアなどに吊り下げた複数の被処理材を
連続的に浸漬する方法がとられている。そして、亜鉛浴
に浸漬された被処理材は、めっき槽から引き上げられた
後に冷却されて所定のメッキ製品となる。

【０００３】めっき槽の亜鉛浴には、それ自体からの放
熱や被処理材による熱量損失があり、また、めっきに消
費される亜鉛を補うために亜鉛のインゴットが補充され
るため、溶融めっき装置は、亜鉛浴を加熱するための加
熱装置を備えているのが一般的である。このような溶融
めっき装置は、めっき槽の内面を構成する鋼材を電気的
方式あるいはガス燃焼方式によって加熱して内部の亜鉛
浴を間接的に加熱する方式のものと、電気誘導加熱によ
って直接的に亜鉛を加熱する方式のものがある。

【０００４】図６は、亜鉛浴を間接的に加熱する方式の
一般にアイアンポットと呼ばれる溶融めっき装置の一例
を示すものである。この図に示す溶融めっき装置は、基
台１に、上面が開放された直方体状の溶接鋼板製のめっ
き槽２を保温材３を介して配置し、めっき槽２の側方
に、その全周を取り囲む保温材４をめっき槽２から離間
して配置するとともに、保温材４と容器２の間にニクロ
ム線からなるヒータエレメント５を配置したものであ
る。このような溶融めっき装置は、ヒータエレメント５
の輻射熱をめっき槽２の側壁を介して内部の溶湯Ｈに伝
達するようになっている。また、この例は、めっき槽２
の四方から輻射熱を伝達する方式のものであるが、めっ
き槽２の下面にもヒータエレメント５を配置したものも
使用されている。

【０００５】また、亜鉛浴を直接的に加熱する方式の溶
融めっき装置としては、従来、セラミックポットと呼ば
れるものが使用されている。この溶融めっき装置は、溶
接鋼板製容器の内面に耐火断熱レンガで内張りをすると
ともに、さらにその内面にキャスタブルライニングを施
してめっき槽を構成し、めっき槽の内面の１箇所または
複数箇所に電気誘導加熱用インダクタを設けたもので、
めっき槽内の亜鉛浴を誘導加熱するとともに、インダク
タから発生される電磁力で亜鉛浴に対流を生じさせて攪
拌するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たアイアンポットにおいては、鋼板製のめっき槽が溶融
亜鉛と化学反応するため、めっき槽が消耗して寿命が短
いという問題があった。また、化学反応によって多量に
生成されたＦｅＺｎ₇を主体とするＦｅ−Ｚｎ金属間化
合物は、亜鉛の比重より若干重いため、操業を長時間続
けるとめっき槽の底部に堆積してボトムドロスと呼ばれ
る不要物を生成するばかりでなく、被処理材の浸漬およ
び引上げ作業に伴って亜鉛浴中に舞上げられたＦｅ−Ｚ
ｎ金属間化合物が被処理材の表面に付着し、その結果、
製品に表面欠陥が生じるという問題もあった。

【０００７】一方、セラミックポットにおいては、めっ
き槽内の亜鉛浴が凝固するとインダクタが破損してしま
うので、非操業時であっても常時通電して溶融状態を維
持しなければならない。このため、エネルギーロスが非
常に大きいばかりでなく、運転を停止して補修を行うこ
とが許されないため、装置を重厚に構成しなければなら
ない。したがって、設備建設費用が極めて割高であると
いう問題があった。

【０００８】さらに、上記いずれの溶融めっき装置にお
いても、被処理材のサイズが大きくなればそれに合わせ
て装置全体を大きくしなければならないため、設備建設
費用および保守点検費用が割高になっていた。また、被
処理材により持ち出される熱量の全必要熱量に対する割
合が大きいため、電力設備などを最大操業条件に合わせ
て設計しなければならない。このため、電力設備などの
設備工事費が割高になるとともに、装置の加熱能力を大
容量のものとしなければならないため、電力ロスが発生
したり亜鉛浴の温度調節が煩雑になるという問題があっ
た。

【０００９】この発明は、上記従来の溶融めっき装置が
有する種々の問題点を解決するためになされたもので、
設備建設費用および保守点検費用やエネルギー原価等の
ランニングコストを低減することができ、しかも、ボト
ムドロス等による製品の表面欠陥が生じることがない溶
融めっき装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の溶融め
っき装置は、溶融金属を満たす溶融めっき槽と、この溶
融めっき槽と別に設けられて溶融金属を加熱する加熱手
段と、上記溶融金属を上記めっき槽と上記加熱手段との
間で循環させる循環手段とを具備したことを特徴として
いる。

【００１１】請求項２に記載の溶融めっき装置は、前記
加熱手段が、るつぼ形誘導加熱炉または溝形誘導加熱炉
であることを特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の溶融めっき装置は、前記
加熱手段が、前記めっき槽から前記溶融金属が溢流して
供給される第１加熱手段と、この第１加熱手段から溶融
金属が溢流して供給される第２加熱手段とを具備し、前
記循環手段は上記溶融金属を上記第２加熱手段から上記
めっき槽へ供給することを特徴としている。

【００１３】請求項４に記載の溶融めっき装置は、前記
めっき槽が、内部に満たされた溶融金属の湯面よりも下
方に位置する複数の開口部を備え、前記循環手段は、上
記開口部から溢流する溶融金属を前記加熱手段に供給す
る流路を備え、外部から一方の開口部を通して被処理材
を上記めっき槽内に挿入し、他方の開口部から上記被処
理材を取り出すように構成されていることを特徴として
いる。

【００１４】請求項５に記載の溶融めっき装置は、前記
溶融めっき槽に被処理材を浸漬する前に上記被処理材を
予熱する予熱手段を具備していることを特徴としてい
る。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の溶融めっき装置にあっては、
加熱手段で加熱された溶融金属がめっき槽へ供給され、
めっき槽内の溶融金属に被処理材が浸漬されてめっきが
行われる。また、めっき槽内の溶融金属は加熱手段へ戻
されて再び加熱される。このように、めっき槽と加熱手
段とが分離されているので、めっき槽の内周壁を溶融金
属との化学反応が生じない材料で構成することができ、
しかも、溶融金属をめっき槽で凝固させても従来のセラ
ミックポットのような不都合は生じない。さらに、めっ
き槽と加熱手段とをそれぞれの機能に合った効率的な大
きさ及び構造とすることができるので、めっき槽全体を
加熱炉として構成しなければならない従来の溶融めっき
装置と比べて、設備建設費用を大幅に低減することがで
きる。

【００１６】請求項２に記載の溶融めっき装置にあって
は、加熱手段をるつぼ形誘導加熱炉または溝形誘導加熱
炉で構成しているため、急速加熱が可能であり、よっ
て、めっき槽と比較して加熱手段を小型化することがで
きる。

【００１７】請求項３に記載の溶融めっき装置にあって
は、めっき槽から溢流した溶融金属は第１加熱手段に供
給されて加熱される。また、第１加熱手段から溢流した
溶融金属は第２加熱手段に供給されてさらに加熱され、
循環手段によってめっき槽に供給される。このように、
請求項３の溶融めっき装置においては、めっき槽から溢
流する溶融金属の供給先とめっき槽への溶融金属の供給
源とを分離しているので、めっき槽へ均一な温度の溶融
金属を供給することができる。

【００１８】請求項４に記載の溶融めっき装置にあって
は、長尺の被処理材がめっき槽の一方の開口部から内部
に挿入され、溶融金属中を通過して他方の開口部から外
部へ搬出される。また、開口部から溢流する溶融金属は
流路を通って加熱手段に供給され、そこで加熱されてめ
っき槽へ供給される。このように、請求項４の溶融めっ
き装置においては、被処理材を溶融金属中に通してめっ
き処理を行うから、被処理材のサイズに関係なく装置を
構成することができる。よって、装置を大幅に小型化す
ることができ、設備建設費用を大幅に低減することがで
きる。

【００１９】請求項５に記載の溶融めっき装置にあって
は、被処理材を予熱してから溶融金属に浸漬するので、
溶融金属から持ち出される熱量が少なくて済み、よっ
て、溶融金属の温度管理を容易に行うことができる。ま
た、加熱方式の特性上、溶融金属を加熱するよりも被処
理材を加熱した方が熱効率が良いので、全体的な熱効率
を向上させることができる。

【００２０】

【実施例】

Ａ．第１実施例 （１）実施例の構成 以下、この発明の第１実施例を図１および図２を参照し
て説明する。図１は実施例の溶融めっき装置を示す側断
面図である。図において符号１０はめっき槽、２０はる
つぼ形の加熱炉（加熱手段）である。めっき槽１０は、
長尺の被処理材を対象としたもので、細長くかつ深さの
浅い槽に構成されている。また、符号１１は、めっき槽
１０の底部を構成する保温パネルであり、保温パネル１
１は、２枚の鋼板の中間部にグラスウールなどを充填し
て構成されている。また、保温パネル１１には、めっき
槽１０の重量を支えるために、Ｃ形鋼などで構成された
補強材１２が配置されている。

【００２１】また、符号１３はめっき槽１０の側部外殻
を構成する保温パネルである。保温パネル１３は、保温
パネル１１と同様に２枚の鋼板の中間部にグラスウール
などを充填して構成されている。保温パネル１１，１３
の内側には、めっき槽１０のフレームを構成する鋼板槽
１４が溶接成形されている。鋼板槽１４の内側は、キャ
スタブル耐火物などの耐火断熱材１５で内張りされてい
る。このような構成により、操業時に保温パネル１１，
１３の外側の鋼板の温度が約５０゜Ｃ以下となるように
なっている。

【００２２】上記のように構成されためっき槽１０に
は、溢流口１６がその上縁部近傍に位置して形成され、
溢流口１６には、加熱炉２０の開口部へ向けて延在する
樋（循環手段）１７が取り付けられている。加熱炉２０
は、キャスタブル耐火材等の耐火断熱材２１の側部に、
誘導加熱コイル２２を配置して概略構成され、この誘導
加熱コイル２２に所定の電流を通電することによって、
加熱炉２０内の例えば亜鉛溶湯または亜鉛インゴットが
電気誘導加熱されるようになっている。

【００２３】加熱炉２０の内部には、ポンプ（循環手
段）３０が配置され、ポンプ３０には、めっき槽１０の
湯面Ｓ近傍に至る管（循環手段）３１が接続されてい
る。そして、この構成のもとに、加熱炉２０で加熱され
た溶融亜鉛等の溶湯Ｈは、ポンプ３０で吸い上げられて
めっき槽１０へ供給され、めっき槽１０から溢れた溶湯
Ｈは、溢流口１６から樋１７を通って加熱炉２０へ戻さ
れる。

【００２４】（２）実施例の作用 次に、上記構成の溶融めっき装置により溶融めっきを行
う手順について説明する。まず、操業開始においては、
加熱炉２０に例えば亜鉛のインゴットを充填して溶融す
る。インゴットが溶融したら溶湯Ｈをポンプ３０で吸い
上げてめっき槽１０へ供給し、同時に加熱炉２０にイン
ゴットを補充する。こうして、めっき槽１０から溶湯Ｈ
が溢れるようになるまでインゴットの溶融を続ける。

【００２５】溶融めっきは、加熱された溶湯Ｈをめっき
槽１０へ常時供給しながら行う。この場合、たとえばホ
イストクレーンで被処理材を吊り下げて溶湯Ｈに浸漬す
ることができ、あるいは、モノレールコンベアに設けた
フックに被処理材を掛けて溶湯Ｈに連続的に浸漬するこ
とができる。また、溶融めっきを続けていると溶湯Ｈが
減少してくるので、加熱炉２０にインゴットを随時補充
する。

【００２６】溶湯Ｈの熱量損失は、加熱炉２０から供給
され高温の溶湯Ｈにより補充される。熱量損失により冷
却された溶湯Ｈは溢流口１６から溢れ出し、樋１７を流
れて加熱炉２０に戻される。そして、供給される溶湯Ｈ
によって補充される熱量と熱量損失とがバランスするこ
とにより、めっき槽１０内の溶湯Ｈは一定温度に保たれ
る。なお、操業を停止する際には、図示しないポンプを
めっき槽１０に浸漬し、ポンプで吸い上げた溶湯Ｈを鋳
型で鋳込んでインゴットにする。

【００２７】上記構成の溶融めっき装置においては、め
っき槽１０と加熱炉２０とが分離されているので、めっ
き槽１０の内周壁を溶融金属との化学反応が生じない例
えば高アルミナ質のキャスタブル耐火断熱材１５で構成
することができる。したがって、従来のアイアンポット
のように、ボトムドロスの処理に労力を割く必要がな
く、しかも、被処理材の表面に不純物が付着するような
不都合が生じない。また、溶融金属をめっき槽１０で凝
固させても従来のセラミックポットのような不都合は生
じない。さらに、めっき槽１０と加熱炉２０とをそれぞ
れの機能に合った効率的な大きさ及び構造とすることが
できるので、めっき槽全体を加熱炉として構成しなけれ
ばならない従来の溶融めっき装置と比べて、設備建設費
用を大幅に低減することができる。

【００２８】特に、上記構成の溶融めっき装置において
は、加熱炉２０をるつぼ形誘導加熱炉で構成しているた
め、急速加熱が可能であり、よって、めっき槽１０の容
積と比較して加熱炉２０を小型化することができる。

【００２９】Ｂ．第２実施例 次に、図３を参照して本発明の第２実施例について説明
する。図中符号４０はめっき槽、４１は第１加熱炉、４
２は第２加熱炉である。めっき槽４０の構成の詳細は前
記第１実施例のものとほぼ同等である。また、第１、第
２加熱炉４１，４２も前記加熱炉２０と同様に、誘導加
熱コイル４３を有するるつぼ形である。めっき槽４０に
形成された溢流口４０ａには、第１加熱炉４１の開口部
へ向けて延在する樋４４が取り付けられている。また、
第１加熱炉４１の上縁部近傍には溢流口４１ａが形成さ
れ、溢流口４１ａには、第２加熱炉４２の開口部へ向け
て延在する樋４５が取り付けられている。

【００３０】第２加熱炉４２の内部には、ポンプ４６が
配置され、ポンプ４６には、めっき槽４０の湯面Ｓ近傍
に至る管４７が接続されている。図中矢印は溶湯Ｈの流
れを示している。図に示すように、溶湯Ｈは、第２加熱
炉４２で所定温度まで加熱されてめっき槽４０へ供給さ
れ、めっき槽４０の溢流口４０ａから溢れ出た溶湯Ｈは
樋４４を経て第１加熱炉４１に供給される。溶湯Ｈは、
第１加熱炉４１において加熱され、第１加熱炉４１の溢
流口４１ａから溢れ出た溶湯Ｈは、樋４５を経て第２加
熱炉４２に供給される。

【００３１】上記構成の溶融めっき装置にあっては、前
記第１実施例と同等の効果を奏することは勿論のこと、
めっき槽４０へ溶湯Ｈを供給する第２加熱炉４２へは第
１加熱炉４１で昇温された溶湯Ｈが供給される。したが
って、めっき槽４０へ供給される溶湯Ｈの温度が均一と
なり、めっきの品質が安定する。

【００３２】Ｃ．第３実施例 次に、図４を参照して本発明の第３実施例について説明
する。図４において符号５０はめっき槽、６０および６
１は前記第１実施例のものと同等の構成を有する加熱炉
である。めっき槽５０の上縁部近傍には、中心線を共通
にする一対の開口部５１が形成されている。開口部５１
には、加熱炉６０，６１の開口部まで延在する樋５２，
５３が取り付けられている。また、加熱炉６０の上縁部
近傍には溢流口６０ａが形成され、溢流口６０ａには、
第２加熱炉６１の開口部まで延在する樋６２が取り付け
られている。

【００３３】また、第２加熱炉６１の内部には、ポンプ
６３が配置され、ポンプ６３には、めっき槽５０に充填
された溶湯Ｈの湯面Ｓ近傍に至る管６４が接続されてい
る。さらに、めっき槽５０の側方には、中心線を上記開
口部５１と共通にする誘導加熱炉（予熱手段）６５が配
置されている。誘導加熱炉６５は、被処理材Ｗを連続的
に予熱するためのものである。

【００３４】上記構成の溶融めっき装置においては、棒
鋼などの長尺の被処理材Ｗにめっきが施される。誘導加
熱炉６５によって予熱された被処理材Ｗは、一方の開口
部５１を通って溶湯Ｈ中を通過し、他方の開口部５１か
ら取り出される。その際、溶湯Ｈは、開口部５１，５１
から溢流して第１、第２加熱炉６０，６１へ供給され
る。第１加熱炉６０へ供給された溶湯Ｈは、樋６２を通
って第２加熱炉６１へ供給され、第２加熱炉６１からは
所定温度まで昇温された溶湯Ｈがめっき槽５０へ供給さ
れる。

【００３５】上記構成の溶融めっき装置にあっては、前
記第２実施例と同等の効果を奏することは勿論のこと、
めっき槽５０よりも長い被処理材Ｗに対して連続的にめ
っきを行うことができる。よって、装置を大幅に小型化
することができ、設備建設費用を大幅に低減することが
できる。さらに、めっき槽５０を小型化することができ
ることに伴って、溶湯Ｈから放出される熱量を少なくす
ることができるので、省エネルギー化を図ることができ
る。

【００３６】さらに、上記実施例では、予熱のための誘
導加熱炉６５を設けているので、溶湯Ｈから持ち出され
る熱量が少なくて済み、よって、溶湯Ｈの温度管理をよ
り一層容易に行うことができる。また、加熱方式の特性
によって、溶湯Ｈを加熱するよりも被処理材Ｗを加熱し
た方が熱効率が良いので、全体的な熱効率を向上させる
ことができる。

【００３７】Ｄ．変更例 本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変更が可能である。たとえば、加熱手段として溝形誘導
加熱炉を用いることができる。溝形誘導加熱炉は、溝形
の炉本体の片側または両側に誘導加熱コイルを配置した
もので、るつぼ形の炉本体の周囲を取り囲むように誘導
加熱コイルを配置したるつぼ形誘導加熱炉と同等の熱効
率を有するものである。また、誘導加熱炉の他に電熱線
やガス燃焼あるいはアークを用いた加熱炉も使用するこ
とができる。

【００３８】第１実施例または第２実施例の構成にバッ
チ式の予熱炉を加えることができる。また、第３実施例
では開口部５１から溢れ出た溶湯Ｈを第１、第２加熱炉
６０，６１にそれぞれ供給するように構成しているが、
加熱炉６０を省略して樋５２と樋６２を接続することが
できる。さらに、めっき槽および加熱炉から溶湯がオー
バーフローするように構成しているが、ポンプによって
強制的に排出するように構成しても良い。加えて、本発
明は、溶融金属を被処理材に被覆するあらゆる技術に適
用することができ、被覆金属の種類は任意である。

【００３９】さらに、上記各実施例は、例えばめっき層
から溶湯Ｈを溢流させて加熱炉へ供給する構成である
が、めっき層と加熱炉あるいは加熱炉どうしを管などで
連通し、管を通して溶湯Ｈを供給するように構成するこ
とができる。図５は、図１に示す溶融めっき装置をその
ように変更した例を示すものである。図５に示す溶融め
っき装置は、めっき層１０と加熱炉２０の側壁部下側に
孔１０Ａ，２０Ａをそれぞれ形成し、孔１０Ａ，２０Ａ
を管（循環手段）７０で連結して構成されている。な
お、図６において図１に示すものと同等の構成要素には
同符号を付してある。

【００４０】このような溶融めっき装置においては、加
熱炉２０からポンプ３０で吸い上げられた溶湯Ｈは、管
３１を通ってめっき層１０へ供給される。それに応じ
て、めっき層１０の溶湯Ｈが管７０を通って加熱炉２０
へ供給される。そして、溶湯は、このようにして加熱炉
２０とめっき層１０との間を循環し、一定温度に保たれ
る。よって、前記各実施例と同等の効果を得ることがで
きる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の溶融めっ
き装置においては、設備建設費用および保守点検費用等
のランニングコストを低減することができる。また、ボ
トムドロスが生じないのでその煩雑な処理を必要とせ
ず、さらに、製品への表面欠陥が生じることがないので
品質を安定させることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の溶融めっき装置を示す側
断面図である。

【図２】実施例の溶融めっき装置のめっき槽の一部を示
す側断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の溶融めっき装置を示す側
断面図である。

【図４】本発明の第３実施例の溶融めっき装置を示す側
断面図である。

【図５】第１実施例の変更例を示す側断面図である。

【図６】従来の溶融めっき装置の一例を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】 １０…めっき槽、２０…加熱炉、１７…樋（循環手
段）、３０…ポンプ（循環手段）、３１…管（循環手
段）、６５…誘導加熱炉（予熱手段）、Ｈ…溶湯、Ｗ…
被処理材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属を満たす溶融めっき槽と、この
   溶融めっき槽と別に設けられて溶融金属を加熱する加熱
   手段と、上記溶融金属を上記めっき槽と上記加熱手段と
   の間で循環させる循環手段とを具備したことを特徴とす
   る溶融めっき装置。
2. 【請求項２】 前記加熱手段は、るつぼ形誘導加熱炉ま
   たは溝形誘導加熱炉であることを特徴とする請求項１に
   記載の溶融めっき装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段は、前記めっき槽から前記
   溶融金属が溢流して供給される第１加熱手段と、この第
   １加熱手段から溶融金属が溢流して供給される第２加熱
   手段とを具備し、前記循環手段は上記溶融金属を上記第
   ２加熱手段から上記めっき槽へ供給することを特徴とす
   る請求項１または２に記載の溶融めっき装置。
4. 【請求項４】 前記めっき槽は、内部に満たされた溶融
   金属の湯面よりも下方に位置する複数の開口部を備え、
   前記循環手段は、上記開口部から溢流する溶融金属を前
   記加熱手段に供給する流路を備え、外部から一方の開口
   部を通して被処理材を上記めっき槽内に挿入し、他方の
   開口部から上記被処理材を取り出すように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の溶融めっき装置。
5. 【請求項５】 前記溶融めっき槽に被処理材を浸漬する
   前に上記被処理材を予熱する予熱手段を具備しているこ
   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
   融めっき装置。