JPWO2012029511A1 - 溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2010年9月2日に、日本に出願された特願2010−196796号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(1)合金化溶融亜鉛めっき鋼板(浴組成:例えば0.125〜0.14質量%Al−Zn)
(2)溶融亜鉛めっき鋼板(浴組成:例えば0.15〜0.25質量%Al−Zn)
(3)亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板(浴組成:例えば2〜25質量%Al−Zn)
以下、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を「GA」、GAを製造するためのめっき浴を「合金化溶融亜鉛めっき浴(GA浴)」と呼ぶ。また、溶融亜鉛めっき鋼板を「GI」、GIを製造するためのめっき浴を「溶融亜鉛めっき浴(GI浴)」と呼ぶ。
(a) 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は:溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温T1に保温する第1保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と;前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温T1よりも低い浴温T2に保温する第2保温部を有する分離槽と;前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温T2よりも高い浴温T3に保温する第3保温部を有する調整槽と;前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と;を備える。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(1)
T2+5≦T3 …(2)
上記(b)の発明によれば、めっき槽でのめっき工程で消費されるZnおよびAlを、分離槽または調整槽への地金投入により補給する。このため、めっき槽での地金溶解に伴うドロス発生を防止でき、かつ、めっき槽1のめっき浴を、GIを製造するための適正なAl濃度(例えば0.200質量%)に維持することができる。
上記(c)の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴の浴中Al濃度を、めっき槽および調整槽のその濃度より高濃度とすることができる。このため、より多くのトップドロスを析出させて、浮上分離することができる。
上記(d)の発明によれば、調整槽3に対してのみ地金を投入して、浴組成の補給やAl濃度の調整を行う。このため、分離槽2に対して地金を投入しなくてよいので、装置構成を簡素化できる。
上記(e)の発明によれば、分離槽及び調整槽で地金を溶解する必要がなくなる。このため、地金投入にともなう溶融金属の急激な温度低下と、それが原因で発生するドロスを抑制することができる。
上記(f)の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴のFe溶解限は低下する。このため、過飽和となったFe量に相当するドロスを強制的に析出させることができる。
上記(g)の発明によれば、調整槽に貯留されるめっき浴の浴温は分離槽よりも高く保持され、かつめっき槽内でのめっき浴の浴温偏差は小さくなる。このため、調整槽で残留ドロスを溶解すること、かつめっき槽内での有害径ドロスの生成を抑制することができる。
上記(h)の発明によれば、めっき槽、分離槽、および調整槽間のめっき浴の移送を1つの溶融金属移送装置で行える。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(i)の発明によれば、めっき槽1内でのめっき浴10Aの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。このため、ドロスが、めっき槽1内の滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。
上記(j)の発明によれば、めっき槽、分離槽、調整槽のうち3つ又は2つの槽が一体構成される。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(k)の発明によれば、めっき槽におけるめっき浴の滞留時間が短くなる。このため、有害径に成長する前にドロスをめっき槽から分離槽へ流出させることができる。
上記(l)の発明によれば、分離槽におけるめっき浴の滞留時間が長くなる。このため、分離槽でトップドロスを十分に除去することができる。
まず、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置及び溶融亜鉛めっき鋼板製造方法の説明に先立ち、めっき浴中にドロス(トップドロス、ボトムドロス)が生成する要因や、上記ドロスを除去する方法について検討した結果について説明する。
上述したように、溶融亜鉛−アルミニウム系めっき鋼板は、主成分である亜鉛にアルミニウムが添加された溶融金属を用いてめっきされた鋼板である。例えば、(1)合金化溶融亜鉛めっき鋼板、(2)溶融亜鉛めっき鋼板、(3)亜鉛−アルミニウム合金めっき鋼板などである。
次に、めっき浴中のドロスの生成要因について説明する。ドロスの生成要因としては、例えば以下の(1)〜(3)の要因が考えられる。以下に各々の要因について説明する。
めっき槽で鋼板をめっきするために消費された溶融金属をめっき浴に補給するために、地金が用いられる。固形状の地金は、操業中に適宜のタイミングで高温のめっき浴に浸漬され、めっき浴中で溶解して液状の溶融金属となる。溶融亜鉛めっきの場合、少なくともZnを含有する亜鉛含有地金が用いられるが、上記亜鉛含有地金は、めっき浴の組成に応じて、Zn以外にもAl等の金属も含有する。地金の融点は、地金の組成に応じて異なるが、例えば420℃であり、めっき浴の浴温(例えば460℃)よりも低い。
上記地金溶解に次ぐドロス生成の要因として、めっき浴の浴温Tの変動が挙げられる。浴温Tが上昇するとめっき浴のFe溶解限が高くなるので、めっき浴に浸漬される鋼板からさらにFeが溶出し、そして、速やかに、めっき浴中のFeが飽和濃度に達する。このめっき浴の浴温Tが低下すると、めっき浴のあらゆる場所でFeは過飽和状態となり、速やかにドロスが生成する。さらに、このドロスを含む低温のめっき浴の浴温Tが再上昇してFe溶解限が高くなったとしても、ドロスの分解(消失)より鋼板からのFe溶出速度が速いので、上記ドロスが分解(消失)することはない。つまり、鋼板が浸漬されているめっき槽で、低温のめっき浴(Fe過飽和状態)の浴温を上昇させても、ドロスを消失させることは困難である。
めっき浴中のAl濃度の変動、及びめっき槽中の温度偏差も、ドロスの生成要因となる。めっき浴中のAl濃度が上昇すれば、めっき浴中のFe溶解限は低下するので、AlとFeとの金属間化合物であるトップドロス(Fe2Al5)が生成しやすくなる。また、めっき槽中の浴流動が低下して、めっき槽内の攪拌力が低下すると、めっき槽底部のめっき浴の温度が低下し、ドロスが生成する。その後、浴流動が回復すると、めっき槽底部に堆積したドロスがめっき浴中に舞い上がる。
めっき浴を成す溶融金属とドロスとの比重差を用いて、トップドロスを浮上分離又はボトムドロスを沈降分離する方法が知られている。一般に、ボトムドロスの比重は、例えば、7000〜7200kg/m3であり、トップドロスの比重は、例えば、3900〜4200kg/m3である。一方、亜鉛浴の比重は、その温度、Al濃度に応じて多少変動するが、例えば、6600kg/m3である。
図2は、浴温が一定の条件での各相のドロスの成長を示したグラフである。図2の横軸は時間(日数)であり、縦軸はドロス粒子の平均粒径(μm)である。この図2は、GA浴で生成するボトムドロス(FeZn7)と、GA浴及びGI浴等で生成するトップドロス(Fe2Al5)の成長を示している。
図3Aと3Bは、GA浴におけるドロスの浮遊状態を説明する模式図である。図3Aは、めっき速度が150m/min以下の通常操業時の状態、図3Bは、めっき速度が高速操業時(例えば、200m/min以上)の状態を示す。
ドロス疵は、めっき浴中に生成するドロスに起因しためっき鋼板の疵であり、例えば、ドロス付着によるめっき鋼板の外観の劣化や、浴中ロールにおけるドロス起因の押疵などを含む。ドロス疵を発生させるドロスの径は、100μm〜300μmと言われているが、昨今では、粒径50μm程度の非常に小さいドロスに起因したドロス疵も観察されている。従って、かかる微小なドロス疵の発生を防ぐためにも、めっき浴中におけるドロスフリーが希求されている。
次に、図4〜9を参照して、本発明の一実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板製造装置の模式図であり、図5〜8は、それぞれ、同実施形態の第1〜第4変形例の模式図であり、図5〜8は、それぞれ、同実施形態の第1〜第4変形例を示す模式図である。図9は、本実施形態に係るめっき槽1に貯留されるめっき浴10Aの浴温が460℃である場合の各槽の許容浴温範囲を示す模式図である。以下、めっき槽1に貯留されるめっき浴の浴温をT1及びアルミニウム濃度をA1と呼ぶ。同様に、分離槽2に貯留されるめっき浴の浴温をT2及びアルミニウム濃度をA2、調整槽3に貯留されるめっき浴の浴温をT3及びアルミニウム濃度をA3と呼ぶ。
まず、循環部について説明する。循環部は、めっき槽1、分離槽2又は調整槽3のうち少なくとも1つ以上に付随して設けられた溶融金属移送装置5と、これら3つの槽の間を相互に接続する溶融金属の流路(例えば、連通管6、7、移送管8、オーバーフロー管9)と、を備える。上記溶融金属移送装置5は、溶融金属(めっき浴10)を移送可能であれば任意の装置で構成することができ、例えば、機械式のポンプであってもよいし、電磁誘導式のポンプであってもよい。
次に、めっき槽1、分離槽2及び調整槽3の全体構成例について詳述する。図4、図5(第1変形例)及び図8(第4変形例)に示すように、めっき槽1、分離槽2、調整槽3は、各々独立した槽構成としてもよい。例えば、図4に示す構成では、めっき槽1、分離槽2、調整槽3が水平方向に並設されて、めっき槽1と分離槽2との上部が連通管6で連通され、分離槽2と調整槽3との下部が連通管7で連通され、調整槽3とめっき槽1とが、溶融金属移送装置5が設置される移送管8で連通されている。このように、各槽めっき浴の湯面の高さを同じにして、連通管などの配管を用いてめっき浴を循環させ、最下流でのみ溶融金属移送装置5を使用することで溶融めっき装置の全体構成を簡素化できる。また、図5に示す第1変形例の構成では、めっき槽1の側壁の上部側にオーバーフロー管9が設置されており、めっき槽1からオーバーフローしためっき浴10Aがオーバーフロー管9を通じて分離槽2に流下するようになっている。
次に、めっき槽1、分離槽2、調整槽3の各槽の構成について説明する。
まず、めっき槽1について説明する。図4〜8に示すように、めっき槽1は、(a)上記溶融金属を含有するめっき浴10Aを所定の浴温T1で貯留し、(b)上記めっき浴10A中に浸漬された鋼板11をめっきする機能を有する。上記めっき槽1は、実際に鋼板11をめっき浴10Aに浸漬させ、上記鋼板11に対して溶融金属をめっきするための槽である。上記めっき槽1のめっき浴10Aの組成、浴温T1は、製造対象のめっき鋼板の種類に応じて適正範囲に維持される。例えば、めっき浴10がGI浴である場合、図9に示すように、めっき槽1の浴温T1は、保温部1により、460℃程度に維持される。
次に、分離槽2について説明する。図4〜8に示すように、分離槽2は、(a)上記めっき槽1から移送されためっき浴10Bを、めっき槽1のめっき浴10Aの浴温T1よりも低い浴温T2で貯留し、(b)上記めっき浴10B中のFeを過飽和としてトップドロスを析出させ、この析出したトップドロスを浮上分離により除去する機能を有する。GI浴は、元々Al濃度がGA浴よりも高いので、分離槽2の浴温T2をめっき槽1の浴温T1よりも低下させるだけで、分離槽2のめっき浴10Bの状態(浴温及び組成)はトップドロス生成域となる。
次に、調整槽3について説明する。図4〜8に示すように、調整槽3は、(a)上記分離槽2から移送されためっき浴10Cを、めっき槽1の浴温T1及び分離槽2の浴温T2よりも高い浴温T3で貯留し、(b)上記めっき浴10C中のFeを未飽和として、めっき浴10C中に含まれるドロスを溶解させるとともに、(c)めっき槽1の浴温T1及びAl濃度A1を一定に維持するために、めっき槽1に移送するめっき浴10Cの浴温T3及びAl濃度A3を調整する機能を有する。
次に、図10を参照しながら、上述した溶融めっき装置を用いて鋼板11をめっきする方法(即ち、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法)について説明する。図10は、本実施形態に係る各槽におけるめっき浴10(GI浴)の状態遷移を示す三元系状態図である。
まず、めっき槽1では、めっき槽1内に貯留されるめっき浴10Aを所定の浴温T1に保持しながら、このめっき浴10A中に浸漬された鋼板11をめっきする。このめっき工程中には、調整槽3から移送されためっき浴10Cがめっき槽1に流入しつつ、めっき槽1からめっき浴10Aの一部が分離槽2に流出する。かかるめっき槽1では、めっき浴10A中に鋼板11が常時浸漬しており、上記鋼板11からFeが溶解して、めっき浴10Aに対して充分なFe供給が行われるので、Fe濃度は略飽和濃度に近づく。しかし、上述のように、めっき槽1にめっき浴10Aが滞留する時間は短時間(例えば、平均で5時間以下)である。そのため、浴温変動のような多少の操業変動が生じても、上記めっき浴10AのFe濃度が飽和点に達するまではドロスは生成せず、たとえドロスが生成したとしても、このドロスは小径ドロスのみで、大径の有害ドロスにまで成長することはない。しかも、めっき槽1は、従来のめっき槽よりも小型化されており、循環するめっき浴10がめっき槽1に滞留する時間は、短縮されている。従って、めっき槽1内でドロスが有害径にまで成長することを、より確実に回避できる。
次いで、上記めっき槽1から流出した循環浴は分離槽2に導かれる。分離槽2では、上記分離槽2内に貯留されるめっき浴10Bを、めっき槽1の浴温T1より5℃以上低い浴温T2に保持しつつ、上記めっき浴10B中のAl濃度A2は、めっき槽1のめっき浴中のAl濃度A1よりも高濃度に保持されている。かかる分離槽2では、上記めっき浴10B中で過飽和状態となったFeをトップドロスとして析出させる。
さらに、上記分離槽2から流出した循環浴は調整槽3に導かれる。調整槽3では、この調整槽3の浴温T3を、分離槽2の浴温T2より5℃以上高く保持しつつ、この調整槽3のAl濃度A3を、めっき槽1のAl濃度A1より高く、分離槽2のAl濃度A2よりも低い濃度に保持する。かかる調整槽3では、めっき浴10C中のFeを未飽和状態にすることで、上記めっき浴10C中に含まれるドロスを溶解させる。これにより、分離槽2で除去できなかった小径のトップドロス(残留ドロス)を、Fe未飽和状態のめっき浴10C中で溶解して除去することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、あくまでも本発明の効果を検証するために行った試験を例示的に示すものであり、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
循環型めっき装置(上記実施形態に係る溶融めっき装置に相当する。)をパイロットラインに設置し、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)を製造する連続めっき試験を行った。表2に、上記連続めっき試験の条件を示す。また、比較例として、めっき槽のみを備えた従来型めっき装置についても同様な試験を行った。ここで、表2中のΔT1−2は、めっき槽1の浴温T1と分離槽2の浴温T2との浴温差(=T1−T2)を表す。
めっき槽容量Q1:60t
(2)循環型めっき装置
めっき槽容量Q1:10t
分離槽容量Q2:40t、12t
調整槽容量Q3:20t
浴の循環量q :10t/h、6t/h
めっき初期とめっき終了時に各槽の浴を急冷してサンプルを採取し、浴に含まれるドロスの種類と一定観察面積当たりのドロス径と個数とを調査し、単位体積積当たりのドロス重量(ドロス密度)を求めた。実験終了後にめっき槽1の浴を抜き、槽底部での沈降ドロスの有無を観察した。
また、4時間毎に各槽のAl濃度とFe濃度とを測定した。
めっき開始時点では、各槽はFe未飽和の状態であったため、ドロスは殆ど存在しなかった。
槽は全てセラミックポットとし、各槽保温部の加熱装置として誘導加熱を用いた。各槽保温部の浴温制御精度は±3℃以内であった。また、循環型めっき装置の循環部は、調整槽3からめっき槽1までのめっき浴の移送をメタルポンプ、めっき槽1から分離槽2までのめっき浴の移送をオーバーフロー、分離槽2から調整槽3までのめっき浴の移送を連通管7、を用いる構成とした。
分離槽2と調整槽3の浴中Al濃度を制御するため、分離槽2へは0.38質量%Al−Znの地金を、浴面レベルが概ね一定となるよう目視監視しながら必要に応じて投入した。一方、従来型めっき装置の場合は、めっき槽へ直接調合地金を投入した。
また、現状のGI用操業条件のうち、鋼板11の通板速度が比較的低速であるためドロスが全く問題とならない操業条件で得られるめっき浴を分析することより、ドロス密度の目標値を定量的に検証した。これにより、トップドロス密度の目標値として「0.07mg/cm3以下」を得た。
次に、比重差分離を用いたボトムドロスとトップドロスの分離効率を検証するために行った試験結果について説明する。
幅2.8m×長さ3.5m×高さ1.8m(容量120t)の分離槽2で、浴循環量40t/hの場合のドロス浮上(沈降)分離を流動シミュレーションで解析した結果、次の表5の結果が得られた。表5は、トップドロスとボトムドロスの比重差分離効率を示す。
次に、分離槽2で、トップドロスを十分効果的に浮上分離するために必要な分離槽2の容量Q2を、流動解析を用いて検討した試験結果について説明する。この解析の前提条件は以下の通りである。
分離槽容量:20〜160t
トップドロス径:30μm
次に、めっき槽1のめっき浴10A(GI浴)で生成したドロスが有害径にまで成長しないようなめっき浴10Aの滞留時間を確認するため、溶融亜鉛めっきのパイロットラインを用いて浴循環試験を行った結果について説明する。この試験条件は以下の通りである。
浴中Al濃度 :0.20質量%
浴中Fe濃度 :飽和(0.03質量%)
鋼板 :板厚0.6mm×板幅1000mm
めっき速度 :100m/min
めっき付着量 :100g/m2(両面)
浴温変動 :±5℃(ヒーター出力を制御することで、意図的に変動させた。)
めっき槽容量Q1:60t
浴循環量q :5〜60t/h
そして、1水準の浴循環試験が完了する直前に、めっき槽1からオーバーフローするめっき浴からサンプルを採取し、浴中に存在するドロスの径を計測した。
尚、実際の操業でめっき槽1の浴温変動は、今回の試験条件である±5℃よりは小さいことが通常で、およそ±3℃程度ではある。しかし、ドロス無害化を安定して達成できる条件を確認するため、通常よりもドロスの生成と成長とが生じやすい条件で試験を行った。
次に、調整槽3からめっき槽1に流入するめっき浴10Cの浴温T3の適正範囲について検証する試験を行った結果について説明する。調整槽3からめっき槽1に流入するめっき浴10Cの浴温T3がめっき槽1の浴温T1から大きくずれると、めっき槽1内の浴温偏差を助長し、結果としてめっき槽1内でのドロス生成と成長とを促進すると予想される。このため、溶融亜鉛めっきのパイロットラインを用いて、調整槽3の浴温T3の適正範囲の確認試験を行った。試験条件は下記の通りである。
めっき槽基準浴温T1(目標浴温):460℃
浴中Al濃度 :0.20質量%
浴中Fe濃度 :飽和(0.03質量%)
鋼板 :板厚0.6mm×板幅1000mm
めっき速度 :100m/min
めっき付着量 :100g/m2(両面)
浴温変動 :±5℃(ヒーター出力を制御することで、意図的に変動させた。)
めっき槽容量Q1:60t
浴循環量q :20t/h
流入浴温(T3−ΔTfall):445〜480℃(ΔTfallは浴温降下代であり、調整槽3からめっき槽1にめっき浴を移送する間に自然に降下する浴温である。)
そして、1水準の浴循環実験が完了する直前に、めっき槽からオーバーフローするめっき浴からサンプルを採取し、浴中に存在するドロスの径を計測した。
尚、実際の操業でめっき槽1の浴温変動は、今回の実験条件である±5℃よりは小さいことが通常で、およそ±3℃程度ではある。しかし、ドロス無害化を安定して達成できる条件を確認するため、通常よりもドロスの生成と成長とが生じやすい条件で実験を行った。
2 分離槽
3 調整槽
4 プリメルト槽
5 溶融金属移送装置
6、7 連通管
8 移送管
9 オーバーフロー管
10、10A、10B、10C めっき浴
11 鋼板
12 シンクロール
13 ガスワイピングノズル
(a) 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は:溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温T1に保温する第1保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と;前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温T1よりも低い浴温T2に保温する第2保温部を有する分離槽と;前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温T2よりも高い浴温T3に保温する第3保温部を有する調整槽と;前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と;を備え、前記分離槽の浴温T2が、前記めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第2保温部によって制御され、前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔTfallとすると、前記浴温T1、前記浴温T2、及び前記浴温T3が、摂氏温度で、下記式(1)、および下記式(2)を満たすように、前記浴温T3が前記第3保温部によって制御される。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(1)
T2+5≦T3 …(2)
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(3)
T2+5≦T3 …(4)
また、分離槽の浴温T2が、めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、溶融金属の融点以上となるように、第2保温部によって制御されるので、分離槽に貯留されるめっき浴のFe溶解限は低下する。このため、過飽和となったFe量に相当するドロスを強制的に析出させることができる。
更に、浴温T1、T2及びT3が、摂氏温度で、式(1)および式(2)を満たすように、浴温T3が第3保温部によって制御されるので、調整槽に貯留されるめっき浴の浴温は分離槽よりも高く保持され、かつめっき槽内でのめっき浴の浴温偏差は小さくなる。このため、調整槽で残留ドロスを溶解すること、かつめっき槽内での有害径ドロスの生成を抑制することができる。
上記(b)の発明によれば、めっき槽でのめっき工程で消費されるZnおよびAlを、分離槽または調整槽への地金投入により補給する。このため、めっき槽での地金溶解に伴うドロス発生を防止でき、かつ、めっき槽1のめっき浴を、GIを製造するための適正なAl濃度(例えば0.200質量%)に維持することができる。
上記(c)の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴の浴中Al濃度を、めっき槽および調整槽のその濃度より高濃度とすることができる。このため、より多くのトップドロスを析出させて、浮上分離することができる。
上記(d)の発明によれば、調整槽3に対してのみ地金を投入して、浴組成の補給やAl濃度の調整を行う。このため、分離槽2に対して地金を投入しなくてよいので、装置構成を簡素化できる。
上記(e)の発明によれば、分離槽及び調整槽で地金を溶解する必要がなくなる。このため、地金投入にともなう溶融金属の急激な温度低下と、それが原因で発生するドロスを抑制することができる。
上記(h)の発明によれば、めっき槽、分離槽、および調整槽間のめっき浴の移送を1つの溶融金属移送装置で行える。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(i)の発明によれば、めっき槽1内でのめっき浴10Aの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。このため、ドロスが、めっき槽1内の滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。
上記(j)の発明によれば、めっき槽、分離槽、調整槽のうち3つ又は2つの槽が一体構成される。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(k)の発明によれば、めっき槽におけるめっき浴の滞留時間が短くなる。このため、有害径に成長する前にドロスをめっき槽から分離槽へ流出させることができる。
上記(l)の発明によれば、分離槽におけるめっき浴の滞留時間が長くなる。このため、分離槽でトップドロスを十分に除去することができる。
(a) 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は:溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温T1に保温する第1保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と;前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温T1よりも低い浴温T2に保温する第2保温部を有し、浮上分離したトップドロスを除去する分離槽と;前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温T2よりも高い浴温T3に保温する第3保温部を有する調整槽と;前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と;前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度A1を測定するアルミニウム濃度測定部と;を備え、前記分離槽の浴温T2が、前記めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第2保温部によって制御され、前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔTfallとすると、前記浴温T1、前記浴温T2、及び前記浴温T3が、摂氏温度で、下記式(1)、および下記式(2)を満たすように、前記浴温T3が前記第3保温部によって制御されるとともに、前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度A1よりも高濃度のアルミニウムを含有する第1の亜鉛含有地金を、前記分離槽又は前記調整槽の少なくとも一方に補給する。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(1)
T2+5≦T3 …(2)
(b) 前記浴温T3が摂氏温度で、T3≦493であることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(3)
T2+5≦T3 …(4)
また、分離槽の浴温T2が、めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、溶融金属の融点以上となるように、第2保温部によって制御されるので、分離槽に貯留されるめっき浴のFe溶解限は低下する。このため、過飽和となったFe量に相当するドロスを強制的に析出させることができる。
更に、浴温T1、T2及びT3が、摂氏温度で、式(1)および式(2)を満たすように、浴温T3が第3保温部によって制御されるので、調整槽に貯留されるめっき浴の浴温は分離槽よりも高く保持され、かつめっき槽内でのめっき浴の浴温偏差は小さくなる。このため、調整槽で残留ドロスを溶解すること、かつめっき槽内での有害径ドロスの生成を抑制することができる。
更にまた、めっき槽でのめっき工程で消費されるZnおよびAlを、分離槽または調整槽への地金投入により補給する。このため、めっき槽での地金溶解に伴うドロス発生を防止でき、かつ、めっき槽1のめっき浴を、GIを製造するための適正なAl濃度(例えば0.200質量%)に維持することができる。
上記(c)の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴の浴中Al濃度を、めっき槽および調整槽のその濃度より高濃度とすることができる。このため、より多くのトップドロスを析出させて、浮上分離することができる。
上記(e)の発明によれば、分離槽及び調整槽で地金を溶解する必要がなくなる。このため、地金投入にともなう溶融金属の急激な温度低下と、それが原因で発生するドロスを抑制することができる。
上記(h)の発明によれば、めっき槽、分離槽、および調整槽間のめっき浴の移送を1つの溶融金属移送装置で行える。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(i)の発明によれば、めっき槽1内でのめっき浴10Aの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。このため、ドロスが、めっき槽1内の滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。
上記(j)の発明によれば、めっき槽、分離槽、調整槽のうち3つ又は2つの槽が一体構成される。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(k)の発明によれば、めっき槽におけるめっき浴の滞留時間が短くなる。このため、有害径に成長する前にドロスをめっき槽から分離槽へ流出させることができる。
上記(l)の発明によれば、分離槽におけるめっき浴の滞留時間が長くなる。このため、分離槽でトップドロスを十分に除去することができる。
(a) 本発明の一態様にかかる溶融亜鉛めっき鋼板製造装置は:溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温T1に保温する第1保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と;前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温T1よりも低い浴温T2に保温する第2保温部を有し、浮上分離したトップドロスを除去する分離槽と;前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温T2よりも高い浴温T3に保温する第3保温部を有する調整槽と;前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と;前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度A1を測定するアルミニウム濃度測定部と;を備え、前記分離槽の浴温T2が、前記めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第2保温部によって制御され、前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔTfallとすると、前記浴温T1、前記浴温T2、及び前記浴温T3が、摂氏温度で、下記式(1)、および下記式(2)を満たすように、前記浴温T3が前記第3保温部によって制御されるとともに、前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度A1よりも高濃度のアルミニウムを含有する第1の亜鉛含有地金を、前記分離槽に補給し、前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度A2よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第2の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給する。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(1)
T2+5≦T3 …(2)
(b) 前記浴温T3が摂氏温度で、T3≦493であることを特徴とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(3)
T2+5≦T3 …(4)
また、分離槽の浴温T2が、めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、溶融金属の融点以上となるように、第2保温部によって制御されるので、分離槽に貯留されるめっき浴のFe溶解限は低下する。このため、過飽和となったFe量に相当するドロスを強制的に析出させることができる。
更に、浴温T1、T2及びT3が、摂氏温度で、式(1)および式(2)を満たすように、浴温T3が第3保温部によって制御されるので、調整槽に貯留されるめっき浴の浴温は分離槽よりも高く保持され、かつめっき槽内でのめっき浴の浴温偏差は小さくなる。このため、調整槽で残留ドロスを溶解すること、かつめっき槽内での有害径ドロスの生成を抑制することができる。
更にまた、めっき槽でのめっき工程で消費されるAlを、分離槽への地金投入により補給し、同様に消費されるZnを、分離槽または調整槽への地金投入により補給する。このため、めっき槽での地金溶解に伴うドロス発生を防止でき、かつ、めっき槽1のめっき浴を、GIを製造するための適正なAl濃度(例えば0.200質量%)に維持することができる。
また、上記(a)の発明によれば、分離槽に貯留されるめっき浴の浴中Al濃度を、めっき槽および調整槽のその濃度より高濃度とすることができる。このため、より多くのトップドロスを析出させて、浮上分離することができる。
上記(e)の発明によれば、分離槽及び調整槽で地金を溶解する必要がなくなる。このため、地金投入にともなう溶融金属の急激な温度低下と、それが原因で発生するドロスを抑制することができる。
上記(h)の発明によれば、めっき槽、分離槽、および調整槽間のめっき浴の移送を1つの溶融金属移送装置で行える。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(i)の発明によれば、めっき槽1内でのめっき浴10Aの局所的な滞留領域が形成されにくくなる。このため、ドロスが、めっき槽1内の滞留領域で有害径にまで成長することを防ぐことができる。
上記(j)の発明によれば、めっき槽、分離槽、調整槽のうち3つ又は2つの槽が一体構成される。このため、装置構成を簡素化できる。
上記(k)の発明によれば、めっき槽におけるめっき浴の滞留時間が短くなる。このため、有害径に成長する前にドロスをめっき槽から分離槽へ流出させることができる。
上記(l)の発明によれば、分離槽におけるめっき浴の滞留時間が長くなる。このため、分離槽でトップドロスを十分に除去することができる。
Claims (13)
- 溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を所定の浴温T1に保温する第1保温部を有し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきするめっき槽と;
前記めっき槽のめっき浴出口から移送された前記めっき浴を、前記浴温T1よりも低い浴温T2に保温する第2保温部を有する分離槽と;
前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記浴温T2よりも高い浴温T3に保温する第3保温部を有する調整槽と;
前記めっき浴を、前記めっき槽、前記分離槽、前記調整槽の順に循環させる循環部と;
を備えることを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記めっき槽内の前記めっき浴中のアルミニウム濃度A1を測定するアルミニウム濃度測定部をさらに備え;
前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、前記めっき槽のめっき浴中の前記アルミニウム濃度A1よりも高濃度のアルミニウムを含有する第1の亜鉛含有地金を、前記分離槽又は前記調整槽の少なくとも一方に補給することを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、
前記第1の亜鉛含有地金を前記分離槽に補給し、
前記分離槽のめっき浴中のアルミニウム濃度A2よりも低濃度のアルミニウムを含有する亜鉛含有地金、又は、アルミニウムを含有しない亜鉛含有地金である第2の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給することを特徴とする、請求項2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記アルミニウム濃度測定部の測定結果に応じて、
前記第1の亜鉛含有地金を前記調整槽に補給し、
前記分離槽には地金を補給しないことを特徴とする、請求項2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記第1又は第2の亜鉛含有地金を溶融させるプリメルト槽をさらに備え;
前記プリメルト槽で溶融された前記第1又は第2の亜鉛含有地金の溶融金属を、前記調整槽内の前記めっき浴に補給する;
ことを特徴とする、請求項2記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記分離槽の浴温T2が、前記めっき槽の浴温T1よりも5℃以上低く、かつ、前記溶融金属の融点以上となるように、前記第2保温部によって制御されることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
- 前記調整槽から前記めっき槽に移送するときの前記めっき浴の浴温降下代を摂氏温度でΔTfallとすると、前記浴温T1、前記浴温T2、及び前記浴温T3が、摂氏温度で、下記式(1)、および下記式(2)を満たすように、前記浴温T3が前記第3保温部によって制御されることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
T1+ΔTfall−10≦T3≦T1+ΔTfall+10 …(1)
T2+5≦T3 …(2) - 前記循環部が、前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも1つに設けられた溶融金属移送装置を備えることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
- 前記鋼板の走行に伴う前記めっき浴の流れによって、前記めっき槽の上部から前記めっき浴が流出するように、前記めっき槽の前記めっき浴出口が、前記鋼板の走行方向下流側に位置していることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
- 前記めっき槽、前記分離槽又は前記調整槽のうち少なくとも2つが、1つの槽を堰で区切って構成され;
前記堰で区切られた各槽の浴温が独立して制御される;
ことを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。 - 前記めっき槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による1時間当たりの前記めっき浴の循環量の5倍以下であることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
- 前記分離槽内の前記めっき浴の貯留量が、前記循環部による1時間当たりの前記めっき浴の循環量の2倍以上であることを特徴とする、請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板製造装置。
- 溶融亜鉛及び溶融アルミニウムを含有する溶融金属であるめっき浴を、めっき槽、分離槽、調整槽の順に循環させながら:
前記めっき槽で、前記調整槽から移送された前記めっき浴を所定の浴温T1で貯留し、前記めっき浴中に浸漬された鋼板をめっきし;
前記分離槽で、前記めっき槽から前記分離槽に移送された前記めっき浴を、前記めっき槽の浴温T1よりも低い浴温T2で貯留して、析出したトップドロスを浮上分離し;
前記調整槽で、前記分離槽から移送された前記めっき浴を、前記分離槽の浴温T2よりも高い浴温T3で貯留して、残留ドロスを溶解させる;
ことを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板製造方法。
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