JP2803193B2

JP2803193B2 - 溶融金属めっき設備における浴攪拌装置

Info

Publication number: JP2803193B2
Application number: JP18743289A
Authority: JP
Inventors: 孝男野口; 正浩小川; 武夫日下; 康寛豊田; 裕一福島
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH0353050A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は溶融亜鉛めっき等の溶融金属めっき設備にお
けるめっき浴の撹拌装置に関する。

〔従来の技術〕

鋼板の溶融亜鉛めっきラインにおける溶融亜鉛ポット
では、高温の溶融亜鉛と鋼板から溶出したFe成分とが反
応してFeZn₇が生成し、これが10μｍ以上の粒状に成長
してドロスを形成する。このドロスは時間とともに成長
し、粒径が約100μｍ以上になると沈殿し、所謂ボトム
ドロスとしてポット底部に堆積する。

このようなドロスのうち成長過程にあるものは浴中に
浮遊しており、この浮遊ドロスがポット内に浸漬される
鋼板の表面に付着し、めっき品質を劣化させるという問
題がある。すなわち、付着したドロスは、めっき鋼板の
表面外観を悪化させ、またプレス加工時にはボロス付着
部が局部的な難加工性を示し、成型性を悪化させる。ま
た、塗装の際にも、ドロス付着部は塗料の濡れ性が悪
く、やはり外観の悪化、感触性悪化をもたらす。

このようなドロス付着という問題に対し、従来一般に
は、鋼板の周辺の浮遊ドロスを減少させることを目的と
して、ポット内をできるだけ鎮静化させ、ドロスの沈殿
化を図る方法が採られている。

しかし、この方法では、定常操業時には撹乱要素が少
ないためポット内をある程度鎮静化させることができる
が、操業条件が変化するような場合、浴内が撹乱される
ため、堆積したボトムドロスが多量に浮遊化し、これが
鋼板に付着してしまうという問題がある。

また、このボトムドロスは、その堆積量が増すとめっ
き処理自体に支障をきたすため、操業中定期的に回収す
る必要がある。この回収には、ドロスによるインペラ等
の破損という問題からポンプによる汲み上げ方式は採る
ことができず、このため従来では、操業中Alを投入する
ことによって、FeZn₇から比重の小さいFe₂Al₅を生成さ
せて浴面に浮上させ、これをフィルターで回収するとい
う方法が採られている。しかし、このような回収方法で
は、FeZn₇と未反応なAlによって鋼板にAlを含む合金層
が形成され、この合金層が後の合金化処理においてZn−
Fe合金化を阻害するという問題がある。

このように、ポット内を鎮静化させてドロスを沈殿堆
積させ、これを定期的に回収するという方式には大きな
問題がある。

ドロスは、これが超微細な状態（約30μｍ以下）であ
れば、鋼板面に付着してもめっき品質等にそれほど影響
がないことが知られており、このため、ドロス対策とし
ては、浴内を強撹拌することによって生成したドロスの
凝集粗大化を抑え、ドロスを常に超微細な状態に維持し
ておく方法が考えられる。

一般にポット内を強撹拌する方法としては、ポット内
にプロペラを備えた撹拌機を設ける方式と、回転駆動型
のポンプで浴を循環させる方式とが考えられ、従来で
も、浴成分の偏析防止や浴内温度の均一化を目的とし
て、これらによる浴の撹拌が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような撹拌方式には、それぞれ次のよう
な問題がある。

まず、プロペラ式の撹拌機を用いる方式では、プロペ
ラの駆動装置を高温のポット近傍に設ける必要があるた
め、駆動装置の断熱、耐熱性を考慮したり、適当な冷却
手段を設ける必要があり、また、装置自体のメンテナン
スも大変である。また、本来プロペラ方式は比較的撹拌
力が小さく、大きな撹拌力を得るためには大型の撹拌機
を用いる必要があるが、このような大型の撹拌機は設置
スペースの関係からポット上に多数設置することができ
ず、このため必要な領域での撹拌作用が十分得られない
という欠点がある。すなわち、ポットでは、シンクロー
ル上方の鋼板で囲まれた領域（所謂三角領域）およびそ
の近傍が最もドロスが濃化し易く、特にこの領域での強
撹拌が不可欠であると考えられるが、このような領域の
撹拌に必要な数の撹拌機をポット上に設置することはほ
とんど不可能であり、結局この方式では、ドロスの超微
細化を目的とした理想的な強撹拌を実現することは難し
い。

また、撹拌を遠心ポンプや渦巻ポンプ等の回転駆動型
ポンプを用いる方式では、対象が高温且つ高比重の溶融
金属であるため、部品の寿命が短いという問題がある。
特に、比較的小型のポンプ装置を用いた場合、高速回転
が必要となるため、軸や軸受の寿命が、100時間以下と
極めて短くなる。また、底部に沈殿している大粒径のド
ロスを巻き込んだような場合、インペラ等の部品が簡単
に破損してしまうという問題もある。また、基本的に、
高温条件で使用される回転駆動系を持つ機構は高価であ
り、またメンテナンスも大変である。

また、より基本的な問題として、この方式でも設置ス
ペース等の問題から、最も撹拌が必要とされるシンクロ
ール上方の浴領域に溶融金属を流すような構成が採れ
ず、このためドロスを効果的に超微細化することができ
ない。

さらに、ポンプの駆動モータは適切に冷却する必要が
あるが、この冷却によって浴内の溶融金属の冷却が助長
され、長期停止後の立ち上げに時間がかかるという問題
があり、これを防止するために、溶融金属を常に他の手
段で撹拌し、その過冷を防止する必要がある。また、駆
動系の保護のための冷却が過ぎるとポンプ内で溶融金属
が凝固し、このような凝固が局部的にでも生じるとポン
プの機能が停止してしまう。

以上のように、従来一般に考えられる撹拌方式は種々
の問題を有しているものである。

本発明はこのような従来の問題を生じることなく、ポ
ット内を効果的に撹拌し、ドロスの超微細化を図ること
ができる浴撹拌装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、所謂エアリフトポンプを利用した
浴撹拌装置を提案するもので、その特徴とするところ
は、下部が開放したエアリフトダクト部と溶融金属の吐
出口とを有し、ポット内に配置される溶融金属循環用の
ダクトと、エアリフトダクト部内にエアリフトポンプを
形成すべく、エアリフトダクト部内下部に気体を供給す
るための気体供給手段とから構成したことにある。

上述したように、ポット内ではシンクロール上方の鋼
板で囲まれた浴領域およびその近傍が最もドロスが濃化
し易く、このため本発明においては、ダクトの吐出口を
上記浴領域内またはこの浴領域に面して設けるようにす
ることが好ましい。

また、一般にポット内部は、鋼板を浸漬してめっきを
行うワーキングポット部（シンクロール等が設置されて
いる）と、溶融金属のインゴットを溶融させるメルティ
ングポット部とからなっており、このメルティングポッ
ト部内の溶融金属は浮遊ドロスが少なく新鮮な状態にあ
る。したがって、この領域の溶融金属をワーキングポッ
ト部、特に上記シンクロール上方の浴領域に流すように
すれば、シンクロール上方の浴領域のドロス濃化防止を
図るような浴撹拌が可能となる。そしてこのためには、
溶融金属のダクト内への取込がなされるエアリフトダク
ト部をメルティングポット部内に設け、且つ吐出口を上
述のようにシンクロール上方の浴領域内または該浴領域
に面して設けるような構造とすることが好ましい。

〔作用〕

気体供給手段によりエアリフトダクト部内にガスを供
給すると、該ダクト部内でエアリフトポンプが形成さ
れ、開放したエアリフトダクト部の下部（取入口）から
溶融金属が取り込まれる。溶融金属はエアリフト作用に
よりダクト部内を上方に運ばれ、さらに該ダクト部に連
なるダクト部を有する場合には、これを経由して吐出口
から浴内に吐出される。そしてこのような溶融金属の循
環により浴内が撹拌される。

ダクトの吐出口がシンクロール上方の浴領域内または
この浴領域に面して設けられている場合には、その浴領
域に他の領域から取り込まれた溶融金属が吐出され、そ
の領域でのドロスの濃化が抑えられる。特に、エアリフ
トダクト部がメルティングポット部内に設けられている
場合には、浮遊ドロス量が非常に少ない新鮮な溶融金属
が上記浴領域に供給され、その領域の撹拌と湯の入れ替
えを効果的に行うことができる。

このようにシンクロール上方の浴領域に溶融金属を吐
出する場合、この領域内の湯の入れ替えを適切に行うと
いう観点から、ダクトの吐出口をポット幅方向（鋼板幅
方向）の一方の側に設け、他方の側に向けて溶融金属を
流すようにすることが好ましい。

また、気体供給手段から供給されるガスは、O₂が多く
含まれると、これがZnと反応してドロスを生成するため
好ましくなく、このためO₂が10％以下のガスを用いるこ
とが好ましい。通常、このガスとしてはN₂、Ar等の不活
性ガスが用いられる。

本発明の装置は、その構成がダクトと気体供給手段だ
けであり、ポット内にダクトを配置するだけで浴内の任
意な領域に溶融金属を流すことができる。このため、プ
ロペラ方式や回転駆動型ポンプでは難しいシンクロール
上方の浴領域の撹拌も、その領域にダクトを延ばすこと
により、容易に行うことができる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもの
で、（１）はポット本体、（２）はシンクロール、
（３）はスナウト、（４）は仕切壁であり、この仕切壁
（４）により、ポット内はインゴットが供給されるメル
ティングポット部（５）と、めっきが行われるワーキン
グポット部（６）とに仕切られ、両ポット部は仕切壁
（４）の下部を通じて連絡している。

（Ａ）は本発明の浴撹拌装置であり、該装置（Ａ）
は、ダクト（７）とこのダクト内にエアリフトポンプ用
のガスを供給する気体供給手段（８）とからなってい
る。

ダクト（７）は、メルティングポット部（５）とワー
キングポット部（６）とに跨って設けられている。すな
わち、ダクト（７）のメルティングポット部（５）内の
一端側には、上下方向に延びるエアリフトダクト部（7
1）が設けられている。このエアリフトダクト部（71）
は、その下端が開放し、この開放端が溶融金属の取入口
（９）を構成している。また、エアリフトダクト部（7
1）の上端には、ガス抜き用の開放型のダクト部（73）
が連設されている。

前記エアリフトダクト部（71）の上部には、ワーキン
グポット部方向へ延びるダクト部（72）が連設されてい
る。このダクト部（72）はポット幅方向の一方の内壁に
沿うようにして配置され、その端部がシンクロール
（２）の一端側の上方位置に達している。そして、この
ダクト端部に、シンクロール上方の鋼板（Ｓ）で囲まれ
た浴領域（Ｘ）に面するようにして吐出口（10）が設け
られている。

前記気体供給手段（８）はエアリフトダクト部（71）
の上下方向で配される気体供給管により構成され、該気
体供給管はエアリフトダクト部（71）の下部位置に気体
吐出口（11）を有している。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、ダクト
（７′）は、全体が上下方向に延びるエアリフトダクト
部のみにより構成され、シンクロール（２）の一端側の
側方位置に上下方向に設けられている。ダクト（７′）
はその下端開放部が取入口（９）を構成し、また上端開
放部がガス抜き口（12）を構成している。

そして、ダクト（７′）の中間部には、シンクロール
上方の浴領域（Ｘ）に面するようにして溶融金属の吐出
口（10）が形成されている。

また、ダクト（７′）の上下方向には気体供給手段
（８）たる気体供給管が配されている。

以上のような装置の作用を、第１図ないし第３図に示
す実施例を例に説明すると、気体供給手段（８）たる気
体供給管を通じ、エアリフトダクト部（71）内にN₂等の
ガスが供給され、気体吐出口（11）から吐出される。こ
のガスによりダクト部（71）内にエアリフトポンプが形
成され、メルティングポット部（５）内のドロスをあま
り含まない新鮮な溶融金属が取入口（９）からダクト内
に吸込まれる。溶融金属はダクト部（71）内を上方に運
ばれた後、ダクト部（72）を通じて吐出口（10）からシ
ンクロール上方の浴領域（Ｘ）に吐出される。吐出され
た溶融金属は、第２図に示されるようにポットの幅方向
に沿って流れる。これにより、浴領域（Ｘ）の溶融金属
は常にメルティングポット部（５）の新鮮な溶融金属と
入れ替わり、この領域におけるドロスの濃化が防止さ
れ、しかも、以上のような溶融金属の循環により、浴領
域（Ｘ）を含めた浴全体が効果的に撹拌され、ドロスを
超微細化状態に保つことができる。

なお、本発明装置において、ダクト（７）（７′）の
配置、取入口（９）、吐出口（10）の設置位置等は、上
記実施例に限定されることなく任意に選択できるもので
あり、例えば、浴内にダクトを複数本設けたり、１つの
エアリフトダクト部（71）に対し、それぞれが吐出口
（10）を有する複数のダクト部（72）を設けるような構
造とすることもできる。また、ダクト（７）をシンクロ
ール上方の浴領域（Ｘ）に延出させ、この延出部に吐出
口（10）を設けるような構造とすることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明は、ポット内にダクトを配置するだ
けで浴内の任意な領域に溶融金属を流すことができ、こ
のため、プロペラ方式や回転駆動型ポンプでは難しいシ
ンクロール上方の浴領域の撹拌も、その領域にダクトを
延ばすことにより、容易に行うことができ、浴内、特に
鋼板周辺の浮遊ドロスを超微細な状態に維持することが
できる。

また、ダクトの吐出口をシンクロール上方の浴領域内
またはこの浴領域に面して設け、この領域に他の領域か
ら取り込んだ溶融金属を流すことにより、その浴領域に
おけるドロスの濃化を適切に防止することができる。ま
た特に、これに加えてエアリフトダクト部をメルティン
グポット部に設けることにより、浮遊ドロス量が非常に
少ない新鮮な溶融金属をシンクロール上方の浴領域に流
すことができ、この領域の撹拌と湯の入れ替えを効果的
に行うことができる。

また、エアリフトポンプを使用するため、一般のポン
プのように熱やドロスにより部品が破損するようなおそ
れはほとんどなく、さらに構造も簡単であり、メンテナ
ンスが容易である利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は縦断面図、第２図は平面図、第３図は第１図中
III−III線に沿う断面図である。第４図は本発明の他の
実施例を示す縦断面図である。図において、（１）はポット、（２）はシンクロール、
（５）はメルティングポット部、（６）はワーキングポ
ット部、（８）は気体供給手段、（９）は取入口、（10）は吐出
口、（71）はエアリフトダクト部、（72）はダクト部、
（Ａ）は本発明装置である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊田康寛東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者福島裕一東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭64−28354（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−42932（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下部が開放したエアリフトダクト部と溶融
金属の吐出口とを有し、ポット内に配置される溶融金属
循環用のダクトと、エアリフトダクト部内にエアリフト
ポンプを形成すべく、エアリフトダクト部内下部に気体
を供給するための気体供給手段とからなる溶融金属めっ
き設備における浴撹拌装置。
【請求項２】ダクトの吐出口がシンクロール上方の浴領
域内または該浴領域に面して設けられた特許請求の範囲
（１）記載の溶融金属めっき設備における浴撹拌装置。
【請求項３】エアリフトダクト部がポットのメルティン
グポット部内に設けられ、吐出口がシンクロール上方の
浴領域内または該浴領域に面して設けられた特許請求の
範囲（１）記載の溶融金属めっき設備における浴撹拌装
置。