JP3906423B2 - 溶融亜鉛めっき炉 - Google Patents
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Description
本発明は、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽を設置し、めっき槽の側周囲を囲む燃焼室を形成し、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する溶融亜鉛めっき炉に関する。
溶融亜鉛めっき炉は、溶融亜鉛めっき処理対象物をめっき槽に貯留されている溶融亜鉛に浸漬して、めっき処理を施すもので、次のような溶融亜鉛めっき炉が知られている。
内壁と外壁とよりなる２重壁構造の溶融亜鉛めっき浴槽であって、外壁に間隔をおいて取り付けられたバーナーによって内壁を加熱し、これによって内壁の内側のめっき槽内に蓄えられた亜鉛を溶融状態に保つ溶融亜鉛めっき炉が提案されている。さらに、前記バーナーの中間に対向する内壁の部分の内側で、溶融亜鉛中に投込ヒーターを挿入する溶融亜鉛めっき炉も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽を設置し、めっき槽の側周囲を囲む燃焼室を形成し、溶融亜鉛めっき炉の両側の短壁部の一端部付近に１基ずつのバーナーを設け、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する溶融亜鉛めっき炉が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽を設置し、めっき槽の側周囲を囲む燃焼室を形成し、燃焼室は図６に示すように長壁部１の中央部に設けた隔壁部材２７により図の左右に２分割され、それぞれ対称的に別々の燃焼室５を形成し、両短壁部２に２基ずつのバーナー２６を設けて構成される溶融亜鉛めっき炉が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
また、前記長壁部の中央部に設けた隔壁部と異なり、上下方向に並設されたバーナーそれぞれに対応する個別の燃焼室を形成するために、燃焼室を上下方向に２分するように隔壁部を設けて構成される溶融亜鉛めっき炉が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
しかしながら、内壁と外壁とよりなる２重壁構造の溶融亜鉛めっき浴槽であって、外壁に間隔をおいて取り付けられたバーナーのみによって内壁を加熱する溶融亜鉛めっき炉では、内壁の内側の温度が隣り合うバーナーの中間において低下し、この低温位置で亜鉛の付着量が少なくなるといった問題があった。さらに、このめっき槽の加熱方法では、炉内温度が高くなり、めっき槽の寿命が短くなるうえ、バーナーの本数が多く必要となるなど、燃焼機器の数の増大によりコストがかかるといった問題もあった。
また、前記バーナーの中間に対向する内壁の部分の内側で、溶融亜鉛中に投込ヒーターを挿入する溶融亜鉛めっき炉の場合でも、バーナーの本数が多いために、投込ヒーターが多く必要となり、コストがかかるといった問題があった。
また、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽を設置し、めっき槽の側周囲を囲む燃焼室を形成し、溶融亜鉛めっき炉の両側の短壁部の一端部付近に１基ずつのバーナーを設け、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する溶融亜鉛めっき炉では、燃焼ガスの旋回方向において、バーナーから離れた位置ほど温度が低くなり、めっき槽の長手方向での温度分布が大きいという問題があった。この傾向は、めっき槽の大きさが長手方向に大きくなるにつれて顕著となった。
長手方向に大きい大型のめっき槽では、図６に示すように、長壁部１の中央部に設けた隔壁部材２７により燃焼室５を図の左右に２分割し、両短壁部２に２基ずつのバーナー２６を設けて構成される溶融亜鉛めっき炉が用いられ、燃焼室５を図の左右に２分割するために用いる隔壁部材２７は、熱によるめっき槽３の膨張を押える機能もあり、一般に耐火レンガで造られている。図６および図７に示すように、めっき槽３を支持する隔壁部材２７が燃焼室５を通過する燃焼ガスを遮断してしまうために、めっき槽３が長手方向に大きい大型の溶融亜鉛めっき炉では、一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する方法が使用できなかった。さらに、めっき槽３を支持する隔壁部材２７はめっき槽３の長手側の両側面を炉壁に対して支持するため、炉体ケース８を強度的に強くする必要があった。
また、上下方向に並設されたバーナーそれぞれに対応する個別の燃焼室を形成するために、燃焼室を上下方向に２分するように隔壁部を設けた溶融亜鉛めっき炉では、隔壁部とめっき槽の接している面積が広いため、めっき槽に熱が均一に伝わり難いという問題があった。さらに、隔壁部は一般に耐火レンガで造られるが、めっき槽の取替え時に取り壊し、めっき槽取替え後、再度隔壁部を造り直さなければならなかった。
前述の問題を有利に解決するために、本発明の溶融亜鉛めっき炉は、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽３を設置し、めっき槽３の側周囲を囲む燃焼室５を形成し、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽３を加熱する溶融亜鉛めっき炉において、溶融亜鉛めっき炉の一方の短壁部２の一端部付近と、前記短壁部２の一端部付近と対角に位置するもう一方の短壁部２の一端部付近に対向方向に高速バーナー６ａ，６ｂが設けられ、めっき槽３の長手方向における燃焼室５の中間位置にノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂが設置されている。
前記ノズルの先端付近を曲げたバーナー７ａ，７ｂのノズル１５は、先端付近をバーナーを構成する管の中心軸に対して０°より大きく９０°以下の範囲、好ましくは４５°で曲げられ、外径の異なる２つの管により構成されており、ノズル１５を冷却するために、燃焼ガスが通過する外径の小さい管１６と外径の大きい管１７の間に、冷却用エアーが送られている。
また、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽３を設置し、めっき槽３の側周囲を囲む燃焼室５を形成し、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽３を加熱する溶融亜鉛めっき炉において、溶融亜鉛めっき炉の一方の短壁部２の一端部付近と、前記短壁部２の一端部付近と対角に位置するもう一方の短壁部２の一端部付近に対向方向に高速バーナー６ａ，６ｂが設けられ、めっき槽３の長手方向における燃焼室５の中間位置にノズルの 先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂが設けられており、溶融亜鉛めっき炉の外側に炉壁から間隔を空けて設けられた力受け部材１８に固定される鋼管状の固定部１９と、固定部１９と六角ボルト２０で接合し、炉体ケース８と炉体ケースの断熱材９で構成される炉壁を貫いて、一方の端部がめっき槽３の側周面と接するように設置される鋼管状の支持部２１で構成され、支持部２１のめっき槽３の側周面と接する部分を断熱材２４としためっき槽押え装置により、めっき槽３の長手側の両側面が力受け部材１８で支持されている。
本発明の溶融亜鉛めっき炉によれば、溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽を設置し、めっき槽の側周囲を囲む燃焼室を形成し、溶融亜鉛めっき炉の両側の短壁部の一端部付近に１基ずつのバーナーが設け、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する溶融亜鉛めっき炉において、めっき槽の長手方向における燃焼室の中間位置にノズルの先端付近を曲げた高速バーナーを設けることで、長手方向に大きい大型の溶融亜鉛めっき炉においても、亜鉛の温度分布が均一になるようにめっき槽を加熱することができる。また、めっき槽に対し対流伝熱加熱であるため、炉内温度が低くなり、めっき槽の寿命が長くなる。
さらに、本発明の溶融亜鉛めっき炉によれば、めっき槽の膨張を押えるための部材に、めっき槽押え装置を用いることで、燃焼室を通る燃焼ガスを遮断することがないため、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽を加熱する方法を長手方向に大きい大型の溶融亜鉛めっき炉で使用することができる。また、めっき槽押え装置とめっき槽の側周面の接している面積が小さいため、めっき槽に熱が均一に伝わるようになり、さらに、めっき槽の取替え時の取り外しおよび取り付けが容易である。
図１は、本発明の実施の形態に係る溶融亜鉛めっき炉の水平断面図である。溶融亜鉛めっき炉は、長壁部１と短壁部２とにより矩形状に形成された溶融亜鉛めっき炉の炉壁内に設置される溶融亜鉛４を貯留するめっき槽３と、溶融亜鉛めっき炉の内周面とめっき槽３の外周面とにより、めっき槽３の側周囲を囲む燃焼室５と、炉壁の一方の短壁部２の一端部付近と、前記短壁部２の一端部付近と対角に位置するもう一方の短壁部２の一端部付近に対向方向に設置された高速バーナー６ａ，６ｂと、めっき槽３の長手方向における燃焼室５の中間位置にノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂを備えて構成されている。本発明の実施例として、ノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂの先端付近をバーナーを構成する管の中心軸に対して４５°曲げた場合を挙げて、本発明の説明を行う。
炉体ケース８と炉体ケースの断熱材９で構成されている炉壁の内部に設置される溶融亜鉛４を貯留するめっき槽３は、細長状であり、長手方向の両端部が円弧状に形成されている。
短壁部２に設置された高速バーナー６ａ，６ｂは、燃焼用エアー供給口１１と燃焼用ガス供給口１０を持ち、供給される燃焼用ガスを燃焼させた燃焼ガスを燃焼室５に対して、その長手方向に噴出するように炎口を燃焼室内に臨ませた状態で設置される。ノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａ，７ｂは、図１に示すように、長壁部１に対して４５°傾けて設置される。
一方の短壁部２に設置された高速バーナー６ａによる燃焼ガスは、一方の長手方向の燃焼室５を通り、燃焼室５の長手方向の中間位置でノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａの燃焼ガスと混合した後、もう一方の長手方向の燃焼室５に移動し、短壁部２に設けた高速バーナー６ｂの燃焼ガスと混合し、長手方向の燃焼室５を通り、燃焼室５の長手方向の中間位置でノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ｂの燃焼ガスと混合して、燃焼室内を一方向に旋回し、めっき槽３を加熱する。
なお、短壁部２に設置される高速バーナー６ａ，６ｂおよびノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａ，７ｂは溶融亜鉛めっき炉の規模に応じて、燃焼室５の上下方向に複数個併設してもかまわない。
図２は、ノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナーの平面図である。図２に示すように、ノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａ，７ｂは燃焼用エアー供給口１３と燃焼用ガス供給口１２と冷却用エアー供給口１４を持ち、ノズル１５の先端付近がバーナーを構成する管の中心軸に対して４５°曲げられている。供給される燃焼用ガスを燃焼させた燃焼ガスはノズル１５の曲げ部に当たって方向転換され、ノズル先端から放出される。
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。ノズルの先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａ，７ｂのノズル部分は、常に燃焼ガス中にあるため、ノズル１５は外径の異なる耐熱性の鋼管部材、例えばステンレス製の鋼管により構成されており、燃焼ガスが通過する外径の小さい管１６と外径の大きい管１７の間に、冷却用エアーを送りノズルを冷却している。
めっき槽押え装置を設置した溶融亜鉛めっき炉の水平断面図を図４、図４のＢ−Ｂ断面図を図５に示す。めっき槽押え装置は、溶融亜鉛めっき炉の外側に炉壁から間隔を空けて設けられた力受け部材１８に固定される固定部１９と、固定部１９と六角ボルト２０で接合し、炉体ケース８と炉体ケースの断熱材９で構成される炉壁を貫いて、一方の端部がめっき槽３の側周面と接するように設置される支持部２１で構成され、めっき槽３の長手側の両側壁を力受け部材１８で支持している。
溶融亜鉛めっき炉の外側に炉壁から間隔を空けて設けられた力受け部材１８は、下端部をアンカーボルトで基礎２２に固定され、上端部は力受け部材の支え材２３により固定されている。めっき槽押え装置の固定部１９は、一方の端部を力受け部材１８にボルト接合により固定され、もう一方の端部を支持部２１と六角ボルト２０で接合している。めっき槽の側周面と接するように設置されている支持部２１の端部は、支持部２１が燃焼ガスによって高温になり、支持部２１によりめっき槽３に局部加熱しないようにするために、支持部２１のめっき槽側周面と接する部分は断熱材２４で構成されている。
めっき槽押え装置の固定部１９は、例えば配管用炭素鋼鋼管あるいは一般構造用炭素鋼鋼管などの鋼管部材で形成され、支持部２１は常に燃焼ガス中にあるため、耐熱性の鋼管部材、例えばステンレス製の鋼管により形成される。支持部２１の鋼管径は、固定部１９の鋼管径よりも小さいものが用いられ、支持部２１と固定部１９の接合は、支持部２１の一部を固定部１９の鋼管内に挿入させて、めっき槽押え装置の長さを調整して、六角ボルト２０で接合する。また、この六角ボルト２０により、支持部２１の水平度を調整することができる。
なお、めっき槽押え装置は、図５では上下方向に２つ取付いた状態で書かれているが、高速バーナーの取付位置２５の高さと異なる高さであれば、めっき槽３の深さに応じて取付個数を変更してもかまわない。また、図４に示すようなノズル先端付近を４５°曲げた高速バーナー７ａ，７ｂを燃焼室５の長手方向の中間位置に設置しない中型および小型の溶融亜鉛めっき炉においても、めっき槽押え装置を使用することは可能である。
１ 長壁部
２ 短壁部
３ めっき槽
４ 溶融亜鉛
５ 燃焼室
６ａ 高速バーナー
６ｂ 高速バーナー
７ａ ノズル先端付近を曲げた高速バーナー
７ｂ ノズル先端付近を曲げた高速バーナー
８ 炉体ケース
９ 炉体ケースの断熱材
１０ 燃焼用ガス供給口
１１ 燃焼用エアー供給口
１２ 燃焼用ガス供給口
１３ 燃焼用エアー供給口
１４ 冷却用エアー供給口
１５ ノズル
１６ 外径の小さい管
１７ 外径の大きい管
１８ 力受け部材
１９ 固定部
２０ 六角ボルト
２１ 支持部
２２ 基礎
２３ 力受け部材の支え材
２４ 断熱材
２５ バーナー取付位置
２６ バーナー
２７ 隔壁部材
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Claims (3)
- 溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽３を設置し、めっき槽３の側周囲を囲む燃焼室５を形成し、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽３を加熱する溶融亜鉛めっき炉において、溶融亜鉛めっき炉の一方の短壁部２の一端部付近と、前記短壁部２の一端部付近と対角に位置するもう一方の短壁部２の一端部付近に対向方向に高速バーナー６ａ，６ｂが設けられ、めっき槽３の長手方向における燃焼室５の中間位置にノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂが設けられていることを特徴とする溶融亜鉛めっき炉。
- 請求項１記載のノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂのノズル１５は、先端付近をバーナーを構成する管の中心軸に対して０°より大きく９０°以下の範囲で曲げられ、外径の異なる２つの管により構成されており、燃焼ガスが通過する外径の小さい管１６と外径の大きい管１７の間に、冷却用エアーが送られることを特徴とする請求項１記載の溶融亜鉛めっき炉に用いるノズルの先端付近を曲げた高速バーナー装置。
- 溶融亜鉛めっき炉の内部にめっき槽３を設置し、めっき槽３の側周囲を囲む燃焼室５を形成し、燃焼室内を一方向に旋回する燃焼ガスによりめっき槽３を加熱する溶融亜鉛めっき炉において、溶融亜鉛めっき炉の一方の短壁部２の一端部付近と、前記短壁部２の一端部付近と対角に位置するもう一方の短壁部２の一端部付近に対向方向に高速バーナー６ａ，６ｂが設けられ、めっき槽３の長手方向における燃焼室５の中間位置にノズルの先端付近を曲げた高速バーナー７ａ，７ｂが設けられており、
溶融亜鉛めっき炉の外側に炉壁から間隔を空けて設けられた力受け部材１８に固定される鋼管状の固定部１９と、固定部１９と六角ボルト２０で接合し、炉体ケース８と炉体ケースの断熱材９で構成される炉壁を貫いて、一方の端部がめっき槽３の側周面と接するように設置される鋼管状の支持部２１で構成され、支持部２１のめっき槽３の側周面と接する部分を断熱材２４としためっき槽押え装置により、めっき槽３の長手側の両側面が力受け部材１８で支持されていることを特徴とする溶融亜鉛めっき炉。
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