JPH08239743A - 溶融金属めっき浴からのドロス分離方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属めっき浴から不純物の多いドロスを
分離除去する。 【構成】 フレーム本体１に軸受３を介して回転自在に
支持され、下部が円錐状をなした汲み上げ槽２の下端に
設けた汲み上げ口22をめっき浴中ａに浸漬し、汲み上げ
槽２の回転に伴う槽内めっき浴の遠心力によりめっき浴
を上昇させ、該汲み上げ槽２を形成する円筒状上部での
遠心力によりめっき浴から比重の小さいトップドロスｂ
と比重の大きいボトムドロスｃとを分離し、中間の清浄
なめっき浴ｄのみを、汲み上げ槽２の天井部に所定半径
をもって配設した複数の汲み出し孔19から選択的に汲み
出す。 【効果】 汲み上げ槽そのものを分離装置として効率よ
くめっき浴からドロスを分離できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属めっき鋼板に
用いる溶融亜鉛、溶融アルミニウム、溶融スズ、溶融
銅、溶融ハンダ等の溶融金属の品質を確保するため、遠
心分離によりめっき浴中の溶融金属とドロスとを分離し
て、ドロスを除去するようにした溶融金属めっき浴から
のドロス分離方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、鋼ストリップ（鋼板）の表面
に亜鉛めっきを施す方法の一つとして、一般に、溶融亜
鉛を主成分とするめっき浴中にストリップを連続的にど
ぶづけする、いわゆる溶融亜鉛めっきがある。このめっ
き浴中には、添加剤であるアルミニウムおよびストリッ
プから溶け出した鉄分が含まれるが、これらの成分が金
属間化合物となっていわゆるドロスと呼ばれる微粒子状
不純物を生成する。

【０００３】このドロスは、アルミニウムの含有比率が
高いことから比重が軽く、めっき浴の上部に位置するト
ップドロスと、鉄の含有比率が高いことから比重が重
く、めっき浴の下部に位置するボトムドロスとに大別さ
れ、めっき浴中においては、上部にトップドロス、中間
部に溶融金属、そして下部にボトムドロスが位置する。
めっき浴中のドロス量が増えると、めっきの品質が著し
く損なわれるので、めっき浴中からドロスを除去する必
要があるが、従来このドロスを除去する方法として、特
開昭63−219536号公報に開示の手段が存在する。この従
来技術は、めっき浴を遠心分離装置によって、比重の軽
いトップドロスと、比重の重い溶融亜鉛とに分離し、ト
ップドロスを上部に設けた排出口から排出すると共に、
溶融亜鉛を下部の排出口から排出することによって、ト
ップドロスを除去するものである。この技術ではポンプ
は別に用意され、めっき浴槽から分離機へ配管によって
供給される。

【０００４】他にこのドロスを除去する方法の従来技術
として、本出願人が出願した特願平５−150326号の手段
がある。この技術は、めっき浴を遠心分離装置によっ
て、比重の軽いトップドロスと、比重の重いボトムドロ
スを溶融亜鉛から分離し、トップドロスを上部に設けた
排出口から連続して排出すると共に、溶融亜鉛を中間部
の排出口から連続排出し、ボトムドロスを下部の排出口
から連続排出することによって、トップドロスとボトム
ドロスを除去するものである。この技術でもポンプは別
に用意され、めっき浴槽から分離機へ配管によって供給
される。

【０００５】また他のこのドロスを除去する方法の従来
技術として本出願人が出願した特願平５−150327号の手
段がある。この技術は、めっき浴を遠心分離装置によっ
て比重の重いボトムドロスを溶融亜鉛から分離し、高い
回転数での分離運転中には溶融亜鉛を上部に設けた排出
口から連続排出すると共に、低い回転数での排出運転に
よってボトムドロスを下部の排出口から回分排出するこ
とによって、トップドロスとボトムドロスを除去するも
のである。この技術でもポンプは別に用意され、めっき
浴槽から分離機へ配管によって供給される。

【０００６】このように前記の従来技術はいずれも分離
機単体についての技術であり、めっき浴を分離機に供給
するためには別にポンプを必要としていた。このポンプ
によるめっき浴の搬送はめっき浴の酸化を招くととも
に、配管の保温、分離機の加熱などの設備コスト、運転
コストを高くする要因でもあった。さらに溶融金属用の
ポンプに関しては既にポンプメーカー各社から市販され
ており、鋳造業を中心に広く出回っている。

【０００７】しかしあくまでポンプとして製作され使用
されるものであり、不純物の分離を目的としたものでは
ない。ドロスの分離を同時に行う溶融亜鉛ポンプとして
本出願人が出願した特願平６−62863 号の手段が存在す
る。この技術はターボ型ポンプの羽根車と同軸に遠心分
離槽を設けたものであり、当該遠心分離槽でトップドロ
スを多く含むめっき浴、清浄な溶融亜鉛めっき浴、ボト
ムドロスを多く含むめっき浴の３つに分離し、それぞれ
個別に羽根車で圧送、排出するものである。しかしドロ
スの濃度が低く、そのまま回収するには効率が悪いこ
と、遠心分離槽を大きくできないので高い清浄度のめっ
き浴が得られにくい問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術には、以下に示す問題があった。特開昭63−
219536号公報に示された従来技術、特願平５−150326号
の技術、特願平５−150327号の技術のいずれにも分離機
単体に関するものであり別にポンプを必要とすることか
ら、ポンプと分離機をつなぐ配管とその保温設備をも必
要とした。さらに分離機内部での溶融亜鉛の酸化を防止
するために、不活性雰囲気の維持が必要であり、そのた
めの機構、設備をも必要とした。設備としての付帯装置
を多く持つことで、設備コストだけでなく運転コストも
高くなり、不経済であった。

【０００９】また広く市販されている溶融金属用のポン
プは、ポンプとしての機能だけを追求したものであり、
不純物の除去を兼ねる機能を持ち合わせてはいなかっ
た。さらに、特願平６−62863 号の技術は分離したドロ
スの濃度が低く、そのまま回収するには効率が悪いこ
と、その構造上から遠心分離槽を大きくできないので高
い清浄度のめっき浴が得られにくいことが問題としてあ
った。

【００１０】そこで本発明は、上記した従来技術におけ
る問題点を解消すべく創案されたもので、めっき浴を汲
み上げるポンプ自身に遠心分離の機能を持たせて、めっ
き浴を汲み出しながら、同時に不純物であるドロスの除
去を高い濃縮度で達成することを技術的課題とし、もっ
て品質の良いめっき浴を得ると共に、めっき浴の清浄化
に関する補助装置を排することで、安いコストの簡単な
装置で、ドロスを除去しためっき浴を確実に得ることを
目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、クレーンにより移動可能に
支持されたフレーム本体の下部中央に軸受を介して回転
自在に支持され、下部が下方から上方に拡径する円錐状
をなした汲み上げ槽の下端に設けた汲み上げ口をめっき
浴中に浸漬し、汲み上げ槽の回転に伴う槽内めっき浴の
遠心力によりめっき浴を上昇させ、該汲み上げ槽を形成
する円筒状上部での遠心力によりめっき浴からトップド
ロスとボトムドロスとを分離し、清浄なめっき浴のみ
を、掻き取り板の所定半径上に配設した複数の清浄浴孔
と汲み上げ槽の天井部に所定半径をもって配設した複数
の汲み出し孔から選択的に汲み出すことを特徴とする溶
融金属めっき浴からのドロス分離方法である。

【００１２】請求項２記載の本発明は、汲み出し槽を包
囲する炉体内を不活性あるいは還元性ガス雰囲気とし
て、その外周に配設したヒータで汲み出し槽内のめっき
浴を所定の温度に加熱することを特徴とする請求項１記
載の溶融金属めっき浴からのドロス分離方法である。請
求項３記載の本発明は、汲み上げ槽の内部に同心に円盤
状の掻き取り板をフレーム本体の下部中央に設けた軸受
内を貫通する昇降軸の下端部に取り付け、汲み上げ槽の
回転によるめっき浴の分離中には、掻き取り板を槽内上
端部に位置させ、該掻き取り板の所定半径上に配設した
複数の清浄浴孔から清浄なめっき浴のみを選択的に排出
する一方、めっき浴の分離終了後に、昇降装置により昇
降軸を介して掻き取り板を下降させ、汲み上げ槽内に溜
ったドロスを汲み上げ槽の下端に設けた汲み上げ口から
排出することを特徴とする請求項１または２記載の溶融
金属めっき浴からのドロス分離方法である。

【００１３】請求項４記載の本発明は、ドロスは、めっ
き浴主成分たる溶融金属に対して、比重差を有する軽質
なトップドロスと重質なボトムドロスの双方であること
を特徴とする請求項１、２または３記載の溶融金属めっ
き浴からのドロス分離方法である。請求項５記載の本発
明は、クレーンにより移動可能に支持されたフレーム本
体の下部中央に軸受を介して回転装置により回転自在に
支持され、天井部の所定半径上に複数の汲み出し孔を有
し、下部が下方から上方に拡径する円錐状をなすと共に
上部が円筒状をなし、かつ下端に汲み上げ口を有する汲
み上げ槽と、この汲み上げ槽内にフレーム本体に設けた
昇降装置により前記軸受内を貫通する昇降軸を介して昇
降自在に支持され、所定の半径上に複数の清浄浴孔を有
する掻き取り板と、前記汲み上げ槽を包囲するようにフ
レーム本体の下部に取り付けられ、外周上にヒータを配
設した炉体と、この炉体の内部上方に配設され、炉体外
に清浄めっき浴を取り出す排出管を有するめっき浴樋と
を具備したことを特徴とする溶融金属めっき浴からのド
ロス分離装置である。

【００１４】請求項６記載の本発明は、汲み上げ槽の下
端に設けた汲み上げ口近傍の槽内側に複数の羽根を配設
したことを特徴とする請求項５記載の溶融金属めっき浴
からのドロス分離装置である。

【００１５】

【作用】本発明はめっき浴中の溶融金属とトップドロ
ス、ボトムドロスとを分離除去する機能と、めっき浴を
汲み上げるポンプとしての機能をあわせ持つ機構を備え
た装置であること、回転する汲み上げ槽とドロス掻き取
り器およびその各駆動部、溶融亜鉛樋および配管、ポン
プを加熱する炉体、装置全体を動かす駆動部からなるこ
と、当該めっき浴が遠心力で汲み上げ槽上部へ昇ってゆ
く力で汲み上げを行うこと、回転する汲み上げ槽が汲み
上げと同時に遠心分離機として機能することで不純物を
分離し、清浄な亜鉛を選択的に汲み上げること、ポンプ
停止後、汲み上げ槽に溜ったドロスをドロス掻き取り器
で汲み上げ槽外に排出すること、にある。

【００１６】ポンプ下端から高速回転している汲み上げ
槽にめっき浴が吸引されると、めっき浴も汲み上げ槽内
で加速されて高速で回転し、その遠心力の作用により、
めっき浴中の溶融金属とドロスとが、その比重差によっ
て分離する。そして、清浄なめっき浴と、浮遊物（トッ
プドロス）、沈澱物（ボトムドロス）に分離し、清浄な
めっき浴は汲み上げ槽上部から排出されてポンプ外へ搬
送される。トップドロスとボトムドロスは汲み上げ槽内
に貯溜され、バッチ的にポンプを止めてドロス掻き取り
器で排出される。これにより別に不純物分離の手段を講
じることなく、ポンプ単体でめっき浴の汲み出し、搬送
と同時に不純物の遠心分離を行うことができるようにな
る。

【００１７】

【実施例】以下、実施例として鋼板用の溶融亜鉛めっき
浴に使用する場合の本発明装置について説明する。図１
に示すように、汲み上げ槽２は、上部が円筒状で下部が
下狭まりの円錐状に形成されており、下端部には汲み上
げ口22を設けてある。また汲み上げ槽２の上端には支持
軸17が垂直に固定してあり、この支持軸17がフレーム本
体１の下部中央部に配設した軸受３を介して汲み上げ槽
２と一体的に軸中心に回転自在に支持されている。

【００１８】支持軸17の上端部には、大プーリ４ａが固
定されている一方、フレーム本体１に配設したモータ６
に取り付けた小プーリ４ｂにはベルト５が掛け渡されて
いる。また支持軸17は上下方向に中空になっており、こ
の中空部に昇降軸18が上下方向に貫通している。昇降軸
18の下端部には、汲み上げ槽２に同軸に円盤状の掻き取
り板11が固定されていると共に、上端部には軸受13が取
り付けてある。昇降軸18の上端部に取り付けた軸受13
は、フレーム本体１に固定したブラケット１ａに支持さ
れた直動型エヤシリンダ14に連結してある。

【００１９】汲み上げ槽２の天井板２ａには、その外周
近傍に汲み出し孔19が同一半径上にたとえば８個配設し
てある一方、掻き取り板11にも同じ半径上に８個の清浄
浴孔20が配設してある。フレーム本体１の下方には、汲
み上げ槽２を包囲するように炉体９がフレーム本体１と
一体的に固定されており、炉体９の周囲にはヒータ10が
配設してある。また炉体９の上端部内側には、汲み上げ
槽２の上部を囲むようにしてめっき浴樋７が配設してあ
り、このめっき浴樋７に排出管８が取り付けてある。

【００２０】炉体９の下端には、シール板24が設けてあ
り、シール板24の中央部に設けた開口21から汲み出し槽
２の円錐状下端部が下方に突き出している。装置全体
は、ワイヤ15によって図示を省略したクレーンによって
めっき浴ａの上方に吊り上げられ、移動できるようにな
っている。次に本発明装置の作用について説明する。

【００２１】まずワイヤ15を介して支持された装置をク
レーンの操作によって汲み出し槽２の下端部をめっき浴
ａ中に浸漬する。このとき掻き取り板11は、予め汲み上
げ槽２内の上端に移動させてある。モータ６を回転し、
小プーリ４ｂ、ベルト５を介して大プーリ４ａを回転さ
せ、これによって軸受３に支持された汲み上げ槽２を支
持軸17を中心に高速で回転する。

【００２２】汲み上げ槽２の下端部はめっき浴ａに浸漬
されており、汲み上げ槽２の回転につれて回転する槽内
側のめっき浴ａは、遠心力により汲み上げ槽２の円錐部
から円筒部へと下端から上端へ昇って行くことになる。
この時、汲み上げ槽２の下端内側に図２に複数の羽根23
を設けると汲み上げ口22からの汲み上げ効率を向上させ
ることができる。

【００２３】汲み上げ槽２内を上昇する時の遠心力によ
りめっき浴中に存在するアルミニウム含有率が高く比重
の軽いトップドロスｂは内側に、また鉄の含有率が高く
比重の重いボトムドロスｃが外側に分離される。このよ
うな遠心力による分離作用によってきれいになった中間
部の清浄なめっき浴ｄは、まず掻き取り板11に設けた８
個の清浄浴孔20を通過し、さらに汲み上げ槽２の天井板
２ａに設けた８個の汲み出し孔19を経由してめっき浴樋
７へ流れ出した後、排出管８により図示省略した配管を
経由して循環される。

【００２４】炉体９の内部は窒素ガスに置換してあり、
汲み上げ槽２内およびめっき浴樋内のめっき浴が酸化さ
れるのを防ぐ一方、炉体９内は、その外周に配設したヒ
ータ10によって約 500℃に加熱されている。前述のよう
な汲み上げ槽２内での比重の軽いトップドロスｂ、比重
の重いボトムドロスｃおよび清浄なめっき浴ｄの分離作
業によって汲み上げ槽２内はドロスが一杯になったら、
図３に示すように装置全体をワイヤ15を介してクレーン
で持ち上げて、汲み上げ槽２の下にドロス受け16を置
く。次にモータ６を停止して、汲み上げ槽２の回転を止
めた後、直動型エアシリンダ14を用いて掻き取り板11を
下方に押し下げることにより、汲み上げ槽２内に溜まっ
たドロスをドロス受け16に排出する。

【００２５】この装置を使用して、あらかじめドロス量
測定装置によりドロス量を測定した溶融亜鉛浴（トップ
ドロス約 0.4wt％、ボトムドロス約 0.2wt％）の汲み出
しを行ったドロス分離の結果を表１に示す。なお、この
ときの運転条件は毎分 850回転、揚程 0.7ｍでの吐出量
が毎分14リットルであった。

【００２６】

【表１】

【００２７】トップドロスはアルミニウムと鉄が主成分
の不純物、ボトムドロスは鉄と亜鉛が主成分の不純物で
あることから、参考までにアルミニウムと鉄の濃度を示
してある。このことから本発明の装置によれば、溶融亜
鉛めっき浴から不純物を除去する機能を有したポンプ自
身により効率よくドロスを分離することができることが
確認できた。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、上記した構成となっており、
以下に示す効果を奏する。 (1) 不純物で汚れた溶融亜鉛めっき浴を、清浄な溶融亜
鉛めっき浴と浮遊物（トップドロス）、沈澱物（ボトム
ドロス）に分離し、清浄な溶融亜鉛めっき浴のみを汲み
上げて搬送し、トップドロスとボトムドロスをまとめて
分離・回収できるようになる。

【００２９】(2) 不純物分離の手段を別に設置した装置
で講じることなく、ポンプ単体でめっき浴の汲み出し、
搬送と同時に不純物の遠心分離を行うことができるよう
になる。 (3) 清浄な溶融亜鉛めっき浴を得ると共に、無駄のない
ドロス除去を達成できる。

【００３０】(4) 清浄な溶融亜鉛めっき浴が得られるこ
とから、より品質の高いめっき鋼板が得られるようにな
る。 (5) 清浄な溶融亜鉛めっき浴が得られることから、めっ
き浴中の浴中機器の寿命の延長が可能になる。 (6) 従来、人力によって行っていた、柄均等による、溶
融亜鉛めっき浴の不純物除去作業をなくすことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施例を示す断面正面の模式図で
ある。

【図２】汲み上げ槽下端部の構造を示す説明図である。

【図３】本発明装置のドロス排出状態を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ フレーム本体 ２ 汲み上げ槽 ３ 軸受 ４ プーリ ５ ベルト ６ モータ ７ めっき浴樋 ８ 排出管 ９ 炉体 10 ヒータ 11 掻き取り板 12 軸 13 軸受 14 直動型エアシリンダ 15 ワイヤ 16 ドロス受け 17 支持軸 18 昇降軸 19 汲み出し孔 20 清浄浴孔 21 開口 22 汲み上げ口 23 羽根 24 シール板 ａ めっき浴 ｂ トップドロス ｃ ボトムドロス ｄ 清浄なめっき浴

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クレーンにより移動可能に支持されたフ
   レーム本体の下部中央に軸受を介して回転自在に支持さ
   れ、下部が下方から上方に拡径する円錐状をなした汲み
   上げ槽の下端に設けた汲み上げ口をめっき浴中に浸漬
   し、汲み上げ槽の回転に伴う槽内めっき浴の遠心力によ
   りめっき浴を上昇させ、該汲み上げ槽を形成する円筒状
   上部での遠心力によりめっき浴からトップドロスとボト
   ムドロスとを分離し、清浄なめっき浴のみを、掻き取り
   板の所定半径上に配設した複数の清浄浴孔と汲み上げ槽
   の天井部に所定半径をもって配設した複数の汲み出し孔
   から選択的に汲み出すことを特徴とする溶融金属めっき
   浴からのドロス分離方法。
2. 【請求項２】 汲み出し槽を包囲する炉体内を不活性あ
   るいは還元性ガス雰囲気として、その外周に配設したヒ
   ータで汲み出し槽内のめっき浴を所定の温度に加熱する
   ことを特徴とする請求項１記載の溶融金属めっき浴から
   のドロス分離方法。
3. 【請求項３】 汲み上げ槽の内部に同心に円盤状の掻き
   取り板をフレーム本体の下部中央に設けた軸受内を貫通
   する昇降軸の下端部に取り付け、汲み上げ槽の回転によ
   るめっき浴の分離中には、掻き取り板を槽内上端部に位
   置させ、該掻き取り板の所定半径上に配設した複数の清
   浄浴孔から清浄なめっき浴のみを選択的に排出する一
   方、めっき浴の分離終了後に、昇降装置により昇降軸を
   介して掻き取り板を下降させ、汲み上げ槽内に溜ったド
   ロスを汲み上げ槽の下端に設けた汲み上げ口から排出す
   ることを特徴とする請求項１または２記載の溶融金属め
   っき浴からのドロス分離方法。
4. 【請求項４】 ドロスは、めっき浴主成分たる溶融金属
   に対して、比重差を有する軽質なトップドロスと重質な
   ボトムドロスの双方であることを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の溶融金属めっき浴からのドロス分離方
   法。
5. 【請求項５】 クレーンにより移動可能に支持されたフ
   レーム本体の下部中央に軸受を介して回転装置により回
   転自在に支持され、天井部の所定半径上に複数の汲み出
   し孔を有し、下部が下方から上方に拡径する円錐状をな
   すと共に上部が円筒状をなし、かつ下端に汲み上げ口を
   有する汲み上げ槽と、この汲み上げ槽内にフレーム本体
   に設けた昇降装置により前記軸受内を貫通する昇降軸を
   介して昇降自在に支持され、所定の半径上に複数の清浄
   浴孔を有する掻き取り板と、前記汲み上げ槽を包囲する
   ようにフレーム本体の下部に取り付けられ、外周上にヒ
   ータを配設した炉体と、この炉体の内部上方に配設さ
   れ、炉体外に清浄めっき浴を取り出す排出管を有するめ
   っき浴樋とを具備したことを特徴とする溶融金属めっき
   浴からのドロス分離装置。
6. 【請求項６】 汲み上げ槽の下端に設けた汲み上げ口近
   傍の槽内側に複数の羽根を配設したことを特徴とする請
   求項５記載の溶融金属めっき浴からのドロス分離装置。