(57)【要約】【課題】  耐用期間が長くかつ容易に作製し得る溶融金属用ポンプ、及び当該溶融金属用ポンプを用いる溶融めっき鋼帯の製造方法を提供する。【解決手段】  配管２と当該配管２内に配置されるインペラー１と、配管２の内周面の少なくとも一部を構成するカセット３とを備える溶融金属用ポンプ１００であって、カセット３は、回転されるインペラー１の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある内周面Ｓを少なくとも含み、インペラー１、その軸８のうち少なくとも溶融金属１０と接触する部分、及びカセット３はセラミックにより形成されている、溶融金属用ポンプ１００とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と該配管内に配置されるインペラーと、前記配管の内周面の少なくとも一部を構成するカセットとを備える溶融金属用ポンプであって、
前記カセットは、回転される前記インペラーの、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある前記内周面Ｓを少なくとも含み、
前記インペラー、その軸のうち少なくとも溶融金属と接触する部分、及び前記カセットはセラミックにより形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ。
【請求項２】
前記流れ方向の、前記カセットの長さが、前記内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項３】
配管と該配管内に配置されるインペラーと、前記配管の内周面の少なくとも一部を構成するカセットとを備える溶融金属用ポンプであって、
前記カセットは、回転される前記インペラーの、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある前記内周面Ｓを少なくとも含み、
前記インペラーと、その軸のうち少なくとも溶融金属と接触する部分とはセラミックにより形成され、
前記カセットは、少なくとも前記内周面Ｓに対応する部位がＣｏ−Ｃｒ系合金により形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ。
【請求項４】
前記Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成される部位の厚みが０．１ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項５】
前記流れ方向の、前記Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成される部位の長さが、前記内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であることを特徴とする、請求項３又は４に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項６】
前記セラミックが、ＳｉＮ系、ＳｉＣ系、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項７】
前記カセットの厚みが、５〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項８】
前記カセットが、取外し可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶融金属用ポンプ。
【請求項９】
スナウト内部のめっき浴面近傍に存在するめっき品質阻害物質を請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶融金属用ポンプを用いて除去する工程、を有することを特徴とする、溶融めっき鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属を移送する際に使用される溶融金属用ポンプ、及び当該溶融金属用ポンプを用いる溶融めっき鋼帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車体等に使用される溶融めっき鋼帯を製造する際には、通常、スナウトを介して、連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯を溶融亜鉛等のめっき金属が保持されためっき浴中に浸漬する。めっき浴中に浸漬された鋼帯は、引き続き、浴中に設置されたシンクロールにより上方に方向転換され、その後、めっき浴面直上に設置されたガスワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整されて、溶融めっき鋼帯が製造される。このようにして溶融めっき鋼帯を製造する際には、スナウト内のめっき浴面近傍に、浮遊物やドロスと呼ばれるＺｎ−Ａｌ系合金やＺｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金等が徐々に蓄積される。これらの浮遊物やドロスは、めっき品質を低下させる一因となるため（以下においてこれらの物質を「めっき品質阻害物質」と記述することがある。）、溶融めっき鋼帯の製造時には、溶融金属用ポンプを用いて、スナウト外へと排出するのが一般的である。このほか、溶融金属用ポンプは、めっき鋼板の品種替えのためにめっき浴を交換する場合等にも利用されている。なお、めっき品質阻害物質をスナウト外へと排出するために使用される溶融金属用ポンプは、「スナウトポンプ」と呼ばれることがある。
【０００３】
めっき品質阻害物質を排出する場合やめっき浴を交換する場合等に使用される溶融金属用ポンプは、通常、少なくとも一部が溶融金属浴に浸漬された状態で使用されるため、その主要部（特にポンプが溶融金属と接触する部分）は、ステンレス鋼により形成される場合が多い。中でもＳＵＳ３１６系のステンレス鋼材料は、溶融亜鉛環境での耐食性が比較的良好であるため、溶融金属用ポンプに代表される溶融亜鉛系めっきの浴中機器等の材料として好適に用いられている。しかし、インペラーを備える溶融金属用ポンプをＳＵＳ３１６系のステンレス鋼材料（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）で製造すると、インペラー自身が腐食されやすく、さらに、インペラーの回転により溶融金属の激しい流れが生じるため、インペラーの周囲に位置する配管や当該配管の排出口周辺が腐食されやすい。特に、インペラー及びインペラーの周囲に位置する配管が腐食された溶融金属用ポンプは、めっき品質阻害物質やめっき浴の排出能が低下し、ポンプ部品又はポンプ全体を交換する必要が生じるため、これらの部位の耐食性を向上させることで、耐用期間の長い溶融金属用ポンプとすることが求められている。
【０００４】
優れた耐食性を有する溶融金属用ポンプに関する技術は、これまでにいくつか開示されている。例えば、インペラーを備える溶融金属用ポンプに関する技術として、特許文献１には、溶融金属用ポンプを構成する母材の表面に窒化処理層を形成させた後、さらにＣｒＮ、ＴｉＮ等のセラミック層を形成させた溶融金属用ポンプ部品に関する技術が開示されている。また、特許文献２には、溶融めっき浴との接触部分にＷＣ−１２Ｃｏ系金属、Ｍｏ系金属、あるいはＡｌ２Ｏ３系セラミック等の非鉄系材料を被覆した溶融めっき浴用ポンプに関する技術が開示されている。さらに、インペラーを備えない溶融金属用ポンプに関する技術として、特許文献３には、配管全体をセラミックにより形成させる溶融金属用ガスリフトポンプに関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１５３０６３号公報
【特許文献２】実開平０５−５８５０号公報
【特許文献３】特開平１０−２７７７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術では、狭い配管の内部に表面処理を施す必要があるが、このような表面処理は技術的に必ずしも容易ではないという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術では、被覆層を設けることにより耐食性は向上するものの、実用的に満足し得る期間に亘って当該被覆層が優れた耐食性を維持することは困難であるという問題があった。さらに、特許文献３に開示されている技術では、複雑な構造を有する配管全体をセラミックにより形成することは、技術的に必ずしも容易ではない等の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、耐用期間が長くかつ容易に作製し得る溶融金属用ポンプ、及び当該溶融金属用ポンプを用いる溶融めっき鋼帯の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ＳＵＳ３１６により形成したスナウトポンプについて、ポンプのどの部分が最も腐食するかを調査した。この調査の結果、インペラー及び配管をともにＳＵＳ３１６により形成すると、インペラーが最も腐食することが判明した。次に、インペラーをＳｉＮ系のセラミックにより形成する一方で、配管をＳＵＳ３１６により形成したところ、インペラー自体の腐食は抑制されたものの、インペラーの周囲に位置する配管が最も腐食することが判明した。インペラーの周囲に位置する配管が腐食すると、インペラーと配管との隙間が大きくなり、ポンプの吸引力が低下する。すなわち、インペラーの周囲に位置する配管が腐食すると、他の部分の腐食損傷が軽微であっても、ポンプの性能が低下しポンプの交換が必要になるという問題が生じるため、インペラーのみをセラミックにより形成させるだけでは不十分であるということが判明した。さらに、インペラーをセラミックにより形成するとともに、インペラーの周囲に位置する配管の内周面側（溶融金属と接触する側）に、溶融金属に対して優れた耐食性を有する物質により形成した円筒状のカセットを嵌め込んだポンプを用いたところ、インペラー自身及びインペラーの周囲に位置する配管の腐食が大幅に抑制され、ポンプの耐用期間が大幅に長くなることを知見した。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００９】
第１の本発明は、配管（２）と当該配管（２）内に配置されるインペラー（１）と、配管（２）の内周面の少なくとも一部を構成するカセット（３）とを備える溶融金属用ポンプ（１００）であって、カセット（３）は、回転されるインペラー（１）の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある内周面Ｓを少なくとも含み、インペラー（１）、その軸（８）のうち少なくとも溶融金属（１０）と接触する部分、及びカセット（３）はセラミックにより形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ（１００）により、上記課題を解決する。
【００１０】
上記第１の本発明において、溶融金属流れ方向の、カセット（３）の長さが、内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であることが好ましい。
【００１１】
第２の本発明は、配管（２）と当該配管（２）内に配置されるインペラー（１）と、配管（２）の内周面の少なくとも一部を構成するカセット（３’）とを備える溶融金属用ポンプであって、カセット（３’）は、回転されるインペラー（１）の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある内周面Ｓを少なくとも含み、インペラー（１）と、その軸（８）のうち少なくとも溶融金属（１０）と接触する部分とはセラミックにより形成され、カセット（３’）は、少なくとも内周面Ｓに対応する部位がＣｏ−Ｃｒ系合金により形成されていることを特徴とする、溶融金属用ポンプ（２００）により、上記課題を解決する。
ここに、「内周面Ｓに対応する部位」とは、回転されるインペラー（１）の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある、カセット（３’）の内周面を意味している。
【００１２】
上記第２の本発明において、Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成される部位（３ａ、３ａ）の厚みが０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
また、上記第２の本発明において、溶融金属流れ方向の、Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成される部位（３ａ、３ａ）の長さが、内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であることが好ましい。
【００１４】
さらに、上記第１の本発明及び上記第２の本発明において、セラミックは、ＳｉＮ系、ＳｉＣ系、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックであることが好ましい。
【００１５】
加えて、上記第１の本発明及び上記第２の本発明において、カセット（３、３’）の厚みが、５〜２０ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
さらに、また、上記第１の本発明及び上記第２の本発明において、カセット（３、３’）が、取外し可能であることが好ましい。
【００１７】
第３の本発明は、スナウト（２０）内部のめっき浴面近傍に存在するめっき品質阻害物質を上記第１の本発明又は上記第２の本発明の溶融金属用ポンプ（１００、２００）を用いて除去する工程、を有することを特徴とする、溶融めっき鋼帯の製造方法により、上記課題を解決する。
ここに、めっき浴面の近傍とは、めっき浴面から２０ｍｍ程度の深さまでの領域を指している。また、めっき品質阻害物質とは、めっき浴面近傍に存在する浮遊物、及びドロスと呼ばれるＺｎ−Ａｌ系合金やＺｎ−Ｆｅ−Ａｌ合金等（めっき浴が亜鉛めっき浴の場合）を意味している。
【発明の効果】
【００１８】
第１の本発明によれば、インペラー（１）及びインペラーの軸（８）のうち少なくとも溶融金属（１０）と接触する部分がセラミックにより形成されているほか、少なくとも内周面Ｓを含む部位に備えられるカセット（３）もセラミックにより形成されている。セラミックは、溶融金属に対して優れた耐食性を有するため、かかる構成とすることで、少なくともインペラー（１）及びインペラーの軸（８）自身、並びに当該インペラー（１）の周囲に配置されるカセット（３）の耐食性を向上させることが可能になる。また、第１の本発明によれば、セラミックにより形成したカセット（３）を配管（２）に設けることで、優れた耐食性を有する溶融金属用ポンプを容易に作製することが可能になる。したがって、第１の本発明によれば、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプ（１００）を提供することが可能になる。
【００１９】
上記第１の本発明において、溶融金属流れ方向の、カセット（３）の長さが、内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であれば、溶融金属（１０）により最も腐食されやすい部位（２ａ、２ａ）をカセット（３）で効果的にカバーすることが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、耐用期間の長い溶融金属用ポンプ（１００）を容易に提供することが可能になる。
【００２０】
第２の本発明によれば、インペラー（１）及びインペラーの軸（８）のうち少なくとも溶融金属（１０）と接触する部分がセラミックにより形成されているとともに、カセット（３’）は、少なくとも内周面Ｓに対応する部位を含む箇所がＣｏ−Ｃｒ系合金により形成されている。セラミック並びにＣｏ−Ｃｒ系合金は、溶融金属に対して優れた耐食性を有するため、かかる構成とすることで、少なくともインペラー（１）及びインペラーの軸（８）自身、並びに当該インペラー（１）の周囲に配置されるカセット（３’）の中でも腐食されやすい部位（３ａ、３ａ）の耐食性を向上させることが可能になる。また、第２の本発明によれば、上記腐食されやすい部位（３ａ、３ａ）を予めＣｏ−Ｃｒ系合金により形成したカセット（３’）を配管（２）に設けることで、Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成された上記部位（３ａ、３ａ）を備える溶融金属用ポンプを容易に作製することが可能になる。したがって、第２の本発明によれば、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプ（２００）を提供することが可能になる。
【００２１】
上記第２の本発明において、Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成されているカセットの部位（３ａ、３ａ）が０．１ｍｍ以上の厚みを有していれば、当該部位の耐食性を一層向上させることが容易になる。したがって、かかる構成とすることで、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプ（２００）を容易に提供することが可能になる。
【００２２】
また、上記第２の本発明において、溶融金属流れ方向の、Ｃｏ−Ｃｒ系合金により形成される部位（３ａ、３ａ）の長さが、内周面Ｓの長さの１．５〜４倍であれば、溶融金属（１０）により最も腐食されやすい部位（３ａ、３ａ）をＣｏ−Ｃｒ系合金により効果的にカバーすることが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、耐用期間の長い溶融金属用ポンプ（２００）を容易に提供することが可能になる。
【００２３】
さらに、上記第１の本発明及び第２の本発明において、インペラー（１）及び／又はカセット（３）を、ＳｉＮ系、ＳｉＣ系、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成すれば、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプ（１００、２００）を一層容易に提供することが可能になる。
【００２４】
加えて、上記第１の本発明及び上記第２の本発明において、カセット（３、３’）の厚みが５〜２０ｍｍであれば、溶融金属（１０）に対して優れた耐食性を有するカセット（３、３’）を、配管（２）に容易に設けることが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプ（１００、２００）を一層容易に提供することが可能になる。
【００２５】
さらに、また、上記第１の本発明及び上記第２の本発明において、カセット（３、３’）が取外し可能であれば、溶融金属用ポンプ（１００、２００）を交換する際に、溶融金属（１０）による腐食損傷が少ないカセット（３、３’）を交換後のポンプにも適用することが可能になる。したがって、かかる構成とすることで、経済的にも有利な溶融金属用ポンプ（１００、２００）を提供することが可能になる。
【００２６】
第３の本発明によれば、上記第１の本発明又は第２の本発明にかかる溶融金属用ポンプ（１００、２００）により、スナウト（２０）内部のめっき浴面近傍に存在するめっき品質阻害物質を、効果的にスナウト（２０）の外部へと排出することが可能になる。そのため、溶融めっき鋼帯（３０）の表面に均一なめっきを施すことが可能になる。したがって、第３の本発明によれば、表面に均一なめっきを施された溶融めっき鋼帯（３０）を製造し得る、溶融めっき鋼帯の製造方法を提供することが可能になる。また、上記第１の本発明又は第２の本発明にかかる溶融金属用ポンプ（１００、２００）は、従来の溶融金属用ポンプよりも耐用期間が長いため、溶融金属用ポンプの交換頻度を低減することが可能になる。したがって、第３の本発明によれば、溶融めっき鋼帯（３０）の製造効率を向上させ得る、溶融めっき鋼帯の製造方法を提供することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の理解を容易にするため、図３に、連続溶融亜鉛めっき装置の外観を概略的に示す。図３に示すように、連続炉にて機械的性質及び温度が調整された鋼帯３０は、スナウト２０を介して、表面が無酸化で活性な状態に保持されたまま、亜鉛ポット２５内の亜鉛めっき浴１０の中に浸漬される。めっき浴１０の中に浸漬された鋼帯３０の進行方向は、めっき浴１０の中に設置されたシンクロール２１により上方に転換され、下サポートロール２２及び上サポートロール２３を経由してめっき浴１０から引き上げられる。そして、ワイピングノズル２４によりめっき金属の付着量が調整されることにより、溶融めっき鋼帯（溶融亜鉛めっき鋼帯）３０が製造される。なお、図３において、矢印は、鋼帯３０の進行方向を示している。
【００２８】
このように、鋼帯３０は、スナウト２０内でめっき浴１０に浸漬される。一方、めっきの操業に伴い、スナウト２０内には、めっき品質阻害物質が蓄積される。上述のように、スナウト２０は、皮膜が形成される鋼帯３０表面の酸化を抑制する役割を担っており、鋼帯３０の周りを囲うような形態を備えていることから、スナウト２０内の上記めっき品質阻害物質は、スナウト２０外へと排出され難い。そこで、当該めっき品質阻害物質は、通常、溶融金属用ポンプを用いてスナウト２０の外へと排出されている。スナウト２０内の主にめっき浴面近傍に存在するめっき品質阻害物質は、鋼帯３０の表面における均一なめっき皮膜の形成を阻害するため、溶融金属用ポンプを用いてめっき品質阻害物質をスナウト２０の外へと効果的に排出することで、良好な品質のめっきを備えるめっき鋼帯を提供することが可能になる。すなわち、本発明にかかる溶融金属用ポンプは、図３に示されるような溶融めっき鋼帯の製造工程において、好適に使用することができる。
【００２９】
図１は、本発明にかかる溶融金属用ポンプを概略的に示す外観図である。図１において、本発明の溶融金属用ポンプ（以下、単に「ポンプ」と記述することがある。）１００は、スナウト２０内に存在するめっき品質阻害物質をスナウト２０の外へと排出するために用いられている。ポンプ１００は、吸込口４がめっき浴１０の浴面近傍に位置するように配置されており、インペラー１及び少なくともインペラーの軸８の一部、並びに吸込配管５等は、めっき浴１０の中に浸漬されている。ポンプ１００は、モータ７により軸８を介してインペラー１を回転させることで、めっき浴１０の浴面及びその近傍に存在するめっき品質阻害物質を吸込口４から吸込む。そして、吸込口４から吸込まれためっき品質阻害物質は、吸込配管５及び配管２を経由して、吐出口６からスナウト２０の外へと排出される。上述のように、インペラー１及び少なくともインペラーの軸８の一部はめっき浴１０の中に浸漬されていることから、耐用期間の長いポンプ１００を得るためには、めっき浴１０を構成する溶融金属に対して優れた耐食性を有する物質により、インペラー１及び少なくともインペラーの軸８の一部を形成させる必要がある。そこで、本発明では、インペラー１及びインペラーの軸８のうち少なくとも溶融金属と接触する部分を、溶融金属に対して優れた耐食性を有するセラミックにより形成する。かかる構成とすることで、溶融金属と接触するインペラー１及びインペラーの軸８の耐食性を向上させることが可能になる。
【００３０】
ここに、本発明では、インペラー１及びインペラーの軸８のうち少なくとも溶融金属と接触する部分がセラミックにより形成されていれば、溶融金属と接触しないインペラーの軸８の部分を形成すべき物質は特に限定されるものではなく、当該部分は、例えばステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）により形成させても良い。また、セラミックは、通常、優れた耐食性を有しているため、インペラー１及び少なくともインペラーの軸８の一部を形成すべきセラミックは、特に限定されるものではなく、汎用されているセラミックであれば好適に使用することができるが、強度や入手容易性等の観点から、ＳｉＮ系、ＳｉＣ系、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックを使用することが好ましい。
【００３１】
本発明にかかる溶融金属用ポンプ１００は、インペラー１を回転させることで、めっき品質阻害物質を吸込口４から吸込んでスナウト２０外へと排出しているため、インペラー１の周囲ではめっき浴１０を構成する溶融金属が強制的に攪拌されて溶融金属の激しい流れが生じる。そのため、ポンプ１００に備えられる配管２の中でも、回転されるインペラー１の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にある内周面Ｓは、上記溶融金属により腐食されやすい。そこで、本発明では、少なくとも上記内周面Ｓに、めっき浴１０を構成する溶融金属に対して優れた耐食性を有する物質により形成させたカセット３を配置している。
【００３２】
本発明では、カセット３をセラミックにより形成するか、又は、少なくとも、回転されるインペラー１の、溶融金属流れ方向に関して最上流側及び最下流側の部位が描く軌跡により画定される２平面の間にあるカセットの内周面（以下において、「内周面Ｓに対応する部位」と記述することがある。）を、溶融金属に対して優れた耐食性を有するＣｏ−Ｃｒ系合金（以下において、「ステライト」と記述することがある。）により形成する。かかる構成とすることで、配管の内周面全体に表面処理を施したり配管自体をセラミックにより構成したりすることなく、溶融金属による腐食損傷が激しい部位の耐食性を容易に向上させることが可能になるため、耐用期間が長く容易に作製し得る溶融金属用ポンプを提供することが可能になる。
【００３３】
図２に、本発明にかかるポンプの一部を拡大して示す。図２（ａ）は、セラミックにより形成したインペラー１及びインペラーの軸８、並びにカセット３を備えるポンプ１００を、インペラー１を中心にして拡大して示す断面図である。図２（ａ）において、カセット３は、少なくとも内周面Ｓを含む部位２ａ、２ａに備えられており、カセット３を備える配管部位２Ａと当該部位２Ａの下方に配置される配管部位２Ｂとは、溶接されている。これに対し、図２（ｂ）は、ステライトにより形成された部位３ａ、３ａを備えるカセット３’とセラミックにより形成されたインペラー１及びインペラーの軸８とを備えるポンプ２００を、インペラー１を中心にして拡大して示す断面図である。図２（ｂ）において、上記部位３ａ、３ａは、少なくとも内周面Ｓに対応する部位を含んでおり、カセット３’を備える配管部位２Ａと当該部位２Ａの下方に配置される配管部位２Ｂとは、溶接されている。なお、上記カセット３を備えるポンプ１００と、上記カセット３’を備えるポンプ２００とは、カセットを形成する材料が異なるのみであり、その他の構成は同一である。以下、図２（ａ）及び（ｂ）を適宜参照しつつ、本発明にかかるカセット３、３’について説明する。図２（ａ）及び（ｂ）において、図の上下方向が配管２の軸方向であり、図の左右方向が水平方向である。
【００３４】
本発明において、カセット３をセラミックにより形成する場合、カセット３を形成すべきセラミックは特に限定されるものではなく、汎用されているセラミックであれば好適に使用することができるが、強度や入手容易性等の観点から、ＳｉＮ系、ＳｉＣ系、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミックによりカセット３を形成することが好ましい。
【００３５】
これに対し、ステライトにより上記部位３ａ、３ａを形成する場合、当該部位３ａ、３ａがステライトにより形成されていれば、カセット３’における当該部位３ａ、３ａ以外の部位（以下において、「部位３ｂ」と記述する。）を形成すべき物質は、溶融金属１０に対して比較的良好な耐食性を有する物質であれば特に限定されるものではない。上記部位３ｂを形成し得る物質の具体例としては、ＳＵＳ３１６Ｌ等に代表されるステンレス鋼材料を挙げることができる。このように、例えば、上記部位３ｂがＳＵＳ３１６Ｌにより形成されるとともに、上記部位３ａ、３ａがステライトにより形成されるカセット３は、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成したカセット３’にステライトを肉盛する等の方法により形成することができる。かかる構成とすれば、溶融金属１０により最も腐食されやすい部位３ａ、３ａに予めステライトの肉盛を施したカセット３’を配管２に設けることが可能になるため、上記部位３ａ、３ａの耐食性を容易かつ確実に向上させることが可能になる。また、かかる構成とすれば、カセット３’の部位３ａ、３ａ及び部位３ｂをセラミック又はステライトにより形成する場合よりも、容易かつ低コストで、溶融金属に対して優れた耐食性を有するステライト層を備えるカセット３’を形成することが可能になる。
【００３６】
本発明において、配管２に備えられるカセット３は、上記部位２ａ、２ａをカバーし得る長さを有していれば、その長さは特に限定されるものではなく、例えば、溶融金属流れ方向の内周面Ｓの長さに対して１．５〜４倍の長さとすることができる。なお、ステライトにより形成される部位を備えるカセット３’の場合、当該部位の長さも、上記部位３ａ、３ａをカバーし得る長さを有していれば、その長さは特に限定されるものではない。ステライトにより形成される部位の長さは、溶融金属流れ方向の内周面Ｓの長さに対して１．５〜４倍の長さとすることができる。
【００３７】
また、上記カセット３、３’の厚みは、溶融金属用ポンプのサイズや必要とされる性能によって適宜設定し得るが、カセット３、３’の成形を容易にする等の観点から、５ｍｍ程度以上とすることが好ましい。また、配管２の強度を、ポンプ１００、２００の通常運転に耐え得るものとする等の観点から、カセット３、３’の厚みは、２０ｍｍ程度以下とすることが好ましい。さらに、ステライトにより形成される部位３ａ、３ａを備えるカセット３’の場合、十分な耐食性を有するポンプ２００にするという観点から、当該部位３ａ、３ａの厚みは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。より好ましくは、１ｍｍ以上である。
【００３８】
なお、本発明にかかるカセット３、３’を配管２に設ける方法は、特に限定されるものではなく、例えば、セラミックにより形成されるカセット３の場合には、当該カセット３を配置可能な様に削った配管２Ａに、カセット３を嵌め込んでから、配管２Ａと配管２Ｂとを溶接する等の方法により、カセット３を備える配管２とすることができる。この構造の場合、ポンプを交換する際にカセット３を容易に取り外すことが可能になるので、カセット３の損傷が少ない場合、前述したように交換後のポンプに再度適用することが容易である。
また、例えば、ＳＵＳ３１６にステライトの肉盛を施す等の方法により形成されるカセット３’の場合には、当該カセット３’を配置可能な様に削った配管２Ａにカセット３’を嵌め込み、必要に応じ配管２Ａとカセット３’とを溶接してから、配管２Ａと配管２Ｂとを溶接する等の方法により、カセット３’を備える配管２とすることができる。カセット３’と配管２Ａとを溶接した場合、後刻カセット３’のみを取り外すことは困難となるものの、ポンプの使用中においてはカセットを確実に固定することができる。
【００３９】
本発明にかかる溶融金属用ポンプ１００、２００において、インペラー１の外周とカセット３、３’の内周とのクリアランスは、ポンプのサイズやポンプに必要とされる性能に応じて適宜選択することができる。このクリアランスが小さいほど、ポンプ１００、２００がめっき品質阻害物質を吸引する際の吸引力が向上するため、当該クリアランスは３ｍｍ以下であることが好ましい。一方、上記クリアランスが小さすぎると、インペラー１が振動した場合に、インペラー１とカセット３、３’とが接触する虞が生じるため、上記クリアランスは１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４０】
また、本発明にかかるポンプ１００、２００における、インペラー１及びカセット３、３’以外の部位（以下において、「ポンプ１００、２００の本体」と記述する。）を形成すべき物質は、溶融金属に対して比較的良好な耐食性を有していれば、特に限定されるものではない。上記物質の具体例としては、溶融金属に対して比較的良好な耐食性を有する金属等を挙げることができ、本発明にかかるポンプ１００、２００が、溶融亜鉛系めっき鋼帯の製造ラインに使用される場合には、ＳＵＳ３１６Ｌ等に代表されるステンレス鋼材料を用いることもできる。ＳＵＳ３１６Ｌのような金属によりポンプ１００、２００の本体を形成することで、ポンプ１００、２００を容易に加工することが可能になり、耐衝撃性に優れたポンプ１００、２００とすることができるほか、例えば配管２全体をセラミックにより形成する場合よりも低コストでポンプ１００、２００を提供することが可能になる。
【００４１】
なお、上述のように、本発明にかかるカセット３、３’が溶融金属と接触する部位は、溶融金属に対して優れた耐食性を有する物質により形成されていることから、ポンプ１００、２００を長期間（例えば６ヶ月）に亘って使用した場合であっても、カセット３、３’の腐食損傷は軽微であり、比較的健全であると考えられる。そのため、着脱可能なカセット３、３’を備えるポンプ１００、２００とすれば、図３にかかる溶融めっき鋼帯の製造工程において好適に使用される本発明にかかるポンプ１００、２００の交換時に配管２のみを交換し、カセット３、３’は継続して使用し得る形態とすることもできる。
【実施例】
【００４２】
本発明にかかる溶融金属用ポンプについて、実施例を参照しつつ、さらに具体的に説明する。
【００４３】
１．試験方法
１．１．溶融金属用ポンプの作製
インペラー、インペラーの軸、及び配管の材質、並びにカセットの有無を適宜選択して、９種類の溶融金属用ポンプ（以下において、単に「ポンプ」と記述する。）を作製した。
【００４４】
＜インペラー及びインペラーの軸の材質＞
インペラー及びインペラーの軸（表１においては、単に「インペラー」と記述する。）は、ＳＵＳ３１６Ｌ、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミック（サイアロン）により形成した。なお、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成した一部のインペラーの表面には、さらに、厚みが１００μｍとなるようにＷＣ−１２％Ｃｏを溶射した。
【００４５】
＜配管の材質＞
配管は、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成した。なお、一部の配管には、さらに、少なくとも内周面Ｓを含む箇所に、厚みが１００μｍとなるようにＷＣ−１２％Ｃｏを溶射した。
【００４６】
＜カセット＞
カセットを備えないポンプ４種類、及びカセットを備えるポンプ５種類を、それぞれ作製した。ここに、カセットは、ＳＵＳ３１６Ｌ、又はＳｉＡｌＯＮ系のセラミック（サイアロン）により形成した。カセットを備えるポンプを作製する際には、インペラーの周辺部位を削り、当該部位に上記各材質により形成したカセットを嵌め込んだ。なお、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成したカセットは、配管に嵌め込んだ後に溶接し、さらにカセットを嵌め込んだ配管と当該配管に接続する配管とを溶接することにより取り付けた。一方、セラミックにより形成したカセットは、当該カセットを配管に嵌め込んだ状態で、カセットを嵌め込んだ配管とこれに接続する配管とを溶接することにより取り付けた。
ここに、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成した一部のカセットでは、少なくとも上記内周面Ｓに対応する部位を含む箇所に、さらに、合金（ステライト＃６（ＪＩＳ  Ｚ３２５１に規定されているＤＣｏＣｒＡ）を肉盛した。
【００４７】
＜ポンプのサイズ＞
上記材質を用いて、以下に示すサイズの部位を備えるポンプを作製した。
配管の外径    ：  １１４．３ｍｍ
カセットの長さ：  ２９１ｍｍ（セラミック、ＳＵＳ３１６Ｌともに）
カセットの厚み：  １０ｍｍ（セラミック）、７ｍｍ（ＳＵＳ３１６Ｌ）
肉盛部の長さ  ：  １００ｍｍ
肉盛部の厚み  ：  ３ｍｍ（ステライト＃６）、１ｍｍ（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ系合金）
インペラーのサイズ  ：  直径７４ｍｍ×長さ４０ｍｍ
カセットとインペラーとのクリアランス：  １ｍｍ（セラミック製のカセット）
１ｍｍ（ＳＵＳ３１６Ｌ製のカセット）
【００４８】
１．２．試験条件
上記材質及びサイズにより作製した各ポンプを、以下に示す条件で運転し、ポンプの寿命及び腐食部位を調査した。
めっき浴組成  ：  Ｚｎ−０．１５％Ａｌ      めっき浴温度  ：  ４６０℃
１日あたりのポンプ運転時間      ：  ２４時間
ポンプ通常運転時の平均排出流量  ：  ５０Ｌ／ｍｉｎ
ポンプ構成部位の材質、並びに試験結果（ポンプ寿命及び腐食部位）を、表１にあわせて示す。
【００４９】
【表１】
2006117989.tif 000003
ここで、ポンプ寿命は、ポンプが破損するまでの時間、又は、ポンプの通常運転時における排出流量が最大でも３０Ｌ／ｍｉｎ以下となるまでの時間とした。そして、寿命となったポンプを解体し、最も激しく腐食している部位を調査した。表１において、腐食部位とは、最も激しく腐食した部位を示している。
【００５０】
２．試験結果
＜実施例１＞
実施例１にかかるポンプは、インペラー及びインペラーの軸をＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成するとともに、配管の内表面Ｓを含む部位には、ＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成した、厚さ１０ｍｍのカセットを備えていた。そのため、インペラー及びインペラーの周囲の配管はほとんど腐食されず、カセットが備えられていない配管部位（吸込口や配管のコーナー部等）が最も腐食された。なお、実施例１にかかるポンプでは、めっき品質阻害物質の排出能に大きな影響を与えるインペラー及びインペラーの周囲の配管がほとんど腐食されなかったため、その寿命は本試験中最長の１８ヶ月であった。
【００５１】
＜実施例２＞
実施例２にかかるポンプは、ＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成したインペラー及びインペラーの軸と、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成するとともに内表面Ｓに対応する部位を含む箇所にステライト＃６で３ｍｍ厚の肉盛を施したカセットとを備えていた。そのため、インペラーはほとんど腐食されず、カセットにおける肉盛部の腐食損傷は軽微であった反面、肉盛を施さなかったカセット部位が腐食により最も損傷した。なお、実施例２にかかるポンプの寿命は８ヶ月であった。
【００５２】
＜実施例３＞
実施例３にかかるポンプは、ＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成したインペラー及びインペラーの軸と、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成するとともに内表面Ｓに対応する部位を含む箇所にステライト＃６で１ｍｍ厚の肉盛を施したカセットとを備えていた。そのため、インペラーはほとんど腐食されず、また、カセットにおける肉盛部の腐食損傷は実施例２よりも軽微であった反面、カセットが備えられていない配管部位（吸込口や配管のコーナー部等）が最も腐食された。なお、実施例３にかかるポンプの寿命は１２ヶ月であった。
【００５３】
＜比較例＞
ａ）インペラー及びインペラーの軸をＳＵＳ３１６Ｌにより形成し、カセットを備えないポンプ（比較例１、２）では、ＳＵＳ３１６Ｌへの溶射の有無を問わず、インペラーが最も腐食された。また、比較例１及び２にかかるポンプの寿命は、１ヶ月と短かった。
ｂ）インペラー及びインペラーの軸をＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成し、カセットを備えないポンプ（比較例３、４）では、ＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成したインペラーは腐食されなかった反面、インペラーの周囲に位置する配管が最も腐食された。また、比較例３及び４にかかるポンプの寿命は１．５ヶ月と短かった。
ｃ）インペラー及びインペラーの軸をＳＵＳ３１６Ｌにより形成するとともに、ＳｉＡｌＯＮ系のセラミックにより形成した厚さ１０ｍｍのカセットを配管の内表面Ｓを含む部位に備えるポンプ（比較例５）では、インペラーの周囲に位置する配管はほとんど腐食されなかった反面、インペラーが最も腐食された。また、比較例５にかかるポンプの寿命は１ヶ月と短かった。
ｄ）ＳＵＳ３１６Ｌの表面をＷＣ−１２％Ｃｏにより溶射して形成したインペラー及びインペラーの軸を備え、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成するとともに内表面Ｓに対応する部位を含む箇所にステライト＃６で３ｍｍ厚の肉盛を施したカセットを備えるポンプ（比較例６）では、インペラーの周囲の配管はほとんど腐食されなかった反面、インペラーが最も腐食された。また、比較例６にかかるポンプの寿命は１ヶ月と短かった。
【００５４】
以上より、本発明にかかる溶融金属用ポンプは、インペラー、及びカセットの内表面Ｓに対応する部位を含む箇所が溶融金属に対して優れた耐食性を有しているため、比較例にかかるポンプと比べて耐用期間が５倍以上になることが確認された。なお、本実施例にかかるポンプは、ポンプの大部分を占める配管部分を基本的にＳＵＳ３１６Ｌで製作しているので、特許文献３に示したようなオールセラミックス製ポンプと比較して、材料・加工コスト的に有利であるだけでなく、耐衝撃性の面でも有利であるので取り扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明にかかる溶融金属用ポンプを概略的に示す外観図である。
【図２】本発明にかかる溶融金属用ポンプの一部を拡大して示す断面図である。
【図３】連続溶融亜鉛めっき装置の外観を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  インペラー
２  配管
２ａ  腐食されやすい部位
３、３’  カセット
３ａ  腐食されやすい部位
８  インペラーの軸
１０  溶融金属（めっき浴）
２０  スナウト
１００、２００  溶融金属用ポンプ
【図１】
2006117989.tif 000004
【図２】
2006117989.tif 000005
【図３】
2006117989.tif 000006