(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛メッキ鋼板を投入するための開口部を有する筒形状の加熱容器と、
前記加熱容器全体を回転させる回転駆動手段と、
前記加熱容器の回転軸上に前記加熱容器の一端から挿入される電極により、前記亜鉛メッキ鋼板を加熱するためのアークを発生させるアーク発生手段とを備える
ことを特徴とする脱亜鉛装置。
【請求項２】
前記電極は、カーボン電極である
ことを特徴とする請求項１記載の脱亜鉛装置。
【請求項３】
前記加熱容器の回転軸上に、前記電極の上方を保護する電極保護部材が挿入されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の脱亜鉛装置。
【請求項４】
前記電極を、前記加熱容器の回転軸上を周期的に反復移動させる電極搖動手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱亜鉛装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛メッキ鋼板を加熱して亜鉛を蒸発させて除去する脱亜鉛装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳物業界においては、スクラップ鋼板を溶解して鋳鉄の原材料とする割合が増えており、再利用されるスクラップ鋼板の代表的なものに亜鉛メッキ鋼板がある。スクラップ鋼板の溶解手段としては電気炉溶解法が常用されているが、これにより亜鉛メッキ鋼板を溶解する場合には種々の問題がある。例えば、亜鉛メッキ鋼板をそのまま溶解すると、亜鉛が炉の耐火物を浸透通過して加熱コイルを損傷させ、溶解設備の寿命を縮めることになって保全費を増加させてしまう。また、亜鉛は沸点が低くて蒸発しやすく、亜鉛蒸気による作業環境の悪化を招いたり、亜鉛が製品に混入されて品質を劣化させてしまったりすることもある。
【０００３】
そのため、特許文献１に示されるような誘導加熱式脱亜鉛装置が提案されている。この誘導加熱式脱亜鉛装置によれば、加熱コイルに通電して亜鉛メッキ鋼板を誘導加熱して亜鉛を溶融させるとともに、溶融した亜鉛の一部が蒸発して生じる亜鉛華を材料排出口から外部に排気することができる。
【０００４】
しかし、上記の誘導加熱式脱亜鉛装置では、加熱筒の中央部分に位置する亜鉛メッキ鋼板にまで熱が行きわたらず、亜鉛の除去が不十分かつ亜鉛が酸化された状態で誘導溶解炉に搬送され、亜鉛が製品に混入してしまうおそれがある。特に、処理中の亜鉛は大気に触れると酸化しやすく、歪な形状をした鋼板屑表面で酸化亜鉛が生成されると、酸化亜鉛の粉末が蓄積されてしまい、篩にかけたり振動を加えたりしても容易に除去できなくなるという問題がある。加えて、酸化亜鉛の昇華点は約１７２５℃で、鉄の融点（約１５３５℃）をも超えており、上記装置で酸化亜鉛を揮発除去することは困難である。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献２の脱亜鉛装置が提案されている。この脱亜鉛装置によれば、誘導加熱容器の中心に立設された中空状の合金鋼製パイプが熱を帯びて容器中央付近の亜鉛メッキ鋼板を加熱し、容器内の均一な加熱を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−８３６７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−４２８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２の脱亜鉛装置では、亜鉛メッキ鋼板の脱亜鉛処理の量が限られるという問題がある。処理量を増やすために容器を大型化すれば、容器外周の加熱コイルおよび容器内の中空パイプの加熱源から離れたところに位置する亜鉛メッキ鋼板へ十分な熱が伝わらず、均一な加熱が困難となるおそれが生じるからである。
【０００８】
また、容器外周の加熱コイルと容器内の中空パイプとによる加熱では、大きさや質量、形状といった属性が大きく異なる亜鉛メッキ鋼板が投入されると、これら全ての均一な加熱が困難になるという問題もある。例えば、加熱源に近いところに小さな亜鉛メッキ鋼板が投入され、加熱源から離れたところに大きな亜鉛メッキ鋼板が投入されると、両者の加熱される程度に差が生じるからである。脱亜鉛処理を受ける亜鉛メッキ鋼板はスクラップであるため、各個体で大きさや質量が異なり、特に伝熱性へ影響を及ぼす形状が異なる場合が多く、容器内の均熱化を阻害する要因になりうる。
【０００９】
これらの問題を解決すべく容器を回転駆動させ、投入された亜鉛メッキ鋼板を撹拌させることで、容器内の均熱化を図ることも考えられる。しかし、加熱コイル等が配設されているため、容器を回転させることは設備構成の点で困難といわざるをえない。また、仮に撹拌させることができたとしても、亜鉛メッキ鋼板に誘導電流が流れているため、鋼板同士の接触によってスパーク放電を発生させ、容器内ガスの小爆発や鋼板同士の融着といった新たな問題を引き起こしてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、処理量の増加に対応可能であり、かつ、亜鉛メッキ鋼板の属性にかかわらず均一な加熱を実現することができる脱亜鉛装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明に係る脱亜鉛装置は、亜鉛メッキ鋼板を投入するための開口部を有する筒形状の加熱容器と、前記加熱容器全体を回転させる回転駆動手段と、前記加熱容器の回転軸上に前記加熱容器の一端から挿入される電極により、前記亜鉛メッキ鋼板を加熱するためのアークを発生させるアーク発生手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、容器内に投入された亜鉛メッキ鋼板は容器の回転により撹拌されながら、アークによる間接加熱を受けるので、一定の位置に留まることがない。そのため、処理量を増加させても容器内を均一に加熱することができる脱亜鉛装置が実現される。また、撹拌により容器内の均熱化が図られるため、亜鉛メッキ鋼板の属性にかかわらず均一な加熱を実現することができる。
【００１３】
ここで、前記電極は、カーボン電極であるとするのが好ましい。
【００１４】
これによれば、アーク発生とともにカーボン電極が消耗してＣＯガスを発生させるので、容器内を還元雰囲気とすることができ、酸化亜鉛の発生を抑制して効率的な亜鉛除去が可能となる。
【００１５】
また、前記加熱容器の回転軸上に、前記電極の上方を保護する電極保護部材が挿入されているとするのが好ましい。
【００１６】
これによれば、容器内に投入される際に落下してきたり、容器回転時に接触したりする亜鉛メッキ鋼板の引っ掻き摩耗から電極を保護することができ、電極の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
さらに、前記電極を、前記加熱容器の回転軸上を周期的に反復移動させる電極搖動手段を備えるのが好ましい。
【００１８】
これによれば、装置操業中に電極を周期的に搖動させてアークの発生を持続させるので、常に加熱源として機能させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明に係る脱亜鉛装置によれば、容器内の亜鉛メッキ鋼板を容器の回転により撹拌させながら、アークによる間接加熱としているので、亜鉛メッキ鋼板が一か所に留まることがなく、容器内の均一な加熱が可能となる。そのため、処理量を増加させても容器内の均熱化を図ることができ、また、亜鉛メッキ鋼板の属性にかかわらず均一に加熱することができる脱亜鉛装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】脱亜鉛装置の概略を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る脱亜鉛装置について図を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、脱亜鉛装置の概略を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２３】
本実施の形態に係る脱亜鉛装置は、亜鉛メッキ鋼板をアークによる間接加熱を用いて亜鉛を蒸発させて除去する装置であり、加熱容器１０およびアーク発生装置１２を備えている。
【００２４】
加熱容器１０は、その内部に投入されたスクラップ鋼板２０を加熱する筒形状の容器である。ここでは筒形状として円筒形を図示して説明するが、多角形の筒状体であってもよい。この加熱容器１０は、スクラップ鋼板２０を投入するための開口部１１を備えている。
【００２５】
開口部１１は、スクラップ鋼板２０を投入後に遮蔽し密閉できるようになっており、脱亜鉛処理後においては、再び開口されて処理後のスクラップ鋼板２０の排出口としても機能する。なお、加熱容器１０は、鋼鉄製缶鉄皮の内側全面に耐火物築装が施されているのが好ましい。これにより、加熱エネルギーの放散防止が期待でき、容器内の均熱化に資することになるからである。
【００２６】
ここで、加熱容器１０は、回転駆動手段により回転キルン方式とされており、一定の回転速度、例えば、５〜１５ｒｐｍの速度で回転し、容器内に投入されたスクラップ鋼板２０を撹拌するようになっている。これにより、個々のスクラップ鋼板２０は、一か所に固定配置されることなく撹拌されることになるので、容器内全体の均熱化を実現できる。
【００２７】
そして、加熱容器１０の一端側には、アーク発生装置１２が設けられており、中心温度が１５，０００℃程度のアークによる間接加熱で容器内のスクラップ鋼板２０を加熱する構成になっている。
【００２８】
アーク発生装置１２は、陽極１４と陰極１３とから構成される双極カーボン電極を備えており、この電極によりアークを発生させて加熱源として作用する。陽極１４及び陰極１３をカーボン電極とすることで、アーク発生とともに漸次カーボン電極が消耗し、その際に一酸化炭素を発生させる。この一酸化炭素で容器内は還元雰囲気とされ酸化亜鉛の発生を抑制し、亜鉛蒸発に必要な温度条件を低く抑えた、効率的な亜鉛除去を可能にしている。
【００２９】
陽極１４と陰極１３は、加熱容器１０の中心、すなわち、加熱容器１０の回転軸上に挿入されている。また、図１に示すように陽極１４および陰極１３が固定されている部材が、加熱容器１０の回転方向と直角に交わる方向に、電動手段により搖動するようになっている（矢印Ｂ）。すなわち、陽極１４と陰極１３は、加熱容器１０の回転軸上を反復移動可能になっており、脱亜鉛装置の操業中は周期的に搖動し、常に加熱源として機能するようになっている。なお、陽極１４および陰極１３が反復移動する速度は、３００〜５００ｍｍ／分程度とするのが好ましい。
【００３０】
また、陽極１４と陰極１３の上方には、容器内部への投入によるスクラップ鋼板２０の落下や回転運動の撹拌によるスクラップ鋼板２０の移動から電極を保護する部材であるプロテクター１５が設置されている。図２に示すように、このプロテクター１５は、落下してくるスクラップ鋼板２０による引っ掻き摩耗を防止するために耐摩耗鋼板を用いた耐摩耗層１６と内側は電極からの熱を受けるので断熱耐火材からなる耐火層１７の二層構造になっている。プロテクター１５は、陽極１４および陰極１３の少なくとも上部を覆うことが必要である。ただ、陽極１４および陰極１３の上方だけでなく、図１および２に示すように、前方および側方を覆って、スクラップ鋼板２０が撹拌されることによる摩耗から電極を保護するとともに、陽極１４および電極１３の下方を覆わずに開放して、アークによる間接加熱を阻害しないようにするのが好ましい。なお、図２では、スクラップ鋼板２０の落下衝撃を和らげるためにプロテクター１５の形状を円弧状としているが、断面がコの字形状となるように構成してもよい。
【００３１】
加熱容器１０の他端側、つまり、アーク発生装置１２の反対側の対向する位置には、亜鉛蒸気排出口１８が設けられている。容器内でアークの間接加熱によりスクラップ鋼板２０から除去された亜鉛は、亜鉛蒸気となって集塵機４０の吸引により亜鉛蒸気排出口１８から容器外へと排出されることになる。また、亜鉛蒸気排出口１８から排出される気体の還元度合いをＣＯ濃度計３０によって検出することで、容器内の還元雰囲気の程度を判断することができる。そして、加熱容器１０に設けられた送風口１９から不活性ガスを注入したり、集塵機４０の吸引を調整したりすることで、容器内の還元雰囲気の制御を行うことを可能にしている。また、陽極１４及び陰極１３をカーボン電極としているので、電極への電気出力条件を制御して、容器内の一酸化炭素濃度を調整することも可能である。このとき、電流がカーボン電極の消費に影響を与えることから、電流の制御により一酸化炭素濃度を調整することとし、電流を下げることで出力が低下して容器内の所望の温度を確保できない場合には、電流を下げると同時に電圧を上昇させて出力を一定に保つよう自動制御するのが好ましい。
【００３２】
一方、亜鉛が除去されたスクラップ鋼板２０は、開口部１１から容器外へ排出され、搬出誘導部５０を経て搬出装置６０へと運ばれることとなる。
【００３３】
このように構成された脱亜鉛装置によれば、容器内に投入されたスクラップ鋼板２０は、加熱容器１０の回転により撹拌されながら、アークによる間接加熱で加熱される。すなわち、誘導加熱方式の場合と異なり、容器内のスクラップ鋼板２０を撹拌してもスパーク放電を引き起こすおそれがなく、常にスクラップ鋼板２０は移動して一定の位置に留まることがなく、均一に加熱されることになるので、処理量を増やすために容器を大型化することも可能となる。また同様に、撹拌により容器内の均熱化が図られているので、スクラップ鋼板２０の大きさや質量、形状といった属性が異なるものであっても均一な加熱を施すことが可能である。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態に係る脱亜鉛装置によれば、加熱容器を回転させて、容器内に投入されたスクラップ鋼板を撹拌し、かつ、加熱容器の回転軸上にアークを発生させる非回転の電極を挿入し、アークによる間接加熱でスクラップ鋼板を加熱するので、容器内のスクラップ鋼板は常に容器内を移動して均一な加熱を受けることが可能となる。また、容器内のスクラップ鋼板が一定の箇所に留まらずに移動するため、スクラップ鋼板の大きさや形状などの属性にかかわらず、均一に加熱されることになる。さらに、誘導加熱方式と異なり、ある一つのスクラップ鋼板が加熱源から離れたところに常に位置することにはならないので、脱亜鉛処理の量を増加させるために容器を大型化することも可能である。
【００３５】
以上、本発明に係る脱亜鉛装置について、実施の形態に基づいて説明したが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々設計変更が可能であり、それらも全て本発明の範囲内に包含されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る脱亜鉛装置は、亜鉛メッキがされたスクラップ鋼板の亜鉛除去装置として好適である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    加熱容器
１１    開口部
１２    アーク発生装置
１３    陰極
１４    陽極
１５    プロテクター
１６    耐摩耗層
１７    耐火層
１８    亜鉛蒸気排出口
１９    送風口
２０    スクラップ鋼板
３０    ＣＯ濃度計
４０    集塵機
５０    搬出誘導部
６０    搬出装置
【図１】
0005762335.tif 000002
【図２】
0005762335.tif 000003