(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成したドロスを除去するドロス除去方法であって、
ドロスを還元反応槽へ供給する供給工程と、
ドロスを還元する還元工程と、
前記還元工程後のドロスを浴中への気体の吹き込みにより浮上促進させる浮上工程と、
前記浮上工程により浴面に浮上したドロスを排出する排出工程と、
からなり、
前記浮上工程において、浴中に気体を吹き込むための吹き込み手段が、回転駆動手段により浴中で回転させた状態で気体を吹き込む
ことを特徴とするドロス除去方法。
【請求項２】
溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成したドロスを除去するドロス除去装置であって、
ドロスを還元するための還元反応槽と前記還元反応槽の下方に形成された流路と前記流路と底部で連結しドロスの浮上を促す浮上槽とからなり、
前記還元反応槽は還元剤とドロスとの攪拌手段を有し、
前記浮上槽はその底部に気体を吹き込むことにより、ドロスを浴面に浮上させるための気体吹き込み手段と、前記気体吹き込み手段を回転させる回転駆動手段と、浴面に浮上したドロスを排出するための排出手段と、を有し、
前記気体吹き込み手段は、前記回転駆動手段により浴中で回転させた状態で気体を吹き込む
ことを特徴とするドロス除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛メッキ鋼板製造時に溶融亜鉛メッキ浴中に生成されるドロスの除去方法および除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛メッキ鋼板は自動車の部材や建設材料等に使用され、その製造方法は、通常、以下の通りである。先ず、鋼板は表面洗浄等の前処理を施された後、ロール等により誘導されながら溶融亜鉛メッキ浴（以下単に「メッキ浴」とする）中に浸漬される。メッキ浴中に浸漬された鋼板はメッキ浴中から引き上げられ、メッキ浴上の空気中で非酸化性気体を鋼板表面に吹き付けられて過剰に鋼板に付着した溶融亜鉛を削ぎ落とされることでメッキの膜厚調整が行われた後、冷却される。この一連の工程により鋼板に亜鉛メッキが施される。
【０００３】
これらの工程のなかで、メッキ浴中に鋼板を浸漬するメッキ工程において、メッキ浴中に異物であるドロスが生成する。このドロスの成分として、メッキ浴表面の溶融亜鉛または膜厚調整時に鋼板から非酸化性気体等により削ぎ落とされた溶融亜鉛と、空気との反応により生成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）がある。また、メッキ浴中の亜鉛と浸漬された鋼板との反応により生成したＦｅ−Ｚｎ金属間化合物（ＦｅＺｎ7）、あるいは、メッキ浴中に添加されたアルミニウムと鋼板との反応により生成したＦｅ−Ａｌ金属間化合物（Ｆｅ2Ａｌ5）等がある。
ここで、アルミニウムは鋼板から溶出する鉄と、メッキ浴中の亜鉛よりも優先的に反応させる等の目的のために亜鉛メッキ浴中に少量添加されているものである。
【０００４】
このようにドロスは複数の化合物が混在しており、その化合物により性質に差異が生じている。これら性質の違いとしては、例えば、亜鉛融液よりも比重が小さいため浮上しやすいもの（ＺｎＯ等）、逆に、亜鉛融液よりも比重が大きく沈降するもの（ＦｅＺｎ7等）、また、亜鉛融液より比重が小さいが凝集しにくいため比較的浮上し難いもの（Ｆｅ2Ａｌ5等）に分けられる。
【０００５】
ここで、このようなドロスが生成されるメッキ浴内では、鋼板の走行、あるいは、メッキ浴内に配置されたロールの回転等が行われている。そのため、メッキ浴内は絶えず攪拌されていることになり、ドロスは溶融亜鉛とともに攪拌され巻き上げられてメッキ浴内の鋼板に付着してしまう。溶融亜鉛メッキ鋼板（以下単に「メッキ鋼板」とする）の表面にドロスが付着すると、その鋼板は表面欠陥を生じてしまう。
このように、メッキ浴中に生成したドロスはメッキ鋼板の表面品質を損なうものであり、ドロスにより表面に欠陥の生じたメッキ鋼板は廃棄処分となってしまい、大きな損失になる。
【０００６】
このため、メッキ浴中に生成したドロスは除去する必要があり、従来このドロスを除去する方法としては、メッキ浴表面に浮上したドロスを汲み出す、または、ドロスを塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）等の還元剤により還元する等の方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浮上したドロスを汲み出して除去する方法は、ドロスが全体の約９０％にも達する亜鉛を含んでいるためにドロスを除去すると同時に亜鉛も除去してしまうことになる。すなわち、メッキ鋼板を製造するのに必要とされる亜鉛量が増すことになり、製造費用が増大してしまう。
【０００８】
また、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）によりドロスの還元を行う方法については、還元できるドロス中の化合物が限られている。すなわち、ドロス中の一部の化合物、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）のような酸化物については還元可能であり、還元された亜鉛を再びメッキ浴中に戻して再利用することが可能である。その一方で、ドロス中の他の主要な化合物（ＦｅＺｎ7、Ｆｅ2Ａｌ5等）については還元されずそのままの状態でメッキ浴中に戻ってしまうことになる。これらのドロスは、やはり鋼板に付着し表面欠陥の原因となってしまう。
【０００９】
そこで本発明は、メッキ浴中に生成されたドロスに含有される亜鉛を可能な限り再利用することで製造費用の増加を抑制しつつ、還元不可能なドロスの他の主要な化合物を除去してメッキ鋼板の表面欠陥を防止することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらの課題を解決するために、本発明のドロス除去方法は、溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成したドロスを除去するドロス除去方法であって、ドロスを還元反応槽へ供給する供給工程と、ドロスを還元する還元工程と、前記還元工程後のドロスを浴中への気体の吹き込みにより浮上促進させる浮上工程と、前記浮上工程により浴面に浮上したドロスを排出する排出工程と、からなり、前記浮上工程において、浴中に気体を吹き込むための吹き込み手段が、回転駆動手段により浴中で回転させた状態で気体を吹き込むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のドロス除去装置は、溶融亜鉛メッキ設備のメッキ浴で生成したドロスを除去するドロス除去装置であって、ドロスを還元するための還元反応槽と前記還元反応槽の下方に形成された流路と前記流路と底部で連結しドロスの浮上を促す浮上槽とからなり、前記還元反応槽は還元剤とドロスとの攪拌手段を有し、前記浮上槽はその底部に気体を吹き込むことにより、ドロスを浴面に浮上させるための気体吹き込み手段と、前記気体吹き込み手段を回転させる回転駆動手段と、浴面に浮上したドロスを排出するための排出手段と、を有し、前記気体吹き込み手段は、前記回転駆動手段により浴中で回転させた状態で気体を吹き込むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るドロス除去方法および除去装置の実施の一形態を、還元反応槽１０と浮上槽２０とが一体化したドロス除去装置１を例として添付図面を適宜参照しながら説明する。
なお、本発明に係るドロス除去方法および除去装置においては、本実施の形態に説明するものに限定されるものではない。
【００１３】
図1に示すように、本実施の形態のドロス除去装置１は装置内には所定量の溶融亜鉛が投入され予め溶融亜鉛浴が形成されている。このドロス除去装置１は、先ず、ドロスＤを還元するための還元反応槽１０にドロスＤおよび還元剤を投入し攪拌手段により攪拌することでドロスＤを還元する。その後、ドロスを浮上させるための浮上槽２０と還元反応槽１０を連結する流路１５により還元されずに残った残存ドロスＺを浮上槽２０の底部に導く。さらに、この浮上槽２０内の底部へ非酸化性気体を吹き込む吹き込み装置２１から浮上槽２０内の底部に吐出された非酸化性気体の気泡により浴中に積極的に上昇流を生じさせる。この上昇流によって残存ドロスＺの粒子同士を合体させつつ浮上させ、浮上した槽内液面の残存ドロスＺを排出手段により排出する構成である。
なお、本実施の形態では、還元剤には塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２、気体には非酸化性気体として窒素ガスを用いた例を説明する。
【００１４】
［ドロス除去装置１］
本発明に係るドロス除去装置１は、図１に示すように、本体は上部が開口した中空部を有する直方体であり、前記中空部は中空部の上端である開口部２の略中央から底部近傍まで仕切り３が設けてあり、中空部をほぼ２分して２つの槽を形成している。
【００１５】
仕切られた中空部の一方の槽である還元反応槽１０は、還元反応槽側の開口部（以下「反応槽開口部２ａ」とする）２ａ近傍に箱形の反応装置１１を設置している。この反応装置１１は底面１４に網を備え、内部に攪拌手段である攪拌子１３が動力源（図示せず）により反応装置１１内で上下動するように設置されている。この攪拌子１３は反応装置１１の内部で反応槽開口部２ａから投入された還元剤である塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２とドロスＤとの攪拌を行う目的で設置されており、それにより、還元反応を促進させることができる。
なお、還元剤としては、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２以外にも酸化亜鉛（ＺｎＯ）の還元効果を得ることが可能なものであれば使用できる。
【００１６】
また、仕切られた中空部の他方の槽である浮上槽２０は、鋼鉄に耐火物を被覆した非酸化性気体の吹き込み手段である気体吹き込み装置２１を設置している。この気体吹き込み装置２１は、気体の吐出部であるセラミック製多孔質体からなる円盤状の回転体２３と、非酸化性気体の通路であり回転軸でもある配管２２から構成されている。この回転体２３と配管２２が接続された気体吹き込み装置２１は、回転駆動手段であるモーター（図示せず）により回転する。また、配管２２は外部に設けられた気体を供給するための気体供給装置２５と接続しており、気体供給装置２５から供給された非酸化性気体である窒素ガスをセラミック製多孔質体からなる円盤状の回転体２３の吐出孔２６まで導くものである。ここで、気体吹き込み装置２１は回転体２３が浮上槽２０の底部近傍に位置するように配置される。
【００１７】
この気体吹き込み装置２１においては、気体供給装置２５から配管２２を流れてきた気体が、セラミック製多孔質体を通過し浴中に吐出されるときに、回転遠心力の作用により非常に小さな気泡となり浴中を浮上するようになっている。
この気泡の浮上によって浴中に上昇流が生じ、この上昇流とともに槽内中の残存ドロスが浮上を促進されて槽内液面に達し浴面上の残存ドロスＺ層に吸収されて二度と浴中に戻ることはない。
また、使用される気体としては窒素以外にも、非酸化性気体であれば使用することができ、例えば、不活性ガスのアルゴン等があげられる。
【００１８】
また、浮上槽２０の上方側面には、浮上槽２０内と連結した中空部を有する張り出し部２４が設けてあり、その浮上槽２０の張り出した部分は浮上してきた残存ドロスＺを排出する排出口２８となっている。この排出口２８には排出手段である真空吸引管２７が開口するように設置され、この真空吸引管２７により浮上槽２０の上部に集まったドロスＺを吸引、排出するようになっている。
【００２０】
［除去方法および作用］
以下に、前記のドロス除去装置１を用いた本発明のドロス除去方法および作用を説明する。
溶融亜鉛メッキ設備のメッキ工程で使用されるメッキ浴で溶融亜鉛やアルミニウムが鋼板や空気中の酸素等と反応して生成したドロスＤは、メッキ浴の浴面上からポンプ等の機械または柄杓を用いて人手で汲み上げられてメッキ浴表面から採取される。この段階で、ドロスＤは複数の化合物（ＺｎＯ、ＦｅＺｎ7、Ｆｅ2Ａｌ5等）からなっている。前記のようにしてメッキ浴面から採取されたドロスＤは、ドロス除去装置１の還元反応槽１０の上部に設置された反応装置１１の内部に反応槽開口部２ａより投入される。
【００２１】
ドロスＤの投入された反応装置１１の内部には還元剤として粒状の塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２が開口部２ａより投入され、それと同時に反応装置１１に設置されている攪拌子１３が上下に往復運動を行う。すなわち、反応装置１１内においては、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２とドロスＤを攪拌し還元反応の促進を行っている。この塩化ナトリウム（ＮＨ4Ｃｌ）１２とドロスＤが反応することで、ドロスＤの主要成分の１つである酸化亜鉛（ＺｎＯ）は還元され金属亜鉛となる。このように、還元された亜鉛は溶融亜鉛として後に浮上槽２０の上部から汲み出されてメッキ浴に戻されて再びメッキの原料として使用することができる。
【００２２】
反応装置１１内での反応が終了すると、還元可能な成分を除去されたドロス（以下「残存ドロス」とする）Ｚおよび還元されて生成した溶融亜鉛は反応装置底面１４の網目の間から還元反応槽１０の底部へ流出する。さらに、流出した溶融亜鉛と残存ドロスＺは還元反応槽１０の底部と浮上槽２０の底部を連結している流路１５を通過して浮上槽２０の底部に移動する。
【００２３】
浮上槽２０内では、内部に設置された気体吹き込み装置２１の吐出孔２６から気体供給装置２５より供給された窒素ガスの微細な気泡が、例えば、毎分３０Ｎｌ吐出されている。吐出流量については特に限定されるものではなく、還元反応槽１０の横断面積や容積等により適宜変更されるものであるが、毎分３０〜１００Ｎｌ程度が効率的である。このように気泡を吐出する際にはモーターにより気体吹き込み装置２１を回転させる。ここで、気体吹き込み装置２１自体を回転させることはより浴中に吐出される気泡を微細化させ浮上効果を高めることになる。
【００２４】
このような状態である浮上槽２０内の底部に流路１５を通過して還元反応槽１０の底部から流入してきた溶融亜鉛および残存ドロスＺは、吐出された微細な気泡により生じている上昇流により浮上する。このとき、残存ドロスＺは浮上するとともに粒子同士の衝突、合体を起し、それによりドロス粒子は大きくなる。より大きくなった残存ドロスＺ粒子はストークスの原理により浮上速度が速くなるため、浮上槽２０内の溶融亜鉛液面に浮上しやすくなる。すなわち、通常では溶融亜鉛より比重が小さいが凝集しにくい、又は、溶融亜鉛よりも比重が大きいといった理由で溶融亜鉛の液面に浮上しにくかったり沈降したりする残存ドロスＺ粒子を速やかに浮上させることが可能である。
【００２５】
溶融亜鉛の液面に浮上した残存ドロスＺは、張り出し部２４の排出口２８に開口している真空吸引管２７により吸引され、浮上槽２０から除去される。このように本発明では、通常では浮上しにくかったり沈降したりする残存ドロスＺを浮上させることにより、簡単に除去することが可能である。また、残存ドロスＺに含まれる多量の亜鉛の回収を計るために、再度還元反応槽１０に残存ドロスＺを投入することもできる。
【００２６】
このように、本発明では、まず亜鉛の再利用が可能なドロスＤを還元して亜鉛の再利用を図った後還元再利用のできないドロスＺを除去しているために、メッキの原料である溶融亜鉛がドロスとして全て除去され減少するのを抑制することができる。したがって、これは溶融亜鉛の損失に伴うメッキ鋼板の製造費用の増加を抑えることにつながるものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明した本発明に係るドロス除去方法および除去装置によれば、還元可能なドロスを還元した後、除去しにくいドロスを浮上させ除去する構成であるので、次のような効果を奏する。
（１）溶融亜鉛メッキ浴中に生成したドロスに含まれる亜鉛を可能な限り再利用することができ、製造費用の増加を抑制することができる。
（２）また、還元不可能なドロスを浮上させ除去することができるためドロスによるメッキ鋼板の表面欠陥を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドロス除去装置の一実施例の概略構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１・・・ドロス除去装置
２・・・開口部
２ａ・・・反応槽開口部
３・・・仕切り
１０・・・還元反応槽
１１・・・反応装置
１２・・・塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）
１３・・・攪拌子
１４・・・底面
１５・・・流路
２０・・・浮上槽
２１・・・気体吹き込み装置
２２・・・配管
２３・・・回転体
２４・・・張り出し部
２５・・・気体供給装置
２６・・・吐出孔
２７・・・真空吸引管（排出手段）
２８・・・排出口
Ｄ・・・ドロス
Ｚ・・・残存ドロス
【図１】
0003993715.tif 000002