专利名称：连续热浸镀设备中的炉鼻内金属烟尘除去方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及连续热浸镀设备中的连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间所形成的炉鼻内的金属烟尘除去方法及装置。
背景技术：
对于将钢板连续浸溃于金属热浸镀槽中实施镀覆的连续热浸镀设备，需要将钢板维持在适合镀覆的温度的情况下且在保持其表面为无氧化状态的情况下浸溃于金属热浸镀槽中。因此，在连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间形成有被称为炉鼻(snout)的矩形剖面的设备。由于该炉鼻的下端部到达金属热浸镀槽的液面，因此在熔融金属面产生的熔融金属的金属蒸气会在炉鼻壁面被冷却而冷凝堆积。其因自重或振动等落到钢板上而附着于钢板、或落到金属热浸镀槽的液面上后附着于钢板时，会引起钢板的一部分未被镀覆的被称为无法镀覆的品质缺陷。另外，熔融金属的金属蒸气会凝结形成粒子状(多为Ium以下的大小)，以金属烟尘的形式在炉鼻壁面上堆积后落到钢板上并附着、或直接附着于钢板上从而引起同样的品质缺陷。这些金属蒸气或金属烟尘会进一步聚集形成金属粉尘(多为Ium以上的大小)，引起更大的品质缺陷。为此，如专利文献I所示，提出了在炉鼻上设置电加热器、从外部进行加热的技术。当采用该方式时，由于炉鼻内壁的温度上升，因此金属烟尘的冷凝堆积量会减少。但冷凝堆积量并不能完全消失，从熔融金属面蒸发的金属蒸气会继续在炉鼻内壁冷凝堆积，总归会落下而引起无法镀覆。另外，由于利用电加热器从外侧进行加热，因此与炉鼻的内侧温度相比外侧温度更高，容易发生炉鼻的热变形。当因这样的热变形导致炉鼻的铁皮发生龟裂而侵入大气时，这也会成为品质不良的原因。此外，在专利文献2中提出了下述技术:如图1及图2A 2C所示那样在炉鼻I的下部的左右两侧设置排气口 2，将包含从熔融金属面蒸发的金属蒸气在内的气氛气体排出，通过分离器3将金属蒸气凝集分离后，仅将气氛气体从形成于上方的左右两侧位置的供气口 4返回至炉鼻内部。但是，如图2A所示，在该结构中，在供气口 4与排气口 2之间会形成气氛气体的短路径(short path)。为此，在炉鼻I的中央部无法维持可阻断金属蒸气的气流。因此，金属蒸气的一部分如箭头5所示那样从炉鼻的中央部向上方溢出，并残留在炉鼻I内。另外，向上方溢出的金属蒸气的一部分流向连续退火炉并在其内壁冷凝堆积，同样会成为导致无法镀覆的原因。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第2897668号公报专利文献2: 日本特开平7-316760号公报
发明内容
发明要解决的课题本发明的目的在于解决上述以往的问题，提供无需对炉鼻的外壁进行加热就能可靠地从炉鼻除去成为无法镀覆的原因的金属烟尘的炉鼻内的金属烟尘除去方法以及炉鼻的金属烟尘除去装置。另外，在以下的说明中，作为表示上述金属蒸气、金属烟尘(狭义)、金属粉尘中的任一种或多种的组合、或者所有的组合的用语，采用金属烟尘(广义)。用于解决课题的手段为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去方法，其向形成于连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间的炉鼻的内部供给加热后的不活泼性气体，将上述炉鼻的内部的气氛温度和内壁温度保持在金属烟尘不会冷凝的温度，并排出比上述供给的气体的量更多的流量的气体。在上述金属烟尘除去方法中，在上述炉鼻内通过钢板，从形成于上述炉鼻的一个侧面上的供气口向形成于在该供气口的 钢板通过方向下游且与形成有该供气口的侧面相反侧的另一个侧面上的排气口形成上述加热后的不活泼性气体流。另外，上述供气口包含:在上述炉鼻的第I侧面且能向上述钢板的表面侧供气的表面侧供气口、和在上述炉鼻的第2侧面且能向上述钢板的背面侧供气的背面侧供气口，上述排气口包含:在上述第2侧面且能在上述钢板的表面侧排气的表面侧排气口、和在上述第I侧面且能在上述钢板的背面侧排气的背面侧排气口，从上述表面侧供气口供给上述加热后的不活泼性气体并从上述表面侧排气口排气，并且从上述背面侧供气口供给上述加热后的不活泼性气体并从上述背面侧排气口排气，从而将由上述加热后的不活泼性气体形成的气流分离成在上述钢板的表面侧流动的第I气流和在上述钢板的背面侧流动的第2气流，并且使上述第I气流和上述第2气流在上述钢板的表面和背面立体交叉。另外，根据本发明的另一观点，提供一种连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去装置，其向形成于连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间的炉鼻的内部，供给加热后的不活泼性气体，将上述炉鼻的内部的气氛温度和内壁温度保持在金属烟尘不会冷凝的温度，并排出比上述供给的气体的量更多的流量的气体。在上述炉鼻内通过钢板，上述金属烟尘除去装置优选:具备形成于上述炉鼻的一个侧面上的供气口和形成于在该供气口的钢板通过方向下游且与形成有该供气口的侧面相反侧的另一个侧面的排气口，从上述供气口向上述排气口形成上述加热后的不活泼性气体流。另外，上述供气口可以包含:在上述炉鼻的第I侧面且能向上述钢板的表面侧供气的表面侧供气口、和在上述炉鼻的第2侧面且能向上述钢板的背面侧供气的背面侧供气口，上述排气口包含:在上述第2侧面且能在上述钢板的表面侧排气的表面侧排气口、和在上述第I侧面且能在上述钢板的背面侧排气的背面侧排气口，从上述表面侧供气口供给上述加热后的不活泼性气体并从上述表面侧排气口排气，并且从上述背面侧供气口供给上述加热后的不活泼性气体并从上述背面侧排气口排气，从而将由上述加热后的不活泼性气体形成的气流分离成在上述钢板的表面侧流动的第I气流和在上述钢板的背面侧流动的第2气流，并且使上述第I气流和上述第2气流在上述钢板的表面和背面立体交叉。发明效果根据本发明，向炉鼻的内部供给加热后的不活泼性气体,将炉鼻内部的气氛温度和内壁温度保持在金属烟尘不会冷凝的温度，并排出比供气量更多的流量的气体。为此，从熔融金属面蒸发的金属烟尘随着气流从炉鼻内部被排出，因而不会在炉鼻的壁面冷凝堆积。此外，由于炉鼻内部保持负压，因此会形成从连续退火炉的出口朝向炉鼻的排气口的气流，金属烟尘不会侵入连续退火炉。其结果是，能够大大降低无法镀覆的发生率。另外，也没有以往从外侧对炉鼻进行加热时导致炉鼻热变形的风险。另外，通过将供气口和与之对应的排气口在从炉鼻内通过的钢板的表面和背面方向上分离配置，并使从供气口朝向排气口的不活泼性气体流在钢板的背面和表面立体交叉，从而可以防止气流之间的碰撞或短路径，因而能可靠地防止从熔融金属面蒸发的金属烟尘向上方溢出，能得到更好的结果。
图1是表示现有技术的炉鼻的侧面剖面图。图2A是表示现有技术的炉鼻的正视图。图2B是图2A的A-A剖面图。图2C是图2A的B-B剖面图。图3是表示本发明的一实施方式的炉鼻的侧面剖面图。图4A是表不本发明的一实施方式的炉鼻的正视图。图4B是图4A的C-C剖面图。图4C是图4A的D-D剖面图。图5是表示排气率与金属烟尘指数之间的关系的图。图6A是不意地表不排气率低于100%的状态下的炉鼻内的气流的图。图6B是示意地表示排气率为100%的状态下的炉鼻内的气流的图。图6C是示意地表示排气率超过100%的状态下的鼻内内的气流的图。图7A是表示供气口与排气口的优选位置关系的探讨结果的图。图7B是用于对图7A的结果进行说明的图。图8A是图7A所示的优选位置关系的具体理由的说明图，表示W/L低于0.75的情况。图8B是图7A所不的优选位直关系的具体理由的说明图,表不W/L超过1.75的情况。图SC是图7A所示的优选位置关系的具体理由的说明图，表示0超过A+5°的情况。图8D是图7A所示的优选位置关系的具体理由的说明图，表示0低于A — 5°的情况。
具体实施例方式以下边参照附图边对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，在本说明书及附图中，对具有实质上相同的功能构成的构成要素赋予相同的符号，从而省略重复说明。图3及图4A 图4C是表不本发明的一实施方式的图。炉鼻10形成于连续退火炉的出口 11与金属热浸镀槽12之间。通常炉鼻多为矩形剖面，但不一定局限于矩形剖面，只要大致为矩形形状即可。在炉鼻10的靠近金属热浸镀槽12的下侧，在炉鼻10的两侧面形成排气口 13。在排气口 13的上方即炉鼻10的靠近连续退火炉的上侧，在炉鼻10的两侧面形成供气口 14。在炉鼻10的内部，从连续退火炉出来的钢板15向金属热浸镀槽12连续移动。钢板15在金属热浸镀槽12中例如实施热浸镀锌。如图4A所示，在本实施方式中，形成于炉鼻10的一侧面的供气口 14a、14b朝向形成于炉鼻10的相反侧的侧面的排气口 13a、13b，分别向斜下方形成。从这些供气口 14a、14b向炉鼻10的内部吹入经加热器16加热后的不活泼性气体。也就是说，加热后的不活泼性气体向相对于炉鼻10的延伸方向(从连续退火炉朝向金属热浸镀槽12的方向)倾斜的方向被吹入。作为不活泼性气体，例如可采用氮气。通过如此吹入加热后的不活泼性气体，炉鼻10的内部气氛温度或炉鼻内壁维持高温且大致均等，因此金属烟尘向炉鼻10的内壁的冷凝堆积得到抑制。另外，还能防止炉鼻10的热变形。从左右两侧的供气口 14a、14b分别吹入的不活泼性气体如图4A所示在炉鼻10的内部立体交叉，并从排气口 13a、13b排出。更详细而言，从形成于炉鼻10的右侧面的供气口 14a向形成于左侧面的排气口 13a吹入不活泼性气体。从形成于炉鼻10的左侧面的供气口 14b向形成于右侧面的排气口 13b吹入不活泼性气体。为了使由吹入的不活泼性气体形成的气流在炉鼻10的内部立体交叉，供气口 14a、14b和排气口 13a、13b分离地配置在通过炉鼻10内的钢板15的表面和背面。也就是说，如图4A的C-C剖面图及D-D剖面图即图4B及图4C所示，供气口 14a配置在钢板15的表面侧，供气口 14b配置在钢板15的背面侧。另一方面，排气口 13a配置在钢板15的表面侧，排气口 13b配置在钢板15的背面侧。由此，从钢板15的表面侧的供气口 14a向排气口 13a的气流与从钢板15的背面侧的供气口 14b向排气口 13b的气流夹隔钢板15而立体地交叉。只要使炉鼻10的内部产生这样的气流，即可防止从金属热浸镀槽12侧上升的金属烟尘沿气流溢出而流至连续退火炉侧。另外，供气口 14a、14b或排气口 13a、13b优选如图4A C那样在钢板15的表面背面完全分离，但即使是如后述的图6A C所示那样跨越钢板15的表面背面的一体的供气口或排气口，由于钢板15的存在本身可将气流分离， 因此大体上没有影响。此外，在本发明中，从排气口 13排出比供气量更多流量的气体。因此，炉鼻10的内部处于微小的负压，如图3中箭头17所示那样，形成从连续退火炉朝向炉鼻10的气流。因此，从金属热浸镀槽12产生的金属烟尘可靠地从排气口 13排出。另外，还可以防止金属烟尘侵入连续退火炉的内部。这样，根据本发明，由于炉鼻内的金属烟尘被迅速除去，因此可以大大减少无法镀覆的发生。以下，对其具体的数据进行说明。图5是表示排气率与炉鼻内金属烟尘量或连续退火炉内金属烟尘量之间的关系的图。这里，横坐标的排气率是通过将排气流量除以供气流量得到的百分率。纵坐标的炉鼻内或连续退火炉内的金属烟尘指数是下述值:将炉鼻内或连续退火炉内存在的金属烟尘(广义)的质量以排气率为0时的炉鼻内和连续退火炉内的金属烟尘的质量的合计值为100而进行指数化得到的值。参照图，关于用黑圈表示的炉鼻内的金属烟尘指数，当排气率超过100%时急剧减少。但是，当排气率达到150%以上时，金属烟尘指数的相对于每单位排气率的减少幅度变小，即使增加排气率，金属烟尘指数也不怎么变化。由该结果可知:对于炉鼻内的金属烟尘，为了获得显著的降低效果，优选使排气率为超过100%的值。另外，还可知排气率只要在150%以上就足够。另一方面，用菱形表示的连续退火炉内的金属烟尘指数也同样，当排气率超过100%时急剧减少，当排气率为150%以上时不怎么变化。因此，对于连续退火炉内的金属烟尘，为了获得显著的降低效果，也优选将排气率设为超过100%的值，进而排气率只要为150%以上就足够。图6A 图6C是不意地表不排气率不同的炉鼻内的气流的图，图6A表不排气率低于100%的状态，图6B表示100%的状态，图6C表示超过100%的状态。在图6A的状态下形成从炉鼻朝向连续退火炉的气流，因此烟尘会在炉鼻的整个内壁以及连续退火炉的整个炉壁冷凝堆积，产生品质缺陷。反之，在图6C的状态下则形成从连续退火炉朝向熔融金属面的气流，因此炉鼻内壁或连续退火炉的炉壁上的金属烟尘冷凝堆积得到抑制。图6B是两种气流处于平衡的状态，由于也存在朝向连续退火炉的气流，因此得不到充分的金属烟尘抑制效果。图7A及图7B和图8A 图8D是表示供气口与排气口的位置关系的探讨结果的图。在该探讨中，如图7B所示，将炉鼻的宽度设为W，将供气口与排气口的高度差设为L，进而将连接供气口与排气口的直线相对于炉鼻的延伸方向所成的角度设为9。另外，在本实施方式中，供气口由于朝向排气口而设置，因此供气口相对于炉鼻侧面的安装角度等于角度9。将探讨的结果示于图7A的图。供气口与排气口的优选位置关系由W/L和角度0来规定。更具体而言，0.75彡W/L彡1.75且A-5° ( 0彡A+5°的区域是优选的区域。这里，角度A是定义为A=arctan (W/L)的角度(即tanA=W/L)。另外，在实际设备中，W通常多为2 3m,此时L优选为4 5m。图8A 图8D是用于说明上述探讨的具体理由的图。如图8A所示，当W/L低于
0.75时，供气口与排 气口之间的距离过远，从供气口喷射出的气流在到达排气口之前衰减，因此气体的一部分形成短路径。由此，气流变弱，从液面产生的金属烟尘的一部分穿过气流向连续退火侧溢出。反之，如图8B所示，当W/L超过1.75时，从供气口喷射出的气流向配置于供气口的背面侧的排气口形成短路径，产生同样的问题。另外，如图8C所示，当0超过A+5°时，从供气口喷射出的气体与排气口的上侧碰撞而分离成朝向连续退火炉的气流和朝向排气口的气流。因此，当分离前的气流载有从液面产生的烟尘时，存在向连续退火炉泄漏的可能性。反之，如图8D所示，当0低于A —5°时，从供气口喷射出来的气体与排气口的下侧碰撞。因此，由于液面的变动，附着于炉鼻内壁的下部的作为铁和铝的合金的顶端浮渣D的小块会剥离而落到熔融金属面上，被钢板的伴随流(accompanying stream)吸引而附着于钢板,存在产生品质缺陷的可能性。将以上说明的本发明的一个实施方式适用于热浸镀锌钢板的制造设备时，能使无法镀覆发生指数减少至26。这里，无法镀覆发生指数是指对因无法镀覆引起的合格率下降的比例以将未应用上述实施方式的情况设为100的方式进行指数化而得到的值。以上，一边参照附图一边对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限于这些例子。对于具有本发明所属的技术领域的常规知识的人员来说，可以在权利要求书记载的技术思想的范围内想到各种变形例或修正例，这是显而易见的，它们当然也可理解为属于本发明的技术范围的例子。符号说明
10炉鼻11连续退火炉的出口12金属热浸镀槽13排气口14 供气口
15钢板16加热器17表示从连续退火炉朝向炉鼻的气流的箭头
权利要求
1.一种连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去方法，其向形成于连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间的炉鼻的内部供给加热后的不活泼性气体，将所述炉鼻的内部的气氛温度和内壁温度保持在金属烟尘不会冷凝的温度，并排出比所述供给的气体的量更多的流量的气体。
2.根据权利要求1所述的连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去方法，其中，在所述炉鼻内通过钢板， 从形成于所述炉鼻的一个侧面上的供气口向形成于在该供气口的钢板通过方向下游且与形成有该供气口的侧面相反侧的另一个侧面上的排气口形成所述加热后的不活泼性气体流。
3.根据权利要求2所述的连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去方法，其中，所述供气口包含:在所述炉鼻的第I侧面且能向所述钢板的表面侧供气的表面侧供气口、和在所述炉鼻的第2侧面且能向所述钢板的背面侧供气的背面侧供气口， 所述排气口包含:在所述第2侧面且能在所述钢板的表面侧排气的表面侧排气口、和在所述第I侧面且能在所述钢板的背面侧排气的背面侧排气口， 从所述表面侧供气口供给所述加热后的不活泼性气体并从所述表面侧排气口排气，并且从所述背面侧供气口供给所述加热后的不活泼性气体并从所述背面侧排气口排气，从而将由所述加热后的不活泼性气体 形成的气流分离成在所述钢板的表面侧流动的第I气流和在所述钢板的背面侧流动的第2气流，并且使所述第I气流和所述第2气流在所述钢板的表面和背面立体交叉。
4.一种连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去装置，其向形成于连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间的炉鼻的内部供给加热后的不活泼性气体，将所述炉鼻的内部的气氛温度和内壁温度保持在金属烟尘不会冷凝的温度，并排出比所述供给的气体的量更多的流量的气体。
5.根据权利要求4所述的连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去装置，其中，在所述炉鼻内通过钢板， 该装置具备:形成于所述炉鼻的一个侧面上的供气口和形成于在该供气口的钢板通过方向下游且与形成有该供气口的侧面相反侧的另一个侧面上的排气口， 从所述供气口向所述排气口形成所述加热后的不活泼性气体流。
6.根据权利要求5所述的连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去装置，其中，所述供气口包含:在所述炉鼻的第I侧面且能向所述钢板的表面侧供气的表面侧供气口、和在所述炉鼻的第2侧面且能向所述钢板的背面侧供气的背面侧供气口， 所述排气口包含:在所述第2侧面且能在所述钢板的表面侧排气的表面侧排气口、和在所述第I侧面且能在所述钢板的背面侧排气的背面侧排气口， 从所述表面侧供气口供给所述加热后的不活泼性气体并从所述表面侧排气口排气，并且从所述背面侧供气口供给所述加热后的不活泼性气体并从所述背面侧排气口排气，从而将由所述加热后的不活泼性气体形成的气流分离成在所述钢板的表面侧流动的第I气流和在所述钢板的背面侧流动的第2气流，并且使所述第I气流和所述第2气流在所述钢板的表面和背面立体交叉。
全文摘要
本发明提供无需对炉鼻的外壁进行加热就能可靠地将成为无法镀覆的原因的金属烟尘从炉鼻除去的连续热浸镀设备中的炉鼻的金属烟尘除去方法及炉鼻的金属烟尘除去装置。通过向形成于连续退火炉的出口与金属热浸镀槽之间的炉鼻(10)的内部供给加热后的不活泼性气体，保持炉鼻内部的气氛温度和炉鼻内壁温度，并排出比供气量更多的流量的气体，从而形成从连续退火炉朝向金属热浸镀槽的表面的气流，防止从熔融金属面产生的金属烟尘在炉鼻内壁或连续退火炉内壁冷凝堆积或落下并附着到钢板上而产生品质缺陷。
文档编号C23C2/00GK103180478SQ201280003436
公开日2013年6月26日 申请日期2012年7月3日 优先权日2011年7月4日
发明者山内优, 川村三喜夫, 山本邦晶, 水野德博, 古田升 申请人:新日铁住金株式会社