专利名称：熔融镀锌钢板制造装置及熔融镀锌钢板制造方法
技术领域：
本发明涉及熔融镀锌钢板制造装置及熔融镀锌钢板制造方法。特别涉及用于使熔融镀锌钢板的制造时生成的熔渣无害化的熔融镀锌钢板制造装置及方法。本申请基于2010年9月2日在日本提出申请的日本特愿2010-196796号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
熔融镀锌铝系钢板大多在汽车、家电、建筑材料等领域使用。作为镀覆钢板的代表品种，从镀液中的铝(Al)含量少的顺序，依次举出以下三种。(I)合金化熔融镀锌钢板(镀液组成:例如，0.125 0.14质量％Α1_Ζη)(2)熔融镀锌钢板(镀液组成:例如，0.15 0.25质量％Α1_Ζη)(3)镀锌铝合金钢板(镀液组成:例如，2 25质量％Α1_Ζη)因此，熔融镀锌铝系钢板是使 用含有熔融金属的镀液进行镀覆而得到的钢板，所述熔融金属包含熔融锌及熔融铝。为了改善镀覆密合性及提高耐腐蚀性，该镀液在作为主成分的锌(Zn)中添加了铝(Al)，另外，为了提高耐腐蚀性，也有添加镁(Mg)、硅(Si)等物质的情况。下面，将合金化熔融镀锌钢板称为“GA”，将用于制造GA的镀液称为“合金化熔融镀锌液(GA镀液)”。另外，将熔融镀锌钢板称为“GI ”，将用于制造GI的镀液称为“熔融镀锌液(GI镀液)”。在制造上述的熔融镀锌铝系钢板时，在镀液中会大量生成被称为熔渣的异物。该熔渣是从钢板熔解到镀液中的铁(Fe)与镀液(熔融金属)中所含的Al或Zn形成的金属间化合物。作为该金属间化合物的更具体的组成，例如为以Fe2Al5为代表的浮渣、以及以FeZn7S代表的底渣。浮渣有可能由制造上述熔融镀锌铝系钢板的所有镀液(例如，GA镀液、GI镀液)生成，另一方面，底渣仅由合金化熔融镀锌液(GA镀液)生成。浮渣由于其比重比构成镀液的熔融金属小，因此浮游在镀液中，并最终上浮到镀液液面。当镀液中浮游的浮渣的数量较多时，浮渣会在镀液中辊表面析出，成为在钢板上发生压痕缺陷的原因。上述浮游浮渣析出在镀液中的辊槽上，使辊与钢板间的表观摩擦系数下降，因此，也成为引发辊打滑及不转动的原因。另外，当粒径比较大的浮渣附着于钢板时，就会使产品的外观品位下降，根据用途而成为降级品。另一方面，底渣由于其比重比构成镀液的熔融金属大，因此，浮游在镀液中并最终堆积在镀槽底部。当镀液中的底渣的数量较多时，与浮渣同样地，会产生镀液中辊缺陷及辊的打滑、不转动、以及对钢板的附着引起的外观品位的显著劣化等问题。并且，底渣不会像浮渣那样上浮到镀液液面而无害化，而是长时间在镀液中浮游，或暂时堆积于镀槽底部的底渣通过镀液内流动的变化而再次在镀液中浮游。因此，可以说底渣比浮渣更有害。特别是，为了谋求镀覆钢板的生产性的提高，在使浸溃在镀液中的钢板的通板速度高速化的情况下，在伴随上述钢板的高速移动而带来的镀液流动的作用下，堆积在镀槽底部的底渣被卷入到镀液中。上述熔渣附着于钢板，产生熔渣缺陷，因此，成为镀覆钢板的质量下降的主要原因。因此，以往，为了确保镀覆钢板的质量，不得不抑制钢板的通板速度，牺牲生产性。为 了解决如上所述的浮渣及底渣引起的问题，到目前为止，提出了许多方案。如下所述，这些方案通常是利用镀液和熔渣的比重差将熔渣进行沉淀分离或上浮分离的方法。例如，专利文献I提出了一种熔渣除去装置，该熔渣除去装置将包含熔渣的锌镀液由镀槽导入贮存槽，并利用熔渣与镀液之间的比重差对熔渣进行上浮、沉淀分离。在该装置中，贮存槽的容量为IOm3以上，锌镀液的移送量为2m3/h以上，在贮存槽内设有使液流迂回的折流板。但是，在专利文献I中，采用在液流较缓慢时的粒子沉淀除去时成立的公式进行了研究，过大地评价了熔渣除去效果。另外，在专利文献I中，将有害熔渣规定为lOOym以上，但近来被视为问题的熔渣缺陷包含了熔渣径50 左右的熔渣成为原因的缺陷。实际上，需要比专利文献I更有效的对策。然而，在专利文献I记载的方法中，在以50i!m的熔渣为除去对象的情况下，需要42m3以上的贮存槽，因此，不能避免装置的大型化，不实用。另外，为了使装置小型化，底渣的沉淀速度慢，因此，需要专利文献I以外的对策。专利文献2提出了一种镀覆装置，其在镀槽内设有包围部件，通过使底渣沉淀、堆积在包围部件的下部侧，来防止底渣的卷起。但是，在该专利文献2记载的方法中，随着镀覆速度的上升，镀液的上部区域的液流变得越来越急剧，因此下部区域的液流也逐渐加快。因此，小粒径熔渣不会沉淀，而是随液流一起回流到上部区域，因此熔渣除去效率低。另外，在设为现实的镀槽容量(例如，200t)的情况下，小粒径熔渣边在镀液的上部区域和下部区域回流，边随着时间的经过而成长，不久就沉降到下部区域。但是，此时，成为在镀液的上部区域及下部区域浮游着大量的成长到能够沉淀的粒径的底渣的状态，因此，作为熔渣缺陷对策，效果差。另外，堆积在下部区域的底渣都需要除去，但当具有包围部件时，实质上不可能进行熔渣除去操作。为了将包围部件取下来，需要相当的劳力和时间，专利文献2记载的技术可以说是不实用的。在专利文献3提出的装置中，镀覆容器被分割为镀槽和熔渣除去槽，镀槽内的熔融金属由泵转移到熔渣除去槽中。然后，熔渣除去槽将熔渣进行沉降除去，洁净化后的镀液从设置于镀槽的开口部回流到镀槽内。但是，在该专利文献3记载的方法中，采用的是仅单纯地利用镀液与底渣的比重差来分离熔渣的方法，因此小粒径熔渣的分离效率低，导致随液流一起回流到镀槽中。另外，在设为现实的熔渣除去槽容量(例如，200t)的情况下，在镀槽内生成的小粒径熔渣边随液流一起在镀槽和熔渣分离槽间循环，边随着时间的经过而成长，不久就沉降到熔渣除去槽中。但是，此时，成为了在镀槽及熔渣除去槽内浮游着大量的成长到可沉淀的粒径的底渣的状态，因此，专利文献3记载的技术作为熔渣缺陷对策可以说是效果差。另外，专利文献4提出的镀覆装置将镀槽内的镀液导入熔渣结晶析出管中，在熔渣结晶析出管内重复多次对镀液的冷却及加热。由此，使熔渣成长而除去，然后使洁净化后的镀液在再加热槽内进行再加热，然后返回到镀槽。另外，专利文献5提出的镀覆方法中，除设有镀槽以外，还设有辅助槽。包含底渣的熔融金属被从镀槽移送至辅助槽，辅助槽内的镀液由镀槽保持为高温，且Al浓度升高到0.14质量％以上。由此，使镀液所含的底渣变成浮渣态而上浮、除去。
现有技术文献专利文献专利文献1:特开平10-140309号公报专利文献2:特开2003-193212号公报专利文献3:特开2008-095207号公报专利文献4:特开平05-295507号公报专利文献5:特开平04-99258号公报
发明内容
发明要解决的问题如上所述，在专利文献I 3记载的现有熔渣除去方法中，通常采用的是不进行镀液的液温控制而是仅单纯地利用熔渣和镀液的比重差来将熔渣进行沉淀分离或上浮分离的方法。但是，对于上述除去方法而言，由于小粒径熔渣随液流被回流到镀槽中，因此不能完全除去熔渣，存在熔渣的除去效率低这样的问题。另外，镀液中的小粒径熔渣一边在分离槽和镀槽之间随液流一起循环·，一边随着时间的经过而成长，不久就沉淀在分离槽中。但是，此时，成为了在镀液中浮游着大量的成长到可沉淀的粒径的熔渣的状态，因此，作为镀覆钢板的熔渣缺陷对策，效果差。另一方面，对于专利文献4记载的方法而言，将镀槽内的熔融金属移送至熔渣结晶析出管内，并重复多次对上述镀液的冷却及加热，由此使熔渣成长而除去。然而，为了高效地利用该专利文献4记载的方法，需要如专利文献4的实施例所述，将镀液的循环量为0.5m3/min (约200t/h)，进行大流量的镀液循环。为了如上述实施例所记载的那样对这种大流量的镀液连续进行2小时的冷却及加热，需要内部容积60m3(约400t)的熔渣结晶析出管和大容量的冷却装置及加热装置。另外，专利文献4未明示对在熔渣结晶析出管内成长的熔渣进行除去的方法。在利用过滤器来除去熔渣的情况下，实质上不可能进行其更换操作，在通过沉降分离来除去熔渣的情况下，需要另外设置用于沉降分离的沉降槽，虽然原理上可能，但现实上运用起来很困难。因而，专利文献4记载的方法可以说是不现实的。另外，专利文献5记载的方法是，通过将辅助槽内的镀液的液温保持在比镀槽高的高温，且使Al浓度上升，使上述镀液所含的底渣变成浮渣态而上浮除去。如专利文献5的实施例所记载，在使镀槽内的镀液(液温460°C、Al浓度0.1质量％)在辅助槽内升温到液温500°C、550°C，且使Al浓度上升到0.15质量％的条件下，也许底渣的一部分能够变成浮渣态而上浮分离。但是，在该方法中，由于镀液中的Fe的熔解限值(溶解限)大幅度上升(镀槽镀液的饱和Fe浓度:0.03质量％ ;辅助槽镀液的饱和Fe浓度:0.09质量％以上)，因此，熔渣的大多数都熔解在镀液中。即，当在辅助槽内使镀液的液温上升时，上述镀液中的Fe的熔解限值增大，因此，导致熔渣的大半部分熔解在上述镀液中，从而不能在辅助槽内使熔渣上浮分离。因此，当使上述辅助槽内的镀液降温而返回到镀槽时，就会因Fe的熔解度差而大量地生成熔渣。因此，专利文献5记载的方法现实中在熔渣除去效果上存在较大的疑问。另外，在专利文献5的方法中，在进行了辅助槽的熔渣除去处理以后，在上述辅助槽内使镀液降温至镀槽的液温，然后回收上述镀液。因此，在辅助槽中的熔渣除去处理不得不成为批处理，因此与连续进行熔渣除去处理的情况相比，熔渣除去性能差。
如上所述，除去镀液中浮游的熔渣的方法很早以前就有所研究，其大多数都是利用了熔渣和镀液的比重差的分离方法(参照专利文献I 3)。其中，对于将底渣进行沉降分离的方法而言，由于底渣和锌镀液的比重差小，因此，底渣的沉降速度慢，在现实的分离槽容量中，难以使熔渣基本上完全无害化(无熔渣)。另一方面，将浮渣进行上浮分离的方法比将底渣进行沉降分离的方法更有利。但是，由于在通常的GA操作条件下，以只有底渣、或者底渣和浮渣混合存在的状态生成熔渣，因此需要使底渣变成浮渣态的方法。作为该方法，举出了几个事例(例如，参照专利文献5)。但是，如上所述，迄今为止提出的现有熔渣除去方法由于难以进行镀液中Al浓度的控制，或在其技术思想上存在技术上的不合理，因此未实用化。这些现有方法都是其熔渣除去性能及效果不充分或熔渣除去效果本身存在较大疑问的方法。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种新型且改进后的熔融镀锌钢板制造装置及熔融镀锌钢板制造方法，其能够高效且有效果地除去制造熔融镀锌钢板时在镀液中不可避免地产生的熔渣，能够使其基本上完全无害化。解决问题的方法 本申请发明人等鉴于上述情况而不懈努力，发现了高效且有效果地除去熔渣而在系统内使熔渣基本上完全无害化(无熔渣)的方法。该方法使镀液在分割构成的三个槽，即镀槽、分离槽和调节槽之间进行循环，且组合使用如下工序:(I)在液温低于镀槽的分离槽中，使浮渣在镀液中强制地析出，进行比重差分离；(2)在液温高于分离槽的调节槽中，使镀液中的Fe成为未饱和状态，将在分离槽内未彻底分离除去的浮渣进行熔解除去。为了实现上述目的，本发明的各方式具有以下构成。(a)本发明的一个方式涉及的熔融镀锌钢板制造装置具备:镀槽，其具有第一保温部，对浸溃在镀液中的钢板进行镀覆，所述第一保温部将所述镀液保温在给定的液温Tl，所述镀液是含有熔融锌及熔融铝的熔融金属；分离槽，其具有第二保温部，所述第二保温部将从所述镀槽的镀液出口移送来的所述镀液保温在比所述液温Tl低的液温T2 ;调节槽，其具有第三保温部，所述第三保温部将从所述分离槽移送来的所述镀液保温在比所述液温T2高的液温T3 ；以及循环部，其使所述镀液按所述镀槽、所述分离槽、所述调节槽的顺序进行循环。(b)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，还具备对所述镀槽内的所述镀液中的所述铝浓度Al进行测定的铝浓度测定部；可以根据所述铝浓度测定部的测定结果，将含有比所述镀槽的镀液中的所述铝浓度Al高的高浓度铝的第一含锌金属坯(地金)补充到所述分离槽或所述调节槽中的至少一个槽中。(C)在上述(b)的熔融镀锌钢板制造装置中，可以根据所述铝浓度测定部的测定结果，将所述第一含锌金属坯补充到所述分离槽，将第二含锌金属坯补充到所述调节槽，所述第二含锌金属坯是含有比所述分离槽的镀液中的铝浓度A2低的低浓度铝的含锌金属坯或不含铝的含锌金属坯。(d)在上述(b)的熔融镀锌钢板制造装置中，可以根据所述铝浓度测定部的测定结果，将所述第一含锌金属坯补充到所述调节槽，且不向所述分离槽补充金属坯。(e)在上述(b)的熔融镀锌钢板制造装置中，进一步具备使所述第一或第二含锌金属坯熔融的预熔槽；可以将在所述预熔槽内熔融的所述第一或第二含锌金属坯的熔融金属补充到所述调节槽内的所述镀液中。(f)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述分离槽的液温T2可以由所述第二保温部来控制，以使其比所述镀槽的液温Tl低5°C以上，并且为所述熔融金属的熔点以上。(g)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，在将从所述调节槽移送到所述镀槽时所述镀液的液温下降量以摄氏温度来计设为ATfall时，所述液温T3可以由所述第三保温部来控制，以使所述液温Tl、所述液温T2及所述液温T3以摄氏温度来计满足下式(I)及下式⑵。Tl + Δ Tfall — 10 ≤T3 ≤Tl + Δ Tfall + 10...(I)T2 + 5 ≤T3 …⑵(h)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述循环部可以具备熔融金属移送装置，所述熔融金属移送装置设置于所述镀槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少一个槽中。(i)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述镀槽的所述镀液出口可以位于所述钢板的行进方向下游侧，以使所述镀液通过伴随所述钢板行进的所述镀液流而从所述镀槽的上部流出。(j)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述镀槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少两个可以由堰对一个槽进行区划而构成；由所述堰区划的各槽的液温被独立控制。(k)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述镀槽内的所述镀液的贮存量可以为由所述循环部循环的每I小时的所述镀液的循环量的5倍以下。(I)在上述(a)的熔融镀锌钢板制造装置中，所述分离槽内的所述镀液的贮存量可以为由所述循环部循环的每I小时的所述镀液的循环量的2倍以上。(m)本发明的一个方式涉及的熔融镀锌钢板制造方法包括:边使含有熔融锌及熔融铝的熔融金属即镀液按镀槽、分离槽、调节槽的顺序来循环，边在所述镀槽内，将从所述调节槽移送的所述镀液以给定的液温Tl来贮存，对浸溃于所述镀液中的钢板进行镀覆；在所述分离槽内，将从所述镀槽移送到所述分离槽的所述镀液以比所述镀槽的液温Tl低的液温T2来贮存，将已析出的浮渣进行上浮分离；在所述调节槽内，将从所述分离槽移送的所述镀液以比所述分离槽的液温T2高的液温T3来贮存，使残留熔渣熔解。根据上述(a)及(m)所述的熔融镀锌钢板制造装置及方法，使镀液按镀槽、分离槽、调节槽的顺序来循环。由此，在上述镀槽中，能够缩短循环镀液的滞留时间，因此能够避免在镀槽内生成熔渣、或成长到有害粒径。接下来，在上述分离槽中，通过使循环镀液的液温下降而使Fe为过饱和状态，能够使镀液中的Fe以浮渣的形式析出，并上浮分离。另外，在上述调节槽中，通过使循环镀液的液温上升而使镀液中的Fe为未饱和状态,能够将在分离槽内未彻底分离除去的小粒径的浮渣熔解除去。发明的效果根据上述(a)及(m)的发明，在镀槽内熔渣的生成和成长被抑制，在分离槽内将浮渣分离除去，在调节槽内将残留熔渣熔解。因此，能够使镀液中不可避免地产生的熔渣基本上完全无害化。根据上述(b)的发明，通过向分离槽或调节槽投入金属坯来补充在镀槽的镀覆工序中消耗的Zn及Al。因此，能够防止伴随在镀槽中的金属坯熔解而产生熔渣，并且能够将镀槽I的镀液保持在用于制造GI的适当的Al浓度(例如0.200质量％)。根据上述(C)的发明，能够使贮存于分离槽的镀液的液中Al浓度为比镀槽及调节槽中的Al浓度高的高浓度。因此，能够使更多的浮渣析出而上浮分离。根据上述(d)的发明，仅对调节槽3投入金属坯来进行镀液组成的补充及Al浓度的调节。因此，可以不对分离槽2投入金属坯，因此能够简化装置构成。根据上述(e)的发明，不需要在分离槽及调节槽内将金属坯熔解。因此，能够抑制投入金属坯带来的熔融金属的急剧的温度下降、以及因此而产生的熔渣。根据上述(f)的发明，贮存于分离槽的镀液的Fe熔解限值下降。因此，能够强制地使相当于达到了过饱和的Fe量的熔渣析出。根据上述(g)的发明，贮存于调节槽的镀液的液温保持为比分离槽高，且镀槽内的镀液的液温偏差减小。因此，能够抑制在调节槽内将残留熔渣熔解，且能够抑制镀槽内的有害粒径熔渣的生成。根据上述(h)的发明，由一个熔融金属移送装置进行镀槽、分离槽及调节槽间的镀液的移送。因此，能够简化装置构成。根据上述(i)的发明，不易形成镀槽I内的镀液IOA的局部的滞留区域。因此，能够防止熔渣在镀槽I内的滞留区域成长到有害粒径。根 据上述(j)的发明，镀槽、分离槽、调节槽中的三个或两个槽构成为一体。因此，能够简化装置构成。根据上述(k)的发明，镀槽的镀液的滞留时间缩短。因此，能够使熔渣在成长到有害粒径以前就从镀槽流向分离槽。根据上述⑴的发明，分离槽中镀液的滞留时间延长。因此，能够在分离槽内充分地除去浮渣。
图1是表示各种镀液中的熔渣生成范围的三元相图。图2是示出在液温恒定的条件下各相的熔渣成长的曲线图。图3A是用于说明镀槽中熔渣的浮游状态的示意图。图3B是用于说明镀槽中熔渣的浮游状态的示意图。图4是表示本发明的一个实施方式的熔融镀锌钢板制造装置的构成例I的示意图。图5是表示上述实施方式的第一变形例的熔融镀锌钢板制造装置的构成例2的示意图。图6是表示上述实施方式的第二变形例的熔融镀锌钢板制造装置的构成例3的示意图。图7是表示上述实施方式的第三变形例的熔融镀锌钢板制造装置的构成例4的示意图。
图8是表示上述实施方式的第四变形例的熔融镀锌钢板制造装置的构成例5的示意图。图9是表示上述实施方式的镀槽的液温为460°C的情况下各槽的容许液温范围的示意图。图10是表示上述实施方式的各槽中镀液的状态过渡的三元相图。图11是表示上述实施方式的变形例的各槽中镀液的状态过渡的三元相图。图12是表示本发明实施例的分离槽的容量和熔渣分离比率之间的关系的曲线图。`图13是表示上述实施例的镀液循环量和熔渣粒径之间的关系的曲线图。图14是表示上述实施例的镀槽流入液的液温偏差和熔渣粒径之间的关系的曲线图。符号说明I 镀槽2分离槽3调节槽4预熔槽5熔融金属移送装置6、7连通管8移送管9溢流管10、10A、10B、10C 镀液11 钢板12沉没辊13气体擦拭喷嘴
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本说明书及附图中，对于实质上具有同一功能结构的构成要素，标记同一符号，省略重复说明。[1.对于熔渣生成和熔渣除去方法的研究]首先，在对本实施方式的熔融镀锌钢板制造装置及熔融镀锌钢板制造方法进行说明之前，对在镀液中生成熔渣(浮渣、底渣)的主要原因及除去上述熔渣的方法进行了研究，下面对研究的结果进行说明。[1.1.熔渣生成范围]如上所述，熔融镀锌铝系钢板是使用在作为主成分的锌中添加有铝的熔融金属进行镀覆而成的钢板。例如为:⑴合金化熔融镀锌钢板；⑵熔融镀锌钢板；⑶镀锌铝合金钢板等。合金化熔融镀锌钢板(GA)是在熔融镀锌之后，立即以490 600°C的温度进行短时间加热，使熔融Zn和钢发生合金化反应，从而形成了 Zn-Fe系金属间化合物皮膜的钢板。上述GA大多用于例如汽车用钢板等。上述GA的镀层包含从钢板熔解到镀液中的Fe与Zn形成的合金。用于制造GA的镀液(GA镀液)的组成为例如0.125 0.14质量％A1_余量为Zn。该GA镀液还包含从钢板熔解到镀液中的Fe。为了提高镀覆密合性，在GA镀液中添加有相对于锌镀液而言浓度较低的Al。当GA镀液中的Al浓度过高时，由于所谓的铝屏障(r H ^ K ,j T )，镀层难以进行Fe-Zn合金化，因此，GA镀液的Al浓度被抑制在给定的低浓度(0.125 0.14质量％)。熔融镀锌钢板(GI)多用于通常的建筑材料等。用于制造GI的镀液(GI镀液)的组成为例如0.15 0.25质量％A1-余量为Zn。通过使GI镀液的Al浓度为0.15 0.25质量％，镀层与钢板的密合性非常高，镀层不会随 着钢板的变形而脱离。镀锌铝合金钢板多用于例如耐久性需求高的建筑材料等。用于制造上述钢板的镀液的组成为5质量％A1-余量为Zn、ll质量％A1-余量为Zn等。由于锌镀液中含有充分量的Al，因此具有高于GI的高耐腐蚀性。在用于制造这些熔融镀锌铝系钢板的镀液中，会大量地生成作为熔解到镀液中的Fe与Al或Zn形成的金属间化合物的浮渣及底渣。镀液中的熔渣的生成依赖于镀液的温度(液温)、镀液中的Al浓度及Fe浓度(从钢板熔解到镀液中的Fe的熔解度)。图1是表示上述各种镀液的熔渣生成范围的三元相图。图1的横轴为镀液中的Al浓度(质量％)，纵轴为镀液中的Fe浓度(质量％)。如图1所示，当镀液中的Fe浓度超过根据Al浓度而确定的给定浓度时，就会生成熔渣。例如，在液温T为450°C且Al浓度为0.13质量％的GA镀液中，当镀液中Fe浓度高于约0.025质量％时，就会生成底渣(FeZn7)15另外，在液温T为450°C且Al浓度为0.14质量％的GA镀液中，当Fe浓度高于约0.025质量％时，就会生成浮渣(Fe2Al5)，当Fe浓度更高时，除生成浮渣以外，还会生成底渣(FeZn7)。这样一来，在上述条件下，浮渣和底渣混合存在。另一方面，GI镀液由于Al浓度比GA镀液高(例如0.15 0.25质量％)，因此，在GI镀液中生成的熔渣仅为浮渣(Fe2Al5)。例如，在液温T为450°C的GI镀液中，当镀液中Fe浓度高于约0.01质量％时，会生成浮渣。需要说明的是，虽然未图示，但在镀锌铝合金钢板用的镀液中，由于Al浓度充分高(例如2 25质量％)，因此也仅生成浮渣。另外，由图1可知，在同一镀液中也如此，液温T越高，生成熔渣的Fe浓度的下限值越高。例如，在Al浓度为0.2质量％的GI镀液中，生成浮渣的条件如下所述:(I)在液温T为450°C的情况下，Fe浓度为约0.007质量％以上；(2)在液温T为465°C的情况下，Fe浓度为约0.014质量％以上；(3)在液温T为480°C的情况下，Fe浓度为约0.02质量％以上。因此，在GI镀液中的Fe浓度恒定的情况下(例如，0.01质量％Fe)，如果使液温T从450°C上升到465°C，则Fe从过饱和状态成为不饱和状态，因此浮渣就会熔解到GI镀液中而消失。相反，如果使液温T从465°C下降到450°C，则Fe从不饱和状态成为过饱和状态，因此在GI镀液中生成浮渣。[1.2.熔渣生成的主要原因]接着，对镀液中的熔渣生成的主要原因进行说明。作为熔渣生成的主要原因，考虑到例如下面的(I) (3)的主要原因。以下，对各主要原因进行说明。(I)金属坯在镀液中的熔解 为了在镀槽中将镀覆钢板而消耗掉的熔融金属补充到镀液中，使用金属坯。固体形状的金属坯在操作中以适当的定刻浸溃于高温的镀液中，在镀液中熔解而成为液体状的熔融金属。在熔融镀锌的情况下，使用至少含有Zn的含锌金属坯，上述含锌金属坯根据镀液的组成，除含有Zn以外，还含有Al等金属。金属坯的熔点因金属坯的组成而不同，例如为420°C，比镀液的液温(例如4600C )低。在浸溃于镀液的金属坯熔解时，上述金属坯周边的熔融金属的温度比镀液的液温T低。即，在浸溃于镀液的金属坯周边的温度(例如420°C )和镀液的液温T (例如460°C )之间产生温度差。因此，如果镀液中Fe为饱和状态，则在金属坯周边的低温度区域，比较容易生成大量的熔渣。生成的熔渣相依赖于相图(参照图1)。通常，在镀槽中，时常浸溃有钢板，活性的铁面会露出，因此，镀液中Fe浓度处于饱和状态。因而，在Fe处于饱和状态的镀液中，如果上述金属坯周边的熔融金属的温度随着金属坯的投入而急剧下降，则过饱和的Fe与镀液中的Zn或Al就会发生反应，生成熔渣。需要说明的是，在利用预熔槽使金属坯事先熔解后再将其熔融金属补充到镀槽的镀液中的情况下，在预熔槽中，Fe处于未饱和状态，因此基本上不生成熔渣。(2)镀液温度T的波动作为次于上述金属坯熔解的熔渣生成的主要原因，可举出镀液的液温T的波动。当液温T上升时，镀液的Fe熔解限值就升高，因此Fe会从浸溃于镀液的钢板中进一步熔解析出，而且，镀液中的Fe迅速达到饱和浓度。当该镀液的液温T下降时，在镀液的所有位置，Fe都成为过饱和状态，从而迅速生成熔渣。另外，在包含该熔渣的低温镀液的液温T再次上升而使Fe熔解限值升高的情况下，Fe从钢板中的熔出速度比熔渣的分解(消失)快，因此，上述熔渣不会分解(消失)。即，在浸溃有钢板的镀槽中，即使低温镀液(Fe过饱和状态)的液温上升，也难以使熔渣消失。另一方面，如果将包含上述熔渣的低温熔融金属移送到没有钢板浸溃的槽、且升温并长时间放置，则镀液就成为Fe未饱和状态，能够将熔渣分解(消失)。因而，从这种观点出发，对于后述的本实施方式的熔融镀锌钢板制造装置而言，在分离槽中，在镀液中生成熔渣，然后将上述镀液移送到没有钢板浸溃的调节槽，使液温T上升，使熔渣熔解(消失)。(3)其它主要原因镀液中的Al浓度的波动及镀槽中的温度偏差也成为熔渣生成的主要原因。如果镀液中的Al浓度上升，则镀液中的Fe熔解限值就下降，因此，容易生成作为Al和Fe形成的金属间化合物的浮渣(Fe2Al5)。另外，当镀槽中的镀液流动下降而镀槽内的搅拌力下降时，镀槽底部的镀液的温度下降，从而会生成熔渣。然后，当镀液流动恢复时，堆积在镀槽底部的熔渣就会漂浮在镀液中。[1.3.熔渣的比重差分离]已知有利用形成镀液的熔融金属与熔渣之间的比重差将浮渣进行上浮分离或将底渣进行沉降分离的方法。一般来说,底渣的比重为例如7000 7200kg/m3，浮渣的比重为例如3900 4200kg/m3。另一方面，锌镀液的比重例如为6600kg/m3，但根据其温度、Al浓
度会有些许变动。
因此，在锌镀液中将熔渣进行比重差分离的情况下，由于浮渣与锌镀液的比重差大，比较容易上浮，因此，比较容易将上述浮渣进行上浮分离而排出到体系外。但是，由于底渣与锌镀液几乎没有比重差，因此，为了使上述底渣沉降，需要在镀液流动低的条件下长时间静置。特别是，小粒径的底渣难以沉降。另外，由于底渣堆积在槽底部，因此有可能再次卷起，并且不易排出到最终的体系外(来自槽底部的底渣的汲取操作)。因此，难以除去镀槽中的熔渣，特别是堆积于槽底部的底渣。目前提出了各种各样的除去方法(参照专利文献I 5)，但以较高的除去效率容易地将上述熔渣分离除去的方法尚未提出。[1.4.液温波动与熔渣成长之间的关系]图2是示出液温恒定的条件下各相的熔渣成长的曲线图。图2的横轴为时间(天数)，纵轴为熔渣粒子的平均粒径(U m)。该图2表示的是由GA镀液生成的底渣(FeZn7)和由GA镀液及GI镀液等生成的浮渣(Fe2Al5)的成长。如图2所示，不管是哪种相的熔洛，只要液温T等条件恒定，则成长速度都较慢。例如，在液温恒定的条件下，底渣(FeZn7)在200小时内，平均粒径仅从15 y m成长到20 y m左右，浮渣(Fe2Al5)在200小时内，平均粒径仅从15iim成长到35iim左右。接着，参照表I对液温下降时的熔渣生成行为进行观察的结果进行说明。表I表示的是使组成不同的三种镀液A C以给定的冷却速度(10°C /sec)从460°C冷却到420°C时的熔渣成长状态。[表 I]
权利要求
1.一种熔融镀锌钢板制造装置，其具备: 镀槽，该镀槽具有第一保温部，对浸溃在镀液中的钢板进行镀覆，所述第一保温部将所述镀液保温在给定的液温Tl，所述镀液是含有熔融锌及熔融铝的熔融金属； 分离槽，该分离槽具有第二保温部，所述第二保温部将从所述镀槽的镀液出口移送来的所述镀液保温在比所述液温Tl低的液温T2 ； 调节槽，该调节槽具有第三保温部，所述第三保温部将从所述分离槽移送来的所述镀液保温在比所述液温T2高的液温T3 ；以及 循环部，该循环部使所述镀液按所述镀槽、所述分离槽、所述调节槽的顺序进行循环。
2.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其还具备对所述镀槽内的所述镀液中的铝浓度Al进行测定的铝浓度测定部， 根据所述铝浓度测定部的测定结果，将含有比所述镀槽的镀液中的所述铝浓度Al高的高浓度铝的第一含锌金属坯补充到所述分离槽或所述调节槽中的至少一个槽中。
3.根据权利要求2所述的熔融镀锌钢板制造装置，其根据所述铝浓度测定部的测定结果，将所述第一含锌金属坯补充到所述分离槽，将第二含锌金属坯补充到所述调节槽，所述第二含锌金属坯是含有比所述分离槽的镀液中的铝浓度A2低的低浓度铝的含锌金属坯或不含招的含锌金属还。
4.根据权利要求2所述的熔融镀锌钢板制造装置，其根据所述铝浓度测定部的测定结果，将所述第一含锌金属坯补充到所述调节槽，且不向所述分离槽补充金属坯。
5.根据权利要求2所述的熔融镀锌钢板制造装置，其还具备使所述第一或第二含锌金属坯熔融的预熔槽， 将在所述预熔槽内熔融后的所述第一或第二含锌金属坯的熔融金属补充到所述调节槽内的所述镀液中。
6.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，所述分离槽的液温T2由所述第二保温部来控制，并使该液温T2比所述镀槽的液温Tl低5°C以上，并且为所述熔融金属的熔点以上。
7.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，在将从所述调节槽移送到所述镀槽时所述镀液的液温下降量以摄氏温度来计设为ATfall时，由所述第三保温部来控制所述液温T3，以使所述液温Tl、所述液温T2及所述液温T3以摄氏温度来计满足下式(I)及下式⑵，Tl + ATfall — 10 ≤ T3 ≤ Tl + ATfall + 10...(I) T2 + 5 ≤ T3…(2)。
8.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，所述循环部具备熔融金属移送装置，所述熔融金属移送装置设置于所述镀槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少一个槽中。
9.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，所述镀槽的所述镀液出口位于所述钢板的行进方向下游侧，以使所述镀液通过伴随所述钢板行进的所述镀液流而从所述镀槽的上部流出。
10.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中， 所述镀槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少两个由堰对一个槽进行区划而构成，由所述堰区划的各槽的液温被独立控制。
11.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，所述镀槽内的所述镀液的贮存量为由所述循环部循环的每I小时的所述镀液的循环量的5倍以下。
12.根据权利要求1所述的熔融镀锌钢板制造装置，其中，所述分离槽内的所述镀液的贮存量为由所述循环部循环的每I小时的所述镀液的循环量的2倍以上。
13.一种熔融镀锌钢板制造方法，该方法包括: 使镀液按镀槽、分离槽、调节槽的顺序进行循环，所述镀液是含有熔融锌及熔融铝的熔融金属；并且， 在所述镀槽内，将从所述调节槽移送来的所述镀液以给定的液温Tl来贮存，对浸溃于所述镀液中的钢板进行镀覆； 在所述分离槽内，将从所述镀槽移送到所述分离槽的所述镀液以比所述镀槽的液温Tl低的液温T2来贮存，将已析出的浮渣进行上浮分离； 在所述调节槽内，将从所述分离槽移送来的所述镀液以比所述分离槽的液温T2高的液温T3来贮存，使残留熔渣熔解。
全文摘要
本发明提供一种熔融镀锌钢板制造装置，该熔融镀锌钢板制造装置具备镀槽，将含有熔融锌及熔融Al的镀液以液温T1来贮存，对浸渍于镀液中的钢板进行镀覆；分离槽，通过将从镀槽移送来的镀液以低于T1的液温T2来贮存，使浮渣在上述镀液中析出，将上述浮渣进行上浮分离；调节槽，将从分离槽移送来的镀液以高于T2的液温T3来贮存，使上述镀液中的Fe为未饱和，从而使熔渣熔化；以及循环部，使镀液按镀槽、分离槽、调节槽的顺序进行循环。
文档编号C23C2/40GK103080361SQ20118004185
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月9日 优先权日2010年9月2日
发明者冈田伸义, 星野正则, 酒德笃 申请人:新日铁住金株式会社