热镀锌方法及装置的制作方法

文档序号:3398994阅读:713来源:国知局
专利名称:热镀锌方法及装置的制作方法
技术领域
本发明涉及热镀锌方法及热镀锌装置。
背景技术
热镀锌钢带因锌渣造成的表面缺陷是热镀锌钢带最重要的问题。锌渣是在贮存熔融锌金属的镀槽中,通过从钢带上溶出的铁和锌反应生成的FeZn7等金属间化合物,其大小换算成球形的直径为5~300微米。如果镀槽内熔融金属不流动、处于静止状态的话,这些锌渣就会堆积在镀槽的底部。
但是由于钢带的运行和镀槽内镀液中辊子的转动,或者要通过熔解锌锭补充附着在钢带上被带走的施镀金属,会产生熔融金属的自然对流等,使镀槽内的熔融金属受到搅拌。其结果是,与熔融金属比重差小的锌渣不堆积在底部,或堆积的锌渣被卷起附着在钢带上,成为热镀锌钢带的表面缺陷。
以前提出了很多去除锌渣的想法。这些提议中有把熔融锌浴抽到镀槽外使锌渣沉淀的方法、过滤的方法等。
可是尽管提出众多的方法,但以前的这些方法都不实用。其理由是这些方法从技术上看起来是可行的,但实际上存在有设备的结构复杂、耐久性、操作方面等很多问题,实际上不可行。
关于以前提出的锌渣沉淀分离的方法,设计的装置要使熔融锌在向镀槽外输送过程中不凝固是非常重要的,此外必须在设备设计时考虑到熔融锌从输送管道泄漏的情况,所以设备上需要加大成本,是不现实的。
在过滤锌渣的方法中,开始过滤时和过滤装置被堵而使过滤性能降低时,能够过滤的金属间化合物的大小有很大差别,不能有效地、更稳定地去除形成产品质量缺陷的金属间化合物,此外组成过滤装置的过滤器在更换时,必须在熔融锌液中采用某种装置把过滤器取下和装上,与熔融锌液输送的情况相同,也需要增加成本,是不现实的。
最近改变其着眼点提出与以前方法不同的方法,即产生的底渣从镀槽直接去除的方法。有代表性的是特开平4-154948号公报(以下称现有文献1)、特开平8-3707号公报(以下称现有文献2)、特开平7-268587号公报(以下称现有的文献3)中公开的内容。
现有文献1其特征为在与镀槽不同的另外设置的沉淀槽中去除锌渣,为了防止锌渣在镀槽中沉淀,把钢带到槽底的距离缩短,为了使浮渣流入沉淀槽,熔融锌从镀槽向沉淀槽的输送是通过一浅的流路进行,熔融锌从沉淀槽到镀槽的输送靠泵完成。
现有文献2其特征为在靠近镀槽内壁设置有隔板,用隔板形成使熔融金属循环的流路,在上述流路内设有使熔融金属循环的循环装置,在上述流路的入口设置有加热装置加热熔融金属,促进大颗粒的锌渣沉淀,在邻近上述流路的出口设置有锌渣的回收装置,回收沉淀的锌渣。
现有文献3其特征为设置有对金属带施镀的镀槽,槽底为园弧形曲线槽底,并设置使在镀浴中产生的底渣沉淀堆积的沉淀槽,在镀槽侧壁附近设置有使镀槽内的施镀用熔融金属自由进出沉淀槽的连通孔,通过伴随金属板的流动把含有锌渣的熔融金属排到沉淀槽,底渣在流速慢的沉淀槽中分离、沉淀,去除锌渣的熔融金属再返回到镀槽中。
现有文献1中,沉淀槽中的熔融锌的吸入口在结构上必须在远低于浴面的下部,所以会吸入含有沉淀中锌渣的熔融锌,输送到镀槽。另外,由于使用泵把熔融锌从沉淀槽输送到镀槽,在有排出孔的镀槽中会产生大量的浮渣。也就是说锌渣的沉淀和去除的效果是不充分的,也存在有产生浮渣的问题。
把沉淀槽的容量加大,还有镀槽和分离的沉淀槽间输送熔融锌过程中的凝固和泄漏等问题没有解决,所以存在有设备费用和操作费用高的问题。
现有文献2中,正如在实例中看到的情况,由于流路容量小,在镀槽中产生的大量锌渣,沉淀和去除的效果是不充分的。并且在流路内锌渣沉淀和堆积,使流路容量减小,熔融的锌流动加快,不能确保所需要的沉淀时间,存在有去除锌渣效率低下的问题。并且存在着在狭窄流路内堆积的锌渣难以去除的问题。
现有文献3中,由于通过伴随钢带运行产生的流动,使熔融锌从镀槽排到沉淀槽,所以不能控制排出的流量。因此不能确保把镀槽内的锌渣排到沉淀槽中,存在有锌渣在镀槽内聚集、增多的问题。
现有文献1和3等中,仅仅考察了镀槽内钢带运行方向断面的熔融锌浴的流动。根据本发明人等的水模型和实际测得的数据,得到的镀槽中堆积的锌渣的分布状态模式如图5和图6所示。图5表示施镀设备钢带运行方向断面,图6表示图5的A-A断面,图5、图6中2为沉没辊,8为锌渣。
如图5、图6所示,锌渣8堆积在沉没辊2的轴向端部和转动方向的前后,也就是说沉没辊和镀槽内壁间的熔融锌的流动,不仅仅是所表示的钢带运行方向单一断面内的单纯的流动,而是形成三元复杂的流动。此外从图5、图6也可以看出,多数情况下锌渣堆积在熔融金属低流速的部位。因此就搞清了仅仅限定钢带运行方向断面上钢带和槽底之间的尺寸来改变锌渣堆积的位置是不能根本解决的。
因此在前述文献中进行热镀锌时不能防止产生的锌渣在镀槽内堆积,并且不能有效地去除生成的锌渣。
镀槽中的熔融金属因附着在钢带上而减少。一般在镀槽内直接熔解固体金属来补充减少的熔融金属。再有操作时必须对镀槽中熔融金属浴的温度进行控制,把镀槽的熔融金属浴温控制在规定的温度。一般在镀槽中设置感应加热装置,以熔解施镀使用的固体金属,或变更操作条件等使熔融金属的浴温控制到规定的温度。
本发明人等发现在镀槽直接熔解施镀使用的固体金属的话,镀槽的浴温发生变化,显著促进锌渣的生成和长大。此外也发现由于从感应加热装置喷出的高温熔融金属与浸入镀槽的钢带接触,钢带上铁的熔解量增加,成为使锌渣增加的原因。镀槽越小上述的现象越显著。
要防止锌渣在镀槽内堆积,并且有效去除生成的锌渣,考虑这一点减少锌渣生成量本身是不可缺少的。在上述文献中完全没有考虑这样一个重要的问题。
发明的技术方案本发明的目的是提供一种热镀锌时防止要产生的锌渣在镀槽内堆积,和已生成的锌渣能有效去除的价格便宜、结构简单的施镀方法和装置。
为了达到上述目的,第1本发明提供由以下工序组成的热镀锌方法把贮存熔融金属的施镀容器分割成在上部设置的镀槽和在下部设置的除渣槽;把钢带浸在熔融金属浴中进行热镀锌;把熔融金属浴输送到除渣槽;在除渣槽中去除熔融金属浴中锌渣;以及从设置在镀槽上的开口将除渣槽的熔融金属浴返回到镀槽。
上述的热镀锌方法最好具有在除渣槽熔解施镀使用的固态金属的工序。
上述把熔融金属浴输送到除渣槽的工序最好是使用机械泵把镀槽的熔融金属浴输送到除渣槽。同样希望把熔融金属浴输送到除渣槽的工序是从镀槽中央底部把镀槽的熔融金属吸出,输送到除渣槽。
上述把熔融金属浴返回镀槽的工序最好把去除锌渣的澄清的熔融金属浴从镀槽上设置的开口返回到镀槽。并且希望把熔融金属浴返回镀槽的工序是使除渣槽的熔融金属浴通过钢带出口一侧的镀槽的侧壁返回到镀槽,镀槽的侧壁比浴面低。
设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,希望上述的镀槽和除渣槽满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系,希望从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上、10m3/h以下。
上述进行热镀锌的工序中,希望镀槽的侧壁和底壁配置成钢带和镀槽侧壁以及钢带和镀槽底部的距离为200~500mm。
第2本发明提供由以下部分构成的热镀锌装置贮存熔融金属的施镀容器;设置在此施镀容器上部,浸渍钢带进行热镀锌的镀槽;设置在此施镀容器下部,去除熔融金属中锌渣的除渣槽;把镀槽的熔融金属浴输送到除渣槽的输送装置;以及为了把除渣槽的熔融金属浴返回镀槽而设置在镀槽上的开口。
此输送手段希望是机械泵。并且为了吸出熔融金属,机械泵的吸入口设在镀槽底部中央。
希望上述的热镀锌装置在除渣槽中有熔解施镀使用的固态金属的熔解装置。
设在镀槽上的开口希望设置成在除渣槽去除了锌渣的澄清浴能返回镀槽。
钢带出口一侧镀槽侧壁的高度比浴面低,希望除渣槽的熔融金属浴通过此侧壁返回镀槽。
设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,希望上述镀槽和除渣槽满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系,机械泵可以以1m3/h以上,10m3/h以下的的流量输送熔融金属浴。
上述镀槽具有侧壁和底壁,希望钢带和镀槽侧壁以及钢带和镀槽底壁的距离为200~500mm。上述镀槽具有用于固定其底部的管道,希望吸取熔浴时通过此管道吸取。
第3本发明提供了由以下工序组成的热镀锌方法在贮存熔融金属的镀槽内设隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;在施镀区域中对钢带进行施镀;把施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域;在除渣区域去除熔融金属浴中锌渣的工序;以及经过上述隔墙上设置的堰,把除渣区域去除锌渣的澄清熔浴返回施镀区域。
把上述熔融金属浴输送给除渣区域的工序,希望用机械泵把施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域。
上述热镀锌方法在除渣区域设有加热装置,希望用上述加热装置使施镀区域熔融金属浴的温度控制在规定温度。
施镀区域熔融金属浴容量为W1、除渣区域熔融金属浴容量为W2的情况下,希望W1/W2在0.2~5范围内。
第4本发明提供由以下工序组成的热镀锌方法在贮存熔融金属的镀槽内设隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的第1除渣区域和第2除渣区域;在第1除渣区域设从施镀区域中把熔融金属浴送出的第1机械泵,和设使熔融金属浴返回施镀区域的堰;在第2除渣区域设从施镀区域中把熔融金属浴送出的第2机械泵,和设置使熔融金属浴返回施镀区域的堰;在施镀区域对钢带施镀;把施镀区域的熔融金属浴用第1机械泵输送到第1除渣区域去除锌渣;使第2除渣区域中的机械泵停止,把第2除渣区域中堆积的锌渣排出镀槽外。
第5本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置贮存熔融金属的镀槽;把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域而在镀槽内设的隔墙;把上述施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域的机械泵;以及上述隔墙上设置的堰,可以使除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴送回施镀区域。
此热镀锌装置最好有加热装置,用以通过加热来控制施镀区域的熔融金属浴温度。
施镀区域熔融金属浴容量为W1、除渣区域熔融金属浴容量为W2的情况下,希望W1/W2在0.2~5范围内。
第6本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置贮存熔融金属的镀槽;设在镀槽内的隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;上述的除渣区域由第1除渣区域和第2除渣区域组成;第1除渣区域中的从施镀区域送出熔融金属浴的第1机械泵;第2除渣区域中的从施镀区域送出熔融金属浴的第2机械泵;上述隔墙上设置的第1堰,可以把第1除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴送回施镀区域;以及上述隔墙上设置的第2堰,可以把第2除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴送回施镀区域。
第7本发明提供了由以下工序组成的热镀锌方法在贮存熔融金属的镀槽内设置隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;在施镀区域通过沉没辊对钢带连续施镀;用机械泵把施镀区域沉没辊上方的熔融金属浴输送到除渣区域;在除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣;在上述隔墙上设堰,把在除渣区域去除了锌渣的澄清熔浴经过堰返回到施镀区域。
上述热镀锌方法希望在除渣区域设置加热装置,用此加热装置控制加热,以使施镀区域的熔融金属浴达到规定的温度。
施镀区域熔融金属浴容量为W1、除渣区域熔融金属浴容量为W2的情况下,希望W1/W2在0.2~5范围内。
第8本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置贮存熔融金属的镀槽;在设置此镀槽内、使钢带运行和浸渍的沉没辊;设在镀槽内的隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;把上述施镀区域沉没辊上方的熔融金属浴输送到除渣区域的机械泵;设在上述隔墙上的堰,可以把除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴送回施镀区域。
上述热镀锌装置希望在除渣区域设置加热装置,用此加热装置控制加热,以使施镀区域的熔融金属浴达到规定的温度。
施镀区域熔融金属浴容量为W1、除渣区域熔融金属浴容量为W2的情况下,希望W1/W2在0.2~5范围内。
第9本发明提供由以下工序组成的热镀锌方法在贮存熔融金属的施镀容器内设置从炉鼻内引出钢带的沉没辊;在上述施镀容器的熔浴中设置围着上述沉没辊的镀槽,而且装设遮挡部件,以遮挡在钢带下面上述炉鼻的下部和上述镀槽侧壁上部形成的间隙,把上述施镀容器分成施镀区域和除渣区域;在上述施镀区域浸渍钢带,对钢带进行热镀锌;把上述施镀区域的熔融金属浴用机械泵输送到除渣区域,在上述除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣;以及把上述除渣区域的熔融金属浴送回施镀区域。
镀槽的设置希望镀槽的上端要高于沉没辊的旋转轴。
第10本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置钢带在其内部通过的炉鼻;设置有贮存熔融金属的施镀容器,施镀容器中设有从上述炉鼻内引出钢带的沉没辊;在上述施镀容器的熔浴中设有围着上述沉没辊的镀槽,而且装有遮挡部件,以遮挡在钢带下面上述炉鼻的下部和上述镀槽侧壁上部形成的间隙,由此形成浸渍钢带对钢带进行热镀锌的施镀区域,和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;以及把上述施镀区域的熔融金属浴排到除渣区域,同时把除渣区域的熔融金属浴送回施镀区域的机械泵。
镀槽的设置希望镀槽的上端要高于沉没辊的旋转轴。
第11本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置贮存含0.05wt%以上铝的热镀锌熔浴的施镀浴槽;浸渍在此施镀浴槽中的钢带在其内部运行的炉鼻;在施镀浴槽中设有隔墙,把镀槽分割成对钢带施镀的镀槽和使锌渣沉淀分离的除渣槽清洁炉鼻的装置,在炉鼻的正下方和钢带出口一侧部位,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路,把上述的镀槽和除渣槽以浴面为同一水平的方式连通,并且用泵从炉鼻的长边方向两端把熔浴吸入炉鼻内,排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔浴面,同时使熔液在上述镀槽和除渣槽之间循环。
水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4希望镀槽容量在10m3以下,除渣槽容量在10m3以上。
第12本发明提供由以下工序组成的热镀锌方法在贮存含0.05wt%以上铝的热镀锌熔浴的施镀浴槽中设隔墙,把施镀浴槽分割为对钢带施镀的镀槽和熔解锌锭并使锌渣沉淀分离的除渣槽;在炉鼻的正下方和钢带出口一侧部位,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路,把上述的镀槽和除渣槽以浴面为同一水平的方式连通,用泵从炉鼻的长边方向的两端把熔浴吸入炉鼻内,排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔液面,同时使熔液在上述镀槽和除渣槽之间循环。
水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4希望镀槽容量在10m3以下,除渣槽容量在10m3以上,镀槽和除渣槽之间熔浴的循环流量为0.5m3/h以上、5m3/h以下。
第13本发明提供由以下部件组成的热镀锌装置贮存熔融锌,同时具有加热熔融锌的加热装置的熔融锌槽;沉没辊,被镀钢带被卷挂在沉没辊上,浸渍在此熔融锌槽内的熔融锌中;由侧板和底板组成的上部开口的容器,容器中装有上述沉没辊;以此向上述热镀锌槽内连续供给的被镀钢板进行热镀锌。
希望上述热镀锌槽的加热装置是无铁芯感应加热装置。
希望上述容器与在此容器中运行的钢带、上述沉没辊、以及固定沉没辊的支架的间距在200~500mm范围。
钢带被浸渍在上述热镀锌槽熔融锌中,在到达上述容器之前,实质上有一个覆盖在钢带下面的罩。
希望上述容器的侧板和底板的连接部位形成曲面。
希望上述容器在其底部有排放熔融锌的排出口,通过此排出口把容器中的熔融锌强制排到熔融锌槽。
第14本发明提供由以下工序组成的热镀锌方法把贮存熔融金属的施镀容器分割成除渣槽和在上述除渣槽内设置的镀槽;把钢带浸渍在镀槽的熔融金属浴中进行热镀锌;利用机械泵和设在镀槽上的第1开口的伴随钢带的流动,把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送;在除渣槽中去除熔融金属浴中的锌渣;以及把除渣槽的熔融金属浴从设在镀槽上的第2开口送回镀槽。
希望镀槽和钢带的距离以及镀槽和浴中辊的距离都要在200mm以上、400mm以下,并且设镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2的情况下,镀槽和除渣槽要满足关系W1≤10m3且W1≤W2,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴流量在1m3/h以上,10m3/h以下。
第15本发明提供由以下部件构成的热镀锌装置贮存熔融金属的施镀容器;此施镀容器是由去除熔融金属中锌渣的除渣槽和在上述除渣槽内设置的对钢带进行热镀锌的镀槽组成;把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送的输送装置;设在镀槽上的第1开口,用以把镀槽的熔融金属浴通过伴随钢带的流动向除渣槽输送;设在镀槽上的第2开口,用以把除渣槽的熔融金属浴返回镀槽。
希望镀槽和钢带的距离以及镀槽和熔融浴中辊的距离都要在200mm以上、400mm以下,并且设镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2的情况下,镀槽和除渣槽要满足关系式W1≤10m3且W1≤W2。
附图简要说明

图1表示最佳形式1的热镀锌装置,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图。
图2表示图1的热镀锌装置中镀槽容量和表面缺陷程度之间的关系。
图3表示图1的热镀锌装置中镀槽容量/除渣槽容量和表面缺陷程度之间的关系。
图4表示图1的热镀锌装置中循环流量和表面缺陷程度之间的关系。
图5表示施镀容器钢带运行方向的断面上的锌渣堆积状态。
图6表示图5的A-A断面上施镀容器的锌渣堆积状态。
图7表示在钢带与辊接触部位的熔液伴随钢带和辊的流动状态。
图8为说明镀槽内熔液流动状态的图示。
图9为说明钢带运行速度低的情况下镀槽底部的熔液流动状态和锌渣堆积区域。
图10表示最佳形式2的热镀锌装置,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图。
图11图10的B-B剖面图。
图12为最佳形式2的热镀锌方法中镀槽容量和表面缺陷程度之间的关系图。
图13表示最佳形式2的热镀锌方法中镀槽容量/除渣槽容量和表面缺陷程度之间的关系。
图14为最佳形式2的热镀锌方法中循环流量和表面缺陷程度之间的关系。
图15为最佳形式2的其他的热镀锌装置,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图。
图16为最佳形式3的第1种热镀锌装置的平面图。
图17表示图16的热镀锌装置的断面,其中,(a)为A-A剖面图,(b)为B-B剖面图,(c)为C-C局部剖视图。
图18为最佳形式3的第2种热镀锌装置的平面图。
图19表示最佳形式3的第3种热镀锌装置。
图20表示最佳形式3的第4种热镀锌装置。
图21表示最佳形式3的第5种热镀锌装置,其中,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图,(c)为(a)的B-B局部剖视图。
图22为最佳形式4的热镀锌装置的平面图。
图23表示图22的热镀锌装置的断面,其中,(a)为A-A剖面图,(b)为B-B剖面图,(c)为C-C局部剖视图。
图24为最佳形式4的其他的热镀锌装置,其中,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图,(c)为(a)的B-B局部剖视图。
图25表示最佳形式5的热镀锌装置的剖面图。
图26表示图25的装置的A-A剖视图。
图27表示在图25的装置中改变镀槽和沉没辊的位置时,钢带因附着锌渣造成的质量缺陷的情况。
图28表示在图25的装置中,循环流量和钢带因附着锌渣造成的质量缺陷情况的关系。
图29表示熔浴中投入锌锭时,锌锭周围熔浴的温度分布情况。
图30表示最佳形式6的施镀装置。
图31表示图30的施镀装置的A-A断面。
图32说明有钢带部位的熔浴的流动。
图33说明没有钢带部位的熔浴的流动。
图34表示锌锅内熔融锌的流动的模式图。
图35表示最佳形式7的第1种实施方式生产热镀锌钢板的装置的剖面图。
图36图35的A-A′剖面图。
图37表示最佳形式7的第1种实施方式生产热镀锌钢板的装置的平面图。
图38表示最佳形式7的第2种实施方式生产热镀锌钢板的装置的剖面图。
图39图38的B-B′剖面图。
图40表示最佳形式7的第2种实施方式生产热镀锌钢板的装置的平面图。
图41表示最佳形式8的热镀锌装置的主要部件的配置。
图42图41装置的A-A剖面图。
图43图41装置的B-B剖面图。
图44表示图41的装置的开口形状,其中,(a)为第1开口形状,(b)为第2开口形状,(c)为第3开口形状。
图45表示图41的热镀锌装置中镀槽容量和表面缺陷程度的关系。
图46表示图41的热镀锌装置中镀槽容量/除渣槽容量和表面缺陷程度的关系。
图47表示图41的热镀锌装置中循环流量和表面缺陷程度的关系。
图48表示最佳形式8的把机械泵设置在液面附近位置的施镀装置的例子,其中,(a)为镀槽正视图,(b)为(a)的A-A剖面图。
实施发明的最佳形式最佳形式1本发明的构思特征如下1)用沉淀法去除锌渣是基础,为此要加大沉淀槽。
2)锌渣在镀槽中长到有害尺寸之前更新镀液。为此希望镀槽要尽可能小。
3)向镀槽供应的锌原料不是固体锌,而是液体锌。以防止因镀槽中温度变化加速锌渣长大。
4)锌原料的供应是在沉淀槽中熔解固体锌(锌锭)实现。灵活应用熔解固体锌部位附近浴温的变化以促进锌渣长大。在沉淀槽中设置的加热装置是不可缺少的。
5)为了抑制产生浮渣,要通过非常稳定的流动从沉淀槽向镀槽供给熔融锌。在浴面上的流动多少总会发生卷入大气的情况,这样会急剧产生浮渣。沉淀槽和镀槽用开口连接,两者的液位相等的话能满足上述条件。
6)从沉淀槽排出去除锌渣的熔融锌最好是包括沉淀槽浴面的流动。开口尽可能设在上部的话能满足此条件。
7)以上几个要点通过把一个容器分割成上部的镀槽和下部的除渣槽来实现。意图是使设备简化,以及由此使操作稳定、设备费用降低、占地面积减小等。
本发明是基于上述的构思提出的,最佳形式1的要点如下。
第1实施方式是一热镀锌方法,其特征为把钢带浸在贮存熔融金属的施镀容器中,钢带连续进行热镀锌时,将上述施镀容器分割为在上部设置的镀槽和在下部设置的除渣槽,钢带浸在镀槽中进行热镀锌,镀槽的熔融金属浴用机械泵向除渣槽输送,在除渣槽中除去熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀使用的固态金属,并且把除渣槽的熔融金属浴从设在镀槽上的开口返回到镀槽。
第2实施方式是如第1实施方式所述的热镀锌方法,其特征是从除渣槽返回镀槽的熔融金属浴是去除锌渣的澄清的熔浴。
第3实施方式是如第1实施方式或第2实施方式所述的热镀锌方法,其特征是当镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2时,使用满足W1≤10m3而且W1≤W2关系的镀槽和除渣槽,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上、10m3/h以下。
第4实施方式是一热镀锌装置,其特征为在把钢带浸在贮存熔融金属的施镀容器中对钢带连续进行热镀锌的装置中,将上述施镀容器分割为上部和下部,上部是浸渍钢带并进行热镀锌的镀槽,而在下部设置除去熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀使用的固态金属的除渣槽,并且设置有把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送的机械泵,和在镀槽上设有把除渣槽的熔融金属浴返回到镀槽的开口。
第5实施方式是第4实施方式所述的热镀锌装置,其特征为开口设置成可以把除渣槽中除去锌渣后的澄清熔浴返回镀槽。
第6实施方式是第4实施方式或第5实施方式所述的热镀锌装置,其特征为当镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2时,镀槽和除渣槽满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系,同时输送熔融金属浴的机械泵可以以1m3/h以上、10m3/h以下的流量输送熔融金属浴。
在最佳形式1中,为补充附着在钢带上被带走的锌而进行的固态锌(锌锭)的熔解是在设在镀槽下部的除渣槽中进行,所以镀槽的熔融金属浴(熔液)的温度变化小,可减少在镀槽中产生的锌渣。
因为镀槽中含有锌渣的熔液是用机械泵输送到除渣槽,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时所见到的产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题。并且改善了因随钢带运行产生的熔液流动的不稳定性,能可靠地以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣槽。
在除渣区域内由于没有因运行的钢带产生的熔液搅拌,流动是平静的,锌渣容易沉淀。并且在除渣区域由于熔解锌锭局部熔液温度降低和铝浓度变化,促进锌渣的沉淀分离。由于这两个作用在除渣区域能高效快速除去锌渣。
锌渣在除渣槽被除去,干净的熔液优先从设在镀槽上的开口返回镀槽。由于几乎没有熔液流动的阻力,镀槽和除渣槽的熔液几乎不存在液面差。因此熔液返回镀槽时不产生浮渣。
要使在除渣槽中除去锌渣的澄清的熔液返回,开口尽可能设置在上部,这样能使更干净的浴面附近的澄清熔液优先返回镀槽。
最佳形式1的装置是一种仅把施镀容器分成上下布置的镀槽和除渣槽的简易装置,设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,使用满足关系W1≤10m3而且W1≤W2的镀槽和除渣槽,更希望的是如果从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上,10m3/h以下的话,在镀槽内能够防止镀槽内熔液流动停滞部位的锌渣堆积,并且在除渣槽中能高效率去除锌渣。
用图1和图2来说明最佳形式1。图1为最佳形式1的热镀锌装置,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图。在图1和图2中,1为炉鼻、2为沉没辊、3为熔融金属浴(熔液)、4为施镀容器。施镀容器4被分割为对钢带S施镀的镀槽11和设在上述镀槽下部,沉淀分离锌渣和熔解锌锭14的除渣槽12。此外5为机械泵,13为设在镀槽11上的开口。
钢带S按箭头方向运行,从炉鼻1出来后浸入镀槽11,用沉没辊2改变方向后,从熔融金属浴3向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置调整镀层附着量后,冷却并进行规定的后处理,成为镀层钢带。
镀槽11中含有锌渣的熔液3通过机械泵5输送到除渣槽12,在除渣槽12中锌渣沉淀分离,熔液3经过开口13返回到镀槽11。用机械泵5输送的熔液量即为镀槽11和除渣槽12之间熔液3的循环量。
除渣槽12中设置一对加热装置(感应加热装置)15、16。镀槽11的熔液温度取决于从除渣槽12返回的熔液3的热量和浸入镀槽11的钢带S的板温。
在本装置中镀槽11中不装备加热装置,镀槽11的熔液温度控制是利用在除渣槽12中装备的加热装置15、16进行。在除渣槽12中投入锌锭14时,使加热装置15、16适当启动,以控制从开口13流入镀槽11的熔液温度,使其保持在规定的温度。
由于不在镀槽11中熔解锌锭14,所以镀槽11的熔液3的温度变化小,并且镀槽11的熔液3的温度控制是利用除渣槽12的加热装置15、16进行,所以从感应加热装置流出的高温熔液3不与钢带S接触,抑制了铁从钢带S中溶解,本身就能减少镀槽11中锌渣的产生。
在施镀容器4上装有陶瓷制的机械泵5,机械泵5把镀槽11的熔液3输送到除渣槽12。由于镀槽11和除渣槽12相邻,熔液3输送距离短,输送时熔液3的凝固和泄漏等问题能得到实质上的解决。并且能可靠地只以必要的流量把镀槽11中的熔液3输送到除渣槽12。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等,但不包含气体升液泵。
在除渣槽12进行锌锭14熔解和底渣沉淀分离。在除渣槽12中熔液3的流动被整流化。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。因此提高了锌渣沉淀分离的效率。
在除渣槽12中为了高效率沉淀分离底渣,根据需要也可装配使熔液3的流动整流化的隔板。
与投入锌锭部位相反一侧的镀槽11侧壁上,设有一个包括浴面并在靠近浴面形成流路的开口13。熔解的锌锭熔液混合,并且锌渣沉淀分离后干净的浴面附近澄清熔液优先从开口13返回镀槽11。由于熔液3的流动阻力几乎没有,镀槽11和除渣槽12的熔液3几乎不产生液面差。因此熔液3返回到镀槽11时不产生浮渣。
由于去除锌渣的干净熔液3返回镀槽11,并且镀槽11中本身产生的锌渣也少,所以防止锌渣在镀槽11堆积的效果很好。
在图1的装置上,研究了改变槽的容量、循环流量的情况下,在镀槽11中因附着锌渣造成的质量缺陷。研究的结果示于图2~4。
图2表示除渣槽12的容量为20m3,循环流量固定为3m3/h,改变镀槽11容量,在对钢带S施镀时因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况是在对施镀后的钢带S的表面用眼观察后,根据附着锌渣的程度分成指标1~5的5级进行了评价。指标1最好,是高质量热镀锌钢带所要求的质量水平。
镀槽11的容量在10m3以下指标为1,质量良好,镀槽11的容量超过10m3话,指标变大,质量降低。镀槽11的容量越大越容易出现流动的停滞部位,所以底渣就会在那里堆积。要防止底渣在镀槽11堆积,减小镀槽11的容量是有效的,镀槽11的容量在10m3以下的话,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外还研究了把循环流量固定为3m3/h,改变除渣槽12的容量对钢带施镀,因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。由于除渣槽12的大小受镀槽11容量的影响,所以用镀槽11的容量(W1)除以除渣槽的容量(W2)的参数W1/W2,整理了因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。研究结果示于图3。
W1/W2在1.0以下范围指标为1,质量良好,W1/W2超过1.0的话,指标变大,质量降低。采用W1/W2在1.0以下,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外还研究了镀槽11、除渣槽12的容量分别固定为5m3、20m3,改变循环流量对钢带施镀,因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。研究结果示于图4。
循环流量大的情况下产生缺陷,认为是由于在除渣槽12锌渣沉淀分离不充分,混入镀槽11中。在除渣槽12中,要考虑的问题是锌渣沉淀的时间,重要的是确保滞留时间要大于沉淀时间。上述缺陷随循环流量的减小而减少,循环流量在10m3/h以下的话,能够生产无质量问题的产品。可是循环流量减小到低于1m3/h的话,锌渣不能从镀槽11排到除渣槽12,由于在镀槽11内停滞,相反指标要变大,质量降低。要生产高质量热镀锌钢带,必须把循环流量设定在1m3以上、10m3以下。实施例本实施例为在图1所示的装置中,施镀容器4的深度为2m,镀槽11的容量为5m3,除渣槽12的容量为20m3。一般在热镀锌时受到关注的锌渣沉淀速度大约为每小时1m左右。由于施镀容器4的深度是2m,在除渣槽12中的滞留时间必须在2小时以上。如果循环流量在10m3/h以下的话,因为滞留时间超过2小时,所以可以获得期望的去除锌渣的效果。另一方面循环流量小于1m3/h的话,镀槽11的锌渣会滞留在镀槽11,成为产生质量缺陷的原因。考虑这两个方面,将循环流量设定为5m3/h。
使用上述装置对钢带进行热镀锌时,以前出现的数量占产量2%左右的镀锌钢带的锌渣缺陷完全没有了,因附着锌渣造成的问题完全消失。
按照最佳形式1对钢带进行热镀锌时,会减少产生的锌渣,能防止已产生的锌渣在镀槽堆积,同时设在镀槽下部的除渣槽能有效地去除已产生的锌渣,所以能减少因锌渣附着在钢带上造成的质量缺陷。按照最佳形式1可以生产高质量的热镀锌钢带。
最佳形式1的装置是一种仅仅把施镀容器分成上下布置的镀槽和除渣槽的简易装置,设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。由于熔液3的流动阻力几乎没有,所以镀槽11和除渣槽12的熔液3几乎不产生液面差。因此熔液3返回镀槽11时不存在产生浮渣的问题。
在最佳形式1中由于能使锌渣沉淀分离的区域变小,所以施镀容器整体可小型化。因此也容易改造现有设备来实施最佳形式1。最佳形式2第1实施方式表述的热镀锌方法其特征为把钢带浸在贮存熔融金属的施镀容器中,钢带连续进行热镀锌时,将上述施镀容器分割为在上部设置的镀槽和在下部设置的除渣槽,钢带浸在镀槽中进行热镀锌,镀槽的熔融金属浴用机械泵向除渣槽输送,在除渣槽中除去熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀使用的固态金属,并且把除渣槽的熔融金属浴从设在镀槽上的开口返回到镀槽。
第2实施方式是第1实施方式所述的热镀锌方法,其特征是从镀槽中央底部把镀槽熔融金属浴吸出,向除渣槽输送。
第3实施方式是第1实施方式或第2实施方式所述的热镀锌方法,其特征是从除渣槽返回到镀槽的熔融金属浴是去除锌渣的澄清的熔液。
第4实施方式是第1实施方式至第3实施方式中任一种所述的热镀锌方法,其特征是设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,使用满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系的镀槽和除渣槽,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上、10m3/h以下。
第5实施方式是一热镀锌装置,其特征为把钢带浸在贮存熔融金属的施镀容器中,对钢带连续进行热镀锌的装置中,将上述施镀容器分割为上部和下部,在下部设置有除去熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀使用的固态金属的除渣槽,并且设置有把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送的机械泵,和在镀槽上设有把除渣槽的熔融金属浴返回到镀槽的开口。
第6实施方式是第5实施方式所述的热镀锌装置,其特征为把吸取熔融金属的机械泵吸口设置在镀槽中央底部。
第7实施方式第5实施方式或第6实施方式所述的热镀锌装置,其特征为开口设置成可以使除渣槽除去锌渣后的澄清熔液返回镀槽。
第8实施方式第5实施方式至第7实施方式中任一种所述的热镀锌装置,其特征是设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,镀槽和除渣槽满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系,同时输送熔融金属浴的机械泵可以以1m3/h以上、10m3/h以下的流量输送熔融金属浴。
在最佳形式2中补充附着在钢带上被带走的锌,也就是熔解固态锌(锌锭)是在镀槽下部的除渣槽中进行,所以镀槽的熔融金属浴(熔液)的温度变化小,可减少在镀槽中产生锌渣。
此外由于镀槽设置在施镀容器的上部,施镀容器的耐火材料附近产生的低温区在镀槽内并不出现,所以也有减少底渣生成量的效果。
镀槽中含有锌渣的熔液用机械泵输送到除渣槽,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题。并且改善了因钢带运行造成熔液流动的不稳定性,能可靠地以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣槽。为了可靠地把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣槽,最好吸出镀槽中央底部的熔液向除渣槽输送。
在除渣槽内不存在因运行的钢带造成的熔液的搅拌,流动平静,所以锌渣易沉淀。并且在除渣槽中由于熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度的变化,能促进锌渣的沉淀分离。通过这两个作用在除渣槽中能效率更高和更快地除去锌渣。
锌渣在除渣槽被除去,干净的熔液优先从设在镀槽上的开口返回镀槽。由于几乎没有熔液流动的阻力,镀槽和除渣槽的熔液几乎不存在液面差。因此熔液返回镀槽时不产生浮渣。
要使在除渣槽除去锌渣的澄清熔液返回,开口尽可能设置在上部,这样能使更干净的浴面附近的澄清熔液优先返回镀槽。
最佳形式2中由于使用的镀槽为大约10m3左右,使用不锈钢制造的装置情况下,焊接部位不能退火,沉入施镀容器时有时会发生热变形,镀槽变形严重的情况下,不能把镀槽从施镀容器中取出。再有镀槽底没有洞的情况下,镀槽要沉入施镀容器,必须用泵向镀槽提供熔融锌,所以操作麻烦。因此利用能够分割的镀槽的结构,使镀槽进出施镀容器容易。即使是由于热变形使镀槽发生变形的情况下,因为是分割的,镀槽从施镀容器也容易取出,从操作方面看也是简单方便的装置。
最佳形式2的装置仅仅是把施镀容器分割成上下配置的镀槽和除渣槽的简易的装置,设备费用低,并且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,使用满足W1≤10m3,而且W1≤W2关系的镀槽和除渣槽,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上,10m3/h以下的话,在镀槽内能够防止镀槽内熔液流动停滞部分的锌渣堆积,并且更令人满意的是在除渣槽能高效率去除锌渣。
下面在对镀槽内熔液流动进行分析的基础上,就本发明中镀槽内防止锌渣堆积的问题进行说明。
如图7所示,在镀槽内钢带S与沉没辊102的接触部位,由于伴随钢带和沉没辊102的流动没有去向,所以在横向(辊身方向)产生强烈的流动。并且伴随钢带S通过沉没辊102改变方向后产生向上的流动。
由于以前的镀槽容量大,这样的流动在辊的端部和镀槽的侧壁衰减,所以锌渣在上述区域沉淀堆积。可是把镀槽做成比现在小的情况下,如图8所示,这样的流动不衰减,辊身方向的流动碰到侧壁后,一部分容易形成向镀槽底部中央的流动(图8中的a指向的流动),此外,伴随通过沉没辊102改变方向后钢带S产生向上的流动,一部分在浴面反转后成为沿侧壁向下的流动,随后容易形成向槽底中央的流动(图8中的b指向的流动)。通过这样流动锌渣在镀槽内不沉淀、堆积。
在进行热镀锌时钢带的尺寸和通过速度一般并不限定。例如在装备了直接加热炉的退火炉加热的情况下,钢带板厚变厚的话,由于加热时间长通过速度要降低,如板宽变窄的话,由于在直接加热炉中的加热效率降低,加热炉的排气温度升高,通过速度同样也要降低。
根据本发明人等的试验结果表明了以下几点。钢带在低速通过的情况下,如图9所示,由上述的流动(a、b指向的流动)构成了把锌渣搂向板宽中间镀槽底部的强的流动,被搂在一起的锌渣容易堆积在镀槽中央底部(c区域)。钢带通过的速度提高的话,堆积的锌渣要扬起来。也就是说通过的钢带变宽或变薄提高了钢带通过的速度情况下,在开始时锌渣容易附着在钢带上。用泵把镀槽底部中央的熔液吸出,输送到镀槽外的话,能可靠防止在钢带低速通过时c区域的锌渣堆积。
关于最佳形式2用图10、图11说明。图10为最佳形式2的热镀锌装置,(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图,图11为图10(a)的B-B剖面图。在图10、图11中101为炉鼻,102为沉没辊,103为熔融金属浴(熔液),104为施镀容器。施镀容器104被分割成镀槽111和除渣槽112,在镀槽111中对钢带施镀,除渣槽112设在上述镀槽的下部,在此槽中沉淀分离锌渣并熔解锌锭114。另外,105为机械泵,113为配置在镀槽111上的开口。镀槽111由可拆开的镀槽部件111a和镀槽部件111b组成,如图11所示,利用止流装配架117可以在施镀容器104上安装和拆除。
在施镀容器104上安装镀槽111时,首先利用止流装配架117把镀槽部件111a固定在施镀容器104上,然后把镀槽部件111b的底部放在镀槽部件111a的底部上,并且调整镀槽部件111b的水平方向位置,使两个部件的侧壁的接触部位118几乎没有间隙,然后用止流装配架117把镀槽部件111b固定在施镀容器104上。通过这样安装镀槽111,镀槽111和除渣槽112之间的熔液103实质上不产生通过镀槽部件111a和镀槽部件111b的连接部位的流动,镀槽111可以作为一个槽使用。
在本装置中镀槽部件111b的底部的前端安装在靠近镀槽部件111a的倾斜面。在这个部位随钢带S产生的流动影响很小,所以即使镀槽部件111a和镀槽部件111b由于热应变产生变形,两者的底部出现间隙,镀槽111和除渣槽112连通,镀槽111和除渣槽112的熔液103也不会通过连通部位流动。
把镀槽111从施镀容器104中取出时,首先取出镀槽部件111b,然后取出镀槽部件111a。即使镀槽111因热应变产生变形,也能很容易拆开,并从施镀容器104中取出。
在上述装置中钢带S按箭头方向运行,从炉鼻101浸入镀槽111,用沉没辊102改变方向后,从熔融金属浴103向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置调整镀层附着量后,冷却并进行规定的后处理,成为镀层钢带。
镀槽111中含有锌渣的熔液103通过机械泵105输送到除渣槽112,在除渣槽112中锌渣沉淀分离,熔液103经过开口113返回到镀槽111。用机械泵105输送的熔液量即为镀槽111和除渣槽112之间熔液103的循环量。
在本装置中镀槽111不装配加热装置,镀槽111的熔液温度控制是利用在除渣槽112中装备的加热装置(感应加热装置)115、116和通过的钢带的温度进行调整。在除渣槽112中投入锌锭114时,使加热装置115、116适当启动,控制从开口113流入镀槽111的熔液温度,使其保持规定的温度。
由于不在镀槽111中熔解锌锭114,所以镀槽111的熔液103的温度变化小,并且镀槽111的熔液103的温度控制是利用除渣槽112的加热装置115、116进行,所以从加热装置115、116流出的高温熔液103不与钢带S接触,抑制了钢带S铁的溶解,本身就能减少镀槽111中锌渣的产生。
此外由于其结构是把镀槽111吊装在施镀容器104内,所以在施镀容器104底部耐火材料附近出现的低温区,而在镀槽111内不会出现,也具有减少底渣生成量的效果。
在施镀容器104上装有陶瓷制的机械泵105,机械泵105把镀槽111的炉鼻101下面的熔液103输送到除渣槽112投入锌锭114部位的附近。由于镀槽111和除渣槽112相邻,熔液103输送距离短,输送时熔液103的凝固和泄漏等问题能得到实质上的解决。并且能可靠地中以必要的流量把镀槽111中的熔液103输送到除渣槽112。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等,但不包含气体升液泵。
在除渣槽112进行锌锭114熔解和底渣沉淀分离。在除渣槽112中由于没有因钢带S运行产生的熔液103的搅拌,所以熔液103的流动被整流化。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。因此提高了锌渣沉淀分离的效率。
在除渣槽112中为了高效率沉淀分离底渣,根据需要也可装配使熔液103的流动整流化的隔板。
如图11所示,在与投入锌锭部位相反一侧的镀槽111侧壁上设有开口113,通过开口113形成一个靠近浴面并包括浴面的流路。熔解后的锌锭熔液混合,并且锌渣沉淀分离后干净浴面附近的澄清熔液优先从开口113返回镀槽111。由于熔液103的流动阻力几乎没有,镀槽111和除渣槽112的熔液103几乎不产生液面差。因此熔液103返回到镀槽111时不产生浮渣。
由于去除锌渣的干净熔液103返回镀槽111,并且在镀槽111本身会产生的锌渣也少,所以防止锌渣在镀槽111堆积的效果很好。
在图10的装置中,研究了在槽的容量、循环流量变化的情况下,在镀槽111中因附着锌渣造成的质量缺陷。研究的结果示于图12~14。
图12表示除渣槽112的容量为20m3,循环流量固定为3m3/h,改变镀槽111容量,在对钢带S施镀时因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。钢带S因附着锌渣造成质量缺陷的情况,是在对施镀后的钢带S的表面用眼观察后,根据附着锌渣的程度分成指标1~5的5级进行了评价。指标1最好,是高质量热镀锌钢带所要求的质量水平。
镀槽111的容量在10m3以下指标为1,质量良好,镀槽111的容量超过10m3的话,指标变大,质量降低。镀槽111的容量越大越容易出现流动的停滞部位,所以底渣就会在那里堆积。要防止底渣在镀槽111中堆积,减小镀槽111的容量是有效的,镀槽111的容量在10m3以下的话,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外把循环流量固定为3m3/h,研究了改变除渣槽112的容量对钢带施镀,钢带S因附着锌渣造成质量缺陷的情况。由于除渣槽112的大小受镀槽111容量的影响,所以用镀槽111的容量(W1)除以除渣槽112的容量(W2)的参数W1/W2,整理了钢带S因附着锌渣造成质量缺陷的情况。研究结果示于图13。
W1/W2在1.0以下范围指标为1,质量良好,W1/W2超过1.0的话,指标变大,质量降低。采用W1/W2在1.0以下,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外还研究了镀槽111、除渣槽112的容量分别固定为5m3、20m3,改变循环流量对钢带施镀,钢带S因附着锌渣造成质量缺陷的情况。研究结果示于图14。
循环流量大的情况下产生缺陷,认为是由于在除渣槽112锌渣沉淀分离不充分,混入镀槽111中。在除渣槽112中,要考虑的问题是锌渣沉淀的时间,重要的是确保滞留时间要大于沉淀时间。上述缺陷随循环流量的减小而减少,循环流量在10m3/h以下的话,能够生产无质量问题的产品。可是循环流量减小到低于1m3/h的话,锌渣不能从镀槽111排到除渣槽112,由于在镀槽111内停滞,相反指标要变大,质量降低。要生产高质量热镀锌钢带必须把循环流量设定在1m3/h以上、10m3/h以下。
下面就本发明其他的实施方式用图15来说明。图15表示的是把第10~11图所示装置中的机械泵吸入口设置在镀槽111中央底部的热镀锌装置。(a)为平面图,(b)为(a)的A-A剖面图。
本装置中镀槽111中的含锌渣熔液103通过机械泵105输送到除渣槽112,泵的吸入口设置在镀槽111的中央底部。即使钢带窄,钢带运行速度低,因为防止镀槽111底部中央堆积锌渣的效果好,所以钢带变宽或提高钢带运行速度时,防止开始时附着锌渣的效果更好。(实施例1)图10所示装置的施镀容器104深2.5m,镀槽111容量为10m3,除渣槽容量为30m3。一般热镀锌中受到关注的锌渣沉淀速度大约为每小时1m左右。由于施镀容器104深为2.5m,在除渣槽112中滞留时间在2.5小时以上是必要的。如循环流量为12m3/h以下的话,由于滞留时间超过2.5小时,能够得到所期望的除去锌渣的效果。另一方面循环流量低于1m3/h的话,镀槽111的锌渣滞留在镀槽111中,成为产生质量缺陷的原因。考虑这两个方面,把循环流量设定为5m3/h。
用上述装置对钢带进行热镀锌,以前产生的产量2%左右的钢带锌渣缺陷没有了,附着锌渣的问题全部消失。(实施例2)图15所示装置使用与实施例1相同的容量、尺寸的施镀容器104、镀槽111,与实施例1相同,设定熔液循环流量为5m3/h,进行钢带热镀锌,以前产生的产量2%左右的钢带锌渣缺陷没有了,因附着锌渣产生的问题全部消失,并且钢带运行速度可从以前的100m/min增加到140m/min。
根据最佳形式2能减少钢带进行热镀锌时产生锌渣,防止产生的锌渣在镀槽堆积,同时能够有效除去在镀槽下部除渣槽中的锌渣。此外由于熔液流动阻力几乎没有,所以镀槽和除渣槽的熔液几乎不产生液面差,熔液返回镀槽时不存在产生浮渣的问题。因此能够减少因钢带附着锌渣产生的质量缺陷。用最佳形式2可以生产高质量的热镀锌钢带。
最佳形式2的装置仅仅是把施镀容器分割成上下布置的镀槽和除渣槽的简易装置,设备费用低,并且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
最佳形式2可以把沉淀分离锌渣的区域变小,所以施镀容器整体可小型化。因此也容易改造现有设备实施本发明。最佳形式3最佳形式3的要点如下。
第1实施方式为一种热镀锌方法,其特征为在把钢带浸在贮存熔融金属的镀槽里对钢带连续进行热镀锌时,在上述镀槽内设隔墙,把上述镀槽分成对钢带进行熔融镀的施镀区域和除去熔融金属浴中锌渣的除渣区域;在施镀区域对钢带施镀,并用机械泵把施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域,在除渣区域内除去熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀使用的固态金属;在除渣区域除去锌渣后的澄清熔液经过设在上述隔墙上的堰返回同一浴面的施镀区域。
第2实施方式是第1实施方式所述的热镀锌方法,其特征是在除渣区域设置加热装置,用上述加热装置通过控制加热使施镀区域的熔融金属浴温度达到规定的温度。
第3实施方式是第1实施方式或第2实施方式所述的热镀锌方法,其特征是施镀区域和除渣区域的熔融金属浴容量分别为W1、W2,W1/W2在0.2~5范围内。
第4实施方式是第1实施方式至第3实施方式中任一种所述的热镀锌方法,其特征是利用设在镀槽内的隔墙把镀槽分成施镀区域和两个除渣区域,同时各个除渣区域设置有从施镀区域输送熔融金属浴的机械泵,和熔融金属浴返回施镀区域的堰;用在一个除渣区域一侧安装的机械泵把施镀区域的熔融金属浴输送到这一个除渣区域后,除去锌渣,而另一个除渣区域一侧安装的机械泵停止,把这个除渣区域堆积的锌渣清除到镀槽外。
第5实施方式是一热镀锌装置,其特征是在把钢带浸在贮存熔融金属的镀槽内对钢带进行连续热镀锌的装置中的镀槽内设置有隔墙,隔墙把上述镀槽分成施镀区域和除渣区域,在施镀区域进行热镀锌,在除渣区域除去熔融金属浴中的锌渣并熔解施镀使用的固态金属;还安装有机械泵,泵把上述施镀区域的熔融金属浴输送到上述的除渣区域;且在上述隔墙上设置堰,使施镀区域和除渣区域为同一浴面,可以使除渣区域内除去锌渣后的熔融金属浴澄清熔液输送到施镀区域。
第6实施方式是第5实施方式所述的热镀锌装置,其特征是在除渣区域设置有加热装置,用于控制施镀区域的熔融金属浴温度。
第7实施方式是第5实施方式或第6实施方式所述的热镀锌装置,其特征是施镀区域和除渣区域的熔融金属浴容量分别为W1、W2,W1/W2在0.2~5范围内。
第8实施方式是第5实施方式至第7实施方式中任一种所述的热镀锌装置,其特征是在镀槽内设隔墙,把镀槽分成施镀区域和两个除渣区域,同时在各除渣区域设置有机械泵,用泵把熔融金属浴从施镀区域输送到除渣区域;并在分隔各除渣区域和施镀区域的隔墙上设堰,把熔融金属浴从各除渣区域返回施镀区域。
在最佳形式3中,补充附着在钢带上被带走的锌,也就是说固体锌(锌锭)在除渣区域中熔解,由于从除渣区域把液态锌供给施镀区域,所以施镀区域的熔融金属浴(以下称熔液)的温度变化小,能防止在施镀区域的锌渣生成和长大。
由于含有锌渣的施镀区域熔液用机械泵输送到除渣区域,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题,并且改善了因随钢带运行所带来的熔液流动的不稳定性,能可靠地只以需要的流量将锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣区域。
除渣区域用隔墙与施镀区域分开,在除渣区域内由于没有因运行的钢带产生的熔液搅拌,流动是平稳的,锌渣容易沉淀。并且在除渣区域由于熔解锌锭造成局部熔液温度降低和铝浓度变化,促进锌渣的长大。由于这两个作用,所以在除渣区域能高效快速除去锌渣。
在除渣区域除去锌渣的澄清熔液经过设置在隔墙上的堰,优先返回施镀区域。由于除渣区域和施镀区域的液位相等,所以上述澄清熔液返回时在施镀区域不会产生浮渣。
因为仅仅是使用隔墙把除渣区域和施镀区域分开的简易设备,设备费用低,并且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
最佳形式3中使用在除渣区域安装的加热装置,对施镀区域熔液温度进行控制。在施镀区域安装加热装置的情况下,希望用这个加热装置仅进行低输出的加热补偿,使施镀区域熔液温度保持恒定。在施镀区域由于高温熔液不与钢带接触,抑制了铁从钢带熔出,能减少本身产生的底渣,所以能提高防止锌渣在施镀区域堆积的效果。
除渣区域中安置2个以上加热装置时,可以把所有加热装置作为一组,控制施镀区域熔液温度。也可以把加热装置分成二组,用其中一组加热装置控制施镀区域熔液温度,用另一组加热装置控制除渣区域熔解锌锭部位附近熔液温度,以便对镀槽整体进行更合理的加热。
把施镀区域中的机械泵吸入口安装在施镀区域底部500mm以下时,由于能优先把锌渣浓度高的在镀槽内容易堆积锌渣区域的熔液输送到除渣区域,更能提高防止施镀区域锌渣堆积的效果。
利用在浴面下500mm内设置的隔墙的堰,可以使浴面附近干净的熔液优先返回施镀区域,所以提高了施镀区域中熔液的清洁程度。上述的堰最好是沟状流路那样的浅堰。
施镀区域和除渣区域的熔液容量分别为W1、W2,W1/W2在0.2以上的话,更能提高除渣区域除去锌渣的效果。可是W1/W2在5以上的话,除去锌渣的效果达到饱和。另一方面施镀区域容量变大,设备费用和熔融金属量增加,所以希望W1/W2在0.2~5范围内。
镀槽内配置有2个除渣区域,在把施镀区域熔液输送到一个除渣区域除去锌渣期间,把在另一个除渣区域堆积的锌渣排放到镀槽外。因此可以在不停止施镀操作、不影响施镀质量的情况下,可以把堆积的锌渣清到镀槽外。
下面用图16和图17来对最佳形式3进行说明。图16为最佳形式3的热镀锌装置的平面图,图17的(a)、(b)、(c)分别表示图16的A-A剖面图、B-B剖面图和C-C箭头所指方向的局部剖视图(放大图)。图16和图17中201为炉鼻,202为沉没辊,203为熔融金属浴(熔液),204为镀槽,205为施镀区域,206为除渣区域,207为堰,210为机械泵。
钢带S按箭头方向运行,从炉鼻201浸入施镀区域205,通过沉没辊202改变方向后,从熔融金属浴203中拉出,用图中没有表示出的附着量控制装置来调整附着量,冷却并实施规定的后处理后成为镀锌钢带。施镀区域205中含有锌渣的熔液203通过机械泵210输送到除渣区域206,锌渣在除渣区域206沉淀分离,然后熔液203经过堰207返回到施镀区域205。
利用在镀槽204内设置的隔墙220,把镀槽204分割成施镀区域205和除渣区域206,在施镀区域对钢带S施镀,在除渣区域沉淀分离锌渣并熔解锌锭213。
在施镀区域205中设置有一对加热装置231、温度计241,在除渣区域206中锌锭213投入部位附近设有加热装置232。加热装置231、232均为感应加热装置。
利用一对加热装置231将施镀区域205的熔液温度控制成规定的温度,而锌锭213的熔解和把熔液203加热到施镀区域205的操作温度,是通过控制装置236,来控制除渣区域206的加热装置232进行加热,使由施镀区域205的温度计241测出的温度达到规定的温度。由于附着在钢带S上锌被带走,用于补充的锌的熔解不在施镀区域205进行,所以施镀区域205的熔液203温度变化小,并且从加热装置231流出的高温熔液203不与钢带S接触,所以抑制了铁从钢带熔出,能减少本身产生的底渣。
在施镀区域205和除渣区域206之间安装陶瓷机械泵210,把施镀区域205的熔液203输送到除渣区域206。希望把泵的吸入口211设置在施镀区域底部500mm以下。图16的装置中设置在靠近镀槽204底部。吸入口211的宽度比沉没辊的轴长400mm。以此防止锌渣在辊端堆积。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等,但不包含气体升液泵。
由于施镀区域205和除渣区域206仅仅被用隔墙220分开,所以熔液203输送距离极短,不存在熔液输送时熔液203的凝固和泄漏等问题。熔液203提升的高度高的话,熔液203流下来的时候搅拌浴面,生产大量残渣(氧化锌)。为了防止这一点,泵提升的高度要尽量低。
图16的装置中,由于泵的排出口212设在除渣区域206浴面附近,所以能防止因浴面搅拌生成的浮渣。此外熔液203的输送路径实质上不是设在槽外,所以不存在熔液203输送时的凝固、泄漏问题。
在除渣区域206中进行锌锭213的熔解和底渣214的沉淀分离。在除渣区域206中,为了使锌锭213有效熔解,并使底渣214沉淀分离,设置有隔墙221、222。
利用隔墙221、222把除渣区域206的熔液203的流动整流,以提高锌渣沉淀分离的效率。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。
设在隔墙222上的堰207希望设置在浴面下500mm以内。在图16的装置中,堰207设在浴面附近。熔解了的锌锭熔液混合,并且锌渣沉淀分离后清洁度高的浴面附近的澄清熔液最先越过堰207返回施镀区域205。由于熔液203的流动阻力几乎没有,施镀区域205和除渣区域206的熔液203几乎不产生液面差,因此熔液203返回施镀区域205时不会生成浮渣。
本发明中除渣区域和施镀区域是同一液面,这一点不仅仅指的是两者为同一浴面的情况,还包含了即使有液面差,除渣区域206的熔液203返回施镀区域205时,也不会发生因浮渣使质量恶化。并且包含了不混入气体,在由液体填充的状态下输送。
在图16的装置中,施镀区域205的容量为15m3,深为2m,除渣区域的容量为12m3,深为2m。在图16的装置中用泵输送的熔液量为循环流量。由于作为去除目标的锌渣其沉淀速度为每小时1m,在除渣区域206内的熔液203中的锌渣沉淀分离所需要的时间定为2小时,循环流量为6m3/h的话没有问题,而图16的装置中由于除渣区域206内的流动没有完全整流,所以估计锌渣沉淀需要的时间为前述时间的2倍,把滞留时间定为4小时。因此图16的装置中循环流量被设定为3m3/h。
图16的装置中,施镀区域205的容量比除渣区域206的容量大,而希望施镀区域205的容量尽可能小。最好是施镀区域205的容量小而除渣区域206的容量大。把除渣区域206做得比施镀区域205大得多的话,即使循环流量大,在除渣区域206也能实现去除锌渣的要求。通过加大循环流量,因施镀区域205搅拌充分,能更好起到防止在施镀区域205堆积锌渣的作用。此外,通过加大除渣区域206的容量,可提高除渣区域206中渣的沉淀分离效果。
施镀区域205和除渣区域206的熔液分别为W1、W2,希望W1/W2在0.2~5范围内。
关于本发明的别的实施方式用图18~图21所示的热镀锌装置来说明。在以下图中对已说明的、与在图16、图17中相同的部分仍然采用相同的标号。此外输送熔液的机械泵与图16、图17的装置的情况相同,设置有同样的吸入口和排出口的机械泵,加热装置为感应加热装置。
在图18所示的装置中,利用在镀锌204内设置的隔墙220a、220b、220c将镀槽204分割为施镀区域205和除渣区域206。在除渣区域206内,为了使熔液流动整流,设置了整流装置222b、222c。在施镀区域205设置有加热装置231,在除渣区域206中熔解锌锭部位附近设置有加热装置232,以及在镀槽204的两侧壁204b上设置有加热装置233a、233b。在施镀区域205中装有温度计241,在除渣区域206中装有温度计242。
与图16、图17的装置的情况相同,用加热装置231承担使施镀区域205的熔液温度保持一定,锌锭的熔解和把熔液203加热到施镀区域205的操作温度,由除渣区域206中的加热装置232、233a、233b控制。关于锌锭的熔解和把熔液203加热到施镀区域205的操作温度的加热问题,是以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,使用控制装置236,可以把加热装置232、233a、233b作为一组控制各加热装置的输出,也可以把加热装置233a和233b作为第1组,加热装置232作为第2组,以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,使用控制装置236,控制第1组的加热装置233a和233b的输出,以温度计242测出的除渣区域206的熔液温度为基础,调整第2组加热装置232的输出。按照后者的加热控制,不影响施镀区域205的操作,能促进除渣区域206中锌渣的沉淀等,可以对镀槽204中的熔液进行更合理的加热。
从施镀区域205通过机械泵210把要输送的熔液输送到除渣区域206,如图18箭头所示,在除渣区域206内流动期间锌渣沉淀分离。锌渣沉淀分离后的澄清熔液经过堰207返回施镀区域205,堰207设在隔墙220b、220c的靠近镀槽204侧壁204c的浴面附近。
在图18的装置中,由于把除渣区域206设置成从三面包住施镀区域205,把除渣区域206的容量加大,锌渣沉淀分离时间加长,同时进一步减少利用施镀区域205的加热装置231的加热。因此能进一步减少在施镀区域205中生成锌渣,并且更能促进除渣区域206中锌渣的沉淀分离。本装置对需要优先使底渣沉淀分离的情况是有效的。
图19的装置中镀槽204被分割成施镀区域205和2个除渣区域206a、206b,在施镀区域205和各个除渣区域206a、206b之间分别配置熔液循环装置。也就是说利用镀槽204内设置的多个隔墙220a、220b、220c、224把镀槽204分割为施镀区域205和除渣区域206a、206b。能够分别通过机械泵210a、210b把熔液从施镀区域205输送到除渣区域206a、206b。在除渣区域206a、206b中能分别熔解锌锭213,在除渣区域206a、206b内设置钩形隔墙222d、222e,以便用机械泵210a、210b输送的熔液不形成抄近路的流动。此外在隔墙220b、220c靠近镀槽204侧壁204c的浴面附近设有堰207a、207b。
施镀区域205中装有加热装置231,除渣区域206a、206b的熔解锌锭部位附近分别装有加热装置232a、232b。施镀区域205中装有温度计241,除渣区域206a、206b中分别装有温度计242a、242b。控制装置236以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,用加热装置232a或232b对熔解锌锭和把熔液203加热到施镀区域205的操作温度进行控制,另外利用装在除渣区域206的温度计242a、242b,以测出的除渣区域206的熔液温度为基础,用加热装置232a或232b分别自由地控制除渣区域206a或206b的熔液温度。
从施镀区域205输送的熔液通过机械泵210a或210b分别输送到除渣区域206a或206b,如图19中箭头所示,熔液在除渣区域206a或206b内流动期间锌渣沉淀分离。锌渣沉淀分离后的澄清熔液经过隔墙220b、220c的堰207a、207b返回到施镀区域205,堰207a、207b靠近镀槽204侧壁204c的浴面附近设置。
进行连续施镀作业的话,由于用机械泵使熔液循环,底渣在除渣区域内堆积,所以必须把堆积的底渣清除到镀槽204外。为了清除堆积的锌渣停止作业的话,要影响生产率。
图19的装置中,由于交替向2个除渣区域206a、206b输送熔液,可避开上述问题。也就是说,交替向除渣区域206a或206b输送熔液,用一个除渣区域进行沉淀分离期间,可以从另一个除渣区域使用淘取勺等把堆积的底渣清除(以下称除渣),所以可以进行连续施镀作业。
这种情况下,用加热装置231进行加热,使施镀区域205的熔液温度保持一定。以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,使用在正输送熔液的除渣区域里的加热装置,熔解锌锭和把熔液加热到施镀区域的操作温度。对正在进行除渣的除渣区域的熔液温度,以设置在此区域的温度计测得的除渣区域熔液温度为基础,使用设在此区域的加热装置控制。
停泵后,施镀区域205一侧的熔液不越过堰207a、207b,停止进行除渣后,进行除渣的除渣区域的液面低于此区域的堰,施镀区域205和进行除渣的除渣区域之间的熔液不混合。因此进行了除渣时除渣区域内的底渣即便扬起来的话,也不会对施镀区域205造成影响。清除了除渣区域的锌渣后,经过一定时间使没有取干净的微细的锌渣沉淀,然后可以再把熔液输送到清扫后的除渣区域。
另外,在图19的装置中泵停止时独立地控制除渣区域的熔液温度。停泵时在一段时间内使除渣区域的熔液温度降低,使熔液中的锌渣充分析出后,通过除渣,可有效地去除底渣。
在镀锌中改变要熔解的锌锭成分有时会改变施镀区域205的熔液203成分。图19的装置中要在停泵后的除渣区域熔解成分不同的锌锭,也要能对施镀区域205的熔液203成分变化迅速进行处理。
在图20的装置中,用隔墙220d把镀槽204分割成施镀区域205和除渣区域206,进一步用隔墙225把除渣区域206分割成主区域206c和熔液贮存区域206d,在主区域206c进行锌渣沉淀分离和锌锭213的熔解,熔液贮存区域的作用是,在主区域206c没有沉淀分离的锌渣进行沉淀分离,同时把锌锭熔解后要向施镀区域205输送的熔液贮存一段时间。在隔墙220d上的靠近镀槽204侧壁的液面附近设置有堰207,在隔墙225上的靠近镀槽204侧壁的液面附近设置有堰208。
施镀区域205中设置有一对加热装置231,在主区域206c的投入锌锭213部位附近设置有加热装置232。加热装置231承担的加热任务是使熔液温度保持一定。对溶解锌锭的加热和把熔液加热到施镀区域205的操作温度,是以施镀区域205中的温度计241测得的熔液温度为基础,通过控制装置236利用加热装置232来进行。
用泵210从施镀区域205送出的熔液在主区域206c中进行锌渣沉淀分离,并在此区域熔解锌锭213。然后主区域206c的熔液经过堰208流入熔液贮存区域206d。熔液贮存区域206d的熔液经过堰207返回施镀区域205。要熔解的锌锭213成分变化的情况下,通过设置的熔液贮存区域206d,能够防止施镀区域205成分急剧变化。
图21的装置中设置有隔墙226,把施镀区域205设置在除渣区域206的上部。(a)为装置的平面图,(b)为(a)的A-A剖面图,(c)为(a)的B-B局部剖视图。堰207设置在炉鼻201后面隔墙226的浴面附近。在除渣区域206中锌锭熔解部位附近设置有加热装置232,在镀槽204两侧壁设置有加热装置233a、233b。在施镀区域205中设置有温度计241,在除渣区域206中设置有温度计242。
在本装置中,补充施镀区域205散发的热量、熔解锌锭以及把熔液203加热到施镀区域205操作温度均由除渣区域206的加热装置232、233a、233b进行。熔解锌锭和把熔液203加热到施镀区域205操作温度的问题,是以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,可以把加热装置232、233a、233b作为一组,使用控制装置236,控制各加热装置的输出;也可以把加热装置233a和233b作为第1组,加热装置232作为第2组,以温度计241测出的施镀区域205的熔液温度为基础,使用控制装置236,控制第1组的加热装置233a和233b的输出,以温度计242测出的除渣区域206的熔液温度为基础,调整第2组加热装置232的输出。
施镀区域205的熔液203通过机械泵210输送到除渣区域206,如图21的箭头所示,流经除渣区域206内的施镀区域205的侧面和下方时锌渣沉淀分离。锌渣沉淀分离后的澄清熔液经过设置在炉鼻201后面的隔墙226浴面附近的堰207返回施镀区域205。
图21的装置中,由于能够加大除渣区域206的容量,在除渣区域206中能够充分获得使底渣沉淀分离的滞留时间。
再有,在本发明中,为了生产镀膜成分差别大的不同品种的热镀锌钢带,要预备多个镀槽,即所谓的串列式槽的施镀设备,在这种情况下,也可以把上述多个镀槽放在同一台车上同时移动,以便能迅速更换要使用的镀槽。
按照最佳形式3,在进行钢带热镀锌时能减少锌渣的产生,并且能防止已产生的锌渣在施镀区域堆积,同时由于在镀槽内施镀区域与除渣区域分开设置,使在除渣区域中能有效去除锌渣,所以能减少锌渣附着钢带造成的质量缺陷。按照本发明能生产高质量的热镀锌钢带。
在最佳形式3中,由于无须设置另外的槽来去除锌渣,改造现有设备即可实施。此外,设备简单,设备费用低,不存在输送熔液过程中熔液的凝固和泄漏等问题。更不会发生气体升液泵输送熔液过程中带来的新的操作上、质量上的问题。
在最佳形式3中由于备有多个除渣区域,在不停止施镀作业情况下,既可在除渣区域把堆积的底渣清除出镀槽外。
此外,即使是为了生产不同品种的热镀锌钢带需要配备多个镀槽的情况下,此形式也有利于缩小设备间的间隙。最佳形式4最佳形式4的要点如下。
第1实施方式是一种热镀锌方法,其特征为通过贮存熔融金属的镀槽内设置的沉没辊传送、浸渍钢带,对钢带进行连续热镀锌时,在上述镀槽内设置隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域。在施镀区域对钢带施镀,并且把施镀区域的沉没辊上方的熔融金属浴用机械泵向除渣区域输送,在除渣区域中去除熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀需要使用的固态金属,经过设在隔墙上的堰把除渣区域去除了锌渣的澄清熔液返回到具有同一浴面的施镀区域。
第2实施方式是第1实施方式所述的热镀锌方法,其特征为在除渣区域设加热装置,用上述加热装置控制加热,使施镀区域熔融金属浴温度达到规定的温度。
第3实施方式是第1实施方式或第2实施方式所述的热镀锌方法,其特征为若施镀区域和除渣区域的熔融金属浴容量分别为W1、W2,则W1/W2在0.2~5范围内。
第4实施方式是一热镀锌装置,其特征为是通过在贮存熔融金属的镀槽内设置的沉没辊传送、浸渍钢带,对钢带进行连续热镀锌的热镀锌装置,在上述镀槽内设置有隔墙,把上述镀槽分割成施镀区域和除渣区域,在施镀区域对钢带进行熔融镀,在除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣和熔解锌锭。而且设置有机械泵,把上述施镀区域的沉没辊上方的熔融金属浴向上述除渣区域输送,上述隔墙上配置有堰,可以把除渣区域去除了锌渣的澄清熔液返回到具有同一浴面的施镀区域。
第5实施方式是第4实施方式所述的热镀锌装置,其特征为在除渣区域设置了加热装置,用于控制施镀区域的熔融金属浴温度。
第6实施方式是第4实施方式或第5实施方式所述的热镀锌装置,其特征为若设施镀区域和除渣区域的熔融金属浴容量分别为W1、W2,则W1/W2在0.2~5范围内。
在最佳形式4中,补充附着在钢带上被带走的锌,也就是说固态锌(锌锭)的熔解是在除渣区域进行,由于是液态锌从除渣区域供给施镀区域,所以施镀区域的熔融金属浴(以下称熔液)的温度变化小,能防止在施镀区域锌渣的产生和长大。
由于用机械泵把施镀区域的含有锌渣的熔液输送给除渣区域,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题,并且改善了因随钢带运行带来的熔液流动的不稳定性,能可靠地只以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣区域。
除渣区域与施镀区域被隔墙分开,在除渣区域内不存在因运行的钢带造成的熔液的搅拌,流动平静,所以锌渣易沉淀。并且在除渣区域中由于熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度的变化,能促进锌渣的长大。通过这两个作用,在除渣区域能效率更高和更快地除去锌渣。
在除渣区域除去锌渣的澄清的熔液经过设置在隔墙上的堰,优先返回施镀区域。由于除渣区域和施镀区域的液位相等,所以上述澄清的熔液返回时在施镀区域不会产生浮渣。
由于仅仅是一种用隔墙把除渣区域和施镀区域分开的简易装置,所以设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
在最佳形式4中,使用在除渣区域设置的加热装置对施镀区域熔液温度进行控制。在施镀区域设置加热装置时,希望用此加热装置进行低输出的、补偿的加热,使施镀区域熔液温度保持一定。在施镀区域由于高温熔液不与钢带接触,抑制了铁从钢带熔出,本身就能减少底渣的产生,所以能更有效地防止锌渣在施镀区域堆积。
在除渣区域装有2个以上的加热装置的情况下,可以把所有加热装置作为1组控制施镀区域熔液温度,也可以把加热装置分成两组,用其中一组加热装置控制施镀区域熔液温度,用另一组加热装置控制除渣区域熔解锌锭部位附近熔液温度,以便对镀槽整体进行更合理的加热。
由于施镀区域的沉没辊上方区域熔液更新少,锌渣的浓度容易高。把机械泵的吸入口设置在这个区域的话,能把浓度高的区域的熔融金属浴优先输送到除渣区域。能更有效地防止在施镀区域堆积和防止锌渣附着在钢带上,并且能更有效地使锌渣在除渣区域沉淀分离。希望上述吸入口部位设置在沉没辊上方500mm以内、沉没辊长度以内。
利用在浴面下500mm内设置的隔墙上的堰,可以使浴面附近干净的熔液优先返回施镀区域,所以提高了施镀区域中熔液的清洁程度。上述的堰最好是沟状流路那样的浅堰。
设施镀区域和除渣区域的熔融金属浴容量分别为W1、W2,W1/W2在0.2以上的话,更能提高除渣区域除去锌渣的效果。可是W1/W2在5以上的话,除去锌渣的效果饱和,相反施镀区域容量变大,设备费用增加和熔融金属量增大,所以希望W1/W2在0.2~5范围内。
下面用图22和图23对最佳形式4进行说明。图22为最佳形式4的热镀锌装置平面图,图23的(a)、(b)、(c)分别为图22的A-A剖面图、B-B剖面图、C-C局部剖视图(放大视图)。在图22和图23中,301为炉鼻、302为沉没辊、303为熔融金属浴(熔液)、304为镀槽、305施镀区域、306为除渣区域、307为堰、310为机械泵。
钢带S按箭头方向运行,从炉鼻301浸入施镀区域305,用沉没辊302改变方向后,从熔融金属浴303向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置调整镀层附着量,然后冷却并进行规定的后处理,成为镀层钢带。施镀区域305中含有锌渣的熔液303通过机械泵310输送到除渣区域306,锌渣在除渣区域306沉淀分离,然后熔液303经过堰307返回到施镀区域305。
利用在镀槽304内设置的隔墙320,镀槽304被分割成施镀区域305和除渣区域306,在施镀区域305对钢带S施镀,在除渣区域306锌渣沉淀分离并熔解锌锭313。
在施镀区域305中装有一对加热装置331和温度计341,在除渣区域306中在锌锭313投入部位附近装有加热装置332。加热装置331、332都是感应加热装置。
利用一对加热装置331将施镀区域305的熔液温度控制成规定的温度,锌锭313的熔解和把熔液303加热到施镀区域305的操作温度,是通过控制装置336用除渣区域306的加热装置332来实现控制加热,使由施镀区域305的温度计341测出的温度达到规定的温度。由于为补充附着在钢带S上被带走的锌不是在施镀区域305进行,所以施镀区域305的熔液303温度变化小,并且从加热装置331流出的高温熔液303不与钢带S接触,所以抑制了铁从钢带熔出,本身就能减少产生的底渣。
在施镀区域305和除渣区域306之间安装陶瓷机械泵310,机械泵310把施镀区域305的熔液303输送到除渣区域306。希望把泵的吸入口311设置在施镀区域的沉没辊上方500mm以内、沉没辊的长度以内。由于能有效地吸出施镀区域305内锌渣浓度高的区域的熔液303,能防止锌渣在施镀区域305内堆积。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等各种泵,但不包含气体升液泵。
熔液303的提升高度增高的话,熔液303流下来的时候要搅拌浴面,产生大量浮渣(氧化锌)。为了防止这一点,泵提升的高度要尽量低。在图22的装置中,泵的排出口312设置在除渣区域306内浴面附近,所以能防止浴面搅拌造成的浮渣的产生。此外,由于施镀区域305和除渣区域306仅用隔墙320隔开,所以熔液303输送距离短,不存在熔液输送时熔液303的凝固和泄漏等问题。
锌锭313的熔解和使底渣314沉淀分离是在除渣区域306中进行。在除渣区域306中,为了有效并可靠地使底渣314沉淀分离,设置了隔墙321、322。
用隔墙321、322使除渣区域306的熔液整流,以此来提高锌渣沉淀分离的效率。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。
希望把隔墙322上的堰307设置在浴面下500mm内。在图22中堰307设在浴面附近。熔解了锌锭的熔液混合,并且沉淀分离锌渣,干净浴面附近的澄清熔液优先越过堰307返回施镀区域305。由于熔液303的流动阻力几乎没有,所以施镀区域305和除渣区域306的熔液303几乎不产生液面差,因此熔液303返回施镀区域305时不存在产生浮渣的问题。
本发明中所说的除渣区域和施镀区域是同一液面,不仅仅是指两者为同一浴面的情况,还包含了即使存在有液面差,除渣区域306的熔液303返回施镀区域305时,也不会因产生浮渣使质量恶化的情况。并且包含了输送时不会混入气体,是由液体填充的状态下进行的输送。
在图22的装置中,施镀区域305的容量为15m3,深为2m,除渣区域306的容量为12m3,深为2m。在图22的装置中用泵输送的熔液量为循环流量。由于作为去除目标的锌渣其沉淀速度为每小时1m,除渣区域306内的熔液303的锌渣沉淀分离所必需的时间为2小时,6m3/h循环流量的话没有问题,而图22的装置中由于除渣区域306内的流动没有完全整流,所以估计锌渣沉淀需要的时间为前述时间的2倍,把滞留时间定为4小时。因此图22的装置中循环流量被设定为3m3/h。
另外,泵的吸入口311靠近镀槽304的沉没辊302的话,由于与沉没辊接触会产生划伤,如果离沉没辊500mm以上的话,又不能吸出沉没辊附近漂浮的锌渣,所以泵的吸入口311要设在沉没辊正上方300mm的位置。此外,吸入口311的宽度应在运行钢带的最大宽度以内。
图22的装置中,施镀区域305的容量比除渣区域306的容量大,而希望施镀区域305的容量尽可能小。最好是施镀区域305的容量小而除渣区域306的容量不小。把除渣区域306做得比施镀区域305大得多的话,循环流量即使大,在除渣区域306也能完成去除锌渣的要求。通过加大循环流量,由于施镀区域305搅拌充分,能更好起到防止锌渣在施镀区域305堆积的作用,并且通过增大除渣区域306的容量,能起到促使锌渣在除渣区域306沉淀分离的作用。
如果设施镀区域305和除渣区域306的熔液容量分别为W1、W2,希望W1/W2在0.2~5范围内。
用图24所示的热镀锌装置来说明最佳形式4的其他实施方式。在图24中对与在图22、图23中已标示过的、相同的部分仍然采用相同的标号。此外输送熔液的机械泵与图22、图23装置的情况相同,是设有同样吸入口和排出口的机械泵,加热装置为感应加热装置。
图24的装置中设置隔墙326,把施镀区域305设在除渣区域306的上部。(a)为装置的平面图,(b)为(a)的A-A剖面图,(c)为(a)的B-B剖视图。堰307设置在炉鼻301后面隔墙326的浴面附近。在除渣区域306中锌锭熔解部位附近装有加热装置332,在镀槽304两侧壁装有加热装置333a、333b。在施镀区域305设有温度计341,在除渣区域306设有温度计342。
在本装置中,使施镀区域305熔液温度保持一定、熔解锌锭以及把熔液303加热到施镀区域305操作温度等,全部利用在锌渣区域306中的加热装置332、333a、333b来完成。熔解锌锭和把熔液303加热到施镀区域305操作温度,可以是以温度计341测出的施镀区域305的熔液温度为基础,使用控制装置336,把加热装置332、333a、333b作为一组控制各个加热装置的输出也可以把加热装置333a和333b作为第1组,加热装置332作为第2组,以温度计341测出的施镀区域305的熔液温度为基础,使用控制装置336,控制第1组加热装置333a和333b的输出,以温度计342测出的除渣区域306的熔液温度为基础,调整第2组加热装置332的输出。
施镀区域305的熔液303通过机械泵310向除渣区域306输送,如图24的箭头所示,锌渣在流经除渣区域306内的施镀区域305的侧面和下面时沉淀分离。锌渣沉淀分离后的澄清熔液经过设置在炉鼻301后面的隔墙326浴面附近的堰307返回施镀区域305。
图24的装置中,由于能够加大除渣区域306的容量,在除渣区域306能够充分获得使底渣沉淀分离的滞留时间。
再有在最佳形式4中,为了生产镀膜成分差别大的不同品种的热镀锌钢带要预备多个镀槽,即所谓的串列式槽的施镀设备,在这种情况下,也可以把上述多个镀槽放在同一台车上同时移动,以便能迅速更换要使用的镀槽。
按照最佳形式4进行钢带热镀锌时能降低要产生的锌渣的发生,并且防止已产生的锌渣在施镀区域堆积,同时由于在镀槽内施镀区域与除渣区域分开设置,在除渣区域中能有效去除锌渣,能减少锌渣附着钢带造成的质量缺陷。按照最佳形式4能生产高质量的热镀锌钢带。
在最佳形式4中,由于不用为去除锌渣设置别的槽,改造现有设备即可实施。此外设备简单,设备费用低,不存在输送熔液过程中的凝固和泄漏等问题。更不会发生气体升液泵那样的输送熔液过程中带来的新的操作上、质量上的问题。
此外,为了生产不同品种的热镀锌钢带,即使是配备多个镀槽的情况下,也便于缩小设备间的间隙。最佳形式5最佳形式5的要点如下。
第1实施方式是一种热镀锌方法,其特征为设置从炉鼻内引导出钢带的沉没辊,使钢带浸渍在贮存熔融金属的施镀容器中进行连续热镀锌时,在上述施镀容器的熔液中设置围绕着上述沉没辊的镀槽,而且装有遮挡部件,以遮挡在钢带下侧的炉鼻下端和镀槽侧壁上部形成的间隙。把上述施镀容器分成施镀区域和除渣区域,把钢带浸在上述施镀区域中进行热镀锌,把上述施镀区域内的熔融金属浴用机械泵排到除渣区域,在上述除渣区域中去除熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀用的固态金属,并把上述除渣区域的熔融金属浴返回到上述施镀区域。
第2实施方式是第1实施方式所述的热镀锌方法,其特征为镀槽的上端设置得要比沉没辊的回转轴高。
第3实施方式是一热镀锌装置,其特征为在配置有内部通过钢带的炉鼻和把钢带从炉鼻内引出的沉没辊以及贮存熔融金属的施镀容器的热镀锌装置中,在施镀容器的熔液中设置有围绕着沉没辊的镀槽,且设置有遮挡部件,以遮挡在钢带下侧的炉鼻下端和镀槽侧壁上沿形成的间隙,把上述施镀容器分成施镀区域和除渣区域。把钢带浸在施镀区域中进行热镀锌,在除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣,同时熔解施镀用的固态金属。并设置有机械泵,把施镀区域内的熔融金属浴排到除渣区域,把除渣区域的熔融金属浴返回到施镀区域。
第4实施方式是第3实施方式所述的热镀锌装置,其特征为镀槽的上端设置得要比沉没辊的回转轴高。
在最佳形式5中施镀容器的熔液中设置围绕沉没辊的镀槽,并装有遮挡部件,以遮挡在钢带下侧(或背面)炉鼻的下端和镀槽侧壁上沿形成的间隙,因此实质上把施镀容器分成施镀区域和除渣区域。
补充附着在钢带上被带走的锌,也就是熔解固态锌(锌锭)是在与施镀区域分开的除渣区域进行,所以施镀区域的熔融金属浴的温度变化小,可减少在镀槽中产生锌渣。
施镀区域中含有锌渣的熔液用机械泵输送到除渣区域,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题。并且改善了因随钢带运行带来的熔液流动的不稳定性,能可靠地只以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣区域。
在除渣区域内不存在因运行的钢带造成的熔液的搅拌,流动平静,所以锌渣易沉淀。并且在除渣区域中由于熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度的变化,能促进锌渣的沉淀分离。通过这两个作用在除渣区域能效率更高和更快地除去锌渣。
锌渣在除渣区域被去除,干净的熔液优先返回施镀区域。由于熔液流动的阻力几乎没有,施镀区域和除渣区域的熔液几乎不存在液面差。因此熔液返回施镀区域时不产生浮渣。
在施镀容器的熔液中设置的镀槽上端高于沉没辊的回转轴的话,能防止锌渣在镀槽中的堆积,更有效地减少附着在钢带上的锌渣。
本发明的装置仅仅是在施镀容器中设置镀槽,把施镀容器分割成施镀区域和除渣区域的简易设备,设备费用低,并且不存在向分开的槽输送熔液时造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
下面用图25和图26对最佳形式5进行说明。图25为最佳形式5的热镀锌装置的剖面图(后文的图26的B-B局部剖视图),图26为图25装置的A-A局部剖视图。在图25和图26中401为炉鼻、402为沉没辊、403为熔融金属浴(熔液)、404为施镀容器。在施镀容器404的浴中,设置有围绕沉没辊402的镀槽410,装有遮挡部件418,以遮挡钢带下侧的炉鼻401下端和镀槽410侧壁上沿形成的间隙,施镀容器404被分割成对钢带施镀的施镀区域411,和沉淀分离锌渣及熔解锌锭414的除渣区域412。利用吊挂工具把镀槽410、遮挡部件418安装在施镀容器404上,或采用支持工具安装在施镀容器404的底部。405为机械泵,机械泵把施镀区域411的熔融金属浴排到除渣区域412。在除渣区域412设有一对加热装置(感应加热装置)415、416。
图25图面上,在镀槽410的上部与投入锌锭414部位相反一侧的熔液中除渣区域412是开放状态。实际上除了沉没辊402以外,还设置了支持辊421a、421b,以及支持熔液中一些器具的夹具(图中未表示),实质上可以把浴中熔液403分成施镀区域411和除渣区域412,镀槽410上部的熔液403属于施镀区域411,其他部分的熔液403属于除渣区域412。
在上述装置中钢带S按箭头方向运行,从炉鼻401浸入施镀区域411,用沉没辊402改变方向后,从熔融金属浴403向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置调整镀层附着量,然后冷却并进行规定的后处理,成为镀层钢带。
施镀区域411中含有锌渣的熔液403通过机械泵405输送到除渣区域412熔解锌锭414部位一侧,在除渣区域412中锌渣沉淀分离,锌渣沉淀分离后的熔液403通过与锌锭414熔解部位相反一侧的镀槽410上端和浴面之间,返回到施镀区域411。
在本装置中镀槽410不设置加热装置,施镀区域411的熔液温度控制是利用在除渣区域412中设置的加热装置415、416和通过的钢带的温度进行调整。
在除渣区域412中投入锌锭414时,使加热装置415、416适当启动,用来控制流入到施镀区域411的熔液温度,以保持在规定的温度,熔液是从与锌锭414熔解部位相反一侧的镀槽410上端和浴面之间流入施镀区域的。
遮挡部件418遮挡住钢带下侧炉鼻的下端和镀槽侧壁上沿形成的间隙,隔断了来自加热装置415、416的高温浴流和避免了投入锌锭414造成局部温度降低对施镀区域411的影响,降低了施镀区域411内的浴温的变动和熔液成分的变化。此外防止了除渣区域412沉淀分离后而扬起的锌渣流入施镀区域411,锌渣的扬起是因加热装置415、416造成的熔液流动引起的。
由于不在施镀区域411中熔解锌锭414,所以施镀区域411的熔液403的温度变化小,并且施镀区域411的熔液403的温度控制是利用除渣区域412的加热装置415、416进行,所以从加热装置415、416流出的高温熔液403不与钢带S接触,抑制了钢带S的铁的溶解,本身就能减少在施镀区域411中产生的锌渣。
本装置在施镀容器404中设置有陶瓷机械泵405,吸入口422设在镀槽410的底部,排出口423设在除渣区域412的熔解锌锭414部位一侧,把镀槽410底部含有锌渣的熔液403输送到除渣区域412。由于机械泵405的吸入口422的设置如前所述,因此在作业线速度低和钢带宽度窄的情况下,能可靠地把在镀槽410底部有可能产生锌渣堆积的含锌渣熔液403输送到除渣区域412,防止锌渣在镀槽410堆积。由于上述锌渣容易在镀槽410中央底部堆积,希望把机械泵的吸入口422设在镀槽410底部中央附近。
从钢带S运行情况和在镀槽410内设置的辊和支持辊的装配架的装卸来考虑,并且由于镀槽410底部熔液403的搅拌弱,从防止造成锌渣堆积的观点考虑,希望镀槽410的内壁和钢带S的间隔(d)以及沉没辊402轴向端部和镀槽410的内壁的间隔在250~500mm左右。
本装置由于镀槽410放在施镀容器404的熔液中,输送熔液403非常简便,输送时熔液403的凝固和泄漏等问题能得到实质上的解决。并且能可靠地只以所需的流量把施镀区域411中的熔液403输送到除渣区域412。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等,但不包含气体升液泵。
在除渣区域412进行锌锭414熔解和底渣沉淀分离。在除渣区域412中,由于没有因钢带S运行产生的熔液403的搅拌,所以熔液403的流动被整流化。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。因此提高了锌渣的沉淀分离效率。
在除渣区域412中,为了有效地使底渣沉淀分离,可根据需要配置使熔液403的流动整流的隔板。
在除渣区域412锌锭熔解后的熔液混合,并且锌渣沉淀分离,干净浴面附近的澄清熔液通过镀槽410上沿和浴面之间优先返回施镀区域411。由于熔液403的流动阻力几乎没有,所以施镀区域411和除渣区域412的熔液403几乎不产生液面差。因此熔液403返回施镀区域411时不存在产生浮渣的问题。
由于去除锌渣的干净熔液403返回施镀区域411,并且施镀区域411本身会产生的锌渣也少,所以防止锌渣在镀槽411堆积的效果很好。
在图25的装置上改变镀槽410垂直方向的位置,使其对沉没辊402的相对位置发生变化,研究了因附着锌渣造成的质量缺陷的情况。镀槽410的深度为1m,沉没辊的直径为750mm。研究结果如图27所示。
在图27中横坐标表示镀槽410上沿相对于沉没辊402的位置。横坐标中所标示的沉没辊的下部,是指镀槽410上沿位于沉没辊的底部位置,横坐标中所标示的沉没辊的上部,是指镀槽410上沿位于沉没辊的顶部的位置。纵坐标表示因锌渣附着产生的质量缺陷的情况,用肉眼观察施镀后的钢带S表面,根据附着锌渣的程度分成1~5的5级指标评价了结果。指标1最好,是高质量热镀锌钢带所要求的质量水平,把现有水平定为指标5。
镀槽410上沿在沉没辊402底部之上,也就是说镀槽410被设置成围住沉没辊402的话,防止锌渣附着,提高产品质量的效果显著。镀槽410上沿大约在沉没辊402的中心轴之上的话,指标为1,产品质量特别好。
其理由考虑如下。因伴随钢带S运行而产生的熔液403的流动,会因沉没辊402和钢带S的接触位置的不同而在板宽方向上变换方向,冲击镀槽410的侧壁,并被分成向上和向下的流动。向下的流动成为在镀槽410内搅拌熔液的动力源,使底渣不产生堆积。在浅的镀槽中这种流动难以产生,搅拌不充分,底渣在镀槽410内堆积,由于钢带运行速度的改变和板宽的改变,使一旦堆积起来的底渣就会扬起,附着在钢带S上。
为分离施镀区域411和除渣区域412,希望镀槽410上沿和浴面间的距离(L)在1,000mm以下。
此外研究了镀槽410和除渣区域412的容量分别固定为5m3、20m3时,变化循环流量(机械泵输送熔液量)对钢带施镀,因锌渣附着造成的产品质量缺陷。图28表示研究结果。
在循环流量大的情况下,由于在除渣区域412中的锌渣沉淀分离不充分,或从机械泵流出的熔液403把沉淀的锌渣卷起,由于它们流入到施镀区域411而产生了缺陷。在除渣区域412中要考虑到锌渣沉淀时间的问题,确保滞留时间要大于锌渣沉淀时间是非常重要的。上述缺陷随循环流量的减小而减少,循环流量在10m3/h以下的话,可以生产无质量问题的产品。可是循环流量减小到低于1m3/h的话,由于锌渣不能排到除渣区域412,在施镀区域411内停滞,相反指标要变大,质量降低。要生产高质量热镀锌钢带必须把循环流量设定在1m3以上10m3以下。实施例在图25所示的装置中,施镀容器404深2.5m,镀槽410容量为5m3,除渣区域412的容量为25m3,沉没辊402的直径为750mm,沉没辊402与镀槽410底部的间隔为300mm,从炉鼻401进入施镀区域411直到与沉没辊402接触之间的钢带S与镀槽410内壁的间隔、离开沉没辊402的钢带S与镀槽410内壁的间隔也为300mm,镀槽410上沿设在距浴面700mm的位置,设置成几乎与沉没辊顶部一致的位置。
一般在热镀锌时,受到关注的锌渣沉淀速度大约为每小时1m左右。由于施镀容器404的深度是2.5m,在除渣区域412滞留的时间必须2.5小时以上。由于循环流量在10m3以下时滞留时间超过2.5小时,所以可以获得期望的去除锌渣的效果。另一方面循环流量小于1m3/h的话,锌渣会滞留在施镀区域411中,成为产生质量缺陷的原因。考虑到这两个方面的作用,循环流量设定为3m3/h。
使用上述装置进行钢带热镀锌时,以前产生的占产量2%左右的钢带锌渣缺陷没有了,因附着锌渣的问题全部消失,并且钢带运行速度可从以前的100m/min增加到160m/min。
按照最佳形式5在进行钢带热镀锌时,能减少锌渣的产生,并且防止已生成的锌渣在施镀区域堆积,同时由于在施镀容器内的除渣区域中能有效去除锌渣,能减少锌渣附着在钢带上而造成的质量缺陷。按照本发明能生产高质量的热镀锌钢带。
由于在最佳形式5中,所设置的镀槽可以放置在原有的施镀容器内,改造现有设备即可以很容易地实施本发明。最佳形式6最佳形式6的要点如下。
(1)热镀锌装置的特征为热镀锌装置中设置有施镀浴槽,用以贮存含铝0.05wt%以上的热镀锌熔液,和设置有炉鼻,钢带穿过其内部浸渍在施镀浴槽中。在热镀锌装置中的施镀浴槽上设有隔墙,把施镀浴槽分割成对钢带施镀的镀槽,和熔解锌锭并使锌渣沉淀分离的除渣槽。在炉鼻的正下方和钢带出口一侧的部位,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路把镀槽和除渣槽连通,镀槽和除渣槽的浴面为同一水平。并且设置有清洁炉鼻的装置,从炉鼻长边方向的两端用泵吸入炉鼻内的熔液,将此熔液排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔液的同时使熔液在镀槽和除渣槽之间循环。水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4(2)热镀锌装置的特征为上述(1)中镀槽容量为10m3以下,除渣槽容量10m3以上。
(3)热镀锌方法的特征为从炉鼻内出来的钢带浸渍在贮存含铝0.05wt%以上的熔融锌浴的施镀浴槽中,对钢带进行热镀锌,施镀浴槽内设隔墙,把施镀浴槽分割成镀槽和除渣槽,在镀槽中对钢带进行热镀锌,在除渣槽中熔解锌锭并使锌渣沉淀分离。在炉鼻的正下方和钢带出口一侧,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路连通镀槽和除渣槽,镀槽和除渣槽的浴面为同一水平。从炉鼻长边方向的两端用泵把炉鼻内的熔浴吸出,排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔浴面,同时使熔浴在上述镀槽和除渣槽间循环。水力直径用下式定义。
水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4(4)热镀锌方法的特征为在上述(3)中,镀槽容量为10m3以下,除渣槽容量10m3以上,镀槽和除渣槽间的熔液循环流量在0.5m3/h以上、5m3/h以下。
下面对最佳形式6进行说明。
为了使热镀锌钢带的镀膜具有良好的加工性能,要使以锌为主的镀浴含铝0.05%(以下均为重量百分数wt%)以上。钢带浸渍在这种镀浴中的话,铁会从钢带中熔出,形成锌渣。
在最佳形式6的镀槽中设有隔墙,将除渣槽和镀槽分开,当镀槽内的锌渣还很小的时候把熔液(熔融金属)从镀槽输送到除渣槽,在除渣槽保持长的沉淀时间,从含有微细锌渣的熔液中使锌渣沉淀分离,然后再把干净的熔液返回镀槽。
在一般的操作中,在保持一定温度的镀槽中进行低温的锌锭的熔解,用以补充附着在钢带上被带走的锌。这种情况如图29所示,锌锭519周围的温度比整体熔液的温度要低。由于温度低,熔液中的铁的溶解度降低,熔液中会生成铁与锌或铝的金属间化合物。
在最佳形式6中,补充附着在钢带上被带走的锌,也就是说固态锌(锌锭)的熔解是在与镀槽分开的除渣槽中进行,所以镀槽内的熔液温度变化小,能减少在镀槽中生成锌渣。
关于熔液的输送问题,为了生产更高质量的热镀锌钢带,设置了清洁炉鼻浴面的浴中泵,泵从炉鼻的长边一侧的两端吸入熔融锌,将其排到镀槽内不通过钢带的部位,利用在此泵吸入口一侧炉鼻正下方的部位和镀槽的钢带出口侧部位,设置流路以连通镀槽和除渣槽,经过炉鼻正下方的流路熔液从除渣槽流入镀槽,经过钢带出口侧的流路熔液从镀槽流向除渣槽。
一般在炉鼻的浴面上有氧化锌和从炉鼻壁上落下的粉尘等,成为镀锌钢带表面缺陷的原因。用上述泵把炉鼻的熔液排出,确保炉鼻的浴面清洁,以得到高质量的热镀锌钢带。不仅如此,利用上述泵形成的流动,可使从钢带的入口侧到出口侧沿钢带宽度方向形成稳定的流动,利用伴随钢带运行而产生的熔液流动来改善熔液输送中的不稳定性,能可靠地以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣槽。
在最佳形式6中,在镀槽内的锌渣长到有害尺寸之前更新熔液。为此,希望镀槽容量在10m3以下。此外,从镀槽排出的含微细锌渣的熔液进入除渣槽,需要时间来分离去除锌渣。为此希望除渣槽容量在10m3以上。
再有,为了确保炉鼻的浴面的清洁,最好镀槽和除渣槽间熔液循环流量为0.5m3/h~5m3/h左右。不足0.5m3/h浴面更新慢,会产生质量缺陷,超过5m3/h流量过大,浴面起波和产生飞溅,成为产生别的质量缺陷的原因。在上述流量范围的话,在镀槽内锌渣小的时候,把镀槽内的熔液输送到除渣槽是有利的。
在镀槽内锌渣小的时候,把镀槽内的熔液输送到除渣槽,在除渣槽经过长的沉淀时间使锌渣沉淀分离。在除渣槽内因运行的钢带不搅拌熔液,所以流动是平稳的,锌渣容易沉淀。并且由于在除渣槽熔解锌锭造成的局部熔液温度降低以及铝浓度的变化,能促进锌渣的沉淀分离。通过这两个作用在除渣槽能效率更高和更快地除去锌渣。
在除渣槽中去除锌渣的干净的熔液经过设置在镀槽的炉鼻正下方的、规定的水力直径的流路返回镀槽。由于熔液的流动阻力几乎没有,所以镀槽和除渣槽的熔液几乎不产生液面差。因此熔液返回镀槽时不存在产生浮渣的问题。
本发明的装置仅仅是在施镀浴槽中设置了隔墙,将其分割成镀槽和除渣槽的简易的装置,设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液时造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
下面用图30~图33来说明最佳形式6。图30是表示最佳形式6的施镀装置的图,图31是表示图30的施镀装置的A-A剖面的图。
在图30和图31中,501为炉鼻,502为沉没辊、503为熔浴,510为施镀浴槽,511为镀槽,512为除渣槽,513为机械泵。镀槽511的槽壁把施镀浴槽510分割成镀槽511和除渣槽512,除渣槽512设在镀槽511的下部。517、518为加热装置(感应加热装置),519为锌锭。
钢带S从炉鼻501引出,按箭头方向运行,浸渍在镀槽511中施镀,用沉没辊502改变方向后,从熔液503中向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置来调整镀层附着量,然后冷却并进行规定的后处理,成为所要求的镀层钢带。
在本实例中考虑到维护的问题,在炉鼻正下方、把连通镀槽511和除渣槽512的流路515设置在施镀浴面附近,设在钢带出口一侧的流路516做成上部开放的流路,同时用设置的机械泵513进行镀槽511和除渣槽512之间熔液的输送,和清洁炉鼻内的熔液面。
也就是说,在炉鼻501的正下方、靠近镀槽511槽壁的浴面设有流路515,以及钢带出口部位的侧壁上设有开放的流路516,形成镀槽511和除渣槽512的熔液面为同一水平的结构。此外镀槽511和除渣槽512间熔液503的输送是使用机械泵513,机械泵设置在炉鼻501的正下方的流路515附近并位于炉鼻501的两侧。泵吸入炉鼻501的正下方浴面下0~500mm深的熔液,被吸入的熔液流到镀槽511不通过钢带S的部位。
铝锌系的浮渣漂浮在除渣槽512浴面附近。通过用机械泵513吸入熔液503,把比除渣槽512浴面稍低的干净的澄清熔液排到镀槽511中。
由于用机械泵513使熔液503循环,所以不存在使用气体升液泵所见到的产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题。
机械泵513吸入的熔液503流向镀槽511中钢带S不经过的部位,尽量使镀槽511内熔液503的流动成为二维的流动,防止出现三维的流动。一般不是因用泵而形成流动的情况下,镀槽511内熔液503的流动以伴随钢带S运行而产生的流动为主,因此在镀槽511内能够出现流动停滞的部位。在运行的钢带S的宽度变宽的情况下,出现停滞是使此停滞部位堆积的锌渣扬起的原因。由于从机械泵513排出的熔液503流向不通过钢带S的区域,所以在钢带S运行区域,如图32所示,伴随钢带S运行产生的流动成为二维的流动,钢带S不经过的区域,如图33所示,从泵排出的熔液503的流动形成二维的流动,所以防止在镀槽511中产生停滞,能解决锌渣的堆积和堆积的锌渣上扬的问题。
通过把锌锭519放入除渣槽512中,用加热装置517、518熔解锌锭来补充附着在钢带S上被带走的熔液503,以维持熔液面稳定。在除渣槽512的锌锭519附近,铁和铝反应生成浮渣531,锌和铁反应生成底渣532。根据锌锭519中铝的浓度不同,产生的锌渣会发生变化,最终能集中在除渣槽512中堆积去除锌渣,所以能有效抑制在镀槽511中产生锌渣。
流路尺寸比较大的话,由于与一般的镀槽504相同,流路的尺寸总有一个适当的值。由于流路的断面形状可以是园形、矩形等各种形状,本发明者采用水力学使用的水力直径进行了研究。所谓水力直径是指流路断面面积除以流路的断面周长再乘以4,断面周长也就是流路断面的四周的长度之和。园形断面的情况下,水力直径与园形断面的直径一致,正方形断面的情况下,与正方形的一个边的长度相同。
用水力直径研究时,水力直径大约在50mm以下时,流路内会产生锌的凝固物,不能使熔融金属稳定输送,实际上是不适用的尺寸。水力直径最小要在100mm左右。另外随流路的增大,镀槽511和除渣槽512分担的功能混杂,在镀槽511内产生的锌渣增加,因此希望水力直径在0.5m以下。在本实例中镀槽511容量为8m3,除渣槽512深2.5m,容量12m3,镀槽511的炉鼻的正下方设置的流路515其断面宽为1500mm,高为200mm,钢带出口一侧设置的流路516其断面宽为2500mm,高为100mm,即水力直径分别为353mm、192mm,泵的流量调整到其循环流量为3m3/h。
在本实例中,以前产生的占产量2%左右的钢带锌渣缺陷没有了,因附着锌渣产生的问题全部消失。
作为另外的实施例,在图30、图31所示的装置中,施镀浴槽510深2m,镀槽511容量5m3,除渣槽512容量20m3,流路515、516与上述实例尺寸相同。一般在热镀锌时受到关注的锌渣沉淀速度大约为每小时1m左右。由于施镀浴槽510的深度是2m,在除渣槽滞留的时间必须2小时以上。如果循环流量在10m3/h以下的话,滞留时间超过2小时,所以可以获得期望的去除锌渣的效果。另一方面循环流量小于0.5m3/h的话,镀槽511的锌渣会滞留在镀槽511,成为产生质量缺陷的原因。考虑到这两个方面,循环流量设定为5m3/h。
用上述装置进行钢带热镀锌时,作业线速度每分钟120m的条件下完全不产生锌渣缺陷,作业线速度增加到每分钟160m也完全不存在锌渣问题。
按照最佳形式6,能把在镀槽产生的锌渣输送到与镀槽分开的别的除渣槽,去除浮渣或底渣,减少在镀槽中产生底渣,防止底渣堆积,同时可净化炉鼻的浴面。按照本发明,在热镀锌装置中,能减少锌渣附着钢带造成的质量缺陷和炉鼻内氧化锌等引起的表面缺陷,所以能生产高质量的热镀锌钢带。
由于是结构简单的设备,解决了在流路上熔液的凝固和泄漏等重大的问题。操作性也好。最佳形式7本发明人首先对在通常使用的热镀锌槽(锌锅)中熔融锌的流动、锌渣产生的机理和锌渣在锌锅中的行为进行了研究。确认如下几点。
如图34(a)、(b)、(c)所示,构成锌锅内熔融锌流动的驱动力是1.在锌锅内伴随带钢运行产生的熔融锌的流动,用(a)的符号A表示;2.伴随钢带运行产生的熔融锌的流动在钢带和沉没辊的接触部位已没有继续向前的去处,此时此伴随流变成沿沉没辊辊身方向喷出的流动,用(b)的符号B表示;3.由于使用感应加热装置对熔融锌进行保温或加热,由其电磁力产生的流动,用(c)的符号C表示;4.供给固态锌时,在固态锌的锌锭投入口附近熔融锌温度不均,因自然对流产生的流动,用(d)的符号D表示。
在杂志“铁和钢”Vol.81(1995)No.7中关于熔融镀浴内流动的冷模型试验中,认为上述符号A的流动是主要的,解析锌渣沉降分布数据的结果表明,与此流动相同,上述符号B、C的流动是重要的。
如图34所示,从水模型试验的数据得知,除了由符号A的流动使锌渣再次扬起以外,锌渣从沉没辊下部向锌锅端部的集中堆积,由于符号B的流动,含锌渣熔浴产生从端部向底部的流动,不时的扬起或吹拢,由于符号C的流动,沉静的锌渣会扬起。
另一方面钢带进入锌锅时,钢带上附着的铁粉和钢带与熔融锌反应熔出的铁和锌之间开始发生反应,生成金属间化合物。已经搞清此金属间化合物是微细的锌渣,这种微细的锌渣伴随钢带运行的流动,一旦到达热镀锌锌锅的底部,由于与底部低温的熔浴混合,以及铁向熔融锌的溶解度和金属间化合物组织的变化,这种微细的锌渣会长大。
由以上原因认识到,为了获得缺陷非常少的高质量的热镀锌钢板,要尽快地使熔融锌中生成的锌渣沉淀分离到锌锅内熔融锌熔浴的底部,使熔融锌熔浴干净,同时必须使施镀部位形成的浴流不存在大直径的锌渣,为此要经常强烈搅拌沉没辊周围的熔融锌,要趁锌渣尚未形成造成质量问题的大颗粒锌渣之前,锌渣颗粒小的时候使其附着在钢带上,锌渣一旦从沉没辊附近流到沉静部位要极力使其沉淀分离,大颗粒的锌渣不要再次被扬起。
本发明是在上述基础上产生的,第1实施方式是提供制造热镀锌钢板的装置,可以对连续向熔融锌槽内提供的待镀钢板进行热镀锌,其包括熔融锌槽,此槽中贮存熔融锌,同时具有加热熔融锌的加热装置;沉没辊,其作用是把被镀钢带悬挂并弯曲,使被镀钢带浸渍在此熔融锌槽内的熔融锌中;由侧板和底板组成的上部开口的容器,容器中装有上述沉没辊。
第2实施方式是提供制造热镀锌钢板的装置,其特征为在第1实施方式中,上述熔融锌的加热装置是无铁芯的感应加热装置。
第3实施方式是提供第1实施方式或第2实施方式所述的制造热镀锌钢板的装置,其特征为在第1实施方式或第2实施方式中上述容器与在此容器中运行的钢带、上述沉没辊、以及固定沉没辊的支架的间距在200~500mm范围。
第4实施方式是提供制造热镀锌钢板的装置,其特征为在第1实施方式至第3实施方式的任一形式中,钢带在到达熔融锌槽之前,即要浸渍在熔融锌槽的熔融锌中之前,在钢带下面实质上有一覆盖罩。
第5实施方式是提供制造热镀锌钢板的装置,其特征为在第1实施方式至第4实施方式的任一形式中,上述容器其侧板和底板的连接部位形成曲面。
第6实施方式是提供制造热镀锌钢板的装置,其特征为在第1实施方式至第5实施方式的任一形式中,上述容器底部有排出熔融锌的排出口,通过此排出口强制把其中的熔融锌排出熔融锌槽。
在上述第1实施方式中,由于设置了由侧板和底板组成的容器,此容器的上部开口且其中装有沉没辊。在熔融锌槽的底部不会产生伴随沉没辊和钢带运行而产生的流动,而且由于此容器侧板的存在,在钢带和沉没辊的接触部位向辊身方向流动的熔融锌也到不了熔融锌槽的底部。此外,此浴流冲击容器的侧板,分成向容器底部的浴流和上升的浴流。流向底部的浴流可达到在此容器内使熔融锌充分混合的效果,此效果产生的强的搅拌能防止锌渣的堆积。而上升的浴流不能成为扬起熔融锌槽底部锌渣的驱动力,所以在熔融锌槽底部是沉静的,可使锌渣充分沉淀分离。因此能够获得缺陷非常少的高质量的热镀锌钢板。
采用插入式加热器加热时会产生熔融锌对流,对流会引起局部高速浴流,用第2实施方式的无铁芯感应加热,能够减小高速浴流,能够进一步减少质量缺陷。
象第3实施方式那样,钢带、沉没辊、以及固定沉没辊的支架的间距在200mm以上、500mm以下,所以容器内能充分搅拌。也就是说,在放入沉没辊等浴中部件之前必须设置此容器,设置要确保必要的余量,为了防止温度分布和浓度分布不均,最好在200mm以上,超过500mm的话,在容器底部难以形成搅拌熔融锌的强烈流动。
象第4实施方式那样,钢带在到达上述容器之前,即在热镀锌槽的熔融锌中浸渍之前,在钢带下面实质上有一覆盖罩,所以可以能够增大遮挡熔液在沉没辊和钢带之间的伴随流动的效果,熔融锌槽底部的熔融锌沉静,能进一步提高使锌渣充分沉淀分离的效果。
象第5实施方式那样,侧板和底板的连接部位做成曲面形状,由于不存在造成流动停滞原因的角部,更能提高容器内搅拌的效果。
象第6实施方式那样,利用在容器底部的排出口强制排出熔融锌,能进一步有效防止锌渣在容器内沉淀,在这种情况下,这种排出的流动与熔融锌槽底部的锌渣扬起无关,希望使熔融锌慢慢向上方移动。
下面参考附图对最佳形式7进行具体的说明。
首先关于第1实施方式,以第35~图37为基础进行说明。图35表示本发明的第1实施方式的生产热镀锌钢板装置的剖面图,图36表示图35的A-A′剖面图,图37表示本发明第1实施方式的生产热镀锌钢板装置的平面图。
如这些图所示,本实施方式生产热镀锌钢板的装置有矩形的锌锅601,锌锅601中贮存形成镀浴的熔融锌602。锌锅601内设置有浸入熔融锌602的沉没辊605,此沉没辊605靠支架604安装在锌锅601上。钢带S经炉鼻603浸渍在此锌锅601内的熔融锌602中,被沉没辊悬挂并转向其上方,连续向锌锅601上方运行。沉没辊605上方设置一对支持辊606、607,利用支持辊支持钢带S,调整其形状。
在锌锅601内设有容器608,在容器608中装有沉没辊605、支架604和支持辊606、607。如图36所示,此容器608是由底板608a和侧板608b组成,其上部是敞开的。底板608a和侧板608b的连接部位为曲面。用它底部的管状支撑脚609支持容器608。
容器608底部沿板宽方向的中间设有熔融锌排出口610,设置的排出管610a从此排出口610水平方向延伸后向上弯曲。排出管610a内装有陶瓷泵611,此陶瓷泵611利用装在排出管610a端部610b上方的电机612驱动,通过排出口610和排出管610a强制把容器608内的熔融锌排到锌锅601内。再有,容器608的底板608a、侧板608b与在其中运行的钢带S、沉没辊605、支架604、支持辊606、607的间距希望在200mm~500mm范围,例如设定为300mm。
在锌锅601端部的熔融锌602的表面附近浸渍锌锭613,以补充熔融锌。此外,在锌锅601的外侧设置有用于加热锌锅601内熔融锌602的感应加热器615。
在这种方式构成的生产热镀锌钢板的装置中,被镀钢带S经炉鼻603连续浸渍在锌锅601内贮存的熔融锌602中。这样,钢带S利用沉没辊605转向上方后,向锌锅601上方运行,利用图中未表示出的气刀去除多余的熔融锌,得到热镀锌钢板。
此时,由于设有由侧板608b和底板608a组成的、上部敞开的容器608,在锌锅的底部不产生伴随沉没辊605和钢带S的流动,而且在沉没辊605和钢带S的接触部位流向辊身方向的熔融锌浴流到不了锌锅601的底部。再有,此流动冲击容器608的侧板608b,分成流向容器608底部的浴流和上升的浴流。提高了流向容器608底部的浴流与此容器608内的熔融锌602充分混合的效果,利用此效果造成的搅拌能够防止锌渣的堆积。并且上升的浴流不能成为使锌锅601底部的锌渣扬起的驱动力,能够在锌锅601的底部沉静地充分沉淀分离锌渣。因此能够得到缺陷极少的高质量的热镀锌钢板。
此外,由于容器608与运行的钢带、沉没辊605、支持沉没辊605的支架604、支持辊606、607的间距在200mm~500mm范围,能够在容器608内充分进行搅拌。再有,由于容器608的侧板608b和底板608a的连接部位为曲面形状,在容器608内的熔融锌的流动良好,在容器608内的搅拌效果非常高。
例如支撑脚609是由直径200mm的圆管构成。为此将容器608放入锌锅时,由于熔融锌602从管状支撑脚609流入容器608,能使容器608容易下沉。并且在把容器608向上提起时,由于容器608内的熔融锌602从管状支撑脚609排出,所以能够容易地把容器608从锌锅601中向上提起。操作中由于管状支撑脚609接触到锌锅601的底部,所以不会使容器内熔融锌与锌锅601底部的熔融锌602混合。
此外,利用设在上方的电机612驱动陶瓷泵611,从容器608板宽方向的中间设置的排出口610,通过排出管610a强制把熔融锌602排到锌锅601内,能更有效地防止锌渣在容器608内沉淀。
利用上述的本实施方式的装置生产热镀锌钢板时,研究了锌渣附着造成的质量缺陷。其结果证实,即使改变生产线运行速度,通过2周连续运行产生的质量缺陷在1%以下。并且不存在大颗粒锌渣,大颗粒锌渣是影响冲压等加工的重要问题。
下面以图38至图40为基础说明第2实施方式。图38表示本发明第2实施方式的生产热镀锌钢板装置的剖面图,图39为图38的B-B′剖面图,图40表示本发明第2实施方式生产热镀锌钢板装置的平面图。
如这些图所示,本实施方式的生产热镀锌钢板的装置具有与上述第1实施方式装置基本相同的结构,这里省略与第1实施方式相同的标号的有关说明。
本实施方式的热镀锌装置具有园筒形的贮存熔融锌的锌锅620。此锌锅620周围设置有作为加热装置的高频线圈621,利用无铁芯感应加热对熔融锌602进行加热。与第1实施方式同样设置有沉没辊605、支持辊606、607。钢带S经炉鼻603浸渍在锌锅620内的熔融锌602中,被沉没辊悬挂并转向其上方,连续向锌锅601上方运行,与第一实施方式一样。
锌锅620内设有与第1实施方式相同结构的容器608,在容器608中装有沉没辊605、支架604和支持辊606、607。此外通过了炉鼻603的钢带S从浸在熔融锌602中的位置开始到容器608之间,在钢带S下方设有包住钢带的U字形罩616。
此实施方式也是在容器608底部板宽方向的中间设有熔融锌排出口610,设置有从此排出口610水平方向延伸后向上弯曲的排出管610a。排出管610a的端部装有机械泵617,利用装在其上方的电机612驱动此机械泵617,通过排出口610和排出管610a强制把容器608内的熔融锌排到锌锅620内。再有,此实施方式也是希望容器608的底板608a、侧板608b与在其中运行的钢带S、沉没辊605、支架604、支持辊606、607的间距在200mm~500mm范围,例如设定为300mm。在锌锅620端部熔融锌602表面附近浸渍锌锭613,以补充熔融锌。
与第1实施方式相同,在这种方式构成的生产热镀锌钢板的装置中,被镀钢带S经炉鼻603连续浸渍在锌锅620贮存的熔融锌602中。钢带S利用沉没辊605转向上方后,向锌锅620上方运行,利用图中未表示出的气刀去除多余的熔融锌,得到双面附着规定量熔融锌的热镀锌钢板。
本实施方式与第1实施方式相同,由于有容器608,所以能够得到与第1实施方式相同的效果,此外以前用感应加热器加热时,由于熔融锌对流会形成局部高速流动,而使用高频线圈621进行无铁芯感应加热时,对降低局部高速流动有附加的效果,能进一步减少质量缺陷。此外,使用罩616能够增大遮挡熔液在沉没辊605和钢带S之间的伴随流动的效果,使锌锅620底部熔融锌602沉静,能够进一步提高锌渣充分沉淀分离的效果。
与第1实施方式相同,由于容器608与运行的钢带S、沉没辊605、支持沉没辊605的支架604、支持辊606、607的间距在200mm~500mm范围,所以能够在容器608内充分进行搅拌。再有容器608的侧板608b和底板608a的连接部位为曲面形状,在容器608内的熔融锌的流动良好,在容器608内的搅拌效果非常高。
此外,利用机械泵617,从容器608板宽方向的中间设置的排出口610,通过排出管610a强制把熔融锌602排到锌锅620内。能更有效地防止锌渣在容器608内沉淀。
利用上述本实施方式的装置生产热镀锌钢板时,研究了锌渣附着造成的质量缺陷。其结果证实即使改变生产线运行速度,通过3周连续运行产生的质量缺陷在1%以下。并且证实不存在大颗粒锌渣,大颗粒锌渣是影响冲压等加工的重要问题。
如以上说明所述,采用本发明,通过在熔融锌槽中设置装有沉没辊的容器,使锌渣沉淀分离,使熔浴净化,能形成没有大颗粒锌渣的浴流,能够提供生产缺陷极少的高质量的热镀锌钢板的装置。最佳形式8最佳形式8的构思特点如下。
1)以用沉淀法去除锌渣为基础,为此要加大沉淀槽。
2)在锌渣长到有害尺寸之前更新镀槽里的浴液。为此希望镀槽尽可能小。
3)向镀槽提供原料锌不是用固态锌,而是用液态锌。因为要防止在镀槽内因浴温变化而促进锌渣长大。
4)原料锌的提供是通过在沉淀槽中熔解固体锌(锌锭)实现。灵活应用熔解固体锌部位附近的浴温变化,以促进锌渣长大。在沉淀槽中设置加热装置是不可少的。
5)要通过非常稳定的浴流从沉淀槽向镀槽供给熔融锌。这是为了抑制产生浮渣。在浴面上多少总会发生卷入大气的流动,会急剧产生浮渣。沉淀槽和镀槽用开口连接,两者的液位相等的话能满足上述浴流稳定的条件。
6)去除锌渣的熔融锌从沉淀槽排出,其流动最好包括沉淀槽浴面。开口尽可能设在上部的话能满足此条件。
7)无论运行速度快慢,镀槽内的锌渣能可靠地从镀槽输送到除渣槽,并且运行速度快的情况下也要有充分去除锌渣的能力。
8)以上几个要点通过把一个容器分割成上部的镀槽和下部的除渣槽来实现。并且还可分割上部的镀槽。意图是使设备简化,以及由此使操作稳定、设备费用降低、占用面积减小等。
最佳形式8是以上述想法为基础的,本发明的要点如下。
第一实施形式中热镀锌方法的特征是在贮存熔融金属的施镀容器内设置了浴中辊,辊将钢带从炉鼻内引出,把钢带浸渍在施镀容器中对钢带进行连续热镀锌时,把上述施镀容器分割成除渣槽和在上述除渣槽内设置的镀槽,把钢带浸渍在镀槽进行热镀锌,通过机械泵将镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送,以及利用伴随钢带运行而产生的流动,通过连通镀槽和除渣槽的第1连通部位,将镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送,第1连通部位设在面对从镀槽向上拉起钢带表面的镀槽侧壁上。在除渣槽去除输送来的熔融金属浴中的锌渣,同时溶解施镀使用的固体金属,除渣槽的熔融金属浴从连通镀槽和除渣槽的第2连通部位返回镀槽,第2连通部位设在与从镀槽向上拉起的钢带表面垂直的镀槽侧壁上。
第2实施方式的热镀锌方法的特征是在第1实施方式中,用机械泵把镀槽的熔融金属从把浴中辊夹在中间、与第1连通部位相反一侧的镀槽吸出,把被吸出的熔融金属排到把镀槽夹在中间、与第1连通部位相反一侧的除渣槽中。
第3实施方式的热镀锌方法的特征是在上述第1实施方式或第2实施方式中,从钢带进入镀槽到离开浴中辊之间,镀槽和钢带间的距离以及镀槽和浴中辊之间的距离都在200mm以上400mm以下,并且设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,使用满足W1≤10m3且W1≤W2关系的镀槽和除渣槽,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上,10m3/h以下。
第4施形式是一热镀锌装置,其特征为在设有把钢带从炉鼻内引出的浴中辊、把钢带浸渍在贮存熔融金属的施镀容器中,对钢带连续进行热镀锌的热镀锌装置中,把上述施镀容器分割成去除熔融金属中的锌渣、同时溶解施镀使用的固态金属的除渣槽,和在上述除渣槽内设置的对钢带进行热镀锌的镀槽,为了把镀槽的熔融金属浴输送到除渣槽,设置有机械泵,此外在从镀槽向上拉起的钢带表面对面的镀槽侧壁上设有连通镀槽和除渣槽的第1连通部位,以通过钢带的伴随流进行熔液输送,再有,为了使除渣槽的熔融金属浴返回镀槽,在与从镀槽向上拉起的钢带表面垂直的镀槽侧壁上设有连通镀槽和除渣槽的第2连通部位。
第5实施方式的热镀锌装置的特征为在第4实施方式中,与第1连通部位中间夹着浴中辊的另一侧镀槽内,设置吸出镀槽内熔融金属浴的机械泵吸入口,与第1连通部位中间夹着镀槽的另一侧除渣槽内,设置把吸出的熔融金属排到除渣槽的排出口。
第6实施方式的热镀锌装置特征为在第4实施方式或第5实施方式中,若设镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2,则镀槽和除渣槽要满足W1≤10m3且W1≤W2的关系,同时从钢带S进入镀槽后到离开浴中辊之前,镀槽和钢带的距离以及镀槽和浴中辊的距离都在200mm以上、400mm以下。
最佳形式8中附着在钢带上被带走的锌的补充,也就是熔解固态锌(锌锭)是在设在镀槽下部的除渣槽中进行,所以镀槽的熔融金属浴(熔液)的温度变化小,可减少在镀槽中产生锌渣。
从镀槽向上拉起的钢带表面所面对的镀槽侧壁上设有第1连通部位,镀槽含有锌渣的熔液用机械泵输送到除渣槽,同时通过连通镀槽和除渣槽的第1连通部位输送到除渣槽,所以不存在使用气体升液泵输送熔液时产生烟雾和浮渣等带来的质量问题和操作问题。并且改善了因随钢带运行产生的熔液流动的不稳定性,能可靠地以需要的流量把锌渣浓度高的部位的熔液输送到除渣槽。
也就是说钢带速度慢的时候,由于仅仅靠伴随钢带运行产生的熔液流动难以排出已生成的锌渣,所以用机械泵强制把镀槽内含锌渣的熔浴输送到除渣槽。钢带速度快的时候,通过伴随钢带运行产生的熔液流动从镀槽的第1连通部位输送到除渣槽,不依赖钢带的速度,也无须控制机械泵的转数,而可以以产生的锌渣量成比例地增加熔液的输送量。
在除渣槽内,由于不存在因钢带运行造成的熔液的搅拌,流动是平稳的,锌渣容易沉淀。并且在除渣槽中由于熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度的变化,能促进锌渣的沉淀分离。通过这两个作用在除渣槽能效率更高和更快地除去锌渣。
除渣槽中除去锌渣的干净的熔液优先从连通镀槽和除渣槽的第2连通部位返回镀槽,第2连通部位设在与从镀槽向上拉起的钢带表面垂直的镀槽侧壁上。由于熔液的流动阻力几乎没有,所以镀槽和除渣槽的熔液几乎不产生液面差。因此熔液返回镀槽时不存在产生浮渣的问题。
为使除渣槽中除去锌渣的澄清熔浴返回,第2连通部位尽可能设置在上部,能够使更干净的浴面附近的澄清熔浴优先返回镀槽。这种情况下,如果能使熔液从与运行的钢带板面垂直的面上流入夹在钢带和沉没辊之间部位的话,镀槽的熔液循环效率高。要形成上述的流动,可以把第1连通部位设在面对从镀槽向上拉起的钢带表面的镀槽侧壁上,把第2连通部位设在垂直于从镀槽向上拉起的钢带表面的镀槽侧壁上。
如果以浴中辊为中间位置,与第1连通部位相反一侧的镀槽内,设置吸出镀槽内熔液的机械泵吸入口,以镀槽为中间位置与第1连通部位相反一侧的除渣槽内,设置把吸出的熔液排到除渣槽的排出口的话,熔液的循环效率更高。
本发明的装置是一种仅把施镀容器分成镀槽和除渣槽的简易装置,设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液时造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
从钢带进入镀槽到离开浴中辊之间,镀槽和钢带的间隔以及镀槽和浴中辊之间的间隔要在一定的范围内(200mm以上,400mm以下),防止钢带和镀槽接触。此外由于是利用机械泵和伴随钢带的流动来输送熔液,与钢带的速度无关,能防止锌渣在镀槽内堆积,能防止锌渣造成的缺陷。
钢带S进入镀槽后到离开浴中辊之前,钢带S和镀槽711的间隔(图42的L1、L2)、镀槽和浴中辊的间隔(图42的L3、图41的L4)不足200mm的话,钢带通过时或操作出现故障时,钢带S会和镀槽711相接触,会产生划伤,或在焊接部位板发生断裂,或者在镀槽711内出现温度分布不均的倾向等。如上述间隔超过400mm的话,发现在镀槽711内的一些部位有堆积锌渣的倾向。为此希望上述间隔定为200mm以上,400mm以下。
若设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,使用的镀槽和除渣槽要满足W1≤10m3且W1≤W2的关系,从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上、10m3/h以下。在上述条件下,可得到令人满意的结果,即在镀槽内能够防止镀槽内熔液流动停滞部位的锌渣堆积,并且在除渣槽能高效率去除已产生的锌渣。
下面用图41~图43对最佳形式8进行说明。图41表示最佳形式8的热镀锌装置,表示在施镀容器上沿位置的下方所看到的主要部件。图42是图41装置的A-A剖面图,图43是图41装置的B-B剖面图。在第41~图43中,701为炉鼻,702为沉没辊(浴中辊),703为熔融金属浴(熔液),704为施镀容器。施镀容器704被分割成设有浴中辊702并对钢带S施镀的镀槽711和设置在镀槽711的下部、沉淀分离锌渣并熔解锌锭714的除渣槽712。
713表示的是设在镀槽711上的第1开口(第1连通部位),钢带从镀槽711向上提起,第1开口713设在面对钢带表面的镀槽711的侧壁上,把镀槽711和除渣槽712连通。717表示的是设在镀槽711上的第2开口(第2连通部位),钢带从镀槽711向上提起,第2开口717设在与钢带表面垂直的镀槽711的两侧壁上,把镀槽711和除渣槽712连通。705表示的是机械泵,镀槽711底部设有第3开口719,此开口位于以浴中辊702为中间位置而与第1开口713相反的一侧,从第3开口719吸出镀槽711的熔液703,把镀槽711夹在中间而与第1开口713相反一侧设有排出口718,可以从排出口718把吸出的熔液703排到除渣槽712。
图44示出了上述各开口的形状。图44中,(a)是图41的C-C剖视图,示出了第1开口713的形状;(b)是图41的D-D剖视图,示出了第2开口717的形状;(c)是图42的A-A剖视图,示出了第3开口719的形状。第1开口713和第2开口717全都设在含浴面的浴面附近形成的流路中。
钢带S按箭头方向运行,从炉鼻701浸入镀槽711,用浴中辊702改变方向后,从熔液703中向上拉出,利用图中没有表示出来的附着量控制装置调整镀层附着量后,冷却并进行规定的后处理,成为镀层钢带。
镀槽711中含锌渣的熔液703通过机械泵705从开口719经排出口718输送到除渣槽712,同时利用伴随钢带S的流动从第1开口713流到除渣槽712,在除渣槽712中沉淀分离锌渣,熔液703经第2开口717返回镀槽711。在镀槽711和除渣槽712之间熔液703的循环量为伴随钢带S的流动从第1开口713排出的流量与从机械泵705排出的流量之和。
除渣槽712设有一对加热装置(感应加热装置)715、716。在本装置中,镀槽711不装备加热装置,镀槽711的熔液温度取决于从除渣槽712返回的熔液703具有的热量和浸入镀槽711的钢带S的板温,所以通过调整除渣槽712上设置的加热装置715、716,以及调整穿过的钢带温度,来实现镀槽711熔液的温度控制。在除渣槽712中投入锌锭714时,适当启动加热装置715、716,控制从开口717流入镀槽711的熔液温度,使其保持在规定的温度。
为了能迅速调整镀槽711的温度,镀槽711的材料不是陶瓷类材料,而希望是导热性好的材料,例如SUS316L那样的耐蚀性好的金属材料。镀槽711的材料使用金属材料的话,有利于镀槽711在施镀容器704中的装拆。
由于不在镀槽711中熔解锌锭714,所以镀槽711的熔液703的温度变化小,并且镀槽711的熔液703的温度控制是利用除渣槽712的加热装置715、716进行,所以从加热装置715、716流出的高温熔液703不与钢带S接触,抑制了铁从钢带S中的溶出,本身就能减少镀槽711中锌渣的产生。
利用设置在施镀容器704中的陶瓷制的机械泵705,把镀槽711中含有锌渣的熔液703从第3开口719吸出,经排出口718输送到除渣槽712,并且如图44(a)所示,利用伴随钢带S运行产生的流动,形成包含浴面的浴面附近流路,从第1开口713把镀槽711的熔液703输送到除渣槽712。由于镀槽711和除渣槽712相邻,熔液703的输送距离短,实质上消除了输送熔液703时的凝固和泄漏等问题。此外在钢带运行速度慢的情况下,用机械泵705强制把镀槽711内的含有锌渣的熔液703从第3开口719吸出,输送到除渣槽712,而在钢带速度快的情况下,利用伴随钢带S运行产生的熔液流动熔液能从镀槽711上的第1开口713输送到除渣槽712,所以能可靠地以需要的流量把镀槽711中的熔液703输送到除渣槽712。
所谓的机械泵是指熔液与泵的机械运动部位直接接触形式输送的螺旋泵(离心泵)、涡轮泵和容量型泵等,但不包含气体升液泵。
在除渣槽712进行锌锭714的熔解和底渣708的沉淀分离。在除渣槽712中熔液703的流动被整流化。由于这方面的作用以及熔解锌锭引起局部熔液温度降低和铝浓度变化大,能促进锌渣的沉淀分离。因此提高了锌渣沉淀分离的效率。
在除渣槽712中为了高效率沉淀分离底渣708,根据需要也可装配使熔液703的流动整流化的隔板。
如图44(b)所示,镀槽711侧壁上设有第2开口717,此开口形成包含浴面及其附近的流路。熔解的锌锭熔液混合,并使锌渣沉淀分离,净化后的澄清浴液优先从第2开口717返回镀槽711。由于熔液703流动的阻力几乎没有,镀槽711和除渣槽712的熔液703几乎不存在液面差。因此熔液703返回镀槽711时不产生浮渣。
由于去除锌渣的干净熔液703返回镀槽711,并且镀槽711本身会产生的锌渣也少,所以防止锌渣在镀槽711堆积的效果很好。
钢带S进入镀槽后到离开浴中辊之前,钢带S和镀槽711的间隔(图42的L1、L2)、镀槽和浴中辊的间隔(图42的L3、图41的L4)不足200mm的话,钢带通过时或操作出现故障时,钢带S会和镀槽711相接触,或产生划伤,或在焊接部位发生断裂,或使镀槽711内出现温度分布不均等倾向。如上述间隔超过400mm的话,发现在镀槽711内的一些部位有堆积锌渣的倾向。为此希望上述间隔定为200mm以上、400mm以下。
在图41~图43的装置中,镀槽711的侧壁垂直设置,在其上设有第1开口713、第2开口717,侧壁不垂直也可以。这种情况下,钢带S在进入镀槽711后到离开浴中辊702之前,镀槽711和钢带S的距离以及镀槽711和浴中辊702的距离,希望都要在200mm以上、400mm以下,钢带S离开浴中辊702后超出上述距离也可以。此外镀槽711侧壁和施镀容器704侧壁的间距希望在100mm以上。
在图41的装置中,设镀槽711和钢带S的距离以及镀槽711和浴中辊702的距离L1~L4为200~300mm,钢带速度120m/min,改变槽的容量、循环流量的情况下,研究了镀槽711中因锌渣附着造成的质量缺陷的情况。研究结果示于图45~图47。
图45表示除渣槽712的容量为20m3、循环流量固定为5m3/h,变化镀槽711的容量对钢带S施镀时因锌渣附着造成的钢带S的质量缺陷的情况。因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况是用肉眼观察施镀后的钢带S的表面,根据附着锌渣的程度分成1~5的5级指标进行了评价。指标1最好,是高质量热镀锌钢带所要求的质量水平。
镀槽711的容量在10m3以下指标为1,质量良好,镀槽711的容量超过10m3的话,指标变大,质量降低。镀槽711的容量越大越容易出现流动的停滞部位,所以底渣708就会在那里堆积。要防止底渣708在镀槽711中堆积,减小镀槽711的容量是有效的,镀槽711的容量在10m3以下的话,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外还研究了把循环流量固定为5m3/h,改变除渣槽712的容量对钢带S施镀,因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。由于除渣槽712的大小受镀槽711容量的影响,所以用镀槽711的容量(W1)除以除渣槽712的容量(W2)的参数W1/W2整理了因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。研究结果示于图46。
W1/W2在1.0以下范围时指标为1,质量良好,W1/W2超过1.0的话,指标变大,质量降低。使W1/W2在1.0以下,就能够生产现今所要求的高质量的热镀锌钢带。
此外还研究了镀槽711、除渣槽712的容量分别固定为5m3、20m3,改变循环流量对钢带S施镀,因附着锌渣造成钢带S质量缺陷的情况。研究结果示于图47。
循环流量大的情况下会产生缺陷,认为这是由于在除渣槽712锌渣沉淀分离不充分,混入镀槽711中造成的。在除渣槽712中,要考虑的问题是锌渣沉淀的时间,重要的是确保滞留时间要大于沉淀时间。上述缺陷随循环流量的减小而减少,循环流量在10m3/h以下的话,能够生产无质量问题的产品。可是循环流量减小到低于1m3/h的话,锌渣不能从镀槽711排到除渣槽712,在镀槽711内停滞,相反指标要变大,质量降低。要生产高质量热镀锌钢带必须把循环流量设定在1m3以上、10m3以下。
随钢带速度增加,从第1开口713流出的流量增多,因此希望要设定一下机械泵705的循环流量,在120m/min的钢带速度下,机械泵705的流量在6m3/h以下就足够。相反过多的话,与前述的情况一样,会出现锌渣沉淀分离不充分,锌渣再次从第2开口717流入镀槽711,引起质量降低。
再有,在图41~图43的装置中,镀槽711和除渣槽712之间,熔液703经与钢带S相对的第1开口713从镀槽711输送到除渣槽712,从除渣槽712经第2开口717向镀槽711输送,由于进行高循环效率的熔液输送,可以使第1开口713和第2开口717连续工作,也就是说使第1连通部位和第2连通部位连续工作。
如图41~图43所示装置那样,把浴中辊702夹在中间与第1开口713相反一侧的镀槽711上设有机械泵705的吸出部位(第3开口)719,把夹在中间与第1开口713相反一侧的除渣槽712上设有排出部位,可以从排出部位把吸出的熔液703排到除渣槽712,这种情况下,熔液703的循环效率更高,除上述开口713、717外的镀槽711的上端位于熔液703液面以下,也就是说镀槽711侧壁四周的上沿也可形成镀槽711和除渣槽712的连通部位。
在图41~图43装置中,把机械泵705装在靠近镀槽711底部位置,也可以把机械泵装在靠近液面的位置。图48表示把机械泵装在靠近液面位置的装置的例子,仅仅表示出镀槽711和周围的主要部件,(a)为从侧面看装有机械泵的镀槽711的正视图,(b)为(a)的A-A剖面图。
在图48中719为设在镀槽711上的第3开口,705a为机械泵,731为放置机械泵705a的泵室,机械泵705a排出的熔液其流路不是从液面上面出去,而是从泵室731的侧壁的731a一侧配置的排出管排到除渣槽712。在泵室731侧壁731a上配置有可装拆的密封部件733。在侧壁731a上形成U形切槽,在密封部件733上形成相反的U形切槽,侧壁731a的切槽底部形状、密封部件733的顶部形状都是半圆形,半径大体与排出管730的外径(半径)相等。
把机械泵705a设置在泵室731的情况下,机械泵705a的安装要使机械泵705a的排出管730与侧壁731a的切槽底部相靠,在侧壁731a上安装密封部件733要使密封部件733的切槽顶部与排出管730相靠,把排出管730的四周密封。
从开口719吸出镀槽711的溶液703经路径732送到泵室731,用机械泵705a从排出管730排到除渣槽712。把机械泵705a从泵室731取出时,把密封部件733从侧壁731a上取下,把机械泵705a从泵室731取出。利用本装置可以简便地进行装拆机械泵705a。实施例在图41所示的装置中,施镀容器704深2.5m,镀槽711的容量为10m3,除渣槽712的容量为30m3,此外镀槽711和钢带的距离以及镀槽711和浴中辊702的距离L1=300mm、L2=250mm、L3=300mm、L4=200mm。镀槽711用厚6~15mm钢材(SUS316L)焊接而成。一般在热镀锌时受到关注的锌渣沉淀速度大约为每小时1m左右。由于施镀容器704的深度是2.5m,在除渣槽712中滞留时间必须在2.5小时以上。如果循环流量在12m3/h以下的话,滞留时间超过2.5小时,所以可以获得期望的去除锌渣的效果。另一方面循环流量小于1m3/h的话,镀槽711的锌渣会滞留在镀槽711中,成为产生质量缺陷的原因。考虑这两个方面因素,把循环流量设定为3m3/h。
使用上述装置对钢带进行热镀锌时,以前出现量占产量的2%左右的镀锌钢带的锌渣缺陷完全没有了,因附着锌渣造成的问题完全消失。
按照最佳形式8对钢带进行热镀锌时可以减少锌渣的产生,并且能防止产生的锌渣在镀槽堆积,同时设在镀槽下部的除渣槽能有效地去除已产生的锌渣,所以能减少因锌渣附着在钢带上造成的质量缺陷。按照本发明可以生产高质量的热镀锌钢带。
最佳形式8的装置是一种仅把施镀容器分成上下布置的镀槽和除渣槽的简易装置,设备费用低,而且不存在向分开的槽输送熔液时造成的设备费用问题和熔液凝固、泄漏的问题。
由于熔液的流动阻力几乎没有,所以镀槽和除渣槽的熔液几乎不产生液面差。因此熔液返回镀槽时不存在产生浮渣的问题。运行速度快也好慢也好,镀槽内的锌渣可靠地从镀槽输送到除渣槽,不存在在镀槽内锌渣沉淀的问题。
由于最佳形式8可以把锌渣沉淀分离的区域变小,可使施镀容器整体小型化,因此改造现有设备也可很容易地实施本发明。
权利要求
1.一种热镀锌方法,包括以下工序把贮存熔融金属的施镀容器分割为在上部设置的镀槽和在下部设置的除渣槽;把钢带浸在镀槽的熔融金属浴中进行热镀锌;把镀槽的熔融金属浴输送到除渣槽;在除渣槽中去除熔融金属浴中的锌渣;以及从设置在镀槽上的开口使除渣槽的熔融金属浴返回到镀槽。
2.权利要求1所述的热镀锌方法,其中把熔融金属浴向除渣槽输送的工序,是把镀槽的熔融金属浴用机械泵向除渣槽输送。
3.权利要求1所述的热镀锌方法,还包括在除渣槽中熔解施镀使用的固态金属的工序。
4.权利要求1所述的热镀锌方法,其中,把熔融金属浴向除渣槽输送的工序,是把镀槽的熔融金属浴从镀槽的底部中央吸出,向除渣槽输送。
5.权利要求1所述的热镀锌方法,其中,熔融金属浴返回镀槽的工序,是使含有除去锌渣的澄清熔液的熔融金属浴从设在镀槽上的开口返回镀槽。
6.权利要求1所述的热镀锌方法,其中,熔融金属浴返回镀槽的工序,是通过比液面低的钢带出口一侧的镀槽侧壁,使除渣槽的熔融金属浴返回到镀槽。
7.权利要求1所述的热镀锌方法,其中,如果设镀槽的容量为W1,除渣槽的容量为W2,上述镀槽和除渣槽满足W1≤10 m3,而且W1≤W2的关系;从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴的流量在1m3/h以上、10m3/h以下。
8.权利要求1所述的热镀锌方法,其中,进行热镀锌的工序是在镀槽上设侧壁和底壁进行热镀锌的方法,钢带和镀槽侧壁以及钢带和镀槽底壁的距离为200~500mm。
9.一种热镀锌装置,包括贮存熔融金属的施镀容器;在此施镀容器的上部设置的浸渍钢带并进行热镀锌的镀槽;在此施镀容器的下部设置的除去熔融金属中锌渣的除渣槽;把镀槽中的熔融金属浴向除渣槽输送的输送装置;以及为使除渣槽的熔融金属浴返回镀槽而在镀槽上设置的开口。
10.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,所述输送装置是机械泵。
11.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,所述输送装置是机械泵,机械泵的吸入口设在镀槽底部中央,用于吸出熔融金属。
12.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,还在除渣槽中设有熔解施镀使用的固态金属的熔解装置。
13.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,所述设置的开口能使除渣槽中除去锌渣的澄清熔浴回流到镀槽。
14.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,在钢带出口一侧的镀槽侧壁比液面低,通过此侧壁,除渣槽的熔融金属浴返回镀槽。
15.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,若设镀槽容量为W1,除渣槽的容量为W2,上述镀槽和除渣槽满足W1≤10m3,而且W1≤W2的关系;机械泵可以输送1m3/h以上和10m3/h以下的熔融金属浴。
16.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,上述的镀槽有侧壁和底壁,钢带和镀槽侧壁以及钢带和镀槽底壁的距离为200~500mm。
17.权利要求9所述的热镀锌装置,其中,上述镀槽具有固定其底部的管,在需要放出液体时通过此管实现。
18.一种热镀锌方法,包括以下工序在贮存熔融金属的镀槽内设隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;在施镀区域中对钢带施镀;把施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域;在除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣;以及经过上述隔墙上设置的堰,使除渣区域去除锌渣后的澄清熔浴返回施镀区域。
19.权利要求18所述的热镀锌方法,其中,把熔融金属浴向除渣区域输送的工序,是把施镀区域的熔融金属浴用机械泵向除渣区域输送。
20.权利要求18所述的热镀锌方法,还包括工序在除渣区域设置加热装置,用上述加热装置进行加热控制,使施镀区域的熔融金属浴达到规定的温度。
21.权利要求18所述的热镀锌方法,其中,施镀区域具有容量为W1的熔融金属浴、除渣区域具有容量为W2的熔融金属浴,W1/W2在0.2~5范围内。
22.一种热镀锌方法,包括以下工序在贮存熔融金属的镀槽内设隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的第1除渣区域及第2除渣区域;在第1除渣区域设输送施镀区域中熔融金属浴的第1机械泵和使熔融金属浴返回施镀区域的堰;在第2除渣区域设输送施镀区域中熔融金属浴的第2机械泵和使熔融金属浴返回施镀区域的堰;在施镀区域对钢带施镀;把施镀区域的熔融金属浴用第1机械泵输送到第1除渣区域去除锌渣;使第2除渣区域中的机械泵停止,把第2除渣区域中堆积的锌渣清出镀槽外。
23.一种热镀锌装置,包括贮存熔融金属的镀槽;在镀槽内设置的隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;把上述施镀区域的熔融金属浴输送到除渣区域的机械泵;及上述隔墙上设置的堰,可以使除渣区域中去除锌渣的澄清熔融金属浴返回施镀区域。
24.权利要求23所述的热镀锌装置,其中,还在除渣区域中设置有加热装置,用来控制施镀区域的熔融金属浴温度。
25.权利要求23所述的热镀锌装置,其中,设施镀区域具有容量为W1的熔融金属浴、除渣区域具有容量为W2的熔融金属浴,则W1/W2在0.2~5范围内。
26.一种热镀锌装置,包括贮存熔融金属的镀槽;设在镀槽内的隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;上述的除渣区域由第1除渣区域和第2除渣区域组成;设在第1除渣区域中的从施镀区域输送熔融金属浴的第1机械泵;设在第2除渣区域中的从施镀区域输送熔融金属浴的第2机械泵;设在隔墙上的第1堰,可以使第1除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴返回施镀区域;及设在隔墙上的第2堰,可以使第2除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴返回施镀区域。
27.一种热镀锌方法,包括以下工序在贮存熔融金属的镀槽内设隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;在施镀区域通过沉没辊对钢带连续施镀;用机械泵把施镀区域沉没辊上方的熔融金属浴输送到除渣区域;在除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣;及在上述隔墙上设堰,使在除渣区域去除了锌渣的澄清熔浴经过堰返回到施镀区域。
28.权利要求27所述的热镀锌方法,还包括工序在除渣区域设置加热装置,用上述加热装置进行控制加热,使施镀区域的熔融金属浴达到规定的温度。
29.权利要求27所述的热镀锌方法,其中,设施镀区域具有容量为W1的熔融金属浴、除渣区域具有容量为W2的熔融金属浴,W1/W2在0.2~5范围内。
30.一种热镀锌装置,包括贮存熔融金属的镀槽;在此镀槽内设置的使钢带运行和浸渍的沉没辊;在镀槽内设置的隔墙,把上述镀槽分割成对钢带进行熔融镀的施镀区域和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;把上述施镀区域沉没辊上方的熔融金属浴输送到除渣区域的机械泵;上述隔墙上设置的堰,可以使除渣区域中去除锌渣的澄清的熔融金属浴返回施镀区域。
31.权利要求30所述的热镀锌装置,其中,还在除渣区域设置有加热装置,用来控制施镀区域熔融金属浴的温度。
32.权利要求30所述的热镀锌装置,其中,设施镀区域具有容量为W1的熔融金属浴、除渣区域具有容量为W2的熔融金属浴,则W1/W2在0.2~5范围内。
33.一种热镀锌方法,包括以下工序在贮存熔融金属的施镀容器内设置从炉鼻内引出钢带的沉没辊;在上述施镀容器的熔液中设置围着上述沉没辊的镀槽,而且安装遮挡部件,以遮挡在钢带下面的上述炉鼻下部和上述镀槽侧壁上部形成的间隙,把上述施镀容器分成施镀区域和除渣区域;在上述施镀区域浸渍钢带,对钢带进行热镀锌;把上述施镀区域的熔融金属浴用机械泵输送到除渣区域,在上述除渣区域去除熔融金属浴中的锌渣;以及使上述除渣区域的熔融金属浴返回施镀区域。
34.权利要求33所述的热镀锌方法,其中,设置镀槽时使其上端比沉没辊的回转轴高。
35.一种热镀锌装置,包括钢带在其内部通过的炉鼻;贮存熔融金属的施镀容器,施镀容器中设有从上述炉鼻内引出钢带的沉没辊;设在上述施镀容器的熔液中、围着上述沉没辊的镀槽,以及遮挡在钢带下面的炉鼻下部和镀槽侧壁上部形成的间隙的遮挡部件,由此形成浸渍钢带对钢带进行热镀锌的施镀区域,和去除熔融金属浴中锌渣的除渣区域;以及把施镀区域的熔融金属浴排到除渣区域,同时把除渣区域的熔融金属浴送回施镀区域的机械泵。
36.权利要求35所述的热镀锌装置,其中,设置的镀槽的上端要比沉没辊的回转轴高。
37.一种热镀锌装置,包括贮存含铝0.05wt%以上的热镀锌熔液的施镀浴槽;浸渍在此施镀浴槽中的钢带在其内部运行的炉鼻;设在施镀浴槽中的隔墙,把施镀浴槽分割成对钢带施镀的镀槽和使锌渣沉淀分离的除渣槽;清洁炉鼻的装置,在炉鼻的正下方和钢带出口一侧部位,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路,把上述的镀槽和除渣槽以浴面同一水平的方式连通,并且用泵从炉鼻的长边方向的两端吸入炉鼻内的熔液,排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔液,同时在上述镀槽和除渣槽之间使熔液循环;水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4。
38.权利要求37所述的热镀锌装置,其中,镀槽的容积在10m3以下,除渣槽的容积在10m3以上。
39.一种热镀锌方法,包括以下工序在贮存含铝0.05wt%以上的热镀锌熔液的施镀浴槽中设隔墙,把施镀浴槽分割成对钢带施镀的镀槽和熔解锌锭并使锌渣沉淀分离的除渣槽;在炉鼻的正下方和钢带出口一侧部位,用下式定义的水力直径0.1m以上的流路,把上述的镀槽和除渣槽以浴面同一水平的方式连通,并且用泵从炉鼻的长边方向的两端吸入炉鼻内的熔液,排到镀槽内不通过钢带的部位,清洁炉鼻内的熔液,同时使其在上述镀槽和除渣槽之间使熔液循环;水力直径=(流路断面面积/流路断面的周长)×4。
40.权利要求27所述的热镀锌方法,其中,镀槽的容量在10m3以下,除渣槽的容量在10m3以上,镀槽和除渣槽之间熔浴的循环流量在0.5m3/h以上、5m3/h以下。
41.一种热镀锌装置,包括贮存熔融锌,同时具有加热熔融锌的加热装置的熔融锌槽;沉没辊,其作用是悬挂并弯曲被镀钢带,使被镀钢带浸渍在此熔融锌槽内的熔融锌中;以及由侧板和底板组成的上部开口的容器,容器中装有上述沉没辊;以此向上述熔融锌槽内连续供给的被镀钢板进行热镀锌。
42.权利要求41所述的热镀锌装置,其中,上述熔融锌槽的加热装置是无铁芯感应加热装置。
43.权利要求41所述的热镀锌装置,其中,上述的容器与在其内运行的钢带、上述沉没辊、以及固定沉没辊的支架之间的间距在200mm以上、500mm以下的范围内。
44.权利要求41所述的热镀锌装置,其中,浸渍在上述熔融锌槽的熔融锌中的钢带在到达上述容器之前,实质上有一个覆盖在钢带下面的罩。
45.权利要求41所述的热镀锌装置,其中,上述容器的侧板和底板的连接部位形成曲面。
46.权利要求41所述的热镀锌装置,其中,上述容器在其底部有排放熔融锌的排出口,通过此排出口把容器中的熔融锌强制排到熔融锌槽。
47.一种热镀锌方法,包括以下工序把贮存熔融金属的施镀容器分割成除渣槽和在除渣槽内设置的镀槽;把钢带浸渍在镀槽的熔融金属浴中进行热镀锌;利用机械泵和设在镀槽上的第1开口的伴随钢带运行而产生的熔液的流动,把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送;在除渣槽去除熔融金属浴中的锌渣;以及把除渣槽的熔融金属浴从设在镀槽上的第2开口返回镀槽的工序。
48.权利要求47所述的热镀锌方法,其中,镀槽和钢带的距离以及镀槽和浴中辊的距离都要在200mm以上、400mm以下,并且设镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2的情况下,镀槽和除渣槽要满足W1≤10m3且W1≤W2的关系,而且从镀槽向除渣槽输送熔融金属浴流量在1m3/h以上,10m3/h以下。
49.一种热镀锌装置,包括贮存熔融金属的施镀容器,此施镀容器由去除熔融金属中锌渣的除渣槽和在上述除渣槽内设置的对钢带进行热镀锌的镀槽组成;把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送的输送装置;设在镀槽上的第1开口,用以把镀槽的熔融金属浴通过伴随钢带运行产生的熔液流动向除渣槽输送;设在镀槽上的第2开口,用以使除渣槽的熔融金属浴返回镀槽。
50.权利要求49所述的热镀锌装置,其中,镀槽和钢带的距离以及镀槽和浴中辊的距离都要在200mm以上、400mm以下,并且设镀槽容量为W1,除渣槽容量为W2的情况下,镀槽和除渣槽要满足W1≤10m3且W1≤W2的关系。
全文摘要
热镀锌时,把贮存熔融金属的施镀容器分割成镀槽和除渣槽,钢带浸渍在镀槽的熔融金属浴中进行热镀锌,把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送,在除渣槽去除熔融金属浴中的锌渣,通过镀槽上设置的开口使除渣槽的熔融金属浴返回镀槽。施镀装置包括:镀槽、除渣槽、把镀槽的熔融金属浴向除渣槽输送的输送装置和为了使除渣槽的烷融金属浴返回镀槽而在镀槽上设置的开口。
文档编号C23C2/00GK1295627SQ99804451
公开日2001年5月16日 申请日期1999年3月31日 优先权日1998年4月1日
发明者石井俊夫, 石冈宗浩, 野村修二, 大崎恭纪, 畠山诚之, 赤司健太郎, 永山隆治, 原田耕造, 宫川洋一, 国冈计夫, 荒木健治, 石田信之, 山下敬士, 桑名照久, 上杉基 申请人:日本钢管株式会社
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