专利名称：合金化热浸镀锌钢板制造装置及合金化热浸镀锌钢板制造方法
技术领域：
本发明涉及合金化热浸镀锌钢板制造装置及合金化热浸镀锌钢板制造方法。尤其涉及用于使制造合金化热浸镀锌钢板时生成的渣滓(dross)变得无害的合金化热浸镀锌钢板制造装置及方法。本申请基于2010年9月2日在日本申请的日本特愿2010-196797号主张优先权，并将其内容援用至此。
背景技术：
热浸镀锌-铝系钢板经常被用于汽车、家电、建材等领域中。作为镀覆钢板的代表品种，按照镀浴中的铝(Al)含量由少至多的顺序可列举出以下三种。(I)合金化热浸镀锌钢板(浴组成:例如为0.125 0.14质量％的Al-Zn)(2)热浸镀锌钢板(浴组成:例如为0.15 0.25质量％的Al-Zn)(3)锌-铝合金镀覆钢板(浴组成:例如为2 25质量％的Al-Zn)这样的热浸镀锌-铝系钢板为采用含有熔融金属的镀浴来镀覆而得到的钢板，其中，熔融金属包含熔融锌和熔融铝。该镀浴中，以改善镀覆密合性和提高耐蚀性为目的而向作为主要成分的锌(Zn)中添加铝(Al)，此外有时还以提高耐蚀性为目的而添加镁(Mg)、硅
(Si)等物质。以下，将合金化热浸镀锌钢板称为“GA”，将用于制造GA的镀浴称为“合金化热浸镀锌浴(GAS)”。另外，将热浸镀锌钢板称为“GI”，将用于制造GI的镀浴称为“热浸镀锌浴(GI 浴)”。在制造上述的热浸镀锌-铝系钢板时，在镀浴中大量生成被称为渣滓的杂质。该渣滓为从钢板溶解到镀浴中的铁(Fe)与镀浴(熔融金属)中所含的Al或Zn的金属间化合物。该金属间化合物的更具体的组成例如为由Fe2A15所代表的顶渣、由FeZn7所代表的底渣。顶渣在所有制造上述锌-铝系热浸镀钢板的镀浴(例如GA浴、GI浴)中都有可能生成，而底渣仅在合金化热浸镀锌浴(GA浴)中生成。顶渣由于其比重比形成镀浴的熔融金属小，因此持续在镀浴中漂浮，最终上浮至浴面。在镀浴中漂浮的顶渣的数量多时，顶渣会在浸浴辊(浴中辊)表面析出，成为钢板产生挤压瑕疵的原因。由于上述漂浮顶渣会在浸浴辊的沟处析出而使辊与钢板间的表观摩擦系数降低，因此还会成为诱发辊打滑、不转的原因。此外，直径较大的顶渣附着于钢板时，会降低产品的外观品位，根据用途会成为降级品。另一方面，底渣由于其比重比形成镀浴的熔融金属大，因此持续在镀浴中漂浮，最终堆积在镀覆槽底部。镀浴中的底渣的数量多时，与顶渣同样地会产生浸浴辊瑕疵、辊打滑、不转和由于附着于钢板而导致外观品位显著变差等问题。而且，底渣不会如顶渣那样上浮至浴面而变得无害，其会长时间在浴中漂浮，或者临时堆积在镀覆槽底部的底渣由于浴内流动的变化而再度在镀浴中漂浮。 因此，可以说底渣比顶渣更有害。
尤其，在为了实现镀覆钢板的生产率的提高而使浸溃于镀浴的钢板的通过速度变高的情况下，由于浴随着上述钢板的高速移动而流动，从而堆积在镀覆槽底部的底渣被卷扬至浴中。由于上述渣滓会附着于钢板而产生渣滓瑕疵，因此成为镀覆钢板的品质降低的主要因素。因此，以往为了确保镀覆钢板的品质，不得不抑制钢板的通过速度，牺牲生产率。为了解决如上所述的顶渣及底渣引起的问题，迄今为止提出了为数众多的方案。如以下所示那样，这些提案通常是利用镀浴与渣滓的比重差来将渣滓沉降分离或浮选分离的方法。例如，在专利文献I中，提出了下述渣滓除去装置:其将含渣滓的锌浴从镀覆槽引导至贮留槽，利用渣滓与镀浴的比重差将渣滓浮选、沉降分离。在该装置中，贮留槽的容量为IOm3以上，锌浴的移送量为2m3/小时以上，在贮留槽内设置有使浴流迂回的障碍板。然而，在专利文献I中，采用了在浴流动比较缓慢的情况下粒子沉降除去时成立的式子来进行研究，除去渣滓效果被评价得过大。此外，在专利文献I中，将有害渣滓规定成了 ΙΟΟμπι以上，但在近来被视为问题的渣滓瑕疵中，包含了由渣滓直径为50 μ m左右的渣滓导致的瑕疵。实际上，需要比专利文献I效果更好的对应方案。然而，在采用专利文献I中记载的方法将50 μ m的渣滓作为除去对象的情况下，需要42m3以上的贮留槽，因此无法避免装置的大型化，不实用。另外，为了将装置小型化，底渣的沉降速度会慢，因此需要专利文献I以外的对应方案。
在专利文献2中，提出了下述镀覆装置:在镀覆槽内设置包围部件，通过使底渣沉降、堆积在包围部件的下部侧，防止底渣的卷扬。然而，在该专利文献2中记载的方法中，镀浴的上部区域中的浴流随着镀覆速度的提高而变得激烈，因此下部区域的浴流也会逐渐变快。因此，小直径渣滓不会沉降而顺着浴流回流至上部区域，因而渣滓除去效率低。另外，在设为现实的镀覆槽容量(例如为200t)的情况下，小直径渣滓会边在镀浴的上部区域和下部区域回流边随着时间的经过而生长，最终沉降至下部区域。然而，由于此时在镀浴的上部区域及下部区域中为漂浮有大量生长至可沉淀的直径的底渣的状态，因此作为渣滓瑕疵对应方案的效果差。此外，堆积在下部区域的底渣终究是需要除去的，而存在包围部件时，渣滓除去作业实际上是不可能的。为了取出包围部件，相当地费事费时，因此专利文献2中记载的技术可以说是不实用的。在专利文献3中提出的装置中，镀覆容器被分割成镀覆槽和渣滓除去槽，镀覆槽内的熔融金属通过泵移送至渣滓除去槽。接着，渣滓除去槽将渣滓沉降除去，洁净化后的浴从设置于镀覆槽的开口部回流至镀覆槽内。然而，由于该专利文献3中记载的方法为仅单纯地利用浴与底渣的比重差来将渣滓分离的方法，因此小直径渣滓的分离效率差，会顺着浴流回流至镀覆槽。另外，在设为现实的渣滓除去槽容量(例如为200t)的情况下，在镀覆槽中生成的小直径渣滓边顺着浴流在镀覆槽和渣滓分离槽中循环边随着时间的经过生长，最终沉降至渣滓除去槽。然而，由于此时在镀覆槽及渣滓除去槽中为漂浮有大量生长至可沉淀的直径的底渣的状态，因此可以说专利文献3中记载的技术作为渣滓瑕疵对应方案的效果差。另外，在专利文献4中提出的镀覆装置将镀覆锅内的镀浴导至渣滓结晶管，在渣滓结晶管内反复多次对镀浴进行冷却和加热。由此，使渣滓生长而除去，将洁净化后的镀浴用再加热槽再加热，在此基础上返回镀覆槽。此外，在专利文献5中提出的镀覆方法中，除镀覆锅以外另行设置有副锅。从镀覆锅将含底渣的熔融金属移送至副锅，将副锅内的浴保持为比镀覆锅高的温度，并且将Al浓度提高至0.14质量％以上。由此，使镀浴中所含的底渣转化为顶渣而浮选、除去。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平10-140309号公报专利文献2:日本特开2003-193212号公报专利文献3:日本特开2008-095207号公报专利文献4:日本特开平05-295507号公报专利文献5:日本特开平04-99258号公报
发明内容
发明所要解决的问题如上所述，在专利文献I 3中记载的现有的渣滓除去方法中，通常是在不对镀浴的浴温进行控制的条件下仅单纯地利用渣滓与镀浴的比重差来将渣滓沉降分离或浮选分离的方法。然而，在所述除去方法中，由于小直径渣滓会顺着浴流回流至镀覆槽，因此无法完全除去渣滓，存在渣滓的除去效率差这样的问题。另外，镀浴中的小直径渣滓会边顺着浴流在分离槽和镀覆槽之间循环边随着时间的经过而生长，最终在分离槽中沉淀。然而，由于此时在镀浴中为大量漂浮有生长至可沉淀的直径的渣滓的状态，因此作为镀覆钢板的渣滓瑕疵对应方案的效果差。另一方面，在专利文献4中记载的方法中，通过将镀覆槽内的熔融金属移送至渣滓结晶管内并反复多次对上述镀浴进行冷却和加热，由此使渣滓生长而除去。然而，为了有效地利用该专利文献4中记载的方法，如专利文献4的实施例中记载的那样，要将镀浴的循环量设为0.5m3/分钟(约200t/小时)，需要大流量的浴循环。相对于这样的大流量的镀浴，为了如上述实施例中记载的那样连续进行2小时的冷却和加热，需要内容积为60m3 (约400t)的渣滓结晶管、大容量的冷却装置及加热装置。另外，在专利文献4中，未明示除去在渣滓结晶管中生长的渣滓的方法。在使用过滤器除去渣滓的情况下，其交换作业基本上是不可能的，在通过沉降分离除去渣滓的情况下，需要另行准备用于该沉降分离的沉降槽，虽然在原理上是可能的，但在现实上难以运用。因此，在专利文献4中记载的方法可以说是不现实的。另外，专利文献5中记载的方法为下述方法:通过将副锅内的镀浴的浴温保持为比镀覆锅高的温度并且使Al浓度上升，使上述镀浴中所含的底渣转化为顶渣而浮选除去。如专利文献5的实施例中记载的那样，将镀覆锅内的镀浴(浴温为460°C，Al浓度为0.1质量％)在副锅内升温至浴温为500°C、550°C，并使Al浓度上升至0.15质量％，在该条件下，部分底渣可能能够转化为顶渣而浮选分离。然而，在该方法中，由于镀浴中的Fe的溶解极限大幅增大(镀覆锅浴的饱和Fe浓度:0.03质量％，副锅浴的饱和Fe浓度:0.09质量％以上)，因此大部分渣滓溶解在镀浴中。即，在副锅中使镀浴的浴温上升时，由于上述镀浴中的Fe的溶解极限增大，因此渣滓的大部分会溶解在上述镀浴中，无法通过副锅将渣滓浮选分离。因此，将上述副锅内的镀浴降温而返回至镀覆锅时，会由于Fe的溶解度差引起渣滓大量生成。这样，专利文献5中记载的方法在现实中的渣滓除去效果上存在很大疑问。另夕卜，在专利文献5的方法中，通过副锅进行渣滓除去处理后，在上述副锅内将镀浴降温至镀覆锅的浴温，然后回收上述镀浴。所以，通过副锅进行渣滓除去处理不得不采用分批处理，因此与连续进行渣滓除去处理的情况相比，渣滓除去性能差。如上所述，一直以来对在镀浴中除去漂浮的渣滓的方法进行了研究，其大多数为利用了渣滓与镀浴的比重差的分离方法(参照专利文献I 3)。其中，在将底渣沉降分离的方法中，由于底渣与锌浴的比重差小，因此底渣的沉降速度慢，通过现实的分离槽容量难以将渣滓几乎完全变得无害(无渣滓)。另一方面，将顶渣浮选分离的方法比将底渣沉降分离的方法有利。然而，在通常的GA作业条件下，由于以仅底渣或底渣与顶渣的混合状态生成渣滓，因此需要将底渣转化为顶渣的方法。作为该手段列举出了几个事例(例如参照专利文献5)。然而，如上所述，由于迄今提出的现有的渣滓除去方法难以控制浴中Al浓度，或者其技术思想在技术上是不合理的，因此无法实用化。这些现有方法是其渣滓除去性能及效果不充分或者渣滓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 而进行的，其目的在于提供可以将制造合金化热浸镀锌钢板时在镀浴中不可避免地产生的渣滓有效率且有效果地除去而使其几乎完全变得无害的、新颖且改良过的合金化热浸镀锌钢板制造装置以及合金化热浸镀锌钢板制造方法。用于解决问题的手段本申请发明者们鉴于上述情况进行了认真努力的工作，发现了将渣滓有效果且有效率地除去使体系内的渣滓几乎完全变得无害(无渣滓)的方法。该方法使镀浴在分隔构成的三个槽即镀覆槽、分离槽和调节槽之间循环，其并用(I)通过在浴温比镀覆槽的低的分离槽中使镀浴中的生成渣滓作为顶渣析出来进行比重差分离的工序、和(2)通过在浴温比分离槽的高的调节槽中使镀浴中的Fe形成不饱和状态来将在分离槽中未分离除尽的顶渣溶解除去的工序。为了达成上述目的，本发明的各实施形态具有以下的构成。(a)本发明的一个实施形态的合金化热浸镀锌钢板制造装置具备:镀覆槽，其具有将含有熔融锌和熔融铝的熔融金属即镀浴在规定的浴温Tl下保温的第I保温部，并对浸溃于所述镀浴中的钢板进行镀覆；分离槽，其具有将从所述镀覆槽的镀浴出口移送出来的所述镀浴在比所述浴温Tl低的浴温T2下保温的第2保温部，且其通过补给含有比所述镀覆槽内的所述镀浴中的铝浓度Al高的浓度的铝的第I含锌基体金属，使从所述镀覆槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A2为0.14质量％以上，并将析出的顶渣浮选分离；调节槽，其具有将从所述分离槽移送出来的所述镀浴在比所述浴温T2高的浴温T3下保温的第3保温部，且其通过补给含有比所述铝浓度A2低的浓度的铝或不含铝的第2含锌基体金属，将从所述分离槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A3调节为比所述铝浓度Al高且比所述铝浓度A2低的浓度；和循环部，其使所述镀浴按照所述镀覆槽、所述分离槽、所述调节槽的顺序循环。(b )上述(a )的合金化热浸镀锌钢板制造装置中，可以进一步具备对所述镀覆槽内的所述镀浴中的所述铝浓度Al进行测定的铝浓度测定部；所述循环部根据所述铝浓度测定部的测定结果，控制所述镀浴的循环量。
(c)上述(a)的合金化热浸镀锌钢板制造装置中，所述分离槽的浴温T2可以通过所述第2保温部进行控制，以使其比所述镀覆槽的浴温Tl低5°C以上且为所述熔融金属的熔点以上。( d)上述(a)的合金化热浸镀锌钢板制造装置中，在将从所述调节槽移送至所述镀覆槽时的所述镀浴的浴温下降量以摄氏温度计设为ATfall的情况下，所述浴温T3可以通过所述第3保温部进行控制，以使所述浴温Tl、所述浴温T2及所述浴温T3以摄氏温度计满足下述式(1)及下述式(2)。
权利要求
1.一种合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，具备: 镀覆槽，其具有将含有熔融锌和熔融铝的熔融金属即镀浴在规定的浴温Tl下保温的第I保温部，并对浸溃于所述镀浴中的钢板进行镀覆； 分离槽，其具有将从所述镀覆槽的镀浴出口移送出来的所述镀浴在比所述浴温Tl低的浴温T2下保温的第2保温部，且其通过补给含有比所述镀覆槽内的所述镀浴中的铝浓度Al高的浓度的铝的第I含锌基体金属，使从所述镀覆槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A2为0.14质量％以上，并将析出的顶渣浮选分离； 调节槽，其具有将从所述分离槽移送出来的所述镀浴在比所述浴温T2高的浴温T3下保温的第3保温部，且其通过补给含有比所述铝浓度A2低的浓度的铝或不含铝的第2含锌基体金属，将从所述分离槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A3调节为比所述铝浓度Al高且比所述铝浓度A2低的浓度； 和循环部，其使所述镀浴按照所述镀覆槽、所述分离槽、所述调节槽的顺序循环。
2.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，其进一步具备对所述镀覆槽内的所述镀浴中的所述铝浓度Al进行测定的铝浓度测定部； 所述循环部根据所述铝浓度测定部的测定结果，控制所述镀浴的循环量。
3.根据权利要求1所 述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述分离槽的浴温T2通过所述第2保温部进行控制，以使其比所述镀覆槽的浴温Tl低5°C以上且为所述熔融金属的熔点以上。
4.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，在将从所述调节槽移送至所述镀覆槽时的所述镀浴的浴温下降量以摄氏温度计设为ATfall的情况下，所述浴温T3通过所述第3保温部进行控制，以使所述浴温Tl、所述浴温T2及所述浴温T3以摄氏温度计满足下述式(I)及下述式(2 )，Tl+ Δ Tfall-1O ≤ T3 ≤ Tl+ Δ Tfall+10 (I) T2+5 ≤ T3(2)。
5.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，其进一步具备使所述第2含锌基体金属熔融的预熔融槽； 将在所述预熔融槽中熔融后的所述第2含锌基体金属的熔融金属补给至所述调节槽内的所述镀浴。
6.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述循环部具备设置于所述镀覆槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少一个槽上的熔融金属移送装置。
7.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述镀覆槽的所述镀浴出口位于所述钢板的行进方向下游侧，以使所述镀浴随着所述钢板的行进而流动从而使所述镀浴从所述镀覆槽的上部流出。
8.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述镀覆槽、所述分离槽或所述调节槽中的至少两个槽是通过将一个槽用堰来区分而构成的； 用所述堰来区分的各槽的浴温是独立控制的。
9.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述镀覆槽内的所述镀浴的贮留量为由所述循环部带来的每I小时的所述镀浴的循环量的5倍以下。
10.根据权利要求1所述的合金化热浸镀锌钢板制造装置，其特征在于，所述分离槽内的所述镀浴的贮留量为由所述循环部带来的每I小时的所述镀浴的循环量的2倍以上。
11.一种合金化热浸镀锌钢板制造方法，其特征在于，在使含有熔融锌和熔融铝的熔融金属即镀浴按照镀覆槽、分离槽、调节槽的顺序循环的同时， 在所述镀覆槽中，将从所述调节槽移送出来的所述镀浴在规定的浴温Tl下贮留，对浸溃于所述镀浴中的钢板进行镀覆； 在所述分离槽中，将从所述镀覆槽移送至所述分离槽的所述镀浴在比所述镀覆槽的浴温Tl低的浴温T2下贮留，通过补给含有比所述镀覆槽内的所述镀浴中的铝浓度Al高的浓度的铝的第I含锌基体金属，使从所述镀覆槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A2为0.14质量％以上，并将析出的顶渣浮选分离； 在所述调节槽中，将从所述分离槽移送出来的所述镀浴在比所述分离槽的浴温T2高的浴温T3下贮留，通过补给含有比所述分离槽的镀浴中的铝浓度A2低的浓度的铝或不含铝的第2含锌基体金属，将从所述分离槽移送出来的所述镀浴中的铝浓度A3调节为比所述铝浓度Al高且比所述铝浓 度A2低的浓度。
全文摘要
本发明的合金化热浸镀锌钢板制造装置具备镀覆槽，其将含有熔融锌和熔融Al的镀浴在浴温T1下贮留，对浸渍于镀浴中的钢板进行镀覆；分离槽，其将从镀覆槽移送出来的镀浴在比T1低的浴温T2下贮留，使上述镀浴中的Fe过饱和，并且通过补给第1基体金属使浴中Al浓度A2维持为高浓度，从而在上述浴中使顶渣析出，并将上述顶渣浮选分离；调节槽，其将从分离槽移送出来的镀浴在比T2高的浴温T3下贮留，使上述浴中的Fe不饱和来使渣滓溶解，并且通过补给第2基体金属将浴中Al浓度A3调节为低浓度；和循环部，其使镀浴按照镀覆槽、分离槽、调节槽的顺序循环。
文档编号C22C18/04GK103080362SQ20118004197
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