專利名稱：熔融鍍鋅鋼板制造裝置及熔融鍍鋅鋼板制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔融鍍鋅鋼板制造裝置及熔融鍍鋅鋼板制造方法。特別涉及用于使熔融鍍鋅鋼板的制造時生成的熔渣無害化的熔融鍍鋅鋼板制造裝置及方法。本申請基于2010年9月2日在日本提出申請的日本特愿2010-196796號主張優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
熔融鍍鋅鋁系鋼板大多在汽車、家電、建筑材料等領(lǐng)域使用。作為鍍覆鋼板的代表品種，從鍍液中的鋁(Al)含量少的順序，依次舉出以下三種。(I)合金化熔融鍍鋅鋼板(鍍液組成:例如，0.125 0.14質(zhì)量％Α1_Ζη)(2)熔融鍍鋅鋼板(鍍液組成:例如，0.15 0.25質(zhì)量％Α1_Ζη)(3)鍍鋅鋁合金鋼板(鍍液組成:例如，2 25質(zhì)量％Α1_Ζη)因此，熔融鍍鋅鋁系鋼板是使 用含有熔融金屬的鍍液進(jìn)行鍍覆而得到的鋼板，所述熔融金屬包含熔融鋅及熔融鋁。為了改善鍍覆密合性及提高耐腐蝕性，該鍍液在作為主成分的鋅(Zn)中添加了鋁(Al)，另外，為了提高耐腐蝕性，也有添加鎂(Mg)、硅(Si)等物質(zhì)的情況。下面，將合金化熔融鍍鋅鋼板稱為“GA”，將用于制造GA的鍍液稱為“合金化熔融鍍鋅液(GA鍍液)”。另外，將熔融鍍鋅鋼板稱為“GI ”，將用于制造GI的鍍液稱為“熔融鍍鋅液(GI鍍液)”。在制造上述的熔融鍍鋅鋁系鋼板時，在鍍液中會大量生成被稱為熔渣的異物。該熔渣是從鋼板熔解到鍍液中的鐵(Fe)與鍍液(熔融金屬)中所含的Al或Zn形成的金屬間化合物。作為該金屬間化合物的更具體的組成，例如為以Fe2Al5為代表的浮渣、以及以FeZn7S代表的底渣。浮渣有可能由制造上述熔融鍍鋅鋁系鋼板的所有鍍液(例如，GA鍍液、GI鍍液)生成，另一方面，底渣僅由合金化熔融鍍鋅液(GA鍍液)生成。浮渣由于其比重比構(gòu)成鍍液的熔融金屬小，因此浮游在鍍液中，并最終上浮到鍍液液面。當(dāng)鍍液中浮游的浮渣的數(shù)量較多時，浮渣會在鍍液中輥表面析出，成為在鋼板上發(fā)生壓痕缺陷的原因。上述浮游浮渣析出在鍍液中的輥槽上，使輥與鋼板間的表觀摩擦系數(shù)下降，因此，也成為引發(fā)輥打滑及不轉(zhuǎn)動的原因。另外，當(dāng)粒徑比較大的浮渣附著于鋼板時，就會使產(chǎn)品的外觀品位下降，根據(jù)用途而成為降級品。另一方面，底渣由于其比重比構(gòu)成鍍液的熔融金屬大，因此，浮游在鍍液中并最終堆積在鍍槽底部。當(dāng)鍍液中的底渣的數(shù)量較多時，與浮渣同樣地，會產(chǎn)生鍍液中輥缺陷及輥的打滑、不轉(zhuǎn)動、以及對鋼板的附著引起的外觀品位的顯著劣化等問題。并且，底渣不會像浮渣那樣上浮到鍍液液面而無害化，而是長時間在鍍液中浮游，或暫時堆積于鍍槽底部的底渣通過鍍液內(nèi)流動的變化而再次在鍍液中浮游。因此，可以說底渣比浮渣更有害。特別是，為了謀求鍍覆鋼板的生產(chǎn)性的提高，在使浸潰在鍍液中的鋼板的通板速度高速化的情況下，在伴隨上述鋼板的高速移動而帶來的鍍液流動的作用下，堆積在鍍槽底部的底渣被卷入到鍍液中。上述熔渣附著于鋼板，產(chǎn)生熔渣缺陷，因此，成為鍍覆鋼板的質(zhì)量下降的主要原因。因此，以往，為了確保鍍覆鋼板的質(zhì)量，不得不抑制鋼板的通板速度，犧牲生產(chǎn)性。為 了解決如上所述的浮渣及底渣引起的問題，到目前為止，提出了許多方案。如下所述，這些方案通常是利用鍍液和熔渣的比重差將熔渣進(jìn)行沉淀分離或上浮分離的方法。例如，專利文獻(xiàn)I提出了一種熔渣除去裝置，該熔渣除去裝置將包含熔渣的鋅鍍液由鍍槽導(dǎo)入貯存槽，并利用熔渣與鍍液之間的比重差對熔渣進(jìn)行上浮、沉淀分離。在該裝置中，貯存槽的容量為IOm3以上，鋅鍍液的移送量為2m3/h以上，在貯存槽內(nèi)設(shè)有使液流迂回的折流板。但是，在專利文獻(xiàn)I中，采用在液流較緩慢時的粒子沉淀除去時成立的公式進(jìn)行了研究，過大地評價了熔渣除去效果。另外，在專利文獻(xiàn)I中，將有害熔渣規(guī)定為lOOym以上，但近來被視為問題的熔渣缺陷包含了熔渣徑50 左右的熔渣成為原因的缺陷。實(shí)際上，需要比專利文獻(xiàn)I更有效的對策。然而，在專利文獻(xiàn)I記載的方法中，在以50i!m的熔渣為除去對象的情況下，需要42m3以上的貯存槽，因此，不能避免裝置的大型化，不實(shí)用。另外，為了使裝置小型化，底渣的沉淀速度慢，因此，需要專利文獻(xiàn)I以外的對策。專利文獻(xiàn)2提出了一種鍍覆裝置，其在鍍槽內(nèi)設(shè)有包圍部件，通過使底渣沉淀、堆積在包圍部件的下部側(cè)，來防止底渣的卷起。但是，在該專利文獻(xiàn)2記載的方法中，隨著鍍覆速度的上升，鍍液的上部區(qū)域的液流變得越來越急劇，因此下部區(qū)域的液流也逐漸加快。因此，小粒徑熔渣不會沉淀，而是隨液流一起回流到上部區(qū)域，因此熔渣除去效率低。另外，在設(shè)為現(xiàn)實(shí)的鍍槽容量(例如，200t)的情況下，小粒徑熔渣邊在鍍液的上部區(qū)域和下部區(qū)域回流，邊隨著時間的經(jīng)過而成長，不久就沉降到下部區(qū)域。但是，此時，成為在鍍液的上部區(qū)域及下部區(qū)域浮游著大量的成長到能夠沉淀的粒徑的底渣的狀態(tài)，因此，作為熔渣缺陷對策，效果差。另外，堆積在下部區(qū)域的底渣都需要除去，但當(dāng)具有包圍部件時，實(shí)質(zhì)上不可能進(jìn)行熔渣除去操作。為了將包圍部件取下來，需要相當(dāng)?shù)膭诹蜁r間，專利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)可以說是不實(shí)用的。在專利文獻(xiàn)3提出的裝置中，鍍覆容器被分割為鍍槽和熔渣除去槽，鍍槽內(nèi)的熔融金屬由泵轉(zhuǎn)移到熔渣除去槽中。然后，熔渣除去槽將熔渣進(jìn)行沉降除去，潔凈化后的鍍液從設(shè)置于鍍槽的開口部回流到鍍槽內(nèi)。但是，在該專利文獻(xiàn)3記載的方法中，采用的是僅單純地利用鍍液與底渣的比重差來分離熔渣的方法，因此小粒徑熔渣的分離效率低，導(dǎo)致隨液流一起回流到鍍槽中。另外，在設(shè)為現(xiàn)實(shí)的熔渣除去槽容量(例如，200t)的情況下，在鍍槽內(nèi)生成的小粒徑熔渣邊隨液流一起在鍍槽和熔渣分離槽間循環(huán)，邊隨著時間的經(jīng)過而成長，不久就沉降到熔渣除去槽中。但是，此時，成為了在鍍槽及熔渣除去槽內(nèi)浮游著大量的成長到可沉淀的粒徑的底渣的狀態(tài)，因此，專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)作為熔渣缺陷對策可以說是效果差。另外，專利文獻(xiàn)4提出的鍍覆裝置將鍍槽內(nèi)的鍍液導(dǎo)入熔渣結(jié)晶析出管中，在熔渣結(jié)晶析出管內(nèi)重復(fù)多次對鍍液的冷卻及加熱。由此，使熔渣成長而除去，然后使?jié)崈艋蟮腻円涸谠偌訜岵蹆?nèi)進(jìn)行再加熱，然后返回到鍍槽。另外，專利文獻(xiàn)5提出的鍍覆方法中，除設(shè)有鍍槽以外，還設(shè)有輔助槽。包含底渣的熔融金屬被從鍍槽移送至輔助槽，輔助槽內(nèi)的鍍液由鍍槽保持為高溫，且Al濃度升高到0.14質(zhì)量％以上。由此，使鍍液所含的底渣變成浮渣態(tài)而上浮、除去。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開平10-140309號公報專利文獻(xiàn)2:特開2003-193212號公報專利文獻(xiàn)3:特開2008-095207號公報專利文獻(xiàn)4:特開平05-295507號公報專利文獻(xiàn)5:特開平04-99258號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題如上所述，在專利文獻(xiàn)I 3記載的現(xiàn)有熔渣除去方法中，通常采用的是不進(jìn)行鍍液的液溫控制而是僅單純地利用熔渣和鍍液的比重差來將熔渣進(jìn)行沉淀分離或上浮分離的方法。但是，對于上述除去方法而言，由于小粒徑熔渣隨液流被回流到鍍槽中，因此不能完全除去熔渣，存在熔渣的除去效率低這樣的問題。另外，鍍液中的小粒徑熔渣一邊在分離槽和鍍槽之間隨液流一起循環(huán)·，一邊隨著時間的經(jīng)過而成長，不久就沉淀在分離槽中。但是，此時，成為了在鍍液中浮游著大量的成長到可沉淀的粒徑的熔渣的狀態(tài)，因此，作為鍍覆鋼板的熔渣缺陷對策，效果差。另一方面，對于專利文獻(xiàn)4記載的方法而言，將鍍槽內(nèi)的熔融金屬移送至熔渣結(jié)晶析出管內(nèi)，并重復(fù)多次對上述鍍液的冷卻及加熱，由此使熔渣成長而除去。然而，為了高效地利用該專利文獻(xiàn)4記載的方法，需要如專利文獻(xiàn)4的實(shí)施例所述，將鍍液的循環(huán)量為0.5m3/min (約200t/h)，進(jìn)行大流量的鍍液循環(huán)。為了如上述實(shí)施例所記載的那樣對這種大流量的鍍液連續(xù)進(jìn)行2小時的冷卻及加熱，需要內(nèi)部容積60m3(約400t)的熔渣結(jié)晶析出管和大容量的冷卻裝置及加熱裝置。另外，專利文獻(xiàn)4未明示對在熔渣結(jié)晶析出管內(nèi)成長的熔渣進(jìn)行除去的方法。在利用過濾器來除去熔渣的情況下，實(shí)質(zhì)上不可能進(jìn)行其更換操作，在通過沉降分離來除去熔渣的情況下，需要另外設(shè)置用于沉降分離的沉降槽，雖然原理上可能，但現(xiàn)實(shí)上運(yùn)用起來很困難。因而，專利文獻(xiàn)4記載的方法可以說是不現(xiàn)實(shí)的。另外，專利文獻(xiàn)5記載的方法是，通過將輔助槽內(nèi)的鍍液的液溫保持在比鍍槽高的高溫，且使Al濃度上升，使上述鍍液所含的底渣變成浮渣態(tài)而上浮除去。如專利文獻(xiàn)5的實(shí)施例所記載，在使鍍槽內(nèi)的鍍液(液溫460°C、Al濃度0.1質(zhì)量％)在輔助槽內(nèi)升溫到液溫500°C、550°C，且使Al濃度上升到0.15質(zhì)量％的條件下，也許底渣的一部分能夠變成浮渣態(tài)而上浮分離。但是，在該方法中，由于鍍液中的Fe的熔解限值(溶解限)大幅度上升(鍍槽鍍液的飽和Fe濃度:0.03質(zhì)量％ ;輔助槽鍍液的飽和Fe濃度:0.09質(zhì)量％以上)，因此，熔渣的大多數(shù)都熔解在鍍液中。即，當(dāng)在輔助槽內(nèi)使鍍液的液溫上升時，上述鍍液中的Fe的熔解限值增大，因此，導(dǎo)致熔渣的大半部分熔解在上述鍍液中，從而不能在輔助槽內(nèi)使熔渣上浮分離。因此，當(dāng)使上述輔助槽內(nèi)的鍍液降溫而返回到鍍槽時，就會因Fe的熔解度差而大量地生成熔渣。因此，專利文獻(xiàn)5記載的方法現(xiàn)實(shí)中在熔渣除去效果上存在較大的疑問。另外，在專利文獻(xiàn)5的方法中，在進(jìn)行了輔助槽的熔渣除去處理以后，在上述輔助槽內(nèi)使鍍液降溫至鍍槽的液溫，然后回收上述鍍液。因此，在輔助槽中的熔渣除去處理不得不成為批處理，因此與連續(xù)進(jìn)行熔渣除去處理的情況相比，熔渣除去性能差。
如上所述，除去鍍液中浮游的熔渣的方法很早以前就有所研究，其大多數(shù)都是利用了熔渣和鍍液的比重差的分離方法(參照專利文獻(xiàn)I 3)。其中，對于將底渣進(jìn)行沉降分離的方法而言，由于底渣和鋅鍍液的比重差小，因此，底渣的沉降速度慢，在現(xiàn)實(shí)的分離槽容量中，難以使熔渣基本上完全無害化(無熔渣)。另一方面，將浮渣進(jìn)行上浮分離的方法比將底渣進(jìn)行沉降分離的方法更有利。但是，由于在通常的GA操作條件下，以只有底渣、或者底渣和浮渣混合存在的狀態(tài)生成熔渣，因此需要使底渣變成浮渣態(tài)的方法。作為該方法，舉出了幾個事例(例如，參照專利文獻(xiàn)5)。但是，如上所述，迄今為止提出的現(xiàn)有熔渣除去方法由于難以進(jìn)行鍍液中Al濃度的控制，或在其技術(shù)思想上存在技術(shù)上的不合理，因此未實(shí)用化。這些現(xiàn)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較大疑問的方法。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種新型且改進(jìn)后的熔融鍍鋅鋼板制造裝置及熔融鍍鋅鋼板制造方法，其能夠高效且有效果地除去制造熔融鍍鋅鋼板時在鍍液中不可避免地產(chǎn)生的熔渣，能夠使其基本上完全無害化。解決問題的方法 本申請發(fā)明人等鑒于上述情況而不懈努力，發(fā)現(xiàn)了高效且有效果地除去熔渣而在系統(tǒng)內(nèi)使熔渣基本上完全無害化(無熔渣)的方法。該方法使鍍液在分割構(gòu)成的三個槽，即鍍槽、分離槽和調(diào)節(jié)槽之間進(jìn)行循環(huán)，且組合使用如下工序:(I)在液溫低于鍍槽的分離槽中，使浮渣在鍍液中強(qiáng)制地析出，進(jìn)行比重差分離；(2)在液溫高于分離槽的調(diào)節(jié)槽中，使鍍液中的Fe成為未飽和狀態(tài)，將在分離槽內(nèi)未徹底分離除去的浮渣進(jìn)行熔解除去。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的各方式具有以下構(gòu)成。(a)本發(fā)明的一個方式涉及的熔融鍍鋅鋼板制造裝置具備:鍍槽，其具有第一保溫部，對浸潰在鍍液中的鋼板進(jìn)行鍍覆，所述第一保溫部將所述鍍液保溫在給定的液溫Tl，所述鍍液是含有熔融鋅及熔融鋁的熔融金屬；分離槽，其具有第二保溫部，所述第二保溫部將從所述鍍槽的鍍液出口移送來的所述鍍液保溫在比所述液溫Tl低的液溫T2 ;調(diào)節(jié)槽，其具有第三保溫部，所述第三保溫部將從所述分離槽移送來的所述鍍液保溫在比所述液溫T2高的液溫T3 ；以及循環(huán)部，其使所述鍍液按所述鍍槽、所述分離槽、所述調(diào)節(jié)槽的順序進(jìn)行循環(huán)。(b)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，還具備對所述鍍槽內(nèi)的所述鍍液中的所述鋁濃度Al進(jìn)行測定的鋁濃度測定部；可以根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將含有比所述鍍槽的鍍液中的所述鋁濃度Al高的高濃度鋁的第一含鋅金屬坯(地金)補(bǔ)充到所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少一個槽中。(C)在上述(b)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，可以根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將所述第一含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述分離槽，將第二含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽，所述第二含鋅金屬坯是含有比所述分離槽的鍍液中的鋁濃度A2低的低濃度鋁的含鋅金屬坯或不含鋁的含鋅金屬坯。(d)在上述(b)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，可以根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將所述第一含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽，且不向所述分離槽補(bǔ)充金屬坯。(e)在上述(b)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，進(jìn)一步具備使所述第一或第二含鋅金屬坯熔融的預(yù)熔槽；可以將在所述預(yù)熔槽內(nèi)熔融的所述第一或第二含鋅金屬坯的熔融金屬補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)的所述鍍液中。(f)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述分離槽的液溫T2可以由所述第二保溫部來控制，以使其比所述鍍槽的液溫Tl低5°C以上，并且為所述熔融金屬的熔點(diǎn)以上。(g)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，在將從所述調(diào)節(jié)槽移送到所述鍍槽時所述鍍液的液溫下降量以攝氏溫度來計(jì)設(shè)為ATfall時，所述液溫T3可以由所述第三保溫部來控制，以使所述液溫Tl、所述液溫T2及所述液溫T3以攝氏溫度來計(jì)滿足下式(I)及下式⑵。Tl + Δ Tfall — 10 ≤T3 ≤Tl + Δ Tfall + 10...(I)T2 + 5 ≤T3 …⑵(h)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述循環(huán)部可以具備熔融金屬移送裝置，所述熔融金屬移送裝置設(shè)置于所述鍍槽、所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少一個槽中。(i)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述鍍槽的所述鍍液出口可以位于所述鋼板的行進(jìn)方向下游側(cè)，以使所述鍍液通過伴隨所述鋼板行進(jìn)的所述鍍液流而從所述鍍槽的上部流出。(j)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述鍍槽、所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少兩個可以由堰對一個槽進(jìn)行區(qū)劃而構(gòu)成；由所述堰區(qū)劃的各槽的液溫被獨(dú)立控制。(k)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述鍍槽內(nèi)的所述鍍液的貯存量可以為由所述循環(huán)部循環(huán)的每I小時的所述鍍液的循環(huán)量的5倍以下。(I)在上述(a)的熔融鍍鋅鋼板制造裝置中，所述分離槽內(nèi)的所述鍍液的貯存量可以為由所述循環(huán)部循環(huán)的每I小時的所述鍍液的循環(huán)量的2倍以上。(m)本發(fā)明的一個方式涉及的熔融鍍鋅鋼板制造方法包括:邊使含有熔融鋅及熔融鋁的熔融金屬即鍍液按鍍槽、分離槽、調(diào)節(jié)槽的順序來循環(huán)，邊在所述鍍槽內(nèi)，將從所述調(diào)節(jié)槽移送的所述鍍液以給定的液溫Tl來貯存，對浸潰于所述鍍液中的鋼板進(jìn)行鍍覆；在所述分離槽內(nèi)，將從所述鍍槽移送到所述分離槽的所述鍍液以比所述鍍槽的液溫Tl低的液溫T2來貯存，將已析出的浮渣進(jìn)行上浮分離；在所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)，將從所述分離槽移送的所述鍍液以比所述分離槽的液溫T2高的液溫T3來貯存，使殘留熔渣熔解。根據(jù)上述(a)及(m)所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置及方法，使鍍液按鍍槽、分離槽、調(diào)節(jié)槽的順序來循環(huán)。由此，在上述鍍槽中，能夠縮短循環(huán)鍍液的滯留時間，因此能夠避免在鍍槽內(nèi)生成熔渣、或成長到有害粒徑。接下來，在上述分離槽中，通過使循環(huán)鍍液的液溫下降而使Fe為過飽和狀態(tài)，能夠使鍍液中的Fe以浮渣的形式析出，并上浮分離。另外，在上述調(diào)節(jié)槽中，通過使循環(huán)鍍液的液溫上升而使鍍液中的Fe為未飽和狀態(tài),能夠?qū)⒃诜蛛x槽內(nèi)未徹底分離除去的小粒徑的浮渣熔解除去。發(fā)明的效果根據(jù)上述(a)及(m)的發(fā)明，在鍍槽內(nèi)熔渣的生成和成長被抑制，在分離槽內(nèi)將浮渣分離除去，在調(diào)節(jié)槽內(nèi)將殘留熔渣熔解。因此，能夠使鍍液中不可避免地產(chǎn)生的熔渣基本上完全無害化。根據(jù)上述(b)的發(fā)明，通過向分離槽或調(diào)節(jié)槽投入金屬坯來補(bǔ)充在鍍槽的鍍覆工序中消耗的Zn及Al。因此，能夠防止伴隨在鍍槽中的金屬坯熔解而產(chǎn)生熔渣，并且能夠?qū)㈠儾跧的鍍液保持在用于制造GI的適當(dāng)?shù)腁l濃度(例如0.200質(zhì)量％)。根據(jù)上述(C)的發(fā)明，能夠使貯存于分離槽的鍍液的液中Al濃度為比鍍槽及調(diào)節(jié)槽中的Al濃度高的高濃度。因此，能夠使更多的浮渣析出而上浮分離。根據(jù)上述(d)的發(fā)明，僅對調(diào)節(jié)槽3投入金屬坯來進(jìn)行鍍液組成的補(bǔ)充及Al濃度的調(diào)節(jié)。因此，可以不對分離槽2投入金屬坯，因此能夠簡化裝置構(gòu)成。根據(jù)上述(e)的發(fā)明，不需要在分離槽及調(diào)節(jié)槽內(nèi)將金屬坯熔解。因此，能夠抑制投入金屬坯帶來的熔融金屬的急劇的溫度下降、以及因此而產(chǎn)生的熔渣。根據(jù)上述(f)的發(fā)明，貯存于分離槽的鍍液的Fe熔解限值下降。因此，能夠強(qiáng)制地使相當(dāng)于達(dá)到了過飽和的Fe量的熔渣析出。根據(jù)上述(g)的發(fā)明，貯存于調(diào)節(jié)槽的鍍液的液溫保持為比分離槽高，且鍍槽內(nèi)的鍍液的液溫偏差減小。因此，能夠抑制在調(diào)節(jié)槽內(nèi)將殘留熔渣熔解，且能夠抑制鍍槽內(nèi)的有害粒徑熔渣的生成。根據(jù)上述(h)的發(fā)明，由一個熔融金屬移送裝置進(jìn)行鍍槽、分離槽及調(diào)節(jié)槽間的鍍液的移送。因此，能夠簡化裝置構(gòu)成。根據(jù)上述(i)的發(fā)明，不易形成鍍槽I內(nèi)的鍍液IOA的局部的滯留區(qū)域。因此，能夠防止熔渣在鍍槽I內(nèi)的滯留區(qū)域成長到有害粒徑。根 據(jù)上述(j)的發(fā)明，鍍槽、分離槽、調(diào)節(jié)槽中的三個或兩個槽構(gòu)成為一體。因此，能夠簡化裝置構(gòu)成。根據(jù)上述(k)的發(fā)明，鍍槽的鍍液的滯留時間縮短。因此，能夠使熔渣在成長到有害粒徑以前就從鍍槽流向分離槽。根據(jù)上述⑴的發(fā)明，分離槽中鍍液的滯留時間延長。因此，能夠在分離槽內(nèi)充分地除去浮渣。


圖1是表示各種鍍液中的熔渣生成范圍的三元相圖。圖2是示出在液溫恒定的條件下各相的熔渣成長的曲線圖。圖3A是用于說明鍍槽中熔渣的浮游狀態(tài)的示意圖。圖3B是用于說明鍍槽中熔渣的浮游狀態(tài)的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的熔融鍍鋅鋼板制造裝置的構(gòu)成例I的示意圖。圖5是表示上述實(shí)施方式的第一變形例的熔融鍍鋅鋼板制造裝置的構(gòu)成例2的示意圖。圖6是表示上述實(shí)施方式的第二變形例的熔融鍍鋅鋼板制造裝置的構(gòu)成例3的示意圖。圖7是表示上述實(shí)施方式的第三變形例的熔融鍍鋅鋼板制造裝置的構(gòu)成例4的示意圖。
圖8是表示上述實(shí)施方式的第四變形例的熔融鍍鋅鋼板制造裝置的構(gòu)成例5的示意圖。圖9是表示上述實(shí)施方式的鍍槽的液溫為460°C的情況下各槽的容許液溫范圍的示意圖。圖10是表示上述實(shí)施方式的各槽中鍍液的狀態(tài)過渡的三元相圖。圖11是表示上述實(shí)施方式的變形例的各槽中鍍液的狀態(tài)過渡的三元相圖。圖12是表示本發(fā)明實(shí)施例的分離槽的容量和熔渣分離比率之間的關(guān)系的曲線圖。`圖13是表示上述實(shí)施例的鍍液循環(huán)量和熔渣粒徑之間的關(guān)系的曲線圖。圖14是表示上述實(shí)施例的鍍槽流入液的液溫偏差和熔渣粒徑之間的關(guān)系的曲線圖。符號說明I 鍍槽2分離槽3調(diào)節(jié)槽4預(yù)熔槽5熔融金屬移送裝置6、7連通管8移送管9溢流管10、10A、10B、10C 鍍液11 鋼板12沉沒輥13氣體擦拭噴嘴
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在本說明書及附圖中，對于實(shí)質(zhì)上具有同一功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素，標(biāo)記同一符號，省略重復(fù)說明。[1.對于熔渣生成和熔渣除去方法的研究]首先，在對本實(shí)施方式的熔融鍍鋅鋼板制造裝置及熔融鍍鋅鋼板制造方法進(jìn)行說明之前，對在鍍液中生成熔渣(浮渣、底渣)的主要原因及除去上述熔渣的方法進(jìn)行了研究，下面對研究的結(jié)果進(jìn)行說明。[1.1.熔渣生成范圍]如上所述，熔融鍍鋅鋁系鋼板是使用在作為主成分的鋅中添加有鋁的熔融金屬進(jìn)行鍍覆而成的鋼板。例如為:⑴合金化熔融鍍鋅鋼板；⑵熔融鍍鋅鋼板；⑶鍍鋅鋁合金鋼板等。合金化熔融鍍鋅鋼板(GA)是在熔融鍍鋅之后，立即以490 600°C的溫度進(jìn)行短時間加熱，使熔融Zn和鋼發(fā)生合金化反應(yīng)，從而形成了 Zn-Fe系金屬間化合物皮膜的鋼板。上述GA大多用于例如汽車用鋼板等。上述GA的鍍層包含從鋼板熔解到鍍液中的Fe與Zn形成的合金。用于制造GA的鍍液(GA鍍液)的組成為例如0.125 0.14質(zhì)量％A1_余量為Zn。該GA鍍液還包含從鋼板熔解到鍍液中的Fe。為了提高鍍覆密合性，在GA鍍液中添加有相對于鋅鍍液而言濃度較低的Al。當(dāng)GA鍍液中的Al濃度過高時，由于所謂的鋁屏障(r H ^ K ,j T )，鍍層難以進(jìn)行Fe-Zn合金化，因此，GA鍍液的Al濃度被抑制在給定的低濃度(0.125 0.14質(zhì)量％)。熔融鍍鋅鋼板(GI)多用于通常的建筑材料等。用于制造GI的鍍液(GI鍍液)的組成為例如0.15 0.25質(zhì)量％A1-余量為Zn。通過使GI鍍液的Al濃度為0.15 0.25質(zhì)量％，鍍層與鋼板的密合性非常高，鍍層不會隨 著鋼板的變形而脫離。鍍鋅鋁合金鋼板多用于例如耐久性需求高的建筑材料等。用于制造上述鋼板的鍍液的組成為5質(zhì)量％A1-余量為Zn、ll質(zhì)量％A1-余量為Zn等。由于鋅鍍液中含有充分量的Al，因此具有高于GI的高耐腐蝕性。在用于制造這些熔融鍍鋅鋁系鋼板的鍍液中，會大量地生成作為熔解到鍍液中的Fe與Al或Zn形成的金屬間化合物的浮渣及底渣。鍍液中的熔渣的生成依賴于鍍液的溫度(液溫)、鍍液中的Al濃度及Fe濃度(從鋼板熔解到鍍液中的Fe的熔解度)。圖1是表示上述各種鍍液的熔渣生成范圍的三元相圖。圖1的橫軸為鍍液中的Al濃度(質(zhì)量％)，縱軸為鍍液中的Fe濃度(質(zhì)量％)。如圖1所示，當(dāng)鍍液中的Fe濃度超過根據(jù)Al濃度而確定的給定濃度時，就會生成熔渣。例如，在液溫T為450°C且Al濃度為0.13質(zhì)量％的GA鍍液中，當(dāng)鍍液中Fe濃度高于約0.025質(zhì)量％時，就會生成底渣(FeZn7)15另外，在液溫T為450°C且Al濃度為0.14質(zhì)量％的GA鍍液中，當(dāng)Fe濃度高于約0.025質(zhì)量％時，就會生成浮渣(Fe2Al5)，當(dāng)Fe濃度更高時，除生成浮渣以外，還會生成底渣(FeZn7)。這樣一來，在上述條件下，浮渣和底渣混合存在。另一方面，GI鍍液由于Al濃度比GA鍍液高(例如0.15 0.25質(zhì)量％)，因此，在GI鍍液中生成的熔渣僅為浮渣(Fe2Al5)。例如，在液溫T為450°C的GI鍍液中，當(dāng)鍍液中Fe濃度高于約0.01質(zhì)量％時，會生成浮渣。需要說明的是，雖然未圖示，但在鍍鋅鋁合金鋼板用的鍍液中，由于Al濃度充分高(例如2 25質(zhì)量％)，因此也僅生成浮渣。另外，由圖1可知，在同一鍍液中也如此，液溫T越高，生成熔渣的Fe濃度的下限值越高。例如，在Al濃度為0.2質(zhì)量％的GI鍍液中，生成浮渣的條件如下所述:(I)在液溫T為450°C的情況下，F(xiàn)e濃度為約0.007質(zhì)量％以上；(2)在液溫T為465°C的情況下，F(xiàn)e濃度為約0.014質(zhì)量％以上；(3)在液溫T為480°C的情況下，F(xiàn)e濃度為約0.02質(zhì)量％以上。因此，在GI鍍液中的Fe濃度恒定的情況下(例如，0.01質(zhì)量％Fe)，如果使液溫T從450°C上升到465°C，則Fe從過飽和狀態(tài)成為不飽和狀態(tài)，因此浮渣就會熔解到GI鍍液中而消失。相反，如果使液溫T從465°C下降到450°C，則Fe從不飽和狀態(tài)成為過飽和狀態(tài)，因此在GI鍍液中生成浮渣。[1.2.熔渣生成的主要原因]接著，對鍍液中的熔渣生成的主要原因進(jìn)行說明。作為熔渣生成的主要原因，考慮到例如下面的(I) (3)的主要原因。以下，對各主要原因進(jìn)行說明。(I)金屬坯在鍍液中的熔解 為了在鍍槽中將鍍覆鋼板而消耗掉的熔融金屬補(bǔ)充到鍍液中，使用金屬坯。固體形狀的金屬坯在操作中以適當(dāng)?shù)亩探⒂诟邷氐腻円褐?，在鍍液中熔解而成為液體狀的熔融金屬。在熔融鍍鋅的情況下，使用至少含有Zn的含鋅金屬坯，上述含鋅金屬坯根據(jù)鍍液的組成，除含有Zn以外，還含有Al等金屬。金屬坯的熔點(diǎn)因金屬坯的組成而不同，例如為420°C，比鍍液的液溫(例如4600C )低。在浸潰于鍍液的金屬坯熔解時，上述金屬坯周邊的熔融金屬的溫度比鍍液的液溫T低。即，在浸潰于鍍液的金屬坯周邊的溫度(例如420°C )和鍍液的液溫T (例如460°C )之間產(chǎn)生溫度差。因此，如果鍍液中Fe為飽和狀態(tài)，則在金屬坯周邊的低溫度區(qū)域，比較容易生成大量的熔渣。生成的熔渣相依賴于相圖(參照圖1)。通常，在鍍槽中，時常浸潰有鋼板，活性的鐵面會露出，因此，鍍液中Fe濃度處于飽和狀態(tài)。因而，在Fe處于飽和狀態(tài)的鍍液中，如果上述金屬坯周邊的熔融金屬的溫度隨著金屬坯的投入而急劇下降，則過飽和的Fe與鍍液中的Zn或Al就會發(fā)生反應(yīng)，生成熔渣。需要說明的是，在利用預(yù)熔槽使金屬坯事先熔解后再將其熔融金屬補(bǔ)充到鍍槽的鍍液中的情況下，在預(yù)熔槽中，F(xiàn)e處于未飽和狀態(tài)，因此基本上不生成熔渣。(2)鍍液溫度T的波動作為次于上述金屬坯熔解的熔渣生成的主要原因，可舉出鍍液的液溫T的波動。當(dāng)液溫T上升時，鍍液的Fe熔解限值就升高，因此Fe會從浸潰于鍍液的鋼板中進(jìn)一步熔解析出，而且，鍍液中的Fe迅速達(dá)到飽和濃度。當(dāng)該鍍液的液溫T下降時，在鍍液的所有位置，F(xiàn)e都成為過飽和狀態(tài)，從而迅速生成熔渣。另外，在包含該熔渣的低溫鍍液的液溫T再次上升而使Fe熔解限值升高的情況下，F(xiàn)e從鋼板中的熔出速度比熔渣的分解(消失)快，因此，上述熔渣不會分解(消失)。即，在浸潰有鋼板的鍍槽中，即使低溫鍍液(Fe過飽和狀態(tài))的液溫上升，也難以使熔渣消失。另一方面，如果將包含上述熔渣的低溫熔融金屬移送到?jīng)]有鋼板浸潰的槽、且升溫并長時間放置，則鍍液就成為Fe未飽和狀態(tài)，能夠?qū)⑷墼纸?消失)。因而，從這種觀點(diǎn)出發(fā)，對于后述的本實(shí)施方式的熔融鍍鋅鋼板制造裝置而言，在分離槽中，在鍍液中生成熔渣，然后將上述鍍液移送到?jīng)]有鋼板浸潰的調(diào)節(jié)槽，使液溫T上升，使熔渣熔解(消失)。(3)其它主要原因鍍液中的Al濃度的波動及鍍槽中的溫度偏差也成為熔渣生成的主要原因。如果鍍液中的Al濃度上升，則鍍液中的Fe熔解限值就下降，因此，容易生成作為Al和Fe形成的金屬間化合物的浮渣(Fe2Al5)。另外，當(dāng)鍍槽中的鍍液流動下降而鍍槽內(nèi)的攪拌力下降時，鍍槽底部的鍍液的溫度下降，從而會生成熔渣。然后，當(dāng)鍍液流動恢復(fù)時，堆積在鍍槽底部的熔渣就會漂浮在鍍液中。[1.3.熔渣的比重差分離]已知有利用形成鍍液的熔融金屬與熔渣之間的比重差將浮渣進(jìn)行上浮分離或?qū)⒌自M(jìn)行沉降分離的方法。一般來說,底渣的比重為例如7000 7200kg/m3，浮渣的比重為例如3900 4200kg/m3。另一方面，鋅鍍液的比重例如為6600kg/m3，但根據(jù)其溫度、Al濃
度會有些許變動。

因此，在鋅鍍液中將熔渣進(jìn)行比重差分離的情況下，由于浮渣與鋅鍍液的比重差大，比較容易上浮，因此，比較容易將上述浮渣進(jìn)行上浮分離而排出到體系外。但是，由于底渣與鋅鍍液幾乎沒有比重差，因此，為了使上述底渣沉降，需要在鍍液流動低的條件下長時間靜置。特別是，小粒徑的底渣難以沉降。另外，由于底渣堆積在槽底部，因此有可能再次卷起，并且不易排出到最終的體系外(來自槽底部的底渣的汲取操作)。因此，難以除去鍍槽中的熔渣，特別是堆積于槽底部的底渣。目前提出了各種各樣的除去方法(參照專利文獻(xiàn)I 5)，但以較高的除去效率容易地將上述熔渣分離除去的方法尚未提出。[1.4.液溫波動與熔渣成長之間的關(guān)系]圖2是示出液溫恒定的條件下各相的熔渣成長的曲線圖。圖2的橫軸為時間(天數(shù))，縱軸為熔渣粒子的平均粒徑(U m)。該圖2表示的是由GA鍍液生成的底渣(FeZn7)和由GA鍍液及GI鍍液等生成的浮渣(Fe2Al5)的成長。如圖2所示，不管是哪種相的熔洛，只要液溫T等條件恒定，則成長速度都較慢。例如，在液溫恒定的條件下，底渣(FeZn7)在200小時內(nèi)，平均粒徑僅從15 y m成長到20 y m左右，浮渣(Fe2Al5)在200小時內(nèi)，平均粒徑僅從15iim成長到35iim左右。接著，參照表I對液溫下降時的熔渣生成行為進(jìn)行觀察的結(jié)果進(jìn)行說明。表I表示的是使組成不同的三種鍍液A C以給定的冷卻速度(10°C /sec)從460°C冷卻到420°C時的熔渣成長狀態(tài)。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其具備: 鍍槽，該鍍槽具有第一保溫部，對浸潰在鍍液中的鋼板進(jìn)行鍍覆，所述第一保溫部將所述鍍液保溫在給定的液溫Tl，所述鍍液是含有熔融鋅及熔融鋁的熔融金屬； 分離槽，該分離槽具有第二保溫部，所述第二保溫部將從所述鍍槽的鍍液出口移送來的所述鍍液保溫在比所述液溫Tl低的液溫T2 ； 調(diào)節(jié)槽，該調(diào)節(jié)槽具有第三保溫部，所述第三保溫部將從所述分離槽移送來的所述鍍液保溫在比所述液溫T2高的液溫T3 ；以及 循環(huán)部，該循環(huán)部使所述鍍液按所述鍍槽、所述分離槽、所述調(diào)節(jié)槽的順序進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其還具備對所述鍍槽內(nèi)的所述鍍液中的鋁濃度Al進(jìn)行測定的鋁濃度測定部， 根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將含有比所述鍍槽的鍍液中的所述鋁濃度Al高的高濃度鋁的第一含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少一個槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將所述第一含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述分離槽，將第二含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽，所述第二含鋅金屬坯是含有比所述分離槽的鍍液中的鋁濃度A2低的低濃度鋁的含鋅金屬坯或不含招的含鋅金屬還。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其根據(jù)所述鋁濃度測定部的測定結(jié)果，將所述第一含鋅金屬坯補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽，且不向所述分離槽補(bǔ)充金屬坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其還具備使所述第一或第二含鋅金屬坯熔融的預(yù)熔槽， 將在所述預(yù)熔槽內(nèi)熔融后的所述第一或第二含鋅金屬坯的熔融金屬補(bǔ)充到所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)的所述鍍液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，所述分離槽的液溫T2由所述第二保溫部來控制，并使該液溫T2比所述鍍槽的液溫Tl低5°C以上，并且為所述熔融金屬的熔點(diǎn)以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，在將從所述調(diào)節(jié)槽移送到所述鍍槽時所述鍍液的液溫下降量以攝氏溫度來計(jì)設(shè)為ATfall時，由所述第三保溫部來控制所述液溫T3，以使所述液溫Tl、所述液溫T2及所述液溫T3以攝氏溫度來計(jì)滿足下式(I)及下式⑵，Tl + ATfall — 10 ≤ T3 ≤ Tl + ATfall + 10...(I) T2 + 5 ≤ T3…(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，所述循環(huán)部具備熔融金屬移送裝置，所述熔融金屬移送裝置設(shè)置于所述鍍槽、所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少一個槽中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，所述鍍槽的所述鍍液出口位于所述鋼板的行進(jìn)方向下游側(cè)，以使所述鍍液通過伴隨所述鋼板行進(jìn)的所述鍍液流而從所述鍍槽的上部流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中， 所述鍍槽、所述分離槽或所述調(diào)節(jié)槽中的至少兩個由堰對一個槽進(jìn)行區(qū)劃而構(gòu)成，由所述堰區(qū)劃的各槽的液溫被獨(dú)立控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，所述鍍槽內(nèi)的所述鍍液的貯存量為由所述循環(huán)部循環(huán)的每I小時的所述鍍液的循環(huán)量的5倍以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融鍍鋅鋼板制造裝置，其中，所述分離槽內(nèi)的所述鍍液的貯存量為由所述循環(huán)部循環(huán)的每I小時的所述鍍液的循環(huán)量的2倍以上。
13.一種熔融鍍鋅鋼板制造方法，該方法包括: 使鍍液按鍍槽、分離槽、調(diào)節(jié)槽的順序進(jìn)行循環(huán)，所述鍍液是含有熔融鋅及熔融鋁的熔融金屬；并且， 在所述鍍槽內(nèi)，將從所述調(diào)節(jié)槽移送來的所述鍍液以給定的液溫Tl來貯存，對浸潰于所述鍍液中的鋼板進(jìn)行鍍覆； 在所述分離槽內(nèi)，將從所述鍍槽移送到所述分離槽的所述鍍液以比所述鍍槽的液溫Tl低的液溫T2來貯存，將已析出的浮渣進(jìn)行上浮分離； 在所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)，將從所述分離槽移送來的所述鍍液以比所述分離槽的液溫T2高的液溫T3來貯存，使殘留熔渣熔解。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔融鍍鋅鋼板制造裝置，該熔融鍍鋅鋼板制造裝置具備鍍槽，將含有熔融鋅及熔融Al的鍍液以液溫T1來貯存，對浸漬于鍍液中的鋼板進(jìn)行鍍覆；分離槽，通過將從鍍槽移送來的鍍液以低于T1的液溫T2來貯存，使浮渣在上述鍍液中析出，將上述浮渣進(jìn)行上浮分離；調(diào)節(jié)槽，將從分離槽移送來的鍍液以高于T2的液溫T3來貯存，使上述鍍液中的Fe為未飽和，從而使熔渣熔化；以及循環(huán)部，使鍍液按鍍槽、分離槽、調(diào)節(jié)槽的順序進(jìn)行循環(huán)。
文檔編號C23C2/40GK103080361SQ20118004185
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者岡田伸義, 星野正則, 酒德篤 申請人:新日鐵住金株式會社