熔融镀锌钢板制造装置及熔融镀锌钢板制造方法.pdf

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。

权利要求书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，对浸渍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T1，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T1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。
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A1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A1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。
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铝的含锌金属坯。
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。
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。
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T1低5℃以上，并且为所述熔融金属的熔点以上。
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ΔTfall时，由所述第三保温部来控制所述液温T3，以使所述液温T1、所述液温T2及所述液温T3以摄氏温度来计满足下式(1)及下式(2)，
T1＋ΔTfall－10≤T3≤T1＋ΔTfall＋10…(1)
T2＋5≤T3…(2)。
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。
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。
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。
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1小时的所述镀液的循环量的5倍以下。
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1小时的所述镀液的循环量的2倍以上。
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T1来贮存，对浸渍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T1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。

说明书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。
(1)合金化熔融镀锌钢板(镀液组成：例如，0.125～0.14质量%Al‑Zn)
(2)熔融镀锌钢板(镀液组成：例如，0.15～0.25质量%Al‑Zn)
(3)镀锌铝合金钢板(镀液组成：例如，2～25质量%Al‑Zn)
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FeZn7为代表的底渣。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，在使浸渍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1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10m3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1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1中，将有害熔渣规定为100μm以上，但近来被视为问题的熔渣缺陷包含了熔渣径50μm左右的熔渣成为原因的缺陷。实际上，需要比专利文献1更有效的对策。然而，在专利文献1记载的方法中，在以50μm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1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1～3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℃、Al浓度0.1质量%)在辅助槽内升温到液温500℃、550℃，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1～3)。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：(1)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，对浸渍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T1，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T1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A1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A1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T1低5℃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ΔTfall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T1、所述液温T2及所述液温T3以摄氏温度来计满足下式(1)及下式(2)。
T1＋ΔTfall－10≤T3≤T1＋ΔTfall＋10…(1)
T2＋5≤T3…(2)
(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1小时的所述镀液的循环量的5倍以下。
(l)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1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T1来贮存，对浸渍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T1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1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1内的镀液10A的局部的滞留区域。因此，能够防止熔渣在镀槽1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(l)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。
附图说明
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1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℃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
1  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：(1)合金化熔融镀锌钢板；(2)熔融镀锌钢板；(3)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℃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%Al‑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(アルミバリア)，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%Al‑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%Al‑余量为Zn、11质量%Al‑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℃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)。另外，在液温T为450℃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℃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：(1)在液温T为450℃的情况下，Fe浓度为约0.007质量%以上；(2)在液温T为465℃的情况下，Fe浓度为约0.014质量%以上；(3)在液温T为480℃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℃上升到465℃，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℃下降到450℃，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(1)～(3)的主要原因。以下，对各主要原因进行说明。
(1)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渍于高温的镀液中，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℃，比镀液的液温(例如460℃)低。
在浸渍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，在浸渍于镀液的金属坯周边的温度(例如420℃)和镀液的液温T(例如460℃)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，时常浸渍有钢板，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会从浸渍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，在浸渍有钢板的镀槽中，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渍的槽、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渍的调节槽，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1～5)，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(μm)。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，不管是哪种相的熔渣，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15μm成长到20μm左右，浮渣(Fe2Al5)在200小时内，平均粒径仅从15μm成长到35μm左右。
接着，参照表1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1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℃/sec)从460℃冷却到420℃时的熔渣成长状态。
[表1]

如表1所示，在以冷却速度10℃/sec使液温T从460℃下降到420℃，使镀液中的Fe从未饱和状态过渡到过饱和状态的情况下，熔渣的生成和成长的速度非常快。例如，在0.13质量%Al的镀液A(GA镀液)中，仅在4秒钟内就生成粒径约50μm的底渣(FeZn7)。另外，在0.14质量%Al的镀液B(GA镀液)中，混合存在有粒径约40μm的底渣(FeZn7)和粒径约10μm的浮渣(Fe2Al5)。另外，在0.18质量%Al的镀液C(GI镀液)中，生成粒径约5μm、10μm、25μm的三种浮渣(Fe2Al5)。
如上所述，在液温T恒定的条件下(参照图2)，底渣及浮渣的成长速度都慢。因此可知，如果能够将镀槽中镀液的液温T极力地保持恒定，则能够抑制镀槽中熔渣的成长。另一方面，在使液温T下降的情况下，镀液中的Fe从未饱和状态过渡到过饱和状态，因而熔渣的成长速度非常快(参照表1)。因此，通过将镀槽的镀液移送到分离槽且使液温T下降，在分离槽的镀液中强制地使浮渣析出，从而能够高效地将该浮渣进行上浮分离。
[1.5.镀覆速度与熔渣之间的关系]
图3A和3B都是对GA镀液中熔渣的浮游状态进行说明的示意图。图3A表示的是镀覆速度为150m/min以下的通常操作时的状态；图3B表示的是镀覆速度为高速操作时(例如200m/min以上)的状态。
在通常的GA镀液中，生成底渣，其中，从粒径大的底渣开始依次沉降、堆积在镀槽底部。在镀覆速度(钢板的通板速度)慢、例如低于100m/min的情况下，堆积于槽底部的底渣几乎不会因镀液流动而被卷起。但是，当镀覆速度达到100m/min以上时，如图3A所示，在底渣中，不仅小粒径熔渣，而且粒径较大的中粒径熔渣也在伴随着钢板行进的随流的作用下从槽底部被卷起，在镀槽的镀液中浮游。因此，当镀槽中熔渣的生成量及堆积量大时，就会阻碍镀覆钢板的生产性。这样一来，在镀覆速度为150m/min以下时，主要是小中粒径熔渣在镀液中浮游。
此外，在将以往的为了确保生产性而抑制的镀覆速度(例如150m/min以下)设为例如200m/min或其以上的情况下，如图3B所示，不管粒径如何，全部底渣都浮游。即，在伴随着高速通板的急剧的镀液流动的作用下，底渣不能堆积于槽底部，就连大粒径的熔渣也在镀液中浮游。因此，只要不能实现镀液中熔渣基本上完全无害化(无熔渣)，就难以实现镀覆速度的高速化。
[1.6.熔渣缺陷]
熔渣缺陷是镀液中生成的熔渣引起的镀覆钢板的缺陷，包括例如由熔渣附着引起的镀覆钢板的外观的劣化、镀液中的辊上的熔渣引起的压痕缺陷等。产生熔渣缺陷的熔渣的粒径可以说是100μm～300μm，但以前也观察到粒径50μm左右的非常小的熔渣引起的熔渣缺陷。因此，为了防止这种微小的熔渣缺陷的产生，也希望镀液中无熔渣。
[2.熔融镀锌钢板制造装置的构成]
接着，参照图4～9对本发明的一个实施方式的熔融镀锌钢板制造装置的构成进行说明。图4是本实施方式的熔融镀锌钢板制造装置的示意图，图5～8分别是表示该实施方式的第一～第四变形例的示意图。图9是表示本实施方式的贮存于镀槽1的镀液10A的液温为460℃时各槽的容许液温范围的示意图。下面，将贮存于镀槽1的镀液的液温称为T1，将铝浓度称为A1。同样，将贮存于分离槽2的镀液的液温称为T2，将铝浓度称为A2；将贮存于调节槽3的镀液的液温称为T3，将铝浓度称为A3。
如图4～8所示，本实施方式的熔融镀锌钢板制造装置(以下，称为熔融镀覆装置)具备：用于对钢板11进行镀覆的镀槽1、用于将熔渣分离的分离槽2、用于对镀液10中的Al浓度进行调节的调节槽3。另外，上述熔融镀覆装置具备循环部，所述循环部使用于对钢板11进行镀覆的熔融金属(镀液10)按镀槽1→分离槽2→调节槽3→镀槽1的顺序循环。镀液10是至少含有熔融锌及熔融铝的熔融金属，例如为上述GI镀液。下面，对本实施方式的熔融镀覆装置的各构成要素进行说明。
[2.1.镀液的循环部的构成]
首先，对循环部进行说明。循环部具备镀槽1、随带在分离槽2或调节槽3中的一个以上而设置的熔融金属移送装置5、将这三个槽之间相互连接的熔融金属的流道(例如，连通管6、7、移送管8、溢流管9)。上述熔融金属移送装置5只要可移送熔融金属(镀液10)即可，可由任意装置构成，例如，既可以是机械式的泵，也可以是电磁感应式的泵。
另外，熔融金属移送装置5既可以附带在镀槽1、分离槽2及调节槽3这些所有的槽上而设置，也可以附带在这三个槽中任意两个槽或一个槽而设置。但是，从简化装置构成的观点出发，优选通过将上述移送装置5仅设置于一个部位，且其余的槽由连通管6、7及移送管8、溢流管9等而连接，由此使熔融金属在上述三个槽间流通。在图4～8的例子中，作为熔融金属移送装置5，送出上述熔融金属的机械式泵被设置于镀槽1和调节槽3之间的流道、即移送管8。如后所述，从调节槽3移送到镀槽的镀液是基本上除去了熔渣的洁净的镀液。这样一来，通过仅在洁净的镀液中使用熔融金属移送装置5，能够使熔融金属移送装置5的熔渣堵塞等故障最小限度化。
这样，在本实施方式中，为了使镀液10在镀槽1、分离槽2及调节槽3间循环，使用连通管6、7及移送管8、溢流管9等配管，使镀槽1、分离槽2及调节槽3间相互连通。这样一来，在为了进行镀液循环而使用配管的情况下，希望抑制镀液流动引起的配管内壁的腐蚀及防止配管内的镀液的温度下降及凝固等。因此，优选采用在配管内实施了陶瓷的双层管及进一步将配管的外壁保温或加热。特别优选在镀液循环开始前，将配管预热，以防止配管内的液体凝固。
[2.2.槽的整体结构]
接着，对镀槽1、分离槽2及调节槽3的整体结构例进行详细说明。如图4、图5(第一变形例)及图8(第四变形例)所示，镀槽1、分离槽2、调节槽3可以采用分别独立的槽结构。例如，在图4所示的构成中，镀槽1、分离槽2、调节槽3并列设置在水平方向上，镀槽1和分离槽2的上部通过连通管6而连通，分离槽2和调节槽3的下部通过连通管7而连通，调节槽3和镀槽1通过熔融金属移送装置5所设置的移送管8而连通。这样，通过使各槽镀液的液面的高度相同，并使用连通管等配管使镀液循环，且仅在最下游使用熔融金属移送装置5，从而能够简化熔融镀装置的整体结构。另外，在图5所示的第一变形例的构成中，在镀槽1的侧壁的上部侧设有溢流管9，从镀槽1溢流的镀液10A穿过溢流管9，流到分离槽2。
另外，镀槽1、分离槽2、调节槽3只要功能上独立即可。例如，可以采用如图7所示的第三变形例那样的构成，即，通过用两个堰21、22将较大型的单一的槽内区划为三个区域，来构成镀槽1、分离槽2、调节槽3，在表观上，将三个槽一体化。或者，也可以采用如图6所示的第二变形例那样的槽构成，即，通过用一个堰23将单一的槽内区划为两个区域，来构成分离槽2和调节槽3，将上述分离槽2和调节槽3一体化，仅使镀槽1独立。这样，通过一体地构成镀槽1、分离槽2、调节槽3中三个或两个槽，能够简化装置结构。
但是，为了实现后述的特征性的熔渣除去方法，在上述图4～8中的任一种槽构成的情况下，都需要在各槽中分别独立地控制液温和镀液中Al浓度。具体而言，在镀槽1中，控制液温T1和镀液中Al浓度A1，在分离槽2中，控制液温T2和镀液中Al浓度A2，在调节槽3中，控制液温T3和镀液中Al浓度A3。因此，在镀槽1、分离槽2、调节槽3各槽内，都设有用于对所要贮存的镀液的液温T1、T2、T3进行控制的未图示的保温部1、保温部2、保温部3。上述保温部具备加热装置和液温控制装置。上述加热装置对各槽的镀液进行加热，上述液温控制装置控制上述加热装置的动作。这样一来，通过保温部1、保温部2、保温部3来进行控制，以使镀槽1、分离槽2、调节槽3的液温分别保持在预先设定的温度T1、T2、T3。另外，由于独立地控制各槽的镀液中Al浓度，因此也可以通过人工来定期地采集各槽的铝浓度测定用样品，但优选各槽分别具备铝浓度测定部。上述铝浓度测定部由铝浓度测定用样品的采集装置及熔融金属或合金用铝浓度传感器等构成。只要利用化学分析仪器定期地测定由样品采集装置采集到的样品的铝浓度，或者利用铝浓度传感器连续地测定镀液的铝浓度即可。基于该铝测定结果，进行镀液循环量的调节及第一及第二含锌金属坯的投入，从而独立地控制各槽的镀液中Al浓度。
另外，在上述图4～8中的任一个例子中，镀液10A都从配置于镀槽1的上部且配置于钢板11的行进方向下游侧的由连通管6及溢流管9、堰21形成的镀液出口流出，并流入到分离槽2。这具有如下效果：利用伴随钢板11行进的镀液10A流，不会在镀槽1内产生镀液10A的滞留，从而能够使全部镀液10A循环。另外，在上述图4～8中的任一个例子中，都配置有连通管7及堰22、23，以使从分离槽2的底部流出的镀液10B流入到调节槽3。如后所述，由于在分离槽2中对浮渣进行上浮分离，因此分离槽2的镀液10B的底部更上部会高密度地含有浮渣。因此，通过将分离槽2的底部的镀液10B移送到调节槽3，能够将浮渣的含有率低的底部的镀液10B移送到调节槽3，从而提高熔渣除去效率。
[2.3.各槽的构成]
接着，对镀槽1、分离槽2、调节槽3的各槽的构成进行说明。
(1)镀槽
首先，对镀槽1进行说明。如图4～8所示，镀槽1具有如下功能：(a)以给定的液温T1贮存含有上述熔融金属的镀液10A；(b)对浸渍于上述镀液10A中的钢板11进行镀覆。上述镀槽1实际上是使钢板11浸渍于镀液10A，然后对上述钢板11镀覆熔融金属的槽。上述镀槽1的镀液10A的组成、液温T1根据制造对象的镀覆钢板的种类而保持在适当范围。例如，在镀液10为GI镀液的情况下，如图9所示，镀槽1的液温T1通过保温部1被保持在460℃左右。
在镀槽1的镀液10A中配置有沉没辊12及支承辊(未图示)等镀液中的辊，在上述镀槽1的上方配置有气体擦拭喷嘴13。作为镀覆对象的带状钢板11沿斜下方进入镀槽1的镀液10A中，由沉没辊12变换行进方向，从镀液10A中沿铅直上方拉起，利用气体擦拭喷嘴13擦拭钢板11表面多余的熔融金属。
另外，镀槽1中镀液10A的贮存量(镀槽1的容量)Q1[t]优选为由上述循环部循环的每1小时的镀液10的循环量q[t/h]的5倍以下。在上述镀液10A的贮存量Q1大于上述循环量q的5倍的情况下，镀槽1中镀液10A的滞留时间延长，因此，在镀液10A中，熔渣生成及成长的可能性增高。因此，通过使上述镀液10A的贮存量Q1为上述循环量q的5倍以下，能够将镀槽1中镀液10A的滞留时间缩短到给定时间以下。在该条件下，即使Fe从钢板11熔解到镀槽1的镀液10A中，也不会在上述镀液10A中生成熔渣，或者，即使生成了熔渣，包含上述熔渣的镀液10A也会在成长为有害的粒径之前流到分离槽2中。但是，根据镀槽1的形状，会在槽内产生镀液10A的滞留，在该滞留部，熔渣有可能有害化，因此，镀槽1的容量Q1优选尽可能小。
另外，在熔融镀覆操作中，镀槽1内的镀液10A的一部分时常从由连通管6及溢流管9、堰21形成的镀液出口流到分离槽2中。而且，镀液10C的一部分从后述的调节槽3穿过移送管8等而流入镀槽1内。优选将该镀液10C流入到镀槽1内的场所配置在钢板11的行进方向上游侧，而且，优选将镀液10A流出到分离槽2的镀液出口的场所配置在镀槽1的上部且配置在钢板11的行进方向下游侧。由此，不易形成镀槽1内的镀液10A的局部的滞留区域。因此，能够防止熔渣在镀槽1内的局部的滞留区域成长到有害粒径。在此，钢板11的行进方向上游侧是以镀槽1内的钢板11的浸入部位和拉起部位分开的方式在纵向上将镀槽1一分为二时的包含钢板11的浸入部位的一侧。钢板11的行进方向下游侧是同样地将镀槽1一分为二时的包含钢板11的拉起部位的一侧。
(2)分离槽
接着，对分离槽2进行说明。如图4～8所示，分离槽2具有如下功能：(a)将从上述镀槽1移送来的镀液10B以比镀槽1的镀液10A的液温T1低的液温T2进行贮存；(b)使上述镀液10B中的Fe为过饱和，使浮渣析出，通过上浮分离，除去该析出的浮渣。由于GI镀液的Al浓度本来就比GA镀液高，因此，仅通过使分离槽2的液温T2比镀槽1的液温T1低，就可使分离槽2的镀液10B的状态(液温及组成)成为浮渣生成区域。
例如，在镀液10为GI镀液的情况下，如图9所示，分离槽2的液温T2通过保温部2被保持在比镀槽1的液温T1低5℃以上的温度、且为构成镀液10的熔融金属的熔点M(例如，GI镀液的熔点420℃)以上的温度(例如，420℃≤T2≤T1－5℃)。这样一来，通过将镀液10从镀槽1移送到分离槽2来使其液温T2下降，不会在分离槽2内的镀液10B中析出底渣，仅能够强制地析出浮渣。因此，通过利用比重差的上浮分离，能够适当地除去上述浮渣。
下面更详细地对该原理进行说明。在从镀槽1流入到分离槽2的镀液10A中，含有从钢板11熔解的Fe。上述镀液的Fe熔解限值随着液温T的下降(T1→T2)而降低。因此，在分离槽2的镀液10B中，Fe成为过饱和状态，相当于成为上述过饱和以后的Fe量的熔渣析出。在镀液10为GI镀液的情况下，通过液温T的下降而在分离槽2内析出的熔渣基本上成为浮渣。如图1所示，由于GI镀液的Al浓度为0.15～0.25质量%，比GA镀液高，因此仅通过使分离槽2的液温T2比镀槽1的液温T1低，就可使分离槽2的镀液10B的状态(液温及组成)成为浮渣生成区域。因此，由这种GI镀液生成的熔渣仅为浮渣，基本上不生成底渣。因此，分离槽2的镀液10B(GI镀液)的Al浓度A2比浮渣的生成范围(0.14质量%)高，因此，在分离槽2内析出的熔渣成为浮渣。
这样，通过在分离槽2的镀液10B中仅使浮渣析出，来减小上述镀液10B中析出的熔渣的比重，使其比熔融金属(镀液10)的比重小。因而，在分离槽2内，能够适当地将浮渣进行上浮分离，并容易地除去。
另外，使分离槽2的液温T2比镀槽1的液温T1低是为了使镀液中的Fe成为过饱和状态；使分离槽2的液温T2为熔融金属的熔点M以上是为了避免镀液10B的凝固。
如上所述，在分离槽2中，通过镀液10的液温T的下降，在镀液10B中强制地生成大量的浮渣。利用与镀液10B的比重差，上述浮渣在镀液10B中上浮而被液面捕捉，但该浮渣的上浮分离需要某种程度的时间。因此，分离槽2的镀液10B的贮存量(分离槽2的容量)Q2[t]优选为由上述循环部循环的每1小时的镀液10的循环量q[t/h]的2倍以上。由此，镀液10从镀槽1流入到分离槽2后、直到流出到调节槽3中，都能够得到平均2小时以上的上浮分离时间，因此，在分离槽2内，能够充分地除去浮渣。另一方面，当分离槽2的镀液10B的贮存量Q2低于上述每1小时的镀液10的循环量q的2倍时，就不能充分地得到浮渣的上浮分离时间，因此，导致浮渣的除去效率下降。
另外，在熔融镀覆操作中，镀液10A的一部分时常从上述镀槽1穿过连通管6、溢流管9等而流入到分离槽2内，并且上述分离槽2内的镀液10B的一部分时常穿过连通管7等而流出到调节槽3中。
(3)调节槽
接着，对调节槽3进行说明。如图4～8所示，调节槽3具有如下功能：(a)将从上述分离槽2移送来的镀液10C以比镀槽1的液温T1及分离槽2的液温T2高的液温T3进行贮存；(b)使上述镀液10C中的Fe为未饱和，使镀液10C中所含的熔渣熔解；以及(c)为了将镀槽1的液温T1及Al浓度A1保持为恒定，对移送到镀槽1的镀液10C的液温T3及Al浓度A3进行调节。
上述调节槽3是投入及熔解金属坯(相当于第一或第二含锌金属坯)以用于补充在镀槽1中消耗的熔融金属的槽。上述调节槽3还具有将在上述分离槽2内下降后的液温T复原的作用。另外，在向分离槽2补充Al浓度高的含锌金属坯(第一含锌金属坯)而在分离槽2内使镀液中Al浓度A2高浓度化的情况(参照后述的图10)下，调节槽3还具有如下作用：接受Al浓度低的含锌金属坯(第二含锌金属坯)的补充，使镀液中Al浓度下降而适当化。
在调节槽3中，为了使镀液10的镀液中Al浓度下降，可以向调节槽3的镀液10C中投入作为上述第二含锌金属坯的含锌金属坯并使其熔解，所述含锌金属坯是含有比分离槽2的镀液10B中的Al浓度A2低的浓度的Al的含锌金属坯或不含Al的含锌金属坯。通过补充该Al浓度低的金属坯，能够将从调节槽3移送到镀槽1的镀液10C的Al浓度A3适当化(A2＞A3＞A1)，因此，能够将镀槽1的镀液10A的Al浓度A1保持在所期望的适合GI镀液的组成的恒定的适当浓度。例如，在GI镀液中，能够将镀槽1的镀液10A的Al浓度A1保持在0.15～0.25质量%范围内的恒定浓度。
另一方面，在不向分离槽2补充任何含锌金属坯的情况(参照后述的图11)下，只要通过将含有比镀槽1的镀液10A中的Al浓度A1高的浓度的Al的含锌金属坯(第一含锌金属坯)投入到调节槽3中来补充在镀槽1中消耗的熔融金属(Al及Zn)即可。在这种情况下，调节槽3具有如下作用：接受上述Al浓度高的含锌金属坯(第一含锌金属坯)的补充，使镀液中Al浓度上升而适当化，并且向系统内补充Zn。
另外，调节槽3的液温T3需要通过保温部3而成为即使上述镀液10C流入到镀槽1中也不成为问题那样的温度范围。因此，如图9所示，调节槽3的液温T3优选为与镀槽1的液温T1加上液温下降量ΔTfall所得的温度±10℃以内的温度差(T1＋ΔTfall－10℃≤T3≤T1＋ΔTfall＋10℃)。其中，上述液温下降量ΔTfall是在将镀液10C从调节槽3移送到镀槽1时自然产生的上述镀液10C的液温下降值。当调节槽3的液温T3脱离上述温度范围时，镀槽1内的液温分布变大，导致助长镀槽1内的熔渣生成和成长。需要说明的是，镀槽1的入口的镀液10C的液温T4相对于镀槽1的液温T1为±10℃的范围内(T1－10℃≤T4≤T1＋10℃)。
此外，为了使在分离槽2内未完全除去的小粒径的残留熔渣熔解在镀液10C中，优选调节槽3的液温T3比分离槽2的液温T2高5℃以上(T3≥T2＋5℃)。各槽的液温T1、T2、T3由感应加热装置等来控制，但从控制精度的极限考虑，通常±3℃左右的液温波动不可避免。当考虑这种液温控制实态、即液温波动的最大值(目标液温＋3℃)及最小值(目标液温－3℃)时，优选调节槽3的液温T3(目标值)比分离槽2的液温T2(目标值)至少高5℃以上。由此，能够使调节槽3的镀液10C中的Fe成为未饱和状态。即，能够在调节槽3内将从分离槽2移送来的镀液10B中所含的小粒径的残留熔渣切实地熔解除去。在液温T3和T2的温度差低于5℃的情况下，Fe未饱和度不充分，不能将从分离槽2流入到调节槽3的残留熔渣充分熔解。
另外，调节槽3中镀液10C的贮存量(调节槽3的容量)Q3[t]只要能够实现上述金属坯的熔解、液温T3的保持及向镀槽1输送液体，则可以为任意的量，不作特别规定。
可是，在向调节槽3投入Al浓度低的金属坯(上述第一或第二含锌金属坯)时，在调节槽3的浸渍于镀液10C的金属坯周边，会产生局部的液温下降，最低下降到金属坯的熔点，因此生成熔渣。在调节槽3的镀液10中，Fe是未饱和状态，因此，上述生成的熔渣会在较早期熔解，因此通常是无害的。但是，也考虑如下情况，即，上述生成的熔渣不会因调节槽3的Fe未饱和度及金属坯的熔解时间而完全熔解在镀液10C中，导致流出到镀槽1内。
因此，在这种情况下，可以如图8所示的第四变形例那样，除设有调节槽3以外，还设有预熔槽4，将在该预熔槽4内通过使金属坯熔解而得到的熔融金属投入到调节槽3中。由此，能够将在预熔槽4内预热到液温T3左右的熔融金属补充到调节槽3中，以防止调节槽3的镀液10C局部地温度下降。即，能够避免随着调节槽3的上述金属坯投入而带来的熔渣生成的问题。
另外，在熔融镀覆操作中，镀液10B的一部分时常从上述分离槽2穿过连通管7等而流入调节槽3内，并且该调节槽3内的镀液10C的一部分时常穿过移送管8等而流出到上述镀槽1中。
[3.熔融镀锌钢板的制造方法]
接着，参照图10对利用上述的熔融镀覆装置来对钢板11进行镀覆的方法(即，熔融镀锌钢板的制造方法)进行说明。图10是表示本实施方式的各槽中镀液10(GI镀液)的状态过渡的三元相图。
在本实施方式的熔融镀锌钢板的制造方法中，利用上述熔融金属移送装置5及具有流道等的循环部，使镀液10(GI镀液)按镀槽1(例如，液温：460℃；Al浓度：约0.200质量%)、分离槽2(例如，液温：440℃；Al浓度：约0.217质量%)、调节槽3(例如，液温：465℃；Al浓度：约0.205质量%)的顺序来循环。然后，在镀槽1、分离槽2、调节槽3各槽内，同时并行地进行以下工序。
(1)镀槽1中的镀覆工序
首先，在镀槽1中，边将贮存于镀槽1内的镀液10A保持在给定的液温T1，边对浸渍于该镀液10A中的钢板11进行镀覆。在该镀覆工序中，从调节槽3移送来的镀液10C流入到镀槽1中，同时镀液10A的一部分从镀槽1流出到分离槽2中。在上述镀槽1中，在镀液10A中时常浸渍有钢板11，Fe从上述钢板11熔解，对镀液10A进行充分的Fe供给，因此，Fe浓度接近大致饱和浓度。但是，如上所述，镀液10A滞留于镀槽1的时间短(例如，平均为5小时以下)。因此，即使产生如液温波动那样的些许操作变动，在上述镀液10A的Fe浓度达到饱和点之前都不生成熔渣，即使生成了熔渣，该熔渣也仅为小粒径熔渣，不会成长到大粒径的有害熔渣。并且，镀槽1比现有的镀槽小型，要循环的镀液10滞留于镀槽1的时间缩短。因此，能够更切实地避免熔渣在镀槽1内成长到有害粒径。
(2)在分离槽2中的熔渣分离工序
接下来，将从上述镀槽1流出的循环镀液导入到分离槽2。在分离槽2中，将贮存在上述分离槽2内的镀液10B保持在比镀槽1的液温T1低5℃以上的液温T2，同时上述镀液10B中的Al浓度A2保持在比镀槽1的镀液中的Al浓度A1高的浓度。在上述分离槽2中，使上述镀液10B中成为过饱和状态的Fe以浮渣的形式析出。
例如，如图10所示，当上述镀槽1的镀液10A移送到分离槽2时，液温T从T1(460℃)急剧地下降到T2(440℃)，并且Al浓度从A1(约0.200质量%)上升到A2(约0.217质量%)。其结果，在分离槽2的镀液10B中，Fe成为过饱和状态，因此，分离槽2的镀液10B中的过剩的Fe以浮渣(Fe2Al5)的形式结晶析出。如表1所说明的那样，在液温下降时，容易生成熔渣。在图10的GI镀液的例子中也如此，从镀槽1移送到分离槽2的镀液10通过液温T的下降而使Fe变成过饱和状态，会在分离槽2内大量生成与其过饱和度相应的浮渣。此时，镀液10B的Al浓度A2为例如0.14质量%以上，这是在液温T2的条件下镀液10B的状态成为浮渣生成区域那样的高浓度，因此仅生成浮渣，基本上不生成底渣。这样一来，由于与镀液10B(锌液)的比重差，在分离槽2的镀液10B中结晶析出的浮渣在分离槽2的镀液10B内上浮而被分离、除去。需要说明的是，分离槽2出口的镀液10B的Fe浓度含有未在分离槽2完全分离的小粒径的残留熔渣，因此成为稍高于Fe浓度饱和点的浓度。
上述分离槽2的容量Q2相对于液体循环量q而言充分大，分离槽2中镀液的滞留时间为2小时以上，因此，上述浮渣的大部分被上浮分离，除去到体系之外。另外，为了将该分离槽2的镀液中Al浓度A2保持在例如0.14质量%以上，仅将少量的含有比镀槽1的镀液中Al浓度A1高的浓度的Al的Al浓度高的金属坯(第一含锌金属坯)投入、熔解于分离槽2。
(3)调节槽3中的熔渣熔解工序、和液温及Al浓度的调节工序
另外，从上述分离槽2流出的循环镀液被导入到调节槽3。在调节槽3中，将该调节槽3的液温T3保持在比分离槽2的液温T2高5℃以上，同时将该调节槽3的Al浓度A3保持在比镀槽1的Al浓度A1高且比分离槽2的Al浓度A2低的浓度。在上述调节槽3中，通过使镀液10C中的Fe为未饱和状态，来使上述镀液10C中所含的熔渣熔解。由此，能够在Fe未饱和状态的镀液10C中将不能在分离槽2内除去的小粒径的浮渣(残留熔渣)熔解并除去。
例如，如图10所示，在上述分离槽2中分离了浮渣后的镀液10B被移送到调节槽3时，液温T从T2(440℃)急剧地上升到T3(465℃)，Al浓度从A2(约0.217质量%)减小到A3(约0.205质量%)。其结果，在调节槽3的镀液10C中，Fe成为非常未饱和的状态，因此，镀液中残留的小粒径的浮渣(Fe2Al5)较快地分解为Fe和Al(熔解)而消失。这样，在残留熔渣已熔解的情况下，调节槽3的镀液10C也依然是Fe未饱和状态。
另外，向调节槽3的镀液10C中投入用于补充在镀槽1中消耗的熔融金属的Al浓度低的金属坯(第二含锌金属坯)，并使其熔解。在伴随着金属坯的熔解、生成的熔渣不成为问题的情况下，如图8所示，可以与调节槽3同时设置预熔槽4，且将在预熔槽4内成为熔融状态的金属坯补充到调节槽3中。另外，通过在上述分离槽2内投入了Al浓度高的金属坯(第一含锌金属坯)，循环镀液的Al浓度会高浓度化到必要以上。因此，投入到调节槽3中的补充用第二含锌金属坯为比分离槽2的镀液10B中的Al浓度A3低的Al浓度的含锌金属坯或不含Al的含锌金属坯。通过补充上述Al浓度低的第二含锌金属坯，调节槽3的镀液中Al浓度A3被调节为比分离槽2的镀液中Al浓度A2低、且适合将镀槽1的Al浓度A1保持为恒定的浓度。
然后，几乎不含熔渣且Fe也是未饱和状态的调节槽3的镀液10C被导入到镀槽1中，在上述(1)镀覆工序中使用。在从调节槽3向镀槽1移送镀液10C的期间，液温T自然地仅下降上述给定的液温下降量ΔTfall。从调节槽3移送到镀槽1的镀液10C几乎不含熔渣，Fe也是未饱和状态。但是，Fe从浸渍于镀槽1的钢板11熔解析出到镀液10A中，因此，镀液中的Fe浓度逐渐接近作为在液温T1(460℃)下的饱和点的0.012质量%左右。另外，在镀槽1中，钢板11和镀液10A发生反应而消耗Al。因此，即使具有较高Al浓度A3(约0.205质量%)的镀液10C从调节槽3移送到镀槽1，镀槽1的Al浓度A1也几乎不上升，被调节到基本恒定的值(约0.200质量%)。
另外，如上所述，镀槽1为小型，上述镀槽1中镀液10A的滞留时间为短时间。因此，即使在镀槽1内具有液温变动等些许操作变动，但在镀液10A中的Fe浓度达到饱和点(例如，0.012质量%)之前，都不会在镀槽1中生成浮渣。另外，假使镀槽1的镀液中的Fe浓度达到饱和点，并生成了小粒径熔渣，熔渣也不易在液温恒定的条件下成长(参照图2)，在镀槽1的较短的滞留时间(例如数小时)内，上述生成的熔渣不会成长到有害粒径(例如50μm以上)。在上述镀槽1中生成的小粒径熔渣在成长到有害粒径之前，被移送到分离槽2，并通过上浮分离而除去。
另外，上述镀槽1的镀液10A的Fe浓度根据例如镀槽1的容量Q1、镀液的循环量q、Fe的易熔程度等而变化。因此，镀液10A中的Fe有时也会成为未饱和状态(Fe浓度低于0.012质量%的情况)，但在这种情况下，由于是Fe未饱和，因此不易生成熔渣。与此相反，镀液10A中的Fe有时也会成为稍微过饱和的状态(Fe浓度稍大于0.012质量%的情况)，但即使在这种情况下，在镀液10A内短时间生成的熔渣也是小粒径，因此没有熔渣缺陷等问题。
如以上所说明的那样，通过使镀液10按镀槽1、分离槽2、调节槽3的顺序进行循环，在熔融镀锌钢板的制造时，能够除去在镀液中不可避免地产生的熔渣，从而可以基本上完全无害化。因此，镀槽1的镀液10A能够时常保持无熔渣的状态。因而，能够解决熔渣附着引起的钢板表面的外观劣化及熔渣引起的压痕缺陷、由熔渣向镀液中的辊表面析出而引起的辊打滑等问题。在利用本实施方式的制造装置进行熔渣除去的情况下，不需要使镀覆钢板的通板停止。在镀覆钢板的通板过程中，使镀液10按镀槽1、分离槽2、调节槽3的顺序来循环。即，熔渣不是通过批处理而是通过连续处理被除去。因而，镀槽1的镀液10A时常保持在无熔渣即洁净的状态。
接着，参照图10的相图对于向在各槽间循环的镀液10中投入金属坯来调节上述镀液10中的Al浓度的方法进行说明。
熔融镀锌钢板(GI)的镀层中的Al浓度为例如平均0.3质量%，比镀槽1的镀液10A中的Al浓度A1(0.200质量%)高。即，镀液10A中的Al被浓缩而镀覆于钢板11的镀层上。因此，如果补充到镀液10中的金属坯的Al浓度为0.200质量%，则镀液10A的Al浓度就逐渐下降。因此，在现有的定点性(スポット的)的金属坯投入时，将Al浓度为0.3～0.6质量%的金属坯直接投入到镀槽中来保持Al浓度。
在本实施方式的熔融镀覆装置中，采用的是从调节槽3将镀液10连续地移送到镀槽1的构成。为了将镀槽1的Al浓度A1保持在例如0.200质量%，需要将Al浓度高于0.200质量%的高浓度(例如0.205质量%)的镀液10从调节槽3持续供给到镀槽1。因此，为了将调节槽3的Al浓度A3保持在目标的0.205质量%左右，向分离槽2中积极地补充Al，将分离槽2的Al浓度A2保持在比A3高的高浓度(例如0.217质量%)。另外，在分离槽2中，为了使尽可能多的浮渣析出及上浮分离，优选使分离槽2的镀液中Al浓度A2为高浓度。因此，将含有高浓度的Al的金属坯(例如，10质量%Al‑90质量%Zn)作为第一含锌金属坯投入到分离槽2中，从而提高分离槽2的镀液10B的Al浓度A2。在此，投入到分离槽2中的Al量相当于在分离槽2中形成浮渣而消耗的Al量和在镀槽1消耗于钢板11的镀层的Al量的总和。
另一方面，在调节槽3中，补充作为第二含锌金属坯的Al含有率低且Zn含有率高的金属坯(例如，0.1质量%Al‑Zn的含锌金属坯或不含Al的含锌金属坯)。由此，从分离槽2移送到调节槽3中的镀液10B的Al浓度下降，调节槽3的镀液10C中的Al浓度A3被调节为分离槽2的Al浓度A2和镀槽1的Al浓度A1的中间的Al浓度(例如0.205质量%)左右。而且，通过从调节槽3向镀槽1中移送镀液10C，能够将镀槽1的镀液中Al浓度A1保持在用于制造GI的适当浓度(例如0.200质量%)。
这样，在本实施方式的熔融镀覆装置中，向分离槽2和调节槽3投入金属坯，进行镀液的补充及镀液的成分例如Al浓度的调节。因此，不对镀槽1直接投入金属坯就可以解决问题，因此能够防止随着金属坯周边的液温变化而产生熔渣。
接着，参照图11对本实施方式的熔融镀锌钢板的制造方法的变更例进行说明。图11是表示本实施方式的变更例的各槽中镀液10(GI镀液)的状态过渡的三元相图。
如图11所示，在本实施方式的变更例的熔融镀锌钢板的制造方法中，利用上述循环部使镀液10(GI镀液)按镀槽1(例如，液温：460℃；Al浓度：约0.200质量%)、分离槽2(例如，液温：440℃；Al浓度：约0.199质量%)、调节槽3(例如，液温：465℃；Al浓度：约0.205质量%)的顺序循环。在这种情况下，镀槽1、分离槽2、调节槽3各自的液温T1、T2、T3具有T3＞T1＞T2的关系，与上述图10的例子同样。与此相对，镀槽1、分离槽2、调节槽3各槽的镀液中Al浓度A1、A2、A3具有A3＞A1≥A2的关系，与上述图10的例子(A2＞A3＞A1)不同。而且，不对分离槽2补充任何金属坯，仅对调节槽3补充Al浓度高的金属坯(第一含锌金属坯)，使调节槽3的镀液中Al浓度A3高浓度化。下面，对其理由进行说明。
在上述图10的例子中，通过向分离槽2补充Al浓度高的含锌金属坯，使分离槽2的Al浓度A2比镀槽1的Al浓度A1大幅度增加(A2＞A1)。的确，在制造GA的情况下，为了在分离槽2内仅析出浮渣，需要使分离槽2的Al浓度A2比镀槽1的Al浓度A1高的高浓度化(例如为0.14质量%以上)。由此，能够使分离槽2的镀液10B的熔渣生成区域从底渣和浮渣的混合存在区域过渡到浮渣生成区域，从而能够防止分离槽2中的底渣生成(参照图1)。
与此相对，在制造GI的情况下，即使不如上述GA的情况那样将分离槽2的Al浓度A2高浓度化，镀槽1的Al浓度A1也是充分高的浓度(0.14质量%以上)，GI镀液的熔渣生成区域当初就属于浮渣生成区域(参照图1)。因此，仅使分离槽2的液温T2比镀槽1的液温T1低，就能够将由分离槽2析出的熔渣全部制成浮渣。
因此，在图11所示的变更例中，不对分离槽2投入任何金属坯，而是通过使分离槽2的液温T2(440℃)比T1(460℃)低，来实现分离槽2中浮渣的析出。在这种情况下，分离槽2的Al浓度A2与镀槽1的Al浓度A1为同程度(A2＝A1)，或者比A1低相当于浮渣化所消耗的Al的程度(A2＜A1)。
利用上述分离槽2将浮渣进行上浮分离后，将分离槽2的镀液10B移送到调节槽3，使液温T从T2(440℃)上升到T3(465℃)。由此，在调节槽3中，镀液10C中的Fe成为未饱和状态，因此，从分离槽2移送来的镀液10B中所残留的小粒径熔渣在调节槽3的镀液10C中熔解而消失。
另外，为了补充在镀槽1中被消耗的熔融金属，对调节槽3投入第一含锌金属坯。该第一含锌金属坯是含有比镀槽1的Al浓度A1高的高浓度的Al的含锌金属坯(例如，10质量%Al‑90质量%Zn)。在此，投入到调节槽3中的含锌金属坯所含的Al量相当于在分离槽2中形成浮渣而消耗的Al量和在镀槽1中消耗在GI的镀层上的Al量的总和。
通过将上述Al浓度高的含锌金属坯投入到调节槽3，调节槽3的镀液中Al浓度A3比镀槽1的Al浓度A1及分离槽2的Al浓度A2高(A3＞A1≥A2)。由此，能够在调节槽3内补充在镀槽1的镀覆工序中消耗的Zn及Al。此外，通过将调节槽3的镀液10C的Al浓度A3调节到分离槽2的Al浓度A2和镀槽1的Al浓度A1的中间的Al浓度(例如0.205质量%)左右，并将该镀液10C移送到镀槽1，能够将镀槽1的镀液中Al浓度A1保持在用于制造GI的适当浓度(例如0.200质量%)。
如上所述，在本实施方式的变更例中，仅对调节槽3投入金属坯，进行镀液组成的补充及Al浓度的调节。因此，由于不对镀槽1直接投入金属坯就可以解决问题，因此能够防止随着金属坯周边的液温变化而产生熔渣，并且，由于也可以不对分离槽2投入金属坯，因此能够简化装置构成。另外，在向调节槽3补充金属坯时，也可以利用上述的预熔槽4使该金属坯预先熔融，然后再将其熔融金属投入到调节槽3中。由此，在调节槽3中，也能够防止随着金属坯周边的液温变化而产生熔渣。
以上，对本实施方式的熔融镀锌钢板的制造装置及方法进行了详细说明。根据本实施方式，能够利用分离槽2及调节槽3将在锌铝系熔融镀覆钢板的制造时不可避免地产生的熔渣高效且有效果地除去，从而能够基本上完全无害化。由此，能够改善为了避免镀液10中的熔渣卷起而抑制钢板11的通板速度(镀覆速度)从而牺牲生产性的现状，从而能够使镀覆速度高速化，因此，可谋求熔融镀锌钢板的生产性提高。
实施例
[4.实施例]
接着，对本发明的实施例进行说明。需要说明的是，以下的实施例说到底只是表示为验证本发明的效果而进行的试验，本发明并不限于以下的实施例。
[4.1.试验1：熔融镀锌钢板(GI)的镀覆试验]
将循环型镀覆装置(相当于上述实施方式的熔融镀覆装置)设置于中试生产线，进行了制造熔融镀锌钢板(GI)的连续镀覆试验。表2表示的是上述连续镀覆试验的条件。另外，作为比较例，对仅具备镀槽的以往类型的熔融镀覆装置也进行了同样的试验。在此，表2中的ΔT1‑2表示镀槽1的液温T1和分离槽2的液温T2的液温差(＝T1－T2)。
(1)以往类型的镀覆装置
镀槽容量Q1：60t
(2)循环型镀覆装置
镀槽容量Q1：10t
分离槽容量Q2：40t、12t
调节槽容量Q3：20t
镀液的循环量q：10t/h、6t/h
使用该镀覆装置，对板厚0.6mm×板宽1000mm的卷材，以目标镀覆附着量100g/m2(两面)、镀覆速度100m/min，进行了12小时连续镀覆。从调节槽3向镀槽1的输送镀液时的液温下降量ΔTfall为2～3℃。
在镀覆初期和镀覆结束时，使各槽的镀液快速冷却，采集样品，调查镀液所含的熔渣的种类、每恒定观察面积的熔渣粒径和个数，求出每单位体积的熔渣重量(熔渣密度)。实验结束后，将镀槽1的镀液放出，观察槽底部的沉降熔渣的有无。
另外，每隔4小时测定一次各槽的Al浓度和Fe浓度。
在镀覆开始的时刻，各槽为Fe未饱和的状态，因此，几乎不存在熔渣。
槽全都采用陶瓷槽，作为各槽保温部的加热装置，使用了感应加热。各槽保温部的液温控制精度为±3℃以内。另外，循环型镀覆装置的循环部采用如下构成：利用金属泵进行从调节槽3到镀槽1的镀液的移送，利用溢流进行从镀槽1到分离槽2的镀液的移送，利用连通管7进行从分离槽2到调节槽3的镀液的移送。
为了控制分离槽2和调节槽3的镀液中Al浓度，在以液位基本恒定的方式进行目视监视的情况下，根据需要向分离槽2中投入0.38质量%Al‑Zn的金属坯。另一方面，在以往类型的镀覆装置的情况下，直接向镀槽中投入调合金属坯。
将上述试验结果示于表3及表4中。表3示出了在操作12小时后的时刻镀槽、分离槽、调节槽的Al浓度和Fe浓度，表4示出了在操作12小时后的时刻的镀槽中浮游熔渣的密度和镀槽下部沉降熔渣的目视量。
另外，在现有GI用操作条件中，钢板11的通板速度比较低，因此，对在熔渣完全不成为问题的操作条件下得到的镀液进行分析，由此定量地验证了熔渣密度的目标值。由此，作为浮渣密度的目标值，可得到“0.07mg/cm3以下”。
[表2]

[表3]

[表4]

根据上述试验结果，如表3及表4所示，在实施例1～5中，浮渣密度为目标值“0.07mg/cm3”以下，确认了熔渣除去效果。特别是，在实施例1中，熔渣基本上被除去，基本上实现了无熔渣。在该实施例1中，分离槽2的容量Q2为每1小时的镀液循环量q的4倍(＝40/10)，比作为基准的2倍充分大。因此，在实施例1中，能够确保由分离槽2将浮渣充分上浮分离的时间，因此，镀槽1中的浮渣密度充分下降。另一方面，在实施例2中，分离槽2的容量Q2为每1小时的镀液循环量q的2倍(＝12/6)，与作为基准的2倍相同。因此，在实施例2中，与实施例1相比，由分离槽2将浮渣上浮分离的时间缩短，因此，熔渣分离效果下降。该结果是，在实施例2中，由分离槽2生成的浮渣回流到镀槽1(虽然微量)，因此，镀槽1中的浮渣密度比实施例1高。
与此相对，在比较例1中，存在有许多浮渣。这被认为是如下原因：由于将分离槽2的液温T2设为与镀槽1的液温T1相同，因此分离槽2的熔渣除去效果下降。另外，在以往类型的镀槽的比较例2中，浮渣的密度比目标值“0.07mg/cm3”大幅度地高。这被认为是如下原因：未设置分离槽和调节槽，仅利用镀槽实施镀覆试验，在镀槽中将金属坯熔解。
另外，如表2所示，通过将分离槽2的液温T2在实施例3中设为454℃、在实施例4中设为455℃、在实施例5中设为456℃，来将镀槽1的液温T1(460℃)和分离槽2的液温T2的液温差ΔT1‑2(＝T1－T2)在实施例3中设定为6℃、在实施例4中设定为5℃、在实施例5中设定为4℃。由该实施例3～5验证了上述液温差ΔT1‑2给熔渣生成带来的影响。该结果是，如表4所示，在实施例1～4的情况下，镀槽1的液温T1和分离槽2的液温T2的液温差ΔT1‑2为5℃以上(T1－T2≥5℃)，因此，浮游熔渣密度显著地小，可充分得到本发明的效果。与此相对，当如实施例5那样液温差ΔT1‑2低于5℃(例如为4℃)时(T1－T2＜5℃)，浮游熔渣密度接近目标上限值(0.07mg/cm3)，并且还产生了少量的沉降熔渣，判明虽然可得到本发明的效果，但其水平下降。因此可以说，分离槽2的液温T2与镀槽1的液温T1的液温差ΔT1‑2优选为5℃以上。
[4.2.试验2：底渣和浮渣的分离效率的验证试验]
接着，对为了验证利用比重差分离的底渣和浮渣的分离效率而进行的试验结果进行说明。
浮渣的比重为3900～4200kg/m3，底渣的比重为7000～7200kg/m3。
在宽2.8m×长3.5m×高1.8m(容量120t)的分离槽2中，利用流动模拟对镀液循环量40t/h时的熔渣上浮(沉降)分离进行了分析，结果是，可得到下表5的结果。表5表示的是浮渣和底渣的比重差分离效率。
[表5]

根据上述试验结果，如表5所示，在粒径50μm、30μm、10μm中的任一情况下，浮渣的分离效率都比底渣高。因此可知，熔渣的比重差分离以浮渣的状态来实施是很有效的。
[4.3.试验3：分离槽的容量的验证试验]
接着，采用流动分析对为了在分离槽2内将浮渣充分高效地上浮分离而需要的分离槽2的容量Q2进行了研究，并对试验结果进行说明。该分析的前提条件如下所述。
镀液循环量：40t/h
分离槽容量：20～160t
浮渣粒径：30μm
将上述分析试验的结果示于图12。如图12所示，在分离槽2的容量Q2为每1小时的镀液循环量q(40t/h)的2倍以上的情况下，熔渣分离比率为80%以上。当分离槽2的容量Q2低于镀液循环量q的2倍时，熔渣分离比率急剧下降。由上述结果可以判明，分离槽2的容量Q2优选为镀液循环量q的2倍以上((Q2/q)≥2)。
[4.4.试验4：镀槽容量的验证试验]
接着，为了对在镀槽1的镀液10A(GI镀液)中生成的熔渣不成长到有害粒径那样的镀液10A的滞留时间进行确认，利用熔融镀锌的中试生产线，进行了镀液循环试验，下面对该试验结果进行说明。该试验条件如下所述。
镀槽基准液温T1(目标液温)：460℃
镀液中Al浓度：0.20质量%
镀液中Fe浓度：饱和(0.03质量%)
钢板：板厚0.6mm×板宽1000mm
镀覆速度：100m/min
镀覆附着量：100g/m2(两面)
液温变动：±5℃(通过控制加热器输出，有意识的使其变动)
镀槽容量Q1：60t
镀液循环量q：5～60t/h
在变更了镀液循环量以后，将镀槽1中的镀液完全置换之前的镀液循环量q设为恒定。具体而言，在镀槽1的容量Q1的3倍的镀液完成循环之前，持续进行了镀液循环。
而且，在1水准的镀液循环试验完成之前，从镀槽1溢流的镀液中采集样品，测量镀液存在的熔渣的粒径。
另外，在实际的操作中，镀槽1的液温变动通常比本次的试验条件即±5℃小，约为±3℃左右。但是，为了确认能够稳定实现熔渣无害化的条件，以比通常更易产生熔渣的生成和成长的条件进行了试验。
将上述试验的结果示于图13。如图13所示，在每1小时的镀液循环量q低于12t/h的情况(即，镀槽1的容量Q1超过每1小时的液体循环量q的5倍的情况：(Q1/q)＞5)下，实际观察到的熔渣的最大粒径比有害粒径(50μm)大。其理由可认为是，由于镀液滞留于镀槽1内的时间变长，因此在成为有害粒径之前，熔渣显著地成长。另一方面，在每1小时的镀液循环量q为12t/h以上的情况(即，镀槽1的容量Q1为每1小时的镀液循环量q的5倍以下的情况：(Q1/q)≦5)下，仅观察到比有害粒径(50μm)充分小的小粒径熔渣(约27μm以下)。这被认为是由于，镀液在镀槽1内滞留的时间短，熔渣未充分成长。因此判明，镀槽1的容量Q1优选为每1小时的镀液循环量q的5倍以下。
[4.5.试验5：流入镀槽的液温的适当范围的验证试验]
接着，进行了对于从调节槽3流入到镀槽1的镀液10C的液温T3的适当范围进行验证的试验，下面对该试验结果进行说明。当从调节槽3流入到镀槽1的镀液10C的液温T3大大地偏离镀槽1的液温T1时，就会助长镀槽1内的液温偏差，作为结果，预计会促进镀槽1内的熔渣生成和成长。因此，利用熔融镀锌的中试生产线，进行了调节槽3的液温T3的适当范围的确认试验。试验条件如下所述。
镀槽基准液温T1(目标液温)：460℃
镀液中Al浓度：0.20质量%
镀液中Fe浓度：饱和(0.03质量%)
钢板：板厚0.6mm×板宽1000mm
镀覆速度：100m/min
镀覆附着量：100g/m2(两面)
液温变动：±5℃(通过控制加热器输出，有意识地使其变动)
镀槽容量Q1：60t
镀液循环量q：20t/h
流入液温(T3－ΔTfall)：445～480℃(ΔTfall为液温下降量，是在将镀液从调节槽3移送到镀槽1期间自然下降的液温)
在变更了流入液温以后，将镀槽1中的镀液完全置换之前的镀液循环量q设为恒定。具体而言，在镀槽1的容量Q1的3倍的镀液完成循环之前，都持续进行了镀液循环。
而且，在1水准的镀液循环实验完成之前，从镀槽溢流的镀液中，采集样品，测量镀液中存在的熔渣的粒径。
另外，在实际的操作中，镀槽1的液温变动通常比本次的实验条件即±5℃小，约为±3℃左右。但是，为了确认能够稳定实现熔渣无害化的条件，在比通常更易产生熔渣的生成和成长的条件下进行了实验。
将上述试验的结果示于图14。如图14所示，在从调节槽3流入镀槽1的镀液的流入液温(T3－ΔTfall)和镀槽1的液温T1的温度差(T3－ΔTfall－T1：以下称为流入液温偏差)大于±10℃的情况(T3－ΔTfall－T1＞10℃或T3－ΔTfall－T1＜10℃)下，可判明在镀槽1生成的熔渣粒径有时超过有害粒径(例如50μm)。另一方面，在流入液温偏差为‑10℃以上且10℃以下的情况(‑10℃≤T3‑ΔTfall－T1≤10℃)下，仅生成比有害粒径充分小的粒径(例如约22μm以下)的熔渣。因此可以说，为了利用镀槽1抑制有害粒径熔渣的生成，流入液温偏差优选为‑10℃以上且10℃以下。换言之，可以说调节槽3的液温T3相对于从调节槽3向镀槽1输送镀液时的液温下降量ΔTfall加上镀槽1的液温T1所得的温度(ΔTfall＋T1)，优选在±10℃的范围内(T1＋ΔTfall－10≤T3≤T1＋ΔTfall＋10)。以往，当在镀槽中产生镀液的液温偏差时，预计会促进熔渣生成和成长。但是，助长有害粒径熔渣的生成的具体的液温偏差的范围不明确。由本实验结果可判明，为了利用镀槽1抑制有害粒径熔渣的生成，只要调节槽的液温T3相对于液温下降量ΔTfall加上镀槽的液温T1所得的温度在±10℃的范围内即可。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了详细说明，但本发明不限于上述实例。了解到，如果是具有本发明所属的技术领域的通常知识的人，则在权利要求书记载的技术思想的范畴内，可想到各种变更例或修正例，这是不言而喻的，关于这些，也当然属于本发明的技术范围。
本发明不限于熔融镀锌钢板(GI)，对于可生成底渣及浮渣两者的合金化熔融镀锌钢板(GA)、熔融镀锌铝合金钢板等利用比重比浮渣(Fe2Al5)的比重大的镀液10而制造的熔融镀锌铝合金钢板，也可广泛地应用。当铝的含量增大且镀液10的比重低于浮渣的比重时，不能将本发明的一个必要条件即熔渣上浮分离。因此，本发明的适用范围为铝含量低于50质量%的熔融镀锌铝合金钢板。
另外，在除了合金化熔融镀锌钢板以外的利用铝含量多的镀液的品种中，并不需要如上述实施方式那样，变更分离槽2和调节槽3的镀液组成，只要仅控制液温T就能够得到几乎没有浮渣的镀液10。由此，能够解决熔渣附着引起的表面外观劣化及熔渣引起的压痕缺陷、由熔渣向镀液中的辊表面析出引起的辊打滑等问题。
工业实用性
根据本发明，在熔融镀锌钢板的制造时，能够高效且有效果地除去镀液中不可避免地产生的熔渣，能够基本上完全无害化，在工业上是有用的。