JPH06505534A - 流し塗り式の亜鉛メッキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し塗り　の亜　メッキ 本発明は、軸方向に移動する直線的な要素を融解亜鉛の中に段階的に浸漬させる ことにより、ワイヤ、ロッド、管、又はパイプの如き直線的な材料を亜鉛メ・ツ キするための連続的なプロセスに関する。

発明の背景 金属薄板の無端状の帯状部材からパイプ又は導管を連続的に製造する工程の一部 として、そのようなパイプ又は導管の外側面を亜鉛メッキすることが、商業的に 長年行われて来た。そのプロセスは基本的に、無端状の供給源から金属薄板を引 き出した後に該金属薄板を管状の形態にロール成形する工程と、継ぎ目を溶接す る工程と、その溶接部を削って滑らかにする工程と、連続的に形成される管を酸 洗い浴に通して洗浄する工程とを備える。上記管は次に、予熱ステーションに、 次いで融解亜鉛の浴に通さて、その後、過剰の亜鉛が取り除かれる。上記管は、 水浴の中でハンドリング温度まで徐動され、最終的な長さに切断される。

そのような統合的な連続製造プロセスは、例えば、米国特許第３，２２６，８１ ７号に記載されており、そのようなプロセスの亜鉛メッキ工程については、米国 特許第３，２２６，８１７号、第３，２５９，１４８号及び第３，８７７．９７ ５号に特に記載されている。

上述の如き従来技術の統合的なプロセスの亜鉛メッキステーションにおいては、 連続的に製造されて迅速に移動する管は、適正な処理を受けた後に、大きなバッ トの中の融解亜鉛のプールの上方に位置する細長いトラフ（樋）に通される。上 記ハツトからは液体金属の流れが送られて、上記トラフの中の融解亜鉛を十分な 量に維持して融解亜鉛を溢流させると共に、上記管の流体コーティングとして上 記トラフから搬送される亜鉛に置き換わる。

上記バットから上記上方のトラフへ送給される亜鉛の量はかなりの量であり、当 業者には理解されるように、上記バット及びトラフの壁部における浮きかす（ド ロス）の形成量、並びに、その結果生ずる循環される亜鉛の研磨作用による摩食 の程度も相当なものである。−上述の如き苛酷な使用状態において加速される摩 食により、ポンプのインペラ及びボンブハ「フランジは、数週間ではなく数日間 で交換することを必要とされていたが、そのような交換は、亜鉛メッキされたバ イブ及び管の統合的な連続製造の部品として負わなければならない必要な義務で あると考えられていた。

発明の摘要 本発明は、効果的な亜鉛メッキを行うためには、従来技術の設備の細長い−１一 方のトラフによってもたらされる時間にわたって、移動する管又はバイブを融解 亜鉛の中に浸漬させる必要はないという知見に基づくものである。ポンプの排出 管の頂部に設けられる′ｒ型部によって制約される亜鉛の流動液に管又はパイプ を通すという本発明の方法及び装置によって、効果的な亜鉛メッキが行われる。

従って、移動する管又はパイプは、ハツトの中のメインのプールの１一方に設け られる浸漬トラフの中の二次的なプールへ搬送することなく、上記バットのプー ルから直接引抜かれる融解亜鉛によって包囲される。本構成により許容される循 環亜鉛量の減少は、ポンプの部品の摩食を大幅に低減させると共に、その使用寿 命を大幅に延ばす。

図面の説明 本発明を添付の図面を参照して説明するが、図面において、図１は、亜鉛メッキ されたスチール管又はスチールパイプを連続的に製造するための統合的なライン として構成された本発明の亜鉛メッキステーションの概略的な立話面図であり、 図２は、亜鉛バットの周壁部から持ち上げられた液中ポンプ及び亜鉛メッキ装置 の概略的な端面図であり、 図３及び図４は、上記ポンプの立−１ユリ管の上に位置する本亜鉛メッキ装置の Ｔ型ヘッドの拡大端面図であって、流れを制約する゛ｒ型ヘッドと、該゛ｒ型ヘ ッドを通過する異なった直径の管又はパイプとの関係を示すものであり、図５は 、融解亜鉛の流れを接線方向において導入するように変更されたＴ型ヘッドの拡 大端面図であり、 図６は、図５の′Ｉ゛型ヘッドの内部を露呈するために部分的に断面を取って、 運転状態における融解亜鉛の少なくとも一部の流路を図解的に示す斜視図であり 、図７は、鑵型の両端部を有するように図１又は図６のＴ型ヘッドを更に変更し た例を示す立面図である。

好ましい実施例の説明 本発明の方法及び装置を全体的に説明するために図１及び図２を参照すると、図 １は、亜鉛メッキされたバイブ又は導管１２を連続的に製造するための全体的な 装置の中の亜鉛メッキステーション１０を示している。ここで説明する方法及び 装置は、本明細書に述べる観点から開発されたものであるが、本発明は、ワイヤ 又はロッドの如き他の直線的な金属製品の連続的な亜鉛メッキにも応用可能であ ると信する。

導管１２は、図１で見て右側から左側へ亜鉛メッキステーションを通過する。

上記導管は、ロール成形ステーションから急速な軸方向運動をする状態で供給さ れる。上記ロール成形ステーションにおいては、無端状の金属ベルトが、当接縁 部を有する管状の形態に順次巻かれる。」二乗当接縁部は電気溶接によって閉じ られ、その溶接部は、亜鉛メッキステーションへ入る途中で滑らかに加工される 。

導管１２のほぼ全体を融解亜鉛の中に浸漬させる亜鉛メッキ処理に備えて、導管 は最初に酸洗い浴によって、次いで中和洗浄液によって洗浄され、その後、亜鉛 メッキステーションへ入る直前に予熱される。予熱は通常、誘導加熱コイルに導 管を軸方向に通すことにより行われる。このような亜鉛メッキの予備処理の工程 は当業界において周知であるので、ここでは説明しないが、そのような装置の１ つが図示され且つ説明されているクレンゲル（Ｋｒｅｎｇｅｌ）の米国特許第３ ゜２５９．１４８号を参照されたい。

亜鉛メッキステーション１０は基本的に、溶接された鋼板によって概ね矩形状の 形態に形成された融解亜鉛用の細長いバット（大型容器）１４であり、該バット は、８５０°Ｆすなわち、亜鉛の融点よりも１００°Ｆ高い温度の融解した状態 でその中に保持される液体亜鉛のプール１８の所定の高さよりも上方に空間１６ を形成するように構成されている。図示しない加熱手段は、バットの底部の方を 向いたガスバーナ又はオイルバーナとすることができる。

液体亜鉛のプールの−Ｌ方の空間１６は、一連のカバー２０．２２．２４によっ て閉止される。これらカバーは、下方に伸長する周辺フランジ２６を有しており 、これら周辺フランジはトラフ２８の中に収容されている。上記各トラフは、バ ットの周囲に延在すると共に、ハツトを横断する方向にも伸長し、これにより、 メンテナンスの目的でバットの内部に接近するのに便利な複数のカバーを使用す ることを可能としている。カバーのフランジが収容されているトラフ２８には、 砂の如き粒状材！’ｌが部分的に充填されている。上記粒状材料は、融解亜鉛の １一方の空間１６を不活性ガスで満たして該空間の中の圧力を大気圧よりも若干 高く維持し、これにより、上記空間への空気の侵入を阻止あるいは少なくとも制 限する不活性ガスが逃げるのを防止するバリアを形成する。

上述のように、導管１２は、予熱機から直接亜鉛メッキステーションへ右側から 入る。上記予熱機のハウジングは通常、亜鉛メッキステーションの人口端に当接 しており、該人目端には、周囲の空気が融解金属の上方の亜鉛メッキゾーンの中 へ入るのを制限するための鉱質綿等の介在するパツキンが設けられている。導管 は、バットの壁部の穴を通ってステーション１０に入り、その後、導管を不活性 のパージガスにより緊密に接触させるためのより大きなチューブ３０に入る。

次に、導管は本発明の亜鉛メッキ装置３２を通過し、上記空間の遠い側の壁部３ ６の整合された穴３４を通って亜鉛メッキゾーンから出る。

上記空間の遠い側の壁部３６は、融解亜鉛のプール１８の上方に位置すると共に 、パラｉ・の端部壁３８からある距離だけ離れた位置において下方へ伸長して上 記プールの中へ入っていることが分かろう。これにより、亜鉛のプールに接近で きる開放された小領域４０が形成され、該領域を介して金属の鋳塊を定期的に追 加することにより、融解亜鉛の必要残量を維持する。上記開放された領域はまた 、導管１２の外側面からエアナイフ４２によって取り除かれた融解亜鉛を受け入 れる役割も果たす。上記エアナイフは、環状のマニホールドの一連のノズルから 構成されている。上記ノズルは、圧縮空気の切断流を導管の表面に供給し、該表 面から過剰の亜鉛を取り除き、その取り除かれた亜鉛を水平な軌跡に沿って融解 亜鉛のプールの露出された領域４０へ送る。

そのような製造ラインにおいては、被加工物である導管１２は、往々にして６０ ０フィート／分を越える良好な速度で移動する。

亜鉛メッキ装置３２は、中央のバットカバー２２の上に装着された状態で示され ている。亜鉛メッキ装置は基本的に、遠心式の液中ポンプ４４を備えており、該 液中ポンプは、バットカバーの下側に溶接された厚肉の取付はバイ１４６の下方 端に溶接で固定されている。カバー２２の」二側に取り付けられた支持構造４８ は、上記ポンプの垂直軸５２用の２つの軸受をもたらしている。上記ポンプの垂 直軸５２の上方端は、一対の減速プーリ５６．５８の周囲に設けられるＶベルト を介して、縦型の可変速電動モータ５４によって駆動される。垂直軸５２の下方 端では両面型のポンプのインペラ（図示せず）がキー止めされており、上記イン ペラは、回転すると、ポンプの底部プレートの中央の取入口並びにポンプの頂部 プレートの同様な中央の穴を介して、プールから融解亜鉛を吸引する。−］二二 乗垂直軸２は、上記穴を広い空隙をもって通過し、亜鉛が上方のインペラブレー ドに入るのを許容する。液体亜鉛の上方の中央開口への接近は、ポンプの上方プ レートと取（＝ｆ　ｉナパイブ４６との間の支持構造のボートによって行われる 。取付はバイブ４６は、空間１６の中の不活性ガスからポンプ軸を完全に遮蔽し 、これにより、ガスが逃げるのを防止するための軸シールを垂直軸５２とカバー ２２との間に設ける必要をなくしている。

ポンプは融解亜鉛を立上り管６０へ送り、該立上り管は、開放されたチューブの 形態の′ｒ型ヘッド６２へ液体金属を搬送し、上記Ｔ型ヘッドは、これを軸方向 に通過する急速に移動する導管１２を収容するように整合されている。Ｔ型ヘッ ドを堅固に支持するために、ポンプの取付はパイプ４６に溶接された一対のブラ ケット６４が、分割型のブロックの形態でＴ型ヘッド６２を包囲しており、該ブ ロックにおいては、各ブラケットの２つの部分が、ネジによって互いに固定され 、これにより、Ｔ型ヘッドを確実に適所に保持している。

可変速ポンプ４４は、Ｔ型ヘッド６２を通過する導管を包囲するに十分な融解亜 鉛の一定の十稈流を枡出するに適した速度で駆動される。上記Ｔ型ヘッドは、従 来使用されているｌ・ラフ型の亜鉛メッキ装置とは対称的に、比較的短く、すな わち２０インチ程度とすることができ、Ｔ型ヘッドの両端部からこぼれた余剰の 亜鉛が、該亜鉛が送給されたプールへ直接落下する。したがって、上記包囲され 且つ窒素が充填された空間の下のブール１８の表面には、バットの覆われていな い左側端に生じる泡立った酸化物層が生じない。

図１及び図２に特に示した本発明は、遠心式の液中ポンプ４４を効果的に採用し ているが、本発明はそのより広い特徴においては、特定の形態のポンプに依存し ない。他の種類のポンプ、例えば、非接触型の電磁ポンプも使用することができ るが、図示の機械的なポンプの速度制御によって得られる可変排出量を可能とす る適正な手段を設けるのが好ましい。

図示の種類の１つの装置においては、Ｔのクロスヘッドは２−７／８インチの内 径を有し、図示の構成においては、最大２．１９フインチの外径のノ３イブ、す なわち、公称２インチの薄肉電気導管から、０．７０６インチの外径のパイプ、 すなわち、公称１／２インチの薄肉の電気配線用の導管までを亜鉛メッキするよ うに満足に使用することができた。図３及び図４から分かるように、亜鉛メッキ すべき異なった寸法の管、パイプ又は導管は、Ｔ型ヘッドを通過する被加工物を 完全に浸漬させるためには異なった量の亜鉛を送給することを必要とする。ある 寸法のクロスヘッドの中のより小さな管に対しては大量の亜鉛が必要とされ、Ｔ 型ヘッドの長さの少なくとも一部にわたって、移動する被加工物とこれを包囲す るＴ型ヘッドとの間の環状の空間を満たすに十分な速度で亜鉛を送給することが 特に好ましい。しかしながら、ポンプによる送給条件は、クレンゲル（Ｋｒｅｎ ｇｅｌ）の特許第３，２５９，１４８号に示される如き従来技術の亜鉛メッキ装 置の条件よりも大幅に緩和されている。その理由は、ここに説明する装置は、亜 鉛ブールの」１方のかなり大きな別個のトラフの中の融解金属を維持するに十分 な量の亜鉛を送給することを必要とせず、亜鉛をポンプで送るための圧力ヘッド が低下し、従って、亜鉛メッキブｌコセスは、より少ない循環量の融解金属で続 行することができる。

上述の差は極めて大きな利益をもたらす。

先ず、ポンプの摩食が極めて顕著に低下した。使用状態の苛酷さに応じて、従来 のポンプの寿命は１乃至３日間であったが、本発明の緩和されたポンプ送給条件 は、ポンプの寿命を３０日間以上まで延ばし、大幅な改善をもたらした。

第二に、上方の浸漬トラフを排除し、また、本発明の装置の緩和されたポンプ送 給条件において融解金属の循環流を低下させたことにより、浮きかすの発生量が 顕著に減少し、その結果、亜鉛ハツトのスチールの壁部の寿命が延びた。また、 既存の亜鉛バットでは実現されていないが、バットの中の融解亜鉛の本体とは別 個の細長い」二方の亜鉛メツキトラフを必要としないので、ハツト自体を約半分 に小型化することができることは明らかであり、これにより、亜鉛ノ３ットに対 するメンテナンスを更に経済的にすると同時に、融解亜鉛の一定の残量を維持す るに必要とされるエネルギ量が減少する。

最後に、本発明は、運転開始時に発生するスクラップ量の大幅な減少を可能とし 、これに伴い製造の安全性を改善すると共に、そのラインを亜鉛メッキされる製 品から亜鉛メッキしない製品へ切り替えるに必要とされる時間を短縮する。スク ラップの発生に関しては、別の寸法のパイプ又は導管を製造するようにそのライ ンを設定するために、ロール成形ステーションのロールスタンドを変える毎に、 満足な継ぎ目閉じ溶接を行う前に、ロール成形ステーションにおいて、また、時 には溶接ステーションにおいて、通常は調節を行う必要がある。亜鉛が充填され 継ぎ目が開いた管を所定の温度及び熱エネルギレベルを有する冷却浴の中へ入れ ると、冷却水を瞬間的に蒸発させることにより爆発を生じるので、安全な場合に だけ亜鉛メッキ操作を開始する。

上述の危険を回避するために、ラインは、亜鉛メッキを行う前に、満足なｍぎ目 が製造されるまで運転しなければならない。上方のトラフ及び下方のハツトの組 み合わせにおいては、上方のトラフの中の亜鉛を満足な製品を製造する溢流レベ ルにするために、更に相当長い時間を必要とする。これは、満足な溶接された継 ぎ目が製造された後であっても、スクラップを生ずることになる。

本発明の装置においては、ブール１８から立−Ｌり管６０の頂部のクロスヘッド ６２までの融解亜鉛の短い行程により、品質の良い製品がほとんど瞬間的（こ製 造され、運転開始に１゛１６う亜鉛メッキされた導管のスクラップが殆どある） ＞は全く生じない。また、立−１ニリ管６０及びクロスヘッド６２が迅速に空に されまた再充填されるので、亜鉛メッキされる製品から亜鉛メッキされない製品 への、あるし）（よその反対のラインの切り替え時間が減少し、ポンプのモータ を単Ｇこオン・オフさせることにより、概ね瞬間的な切り替えが行われ、殆ど無 視し得る程度のスクラップしか生じない。

図５に示す本発明の亜鉛メッキ装置の変更された形態においては、立上り管６０ ′は、Ｔ型ヘッド６２′の端部が開放された管状のクロスヘッドに対して中心を 外れて接続され、これにより、流入する亜鉛の流れは、クロスヘッドに対して接 線方向に入り、通過する導管１２′は」１記接線方向に流れる亜鉛の流れによっ て包囲される。

導管１２′が、最大６００フィート／分の速度でクロスヘッド６２′を軸方向に 通過しているとすると、急速に移動する被加工物に対して亜鉛が付着することに より、被加工物の移動方向、すなわち、図６において右側から左側への力が融解 亜鉛に与えられ、これにより、被加工物は、流動する亜鉛により螺旋状に巻かれ る。この流れパターンは、非常に簡略化された図解的な形態で図６に示されてい る。管状のクロスヘッド６２′はその両端部が開放され、通過する被加工物であ る導管１２′以外には制限を受けないので、実際には、クロスヘッドの人口端へ 向かう融解亜鉛の逆流が幾分生じ、融解亜鉛は上記入口端からパ・ソトのプール の表面に落下する。

クロスヘッドの出目端においてより多い亜鉛の溢流が生じ、その溢流が最も多い 時に、すなｔ〕ち、より小さい寸法の被力肛物である導管に最大のポンプ送給速 度を用いた時に、その溢流は、溢流する亜鉛の速度を低下させる手段が設けられ ていない場合には、上記クロスヘッドの端部から相当な距離にわたって飛ぶ。そ のような手段は、図７に示すように簡単に設けることができる。すなわち、クロ スヘッド６２パの両端部を締型に広げてクロスヘッドの断面積を増大させ、これ により、上記速度を低下させてクロスヘッドの両端部からの流れの飛行距離を短 縮させる。

新規であり且つ特許性があると信する本発明の特徴を添付の請求の範囲に記載す る。

寸 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第す頚 平成　５年１２月２４日

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．直線的な要素を亜鉛メッキするための連続プロセスにおいて、洗浄され且つ 予熱された亜鉛メッキされるべき直線的な要素に融解亜鉛を塗布する改善された 方法であって、 開放した両端部を有する開放型のチューブであって、前記両端部が、該チューブ の他のいずれの部分の断面積と少なくとも同じ断面積を有する前記チューブに前 記直線的な要素を軸方向に通す工程と、前記直線的な要素が前記開放型のチュー ブを通過する際に、前記直線的な要素が流動する融解亜鉛に浸漬するに十分な速 度で、前記開放型のチューブの下方にある融解亜鉛のブールから前記開放型のチ ューブへ融解亜鉛を供給する工程と、前記開放型のチューブの両端部から流れる 余剰の亜鉛、及び、被覆された前記直線的な要素から適り落ちる余剰の亜鉛を重 力により収集する工程とを備える方法。
2. ２．請求項１の方法において、前記融解亜鉛は、前記開放型のチューブの長さの 少なくとも一部にわたって、前記直線的な要素と前記開放型のチューブとの間の 環状の空間を満たすに十分な速度で、前記開放型のチューブの両端部の間の前記 開放型のチューブの下側に送給されることを特徴とする方法。
3. ３．請求項２の方法において、前記開放型のチューブの中へ送給される亜鉛の流 量は、異なった断面寸法を有する直線的な要素の浸漬条件に対して調節可能であ ることを特徴とする方法。
4. ４．請求項１の方法において、前記融解亜鉛は、前記開放型のチューブを横断す る方向において且つ該開放型のチューブに対して偏心した状態で、前記開放型の チューブの中へ導入されることを特徴とする方法。
5. ５．請求項４の方法において、前記開放型のチューブは円形の断面を有し、前記 融解亜鉛は、前記開放型のチューブの中へ接線方向において導入され、通過する 直線的な要素の摩擦抵抗力によって螺旋状の流れパターンになることを特徴とす る方法。
6. ６．融解亜鉛のブールを保有し該ブールをポンプ輸送可能な液相の状態に保持す るためのバットと、前記融解亜鉛のブールの上方に実質的に閉止された空間を維 持するための前記バット用のカバーと、前記空間の中に不活性ガスを連続的に導 入して前記空間から大気を追い出すための手段と、融解亜鉛で被覆すべき直線的 な要素が前記空間を通過するための空間を形成する壁に設けた入口開口及び出口 開口とを具備する亜鉛メッキステーションを備え、パイプ、管、ロッド又はワイ ヤの如き直線的な要素を連続的に亜鉛メッキするための装置において、前記直線 的な要素を被覆するための改善されたアプリケータを備え、該アプリケータが、 前記融解亜鉛のブールの表面の下にある開放端を有すると共に、前記プールの表 面の上方に延在する導管を有し、前記導管は、端部が開放された管状のＴ継手で 終端となり、前記Ｔ継手は、前記入口開口及び出口開口と軸方向に整合されて前 記空間を通って移動する前記直線的な要素を包囲しており、前記導管は、該導管 に関連して設けられるポンプを有し、該ポンプは、前記Ｔ継手を通過している前 記直線的な要素が融解亜鉛の中に浸漬するに適した速度で、融解亜鉛を前記Ｔ継 手に連続的に供給することを特徴とする装置。
7. ７．請求項６の装置において、前記ポンプは、前記バットカバーから懸架された 遠心式の液中ポンプであり、前記導管は、ポンプ本体から前記Ｔ継手まで立ち上 がる排出管であることを特徴とする装置。
8. ８．請求項７の装置において、前記液中ポンプの本体は、前記バツトカバーの下 側に溶接された剛性を有する厚肉の取付けパイプによって前記バットカバーから 懸架されており、前記ポンプのインペラは、前記バットカバーの頂側部に固定さ れた構造に取り付けられた軸受まで前記パイプを通って上方に伸長するシャフト によって駆動され、前記取付けパイプの中の駆動軸のケーシングが、前記空間か ら気体が逃げないように、前記バットカバーを通る駆動軸の通路をシールし、前 記モータは、前記ハットカバーの上の前記構造に取り付けられると共に、減速駆 動部を介して前記ポンプの駆動軸を駆動するように連結されていることを特徴と する装置。
9. ９．請求項８の装置において、前記ポンプの駆動軸の回転速度は可変速であり、 これにより、前記Ｔ継手へ送られる亜鉛の量を制御することができることを特徴 とする装置。
10. １０．請求項８の装置において、前記モータは可変速モータであり、これにより 、前記Ｔ継手へ送られる亜鉛の量を制御することができることを特徴とする装置 。
11. １１．請求項６の装置において、前記導管は、前記端部が開放された管状のＴ継 手の断面の中心を外れた点で該Ｔ継手に合流することを特徴とする装置。
12. １２．請求項１１の装置において、前記端部が開放された管状のＴ継手は円筒形 であり、前記導管は、前記Ｔ継手の開放した両端部の間で、前記Ｔ継手の断面に 対して接線方向に合流していることを特徴とする装置。
13. １３．請求項６の装置において、前記端部が開放されたＴ継手の両端部が鐘型に なっていることを特徴とする装置。