JP2007533840A - 金属ストリップを溶融浸漬被覆する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、金属ストリップ（１）、特に鋼板を溶融浸漬被覆する装置に関する。この装置内では、金属ストリップ（１）が、溶融されている被覆金属（２）を収容している容器（３）及び直列に連結されているガイド通路（４）を垂直方向に貫通する。この装置は、ガイド通路（４）の範囲内の金属ストリップ（１）の両側に配置された２つのコイル（５）を有する。これらのコイルは、被覆金属（２）を容器（３）内に保持する電磁場を生成する。被覆浴を鎮静するため、本発明によれば、ガイド通路（４）の下面（７）と容器（３）の底領域（８）との間のガイド通路（４）の垂線延長部分の範囲（Ｈ）内の金属ストリップ（１）の表面に対する法線（Ｎ）方向にこのガイド通路を仕切る壁（６）の距離（ｄ）が一定でなく形成されていることが提唱されている。

Description

本発明は、金属ストリップ、特に鋼板を溶融浸漬被覆する装置に関する。この装置内では、金属ストリップが、溶融されている被覆金属を収容している容器及び直列に連結されているガイド通路を垂直方向に貫通する。この装置は、ガイド通路の範囲内の金属ストリップの両側に配置された２つのコイルを有する。これらのコイルは、被覆金属を容器内に保持する電磁場を生成する。

金属板用の古典的な金属浸漬被覆設備は、整備に手間のかかる部品、すなわち設備を有する被覆容器を備える。被覆すべき金属板の表面の残留酸化物が、被覆前に除去され、被覆金属との結合に対して活性化される必要がある。この理由から、金属板の表面が、被覆前に熱処理において還元雰囲気中で処理される。酸化膜が予め化学的に又は研磨して除去されるので、表面が熱処理後に金属的に純粋にあるように、表面が還元する熱処理によって活性化される。

しかし、とりまく大気中の酸素に対するこの金属板表面の親和力が、この金属板表面の活性化によって上昇する。大気中の酸素が、被覆処理前に再び金属板表面に到達しうることを阻止するため、浸漬口内の金属板が、上から浸漬被覆浴内に挿入される。被覆金属が液体状に存在し、かつ重力をブロー装置(Abblasvorrichtungen) （エアナイフ(Luftmesser)）と共に被覆部分の厚さを調整するために利用したいものの、後続する処理が、被覆金属の完全な凝固まで金属板の接触を許さないので、金属板を被覆容器内で垂直方向に方向転換させる必要がある。このことは、液状の金属中で回転するロールによって起こる。このロールは、液状の被覆金属によって激しく磨耗する。その結果、生産駆動部が停止し故障する。

マイクロメートルの範囲内で変動しうる被覆金属のめっきの厚さを僅かにしたいので、金属板表面の要求される品質は高い。このことは、金属板を送るロールの表面も高品質にする必要があることを意味する。ロールの表面の破損は、一般に金属板表面の破損を招く。このことは、設備の多くの場合の停止の別の原因である。

液状の被覆金属中で回転するロールに関連するこの問題を回避するため、下方に開口する被覆容器を使用し、この被覆容器はその下の領域内に金属板を下方に垂直に送る所定の高さのガイド通路を有する解決手段、及び、電磁弁を閉鎖のために使用することが公知である。この場合、電磁弁は、電磁コイルである。この電磁コイルは、抑制しポンプ動作し又は締め付ける交番磁場又は移動磁場によって作動する。この交番磁場又は移動磁場は、被覆容器の下方を閉鎖する。

このような解決手段は、例えばヨーロッパ特許第0 673 444号明細書から公知である。被覆容器の下方を閉鎖する電磁弁が、国際特許第96/03533号明細書又は特許第5086446 号による解決手段も使用する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第195 35 854号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第100 14 867号明細書は、ガイド通路内の金属ストリップの位置を精確に制御する特別な解決手段を提唱する。ここで開示された概念によれば、移動磁場を生成するコイルに加えて、さらなる補正コイルが設けられている。これらの補正コイルは、制御システムに接続していて、金属板が中心の位置からずれた時にこの中心の位置に再び戻される作用をする。

したがって、ここで説明した解決手段で使用されるガイド通路を閉鎖する電磁弁は、被覆金属を被覆容器内に保持する電磁ポンプである。

金属浴の表面の流れの形成、すなわち金属浴の表面が比較的不安定であることが、このような設備の工業的なテストで分かっている。このことは、電磁弁による電磁力に帰還され得る。金属浴が不安定であると、溶融浸漬被覆の品質が否定的に影響される。被覆容器の上にある「エアナイフ」によって、すなわち既に上述したように、余分な液状の金属が、被覆された金属ストリップから吹き飛ばされる。安定な金属浴の表面が、被覆の厚さの精確な調整に対して必要不可欠である。

しかしながら金属浴を鎮静するために、磁気ロックの閉鎖性を阻害することなしに、磁場の強度を低減することは不可能である。すなわちドイツ連邦共和国特許出願公開第102 54 307号明細書から、磁場の特定の最小強さが、被覆浴の水位の高さに応じて電磁弁の閉鎖性を保証するために必要であることが公知である。この場合、コイルによって生成された磁場の強さの大きさは、容器内の溶融された被覆金属の水位に応じて定められる。
ヨーロッパ特許第0 673 444号明細書 国際特許第96/03533号明細書 特許第5086446号 ドイツ連邦共和国特許出願公開第195 35 854号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第100 14 867号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第102 54 307号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類の金属ストリップを溶融浸漬被覆する装置を提供することにある。上述した欠点を解決することが、この装置によって可能である。すなわち、浸漬浴が電磁弁の使用時に安定であることが保証される。これによって、被覆の品質を向上させなければならない。

この課題は、本発明により、ガイド通路の下面と容器の底領域との間のガイド通路の垂線延長部分の範囲内の金属ストリップの表面に対する法線方向にこのガイド通路を仕切る壁の距離が一定でなく形成されていることによって解決される。
したがって、ガイド通路の有効幅が、このガイド通路の垂線延長部分にわたって変化する。この場合、ガイド通路の下面と容器の底との間の検討すべき高さは重要である。１つの区域が、ガイド通路の設けられている横断面の変化によってガイド通路の垂線延長部分内に提供される。被覆金属中の流れが、この区域内で鎮静できる。これによって、金属浴の表面も鎮静する。

第１の構成によれば、ガイド通路を仕切る壁の変化の少なくとも一部が漏斗状に形成されている。この場合、この漏斗状部分は、容器の底領域に続き、その幅の広い方の側面が上にして配置され得る。この場合、漏斗状部分の垂線延長部分が、ガイド通路の垂線延長部分の最大で30％であることが特に提唱され得る。
この代わりの又は追加の構成は、ガイド通路を仕切る壁が狭隘部を有することを提唱する。またこの代わりに又はこれに追加して、ガイド通路を仕切る壁が拡大部を有することが提唱され得る。この狭隘部又は拡大部の横断面が、主に円の切片の形を有してもよい。少なくとも１つの流れ誘導要素が、容器内に及び／又はガイド通路内に配置されていることがその他の構成にしたがって提唱される場合、別の流れの鎮静が実現され得る。この流れ誘導要素は、平坦で幅の狭い板として効果的に形成されている。この板の長手軸線は、金属ストリップの送り方向に向かって垂直方向にかつ金属ストリップの表面の法線方向に向かって垂直に延在している。さらに、少なくとも１つの流れ誘導要素を拡張部の領域内のガイド通路内に配置してもよい。

少なくとも１つの浴鎮静板が、容器内の被覆金属の表面の領域内に配置されていることが別の構成にしたがって提唱される場合、浴の表面の別の鎮静が実現され得る。この浴鎮静板は、浴の表面上に設置されるか又は浴の上の僅かな高さに配置されている。この場合、浴鎮静板の位置の高さが、アクチュエータによって調整可能である。この浴鎮静板は、好ましくはセラミック材料製である。

これらの提唱されている手段によって、金属板の表面が、電磁弁を使用するにもかかわらず比較的安定に保持される。その結果、浸漬被覆の高い品質が実現され得ることが保証されている。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図中に示された装置は、溶融液状の被覆金属２で充填されている容器３を有する。この容器３は、例えば亜鉛又はアルミニウムでもよい。鋼板の形態の被覆すべき金属ストリップ１は、上に向かって垂直に送り方向Ｒに沿って容器３を通過する。この点に関して、金属ストリップ１が、上から下に向かって容器３を通過することも基本的に可能であることが分かる。

金属ストリップ１が、容器３を貫通するため、この容器３の底領域が開口している；ここでは、誇張されている大きさ又は幅で示されたガイド通路４が存在する。このガイド通路４は、垂線延長部分の範囲Ｈを有する。この場合、この範囲Ｈは、容器３の底領域８からガイド通路４の下面７まで考慮され、金属ストリップ１が貫通する開口スリットを提供する範囲を示すことが分かる。

溶融液状の被覆金属２が、ガイド通路４を通じて下方に流出できないように、磁場を生成する２つの電磁コイル５が、金属ストリップ１の両側に存在する。この磁場は、被覆金属２の重力に逆らって作用し、これによってガイド通路４の下方を閉鎖する。

コイル５は、向き合って配置された２つの交番磁場コイル又は移動磁場コイルである。これらのコイルは、２Hz〜10kHz の周波数範囲内で作動され、送り方向Ｒに対して垂直な横方向の磁場を形成する。単相系（交番磁場コイル）に適した周波数範囲は、２kHz 〜10kHz にある。多相系（例えば、移動磁場コイル）に適した周波数範囲は、２Hz〜２kHz にある。

金属ストリップ１をガイド通路４の中心面に沿って安定化させるため、−図示しなかった−補正コイルをガイド通路４又は金属ストリップ１の両側に配置してもよい。コイル５と補正コイルとの磁場の重なりが、金属ストリップ１をガイド通路４内の中心に常に保持するように、これらの補正コイルは、制御手段によって制御される。
コイル５の磁場が、制御部に応じて補正コイルによって増幅又は減衰され得る（磁場の重ね合わせ原理）。こうして、ガイドチャネル４内の金属ストリップ１の位置が制御され得る。

容器３内の底面の鎮静を実現するため、ガイド通路４の下面７と容器３の底領域８との間のガイド通路の垂線延長部分の範囲Ｈ内の金属ストリップの表面に対する法線方向Ｎのこのガイド通路４を仕切る壁６の距離が一定でなく形成されていることが提唱されている。

図１から分かるように、このことは、この実施の形態では漏斗状部分９が容器３の底領域８の下に直接続くことによって実現される。この場合、漏斗状部分９が、その幅の広い側面によって容器３の底領域８に隣接する。漏斗状部分９の垂線延長部分ｈによって、ガイド通路４を仕切る壁６の距離ｄが、漏斗状部分９を下回り、その後に一定に保持される値に減少する。

この構成は、以下の認識によって選択される：説明した溶融浸漬被覆装置を工業的にテストする場合、安定な浴表面が現れる状態が発生する。これらのデータを評価すると、原因は、被覆浴内の水位の高さとコイル５の設定された閉鎖電力との協働であったことが確かに分かる。説明した補正コイルによるガイド通路４内の金属ストリップ１の位置に対する制御動作は、特に制御介入が浴表面の不安定を局所的に強めることを示す。すなわちここでは、多数の競合する効果の組み合わせが重要である。漏洩が発生するので、コイル５の電力だけを下げることは不可能である。しかしながらコイルの電力は、−上述したように−可能な限り大きくしなければならない被覆浴内の水位を決定する。しかしながら、ガイド通路４内の金属ストリップ１の位置の制御も必要である。このことは、局所の不安定を生じさせる。それ故に、ガイド通路４の幾何学構造の上述した変更又はさらに以下で詳しく説明する浴表面を鎮静する追加手段が提唱される。

図１中に示した漏斗状部分９を有するガイド通路４の構成は、１つの手段を示す。被覆金属２が浴表面で沸き立たないように、この手段は、ガイド通路４から来る被覆金属２中の流れが偏向されることを阻止する。さらに、コイル５によって被覆金属中に引き起こされる流れ中の乱れを適切な手段によってガイド通路４の領域に局所的に制限することが可能である。

漏斗状部分９を設けると、第１の重要な効果を奏する。被覆金属２中の流れが、ガイド通路４の領域内で偏向され得る。容器３の容積内に回避するための場所が、ガイド通路４内で上方に指向された流れの提唱されている幾何学構造によって与えられるので、金属浴の表面の浴の沸騰が、漏斗状部分９によって低減される。これによって、局所の乱れが減少又は阻止される。その結果、被覆金属２の表面上の浴の沸騰が阻止又は減少される。これらの沸騰が阻止又は減少されない場合、これらの浴の沸騰は、「エアナイフ」が被覆の品質に適合する浴表面に対する距離に調整され得ないことになる。

流れを偏向する別の手段は、例えばセラミック材料製の浴鎮静板１６を被覆浴の表面１５上に当接させることである。これらの浴鎮静板１６は、被覆金属２の表面上に保持されるか又は表面の近くに位置決めされる。アクチュエータ１７が、これに対して使用される。水平に配置された浴鎮静板１６の適切な高さが、これらのアクチュエータ１７によって調整され得る。これによって、場合によっては浴表面まで進行する乱れが、水平方向に方向転換される。その結果、浴の沸騰が阻止され得る。

さらに、−誘導板又は誘導翼として形成された−流れ誘導要素１２，１２′，１２″，１３，１３′を液状の被覆金属２内に挿入することによって、流れを偏向させることが可能である。図１から分かるように、これらの流れ誘導板１２，１２′，１２″は、幅の狭い板として形成されている。これらの板の長手軸線１４が、紙面に対して垂直に存在する。これらの流れ誘導要素は、希望する角度で配置されている。それ故に、被覆金属中の流れが、水平方向に方向変換される。その結果、浴の沸騰が減少する。この場合、流れ誘導要素１２，１２′，１２″は、金属ストリップ１の比較的近くに配置されている。

図２，３中に示されているその他の構成が、流れをガイド通路４の領域に局所的に制限する手段として可能である。

一般に言えることは、コイル５が、そのポンプ作用によって乱れる流れを特にガイド通路４内で生成する。浴表面上の沸騰を抑制する手段としては、ガイド通路４の幾何学構造を変更することによって、乱れを回避する場所を既にガイド通路４の領域内に形成すること又は容器３内のこの乱れの拡大を堰によって阻止し、乱れをガイド通路の領域に限定することが可能である。

このことは、図１中に示されている漏斗状部分９によって既に広い範囲内で実施される。図２中には、図２中には、代わりに又はこれに加えて、狭隘部１０が、ガイド通路４の垂線延長部分Ｈの範囲内に設けられている。この狭隘部１０は、ウェブ又は堰の種類であり、好ましくは容器３の底領域８のすぐ下に配置されている（特に−図示しなかった−通路フランジと容器の底との間の領域が適する）。

図２から分かるように、狭隘部１０の領域内の仕切壁６の横断面が、円の一部の形を成す。これによって、確実な流れの鎮静が実現される。

最初に、容器３内への乱れの拡大が、狭隘部１０によって阻止される。ガイド通路４内の被覆金属２の容積が僅かだけであり、ガイド通路を通じた被覆金属の正常な排出による被覆容器からの新しい被覆金属の再供給が保証されるので、このような手段で心配されるアルミニウムの減損が発生しない。さらに、ここではガイド通路領域内のような強磁性の引力がもはや支配せず、２つの導体板の効果による狭隘部１０の両側面間の金属ストリップ１の自己中心化が公知であるので、このような手段で心配される（金属ストリップ１と狭隘部１０との間の）鋼板の接触のより高い可能性が僅かだけである。狭隘部１０の形態のこのような堰の構成及び形並びに金属ストリップ１用のこの堰の内のりの幅が、ガイド通路４と容器３との間の中間領域内の流体技術的な要求に一致する。

図３中には、もう１つ別の構成が示されている。ここでは、拡大部１１が、ガイド通路４の垂線延長部分Ｈの範囲内に、つまり垂線領域の上に配置されていることが提唱されている。コイル５が、この垂線領域にわたって延在する（このことは、図２の構成の場合でも有益である）。

拡大部１１は、特定の方法でガイド通路４と容器３の底領域８との間の容積を調節する。これによって、ガイド通路内の乱れが、容器３に到達する前に既に拡大し鎮静できる。したがって、容器３内の流れの状況がもはや影響されない。したがって、ガイド通路４内の流れが、もはやこの上にある容器３内にさらに継続されないで、乱れが支配するガイド通路４のより深くにある領域内に、被覆金属２が再び到達する。

この構成に関しても、既に図２に関連して説明した起こりうるアルミニウムの滅損又は金属ストリップ１の自己中心化が成立する。
図２の狭隘部１０を上方に延長して拡大部１１につなげてもよいことは、図示されていない。

拡大部１１の幾何学的構造は、図２に関連して上述したようにガイド通路４と容器３との間の領域内の流体技術的な要件に一致する。

流れをガイド通路４の領域に局所的に制限する別の手段が、同様に図３中に示されている。ここでは、流れ誘導要素１３，１３′が、拡大部１１の領域内に配置されている。これらの流れ誘導要素１３，１３′の機能は、上述した流れ誘導要素１２，１２′，１２″に一致する。ガイド通路４の下面７と容器３の底領域８との間の（誘導ウェブ又は誘導翼の形態の）流れ誘導要素１３，１３′を使用することによって、乱れが、下方に再び方向転換され得る。流れ誘導要素１３，１３′は、拡大部１１の領域内の流れ状況の希望する発生を支援し、乱れを緩和させる。

金属に加えてセラミック材料も非常に良好に加工できかつ組み合わせることができるので、説明した手段の実現は非常に簡単に変更できる。セラミック材料は、被覆金属２の過酷な環境での使用に関しても十分に耐える。

特に好ましくは、図１，２及び３中で説明した手段の組合せが使用される。これらの手段は、組み合わせて全体的に乱れのない流れをガイド通路４内と容器３内とに生成する。その結果、容器３内の被覆金属２の表面が鎮静される。

金属ストリップが貫通している溶融浸漬被覆法の概略的な縦断面図である。 図１とは別の構成を示す。この場合、被覆金属用の容器の底の領域及び下方に続くガイド通路だけが示されている。 図２に類似のもう１つ別の構成を示す。

符号の説明

１ 金属ストリップ（鋼板）
２ 被覆金属
３ 容器
４ ガイド通路
５ コイル
６ 仕切壁
７ ガイド通路の下面
８ 容器の底領域
９ 漏斗状部分
１０ 狭隘部
１１ 拡大部
１２，１２′，１２″流れ誘導要素
１３，１３′ 流れ誘導要素
１４ 流れ誘導要素の長手軸線
１５ 被覆金属の表面
１６ 浴鎮静板
１７ アクチュエータ
ｄ ガイド通路を仕切る壁の距離
Ｎ 金属ストリップの表面に対する法線方向
Ｈ ガイド通路の垂線延長部分の範囲
ｈ 漏斗状部分の垂線延長部分
Ｒ 送り方向

Claims (13)

1. 金属ストリップ（１）、特に鋼板を溶融浸漬被覆する装置にあって、この装置内では、金属ストリップ（１）が、溶融されている被覆金属（２）を収容している容器（３）及び直列に連結されているガイド通路（４）を垂直方向に貫通し、この装置は、ガイド通路（４）の範囲内の金属ストリップ（１）の両側に配置された２つのコイル（５）を有し、これらのコイルは、被覆金属（２）を容器（３）内に保持する電磁場を生成する装置において、
   ガイド通路（４）の下面（７）と容器（３）の底領域（８）との間のガイド通路（４）の垂線延長部分の範囲（Ｈ）内の金属ストリップ（１）の表面に対する法線（Ｎ）方向にこのガイド通路を仕切る壁（６）の距離（ｄ）が一定でなく形成されていることを特徴とする装置。
2. ガイド通路（４）を仕切る壁（６）の変化の少なくとも一部が、漏斗状（９）に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 漏斗状部分（９）は、容器（３）の底領域（８）に直接に続き、その幅の広い方の側面が上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 漏斗状部分（９）の垂線延長部分（ｈ）が、ガイド通路（４）の垂線延長部分（Ｈ）の最大で30％であることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
5. ガイド通路（４）を仕切る壁（６）は、狭隘部（１０）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. ガイド通路（４）を仕切る壁（６）は、拡大部（１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 狭隘部（１０）又は拡大部（１１）の横断面が、主に円の一部の形を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
8. 少なくとも１つの流れ誘導要素（１２，１２′，１２″，１３，１３′）が、容器（３）及び／又はガイド通路（４）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 流れ誘導要素（１２，１２′，１２″，１３，１３′）は、平坦で幅の狭い板として形成されていて、この板の長手軸線（１４）は、金属ストリップ（１）の送り方向（Ｒ）に向かって垂直方向にかつ金属ストリップ（１）の表面の法線方向（Ｎ）に向かって垂直に延在していることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 少なくとも１つの流れ誘導要素（１３，１３′）が、拡大部（１１）の領域のガイド通路（４）内に配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の装置。
11. 少なくとも１つの浴鎮静板（１６）が、容器（３）内の被覆金属（２）の表面（１５）の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 浴鎮静板（１６）の位置の高さが、アクチュエータ（１７）によって調整可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 浴鎮静板（１６）は、セラミック材料製であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。

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