JP2008542539A - 金属ストリップの溶融メッキ法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来技術の欠点を克服することを可能とする金属ストリップの溶融メッキ法及びそれに関連する装置の提供。
【解決手段】
本発明は、金属ストリップ（１）を、炉（２）、及び金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）で後に続くロール室（３）を通って、溶融したメッキ用金属（４）を収容した容器（５）に該容器（５）の底部領域の開口（６）を通して案内し、その際に該容器（５）の底部領域に、容器（５）中のメッキ用金属（４）を押し留めるために電磁場を発生させる、金属ストリップを溶融メッキする方法において、ロール室（３）中において少なくとも２つの相前後して区分された区域（７、８）中に異なる気圧雰囲気を維持することを特徴とする、上記方法に関する。

Description

本発明は、金属ストリップを、炉及び金属ストリップの送り方向で後に続くロールによって、溶融したメッキ用金属を収容した容器に該容器の底部領域の開口を通して案内し、その際に該容器の底部領域に、該容器中にメッキ用金属を押し留めるために電磁場を発生させる、金属ストリップ、特に帯鋼を溶融メッキする方法に関する。更に本発明は溶融メッキする装置にも関する。

例えばヨーロッパ特許第０，１７２，６８１Ｂ１号明細書から公知であるような金属ストリップのための古典的な金属メッキ装置は、補修部分、すなわち、その装置中に存在する装備を備えたメッキ用容器を有している。メッキすべき金属ストリップの表面はメッキする前に酸化物残留物を掃除除去しなければならず、そしてメッキ用金属と結合させるために活性化させなければならない。この理由から該ストリップ表面はメッキ前に還元性雰囲気での加熱工程で処理される。酸化物層は化学的に又は磨耗で予めに除かれるので、還元的加熱工程で、該加熱工程の後に金属が純粋の状態で存在するように活性化される。

しかしながらストリップ表面の活性化で、周囲の空気酸素に対しての該ストリップ表面の親和力が増大してしまう。メッキ工程の前に空気酸素が該ストリップ表面の所に到達できないようにするために、該ストリップは浸漬用導入口中を上方からメッキ浴中に導入される。メッキ用金属は液状で存在しておりそして吹き飛ばし装置と一緒に重力がメッキ厚の調整のために利用できるが、メッキ金属が完全に固化するまで後続の工程では該ストリップが接触することを許されないので、該ストリップをメッキ用容器中で垂直方向に方向転換しなければならない。これは液状金属中で運転されるロールで行われる。液状のメッキ用金属によってこのロールは著しく摩耗されそしてそれが停止原因及びそれに伴う製造作業の中止原因である。

溶融メッキするために準備された金属ストリップが酸化するのを防止するために、上述の古典的な方法の場合には、帯鋼が刷毛状パッキンを通って炉中に入りそしてメッキ用溶液中に浸漬されて炉から離れることを提案している。炉の長い鼻状部は空気酸素に対して気密にするためにこの場合も同様に液状金属中に浸漬する。

方向転換ロールを用いる上述の古典的技術での溶融メッキの場合に亜鉛の蒸発を減少させ或いは抑制するために、国際特許出願公開２００４／００３，２５０Ａ１号明細書では、金属浴の上方にガス又はガス混合物を、悪い熱伝導性を持ちそして金属浴表面でのガス或いはガス混合物の乱流を減少させ或いは抑制する性質を有する分離ガスとして存在させることが提案されている。

液状メッキ用金属中で運転するロールと関係のあるこの問題を解決するために、ストリップが垂直に上方に案内されるように下方に開口するメッキ容器を使用する解決法も公知であり、この場合には密閉にするために電磁シャッターが使用されている。その際に、強制的な押戻し性の、ポンプ搬送性の或いは締め付ける交番磁界(elektromagnetischen Wechselfeldern)或いは変動磁界(elektromagnetischen Wanderfeldern)を用いて運転される、メッキ用容器を下方から封じる電磁誘導コイルが適している。この解決法は，ヨーロッパ特許第０，６７３，４４４Ｂ１号明細書から、国際特許出願公開９６／０３，５３３号明細書から又は特開平５−０８６，４４６号から公知である。

ＣＶＧＬ（連続垂直メッキ−ライン）としても公知のこの技術の場合には、装置は実質的に三つの主構成要素、すなわちメッキ用容器、電磁的な漏れ防止手段及び垂直方向にストリップを方向転換する手段を備えたロール室で構成されている。このロール室は焼き鈍し炉から来る熱い帯鋼を垂直方向に方向転換しそして連結通路及びメッキ用容器の方向に垂直に送る。メッキ用容器は通路領域及びロール室を介して炉と連結されている。

この様な解決法はヨーロッパ特許第０，６３０，４２１Ｂ１号明細書から公知である。

炉中で行われる焼き鈍し工程において、液状金属でメッキするための機械的性質及び表面条件を調整する。所望の材料特性に依存して、帯鋼を保護気体雰囲気で焼き鈍し、その後で亜鉛メッキの場合に５００℃以上であるメッキ温度にする。この場合、主として窒素と水素で組成される保護気体雰囲気を使用する。

使用する雰囲気についての詳細は特開平６−１４５，９３７Ａ号公報及び特開平３−０５６，６５４Ａ号公報に開示されている。

熱いストリップの溶融メッキ法の場合には、焼き鈍し処理が省かれる。帯鋼はメッキ媒体に依存して直接的に４６０〜７００℃のメッキ温度にされる。

炉の中に大量の酸素が存在している場合には、焼き生されそしてメッキ工程の前の熱い帯鋼の表面が酸化しそしてストリップへ液状金属が付着しないか又は限定的にしか付着しない。メッキされたス帯鋼の品質を低減する付着の問題が生じる。

前述のＣＶＧＬ−法の場合には金属中に炉の長い鼻状部分を浸漬することによって周囲に対して保護気体雰囲気での密封を達成することは、メッキ工程の開始前にロール室及びメッキ用容器を経て炉領域が解放されているので、システム的に不可能である。液状金属の充填及びメッキ工程の開始後には、この領域は該手段によって密封される。

メッキ工程の開始前には、炉雰囲気を開始条件に相応して調整される。この場合には特に炉中の酸素含有量が僅かであるように注意するべきである。このことは炉を窒素でスプレー洗浄することによって達成される。

ＣＶＧＬ−技術の場合には、運転開始する前に炉がメッキ用容器の底部の開口によって解放されているにも係わらず、焼き鈍し炉の保護気体雰囲気は全体として、入り込む空気酸素によって悪影響を受けてはならない。

ＣＶＧＬ−法を運転する間、すなわち、密閉された状態では、従来技術に従う解決法の場合、ロール室のいたるところに炉雰囲気が存在している。この雰囲気はプロセスの調整次第で窒素及び水素（５容量％と同じが又は更に高い濃度）で組成されている。

このことから、特に装置の性能低下の際に又は事故の場合に欠点が生じる。そんな場合に、すなわち、解放された通路領域を通って空気酸素がロール室に入り込む。このことは水素の割合が比較的に多いために問題になる。

それ故に本発明の課題は、前述の欠点を克服することを可能とする金属ストリップの溶融メッキ法及びそれに関連する装置を提供することである。また、方法過程において不規則さがある場合でも装置中に不利なガス組成がもたらされないことを保証するべきである。

この課題は本発明によって、ロール室中に金属ストリップが通過する互いに区分された少なくとも２つの区域に異なる気体雰囲気が維持されることを特徴とすることによって解決される。

この場合、特に有利には、金属ストリップの送り方向で後に続く、ロール室の一つの区域の気体雰囲気が該区域よりも前の、ロール室の区域よりも少ない水素割合を有している。

金属ストリップの送り方向における、ロール室の第一の区域が５容量％以上、特に好ましくは７容量％以上の水素割合を有する気体雰囲気を有しているのが有利である。

これに対して、金属ストリップの送り方向におけるロール室の最後の区域は５容量％より少ない、特に好ましくは３容量％より少ない水素割合を有する気体雰囲気を有しているのが特に有利である。

ロール室の各区域の気体雰囲気が水素の他に、不可避のガス不純物及びその他の不可避のガス状元素を除いて、実質的に窒素だけを有しているのが特に有利である。

これによってできるだけ安定な運転が可能となり、有利にも、ロール室の各区域の気体雰囲気が閉じられた制御循環系において所望の組成が維持されるように構成される。

金属ストリップの溶融メッキ装置は、炉及び金属ストリップの送り方向で後に続くロール室及び溶融したメッキ用金属を収容した容器を有し、該容器の底部領域に開口が存在しており、そこを通して金属ストリップが該容器に送られそして該容器の底部領域に、該容器中にメッキ用金属を押し留めるための電磁誘導コイルが存在している。

本発明によればロール室には少なくとも１つの分離壁が配置されており、それが少なくとも２つの区域に互いに区分するように構成されている。

この場合、ロール室の全ての区域は少なくとも一つのガス供給手段を有しており、そこを通して規定の種類及び／又は組成のガスが各区域に導入されるのが有利である。更に、ロール室の全ての区域は少なくとも１つのガスセンサーを有し、それを用いて各区域のガスの種類及び／又は組成及び／又は濃度を測定することができる。

更に、ガス組成及び／又はガス濃度を各区域の少なくとも１つにおいて、好ましくは全ての区域において所望の値に維持することができる制御手段が存在しているのが有利である。

ロール室には好ましくはセラミック製内張りが設けられており、このことが前記室の本来の状態を維持するのに有利である。該ロール室は鋼鉄製ハウジングを有しているのが特に有利である。しかしながらロール室も同様に内張りなしに鋼鉄で形成されていてもよい。

ロール室の一つの区域に導入されるガスを所望の温度に加熱することができる手段が存在する場合も有利である。

ロール室の一つのコンセプトによれば、該ロール室は切断面において実質的に長方形の外形を有しており、金属ストリップの送り方向でみて最初の区域の所に金属ストリップのための送り通路を接合されているように構成されている。

場合によっては、ロール室が切断面において実質的に長方形の外形を有しており、該室は区域の一つを形成しており、該区域に第二の区域が接続されており、該第二の区域は金属ストリップのための送り通路によって形成されている態様のロール室もある。

本発明の提案によって、異常な運転条件、例えば性能低下の際に又は事故の場合に、又は溶融メッキ装置の運転開始又は停止の際に適する運転条件を維持することも可能とする。

従って本発明は、溶融メッキ装置の運転にとって重要な要素を高い運転安全性と共に創造する手段及び形態を提供する。

特に性能低下並びに事故の場合に及び従ってメッキ用容器からメッキ用金属が離れる際に水素と侵入する空気酸素との混合がないようにするために、メッキ用容器中に底部入口の領域、すなわちメッキ用容器の直ぐ下の領域或いはロール室の関連する領域（金属ストリップの送り方向で見て、ロール室の最後の区域）を炉の残りの領域と異なる雰囲気を用いて運転する。ここでは水素の割合は５容量％より少ない。

図面に本発明の実施例を図示する。

図１は溶融メッキ装置の原理を説明する側面図である。

図２は溶融メッキ装置の本発明に従うロール室の第一の実施態様の側面図である。

図３は溶融メッキ装置の本発明に従うロール室の第二の実施態様の側面図である。

図１において、いわゆるＣＶＧＬ−法（連続垂直メッキ−ライン法）を用いて運転する溶融メッキ装置を図示している。容器（５）中に溶融したメッキ用金属（４）が存在している。該容器（５）は底部領域に開口（６）を有し、メッキ用金属（４）でメッキする目的で該開口（６）を通して金属ストリップ（１）が上方に垂直に通り抜ける。液状のメッキ用金属は開口（６）を通して下方に落下しないようにするために、電磁誘導コイル（９）が設置されており、それが公知のように開口（６）を閉鎖させている。

メッキすべき金属ストリップ（１）は、送り方向で見て、最初に炉（２）に到達し、そこにおいて、前述の通り必要な加工温度にされる。炉（２）は連結用フランジ（１７）によってロール室（３）に連結されており、ロール室（３）は該ロール室（３）の入口の方向からの予め加熱されたストリップ（１）を垂直に方向転換しそして容器（５）の開口（６）に正確に送るという役割を有している。この目的のために２つのロールが存在している。しかし図３に示す通り、一つでも十分に可能である。

図２及び３に最適なものとして示す通り、ロール室（３）はこの実施例においては２つの互いに区分された区域（７及び８）で構成されており、その際に区分は分離壁（１０）によって行われている。

図２に従うロール室（３）は、断面図（側面図）において長方形に形成されており、二つの区域（７，８）は実質的に長方形に図示されている。送り方向（Ｆ）において第一の区域（７）の右側に、金属ストリップ（１）のための送り通路（１６）が連結されている。図３においては、一つの区域（７）がこの送り通路（１６）だけで形成されていてもよいことを示している。

二つの区域（７，８）はそれらの内部において異なる気体雰囲気を維持できるように形成されていることが重要である。

この目的のためには、ガス又はガス混合物を各区域（７，８）に導入するガス供給手段（１１或いは１２）が設けられている。ガスは該手段からの窒素Ｎ_２又は水素Ｈ_２又はこれらの混合物である。

各区域（７，８）のガスセンサー（１３，１４）はガス雰囲気のパラメータを測定する。例えばセンサー（１３，１４）を用いて水素ガスＨ_２の濃度を測定することができる。測定値は実施例（図２参照）においては制御装置（１５）に送られる。制御装置（１５）はガス又はガス混合物をガス供給手段（１１，１２）を通して供給させて、区域（７，８）にその都度の所望のガス組成或いはガス濃度をもたらす。

（炉２及び）第一の区域（７）において５容量％以上の水素濃度であり、この値が第二の区域（８）におけるのと相違するのが特に有利である。

炉（２）から分離されたロール室（３）でのガス雰囲気の分離は、帯鋼が通過する開口によって互いに連結されている異なるガス区域によっても行う。すなわち、ロール室（３）には分離壁（１０）が配置されており、これがロール室（３）を少なくとも２つのガス区域に区分している。

（少なくとも１つのガス区域に）保護ガスの２つ以上の供給場所を通して上述の通り種々の濃度の窒素及び水素を供給する。

各ガス区域当たり少なくとも１つの測定手段が雰囲気を監視しそして制御循環系において所望の濃度に調整する。この場合、気体領域にメッキ用容器（５）の直ぐ下から酸素を含まない窒素を供給する。ロール室の内部のガス流は運転状態において炉の入口方向に導く。容器（５）からメッキ用金属（４）が放出される場合のためには、水素リッチの炉雰囲気が出るのは前述の窒素の供給によって回避される。

ロール室（３）の内部はセラミックで内張りされている。該ロール室は異なるガス区域を形成するセラミック製内張りのある鋼鉄製ハウジングで構成されている。供給される保護ガスは加熱されそしてそれによってロール室（３）の内部温度を維持するのに役立つ。

（外への熱伝達を低減する）断熱効果の他に、事故の場合に及びそれに伴うロール室（３）中への液状金属の落下の危険にも、液状金属、例えば亜鉛又はアルミニウム並びにそれらの合金に対して耐久性があるように内張りされている。

溶融メッキ装置の原理を説明する側面図である。 溶融メッキ装置の本発明に従うロール室の第一の実施態様の側面図である。 溶融メッキ装置の本発明に従うロール室の第二の実施態様の側面図である。

符号の説明

１ 金属ストリップ
２ 炉
３ ロール室
４ 溶融したメッキ用金属
５ 容器
６ 容器の底部領域の開口
７ 第一の区域
８ 第二の区域
９ 電磁誘導コイル
１０ 離壁
１１ ガス供給手段
１２ ガス供給手段
１３ ガスセンサー
１４ ガスセンサー
１５ 制御装置
１６ 送り通路
１７ 連結用フランジ
Ｆ 送り方向
Ｈ_２ 水素
Ｎ_２ 窒素

Claims (15)

1. 金属ストリップ（１）を、炉（２）、及び金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）で後に続くロール室（３）を通って、溶融したメッキ用金属（４）を収容した容器（５）に該容器（５）の底部領域の開口（６）を通して案内し、その際に該容器（５）の底部領域に、容器（５）中のメッキ用金属（４）を押し留めるために電磁場を発生させる、金属ストリップ、特に帯鋼を溶融メッキする方法において、ロール室（３）中において少なくとも２つの相前後して区分された区域（７、８）中に異なる気圧雰囲気を維持することを特徴とする、上記方法。
2. 金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）で後に続く、ロール室（３）の区域（８）の気体雰囲気の水素割合が、ロール室（３）の、この区域（８）より前の区域（７）より少ない、請求項１に記載の方法。
3. 金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）の、ロール室（３）の第一の区域（７）が５容量％以上の水素割合の気体雰囲気を有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）の、ロール室（３）の最後の区域（８）が５容量％より低い水素割合の気体雰囲気を有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. ロール室（３）の区域（７，８）中の気体雰囲気が水素の他に実質的に窒素だけを含有する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. ロール室（３）の区域（７，８）中の気体雰囲気が閉じられた
   制御循環系において所望の組成を維持する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
7. 炉（２）、及び金属ストリップ（１）の送り方向（Ｆ）で後に続くロール室（３）並びに溶融したメッキ用金属（４）を収容した容器（５）を有し、該容器（５）の底部領域に開口（６）が存在しており、そこを通して金属ストリップ（１）が容器（５）に送られそして該容器（５）の底部領域に、容器（５）中にメッキ用金属（４）を押し留めるための電磁誘導コイル（９）が存在している、特に請求項１〜６のいずれか一つに記載の金属ストリップ（１）、特に帯鋼を溶融メッキする方法を実施するための装置において、
   ロール室（３）中に少なくとも２つの区域（７，８）に互いに区分する少なくとも１つの分離壁（１０）が配置されていることを特徴とする、上記装置。
8. ロール室（３）の全ての区域（７，８）が少なくとも１つのガス供給手段（１１，１２）を有し、それを介して規定された種類及び／又は組成のガスを該区域（７，８）に導入することができる、請求項７に記載の装置。
9. ロール室（３）の全ての区域（７，８）が少なくとも１つのガスセンサー（１３，１４）を有し、それを用いて該区域（７，８）のガスの種類及び／又は組成及び／又は濃度を検出することができる、請求項７又は８に記載の装置。
10. 制御装置（１５）が存在しており、それによって区域（７，８）の少なくとも１つ中で、特に全ての区域（７，８）でガス組成及びガス濃度を所望の値に維持することができる、請求項７〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. ロール室（３）にセラミック製内張りが設けられている、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の装置。
12. ロール室（３）が鋼鉄製ハウジングを有している、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の装置。
13. ロール室（３）の区域（７，８）中に導入されるガスを所望の温度に加熱することができる手段が存在している、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の装置。
14. ロール室（３）が切断面において実質的に長方形の外形を有しており、金属ストリップ（１）送り方向（Ｆ）でみて最初の区域（７）の所に金属ストリップ（１）のための送り通路（１６）を接合されている、請求項７〜１３のいずれか一つに記載の装置。
15. ロール室（３）が切断面において実質的に長方形の外形を有しており、該室は区域の一つ（８）を形成しており、該区域（８）に第二の区域（７）が接続されており、該区域（７）は金属ストリップ（１）のための送り通路（１６）によって形成されている、請求項７〜１３のいずれか一つに記載の装置。

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