JP3973628B2 - 金属ストランドを溶融浸漬被覆する装置 - Google Patents

Description

この発明は、金属ストランドが垂直に溶融された被覆金属を収容する容器を通して且つ直列接続された案内通路を通して貫通案内でき、案内通路の領域には電磁誘導体が配置されていて、被覆金属内の電磁閉塞区域により容器内の被覆金属を留置するために誘導電流を誘導でき、その誘導電流が電磁閉塞区域との交番作用で電磁力を及ぼす、金属ストランド、特に鋼帯を溶融浸漬被覆する装置に関する。

金属帯用の通常の金属浸漬被覆装置は保守の必要な部分、即ち被覆容器内に存在する設備を備える被覆容器を有する。被覆すべき金属帯の表面は酸化残基の被覆前に清掃されて、被覆金属との結合のために活性化される。この理由から、帯表面は被覆前に減少する大気において熱間処理で処理される。酸化層は前もって化学的に或いは研磨的に除去されるので、減少する熱間処理によって表面は熱間処理後に金属的に純になるように活性化される。

しかし、帯表面の活性化によって包囲する空気酸素のこの帯表面の親和性が上昇する。空気酸素が被覆処理前に再び帯表面に到着し得ることを避けるために、帯は浸漬鼻部内で上から浸漬被覆浴に案内される。被覆金属は液状形態で存在し、被覆厚さを調整するために吹き出し装置と一緒に重力を利用するけれども、次の処理は被覆金属の完全な凝固まで帯接触を提供するから、帯は被覆容器内で垂直方向に転向されなければならない。その転向は、液状金属中で回転するローラによって行われる。液状被覆金属によってこのローラは強力な磨耗を受けて、停止とそれによる生産運転の損失の原因である。

ミクロン範囲で移動できる被覆金属の所望の僅かな載置厚さによって、帯表面の品質に関する高い要件が提供される。それは、帯接触するローラの表面が高い品質をもたなければならないことを意味する。この表面に関する障害は一般に帯表面の損傷をまねく。これは装置のしばしば起る停止の一つの新たな理由である。

さらに、公知の浸漬被覆装置は、被覆速度において限界値を有する。その際に掻き取りノズルの運転の場合の限界値、貫流する金属帯の冷却過程の限界値と被覆金属内の合金層を調整する熱間処理の限界値が重要である。それによって、一方では最高速度が一般に制限され、他方では所定金属帯は装置のために可能な最高速度で走行されることができない場合が生じる。

浸漬被覆過程では、帯表面と被覆金属の結合のための合金過程が惹起される。その際に形成する合金層の特性と厚さは被覆容器内の温度に強力に依存する。この理由から多数の被覆過程では被覆金属が確かに液状に保持されなければならないが、しかし温度は一定限界を越えるべきでない。これは、所定被覆厚さに調整するために被覆金属の掻き取りの所望の効果と相反する、と言うのは温度降下により被覆金属の掻き取り過程に必要な粘性が上昇し、それで掻き取り過程が困難になるからである。

液状被覆金属内で回転するローラとの関係にある問題点を回避するために、被覆容器の下領域で上方へ垂直に帯を通過案内する案内通路を有する下方開放被覆容器を採用して且つ密封するために電磁閉塞を採用する徴候があった。この場合に、被覆容器を下方で密封する、抑留する、ポンプ送りする或いは締めつける電磁交番磁場或いは移動磁場で作動する電磁誘導体が重要である。

そのような解決策は例えば欧州特許第０６７３４４４号明細書（特許文献１）から知られている。被覆容器を下方で密封する電磁閉塞を日本国特開平５−８６４４６号公報（特許文献２）による解決策も採用している。

非強磁性金属帯は確かに可能であるけれども、実質的に強磁性鋼帯においてこの強磁性鋼帯が電磁被覆において通路壁に強磁体を張られ、それによって帯表面が傷害を与えられると言う問題を生じる。さらに、被覆金属が誘導磁界によって許容できない程に加熱されると言うことは、問題である。

二つの移動誘導体間の案内通路を通じて通過する強磁性鋼帯の位置において不安定な釣り合いが重要である。案内通路の中心においてのみ、帯上に作用する磁気引力の総和は零である。鋼帯がその中心位置から偏向されるとすぐに、その鋼帯は両誘導体の一方により近くに至り、他方の誘導体から遠ざかる。そのような偏向の原因は帯の簡単な平面位置欠陥である。その際に、帯の幅にわたって見て（中心ゆがみ、四分ーのゆがみ、縁波、フラッタ、ねじれ、クロスボウ［交差湾曲］、Ｓ形状等）、走行方向におけるどんな種類の帯波も挙げることができる。磁気引力に対して責任を負っている磁気誘導は誘導体からの間隔をもつ指数関数機能に基づきその磁場力を低下させる。それ故に、類似の形式で誘導磁場力の平方（Quadrat)による引力は誘導体から増大する間隔によって低下する。偏向された帯にとって、一方向における偏向によって一つの誘導体に対して指数関数的に上昇し、その間に反力は他の誘導体から指数関数的に低下する。両効果はそれ自体により強化するので、釣り合いは不安定である。

さらに、案内通路内の金属ストランドを正確に位置調整するこれらの問題点を解決するために、ドイツ特許出願公開第１９５３５８５４号明細書（特許文献３）とドイツ特許出願公開第１００１４８６７号明細書（特許文献４）が示唆を与える。そこに開示された概念によると、磁気移動磁場を惹起するコイルの外に、補助的修正コイルが設けられており、その修正コイルは調整システムと接続されて調整システムを注意するので、金属幅は中心位置から偏差のある際にこの中心位置に再び戻される。

この原理、即ち修正コイルを備える移動磁場誘導体の概念の実現の場合に、電磁移動磁場を発生させる誘導体は比較的大きな構造高さを有しなければならかいことが欠点としてわかった、そのことは必要な磁場力、電流やそのために必要な薄板芯（Blechkerne) によって説明される。誘導体の高さは少なくともおよそ６００ｍｍ移動する。それは案内通路における浸漬金属柱の高さに関する否定的効果を有する。

これらの問題点を回避するために、国際特許出願公開第９６／０３５３３号明細書（特許文献５）から被覆材料を抑留するために誘導コイルのみを投入する電磁閉塞磁場を採用するこの種の装置が知られている。それによると、誘導体の構造高さは比較的小さい。

けれども、案内通路を通る金属ストランドの通過の際に、欠点的方法において、ストランドの高強磁性引力が案内通路の壁に生じる。これを避けるために、この公知の装置では、閉塞磁場誘導体が交流で運転され、その周波数は３ｋＨｚより高いことが意図されている。これによって、強磁性引力がほんの僅かであり；無論、強磁性引力が完全には回避できないことが達成される。さらに、案内通路を通る金属ストランドの通過の際に、ストランドの強力な加熱が生じることが欠点である。
欧州特許第０６７３４４４号明細書 日本国特開平５−８６４４６号公報 ドイツ特許出願公開第１９５３５８５４号明細書 ドイツ特許出願公開第１００１４８６７号明細書 国際特許出願公開第９６／０３５３３号明細書

この発明の課題は、前記欠点が克服されるように、前記種類の金属ストランドを溶融浸漬被覆する装置を提供することである。それによって、僅かな構造高さを有し、それにもかかわらず金属ストランドの激しい加熱を条件としない電磁誘導体が立案されるべきである。

この課題は、この発明によると、誘導体（５，５ａ，５ｂ）は電気供給手段（６）と接続しており、この電気供給手段はこれら誘導体に周波数（ｆ）が５００Ｈｚより少ない交番電流を供給し、電気供給手段（６）は誘導体（５）に単相交流を供給し、そして装置は案内通路（４）に金属ストランド（１）を案内する案内手段（８）を有し、その案内手段は金属ストランド（１）の表面に対して垂直な方向（Ｎ）において案内通路（４）内の金属ストランド（１）の位置調整する少なくとも二つの修正コイル（８ｂ）から成り、修正コイル（８ｂ）が金属ストランド（１）の運動方向（Ｘ）に見て、誘導コイル（７）と同じ高さに配置されていることによって解決される。

この構成により、予め知られた解決策と比較して、貫通する金属ストランドの加熱を著しく減少させることができる。さらに、案内通路の壁における金属ストランドの電磁引力が予め知られた解決策の場合におけるよりもより少ないから、案内通路における金属ストランドの中心案内がより容易になる。それ故に、選択された構造概念によって、誘導体の得ようとした僅かな構造高さを生じる。

誘導体が案内通路の両側に一個づつの誘導コイルを有する利点をもつ。

案内通路内に金属ストランドを案内する案内手段はさらに少なくとも一対の案内ロールであり得る。これは好ましくは案内通路の下領域内に或いは案内通路の下に配置されている。

修正コイルは、金属ストランドの運動方向に観察して誘導コイルと同じ高さに配置され得る。誘導コイルと修正コイルを収容する電磁誘導体は、互いに平行に、金属ストランドの運動方向に対して垂直に且つ垂直方向に垂直に延びている二つの溝を有するときに、誘導体の良好な効果が生じる。溝内に配置された修正コイルが誘導コイルより金属ストランドに近くに配置されるときに案内通路内の金属ストランドの調整は容易になる。金属ストランドの両側の誘導体は少なくとも二つづつの一列に並んで配置された修正コイルを有するときに調整はより正確に行われる。

さらに、修正コイルに供給する手段は、誘導コイルが運転される電流と同じ位相を有する交流を備えている。

前記修正コイルによる案内通路内の金属ストランドの位置調整が注目されるならば、貫通する鋼帯の位置が高周波数の弱い測定磁界で運転される誘導磁界センサーによって検出され得る。そのために、僅かな出力をもつより高周波数の電圧が誘導コイルに重畳される。より高周波数の電圧は密封に関して影響を有しない；同じ方法でこれによって被覆金属或いは鋼帯の加熱を生じない。より高周波数の誘導体は垂直密封の力強い信号から外へ濾過されて、次にセンサーからの距離に比例する信号を与える。このセンサーによって案内通路内の帯の位置が検出され調整され得る。

この発明の実施例は図面において説明され：図１は被覆容器を通って案内される金属軌条をもつ溶融浸漬被覆容器を概略的に示し、図２は案内通路と下に配置された案内ロールをもつ誘導コイルを通る断面を示し、図３は修正コイルの形態に案内手段を備える図２に一致する断面を示し、図４は側面から観察した図３による誘導体の図を示す。

図１には、金属ストランド１、特に鋼帯の溶融浸漬被覆の原理が示されている。被覆すべき金属ストランド１は縦方向に下から被覆装置の案内通路４に流入する。案内通路４は液状被覆金属２で充填されている容器３の下端を形成する。金属ストランド１は運動方向Ｘにおいて縦方向に上へ案内される。液状被覆金属２が容器３から流出されないので、案内通路４の領域において電磁誘導体５が配置されている。この誘導体５は二つの半部５ａと５ｂから成り、そのうちの一方が金属ストランド１の横に配置されている。電磁誘導体５では電磁閉塞磁界が発生され、その電磁閉塞磁界は液状被覆金属２を容器３に留置して流出を阻止している。

誘導体５は単相交流を備える電気供給手段６により供給される。交流の周波数ｆは５００Ｈｚ以下にある。好ましくは配電網周波数、つまり５０或いは６０Ｈｚを採用する。

案内通路４の領域の詳細説明された構成は、図２において確認できる。誘導体５（或いはその両半部５ａと５ｂ）は溝９を有し、溝には誘導コイル７が採用され、誘導コイルは交流を供給され、それによって電磁閉塞磁界が発生する。特に、金属ストランド１はストランド１に垂直な方向において可能な限り案内通路４の中心に案内されることに注意すべきである。

誘導体５或いは誘導コイル７は運転中に或る強磁性引力をストランド１と案内通路４の壁の間に生じるので、図２において案内ロール８ａとして形成されている案内手段８が設けられている。この案内ロールは案内通路４の下に配置され、案内通路４における金属ストランド１の中心導入が行われることを保障する。

図３に見られ得るように、案内手段８を別の方法で形成することも可能である。この後に電気式修正コイル８ｂが設けられ、規制された磁界を発生し、金属ストランド１を案内通路４内に保持する。見られ得るように、誘導コイル７並びに修正コイル８ｂは誘導体５ａと５ｂの溝９に位置されていて、しかも運動方向Ｘに見て、同じ高さにある。

図４には、誘導体半部の一方５ｂに関する側面図が描かれている。ここで、誘導コイル７並びに修正コイル８ｂは誘導体５ｂの溝９に収納されていることが、再び見られ得る。さらに、これから、金属ストランド１の幅にわたりこの金属ストランド１に作用してその金属ストランドを案内通路４内中心に保持し得る現在の三つの修正コイル８ｂ’，８ｂ”，８ｂ”’が設けられていることが明らかになる。

修正コイル８ｂ’，８ｂ”，８ｂ”’は修正コイル８ｂ’，８ｂ”，８ｂ”’が配置されている前方の誘導コイル７に存在する同じ電流位相により制御されている。

案内ロール８ａ（図２参照）と修正コイル８ｂ（図３参照）の組合わせも企図され得ることも言及されている。

被覆容器を通って案内される金属ストランドをもつ溶融浸漬被覆容器を概略的に示す。 案内通路と下に配置された案内ロールをもつ誘導コイルを通る断面を示す。 修正コイルの形態に案内手段を備える図２に一致する断面を示す。 側面から観察した図３による誘導体の図を示す。

符号の説明

１．．．．．金属ストランド（鋼帯）
２．．．．．被覆金属
３．．．．．容器
４．．．．．案内通路
５，５ａ，５ｂ．．．．電磁誘導体
６．．．．．電気供給手段
８．．．．．案内手段
８ａ．．．．案内ロール
８ｂ．．．．修正コイル
８ｂ’，８ｂ”，８ｂ”’．．．．修正コイル
９．．．．．溝
ｆ．．．．．周波数
Ｘ．．．．．運動方向
Ｎ．．．．．垂直方向

Claims (7)

1. 金属ストランド（１）が垂直に溶融された被覆金属（２）を収容する容器（３）を通して且つ直列接続された案内通路（４）を通して貫通案内でき、案内通路（４）の領域には電磁誘導体（５）が配置されていて、被覆金属（２）内の電磁閉鎖区域により容器（３）内の被覆金属（２）を留置するために誘導電流を誘導でき、その誘導電流が電磁閉鎖区域との交番作用で電磁力を及ぼす、金属ストランド（１）を溶融浸漬被覆する装置において、誘導体（５，５ａ，５ｂ）は電気供給手段（６）と接続しており、この電気供給手段はこれら誘導体に周波数（ｆ）が５００Ｈｚより少ない交番電流を供給し、電気供給手段（６）は誘導体（５）に単相交流を供給し、そして装置は案内通路（４）に金属ストランド（１）を案内する案内手段（８）を有し、その案内手段は金属ストランド（１）の表面に対して垂直な方向（Ｎ）において案内通路（４）内の金属ストランド（１）の位置調整する少なくとも二つの修正コイル（８ｂ）から成り、修正コイル（８ｂ）が金属ストランド（１）の運動方向（Ｘ）に見て、誘導コイル（７）と同じ高さに配置されていることを特徴とする装置。
2. 周波数（ｆ）は１００Ｈｚより少ないことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 誘導体（５）は案内通路（４）の両側に一個づつの誘導コイル（７）を有することを特徴とする請求項１或いは２に記載の装置。
4. 案内手段（８）は案内通路（４）の下領域に或いは案内通路（４）の下に配置されている少なくとも一対の案内ローラ（８ａ）を包含することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載にの装置。
5. 電磁誘導体（５，５ａ，５ｂ）は誘導コイル（７）と修正コイル（８ｂ）を収容するために二つの溝（９）を有し、この二つの溝が金属ストランド（１）の運動方向（Ｘ）に対して互いに平行に且つ垂直方向に延びていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. 溝（９）配置された修正コイル（８ｂ）は誘導コイル（７）より近くの金属ストランド（１）に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 誘導体（５，５ａ，５ｂ）は金属ストランド（１）の両幅面に対して少なくとも二個づつの一列に並んで配置された修正コイル（８ｂ’，８ｂ”，８ｂ”’）を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の装置。

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