JP4382495B2 - 鋼ストリップを溶融金属浸漬被覆するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属ストリップ（Metallstrangen）、特に鋼ストリップ（Stahlband）を溶融金属浸漬被覆するための装置であって、
この装置内において、この鋼ストリップが、垂直方向に、溶融された被覆金属を収容する貯蔵容器を通って、および、前方に接続されている案内通路を通って貫通案内可能である様式の上記装置に関する。
その際、この案内通路の領域内において、電磁的な誘導子が配設されており、
この電磁的な誘導子が、貯蔵容器内においてこの被覆金属を押し留めるために、電磁的な進行磁場によって、この被覆金属内において誘導電流を誘導し、
これら誘導電流が、電磁的な進行磁場との相互作用において、電磁的な力を作用し、その際、
この誘導子が、
この鋼ストリップ（Metallstrangen）の移動方向において、連続的に配設されている少なくとも２つの主コイルを有しており、
並びに、少なくとも２つの補正コイルを、鋼ストリップの位置制御のために、この案内通路内において、この鋼ストリップの表面に対して法線の方向で備えており、
これら補正コイルが、同様に、この鋼ストリップの移動方向において、連続して配設されている。

鋼ストリップのための一般的な金属浸漬被覆設備は、メンテナンス頻度の高い部材、即ち、その内に設けられている装備を備える被覆容器を有している。被覆されるべき鋼ストリップの表面は、この被覆の前に、酸化残余物（Oxidrest）を洗浄されねばならず、且つ、被覆金属との結合のために活性化されねばならない。この理由から、ストリップ表面は、この被覆の前に、還元雰囲気内における熱プロセスにおいて処理される。酸化被膜が、前もって、化学的、または研磨的に除去されるので、低減された熱プロセスでもって、これら表面は、これら表面がこの熱プロセスに後に金属的に純粋な状態にあるように活性化される。

ストリップ表面の活性化でもって、しかしながら、囲繞する空気酸素に対するこのストリップ表面の親和力は、増大する。空気酸素が、被覆プロセスの前に、再び、これらストリップ表面に到達可能であることを防止するために、これらストリップは、浸漬細長管内において、上方から、この浸漬被覆浴内へと導入される。被覆金属が、液状の形態において存在し、且つ、重力が、吹払い装置との協働で、被覆厚さの調節のために利用されるので、および、後続のプロセスが、しかしながら、ストリップ接触を、被覆金属の完全な凝固状態に至るまで禁止するので、このストリップは、被覆容器内において、垂直方向に方向転換されねばならない。このことは、液状の金属内において回転するローラーでもって行われる。液状の被覆金属によって、このローラーは、著しい磨耗を受け、且つ、製造作業状態における諸停止の、および従って、諸故障の原因である。

所望の僅かな被覆金属の、マイクロメートルの範囲において動揺するめっき厚さによって、高い諸要件が、ストリップ表面の品質に対して課せられている。このことは、同様にストリップを案内するローラーの表面も、高い品質でなければならないことを意味する。これらローラーの表面における障害は、一般的に、ストリップ表面における損害を誘起する。このことは、設備のたびたびの停止に関する、更に別の理由である。

公知の浸漬被覆設備は、それに加えて、被覆速度において限界値を有している。その場合に、掻き取りノズルの作動における限界値、通過する鋼ストリップの冷却工程の限界値、および、被覆金属内における合金被膜の調節のための熱プロセスの限界値が問題である。このことによって、一方では、最高速度が、一般的に制限されていること、および他方では、所定の鋼ストリップが、この設備のために可能な最高速度でもって作動され得ないことの状況を生じる。

浸漬被覆工程の場合、合金工程は、ストリップ表面との被覆金属の結合のために行われる。その際形成する合金被膜特性および厚さは、著しく被覆容器内における温度に依存する。この理由から、多くの被覆工程において、この被覆金属は、確かに液状に保持されねばならないが、しかしながら、温度は、所定の限界値を超過してはいけない。このことは、所定の被覆厚さの調節のための、被覆金属の掻き取りの所望の効果に相反する。何故ならば、低下する温度でもって、掻き取り工程のために必要な、この被覆金属の粘性が増大し、且つ従って、この掻き取り工程を妨げるからである。

液状の被覆金属内において回転するローラーと関連しているこの問題を回避するために、この被覆容器の下側の領域において、上方へと垂直方向のストリップ案内のために案内通路を有する下方へと開いている被覆容器を使用すること、および、封隙のために電磁的な閉鎖部を配置することの試みがなされた。この場合、電磁的な誘導子が問題であり、これら電磁的な誘導子は、押し戻しする状態の、ポンピングする状態の、もしくは収縮する状態の、電磁的な交番磁場、もしくは進行磁場でもって作動し、これら磁場が、この被覆容器を下方へと封隙している。

このような解決策は、例えばヨーロッパ特許第６７３ ４４４号明細書（特許文献１）から公知である。下方への被覆容器の封隙のための電磁的な閉鎖を、同様に、国際公開第９６／０３５３３号パンフレット（特許文献２）による解決策、もしくは、特開平５−８６４４６号公報（特許文献３）による解決策も講じている。

強磁性でない鋼ストリップの被覆は、従って確かに可能であるが、しかしながら、基本的に強磁性の鋼ストリップの場合、この鋼ストリップが、電磁的な封隙内において、強磁性によって、通路壁に対して引っ張られることの問題を従って生じ、このことによって、ストリップ表面が損傷を与えられる。更に、この被覆金属は、誘導的な磁場によって、許容し難く熱せられる。

２つの進行磁場誘導子の間の、案内通路を通って通過する強磁性の鋼ストリップの位置は、不安定な釣り合い位置である。ただこの案内通路の中央においてだけ、このストリップに対して作用する磁気的な引力の総和はゼロである。この鋼ストリップが、この鋼ストリップの中央位置から振り出されるやいなや、この鋼ストリップは、両方の誘導子の内の一方の誘導子に対してより近くに移行し、これに対して、この鋼ストリップが、他方の誘導子から離れる。このような振り出しに関する原因は、このストリップの簡単な平坦状態誤差である。その際に、このストリップの幅にわたって見て、走行方向におけるストリップ波のあらゆる形
態、（センターバックル（Centerbuckles・）, クォーターバックル（Quarterbuck・
les・）、耳波、振動、捩れ、クロスボー（Crossbow）Ｓ字形の形状、等）を挙げることができる。磁気的な引力の原因である磁気的な誘導は、指数関数に従って、誘導子からの間隔と共に、この引力の磁場強度内において減少する。類似の方法において、従って、この引力は、誘導磁場強度の２乗でもって、誘導子からの増大する間隔と共に減少する。振り出されるストリップに関して、１つの方向内における振り出しでもって、一方の誘導子への引力は指数関数的に増大し、これに対して、他方の誘導子からの復帰力が指数関数的に低減することを意味する。両方の効果は自体で増大し、従って、釣り合いは不安定である。

この問題を解決するために、即ち、案内通路内における鋼ストリップの精確な位置制御のために、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５ ３５ ８５４号明細書（特許文献４）、および、ドイツ連邦共和国特許公開第１００ １４ ８６７号明細書（特許文献５）が、示唆を与えている。そこで開示されたコンセプトにより、電磁的な進行磁場を形成するためのコイルと並んで、付加的な補正コイルが設けられており、これら補正コイルは、制御システムとの結合状態にあり、且つ、鋼ストリップが中央位置から外れた場合、この中央位置に再び復帰されるように行われる。

これら公知の解決の手がかりの場合、案内通路の中央においてストリップを保持するための鋼ストリップの制御が、時として、主コイルと補正コイルの磁場の重畳に基づいて、磁場消滅を誘起し、且つ従って、案内通路の中央への効率の良いこの鋼ストリップの復帰が困難であるかもしくは不可能であることによって困難になることが欠点として判った。鋼ストリップの抵抗力の検査は、比較的に薄くなったストリップ −このことは今日的なトレンドに相応する− でもって、鋼ストリップの固有剛性が、このストリップが誘導子の磁場に基づいて、ただ僅かにだけ変形に対抗可能である程度に復帰することを明らかにした。この関連において、被覆浴にわたっての、案内通路の下の下側の方向転換ローラーと上側の方向転換ローラーとの間の、明確に２０ｍ以上の製造設備内において存在する大きな張架長さは問題である。このことは、この案内通路内における鋼ストリップの効率の良い位置制御の必要性を増加させ、このことは上記の諸事情によって困難である。
ヨーロッパ特許第６７３ ４４４号明細書 国際公開第９６／０３５３３号パンフレット 特開平５−８６４４６号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第１９５ ３５ ８５４号明細書 ドイツ連邦共和国特許公開第１００ １４ ８６７号明細書

従って、本発明の根底をなす課題は、冒頭に記載した様式の鋼ストリップを溶融金属浸漬被覆するための装置を、上記の欠点が克服されるように更に発展させることである。特に、効果的に鋼ストリップを案内通路の中央において保持することは、可能であるべきである。

この課題は、本発明に従い、補正コイルの少なくとも一部が、鋼ストリップの移動方向において見て、この移動方向に対して垂直方向に、および、この鋼ストリップの表面に対する法線方向に対して垂直方向に、互いに、互い違いに位置ずれされて配設されていることによって解決される。

有利には、補正コイルは、鋼ストリップの移動方向において見て、少なくとも２つの列、有利には６つの列内において配置されている。更に、それぞれの列は、少なくとも２つの補正コイルを有している。有利には、更に、後続の列内における補正コイルの中心は、この鋼ストリップの移動方向において見て、精確に、先行する列の補正コイルの２つの中心の中間に配置されている。

本発明による構成でもって、列から列へと（鋼ストリップの移動方向において見て）、補正コイルの互い違いに位置ずれされた配設に基づいて、進行磁場コイルの磁場が、案内通路、および補正コイルの封隙のために、および、この案内通路内におけるストリップ位置の制御のために、封隙並びに制御する共通の磁場へと重畳することは達せられる。本発明でもって、１つの列内におけるこれら補正コイルの境界において、相殺された磁場による磁場消滅 −これら磁場消滅は、普段は、案内通路内における鋼ストリップに対しての影響力の行使を、この鋼ストリップの制御された位置決めの目的でもはや可能としない− が生じることは回避される。

本発明により行われた配設の場合、誘導子磁場は重畳し、且つ、側面における磁場消滅の不都合な効果が、互い違いに位置ずれされてその下に設けられている補正コイルによって補償される。これら誘導子の下側において、この効果は、もはや問題ではない。何故ならば、金属の液柱のための制御領域は、案内通路の上側の半分体において存在し、且つ従って、ここでは、もはや障害とならないからである。

更なる構成により、それぞれ少なくとも１つの補正コイルは、鋼ストリップの移動方向において見て、主コイルと同じ高さ内において配置されている。更に、電磁的な誘導子は、主コイルおよび補正コイルを収容するために、複数の溝部を有しており、これら溝部が、この鋼ストリップの移動方向に対して垂直方向に、且つ、法線方向に対して垂直方向に指向している。その際、有利には、それぞれの溝部内において、少なくとも１つの主コイル、および少なくとも１つの補正コイルの、少なくとも一部が配設されている。更に、この溝部内において配設された補正コイルの部分が、鋼ストリップに、それぞれの主コイルの部分よりもより近い状態で配設されていることが、利点であることが判明した。

交流でもっての主コイルと補正コイルの給電には、特別な意義がある。この目的で、有利には、その手段でもって主コイルが３相交流によって給電される手段が設けられている。総じて６つの、鋼ストリップの移動方向において連続的に設けられた主コイルが（６つの列として）配設されており、これら主コイルが、それぞれ６０°だけ位置ずれされて位相付けされた３相交流でもって給電される場合、特に有利である。

更に、それら手段でもって補正コイルが交流電流を給電される手段が、使用されることが提案され、その際、この交流電流は、その電流でもって局部的に隣接する主コイルが作動されるその電流と、同一の位相を有している。

主コイルおよび補正コイルの位相正確な給電のために、有利には、光導波体（Lichtwellenleiter・）を介してのパルス同期化（Impuls-Synchronisation）を有する電力供給が使用される。

装置のこの様式の構成は、補正コイルが、同期状態において、進行磁場でもって作動され得ることを可能にする。進行磁場誘導子のために、大抵、交流の３つの位相が使用され、且つ、補正コイルのために、主コイルのそれぞれ１つの位相が十分であり、この主コイルの手前に、この補正コイルが設けられている。鋼ストリップの両側で、両方の誘導子の電力供給に関して、進行磁場のために、３相の周波数変換器が使用され、且つ、これら補正コイルのために、１相の周波数変換器で十分であり、しかも、それぞれの補正コイルのために、１つの周波数変換器で十分である。その際、個別の周波数変換器の同期化は、基本的に重要である。この同期化は、特に簡単な方法で、光導波体を介しての上記のパルス同期化でもって可能であり、このパルス同期化が、強い磁場、並びにこの磁場の漂遊磁場（Streufelder・）であるという理由で、有利に好適である。

通過する鋼ストリップの位置は、誘導磁場センサーによって検出され、これら誘導磁場センサーが、弱い測定磁場（Messfeld）でもって、例えば高い周波数によって作動される。この目的で、僅かの出力を有する比較的に高い周波数の電圧が、進行磁場コイルに重畳される。比較的に高い周波数の電圧は、如何なる影響も、封隙に対して及ぼさず、且つ、同様に、これによって、被覆金属、もしくは鋼ストリップの如何なる加熱の状態にもならない。この比較的に高い周波数の誘導は、法線方向の封隙の強力な信号からフィルタリング可能であり、且つ、その場合に、センサーからの間隔に比例した信号を出力する。この信号でもって、案内通路内におけるストリップの位置は、検出され、且つ制御される。

鋼ストリップの固有剛性に関しての諸検査は、補正コイルの提案された構成でもって、鋼ストリップの制御能力の明確な改善を提供した。このストリップは、上記のことによって、誘導子の領域内において、もはや如何なる長い張架長さも有することなく、且つ従って、通過の際の案内通路内におけるストリップ位置の制御のための十分な固有剛性を有している。

図において、本発明の実施例を図示する。

図１において、鋼ストリップ１、特に鋼ストリップを溶融金属浸漬被覆の原理が示されている。この被覆されるべき鋼ストリップ１は、垂直方向に、下方から被覆装置の案内通路４内へと入る。

案内通路４は、液状の被覆金属２が満たされている貯蔵容器３の下側の端部を形成している。鋼ストリップ１は、移動方向Ｘにおいて、垂直方向に上方に案内される。液状の被覆金属２が、この貯蔵容器３から流出しないために、この案内通路４の領域内において、電磁的な誘導子５が配設されている。この電磁的な誘導子は、２つの半分体５ａおよび５ｂから成り、これら半分体によって、それぞれ１つの半分体が鋼ストリップ１の傍らに設けられている。この電磁的な誘導子５内において、電磁的な進行磁場が形成され、この進行磁場は、この液状の被覆金属２を、この貯蔵容器３内において押し留め、且つ従って、流出を阻止する。

電磁的な誘導子５の詳細な構造は、図２および３内において認識することができる。単に両方の対称的に形成された誘導子５ａ、５ｂの内の１つの誘導子だけが図示されており、これら誘導子は、鋼ストリップ１の両側に配設されている。図２において図示されているように、この鋼ストリップ１は、移動方向Ｘにおいて、誘導子５ａの傍らを通って上方に移動する。電磁的な進行磁場を形成するために、この誘導子５ａは、全体で６つの主コイル６を備えている。これら主コイル６は、この誘導子５ａの全幅にわたって延在している（図３参照）。これら主コイル６は、溝部１０内において設けられており、これら溝部が、誘導子５ａの金属の基体内において形成されている。図２の右横側に、総じて主コイル６の５つの導線部分に関して、電流方向が記入されており、これら電流方向は、図示面から抜け出るか、もしくは、この図示面内へと入り込んでいる。

誘導子５ａ、５ｂに対して当接すること無しに、鋼ストリップ１が、方向Ｎにおいて、このストリップ１の表面に対して法線方向に（図２および図３参照）、正確に中央に、案内通路４内において保持されるために、補正コイル７が、これら誘導子５ａ、５ｂ内において配設されている。特に図３において見て取れるように、多数の補正コイル７は、互いに並列して、全体で６つの列８’、 ８’’、 ８’’’、 ８’’’’、 ８’’’’’、 ８’’’’’’のそれぞれの列において位置決めされている。２つの隣接する溝部１０内において、この誘導子５ａの全幅にわたって延在する主コイル６、並びに、多数の互いに並列して位置決めされた補正コイル７が配設されている。

図３から見て取れるように、その際、２つの、連続的な列８’、 ８’’、 ８’’’、 ８’’’’、 ８’’’’’、 ８’’’’’’の補正コイル７は、互いに、互い違いに位置ずれされて配設されている。これら補正コイル７の中心は、参照符号９でもって示されている。図３から、下方右側で、読み取れるように、間隔ａ、およびｂは同じであり、これら間隔が、これら補正コイル７の相互の位置ずれの値を提示している。この構成でもって、補正コイル７によって形成された、鋼ストリップ１を案内通路４内において制御する磁場が、相互に消し合わないことが達成される。従って、効率の良い制御は、可能となる。

図４に、３相交流の位相順序が図示されており、この３相交流は、６つの略述された主コイル６内において存在している。これら３つの位相は、参照符号Ｒ、Ｓ、およびＴでもって示されている。この位相順序は、Ｒ、−Ｔ、Ｓ、−Ｒ、Ｔ、−Ｓによって与えられる。

主コイル６ −この主コイルの前に、この補正コイル７が配置されている− 内において存在するそれぞれの補正コイル７は、同じ位相でもって制御されねばならない。進行磁場を形成するための主コイル６は、即ち、回転磁場の３つの位相でもって制御され、これに対して、これら補正コイル７が、それぞれに、ただ１つの位相でもって給電される。位相精確に整向された電流を有するコイル６および７の給電の実現は、適当な、且つ良く知られている周波数変換機によって成し遂げられる。これらコイルは、適当に同期されねばならず、このために、特に光導波体を介してのパルス同期化が適している。

その溶融金属浸漬被覆容器を通って案内される鋼ストリップを共に示した、溶融金属浸漬被覆容器の概略的な図である。 溶融金属浸漬被覆貯蔵容器の下側に配置されている、電磁的な誘導子の正面図である。 電磁的な誘導子の、図２に所属する側面図である。 電磁的な誘導子によって、形成される、電磁的な進行磁場の位相順序の図である。

符号の説明

１ 鋼ストリップ（金属ストリップ）
２ 被覆金属
３ 貯蔵容器
４ 案内通路
５、 ５ａ、 ５ｂ 電磁的な誘導子
６ 主コイル
７ 補正コイル
８’、 ８’’、 ８’’’、 ８’’’’、 ８’’’’’、 ８’’’’’’ 列
９ 補正コイル７の中心
１０ 溝部
Ｘ 移動方向
Ｎ 法線の方向
ａ 中心９の間隔
ｂ 中心９の間隔
Ｒ ３相交流の位相
Ｓ ３相交流の位相
Ｔ ３相交流の位相

Claims (12)

1. 鋼ストリップ（１）を溶融金属浸漬被覆するための装置であって、
   この装置内において、この鋼ストリップ（１）が、垂直方向に、溶融された被覆金属（２）を収容する貯蔵容器（３）を通って、および、前方に接続されている案内通路（４）を通って貫通案内可能であり、その際、
   この案内通路（４）の領域内において、電磁的な誘導子（５）が配設されており、
   この電磁的な誘導子が、貯蔵容器（３）内においてこの被覆金属（２）を押し留めるために、電磁的な進行磁界によって、この被覆金属（２）内において誘導電流を誘導可能であり、
   これら誘導電流が、電磁的な進行磁界との相互作用において、電磁的な力を作用し、およびその際、
   この誘導子（５）が、
   この鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において、連続的に配設されている少なくとも２つの主コイル（６）を有しており、
   並びに、少なくとも２つの補正コイル（７）を、鋼ストリップ（１）の位置制御のために、この案内通路（４）内において、この鋼ストリップ（１）の表面に対して法線の方向（Ｎ）で備えており、
   これら補正コイルが、同様に、この鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において、連続して配設されている様式の上記装置において、
   補正コイル（７）の少なくとも一部が、鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において見て、この移動方向（Ｘ）に対して垂直方向に、および、この鋼ストリップ（１）の表面に対する法線方向に対して垂直方向（Ｎ）に、互いに、互い違いに位置ずれされて配設されていることを特徴とする装置。
2. 補正コイル（７）は、鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において見て、６つの列（８’、 ８’’、 ８’’’、 ８’’’’、 ８’’’’’、 ８’’’’’’）内において配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. それぞれの列（８’、 ８’’、 ８’’’、 ８’’’’、 ８’’’’’、 ８’’’’’’）は、少なくとも２つの補正コイル（７）を有していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 後続の列（８’’）内における補正コイル（７）の中心（９）は、この鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において見て、先行する列（８’）の補正コイル（７）の２つの中心（９）の中間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. それぞれ少なくとも１つの補正コイル（７）は、鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において見て、主コイル（６）と同じ高さ内において配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の装置。
6. 電磁的な誘導子（５）は、主コイル（６）および補正コイル（７）を収容するために、複数の溝部（１０）を有しており、これら溝部が、この鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）に対して垂直方向に、且つ、法線方向（Ｎ）に対して垂直方向に指向しているように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
7. それぞれの溝部（１０）内において、少なくとも１つの主コイル（６）、および少なくとも１つの補正コイル（７）の、少なくとも一部が配設されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 溝部（１０）内において配設された補正コイル（７）の部分は、鋼ストリップ（１）に、それぞれの主コイル（６）の部分よりもより近い状態で配設されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. ３相交流によって主コイル（６）を給電するための手段を有していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の装置。
10. 総じて６つの、鋼ストリップ（１）の移動方向（Ｘ）において連続的に設けられた主コイル（６）が配設されており、これら主コイルが、それぞれ６０°だけ位置ずれされて位相付けされた３相交流でもって給電されるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 局部的に隣接する主コイル（６）を給電する電流と同一の位相の交流電流でもって、補正コイル（７）を給電するための手段を有していることを特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
12. 交流でもって、主コイル（６）および補正コイル（７）の給電のため手段は、光導波体を介してのパルス同期化のための装置を備える電力供給装置を有していることを特徴とする請求項１１に記載の装置。

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