JP4738331B2 - 金属ストランドを溶融浸漬被覆する装置および溶融浸漬被覆するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属ストランドが、溶解した溶融被覆金属を収容している容器を介して、及び前もって接続された案内管路を介して垂直方向に通過案内され、
この場合、案内管路の両側で、電磁誘導子が設けられており、この両側の電磁誘導子が、容器内の被覆金属を保持するために、磁場を発生させ、そして
この場合、容器に、予備溶融容器から溶解した被覆金属が供給される様式の、
金属ストランド、特に亜鉛、アルミニウム、亜鉛−アルミニウム合金を含んだ鋼ストリップを溶融浸漬被覆する装置に関する。

金属ストリップ用の公知の金属浸漬被覆設備はメンテナンスの割合が高い部分を備えている。すなわち、その中にいろいろな装備を有する被覆容器を備えている。被覆されるべき金属ストリップの表面は、被覆前に洗浄しなければならず、かつ被覆金属と結合するために金属ストリップの表面を活性化させねばならない。この理由から、ストリップは被覆前に、連続炉内において、低下する雰囲気内で処理される。酸化被膜は前もって化学的に取除かれるので、還元性の加熱工程により、表面は加熱工程後に金属的に純粋に存在するように活性化される。この場合、金属ストリップは、亜鉛、アルミニウム、あるいは亜鉛−アルミニウム合金を含んだ被膜に必要な温度で加熱される。

しかしながら、金属ストリップの表面を活性化させることにより、このストリップ表面の取囲む大気中の酸素に対する親和力は高まる。大気中の酸素が被覆工程前にストリップ表面に再度達するのを防ぐために、浸漬スナウト（Tauchrussel）内のストリップは上方から浸漬被覆浴槽内に挿入される。被覆金属は液状の形で存在し、重力は被覆厚さを調節するための吹き出し装置（“エアーナイフ”）と協働して使用されてもかまわないが、後に続く工程はストリップに接触することを被覆金属が完全に凝固するまで禁止しているので、被覆容器内のストリップは垂直方向に転向させなければならない。これは液状金属内で回転するローラにより行われる。液状の被覆金属により、このローラは磨耗の影響をかなり受け、このローラは停止の原因であり、従って工場の停止である。

ミクロン範囲で変動する、所望の僅かな被覆金属のめっき厚により、金属ストリップの表面の品質への高い要求事項が調節される。これはストリップを案内するローラの表面も高い品質でなければならないことを意味する。一般にローラ表面の不具合により、金属ストリップ表面に傷が付く。これが考えられる設備の停止に関するその他の理由である。

液状の被覆金属内で回転しているローラと関連している問題を回避するために、下方に開放された被覆容器を備え、この被覆容器がその下方領域内において、ストリップを上方に向かって垂直に案内するための一定の高さの案内管路を備え、かつ密閉するために電磁的閉鎖装置を有する。これに関しては、電磁誘導子であり、この電磁誘導子は、抑止作用をするか、ポンプ圧送作用を行うかあるいは狭窄作用を行う電磁的交流磁場あるいは進行磁場により機能する。この交流磁場あるいは進行磁場は被覆金属容器を下方に向かってシールする。

このような解決策は、例えば特許文献１から公知である。特許文献２による解決策あるいは特許文献３による解決策も、被覆金属容器を下方に向かってシールするための電磁的閉鎖装置を使用している。

案内管路内の金属ストランドの位置を正確に調節するために、特許文献４と特許文献５は、特殊な解決策を用いている。開示された構想によれば、電磁的進行磁場を発生させるためのコイル以外に、さらに補正コイルが設けられている。この補正コイルは調節システムと接続しており、かつ金属ストランドを、中心位置からずれた場合に、中心位置へ再度戻すことを考慮している。

特許文献６から公知の金属ストランドを溶融浸漬被覆する装置の場合、被覆容器の下方に電磁的遮断装置が設けられている。そこでは、溶融液状の被覆金属のための容器に、予備被覆容器が所属しており、この場合、この容器は容量的に予備被覆容器よりもはるかに小さい。容器は補充するためにあるいは空にするために、導入管路と導出管路を介して、予備被覆容器と接続しており、この場合予備被覆容器と被覆容器の間の溶解した被覆材料は、大気中の酸素を遮断することにより循環可能である。

この形態によれば、被覆金属用の予備溶融容器は実際の被覆容器の側方に設けられている。予備溶融容器のこの配設は、溶融浸漬被覆工程を最適に実施するために施設される、新しい溶融浸漬被覆設備にとって特に有利である。

同様に特許文献７と特許文献８と特許文献９から、被覆されるべき金属ストランドが案内管路により垂直に案内される被覆装置が知られている。

被覆するために必要な溶融液状の金属は、予備溶融容器から被覆容器に供給され、この予備溶融容器は導管を介して被覆容器と接続しており、かつこの被覆容器内に溶融物を移送する。

特許文献１０は、シール部が、協働するロール対により下方に向って、提供される解決策を示しており、この場合ロール間隙において、上から、案内管路から流出しかつ溢れ出る溶融物が集まる。

垂直被覆法（さらにコード番号ＣＶＧＬ法＝連続垂直ガルバナイジングライン法でも知られている）が、溶解した被覆金属内で回転する転向ローラと安定化ローラにより機能する従来の溶融浸漬被覆法に比べて工程技術的に有利であることがわかる。従って、現行の溶融浸漬被覆設備を垂直被覆設備に改造することが望まれる。この関連において、構想に関する妥協に必要であることが多い状況を考慮しなければならない。この妥協により工程条件は最適にならない。
欧州特許第０６７３４４４号明細書 国際特許出願公開第９６／０３５３３号明細書 特開平５−８６４４６号公報 ドイツ国特許出願公開第１９５３５８５４号明細書 ドイツ国特許出願公開第１００１４８６７号明細書 欧州特許第０６３０４２１号明細書 特開昭６３−３１７６５６号公報 特開昭６０−２４５７７４号公報 国際特許出願公開第９３／１８１９８号明細書 欧州特許公開公報第０４５１０２０号明細書

したがって本発明の根底をなす課題は、垂直被覆法を最適に実施でき、その際最大の効果が現行の設備から引き出されるようになるように、従来の溶融浸漬被覆設備を改造する可能性を提供することにある。

この課題は、本発明によれば、予備溶融容器が、案内管路の下方に垂直に設けられており、この場合、炉から来ている炉スナウトを備え、この炉スナウトから金属ストランドが供給方向に繰り出され、その際、金属ストランドが、少なくとも一つの転向ローラにより、好ましくは二つの転向ローラにより垂直方向に転向し、少なくとも一つの案内ローラを経由して案内管路内に供給され、そしてこの場合、移送方向での金属ストランドの延長部と、案内管路を通る垂直方向における金属ストランドの延長部の交線が、容器内の溶解した被覆金属の水準の下方に配置されており、したがって、金属ストランドの通過線が、従来の方法と比較して変わらないことにより達せられる。
この場合、予備溶融容器は溶解した被覆金属内に設けられた転向ローラを収容するのに適しているのが好ましい。さらにこの場合は、溶融浸漬被覆法を模範的に実施するのに適した容器である。

この形態により、現行の溶融浸漬被覆設備を改造るかあるいは現代風にするための簡単でかつ費用がかからない設計が垂直被覆法により提供され、この垂直被覆法にあって、それでもなお、最適な工程条件が実現できる。溶融浸漬被覆を行うための容器は前もって接続された案内管路共々、従来の設備を介して直接設けられており、そこで予備溶融容器として機能を果たすこの設備の被覆容器を介して設けられている。従って、模範的方法の場合、被覆金属内に浸漬している転向ローラを備えている被覆容器は、垂直被覆設備のための予備溶融容器として利用される。

炉スナウトの端部と案内管路の端部は、ガス気密でかつ加熱されたローラ室と接続しているのが有利である。この場合、さらに炉スナウトの端部とローラ室の間にゲート、特にローラゲートが設けられていてもよい。

さらに装置は、予備溶融容器から容器内へ溶解した被覆金属をポンプで汲み上げるための制御可能かあるいは調節可能なポンプを備えているのが好ましい。さらに、容器から予備溶融容器内へ溶解した被覆金属を導入するための制御可能かあるいは調節可能なドレンが設けられてもよい。容器、予備溶融容器、ポンプあるいはドレンの間の導管は、加熱可能に形成されていてもよい。

容器の上方に、金属ストランドを垂直方向から転向させる転向ローラを設けることができる。この転向ローラは、改造されるべきあるいは現代風に変えるべき被覆設備の被覆容器の上方の冷却区間と折り合うことができるように水冷されているのが好ましい。

金属ストランドと接触する、今ある転向ローラならびに案内ローラの少なくとも一つは、セラミックの被覆部を備えていてもよく、この被覆部は溶解した被覆金属により湿潤することはない。

容器に予備溶融容器から溶解した被覆金属が供給される様式の、垂直被覆法において金属ストランドを溶融浸漬被覆する方法は、本発明によれば、被覆工程の操業を開始するために、溶解した被覆金属を、移送方向に運動する金属ストランドの場合には、予備溶融容器から第一にまだ空の容器内へ移送し、
この場合、予備溶融容器と収容容器の間において、ポンプとドレンを用いて、溶解した被覆金属の移送が行われ、この被覆金属の容積流量は、金属ストランドを介して容器から来る被覆金属の引渡しに比べて少なくとも５倍多いすることを特徴とする。

この場合、ローラ室内において被覆工程を開始する前に、不活性ガスをローラ室に加えることにより、そしてローラ室内において所望の温度を調節することにより、極めて露点が低い雰囲気を作るのが有利であり、この雰囲気により、金属ストランドの表面における被覆金属の付着が促進される。

別の形態においては、金属ストランドを、温度が４５０℃〜５３０℃である案内管路に供給する。

さらに容器内の被覆金属の高さ水準を、予め設定された値に従って制御あるいは調節する。

予備溶融容器と容器の間において、有利な方法でポンプとドレンを用いて、溶解した被覆金属の移送が行われ、この被覆金属の容積流量は実質的に多く、金属ストランドを介して容器から来る被覆金属の引渡しに比べて少なくとも５倍多いことが好ましい。

予備溶融容器に固着した形の新しい被覆金属を供給することができる。予備溶融容器から好ましくは周期的に汚染を排出することができる。

本発明を、実施例により以下に詳しく説明する。

図示した溶融浸漬被覆設備は、垂直被覆法に従って働く。すなわち金属ストランド１は移送方向Ｒで、案内管路４を通って上方に向かって垂直に走行し、かつ溶解した被覆金属２と接触する。この被覆金属は容器３内に、ならびに案内管路４の上方部分に配置されている。

垂直被覆設備が再編成された溶融浸漬被覆設備を基にしており、この溶融浸漬被覆設備において、典型的な溶融浸漬被覆法が（溶解した被覆金属内の転向ローラにより）実施されることは重要である。この場合、金属ストランド１は供給方向Ｚで、溶解した被覆金属２が配置されている容器６内に入る。転向ローラ７は、金属ストランド１を垂直方向Ｖに転向させる。容器６の上方には、“エアナイフ”である空気吹き出し装置２２が設けられており、このエアナイフにより、金属ストランド１上の被覆金属２の被膜厚が調節される。さらに上方には、金属ストランド１を被覆金属２と共に冷却する冷却区間２３が設けられている。

移送方向Ｚでの金属ストランド１の延長部と、案内管路４を通る垂直方向Ｖにおける金属ストランド１の延長部の交線１２が、容器６内の被覆金属２の最大水準の下方に配置されていることが示してある。

従って、転向ローラ１０と１１はどちらも、金属ストランド１の通過線が、炉スナウトにおいても、溶融浸漬被覆設備の垂直部においても、−元の典型的な被覆設備と比べて−変わらないように設けられている。

しかしながら図示した溶融浸漬被覆設備の場合、金属ストランド１は容器６内に配置されている被覆金属内に入らずに、金属ストランド１の転向が供給方向Ｚから、転向ローラ１０と１１を介して、垂直方向Ｖに行われる。従って、金属ストランド１は転向ローラ１０と案内ローラ２４の上方で、案内管路４内に入ることができる。電磁気的誘導子５は、容器３内に配置された被覆金属２を拘束し、従って被覆金属は案内管路４を通って下方には流出しない。

元の設備内において溶解した被覆金属２内で作動する転向ローラ７は、破線で示してあり、それにより転向ローラは図示した溶融浸漬被覆設備の場合にあっては、もはや必要ではなく、従って取外すことができることが示唆されている。

この場合、金属ストランド１は第一に炉８内で加熱され、移送方向Ｒで移送される。
金属ストランド１は、元の溶融浸漬被覆設備が有する炉スナウト９を経由し、ローラ型ゲート１５を経由して（好ましくは電気的に加熱された状態で）ローラ室１４内に達する。このローラ室は、ローラ室９の端部と案内管路４の下方端部を互いに気密に接続する。ローラ室１４内において、金属ストランド１は炉内で調節された温度Ｔに維持される。

二重ローラ型ゲート１５は、一方では炉８内における、他方ではローラ室１４内における異なる不活性ガス雰囲気を互いに分離し、かつこの場合に空気の妨害がローラ室１４から炉８内に達しえることを防ぐ機能を有する。さらに、二重ローラゲートは、重要な処置的機能を溶融浸漬被覆設備の運転開始の際に果たす。すなわち、ローラ室１４内において保護ガス雰囲気をシールすることにより、短時間内で被覆に必要な低い露点に達することができる。このことにより、極めて短い時間内で、被覆金属２を容器３内に満たした後極めて短い時間内で、金属ストランド１での被覆金属２の申し分の無い固着が得られる。このことは従来の溶融浸漬被覆法に対する重要な長所を示している。

ローラ型ゲート１５には窒素あるいは別の不活性ガスが加えられてもよく、従ってローラ室１４の雰囲気の必要なシールが、炉８内でのシールに対して行われる。同様にローラ室１４は、不活性ガスで満たされており、この場合窒素、不活性ガス（最大５％の水素を含む窒素）あるいは熱伝導率が低い不活性ガス（例えばアルゴン）を使用するのが好ましい。

元の溶融浸漬被覆設備の容器６は、予備溶融容器として使用される。すなわち、この予備溶融容器から、溶解した被覆金属２が、溶融物内で浸漬された状態で制御あるいは調節可能なポンプ１６ならびに加熱可能な導管１９を通って容器３内に移送される。容器３の底部領域内には、制御あるいは調節可能なドレン１７が設けられており、このドレンは
操作可能な栓から成る（双方向矢印線の方向で移動可能）。ドレン１７を経由して、別の加熱可能な導管２０を介して、被覆金属２は容器３から予備溶融容器６内に達することができる。

ポンプ１６あるいはドレン１７の対応する制御により、容器３内において、被覆金属２の所望の水準高さｈを垂直に保持することができる。導管１９あるいは２０内では、被覆金属２の移送運動が矢印により概略的に示してある。

溶融浸漬被覆設備及び空気冷却区間２３の上方には、液体で冷却された転向ローラ２１が設けられており、この転向ローラは金属ストランドを垂直方向から転向させ、かつ金属ストランドを移送方向Ｒで溶融浸漬被覆設備から離れるように移送する。

ポンプ１６はローラ室１４の下方の側方に設けられている。すなわちポンプ１６は予備
溶融容器６内の溶解した被覆金属２内に浸漬している。

予備溶融容器６の容量は、容器３の容量の数倍である。

溶解した被覆金属２のための容器３から予備溶融容器６内への逆流導管２０は、予備溶融容器６内の水準１３の下側で終わる。

ポンプ６により予備溶融容器６から容器３内へ移送される溶解した被覆金属２の量は、できる限り一定であるのが好ましい。これにより、被覆金属の一定の循環が行われ、この循環にあって、常にフレッシュでかつ汚染の無い被覆金属が予備溶融容器６から容器３内へ移送される。被覆金属２の温度制御は、予備溶融容器６内で行われ、被覆金属の水準１３は、固体の被覆金属を溶かすことにより絶え間なく制御されるかあるいは一定に維持される。この際、予備溶融容器６内の水準１３は、溶融浸漬被覆設備に不具合がある場合、容器３からの被覆金属２をすべて予備溶融容器６により収容できるように調節される。

“エアナイフ”２２と冷却区間２３は、従来の溶融浸漬被覆の場合と同じように、容器３の上方に設けられている。冷却区間２３は、短い自由に使用できる冷却長さであるために、その性能において対応するように合わせられる。金属ストランド１を冷却するための付加的な処置として、内側から水冷される転向ローラ２１を使用することができる。

予備溶融容器６は、図示していない装入装置（）を備えており、この装入装置を用いて、被覆金属の固体のブロックを溶かすための予備溶融容器６内に装入することができる。

被覆されるべき洗浄された熱間圧延鋼あるいは冷間圧延鋼から成る金属ストランド１は、亜鉛を含んだ被覆の場合、４５０℃と５３０℃の間の温度で、炉８の端部領域及び炉スナウト９を通って、ならびに不活性ガスが加えられるローラ室１４のゲート１５を経由して供給され、この場合容器３の被覆工程を開始するために、容器３はまだ空である。すなわち当初容器内には被覆金属２はまったくない。

移送方向Ｒで金属ストランド１を始動させた後、ポンプ６を介して溶解した被覆金属２は、予備溶融容器６から容器３内にポンプで汲み上がられる。この後、電磁気的誘導子５が作動し、従って容器３内に充填された被覆金属２は、容器内で拘留することができ、下方に向かって流出することはない。

ポンプ１６と同様にドレン１７も対応して制御あるいは調節することにより、容器３内の所望の水準高さｈは保持される。

この場合容器３内の水準高さｈは、溶解した被覆金属２をできるだけ持続して供給した場合、ポンプ１６により、ならびに対応して制御あるいは調節される溶解した被覆金属２のドレンにより、流出口１７を経由して、ストリップ速度及び所望の被覆品質に依存して制御あるいは調節される。

この場合、予備溶融容器６と容器３の間のポンプあるいは逆流により循環する溶解した被覆金属２の量は、金属ストランド１を介して被覆として形成される時間当りの被覆金属の量の数倍である。

溶解した被覆金属２を予備溶融容器６から容器３内へポンプで汲み上げることにより、
常にフレッシュでかつ汚染されていない被覆金属が容器３に供給される。汚染物質、特に硬質亜鉛は、予備溶融容器６内で分離され、次いで所望の時間間隔で予備溶融容器から取除かれる。

本発明による溶融浸漬被覆設備を示す図である。

符号の説明

１ 金属ストランド
２ 溶解した被覆金属
３ 容器
４ 案内管路
５ 誘導子（磁石）
６ 予備溶融容器
７ 転向ローラ
８ 炉
９ 炉スナウト
１０ 転向ローラ
１１ 転向ローラ
１２ 交線
１３ 水準
１４ ローラ室
１５ ゲート（ローラゲート）
１６ ポンプ
１７ ドレン
１９ 導管
２０ 導管
２１ 転向ローラ
２２ 吹き出し装置
２３ 冷却区間
２４ 案内ローラ
Ｚ 供給方向
Ｖ 垂直方向
Ｔ 温度
ｈ 水準高さ
Ｒ 金属ストランドの移送方向

Claims (15)

1. 金属ストランド（１）が、溶解した溶融被覆金属（２）を収容している容器（３）を介して、及び前もって接続された案内管路（４）を介して垂直方向に通過案内可能であり、
   この案内管路（４）の領域内において、電磁誘導子（５）が設けられており、この電磁誘導子が、容器（３）内の被覆金属（２）を保持するために、磁場を発生させ、そして
   容器（３）に、予備溶融容器（６）から溶解した被覆金属（２）が供給される様式の、
   金属ストランド（１）を溶融浸漬被覆する装置において、
   予備溶融容器（６）が、案内管路（４）の下方に垂直に設けられており、
   炉（８）から来ている炉スナウト（９）を備え、この炉スナウト（９）から金属ストランド（１）が供給方向（Ｚ）に繰り出され、金属ストランド（１）が、少なくとも二つの転向ローラ（１０，１１）により垂直方向（Ｖ）に転向され案内管路（４）内に供給され、
   移送方向（Ｚ）での金属ストランド（１）の延長部と、案内管路（４）を通る垂直方向（Ｖ）における金属ストランド（１）の延長部の交線が、予備溶融容器（６）内の溶解した被覆金属の液面（１３）の下方に配置されており、したがって、金属ストランド（１）の通過線が、炉スナウト（９）においても、溶融浸漬被覆設備の垂直部においても、溶解した被覆金属内で回転する転向ローラと安定化ローラにより機能する従来の方法と比較して変わらず、
   そして、予備溶融容器（６）が、溶解した被覆金属内に設けられた転向ローラ（７）を収容するために形成されていることを特徴とする装置。
2. 炉スナウト（９）の端部と案内管路（４）の端部が、ガス気密でかつ加熱されたローラ室（１４）と接続していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 炉スナウト（９）の端部とローラ室（１４）の間にゲート（１５）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 予備溶融容器（６）から収容容器（３）内へ溶解した被覆金属（２）をポンプで汲み上げるための制御可能かあるいは調節可能なポンプ（１６）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
5. 収納容器（３）から予備溶融容器（６）内へ溶解した被覆金属（２）を導入するための制御可能かあるいは調節可能なドレン（１７）を備えていることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 収納容器（３）、予備溶融容器（６）、ポンプ（１６）あるいはドレン（１７）の間の導管（１９，２０）が、加熱可能に形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 収納容器（３）の上方に、金属ストランド（１）を垂直方向（Ｖ）から転向させる転向ローラ（２１）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
8. 転向ローラ（１０，１１，２１）ならびに案内ローラ（２４）の少なくとも一つが、セラミックの被覆部を備えており、この被覆部が溶解した被覆金属（２）により湿潤することはないように構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 金属ストランド（１）が、鋼ストリップであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置
10. 金属ストランド（１）が、溶解した溶融被覆金属（２）を収容している容器（３）を介して、及び前もって接続された案内管路（４）を介して垂直方向に通過案内され、
    この案内管路（４）の領域内において、容器（３）内の被覆金属（２）を保持するために、磁場が発生され、そして
    容器（３）に、予備溶融容器（６）から溶解した被覆金属（２）が供給され、その際請求項１〜９の一つによる装置が使用される様式の、金属ストランド（１）を溶融浸漬被覆する方法において、
    被覆工程の操業を開始するために、溶解した被覆金属（２）を、垂直方向（Ｖ）に運動する金属ストランド（１）の場合には、予備溶融容器（６）から第一にまだ空の予加熱された収容容器（３）内へ移送し、
    予備溶融容器（６）と収容容器（３）の間において、ポンプ（１６）とドレン（１７）を用いて、溶解した被覆金属（２）の移送が行われ、この被覆金属の容積流量が、金属ストランド（１）による容器（３）からの被覆金属（２）の流出に比べて少なくとも５倍多いことを特徴とする方法。
11. ローラ室（１４）内において被覆工程を開始する前に、不活性ガスをローラ室（１４）に加えることにより、および／またはローラ室（１４）内において所望の温度（Ｔ）を調節することにより、金属ストランドの表面における被覆金属（２）の付着が促進される雰囲気を作ることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 金属ストランド（１）を、亜鉛を含んだ被覆の場合、温度が４５０℃〜５３０℃である案内管路（４）に供給することを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
13. 収容容器（３）内の被覆金属（２）の高さ水準（ｈ）を、予め設定された値に従って制御あるいは調節することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の方法。
14. 予備溶融容器（６）から周期的に汚染を排出することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の方法。
15. 金属ストランド（１）が、鋼ストリップであることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。

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