JP5980898B2 - 移動するストリップ材料をメタリック塗料で被覆するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタリック塗料（金属塗装材料）を用いて、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、使用中、ストリップが通過するメタリック塗料をとどめておくための容器およびストリップ上の塗膜の厚さを調節するためのワイピング装置を有する前記装置に関する。

そのような装置は、当技術分野においてよく知られており、例えばアルミニウムもしくはアルミニウム合金または亜鉛もしくは亜鉛合金を用いて鋼ストリップを被覆するための溶融めっき装置と呼ばれている。亜鉛で被覆する場合、通常、装置は亜鉛浴を備える容器を有し、浸漬式誘導ロール（submerged guiding roll）を用いて鋼ストリップを浴へ誘導する。

通常、ストリップは焼鈍ラインから送り出され、スナウトを介して高温の亜鉛浴に角度を有した状態で入る。誘導ロールを回った後、鋼ストリップは、亜鉛層で両側面が被覆された状態で、垂直方向に亜鉛浴を出て行く。

商業的利用には、この亜鉛塗膜はあまりに厚すぎ、過剰の亜鉛を払拭するためにワイピング装置を、亜鉛浴からそれほど離れてはいない上方に有する。通常、鋼シートから亜鉛を払拭するためにエアナイフが使用される。鋼ストリップは幅２ｍにまですることができるため、亜鉛浴は、多くの場合、約２４立方メートルの体積を有する。

ベルギー特許出願１０１８２０２に開示されるように、近年新しいタイプのワイピング装置が開発されている。このワイピング装置は、複数のバネを用いて鋼ストリップに対し押し付けられる２つのホイルまたはシートから主になる。このワイピング装置は、上記した亜鉛浴の上方の、通常のエアナイフの場所に設置される。

ワイピング装置のホイルの間の隙間を通り、亜鉛被覆鋼ストリップが移動している時、周知であるアクアプレーニング効果と同様に、ホイルは多少、鋼ストリップ上の液体亜鉛上を滑走、浮遊または滑空している。

バネにより生じる圧力を調節することにより、ワイピング装置から出て行く亜鉛塗膜の厚さを調節することができる。このようにして、エアナイフを用いて形成した塗膜と比べ、薄い塗膜層を製造することができる。

しかしながら、亜鉛浴内および上に形成した亜鉛ドロス粒子が、鋼ストリップ上のめっき形成に用いられる亜鉛に随伴してしまうため、ＢＥ１０１８２０２のホイルワイピング装置は実際に使用することができないことがわかった。亜鉛ドロス粒子は鉄およびアルミニウムを含み、かなり硬く、亜鉛ドロス粒子はワイピング装置のホイルと鋼ストリップとの間に詰まり、鋼ストリップを疵付けてしまう。こうした理由から、ＢＥ１０１８２０２のホイルワイピング装置は実際に使用されない。

発明の解決しようとする課題

本発明の目的は、メタリック塗料を用いて、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、速い速度のストリップ材料を被覆することができる装置を提供することである。

本発明の別の目的は、メタリック塗料を用いて、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、現存する市販装置の場合に比べ薄い、鋼ストリップ上の亜鉛または亜鉛合金塗膜を製造することが可能な装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、メタリック塗料で、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、現存する市販溶融めっき装置と比べ、改良した装置を提供することを目的とする。

本発明の更に別の目的は、メタリック塗料で、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、現存する市販溶融めっき装置と比べ、より使用が簡便な装置を提供することである。

メタリック塗料を用いて、移動するストリップ材料を被覆するための装置であって、現存する市販溶融めっき装置と比べ、より安価な装置を提供することも本発明の目的である。

移動するストリップ材料をメタリック塗料で被覆するための装置であって、
メタリック塗料をとどめておくための容器であって、使用中にストリップが通過する容器、および
ストリップ上の塗膜の厚さを調節するワイピング装置を有し、
前記容器は、容器からストリップが出て行くための通路を備え、
前記ワイピング装置は、塗膜を形成するためのホイルまたはシートを有し、および
ストリップのための前記通路を形成する容器の壁は、ホイルまたはシートと直接連結する本発明に係る前記装置を用いて、これら目的の一以上は達成することができる。

容器の壁はワイピング装置に直接連結されるため、案内ロールを省略することができ、容器は溶融めっきに通常用いられる容器と比べ比較的小さいものとすることができる。

亜鉛または亜鉛合金を鋼ストリップ上の塗膜として用いた場合、亜鉛ドロス粒子が少量しか残存せず、鋼ストリップとワイピング装置のホイルまたはシートとの間に詰まらないように、容器に収容する溶融亜鉛はごく少量とすべきである。このようにして、上述したような既知のホイルワイパー（foil wiper）を用いることができ、それによって高いストリップ速度を用いることおよび表面品質の良好な薄い塗膜の製造可能性を提供する。

比較的小さな容器は、本発明に係る装置を用いた塗装設備が既知の溶融めっきラインよりもはるかに適応性があり、高い温度において、これ以上に大量の、例えば亜鉛またはアルミニウムを保持する必要がなく、亜鉛浴の表面における亜鉛ドロス粒子の形成が原因の亜鉛の損失がないという利点も有する。

好ましい実施形態において、ストリップ材料は金属ストリップ材料であり、好ましくは鋼ストリップ材料である。ホイルワイピング装置は、鋼ストリップのような金属ストリップ材料に適したように設計されている。

好ましくは、メタリック塗料は溶融亜鉛もしくは亜鉛合金またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金である。このような溶融メタリック塗料は摂氏数百度にて使用しなくてはならず、本発明に係る装置は、通常のエアナイフを省略できるためメタリック塗料の使用に非常に適している。

好ましい実施形態において、メタリック塗料をとどめておくための容器は、使用中において毎秒最大でストリップ上の塗膜の容量Ｖの１０，０００倍の体積を有する。
容量Ｖ（ｍ^３）は式Ｖ＝２×ｄ×ｗ×ｓで求められる。
ｄ＝めっきの厚さ（ｍ）
ｗ＝ストリップの幅（ｍ）
ｓ＝ストリップの速度（ｍ／秒）

このような体積の容器を用いた場合、容器内の溶融メタリック塗料中で成長するドロス粒子は、ストリップとワイピング装置のホイルまたはシートの間に詰まらない程度の少量しか残存しない。用いられる容器の体積は、少なくとも塗料、ドロス粒子の成長速度、ストリップ上の塗膜の厚さおよびストリップの速さにより決まる。この理由のために容器の体積はこれら前記要因に左右される。このように上記した既知のホイルワイパーを用いることができ、これにより高いストリップ速度および薄い被膜の可能性を提供する。

メタリック塗料をとどめておくための容器は、毎秒、最大でストリップ上の塗膜の容量Ｖの２，０００倍の体積を有することが好ましく、毎秒、最大でストリップ上の塗膜の容量の５００倍の体積を有することがより好ましく、毎秒、最大でストリップ上の塗膜の容量の１００倍の体積を有することがさらにより好ましい。

容器の体積が小さいほど、酸化物または金属ドロス粒子がストリップとワイピング装置のホイルまたはシートとの間に詰まらないようなサイズに維持することは容易である。ストリップ上の塗料の変更をより早く実行することができることも小さい容器の利点である。

好ましい実施形態において、ワイピング装置は容器の上に配置される。このようにして、ストリップ材料を下から容器に入れ、ホイルワイピング装置の上部において装置から出て行く。これには緊急の場合に、ホイルワイピング装置を開けることができ、被覆した鋼ストリップを汚すことなく容器を空にすることができるという利点がある。ストリップ材料は垂直に容器へ入れることができるが、ストリップ材料を、角度をつけて容器に入れることも可能である。

メタリック塗料用の貯蔵器は、容器に連結させ、装置の使用中に容器を充填させるようにするのが好ましい。このように、容器中のメタリック塗料浴を実質的に一定の体積に維持することは容易である。

そのような方法で、貯蔵器が容器に連結され、装置の使用中に容器内の全てのメタリック塗料が常に補給されることがより好ましい。そうすることで、浴はメタリック塗料で常に満たされ、メタリック塗料が、容器の残部より長時間残存する隅は存在しない。

そのような方法で、貯蔵器が容器に連結され、装置の使用中にメタリック塗料が容器の長さにわたり均一に供給されることが望ましい。このようにして、メタリック塗料の補給が確保される。

容器は、好ましくは１〜１００リットル、より好ましくは２〜２５リットルの体積を有する。このような体積により、ある時点で、容器内に存在するメタリック塗料全てを、直後にストリップ材料を被覆するために使用することができる。

好ましい実施形態において、ストリップ材料は鋼ストリップ材料、メタリック塗料は溶融亜鉛または亜鉛合金であり、および容器は、使用中、溶融メタリック塗料を用いて容器内に形成するメタリックドロス粒子が平均して鋼ストリップ上に形成した塗膜の厚さより小さくなるような寸法に作る。

この容器の寸法は、ストリップの速さ、ドロス粒子の成長速度および塗膜の厚さ（すなわち、移動するストリップにより、一つの容器の体積に相当する量の液体を除去するのに要する平均時間を、ドロス粒子が塗膜の厚さより大きいサイズとなるまでの平均成長時間よりも短くしなければならない）に依存する。

ワイピング装置のホイルまたはシートと鋼ストリップとの間の距離が鋼ストリップ上の塗膜の厚さの約２倍であるため、通常のメタリックドロス粒子は容易にワイピング装置のホイルまたはシートと鋼ストリップとの間を通過することができ、通常の粒子より大きいメタリックドロス粒子は、ワイピング装置のホイルまたはシートと鋼ストリップとの間に詰まらない。

メタリック塗料を容器内に保持するための手段を有していることが好ましく、電磁誘導手段が好ましい。そのような保持手段は、容器がワイピング装置の下に配置された際に特に必要とされ、電磁誘導手段はメタリック塗料に重力よりも強い力を及ぼす。そのような電磁誘導法は当技術分野において公知である。

酸素はメタリック塗料を劣化させるので、容器内のメタリック塗料を大気中の酸素に接触させないように保つ手段を有していることが好ましい。これは、亜鉛もしくはアルミニウムまたはそれらの合金のようなメタリック塗料のためには特に重要である。

好ましい実施形態において、ワイピング装置のホイルまたはシートは、メタリック塗料に対する耐性を有し、使用中にメタリック塗料にかかる力に耐えることのできる材料から作られたものであり、ステンレス鋼またはカーボンが好ましい。ホイルまたはシートは薄く、柔軟であるべきである一方で、強く、耐久性を有するべきである。ステンレス鋼およびカーボンはこれらの目的を達するために適している。

ワイピング装置のホイルまたはシートは、内側はホイルの耐摩耗性および／または耐腐食性を改善する塗膜、外側は保護塗膜で被覆されていることが望ましい。そのような塗膜は当技術分野において公知である。

好ましい実施形態において、ワイピング装置のホイルまたはシートは容器の壁を形成するように延びている。このようにして、容器およびホイルワイピング装置は壁に等しいもの（one and the same object）を形成し、ホイルまたはシートの材料と容器の材料との間の連結手段を必要としない。

使用中に、ストリップに対しホイルまたはシートを押し付けるプレス手段を有していることが好ましく、プレス手段はバネであることがより好ましい。特に、金属被覆における塗膜の厚さは目的の違いに応じて変更されうるため、プレス手段は制御可能であるべきである。金属被覆のためにかけなければならない力はかなり高いことからバネが適している。また、油圧プレス手段によっても可能である。

好ましい実施形態において、使用中、バッフルはストリップの側面にあり、ストリップとワイピング装置のホイルまたはシートとの間の隙間を埋める。通常約１ｍｍの厚さを有するアルミニウムまたは鋼ストリップのために、このようなバッフルは特に必要とされる。ストリップ幅の変更に追従できるようバッフルは制御可能であるべきである。

ストリップ材料が鋼ストリップ材料の場合、容器は焼鈍装置に直接連結されていることが好ましく、焼鈍装置は、容器内のメタリック塗料に入る前に、鋼ストリップ材料を加熱することができる加熱手段を有していることが好ましく、ワイピング装置後、鋼ストリップ材料を冷却できる冷却手段を有していることがより好ましい。鋼ストリップは通常、装置を離れ、その後できるだけすぐに亜鉛またはアルミニウムの層で被覆される。したがって、容器は焼鈍装置に連結されていることが好ましい。

第三世代高強度ステンレス鋼種のためには、鋼ストリップを容器に入る前に加熱でき、ホイルワイピング装置を離れた後に冷却できることが好ましい。

本発明を添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る装置の略図を表す。 図２は、図１を部分拡大したものを表す。 図３は、容器への異なる供給手段を備えた図１を部分拡大したものを表す。 図４は、図３と同様に、容器への異なる供給手段を備えた図１を部分拡大したものを表す。 図５は、図１に係る装置を通過する際の横断面図を表す。

図１は、上部から本発明に係る装置に入っている鋼ストリップを表す。本装置は基本的には二つのホイル１１、１２を備える（図５を参照）。鋼ストリップ１の端部においてバッフル手段１３、１４が配置され、鋼ストリップ１の端部とホイルとの仕切りをする。ホイルは鋼ストリップに対してプレス手段１５、１６を用いて押し付けられる。バッフル手段は位置決定手段１７、１８、１９、２０を用いて定位置に保たれる。溶融亜鉛のようなメタリック塗料用の容器はホイル１１、１２およびバッフル手段１３、１４を用いて形成される。プレス装置手段１５、１６は油圧シリンダーのような手段２１、２２、２３、２４により機能する。

溶融亜鉛のようなメタリック塗料２は貯蔵器（図示せず）から多数のパイプ２７を通しメタリック塗料を容器内に流し出すチューブ２５、２６を通じて塗布される。

これは特に図２にて表される。ここでは、鋼ストリップ１の両側の幅方向に沿って、多数のパイプ２７が、チューブ２５、２６に取り付けられており、これを介して容器を満たす。メタリック塗料２は、容器の長さにわたり均一に供給される。亜鉛中のドロス粒子を容器内に長く残留させるべきではないため、これは、亜鉛または亜鉛合金を塗料として用いる場合に特に重要である。

図３は、図１に示す本発明に係る装置を表す。しかし、図３の実施形態によると、容器は鋼ストリップ１の両側における一つのパイプ２８、２９のみを用いて満たされる。

このようにして、容器に入っていく際に、塗料が不均一に供給される。しかしながら、この実施形態は容器内のメタリック塗料中でドロス粒子が形成しない場合にのみ用いることができる。

図４は、図１に係るチューブ２５、２６を用いるが、チューブを備えていない、本発明に係る装置の別の実施形態を表す。ここではチューブは容器を満たすメタリック塗料２が通るスリットを有する。

図５は、図１に係る装置１０を通過する断面図を表す。鋼ストリップ１は、プレス手段１５、１６を用いて、鋼ストリップ１に対し押し付けられるホイル１１、１２の間を垂直に通過する。バッフル手段、位置決定手段は図５には表されていない。一以上の貯蔵器（図示せず）に連結されたチューブ２５、２６が図示され、前記貯蔵器には溶融亜鉛のようなメタリック塗料が収容されている。メタリック塗料２は、チューブ２５、２６を通過し、パイプ２７から供給され、ホイル１１、１２間の容器内において亜鉛浴３を満たす。鋼ストリップ１は、亜鉛浴３を通過し、ホイルは鋼ストリップに対して押し付けられ、装置下部においてホイルから離れる鋼ストリップ上に亜鉛塗膜を形成する。

図１および５で表すような容器を充填する代わりに、浴の表面下、ホイルを介して容器を充填することも可能である。

図面が本発明に係る装置の実施形態の極めて概略的な図であることは明らかであろう。当業者であれば上記記載および下記請求項の記載に基づき装置をどのように変更するか理解できるであろう。

Claims (25)

1. 移動するストリップ材料を溶融メタリック塗料で被覆するための装置であって、
   前記装置は、溶融メタリック塗料を保持するための容器であって、使用中に前記ストリップが通過する容器、および
   ストリップ上の塗膜の厚さを調節するワイピング装置を有し、
   前記容器は、前記ストリップが前記容器を出て行くための通路を備え、
   前記ワイピング装置は、前記塗膜を製造するためのホイルまたはシートを有し、
   前記ストリップのための前記通路を形成する前記容器の壁が前記ホイルまたはシートに直接連結されてなり、
   前記メタリック塗料を保持するための前記容器が、使用中、毎秒、最大で前記ストリップ上の塗膜の容量Ｖの１０，０００倍の体積を有し、容量Ｖ（ｍ ^３ ）は、式Ｖ＝２×ｄ×ｗ×ｓで求めることができ、
   ｄ＝前記塗膜の厚さ（ｍ）
   ｗ＝前記ストリップの幅（ｍ）
   ｓ＝前記ストリップの速度（ｍ／秒）
   であることを特徴とする、装置。
2. 前記ストリップ材料が金属ストリップ材料である、請求項１に記載の装置。
3. 前記ストリップ材料が鋼ストリップ材料である、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記溶融メタリック塗料が溶融亜鉛もしくは亜鉛合金またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記メタリック塗料を保持するための前記容器が毎秒、最大で前記ストリップ上の塗膜の容量Ｖの２，０００倍の体積を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記メタリック塗料を保持するための前記容器が毎秒、最大で前記ストリップ上の塗膜の容量Ｖの５００倍の体積を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記メタリック塗料を保持するための前記容器が毎秒、最大で前記ストリップ上の塗膜の容量Ｖの１００倍の体積を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記装置の使用中、前記容器を充填するために、前記溶融メタリック塗料用の貯蔵器を前記容器に連結してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記装置の使用中、前記容器に溶融メタリック塗料を充填するために、前記貯蔵器を前記容器に連結してなる、請求項８に記載の装置。
10. 前記装置の使用中、前記容器を充填するために、前記装置の使用中に前記メタリック塗料が前記ストリップ材料の幅方向にわたり均一に供給されるように前記貯蔵器を前記容器に連結してなる、請求項８に記載の装置。
11. 前記容器が１〜１００リットルの体積を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記容器が２〜２５リットルの体積を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記ストリップ材料が鋼ストリップ材料であり、前記溶融メタリック塗料が溶融亜鉛または亜鉛合金であり、および
    前記容器が、使用中、前記容器内で溶融メタリック塗料を用いて形成するメタリックドロス粒子が平均して前記鋼ストリップ上に形成した被膜の厚さより小さくなるような寸法である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記溶融メタリック塗料を前記容器内に保持するための電磁誘導手段を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記電磁誘導手段が、大気中の酸素との接触を避けるように前記容器内の前記溶融メタリック塗料を保持する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ワイピング装置の前記ホイルまたはシートを、前記溶融メタリック塗料および使用中に前記溶融メタリック塗料にかかる力に耐えることのできる、ステンレス鋼またはカーボンから作製したものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記ワイピング装置の前記ホイルまたはシートを、前記溶融メタリック塗料および使用中に前記溶融メタリック塗料にかかる力に耐えることのできる材料から作製したものである、請求項１６に記載の装置。
18. 前記ワイピング装置の前記ホイルまたはシートを、内側は前記ホイルの耐摩耗性および／または耐腐食性を改善する被膜で、外側は保護被膜で被覆した、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記ワイピング装置の前記ホイルまたはシートが延びて前記容器の壁を形成する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 使用中に、前記ストリップに対し前記ホイルまたはシートを押し付けるプレス手段を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記プレス手段が、バネである、請求項２０に記載の装置。
22. 使用中に、前記ストリップの側面にバッフルを有し、前記ストリップと前記ワイピング装置の前記ホイルまたはシートとの間の隙間を埋めるようにした、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記ストリップ材料が鋼ストリップ材料の場合、前記容器が焼鈍装置に直接連結される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記焼鈍装置が、前記容器内の前記メタリック塗料に入る前に前記鋼ストリップ材料を加熱することが可能な加熱手段を有する、請求項２３に記載の装置。
25. 前記ワイピング装置の後に冷却手段を有し、前記鋼ストリップ材料を冷却することが可能である、請求項２４に記載の装置。

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