KR100337725B1 - 고온 딥 코팅 포트용 전자기적 플러그 수단 - Google Patents

Abstract

스트립 삽입 패시지 및 그 패시지를 통하여 포트로부터 조액의 누설을 방지하기 위한 전자기적 플러깅 수단을 구비한 고온 딥 코팅 포트에 있어서, 상기 플러깅 수단은 상기 패시지 각 측면에 설치된 2개의 자계 발생기를 포함하며; 상기 발생기 각각은 상기 패시지와 인접하고 있으며 상기 패시지를 통과하는 방향으로 분리되어 위치하고 있는 서로 반대 극성의 적어도 2개의 극으로부터 상기 패시지로 진동하는 자계를 방출하고; 각 발생기의 상기 적어도 2개의 극은 각각 상기 패시지를 횡단하는 방향으로 다른 발생기의 상응하는 극과 실질적으로 정렬되어 있으며; 상기 발생기에 의하여 방출된 자계는 상기 패시지의 중심 평면과 일치하는 반사평면에 대하여 실질적으로 거울상인 속선 패턴을 가지며; 그리고 양 발생기는 3㎑ 이상의 주파수에서 동작하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트. 스트립이 존재하지 않을 때, 자계는 결합하여 패시지를 횡단하여 뻗어 나간다. 스트립이 존재할 때, 자계는 패시지를 플러그 할 뿐만아니라 스트립이 그 의도된 통과선으로부터 이탈하는 것을 방지하는 억제력을 제공한다.

Description

고온 딥 코팅 포트용 전자기적 플러그 수단

종래의 연속적 도금 공정에 있어서, 정화되거나 그렇지 않으면 피복물 부착 수용력이 개선처리된 후에 강 스트립은 액화 아연 또는 아연 기반 합금의 조로 공급된다. 상기 스트립은 조에서 소위 "싱크 롤(sink roll)" 주위를 통과하고, 조에서 나와 코팅 두께 제어 장치 사이로 통과되는데, 그 장치는 잔여 용액 피복물을 돌려 보낸다. 코팅은 응고를 허용하거나 유발하며, 상기 코팅된 스트립은 최종적으로 저장, 다른 처리, 판매를 위하여 코일화된다.

조에 담겨있는 싱크 롤은 양호하지 않은 환경에서 동작하고 주의 깊게 다루지 않으면 문제발생 및 비신뢰성의 원천이 된다. 적절히 관리될 때조차 피할 수 없는 마모 및 헤짐으로 인하여 주기적 교체가 필요하다. 더 나아가 뜬 찌끼(dross)가 때때로 스트립에 의하여 조의 표면으로부터 끌려 나와 싱크 롤에 부착될 수 있으며, 거친 합금이 롤의 표면상에 형성되어 성장하는 경향이 발생한다. 그 뜬 찌기 및 그러한 성장은 스트립에 손상을 가하여 상기 싱크롤을 제거하거나 새것 또는 수선된 것으로 교체하기 위하여 라인의 빈번한 중단을 초래하게 된다. 스킨 롤을 제거하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 바램을 가지고, 조 액의 정상동작시의 액위보다 아래에 위치한 적어도 하나의 삽입 구멍을 포트에 만들어 두어 코팅되는 스트립이 포트로 수직적으로 또는 아래로 들어가고, 조내에서 스트립 통과선의 방향을 변경할 필요없이 유사한 출구를 통하여 또는 포트의 입구를 통하여 나오는 것이 제안되어 왔다.

구멍 또는 구멍들을 통하여 조액이 넘쳐 흐르는 것을 방지하는 것은 물론이며, 다양한 전자 플러그 수단이 그 목적을 위해 제안되어 왔다.

설명의 편의를 위하여 포트의 고체 소자에 의해서가 아니라 전자기적 플러깅 수단에 의하여 발생된 힘으로 지지되거나 그렇지 않으면 유지되는 액체금속의 표면을 앞으로 "드러난(bare)" 표면이라 부르는 것으로 한다.

이전에 제안된 전자 플러깅 수단은 대략 2가지 범주에 들어간다. 이름하여 다상 급전 권선 또는 다중극 전자석을 사용하는 것과 액체를 통과하여 지나거나 액체가 누설될지도 모르는 공간내에 운동자계를 제공하고, 횡파 전류와 결합한 영구자석 또는 직류 또는 단일상 자석을 이용하는 스위칭 장치이다. 모든 그와 같은 전자 플러깅 장치는, 독립적으로 발생되거나 다른 것에 의하여 유기된 전류와 자계의 상호작용에 의존하며, 전류는 직류이거나 아니면 전력 주파수의 전류이고 상기 자계는 정상적인 것이거나 전력 주파수로 진동하는 것이다. 플러깅 수단의 양카테고리에 있어서, 자계 및/또는 전류는 구멍에 인접한 조액을 통과하여 그 구속력을 발생시킨다.

위에서 논의한 종류의 기존의 제안된 전자 플러깅 수단은 액화 금속과 밀접한 관련이 있는 소자의 상대적으로 복잡한 집합을 요구하며, 그들은 모두 고온이고 종종 혼잡 환경에서 동작한다. 이로 인하여 플러그될 수 있는 구멍의 디자인, 크기 및 형상의 제한이 초래되어 낮은 동작 성공율밖에 기대할 수 없었다.

이들 이전에 제안된 플러깅 수단은 모두 동작에 있어서 장애가 있다. 예를 들면, 이들은 액화금속과 접촉하고 있는 전극간을 흐르는 직류 전류를 사용하여, 예를 들어, 액체내에서 그것이 포트의 바닥에 있는 스트립 삽입 구멍을 통하여 낙하하는 것을 방지하는 상승력을 발생시켜야 하는데 이는 본래 불안정하다. 우연한 국부화된 하향 방출(projection)이 액체 금속의 드러난 표면에서 일어난다면, 방출에 있어서 전류밀도는 전체적으로 드러난 표면 표피에서의 평균 전류밀도보다 작아질 것이다. 그리하여 방출상의 상향 전자기력이 감소되고 유체정역학적 압력은 전류밀도를 증가시킨다. 최후에 조액이 비말(droplet)로서 방출되면, 조액이 드러난 표면으로부터 이탈할 때까지 그것이 증가할수록 복원력이 약해진다. 이탈후에 비말을 통하는 전류는 없으며, 그것에 작용하는 복원력은 0으로 감소하며 비말은 구멍을 통하여 낙하한다. 사실상 그러한 플러깅 수단에 있어서, 드러난 표면에 어떠한 교란이 갖해지면 대개 그것에서 연속적 비말의 비(rain)를 일으키며, 이 점에서 각 비말의 이탈은 다른 비말을 발생케 하는데 충분한 교란을 유발할 수 있다.

또한 전력 주파수로 동작하는 기존의 모든 제안은 조에 인접한 구멍내에서 액체의 흐름이 일어나게 한다. 그리하여 조는 그것이 코팅되는 스트립과 접촉하고 있는 그 위치에서 매우 교란되는데 이 교란은 완성된 제품에 있어서 코팅 표면의 질을 현저하게 저하시킨다.

마지막으로, 논의중인 장치는 구멍 주위에 강력한 자극(magnetic pole)을 가지고 있거나 만들어 낸다는 것 및 철 기판 스트립과 상호작용하여 스트립을 자극쪽으로 끌어 당기게 된다는 것이 언급되어야만 한다. 하나의 극을 향하여 중앙 통과선으로부터 어떠한 이탈 또는 다른 극으로부터의 이탈이 있으면 하나의 극을 향한 스트립의 인력은 증가하고 다른 극을 향한 인력은 감소하여 편향력을 발생시켜, 편향을 증가시키게 된다. 이 상황은 명백히 본래 불안정하다. 사실상 강 스트립의 성공적인 조작은 상기 구멍과 매우 가깝게 위치시키는 값비싼 가이드 롤러를 요구하며, 스트립에 있어서 편향을 방지하기 위하여 지나칠 정도로 높은 장력을 요구하게 된다: 장력은 실제상 즉시 얻을 수 없다.

0 또는 전력 주파수 플러깅 장치라고 부를 수 있는 것의 앞서 살펴본 장애 및 다른 장애를 살펴보면, 그러한 장치는 광범위한 수용력을 얻지 못하고 있으며 금속 코팅 산업에서 사용되고 있지 않다.

하나의 다른 제안이 제시되어 왔는데, 이는 이를 테면, 고주파수 진동을 사용하지만 공간적으로 정적인 전자계를 사용하여 조액을 포트 구멍으로부터 배제하는 것에 관한 것이다. 이 제안은 그러한 계가 조내에 고주파수 와전류를 생성한다는 사실에 의존한다. 그 고주파수로 인하여 와전류는 오로지 액체의 얇은 표면에만 흐른다(소위 잘 알려진 "표피 효과"). 표면전류와 상기 계간의 작용은 하나의 상호 척력이며, 충분한 고주파수에서 상기 계는 효과적으로 액체 침투를 배제한다. 그러한 환경에서 상기 계는 탄성있는 쿠션으로 작용하여 드러난 액체 표면에 의하여 왜곡되거나 압축될 수 있으나 계에 의해 점유된 공간으로의 액체의 침투를 억제한다. 저항력은 계의 속선의 방향 및 액체의 드러난 표면에 수직이고 계의 왜곡 또는 압축의 정도에 비례한다. 그리하여 보다 낮은 주파수에서의 상호작용과 달리, 상황은 본래 안정적이고 액체 표면의 계공간으로의 우연한 방출은 국부화된 계의 왜곡을 초래하며 그 이상의 침입에 대한 증가된 국부 저항을 수반한다.

더 나아가 조액의 몸체내에 전류 또는 전계가 존재하면 플러깅 수단의 조작으로 인하여 유기되는 교란이 존재하지 않게 된다.

그리하여 고주파 플러깅 수단은 0 또는 저주파 플러깅 수단의 가장 큰 장애를 극복하게 되지만, 그들의 내재적 한계로 인한 제한이 있다.

신뢰할 수 있는 연속적 스트립 코팅 조작이 진행될 수 있기에 충분한 깊이의 액체 금속 조의 밑바닥에서 유체정역학적 압력에 저항하기 위하여 충분한 힘이 드러난 액체 표면에 수직으로 발생되려면, 특히 고밀도의 자계가 요구된다. 이것은 차례로 고에너지 발생 코일을 요구하며 드러난 표면적의 범위를 최소화하여 지지되거나 그렇지 않으면 유지되는 포트의 사용, 포트 구멍의 형상 및 치수에 초과분을요구하게 된다. 이것은 적어도 스트립 삽입 구멍에 그것을 통과하는 스트립용으로 오직 작은 틈새만을 제공할 것을 요구하게 된다. 이는 스트립이 의도된 통과선으로부터 매우 큰 정도로 벗어나지 않음을 보증할 것을 요구한다.

개념적으로 간단한 형태의 고주파 전자기적 플러깅 수단이 제공되는 코팅 포트가 일본국 특허 제04-099160호(일본철강)에 개시되어 있다. 이 예에서 "포트"는 공동 직사각형 실리콘 카바이드의 사방정게 셀로서 약 100㎜ 폭으로 그 바닥에 20㎜ 폭의 슬롯을 구비하고 있다. 강철판은 슬롯 및 셀을 포함하는 도금 조를 통하여 상방으로 이동한다. 셀의 저부는 솔레노이드 코일에 의하여 둘러싸여 있는데, 그 코일은 20㎑로 급전하며 셀의 그것과 일치하는 수직 중심 평면을 구비하고 있다. 슬롯은 그 중앙 평면의 한쪽 측에 설치되어 있다. 이것은 조액의 저부로 하여금 셀 평면의 중심을 향하여 슬롯을 깨끗이 치우면서 밀어 지지하지만 조의 상부는 영향을 받지 않게 된다고 설명되어 있다. 코팅될 강 스트립이 슬롯 및 조의 상부를 통하여 상방으로 이동하는 것이 도시되어 있다.

20㎑의 계가 조 및 스트립으로부터 효과적으로 제거된다는 것을 염두에 두면 이 장치의 계는 슬롯 바로위의 임계 영역에서 스트립에 대하여 비대칭임이 명백할 것이다. 사실상 스트립의 차폐효과 때문에 슬롯 바로위에 스트립의 내부로부터 액체를 밀어내는 그 내부의 어떤 계가 있다고 하더라도 매우 작을 것이다. 이 종래의 제안은 3가지의 중요한 문제점을 가지고 있다. 즉 (ⅰ)위에서 언급한 비대칭성은 특별한 배열과 좁은 슬롯의 벽과 접촉하지 않게 스트립을 신뢰성있게 유지하기 위하여 스트립내에 자나치게 높은 장력을 요구하는, 스트립상의 사실상의 균형을 깨뜨리는 측면력을 발생시킬 것이고, (ⅱ)스트립 내부에 인접한 결함있는 계가 슬롯을 통하여 액체를 스트립 내부로 낙하하게 할 것이고, (ⅲ)액체의 대형의 드러난 표면적은 부피가 큰, 고밀도의 계를 요구하게 될 것이고 따라서 계발생 코일에 고전력을 요구하게 될 것이다. (ⅰ) 및 (ⅱ)는 슬롯의 위치를 중앙집중화함으써 극복된다고 생각할 수 있을지 모른다. 사실상 플러깅 계에 의하여 만들어지는 스트립상의 균형 파괴력은 제거될 수 있으며, 스트립이 슬롯에 존재할 때 누설을 방지할 수 있다. 그러나 여전히 스트립은 통과선으로부터 후방으로의 이동이 자유로운 상태에 놓이게 될 것이다. 코일의 공동부내에서 본래 계가 가장 조밀한 부분은 거의 수직하다는 것이 보다 중요하며 따라서 수직 억제력을 제공하기 위하여 방위를 잘 잡기 어렵다. 스트립이 존재하는 경우에 억제는 솔로노이드의 상단에서 상대적으로 저밀도의 발산하는 계에 의존하게 될 것이다. 이것은, 누설이 효과적으로 억제된다면 불필요한 전체적으로 조밀한 계를 만들어내는 매우 고전력의 코일을 필요로 하게 된다.

본발명은 액화 금속 피복물로 금속 스트립의 연속적 고온 딥 코팅에 사용되는 융해 금속의 조(bath)를 유지하는 데 사용되는 포트(pot)에 관한 것이다. 그것은 강 스트립의 연속적 고온 딥 도금에 사용되는 것으로 발전하여 왔는데, 코팅 금속은 필수적으로 아연이다. 그러나 그것은 기판 스트립이 금속이고, 피복물이 예를 들어, 과공정(hypereutectic) 알루미늄-아연 합금 및 기타 합금과 같은 액화금속인 어떠한 상황에도 적용될 수 있음이 명백질 것이다.

본발명은 특히, 포트가 구멍(opening)을 가지고 있으며 그것이 정상동작 동안 액체의 표면 액위보다 아래에 있는 순간에 포트로부터 액체의 누설을 방지하는 전자 플러그 수단과 직접 관련되는 것이다.

도 1은 코팅될 스트립이 없을 때 수립된 자계 패턴을 도시한 본발명에 따른 코팅 포트의 전면부의 단면도;

도 2는 도 1의 주제와 유사한 것 및 스트립 존재시 수립되는 자계 패턴을 도시한 도면;

도 3은 도 1의 포트의 요소인 전자계 발생 코일쌍의 평면도;

도 4는 도 3의 코일쌍과 유사한 대체 코일쌍을 도시한 도면;

도 5는 본발명의 다른 실시예에 따른 코팅될 스트립이 없을 때 수립된 자계를 나타내는 코팅 포트의 저면부의 단면도;

도 6은 도 5의 주제와 유사한 것으로 스트립 존재시 수립된 자계 패턴을 도시한 도면;

도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 것보다 크게 도시된 소자인 요크 및 스트립의 단면도로서, 명세서의 다른 곳에서 인용되는 치수표시를 나타낸 도면; 그리고

도 8은 도 6에 유사한 것으로 본발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본발명의 목적은 적어도 위에서 언급한, (ⅰ)종래의 고주파 전자계 플러그드 포트의 문제점을 극복하고, 바람직한 실시예에서 문제점(ⅱ)를 회피한 고파수 전자기적 플러깅 수단을 구비한 고온 딥 코팅 포트를 제공하는데 있다.

본발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 플러그된 구멍을 통하여 그 의도된 통과선을 이탈하는 것을 억제하고, 종래의 그 종류의 플러깅 수단에 비하여 스트립 존재시 액화금속의 누설을 보다 효과적으로 억제하는 고주파형 플러깅 수단을 제공한다.

본발명은 스트립 삽입 패시지를 구비한 고온 딥 코팅 포트 및 그 패시지를 통하여 포트로부터 조액의 누설을 억제하는 전자기적 플러깅 수단으로 구성되며, 상기 플러깅 수단은 상기 패시지의 각측면에 설치된 2개의 자계발생기를 포함하며; 각 발생기는 상기 패시지와 인접하며 상기 패시지를 통과하는 방향으로 분리되어 위치하는 서로 다른 극성의 적어도 2개의 극으로부터 상기 패시지로 진동하는 자계를 방출하고; 각각의 발생기의 상기 적어도 2개의 극은 상기 패시지를 횡단하는 방향으로 상응하는 다른 발생기의 극과 각각 실질적으로 정렬되어 있으며; 발생기에 의하여 방출된 자계는 상기 패시지의 중앙 평면과 일치하는 실질적 거울상인 속(flux) 패턴을 가지고 있으며; 양발생기는 3 킬로헤르츠 이상의 주파수에서 동작한다.

거울상 속 패턴 및 상호 등록의 결과, 하나가 패시지내에 있다면 방출된 계는 중앙에 위치한 스트립의 반대측면에 동일한 복원력을 공급한다. 스트립이 패시지의 중심에서 벗어나면, 한측면상에서 계의 부가적인 압축 및 다른 측면에서의 계의 팽창이 증가하게 되며, 스트립을 중심위치로 복귀시키는 복원력을 만들어 내는 개별 복원력을 감소시킨다.

자계를 방출하기 위한 어떤 자계발생기도 반드시 2개의 서로 분리되어 위치한 자극을 가지고 있다. 상기 극은 어떤 순간에도 반드시 반대 극성이고, 상기 방출된 자계는 끝이 없는 속선의 경로를 따라 하나로부터 다른 하나로 뻗어 나간다. 이들 극은 실제의 것(계를 방출하는 강체) 또는 가상의 것(계를 방출하는 공간적위치)이다. 거울상 계를 본발명에 따라 패시지로 방출하기 위해서는 패시지에 밀접하게 인접한 서로 반대 극성이고 패시지를 통과하는 방향으로 서로 떨어져 위치하고 있으며, 이미 말한 바와 같이, 다른 발생기의 상응하는 극과 정렬되어 있는 적어도 2개의 극을 가지고 있어야 한다.

그러나 본발명의 바람직한 실시예에 있어서, 한정이 더 부과되는데, 이는 이름하여, 개별적으로 정렬된 극의 극성이 패시지에 스트립이 없을 때 방출된 자계가 결합하고 결합된 자계가 하나의 발생기의 각각의 극으로부터 다른 발생기의 상응하는 극으로 패시지를 횡단하여 뻗어 나가는 것을 보증하게끔 졍렬되어 있다는 것이다.

2개의 고주파수의 발생기를 사용하여 이미 언급한 바와 같은 계 패턴의 그러한 변화를 얻는 것이 가능하다. 이 변화는 본발명의 중요한 이점을 제공한다. 하나의 패턴에 있어서 결합된 계는 패시지를 횡단하여 뻗어 나가고, 스트립의 존재로 인하여 그것이 그 전체 폭만큼 개방되었을 때 패시지를 플러그 하는데 이상적으로 위치하게 된다. 다른 패턴에 있어서, 패시지를 따라 스트립의 측면에서 뻗어 나가는 계는 스트립의 각 측면에서 각각 좁은 패시지 공간을 플러그 할 뿐만 아니라 스트립과 반응하여 그것이 전체적으로 삽입 패시지의 중심에 있게끔 유지해주며 공동 삽입 패시지가 스트립에서 저장력을 따라 사용되게 해준다.

본발명은 또한 연속적, 고온 딥, 스트립 도금선 또는 유사 금속 코팅 장치까지 확장되며 코팅 포트는 본발명에 따른 포트이다.

종래의 코팅선에 있어서, 포트는 싱크 롤을 격납할 정도로 충분히 커야 하였고 그것을 부분적으로 또는 완전히 액화 코팅 금속에 담그는 것을 허용하는 것이어야 하였다. 본발명의 이점은 포트를 지금까지 가능했던 것보다 매우 축소하여 만들 수 있다는 것이다. 이하에서 사용되는 "포트"라는 용어는 소형의 그러나 길게 늘어진 구유와 유사한 용기를 말한다. 이는 종래와 동일한 기능을 발휘하지만 종래기술에 있어서의 포트의 정상적 개념과 형상 및 크기에서 다소 다른 것이다.

예를 드는 방법으로, 위에서 설명한 발명의 몇몇 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연속적 스트립 코팅선에서 고온 딥 코팅 포트는 예를 들어 아연 또는 알루미늄 아연 합금 등의 융해된 금속 코팅 재료의 조(1)를 포함한다. 포트는 스트립 삽입 패시지를 정의하는 일반적으로 직사각형 단면을 가진 하방위를 향한 덕트(3)를 구비하고 있는데, 코팅될 금속 스트립(5)의 진입용의 틈새를 제공한다.

스트립(5)은 롤(도시하지 않음)에 의하여 안내되어 하방으로부터 포트로 진입하며 조(1)를 통하여 상방으로 이동한다. 패시지(4)에 도달하기 앞서 스트립(5)은 청결하게 될 수 있으며 그렇지 않으면 코팅되기 위하여 종래방식대로 컨디셔닝될 것이다. 예를 들어, 강 스트립이 정상적으로 사전처리되고 종래방식으로 제어 환원 대기를 갖는 가열로로부터 환원되거나 또는 적어도 하나의 삽입 대기(6)를 함유할 후드(도시하지 않음)를 통하여 패시지(4)로 공급될 것이다. 조(1)에서 나와 스트립(5)은 처리되고 또한 완전히 종래 방식으로 최종제품이 될 것이다. 스트립을 아래쪽에서 포트로 가져가기 위한 롤의 제공, 위에서 언급한 후드의 형상과 관계없이 라인 장비 다운스트림 및 코팅 포트의 업스트림은 모든 점에서 종래와 동일하다.

포트는 세라믹스 또는 예를 들어, 티타늄 안정화 알루미나, 실리콘 카바이드 또는 니트로화 붕소 등의 그밖의 내열성 재료로 만들어진다.

코일(7)을 포함하는 2개의 고주파 자계 발생기는 각각 덕트(3)의 반대측면에장착되어 있다. 이 코일은 예를 들면, 선택적인 것으로서 하나일 수도 있으며 그밖의 코일은 도 3 및 도 4에 도시된 것일 수도 있다. 그들은 도 1 및 도 2에 단면으로 도시되어 있으며, 단면은 도 3 및 도 4에 나타난 X-X선으로 취하여 졌다.

각각의 경우에 각 코일(7)은 상방 코일 측면 도체(8), 하방 코일 측면 도체(9) 및 코일 단부 도체(10)를 포함하며 단일 권수이다. 코일은 상호접속 도체에 의하여 서로 접속되어 있으며, 단자(13)쪽으로 확장된 공급 도체(12)에 의하여 급전된다. 도 3의 배치에서 상호접속 도체(11)는 2개의 코일이 직렬로 연결되어 있으며, 도 4의 배치에서는 코일이 병렬로 연결되어 있다.

양자의 경우 코일은 스스로 단자(13)에서 캔틸레버를 지지할 정도로 단단하게 확장되어 있는 것이 바람직하다. 이 목적을 위해 코일은 구리관으로 만들어지고, 각각의 코일 측면 도체(8, 9)가 포트 및 덕트의 인접 표면을 향하는 넓은 평탄한 면을 제공하게끔 단면이 비원형인 것이 바람직하다. 예를 들어, 코일은 공동 직사각형 단면(HRS)으로 만들어질 수 있다. 코일에서 도체간의 접합부는 동합금으로 땜질되는 것이 바람직하다.

단자(13)는 고주파수의 파워 서플라이 변압기까지 확장된 단단한 서플라이 버스-바(bus-bar)내에 또는 위에 파이프 클램프 형성물에 의하여 클램프되기 적합한 한발의 구리관일 수 있다. 단자는 그 저단부에서 내부적으로 끼워질 수 있으며 도 3에서 14로 표시되어 있다. 여기서 단자의 일부가 잘려졌는데 이는 냉각제 공급 호스(도시하지 않음)를 받아들이기 위해서이며, 냉각제는 동작중에 코일(7)을 순환할 수 있다.

전술한 바에 의하여, 상방 코일 측면 도체에서의 순시 전류의 방향은 항상 동일함이 명백할 것이다. 마찬가지로 하방 코일 측면 도체(9)에서 순시 전류의 방향은 언제나 동일하며, 언제나 상방 코일 도체에 있어서의 그것과 반대방향이다.

코일은 동일 극성을 갖게 되며 각 코일(7)은 패시지의 가로 방향으로 서로 떨어져 위치한 3개의 가상 극으로 간주될 수 있다. 이를테면, 상방 코일 측면(8)의 바로 위의 영역(15), 하방 코일 측면(16)의 바로 아래의 영역(16) 그리고 코일의 중심부의 영역(17)에 가상 극이 위치한다. 가상극(15, 16)으로부터 방출된 계는 언제나 공통의 방향(말하자면, 특정 순간 패시지(4)로 향하는)으로 향하게 될 것이고, 가상 극(17)로부터 유출한 계는 반대 방향(그 순간에 패시지(4)를 이탈하는)으로 향하게 될 것이다. 이는 도 1 및 도 2의 속선에 화살표로 나타나 있다. 가상 극(17)은 가상극(15, 16) 각각의 세기의 2배의 세기를 갖는 단일 극 또는 각각 극(15) 및 극(16)의 상대 극인 서로 매우 가까이 접해있는 2개의 극중의 하나로 간주될 수 있다.

스트립(5)이 없을 때, 2개의 발전기의 상응하는 극의 밀접한 접근 및 상호 등록은, 단순 공극을 구비한 본실시예의 동일 코일이 그 축정렬과 동등한 것이고, 전자계가 양코일의 코일 링크에 의하여 발생됨을 보증한다. 또한 동일 코일 전류에 대하여 계의 횡단 성분이 각각의 코일이 단독으로 작용하여 만들어 낸 것의 2배의 값과 동등한 값을 갖게 될 것이다.

스트립이 없을 때 극(15)의 등록이, 계의 일부분이 패시지의 하나에서 다른 하나로 횡단적으로 확장하여 패시지를 통한 액체의 하강에 대해 하나의 장벽을 제공하게 된다는 점이 더욱 중요하다. 이것은 도 1에서 볼 수 있는데, 관련되는 속선이 하방으로 구부러진 것으로 보여도, 그들이 액체 압력에 반응하여 패시지를 교차하고 액체의 드러난 표면에 작용하는 복원력은 여전히 주로 상방인 것이다.

일반적인 용어로 고주파수 계와 액체간의 복원력은 상기 계와 액체간의 계면에서 유효하기 때문에 플러그로서 직접적으로 유효한 것은 극(15)의 계뿐이고, 패시지의 세로방향으로의 등록에 필요한 것은 그들의 극 및 그들 각각의 상대방 극(17)뿐이다. 계발생기로서 단일 극을 가지고 있는 이 실시예 및 다른 다른 실시예에 있어서, 코일은 적어도 그들의 상방 코일 측면 도체가 스트립 이동 방향으로 서로 등록되어 있게끔 장착되는데, 말하자면 스트립이 덕트를 통하여 수직으로 이동한다고 가정하면서 상방 코일 측면이 동일 수평면에 있는 것이다. 특별히, 하방 코일 측면은 패시지로부터 더 먼거리에 위치할 수 있으며, 예를 들어 원한다면 상방 코일과 마찬가지로 그들이 동일 수평면에 존재할 수 있을지 모른다. 다른 실시예에 있어서, 배열은 극(17)의 하방 위치에서 계가 극대화되게끔 그리고 액체 부양용으로 이들 극으로부터 유출한 계를 사용하기 위하여 더 변화될 수 있다.

이 상보적 극성 및 적어도 상방 코일 측면에서의 상호 등록은 본발명의 본실시예에 있어서 주요한 특징으로서, 이는 스트립이 없을 때, 포트(2)의 바닥 바로 아래의 덕트를 절단하는 발생된 속선의 수직성분을 극대화한다는 점에서 그러하다. 이것은 덕트의 입구에서 액체의 드러난 표면에 작용하는 부양력을 극대화한다.

코일(7)은 적어도 3㎑ 바람직하기는 7㎑를 초과하는 주파수로 일정한 크기의 교류전원으로부터 급전되는 것이 바람직하다.

스트립(5)이 각각의 발전기에서 유출한 계내에 존재하면 코일은 실질적으로 패시지의 그 부분 및 스트립의 중심 평면의 그 측면상의 스트립을 제한한다. 발생된 계는 도 2에 도시된 거울상 패턴을 이용하며 각 극(15)에서 유출한 계는 다소간 횡단적으로 패시지로 진입하며 패시지 및 스트립의 길이방향으로 먼거리까지 확장되며 그 후에 패시지로부터 극(17)으로 다시 다소간 횡단적으로 이탈한다.

극(15 및 17)에 의하여 방출된 계는 각 스트립의 측면에서 패시지를 플러그 하게 된다. 이러한 점에서 계가 스트립에 비록 매우 짧은 깊이긴 하지만 침투하여 스트립과 계가 함께 완전한 액체 용기를 제공한다는 점에 주의해야 한다.

임의의 순간에 패시지를 플러그 하는데 필요한 예너지 공급 전압의 크기는 설비의 물리적 파라미터(예를 들어, 패시지 폭, 스트립 폭, 급전코일의 권수 등) 및 액체 압력에 달려 있다. 최후에 언급한 것은 코팅 재료의 밀도 및 조의 깊이에 의존한다.

파워 서플라이의 주파수는 상충하는 효과간의 최적 균형을 이루어내도록 선택된다. 주파수가 높아지면, 코일 도체의 소위 표피 효과 즉, 전류가 대부분 구속되는 표면층의 두께가 감소되어 코일의 저항이 커지게 된다. 이것은 높은 저항 손실을 유발한다. 반면, 이 순간 코팅 액체가 그 내부에 와전류를 일으키는, 도전 몸체의 복원력은 그 표면가까이로 구속되어 그 결과 주파수가 증가하게 된다. 강 스트립의 밀고 당김간의 균형점은 3 내지 7㎑의 범위내의 주파수에서 일어난다. 초과하더라도 약 100㎑까지의 주파수가 바람직하다.

본실시예에 있어서, 개별 극에서 유래한 모든 계는 극(15 및 17)로부터 방출된 계가 패시지로 투사되고 서로 거울상이 되어 극(16 및 17)에 의하여 패시지로 방출될 뿐만아니라 스트립 통과선이 요망되는 중심위치에서 벗어나지 않도록 하는 복원력에 기여하는 것이다.

코일(7)은 도시된 대로 공기 또는 그밖의 비자화 매질내에서 효과적일 것이다. 대체예로서 발생기 코일은 C-단면 자화 쉘로 부분적으로 외부에서 둘러싸일 수 있다. 그러한 쉘은 주어진 공급 전류에 대해 자속을 증가시키기 때문에 이점이 있으나, 코일의 인덕턴스 또한 증가시키게 되어 높은 공급 전압을 요구한다는 불이익이 있다. 만일 쉘이 제공되면 디자인 균형은 플러깅 수단의 효율을 최적화하는데 직면하게 된다.

도 5 내지 도 7은 본발명의 다른 바람직한 실시예를 도시하고 있는데, 각각의 계 발생기는 자석의 성질상 바람직하기로는 G형상의 페로마그네틱 코어에 감겨있는 급전코일을 포함하고 있다.

이 경우에 포트는 2개의 고주파수 자계 발생기(21)를 격납하기에 충분한 두께를 가지며, 상기 발생기(21)는 포트의 스트립 삽입 패시지(22)를 정의하는 바닥(20)면과 면하여 형성된 늘어진 오목부내에 격납된다.

각각의 발생기(21)는 C- 또는 G- 단면의 페로- 또는 페리-마그네틱 코어(24)의 웹으로 둘러싸인 급전코일(23) 및 바람직하기로는 동 또는 그밖의 비철 전기도전성 차폐(25, 26)를 포함한다. 이 차폐는 고주파수 자계를 구속하여, 가상적으로 코일(23)에 의하여 발생된 모든 계가 상기 코어(24)의 내밀어진 단부 면(27 및 28)으로부터 이탈하게 된다. 이들 면(27 및 28)은 계 발생기(21)의 극이 된다.

각각의 코일(7)은 7㎑를 넘지 않는 주파수로 공통의, 일정한 크기의 교류 전압원으로부터 급전되는 것이 바람직하다. 그들은 전압원에 접속되어 소정의 극성을 만들어 내는데, 하나의 극(27)이 N극이 되고 다른 하나가 S극이 되거나 그 반대로 된다.

그 환경하에서 도 5에 도시된 속선 패턴이 패시지에 스트립이 존재하지 않을 때 또는 존재하지 않는다면 만들어지게 되는데, 극(27)사이로 확장하는 계가 패시지(22)를 플러그하고 극(28) 사이로 확장하는 계가 속선 경로를 완성하는 것이 아니라 포트 동작시에 있어 직접적인 부분을 이루지 않게 된다.

스트립(29) 존재시의 속선 패턴은 도 6에 도시되어 있는데, 이것이 패시지를 플러그할 뿐만 아니라 패시지(22)에서 스트립을 중심화한다는 것이 도 1 의 실시예의 설명으로부터 명백하게 될 것이라고 본다.

패시지(22)의 각 측면은 비금속 내열성 또는 그밖의 열저항 절연면 판(30)으로 늘어서 있는데, 이는 조(31)의 융해된 금속과 차폐(25) 및 코어(24)의 상부간의 장벽을 제공한다.

이 실시예의 구성요소 디자인의 다양한 양상이 이하에서 설명될 것이다.

각각의 코어(24)는 고투자율 및 고포화 자화 특성을 갖는 저손실 재료로 구성되어 있다. 예를 들어, 고밀도 페라이트, 자화 금속 유리 또는 철 파우더가 사용될 수 있다. 고투자율 코어(24)는 상부 극 면(27)에 인접한 공극(G)에서 자계를 집중시키며, 상기 공극밖으로의 계의 "낭비"를 방지한다. 요크는 바람직하기로는 G형상으로 만들어져, 합리적으로 밀집한 코일의 교차단면 형상을 유지하면서 코일(23)이 점유하는 윈도가 임의의 대형의 것으로 될 수 있고, 극 분리(S)와 독립적인 것일 수 있게 해준다.

코일용의 대형 윈도는 보다 대형의 도체가 주어진 수의 권수로 사용될 수 있게 해 주며, 이것은 보다 낮은 전류밀도를 허용하여, 코일(23)에서 보다 작은 저항 전력 손실을 가져온다. 반면, 도체 크기를 증가시켜 코일의 크기를 증가시키면, 코일내에 누설 자속이 중가하게 되어, 발생된 계 가운데 보다 큰 비율이 상부 극면(27)을 통하여 통과하지 못하게 된다. 이들 결합하는 두 효과간의 균형은 코어(24)의 크기 및 형상을 결정할 때 얻어지게 된다.

극 간격(2)이 감소되면, 자로의 릴럭턴스가 감소되고, 코일(23)의 주어진 암페어턴수에 대하여 통과되는 총자계가 증가된다. 그러나 극 간격(2)이 너무 작아지면, 자계가 극 부근의 좁은 영역에 집중될지도 모르며 전강도로 공극(G)을 가로질러 스트립(29)에 침투하지 않을지 모른다. 이 경우 스트립 부근의 보다 계가 약한 자계 영역은 유효한 플러그를 형성할 수 없으며 그래서 액화 코팅 금속을 이탈하게 할지 모른다. 일반적 규칙으로서 극 간격(S)은 공극(G)의 약 3배정도이어야 하고, 바람직하기는 3배보다 작지 않아야 한다. 패시지의 통과 방향에 있어서 극간의 간격은 코팅될 스트립과 패시지의 측면간의 공극의 폭의 2 내지 10배의 범위내에 있어야 한다.

차폐(25 및 26)는 고도전율 재료 예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 은으로 만들어진다. 급전 코일이 지나치게 크면, 부가적 차폐가 내부 속선 누설을 감소시키기 위하여 코일의 도체 사이에 놓여질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같은 실시예에서, 그와 같은 부가적 차폐는 32 및 33으로 표시되어 있다. 와전류가 차폐내에서 유기될 것이다. 이것은 차폐를 가열시키게 되고 물론 그들은 고온 환경에 놓이게 될 것이다. 차폐의 강제 냉각이 요구되는데, 예를 들면 냉각액을 땜질된 관을 통하여 순환시키거나 그렇지 않으면 열이 전도될 수 있도록 차폐와 연결시키는 것 등이다. 도 8의 실시예는 그 도에 34로 표시된 상기와 같은 관을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 각 코일에 있어서 도체 권수는 작아서 예를 들면, 10회 정도이고 바람직하기로는 1 내지 4회 정도인데, 이는 동작 주파수, 소자의 기하학적 구조 및 파워 서플라이의 특성에 달려 있다. 잘 알려진 바와 같이, 단일 필라멘트 도체와 동일한 교차 단면적을 갖는 다중-필라멘트 도체가 고주파수에서 단일 필라멘트의 도체에 비해 보다 효율적이다. 말하자면, 다른 조건이 동일하다면, 다중 필라멘트 도체는 단일 필라멘트 도체에 비해 전력 손실이 작다. 이것은, 고주파 전류가 도체의 표면으로 크게 한정되고, 다중 필라멘트 도체가 단일 필라멘트 도체에 비하여 표면대교차단면적 비가 크기 때문이다. 그리하여 바람직한 실시예에 있어서, 코일(23)의 각각의 권수는 병렬로 된 다수의 관형 도체를 포함한다. 이들 도체는 그 구멍을 통하여 펌핑되는 냉각유체에 의하여 냉각되는 것이 바람직하다.

가장 먼저 설명한 실시예와의 관계에 있어서 상세히 설명된 이유로 계의 주파수는, 보다 고주파를 이용할 수 있다고 하더라도 7㎑ 내지 100㎑ 범위내의 것이 바람직하다.

예를 드는 방식으로, 본발명의 최후에 설명된 실시예에 따라 플러깅 수단이제공되고 공칭 깊이 0.5 미터의 아연 또는 알루미늄-아연 조를 유지하는 도금 포트의 적절한 디자인 명세는 아래와 같다.

파라미터	값
공극(G)	10㎜
코일권수	1
각권에서의 병렬 관형 도체의 수	126
각 관형 도체의 외경	12.5㎜
여기 주파수	20㎑
상부 극면의 길이(P)	30㎜
극 간격(S)	80㎜
윈도 높이(H)	150㎜
요크 깊이(D)	150㎜
공극에서의 속선밀도*	0.414 T(피크)
급전 전류*	33,000 A(rms)
인가 전압*	2161 V(rms)
코일에서의 전력손실*	20 kW
플러깅 압력(이상적)*	33.1 kPa
액화 아연의 헤드(이상적)*	488㎜

*계산치

Claims (20)

1. 스트립 삽입 패시지 및 그 패시지를 통하여 포트로부터 조액의 누설을 방지하기 위한 전자기적 플러깅 수단을 구비한 고온 딥 코팅 포트에 있어서,

   상기 플러깅 수단은 상기 패시지 각 측면에 설치된 2개의 자계 발생기를 포함하며; 상기 발생기 각각은 상기 패시지와 인접하고 있으며 상기 패시지를 통과하는 방향으로 분리되어 위치하고 있는 서로 반대 극성의 적어도 2개의 극으로부터 상기 패시지로 진동하는 자계를 방출하고; 각 발생기의 상기 적어도 2개의 극은 각각 상기 패시지를 횡단하는 방향으로 다른 발생기의 상응하는 극과 실질적으로 정렬되어 있으며; 상기 발생기에 의하여 방출된 자계는 상기 패시지의 중심 평면과 일치하는 반사평면에 대하여 실질적으로 거울상인 속선 패턴을 가지며; 그리고 양 발생기는 3㎑ 이상의 주파수에서 동작하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 포트는 스트립 삽입 패시지를 정의하는 직사각형 단면의 하방을 향한 덕트를 구비한 바닥을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 포트는 내열성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 내열성 재료는 티타늄 안정화 알루미늄, 실리콘 카바이드 및 질화붕소 중의 하나인 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
5. 제 1 항에 있어서,

   각각의 발생기는 캔틸레버를 단부 단자에서 스스로 지지하게끔 단단하게 확장되어 있는 도체 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 코일은 단일 권선 코일인 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 도체는 관형이고, 상기 단자는 상기 도체의 내부를 통하여 냉각제의 흐름을 제공하는 냉각제원과의 접속에 적합한 것임을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
8. 제 1 항에 있어서,

   각각의 계 발생기는 상기 패시지를 향한 단부 면을 가지고 있는 자기 코어에 감겨있는 급전 코일을 포함하며, 단부면은 발생기의 상기 극을 구성하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 코어는 G형상이고, 하나의 단부 면이 다른 것보다 작은 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 발생기는 자계를 구속하는데 적합하고 에너지 공급 코일에 의하여 만들어지며 상기 코어의 단부면으로부터 나오는 총자계의 비를 증가시키게끔 위치하는 비철 전기 도전성 차폐를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 패시지의 각 측면은 비철 내열성, 열저항성, 절연성 면 판을 나란히 세워서 조의 융해된 금속과 발생기의 상부 사이의 장벽을 제공하는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 코어는 고투자율 및 고포화 자화 특성을 갖는 저손실 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 재료는 고밀도 페라이트, 자성 금속 유리 및 철 파우더 중의 하나인 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 패시지 통과방향으로의 적어도 2개의 극간의 거리는 코팅될 스트립과 상기 패시지의 한 측면 사이의 공극 폭의 2 내지 10 배의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
15. 제 8 항에 있어서,

    각각의 급전 코일은 권수 10회 이하의 다중 필라멘트 코일인 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
16. 제 10 항에 있어서,

    상기 차폐는 강제 냉각되는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 주파수는 7㎑로부터 100㎑ 까지의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 발생기의 극성은, 코팅될 스트립이 없는 경우의 동작시 방출된 자계를 결합하고, 상기 결합된 자계는 개별 발생기의 정렬된 극사이로 상기 패시지를 횡단하여 확장하게끔 되어 있는 것을 특징으로 하는 고온 딥 코팅 포트.
19. 첨부도면 도 1 내지 도 4 또는 도 5 내지 도 7 중의 어느 것을 참조하여 설명된 것과 같은 고온 딥 코팅 포트.
20. 제 1 항에 따른 코팅 포트를 포함하는 금속 스트립을 금속 코팅재로 연속적으로 고온 딥 코팅하는 장치.

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