(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなることを特徴とする溶融金属浮上用高周波電磁石。
【請求項２】
空中ポットの鋼帯搬入開口部に、溶融めっき金属の流下を防止する高周波電磁石を設置してなる溶融めっき設備の空中ポットであって、
前記高周波電磁石の前記鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなること特徴とする空中ポット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属浮上用高周波電磁石及びこの高周波電磁石を備えた空中ポットに関し、空中ポットを使用する鋼帯の溶融めっき設備に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、鋼帯の連続溶融めっき設備は、還元焼鈍炉で表面活性化された鋼帯を溶融めっき浴に浸漬し、シンクロールを周回させ、溶融めっき浴から垂直上方に鋼帯を引き上げている。シンクロールは、溶融めっき浴に浸漬された状態で回転駆動されるが、溶融めっき金属による腐食が激しく、頻繁に補修・交換をすることが要求される。
【０００３】
還元焼鈍炉から溶融めっき浴に導入された鋼帯の走行方向を変更するため、鋼帯表面と接触した状態でシンクロールが回転する。このため、シンクロールとの接触不良に起因した擦り疵が鋼帯表面に発生するのは避けられず、このことが鋼帯表面に形成されるめっき層に悪影響を及ぼす。しかも、シンクロールによって鋼帯に曲げが付与されるため、シンクロールを通過した後の鋼帯に板幅方向の反りが発生し易くなる。この板幅方向の反りは、溶融めっき浴から引き上げられた鋼帯をガスワイピングする際にワイピングノズルと鋼帯表面との距離を変動させることを必要とし、結果として不均一ワイピングにより板幅方向に関するめっき付着量にバラツキが発生し易くなる。
【０００４】
更に、溶融めっき浴にシンクロールが浸漬されることから、大容量の溶融めっき槽が必要とされ、浴組成の切り換えが困難になる。
【０００５】
そこで、このような悪影響を排除して高品質の溶融めっき鋼帯を製造するために、シンクロールを使用しない溶融めっき設備を用い、鋼帯を下から上に一方向に走行させて空中ポットに収容した溶融めっき金属中を通過させる方式が検討されており、特開平８−３３３６６３号公報等で提案されている。
【０００６】
図２は従来の空中ポットを使用した溶融めっき設備の概略側面図、図３は図２のIII-III 線矢視の拡大平面図、図４は図３のIV-IV 線矢視の拡大断面図である。
【０００７】
図２に示すように、シンクロールを使用しない溶融めっき設備では、還元焼鈍炉で表面活性化された鋼帯１は、導入室２内に配置されているデフレクタロール３を経て上方へ引き上げられ、シールロール４，４を経て空中ポット５に導入される。
【０００８】
鋼帯１の酸化を防止するため、導入室２内にはＨ2 −Ｎ2 ガスが満たされており、シールロール４，４と空中ポット５との間にはＮ2 ガスが満たされている。シールロール４，４は、導入室２と空中ポット５との間をガス遮断し、めっき開始時、めっき停止時等に導入室２への大気侵入による爆発を防止する。
【０００９】
溶融めっき金属６は、ポンプ７によりサブポット８から供給管９を経て空中ポット５へ送り込まれる。空中ポット５内の溶融めっき金属６は、鋼帯１と接する側で上へ流れるように循環し、両側部からオーバーフローして排出管１２が接続された室へ落ち、排出管１２を経てサブポット８内へ流下する。
【００１０】
空中ポット５の浴槽１９の底部には鋼帯搬入開口部１３が形成されており、この開口部１３から溶融めっき金属６が漏出・流下しないように、溶融めっき金属６に上向きの電磁力を付与する高周波電磁石１０が、開口部１３の周囲に図３のように設けられている。
【００１１】
図４に示すように、従来の高周波電磁石１０は、通常、開口部１３内を通過する鋼帯１の両面に対向する配置で一対の磁極１７’，１７’を構成した鉄心コア１５と、この鉄心コア１５の対称部に設けた複数個の励磁コイル１６（図３）とで構成されている。そして、一対の磁極１７’，１７’は、開口部１３を挟んで対峙しており、板幅方向と平行な面で向かい合い、相互に一定の間隔ｇを隔てて設けられている。なお、図４中の１８は、鉄心コア１５及び磁極１７’，１７’の上下面を覆う真鍮等の覆板である。
【００１２】
従って、この溶融めっき設備では、溶融めっき金属６を満たした空中ポット５の底部の開口部１３から鋼帯１を導入し、この鋼帯１を、溶融めっき金属６と接触させた後、上方に引き上げることにより、溶融めっきする。空中ポット５を出た後の鋼帯１はガスワイピングノズル１１からワイピングガスが吹き付けられて過剰量の溶融めっき金属６が除去される。かくして、めっき付着量が調整された溶融めっき鋼帯が製造される。
【００１３】
そして、このめっき作業中には、空中ポット５の排出管１２接続室側の壁をプラグ１４，１４で塞ぎ、高周波電磁石１０による電磁力で開口部１３から溶融めっき金属６が漏出・流下するのを阻止しながら、空中ポット５内に所定量の溶融めっき金属６を保持する。即ち、高周波電磁石１０の励磁コイル１６へ通電すると、図４に示すように  磁極１７’，１７’間に鋼帯１面と直角方向の磁力線Ｂが発生し、この磁力線Ｂにより溶融めっき金属６内に生じる板幅方向の誘導渦電流Ｉによって、上向きの電磁押上力Ｆが発生する。そして、この上向きの電磁押上力Ｆで開口部１３内の溶融めっき金属６を押し上げ保持することにより、溶融めっき金属６の漏出・流下を防止する。
【００１４】
めっき作業を停止させるときには、プラグ１４，１４を開放し、排出管１２，１２を経由して、空中ポット５内の溶融めっき金属６をサブポット８に排出する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の溶融めっき設備では、空中ポット５の開口部１３が溶融めっき金属６で満たされた状態で、所定の電磁力が溶融めっき金属６に対して流下阻止作用をするように高周波電磁石１０を設計すると、めっき開始時には、開口部１３内に溶融めっき金属６が溜まるまで電磁力が過剰となるため溶融めっき金属６の底面が不安定となり、多量の溶融めっき金属６が開口部１３から漏出・流下する。また、めっき作業を停止するときにも、空中ポット５内の溶融めっき金属６を排出管１２を経由してサブポット８に送り、開口部１３内の溶融めっき金属６が少なくなると、同様に電磁力が過剰となり、溶融めっき金属６が開口部１３から漏出・流下する。
【００１６】
このめっき開始時やめっき停止時に漏出・流下した溶融めっき金属６は、空中ポット５の下方に配置されているシールロール４，４やデフレクタロール３に付着・凝固し、シールロール４，４やデフレクタロール３の円滑な回転を阻害する原因となる。また、ロール３，４の表面に付着した溶融めっき金属６は、鋼帯１に押し疵を発生させる原因となり、溶融めっき鋼帯の品質や歩留りを低下させる。このため、開口部１３からの溶融めっき金属６の漏出・流下を防止する種々の対策が検討されている。
【００１７】
図４に示す従来の高周波電磁石１０では、一対の磁極１７’，１７’が板幅方向に平行な面で向き合って配置されているため、この磁極１７’，１７’間には上下で対称な磁場が発生する。このため、通常、この磁場の中間高さ付近に開口部１３を配置し、磁気押上力Ｆの作用で開口部１３内の溶融めっき金属６を押し上げ浮上させて、漏出止めシールを行ってきた。
【００１８】
ところが、開口部１３からの漏出止めシール効果を高めるためには開口部１３のまわりの磁束密度を高めることが必要になるが、図４に示す従来の高周波電磁石１０では、磁極１７’，１７’間全体の磁束密度を高めなければならず、そのために高い投入電力が必要となっていた。そして、このことは、めっき開始時やめっき停止時に電磁力の過剰を招く要因となっていた。
【００１９】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、最小限の投入電力で必要な電磁押上力を得ることができる溶融金属浮上用高周波電磁石及びこの高周波電磁石を備えた空中ポットを提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の溶融金属浮上用高周波電磁石は、鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の空中ポットは、空中ポットの鋼帯搬入開口部に、溶融めっき金属の流下を防止する高周波電磁石を設置してなる溶融めっき設備の空中ポットであって、
前記高周波電磁石の前記鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなること特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本発明は高周波電磁石の磁極の構造に工夫を施したものであるため、ここでは、この点について詳述し、その他の構成については従来（図２，図３）と同様として、その詳細な説明及び図示を省略する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態に係る溶融金属浮上用高周波電磁石及びこの高周波電磁石を備えた空中ポットの要部断面図（図４に対応する図）である。
【００２４】
＜構成＞
図１に示すように、空中ポット５の浴槽１９の底部には鋼帯搬入開口部１３が形成されており、この開口部１３から溶融めっき金属６が漏出・流下しないように、溶融めっき金属６に上向きの電磁力を付与する高周波電磁石１０が、開口部１３の周囲に設けられている。
【００２５】
そして、この高周波電磁石１０の鋼帯１を挟んで対峙する一対の磁極１７，１７は、その下部側が一定の小さい間隔ｇ1 で向かい合う平行面部１７ａ，１７ａで構成され、その上部側が前記平行面部１７ａ，１７ａの上端に連続し上方に拡がるテーパ面部１７ｂ，１７ｂで構成されている。テーパ面部１７ｂ，１７ｂの上端における間隔はｇ2 （＞ｇ1 ）である。
【００２６】
また、空中ポット５の開口部１３は、その下端が磁極１７，１７の平行面部１７ａ，１７ａ間に位置し、磁極１７，１７の平行面部１７ａ，１７ａとテーパ面部１７ｂ，１７ｂとに沿った形状となっている。
【００２７】
＜作用・効果＞
本実施の形態に係る溶融金属浮上用高周波電磁石１０及びこの高周波電磁石１０を備えた空中ポット５によれば、次のような作用・効果が得られる。
【００２８】
励磁コイル１６（図３参照）への通電により図４に示すような磁極１７’，１７’間に発生する磁場において、磁気抵抗をＲ、磁極１７’，１７’間における透磁率をμ0 （ほぼ一定値）、向かい合う磁極１７’の面積をＡ、磁極１７’，１７’間の間隔をｇとすると、磁気抵抗Ｒは次式で表される。
【００２９】
Ｒ＝ｇ／（μ0 ×Ａ）                                      ・・・（１）
【００３０】
また、励磁コイル１６への通電によって発生する起磁力をｆ1 、磁力線Ｂの磁束密度をＢm 、磁気抵抗をＲとすると、磁束密度Ｂm は、式（１）から、次式で表される。
【００３１】
Ｂm ＝ｆ1 ／（Ｒ×Ａ）＝（μ0 ×ｆ1 ）／ｇ                ・・・（２）
【００３２】
一方、図１において、磁極１７の平行面部１７ａ側の磁気抵抗をＲ1 、テーパ面部１７ｂ側の磁気抵抗をＲ2 、平行面部１７ａ，１７ａ間の間隔をｇ1 、テーパ面部１７ｂ，１７ｂ間の間隔を最大部で代表してｇ2 、間隔ｇ1 とｇ2 との関係を〔ｇ2 ＞ｇ1 〕、平行面部１７ａの面積をＡ1 、テーパ面部１７ｂの面積をＡ2 、面積Ａ1 とＡ2 の割合を〔Ａ1 ／Ａ2 ≦ｇ1 ／ｇ2 〕とすると、式（１）から、次の関係が成り立つ。
【００３３】
〔Ｒ1 ＝ｇ1 ／（μ0 ×Ａ1 ）〕＜〔Ｒ2 ＝ｇ2 ／（μ0 ×Ａ2 ）〕・・（３）
【００３４】
また、磁極１７の平行面部１７ａ側の磁束密度をＢm-1 、テーパ面部１７ｂ側の磁束密度をＢm-2 とすると、式（２）及び（３）から、次式の関係が成り立つ。
【００３５】
0003706473.tif 000002
【００３６】
即ち、式（４）において、〔ｇ2 ＞ｇ1 〕の関係にあるから、一定の投入電力による一定の起磁力ｆ1 のもとでは、磁極１７の平行面部１７ａ側の磁束密度Ｂm-1 が常にテーパ面部１７ｂ側の磁束密度Ｂm-2 よりも大きく保たれる。
【００３７】
従って、本実施の形態に係る高周波電磁石１０によれば、高周波電磁石１０の一対の磁極１７，１７を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部１７ａ，１７ａで構成し、上部側が前記平行面部１７ａ，１７ｂに連続し上方に拡がるテーパ面部１７ｂ，１７ｂで構成することによって、磁極１７，１７間に発生する磁力線Ｂを、前述した作用のもとでスムースに平行面部１７ａ，１７ａ側に集中させることができる。
【００３８】
そして、この高周波電磁石１０を備えた空中ポット５によれば、空中ポット５の開口部１３の下端を磁極１７，１７の平行面部１７ａ，１７ａ間の磁力線Ｂの集中する磁場内に維持することにより、同一投入電力のもとで従来よりも溶融めっき金属６の保持力（電磁押上力）Ｆを高めることができる。即ち、最小限の投入電力で、空中ポット５の開口部１３からの漏出・流下を効率よく防止することできる。
【００３９】
しかも、投入電力を低減することができるため、めっき開始時やめっき停止時に電磁力が過剰となって溶融めっき金属６が開口部１３から漏出・流下してしまうのを防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明の溶融金属浮上用高周波電磁石は、鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の空中ポットは、空中ポットの鋼帯搬入開口部に、溶融めっき金属の流下を防止する高周波電磁石を設置してなる溶融めっき設備の空中ポットであって、
前記高周波電磁石の前記鋼帯搬入開口部を挟んで対峙する一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成してなること特徴とする。
【００４２】
従って、本発明の溶融金属浮上用高周波電磁石によれば、高周波電磁石の一対の磁極を、その下部側が一定の間隔で向かい合う平行面部で構成し、その上部側が前記平行面部に連続し上方に拡がるテーパ面部で構成することによって、前記磁極間に発生する磁力線Ｂを、スムースに前記平行面部側に集中させることができる。
【００４３】
そして、この高周波電磁石を備えた本発明の空中ポットによれば、空中ポットの鋼帯搬入開口部の下端を前記磁極の平行面部間の磁力線の集中する磁場内に維持することにより、同一投入電力のもとで従来よりも溶融めっき金属の保持力（電磁押上力）を高めることができる。即ち、最小限の投入電力で、空中ポットの鋼帯搬入開口部からの漏出・流下を効率よく防止することできる。
【００４４】
しかも、投入電力を低減することができるため、めっき開始時やめっき停止時に電磁力が過剰となって溶融めっき金属が鋼帯搬入開口部から漏出・流下してしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶融金属浮上用高周波電磁石及びこの高周波電磁石を備えた空中ポットの要部断面図（図４に対応する図）である。
【図２】従来の空中ポットを使用した溶融めっき設備の概略側面図である。
【図３】図２のIII-III 線矢視の拡大平面図である。
【図４】図３のIV-IV 線矢視の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  鋼帯
５  空中ポット
６  溶融めっき金属
１３  鋼帯搬入開口部
１５  鉄心コア
１７  磁極
１７ａ  平行面部
１７ｂ  テーパ面部
１９  空中ポットの浴槽
Ａ1   平行面部の面積
Ａ2   テーパ面部の面積
ｇ1   平行面部の間隔
ｇ2   テーパ面部の間隔
Ｒ1   平行面部の磁気抵抗
Ｒ2   テーパ面部の磁気抵抗
Ｂ  磁力線
Ｂm-1   平行面部の磁束密度
Ｂm-2   テーパ面部の磁束密度
Ｉ  誘導渦電流
Ｆ  電磁押上力
【図１】
0003706473.tif 000003
【図２】
0003706473.tif 000004
【図３】
0003706473.tif 000005
【図４】
0003706473.tif 000006