(57)【要約】【解決手段】本発明は、少なくとも溶融流動状態の被覆材料を収容する容器を通る通過過程において、少なくとも１つの金属の被覆でもって、例えば、非鉄（ＮＥ）金属ストリップ、または鋼ストリップの、特にストリップ状の材料の表面を被覆するための方法、および装置に関する。被覆されるべき金属性のストリップは、容器内における被覆材料の溶融金属浴槽を、上方から下方へと通過する。この目的で、適当な案内手段が設けられている。下方へのこの容器の封隙は、循環する永久磁石によって行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも溶融流動状態の被覆材料を収容する容器を通る通過過程において、少なくとも１つの金属の被覆でもって、例えば、非鉄金属ストリップ、または鋼ストリップの、特にストリップ状の材料の表面を被覆するための方法において、
容器が、循環する永久磁石によって封隙されることを特徴とする方法。
【請求項２】
循環する永久磁石によって、同時に、金属性のストリップ上の所望の被覆厚さの調節が行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶融流動状態の被覆材料は、受け容器から、２つの逆方向に回転するローターの楔状部内へと導入され、その際、金属性のストリップが、上方から下方へと、溶融金属浴槽、および離間して設けられたこれらローターの間を通って案内されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
金属性のストリップは、予熱炉内において方向転換の後、空気遮断のもとで、有利には、保護ガス雰囲気内において、垂直方向に下方へと、溶融金属浴槽を通って案内されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
可能な限り直接的に、容器の封隙の下方、もしくは、ローターの下方で、被覆されたストリップが、空気安定化、及び／または水冷却され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方法。
【請求項６】
金属性のストリップ状の製品のための、溶融流動状態の被覆材料を収容するための少なくとも１つの容器を備える、特に請求項１から５のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置において、
容器を封隙するために、２つの逆方向に、場合によっては相互に制御可能なローターが設けられており、その際、これらローターの内部に、回転可能なローラーが配設されており、これらローラーの外周面上に、永久磁石が固定されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
溶融金属浴槽を収容する容器は、ローターの間の上側の中央の室によって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも、ローターは、保護ガス雰囲気の維持のもとで、ハウジングによって囲繞されていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
ローターハウジングは、
上方からローターハウジングへと金属性のストリップを供給する目的の、上側の室と、並びに、
溶融金属のための受け容器と、
および、例えば、ストリップの空気安定化および水冷のための、このローターハウジングの下側に配設された装置と、および、
場合によっては、更に別の水浴槽と、
連結状態にあることを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも溶融流動状態の被覆材料を収容する容器を通る通過過程において、少なくとも１つの金属の被覆でもって、例えば、非鉄（ＮＥ）金属ストリップ、または鋼ストリップの、特にストリップ状の材料の表面を被覆するための方法に関する。本発明は、同様にこの方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｚｎ−、Ｚｎ−Ａｌ−、Ａｌ−、またはＡｌ−Ｓｉ−合金でもっての、旧来のストリップの溶融金属めっき（本明細書において方法１と称する）は、被覆領域において、このストリップが、焼鈍炉から空気遮断のもとで溶融金属内へと走入し、且つ、異なる装置を用いて、駆動されていないローラーによって垂直状態に方向転換され、安定化される（図１を参照）ことによって特徴付けられている。このことは、溶融金属浸漬仕上げの際に、全ての上記された被覆金属／被覆合金に適用される。
【０００３】
この方法１の場合、ローラー、およびこれらローラーの軸受部は、溶融金属の内部に設けられており、且つ、全ての材料が、この溶融金属の化学的な侵食に曝されていることは欠点である。この溶融金属の内部の全ての組込み構造体の耐用期間は、制限されている。更に、これらローラー、もしくは全浴槽装置を収容するために、大きな溶融金属容積が、相応して大きな溶融金属容器と共に必要である。溶融亜鉛めっきの場合、２００〜４００ｔの量の流動状態の亜鉛が一般的である。温度、および合金組成に関してのこの溶融金属の迅速な制御は、この大きな容積に基づいて可能ではない。上記のパラメータの比較的に大きな変動は、甘受されねばならず、且つ、事情によっては、品質上の損失を誘起する。何故ならば、合金技術的な処置、およびストリップ品質は、容器内において、互いに影響を及ぼすからである。
【０００４】
更に別の欠点は、製造速度が、特に、＜０、５ｍｍの薄いストリップの場合、経済的な設備性能（約１８０ｍ／ｍｉｎ）を得るために、増大され得ないことである。このことに関する１つの理由は、浴槽内において設けられているローラーと、ストリップとの間で、相対的な運動という事態となることにある。この問題を回避するために、張力が増大された場合、ストリップ亀裂の危険がある。この結果は、スクラップの製造であり、且つ比較的に長い設備停止である。
【０００５】
溶融亜鉛めっき設備の最大のストリップ走行速度ための更に別の制限は、亜鉛溶融物の上方に配設されているノズル掻き取りシステムによって与えられており、このことは図１を参照されたい。空気、または窒素によって、被覆厚さが調節され、その際、増大するストリップ走行速度でもって、最小限具現される被覆厚さは増大する。即ち、薄いめっきは、高いストリップ走行速度の場合、形成され得ない。しかしながら、今まさに、薄いめっき（＜２５ｇ／ｍ2 、片側で、溶融亜鉛めっきされた薄い金属板の場合）は、所定の要求の多い使用のために求められている。
【０００６】
柔軟な非合金の鋼から成る、フェライトの鋼ストリップの溶融金属浸漬仕上げのための更なる発展の方法として、いわゆる垂直の溶融亜鉛めっきが公知であり、且つ、ヨーロッパ特許第６３０  ４２１号明細書（特許文献1）、およびヨーロッパ特許第６３０  ４２０号明細書（特許文献２）、およびヨーロッパ特許第６７３  ４４４号明細書（特許文献３）のような種々の特許において記載されている。
【０００７】
この方法（本明細書において方法２と称する）の場合、ストリップは、亜鉛合金、及び／またはアルミニウム合金から成る溶融流動状態の金属でもって満たされた作業容器を、下方から上方へと通過し、その際、このストリップが、前もって温度処理されており、且つ、このストリップの走入が、溶融金属内へと、空気遮断のもとで行われる。この溶融金属容積は、方法１と比較して、約２〜５ｔの量の流動状態の亜鉛でもって、基本的に少ない。同様に、上記の品質上の問題も存在しない。何故ならば、合金技術的な処置が、並列的に設けられている保留容器内において行われ、且つ、ストリップ品質が、この作業容器内において、この合金技術的な処置から別個に形成されるからである。
【０００８】
作業容器とこの作業容器の下方に存在する炉室との間の結合は、約８００ｍｍの高さであり、且つストリップのためにただ最大２０ｍｍだけの通過幅を有する、気密のセラミック通路を介して行われる。下方へのこの作業容器の封隙、および炉室内への下方への流下の回避は、この通路の内側で、２つの側方でこの通路、即ちストリップに沿って配設された誘導子によって行われる。これら誘導子は、上方へと指向する力を発生する、電磁的な進行磁界を形成し、この力は、溶融金属が下方への流下を阻止する。この誘導的なシステムは、ポンプのように作動し、従って、同様にこの溶融金属の相互的な交換も、この通路内において保証されている。
【０００９】
方法２は、少なくとも被覆領域内において、溶融金属浴槽に至るまで、著しく高いストリップ走行速度が、３００ｍ／ｍｉｎの範囲において、同様に薄い鋼ストリップにおいても問題無く具現可能であり、何故ならば、如何なるローラーも、被覆容器内において設けられていないからであることによって特徴付けられる。
【００１０】
ストリップが、例えば溶融亜鉛めっきの場合に約４６０℃の温度を有する被覆ユニットを、下方から上方へと通過した後に、方法１に匹敵して、溶融金属浴槽の直ぐ上方で、ノズル掻き取り方法によって、金属性の仕上げ層の所望の厚さの調節が行われる。このことは、この方法１に匹敵して、圧縮空気または窒素の上吹きによって行われる。
【００１１】
このノズル掻き取り方法は、方法１に匹敵して、同様に方法２においても、薄い被覆の場合において、最大限可能なストリップ走行速度を限定する。実際上、この方法２は、同様に、層厚さに対して作用する亜鉛めっきパラメータ、即ち、温度、溶融金属の粘性、および合金組成のための比較的に大きな自由度を与える。この理由から、この方法２におけるストリップ走行速度が、同じ層厚さの場合、方法１と比較して、より高く選択され得ることは期待される。この方法１と比較して、この方法２は、大規模工業技術的に、まだテストされていない。従来、ただパイロット設備でもっての試験だけが、幅狭のストリップでもって行われた。この試験は、上首尾であった。
【００１２】
ストリップが、引き続いて、上昇連接体状態で、第１の方向転換の手前で、３００℃以下に冷却されねばならないことの事実は、しかしながら、走行速度の増大を阻害している。この温度がより高い状態にある場合、金属性の微粒子が、冷却塔内における第１の、接触ローラーもしくは方向転換ローラーにおいて成長し、且つ、材料の修理不能な表面欠陥が形成することの危険が存在する。
【００１３】
冷却は、通常、多数の相前後して配設された空気冷却区間を用いて行われる。この冷却作用、且つ精確には冷却率は、しかしながら、媒体に条件付けられて制限されており、且つ、冷却媒体の使用のもとで、空気が、固定された区間（例えば、２×１５ｍ）で、適宜には増大され得ない。増大されたストリップ走行速度、もしくは増大された大量流量でもって、これら冷却区間は、延長されねばならない。このことは、しかしながら、溶融金属浸漬仕上げ設備の冷却塔内における上側の方向転換ローラーの上昇を結果としてもたらす。
【００１４】
方法１による設備の場合、上側の方向転換ローラーの高さは、通常、３０と６０ｍとの間にある。方法２のために、高いストリップ走行速度の場合、冷却区間は、相対して更に延長されねばならず、且つ従って、冷却塔高さが、場合によっては、高さ方向において８０〜９０ｍに増大される。このことは、建物、および基礎のためのより高い投資費用を結果としてもたらす。
【００１５】
従って、自由走行状態の非安定化されたストリップ区間が、塔内において延長し、且つ、ストリップ走行が悪化し、従って、振動が生じ、且つ製品品質に悪い影響を及ぼす可能性がある。上昇連接体状態における他の冷却媒体の使用は、問題が多く、且つ大規模工業技術的に、従来、解決されていない。
【００１６】
更に別の問題点は、方法２による電磁的な封隙において、液状の溶融金属に対して作用する力が、特に、フェライト性のストリップに対しても作用することである。封隙する誘導子の磁力による通路とのこのストリップの不都合な接触は、ただ付加的な経費がかかる構成によってだけで可能である。付加的な安定化コイル、および経費がかかる制御技術が、この目的のために必要である。
【特許文献１】
ヨーロッパ特許第６３０  ４２１号明細書
【特許文献２】
ヨーロッパ特許第６３０  ４２０号明細書
【特許文献３】
ヨーロッパ特許第６７３  ４４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明が有している課題は、方法１および２の上記の欠点を回避すること、および、甚だ僅かに可能な構造技術的な経費を、より良い製造品質において、最適化された投資費用および高い設備性能と調和させる、冷却塔の無い高速溶融金属浸漬仕上げ設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この課題は、請求項１の上位概念に記載された様式の方法において、容器が、循環する永久磁石によって封隙されるというやり方で解決される。この循環する永久磁石による容器の封隙は、電磁的な解決策よりも著しくより確実であり、且つよりコストが安く、且つ、電磁的な封隙のためよりも著しくより僅かの回転のためのエネルギーを必要とし、このことは、特に電流不足の場合、有利である。
【発明の効果】
【００１９】
方法の実施形態は、更に別の従属請求項において記載されている。
この方法を実施するための装置、およびこの装置の実施形態は、更に別の請求項の対象である。
【００２０】
次に、若干の概略的に図示された実施例に基づいて、本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図３により、ストリップ１は、炉内における方向転換の後、空気遮断のもとで、垂直方向に下方へと、その内において溶融金属浴槽が設けられている容器内へと走行する。この溶融金属浴槽は、下方へと封隙されている。この目的のために、しかしながら電磁的な様式ではなくて、むしろ循環する永久磁石を用いて形成される力が必要である。この永久磁石でもっての溶融金属の封隙は、それ自体で公知である。しかしながら、そこでは、矩形の通路でもって作動される。この通路形状は、間隔および形状において、変更され得ない。
【００２２】
それに比べて、本発明は、２つの互いに並列して位置しているローター５、５′を提案している。これらローターは、耐温度性および耐溶融金属性の材料、特にセラミックから成る管体６、６′である。直径が自由に選択され得るこれら管体６、６′の内側で、ローラーが回転し、これらローラーの外周面上に、永久磁石４が配設されている。これらローター５、５′は、溶融金属、もしくはストリップに対して加圧調節されている。同様に、間隙７を、設備停止の際、または、設備の始動の際に閉鎖することも可能である。
【００２３】
永久磁石は、基本的に、コイルもしくは誘導子による電磁的な封隙よりも、よりコストの安く、且つ、基本的に、電磁的な封隙のためよりも、より僅かの回転のためのエネルギーが必要とされ、このことは、特に、電流不足の場合、有利である。
【００２４】
永久磁石でもって、更に、基本的に、電磁的な作動方法に比して、より高い磁界強度（係数３）が具現可能である。これら高い磁界強度、もしくはこの磁界強度から結果として生じる比較的に高い力は、鋼ストリップ上での所望の被覆厚さを調節するための掻き取りプロセスのために必要とされる。このことは、公知の方法の場合、付加的な掻き取りノズルによって行われねばならない。
【００２５】
磁気的な封隙、および掻き取りの範囲内での付加的な構成は、本発明による方法の場合、もはや行われる必要がない。何故ならば、ストリップ１の最も狭い通過の領域は、封隙ユニットによって、ただ僅か数ミリメートルだけの値であるからである。更に、このストリップ１は、基本的に、公知の方法１、および２の場合よりも、より短く緊張状態で固定される。何故ならば、直接的にこの封隙ユニットの下方で、このストリップ１が、水浴槽９内において即座に冷却され、且つ方向転換されるからである。張架長さ（Abspannlaenge）は、本発明の場合に、有利には、ただ約５０００ｍｍだけにおいてであり、方法１の場合、この張架長さは約８〜１０倍より高く、且つ、方法２の場合、更により高い。
【００２６】
本発明による方法の更なる利点は、溶融流動状態の金属、有利には亜鉛溶融物の表面が、被覆領域において、有利には、窒素／水素混合気から成る保護ガス雰囲気の内側に存在し、且つ、流動状態の亜鉛の障害となる酸化作用が行われないことである。公知の方法１および２の場合、このことは、ただ付加的な著しい手間暇だけでもって実施され得る。更に、これら公知の方法の場合、亜鉛浴槽表面が、所定の手動の作業のために外側から取り扱い可能でなければならないことが必要である。本発明の場合、溶融金属浴槽表面に対する接近は、酸化性の微粒子の除去の目的のために必要ではない。
【００２７】
図３による実施例において、非鉄金属ストリップ、または鋼ストリップ１を溶融金属浸漬仕上げのための設備は、走行している作動の状態にある。
供給走入されるべき、且つ、仕上げされるべきストリップ１は、炉２内において、緊張ローラー１７、およびその後、浸漬仕上げ設備の内部に存在する保護ガス雰囲気を、酸素を有する周囲環境の雰囲気に対して気密に閉鎖する堰１８を通過する。
【００２８】
引き続いての亜鉛めっき室１４内において、ストリップ１は、案内ローラー１３を経由して、被覆区間１９に対して垂直状態へと方向転換される。
この被覆区間１９内への流入の際に、このストリップ１は、垂直方向において、上方から下方へと、ローター５、５′の間の間隙７内において直立状態に保たれた溶融金属３の浴槽を通過し、且つ、従って、所望の被覆が与えられる。
この溶融金属浴槽３は、下側の端部における、離間して設けられたローター５、５′の間に形成された間隙内において、回転する永久磁石４の磁界、もしくは進行磁界の磁気的な力によって、下方へと通過するのを阻止される。これらローター５、５′は、外方へと通路形状のハウジングによって囲繞する被覆区間１９内における、これらローターを迂回する管体６、６′の内側に設けられており、この被覆区間が、これらローター５、５′を間隔可変に収容している。これらローターは、耐温度性および耐溶融金属性の、特に非磁性の材料、有利にはセラミックから成る管体６、６′に囲繞されている。
これら管体６、６′の内側で、永久磁石４は回転する。
【００２９】
被覆のために必要な、且つ、継続して補充されるべき溶融金属は、その中でこの溶融金属がコンディショニングされる受け容器８から、金属用ポンプ１２によって、流量制御された状態で、ローター５、５′の間の間隙７内へと送られる。その内で被覆されたストリップ１は、この下側の端部における間隙７、および引き続いて空気安定化するための装置１５、並びに引き続いて、水冷するための装置１６を通過する。
このストリップは、水浴槽９、および緊張ローラー２０の通過の後、更に別の使用、または処理のために、この設備から引き出される。
【００３０】
更に別の図４、および５は、本発明による方法を、
ａ）  始動状態において、および、
ｂ）  作動の後の停止状態において、
示している。その際、
ａ）  始動状態：
−  ストリップは静止している
−  ローターは回転している
−  これらローターの間の間隙は閉鎖されている
−  溶融金属は供給されている
−  炉室は閉鎖されている
であり、且つ、
ｂ）  作動の後の停止状態：
−  溶融金属の還流
−  ローターは回転している
−  間隙は閉鎖されている
−  炉室は開放されている
である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の、ストリップの被覆方法の図である。
【図２】公知技術による、更なる発展の被覆方法の図である。
【図３】本発明による被覆方法、並びに、相応して構成された、作動状態における高速溶融金属浸漬仕上げ設備の図である。
【図４】始動状態における、図３による設備の図である。
【図５】作動の後の停止状態における、図３による設備の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月2日(2003.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも溶融流動状態の被覆材料（３）を収容する容器を通る通過過程において、少なくとも１つの金属の被覆でもって、例えば、非鉄金属ストリップ、または鋼ストリップ（１）、特にストリップ状の材料の表面を被覆するための方法であって、
その際、この被覆材料が、受け容器（８）から、２つの逆方向に回転するローター（５、５′）の間の間隙（７）内へと導入され、且つ、
このストリップ（１）が、上方から下方へと、溶融金属（３）、およびこれらローター（５、５′）の間を通って案内される様式の上記方法において、
間隙（７）が、この間隙の下側面において、循環する永久磁石によって封隙され、
ローター（５、５′）の内部に、回転可能なローラー（４、４′）が配設されており、これらローラー内に、永久磁石が挿入されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ローター（５、５′）は、耐温度性および耐溶融金属性の、特に非磁性の材料から、有利にはセラミック管体（６、６′）の使用のもとで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶融金属（３）は、金属用ポンプ（１２）によって、流量制御された状態で、受け容器（８）から、間隙（７）内へと送られることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
循環する永久磁石によって、同時に、金属性のストリップ（１）上の所望の被覆厚さの調節が行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
ストリップ（１）は、予熱炉（２）内において方向転換の後、空気遮断のもとで、有利には、保護ガス雰囲気内において、垂直方向に下方へと、溶融金属（３）を通って案内され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方法。
【請求項６】
可能な限り直接的に、容器の封隙の下方、もしくは、溶融金属（３）またはローター（５、５′）の下方で、被覆されたストリップ（１）が、空気安定化、及び／または水冷却され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方法。
【請求項７】
２つの逆方向に回転可能な、その間隙（７）を下方から封隙するローター（５、５′）の間の間隙（７）の形成のもとで、
金属性のストリップ状の製品（１）のための、溶融流動状態の被覆材料を収容するための少なくとも１つの容器を備える、請求項１から６のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置において、
これらローター（５、５′）の内部に、回転可能なローラー（４、４′）が配設されており、これらローラーの外周面上に、永久磁石が固定されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
溶融金属浴槽（３）を収容する容器は、ローター（５、５′）の間の上側の中央の室によって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも、ローター（５、５′）は、ハウジングによって保護ガス雰囲気の維持のもとで囲繞されていることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
ローターハウジングは、
上方からローターハウジングへと金属性のストリップ（１）を供給する目的の、上側の室（１４）と、並びに、
溶融金属のための受け容器（８）と、
および、ストリップ（１）の空気安定化（１５）もしくは水冷（１６）のための、このローターハウジングの下側に配設された装置と、および、
場合によっては、更に別の水浴槽（９）と、
連結状態にあることを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の装置。
【国際調査報告】
2005504177.tif 000027
2005504177.tif 000028
2005504177.tif 000029
2005504177.tif 000030
2005504177.tif 000031
2005504177.tif 000032