(57)【要約】      （修正有）【課題】連続鋼ストリップコーティングラインにおいてコーティング用融解金属を第一のアルミ系コーティング組成から第二の亜鉛系コーティングに迅速かつ効率的に切替る方法と装置を提供する。【解決手段】装置は、第一タンク中の融解金属の温度制御する加熱手段を備えた第一のタンクと、第二のコーティング用融解金属を包含するための加熱手段なしの第二のより小さい方の取外し可能で、前記第一タンク内に置かれるタンクを備える。第二タンク使用中は、第一の溶液組成はアルミ−亜鉛含有量を大部分除去し、残る溶液に亜鉛を付加することによりそのコーティングの組成とは異なるように調整され、これで、亜鉛のコーティング温度で凝固しないようにその融点が下がる。第二タンクの体積は、アルミ系コーティング用金属を所定体積だけ回収し、融解亜鉛を付加し、所望の融解温度及び密度ならびに第一タンクの充填体積を獲得することにより第一の溶液組成の調整が簡略化される。【選択図】  図１
2004156142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップのコーティング中に第一のタンク中の融解した金属の温度を制御する加熱手段を備えた該第一のタンクと、第二のコーティング用融解金属を包含し前記第一のタンク内に部分的に浸漬されるようになっている第二の小さい方の取り外し可能タンクとを備えた金属ストリップコーティングラインにおいて、第一の融解したアルミ−亜鉛合金化金属コーティング組成物を第二の融解した亜鉛コーティング組成物に切り替える方法であり、前記方法が：
前記第一のタンクから除去された体積が第二のタンクを収容するに十分となるように前記第一のコーティング組成物を第一の量だけ回収するステップと；
前記第一のタンク中の融解した溶液の組成を変性して、前記第一のタンク中の融解した溶液の融点が前記第二のタンク中のコーティング用融解金属の動作温度未満となるようにするステップと；
前記第二のタンクを前記第一のタンク内に、前記第一のタンク中の第一のコーティング用融解金属と熱伝達接触するように置くステップと；
前記第二のタンクを第二のコーティング用融解金属で充填するステップと；
第二のコーティング用融解金属の温度を、前記第一のタンクの加熱手段を制御することによって制御するステップと；
を含む前記方法。
【請求項２】
前記第二のタンク中の第二のコーティング用融解金属の上方レベルを、前記第一のタンク中の第一のコーティング用融解金属の上方レベルとほぼ同じに維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第一のコーティングが、約５０重量％から６０重量％のアルミ、約４０重量％から５０重量％の亜鉛および約１％から２％のシリコンから成る組成を持つ融解金属を有し、また、第二のコーティングが、約９８重量％を超える亜鉛及び１％未満のアルミとアンチモニから成る組成を持つ融解した金属を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記変性するステップが、前記第一の量を回収した後、第一のタンクに残留している第一のコーティング組成物に、融解亜鉛を少なくとも主要成分として付加し、これによって、第一のタンク中のアルミの濃度を約５５％から約１０％に下げて、第一のタンク中の融解溶液の凝固温度を、亜鉛メッキ用の第二の溶液が使用中に融解するように効果的に下げることによって遂行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第一のタンク中の前記変性された融解金属の組成が変性されて、５．５から６．０トン／ｍ３の密度と、約４００℃から約４８０℃の融解温度を持つようになる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
炉の中で、前記第二のタンクを約４００℃を超える温度に予熱するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一のタンクの融解溶液の表面から、亜鉛を付加することによって第一の溶液の密度を増すときに浮く傾向がある鉄化合物、すなわち、ドロスを回収するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第二のタンクの壁の外部側をジルコニウム系のコーティングでコーティングして、それを、前記第一のタンク中の融解溶液の化学的作用から保護するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一のタンクのセラミック製裏打ちのなんらかの露出した部分に対してバーナーによって熱を与えて、前記セラミック製裏打ちに対する熱衝撃を回避するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ストリップを、前記第一のコーティング用融解金属でコーティングする動作に戻るために；
前記第二のタンクから融解した金属を回収するステップと；
前記第一のタンクから前記第二のタンクを取り外すステップと；
前記第一のタンク中の融解金属溶液の体積と組成を、シリコンと液体アルミを含む付加物によって調整するステップと；
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ストリップコーティングラインにおいて、コーティング用融解金属をアルミ系の第一のコーティング用融解金属から亜鉛系の第二のコーティング用融解金属に迅速にそして効率的に切り替えるようになっている装置であり、前記装置が：
内部セラミック製裏打ちを備え、また、その成分が前記第一のコーティング用融解金属のそれに同じであるが、第二のコーティング用融解金属のそれらと十分近い融解温度と密度とを有するに十分な異なった濃度を持つ変性された融解金属を包含し、これで、変性された融解金属を介して第二のコーティング用融解金属に対して熱が効果的に伝達されることを保証する第一のタンクと；
前記第一のタンク中の金属を融解状態に維持する過熱手段と；
前記第二のコーティング用融解金属を包含するようになっており、また、前記第一のタンク内に置かれるようになっている加熱手段を持たない第二の小さい方の取り外し可能なタンクであり、前記第二のタンクが、それを前記第一のタンク内に置きやすくし、また、前記第二のタンクを前記第一のタンク内に置く際と、前記第二のタンクを前記第一のタンクから取り外す際に第一のタンクの前記セラミック製裏打ちが損傷を受けることを避けるための下方にテーパーが付いた壁を有する、前記第二の小さい方の取り外し可能タンクと；
前記第二のタンクをガイドして前記第一のタンクの変性された融解金属中に浸漬された状態に保持する手段と；
前記第一のタンクから除去された体積が第二のタンクの体積とほぼ同じとなるように前記第一のコーティング組成物を第一の量だけ回収する手段と；
前記第二のタンクを前記第一のタンク内に、前記第一のタンク中の変性された融解金属と熱伝達接触させて置く手段と；
前記第二のタンクを第二のコーティング用融解金属で充填するステップと；
前記第二のタンク中の第二のコーティング用融解金属のレベルを、前記第一のタンク中の融解金属のレベルとほぼ同じになるように制御する手段と；
第二のコーティング用融解金属の温度を、前記変性された融解金属を介して前記第一のタンクの加熱手段によって前記第二の融解金属に提供される熱を調節することによって所望の動作範囲になるように制御する手段と；
を備える前記装置。
【請求項１２】
前記第一のタンクの前記変性された融解金属の組成物が、５．５から６．０トン／ｍ３の範囲の密度と、約４００℃から約４８０℃を超える融解温度を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第二のタンクを、それが前記第一のタンク中に置かれる前に、４００℃を超える温度に予熱する炉をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第二のタンクが、ステンレススティール３１６Ｌから成る壁を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第二のタンクの外部壁が、前記第一のタンク中の融解金属溶液の化学的作用から保護するために、ジルコニウム系のコーティングでコーティングされている、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業界では一般的に亜鉛メッキ又はアルミメッキとして知られている、コイル鋼板を融解金属合金で連続的にコーティングする技術に関する。より詳細には、本発明は、一つの融解金属コーティングを、異なった組成の別のコーティングと、第二のコーティング用タンクを利用して効率的に切り替える方法に関する。本発明を利用することによって、同じ亜鉛メッキラインで、互いに異なったいくつかの亜鉛メッキされた生成物を、一つ以上の比較的小さい低コスト補助タンクによって生成することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業界で現在利用されている亜鉛メッキラインは、鋼基盤に貼り付けられる予定のコーティングを構成する融解金属と他の金属の溶液を保持するタンク（ポット）を備えている。コイル鋼板をコーティングする連続ラインにおいては、鋼板は巻かれていなくて、通常は、酸化雰囲気下で次に還元雰囲気下で、いくつかの化学的洗浄及び熱処理のステップで前処理される。前処理後は、この鋼板は、融解した亜鉛の溶液を保持しているタンク中に、しばしばアルミ及び他の金属と共に浸漬される。この溶液の組成は、鋼板を保護することが望まれるコーティングの特定の特徴によって異なる。
【０００３】
このコーティング用タンクは加熱エレメントを含むが、これは一般的には、融解金属溶液中で熱を発生させ、この熱を、亜鉛メッキ温度（一般的には、Ｚｎ又はＡｌ−Ｚｎコーティングの場合、約４００℃から約６００℃の範囲である）に保つための電気インダクションコイルであり、この特定的な温度は、この溶液の特定の組成並びにこの溶液を通過する鋼板の温度及び速度によって異なる。
【０００４】
亜鉛メッキポットとしても知られる亜鉛メッキタンクは、厳しい動作条件に置かれる精巧な装置である。この装置は、通常は、約二インチの厚さを持つステンレススティールからできている。その内部表面は、セラミックエレメントで裏打ちされていて、融解溶液が、（より腐食性の強いアルミの濃度が高い亜鉛メッキコーティングを持つ）ポットの鋼を侵食することを防止するようになっている。一般的には、この亜鉛メッキポットはまた、断熱材で裏打ちされており、これで、熱が環境に対して失われることを避けるようにしている。
【０００５】
この亜鉛メッキタンクは、常に高温に維持されており、実際的な理由によって、理由は何であれ、一時的に使用していない間は空にすべきであるが；それは、比較的ゆっくりとした冷却による熱衝撃でも、セラミックの裏打ちにクラックを発生させるからである。一般的に、第二のポットを利用して別のコーティング組成物を付着させている間に第一の亜鉛メッキポットをラインから取り出すと、この第一のポットは、使用されていないとはいえ、それでも高温のままであり、その結果、第一のポットがスタンドバイ状態にある間の電気エネルギの連続使用によるコストと保守のコストがかかることになる。
【０００６】
本発明は、コーティングの化学的不整合という問題がなく、また、加熱装置をフル装備した第二の亜鉛メッキポットや断熱など、融解した金属の別個の融解溶液の維持のための資本コストや、また、所望の不整合コーティング組成の各々に対する第二及びそれ以降の保持用ポットのコストを避けながらも、コーティング組成の切り替えという問題を迅速で効率的な方法で解決する解決策を提起するものである。
【０００７】
ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）に対する米国特許第４，６４５，６９４号には、包含されている第一のコーティング合金中に浸漬されている第二の合金を含む第二のタンクを、第一のタンク内に必要に応じて設置することによって、一つの生産ラインで、互いに異なった二つのコーティング合金で金属バンドを亜鉛メッキするプロセスが開示されている。
【０００８】
ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）は、第一の従来型タンク中に設置される単純な構造を持つ第二の亜鉛メッキタンクを用いることを教示しているが、ジェラード（Ｇｅｒａｄ）は、切り替え動作を実行する好ましい手順や、第二のタンクの特定の設計に付いては何も触れていない。本発明の特徴によって、ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）が記載する方式の実際の使用法を、驚くような、思いがけなく、さらに、直感では分からない仕方で、改善しまた可能とするものである。
【０００９】
ホイットレー（Ｗｈｉｔｌｅｙ）に対する米国特許第３，１３０，０６８号には、当時用いられていた先行技術による方法では、切り替えを達成するために少なくとも五日という非生産時間が必要であったと教示している。この問題に対処するため、ホイットレー（Ｗｈｉｔｌｅｙ）は、タンク内タンク方法ではなく、むしろ、コーティング用タンクから融解した金属を補足の保持タンク中にポンプで入れる第一のステップと、第一のタンク全体を物理的に処理ラインから取り外して、別のタンクと交換するステップと、次に、融解した金属を別のソースから前記交換されて取り外されたタンク中にポンプで入れるステップと、を含む方法によって、一つの連続コーティングラインにおいて一つの融解コーティング用金属から別の融解コーティング用金属に対してより迅速に切り替える方法を教示している。ホイットレー（Ｗｈｉｔｌｅｙ）は、それぞれ別のコーティング用金属に対してそれぞれ１つずつ対応させて、（含浸用タンクに加えて）複数の保持タンクを有することを教示している。しかしながら、これらの代替タンクは高温で保持する必要があり、また、コーティング用金属を液状に保つための追加の加熱エレメントを備えなければならず、したがって、ホイットレー（Ｗｈｉｔｌｅｙ）の提案する切り替えプロセスは、投資と操業のために多額のコストが必要である。
【００１０】
ゴア（Ｇｏｒｅ）らに対する米国特許第５，９１２，０５５号には、金属ストリップの高温含浸コーティングのための装置が開示されている。この装置は、第一のコーティング用金属の融解溶液を包含する第一のコーティングポート１１と、第二のコーティング用金属の融解溶液を保持する第二のコーティングポット２１とを含んでいる。しかしながら、第二のポット２１はその全体が、第一のタンクの溶液の上に静止しているため、支持構造体を備える必要があるが、それは、第二のポット２１にはなんら浮力が働かないからである。これは、明らかに、第二のより小さいポットの外部金属に対する溶液の腐食的影響を避けるように設計されている。しかしながら、下方の溶液から伝達される熱は、二つのポット間の空気ギャップのため実質的に失われる。このように、ゴア（Ｇｏｒｅ）の装置の別の欠点は、第二のポットは、自分自身の加熱手段（その壁の外部表面上に取り付けられる電気抵抗加熱装置という形態であると記載されている）を必要とすることである。ゴア（Ｇｏｒｅ）の方式は魅力的ではないが、それは、本発明より投資のコストが高いからである
特公第５９−１２３７５３号には、コーティング溶体「Ａ」を持つ第一の亜鉛メッキタンク２と、第二のコーティング用金属「Ｂ］を含み、前記第一のタンク２中に置かれた第二のタンク１０とが示されている。図１と２から、第二のタンク１０が第一のタンク２の底部に静止しているのが、これは、第一のタンクのセラミック製裏打ちを損傷する危険性があるので好ましくないことが分かるであろう。本英語の要約を再検討しても、ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）特許によって教示されるより以上のものはほとんど得られない。
【特許文献１】米国特許第４，６４５，６９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９１２，０５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、亜鉛メッキラインにおいてコーティング用金属を、実用的に、迅速に、そして低コストで切り替える方法と装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、既存の亜鉛メッキラインが、さまざまな製品を効率的に低コストで生産することを可能とする方法と装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、コーティング用金属を効率的に変更することが可能であることによって、亜鉛メッキ設備の生産性を高め、また、その見返り利益を増大させる方法と装置を提供することにある。
【００１４】
他の目的は、以後指摘されるか又は当業者には明瞭であろう。
【００１５】
本発明によって解決される問題の内の一つは、さまざまなコーティング用金属は、その化学的組成が異なっているため、同じコーティング用タンク内で、また、融解溶液中に鋼板を浸漬するために用いられる同じアクセサリデバイスで利用するには不適格であるという点である。製品、すなわち、コーティング用金属の組成を変更することが望ましい場合、タンクと、さらに、通常は、第一の溶液と接触しているすべてのアクセサリデバイスを洗浄して、最初に用いられたコーティング用金属のすべての痕跡を除去する必要があるが、これは実際問題として不可能である。このような洗浄が遂行されない場合、新たなコーティング用金属が、最初に使用されたコーティング用金属で汚染される。時として、この汚染は厳密に受け入れられないものであり、たとえば、数ＰＰＭという量のシリコンが存在しても、一部のプロセスでは品質問題が発生し得る。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
最も一般的な工業用の亜鉛メッキラインにおいては、異なったコーティング溶液を切り替えなければならないのは、通常は、亜鉛溶液（一般的には、Ａｌは１％未満である）とアルミ−亜鉛合金化溶液（Ａｌのパーセンテージの方がかなりの値であり、一般的にこちらのほうが大きい）との間である。
【００１７】
ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）の米国特許第４，６４５，６９４号に示すタイプのタンク内タンク方式の亜鉛メッキラインのこれらの二つの溶液を実際に応用しようとしたが、出願者は、深刻な問題を発見した。この問題が発生した理由は、Ａｌ−Ｚｎ合金化溶液のほうがはるかに腐食性が高いことである。その結果、Ａｌ−Ｚｎ合金化溶液のタンクには、保護裏地としてセラミックの重コーティングを必要とする。より小型で取り外し可能なタンクであれば、このような比較的重い裏地を有することはあり得ないが、それは、重量が加算されてしまうことと、タンクがこのような重い裏地を有するとその壁全体にわたって熱が伝導しにくくなるからである。タンク内タンク設計の利点は、小さい方のタンクが空にできることや、扱いやすいように軽い構造にできることだけではなく、特に、別個の加熱装置を必要としないことである（それどころか、大きい方のタンクの融解溶液中に浸漬されている間に小さい方のタンクに熱が伝達されることで、大きい方の固定式タンクという加熱装置をうまく利用する）。その結果、実際的な必要性としてのＡｌ−Ｚｎ合金化溶液は、（第二の小さい方の取り外し式のタンク中にではなくて）第一の大きい方の固定式タンク中に包含する必要がある。
【００１８】
しかしながら、ここで発生する問題は、取り外し可能の第二のタンクに包含される亜鉛溶液の動作温度（たとえば、４５０℃から４７０℃）が、固定式の第一のタンク中のＡｌ−Ｚｎ合金化溶液の凝固温度（たとえば、５５０℃から５７０℃）未満であることである。これは、Ａｌ−Ｚｎバイナリ状態図を参照すれば分かるであろう。
【００１９】
このため、ジェラード（Ｇｅｒａｒｄ）が教示しているタンク内タンク設計は、主として一緒に使用する工業用の溶液は実用的ではないことになる。大きい方の第一のタンクの加熱装置にとって、内部の取り外し可能な第二のタンクの内容物に熱を効率的に伝達しえるためには、温度を不必要なほどに上昇させ、これで、プロセスを非効率で非競合的なものとしなければならない。
【００２０】
Ａｌ−Ｚｎ合金化溶液には腐食性があるため、この問題は、単にそれぞれのタンクに互いに異なった二つの溶液を逆に設置するだけでは克服することは不可能である。
【００２１】
そうする代わりに、出願者は、取り外し可能な第二のタンクの使用中に取り外し可能な第二のタンク中の亜鉛系の溶液の組成により類似しているはずの固定式の第一のタンク中に残存しているアルミ系の溶液の組成を、思わぬ急場しのぎで変更してみたらこの問題を克服することができた。これは、亜鉛を付加してアルミを希釈することで可能である。これで濃度が変化することによって、温度が妥当なレベルに下がる。この方法は、明らかであり、非直感的ですらあるが、それは、大きい方のタンク中の溶液が、通常は、必要に応じていつでの使用できるように一定の組成に維持されるからである。それどころか、この方法では、大きい方の溶液は、その溶液を再度コーティングのために使用する際に、その組成を変更してオリジナルの組成に戻さなければならない。これは、比較的簡単であることが分かる（これは、第二のタンクを取り外した後で、第一の溶液を再充填して満杯状態に戻す際に用いられる比率によって制御される）。
【００２２】
このようにして、出願者は、鋼ストリップ連続コーティングラインにおいて、コーティング用の融解した金属を第一のアルミ系のコーティング組成から第二の亜鉛系のコーティングに迅速で効率的に切り替える方法と装置を発見したが、それは：後出の第一のタンク中の融解した金属の温度を制御する加熱手段を備えた第一のセラミック製裏打ちタンクと；前記第二のコーティング用融解金属を包含するための加熱手段なしの第二のより小さい方の取り外し可能で、前記第一のタンク内に部分的に浸漬するために置かれるタンクと；を備え、第二の取り外し可能タンクの壁が、効果的に熱伝導性であり、また、下向きに収束する壁を有し、これで、それを第一のタンク内に置く際に便利であり、また、そのセラミック製の裏打ちが損傷を受けるのを避けるようにする。第二のタンクとその内容物の重量は、ほとんどが、前記第一のタンク内の融解溶液の浮力で支えられる。第二のタンクを使用している間は、前記第一の溶液の組成は、アルミ−亜鉛含有量を大部分除去して、残留する溶液に亜鉛を付加することによって、そのコーティングの組成とは異なるように調整され；これで、４００℃と４８０℃の間にあるのが望ましい亜鉛のコーティング温度で凝固しないようにその融点が下がり、また、その密度が望ましくは５．５から６．０トン／ｍ３となるようにする。第二のタンクの体積は、アルミ系のコーティング用金属を所定の体積だけ（第二のタンクを第一のタンク中において浸漬することを可能とするに十分なだけ）回収し、融解した亜鉛を付加し、これで、所望の融解温度と改善された密度と第一のタンクの充填体積を獲得することによって、第一の溶液の組成の調整が簡略化されるように設計される。
【００２３】
本発明はさらに、より具体的には、後出の金属ストリップのコーティング中に後出の第一のタンク中の融解した金属の温度を制御する加熱手段を備えた第一のタンクと、後出の第二のコーティング用融解金属を包含し、また、前記第一のタンク内に部分的に浸漬されるようになっている第二の小さい方の取り外し可能タンクとを備えた金属ストリップコーティングラインにおいて第一の融解したアルミ−亜鉛合金化金属コーティング組成を第二の融解した亜鉛コーティング組成に切り替える方法を実行することによって達成することが可能であるが、本方法は：
前記第一のコーティング組成を第一の量だけ回収し、これで、前記第一のタンクから除去された体積が第二のタンクを収容するに十分であるようにするステップと；
前記第一のタンク中の融解した溶液の組成を変性して、前記第一のタンク中の融解した溶液の融点が前記第二のタンク中のコーティング用融解金属の動作温度未満となるように、また、望ましくは密度が相似するようにするステップと；
前記第二のタンクを前記第一のタンク内に、前記第一のタンク中の第一のコーティング用融解金属と熱伝達接触するように置くステップと；
前記第二のタンクを第二のコーティング用融解金属で充填するステップと；
第二のコーティング用融解金属の温度を、前記第一のタンクの加熱手段を制御することによって制御するステップと；
を含む。
【００２４】
本方法は、融解した金属（融解金属の第一のコーティング組成物が約５０重量％から６０重量％のアルミ、約４０重量％から５０重量％の亜鉛および約１％から２％のシリコンから成り、融解した第二の金属の第二のコーティング組成物が約９８重量％を超える亜鉛及び１％未満のアルミとアンチモニから成っている亜鉛メッキプロセスに応用すると利点がある。
【００２５】
本方法は：
前記第二のタンクから融解した金属を回収し；
前記第一のタンクから前記第二のタンクを取り外し；
前記第一のタンク中の融解金属溶液の体積と組成を、シリコンと液体アルミを含む付加物によって調整する；
ことによって、前記ストリップを前記第一のコーティング用融解金属でコーティングする動作に戻るステップをさらに含む。
【００２６】
本発明はさらに、より具体的には、ストリップコーティングラインにおいて、コーティング用融解金属をアルミ系の第一のコーティング用融解金属から亜鉛系の第二のコーティング用融解金属に迅速にそして効率的に切り替える際に有用な装置を提供することによって達成することが可能であるが、本装置は：
内部セラミック製裏打ちを備え、また、その成分が前記第一のコーティング用融解金属のそれに同じであるが、第二のコーティング用融解金属のそれらと十分近い融解温度とさらに、望ましくは、密度とを有するに十分な異なった濃度を持つ変性された融解金属を包含し、これで、変性された融解金属を介して第二のコーティング用融解金属に対して熱が効果的に伝達されることを保証する第一のタンクと；
前記第一のタンク中の金属を融解状態に維持する過熱手段と；
前記第二のコーティング用融解金属を包含するようになっており、また、前記第一のタンク内に置かれるようになっている、加熱手段を持たない第二の小さい方の取り外し可能なタンクであり、前記第二のタンクが、それを前記第一のタンク内に置きやすくし、また、前記第二のタンクを前記第一のタンク内に置く際と、前記第二のタンクを前記第一のタンクから取り外す際に第一のタンクの前記セラミック製裏打ちが損傷を受けることを避けるための下方にテーパーが付いた壁を有する、前記第二の小さい方の取り外し可能タンクと；
前記第二のタンクをガイドして前記第一のタンクの変性された融解金属中に浸漬された状態に保持する手段と；
前記第一のコーティング組成物を第一の量だけ回収し、これで、前記第一のタンクから除去された体積が第二のタンクの体積とほぼ同じとなるようにするようになっている手段と；
前記第二のタンクを前記第一のタンク内に、前記第一のタンク中の変性された融解金属と熱伝達接触させて置く手段と；
前記第二のタンクを第二のコーティング用融解金属で充填する手段と；
前記第二のタンク中の第二のコーティング用融解金属のレベルを、前記第一のタンク中の融解金属のレベルとほぼ同じレベルになるように制御する手段と；
第二のコーティング用融解金属の温度を、前記変性された融解金属を介して前記第一のタンクの加熱手段によって前記第二の融解金属に提供される熱を調節することによって所望の動作範囲になるように制御する手段と；
を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明による切り替え方法と装置を、亜鉛メッキラインにおいて、高アルミ濃度から高亜鉛濃度に変更する及びその逆に変更する動作を参照して説明するが、本発明は、他の連続プロセス又はバッチプロセス、たとえば、鋼ストリップのコーティングや、ワイヤもしくはフィラメントのコーティングや、金属鋳造生成物のコーティングなどにも適用されることが明らかであるが、一般的に、この場合、溶液の汚染などの上記の問題に類似した問題やいくつかの過熱されたタンクの必要性が回避され、その生産性が増す。
【００２８】
本発明のある好ましい実施形態を添付図面を参照して説明するが、この図面中で、数値１０は、一般的に、通常は電気誘導タイプであり、また、Ａｌ−Ｚｎ合金化コーティング用金属の融解溶液１８による腐食から保護するための鋼壁１６の内側をカバーしているセラミック製裏打ち１４中に埋め込まれている加熱エレメント１２を備えた従来型の第一のコーティング用タンクを示す。
【００２９】
連続鋼ストリップ２４は、洗浄されて、融解コーティング用金属の溶液１８中で浸漬されるために前処理された後でストリップ２４がタンク１０に高温（約５５０℃から５７０℃）で供給されて以来、ストリップ２４を周囲の酸素から保護する封入スナウト２６を通過する。ガイドローラ２８は、その周りでローラがストリップ２４を回転させる融解金属溶液１８中に浸漬され；これで、それは、実質的に垂直方向に融解溶液から出る。ローラ３０と３２は、簡略化のため図示されていない適切なフレーム上に載置されているが、これが協力して、ストリップが出て行くのを制御する。ノズルから３４からの空気ジェットが、ストリップ２４の表面に衝突し、これで、技術上周知の仕方でコーティングを制御する。
【００３０】
本発明によれば、第一のタンク１０は、ピンとして図示されている複数のガイド２０を備えているが、これは、タンク１０内に置かれるようになっている第二のタンク２２を正確に位置付けして保持するのに役立つ。
【００３１】
図示されている切り替えプロセスにおける第一のステップは、アクセサリロール２８、３０及び３２と、ストリップを制御して浸漬させるために用いられる他のデバイスとを第一のタンク１０から回収することである。次に、図２に示すように、第一のコーティング溶液１８を第一の分量だけ第一のタンク１０からポンプ３６とコンジット３８及び４０によって回収する。
【００３２】
融解亜鉛を第一のタンク１０の溶液に加え；これで、アルミの濃度を下げ、望ましくは約５５％から約１０％に下げて、第一の溶液の凝固温度を下げ、亜鉛メッキ用の第一の溶液が使用中に、融解するようにする。この例では、第一のコーティングが約３５トンだけ第一のタンク１０から回収され、亜鉛を約７２トンだけ溶液１８に加えて、新しい溶液４４を形成した。第一のタンクから回収された融解合金は、図示しないモールド中に注入されて、（技術上周知な仕方で）凝固され、保管される。第一のタンク中での組成と状態が上記したように変化すると、ドロスとしても知られる溶液中の一部の鉄化合物の融解度が下がって、その結果、ドロスが凝結して溶液表面に浮遊する。このドロスをそれから機械的手段で除去する。第一のタンク１０中のこの新しい溶液４４の密度は、この時点では、第二のタンク２２中の第二の溶液４６の密度に近い。このドロスの解消はこの切り替えプロセスの本質的な部分ではないが、組成の変更や第二のタンク２２をその動作位置に置く時間の最中に実行すると利点がある。
【００３３】
すべてのドロスが掬い取られると、約１０立方メートルだけ融解金属を第一のタンクから遠心力ポンプを用いて抽出して、たった約５立方メートルだけ第一のタンク中に次に示す代表的な組成物を残す：
タンク１０（溶液４４）
アルミ                         １０．０重量％
亜鉛                           ８９．９
シリコン                       ０．１
第二のタンクの体積は、第一のタンクから回収される融解金属の体積とほぼ同じであり、これで、既存の第一のタンクの体積とレイアウトによる制限の範囲内で融解亜鉛を所定の量だけ付加するだけで、第一のタンクに残留している溶液の組成を動作レベルと温度に調整することが可能であるようにするのが望ましい。
【００３４】
第一のタンク１４のセラミック製裏打ちは、常に約３５０℃を超える温度に維持して、熱衝撃とそれに起因する裏打ちに対する損傷を避けるようにすべきであり、したがって、第一のタンクからは、決して、融解金属を完全に空にすべきではない。
【００３５】
第二のタンク２２は、炉（図示せず）内で約４００℃という温度に予熱して、また、望ましくは、その外部表面を、薄いセラミックジルコニウム系の塗料状のコーティングでコーティングするが、これを用いて、ローラ２８、３０及び３２と支持フレームとを、変性された融解溶液４４の腐食性侵食から保護する。
【００３６】
図３に示すように、次に、約二トンの固体亜鉛４２を包含している第二のタンク２２が、前記第一のタンク１０内に適切なクレーン又は他の手段によって設置される。この設置中における第二のタンクの連続的な位置が点線２２’と２２”として示されており、その最終的な搭載位置が実線２２で示されている。第二のタンク（これは、融解溶液４４中で浮かんで浮遊運動をする傾向があり、これが第一のタンク１０の裏打ち１４を損傷しかねない）が第一のタンク内に下げられている間に、固体亜鉛４２は第二のタンク内に置かれ、これで、重量と安定性を増す。第二のタンクの２２の下向きに収束する壁によって、裏打ちに１４に対して傾くことなくある程度移動できる。上記の固体亜鉛によって、前記第二のタンクをその最終的な位置まで移動させる間に液体金属を扱うという困難さなしで、第二のタンクの重量が増加するが、この固体亜鉛は、第二のタンクの残留キャパシティが融解した亜鉛で充填されると融解する。ガイド２０は、第二のタンク２２を、第一のタンク１０内のその動作位置に固定するのに役立つ。第二のタンク２２は、タンク１０内のその動作位置に固定されたら、この図示例では、約５０トンの融解亜鉛で充填され、また、所望のコーティング組成が、アルミを含む亜鉛とアンチモニを含む亜鉛から成る必要な棒を付加することによって調整される。この場合、アルミを１０％含む約１．４トンの亜鉛棒とアンチモニを６％含む約１トンの亜鉛棒が、第二のタンク２２の溶液４６に付加された。
【００３７】
第二のタンク２２を第一のタンク１０に入れたりそれから出したりしている際に融解金属溶液のレベルが低い間に、セラミック製裏打ち１４を、適切なバーナーで過熱して、結果として露出したセラミック製裏打ちが熱衝撃を受けたりクラックが発生したりすることを防止するようにするのが望ましい。
【００３８】
図４に示すように、一旦第二のタンク２２が第二のコーティング用金属で充填されて、所望の組成を持つ融解溶液４６が形成されると、ストリップ２４の浸漬のために利用されるローラ２８、３０及び３２と他のすべてのデバイスが、その動作位置（又は、第二の溶液４６の汚染を避けるために必要なところであり、少なくとも溶液４６中に置かれる部分は、等価的な構造体２８’、３０’及び３２’によって置き換えられる）に戻され、コーティング動作が再開されて、この時点で、溶液４６からの第二のコーティング用金属でストリップをコーティングする。
【００３９】
この動作は、タンク１０の加熱手段１２によって与えられる熱を調節することによって制御されるが、この熱は、溶液４４によって溶液４６に対してタンク２２の壁を介して伝達される。
【００４０】
出願者の譲受人の１つの特定の操業中のプラントの場合、融解溶液４４と４６は、次に示す重量％組成を持っていた：
タンク２２（溶液４６） タンク１０（溶液４４）
アルミ                       ０．１８                  ８．８７
アンチモニ                   ０．０９                    −
シリコン                       −                      ０．２５
鉄                           ０．０２５                ０．０１３
鉛                           ０．００１                ０．００１
亜鉛                         ９９．７                  ９０．９
密度（トン／ｍ３）           ６．４０                  ５．６３
融点（℃）                   ４１９                    ４１４
タンク１０中での高アルミ濃度の第一のコーティング用金属溶液１８の使用に戻るための切り替え動作は：ストリップのコーティングという通常動作のために利用されるローラ２８’、３０’及び３２’と他のすべてのデバイスとをタンク２２から回収するステップと；第二のタンク２２を、遠心力ポンプで液体金属４６をポンプで汲み取ることによって空にするステップと；を含む。融解金属４６が回収されている間に、タンク２２は浮く傾向があり、そのため、ガイドと適切な固定デバイス２０から開放された後で適切なクレーンで揚げることが可能である。タンク２２を取り外したら、アルミとシリコンを必要な量だけ第一のタンク１０中にポンプで入れ又は注入して、溶液４４の組成を所望のレベルにまで調整して戻し（これで、溶液１８を形成する）、すると、ローラ２８、３０及び３２が図１に示すような通常の動作配置に戻される。
【００４１】
出願者の譲受人のプラントでは、溶液１８の組成は重量％で次の通りであった：
タンク１０（溶液１８）
アルミ            ５３．１１
シリコン            １．３５
鉄                  ０．０１８
鉛                  ０．００２
亜鉛              ４５．５２
本書に記載され主張されている方法と装置によって、液体金属の扱い動作を最小にとどめ、また、非常に少ない投資コストでコーティング用金属を迅速にそして効率的に切り替えることが可能となる。本方法を適用すれば、同様の問題を有する第三又はそれ以降のさまざまなコーティング組成物に対応することが、これら付加された組成物の個々にそれ自身の別個の取り外し可能な内部タンクを持たせるだけで、可能となる。このようにしないと、追加のコーティング用タンクは必要なく、また、取り外し可能タンクは、別個の加熱手段又は重複する処理ライン構造物を必要としない。
【００４２】
本書に記載する本発明は、本明細書に記載する実施形態に限られるものではなく、単に図示目的である。本発明の精神から逸脱することなく多くの修正が可能であり、本発明の範囲は、添付クレームによってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本明細書及び添付図面において、我々は、我々の発明の好ましい実施形態を示して説明し、また、そのさまざまな代替例及び修正例を提案したが；これらは、制限的であることを意図するものではなく、また、他の多くの変更及び修正が本発明の範囲内で可能であることを理解すべきである。本書における提案は、他の当業者が、本発明とその原理をより完全に理解し、それによって、個々が特定の用途の条件に最良に適すようなさまざまな形態に本発明を修正することが可能となるように選ばれて記載されている。
【図１】従来のコーティング用タンクの切り取り側面図としての略図である。
【図２】図一のコーティング用タンクの切り取り側面図としての略図であり、コーティング用金属の一部を回収する様子と、コーティング用金属中にストリップを高温含浸で浸漬するために用いられるデバイスを示す図である。
【図３】図二のコーティング用タンクの切り取り側面図として第二のコーティング用金属を含有するための第二のコーティング用タンクの設置を示す略図である。
【図４】従来のコーティング用タンクと、第一のタンク内に置かれた代替のコーティング用金属を含み、また、第二のコーティング用金属でストリップをコーティングする準備のなった第二の取り外し可能タンクとを示す切り取り側面図としての略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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1. Abstract
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2. Representative Drawing
Fig.1
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