(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップ入口通路と、その通路を通して浴剤が漏れるのを防止する電磁栓塞手段とを有する溶融めっき鍋であって、
栓塞手段は、通路の各側に１個ずつ配置された２個の磁界発生器から成り、
各発生器は、通路に隣接して通路を通る方向で間隔をあけた反対極性の少なくとも２つの極から、通路内へと振動磁界を発生させ、
各発生器の前記少なくとも２つの極は、通路の横方向で、他方の対応する極にそれぞれ整列し、
発生器から発生した磁界は、通路の中心面と一致する反射面に対して鏡像である磁束パターンを有し、
発生器が両方とも、３キロヘルツを超える周波数で作動する溶融めっき鍋。
【請求項２】
鍋が、ストリップ入口通路を規定する長方形の断面の下向きのダクトを備えた床を有する、請求項１に記載の溶融めっき鍋。
【請求項３】
鍋が耐火性材料である、請求項２に記載の溶融めっき鍋。
【請求項４】
前記耐火性材料が、チタンで安定化したアルミナ、シリコン・カーバイドおよび窒化ホウ素のうちいずれか１つである、請求項３に記載の溶融めっき鍋。
【請求項５】
上記各発生器が導体のコイルで構成され、該コイルが２つの端部の端子から自立式片持ちばりとして延在する、請求項１に記載の溶融めっき鍋。
【請求項６】
前記コイルが単巻きコイルである、請求項５に記載の溶融めっき鍋。
【請求項７】
前記導体が管状で、前記端子が、冷却剤の供給源と接続されて、導体の内部を通して冷却剤を流すようになっている、請求項５に記載の溶融めっき鍋。
【請求項８】
磁界発生器がそれぞれ、前記通路に向かう端面を有する磁気コアに巻き付けた通電コイルから構成され、端面が発生器の前記極を構成する、請求項１に記載の溶融めっき鍋。
【請求項９】
前記コアがＧ字形で、これによって一方の端面が他方より小さい、請求項８に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１０】
前記発生器が、非鉄導電性シールドを備え、該非導電性シールドが前記通電コイルの周辺に延在する、請求項９に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１１】
通路の各側が、非金属性の、耐火性またはその他の耐熱性の絶縁面プレートで裏打ちされ、これが槽の溶融金属と発生器の上部との間に障壁を提供する、請求項８に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１２】
前記コアが、高密度フェライト、磁気金属ガラス、および鉄粉のうちいずれか１つからできている、請求項８に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１３】
通路の通過方向における少なくとも２つの極間の距離が、被覆すべきストリップと通路の側面との間の空隙の幅の２倍ないし１０倍の範囲にある、請求項１に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１４】
各通電コイルが、１０巻以下の多フィラメント型導体のコイルである、請求項８に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１５】
前記周波数が、７ｋＨｚないし１００ｋＨｚの範囲にある、請求項１に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１６】
前記発生器の発生した磁界が結合し、結合した磁界がそれぞれの発生器の整列した極間で、通路の横方向に延びる、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の溶融めっき鍋。
【請求項１７】
請求項１によるめっき鍋を含む、金属めっきで金属ストリップを連続的に溶融めっきする機器。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、液体金属塗膜での金属ストリップの連続溶融めっきに使用する溶融金属の槽を保持するのに使用する鍋に関する。これは、鋼鉄ストリップの連続溶融めっきに使用するために開発され、ここで被膜金属は基本的に亜鉛である。しかし、たとえば過共晶アルミニウム亜鉛合金やその他の合金など、基板ストリップが金属で被膜が液体金属であれば、いかなる状況にも適用可能であることが明白になる。
特に、本発明は、通常の操作中に液体の表面レベルより下に開口部を有する鍋の場合は、鍋から浴剤が漏れるのを防止する電磁栓塞手段を指向する。
背景技術
従来の連続亜鉛めっきプロセスでは、鋼鉄ストリップは、被膜の接着を受け入れるために洗浄およびその他の調整を施した後、上方から溶融亜鉛または亜鉛系合金の槽に供給する。ストリップは、槽に沈められたいわゆる「沈みロール」の周囲を通過し、次に槽から出て、被膜厚さ制御装置の間を通過し、これが余分な液体被膜を槽に戻す。次に被膜を固化させ、被覆ストリップは、最終的に、保管、その他の処理または販売のためにコイル状にされる。
沈みロールは、槽に沈められ、過酷な環境で動作するので、慎重に保守しない限り、問題や信頼性低下の原因となる。適切に保守しても、磨耗や引裂けが避けられないので、定期的な交換が必要である。さらに、ストリップが槽の表面から浮きかすを引くことがあり、浮きかすが沈みロールに付着して、ロールの表面に粗い合金の成長物が形成する傾向がある。その浮きかすおよび成長物がストリップに損傷を与え、沈みロールを除去して新しいロールまたは修復したロールと交換するため、ラインを頻繁に停止する必要がある。したがって、沈みロールを除去することが望ましい。
このような望ましさを考慮し、被覆すべきストリップが水平または下から鍋に入り、槽内でのストリップの通過ラインの方向を変更する必要なく、同様の出口用開口部または鍋の口から出られるよう、浴剤の通常の使用レベルより下に鍋の入口用開口部を少なくとも１個配置することが提案されている。
言うまでもなく、１個または複数の開口部からの浴剤の流出を防止する必要があり、そのために様々な電磁栓塞手段が提案されている。
記述の便宜を図り、鍋の固体の構成要素ではなく電磁栓塞手段によって発生した力によって支持またはその他の方法で制限する液体金属の表面を、本明細書ではこれ以降、液体金属の「露出」表面と呼ぶ。
これまでに提案された電磁栓塞手段は、通常２つの範疇、つまり液体中または液体が流れてしまうような空間中を通る可動磁界を提供する多相通電巻線または多極電磁石および切換装置を使用する手段と、永久磁石または直流または単相電磁石を横方向の電流と組み合わせて使用する電気モータに似た手段とのいずれかに分類される。このような電磁栓塞装置はすべて、単独で発生したか他方によって誘発された電流と磁界との相互作用を利用し、電流は直流または商用周波数で、磁界も同様に定常または商用周波数で振動する。どちらの範疇の栓塞手段でも、磁界または電流あるいはその両方が、開口部付近の浴剤を通過し、制限力を発生する。
上述した種類のこれまでに提案された電磁栓塞手段は、比較的複雑な構成要素のアセンブリを、液体金属と密接に関連させる必要があり、したがってすべてが高温で、往々にして混み合った環境で動作することになる。そのため、設計が困難で、栓塞する開口部のサイズおよび形状が制限され、使用寿命が短くなる。
これまでに提案されたこれらの栓塞手段はすべて、動作の欠陥もある。たとえば、ストリップの入口から落下しないよう液体中に浮力を発生するため、たとえば液体金属に接触する電極間に流れる直流電流を使用する手段は、本質的に不安定である。液体金属の露出表面に、偶然に局在化した下向きの突起が形成されると、その突起における電流密度が、全体としての露出表面の平均電流密度より低くなる。したがって、突起にかかる上方向の電磁力が減少し、静水圧によってそれが大きくなる。それが大きくなるほど、回復力が小さくなり、最終的に突起が浴剤の滴として露出表面から離脱する。離脱後は、滴に電流が流れず、それにかかる回復力はゼロに低下し、滴は開口部を通して落下する。実際、このような栓塞手段では、何らかの状態で露出表面が乱れると、通常はそこから滴の雨が連続的に生じ、ここで滴が離脱するごとに、これが十分な乱れを引き起こし、別の滴を形成させる。
また、商用周波数で動作するこのような先行技術の提案はすべて、開口部付近の槽内で、液体の流れを生じる。したがって、槽は被覆すべきストリップと接触するその位置で混乱し、この混乱が、完成品の被膜の表面品質を著しく劣化させる。
最後に、検討中の装置は、開口部付近に強力な磁極を有するか、それを発生し、それが鉄の基板ストリップと相互作用して、ストリップを極の方向に引き付ける傾向があることを明記しておかねばならない。偶然に、中心の通過ラインから一方の極に逸脱し、もう一方の極から離れると、その一方の極へのストリップの引力が増加し、もう一方への引力が減少するので、逸脱が増大するにつれ増大する逸脱力を生じる。このように、状態が本質的に不安定であることは明白である。結局、鋼鉄ストリップでうまく操作するには、高価なガイド・ローラを開口部付近に配置し、ストリップに好ましくない高い張力を維持して逸脱を防止する必要があり、この張力は実際には容易には達成されない。
上記の欠点およびゼロまたは商用周波数栓塞装置と呼べるものの欠点を考慮して、このような装置は、金属被覆産業では広く受容または使用されない。
もう一つの先行技術の提案によると、高周波で振動するが空間的に固定した電磁界を、ポットの開口部から浴剤を排除するよう配置する。この提案は、このような電磁界が槽内に高周波の過電流を発生することを利用する。高周波のために、過電流は液の薄い表面層しか流れない（いわゆる周知の「表皮効果」）。表面の電流と電磁界との間の反応は、相互反発の一種で、十分高い周波数では、液体への浸透から電磁界が効果的に排除される。このような環境で、電磁界は弾性クッションとして振る舞い、それは露出液体表面によって歪む、または圧縮されるが、電磁界が占める空間に液体が浸透することに抵抗する。この抵抗力は、液体の露出表面および電磁界の束線の方向に垂直で、電磁界の歪みまたは圧縮の程度に比例する。したがって、比較的低い周波数での相互作用と異なり、液体の表面が偶然に電磁界の空間に突き出すと電磁界の局所的な歪みを生じ、それに付随して局所的な抵抗が増大してさらに侵入するという点で、本質的に不安定である。
さらに、浴剤の本体内に電流または電界がないと、栓塞手段の操作によって液体内に混乱が誘発されない。
したがって、高周波栓塞手段は、ゼロまたは低周波栓塞手段の主要な欠点を克服するが、それ自体の本質的な限界に従う。
特に、信頼できる連続的なストリップ被覆操作を進めることができるほど十分な深さの液体金属槽の底部で静水圧に抵抗するため、露出液体表面に垂直に十分な力を発生させる場合は、高密度の磁界が必要である。これには、高エネルギー発生コイルが必要であり、支持するかその他の方法で制限すべき露出液体面積の程度を最小限にする鍋および鍋の開口部の形状および寸法を用いることが推奨される。このため、少なくとも、ストリップの入口用開口部は、ストリップが通過するため小さいクリアランスしか提供しない必要がある。これには、ストリップが確実に所期の通過ラインを大幅に逸脱しないよう、注意が必要である。
概念上では単純な形状の高周波電磁栓塞手段を備えためっき鍋が、日本の特許第04-099160号（日本鋼管）で開示されている。この場合、「鍋」は中空で、幅約１００ｍｍで床に幅約２０ｍｍのスロットがあるシリコン・カーバイドの長方形の角柱セルである。鋼板が、スロットを通り、セルに含まれるめっき槽を通って上方向に移動する。セルの下部は、２０ｋＨｚで通電して垂直の中心面がセルの中心面と一致するソレノイド・コイルに囲まれている。スロットが、その中心面の一方側に設定される。このため、浴剤の下部がセルの中心面に向かって押され、スロットから離れるが、槽の上部には影響を及ぼさない、と述べられている。めっきすべき鋼鉄ストリップは、スロットおよび槽の上部を通して上方向に移動するよう図示されている。
２０ｋＨｚの電界が、槽およびストリップから効果的に排除されることに留意すると、この装置の電磁界は、スロットのすぐ上の臨海ゾーンで、ストリップに関して非対称になることが明白である。実際、ストリップの遮蔽効果のために、ストリップの内側には、スロットのすぐ上のストリップの内側から液体を押し返す電磁界があっても、それは非常に弱い。この先行技術の提案には、３つの欠点がある。つまり（ｉ）上述した非対称性によって、ストリップにかかる横方向の力が非常に不均衡になり、ストリップが狭いスロットの壁と確実に接触しないよう、特殊な配置構成およびストリップ内の好ましくない高い張力が必要となり、（ｉｉ）ストリップの内側付近に電磁界がないため、液体がストリップの内側のスロットを通して落下し、（ｉｉｉ）液体の露出表面積が大きいので、大容量高密度の電磁界が必要となり、その結果、発電コイルに高出力が必要となる。（ｉ）および（ｉｉ）は、スロットの位置を中央にすることによって克服できると考えられる。実際に、これによって栓塞電磁界によって発生したストリップへの不均衡な力が除去され、ストリップがスロット内にある場合は漏れを防止することができるが、それでもストリップは通過ラインから横方向に自由に移動することがでいる。より重要なことは、コイルのボア内で電磁界の密度が最も高い部分は、自然状態ではほぼ垂直方向なので、垂直の拘束力を提供するための方向付けがうまくいかない。したがって、ストリップがない場合、拘束するには、ソレノイドの上端における比較的低密度の発散する電磁界を利用する。このため、漏れを効果的に防止する場合は、不必要に密集した電磁界を全体に発生する非常に高出力のコイルが必要となる。
発明の開示
本発明の目的は、先に提案された高周波電磁栓塞付き鍋の少なくとも上述の欠点（ｉ）を克服し、好ましい実施例ではその欠点（ｉｉ）を緩和する高周波電磁栓塞手段を有する溶融めっき鍋を提供することである。
本発明は、安定化させる力をストリップに提供して、栓塞付き開口部を通る所期の通過ラインからストリップが逸脱するのを防止し、先に知られていたこのタイプの栓塞手段より、ストリップがない場合に液体金属の漏れをより効果的に防止する高周波タイプの栓塞手段を設けることによって、目的を達成する。
本発明は、ストリップ入口通路と、その通路を通して浴剤が漏れるのを防止する電磁栓塞手段とを有する溶融めっき鍋にあり、ここで
栓塞手段は、通路の各側に１個ずつ配置された２個の磁界発生器から成り、
各発生器は、通路に隣接して通路を通る方向で間隔をあけた反射極性の少なくとも２つの極から、通路内へと振動磁界を発生させ、
各発生器の前記少なくとも２つの極は、通路の横方向で、他方の対応する極にそれぞれほぼ整列し、
発生器から発生した磁界は、通路の中心面と一致する反射面に対してほぼ鏡像である磁束パターンを有し、
発生器が両方とも、３キロヘルツを超える周波数で作動する。
鏡像の磁束パターンと相互の位置合わせの結果、発生した磁界は、通路にストリップがある場合、中央に配置されたストリップの対向する側に同等の斥力を提供する。ストリップが通路の中心から逸脱すると、一方側で磁界がさらに圧縮し、他方の磁界が拡大して、それぞれ斥力を減少させ、ストリップを中心位置に戻らせる回復力を発生する。
磁界を発生させるため、磁界発生器はすべて、必ず少なくとも２個の間隔をあけた磁極を有する。磁極は、いかなる場合でも必ず反対の極性で、発生した磁界は、一方から他方へと無限の磁束路に沿って延びる。これらの極は、現実（磁界が発散する固体の本体）または仮想（磁界が発散する空間の場所）でよい。したがって、本発明による通路内に鏡像の磁界を発生させるため、各発生器は、前述したように、通路に隣接し通路を通る方向で間隔をあけ、他方の発生器を対応する極と整列した、少なくとも２個の反対極性の極を持たなければならない。
しかし、本発明の好ましい実施例では、さらなる制約がある。つまりそれぞれ整列した極の極性は、通路内にストリップが存在しない場合に、発生した磁界が結合し、結合した磁界が一方の発生器のそれぞれの極から他方の発生器の対応する極まで、通路の横方向に延びることを保証するようなものでなければならない。
前述したような２個の高周波発生器を使用することにより、磁界パターンのこのような変化が可能である。この変化は、本発明の主要な利点を提供する。１つのパターンでは、結合した磁界が通路を横方向に延び、この磁界は、通路が開いた場合に、ストリップが存在しないために全幅で通路を栓塞するよう配置されることが理想的である。他方のパターンでは、ストリップの各側で通路に沿って延びる磁界が、ストリップの各側の狭い通路の空間をそれぞれ栓塞するばかりでなく、ストリップに反応して、それを全体として入口通路の中央に維持し、これによってストリップの低い張力とともに狭い入口通路を使用できるようにする。
本発明は、連続的な溶融ストリップ被覆ラインまたは同様に金属被覆機器にもおよび、ここでめっき鍋は本発明による鍋である。
従来の被覆ラインでは、沈みロールを収容し、それを液体被覆金属に部分的または完全に浸漬することができるほど大きくなければならない。本発明の利点は、鍋を、これまでに可能であったサイズよりはるかに小さくできることである。したがって、本明細書ではこれ以降、「鍋」という用語は、従来の先行技術の鍋に関する普通の概念とは形状およびサイズが幾分異なるが、以前と同じ機能を実行する、小さいが細長い樋状の容器を含む。
【図面の簡単な説明】
例証により、上述した発明の幾つかの実施例を、添付の図面を参照しながら、以下で詳細に述べる。
図１は、被覆すべきストリップがない場合に確立される磁界パターンを示す、本発明による被覆鍋の底部の概略断面図である。
図２は、図１と同様の図で、その図の主要物体およびストリップが存在する場合に確立される磁界パターンを示す。
図３は、図１の鍋の構成要素である１対の電磁界発生コイルの透視図である。
図４は、代替のコイル対の、図３と同様の図である。
図５は、被覆すべきストリップがない場合に確立される磁界パターンを示す、本発明の別の実施例による被覆鍋の底部の概略断面図である。
図６は、図５と同様の図で、その図の主要物体およびストリップが存在する場合に確立される磁界パターンを示す。
図７は、図５および６に見える構成要素のヨークおよびストリップを拡大した概略断面図で、記述の他の部分で言及した寸法表示を示す。
図８は、本発明の別の実施例の図６と同様の図である。
発明の最適実施モード
図１および２で示すように、連続ストリップ被覆ラインの溶融めっき鍋は、たとえば亜鉛またはアルミニウムと亜鉛との合金などの溶融金属被覆材料の槽１を含む。鍋は、被覆すべき金属ストリップ５が鍋へ入るためにクリアランスを設けるストリップ入口通路４を規定して、おおむね長方形の断面の下向きのダクト３を伴う床２を有する。
ストリップ５は、ロール（図示せず）に誘導されて下から鍋へ入り、槽１を通って上方向に移動する。通路４に到達する前に、ストリップ５は、被膜を受けるために清浄し、その他の従来の方法で調整してもよい。したがって、鋼鉄ストリップは、たとえば普通に事前調整して、制御した還元状態を有する加熱炉から、同様に還元雰囲気を含むか少なくとも不活性雰囲気６を含むフード（図示せず）を通し、通路４に従来の方法で供給する。ストリップ５は、槽１から出ると、これも完全に従来の方法で処理して、完成品にする。したがって、ストリップを下から鍋に運ぶロールを設けたことと、前述したフードの形状以外、被覆鍋の前後のライン装置は、あらゆる面で従来通りでよい。
鍋は、セラミックまたはたとえばチタンで安定化したアルミナ、シリコン・カーバイドまたは窒化ホウ素などのその他の耐火性材料で作成してよい。
コイル７から成る２個の高周波電磁界発生器は、それぞれダクト３の対向する側に配置される。これらのコイルは、たとえば図３および４に図示したコイルの一方または他方から任意選択してもよい。これは、図１および２に断面が図示され、その断面は図３および４の線Ｘ−Ｘで切り取ってある。
それぞれの場合で、各コイル７は、上部コイル側導体８、下部コイル側導体９およびコイル端導体１０とから成る単巻きコイルである。コイルは、相互接続する導体１１で互いに接続され、端子１３に延びる供給導体１２によって給電される。図３の配置構成では、相互接続導体１１は、２つのコイルが直列になるような導体で、図４の配置構成ではコイルは並列である。
いずれの場合も、コイルは端子１３から自立式片持ちばりとしてしっかり延びることが好ましい。そのため、コイル側導管８および９がそれぞれ、鍋およびダクトの隣接する表面に向かって広く平坦な面を呈するよう、コイルは銅管、好ましくは非円形の断面の管から作成することができる。たとえば、中空の長方形断面（ＨＲＳ）からコイルを作成することができる。コイルの導体間の接合部は、青銅合金でろう付けすることが好ましい。
端子１３は、高周波給電変圧器に延びる剛性の給電母線内または母線上の管押さえ形成物によって締め付けられるようにされた銅管の長さでよい。端子は、図３の１４で示すように、下端で内ねじを切り、端子の一部を切断して冷却剤供給ホース（図示せず）を受け、これによってコイル７の作動中の冷却剤をそれに循環させることができる。
上記から、２つの上部コイル側導体８の瞬時電流方向が、常に同じであることは明白である。同様に、下部コイル側導体９は瞬時方向は、常に同じ方向で、常に上部導体の方向と逆方向である。
したがって、コイルは同じ極性で、各コイル７は、通路４の縦方向に間隔をあけた３つの仮想極を有すると見なすことができ、つまりこれは上部コイル側８のすぐ上に領域１５、下部コイル側９のすぐ下の領域１６、およびコイルの中心の領域１７である。図１および２で示す磁束線上の矢印で示すように、仮想極１５および１６の電磁界は、常に共通の方向（つまり特定の瞬間で通路４へ向かう方向）で、仮想極１７からの電磁界は反対方向（その瞬間に常に通路４から離れる方向）である。仮想極１７は、仮想極１５および１６のそれぞれに対し２倍の強度を有する単一の極か、それぞれ極１５および１６に対応する近接した２つの極と見なすことができる。
ストリップ５がない場合、２つの発生器の対応する極は、近接して、互いに整合し、本発明の実施例の単純な同一の空心コイルの場合、コイルの軸方向の位置合わせと一致するので、コイルによって発生した電磁界が確実に両コイルを連係させる。また、同じコイルの電流の場合、電磁界の横方向の成分は、単独で作用するいずれかのコイルが発生する値の２倍の値を有する。
より重要なことは、ストリップがない場合、極１５の整合によって、電磁界の一部が通路に対して横方向に、一方から他方に延び、槽からの液体が通路を通って下降しないよう障壁を提供することである。これは図１で見ることができ、ここでは、関連した磁束線が、通路を横断する箇所で液体の圧力に応じて下方向に曲がるが、液体の露出表面に対する斥力が、なお基本的に上に向かっている。
一般的には、高周波電磁界と液体との斥力は、電磁界と液体との境界面で有効なので、栓として直接有効なのは極１５の電磁界のみで、したがって通路の縦方向に整合する必要があるのは、これらの極およびその各々に対応する極１７の部分のみである。したがって、この実施例および電磁界発生器として単純なコイルを有するその他の実施例では、コイルは、少なくともその上部コイル側導体がストリップの移動方向で互いに整合するよう配置される。つまり、ストリップがダクトを通して垂直に移動するとすると、上部コイル側は同一水平面にある。特に、下部コイル側は、通路からさらに離れることができ、たとえば、適宜、上部側と同一水平面上にあってもよい。他の実施例では、極１７の下方の位置で電磁界を最大にし、液体を浮上させるためにその極からの電磁界を利用するよう、配置構成をさらに変化させることができる。
この相補的な極性と、少なくとも上部コイル側が互いに整合していることは、ストリップがない場合に、鍋の床２のすぐ下でダクトを横切る発生磁束の水平方向の成分を最大にするという点で、本発明のこの実施例の重大な特徴である。これによって、ダクトの入口で、液体金属１の露出表面に作用する揚力が最大になる。
コイル７は、好ましくは一定の振幅で、周波数が少なくとも３ｋＨｚ、好ましくは７ｋＨｚを上回る交流電圧源によって通電される。
ストリップ５が存在する場合、各発生器コイルからの電磁界は、ストリップの中心面のそのコイル側で、通路およびストリップのその部分にほぼ制限される。次に、発生した電磁界は、図２に示す鏡像パターンに適合し、各極１５からの電磁界が多少横方向で通路に入ってから方向転換して、ある距離だけ通路およびストリップの縦方向に延び、その後、再び方向転換して多少横方向に通路を離れ、極１７に向かう。
次に、極１５および１７から発生した電磁界は、ストリップの各側で通路を栓塞する働きをする。この点については、非常に浅くはあるが電磁界がストリップに侵入するので、ストリップと電磁界とがともに液体の完全な封じ込めを提供することを明記しておかねばならない。
いかなる場合も通路を栓塞するのに必要な通電電圧の大きさは、設備の物理的パラメータ（たとえば通路の幅、ストリップの幅、通電コイルの巻数など）および液体の圧力によって異なる。最後に述べた要素は、被覆材料の密度および槽の深さによって決まる。
電源の周波数を選択して、対立する効果間で最適のバランスをとる。周波数が高くなると、コイル導体のいわゆる表皮の深さ、つまり電流がほぼ閉じこめられる表面層の厚さが減少して、コイルの抵抗が大きくなる。こうすると、抵抗損失が大きくなる。これに対して、導体本体、つまりこの場合は被覆液に対する斥力は、その中の渦電流が表面にほぼ制限されるにつれ、つまり周波数が上がるにつれて大きくなる。鋼鉄ストリップの引力と斥力との交差点は、３〜７Ｈｚの範囲内の周波数で生じる。したがって、この範囲を上回り約１００ｋＨｚまでの周波数が好ましい。
この実施例では、極１５および１７の電磁界ばかりでなく、個々の極からの電磁界はすべて、通路内に突き出て互いに鏡像となるので、極１７および１６から通路に突き出た電磁界は、ストリップの通過ラインが所望の中心位置から逸脱するのを防止する回復力にも寄与する。
コイル７は、事実上、図示のように空気または磁気化できないその他の媒質の中にある。あるいは、発生器コイルは、Ｃ字形断面の磁気化できる外殻で、部分的に外部を囲んでもよい。このような外殻は、任意の通電電流で磁束を増加させ、これは有利であるが、コイルのインダクタンスも増加させ、これは通電電圧を高くする必要があるので不利である。したがって、外殻が存在する場合は、栓塞手段の効率を最適化するために、設計のバランスをとらなければならない。
図５ないし７は、本発明の別の好ましい実施例を示し、ここでそれぞれの電磁界発生器は、実質的に、好ましくはＧ字形の強磁性コアに巻き付けた通電コイルから成る電磁石である。
この場合、鍋は床２０を有し、床は、鍋のストリップ入口通路２２を規定する床２０の対向する面に形成された細長い窪みの中に、２つの高周波磁界発生器２１を収容するのに十分な厚さである。
発生器２１はそれぞれ、断面がＣまたはＧ字形の強磁性またはフェリ磁性体コア２４のウェブを取り囲む通電コイル２３と、好ましくは鍋またはその他の非鉄導電体のシールド２５および２６とから成る。これらのシールドは、高周波磁界を制約するので、コイル２３から発生した磁界はほとんどすべて、コア２４の細長い端面２７および２８から出る。したがって、これらの面２７および２８が、磁界発生器２１の極となる。
コイル７はそれぞれ、好ましくは共通で、好ましくは一定の振幅の、周波数が７ｋＨｚを超える交流電圧源から通電される。これは一方の極２７が北極の場合に他方の極が南極、およびその逆になるなど、好ましい極性を生成するように電源に接続される。
これらの状況で、通路にストリップが存在しない場合は、図５に図示したような磁束パターンが発生し、これによって極２７間に延びる磁界が通路２２を栓塞し、極２８間に延びる磁界は、磁束路を完成する以外に、鍋の動作に直接の役割を果たさない。
ストリップ２９が存在する場合は、磁束パターンは図６に示すようなパターンになると仮定され、図１の実施例の記述から、これは通路を栓塞するばかりでなく、通路２２内でストリップを中心に配置することも明白である。
通路２２の各側は、非金属性の、耐火性またはその他の耐熱性の絶縁面プレート３０で裏打ちされ、これは槽３１の溶融金属とシールド２５およびコア２４の上部との間に障壁を提供する。
この実施例の構成要素の設計の様々な局面について、以下で検討する。
各コア２４は、透磁率が高く飽和磁化が高い、損失の少ない材料でできている。たとえば、高密度フェライト、磁気金属ガラス、または鉄粉を使用することができる。コア２４は、透磁率が高いので、磁界を上部極の面２７に隣接する空隙Ｇに集中させ、空隙の外側への磁界の余分な「消耗」を防止する。ヨークは、コイル２３が占める窓を、極の隔離距離Ｓに関係なく任意に大きくでき、しかもコイルには十分にコンパクトな断面形状を維持するよう、Ｇ字形を有することが好ましい。
コイルの窓が大きいので、所定の巻数の割には大きい導体を使用することができ、そのため電流密度を下げることができ、コイル２３の抵抗電力損失が下がる。これに対して、導体のサイズを大きくすることによってコイルのサイズを大きくすると、コイル内の漏れ磁界が増大するので、発生した磁界の大部分が、上部極の面２７を通過しない。コア２４のサイズおよび形状を決定する時に、この２つの競合する効果のバランスをとらなければならない。
極の隔離距離Ｓを小さくすると、磁路の磁気抵抗が小さくなるので、コイル２３のアンペア回数が所定の数の場合、通過する磁界全体が増大する。しかし、極の隔離距離Ｓが小さすぎると、磁界が極付近の小さい領域に集中し、全力では空隙Ｇを渡ってストリップ２９に侵入しない。この場合、ストリップ付近の磁界が弱くなった領域は、有効な栓塞を形成せず、液体被覆金属が逃げることがある。概して、極の隔離距離Ｓは空隙Ｇの約３倍にするとよく、それ以上であることが好ましい。したがって、通路の通過方向における極間の間隔は、被覆すべきストリップと通路の側面との間の空隙の幅の２倍ないし１０倍の範囲内であるとよい。
シールド２５および２６は、たとえば銅、アルミニウムまたは銀などの導電性の高い材料で作成される。通電コイルが非常に大きい場合は、コイルの導体間に追加のシールドを配置して、内部の磁束の漏れを減少させることができる。このような実施例を図８に示し、このような追加のシールドを３２および３３で示す。シールド内には渦電流が誘発される。そのためシールド内が加熱され、言うまでもなく高温の環境となる。したがって、たとえばシールドにろう付けまたはその他の方法で接合した管に、熱が伝達する方法で冷却液を流す方法などにより、シールドの強制冷却が必要なことがある。図８の実施例は、その図の３４で示すこのような管を含む。
好ましい実施例では、各コイル２３の導体の巻数は少なく、たとえば１０回以下で、好ましくは１回から４回であり、動作の頻度、構成要素の幾何学的配置、および電源の特性によって決まる。周知のように、断面積が同じであれば、多フィラメント型導体は、高周波数では単フィラメント型導体より効率的である。つまり、他の要素が等しければ、多フィラメント型導体は、単フィラメント型導体より出力損失が少ない。これは、高周波電流が導体表面の表皮に制約され、多フィラメント型導体は単フィラメント型導体と比較して断面積に対する表面の割合が大きいからである。したがって、好ましい実施例では、コイル２３の各巻は、複数の平行な管状導体で構成される。これらの導体は、ボアを通してポンプで流される冷却流体によって冷却することが好ましい。
最初に述べた実施例に関して詳しく述べた理由から、磁界の周波数は、７ｋＨｚないし１００ｋＨｚの範囲内であることが好ましいが、これより高い周波数も十分に実行可能である。
例証により、本発明の最後に述べた実施例による栓塞手段を備え、０．５メートルという普通の深さの亜鉛またはアルミニウムと亜鉛の槽を保持するめっき鍋の適切な設計の詳細を、以下に示す。
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【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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