(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の搬入開口部からの溶融めっき金属の流下を防止する電磁力を発生する電磁石を上記搬入開口部の両側から挟むように対峙させた溶融めっき金属浮上用空中ポットにおいて、
前記鋼帯の搬入開口部を挟んで対峙する前記電磁石の磁極面の形状は、この磁極面間の磁束密度が前記鋼帯の板幅方向の各点において一定となるよう凸面形状に形成したことを特徴とする溶融めっき金属浮上用空中ポット。
【請求項２】
溶融めっき金属が満たされると共に、下方から上方に向かって鋼帯を通過させる鋼帯搬入開口部が底部に形成された空中ポットと、
前記鋼帯搬入開口部を通過する前記鋼帯の両面に一対の磁極面を対峙させるよう配置した鉄心コアと、この鉄心コアに設けた複数の励磁コイルとを有し、前記溶融めっき金属が前記鋼帯搬入開口部から漏出・流下しないように上向きの電磁力を当該溶融めっき金属に付与するよう前記鋼帯搬入開口部の周囲に設けられた電磁石とを有し、
前記電磁石の一対の磁極面は、前記鋼帯搬入開口部の中央部分で双方の磁極面の間隔が最小となり前記鋼帯搬入開口部の両端部で双方の磁極面の間隔が最大となるように、相互に凸面形状に形成されていることを特徴とする溶融めっき金属浮上用ポット。
【請求項３】
鋼帯の搬入開口部からの溶融めっき金属の流下を防止する電磁力を発生する電磁石を上記搬入開口部の両側から挟むように対峙させた溶融めっき金属浮上用空中ポットを用いた溶融めっき鋼帯の生産方法において、
前記搬入開口部を挟んで対峙する前記電磁石の磁極面の形状は、この磁極面間の磁束密度が前記鋼帯の板幅方向の各点において一定となるよう凸面形状に形成し、
前記電磁石の磁極面の間に磁束を発生させた状態で、鋼帯を下方から上方に向けて前記搬入開口部を通過させて溶融めっき金属の中を通過させることを特徴とする溶融めっき鋼帯の生産方法。
【請求項４】
溶融めっき金属が満たされると共に、鋼帯搬入開口部が底部に形成された空中ポットと、
前記鋼帯搬入開口部を通過する前記鋼帯の両面に一対の磁極面を対峙させるよう配置した鉄心コアと、この鉄心コアに設けた複数の励磁コイルとを有し、前記溶融めっき金属が前記鋼帯搬入開口部から漏出・流下しないように上向きの電磁力を当該溶融めっき金属に付与するよう前記鋼帯搬入開口部の周囲に設けられた電磁石とを有し、
前記電磁石の一対の磁極面は、前記鋼帯搬入開口部の中央部分で双方の磁極面の間隔が最小となり前記鋼帯搬入開口部の両端部で双方の磁極面の間隔が最大となるように、相互に凸面形状に形成されている溶融めっき金属浮上用ポットを用いた溶融めっき鋼帯の生産方法であって、
前記励磁コイルに一定の電力を供給しつつ、鋼帯を下方から上方に向けて前記鋼帯搬入開口部を通過させて前記空中ポットに収容した前記溶融めっき金属の中を通過させることを特徴とする溶融めっき鋼帯の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融めっき設備にあって、溶融めっき金属浮上用空中ポット及び溶融めっき鋼帯の生産方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の連続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を溶融めっき浴に浸漬し、この溶融めっき浴に浸漬された状態で回転駆動されるシンクロールにより、この溶融めっき浴から垂直方向に鋼帯を引き上げることが行なわれる。
【０００３】
この場合、鋼帯表面と接触した状態ではシンクロールが回転するため、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を避けられず、鋼帯表面に形成されるめっき層に悪影響を及ぼす。
【０００４】
また、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、この板幅方向の反りは、溶融めっき浴から引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になって、結果として不均一ワイピングによって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。
【０００５】
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、浴組成の切換えが困難になる。
【０００６】
シンクロールを用いた溶融めっき設備は、上述の如き問題が生じており、このため現在では、このようなシンクロールによる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、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。
【０００７】
空中ポットを用いた溶融めっき設備では、図２に示すように、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を経て空中ポット５に導入される。
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、めっき開始時及びめっき停止時等に導入室２への大気侵入を防止する。
【０００８】
溶融めっき金属６は、ポンプ７によりサブポット８から供給配管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接続室へ落ち、排出管１２を経てサブポット８内へ流下する。
空中ポット５は、図３の如く、底部に鋼帯搬入開口部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、上向きの電磁力を溶融めっき金属６に付与する電磁石１０が開口部１３の周囲に設けられている。
【０００９】
溶融めっき金属６を満たした空中ポット５に底部から鋼帯１を導入し、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鋼帯１が溶融めっきされる。空中ポット５を出た後の鋼帯１にガスワイピングノズル１１からワイピングガスを吹き付けることにより過剰量の溶融めっき金属６が除去され、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。
めっき作業中は、空中ポット５の排出管１２につながる接続室側の壁をプラグ１４で塞ぎ、電磁石１０による電磁力で鋼帯搬入開口部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を溜めて保持する。
めっき作業を停止させるときには、プラグ１４を開放し、排出管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。
【００１０】
電磁石１０は、図４（ａ）に示すように通常、開口部１３内を通過する鋼帯１の両面に対向する配置の一対の磁極面１７を対峙させた構成の鉄心コア１５とこの鉄心コア１５に設けた複数個の励磁コイル１６とで構成されている。この場合、一対の磁極面１７は板幅方向に平行に相互に一定間隔ｇを隔てて設けられている。そして、励磁コイル１６へ通電すると、図５に示すように磁極面１７間に鋼帯１の表裏を貫通する方向に磁束Ｂを発生し、磁束Ｂにより溶融めっき金属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。この上向きの電磁力Ｆで鋼帯搬入開口部１３内の溶融めっき金属６を押し上げ保持することによって溶融めっき金属６の漏出・流下が防止される。
【００１１】
上述のように電磁力にて溶融めっき金属の保持が行われるが、更に、従来では、例えば特開平７−４８６６０号公報に開示されるように、溶融金属より電気伝導度が大きいブスバ−を鋼帯搬入開口部１３の回りに、図６、７、８の如く配置することにより、渦電流をこのブスバ−１８に流して溶融金属中の電流の方向転換による押上力の低下を防止するという改良も行われている。
押し上げ力Ｆの発生に係る詳細は、次のようになる。図４の電磁石１０の励磁コイル１６に交流を通電し、鉄心コア１５内に交番磁界を発生させると、磁極面１７間にも交番磁界が現われる。ここにおいて、図６、図７、図８にて示す渦電流用ブスバー１８と溶融めっき金属６、鋼帯１からなる系に着目するとき、ある瞬間の磁束密度は、磁極間空間にてＢg 、溶融めっき金属内でＢzg、磁極間鋼帯挿入部でＢs 、溶融めっき金属内の鋼帯挿入部でＢzsとなり、この交番磁束を打ち消すように誘導渦電流が流れる。すなわち、溶融めっき金属底面及び一部鋼帯表面〜渦電流ブスバー１８からなる閉ループを図８に示す如きＩz ，Ｉzs〜Ｉb という具合に流れる。なお、鋼帯１の表面での渦電流はＩs が流れる。
この結果、電磁石１０による磁束密度と渦電流とによるベクトルの外積が電磁力となって渦電流に作用することになり、溶融めっき金属底面に流れる渦電流には絶えず上向きの力（図５Ｆ）が働くことになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述にて説明した空中ポットにおいては、次のような問題が生じている。図４に示すように電磁石１０の磁極面１７は板幅方向に平行に形成され、換言すれば磁極面１７間の間隔ｇが一様に形成されている。この場合、めっき作業時鋼帯１が空中ポット５の鋼帯搬入開口部１３を通過していると、鋼帯１による磁束Ｂのしゃ断作用によって図４（ｂ）の如く「板あり部」ａと「板なし部」ｂとで磁束密度分布が変化する。つまり、交番磁束にて生ずる金属中の渦電流により交流磁束は侵入しにくくなり金属は、一種の磁気シールドとなるが、また、溶融めっき金属ではこの渦電流によって制限される磁束と渦電流とによって電磁押上力が発生するのであるが、交流磁束に対して直交するよう位置する鋼帯１ではこの表面の渦電流による磁場のため磁束密度が減少することになる。この結果、「板なし部」ｂでは略一定の磁束密度が保たれる反面、「板あり部」ａでは鋼帯１の中央部にて磁束密度が最も低下するという放物線状の磁束分布となる。なお、この磁束密度分布は実験にても確認された。
【００１３】
かかる鋼帯１の板幅方向での磁束密度分布の変化は、板幅方向での電磁押上力Ｆの分布に変化をもたらし、鋼帯搬入開口部１３付近の溶融めっき金属６に板幅方向の不規則な流れを生じさせ、この開口部１３内の溶融めっき金属６を不安定にする。この開口部１３内の溶融めっき金属６が不安定になると、この開口部１３からの溶融めっき金属６流出が生じ易くなる。同時に、空中ポット５内の溶融めっき金属６の循環が乱れて鋼帯１への均質な溶融めっきを阻害する原因となるのを避けられない。
また、この板幅方向での磁束密度分布の変化による鋼帯搬入開口部１３の溶融めっき金属６の保持力の低下を補うために、電磁石１０には運転中に高めの電磁力を生じさせることが必要になり、大きい投入電力が必要になる。
【００１４】
本発明は、上述の問題に鑑み、鋼帯の板幅方向に均一な磁束密度分布となるようにした溶融めっき金属浮上用空中ポット及び溶融めっき鋼帯の生産方法を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明の溶融めっき金属浮上用空中ポットは、次の発明特定事項を有する。
（１）鋼帯の搬入開口部からの溶融めっき金属の流下を防止する電磁力を発生する電磁石を上記搬入開口部の両側から挟むように対峙させた溶融めっき金属浮上用空中ポットにおいて、
前記鋼帯の搬入開口部を挟んで対峙する前記電磁石の磁極面の形状は、この磁極面間の磁束密度が前記鋼帯の板幅方向の各点において一定となるよう凸面形状に形成したことを特徴とする。
（２）溶融めっき金属が満たされると共に、下方から上方に向かって鋼帯を通過させる鋼帯搬入開口部が底部に形成された空中ポットと、
前記鋼帯搬入開口部を通過する前記鋼帯の両面に一対の磁極面を対峙させるよう配置した鉄心コアと、この鉄心コアに設けた複数の励磁コイルとを有し、前記溶融めっき金属が前記鋼帯搬入開口部から漏出・流下しないように上向きの電磁力を当該溶融めっき金属に付与するよう前記鋼帯搬入開口部の周囲に設けられた電磁石とを有し、
前記電磁石の一対の磁極面は、前記鋼帯搬入開口部の中央部分で双方の磁極面の間隔が最小となり前記鋼帯搬入開口部の両端部で双方の磁極面の間隔が最大となるように、相互に凸面形状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の溶融めっき鋼帯の生産方法は、次の発明特定事項を有する。
（３）鋼帯の搬入開口部からの溶融めっき金属の流下を防止する電磁力を発生する電磁石を上記搬入開口部の両側から挟むように対峙させた溶融めっき金属浮上用空中ポットを用いた溶融めっき鋼帯の生産方法において、
前記搬入開口部を挟んで対峙する前記電磁石の磁極面の形状は、この磁極面間の磁束密度が前記鋼帯の板幅方向の各点において一定となるよう凸面形状に形成し、
前記電磁石の磁極面の間に磁束を発生させた状態で、鋼帯を下方から上方に向けて前記搬入開口部を通過させて溶融めっき金属の中を通過させることを特徴とする。
（４）溶融めっき金属が満たされると共に、鋼帯搬入開口部が底部に形成された空中ポットと、
前記鋼帯搬入開口部を通過する前記鋼帯の両面に一対の磁極面を対峙させるよう配置した鉄心コアと、この鉄心コアに設けた複数の励磁コイルとを有し、前記溶融めっき金属が前記鋼帯搬入開口部から漏出・流下しないように上向きの電磁力を当該溶融めっき金属に付与するよう前記鋼帯搬入開口部の周囲に設けられた電磁石とを有し、
前記電磁石の一対の磁極面は、前記鋼帯搬入開口部の中央部分で双方の磁極面の間隔が最小となり前記鋼帯搬入開口部の両端部で双方の磁極面の間隔が最大となるように、相互に凸面形状に形成されている溶融めっき金属浮上用ポットを用いた溶融めっき鋼帯の生産方法であって、
前記励磁コイルに一定の電力を供給しつつ、鋼帯を下方から上方に向けて前記鋼帯搬入開口部を通過させて前記空中ポットに収容した前記溶融めっき金属の中を通過させることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
ここで、図１を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。なお、図１において、図２〜図８と同一部分には同符号を付す。
まず、一般的には、図１、図５に示す構成にあって、電磁石１０の励磁コイル１６への通電によって磁極面１７間に得られる鋼帯１面と直角方向の磁束密度Ｂと、この磁束密度Ｂによって生じる誘導渦電流Ｉと、この誘導渦電流１により発生する上向きの電磁押上力Ｆとをベクトルとして捕らえると、前述の如く外積〔Ｆ＝Ｉ×Ｂ］として表わされる。
しかも、誘導渦電流Ｉは磁束密度Ｂに比例することになるので、磁極面１７間の磁束密度Ｂと電磁押上力ＦとはＦ∝Ｂ2 に示す関係が生ずる。したがって、磁束密度Ｂの少しの変化であっても電磁押上力Ｆは大きく違ってくることになる。
【００１８】
一方、電磁石１０上の励磁コイル１６のコイル巻数をＮ、励磁コイル１６に流れる電流をＩc 、励磁コイル１６の起磁力をｆ1 とすると、起磁力ｆ1 は次の式で表わされる。
ｆ1 ＝２・Ｎ・Ｉc             ・・・・・・・・・・・・・（１）
また、磁極面１７間における、「板あり部」ａと、「板なし部」ｂの透磁率をμ0 としてほぼ同一の定数と考え、磁路の断面積をＡ，磁束密度をＢとすれば、磁束密度Ｂは、次の式で表わされる。
Ｂ＝μ0 ・ｆ1 ／Ａ・ｇ＝μ0 ・２・Ｎ・Ｉc ／Ａ・ｇ    ・・（２）
【００１９】
この結果、（２）式において、起磁力ｆ1 ＝２・Ｎ・Ｉc を一定にすれば、磁束密度Ｂの大きさは、磁極面１７間の間隔ｇの大きさに依存し、一定の割合で反比例することになる。
【００２０】
本例については、前記（２）式の関係に着目し、図１（ｂ）に示す如く、磁極面１７間の「板あり部」ａと、「板なし部」ｂとで、一定の平均した磁束密度Ｂを保つように、鋼帯搬入開口部１３を挾んで対峙する磁極面１７を、図４（ｂ）に示す鋼帯１の通過時の遮蔽作用による板幅方向の磁束密度変化を補償するように、板幅方向に異なる磁極面間隔ｇ分布を設定し、図１（ａ）に示す凸曲面状の磁極端面で構成したものである。
すなわち、板幅方向の複数点で、前記（２）式に基いて磁束密度変化を補償するに必要な磁極面間隔ｇ値を設定し、電磁石１０の磁極面１７間を、鋼帯搬入開口部１３の中央部で最少の磁極面間隔ｇmin 、鋼帯搬入開口部１３の両端部で最大の磁極面間隔ｇmax とする間隔ｇの分布にて、相互に凸曲面状の端面で向かい合う磁極面として構成したものである。
【００２１】
図１に示す構成の電磁石１０では、空中ポット５にサブポット８から溶融めっき金属６をポンプ７により供給し、電磁石１０の励磁コイル１６に設計された一定の電力（電流）を通電し、この状態で空中ポット５に鋼帯１が下から上へ通過開始されると、相互に凸曲面状の端面で向かい合う磁極面１７間には、前記（２）式にて磁極面間隔ｇが小さい位置ほど、すなわち、板幅中央部分ほど大きい磁束密度Ｂが発生し、この磁束密度Ｂに対応した電磁押上力Ｆが発生する。
【００２２】
このとき、鋼帯１の通過時の遮蔽作用による板幅方向の磁束密度Ｂの低下量を、板幅方向に適当なピッチで予め計測し、これを基に前記（２）式により磁束密度Ｂの計測位置毎の低下量を補償するに必要な磁極面間隔ｇの分布を設定しておくことによって、磁極面１７間で発生する上向き電磁押上力Ｆが、鋼帯１の遮蔽作用による磁束密度Ｂの低下分布を相殺し、図１（ｂ）に示すように鋼帯搬入開口部１３の「板あり部」ａ及び「板なし部」ｂを含む全幅域に、均等な所定の磁束密度Ｂを保つことができるようになる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鋼帯の搬入開口部を挾んで対峙する電磁石の磁極面を、前記搬入開口部を通過する前記鋼帯による板幅方向の磁束密度変化を補償するように形成したことにより、例えば凸曲面状に形成したことにより、実際の開口部内の溶融めっき金属には、板幅方向に設計値通りの均等な分布の電磁押上力が働くようになり、鋼帯搬入開口部内の溶融めっき金属の不安定な遊動がなくなり、めっき運転中におけるこの開口部からの溶融めっき金属流出の危険がなくなる。同時に空中ポット内の溶融めっき金属の循環が安定し、均質な溶融めっき鋼帯を生産できるようになる。
また、鋼帯が磁束を遮蔽することで生じる磁束密度分布の低下を、大きい投入電力で補う必要がなくなり、経済的に溶融めっき鋼帯を生産できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の平面及び特性線図。
【図２】従来例の断面（図３のII−II線断面）図。
【図３】従来例の平面（図２のIII−IIIからみた平面）図。
【図４】従来例の平面及び特性線図。
【図５】電磁押上力の説明図。
【図６】渦電流ブスバーの配置状態図。
【図７】渦電流ブスバーの簡略平面図。
【図８】磁束密度と渦電流との状態図。
【符号の説明】
１  鋼帯
５  空中ポット
６  溶融めっき金属
１０  電磁石
１３  鋼帯搬入開口部
１７  磁極面
１８  渦電流用ブスバー
【図１】
0003810545.tif 000002
【図２】
0003810545.tif 000003
【図３】
0003810545.tif 000004
【図４】
0003810545.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003810545.tif 000007
【図７】
0003810545.tif 000008
【図８】
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