JPH06279966A - 誘導加熱されるメニスカス被覆容器 - Google Patents

誘導加熱されるメニスカス被覆容器

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JPH06279966A JP5321505A JP32150593A JPH06279966A JP H06279966 A JPH06279966 A JP H06279966A JP 5321505 A JP5321505 A JP 5321505A JP 32150593 A JP32150593 A JP 32150593A JP H06279966 A JPH06279966 A JP H06279966A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 浅い容器に入れられた溶融金属を効果的に誘
導加熱することを特徴とする。 【構成】 ストリップが容器の一方の側を通って垂直に
動かされる時に、清浄な金属ストリップの一方の側をメ
ニスカス(液化)被覆するために溶融金属または金属合
金を入れた浅い容器が水平に配置される、容器はオース
テナイト・ステンレス鋼のシエルと、耐火ライニング
と、容器の一方の側の上面に設けられた溶融金属注出口
と、溶融点以上に溶融金属を維持する螺旋形状の誘導コ
イルと、磁束集束装置とを有する。誘導コイルは耐火ラ
イニングの下に配置され、磁束集束装置は誘導コイルの
下に位置され、誘導コイルと磁束集束装置は溶融金属に
より占められる部分の下に位置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属ストリップの一
方の面をメニスカス(液化)被覆するための被覆ライン
に使用する浅い容器に関するものである。特に、この発
明は、容器内に入れられた溶融被覆金属を誘導加熱する
装置と、誘導加熱装置の磁束を集束する集束装置とに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の加熱浸漬被覆は溶融金属の浴に浸
けられる金属ストリップを必要としている。浸漬方法
は、約2m以上の深さを有した溶融金属を入れる大形容
器を必要としている。溶融金属を誘導加熱することゝ、
大形の耐火被覆された容器内に入れられることが良く知
られている。また、耐火被覆された導管を通ってポンプ
供給されて流れる時に、溶融金属を誘導加熱することが
良く知られている。誘導コイルは、耐火被覆の中や容器
の外側において容器や導管に対して環状に配置できる。
【0003】近年、メニスカス(液化)を用い溶融金属
で金属ストリップの一方または両方の側を被覆するよう
技術が改善されている。米国特許第4,557,953
号明細書は、鋼ストリップの一方の側の水平なメニスカ
ス(液化)被覆を記載している。清浄にされたストリッ
プが、封止された筒口から溶融金属の入っている大きな
被覆ポットに通される。溶融金属面に十分近接してスト
リップを通す様にそらせロールが用いられているので、
溶融金属がストリップの下面を濡らして、ポットからス
トリップの表面の上に引き出される。
【0004】こゝに参照される1991年12月4日出
願の米国特許願第07/803,278号明細書は、溶
融金属の入っている水平に配置された浅い容器を用いた
鋼ストリップの一方または両方の側の垂直なメニスカス
(液化)被覆を記載している。容器の一方の側の上面に
取付けられた注出口リップを容器は有している。溶融金
属の高さは注出口の上位置に対して容器内に維持される
ので、ストリップが注出口を通って垂直に移動する時
に、溶融金属の途切れのない流れがストリップの表面に
対して注出口に供給できる。この米国特許明細書は、溶
融金属が注出口の上を流れる時の、溶融金属の固化を防
止するよう注出口を加熱する加熱装置を設けるよう出来
ることを記載している。加熱装置は注出口と熱接触でき
るし、或は溶融金属浴内に浸漬できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】併し、比較的浅い容器
内に入れられた溶融金属を加熱するよう出来る必要が有
る。また、浅い容器に入れられた溶融金属を均一な温度
に維持する加熱装置の必要が有る。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属ストリ
ップの一方の面をメニスカス(液化)被覆する被覆ライ
ンに使用する浅い容器を提供することにある。容器は水
平に配置するよう出来て、シエルと、シエルの内側面の
耐火ライニングと、溶融点以上の温度に溶融金属を誘導
加熱する加熱装置と、加熱装置の磁束を集束する集束装
置とを有している。集束装置は加熱装置の下に配置され
る。加熱装置と集束装置は溶融金属によって占められる
表面部分の下に位置している。
【0007】この発明の別の特長は、加熱装置が耐火ラ
イニングの下に配置されることである。
【0008】この発明の他の特長は、加熱装置が渦巻
形、すなわち螺旋形状の誘導コイルを成していることに
ある。
【0009】この発明の更に別の特長は、集束装置が絶
縁された鉄粉末から造られた複合パネルであることであ
る。
【0010】この発明の目的は、浅い容器に入れられた
溶融金属を効果的に誘導加熱する加熱装置を提供するこ
とにある。
【0011】この発明の別の目的は、容器を加熱するこ
となく浅い容器に入れられた溶融金属を誘導加熱する加
熱装置を提供することにある。
【0012】この発明の他の目的は、浅い容器に入れら
れた溶融金属を均一な温度に維持する装置を提供するこ
とにある。
【0013】この発明の利点は、浅い容器に入れられた
溶融金属浴に対する効果的な熱入力を有している。他の
利点は、容器内に設けられて溶融金属を静かに撹拌する
ことによって均一な浴温度を維持して容器の維持費用を
安価に低減して熱入力を下げることで運転費用を下げる
よう出来る加熱装置を有している。
【0014】この発明の上述および他の特長と目的およ
び利点は以下の詳細な説明と添付図面とから明らかにな
ろう。
【0015】
【実施例】この発明は、金属ストリップの一表面に溶融
金属を垂直方向にメニスカス(液化)被覆するために水
平に配置するよう出来る誘導加熱される浅い容器に関す
るものである。この発明の被覆金属は、亜鉛、アルミニ
ウム、鉛、錫、銅等の様な市販の純粋な金属や合金等に
限られるものではない。浴を激しく撹拌することなく均
一な浴温度を維持するよう誘導加熱器から必要な動力入
力を溶融金属が受けることが出来る溶融被覆金属深さを
有した容器を意味するよう浅い容器により理解されよ
う。すなわち、溶融浴の撹拌は、浴から金属ストリップ
表面に引き出される被覆金属を分裂させてはならない。
約20mm程の浅い作動深さを持った溶融金属は約90
mmに成る最適深さが可能である。この発明の金属スト
リップは、200cm、或はそれ以上の幅の低炭素鋼、
クロム鋼合金、ステンレス鋼の様な鉄、非鉄金属等を含
むよう出来る。
【0016】図1は、直列ストリップ準備部分を通って
金属ストリップ34、例えば鋼を移動する装置(図示し
ない)を含む高速被覆ライン20を示している。セラス
清浄加熱装置は、ストリップ34を準備するよう使用で
き、直接加熱される予熱炉22、放射加熱炉24、冷却
部26、メニスカス(液化)被覆装置に配分される清浄
にされた金属ストリップ34Aを保護する筒口28を有
している。ストリップに直接磁束を作用することによっ
てメニスカス(液化)被覆し、且つ溶融金属で磁束被覆
されたストリップを被覆する前にストリップが代わりに
清浄にできるのが理解されよう。図示の被覆装置はガス
入口30、31、清浄にされたストリップ34Aの移動
方向を変えるローラ32、ストリップ34Aの反対側に
位置された一対の安定化ローラ36、ストリップ34A
の反対側に位置されるべくこの発明の一対の水平に位置
された被覆容器50、52に含まれる溶融被覆金属を実
質的に酸化しない保護雰囲気を有する密閉された被覆室
38、ストリップ34Bの各面の溶融金属層の厚さを制
御するための被覆されたストリップ34Bの反対側に配
置されたジエット仕上ノズル42、44を有している。
清浄にされた金属ストリップ34Aを酸化しない保護雰
囲気は炉24と冷却部26と筒口28とに使用される。
溝孔付のシール板29の様な被覆容器50、52の直ぐ
下の雰囲気から筒口28内の雰囲気を分離するための装
置を設けることが出来る。被覆クロムが溶融アルミニウ
ムで鋼、例えばステンレス鋼を合金化する時には、炉2
4と冷却部26と筒口28の各々の保護雰囲気として市
販の純粋な酸素を使用するよう所要される。シール板2
9は、筒口28内の酸素ガスと、密閉された被覆室38
内の無酸化ガス、例えば窒素との混合を防止するよう使
用できる。シール板29は筒口289内の保護雰囲気
と、容器50、52の下のシールされた部分40内に維
持される清浄にされた金属ストリップを酸化しない保護
雰囲気、例えば窒素との混合を防止する。密閉された被
覆室38が使用されなくとも、容器50、52とシール
板29の下の保護ガスの圧力差は、シールされた部分4
0への被覆容器の上の周囲雰囲気の通過を防止するよう
十分である。
【0017】作動において、金属ストリップ34は、被
覆金属の少なくとも溶融点近くの温度で、約1000℃
迄の高さに炉22、24内で通常に加熱される。低炭素
およびクロム合金鋼の深い引き出し度合は、良好な成形
性能のため被覆金属の溶融点以上の加熱を必要とする。
清浄にされたストリップは従って、被覆される前の溶融
金属の溶融点近くに冷却部26内で冷却できる。溶融被
覆金属を酸化しない圧力ガス、例えば高純度の窒素は、
ストリップ34B上に残っている溶融金属の量を制御す
るようノズル42、44から噴射できる。めっきする際
に非酸化ガスを使用する時には、亜鉛蒸気の形成を防止
するようガス入口30およびガス入口31を介して密閉
された被覆室38内に噴射される。非酸化ガスが必要で
ない時には、密閉された被覆室38は必要でなく、省略
できる。
【0018】図2は図1の2ー2線に沿った平面図で、
被覆金属を溶融して造る炉46と、被覆容器50、52
に溶融補給金属を供給する供給装置48とを有する被覆
容器50、52を示している。図2の実施例において、
供給装置48はランナー54と、各被覆容器50、52
に補給金属が重力で流れるよう各被覆容器50、52の
ためのサイホン管56とを有している。溶融炉46は被
覆容器50、52と同一高さに位置されている。各被覆
容器50、52内の溶融金属の高さは溶融炉46に供給
プラグを使用することによって所要高さに維持される。
被覆容器50、52は、ストリップ34Aの両面を溶融
金属で被覆するためにストリップ34Aの両面に隣接し
て両側に配置されている。ストリップの片面だけを溶融
金属で被覆するよう所要される時には、使用されない被
覆容器をストリップの表面から引き出し出来る。また、
補給被覆金属は被覆容器にポンプ供給できるし、インゴ
ット、ペレット、ワイヤー等の供給による如く各被覆容
器の溶融浴に直接に固体物質として供給するよう出来
る。液体または固体の場合に、補給溶融金属は、各被覆
容器内の溶融金属の溶融面を維持するよう被覆容器に連
続して或は周期的に供給されるので、溶融金属の途切れ
ない流れがストリップ34Aに供給される。
【0019】図3は、溶融金属の入れられた容器の別の
実施例を示している。図1に示される容器の底部は円弧
状をしているが、図3に示される容器の底部は平面を成
している。特異な形状は空間の有効性に基づいている。
位置決め装置58は、溶融金属で被覆すべきストリップ
34Aの平面と隣接して横方向に各被覆容器の一側に配
置するよう設けることが出来る。位置決め装置58は、
被覆容器50A、52Aを回転可能に支持するために位
置決め装置58の上面に取付けられた受け台62を有す
るそり60を有するよう出来る。ストリップ表面に隣接
して被覆容器を配置したり或はストリップから被覆容器
を離するよう所要される時には、ラック・ピニオン作動
装置を用いるようそり60は横方向に配置される。例え
ば、被覆容器を取り換えたり、或は被覆容器内の溶融金
属を異なった種類の溶融金属と置き換えたりするよう所
要できる。また、ストリップが損傷した時にラインが停
止した際や停止した後にストリップに対して被覆容器を
置き換えたり、ストリップの一側だけが被覆される時に
ストリップから一対の被覆容器の1つを離して除去する
よう出来る。
【0020】図4は、溶融金属体を入れるためのこの発
明の容器の1つの実施例の詳細を示している。各被覆容
器50、52は、作動深さ67を有した溶融金属66を
誘導加熱する誘導加熱装置と、外シエル68と、内耐火
ライニング70と、被覆容器の一方の側の上面に設けら
れた上方に傾斜した溶融金属の注出口72と、誘導加熱
装置の磁束を集束する集束装置74とを有している。誘
導加熱装置は被覆容器50、52内に取付けられる。好
適には、誘導加熱装置は、螺旋形に形成されて内耐火ラ
イニング70の下に設けられた誘導コイル64を有して
いる。誘導コイル64は、直流発生器の様な適宜な動力
源に接続することによって作動される。誘導コイル64
の取り換えと共に内耐火ライニング70の取り換えや取
り外しを容易にするよう内耐火ライニング70の下に誘
導コイル64を配置するよう所要できる。誘導コイル6
4は、溶融金属66の大部分が占める位置で被覆容器の
下部のガラス繊維の様な絶縁層84内に位置する矩形状
の曲部を有している。誘導コイル64は、被覆容器5
0、52内の溶融金属の固化や被覆容器50、52から
ストリップ34Bに転換する際の注出口72における溶
融金属の固化を防止するよう十分高い温度に溶融金属体
を加熱して維持する。誘導コイル64と内耐火ライニン
グ70の過度な加熱を防止するよう冷却管86を設ける
ことが出来る。集束装置74は誘導コイル64の下に配
置される。被覆金属を十分に加熱するために、集束装置
74は誘導コイル64の磁束を被覆金属浴に集束するよ
う所要される。また、集束装置74は、外シエル68の
磁束による加熱等の様な影響を好適に最小にする。集束
装置74は、ミシガン州、トロイのフラックストロル・
マヌフアクチヤリング社から市販されている絶縁鉄粉末
の層とすることが出来る。好適には、粉末は有機ポリマ
ー・マトリックスに覆われていて、複合パネルに形成さ
れている。複合パネルは、横に並べられたパネル76、
78、80、82の様な集束層を形成するために平行に
間隔を置いた具合に配置出来る。図4に示される実施例
において、パネルは絶縁層84の間に配置されている。
円弧状の底部を有する図4に示される様な被覆容器にお
いては、パネルは断面で見て台形が好適である。図3に
示される様な平らな底部を有した被覆容器においては、
パネルは断面で見て矩形にすることが出来る。また、集
束装置74は、粒子配向性の幅の狭いストリップの層や
非配向性の電気鋼から造ることが出来る。集束装置74
の効率に基づいて、外シエル68を304オーステナイ
ト・ステンレス鋼の様な非磁性金属から造られるよう所
要できる。
【0021】図5は、被覆容器の底部の誘導コイル64
の配置を示すよう一部が除去された平面図である。螺旋
状の誘導コイル64はほゞ矩形なので、被覆容器内に入
れられた溶融金属体によって占められる部分に大体位置
される。集束装置74は、誘導コイルの加熱効率を最大
にするように誘導コイルの湾曲部の直ぐ下に配置され
る。磁束集束用のパネル76、78、80、82は誘導
コイル64の最も外側の湾曲部を越えて被覆容器の底部
の全幅に亙って延びている。
【0022】この発明の別の重要な特長は、溶融金属が
大体全体に亙って加熱される様な形状を誘導コイル64
が有していることである。誘導コイル64が被覆容器の
全体に亙っていることによって、誘導コイル64が溶融
金属浴全体を加熱するだけでなく、溶融金属浴全体の均
一な温度に基づく溶融金属の静かな回転や撹拌を生じ
る。この静かな溶融金属浴の回転は溶融金属を主な浴部
分から注出口72の直ぐ前の加熱されない浅く成った部
分88に向かって循環する。注出口72に近かずくに従
って溶融金属が均一な温度を有することが重要である。
溶融金属浴の均一な加熱は、ストリップ面と適切に反応
するようストリップとのメニスカス接触によって溶融金
属浴から溶融金属が引き出されるよう許すので、均一な
厚さの被覆層がガス噴射ノズルによってストリップの幅
全体に亙って形成される。
【0023】例 1 図4と図5に示される被覆容器と同様なこの発明の誘導
加熱される浅い容器の研究実験が説明されよう。容器は
矩形形状をしていて、容器の一方の側の上面に設けられ
た真っ直ぐな鋼の注出口を有している。容器の外シエル
は304ステンレス鋼で、内側面に約2cm厚さの繊維
含有セラミック・ライニングを有している。容器の溶融
金属浴部分の内径は、注出口の上の位置から溶融金属浴
の底部まで測って幅が約22cmで、長さが20cm
で、深さが4cmである。誘導コイルは、互いに約3m
mの間隔で隔てられた4つの湾曲部を有するほゞ矩形の
螺旋形状に形成されている。誘導コイルはセラミック・
ライニングと集束装置の間に位置されている。各集束パ
ネルは幅が約5cmで、長さが22cmで、厚さが約1
4mmである。亜鉛が460℃の温度に炉で加熱され
て、約25mmの溶融亜鉛被覆金属の作動厚さが得られ
る迄、水平に置かれた容器に加えられた。誘導コイルが
直流発生器に接続されて、約750アンペヤ、61ボル
トで作動された。容器内の溶融亜鉛の温度を約500℃
に維持するよう所要されるので、容器溶融金属浴の温度
における効果を観察するよう誘導コイルの出力値が変え
られた。この初期の実験で、溶融亜鉛は容器から除去さ
れなかった。直流発生器の出力設定を3.75〜6.97
kWの間で変えることにより、亜鉛浴温度が435〜5
10℃内に維持された。
【0024】例 2 別の実験で、幅が約13cmの低炭素鋼ストリップの1
つの面に、ライン速度が約10m/分の図1の被覆ライ
ン20と同様な研究被覆ラインを介して通過させて溶融
亜鉛がメニスカス被覆された。ストリップは、窒素/酸
素減少雰囲気を用いて838℃のピーク金属温度に加熱
された。次いで、ストリップは、水平に置かれた容器か
らの溶融亜鉛でメニスカス被覆される直前に筒口内で約
465℃の温度に冷却された。被覆される鋼ストリップ
に残っている溶融金属の量を制御するよう加圧された高
純度の窒素が噴射ノズルから噴射された。実験開始の容
器内の溶融亜鉛の温度は約500℃である。7.23k
Wの出力設定を用いて例1で説明された様に誘導コイル
を作動することによって、容器内における作動深さが約
25mmの溶融亜鉛の温度が約500℃に維持された。
【0025】この発明の精神と範囲を逸脱することなく
種々の変更がこの発明において出来ることが理解されよ
う。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶融金属の入った一対の誘導加熱される容器を
有する溶融金属で金属ストリップの少なくとも一方の側
を連続メニスカス(液化)被覆するこの発明の被覆ライ
ンの概要図である。
【図2】図1の実施例の容器に溶融補給金属を供給する
装置の平面図である。
【図3】溶融被覆金属を入れるこの発明の容器の別の実
施例の概要図である。
【図4】図1の容器の1つの拡大断面図である。
【図5】一部を除去した図4の平面図である。
【符号の説明】
20 被覆ライン 22 炉 24 炉 26 冷却管 28 筒口 30 ガス入口 31 ガス入口 32 ローラ 34 金属ストリップ 34A 金属ストリップ 34B 金属ストリップ 36 安定化ローラ 38 被覆室 42 ノズル 44 ノズル 50 被覆容器 52 被覆容器 54 ランナー 56 サイホン管 58 位置決め装置 60 そり 62 受け台 64 誘導コイル 68 外シエル 70 耐火ライニング 72 注出口 74 集束装置 76 パネル 78 パネル 80 パネル 82 パネル 84 絶縁層
フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド・エル・バーニー アメリカ合衆国、ケンタッキー州、アッシ ュランド、パットン・ドライブ 108 (72)発明者 グレゴリー・エス・バージェス アメリカ合衆国、ケンタッキー州、プロク ターヴィル、ピー・オー・ボックス 290 (番地なし) (72)発明者 ディヴィッド・エル・クレイメイヤー アメリカ合衆国、ケンタッキー州、アッシ ュランド、フランクリン・コート 506 (72)発明者 ラリー・イー・パレーラ アメリカ合衆国、オハイオ州、ミドルタウ ン、ケンブリッジ・ドライブ 640

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平に配置されるよう出来て溶融金属体
    が入っておりシエルとシエルの内面の耐火ライニングと
    を有する浅い容器、溶融金属を誘導加熱する加熱装置、
    溶融金属の下に位置する加熱装置の下に配置されている
    加熱装置の磁束を集束する集束装置を備えた金属ストリ
    ップの少なくとも一面をメニスカス被覆する装置に用い
    られる容器。
  2. 【請求項2】 集束装置が絶縁された鉄粉末である請求
    項1記載の容器。
  3. 【請求項3】 集束装置が複数個の複合パネルである請
    求項1記載の容器。
  4. 【請求項4】 加熱装置が耐火ライニングの下に配置さ
    れている請求項1記載の容器。
  5. 【請求項5】 加熱装置が、大体矩形である螺旋形状を
    した誘導コイルである請求項1記載の容器。
  6. 【請求項6】 容器の一方の側の上面に設けられた真っ
    直ぐな注出口を有する請求項1記載の容器。
  7. 【請求項7】 非酸化雰囲気を含む密閉された室によっ
    て囲まれた請求項1記載の容器。
  8. 【請求項8】 水平に配置されるよう出来て溶融金属体
    が入っており非磁性鋼シエルと鋼シエルの内面の耐火ラ
    イニングと溶融金属を誘導加熱する螺旋形状の誘導コイ
    ルと誘導コイルの磁束を集束する集束装置と容器の一方
    の側の上面に設けられた注出口とを有する浅い容器から
    成り、誘導コイルは耐火ライニングの下に配置でき、集
    束装置は誘導コイルの下に配置され、誘導コイルと集束
    装置が溶融金属体の下に位置している、金属ストリップ
    の少なくとも一面をメニスカス被覆する装置に用いられ
    る容器。
  9. 【請求項9】 溶融金属の溶融点近くの温度にストリッ
    プを加熱する炉、溶融金属体の入った少なくとも1つの
    水平に配置された浅い容器、容器に補給金属を供給する
    供給装置、炉を通ってストリップを移動して容器の一方
    の側に横方向に通す移動装置、容器の一方の側を通るス
    トリップを案内するために容器の下に配置された安定化
    ローラ、容器の上に配置されてストリップ上の溶融金属
    の厚さを制御するためにストリップから横方向に隔てら
    れた噴射ノズルを備え、前記容器は、シエルと、シエル
    の内面の耐火ライニングと、溶融金属を誘導加熱する螺
    旋形状の誘導コイルと、誘導コイルの磁束を集束する集
    束装置と、容器の一方の側の上面に設けられた注出口と
    を有し、誘導コイルは耐火ライニングの下に配置され
    て、集束装置は誘導コイルの下に配置され、誘導コイル
    と集束装置が溶融金属体の下に位置している、金属スト
    リップの少なくとも一面をメニスカス被覆する被覆ライ
    ン。
  10. 【請求項10】 複数個の容器を有する請求項9記載の
    被覆ライン。
  11. 【請求項11】 2つの容器には異なった溶融金属が入
    っている請求項10記載の被覆ライン。
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