説明

ガスワイピング装置

【課題】電磁力により非接触で鋼板の反りを矯正中においても、鋼板の反り量を計測することのできるガスワイピング装置を提供する。
【解決手段】溶融めっき1浴中に連続した鋼板2を侵入させつつ、溶融めっき浴1中に配置したシンクロール3で鋼板2を上向きに方向転換させ、鋼板2に対して浴中ロール4a,4bを両側から接触させた後、溶融めっき1浴中から引き上げた鋼板2に対してワイピングノズル5からガスを吹きつけて余分な溶融金属を払拭するガスワイピング装置において、ワイピングノズル5の上部に、鋼板2に対して電磁力により非接触で反りを矯正させる制振装置8を設置し、制振装置8による鋼板2の弾性変形が減衰する位置に、鋼板2の位置を少なくとも3箇所以上計測可能な1つ以上の距離センサ9を設けた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスワイピング装置に関する。詳しくは、浴中ロールと制振装置を併用して、板反りを確実に矯正せんとするものである。
【背景技術】
【0002】
連続した鋼板に溶融金属をめっきする方法としては、ガスワイピング装置を用いる方法が一般的である。
この方法は、例えば、図2(a)に示すように、溶融金属(溶融めっき浴)1中に鋼板2を連続して浸入させつつ、溶融金属中1中に配置したシンクロール3で鋼板2を上向きに方向転換させ、鋼板2に対して浴中ロール(サポートロール)4a,4bを両側から接触させた後、鋼板2を溶融金属1中から引き上げ、鋼板2の両面へ向けてワイピングノズル5から空気を略水平に吹き付け、余分な溶融金属を払拭するものである。更に、垂直に引き上げられた鋼板2はトップロール6にて水平に方向転換した後に、めっき付着量センサ7にて両面のめっき付着量が計測される。
【0003】
ここで、図3に示すように、シンクロール3が鋼板2に接触する際に、外周部分が引っ張られて伸びると共に内周部分が圧縮されて縮むという円筒塑性曲げによりL反りが発生し、その後、張力によってL反りが拘束され、板幅方向の反り変形であるC反り(塑性反り)が発生する。
そのため、図2(a)に示すように、ワイピングノズル5の上方に制振装置8を設け、鋼板2に対して電磁力を作用させることにより、鋼板2の振動を抑制すると共に鋼板2のC反りを非接触で矯正することが行われている(特許文献1,2参照)。制振装置8は、非接触式板位置調整装置とも呼ばれることがある。制振装置8には、鋼板2の位置を計測する板反りセンサが内蔵されている。
【0004】
図2(b)中に実線で示すように、制振装置8をONすることで、鋼板2が弾性変形し制振装置8の位置での板反りが略0となるが、制振装置8から離なれるに従って弾性変形効果が低減してゆくため、ワイピングノズル5の位置では板反りが残存する。
これを低減するには、図4に示すように、浴中ロール4a,4bの位置調整(押し込み量δ)による塑性反り矯正が必要であるが、板反り量を計測する手段がない。このため、幅方向でのめっき付着量不均一が生じ、目視での調整が必要となる。
【0005】
特許文献2に説明されているように浴中ロール4a,4bを使用するには、図2(b)中に破線で示すように、一旦、制振装置8をOFFにして、制振装置8に内蔵された板位置センサにより板反りを計測し、浴中ロール4a,4bの位置調整を実施することになるが、その間、制振装置8の機能がOFFになっているので、めっき付着量が不均一になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−27315(特願2002−187519)
【特許文献2】特開2008−280587(特願2007−126212)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
課題1:浴中ロール4a,4bと制振装置8とを併用して鋼板2の反り矯正を行う場合、制振装置8による板の弾性変形によって、制振装置8の板反りセンサ位置での板塑性変形が打ち消されてしまい、板の塑性変形量がわからない。板反りセンサを用いずに、電磁石の吸引力から板の反りを計測する方法もあるが(特許文献1)、予測演算が複雑かつ精度が低い。
【0008】
課題2:鋼板2の塑性変形を矯正するための浴中ロール4a,4bの調整不足があると、制振装置8に必要以上の負荷をかけてしまうので、それを低減したい。
課題3:鋼板2が蛇行しても、精度良く板塑性変形を計測したい。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決する本発明の請求項1に係るガスワイピング装置は、溶融めっき浴中に連続した鋼板を侵入させつつ、該溶融めっき浴中に配置したシンクロールで前記鋼板を上向きに方向転換させ、前記鋼板に対して浴中ロールを両側から接触させた後、前記溶融めっき浴中から引き上げた前記鋼板に対してワイピングノズルからガスを吹きつけて余分な溶融金属を払拭するガスワイピング装置において、前記ワイピングノズルの上部に、前記鋼板に対して電磁力により非接触で反りを矯正させる制振装置を設置し、前記制振装置による前記鋼板の弾性変形の効果が減衰する位置に、前記鋼板の位置を板巾方向に少なくとも3箇所以上計測可能な1つ以上の距離センサ(以下、板反りセンサという)を設けたことを特徴とする。
【0010】
上記課題を解決する本発明の請求項2に係るガスワイピング装置は、請求項1において、前記センサからの情報をもとに、前記鋼板の反り量を算出し、その反りが略0になるように、前記浴中ロールの位置を制御することを特徴とする。
【0011】
上記課題を解決する本発明の請求項3に係るガスワイピング装置は、請求項1又は2において、前記センサは、前記鋼板の両端部の板位置を検出する2つのセンサと、前記鋼板の板中央部の板位置を検出する一つのセンサとで構成されることを特徴とする。
【0012】
上記課題を解決する本発明の請求項4に係るガスワイピング装置は、請求項1,2又は3において、前記センサの少なくとも1つが板幅方向に移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、制振装置による弾性変形の効果が減衰する位置に板反りセンサを設置したので、制振装置がONの状態でも、鋼板のC反り量が略0となるように、浴中ロールの位置を適正に調整することが可能となり、これによってその分の制振装置の負荷が低減する。板反りセンサにより、鋼板の板中央部と鋼板の両端部との位置を計測すれば、板反りの形状を2次曲線で近似することで鋼板のC反り量を計測することができる。板反りセンサが幅方向に移動可能であれば、鋼板が蛇行した場合でも、鋼板の板幅が変更した場合であっても、鋼板の板幅方向の塑性変形量を確実に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1(a)は、本発明の第1の実施例に係るガスワイピング装置の概略図、図1(b)は、本発明の第1の実施例に係るガスワイピング装置におけるC反りの位置的変化を示すグラフである。
【図2】図2(a)は、背景技術に係るガスワイピング装置の概略図、図2(b)は、背景技術に係るガスワイピング装置におけるC反りの位置的変化を示すグラフである。
【図3】シンクロールによる円筒塑性曲げを示す説明図である。
【図4】浴中ロールの配置とC反り矯正特性の関係を示す説明図である。
【図5】図5(a)は、本発明の第1の実施例に係るガスワイピング装置における板反りセンサを上方から見た配置図、図5(b)は、同板反りセンサを正面から見た配置図、図5(c)は、同板反りセンサを側方から見た配置図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明では、制振装置の上方において、制振装置による弾性変形の効果が減衰する位置に板反りセンサを設けて、その位置での板反りが略0になるように浴中ロールの位置調整を実施する。これによって、制振装置が常時ONの状態で、浴中ロールの位置調整による塑性反り矯正が可能となり、板がフラットで振動の無い状態でめっきが可能となる。この安定化によってワイピングノズルの位置を鋼板に近づけることができるので、ワイピング能力(余剰亜鉛を薄く絞る能力)が向上し、ライン速度を上げることが可能となり、生産能力がUPする。また、塑性反りを略0にすることで、制振装置(電磁石)の負荷が低減し、省エネとなり、更に小型化も可能となる。
【実施例1】
【0016】
以下、本発明について、実施例に基づいて、詳細に説明する。
図1に、本発明の第1の実施例に係るガスワイピング装置を図1に示す。
【0017】
図1(a)に示すように、溶融金属(溶融めっき浴)1中に鋼板2を連続して浸入させつつ、溶融金属中1中に配置したシンクロール3で鋼板2を上向きに方向転換させ、鋼板2に対して浴中ロール4a,4bを両側から接触させた後、鋼板2を溶融金属1中から引き上げ、鋼板2の両面へ向けてワイピングノズル5から空気を水平に吹き付け、余分な溶融金属を払拭する。更に、垂直に引き上げられた鋼板2はトップロール6にて水平に方向転換した後に、めっき付着量センサ7にて両面のめっき付着量が計測される。
【0018】
図3に示すように、シンクロール3が鋼板2に接触する際に、円筒塑性曲げによりL反りが発生し、その後、張力によってL反りが拘束され、板幅方向の反り変形であるC反りが発生する。
鋼板2のC反りが残留していると、ワイピングノズル5と鋼板2との距離が一定とならず、メッキ付着量が一定とはならない。
【0019】
そこで、シンクロール3により発生した鋼板2のC反りを、浴中ロール4a,4bと制振装置8を併用して矯正する。
即ち、シンクロール3で上向きに方向転換した鋼板3は、溶融金属1内において、浴中ロール4a,4bを両側から接触する際、曲げ応力が加えられる。
ここで、浴中ロール4a,4bは、図1(a)に示す通り、本実施例では、正配置となっている。
浴中ロール4a,4bの正配置とは、図2(a)中に示す背景技術と同様に、鋼板2を間に挟んでシンクロール3の反対側に位置する浴中ロール4aを下位置に配置し、シンクロール3の同じ側に位置する浴中ロール4bを上位置に配置することである。
【0020】
一方、浴中ロール4a,4bの逆配置とは、鋼板2を間に挟んでシンクロール3の反対側に位置する浴中ロール4aを上位置に配置し、シンクロール3の同じ側に位置する浴中ロール4bを下位置に配置することである。
浴中ロール4a,4bを正配置としても、逆配置としても、同様に、鋼板2が通過する際に、塑性曲げ加工を加えられる点に変わりはない。
【0021】
但し、図4に示すように、浴中ロールの押し込み量δに対するC反り矯正特性は異なる。
正配置における押し込み量δに対するC反り矯正特性は、図4中の左下欄に示す通り、押し込み量δの増大に伴い下降した後最小値をとり、その後上昇する曲線となる。
【0022】
これに対し、逆配置における押し込み量δに対するC反り矯正特性は、図4中の右下欄に示す通り、押し込み量δの増大に伴い下降するという曲線であるので、塑性変形量を0とするための押し込み量δの最適点が一つとなり、制御が容易となる利点がある。
【0023】
更に、浴中ロール4a,4bによる塑性反り矯正後に残存した鋼板2のC反りを低減させるため、図1(a)に示すように、ワイピングノズル5の上方に制振装置8を設け、鋼板2に対して電磁力を作用させることにより、鋼板2の振動を抑制すると共に鋼板2のC反りを非接触で矯正する。
制振装置8としては、電磁力により鋼板2の制振及び板反り調整を行う構造を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、特開2003−105515、特開2003−113459、特開2003−113460に開示されるものが使用できる。
【0024】
ワイピングノズル5と制振装置8の距離が近いほど弾性曲げの効果が大きいので、制振装置8とワイピングノズル5間の距離は小さいほうが好ましい。
制振装置8の電磁石に対する電流値は、図5に示すコントローラ10により求められ、電磁力による板反り調整機構20により調整される。
【0025】
更に、本発明では、制振装置8の上方において、制振装置8による弾性変形の効果が減衰する位置、つまり、弾性変形が十分に小さくなる位置に、例えば、制振装置8から約0.5mの位置に、板反りセンサ9を設置する。
板反りセンサ9は、制振装置8による弾性変形の効果が減衰する位置に設置されるため、制振装置8がONの状態でも、浴中ロールが矯正すべき板のC反りを検出することができる。
【0026】
前述した背景技術の欄で説明した通り、従来では、板の塑性反りを計測し、反り矯正する間は、制振装置をOFFの状態にしなければならなかったが、本発明であれば、図1(b)に示す通り、制振装置8をONの状態で板の塑性反り矯正が可能となる。また、特許文献2で行っていた、複雑かつ精度が低い予測演算が不要となる。
板反りセンサ9としては、鋼板2の位置を少なくとも3箇所以上計測可能な1つ以上の距離センサであれば、特に限定するものではないが、その一例を図5に示す。
【0027】
図5に示すように、鋼板2の両端部の板位置及び板エッジを検出する2つの二次元レーザ式位置センサ9a,9cと、鋼板2の板中央部の板位置を検出する一つのレーザ式位置センサ9bとで構成したものである。
このように、鋼板2の両端部の板位置(2点)と板中央部の板位置(1点)の合計3点を計測することにより、鋼板2のC反り量を的確に求めることが可能となる。
【0028】
また、鋼板2の板中央部の板位置を検出する一つのレーザ式位置センサ9bはセンタに固定する一方、鋼板2の両端部の板位置及び板エッジを検出する2つの二次元レーザ式位置センサ9a,9cは板幅方向に移動可能にしておけば、鋼板2の蛇行した場合や、鋼板2の板幅変更に対しても柔軟に対応して、鋼板2のC反り量を確実に求めることが可能である。なお、レーザ式位置センサ9bは、板幅方向に移動可能としても良い。
【0029】
<浴中ロール押し込み量δの求め方>
浴中ロール押し込み量δは、実験や数値解析等により、代表的な板厚ごとに、板反りとロール位置との特性カーブを作成し、次の例1〜例3の方法により求める。特性カーブは、正配置の場合と逆配置の場合では異なるものを使用する。板の反りは、板面の曲率×板幅の二乗にほぼ比例する。
【0030】
例1:一定ステップによる調整方法
この方法は、板反りの計測周期ごとに、予め設定した移動量だけ反りが小さくなる方向へ移動させる方法である。
即ち、ロールの移動は、制御周期毎に、一定刻みで押し込む制御となり、これを繰り返して、ロール位置を制御する。「反りが小さくなる方向」とは、図4の逆配置では、反りが+(プラス)であれば、ロールを押し込む方向であり、反りが−(マイナス)であれば、ロールを引く方向となる。
【0031】
例2:特性カーブ勾配を利用した方法1
この方法は、前回のロール移動量と前回の板反り変化量より、特性カーブの勾配を求め、下式の通りに今回の移動量を求める方法である。
(目標値−現在の反り量)/(前回の特性カーブの勾配)×緩和係数
「前回」とは、現在時刻からみた前回のことであり、制御周期で1回過去のタイミングを言う。「目標値」とは、目的がめっき付着量分布の制御であるので、0でなくても良い場合がある。緩和係数は、制御の応答性(収束安定性)を調整するパラメータで、通常1以下で設定する。使用条件の影響を受けるため、一定値ではない。
【0032】
例3:特性カーブ勾配を利用した方法2
この方法は、特性カーブを板反りの計測周期ごとに求めるのでなく、固定値を設定する方法である。
【0033】
上述したように、本発明では、制振装置による弾性変形量の効果が減衰する位置に板反りセンサを配置し、その板反りセンサにより計測される鋼板の位置情報をもとに、浴中ロールの押し込み量を調整する。このため、制振装置ONの状態でも浴中ロールの押し込み量を適正化できるので、制振装置は常にONの状態で操業可能となる。
【0034】
背景技術の欄で説明した従来技術では、制振装置をONにすると、電磁石の吸引力によって、C反りが低減されるため、板の塑性変形によって生じているC反り量が正しく計測できず、浴中ロールの押し込み位置を最適化できない。このため、磁石に必要以上の負荷をかけたり、磁石の反り制御範囲をオーバーする。これを回避するため、従来の方法では、一度、制振装置をOFF(電磁石の吸引力0)にした状態で、板の塑性変形によって生じているC反りを計測し、浴中ロールの押し込み量を適正にした状態にしたあと、制振装置をONにする方法としているが、制振装置OFF時に板反りや板振動が抑制できないため、めっき付着量分布の均一性が保持できない問題が生じていたが、本発明によればこのような問題を解消することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、ガスワイピング装置として産業上広く利用可能なものであり、特に、浴中ロールと制振装置を併用した場合において、弾性変形を含まない鋼板の塑性変形量(塑性反り)を計測することができるので、板反りを確実に矯正することができる。
【符号の説明】
【0036】
1 溶融金属
2 鋼板
3 シンクロール
4a,4b 浴中ロール
5 ワイピングノズル
6 トップロール
7 めっき付着量センサ
8 制振装置
9 板反りセンサ
10 コントローラ
20 電磁力による板反り調整機構
30 浴中ロールの位置調整機構

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶融めっき浴中に連続した鋼板を侵入させつつ、該溶融めっき浴中に配置したシンクロールで前記鋼板を上向きに方向転換させ、前記鋼板に対して浴中ロールを両側から接触させた後、前記溶融めっき浴中から引き上げた前記鋼板に対してワイピングノズルからガスを吹きつけて余分な溶融金属を払拭するガスワイピング装置において、前記ワイピングノズルの上部に、前記鋼板に対して電磁力により非接触で反りを矯正させる制振装置を設置し、前記制振装置による前記鋼板の弾性変形の効果が減衰する位置に、前記鋼板の位置を板巾方向に少なくとも3箇所以上計測可能な1つ以上の距離センサを設けたことを特徴とするガスワイピング装置。
【請求項2】
請求項1において、前記センサからの情報をもとに、前記鋼板の反り量を算出し、その反りが略0になるように、前記浴中ロールの位置を制御することを特徴とするガスワイピング装置。
【請求項3】
請求項1又は2において、前記センサは、前記鋼板の両端部の板位置を検出する2つのセンサと、前記鋼板の板中央部の板位置を検出する一つのセンサとで構成されることを特徴とするガスワイピング装置。
【請求項4】
請求項1,2又は3において、前記センサの少なくとも1つが板幅方向に移動可能であることを特徴とするガスワイピング装置。

【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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【公開番号】特開2011−42821(P2011−42821A)
【公開日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−190704(P2009−190704)
【出願日】平成21年8月20日(2009.8.20)
【出願人】(502251784)三菱日立製鉄機械株式会社 (130)
【Fターム(参考)】