JP2004091864A - 鋼帯形状矯正装置及び鋼帯製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融金属めっき鋼帯製造ラインにおいて、反り矯正とパスライン調整を平易適切に行うことができる鋼帯矯正装置を提供する。
【解決手段】理想的な鋼帯走行面上の鋼帯幅方向に設けた基準直線（１３）の延長線上に配置された少なくとも２つの参照マーカ（１５）と、延長線上の任意の位置から鋼帯と２つの参照マーカとを観測したときに、鋼帯と２つの参照マーカとが重なるように鋼帯に及ぼす力を制御する制御装置（１７、１８）とを備えた鋼帯形状矯正装置である。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属めっき鋼帯の形状矯正装置とそれを用いた鋼帯の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインの構成を示す図である。
前工程である冷間圧延プロセスにおいて圧延され、続く洗浄プロセスにおいて表面が洗浄された鋼帯１は、溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインに運搬され、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉２において表面酸化膜が除去され焼鈍処理をされた後、溶融亜鉛の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融亜鉛浴３に導かれる。
【０００３】
鋼帯１は加熱溶融した亜鉛内を通過することで鋼帯表面に溶融亜鉛を付着しつつ、溶融亜鉛浴３中のシンクロール４によって方向転換される。溶融亜鉛浴３の外ではワイピングノズル５がワイピングガスである高圧ガスジェットを鋼帯１の表裏に噴射し、必要以上に付着した溶融亜鉛が除去される。
【０００４】
次に、鋼帯１は冷却帯７を通過し、その間に溶融亜鉛が凝固するが、製造仕様によっては合金化炉６で鋼帯１を再加熱して鉄と亜鉛の合金化層を形成させることがある。そして、鋼帯１は化成処理８で特殊の防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出荷される。
【０００５】
この溶融亜鉛めっき鋼帯製造プロセスにおいて、ワイピングノズル５での溶融亜鉛めっきの付着量調整は鋼帯１の品質を大きく左右する最も重要な工程である。付着量を調整するためのワイピングガスはワイピングノズル５からスリット状に噴射され、鋼帯１の幅方向に均一な圧力で吹きつけられるようになっている。
【０００６】
しかしながら、鋼帯１の種類（鋼種、品種）や操業条件によっては、鋼帯１に反りが生じる場合がある。鋼帯１に反りが生じた場合は、鋼帯１とワイピングノズル５との距離が幅方向で変化するため、ワイピングガスの圧力も幅方向で均一とならず、めっきムラが生じて品質上重大な欠陥となる。そこで、このワイピングガスの圧力分布を均一にしてめっきムラをなくするために、鋼帯１の反り矯正が行われている。
【０００７】
一方、鋼帯１の反り矯正とともに、鋼帯１のパスライン調整も重要である。パスラインによってワイピングノズル５と鋼帯１との距離が決定されるため、反りと同様にパスラインも品質を大きく左右する要因となるからである。
【０００８】
そして、この鋼帯１の反り矯正とパスライン調整は、これまでは溶融亜鉛浴３中に設けられた特定のロール（以下、「浴中ロール」という）によって行われていた。
【０００９】
図７は浴中ロール１０の配置を示す図である。
浴中ロール１０はスタビライジングロール１０ａと、このロールより所定距離下方に配置され左右方向に移動可能に構成されたコレクトロール１０ｂとの２本のロールで構成されている。シンクロール４によって鋼帯１は鉛直方向に方向転換されて通板されるが、スタビライジングロール１０ａはこの通板ラインに対してシンクロール４と同じ側に設けられ、コレクトロール１０ｂはこの通板ラインに対してシンクロール４と反対側で所定量だけ鋼帯１を押し込んだ位置に配置される。鋼帯１には反りが発生しているが、コレクトロール１０ｂを用いて押し込み量を適切に調整することで、鋼帯１に逆方向の曲げを加え反りを矯正することができる。
【００１０】
このように、浴中ロール１０と鋼帯１との接触状態と、ワイピングノズル５の近傍での鋼帯１の反り状態とは関連性があるため、操業オペレータがワイピングノズル５の近傍での鋼帯１の反り及びパスラインを目視観察し、浴中ロール１０の鋼帯１に対する押し込み量を調整している。
【００１１】
しかしながら浴中ロール１０は溶融亜鉛浴３中に漂っている不純物を巻き込むことがあり、これによって新たな品質欠陥を引き起こすという問題がある。また、過酷な環境の下で稼動している浴中ロール１０は短周期でのメンテナンスが必要となるため、生産性の低下を招いているとの指摘もあった。
【００１２】
そこで、本出願人は浴中ロール１０を使用せずに、電磁石１１を用いて鋼帯１を非接触で形状矯正する未公開技術を開発している。
図８は、電磁石１１の配置を示す図である。
電磁石１１は、ワイピングノズル５近傍に複数台配置されて、鋼帯１の形状矯正およびパスライン調整を行う。通常、鋼帯１の鋼種・品種等が変化するときには、鋼帯１の反り状態やパスラインが変化する。そのため、数分から数十分に一度、鋼帯１の反り状態とパスラインに応じて電磁石１１に流す電流値を調整すれば良い。この電流はオペレータが手動で調整することができる。もちろん、鋼種・品種に応じた電流値の参照テーブルを用意しても良く、自動で制御するシステムを構築して対応しても良い。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電磁石１１を用いれば鋼帯１の形状を望ましい形に矯正し、所定のパスラインを維持することができるが、精度良く形状を矯正し、またパスラインを維持するためには、鋼帯１の反り形状やパスラインを測定する必要がある。尚、浴中ロール１０を用いる場合であっても、より高精度に反りを矯正するためにかかる測定が必要である。
【００１４】
このため、何らかの距離センサを板幅方向に複数配置し、鋼帯１の形状とパスラインを測定することが考えられるが、測定対象である鋼帯１の性状、設置環境などの条件から適切なセンサを選定することは困難である。
【００１５】
例えば、溶融亜鉛が付着したワイピングノズル５の近傍では鋼帯１の鏡面性が非常に高くなっている。従って、レーザーなどは鋼帯１の表面で全反射するため通常のレーザー式距離センサを用いることができない。
【００１６】
また、亜鉛の融点は約４２０℃と非常に高温であるため、ワイピングノズル５の周辺は輻射熱の影響で１００℃以上の高温となることがある。このため、超音波式距離センサや渦流式距離センサなどの使用もまた難しい。
【００１７】
そこで、通常はオペレータが鋼帯１の状態を目視観察して電磁力を調整する。図９は、オペレータが鋼帯１を目視で観察する状況を示す図である。
【００１８】
オペレータは理想的な鋼帯１の断面あるいは理想的なパスライン断面を示す基準線の延長線１３上から鋼帯１を監視する。もし、鋼帯１が反っている場合は、鋼帯１が見かけの幅１４を有しているかのように観測される。
【００１９】
オペレータは、この見かけの幅１４が小さくなるように電磁石１１の電流値を調整し、あるいは鋼帯１のパスラインが基準線と一致するように電流値を調整する。前述のとおり、電流値の調整は数分から数十分に一度で良いため、この作業はオペレータによる手動操作で十分に可能である。
【００２０】
しかしながらオペレータの目視による作業は、オペレータの感覚に左右され、反り矯正結果にばらつきが生じる。たとえ同じオペレータが作業したとしても、作業時の体調や監視する位置の微妙なズレによって、再現性良く目視観察が行える保証はない。従って、目視観察に基く鋼帯１の反り矯正やパスライン調整を、オペレータの技能に依存しないで、常に再現性良く実施することは困難である。
【００２１】
本発明は係る事情を考慮し鋭意検討を重ねた結果得られたものであり、溶融金属めっき鋼帯製造ラインにおいて、反り矯正とパスライン調整を平易適切に行うことができる鋼帯矯正装置および、めっき付着量の精度が良い鋼帯を製造することのできる鋼帯製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するための本発明は、理想的な鋼帯走行面上の鋼帯幅方向に設けた基準直線の延長線上に配置された少なくとも２つの参照マーカと、延長線上の任意の位置から鋼帯と２つの参照マーカとを観測したときに、鋼帯と２つの参照マーカとが重なるように鋼帯に及ぼす力を制御する制御装置とを備えた鋼帯形状矯正装置である。
【００２３】
ここで、「理想的な鋼帯走行面」とは、幅方向に反りなどの凹凸の無い理想的な形状をもつ鋼帯が所定のパスライン上を走行する軌跡によって形成される平面のことをいう。
【００２４】
また本発明は、上記記載の発明である鋼帯形状矯正装置において、鋼帯を挟むように参照マーカを配置する鋼帯形状矯正装置である。
【００２５】
また本発明は、上記記載の発明である鋼帯形状矯正装置において、参照マーカは、バッフルプレートを利用する鋼帯形状矯正装置である。
【００２６】
また本発明は、上記記載の発明である鋼帯形状矯正装置において、延長線上の任意の位置にカメラを設置し、このカメラで撮影した映像に基づいて鋼帯と参照マーカとを観測する鋼帯形状矯正装置である。
【００２７】
また本発明は、上記記載の発明である鋼帯形状矯正装置において、鋼帯に及ぼす力は、磁力である鋼帯形状矯正装置である。
【００２８】
また本発明は、上記記載の発明である鋼帯形状矯正装置を用いて鋼帯を製造する鋼帯の製造方法である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、第一の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図であり、図２は、第一の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の側面から見た構成図である。
【００３０】
第一の実施形態では、理想的な鋼帯１の断面あるいは理想的なパスライン断面を示す基準線の延長線１３上に鋼帯１を挟むように参照マーカ１５を２個設置した構成である。参照マーカ１５は、架台などを基礎とした固定治具１６に取り付けられて固定されている。
【００３１】
参照マーカ１５はワイピングノズル５に近ければ近いほど望ましいが、操業中にはオペレータがワイピングの状態を目視観察する必要があるため、ワイピングノズル５の近傍の視野を妨げない位置に設置する必要がある。
【００３２】
目視観察時にはオペレータは基準線の延長線１３上に位置する。このためには、２つの参照マーカ１５が重なるような位置を選定すれば良い。そしてその位置から観測して、２つの参照マーカ１５と鋼帯１とが重なって見えるように、オペレータは電流値を操作する。即ち、オペレータが操作盤１７から電磁石１１毎に電流値を指示することによって、電磁石駆動アンプ１８を介してそれぞれの電磁石１１に電流が流れ鋼帯１に吸引力が作用する。
【００３３】
このように、基準線の延長線１３上から２個の参照マーカ１５と鋼帯１を観察し、これらが互いに重なって見えていれば、鋼帯１が理想的な状態に形状矯正され、パスライン調整されていることになる。この重なり状態を保ちつつ、鋼帯１の見かけの幅１４が小さくなるよう操作することで、精度の良い形状矯正が可能となる。
【００３４】
第一の実施形態の鋼帯形状矯正装置によれば、オペレータは２個の参照マーカ１５に基づいて正しい基準線の延長線１３上に容易に位置することができるため、再現性良く目視観察を行うことができ、２個の参照マーカ１５と鋼帯１が互いに重なることを目標として操作すればよいため特に熟練を必要とせずに精度の良い制御が可能となる。
【００３５】
尚、第一の実施形態では、参照マーカ１５を鋼帯１を挟むように配置したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、参照マーカ１５を鋼帯１の片側に２個以上配置するものであっても良い。このように構成すれば、オペレータは鋼帯１によって参照マーカ１５の観測がさまたげられることがないため、２個の参照マーカ１５に基づいて正しい基準線の延長線１３上に容易に位置することができる。
【００３６】
図３は、第二の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図である。本第二の実施形態では、第一の実施形態の参照マーカとしてバッフルプレート１９を用いる。
【００３７】
バッフルプレート１９は、溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインで既に使用されている装置であり、鋼帯端部のめっき厚さの極大化を防ぐとともに、ワイピングガスによる騒音を低減する役割を担っている。このバッフルプレート１９を、基準線の延長線１３上に位置するように設置することで、参照マーカとして利用することが可能となる。
【００３８】
本第二の実施形態の鋼帯形状矯正装置によれば、参照マーカ１５を新たに設ける必要がないため、参照マーカ１５の設置費用、保守費用が不要であり、簡便に実施することができる。
【００３９】
図４は、第三の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図である。本第三の実施形態では、第一の実施形態の参照マーカ１５と鋼帯１との観察にカメラ２０を用いる。
【００４０】
カメラ２０は基準線の延長線１３上に設置する。オペレータは、このカメラ２０の映像をモニタ２１で観察し、２個の参照マーカ１５と鋼帯１が互いに重なるように電磁石１１の操作盤１７を操作すれば良い。
【００４１】
本第三の実施形態の鋼帯形状矯正装置によれば、カメラ２０の設置位置が固定されているので、常に同じ位置からの映像が得られ、形状矯正等の精度を向上することができる。
【００４２】
図５は、第四の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図である。本第四の実施形態では、第三の実施形態において自動制御が可能なように構成する。
【００４３】
カメラ２０で撮影された画像は画像処理部２２において適切な画像処理が施され、参照マーカ１５と鋼帯１とが認識される。そして、コントローラ２３が参照マーカ１５と鋼帯１との状態に応じた制御信号を電磁石駆動アンプ１８に対して出力し、これによって電磁石１１の電流値が制御される。
【００４４】
第四の実施形態の鋼帯形状矯正装置によれば、オペレータの技能に依存せずに形状矯正等の精度を向上することができる。
【００４５】
また、第三及び第四の実施形態の変形例として、カメラ２０で撮影され画像処理部２２において適切な画像処理が施されて参照マーカ１５と鋼帯１との識別が容易になった画像をモニタ２１に表示し、オペレータがこの画像をモニタ２１で観察し、２個の参照マーカ１５と鋼帯１が互いに重なるように電磁石１１の操作盤１７を操作するように構成しても良い。
【００４６】
更に、第三及び第四の実施形態の変形例として、カメラ２０で撮影され画像処理部２２において適切な画像処理が施されて参照マーカ１５と鋼帯１との識別が容易になった画像とともに操作すべき手順をモニタ２１に表示し、オペレータがこの手順に従って、２個の参照マーカ１５と鋼帯１が互いに重なるように電磁石１１の操作盤１７を操作するように構成しても良い。
【００４７】
尚、上記各実施形態では、溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインについて適用した例について説明したが、本発明はこの形態に限定されず広く溶融金属めっき鋼帯製造ラインについて適用することができる。
【００４８】
また、上記各実施形態では、鋼帯の形状矯正に電磁石を適用した例について説明したが、本発明はこの形態に限定されず、例えば流体圧力パッドを用いても良く、接触、非接触を問わず鋼帯に力を及ぼすものであれば適用することができる。
【００４９】
更に、上記各実施形態の鋼帯形状矯正装置は、図７に示すような浴中ロール１０を備えたプロセス、図８に示すような浴中ロール１０を備えていないプロセス、のいずれのプロセスに対しても適用することができる。すなわち浴中ロール１０を備えていないプロセスでは、溶融金属（亜鉛）めっき鋼帯製造ラインにおいて、金属帯を、溶融金属浴中に引き込むと共にロール（シンクロール）で方向転換し、その方向転換後はロール接触することなく溶融金属浴外に引上げると共に、磁力によって形状矯正するものである。
【００５０】
尚、上記各実施形態の鋼帯形状矯正装置を適用して鋼帯を製造すれば、めっき付着量が均一な高品質の溶融金属めっき鋼帯を製造することができる。
【００５１】
尚、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれているため、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明を抽出することができる。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、溶融金属めっき鋼帯製造ラインにおいて、反り矯正とパスライン調整を平易適切に行うことができる。また、めっき付着量の精度が良い鋼帯を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図。
【図２】第一の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の側面から見た構成図。
【図３】第二の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図。
【図４】第三の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図。
【図５】第四の実施形態の鋼帯形状矯正装置の、鋼帯の上流方向から見た構成図。
【図６】溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインの構成を示す図。
【図７】浴中ロールの配置を示す図。
【図８】電磁石の配置を示す図。
【図９】オペレータが鋼帯を目視で観察する状況を示す図。
【符号の説明】
１…鋼帯
５…ワイピングノズル
１１…電磁石
１３…基準線の延長線
１４…みかけの幅
１５…参照マーカ
１７…操作盤
１９…バッフルプレート
２０…カメラ
２１…モニタ
２２…画像処理部

Claims (6)

1. 溶融金属めっき鋼帯製造ラインを走行中の鋼帯に力を及ぼして該鋼帯の形状を矯正するための鋼帯形状矯正装置において、
   理想的な鋼帯走行面上の鋼帯幅方向に設けた基準直線の延長線上に配置された少なくとも２つの参照マーカと、
   前記延長線上の任意の位置から前記鋼帯と前記２つの参照マーカとを観測したときに、前記鋼帯と前記２つの参照マーカとが重なるように前記鋼帯に及ぼす力を制御する制御装置と
   を備えたことを特徴とする鋼帯形状矯正装置。
2. 前記鋼帯を挟むように前記参照マーカを配置することを特徴とする請求項１に記載の鋼帯形状矯正装置。
3. 前記参照マーカは、バッフルプレートを利用することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼帯形状矯正装置。
4. 前記延長線上の任意の位置にカメラを設置し、このカメラで撮影した映像に基づいて前記鋼帯と前記参照マーカとを観測することを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１の請求項に記載の鋼帯形状矯正装置。
5. 前記鋼帯に及ぼす力は、磁力であることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１の請求項に記載の鋼帯形状矯正装置。
6. 請求項１乃至５の内いずれか１の請求項に記載の鋼帯形状矯正装置を用いて前記鋼帯を製造することを特徴とする鋼帯の製造方法。

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