JP2011042821A - ガスワイピング装置 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００４−２７３１５（特願２００２−１８７５１９） 特開２００８−２８０５８７（特願２００７−１２６２１２）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（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。 シンクロールによる円筒塑性曲げを示す説明図である。 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（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

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。
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。
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。
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。

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