JP2015160959A - 金属帯の非接触制御装置および溶融めっき金属帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属帯の反りが最も大きくなる幅方向中央における矯正力を大きくし、金属帯幅方向における溶融金属めっきの付着量のばらつきを低減させる。【解決手段】金属帯の両面に配され、金属帯の幅方向中央および左右のエッジに設けられた電磁石と、金属帯の両面または片面において、幅方向中央および左右のエッジの電磁石の近傍に配され、金属帯の位置を検出する非接触位置センサと、電磁石に流れる電流を調整することにより、電磁石の磁力を制御し、金属帯の振動および位置を制御する制御装置とを備える。電磁石は、振動制御用電磁石及び位置制御用電磁石を有し、振動制御用電磁石は、幅方向中央および左右のエッジの電磁石の巻き数Ｎ１が同一であり、位置制御用電磁石は、幅方向中央の電磁石の巻き数Ｎ２が、左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３よりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融めっき金属帯製造設備において、電磁石により非接触で金属帯に外力を加えることにより、金属帯の振動と反りを制御する金属帯の非接触制御装置および溶融めっき金属帯の製造方法に関する。

従来より、金属帯を連続してめっきする方法として、金属帯を溶融金属中に浸漬し、金属帯表面にめっきを施す連続式溶融金属めっき方法が知られている。この連続式溶融金属めっき法を用いて、金属帯に溶融亜鉛めっきを施す場合には、金属帯（薄鋼板）を溶融亜鉛浴中に導入し、浴中に設けられたシンクロールに金属帯を巻きつけて、金属帯を略Ｖ字形の経路で溶融亜鉛浴中を通過させ、金属帯の表面に溶融亜鉛を付着させる。そして、溶融亜鉛浴から引き出された直後の金属帯の両面に、ガスワイピングノズルからワイピングガスを噴きつけて、過剰の溶融金属を払拭して溶融亜鉛めっきの付着量を調整する。

このような連続式溶融めっき方法においては、金属帯に、Ｃ反り、耳波等の形状不良が生じたり、金属帯が振動すると、ガスワイピングノズルと金属帯との距離が、金属帯の長手方向及び幅方向に変化し、溶融亜鉛めっきの付着量を適切に制御することができない。

このような問題に対し、金属帯に非接触で外力を与えることにより、金属帯の反りや振動を制御する技術が開発されている。

特許文献１には、金属帯のエッジの両エッジの位置および振動を制御する電磁石を、金属帯の幅に応じて、金属帯の幅方向に移動させることが開示されている。

特許文献２には、金属帯の振動を制御する振動制御用コイル（電磁石）と、この振動制御用コイルよりも巻数が多い、金属帯の位置を制御する位置矯正用コイル（電磁石）の２系統のコイルを設けることが開示されている。

特開２００１−１５００１５号公報 特開２０１１−１８３４３８号公報

金属帯においては、幅方向中央において反りが大きくなるため、金属帯の幅方向中央の矯正力を大きくする必要がある。しかしながら、特許文献１及び２では、金属帯の幅方向中央の矯正力を大きくための工夫については、何ら開示されておらず、金属帯の反りを十分に矯正することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような特徴を有している。
［１］ 金属帯の両面に配され、金属帯の幅方向中央および左右のエッジに設けられた電磁石と、
前記金属帯の両面または片面において、幅方向中央および左右のエッジの前記電磁石の近傍に配され、前記金属帯の位置を検出する非接触位置センサと、
前記電磁石に流れる電流を調整することにより、前記電磁石の磁力を制御し、前記金属帯の振動および位置を制御する制御装置と、を備え、
前記電磁石は、振動制御用電磁石及び位置制御用電磁石を有し、
前記振動制御用電磁石は、幅方向中央および左右のエッジの電磁石の巻き数Ｎ１が同一であり、
前記位置制御用電磁石は、幅方向中央の電磁石の巻き数Ｎ２が、左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３よりも大きい、金属帯の非接触制御装置。
［２］ 前記位置制御用電磁石の幅方向中央の前記電磁石の巻き数Ｎ２および左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３は、前記振動制御用電磁石の巻き数Ｎ１よりも大きい、［１］に記載の金属帯の非接触制御装置。
［３］ 前記振動制御用電磁石の巻き数Ｎ１は、前記位置制御用電磁石の幅方向中央の前記電磁石の巻き数Ｎ２および左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３の半分以下である、［２］に記載の金属帯の非接触制御装置。
［４］ 前記振動制御用電磁石及び前記位置制御用電磁石の左右のエッジに設けられた電磁石は、前記金属帯の左右のエッジの位置に追従して移動する、［１］乃至［３］のうちいずれかに記載の金属帯の非接触制御装置。
［５］ 前記金属帯の幅方向両側において、前記金属帯の両面に対向配置されたガスワイピングノズルから噴出されるワイピングガス同士の衝突を防ぐバッフルプレートを有し、
前記バッフルプレートは、前記金属帯の左右のエッジの位置に追従して移動し、
前記左右のエッジに設けられた電磁石は、前記バッフルプレートに設置されている、［４］に記載の金属帯の非接触制御装置。
［６］ ［１］乃至［５］のいずれかに記載の金属帯の非接触制御装置を用いた溶融めっき金属帯の製造方法。

本発明によれば、位置制御用電磁石の中央の電磁石の巻き数Ｎ２を、左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３よりも大きくすることで、金属帯の反りが最も大きくなる幅方向中央における矯正力を大きくすることができる。これにより、金属帯の位置制御の精度を向上させ、金属帯幅方向における溶融金属めっきの付着量のばらつきを低減させることができる。

本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置の振動制御用電磁石及び位置制御用電磁石の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置の位置制御用電磁石の動作を示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置を示す図である。図１では、溶融金属めっき浴から出た金属帯１（鋼帯）が、紙面下方から上方に向って一点鎖線で示すパスライン上を移動する。溶融金属めっき浴の出側には、ガスワイピングノズル２が設けられ、金属帯１の両面からワイピングガスを噴きつけて、金属帯１に過剰に付着した溶融金属を払拭し、溶融金属の付着量を調整している。

金属帯の非接触制御装置は、非接触位置センサ３、電磁石４、及び制御装置５を有している。ガスワイピングノズル２、非接触位置センサ３、及び電磁石４は、金属帯１の両面にそれぞれ設けられ、金属帯１を挟んで対向配置されている。ガスワイピングノズル２、非接触位置センサ３、電磁石４は、金属帯１の移動方向に向って、順に配置されている。

非接触位置センサ３は、金属帯１との距離を非接触で検出する。非接触位置センサ３は、後述するように、金属帯１の幅方向中央と左右のエッジのそれぞれに設けられている。非接触位置センサ３は、金属帯１の厚み方向の位置を検出する。この金属帯１の位置情報は、制御装置５に送られる。なお、非接触位置センサ３の位置は、図１の配置に限られない。非接触位置センサ３の位置は、電磁石４の金属帯１の長手方向及び幅方向の近傍に設けられていればよい。また、非接触位置センサ３は、金属帯１の片面のみに設けるように構成してもよい。

電磁石４は、磁力により非接触で金属帯に外力を加えることにより、金属帯１の振動と反りを制御している。電磁石４は、金属帯１の振動を制御する振動制御用電磁石４１と、金属帯１の厚み方向の位置を制御する位置制御用電磁石４２を有している。振動制御用電磁石４１と、位置制御用電磁石４２は、金属帯１の移動方向に沿って順に配置されている。

振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２のうち、左右のエッジに設けられた電磁石は、金属帯１の左右のエッジの位置に追従して移動するように構成することが好ましい。これにより、金属帯１の左右のエッジの振動及び反りを精度よく矯正することができる。なお、金属帯１の左右のエッジの位置は、非接触位置センサ３によって検出してもよく、別のセンサによって検出してもよい。

振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２は、バッフルプレートに設置するようにしてもよい。バッフルプレートとは、金属帯１の両端部において、金属帯１の両面に対向配置されたガスワイピングノズル２から噴出されるワイピングガス同士の衝突によるワイピングガスの乱流の発生を防ぐために、対向配置されたガスワイピングノズル２の間に配されるものである。このバッフルプレートは、金属帯１の幅方向の左右のエッジの位置に追従して移動する。そのため、このバッフルプレートに、振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２を設置すれば、新たに振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２の駆動機構を設けずに、金属帯１の左右のエッジに追従させることができる。

制御装置５は、非接触位置センサ３によって検出された金属帯１の厚み方向の位置に基づいて、電磁石４の磁力を制御する。制御装置５は、電磁石４に流れる電流を調整し、電磁石４の磁力を制御することで、金属帯１の振動を低減すると共に、金属帯１の反りを矯正し、ガスワイピングノズル２の噴出口と金属帯１との距離を金属帯１の長手方向及び幅方向で均一にすることで、金属帯１の両面に付着するめっき付着量を均一に制御している。

図２は、本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置の振動制御用電磁石及び位置制御用電磁石の構成を示す図である。

図２は、金属帯１から、金属帯１の片面に設けられている振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２を見た図である。なお、金属帯１の他方の面に設けられた振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２も、図１と、同一構成となっている。

振動制御用電磁石４１及び位置制御用電磁石４２は、金属帯１の幅方向中央と、左右のエッジのそれぞれに設けられている。

振動制御用電磁石４１は、金属帯１の幅方向中央と左右のエッジの電磁石の巻き数は、すべてＮ１で同一である。

一方、位置制御用電磁石４２は、金属帯１の幅方向中央の電磁石４２ａの巻き数Ｎ２は、左右のエッジの電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３よりも大きい。具体的には、金属帯１の幅方向中央の電磁石４２ａの巻き数Ｎ２は、左右のエッジの電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３の１．５倍〜２倍程度とすることが好ましい。巻き数Ｎ２を巻き数Ｎ３の１．５倍以上とすることで、効率良く鋼板の形状矯正が可能となる。また、巻き数Ｎ２を巻き数Ｎ３の２倍以下とすることで、形状矯正の応答性を向上させることができる。

また、位置制御用電磁石４２の左右のエッジの電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３は、振動制御用電磁石４１の巻き数Ｎ１よりも大きい。すなわち、巻き数Ｎ１からＮ３は、Ｎ１＜Ｎ３＜Ｎ２という関係を満たす。振動制御用電磁石４１の巻き数Ｎ１は、位置制御用電磁石４２の中央の電磁石４２ａの巻き数Ｎ２及び左右のエッジの電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３の半分以下とすることが好ましい。巻き数Ｎ１を、巻き数Ｎ２及びＮ３の半分以下とすることで振動制御の応答性を向上させることができる。

幅方向中央と左右のエッジの振動制御用電磁石４１の上流側の直近には、それぞれ非接触位置センサ３が設けられている。非接触位置センサ３を、それぞれの振動制御用電磁石４１の直前に配置することで、振動制御用電磁石４１による振動制御と、位置制御用電磁石４２による位置制御の精度を向上させることができる。

図３は、本発明の実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置の位置制御用電磁石の動作を示す図である。図３は、位置制御用電磁石４２ａ、４２ｂを上方から見た図であり、紙面左右方向が金属帯１の幅方向に相当している。図３において中心線Ｃ（一点鎖線）は、金属帯１を挟んで対向配置された位置制御用電磁石４２ａ、４２ｂの中間位置を示している。

点線は、位置制御用電磁石４２ａ、４２ｂによる形状矯正前の状態の金属帯１を示している。点線で示された金属帯１は、幅方向中央が紙面上方に向って凸になっており、いわゆるＣ反りが生じている状態である。

このように、金属帯１にＣ反りが生じている場合には、制御装置５によって、中央の位置制御用電磁石４２ａ及び左右のエッジの位置制御用電磁石４２ｂの磁力を制御して、金属帯１の中央及び左右のエッジのそれぞれに外力を付与する。このとき、金属帯１の中央部の中心線Ｃからの距離は、金属帯１の左右のエッジの中心線Ｃからの距離よりも大きくなる。そのため、金属帯１の中央部の位置制御用電磁石４２ａの磁力を、左右のエッジの位置制御用電磁石４２ｂの磁力よりも大きくする必要がある。具体的には、金属帯１の幅方向中央に、下方（矢印方向）に向かう大きな外力を付与すると共に、金属帯１の左右のエッジに上方（矢印方向）に向かう小さな外力を付与する必要がある。

本実施の形態では、より大きな外力を要する金属帯１の幅方向中央の位置制御用電磁石４２ａの巻き数Ｎ２を、左右のエッジの位置制御用電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３よりも大きくすることで、幅方向中央に大きな磁力を発生させることができる。

このような外力を加えることで、金属帯１は、実線で示すようにほぼ直線状となり、金属帯１の幅方向全体にわたって、金属帯１がほぼ中心線Ｃに矯正される。この結果、金属帯１の幅方向全体にわたって、ガスワイピングノズル２との距離が均一となり、めっき付着量のバラつきを軽減させることができる。

以上のように、実施の形態に係る金属帯の非接触制御装置では、金属帯１の反りによって、幅方向中央の位置制御用電磁石４２ａの巻き数Ｎ２を、金属帯１の左右のエッジの位置制御用電磁石４２ｂの巻き数Ｎ３よりも大きくなるように構成している。これにより、最も大きな矯正力が必要な幅方向中央の位置制御用電磁石４２ａの磁力を大きくすることができ、金属帯１の位置に応じて適切な外力を付与することができる。これにより、金属帯１の幅方向にわたって、ガスワイピングノズル２との距離が均一となり、めっき付着量のバラつきを軽減させることができる。

また、本実施の形態では、位置制御用電磁石４２ａの前に振動制御用電磁石４１を配することで、振動制御用電磁石４１によって振動を低減させた後に、位置制御用電磁石４２ａによる形状矯正を行うことができ、位置制御用電磁石４２ａによる形状矯正の精度を向上させることができる。

なお、上記では、金属帯の非接触制御装置について説明したが、本発明は、上記のような金属帯の非接触制御装置を用いて、金属帯を製造する方法として実施してもよい。

１ 金属帯
２ ガスワイピングノズル
３ 非接触位置センサ
４ 電磁石
４１ 振動制御用電磁石
４２ 位置制御用電磁石
５ 制御装置
Ｎ１ 振動制御用電磁石の巻き数
Ｎ２ 位置制御用電磁石の中央の電磁石の巻き数
Ｎ３ 位置制御用電磁石の左右のエッジの電磁石の巻き数
Ｃ 中心線

Claims (6)

1. 金属帯の両面に配され、金属帯の幅方向中央および左右のエッジに設けられた電磁石と、
   前記金属帯の両面または片面において、幅方向中央および左右のエッジの前記電磁石の近傍に配され、前記金属帯の位置を検出する非接触位置センサと、
   前記電磁石に流れる電流を調整することにより、前記電磁石の磁力を制御し、前記金属帯の振動および位置を制御する制御装置と、を備え、
   前記電磁石は、振動制御用電磁石及び位置制御用電磁石を有し、
   前記振動制御用電磁石は、幅方向中央および左右のエッジの電磁石の巻き数Ｎ１が同一であり、
   前記位置制御用電磁石は、幅方向中央の電磁石の巻き数Ｎ２が、左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３よりも大きい、金属帯の非接触制御装置。
2. 前記位置制御用電磁石の幅方向中央の前記電磁石の巻き数Ｎ２および左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３は、前記振動制御用電磁石の巻き数Ｎ１よりも大きい、請求項１に記載の金属帯の非接触制御装置。
3. 前記振動制御用電磁石の巻き数Ｎ１は、前記位置制御用電磁石の幅方向中央の前記電磁石の巻き数Ｎ２および左右のエッジに設けられた電磁石の巻き数Ｎ３の半分以下である、請求項２に記載の金属帯の非接触制御装置。
4. 前記振動制御用電磁石及び前記位置制御用電磁石の左右のエッジに設けられた電磁石は、前記金属帯の左右のエッジの位置に追従して移動する、請求項１乃至３のうちいずれかに記載の金属帯の非接触制御装置。
5. 前記金属帯の幅方向両側において、前記金属帯の両面に対向配置されたガスワイピングノズルから噴出されるワイピングガス同士の衝突を防ぐバッフルプレートを有し、
   前記バッフルプレートは、前記金属帯の左右のエッジの位置に追従して移動し、
   前記左右のエッジに設けられた電磁石は、前記バッフルプレートに設置されている、請求項４に記載の金属帯の非接触制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の金属帯の非接触制御装置を用いた溶融めっき金属帯の製造方法。

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