JP5632596B2 - Plate warpage correction method by gas wiping device - Google Patents
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Description
本発明は、ガスワイピング装置による板反り矯正方法に関する。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。 The present invention relates to a plate warpage correction method using a gas wiping apparatus. Specifically, the roll in the bath and the vibration control device are used in combination to surely correct the plate warp.
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。
As a method for plating molten metal on a continuous steel plate, a method using a gas wiping apparatus is generally used.
For example, as shown in FIG. 2 (a), this method uses a sink roll 3 disposed in the
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。
Here, as shown in FIG. 3, when the sink roll 3 comes into contact with the
Therefore, as shown in FIG. 2 (a), a vibration damping device 8 is provided above the
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。
As shown by a solid line in FIG. 2B, when the vibration damping device 8 is turned on, the
In order to reduce this, as shown in FIG. 4, it is necessary to correct the plastic warp by adjusting the position (pushing amount δ) of the
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。
In order to use the
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。
Problem 1: When correcting the warpage of the
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。
Problem 2: If there is insufficient adjustment of the
Problem 3: I want to measure sheet plastic deformation with high accuracy even when the
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による板反り矯正方法は、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が十分に小さくなる位置に、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、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。
The plate warpage correction method by the gas wiping apparatus according to
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による板反り矯正方法は、請求項1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。
The plate warpage correction method by the gas wiping apparatus according to
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による板反り矯正方法は、請求項1又は2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。 A plate warpage correction method using a gas wiping apparatus according to a third aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems is characterized in that, in the first or second aspect , at least one of the sensors is movable in the plate width direction.
本発明は、制振装置による弾性変形が十分に小さくな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。 In the present invention, since the plate warpage sensor is installed at a position where the elastic deformation by the vibration damping device becomes sufficiently small, the roll in the bath is set so that the C warpage amount of the steel sheet becomes substantially zero even when the vibration damping device is ON. Can be adjusted appropriately, and this reduces the load on the vibration damping device. If the position of the center part of a steel plate and the both ends of a steel plate is measured with a plate warp sensor, the amount of C warp of the steel plate can be measured by approximating the shape of the plate warp with a quadratic curve. If the plate warp sensor can move in the width direction, the amount of plastic deformation in the plate width direction of the steel plate can be reliably measured even when the steel plate meanders or the plate width of the steel plate changes. .
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が十分に小さくな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。 In the present invention, a plate warpage sensor is provided above the vibration damping device at a position where elastic deformation by the vibration damping device is sufficiently small, and the position of the roll in the bath is adjusted so that the plate warpage at that position becomes substantially zero. To implement. This makes it possible to correct plastic warp by adjusting the position of the roll in the bath while the vibration damping device is always ON, and it is possible to perform plating with the plate being flat and free of vibration. This stabilization makes it possible to bring the position of the wiping nozzle closer to the steel plate, so that the wiping ability (ability to squeeze excess zinc thin) is improved, the line speed can be increased, and the production capacity is increased. Moreover, by making the plastic warpage substantially zero, the load on the vibration damping device (electromagnet) is reduced, energy saving is achieved, and further downsizing is possible.
本発明の第1の実施例に係るガスワイピング装置による板反り矯正方法を図1に基づいて説明する。 A plate warpage correction method using a gas wiping apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
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。
As shown in FIG. 1 (a), the
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。
As shown in FIG. 3, when the sink roll 3 comes into contact with the
If the C warpage of the
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。
Therefore, the C warpage of the
That is, the steel plate 3 turned upward by the sink roll 3 is subjected to bending stress when contacting the
Here, the
In the normal arrangement of the
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。
On the other hand, the reverse arrangement of the in-
Whether the
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。
However, as shown in FIG. 4, the C warpage correction characteristics with respect to the pushing amount δ of the roll in the bath are different.
As shown in the lower left column in FIG. 4, the C warpage correction characteristic with respect to the pushing amount δ in the normal arrangement takes a minimum value after decreasing as the pushing amount δ increases, and then rises.
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。 On the other hand, the C warpage correction characteristic with respect to the pushing amount δ in the reverse arrangement is a curve that decreases as the pushing amount δ increases as shown in the lower right column in FIG. Therefore, there is an advantage that the optimum point of the pushing amount δ is one and control becomes easy.
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。
Further, in order to reduce the C warpage of the
The vibration damping device 8 is not particularly limited as long as it has a structure for damping the
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。
The closer the distance between the wiping
The current value for the electromagnet of the vibration damping device 8 is obtained by the
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。
Furthermore, in the present invention, above the vibration damping device 8, at a position where the effect of the elastic deformation by the vibration damping device 8 is attenuated, that is, a position where the elastic deformation is sufficiently small, for example, about 0. The plate warpage sensor 9 is installed at a position of 5 m.
Since the plate warpage sensor 9 is installed at a position where the effect of elastic deformation by the vibration damping device 8 is attenuated, the plate warpage sensor 9 detects the C warpage of the plate to be corrected by the roll in the bath even when the vibration damping device 8 is ON. Can do.
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。
As described in the background art section above, conventionally, the vibration damping device had to be turned off while measuring the plastic warpage of the plate and correcting the warpage. As shown in FIG. 1B, it is possible to correct the plastic warp of the plate with the vibration damping device 8 turned on. Moreover, the complicated and low-precision prediction calculation performed in
The plate warpage sensor 9 is not particularly limited as long as it is one or more distance sensors capable of measuring at least three positions of the
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。
As shown in FIG. 5, two two-dimensional laser
In this way, by measuring a total of three points of the plate position (two points) at both ends of the
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。
In addition, one laser
<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。
<How to determine the amount of roll push in the bath δ>
The roll push-in amount δ in the bath is obtained by a method of Examples 1 to 3 below by creating a characteristic curve between the plate warp and the roll position for each representative plate thickness by experiment or numerical analysis. Different characteristic curves are used for the normal arrangement and the reverse arrangement. The warpage of the plate is approximately proportional to the square of the curvature of the plate surface × the plate width.
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。
Example 1: Adjustment method by a fixed step This method is a method of moving in a direction in which the warpage is reduced by a preset amount of movement at every measurement period of the plate warp.
That is, the movement of the roll is controlled to be pushed in at regular intervals for each control cycle, and this is repeated to control the roll position. In the reverse arrangement of FIG. 4, “the direction in which the warp decreases” is the direction in which the roll is pushed if the warp is + (plus), and the direction in which the roll is pulled if the warp is − (minus). .
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。
Example 2:
In this method, the gradient of the characteristic curve is obtained from the previous roll movement amount and the previous plate warpage change amount, and the current movement amount is obtained according to the following equation.
(Target value−Current warpage amount) / (Slope of previous characteristic curve) × Relaxation coefficient “Last time” is the previous time viewed from the current time, and refers to the timing once in the control cycle. The “target value” may not be 0 because the purpose is to control the distribution of plating adhesion. The relaxation coefficient is a parameter for adjusting control responsiveness (convergence stability), and is usually set to 1 or less. It is not a constant value because it is affected by usage conditions.
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。
Example 3:
This method is a method of setting a fixed value instead of obtaining a characteristic curve for every measurement period of the warp.
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。 As described above, in the present invention, a plate warpage sensor is disposed at a position where the effect of the amount of elastic deformation by the vibration damping device is attenuated, and the roll in the bath is based on the position information of the steel plate measured by the plate warpage sensor. Adjust the push-in amount. For this reason, since the pushing amount of the roll in the bath can be optimized even when the vibration damping device is on, the vibration damping device can always be operated in the on state.
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。 In the prior art described in the background art section, when the vibration damping device is turned on, the C warpage is reduced by the attractive force of the electromagnet, so the amount of C warpage caused by the plastic deformation of the plate cannot be measured correctly. The push-in position of the roll in the bath cannot be optimized. For this reason, a load more than necessary is applied to the magnet, or the warpage control range of the magnet is exceeded. In order to avoid this, in the conventional method, the C warp caused by the plastic deformation of the plate is measured with the vibration damping device turned OFF (electromagnetic attraction force 0) once, and the push amount of the roll in the bath is measured. Although the vibration damping device is turned on after the state is made appropriate, plate warping and plate vibration cannot be suppressed when the vibration damping device is turned off. However, according to the present invention, such a problem can be solved.
本発明は、ガスワイピング装置による板反り矯正方法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も、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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used industrially as a plate warpage correction method using a gas wiping device. In particular, even when a roll in bath and a vibration control device are used in combination, the amount of plastic deformation of a steel plate that does not include elastic deformation ( Since the plastic warp can be measured, the plate warp can be reliably corrected.
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
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