JP2004169047A

JP2004169047A - 溶融金属めっき装置

Info

Publication number: JP2004169047A
Application number: JP2002332592A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yoshikawa; 雅司吉川; Hironori Fujioka; 宏規藤岡; Takanori Nagai; 孝典永井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】適切にめっき材をしぼることができる溶融金属めっき装置を提供すること。
【解決手段】この発明では、小径のレベリングロール５と大径のレベリングロール６が対向して一組のレベリングロールを構成し、大径の前記レベリングロール６がストリップ流れの後流側に配置される。それぞれのレベリングロール５、６の軸受け７、８は、めっき槽１の溶融金属２界面より上に設けられる。軸受け７、８が溶融金属２界面上に出るように、レベリングロール５、６を配置すると、一般のレベリングロールの有するＣ反り矯正機能に、絞り機能が備わる。一組のレベリングロール５、６のうち、上流側のレベリングロール５の径を小さくして矯正力を大きくし、後流側のレベリングロール６の径を大きくして矯正したストリップ３をならすと効率よくストリップ３のＣ反りを矯正することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶融金属めっき装置に関し、更に詳しくは、ストリップをめっき材に浸漬し、その後に当該めっき材を絞ってめっき製品を製造する溶融金属めっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の溶融金属めっき装置を示す構成図である。溶融金属めっき装置７１は、めっき槽７２に溜められためっき材７３たる溶融金属に、ストリップ７４を浸漬させてめっきする装置である。ストリップ７４は、めっき槽７２の斜め上方から搬送され、めっき槽７２の中のシンクロール７５で搬送方向が上方に転向させられる。
【０００３】
上記のような構成でストリップ７４を搬送すると、シンクロール７５によってストリップ７４がＣ字状に反ってしまうことが経験上知られている。これをストリップ７４のＣ反りという。Ｃ反りがあると、その後に余計なめっき材７３を拭い去る絞り作業で均一に絞ることができなくなる。ＪＩＳでは金属めっきの厚さについてストリップ７４の幅方向の３点を検査することを義務づけている。このため、均一に絞ることができないと不良品となってしまう。
【０００４】
そこで、従来は、反りをとるためにレベリングロール（レベラ−）７６が用いられていた。レベリングロール７６は、めっき材７３中におかれ、流体軸受けで回転可能になっている。このレベリングロール７６により一旦シンクロール７５でＣ反りをしてしまったストリップ７４は平坦に矯正される。また、補助的な矯正装置として位置センサーと電磁石を用いる場合もあった（例えば特許文献１参照。）。その後、めっき槽７２から上方に搬送されたストリップ７４は、加圧した空気や窒素をストリップ７４の両面から吹きかけるガスワイパ−７７によって過付着しためっき材７３が絞られる（例えば特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−２８７７３６号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平０７−２６８５８８号公報（第４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の溶融金属めっき装置では、合金化や酸化した溶融金属７３がレベルロール７６の軸受けにからみ、必然的に定期的なメンテナンスが必要だった。また、ストリップ７４の搬送速度を大きくすると、ストリップ７４に過付着するめっき材７３の量が増え、ガスワイパー７７の絞り能力が不足してしまっていた。
【０００７】
このため、さらにガスワイパー７７をストリップ７４により近づける必要が生ずるが、ストリップ７４へのめっき材７３の過付着量が多いとスプラッシュが起きてしまうという問題点があった。このスプラッシュは、めっき材７３の飛び散りであり、めっきの不均一を起こすばかりか、ひどい場合は絞った後のストリップ７４にまでめっき材７３が付着し、めっき鋼板の品質を損ねてしまう。
【０００８】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レベリングロール７６の軸受けのメンテナンスを不要とし、ストリップ７４の搬送速度を大きくしても適切にめっき材を絞ることができる溶融金属めっき装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る溶融金属めっき装置は、軸受けがめっき槽の溶融金属界面より上に設けられる一組のレベリングロールと、前記レベリングロールを通り過ぎたストリップに過付着した溶融金属を絞るワイピング手段と、を有するようにしたものである。
【００１０】
レベリングロールの軸受けを溶融金属界面上に出すことによって、元来レベリングロールの有するＣ反り矯正機能に、絞り機能が備わる。レベリングロールを通り過ぎたストリップに過付着した溶融金属を絞るワイピング手段には、ロールワイパー、ガスワイパーがある。
【００１１】
また、請求項２に係る溶融金属めっき装置は、前記溶融めっき装置において、一組の前記レベリングロールが、互いに径が異なる前記レベリングロールが対向して構成され、大径の前記レベリングロールがストリップ流れの後流側に配置されるようにしたものである。
【００１２】
レベリングロールは径が小さい程、矯正力が大きい。そのため、一組のレベリングロールのうち、片方の径を小さくして矯正力を大きくし、他方の径を大きくして矯正したストリップをならすことができる。また、双方のレベリングロールは絞り機能も果たす。
【００１３】
また、請求項３に係る溶融金属めっき装置は、前記溶融めっき装置において、
一組の前記レベリングロールが、一部分が溶融金属に浸漬しているようにしたものである。
【００１４】
レベリングロールの一部分が溶融金属に浸漬していると、レベリングロールの温度を溶融金属の温度に近づけることができる。これによりめっき材としてストリップに付着している溶融金属が乾く前にＣ反り矯正、絞りができる。
【００１５】
また、請求項４に係る溶融金属めっき装置は、前記溶融めっき装置において、ストリップの幅方向形状を検出する検出手段と、前記検出手段からの信号によって前記一組のレベリングロールの隙間量を演算する隙間制御手段と、前記隙間制御手段からの信号によって前記レベリングロールの隙間を調整するアクチュエータと、を有するようにしたものである。
【００１６】
ストリップの幅方向形状を検出する検出手段は、幅方向に複数設けられる位置センサー等で実現できる。これらセンサーからの信号でどれくらいストリップが曲がっているかを把握し、一組のレベリングロールの隙間量を演算する。これにはコンピューター等の隙間制御手段が用いられる。レベリングロールの隙間は、演算された隙間量に応じて、油圧シリンダー、モーター等のアクチュエータで調整される。
【００１７】
また、請求項５に係る溶融金属めっき装置は、前記溶融めっき装置において、ストリップに対向して幅方向に複数個付設される位置センサーと、前記ストリップの流れにおける前記位置センサーの上流側で、前記ストリップの両面に非接触で、かつ互いに対向するように設けられる一組の電磁石と、前記位置センサーの信号から前記電磁石に流すべき電流値を演算する制御装置と、前記制御装置の出力から所望の電流を前記電磁石に流す励磁回路と、を有する溶融金属めっき装置において、前記制御装置の出力である電流値または前記励磁回路から前記電磁石に流れる電流値によって一組の前記レベリングロールの隙間量を演算する隙間制御手段と、前記隙間制御手段からの信号によって前記レベリングロールの隙間を調整するアクチュエータと、を有するようにしたものである。
【００１８】
前記制御装置の出力である電流値または前記励磁回路から前記電磁石に流れる電流値は、ストリップの幅方向に複数個設けられる位置センサーからの信号をコンピューター等の制御装置が処理することによって決定される。したがって、前記電流値は、それぞれの位置センサーの検出する距離、すなわちストリップの幅方向形状に応じた値を示している。そこで、この発明では、当該電流値から一組の前記レベリングロールの隙間量を演算するコンピューター等の隙間制御手段を用い、当該隙間制御手段からの信号によって前記レベリングロールの隙間をアクチュエータで調整する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものを含む。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。この装置において、めっき槽１に亜鉛、アルミ、錫等の溶融金属２が溜められ、そこに鋼板等のストリップ３が浸漬される点は従来技術と同様である。また、溶融金属２の中に設けられるシンクロール４でストリップ３が上方に転向する点も従来技術と同様である。
【００２１】
この発明では、小径のレベリングロール５と大径のレベリングロール６が対向して一組のレベリングロールを構成し、大径の前記レベリングロール６がストリップ流れの後流側に配置される点に特徴がある。それぞれのレベリングロール５、６の軸受け７、８は、めっき槽１の溶融金属２界面より上に設けられる。レベリングロール５、６を通り過ぎたストリップ３は、ガスワイパー９等のワイピング手段で過付着しためっき材である溶融金属を取り去られる。なお、ガスワイパー９は、ロールワイパーとしてもよい。
【００２２】
軸受け７、８が溶融金属２界面上に出るように、レベリングロール５、６を配置すると、少なくともレベリングロール５、６の上半分が溶融金属２より上に出るので、一般のレベリングロールの有するＣ反り矯正機能に、絞り機能が備わる。したがって、全体としてみれば、当該レベリングロール５、６が一段目の絞り手段となり、その後のガスワイパー９が二段目の絞り手段となる。これにより、ガスワイパー９の位置まで溶融金属２が過付着することがなくなる。この効果はストリップ３の搬送速度が大きいときほど顕著に現れる。
【００２３】
レベリングロール５、６は径が小さい程、Ｃ反り矯正力が大きくなる。そのため、一組のレベリングロール５、６のうち、上流側のレベリングロール５の径を小さくして矯正力を大きくし、後流側のレベリングロール６の径を大きくして矯正したストリップ３をならすと効率よくストリップ３のＣ反りを矯正することができる。なお、各レベリングロール５、６の配置は、上記のように上流側と後流側とにずらす千鳥配置であることが好ましいが、水平配置でもよい。
【００２４】
同図に示すように、レベリングロール５、６は、一部分が溶融金属２に浸漬している。レベリングロール５、６の一部分が溶融金属２に浸漬していると、レベリングロール５、６の温度を溶融金属の温度に近づけることができる。これによりめっき材としてストリップ３に付着している溶融金属２が乾く前にＣ反り矯正、絞りができる。浸漬させない場合は、レベリングロール５、６に直接ヒーターを付設したり、ヒーターのような熱源を隣接させるようにして、温度を高温に維持するようにしてもよい。
【００２５】
なお、各レベリングワイパー５、６は、独立して回転可能であり、回転速度、向きも自由に設定できる。これら速度、向きはストリップ３の厚み、搬送速度に応じて適切に選択される。また、この装置では、同径のレベリングロールを一組として用いることもできる。この場合は、各レベリングロールのＣ反り矯正能力、絞り能力が同じであるから、回転方向、回転速度を調整しやすいというメリットがある。
【００２６】
このように、この発明に係る溶融金属めっき装置によれば、ストリップ３の搬送速度を大きくしてもレベリングロール５、６で一度絞っているので、ガスワイパー９等のワイピング手段がある位置での過付着が減り、スプラッシュを防止できる。スプラッシュが起きなければガスワイパー９をストリップ３に近づけることができる。
【００２７】
したがって、この装置は、ストリップ３の搬送速度が大きい、例えば３００ｍ／ｍｉｎ．程度の製造ラインにも適用でき、生産能力の向上に資するという効果を有する。従来の溶融金属めっき装置における搬送速度が１５０ｍ／ｍｉｎ．程度であったことを考慮すると、この発明は生産性向上に著しく貢献すると言える。また、レベリングロール５、６の軸受け７、８に関してもメンテナンス性が向上する。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は、この発明の実施の形態２に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してある。この装置は、ストリップ３の幅方向形状を検出する検出手段を有する。具体的には、ストリップ３の表面と検出手段との距離を検出する位置センサー１１がストリップ３の幅方向に複数設けられる。各位置センサー１１が検出する距離は、幅方向に並べれば、ストリップ３のＣ反りの有無、またはその大きさがわかる。
【００２９】
位置センサー１１は、溶融金属めっきという性質から非接触であることが好ましい。また、位置センサー１１の設けられる高さ方向の位置は、基本的にレベリングロール５、６を通り過ぎたストリップ３に対向するのであれば、どの位置でもよい。ただし、ガスワイパー９等のワイピング手段の近くであるほうが，レベリングロール５，６の隙間制御の動作遅れが小さく，めっき品質不良部の長さを短くできる。
【００３０】
また、この装置は、上記検出手段からの信号によって前記一組のレベリングロール５、６の隙間量を演算する隙間制御手段１６を有する。具体的には、目標値１２から検出手段の信号を減算し、その値をＰＩＤ等の制御アルゴリズム１３にかけ、レベリングロール５、６の隙間量を演算する隙間制御手段１６を有する。この隙間制御手段１６は、ハードウェアによる回路で実現してもよいし、コンピューター等によるソフトウェアで実現してもよい。なお、制御アルゴリズムはＰＩＤに限らず、適当な制御アルゴリズムが採用される。
【００３１】
演算された値または信号は、一般に駆動回路１４で増幅され、油圧シリンダー、油圧モーター、モーターとボールねじの組み合わせ、その他のアクチュエータ１５に出力される。なお、ここでは、上記目標値１２から駆動回路１４までを隙間制御手段１６と捉えている。アクチュエータ１５は、片方のレベリングロール６に連結され、当該レベリングロール６の位置を動かすことにより、他方のレベリングロール５との隙間を調整する。なお、一組のレベリングロール５、６のうち、アクチュエータ１５に連結されるのは大径小径いずれのレベリングロールでもよい。
【００３２】
溶融金属めっき装置を上記のように構成すると、ストリップ３の厚み、搬送速度ごとに調整すべきレベリングロール５、６の隙間をストリップ３の幅方向形状によって自動的に調整可能となる。これにより、連続めっきラインの速度を大きくしてもＣ反りを的確に矯正しつつ、余計な溶融金属を絞ることができる。
【００３３】
したがって、この発明は、連続めっきラインの速度を大きくしても、ワイピングを的確にでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。なお、後述する実施の形態３で説明するように、制振装置に位置センサー１１が適当な位置に用いられていれば、その位置センサー１１を流用して、上記構成としてもよい。
【００３４】
（実施の形態３）
図３は、この発明の実施の形態３に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してある。溶融金属めっき装置には、電磁石２１を用いた制振装置Ｍが用いられる場合がある。この制振装置Ｍは、ストリップ３の幅方向にわたって電磁石２１とストリップ３との距離を一定に保とうとするものである。したがって、この原理から、制振装置Ｍは、形状矯正装置としても機能する。
【００３５】
具体的に説明すると、まず位置センサー２２が、ストリップ３に対向して幅方向に複数個、例えば３個付設される。そして、電磁石２１がストリップ３の流れにおける位置センサー２２の上流側で、ストリップ３の両面に非接触で、かつ互いに対向するように設けられる。なお、同図では、位置センサー２２の下流側にも電磁石２１が設けられているが、上流側のみでもよい。
【００３６】
それぞれの位置センサー２２からの信号は、制御装置２３に入力され、制御装置２３内で目標値と比較された後、ＰＩＤ等のアルゴリズムにかけられる等の演算がなされ、最終的に電磁石２１に流すべき電流値となる。演算された電流値は制御装置２３から出力され、励磁回路２４を介して所望の電流となり、電磁石２１に流される。
【００３７】
この発明では、制御装置２３の出力である電流値または励磁回路２４から電磁石２１に流れる電流値によって一組のレベリングロール５、６の隙間量を演算する隙間制御手段２５を上記の構成に加えて有する。すなわち、隙間制御手段２５への入力は、実際に励磁回路２４から電磁石２１に流れる電流の値を採用してもよいし、図中点線で表したように制御装置２３から励磁回路２４へ出力される電流値を採用するようにしてもよい。
【００３８】
上記電流値は、ストリップ３の幅方向形状に応じた値となっている。すなわち、ストリップ３の幅方向に複数あるそれぞれの位置センサー２２と、ストリップ３との距離が反映された電流値が、例えば両端で大きく、中程で小さければ、レベリングロール５、６の隙間が適切でなく、ストリップ３にＣ反りが発生していることになる。
【００３９】
上記のようなときは、隙間制御手段２５内において、Ｃ反りの大きさとレベリングロール５、６の隙間との関係をテーブルにしたものを参照してレベリングロール５、６の隙間量を演算することができる。また、上記関係を関数にして予め隙間制御手段２５内に有するようにしてもよい。もっとも、具体的な隙間量を演算しなくても、Ｃ反りの大きさと上記隙間量の大方の傾向、例えばＣ反りの向きと隙間量の正負の関係さえわかっていれば、位置センサーと後述するアクチュエータ２６とがサーボ機構を構成するので、目標値１２が０であれば、隙間量はそれに追従する。
【００４０】
上記のように演算されたレベリングロール５、６の隙間量は信号として、油圧シリンダー、油圧モーター、モーターとボールねじの組み合わせ、その他のアクチュエータ２６に出力される。そして、アクチュエータ２６はレベリングロール６の位置を動かし、一組のレベリングロール５、６の隙間を調整する。なお、一組のレベリングロール５、６のうち、アクチュエータ２６に連結されるのは大径のレベリングロール６、小径のレベリングロール５、のいずれでもよい。
【００４１】
このようにすれば、ストリップ３の厚み、搬送速度ごとに調整すべきレベリングロール５、６の隙間をストリップ３の幅方向形状によって自動的に調整可能となる。これにより、連続めっきラインの速度を大きくしてもＣ反りを的確に矯正しつつ、余計な溶融金属を絞ることができる。したがって、連続めっきラインの速度を大きくしても、ワイピングを的確にでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。また、レベリングロールの軸受けのメンテナンス性が向上する。
【００４２】
なお、上記制振装置Ｍ、位置センサー２２、制御装置２３、隙間制御手段２５、およびアクチュエータ２６との組み合わせは、絞りを目的とせずに、Ｃ反りを矯正する目的でも適用可能である。例えば、電気めっき装置は、めっき材が電気的に合金化するので、その後で絞る必要はないが、ローラーで搬送される際のＣ反りは防止する必要がある。この場合でも、上記制振装置Ｍ、位置センサー２２、制御装置２３、隙間制御手段２５、およびアクチュエータ２６の組み合わせはストリップ３の幅方向形状に基づきＣ反りを矯正可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る溶融金属めっき装置（請求項１）によれば、ストリップの搬送速度を大きくしてもレベルロールで一度絞っているので、ワイピング手段のある位置での過付着が減り、スプラッシュを防止できる。したがって、連続めっきラインの速度を大きくでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。また、レベリングロールの軸受けのメンテナンス性が向上する。
【００４４】
また、この発明に係る溶融金属めっき装置（請求項２）によれば、互いに径が異なる前記レベリングロールが対向して構成され、大径の前記レベリングロールがストリップ流れの後流側に配置されるのでＣ反りの矯正がしやすくなる。また、レベリングロールが絞り機能をも有するのでストリップの搬送速度を大きくしてもワイピング手段のある位置での過付着が減り、スプラッシュを防止できる。したがって、連続めっきラインの速度を大きくでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。また、レベリングロールの軸受けのメンテナンス性が向上する。
【００４５】
また、この発明に係る溶融金属めっき装置（請求項３）によれば、めっき材としてストリップに付着している溶融金属が乾く前にＣ反り矯正、絞りができる。このように、レベリングロールが絞り機能をも有するのでストリップの搬送速度を大きくしてもワイピング手段のある位置での過付着が減り、スプラッシュを防止できる。したがって、連続めっきラインの速度を大きくでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。また、レベリングロールの軸受けのメンテナンス性が向上する。
【００４６】
また、この発明に係る溶融金属めっき装置（請求項４または５）によれば、ストリップの厚み、搬送速度ごとに調整すべきレベリングロールの隙間をストリップの幅方向形状によって自動的に調整可能となる。これにより、連続めっきラインの速度を大きくしてもＣ反りを的確に矯正しつつ、余計な溶融金属を絞ることができる。したがって、連続めっきラインの速度を大きくしても、ワイピングを的確にでき、生産能力の向上に資するという効果を有する。また、レベリングロールの軸受けのメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。
【図２】この発明に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。
【図３】この発明に係る溶融金属めっき装置を示す構成図である。
【図４】従来の溶融金属めっき装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１、７２めっき槽
２溶融金属
３、７４ストリップ
５、６、７６レベリングロール
７、８軸受け
９、７７ガスワイパー
１１、２２位置センサー
１３隙間制御手段
１４駆動回路
１５アクチュエータ
Ｍ制振装置
２１電磁石
２３制御装置
２４励磁回路
２５隙間制御手段
２６アクチュエータ

Claims

軸受けがめっき槽の溶融金属界面より上に設けられる一組のレベリングロールと、
前記レベリングロールを通り過ぎたストリップに過付着した溶融金属を絞るワイピング手段と、
を有することを特徴とする溶融金属めっき装置。
一組の前記レベリングロールは、互いに径が異なる前記レベリングロールが対向して構成され、大径の前記レベリングロールがストリップ流れの後流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属めっき装置。
一組の前記レベリングロールは、一部分が溶融金属に浸漬していることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属めっき装置。
ストリップの幅方向形状を検出する検出手段と、
前記検出手段からの信号によって前記一組のレベリングロールの隙間量を演算する隙間制御手段と、
前記隙間制御手段からの信号によって前記レベリングロールの隙間を調整するアクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の溶融金属めっき装置。
ストリップに対向して幅方向に複数個付設される位置センサーと、
前記ストリップの流れにおける前記位置センサーの上流側で、前記ストリップの両面に非接触で、かつ互いに対向するように設けられる一組の電磁石と、
前記位置センサーの信号から前記電磁石に流すべき電流値を演算する制御装置と、
前記制御装置の出力から所望の電流を前記電磁石に流す励磁回路と、
を有する溶融金属めっき装置において、
前記制御装置の出力である電流値または前記励磁回路から前記電磁石に流れる電流値によって一組の前記レベリングロールの隙間量を演算する隙間制御手段と、
前記隙間制御手段からの信号によって前記レベリングロールの隙間を調整するアクチュエータと、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の溶融金属めっき装置。