JP2007204193A - 鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全性に優れるとともに既存設備への導入が容易であり、しかも、蛇行矯正能力を効果的に高めることができる蛇行矯正技術を提供する。
【解決手段】 鋼帯１が張架される搬送ロール２の近傍の入側および出側のうちの少なくともいずれか一方に、鋼帯１を、その主面に交差する方向に変位可能に吸引する電磁石３１、３２を配置するとともに、電磁石３１、３２に吸引された鋼帯１が電磁石３１、３２に接触しないように一対の保護ロール４を配置し、電磁石３１，３２により、鋼帯１を、その主面に交差する方向に変位させるように吸引して、鋼帯１の幅方向位置を調整しつつ、一対の保護ロール４により、電磁石３１、３２に吸引された鋼帯１を電磁石３１、３２との接触から保護する。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋼帯の連続通板ラインにおいて鋼帯の蛇行を抑止する技術に関する。

一般に、鋼帯を連続的にロール搬送するラインでは、通板する鋼帯の形状不良、鋼帯幅方向の非対称な張力分布、あるいはロール間の平行度の狂い等により、鋼帯幅方向に鋼帯が振れる蛇行現象を生じる場合がある。この蛇行が発生すると、ロール面と鋼帯間にスリップを生じて鋼帯表面にスリキズが発生したり、ロール面上で鋼帯エッジの片側に過度の張力がかかって材料の応力が降伏点を超えてしまう結果、塑性変形して形状欠陥を生じたり、また、より深刻な現象として、ロール端を鋼帯エッジが乗り越えてしまい、操業不能に陥る場合等がある。このような理由から、鋼帯の蛇行を抑止することは、歩留り向上・安定操業の達成という観点で重要な課題となっている。

鋼帯の蛇行を防止する方法としては、多数配置されたロールのうちの一部を通板する鋼帯の進行方向に対して左右あるいは上下に傾動させることで蛇行を矯正するステアリングロール方式や、ロール幅中央に膨らみを付与した凸型クラウンロールを使用することで、いわゆる糸巻き原理により蛇行の自己矯正機能を付与するクラウンロール方式等が知られている。

ところが、ステアリングロール方式は、蛇行矯正能力は大きいものの、既存設備に導入するためには、既存設備の改造が必要となりコストが高くつくことや、さらにロールを傾動することで鋼帯幅方向の張力差が大きくなるため、通板している鋼帯の材料特性によっては、かえって耳伸びや皺状の欠陥を発生させてしまう場合がある。

一方、クラウンロール方式は、低コストではあるが、特に高温環境下あるいは高温の鋼帯が巻きつく環境下にあると、ロール搬送中にクラウン量が熱膨張により増大し、ヒートバックルと呼ばれる形状不良を発生させる危険があるため、初期のクラウン量をあまり大きく取ることができず、結果として蛇行矯正能力を犠牲にせざるを得なくなる。

そこで、このような問題を解消するため、本発明者らは、ロール近傍の入側及び出側の少なくとも一方で、外力により鋼帯をその主面に交差する方向に変位させることで、鋼帯の幅方向位置を調整して蛇行を矯正する技術を先に提案している（特許文献１）。この技術は、鋼帯が張架される搬送ロールの入側において、鋼帯の幅方向一方側部を搬送ロールに押し付けるような外力を鋼帯に加え、鋼帯を搬送ロールの回転方向に対して傾けて、傾いた状態の鋼帯と搬送ロールとの接触領域を作ることで、糸巻き原理により鋼帯を幅方向他方側に移動させるものである。鋼帯の幅方向一方側部または他方側部を任意に選択して搬送ロールに押し付けることで鋼帯の幅方向の移動（移動方向）を制御することができ、これにより鋼帯の蛇行を矯正することができる。しかも、この技術は、鋼帯のその主面に交差する方向の変位量を大きくするほど、接触面における鋼帯と搬送ロールの回転方向との傾斜角が幾何学的に大きくなり、鋼帯をより早い速度で幅方向に移動させることができるため、鋼帯の蛇行に迅速に対処することができる。

そして、この技術では、鋼帯を変位させる手段として、鋼帯の強磁性に着目して電磁石を用いている。一例を説明すると、搬送ロールの近傍の入側に、鋼帯の幅方向に複数、例えば２つの電磁石を並列して配置しておき、各電磁石に個別に電流を流すことにより、通電された電磁石に対向する鋼帯の幅方向部分が、この電磁石に吸引されて搬送ロールに押し付けられるといった仕組みである。各電磁石への通電を適宜選択して行うことで、鋼帯の幅方向の移動（移動方向）を制御することができ、通電量を大きくして電磁石の吸引力を大きくすれば、鋼帯をより早い速度で幅方向に移動させることができ、鋼帯の蛇行に迅速に対処することが可能となる。

また、鋼帯を変位させる手段として電磁石を用いることにより、機械的な駆動機構を介在させることなく鋼帯を変位させることができるため、装置の少スペース化につながり、従来のステアリングロール方式に比べて既存設備の改造も少なく、導入が容易となる。さらに、従来のクラウンロール方式のようにヒートバックル等の発生の心配がなく、万一何らかのトラブルが発生したとしても、電磁石への通電を切るだけで現状復帰できるという点で安心感がある。したがって、これまでスペース、コスト、リスク等の観点から導入困難だった個所にも積極的に導入可能となり、通板安定化による生産性の向上を図ることができる。すなわち、この技術は、従来の蛇行矯正技術の欠点を補いつつ、既存設備に導入しやすいという大きな利点を有している。

しかしながら、この技術では、吸引された鋼帯が電磁石に接触すると、鋼帯に擦り傷等の品質欠陥を発生させるおそれがある。このため、鋼帯が電磁石に接触しないように、鋼帯の幅方向への移動速度を規制せざるを得ず、結果的に蛇行矯正能力を高めることが難しい。より詳しく説明すると、電磁石の吸引時の鋼帯の位置は、鋼帯の復元力と電磁石の吸引力の釣合い位置であり、復元力は吸引力に比例するのに対し、吸引力は電磁石と鋼帯との距離の２乗に反比例するため、吸引量が所定量以上になると、吸引力が復元力を常に上回って釣合い点がなくなる状態となり、鋼帯と電磁石との急激な接触または衝突を招いてしまう。こうした事態を避けるには、電磁石への通電量を少なくしたり、電磁石と鋼帯との距離を大きくとったりして鋼帯に作用させる電磁石の吸引力に制限をかける必要があるため、鋼帯の蛇行に迅速に対応することが困難になる。非常に応答性の速い制御系を設けることも考えられるが、現実的ではない。
特開２００５−２４０１１７号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、安全性に優れるとともに既存設備への導入が容易であり、しかも、蛇行矯正能力を効果的に高めることができる蛇行矯正技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、搬送ロールにより鋼帯を連続的に搬送する鋼帯の連続通板ラインにおいて、鋼帯が張架される搬送ロール近傍の入側および出側のうちの少なくともいずれか一方に、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位可能に吸引する電磁石を配置するとともに、前記電磁石に吸引された鋼帯が前記電磁石に接触しないようにプロテクタを配置し、前記電磁石により、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位させるように吸引して、鋼帯の幅方向位置を調整しつつ、前記プロテクタにより、前記電磁石に吸引された鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法を提供する。

上記第１の観点において、前記プロテクタを、その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように、かつ、前記電磁石よりも鋼帯に近接するように前記電磁石の入側および出側に一対配置する保護ロールを有して構成し、前記保護ロールを前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましい。

また、前記プロテクタを、その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように鋼帯と前記電磁石との間に配置する保護ローラを有して構成し、前記保護ローラを前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましく、あるいは、前記プロテクタを、その主面が鋼帯の主面と対向するように鋼帯と前記電磁石との間に配置する板状または膜状の保護ライナーを有して構成し、前記板状体または膜状体を前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましい。

さらに、前記プロテクタを、接触した鋼帯に品質上の欠陥を生じさせない材質で形成することが好ましい。

また、本発明の第２の観点では、鋼帯が張架されて走行する搬送ロールと、前記搬送ロール近傍の入側および出側のうちの少なくともいずれか一方に配置され、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位させるように吸引して、鋼帯の幅方向位置を調整する電磁石と、前記電磁石近傍に配置され、前記電磁石に吸引された鋼帯を前記電磁石との接触から保護するプロテクタとを具備することを特徴とする鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を提供する。

上記第２の観点において、前記プロテクタは、その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように、かつ、前記電磁石よりも鋼帯に近接するように前記電磁石の入側および出側に一対配置された保護ロールを有し、前記保護ロールが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましい。

また、前記プロテクタは、その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように鋼帯と前記電磁石との間に配置された保護ローラを有し、前記保護ローラが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましく、あるいは、前記プロテクタは、その主面が鋼帯の主面と対向するように鋼帯と前記電磁石との間に配置された板状または膜状の保護ライナーを有し、前記保護ライナーが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することが好ましい。

さらに、前記プロテクタは、接触した鋼帯に品質上の欠陥を生じさせない材質で形成されていることが好ましい。

本発明によれば、搬送ロールに張架されて走行する鋼帯に対して、電磁石による吸引により、その主面に交差する方向の変位（面外変位または面外変形）を与えることで、鋼帯を幅方向に移動させて鋼帯の蛇行を矯正しつつ、プロテクタによって鋼帯と電磁石との接触を防止するため、安全かつ既存設備への導入が容易である上に、鋼帯に作用させる電磁石の吸引量を大きくして鋼帯の蛇行に迅速に対応することが可能となる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１は本発明の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す正面図であり、図２はその側面図である。

蛇行矯正装置は、強磁性を有する鋼帯１が張架されて走行する円柱状の搬送ロール２と、この搬送ロール２の近傍の入側（鋼帯１の走行方向の入側）に、鋼帯１の搬送ロール２との当接面と対向するように、鋼帯１の幅方向に並列に配置された２つの電磁石３１，３２と、電磁石３１，３２の近傍の入側および出側（鋼帯１の走行方向の出側）に配置された一対の保護ロール４とを備えている。

電磁石３１，３２はそれぞれ、直流電源４１，４２に接続され、直流電源４１，４２はコントローラ５に接続されている。そして、コントローラ５からの指令により、直流電源４１または４２から電磁石３１または３２に例えば大きさが可変な電流が流れ、通電した電磁石３１または３２が、例えば大きさが可変な磁力を鋼帯１に及ぼして、鋼帯１を吸引するように構成されている。

一対の保護ロール４は、電磁石３１，３２に吸引された鋼帯１を、電磁石３１，３２に接触させないようにするものである。一対の保護ロール４は、鋼帯１が接触した際に鋼帯１に品質上の欠陥を生じさせない材質により、鋼帯１の全幅よりも長い円柱状に形成され、その軸が搬送ロール２の軸と平行となるように、かつ、電磁石３１，３２よりも鋼帯１に近接するように回転可能に設けられている。一対の保護ロール４はプロテクタを構成する。

次に、蛇行矯正装置による蛇行矯正方法について説明する。

幅方向一方側（搬送ロール２の軸方向一方側：図中の右側）に寄っていた鋼帯１を幅方向他方側（搬送ロール２の軸方向他方側：図中の左側）を移動させる場合には、コントローラ５からの指令により、直流電源４１から電磁石３１に電流を流す。すると、鋼帯１の幅方向一方側部が電磁石３１によって搬送ロール２との当接面側に吸引されるため、鋼帯１に、その主面に交差する方向の成分を含む力が作用し、その主面に交差する方向の変位である面外変位が与えられる。この際に、図３に示すように、鋼帯１の幅方向一方側のエッジ（幅方向一方側端）が符号１ａ位置から幅方向他方側の符号１ｂ位置に変位し、鋼帯１は搬送ロール２が回転する方向と同一方向に向かおうとするので、鋼帯１のエッジ１ｂ上の点Ｈは点Ｉへと移動し、鋼帯１のエッジが左方向にΔｄ移動することとなる。すなわち、糸巻き効果により鋼帯１が全体として幅方向他方側に移動することとなる。また、幅方向他方側に寄っていた鋼帯１を幅方向一方側を移動させる場合には、直流電源４２から電磁石３２に電流を流せばよい。このようにして、鋼帯１を任意の幅方向に移動させ、鋼帯１の幅方向位置を調整することにより、鋼帯１の蛇行を矯正することができる。

一方、鋼帯１が反対方向に搬送される場合、すなわち、電磁石３１，３２を搬送ロール２の近傍の出側に配置した場合には、鋼帯１の幅方向一方側部が電磁石３１によって搬送ロール２との当接面側に吸引されると、鋼帯１は搬送ロール２が回転する方向と同一方向に向かおうとするので、図４に示すように、鋼帯１のエッジよりも幅方向中央寄りに位置する点Ｉは点Ｈに移動するが、点Ｉから点Ｈへ移動した際には、点Ｈはエッジではなくエッジよりも幅方向中央寄りに位置することとなり、結果的に鋼帯１が幅方向一方側に移動することとなる。なお、搬送ロール２の入側および出側の両方に電磁石３１、３２および一対の保護ロール４を設ければ、鋼帯１の幅方向への移動の制御性能をより高めることができる。

図２に示すように、鋼帯１の幅方向一方側部または他方側部が電磁石３１または３２によって吸引された際には、鋼帯１が電磁石３１または３２側に大きく変形しても、一対の保護ロール４が、鋼帯１に当接して鋼帯１の電磁石３１または３２側への変位を規制することにより、鋼帯１を電磁石３１または３２との接触から保護する。したがって、鋼帯１に擦り傷等の品質欠陥が発生してしまうといったことが防止される。さらに、これにより、鋼帯１に作用させる電磁石３１，３２の吸引力を大きくすることができるため、鋼帯１の幅方向への移動速度を高めることができ、鋼帯の蛇行に対して迅速に対応することが可能となる。

電磁石３１，３２による吸引前の鋼帯１と保護ロール４との間隔Ｄｐ、および鋼帯１と電磁石３１，３２との間隔Ｄｅは、実操業の張力条件や電磁石３１，３２の吸引力特性等から決定される。Ｄｐ，Ｄｅを適正に選択すると、保護ロール４がなければ鋼帯１が接触してしまうような電磁石３１，３２の吸引力であっても、鋼帯１は、保護ロール４に接触した後、電磁石３１，３２に対向する部分の復元力が急激に高くなるため、電磁石３１，３２まで達せず、電磁石３１，３２との接触が避けられる。また、鋼帯１の幅方向への移動の制御性能を高めるためには、ＤｐをＤｅに極力近づけることが好ましい。

なお、図５に示すように、鋼帯１の幅方向位置を検出する蛇行計６をコントローラ５に接続させて設けておき、蛇行計６で検出した鋼帯１のリアルタイムの幅方向位置とあらかじめ設定された幅方向位置との偏差をなくすように、直流電源４１，４２から電磁石３１，３２への通電をコントローラ５にフィードバック制御させれば、蛇行の矯正を自動制御することが可能となる。

以下に、本発明の他の実施の形態について具体的に説明する。なお、本発明の他の実施の形態は、プロテクタの構成を変更したものであり、プロテクタ以外の部位については同符号を付して説明を省略する。

図６は本発明の他の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図である。

プロテクタは、鋼帯１と電磁石３１，３２との間に、例えば、鋼帯１の長さ方向に複数並列に配置された保護ローラ７を有している。各保護ローラ７は、少なくとも強磁性を有さず、鋼帯１が接触した際に鋼帯１に品質上の欠陥を生じさせない材質により、鋼帯１の全幅よりも長い円柱状に形成され、その軸が搬送ロール２の軸と平行となるように回転可能に設けられている。そして、鋼帯１が電磁石３１または３２に吸引された際に、保護ローラ７が、鋼帯１に当接して鋼帯１の電磁石３１または３２側への変形を規制することにより、鋼帯１を電磁石３１または３２との接触から保護する。各保護ローラ７は、鋼帯１に対する電磁石３１，３２の吸引力を低下させないように、小径に形成されていることが好ましい。

図７は本発明のさらに他の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図である。

プロテクタは、その主面が鋼帯１の主面と対向するように鋼帯１と電磁石３１，３２との間に配置された板状または膜状の保護ライナー８を有している。保護ライナー８も、保護ローラ７と同様に、少なくとも強磁性を有さず、鋼帯１が接触した際に鋼帯１に品質上の欠陥を生じさせない材質により形成されている。そして、鋼帯１が電磁石３１または３２に吸引された際に、保護ライナー８が、鋼帯１に当接して鋼帯１の電磁石３１または３２側への変形を規制することにより、鋼帯１を電磁石３１または３２との接触から保護する。保護ライナー８は、鋼帯１に対する電磁石３１，３２の吸引力を低下させないように、厚みを薄く形成することが好ましい。

さらに、プロテクタを、図８に示すように（図８は本発明のさらに別の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図）、保護ロール４と保護ライナー８とを組み合わせて構成してもよく、あるいは、保護ロール４と保護ローラ７とを組み合わせて構成してもよい。このような構成により、ＤｐおよびＤｅの設定ミスや鋼帯１の想定外の張力低下等の事態が万一起きても、鋼帯１と電磁石３１または３２との接触を防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、電磁石およびプロテクタを、鋼帯の搬送ロールとの当接面と反対側面に設けてもよい。また、電磁石を１つのみで構成して鋼帯の幅方向片側部に設けてもよく、あるいは、３つ以上の電磁石を鋼帯の幅方向に配列させてもよい。

本発明の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す正面図。 鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図。 電磁石で吸引した際の鋼帯の移動方向を説明する図。 鋼帯の搬送方向が反対である場合における電磁石で吸引した際の鋼帯の移動方向を説明する図。 電磁石の通電制御態様の変更した鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図。 本発明の他の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図。 本発明のさらに他の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図。 本発明のさらに別の実施形態である鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置を示す側面図。

符号の説明

１…鋼帯
２…搬送ロール
４…保護ロール
７…保護ローラ
８…保護ライナー
３１，３２…電磁石

Claims (10)

1. 搬送ロールにより鋼帯を連続的に搬送する鋼帯の連続通板ラインにおいて、鋼帯が張架される搬送ロール近傍の入側および出側のうちの少なくともいずれか一方に、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位可能に吸引する電磁石を配置するとともに、前記電磁石に吸引された鋼帯が前記電磁石に接触しないようにプロテクタを配置し、
   前記電磁石により、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位させるように吸引して、鋼帯の幅方向位置を調整しつつ、前記プロテクタにより、前記電磁石に吸引された鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法。
2. 前記プロテクタを、
   その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように、かつ、前記電磁石よりも鋼帯に近接するように前記電磁石の入側および出側に一対配置する保護ロールを有して構成し、
   前記保護ロールを前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法。
3. 前記プロテクタを、
   その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように鋼帯と前記電磁石との間に配置する保護ローラを有して構成し、
   前記保護ローラを前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法。
4. 前記プロテクタを、
   その主面が鋼帯の主面と対向するように鋼帯と前記電磁石との間に配置する板状または膜状の保護ライナーを有して構成し、
   前記板状体または膜状体を前記電磁石に吸引された鋼帯に当接させることにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法。
5. 前記プロテクタを、接触した鋼帯に品質上の欠陥を生じさせない材質で形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正方法。
6. 鋼帯が張架されて走行する搬送ロールと、
   前記搬送ロール近傍の入側および出側のうちの少なくともいずれか一方に配置され、鋼帯を、その主面に交差する方向に変位させるように吸引して、鋼帯の幅方向位置を調整する電磁石と、
   前記電磁石近傍に配置され、前記電磁石に吸引された鋼帯を前記電磁石との接触から保護するプロテクタと
   を具備することを特徴とする鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置。
7. 前記プロテクタは、
   その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように、かつ、前記電磁石よりも鋼帯に近接するように前記電磁石の入側および出側に一対配置された保護ロールを有し、
   前記保護ロールが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項６に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置。
8. 前記プロテクタは、
   その軸が前記搬送ロールの軸と平行となるように鋼帯と前記電磁石との間に配置された保護ローラを有し、
   前記保護ローラが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置。
9. 前記プロテクタは、
   その主面が鋼帯の主面と対向するように鋼帯と前記電磁石との間に配置された板状または膜状の保護ライナーを有し、
   前記保護ライナーが前記電磁石に吸引された鋼帯に当接することにより、鋼帯を前記電磁石との接触から保護することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置。
10. 前記プロテクタは、接触した鋼帯に品質上の欠陥を生じさせない材質で形成されていることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の鋼帯の連続通板ラインにおける蛇行矯正装置。

Images