JP2007270244A - Guide roll and hot dip metal coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、案内ロールおよび溶融金属鍍金装置、特に、亜鉛または亜鉛合金等の溶融している金属を鋼帯等に鍍金する溶融金属鍍金装置に設置される案内ロール、および該案内ロールが設置された溶融金属鍍金装置に関するものである。 The present invention relates to a guide roll and a molten metal plating apparatus, in particular, a guide roll installed in a molten metal plating apparatus for plating a molten metal such as zinc or a zinc alloy onto a steel strip, and the guide roll is installed. The present invention relates to a molten metal plating apparatus.
従来、溶融している金属(以下「溶融金属」と称す)を鋼帯(ストリップに同じ)に鍍金する溶融金属鍍金装置において、溶融金属中で鋼帯を案内する浴中ロール(以下「案内ロール」と称す)の周速と搬送されている鋼帯の速度とが一致しないことが原因で、鋼帯にスリ疵が発生するという問題があった。
このため、案内ロールの回転抵抗を小さくするため、案内ロール内を空洞にしたり、密度の小さい材質で製造したりしていた。すなわち、ロールの慣性モーメントを小さくすることによって、ライン速度の加減速時におけるロールの回転抵抗の低減を目的にしている(例えば、特許文献1参照)。
For this reason, in order to reduce the rotational resistance of the guide roll, the inside of the guide roll is made hollow or manufactured with a material having a low density. That is, by reducing the moment of inertia of the roll, the purpose is to reduce the rotational resistance of the roll during acceleration / deceleration of the line speed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、ロールの回転抵抗の要素としては、加減速時に作用する慣性モーメントの他に、軸部に作用する摩擦抵抗(以下「軸部摩擦抵抗」と称す)が大きな影響を示す。ロールの回転抵抗を低減するためには、慣性モーメントと軸部摩擦抵抗とを低減する必要がある。
このため、前記特許文献1に開示された中空ロールは、中空径が大きい程あるいは材質の密度が小さい程、慣性モーントは低減できるものの、溶融金属中では大きな浮力が働くため、中空径が大きい程あるいは材質の密度が小さい程、軸部摩擦抵抗が大きくなるという課題があった。
However, as an element of the rotational resistance of the roll, in addition to the moment of inertia acting at the time of acceleration / deceleration, the frictional resistance acting on the shaft portion (hereinafter referred to as “shaft portion frictional resistance”) has a great influence. In order to reduce the rotational resistance of the roll, it is necessary to reduce the moment of inertia and the axial frictional resistance.
For this reason, the hollow roll disclosed in
本発明は上記課題を解決するためのものであり、慣性モーントの低減と軸部摩擦抵抗の低減とを両立できる案内ロールおよび溶融金属鍍金装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a guide roll and a molten metal plating apparatus that can achieve both a reduction in inertia moment and a reduction in axial frictional resistance.
(1)本発明の案内ロールは、搬送される帯状材を液状体中で案内するものであって、
該案内ロールが円筒体と、該円筒体の中心部に配置された円柱体とを具備し、
且つ、該案内ロールの比重が、前記液状体の比重と略同一であることを特徴とする案内ロール。
(2)また、前記液状体が溶融している金属であることを特徴とする。
(3)また、前記溶融している金属が、亜鉛または亜鉛合金であることを特徴とする。
(1) The guide roll of the present invention guides the belt-shaped material to be conveyed in the liquid,
The guide roll includes a cylindrical body and a columnar body disposed at the center of the cylindrical body,
And the guide roll characterized by the specific gravity of this guide roll being substantially the same as the specific gravity of the said liquid.
(2) Further, the liquid material is a molten metal.
(3) Further, the molten metal is zinc or a zinc alloy.
(4)本発明の溶融金属鍍金装置は、溶融している金属を貯蔵する溶融金属槽と、
前記溶融している金属内に配置され、侵入した前記帯状材を前記溶融している金属外に引き上げる方向に方向変換するシンクロールと、
前記溶融している金属内に配置され、前記シンクロールによって方向変換された前記帯状体を案内するサポートロールと、
前記溶融している金属の上方に配置され、引き上げられた前記帯状体に付着した前記溶融している金属の一部を除去するワイピング装置と、
を有する帯状材に金属を鍍金する溶融金属鍍金装置であって、
前記サポートロールが前記(1)〜(3)の何れかに記載の案内ロールであることを特徴とする。
(4) The molten metal plating apparatus of the present invention includes a molten metal tank for storing molten metal,
A sink roll that is disposed in the molten metal and changes direction in a direction in which the invading strip is pulled out of the molten metal;
A support roll that is disposed in the molten metal and guides the strip that has been redirected by the sink roll;
A wiping device that is disposed above the molten metal and removes a portion of the molten metal adhering to the pulled up strip;
A molten metal plating apparatus for plating metal on a strip-shaped material having:
The support roll is the guide roll according to any one of (1) to (3).
(i)したがって、本発明の案内ロールは、円筒体と該円筒体の中心部に配置された円柱体とを具備するから、慣性モーメントおよび比重のそれぞれを別個に所望の値に設定することができる。
(ii)また、案内ロールの比重が液状体の比重と略同一であるから、かかる液状体に浸漬した際、軸受に作用する自重を限りなく0(ゼロ)にすることができる。なお、本発明における「略同一」とは、前記のように軸受に作用する自重が実質的に無視可能な程度であることを指す。
(iii)また、前記液状体が溶融している金属であるから、溶融金属装置における鍍金槽に設置されるサポートロール(コレクトロールに同じ)に好適である。
(iv)また、前記溶融している金属が亜鉛または亜鉛合金であるから、溶融亜鉛鍍金装置に設置されるサポートロール(コレクトロールに同じ)に好適である。
(I) Therefore, since the guide roll of the present invention includes the cylindrical body and the columnar body disposed at the center of the cylindrical body, each of the moment of inertia and the specific gravity can be set to desired values separately. it can.
(Ii) Further, since the specific gravity of the guide roll is substantially the same as the specific gravity of the liquid material, the own weight acting on the bearing can be reduced to 0 (zero) when immersed in the liquid material. In addition, “substantially the same” in the present invention indicates that the self-weight acting on the bearing is substantially negligible as described above.
(Iii) Since the liquid is a molten metal, it is suitable for a support roll (same as a collect roll) installed in a plating tank in a molten metal apparatus.
(Iv) Further, since the molten metal is zinc or a zinc alloy, it is suitable for a support roll (same as a collect roll) installed in a molten zinc plating apparatus.
(v)さらに、本発明の溶融金属鍍金装置は、溶融金属槽に配置されるサポートロールが前記(i)〜(iv)の何れかに記載の案内ロールであるから、慣性モーントの低減と軸部摩擦抵抗の低減とが両立され、帯状材にスリ疵が発生することがない。 (V) Furthermore, in the molten metal plating apparatus of the present invention, since the support roll disposed in the molten metal tank is the guide roll according to any one of (i) to (iv), the inertia moment can be reduced and the shaft can be reduced. This reduces both the frictional resistance of the part and prevents the strip material from generating cracks.
[実施の形態1]
(案内ロール)
図1は本発明の実施の形態1に係る案内ロールを模式的に説明する構成図である。図1において、案内ロール(以下「ロール」と称す)10は、円筒部1と、円筒部1の両端に設置された円盤部2と、円筒部1とは反対の方向に向けて円盤部2に設置された軸部3と、円筒部1の内部に収納されて円盤部2に設置された円柱部4とを有している。
したがって、円筒部1の外径および内径に加え、円柱部4の外径を選択することによって、慣性モーメント(定性的に「GD2(ジーデースクエア)に同じ)および密度のそれぞれを所望の値に設定することができる。また、円筒部1を低密度の材質で形成し、一方、円柱部4を高密度の材質で形成すれば、密度を一定の値に維持したままで、極めて低い慣性モーメントのロールを得ることができる。
[Embodiment 1]
(Guidance roll)
FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a guide roll according to
Therefore, in addition to the outer diameter and inner diameter of the
(案内ロールに作用するトルク)
図2は本発明の実施の形態1に係る案内ロールの使用状態を模式的に説明する側面図である。図2において、図示しない溶融した亜鉛中に無駆動のロール10が配置され、ロール10は、張力Tでもって引っ張られている鋼帯20を、点線で示される鋼帯20のパスラインよりも水平方向に一定量押し込むことにより案内している。
そうすると、ロール10(外径=D1、内径=D2、長さ=L)には、水平方向に下記押付力Fxが作用するから、これによって、押付力による駆動トルクTaが作用する。
押付力: Fx=2・T・sin(θ) ・・・・式(1)
駆動トルク:Ta=(D1/2)・ μ1・Fx ・・・・式(2)
=2・(D1/2)・ μ1・T・sin(θ) ・・・式(3)
ただし、μ1はロール10と鋼帯20との摩擦係数、θは鋼帯20のロール10への巻き付き角度の1/2であって、鋼帯20の押し込み量(インターメッシュ、「IM」と表示する)に対応している。
(Torque acting on the guide roll)
FIG. 2 is a side view schematically illustrating the usage state of the guide roll according to
Then, since the following pressing force Fx acts on the roll 10 (outer diameter = D1, inner diameter = D2, length = L) in the horizontal direction, this causes a driving torque Ta due to the pressing force.
Pressing force: Fx = 2 · T · sin (θ) ··· Equation (1)
Driving torque: Ta = (D1 / 2) · μ1 · Fx (2)
= 2 · (D1 / 2) · μ1 · T · sin (θ) (3)
However, μ1 is a coefficient of friction between the
また、案内ロール10には、その回転数(角速度に相当する)が変動する際、下記ロール慣性トルクTiが作用する。
慣性トルク: Ti=(GD2/374)・(dN/dt) ・・・・式(4)
GD2=(π/8)・ρ・(D14−D24)・L ・・・・式(5)
ただし、ρはロール10の材質の密度である。
Further, when the rotation speed (corresponding to the angular velocity) fluctuates, the following roll inertia torque Ti acts on the
Inertia torque: Ti = (GD2 / 374) · (dN / dt) ··· Equation (4)
GD2 = (π / 8) · ρ · (D1 4 −D2 4 ) · L (5)
Where ρ is the density of the material of the
さらに、案内ロール10には、亜鉛の粘性による下記粘性抵抗トルクTn、および軸受部の摩擦による下記軸受摩擦抵抗トルクTfが作用する。
粘性抵抗トルク: Tn=4・π・η・ω・(D1/2)・2・L ・・式(6)
軸受摩擦抵抗トルク:Tf=μ3・(Fc/2)・(D3/2) ・・式(7)
ただし、ηは溶融亜鉛の粘性係数、ωはロール10の回転角速度、μ3は軸部3とこれを支える軸受との摩擦係数、D3は軸部3の外径、Fcは押付力Fxと、ロール10の溶融亜鉛中における重量(=大気中における自重−溶融金属中で作用する浮力、以下「浴中重量」と称する)Fyとの合力である。
Further, the following viscous resistance torque Tn due to the viscosity of zinc and the following bearing friction resistance torque Tf due to the friction of the bearing portion act on the
Viscous resistance torque: Tn = 4 · π · η · ω · (D1 / 2) · 2 · L Equation (6)
Bearing friction resistance torque: Tf = μ3 (Fc / 2) (D3 / 2) (7)
Where η is the viscosity coefficient of molten zinc, ω is the rotational angular velocity of the
(案内ロールの回転可能条件)
スリ疵は前述のように、ロール10の周速と鋼帯20の搬送速度とが相違する場合に発生する。すなわち、搬送されている鋼帯20に当接して、ロール10が回転する以下の条件の場合にスリ疵は発生しない。
加減速時 :Ta>Ti+Tn+Tf ・・・・・式(8)
定常速度時:Ta>Tn+Tf ・・・・・式(9)
(Guide roll rotation conditions)
As described above, the thread is generated when the peripheral speed of the
During acceleration / deceleration: Ta> Ti + Tn + Tf (8)
At steady speed: Ta> Tn + Tf (9)
図3は、本発明の実施の形態1に係る案内ロールの回転可能領域を張力TとインターメッシュIMとの関係で示す回転性比較図である。すなわち、図中、右下がりの曲線の上方の領域においては、駆動トルクTaが回転抵抗トルクよりも大きいから前述の回転可能条件が満足される。
たとえば張力が同じとき、インターメッシュIMが大きい程(巻き付き角度が大きいに同じ)、押付力Fxが増して、駆動トルクTaも大きくなって、ロール10は回転し易く、スリ疵は発生し難くなる。一方、インターメッシュIMが同じときは、張力が大きくなる程、駆動トルクTaも大きくなって、ロール10は回転し易く、スリ疵は発生し難くなる。
FIG. 3 is a rotation comparison diagram showing the rotatable region of the guide roll according to the first embodiment of the present invention in relation to the tension T and the intermesh IM. In other words, in the region above the downward-sloping curve in the figure, the driving torque Ta is larger than the rotational resistance torque, so that the above-mentioned rotation condition is satisfied.
For example, when the tension is the same, the larger the intermesh IM (the same as the larger winding angle), the greater the pressing force Fx, the greater the driving torque Ta, the easier it is for the
(実施例)
表1は、本発明の実施の形態1に係る案内ロールの実施例の諸元を示している。すなわち、本発明の案内ロールC、Dは、中空ロールであって、内径および円柱体(「鉄芯」と称している)が、案内ロールCは120mmおよび80.13mm、案内ロールDは、150mmおよび120.5mmである。また、比較ロールAは中実ロール、比較ロールBは、鉄芯を具備しない中空ロールである。
(Example)
Table 1 shows specifications of examples of the guide roll according to
(実施例)
図4は、表1に示す実施例について、(a)はGD2、(b)は浴中重量を示す比較図である。
図4の(a)において、ロールA〜DのGD2は、いずれも、23kgf・m2 程度であるのに対し、図4の(b)において、浴中重量が大幅に相違している。すなわち、中空ロールBは浴中重量がマイナスになっているから、ロール10には浮き上がろうとする力が作用している。
また、鉄芯ロールCとDとは、GD2が22.73kgf・m2と22.04kgf・m2で、浴中重量が−0.07kgfと−0.07kgfである。すなわち、両者は、同じ浴中重量であるが、鉄芯外径が大きい鉄芯ロールDの方がGD2が小さくなっている。
(Example)
FIG. 4 is a comparative diagram showing GD2 and (b) the weight in the bath for the examples shown in Table 1.
In FIG. 4A, GD2 of rolls A to D are all about 23 kgf · m 2 , whereas in FIG. 4B, the weight in the bath is greatly different. That is, since the hollow roll B has a negative weight in the bath, a force to lift the
Further, the iron core roll C and D, GD2 is in 22.73kgf · m 2 and 22.04kgf · m 2, bath weight is -0.07Kgf and -0.07Kgf. That is, both have the same weight in the bath, but the GD2 is smaller in the iron core roll D having a larger iron core outer diameter.
(実施例の回転可能領域)
図5および図6は、表1に示す実施例についての回転可能領域を示す回転性比較図であって、図5は加減速時、図6は鋼帯が一定速度で搬送されている時である。
図5において、比較ロールである中実ロールA、中空ロールB、本発明の鉄芯ロールC、および鉄芯ロールDの順番に、回転可能領域が拡大している。すなわち、本発明の鉄芯ロールC、Dは、浴中重量がほとんどゼロ(Fy=0に準じる)であるから、式(7)中の合力Fcの値が小さくなり、軸受摩擦抵抗トルクTfの値が小さくなっている。
このため、比較的小さな張力あるいは比較的小さなインターメッシュIMでもって、ロール10は回転可能になっている。また、回転不良領域では鋼帯速度とロール速度との間に速度差が生じ、鋼帯にスリ疵が発生することとなるが、本発明の鉄芯ロールC、Dはこの回転不良領域が比較ロールA、Bよりも狭く、スリ疵対策として有効であることがわかる。
(Rotatable region of the embodiment)
FIGS. 5 and 6 are rotational comparison diagrams showing the rotatable regions for the examples shown in Table 1. FIG. 5 shows the acceleration / deceleration, and FIG. 6 shows the steel strip being conveyed at a constant speed. is there.
In FIG. 5, the rotatable region is enlarged in the order of the solid roll A, the hollow roll B, the iron core roll C of the present invention, and the iron core roll D, which are comparative rolls. That is, since the iron core rolls C and D of the present invention have almost zero weight in the bath (according to Fy = 0), the value of the resultant force Fc in the equation (7) becomes small, and the bearing friction resistance torque Tf The value is getting smaller.
Therefore, the
図6において、鋼帯20が一定速度で搬送されている時、本発明の鉄芯ロールCおよび鉄芯ロールDは、僅かのインターメッシュIMでもって、回転可能になっている。
なお、鉄芯ロールCに比較して鉄芯ロールDの方が回転加工領域が広いのは、後者の方が前者よりも、GD2が小さいためである。
したがって、鉄芯ロールとしては、浴中重量をゼロ(0)としつつ、鉄芯外径を大きく、円筒部内径を大きく(円筒部肉厚を薄く)することが好ましいことが分かる。
In FIG. 6, when the
The reason why the iron core roll D has a larger rotational processing region than the iron core roll C is that the latter has a smaller GD2 than the former.
Therefore, it is understood that it is preferable for the iron core roll to increase the outer diameter of the iron core and increase the inner diameter of the cylindrical portion (thickness of the cylindrical portion) while setting the weight in the bath to zero (0).
[実施の形態2]
(溶融金属鍍金装置)
図7は本発明の実施の形態2に係る溶融金属鍍金装置を模式的に説明する構成図である。図1において、溶融金属鍍金装置100は、溶融している亜鉛または亜鉛合金(以下「溶融亜鉛」と称す)Mを貯蔵する溶融金属槽90と、溶融亜鉛Mに下端部が浸漬し、溶融金属Mに侵入する前の鋼帯20を包囲して鋼帯20の酸化を防止するスナウト30と、溶融亜鉛M内に配置され、侵入した鋼帯20を溶融金属Mの外に引き上げる方向に方向変換するシンクロール40と、溶融亜鉛M内に配置され、シンクロール40によって方向変換された鋼帯20を案内する一対のサポートロール(コレクトロールに同じ)50と、溶融金属Mの上方に配置され、引き上げられた鋼帯20に付着している余剰の溶融金属Mを除去するワイピングノズル60(ワイピング装置に同じ)と、を有している。
そして、一対のサポートロールの一方または両方が、実施の形態1に示す案内ロール10によって形成されている。
[Embodiment 2]
(Molten metal plating equipment)
FIG. 7 is a configuration diagram schematically illustrating a molten metal plating apparatus according to
One or both of the pair of support rolls is formed by the
したがって、前述のように、案内ロール10は、僅かのインターメッシュIMでもって、ロール10は回転可能になっているから、鋼帯20のサイズや鋼種が変動しても、回転可能であって、スリ疵の発生を防止することができる。
たとえば、鋼帯の張力が3000kgfの場合、加減速時に、従来の案内ロールでは15.5mm程度の押し込み量(インターメッシュIMに相当する)を必要としていたのが、本発明の案内ロールでは13.5mm程度に減少している。さらに、一定の搬送速度の時には、従来の案内ロールでは14mm程度の押し込み量(インターメッシュIMに相当する)を必要としていたのが、本発明の案内ロールでは0.4mm程度に大幅に減少している。
Therefore, as described above, the
For example, when the tension of the steel strip is 3000 kgf, during acceleration / deceleration, the conventional guide roll requires a pressing amount of about 15.5 mm (corresponding to the intermesh IM). It has decreased to about 5 mm. Furthermore, at a constant conveyance speed, the conventional guide roll required a push-in amount of about 14 mm (corresponding to the intermesh IM), but the guide roll of the present invention has greatly reduced to about 0.4 mm. Yes.
本発明は以上であるから、慣性モーメントおよび比重のそれぞれを別個に所望の値に設定することができるから、各種案内ロールとして、また、溶融金属に浸漬された際、軸受に作用する自重が実質的に無視可能になるから、各種溶融金属を鍍金する溶融亜鉛鍍金装置として広く利用することができる。 Since the present invention is as described above, each of the moment of inertia and specific gravity can be individually set to desired values, so that the self-weight acting on the bearing is substantially reduced as various guide rolls and when immersed in molten metal. Therefore, it can be widely used as a molten zinc plating apparatus for plating various molten metals.
1 円筒部
2 円盤部
3 軸部
4 円柱部
10 案内ロール
20 鋼帯
30 スナウト
40 シンクロール
50 サポートロール(コレクトロール)
60 ワイピングノズル
90 溶融金属槽
100 溶融金属鍍金装置
Fx 押付力
Fy 浴中重力
Fc 合力
IM インターメッシュ
T 張力
Ta 駆動トルク
Ti ロール慣性トルク
Tn 粘性抵抗トルク
Tf 軸受摩擦抵抗トルク
A 中実ロール(比較ロール)
B 中空ロール(比較ロール)
C 鉄芯ロール(本発明ロール)
D 鉄芯ロール(本発明ロール)
M 溶融亜鉛
DESCRIPTION OF
60
B Hollow roll (comparative roll)
C Iron core roll (Invention roll)
D Iron core roll (Invention roll)
M Molten zinc
Claims (4)
該案内ロールが円筒体と、該円筒体の中心部に配置された円柱体とを具備し、
且つ、該案内ロールの比重が、前記液状体の比重と略同一であることを特徴とする案内ロール。 A guide roll for guiding the belt-shaped material to be conveyed in a liquid material,
The guide roll includes a cylindrical body and a columnar body disposed at the center of the cylindrical body,
And the guide roll characterized by the specific gravity of this guide roll being substantially the same as the specific gravity of the said liquid.
前記溶融している金属内に配置され、侵入した前記帯状材を前記溶融している金属外に引き上げる方向に方向変換するシンクロールと、
前記溶融している金属内に配置され、前記シンクロールによって方向変換された前記帯状体を案内するサポートロールと、
前記溶融している金属の上方に配置され、引き上げられた前記帯状体に付着した前記溶融している金属の一部を除去するワイピング装置と、
を有する帯状材に金属を鍍金する溶融金属鍍金装置であって、
前記サポートロールが請求項1乃至3の何れかに記載の案内ロールであることを特徴とする溶融金属鍍金装置。
A molten metal tank for storing molten metal;
A sink roll that is disposed in the molten metal and changes direction in a direction in which the invading strip is pulled out of the molten metal;
A support roll that is disposed in the molten metal and guides the strip that has been redirected by the sink roll;
A wiping device that is disposed above the molten metal and removes a portion of the molten metal adhering to the pulled up strip;
A molten metal plating apparatus for plating metal on a strip-shaped material having:
The molten metal plating apparatus, wherein the support roll is a guide roll according to any one of claims 1 to 3.
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