JP2010535682A - 熱延鋼板の可動コイル用電磁リフタ及び関連する運転方法 - Google Patents

Abstract

熱延鋼板の水平軸コイル（４）を搬送するために形作られた、少なくとも２つの磁極展開（２，３）を備え、前記少なくとも２つの磁極展開（２，３）は強磁性回路５と、その周囲にソレノイド（８，９）が配置されたコア６，７のそれぞれとを介して接続されており、更に前記コア（６，７）の周囲にコイル（４）に結合された磁束の変化を検出するのに適した検出コイル（１０，１１）が配置されており、かつ、検出コイル（１０，１１）に接続された制御ユニット（１６）が搬送を許可又は否定するためにそれらの各々の検出値を比較する。関連する運転方法は、２つの検出コイル（１０，１１）による検出値間の差が事前設定閾値を下回っているかの第１チェックと、肯定的な場合における、結合磁束の全体的減少が第２事前設定閾値を下回っているかの第２チェックとを含み、搬送の許可信号は双方のチェックが肯定的である場合にのみ可能とされる。

Description

本発明は、熱延鋼板の可動コイル用リフタに係り、特に安全装置を備えた電磁リフタに関する。

３０００〜３５００ｍに及ぶ長さと、１５から４５ｔに分布する重量とを有し、螺旋形状が束縛ストラップによって維持されている電磁シートの螺旋巻きストリップから成る熱延鋼板のコイルが知られている。正にこの性質のため、コイルは、その外側の巻きがシステムの固有の弾力のために強いダイナミズムに支配されている大きなバネと同じ働きをし、そのため、そのコイルは、統合されたブロックとして考えることができない。

これらの動的な態様は、シートが高温（５００〜６００℃或いはより高温）で巻回され、また、その後、冷却段階のためにコイルが地面の上に置かれる点において起こる。前記の段階の間に、シートは短くなり、その厚みは小さくなり、そして、最終の巻には、シートを外側に動かそうとするエネルギが課される。これは、コイルが、きつく巻かれた状態で束縛されており、かつ、それが未だ非常に熱いときに軸が水平となる位置で地面状に、或いはアンチロール区画に置かれるため、自然収縮のプロセスが完全には実行され得ないことにより起こる。

これらの原因の組み合わせは、コイル内に、巻の緩みと、コイルの上方に向く部分に集中する物理的な変形とを生じさせ、そして、この変形領域は、コイルを搬送するためのリフタによる把持領域に一致する。この理由のため、コイルの搬送に用いられるリフタは、主に、変形した把持領域や螺旋構造のダイナミズムに関わらず安全な吊り上げを保証する機械式のものである。

しかしながら、熱延鋼板コイルの上述した特別な性質に影響されながらも機械式リフタよりも効率的、かつ高速な電磁リフタを用いることが望ましい。

事実、搬送中の負荷の脱離に至る吊り上げ力の減少を導く磁気的ダイナミズムを引き起こすことのあるそれらの機械的ダイナミズムがコイル内で起きない限り、標準の電磁リフタはその目的に適しているが、この現象は従来のリフタでは予測が不可能である。

初期の磁化ステップにおいて、電磁石は、単にそれ自身の重量だけによってさえ、その磁極展開(polar expansion)領域において、コイルの緩んだ巻を圧縮することができる。この方法において、電磁石とコイルとの間をつなぐ磁束は、ＥＮ１３１５５標準に従ってコイルを吊り上げて輸送するのに適切であるように、コイル重量の２倍より大きい固定力を達成するのに十分である。おそらくは前記電磁石の磁極展開に近接近して配置される磁束計は、従って、一時的な磁化ステップの間に、磁束値、つまり、前記安全基準に適合するために好適な磁気誘導値を検出する。

電磁リフタの課題は、磁界によって影響された巻の弾力を初期の吊り下げステップにおいて検出することのそれである。事実、前記機械的ダイナミズムは、現実に磁束線の断面領域の減少を引き起こす外部巻きの多少印のある分離を引き起こすことがあり、これには、誘導の二乗に比例する電磁石の固定力の二次減少が続いて伴う。このコイルと電磁石との間の機械的−磁気的な結合効果は、以下、簡単のため、「磁気的ダイナミズム」と定義する。

この磁気ダイナミズムが臨界閾値を上回ると、コイルの鋼鉄巻の緩みが続き、これにより連結磁束線の更なる緩みが起こるという事態が非常に起こり易くなる。これは、次に、搬送段階中の荷重低下の明確な危険を伴いつつ、吊り上げを危険なもの、かつ、ＥＮ１３１５５標準に適合しないものとする分離と磁束線減少との連鎖反応を引き起こす。

前記の場合においては、より大きな吊り上げ力を生み出す他の磁極展開もまた、より低い誘導の領域に対してレバー効果を生み出すため、その問題は、複数磁極展開の一つにおいてだけ磁気的ダイナミズムが起きた場合でさえ生ずる。これは、磁気的ダイナミズムを既に被っている同じ側の巻の緩みを加速させ、コイルの分離の確率を大きく増大させる。

従って本発明の目的は、前記欠点の無い電磁リフタを提供することである。この目的は、搬送操作を許可するに先立って、リフタの全体の磁気ダイナミズムと同様に、各磁極展開の磁気ダイナミズムを初期の吊り上げステップにおいてチェックするのに適した安全装置を備える電磁リフタにより達成される。本リフタの他の有利な特徴は従属クレームに開示されている。

本リフタの基本的な効果は、それが絶対に安全な条件で熱延鋼板の搬送を実行することができ、従って、電磁リフタの実用性を機械式リフタの安全性と結合するという事実から生じる。

第２の重大な効果は、前記安全性が、単純、安価、かつ信頼性の高い装置により得られるという事実から導かれる。

本発明に係るリフタの更なる効果及び特性は、添付図面の参照を伴うその実施形態の以下の詳細な説明から当業者にとって明らかである。
本発明に係るリフタの図表的正面断面図である。 リフタの動作を図表的に表す上記のものと類似の図である。 荷重契合の条件における力系を示す上記のものと随時の図である。 非対称磁気ダイナミズムの条件における力系を示す上記のものと随時の図である。 対称磁気ダイナミズムの場合におけるリフタの動作を図表的に表す上記のものと類似の図である。

最初に図１乃至図３を参照して、本発明に係る電磁リフタは、水平軸コイル４を搬送するために形作られ、強磁性回路５及び２つのコア６，７を介して接続された２つの磁極展開２，３を通常含んでいるのが分かる。前記コア６，７の周辺にそれぞれ配置された２つのソレノイド８，９が、コイル４の吊り上げを可能とする起磁力を発生する。必要な装置を適切に備えた磁極数の異なる磁石が同じ原理により製造され得るため、本明細書に記載された電磁石１は好ましくはバイポーラであるが、前記選択は拘束力があるものではないという点に留意すべきである。

本リフタの新しい態様は、磁極展開２，３の近くにおいてコア６，７の周囲にそれぞれ配置された好ましくはエナメル加工された銅製の２つの検出コイル１０，１１の存在にある。前記コイル１０，１１は、未だ熱い状態で搬送されることのあるコイル４により発せられる熱に対して、それぞれプレート１２，１３により保護されることが望ましい。

コイル１０，１１は、ソレノイド８，９によって生成され、コイル４に連結された磁束線と交差しているため、初期吊り上げステップにおいて磁気的ダイナミズムを検出することができ、従って、コイル４の巻が吊り上げられた際に生ずる前記連結磁束線の減少量（（ネガティブ磁気ダイナミズム）を検出することができる。この情報は、輸送許可を発行又は許否することが目的である制御ユニット１６にディジタル形式でデータを送り届ける２つのそれぞれのＡ／Ｄコンバータ１４，１５に送信される。

本リフタの動作は、従って、極めて単純かつ効率的で、また理解が用意である。すなわち、磁極展開２，３が吊り上げられるべきコイル４に接触し、ソレノイド８，９の活性化に応じて、図２に示すように磁束線がコイル４と連結する。磁気的ダイナミズムが存在しない吊り上げステップの初期における系のバランス条件は図３の力系により示される。

前記の系において、Ｆａは磁極ａ（図２の例におけるＮ極）の固定力を示し、Ｆｂは磁極ｂ（図２の例におけるＳ極）の固定力を示し、Ｆｓａ及びＦｓａは前記固定力の垂直吊り上げ成分を示し、Ｌ１及びＬ２は、荷重（Ｐ）の重心軸と、それぞれ半分の荷重（Ｐ／２）を受け持つ前記垂直成分Ｆｓａ及びＦｓｂとの間を計測したレバーアームを示す。

図４は、例えば磁極ｂ側が大きい非対称な磁気ダイナミズムの条件における類似の力系を示す。このような場合には、Ｆａ＞Ｆｂとなり、従って、Ｆｓａ＞Ｆｓｂ、かつＦｓａ＊Ｌ１＞Ｆｓｂ＊Ｌ２ともなり、これにより磁極ｂに対するレバー効果は同じ側の巻の緩みの加速を引き起こすことができ、荷重分離の確率を大きく増大させる。

最初の吊り上げステップの間、制御ユニット１６は、従って、コンバータ１４，１５を経由して検出コイル１０，１１から受信するデータに基づき、個々の極性上で生じている磁気的ダイナミズムの比較を実行する。コイル１０，１１によって検出された２つの値の差が、表示的には３％から１０％に分布する、例えば５％の事前設定閾値を上回る場合には、吊り上げ動作を止めて荷重を地面にも戻すための信号が出される。

これに対して、警報閾値を下回る値で残った連結磁束の減少は、シート巻きの更なる分離を引き起こさずに磁気的ダイナミズムをブロックし、ＥＮ１３１５５基準に従う搬送が安全になされ得るような固定力を維持する。

コイル１０，１１によって検出される２つの信号が、直後の段階で、図５に示すようにほぼ均等である場合、制御ユニット１６は、システム全体の磁気的ダイナミズムが、この場合も表示的に３％から１０％に分布する、搬送を許可するための閾値設定を下回っていることを確認する。実のところ、巻の初期緩みがそのパラメータの範囲内に残ると、その現象が止まり、それにより、例えば更なる５％より低い結合磁束の全体減少が、搬送を安全に行うことを可能とする。考慮される安全かつ磁気的なダイナミズム係数は、考慮されるケースの必要に従って変化し得る点に留意する必要がある。

本発明に係る電磁リフタの運転方法は、従って、以下のステップにより要約することができる：
ａ）磁化ソレノイド８，９を活性化し；
ｂ）搬送されるべきコイル４への結合磁束がコイル４の重量の２倍より大きな固定力を達成するのに十分であることをチェックし；
ｃ）初めにコイル４を吊り上げ、同時に、コイル１０，１１による検出値間の差が事前設定閾値を下回ることをチェックするための個々の極性で生じている磁気的ダイナミズムを比較し；
ｄ）チェックの結果が否定的である場合に吊り上げ動作を停止して荷重を地面に戻すための信号を発生し、かつ、チェックの結果が肯定的である場合にシステム全体の磁気的ダイナミズムが第２の事前設定閾値を下回っていることかを第２チェックし；
ｅ）第２チェックの結果が否定的である場合に吊り上げ動作を停止して荷重を地面に戻すための信号を発生し、かつ、そのチェックの結果が肯定的である場合にコイル４の搬送を許可する信号を発生する。

本発明に係るリフタの上述した実施形態が様々な修正を許す単なる例であることは明らかである。特に、コンバータ１４，１５は制御ユニット１６において集積することができ、また、コイル１０，１１は連結磁束の変化を検出するのに適した類似の装置に置き換えることができる。

Claims (10)

1. 熱延鋼板の水平軸コイル（４）を搬送するために形作られた、少なくとも２つの磁極展開（２，３）を備え、前記少なくとも２つの磁極展開（２，３）は強磁性回路５と、その周囲に２つの磁化ソレノイド（８，９）が配置されたコア６，７のそれぞれとを介して接続されており、熱延鋼板の前記コイル（４）に結合された磁束の変化を検出するのに適した装置を前記コア（６，７）の各々に、前記検出装置に影響を及ぼすように接続されており搬送を許可又は否定するためにそれらの各々の検出値を比較するのに適した制御ユニット（１６）と同様に、更に含むことを特徴とする電磁リフタ（１）。
2. 結合磁束の変化を検出するのに適した装置は、関連する磁極展開（２，３）の近くに配置された検出コイル（１０，１１）であることを特徴とする請求項１に記載の電磁リフタ。
3. 検出コイル（１０，１１）がエナメル加工された銅で作られていることを特徴とする請求項２に記載の電磁リフタ。
4. 検出コイル（１０，１１）を、熱延鋼板のコイル（４）によって伝えられる熱から保護するために好適なプレート（１２，１３）を更に含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の電磁リフタ。
5. 結合磁束の変化を検出するのに適した装置と制御ユニット（１６）との間に配置されたＡ／Ｄコンバータ（１４，１５）を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電磁リフタ。
6. ａ）磁化ソレノイド（８，９）を活性化させるステップと、
   ｂ）搬送されるべきコイル（４）に結合した磁束がコイル（４）の重量の２倍より大きい固定力を達成するのに十分かをチェックするステップと、を含み、
   ｃ）初めにコイル４を吊り上げ、同時に、結合磁束の変化を検出するのに適した装置による検出値間の差が事前設定閾値を下回ることをチェックするステップと、
   ｄ）前記第１チェックの結果に応じて、結合磁束の全体的減少が第２事前設定閾値を下回っているか第２チェックし、又はしないステップと、
   ｅ）前記第２チェックの結果に応じて、搬送に対する許可信号を発し、又は発しないステップと、を更に含むことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の電磁リフタが否定的である場合に吊り上げ動作を停止して荷重を地面に戻すための信号を発生し、かつ、そのチェックの結果が肯定的である場合にコイル４の搬送を許可する信号を発生するステップとを更に備えることを特徴とする電磁ソレノイド（１）の運転方法。
7. ステップｃ）の第１チェックが否定的結果である場合に、ステップｄ）が、吊り上げ運転を止めて加重を地面に戻すための信号の発生を提供することを特徴とする請求項６に記載の運転方法。
8. ステップｄ）の第２チェックが否定的結果である場合に、ステップｅ）が、吊り上げ運転を止めて加重を地面に戻すための信号の発生を提供することを特徴とする請求項６に記載の運転方法。
9. ステップｃ）の第１チェックのための事前設定閾値が表示的に３％から１０％に分布し、好ましくは５％であることを特徴とする請求項６に記載の運転方法。
10. ステップｄ）の第２チェックのための事前設定閾値が表示的に３％から１０％に分布し、好ましくは５％であることを特徴とする請求項６に記載の運転方法。

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