JP2017060977A

JP2017060977A - 熱延鋼板の搬送装置

Info

Publication number: JP2017060977A
Application number: JP2015188363A
Authority: JP
Inventors: 林　和範; Kazunori Hayashi; 和範林
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP6569427B2

Abstract

【課題】エプロンと鋼板との摩擦を低減して、鋼板に対して大きな接触疵を付けにくくし、かつ、エプロンの耐久性及び通板の安定性を向上可能な熱延鋼板の搬送装置を提供する。【解決手段】熱延鋼板の搬送装置は、鋼板を搬送する複数の搬送ローラと、複数の搬送ローラ間に設置されたエプロンと、エプロンに対して鋼板の板厚方向の成分を含み、振動数が５０Ｈｚ以上の振動を付与する振動発生装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱延鋼板の搬送装置に関する。

熱延鋼板の製造に用いられる熱間圧延設備では、仕上圧延機から送り出される鋼板の先端部は、巻取り機に巻き付くまでの間、ランアウトテーブル上を張力が掛からない状態で自由走行する。ランアウトテーブルは、鋼板の通板方向に直交する回転軸を有する複数の搬送ローラが、当該通板方向に沿って配列されて構成される。鋼板の先端は、曲げ剛性が小さく、ランアウトテーブル上を走行する間に搬送ローラ間に落ち込みやすくなっている。鋼板の先端が搬送ローラ間に落ち込むと、鋼板の先端部分が大きく撓み、通板の安定性が阻害される。

搬送ローラ間への鋼板の落ち込みを回避するために、隣り合う搬送ローラ間にはエプロンが配置されている。エプロンは、隣り合う搬送ローラの間に固定されて配置されている。仕上圧延機から送り出された高温の鋼板は、エプロンに接触しながら、エプロン上を摺動して搬送される。そのため、鋼板とエプロンとの接触による大きな接触疵が生じることを防ぐことが必要とされる。また、エプロンについても、搬送される高温の鋼板との接触に対する耐熱性、及び、摺動による摩耗に対する耐摩耗性が必要とされる。

従来、エプロンにおける鋼板と接触する部分の構成材料として、樹脂系の材料が用いられている。樹脂系の材料は、鋼板との摩擦が小さく、柔らかいために、エプロンと鋼板とが接触しても、鋼板に対して大きな接触疵を付けにくい。しかしながら、樹脂系の材料からなるエプロンは、耐熱性及び耐摩耗性が比較的低く、搬送される高温の鋼板との接触、摺動によって摩耗しやすいため、比較的寿命が短いものであった。かかるエプロンの摩耗を減少させるために、エプロンに冷却水を散布しながら使用される場合もあるが、寿命の延長効果にも限界があるとともに、散布水による鋼板の温度低下も問題となる。

これに対して、鋼板と接触する部分を特定の材料により構成したエプロンが提案されている。例えば、特許文献１には、ＣＣコンポジットを用いて構成されたエプロンが開示されている。また、特許文献２には、窒化珪素を主成分とする焼結体からなるセラミックス製エプロンが開示されている。

特開２００２−１４１１号公報特開２００５−１７７８１０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたエプロンは、炭素系材料を用いるものであり、鋼板との接触時の摩擦は小さく通板の安定性に優れるものの、高温の鋼板と接触することによって母材の炭素が損耗するおそれがある。したがって、特許文献１に開示されたエプロンは、樹脂系の材料からなるエプロンよりも耐久性があるものの、未だ満足できるものではない。特許文献２に開示されたセラミックス製エプロンは、耐熱性及び耐摩耗性に優れるものの、硬度が高く、接触時に鋼板を疵付けやすい。したがって、生じた接触疵が激しい場合には、後工程での処理が必要になる。

また、セラミックスに限らず、鋳鉄や超硬合金等の耐熱性及び耐摩耗性に優れた材料も知られている。これらの材料により構成したエプロンは、鋼板との摩擦が大きく、鋼板がエプロンと接触したときに鋼板の接触部分が減速し、後続の鋼板との速度差が生じるため、減速した部分の鋼板が後続の鋼板に押されて形状不良となるおそれがある。鋼板の先端部に形状不良が生じると、通板方向下流側の搬送ロールに衝突して跳ね上がり、当該部分の迎え角が大きくなることによってフライングと呼ばれる、鋼板の先端が浮上する現象が発生する。

また、鋼板の先端部以外の箇所で形状不良が生じると、鋼板がめくれ上がり、ウェービングと呼ばれる波打ち現象が発生する。ウェービングが激しく、めくれ上がった鋼板が通板方向の下流側の搬送ローラに接触すると、さらに鋼板が跳ね上げられる現象が発生する。このように、エプロンの材質として、鋼板との摩擦が大きい材料を使用した場合には、通板の安定性が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、エプロンと鋼板との摩擦を低減して、鋼板に対して大きな接触疵を付けにくくし、かつ、エプロンの耐久性及び通板の安定性を向上可能な、新規かつ改良された熱延鋼板の搬送装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼板を搬送する複数の搬送ローラと、複数の搬送ローラ間に設置されたエプロンと、エプロンに対して鋼板の板厚方向の成分を含み、振動数が５０Ｈｚ以上の振動を付与する振動発生装置と、を備える、熱延鋼板の搬送装置が提供される。

エプロンに対して付与される振動における鋼板の板厚方向の成分の振幅をＡとし、振動の周期をＴとしたときに、−４π²（Ａ／Ｔ²）で表される鋼板の板厚方向の成分の振動の最大加速度（ｍ／ｓ²）の絶対値が３０以上であってもよい。

エプロンに対して付与される振動数が５０〜５００Ｈｚの範囲内の値であってもよい。

エプロンにおける、鋼板と接する表面が、樹脂、カーボン混合材料、鋳鉄、超硬合金又はセラミックスにより形成されてもよい。

以上説明したように本発明によれば、エプロンと鋼板との摩擦を低減して、鋼板に対して大きな接触疵を付けにくくし、かつ、エプロンの耐久性及び通板の安定性を向上させることができる。

本発明の実施の形態にかかる熱延鋼板の搬送装置を示す模式図である。同実施形態にかかるエプロンの振動方向を示す説明図である。変形例にかかるエプロンの振動方向を示す説明図である。摩擦試験機を示す説明図である。実施例による振動の最大加速度と摩擦係数との関係を示す説明図である。実施例による摩擦係数の測定結果を示す図である。実施例による振幅の測定結果を示す図である。実施例による電気抵抗の測定結果を示す図である。比較例による摩擦係数の測定結果を示す図である。比較例による振幅の測定結果を示す図である。比較例による電気抵抗の測定結果を示す図である。振動数と振幅と摩擦との関係を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜熱延鋼板の搬送装置＞
まず、本実施形態にかかる熱延鋼板の搬送装置の構成例について説明する。図１は、本実施形態にかかる熱延鋼板の搬送装置１００の一部分を、搬送方向の側方（搬送ローラ１０の軸方向）から見た模式図である。図２は、エプロン２０の振動方向を示す説明図である。図１及び図２において、鋼板５の搬送方向が矢印で示されている。なお、本実施形態では、板厚が１．０〜５．０ｍｍ程度の薄手の鋼板５の製造ラインに適用される搬送装置１００を例に採って説明する。

本実施形態において、搬送装置１００は、ランアウトテーブルとも呼ばれ、例えば、熱延鋼板の製造ラインにおける仕上圧延機の下流側に備えられる。搬送装置１００は、搬送ローラ１０と、エプロン２０と、振動発生装置３０とを備える。搬送装置１００には、図示しない冷却装置等の他の装置が併設されていてもよい。例えば、冷却装置は、搬送装置１００の上方及び下方に設けられるノズルから、鋼板５の上面及び下面に向けて冷却水を噴射するものとし得る。これにより、仕上げ圧延を終了し、搬送装置１００上を流れる鋼板５が冷却される。仕上圧延機から送り出される薄手の鋼板５は、搬送装置１００上を移動しながら冷却装置等の各装置を通過し、巻取り機により巻き取られる。

（搬送ローラ）
搬送ローラ１０は、搬送方向に沿って複数本配列される。それぞれの搬送ローラ１０は、鋼板５の搬送方向に対して直交する回転軸を中心に軸回転し、鋼板５を下流側へと送る。それぞれの搬送ローラ１０の最上部の高さ位置はほぼ一定にされ、鋼板５は、水平方向に搬送される。図１では、６本の搬送ローラ１０が示されているが、搬送ローラ１０の数は６本に限られない。

（エプロン）
エプロン２０は、隣り合う搬送ローラ１０の間に設置される。エプロン２０は、搬送装置１００上を流れる鋼板５が、隣り合う搬送ローラ１０の間に落ち込むことを防ぐために設けられる。エプロン２０の上面は水平方向に延在する平坦面であってよい。また、鋼板５の落ち込みを防ぐためには、搬送方向に沿う方向の両側のエプロン２０の端部と搬送ローラ１０との間の隙間ができるだけ小さくされるとよい。エプロン２０の上面は、搬送ローラ１０の最上部の位置に相当するパスラインの位置よりも、１．０〜１０．０ｍｍ程度下方に位置する。エプロン２０の上面の位置は、エプロン２０に付与される振動の振幅を考慮して適宜設定され得る。

それぞれのエプロン２０は、エプロン支持部２２に支持される。エプロン支持部２２は、エプロン２０を下方側から支持し、隣り合う搬送ローラ１０の間を通って振動テーブル４０に固定されている。図１では、５本のエプロン支持部２２が１つの振動テーブル４０に固定されている。

なお、搬送装置１００は、その全長、あるいは、単位ユニットに応じて適宜の数の搬送ローラ１０を備える。本実施形態においては、上流側から順に、隣り合う搬送ローラ１０の間に設置される５個のエプロン２０を１組として、当該エプロン２０が５本のエプロン支持部２２を介して１つの振動テーブル４０に固定されている。１つの振動テーブル４０に固定されるエプロン２０の数は５個に限られず、４個以下であってもよいし、６個以上であってもよい。あるいは、１つのエプロン２０に対して１つの振動発生装置３０を設置して、各エプロン２０に振動を付与してもよい。

（振動テーブル）
振動テーブル４０は、ダンパ４８を介して支持台４４に設置されている。振動テーブル４０には振動発生装置３０が設けられている。振動発生装置３０を作動させることにより振動テーブル４０に振動が付与され、振動テーブル４０に固定されたエプロン支持部２２を介してエプロン２０に振動が伝達される。振動発生装置３０は、例えば、振動テーブル４０に対して、鋼板５の板厚方向の成分を含む振動を付与する。すなわち、エプロン２０には、鋼板５の板厚方向の成分を含む振動が付与される。

（振動発生装置）
振動発生装置３０は、機械式、電磁式、電歪式、油圧式、空気圧式等に代表される、種々の形式の振動発生器とすることができる。本実施形態では、振動発生装置３０として、アンバランスウェイトを回転軸に取り付けたモータを回転させることにより振動を発生可能な、機械式の振動発生装置３０が用いられている。かかる振動発生装置３０は、大出力のモータを使用することにより、重量物であっても容易に振動を付与することができる。そのため、５個のエプロン２０が固定された振動テーブル４０に振動を付与するには、機械式の振動発生装置３０が好適である。

かかる振動発生装置３０は、付与される振動数がモータの回転数で決まるため、振動条件を自由に設定することは困難である。振動条件を自由に設定したい場合には、例えば、インバータ等を用いてモータの回転数を制御することにより、振動の変化の自由度を高めることができる。

本実施形態では、振動発生装置３０は、振動テーブル４０及びエプロン２０を、鋼板５の板厚方向に沿って往復動させる。すでに述べたように、アンバランスウェイト及びモータを用いた機械式の振動発生装置３０は、モータの回転により振動が発生するが、かかる振動は、モータの回転軸の全周方向に発生する。そのため、振動テーブル４０及びエプロン２０に付与される振動が鋼板５の板厚方向のみとなるように、振動テーブル４０には２個の振動発生装置３０が設けられている。

具体的に、２個の振動発生装置３０は、同一の振動力を発生可能な同一の振動発生装置３０であって、モータの回転軸が平行となるように設置され、互いに逆方向に回転させられる。このとき、２個の振動発生装置３０のアンバランスウェイトがともに同時期に上死点及び下死点に位置するように回転させられる。これにより、２個の振動発生装置３０から同期トルクが発生し、ギヤ等を介することなく同期運転となって、水平方向の振動が打ち消される。その結果、２個の振動発生装置３０によって、垂直方向（鋼板５の板厚方向）の振動のみを発生させることができる。

エプロン２０に対して、鋼板５の板厚方向の振動を付与することにより、鋼板５がわずかにエプロン２０から跳ね上げられ、鋼板５とエプロン２０とが非接触となる期間が生じる。鋼板５とエプロン２０とが非接触となる期間は摩擦がほぼゼロになるため、鋼板５が通板されている状態を全体として見れば、摩擦が大きく低下することになる。これにより、エプロン２０の摩耗を低減することができ、エプロン２０の耐久性を向上させることができる。また、鋼板５とエプロン２０との摩擦が低下することにより、鋼板５のフライングやウェービングといった現象が生じにくくなり、通板の安定性を向上させることができる。

搬送装置１００に冷却装置が併設される場合、冷却装置内を流れる鋼板５に生じたフライングやウェービングが激しすぎると、鋼板５が冷却装置のノズル等に引っ掛かってしまい、冷却装置を破損させてしまったり、通板不能になったりするおそれがある。特に、鋼板５が薄手のものである場合、厚手の鋼板に比べて重量が小さく剛性も低いために、フライングやウェービングを生じやすい。本実施形態にかかる搬送装置１００は、鋼板５とエプロン２０との摩擦を低下させることができるため、薄手の鋼板５であっても、フライングやウェービングを防いで、通板の安定性を向上させることができる。

また、エプロン２０に対して、鋼板５の板厚方向の振動を付与することにより、鋼板５とエプロン２０とが連続して接触する１回あたりの時間が短くなる。これにより、鋼板５に形成され得る接触疵の長さが極短いものとなり、鋼板５に、視認され得る大きな接触疵が生じにくくなる。したがって、鋼板５の製造時の歩留まりの低下を抑制することができる。

（振動条件）
エプロン２０に付与される振動の振動数ｆは、例えば、５０Ｈｚ以上の値であることが好ましい。振動数ｆが５０Ｈｚ未満となると、振幅Ａを大きくした場合であっても、摩擦を低下させることが困難になり得るからである。また、エプロン２０に付与される振動の振動数ｆは、例えば、５００Ｈｚ以下の値であることが好ましい。５００Ｈｚを超える振動数ｆを発生させるためには、振動発生装置３０として電磁式や電歪式の振動発生装置を用いる必要がある一方で、大きな振動力を得ることが困難になり得るからである。また、電磁式や電歪式の振動発生装置は、５００Ｈｚを超える振動数ｆで使用するには、耐久性が低い場合があるからである。

また、エプロン２０に付与される振動の振幅Ａは、振動数ｆによっても異なり得るが、例えば、０．００５〜１．０ｍｍの範囲内の値であることが好ましい。振幅Ａが０．００５ｍｍ未満になると、振動数ｆが大きい場合に、摩擦の低下度合いが小さくなる場合があるからである。一方、振幅Ａが大きいほど摩擦の低下には有利であるものの、振幅Ａが１．０ｍｍを超えると、鋼板５に不必要な振動が与えられ、通板の安定性を低下させる場合があるからである。

さらに、エプロン２０に付与される振動の周期Ｔ（＝１／ｆ）及び振幅Ａを設定するにあたり、鋼板５の板厚方向の成分の振動の最大加速度の絶対値（｜−４π²（Ａ／Ｔ²）｜）が下記式（１）の条件を満足することが好ましい。かかる最大加速度の絶対値が３０未満になると、鋼板５とエプロン２０との摩擦を低下させることが困難になり得るからである。
｜−４π²（Ａ／Ｔ²）｜≧３０・・・（１）

なお、横軸を時間軸とし縦軸を変動量としたときの、エプロン２０に付与される振動の波形は、特に限定されない。振動数や振幅の条件を満足する限り、振動の波形は、正弦波形であってもよいし、歪んだ正弦波形でもよい。あるいは、振動の波形は、非正弦波形である矩形波形、三角波形、のこぎり波形であってもよい。

（振動を付与する期間）
仕上圧延機から送り出される鋼板５が搬送装置１００上を流れている間、常に振動発生装置３０を作動させて、エプロン２０に振動を付与してもよい。ただし、鋼板５の先端が巻取り機に到達して、鋼板５が巻取り機に巻き取られ始めた後には、鋼板５に張力が掛けられ、鋼板５はパスラインの位置を移動する。すなわち、鋼板５が巻取り機に巻き取られ始めた後には、鋼板５とエプロン２０とは非接触状態になるとともに、非接触状態であっても通板の安定性が確保され得る。したがって、電力コストの観点から言えば、少なくとも、仕上圧延機から送り出された鋼板５が巻取り機に到達して、所定の張力が発生するまでの期間、振動発生装置３０を作動させ、エプロン２０に振動を付与すればよい。

（エプロンの材質）
本実施形態にかかる搬送装置１００では、エプロン２０の材質は特に限定されない。例えば、少なくとも鋼板５に接触し得るエプロン２０の上面の材質は、樹脂、カーボン混合材料、鋳鉄、超硬合金、又はセラミックスのいずれかであってよい。あるいは、エプロン２０の上面は、これらの材質から選択される複数の材質により形成されたタイル状の構成要素を組み合わせたものであってもよい。本実施形態にかかる搬送装置１００は、鋼板５とエプロン２０との摩擦を低下し得るものであるため、材質を問わずエプロン２０の耐久性を高めることができる。

例えば、エプロン２０の材質を、比較的摩耗しやすく耐熱性が低い樹脂とした場合であっても、本実施形態にかかる搬送装置１００であれば、エプロン２０の耐摩耗性及び耐熱性を向上させて、耐久性を向上させることができる。また、例えば、エプロン２０の材質を、耐摩耗性及び耐熱性に優れるものの鋼板５との摩擦が比較的大きい鋳鉄や超硬合金、セラミックス等とした場合であっても、本実施形態にかかる搬送装置１００であれば、視認されやすい接触疵の発生を抑制することができる。特に、鋳鉄は、鋳鉄のコスト自体が比較的安価であるとともに、エプロン２０自体を水冷等によって冷却する必要が無くなるため、本実施形態にかかる搬送装置１００であれば、製造コストを抑えることができる。

（変形例）
エプロン２０に付与される振動は、垂直方向（鋼板５の板厚方向）に沿って往復動するものに限られず、鋼板５の板厚方向の成分を含む振動であればよい。例えば、図３に示すように、エプロン２０が垂直方向から傾斜した方向に沿って往復動するように振動が付与されてもよい。このようにエプロン２０に対して振動が付与された場合であっても、鋼板５がエプロン２０から浮き上がる期間が発生し、鋼板５とエプロン２０との摩擦を低下させることができる。このとき、図３に示すように、垂直方向から搬送方向前方に傾斜する方向に沿ってエプロン２０を振動させることにより、通板に対する抵抗を小さくすることができる。

具体的に、垂直方向から搬送方向前方に傾斜する方向に沿ってエプロン２０を振動させた場合、エプロン２０の上昇時には、エプロン２０と鋼板５が接触して、鋼板５が上方に持ち上げられつつ、搬送方向に押し出される。一方、エプロン２０の下降時には、跳ね上げられた鋼板５がエプロン２０から離れているため、搬送方向の後ろ側に戻るエプロン２０によって通板が阻害されることがない。したがって、垂直方向から搬送方向前方に傾斜する方向に沿ってエプロン２０を振動させることにより、振動するエプロン２０によって生じる、搬送装置１００上を流れる鋼板５に対する抵抗が小さくなる。

（まとめ）
以上、本実施形態にかかる熱延鋼板の搬送装置１００は、隣り合う搬送ローラ１０間に設置されるエプロン２０に対して、鋼板５の板厚方向の成分を含む振動を付与することにより、鋼板５とエプロン２０との摩擦を低下させることができる。したがって、エプロン２０の材質を問わず、鋼板５に対して視認されるような大きな接触疵を付けることがない。また、本実施形態にかかる熱延鋼板の搬送装置１００は、鋼板５とエプロン２０との摩擦が低下するため、エプロン２０の耐久性を向上させることができる。さらに、本実施形態にかかる熱延鋼板の搬送装置１００は、鋼板５とエプロン２０との摩擦が低下するため、フライングやウェービングが生じにくくなって、通板の安定性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

［Ａ．評価試験による考察］
まず、エプロンに対して付与される振動が、鋼板とエプロンとの摩擦、及びエプロンの摩耗に及ぼす影響を評価した。摺動系の摩擦及び摩耗に及ぼす振動の効果を調査するために、直線往復摺動型の摩擦試験機に振動装置を組み込んで、摩擦係数及び摩耗量を測定した。

（測定方法）
図４は、振動装置を組み込んだ摩擦試験機の構成を示す図である。かかる摩擦試験機は、試料ステージ１１０と、ステージ駆動装置１１４と、加振器１１８と、摺動ブロック１２２と、ロードセル１３０と、渦流センサ１２６とを備える。試料ステージ１１０は、ステージ駆動装置１１４によって図の左右方向に直線往復運動させられる。

加振器１１８は、試料ステージ１１０上に載置され、試料ステージ１１０とともに直線往復運動する。加振器１１８は、電磁式の加振器であって、振動ヘッド１１８ａ上に固定される平板試験片１０５に対して垂直方向の振動を付与し得る。かかる加振器１１８には、関数発生器と信号増幅器とが接続されており、任意の波形及び任意の振動数を設定可能になっている。平板試験片１０５上には、アーム１３４に保持した摺動ブロック１２２が載置されている。摺動ブロック１２２には、静止荷重が作用される。

ロードセル１３０は、アーム１３４に取り付けられており、試料ステージ１１０を直線往復運動させたときに、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２との間に発生する摩擦力を測定するために使用される。渦流センサ１２６は、平板試験片１０５の直上に配置され、平板試験片１０５の垂直方向の振幅を測定するために使用される。また、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とは直流安定化電源で接続され、直列の電気回路が形成されている。

かかる摩擦試験機により、摩擦係数及び摩耗量は以下のように求めた。摩擦係数は、アーム１３４に取り付けられたロードセル１３０により測定された摩擦力を、摺動ブロック１２２に作用させた静止荷重で割ることにより算出した。また、摩耗量は、試料ステージ１１０を規定回数往復運動させた前後の平板試験片１０５の重量変化として算出した。

また、振幅に関しては信号増幅器により制御され、振動数が数Ｈｚから数十Ｈｚ程度に小さい場合には、数ｍｍの振幅であっても付与することができる一方、振動数が大きくなると、発生可能な振幅は小さくなる。振動数が１，０００Ｈｚを超えると、最大でも数μｍ程度の振幅しか付与することができない。そのため、振幅については、任意の値を設定することが困難であったため、渦流センサ１２６により実測値を求めた。

さらに、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２との接触状態をモニタするために、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とを直列に接続した電気回路により、摺動中の平板試験片１０５と摺動ブロック１２２との接触部分の電気抵抗変化を測定した。電気抵抗は、電気回路に流れる電流を、直流安定化電源の設定電圧で割ることにより算出した。

（摩擦係数の考察）
まず、加振器１１８を作動させずに平板試験片１０５に振動を付与しない状態での摩擦係数を測定した。このときの摩擦係数は、０．７５であった。また、加振器１１８により平板試験片１０５に振動を付与した状態での摩擦係数を測定した。付与する振動の波形を正弦波形とし、振動数ｆを１０Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚとし、各振動数ｆでの振幅を信号増幅器によって５水準で変化させ、それぞれの振動条件で平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とを摺動させたときの摩擦係数を測定した。

得られた測定結果を以下のように整理した。正弦波形の時刻ｔでの変位Ｘ（ｔ）は、振動周期（振動数ｆの逆数）Ｔ、振幅Ａにより、下記式（２）で示される。
Ｘ（ｔ）＝Ａｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）・・・（２）

かかる変位Ｘ（ｔ）を２階微分することにより、振動の加速度−Ａ（２π／Ｔ）²ｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）が得られる。振動の加速度も時間依存性を有するが、その値は、振動方向が変化するとき、すなわち、ｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）が１となる−４π²（Ａ／Ｔ²）が加速度の最大値を示すことになる。上記の各振動条件において、設定した振動数ｆと実際に測定された振幅Ａとから振動の最大加速度を算出した。図５は、振動の最大加速度の絶対値を横軸として摩擦係数を整理した結果を示す。

振動数ｆが１０Ｈｚの場合、どの振幅Ａにおいても摩擦係数の低下は見られなかった。これに対し、振動数ｆが５０Ｈｚ以上の場合には、加速度が３０ｍ／ｓ²の位置で摩擦係数が大きく低下し、低摩擦状態になっている。ここで、低摩擦状態とは、摩擦係数が、振動を付与しないときの３分の１程度である０．２５以下となることと定義する。図５から分かるように、摩擦係数が低下する加速度（＝３０ｍ／ｓ²）は、振動数ｆに依存しない。

図６〜図１１は、平板試験片１０５に対して垂直方向の振動を付与した場合と付与しない場合とにおける摩擦係数、振幅、電気抵抗の時間変化の測定結果を示す。図６〜図８が、垂直方向の振動を付与しないで平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とを摺動させたときの摩擦係数、振幅、電気抵抗の時間変化を示す。また、図９〜図１１が、垂直方向の振動を付与しつつ平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とを摺動させたときの摩擦係数、振幅、電気抵抗の時間変化を示す。

図６に示すように、垂直方向の振動を付与しない場合の摩擦係数の平均値は、約０．７５であるのに対し、図９に示すように、振動数ｆが１００Ｈｚで振幅Ａが０．０６３ｍｍの振動を付与した場合の摩擦係数の平均値は、約０．２に低下する。また、図８に示すように、振動を付与しない場合の電気抵抗は数ｍΩで推移し、大きな変化が見られないのに対し、図１１に示すように、振動を付与して摩擦係数が低下した場合の電気抵抗は、振動の周期に対応して数ｍΩから数ＭΩまでの範囲で大きく変化している。ここで、電気抵抗が数ＭΩの状態は、ほぼ絶縁状態と言え、すなわち、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とが接触しておらず、摺動ブロック１２２が平板試験片１０５から浮き上がった状態を意味している。

図１２は、上記の摩擦係数の測定結果に基づき、横軸に振動数ｆ、縦軸に振幅Ａをとり、それぞれの振動数ｆにおいて低摩擦状態が発現する振幅を示したものである。かかる図１２において、領域Ａは、振動数ｆが小さく、振幅Ａを大きくしても摩擦の低下が見られない領域である。領域Ｂは、振動を付与することによって摩擦が低下する領域であるが、振動数ｆと振幅Ａとの関係によっては、摩擦の低下度合いが小さくなり得る領域である。また、領域Ｃ，Ｃ´，Ｃ´´は、振動を付与することによって摩擦が低下する領域であるが、領域Ｃ´は振幅Ａが大きく、鋼板５に不必要な振動が与えられ、通板の安定性を低下させ得る領域である。また、領域Ｃ´´は、振動発生装置３０の仕様を考慮すると、現実的に使用が困難な領域である。

以上の結果から、摺動系に垂直方向の振動を付与した場合、振動数ｆが５０Ｈｚ以上であれば、振動周期Ｔに対応して平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とが非接触となる期間が発生し得ることが分かった。かかる期間には、摺動ブロック１２２が平板試験片１０５から浮き上がり、摺動ブロック１２２と平板試験片１０５との摩擦がほぼゼロになることから、摺動ブロック１２２と平板試験片１０５との摩擦は全体として低下する。特に、振動数ｆと振幅Ａとから算出される振動の最大加速度の絶対値が３０を超える振動条件とすることにより、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とが非接触となる期間が長くなるため、摺動ブロック１２２と平板試験片１０５との摩擦は全体として大きく低下した。

（摩耗量の考察）
次に、上記のとおり種々の条件で実施した試験のうち、摩擦が低下した条件での摩耗量を、振動を付与しない場合の摩耗量と比較した。表１は、各条件下での摩耗量（ｍｇ）を示す。

表１に示すように、振動を付与しない場合の摩耗量が平板試験片１０５の摩耗量が１２０ｍｇであったのに対して、振動の最大加速度の絶対値が３０以上となる振動を付与した場合の摩耗量は５２〜６５ｍｇであり、およそ半分に減少した。すなわち、摺動ブロック１２２と平板試験片１０５とが低摩擦状態となるために必要な条件を満たす振動を付与した場合には、平板試験片１０５と摺動ブロック１２２とが非接触となる期間が存在することから、平板試験片１０５の摩耗量も減少することが分かった。

［Ｂ．実機による評価］
次に、本実施形態による搬送装置１００を熱間圧延設備のランアウトテーブルとして使用し、エプロン２０の摩耗量、通板の安定性、鋼板５の接触疵について評価を行った。ランアウトテーブルは、仕上圧延機の出側から１１本の搬送ローラ１０を配列するとともに、各搬送ローラ１０間に設置されている１０個のエプロン２０に振動機構を組み込んで構成した。１０個のエプロン２０は、仕上圧延機側から順に５個を１組として、ダンパ４８を介して支持台４４に設置した振動テーブル４０上に設置した。

振動テーブル４０には、エプロン支持部２２及び振動発生装置３０を設けた。振動発生装置３０として、アンバランスウェイトがモータの回転軸に取り付けられた機械式の振動発生装置３０を使用した。振動発生装置３０は、モータの回転軸に対して垂直方向に回転する振動を発生する。本実施例では、同一の振動力を発生する同一形式の２台の振動発生装置３０を使用し、回転軸が平行になるように振動テーブル４０に取り付け、回転方向が逆方向となるように回転させた。これにより、水平方向の振動は打ち消されるため、振動テーブル４０及びエプロン２０には、垂直方向の振動のみを付与した。このときの振動条件は、振動数ｆが１００Ｈｚ、振幅Ａが０．１２ｍｍとした。

エプロン２０の上面の高さ位置は、搬送ローラ１０のパスラインから５ｍｍ低い位置とした。使用中のエプロン２０の摩耗量は、搬送ローラ１０のパスラインからの高さ変化を求めた。すなわち、エプロン２０の摩耗が進行するほど、パスラインからエプロン２０の上面までの距離が大きくなることとなる。

（樹脂製エプロンの摩耗量）
エプロン２０の材質として樹脂を使用して、振動を付与した場合と振動を付与しない場合とでの摩耗量を比較した。エプロン２０に振動を付与しない場合、使用開始後、初期の２か月で大きく摩耗し、４か月が経過する頃には、パスラインからの高さが１０ｍｍ以上となり、エプロン２０の交換が必要となった。これに対して、エプロン２０に振動を付与した場合、使用開始から６か月を経過してもパスラインからの高さが８ｍｍで、管理基準内におさまっていた。なお、樹脂製のエプロン２０は、比較的摩擦が低いことから、振動の有無にかかわらず、通板の安定性及び鋼板５の接触疵は管理基準内であった。

（セラミックス製エプロンの摩耗量及び接触疵）
エプロン２０の材質としてセラミックスを使用して、振動を付与した場合の摩耗量を観察した。セラミックス製のエプロン２０の場合、振動を付与することによって、使用開始から６か月経過後においても、パスラインからの高さが７ｍｍで、管理基準内におさまっていた。また、セラミックス製のエプロン２０は硬度が高く、鋼板５に疵を付けやすいものの、後工程で手入れが必要になるような視認され得る接触疵は皆無であった。また、６か月の使用期間中において、フライングやウェービングによる通板トラブルは発生しなかった。

以上のように、エプロン２０に対して、鋼板５の板厚方向の振動を付与することにより、エプロン２０の材質を問わず、エプロン２０の耐久性が高められるとともに、鋼板５への接触疵の発生や通板の安定性の低下を抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施の形態においては、薄手の熱延鋼板５の製造ラインに設置される搬送装置１００を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限定されない。搬送される鋼板は厚手の鋼板であってもよい。

１００熱延鋼板の搬送装置
１０搬送ローラ
２０エプロン
２２エプロン支持部
３０振動発生装置
４０振動テーブル
４４支持台
４８ダンパ

Claims

鋼板を搬送する複数の搬送ローラと、
前記複数の搬送ローラ間に設置されたエプロンと、
前記エプロンに対して前記鋼板の板厚方向の成分を含み、振動数が５０Ｈｚ以上の振動を付与する振動発生装置と、
を備える、熱延鋼板の搬送装置。
前記エプロンに対して付与される振動における前記鋼板の板厚方向の成分の振幅をＡとし、前記振動の周期をＴとしたときに、−４π²（Ａ／Ｔ²）で表される前記鋼板の板厚方向の成分の振動の最大加速度（ｍ／ｓ²）の絶対値が３０以上である、請求項１に記載の熱延鋼板の搬送装置。
前記エプロンに対して付与される振動数が５０〜５００Ｈｚの範囲内の値である、請求項１又は２に記載の熱延鋼板の搬送装置。
前記エプロンにおける、前記鋼板と接する表面が、樹脂、カーボン混合材料、鋳鉄、超硬合金又はセラミックスにより形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱延鋼板の搬送装置。