JP2556217B2 - 連続通板する鋼板の振動および板反り防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続通板する鋼板の振
動や板幅方向での板反り（所謂、Ｃ反り変形）を防止す
るための方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】連続焼鈍炉のガスジェット冷却帯では、鋼
板はロ−ルで搬送されながら冷却されるが、ロ−ルには
高速の冷却ガスが吹付けられるため鋼板にフラッタリン
グによる振動が発生する。鋼板にこのような振動が生じ
ると、鋼板が冷却ガス吹出ノズルと接触し、鋼板面に傷
が生じるという問題がある。したがって、これを避ける
ために、冷却ガス吹出ノズルと鋼板の距離を大きく取る
必要があり、この結果、鋼板の冷却効率が低下し、さら
には、冷却の不均一化による熱座屈の発生等の問題も生
じる。また、その他にも、例えば電気めっきラインや溶
融めっきラインでは鋼板の板反りや振動に起因してめっ
き厚の不均一が生じる等、鋼板の連続通板ラインでは板
の振動や板反りに起因した様々な問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような各種連続通
板ラインにおける鋼板の振動や板反りという問題に対
し、例えば、めっき浴中に磁性ロ−ルを設け、鋼板を磁
気力により吸引して平坦化しすることにより板反りを矯
正する方法（特開昭５２−１１１８３９号）や、鋼板の
幅方向両側に磁石を置き振動を防止する方法（特開昭５
７−５８５３号）等も提案されているが、いずれの方法
も板反りの矯正と振動の防止を同時に達成できるような
技術ではない。

【０００４】また、特公平２−１６３７５号では、ガス
ジェット冷却ノズルの前後で鋼板を押えロ−ルで押える
ことにより振動を抑制する方法が提案されているが、こ
の方法では振動を完全に抑制できないばかりでなく、押
えロ−ルとの接触によって鋼板に表面傷が発生するとい
う問題もある。

【０００５】また、特公昭４４−７４４４号には、溶融
めっきの絞りを目的として、めっき浴から出た鋼板を高
周波電流が流されたコイル間で通板させることにより高
周波磁場を印加する方法が提案され、その中でコイル間
を通過する鋼板は磁気的な反発力でコイル間中心にセン
タリングされるという、鋼板の振動抑制効果が期待し得
るような内容が示されている。しかし、単に鋼板に高周
波磁場を印加した場合、強磁性体である鋼板には磁気的
吸引力が強く作用するため、通板する鋼板がコイル方向
に吸引される等、到って不安定な状態が引き起こされ、
振動の抑制等は全く期待できない。

【０００６】このように従来、通板する鋼板の振動や板
反りを非接触で効果的に抑制できる方法は知られていな
い。本発明はこのような従来の問題に鑑み、比較的簡易
な装置と方法により、連続通板する鋼板の板反りと振動
を非接触でしかも効果的に抑制することができる方法を
提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】鋼板のような強磁性体に
単に磁場を印加し、鋼板の制振等を行おうとしても、鋼
板に磁気吸引力が作用し、振動等の面で鋼板がより不安
定な状態におかれることは、上述した通りである。この
ような問題に対し本発明者らは、図１のＢ〜Ｈ曲線に示
されるように鋼板の強磁性を示す領域が非飽和域に限ら
れ、飽和域では強磁性でなくなることに着目し、鋼板に
十分な飽和域に達するような高周波磁場を印加すれば、
磁気吸引力よりも高周波電流路を流れる電流と鋼板中の
誘導電流間に生じる反発力の方が強くなり、上記磁気吸
引力に伴う不安定性が解消されることを見出し、本発明
を完成させたものである。

【０００８】すなわち本発明は、連続通板する鋼板の前
面側および後面側に、鋼板面に平行な高周波電流導通路
を鋼板に近接して配置し、各高周波電流導通路に周波数
３ｋＨｚ以上で且つ鋼板を磁気的に飽和させ得る大きさ
の高周波電流を通電して鋼板に逆位相の高周波電流を誘
導させ、この誘導電流と前記各電流導通路の高周波電流
との相互作用により鋼板面に働く磁気圧力を発生させ、
鋼板両面に作用する磁気圧力により鋼板の幅方向での板
反りと振動を抑制するようにしたものである。ここで、
鋼板の誘導電流と高周波電流導通路の高周波電流との相
互作用により鋼板面に働く「磁気圧力」とは、高周波電
流導通路を流れる高周波電流と鋼板中の誘導電流との間
に生じる磁気的な反発作用により鋼板面に作用する磁気
的な圧力を指す。

【０００９】このような本発明において、高周波電流導
通路は鋼板通板方向で間隔をおいて２以上設けることが
できる。また、通板する鋼板の前面側と後面側の高周波
電流導通路は、一般には鋼板を挟んで略対向した位置に
配置され、この場合には、対向する両高周波電流導通路
に同位相の高周波電流が流される。但し、例えば、鋼板
の前面側と後面側にそれぞれ複数の高周波電流導通路を
配置する場合には、高周波電流導通路は必ずしも鋼板を
挟んで対向する必要はなく、鋼板通板方向で位置をずら
して配置してもよい。そしてこの場合には、上記高周波
電流導通路が鋼板を挾んで対向する場合のような電流の
位相に関する制約はない。

【００１０】高周波電流導通路は、鋼板幅方向に亘って
設ける必要があるが、必ずしも板幅方向と平行に設ける
必要はなく、高周波電流導通路全長に板幅方向に対して
傾きをもたせ、或いは高周波電流導通路の一部に板幅方
向に対して傾きをもたせるような構成とすることができ
る。鋼板エッジ部では、高周波電流導通路を流れる電流
に対して鋼板中を流れる電流の方向が９０°の関係にな
るため、このエッジ部近傍で磁気圧力が弱まる傾向があ
り、このような問題に対しては、上記のように高周波電
流導通路全長に板幅方向に対して傾きをもたせ、或いは
電流導通路の鋼板エッジ部近傍に面した部分に板幅方向
に対して傾きをもたせた構成とするのが有効である。

【００１１】

【作用】本発明法の作用を、強磁性体である鋼板の磁気
特性を示す図１（磁束密度と磁界の強さとの関係図）と
本発明の一実施例である図２および図３に基づき説明す
る。図２は実施状況を示す側面図、図３は同じく正面図
である。

【００１２】本発明法では、連続通板する鋼板Ｓの前面
側と後面側に、それぞれ鋼板面に平行な高周波電流導通
路１ａ、１ｂを鋼板Ｓに近接して配置する。高周波電流
導通路１ａ、１ｂに同位相の高周波電流を流すと、鋼板
Ｓにはこれと逆位相の電流が流れる。この鋼板を流れる
電流は前記高周波電流導通路の電流とは方向が逆となる
ため、高周波電流導通路１ａ、１ｂの電流と鋼板Ｓを流
れる電流との間に磁気的な反発作用が生じ、これが磁気
圧力として鋼板表面に作用する。しかしながら、鋼板の
ような強磁性体では透磁率が高いため、上述したように
単に電流が流れただけでは、磁気吸引力が反発力を上回
り、不安定系となってしまう。ここで、高周波電流導通
路１ａ、１ｂの電流を大きくしていくと、図１に示す鋼
板中の磁界の振幅が大きくなり、全体的には飽和域に鋼
板が滞留する時間が長くなり、この結果、ある磁界の振
幅以上では磁気反発力が磁気吸引力よりはるかに支配的
となる。本発明では、このように鋼板を磁気的に十分に
飽和させ得るに十分な大きさの高周波電流を高周波電流
導通路１ａ、１ｂに通電し、必要な磁気反発力を得る。
この磁気反発力は鋼板に対してその両側から非接触のバ
ネが作用するのと同じであり、鋼板の振動を抑制し、ま
た、Ｃ反りを矯正する。本発明において高周波電流導通
路に通電させる高周波電流の周波数は、後述する実施例
の結果から３ｋＨｚ以上とする。また、高周波電流の大
きさは電流の周波数と高周波電流導通路−鋼板間の設定
距離に応じて選択され、例えば、後述する実施例の場合
のように高周波電流導通路−鋼板間の設定距離が１５ｍ
ｍ、周波数が３ｋＨｚの場合には、電流値を３×１０ ⁴
Ａ程度とすることにより鋼板を磁気的な飽和域とするこ
とができる。また、例えば周波数が２０ｋＨｚの場合に
は、同様の高周波電流導通路−鋼板間の設定距離におい
て電流値を５００Ａ程度とすることにより鋼板を磁気的
な飽和域とすることができる。要は、高周波電流（３ｋ
Ｈｚ以上）の周波数と高周波電流導通路−鋼板間の設定
距離に応じて、鋼板を磁気的に飽和させ得る大きさの電
流値を選択すればよい。

【００１３】

【実施例】図２ないし図１１に本発明の実施例を示す。
このうち図２および図３は、上述したように鋼板Ｓを挾
んで対向するようにして鋼板面に平行な１対の高周波電
流導通路１ａ、１ｂを鋼板に近接して配し、これら高周
波電流導通路１ａ、１ｂに同位相の高周波電流を流すよ
うにしたものである。

【００１４】また、図４および図５は、鋼板を挾んで対
向する高周波電流導通路１ａ、１ｂを上下２組配置した
例である。この例では、上下の高周波電流導通路の電流
の位相が反対となっているが、同位相でもよい。

【００１５】図６は、鋼板両側の高周波電流導通路１を
鋼板を挾んで対向させることなく、上下にずらして配置
し、全体として高周波電流導通路１を千鳥状に配置した
場合の例であり、鋼板Ｓの前面側と後面側にそれぞれ複
数の高周波電流導通路１を配置する場合には、このよう
な配置とすることが可能である。この場合には、各個別
の高周波電流導通路１の高周波電流に対応して、鋼板内
にこれと逆位相の電流が流れ、鋼板Ｓには鋼板通板方向
で交互に反対方向からの磁気圧力が作用することにな
る。なお、この例では鋼板の前面側と後面側で高周波電
流導通路を流れる電流の位相が逆となっているが、位相
が同一であってもよい。すなわち、高周波電流導通路を
流れる電流の位相は任意である。

【００１６】図７は、各高周波電流導通路１ａ、１ｂの
鋼板対向面側を除く周囲を、透磁率が高く飽和磁束密度
の高い電磁材料２で囲み、その内部を水冷箱３とした例
であり、磁気抵抗が低いため比較的少ない電流でも鋼板
を十分飽和させるだけの磁場を効率的に印加し、高い磁
気圧力の発生を可能としたものである。

【００１７】図８は、それぞれ鋼板の端部に特に強い磁
気圧力をかけるため、各高周波電流導通路１の鋼板エッ
ジ部近傍と対向する部分に、鋼板通板ライン方向に沿っ
た屈曲部１１を形成したものである。このような構成は
上述した各実施例に適用可能である。

【００１８】また、鋼板エッジ部では、高周波電流導通
路を流れる電流に対して鋼板中を流れる電流の方向が９
０°の関係になるため、このエッジ部近傍で磁気圧力が
弱まる傾向があり、このような問題に対しては、高周波
電流導通路全長を板幅方向に対して傾け、或いは電流導
通路の鋼板エッジ部近傍と対向する部分に板幅方向に対
し傾きをもたせる方法が有効である。

【００１９】図９および図１０は前者の例を示すもの
で、鋼板両側の高周波電流導通路１ａ，１ｂの全長に板
幅方向に対して適当な傾きをもたせたものである。ま
た、図１１は鋼板エッジ部近傍に面した高周波電流導通
路１ａ，１ｂの部分１２に板幅方向に対する傾きをもた
せたものである。以上のような構成は上記各実施例に適
用可能である。

【００２０】本発明者等は、本発明の効果を検証するた
め以下のようなシュミレ−ション解析を行った。この解
析は、図４に示す高周波電流導通路の配置例のものにつ
いて、以下の解析条件に基づき、 コイル断面寸法：３０×５０ｍｍ コイル電流 ：３×１０⁴Ａ 周波数 ：３０００Ｈｚ 鋼板厚さ ：２．３ｍｍ 鋼板比透磁率 ：１ 鋼板が両高周波電流導通路からそれぞれ１５ｍｍずつ離
れたセンタ位置にある場合、鋼板が上記センタ位置から
片側の高周波電流導通路側にそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ
ずつずれた場合の３水準について行った。この解析モデ
ルを図１２に示す。この解析の結果、本条件における磁
界の強さの片振幅は１６００００Ａ／ｍであり、図１お
よび表１に示すような代表的Ｂ〜Ｈ曲線を持つ鋼板で
は、鋼板は完全に飽和域にあることが判った。図１３は
この場合における最大磁気圧力の１サイクルの解析例で
あり、これによれば磁気的吸引力が磁気圧力を上回る時
間は６％以下となり、且つその吸引力の絶対値は最大磁
気圧力の１／５以下であること、このため鋼板が強磁性
体であるにもかかわらず、磁気圧力を極めて安定して鋼
板に印加できることが判明した。

【００２１】次に、磁気圧力の平均値の分布を解析した
例を示す。図１４は鋼板が両電流導通路のセンタ位置に
ある場合、また図１５、図１６は鋼板が上記センタ位置
よりも片側の電流導通路側にそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ
ずれた場合の各磁気圧力の分布を示している。これによ
れば、鋼板がセンタ位置からずれた場合、全体として中
心へ押しやろうとする力が働くことが示されている。こ
の磁気圧力は高周波電流導通路に鋼板が近づくにしたが
って大きくなるため、鋼板のセンタリング作用に有効に
働き、振動防止に効果がある。また、Ｃ反りの矯正力と
しても有効であり、ト−タルのＣ反り量を０．５ｍｍ以
内に押えられることが判る。

【００２２】これらの結果をふまえ、図２に示す装置を
約２ｍの間隔で３基電気めっきラインに設置し、実機試
験を行った。この試験での寸法、電流等の条件は上記シ
ュミレ−ションで採用した条件と同一とした。この試験
によれば、従来約７ｍｍ程度生じていた板幅方向のＣ反
りは約０．５ｍｍ程度まで減少し、また板の振動もほぼ
完全に抑えることができた。このため、めっきの板幅方
向での付着量分布は、従来±５０％程度であったもの
を、±７％以内まで改善することができた。

【００２３】以上のような本発明法は、あらゆる種類の
鋼板連続通板ラインに適用でき、特に、従来問題となっ
ている連続焼鈍炉のガスジェット冷却帯における鋼板の
振動防止、溶融めっき設備におけるガスワイピング位置
での鋼板の振動および板反り防止、さらには電気めっき
ラインにおける鋼板の板反り防止等に極めて有用なもの
である。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、鋼板
両側の高周波電流導通路から鋼板に対して安定的な磁気
圧力を及ぼすことができるため、比較的簡易な装置と方
法によって、連続通板する鋼板の板反りと振動を非接触
でしかも効果的に抑制することができ、しかも、あらゆ
る種類の連続通板ラインに適用できるという汎用性を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板の磁束密度と磁界の強さとの関係図

【図２】本発明の一実施例を示す側面図

【図３】図２に示す実施例の正面図

【図４】本発明の他の実施例を示す側面図

【図５】図４に示す実施例の正面図

【図６】本発明の他の実施例を示す側面図

【図７】本発明の他の実施例を示す側面図

【図８】本発明の他の実施例を示す正面図

【図９】本発明の他の実施例を示す正面図

【図１０】図９に示す実施例の側面図

【図１１】本発明の他の実施例を示す正面図

【図１２】高周波電流導通路によって鋼板に及ぼされる
磁気圧力を算定するためのシュミレ−ションにおける解
析モデルを示す説明図

【図１３】図１２の解析において、最大磁気圧力の１サ
イクルの解析例を示すグラフ

【図１４】図１２の解析において、鋼板がセンタ位置に
ある場合の磁気圧力の分布を示すグラフ

【図１５】図１２の解析において、鋼板がセンタ位置よ
り５ｍｍずれた場合の磁気圧力の分布を示すグラフ

【図１６】図１２の解析モデルにおいて、鋼板がセンタ
位置より１０ｍｍずれた場合の磁気圧力の分布を示すグ
ラフ

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ…高周波電流導通路、１１…屈曲部、１
２…部分、Ｓ…鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢田 明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−173755（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253549（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−228528（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−194757（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭44−7444（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続通板する鋼板の前面側および後面側
   に、鋼板面に平行な高周波電流導通路を鋼板に近接して
   配置し、各高周波電流導通路に周波数３ｋＨｚ以上で且
   つ鋼板を磁気的に飽和させ得る大きさの高周波電流を通
   電して鋼板に逆位相の高周波電流を誘導させ、この誘導
   電流と前記各電流導通路の高周波電流との相互作用によ
   り鋼板面に働く磁気圧力を発生させ、鋼板両面に作用す
   る磁気圧力により鋼板の幅方向での板反りと振動を抑制
   することを特徴とする連続通板する鋼板の振動および板
   反り防止方法。
2. 【請求項２】 連続通板する鋼板の前面側および後面側
   に、鋼板を挟んで略対向するようにして鋼板面に平行な
   高周波電流導通路を鋼板に近接して配置し、該高周波電
   流導通路に周波数３ｋＨｚ以上で且つ鋼板を磁気的に飽
   和させ得る大きさの同位相の高周波電流を通電すること
   を特徴とする請求項１に記載の連続通板する鋼板の振動
   および板反り防止方法。