JP2922285B2 - ストリップの両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗装ラインの熱処理炉及びその操業方法並びに熱処理の制御方法 - Google Patents

ストリップの両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗装ラインの熱処理炉及びその操業方法並びに熱処理の制御方法

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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、ストリップの連続塗装ラインの熱処理炉及
びその操業方法及びこの熱処理炉における熱処理の制御
方法に関するものである。
<従来の技術> ストリップの連続塗装ラインにおいては、ストリップ
に塗装を行った後塗膜に熱処理を施すが、塗装直後の塗
膜はウェット状態にあるので、両面塗装の場合には、処
理材を直接ロールにより支持することは不可能である。
このため、塗装後の熱処理は、入側支点ロール(ロー
ルコータであることが多い)と出側支点ロール間でスト
リップを懸垂し、このカテナリに沿ってストリップの上
下に加熱・冷却のための流体を噴出するノズルチャンバ
を配置した形式が広く採用されている。
通常、カテナリの形状はストリップのユニットテンシ
ョンのみにより決まるのであるが、寸法の異なるストリ
ップの溶接点が炉内に進入してくると、カテナリの形状
が変動し、ストリップがノズルに接近したりノズルに接
触する問題が生じる。処理材がノズルに接近すると、ノ
ズルからの風速が速くなり、塗膜に風紋が発生し表面性
状が悪化する。
従来、これらの問題点を避けるため、カテナリに沿っ
て上下に配置するノズルの間隔を大きくとっていたが、
これは省エネルギーの観点から非常に不利である。
最近の塗装ラインでは高速化のため炉長が長くなり、
従ってカテナリの支持スパンが長くなったこと、また多
品種に対応するために、ストリップの接続条件の範囲が
広くなり、溶接点通過時のカテナリ変動量が大きく、ノ
ズル間隔を大きくとらなければならないことにより、省
エネルギー対策がますます必要となってきた。
また、カテナリの変動量を小さくするため、熱処理炉
の冷却帯をフロータとし、カテナリスパンを短くしたラ
インもあるが(特開昭57−190669号公報参照)、フロー
タによる支持は非常に不安定であり、自動車用塗装鋼板
等の薄膜塗装時に、ストリップの振動に起因する塗装む
らが発生するという問題点も生じている。
なお、カテナリ形状の変化に追随してノズルチャンバ
を上下させる手段もあるが(実開昭55−149194号公報、
特開平1−148362号公報参照)、長スパンの炉の場合、
接近させられる距離には限界があり、省エネルギー効果
はそれほど大きくない。
<発明が解決しようとする課題> 本発明は、以上の問題を解決するために、カテナリ支
持された熱処理炉の省エネルギー技術を提供することを
目的とするものである。
詳しくは、片面塗装の場合は、熱処理炉内で非塗装面
をロールにより直接支持することが可能な点に着目し、
片面塗装時には入側支点ロールを使用するとともにノズ
ル間隔を挟め、ノズルから流体を噴出するためのファン
の動力を削減しようとするものである。
また、上記目的で構成された熱処理炉における熱処理
の制御方法を提供することを目的とするものである。
ここで片面塗装に着目したのは、次の理由による。即
ち、最近の塗装鋼板の使用目的は、従来の建材向けカラ
ー鋼板のみでなく、自動車用鋼板の防錆能力向上やプレ
ス性の向上等の機能付加塗装が多く、特に自動車用鋼板
では溶接性、塗装性確保のため、片面のみの塗装とする
場合が大部分であり、従って、ラインの設置目的にもよ
るが、両面塗装と片面塗装の割合は同程度か片面塗装の
割合が多いためである。
<課題を解決するための手段> 本発明のストリップの両面塗装と片面塗装をともに行
う連続塗装ラインの熱処理炉は、入側にストリップ表面
及び裏面の塗装装置及び入側支点ロール、出側に出側支
点ロールが配置してあり、炉内に前記ストリップ裏面の
塗装装置又は入側支点ロールと出側支点ロール間で懸垂
されたストリップのカテナリに沿って、ノズルからの噴
出流体により塗膜の熱処理を行う上側及び下側ノズルチ
ャンバを有するストリップの両面塗装と片面塗装をとも
に行う連続塗装ラインの熱処理炉において、前記下側ノ
ズルチャンバの長手方向を複数個に分割して、各ノズル
チャンバに昇降機構を設け、かつ前記下側ノズルチャン
バの夫々に炉内ロールを設けるか、又は昇降機構を有す
る炉内ロールを前記カテナリに沿って複数個設けたこと
を特徴とするものである。
また、本発明のストリップの両面塗装と片面塗装をと
もに行う連続塗装ラインの熱処理炉の操業方法は、スト
リップの表裏両面を塗布する際は、ストリップ裏面の塗
装装置と出側支点ロールでストリップをカテナリ支持し
て塗膜の熱処理を行い、ストリップの表面のみを塗装す
る際は、入側支点ロール、出側支点ロール及び炉内ロー
ルでストリップを支持して塗膜の熱処理を行うことを特
徴とするものである。
更に、本発明のストリップの両面塗装と片面塗装をと
もに行う連続塗装ラインの熱処理炉における熱処理の制
御方法は、塗膜の熱処理の際に、ストリップ板温の制御
を行うに際し、処理材の情報に加え、ストリップと上側
及び下側ノズルチャンバとの距離を考慮して、ストリッ
プとノズル間の距離hの変化に対応して熱伝達係数αが
一定となるようにノズル噴出流速VNを変化させることを
特徴とするものである。
<作 用> 本発明では、両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗
装ラインにおいて、片面塗装時は非塗装面を炉内ロール
により支持するようにしたので、ストリップとノズル間
の距離を縮めることにより、ファン動力の大幅な削減が
可能である。
また、塗膜の熱処理の際に、ストリップ板温の制御を
行うに際し、処理材の情報に加え、ストリップと上側及
び下側ノズルチャンバとの距離を考慮して、熱風速度や
熱風温度等の制御因子を求めるようにしたので、ストリ
ップとノズル間の距離を考慮してストリップの板温を制
御することにより、塗膜の適切な熱処理が可能となり、
品質、歩留りを向上することが可能である。
<実施例> 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図は本発明の熱処理炉の一実施例の概
略断面図であり、第1図は両面塗装の状態を示し第2図
は片面塗装の状態を示す。
第1図において、ストリップ1は表面ロールコータ2
により表面が塗装された後、裏面ロールコータ5により
裏面が塗装され、続いて出側支点ロール14までの間カテ
ナリ支持された状態で熱処理炉の加熱帯6及び冷却帯9
で熱処理される。3はバックアップロールである。
加熱帯6は、加熱用空気を噴出するノズルを有する上
側、下側ノズルチャンバ7、8を備えている。また冷却
帯7は、冷却用空気を噴出するノズルを有する上側、下
側ノズルチャンバ10、11を備えている。
炉内の寸法の異なる処理材の溶接点が進入してくる
と、カテナリの形状が1aと1bで示す範囲内を変動するた
め、1a、1bで示す距離に加えて、塗膜に風紋を発生させ
ない距離だけ上下の間隔を離してある。
第2図において、ストリップ1は表面ロールコータ2
により表面が塗装され、入側支点ロール4により裏面コ
ータ5と離されて熱処理炉の加熱帯6及び冷却帯9へ導
かれる。熱処理炉内の下側ノズルチャンバ8、11には昇
降装置12と炉内ロール13が備えられており、昇降装置12
により下側ノズルチャンバ8、11を上昇させチャンバに
固定されている炉内ロール13によりストリップ1を支持
し、上側ノズルチャンバ7、10からの噴出流体により塗
膜に風紋が発生しない限界まで上昇させる。
この状態で熱処理を行うと、ノズルチャンバ7、8、
10、11からの噴射流速を第1図に示す状態と比べて遅く
することができ、ファン動力を削減することが可能であ
る。
なお、第1図及び第2図に示す実施例では、塗装装置
はロールコータとしているが、他の塗装手段でもよい。
更に、炉内ロール及び昇降装置は、熱処理炉全長にわた
って設けているが、加熱帯6内は高温であるため、設備
費が高くなるので、冷却帯9内だけに本発明の機構を設
けても、十分効果が得られる。
また、炉内ロールは下側ノズルチャンバに設けた構造
でなく、独立して昇降装置を装備した構造でもよい。
この種の塗装ラインにおいては、ストリップを所望の
温度に制御する方法として、ストリップの処理情報(ヒ
ートパターン、ストリップ厚み、ストリップ幅、ライン
速度、塗布膜厚)に基づき、熱風温度、熱風速度、冷風
速度を制御することが一般的である。
しかし、本発明の熱処理炉において、ストリップ温度
を適切に制御するためには、上記の処理条件の他に、ス
トリップとノズルとの距離を考慮して、熱風温度、熱風
速度、冷風速度の制御因子を演算により求め、制御する
必要がある。これについて以下説明する。
ストリップへの熱風吹付けによる加熱あるいは冷風吹
付けによる冷却のような強制対流熱伝達においては、ス
トリップとノズル間距離hとストリップ表面での流体の
衝突速度VAとの関係及び衝突速度VAと熱伝達係数αとの
関係は、第3図のようになることが知られている。
例えば、同一のストリップを第1図の如く炉内ロール
を使用せずh=350mmで熱処理する場合と、第2図の如
く炉内ロール13を使用しh=150mmの場合を比べると、
前者の場合にはノズル噴出流速VNが40m/sであるが、後
者の場合にはVN=20m/sとなる。このように、ストリッ
プとノズル間の距離hが変化する熱処理炉では、hの値
によりノズル噴出流速VNを適切に制御する必要がある。
なお、αとVA、hとの関係は、一般に第3図のように
変化するが、ノズルの形状・寸法などによっては、値が
異なるのが普通である。
本発明の熱処理炉のストリップ温度制御によれば、従
来の処理条件の他に、ストリップとノズル間の距離を考
慮して、ノズル噴出流速VNを演算し、制御することによ
り、ストリップを適切な温度に制御できる。
次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
〔実施例1〕 次の仕様の連続塗装ラインに対して本発明を適用し
た。
両面塗装と片面塗装の比率 50%:50% カテナリ支持スパン L=60m (第1図参照) 板継条件(断面積比) 1:2 このときのカテナリ変動量はy=±130mm、風紋発生
限界の距離はY0=150mmであり、これらの2つの条件に
余裕をみて、第3図においてY=350mmとした。下側チ
ャンバを上昇し、炉内ロールにより支持したときのスト
リップとノズル間の距離は150mmとした。
この場合のファン動力の削減率を求めると、次のよう
になる。ノズル風速VNと板面風速Vの関係は次式で示さ
れる。
V=k1VNY−0.5 ……(1) 熱伝達率αと板面風速Vの関係は次式で示される。
α=k2V0.8=k3VN 0.8−0.4 ……(2) Y=350mmのときのノズル風速をVN、Y=150mmのとき
のノズル噴出流速をVN′として同じαを得るためには、 VN 0.8×350−0.4=VN0.8×1500.4 ……(3) 従って、ノズル噴出流速を65%にすることができる。
ファン動力はノズル風速の3乗に比例するから、(0.
65)=0.27となる。トータルとしては片面塗装の割合
は50%であるから、 100%(両面時)×0.5 +27%(片面時)×0.5=64% ……(5) であり、約36%のファン動力の削減が可能となった。
〔実施例2〕 次の仕様の連続塗装ライン及びストリップについて、
加熱を行う場合のストリップ板温の制御実施例を説明す
る。
カテナリ支持スパン L=70m ストリップとノズル間の距離 100〜40mm (可変) 加熱帯長さ 30m ストリップ板厚 0.5mm ストリップ板幅 1200mm ストリップ速度 100m/min ストリップ目標板温 100℃ 塗布剤膜厚 20μm ストリップとノズル間の距離hを100〜400mmの間で変
更し、(A)h=250mm一定として制御した場合、
(B)本発明のhの変化に対応してαが一定となるよう
にVNを変化させた場合について加熱帯出側のストリップ
温度の測定例を第5図に示す。
(A)制御では、実際のhが250mmからズレるにつ
れ、ストリップ板温が目標温度から外れる。一方(B)
制御では、hの変更に関係なく目標温度に制御できてい
る。
なお、以上の実施例は加熱帯を例に説明したが、加熱
帯のみに限るものではない。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明により、両面塗装と片面
塗装をともに行う連続塗装ラインにおいて、片面塗装時
は非塗装面を炉内ロールにより支持し、ストリップとノ
ズル間の距離を縮めることにより、ファン動力の大幅な
削減が可能である。
また、ストリップとノズル間の距離を考慮してストリ
ップの板温を制御することにより、塗膜の適切な熱処理
が可能となり、品質歩留りを向上することが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の熱処理の一実施例の概略断
面図であり、第1図は両面塗装の状態を示し、第2図は
片面塗装装置の状態を示す。第3図はストリップとノズ
ル間の距離h、熱伝達係数αとストリップ表面の衝突ガ
ス流速VAとの関係を示す図である。第4図は本発明の具
体的実施例におけるノズルとストリップの位置関係を説
明する図である。第5図は本発明のストリップ板温制御
の具体的実施例におけるストリップとノズル間の距離h
とストリップ板温の関係を示す図である。 1……ストリップ、 2……表面ロールコータ、 3……バックアップロール、 4……入側支点ロール、 5……裏面ロールコータ、 6……加熱帯、 7……加熱帯上側ノズルチャンバ、 8……加熱帯下側ノズルチャンバ、 9……冷却帯、 10……冷却帯上側ノズルチャンバ、 11……冷却帯下側ノズルチャンバ、 12……昇降装置、 13……炉内ロール、 14……出側支点ロール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B05D 3/02 B05D 3/02 D F26B 23/10 F26B 23/10 Z (56)参考文献 特開 平2−172562(JP,A) 実開 平1−163476(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B05C 9/14 B05C 13/00 B05C 1/02 102 B05D 3/00 - 3/02 B05D 1/28 F26B 23/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入側にストリップ表面及び裏面の塗装装置
    及び入側支点ロール、出側に出側支点ロールが配置して
    あり、炉内に前記ストリップ裏面の塗装装置又は入側支
    点ロールと出側支点ロール間で懸垂されたストリップの
    カテナリに沿って、ノズルからの噴出流体により塗膜の
    熱処理を行う上側及び下側ノズルチャンバを有し、スト
    リップの両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗装ライ
    ンの熱処理炉において、前記下側ノズルチャンバの長手
    方向を複数個に分割して、各ノズルチャンバに昇降機構
    を設け、かつ前記下側ノズルチャンバの夫々に炉内ロー
    ルを設けるか、又は昇降機構を有する炉内ロールを前記
    カテナリに沿って複数個設けたことを特徴とするストリ
    ップの両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗装ライン
    の熱処理炉。
  2. 【請求項2】ストリップの表裏両面を塗布する際は、ス
    トリップ裏面の塗装装置と出側支点ロールでストリップ
    をカテナリ支持して塗膜の熱処理を行い、ストリップの
    表面のみを塗装する際は、入側支点ロール、出側支点ロ
    ール及び炉内ロールでストリップを支持して塗膜の熱処
    理を行うことを特徴とする請求項1記載のストリップの
    両面塗装と片面塗装をともに行う連続塗装ラインの熱処
    理炉の操業方法。
  3. 【請求項3】塗膜の熱処理の際に、ストリップ板温の制
    御を行うに際し、処理材の情報に加え、ストリップと上
    側及び下側ノズルチャンバとの距離を考慮して、ストリ
    ップとノズル間の距離hの変化に対応して熱伝達係数α
    が一定となるようにノズル噴出流速VNを変化させること
    を特徴とする請求項1記載のストリップの両面塗装と片
    面塗装をともに行う連続塗装ラインの熱処理炉における
    熱処理の制御方法。
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