JP3591165B2

JP3591165B2 - 金属ストリップ搬送方法および搬送設備

Info

Publication number: JP3591165B2
Application number: JP29600496A
Authority: JP
Inventors: 悟郎川口; 清文徳市; 振一郎武藤; 和夫赤岡; 満小川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2016-11-08
Also published as: JPH10140381A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属ストリップ搬送方法および搬送設備に関し、詳しくは湿式処理される金属ストリップの蛇行防止に好適な金属ストリップ搬送方法および搬送設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯などの金属ストリップを連続的に処理する設備の中には、脱脂、洗浄、めっき、塗装などの処理液槽の外にロールを配設し、処理液槽から搬出されて液が付着したままの金属ストリップをこのロールによって搬送する機構を有するものがある。これらの設備は通常、時間のかかる化学処理を施すものでライン速度がせいぜい４００ｍｐｍ程度と遅いため、ロールのセッティング（ときに芯出し）が正常であれば蛇行の問題はほとんど発生しない。また、仮に金属ストリップの板厚不均一等の外乱要因で蛇行が発生しても、もともとライン速度が低いため、蛇行修正のために一時的にさらに低速に落としても生産性の低下は無視しうる程度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、例えば連続焼鈍炉の入側洗浄設備などでは、ライン速度６００〜１２００ｍｐｍ程度の高速通板が要求されるようになっている。
このような高速通板下、とくにライン速度８００ｍｐｍ以上の高速通板下で金属ストリップに蛇行が発生すると、以下の点から生産性を維持する上で大きなネックとなることを本発明者らは知見した。
【０００４】
すなわち、高速通板であるがゆえに、一旦蛇行が発生した場合の生産性低下が著しい。しかし、ロールのセッティングだけに依存する従来の蛇行防止策は、高速通板下では要求されるセッティング精度が高くなりすぎて実施が困難である。また、蛇行防止を期待してクラウンロールを用いても期待したほどの効果が得られない。
【０００５】
そもそもクラウンロールは、これに当接して搬送中の金属ストリップに蛇行（すなわちロール幅中心からのずれ）が発生しそうになったとき金属ストリップとの接触面における摩擦力が幅方向で変化してセンタリング力を生じることによって、金属ストリップの蛇行を防止すると考えられる。
ところが、本発明者らの検討によれば、湿式処理されて処理液が付着したままの金属ストリップを高速でロール搬送する際には、金属ストリップとロールとの間に液膜が安定形成される所謂ハイドロプレーニング現象が起こり、そのため金属ストリップとロールとの間の摩擦係数が低下し、クラウンロールによるセンタリング力が発生しにくく、このためクラウンロールの蛇行防止能力が低下してしまう。
【０００６】
また、上記液膜が厚いほど蛇行防止にとって不利であると考えられるが、本発明者らの調査によれば、従来のクラウンロールによる搬送では、ライン速度の増加と共に液膜厚が増大し、操業速度に達しないうちに蛇行を生じる恐れがあることがわかった。
すなわち、従来の技術では、湿式処理されて処理液付着状態の金属ストリップをロールで高速搬送すると蛇行が生じて生産性が低下するという問題を解決できない。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、高ライン速度でロール搬送されながら湿式処理される金属ストリップの蛇行を効果的に防止して金属ストリップ処理設備本来の生産性を確保することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、湿式処理された金属ストリップをロールで搬送するにあたり、該ロールとしてクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有するロールを用いることを特徴とする金属ストリップ搬送方法である。前記ロールはクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有し、さらにロール平坦部に深さ３〜２０ｍｍの周方向の溝を有することが好ましい。また、前記本発明においては、必要に応じて押付ロールを用いて金属ストリップを前記ロールに押しつけることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、湿式処理された金属ストリップをロールで搬送する金属ストリップ搬送設備において、前記ロールがクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有することを特徴とする金属ストリップ搬送設備である。前記ロールはクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有し、さらにロール平坦部に深さ３〜２０ｍｍの周方向の溝を有することが好ましい。また、前記本発明においては、必要に応じて金属ストリップを前記ロールに押しつける押付ロールを有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明におけるロールの模式図であり、クラウンを有しかつ（ａ）は軸方向に、（ｂ）は軸方向と周方向に溝を有するものをそれぞれ示す。
本発明は、湿式設備で用いられる金属ストリップ搬送用のロールにクラウンロールを用い、さらに高速通板下で金属ストリップに付着した処理液による金属ストリップ／ロール間の液膜の安定形成を防止するため、図１（ａ）に示すようにロールに軸方向の溝（以下、横溝という）、より好ましくは図１（ｂ）に示すようにさらに周方向の溝（以下、縦溝という）を切り、さらには金属ストリップを挟んで外側から押付ロールで押して、当該処理液の排出を促進し該液膜厚を低減することで、金属ストリップ／ロール間の摩擦係数の低下を防ぎ、クラウンロールのセンタリング力を維持せしめて金属ストリップの蛇行を防止するものである。この作用が発現する限りにおいて、実施形態に格別の制限はない。
【００１１】
本発明に係るロールの具体的諸元は個々のライン（金属ストリップ処理設備）の特性にかなり依存するため限定されないが、好ましい諸元は以下のように例示される。
（１）クラウン
クラウン形状は台形状とすることが保守上好適であり、ロール中央の平坦部の長さをロール全長の５〜５０％程度（１０〜３０％がとくに好適）、両端のテーパ部の傾斜を０．０５〜１％程度（０．１〜０．３％がとくに好適）とするのが好ましい。なお、この傾斜は傾斜角の正接を％で表したものである。
（２）ライニング
ロールは処理液で湿潤されるので、外周にゴム等の防水素材でライニングを施すことが望ましい。なお、上記クラウンはライニング後のクラウンである。
（３）横溝
横溝は、深さ２〜１０ｍｍであり、切り込み状に細く加工することが望ましい。具体的には、溝間隔３〜３０ｍｍ（５〜１５ｍｍがとくに好適）、溝幅０．１〜２ｍｍ（０．５ｍｍ以下がとくに好適）、溝深さ３〜７ｍｍとするのが好適である。なお、溝間隔とは、図１（ｂ）に縦溝を例にとって示すように、隣接する２条の溝で同じ側にある溝端間の距離（または溝中心間の距離）である。
【００１２】
ロールにこのような細い横溝を切っても液溜め効果やロール軸方向への液逃がし効果は小さいというのが従来の通念であるが、本発明ではこの横溝が液膜厚の低下に有効である。
この理由は、次のように考えられる。すなわち、ロールが金属ストリップと接触する際、液が溝内に送り込まれ、同時に、金属ストリップからの圧力によって溝が変形し、さらに回転して金属ストリップから離れた際、前記圧力から解放されることで変形していた溝が元の形状に戻り、このとき、溝内の液が強制的にロールから排出されるため、溝のないクラウンロールに比べロールからの液排出がより効率的に進行するものと推察される。
（４）縦溝
縦溝は、横溝に付加されることにより、液逃がし効果を助長して液膜をさらに低減させる効果をもたらす。したがって、深さ３〜２０ｍｍとする。とくに液の逃げにくいロール中央付近の平坦部に、大きめの溝を数本設けることが望ましい。具体的には、溝間隔１０〜１００ｍｍ（１５〜３０ｍｍがとくに好適、ただし平坦部に最低３本以上）、溝幅３〜２０ｍｍ（５〜１５ｍｍがとくに好適）、溝深さ５〜１５ｍｍとするのが好適である。
（５）押付ロール
押付ロールとしては、クラウンロールでなくストレートロール（フラットロール）を用いる方が保守上好ましい。また、ロール胴長（ロール幅）は、液膜厚を十分低減できるだけの幅があればよく、具体的には、前記溝付きのクラウンロールの１／２以上の胴長があれば十分な効果が期待できる。
【００１３】
また、ロールの押しつけ力は、１５０〜４００ｋｇｆ／ｍとするのが好適であり、中でもとくに２００〜３００ｋｇｆ／ｍとするのが好適である。
（６）液膜厚の管理目標
蛇行を防止するための管理目標となる液膜厚の上限値は、ラインの特性（使用する液の種類も含む）に依存するところがとりわけ大であるから、個々のラインに応じて適宜定めるべきものである。後述の実施例では２０μｍが上限値となるが、通常のラインにあっては、この上限値は１０〜５０μｍの範囲の中から適宜選択すればよい。
【００１４】
【実施例】
図２に模式図で示す実験装置を用いて本発明による蛇行防止効果を確認した。この実験装置は、駆動ロール１、非駆動ロール２、駆動ロール用押付ロール３、種々の粘度の液体を噴射できるスプレー装置４、エンドレスの鋼帯５からなっていて、金属ストリップに施す液噴射型の湿式処理を模すことができ、さらに、必要に応じて押付ロール６を非駆動ロール２に押しつけることができる。なお、エンドレスの鋼帯５としては０．２ｍｍ厚×３００ｍｍ幅のＳＵＳ３０４を用いており、駆動ロール１と非駆動ロール２との間隔は３１００ｍｍで、鋼帯５の走行速度（ライン速度に該当）は１００ｍｐｍ〜１０００ｍｐｍの範囲で可変である。
【００１５】
図２の非駆動ロール２として、プロフィルが幅中心対称の台形状で、寸法が全幅（胴長）６００ｍｍ，中央平坦部２６０ｍｍ径×１００ｍｍ幅，両端テーパ部傾斜０．３／２５０（０．１２％）のクラウンロールであって、従来例として溝なしロール（ロールＰＡという）、発明例として、図１（ａ）の形態の横溝付きロール（溝間隔９〜１１ｍｍ，溝深さ５ｍｍ，溝幅０．２ｍｍ；ロールＡという）、およびさらに好適な図１（ｂ）の形態の横縦溝付きロール（横溝諸元はロールＡと同じで、縦溝は溝間隔２２ｍｍ，溝深さ２０ｍｍ，溝幅１０ｍｍ，溝本数５本；ロールＢという）の３種類を揃えた。なお、押付ロール６としては、２６０ｍｍ径×６００ｍｍ幅のフラットロールを準備した。
【００１６】
そして、前記３種類のロール（ロールＰＡ，ロールＡ，ロールＢ）を非駆動ロール２として交代して組み入れ、スプレー装置４からの噴射液の粘度とライン速度とを種々変えて湿式処理実験を行い、蛇行開始時のライン速度（蛇行開始速度）および液膜厚を測定した。なお、液膜厚は、渦電流式変位計を用いて非駆動ロール２からの鋼帯５の浮き上がり量を測定して求めた。また、非駆動ロール２に押付ロール６を押しつけた状態での実験も行った。
【００１７】
図３は、液の粘度と蛇行開始速度との関係を示すグラフである。同図より、ロールＰＡを使用し、粘度１ｃＰ，４ｃＰ，９ｃＰの液を噴射して運転すると、それぞれライン速度７００ｍｐｍ，３００ｍｐｍ，２００ｍｐｍで蛇行が発生するが、ロールＡを用いると、粘度１ｃＰでは装置の最高速度１０００ｍｐｍまで蛇行の発生なく運転でき、粘度４ｃＰ，９ｃＰでの蛇行開始速度もそれぞれ５００ｍｐｍ、３００ｍｐｍと、ロールＰＡを用いた場合より上昇することがわかる。
【００１８】
このように、湿式処理にあたり横溝付きのクラウンロールで金属ストリップを搬送すると、溝なしのクラウンロールを用いる場合に比べて、噴射液の全ての粘度範囲で無蛇行状態を維持しながらより高速まで装置を運転できることが確認された。
また、同図に併せて示すように、横縦溝付きのロールＢを用いると横溝だけのロールＡの場合よりもさらに蛇行開始速度が上昇すること、ならびに、ロールＢに押付ロールを併用（ロールＢ＋押付ロール）すると、蛇行開始速度はロールＢ単体使用の場合よりもさらに上昇することも確認された。
【００１９】
図４は、粘度１ｃＰの液を噴射したときのライン速度と液膜厚との関係を示すグラフである。図示のように、液膜厚が２０μｍ以上では蛇行が発生して装置の運転に支障をきたすことから、蛇行の発生しない液膜厚の上限値が２０μｍであることがわかる。ロールＰＡでは、ライン速度７００ｍｐｍで既にこの上限値に達してしまうが、ロールＡではライン速度１０００ｍｐｍでもまだこの上限値に達しない。また同図には、装置の最高速度１０００ｍｐｍでロールＢ，ロールＡ＋押付ロール（押しつけ力３００ｋｇｆ／ｍ），ロールＢ＋押付ロール（押しつけ力３００ｋｇｆ／ｍ）を使用したときの液膜厚も示すが、液膜厚はこの順に薄くなっている。
【００２０】
このように、本発明によれば、金属ストリップと搬送ロールとの間に滞留しようとする処理液が効率よく排出されてハイドロプレーニング現象の発現が抑制されることによって、無蛇行状態を保ちながら装置をより高速に運転できることが実証された。
なお、本実施例では、液噴霧型（または液噴射型）の湿式処理に本発明を適用した場合を開示したが、本発明はこれに限らず、例えば液浸漬型の湿式処理に適用（浸漬槽出側で金属ストリップを搬送するロールに対して適用）される場合にも、蛇行発生を同様に防止できることは明らかである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、金属ストリップ処理設備内をロールで搬送されながら湿式処理される金属ストリップを、蛇行の発生を抑えつつ高ライン速度で処理することができるから、当該処理設備の生産性が一段と向上するというすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるロールの模式図であり、クラウンを有しかつ（ａ）は軸方向に、（ｂ）は軸方向と周方向に溝を有するものをそれぞれ示す。
【図２】実施例に用いた実験装置の模式図である。
【図３】液の粘度と蛇行開始速度との関係を示すグラフである。
【図４】ライン速度と液膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１駆動ロール
２非駆動ロール
３駆動ロール用押付ロール
４スプレー装置
５鋼帯
６押付ロール

Claims

湿式処理された金属ストリップをロールで搬送するにあたり、該ロールとしてクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有するロールを用いることを特徴とする金属ストリップ搬送方法。
前記ロールがクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有し、さらにロール平坦部に深さ３〜２０ｍｍの周方向の溝を有することを特徴とする請求項１記載の金属ストリップ搬送方法。
押付ロールを用いて金属ストリップを前記ロールに押しつけることを特徴とする請求項１または２に記載の金属ストリップ搬送方法。
湿式処理された金属ストリップをロールで搬送する金属ストリップ搬送設備において、前記ロールがクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有することを特徴とする金属ストリップ搬送設備。
前記ロールがクラウンを有しかつ深さ２〜１０ｍｍの軸方向の溝を有し、さらにロール平坦部に深さ３〜２０ｍｍの周方向の溝を有することを特徴とする請求項４記載の金属ストリップ搬送設備。
金属ストリップを前記ロールに押しつける押付ロールを有することを特徴とする請求項４または５に記載の金属ストリップ搬送設備。