JP5520518B2 - ストリップの振動防止用流体圧力パッド - Google Patents
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Description
例えば、鋼ストリップの連続溶融金属めっきラインにおいては、金属めっき後のストリップを、上下方向に長い距離をあけて回転可能に配置された二つの固定支持点(支持ロール)間で通板させるに際し、ストリップの振動や幅方向の反り(C反りともいう)を防止するため、ストリップを非接触状態で保持しなければならない。このような手段としては、ストリップの表面に流体動圧力あるいは流体静圧力を作用させ、その流体クッション効果を利用して、ストリップを支持する技術が知られている。特に、一定範囲の領域の材料を支持できる静圧流体パッドが有効である。
このようなストリップの幅変動に対応した非接触支持装置としては、例えば、特許文献1に開示された多重ノズル型流体圧パッドが知られている。この多重ノズル型流体圧パッドは、パッドの幅方向に2対以上の縦スリット(流体吹き出しスリット)が設けられたものである。
なお、特許文献1は、上記したツイスト振動を、各スリットから噴出する流体の流量を流量調整弁の開度を調整することにより抑えるものであるが、常にストリップの形状を把握し、流量を個別に制御する必要があるため、実用化には高度な技術が必要とされる。
前記間隔は30mm以上75mm以下であり、
前記縦スリット及び前記横スリットを、前記流体噴出し部材の表面に対し40度以上50度以下の範囲で、前記流体噴出し部材の前記ストリップへの垂直投影面内側へ傾斜させ、しかも前記流体噴出し部材には、前記ストリップの幅方向に前記流体を吹付け可能な前記縦スリットが、前記流体噴出し部材の幅方向にその幅方向中央部を中心として3対以上設けられ、前記ストリップの幅方向に前記縦スリットと前記横スリットとで囲まれる領域を5箇所以上設け、
かつ、前記対となる縦スリットは、それぞれ正面視して屈曲角度が100度以上140度以下のく字状及び逆く字状とされ、
前記流体噴出し部材の幅方向中心位置から2つ目の前記対となる縦スリットの間隔cと、前記流体噴出し部材の幅方向最外側に位置する前記対となる縦スリットの間隔eとの関係が、以下の式を満足する。
c≦W1+(2×h/tanθ)−2×α ・・・(1)
e<W2 ・・・(2)
ここで、W1は搬送される最小幅のストリップの幅、W2は搬送される最大幅のストリップの幅、αはストリップの幅方向の蛇行量によって決定される補正値、hはストリップの表面と流体噴出し部材との間隔、θは流体噴出し部材の表面に対する縦スリットの傾斜角度である。
また、ストリップは、常に安定した支持力を得ていることから、例えば、ストリップの形状不良に起因したストリップと流体噴出し部材との接触を防止するため、流体噴出し部材をストリップの厚み方向両側にストリップとは30mm以上75mm以下離して対向配置しても、常に安定した支持力が得られ、ストリップの振動防止が図れる。
図1、図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るストリップの振動防止用流体圧力パッド(以下、単に流体圧力パッドともいう)10、11は、上下方向に走行するストリップ12の厚み方向両側に、このストリップ12の表面に対し30mm以上75mm以下の間隔hを有して対向配置され、ストリップ12に流体を吹付けるストリップ走行方向の縦スリット13〜16及び縦スリット13〜16の上部と下部(両端部)にそれぞれ連続するストリップ幅方向の横スリット17、18が形成された流体噴出し板(流体噴出し部材の一例)19を有するものである。以下、詳しく説明する。
めっきライン20は、めっき液21を貯留するめっき用タンク22と、このめっき用タンク22内に回転可能に配置されたシンクロール23と、シンクロール23から30〜50m程度上方に回転可能に配置されたトップロール24を有している。
これにより、上流側から搬送されてきたストリップ12を、シンクロール23によりめっき用タンク22内のめっき液21中に浸漬させた後、トップロール24でめっき液21中から引上げ、下流側へ搬送できる。
この各ワイピングノズル25、26は、ストリップ12の表面に付着しためっき金属の厚みを所望の厚みに制御するものである。また、各ガス冷却装置27〜30は、実質的に同一の構成であり、ワイピングノズル25、26で処理した後のストリップ12を、トップロール24まで搬送する間に、めっき金属が付着したストリップ12を所定の温度まで冷却するためのものである。このため、各ガス冷却装置27〜30の一部又は全部を水冷却装置で構成してもよい。
この場合、2つの固定点(即ち、シンクロール23とトップロール24)間を搬送されるストリップ12には、振動が生じると共に、2点間に働く張力によって幅方向に反り(以下、C反りともいう)が生じる。この振動とC反りは、ストリップ12へのワイピングノズル25、26やガス冷却装置27〜30との接触によるめっき層の損傷やめっきむらの原因となるため、できるだけ低減する必要がある。
ここでは、対向配置された対となる流体圧力パッド10、11を、対向配置されたガス冷却装置27、28とガス冷却装置29、30との間に1段配置している。しかし、ストリップ12の振動及びC反りの抑制効果を更に高めるため、複数段(例えば、2段又は3段)配置してもよい。また、ストリップ12の搬送方向に渡って、ストリップ12の厚み方向両側に交互(千鳥状)に配置してもよい。
この流体圧力パッド10、11は、実質的に同一の構成であり、対向配置しただけであるため、以下、流体圧力パッド10についてのみ説明する。
これにより、最小幅のストリップ12の表面内に3つ以上の静圧領域を発生させて、安定した振動防止効果が得られることを知見した。
これにより、ストリップ12は、自然にツイストが解消させられ、その振動が防止される。従って、ストリップ12の幅以内に、静圧P1、P3、P4、P6が発生する条件を満足しなければ、静圧P2=P5の関係しか成り立たず、ツイスト振動を静止することは困難である。即ち、ストリップ12の幅内に、静圧P1〜P6が形成される各領域が入るようになれば、上記したツイストが発生する条件は成り立たないことになる。
また、各縦スリット13〜16と各横スリット17、18の形状は、流体噴出し板19の高さ方向中心位置を基準として対称であるが、対称でなくてもよい。
P=t/h×ρ×v2×(1+cosθ) ・・・(3)
P:ストリップと流体噴出し板との間に発生する静圧
h:ストリップと流体噴出し板との間の間隔
ρ:縦スリット及び横スリットから噴出される流体の密度
v:縦スリット及び横スリットから噴出される流体の噴出速度
t:縦スリット及び横スリットの内幅
θ:縦スリット及び横スリットの傾斜角度(上記した傾斜角度θ1に相当)
上記した式から、各縦スリット13〜16と各横スリット17、18の内幅tを3mm以上10mm以下にするのが好ましい。
なお、正面視してく字状又は逆く字状となった各縦スリット41〜48の屈曲角度θ3は、100度以上140度以下の範囲(ここでは、120度)である。
また、各縦スリット41〜48と各横スリット49、50の形状は、流体噴出し板51の幅方向中心位置及び高さ方向中心位置を基準として対称である。
縦スリットの形状については、対となる縦スリットの高さ方向中央部の間隔が、高さ方向上部及び下部の間隔より広くなるように形成されていればよく、く字状及び逆く字状と異なる形状、例えば、円弧状でもよい。
ここで、2対目の縦スリット43、46の間隔cは、縦スリット43、46がストリップに対し傾斜角度θ2で内側に傾いていることから、搬送される複数種類のストリップのうち、最小板幅のストリップの幅に対して、「2×h/tanθ」分だけ、ストリップの幅方向に広く設けることができる。
また、最も外側に位置する対となる縦スリット41、48の間隔eは、搬送される複数種類のストリップのうち、最大板幅のストリップの幅よりも狭く設定するのが良く、このストリップの幅より広く設定する必要はない。
c≦W1+(2×h/tanθ)−2×α ・・・(1)
e<W2 ・・・(2)
ここで、W1は搬送される最小幅のストリップの幅、W2は搬送される最大幅のストリップの幅、αはストリップの幅方向の蛇行量によって決定される補正値、hはストリップの表面と流体噴出し板との間隔、θは流体噴出し板の表面に対する縦スリットの傾斜角度(ここでは、傾斜角度θ2)である。
以上のことから、本発明のストリップの振動防止用流体圧力パッドを使用することで、流体噴出し板をストリップの厚み方向両側にストリップとは30mm以上75mm以下(更には、下限を45mm、上限を70mm)離して対向配置し、複数種類のストリップを搬送するに際し、その幅が変動しても、常に安定した支持力が得られ、ストリップの振動防止や幅方向の反りの矯正が図れる。
ここでは、図5(A)〜(C)に示す流体噴出し板51が設けられたストリップの振動防止用流体圧力パッド40を使用し、ストリップの幅を、700mm、900mm、1200mmにそれぞれ変化させたときのストリップの振動防止効果について試験を行った。
上記した流体噴出し板51には、傾斜角度θ2を45度、屈曲角度θ3を120度とし、1つ目の対となる縦スリット44、45の間隔bを435mm、2つ目の対となる縦スリット43、46の間隔cを800mmとしたものを使用した。なお、この流体噴出し板51に形成された3つ目と4つ目の対となる縦スリットは、2つ目の対となる縦スリットよりもストリップの幅方向外側に設けている。
これにより、ストリップの幅方向700mmの間に流体を吹付け可能な縦スリットが1対のみしか設けられていない従来例と比較して、制振比とばたつき量を、共に50%以下に低減できることを確認できた。
以上のことから、ストリップの幅方向に流体を吹付け可能な縦スリットを2対以上設けることで、安定した振動防止効果を得ることができることが分かった。
また、前記実施の形態においては、ストリップの振動防止用流体圧力パッドを、ストリップの連続溶融金属めっきラインに適用した場合について説明したが、使用ガスの種類に関係無く効果を発揮できる設備や場所であれば、ストリップの振動及びC反りの発生が懸念される設備や場所に適用することも可能である。
更に、前記実施の形態においては、ストリップが上下方向に走行する場合について説明したが、水平方向あるいは斜め(傾斜)方向にストリップが走行する場合についても、本発明は適用できる。
Claims (3)
- 走行するストリップの厚み方向両側に該ストリップとは間隔を有して対向配置され、前記ストリップに流体を吹付けるストリップ走行方向の縦スリット及び該縦スリットの両端部にそれぞれ連続するストリップ幅方向の横スリットが形成された流体噴出し部材を有するストリップの振動防止用流体圧力パッドであって、
前記間隔は30mm以上75mm以下であり、
前記縦スリット及び前記横スリットを、前記流体噴出し部材の表面に対し40度以上50度以下の範囲で、前記流体噴出し部材の前記ストリップへの垂直投影面内側へ傾斜させ、しかも前記流体噴出し部材には、前記ストリップの幅方向に前記流体を吹付け可能な前記縦スリットが、前記流体噴出し部材の幅方向にその幅方向中央部を中心として3対以上設けられ、前記ストリップの幅方向に前記縦スリットと前記横スリットとで囲まれる領域を5箇所以上設け、
かつ、前記対となる縦スリットは、それぞれ正面視して屈曲角度が100度以上140度以下のく字状及び逆く字状とされ、
前記流体噴出し部材の幅方向中心位置から2つ目の前記対となる縦スリットの間隔cと、前記流体噴出し部材の幅方向最外側に位置する前記対となる縦スリットの間隔eとの関係が、以下の式を満足することを特徴とするストリップの振動防止用流体圧力パッド。
c≦W1+(2×h/tanθ)−2×α ・・・(1)
e<W2 ・・・(2)
ここで、W1は搬送される最小幅のストリップの幅、W2は搬送される最大幅のストリップの幅、αはストリップの幅方向の蛇行量によって決定される補正値、hはストリップの表面と流体噴出し部材との間隔、θは流体噴出し部材の表面に対する縦スリットの傾斜角度である。 - 請求項1記載のストリップの振動防止用流体圧力パッドにおいて、前記対となる縦スリットのストリップ走行方向中央部の間隔が、そのストリップ走行方向両端部の間隔よりも広くなるように形成されていることを特徴とするストリップの振動防止用流体圧力パッド。
- 請求項1又は2記載のストリップの振動防止用流体圧力パッドにおいて、前記各縦スリットの2対目以降は、前記流体噴出し部材の幅方向中央部を基準としてその幅方向外側へ渡って等ピッチに配置されていることを特徴とするストリップの振動防止用流体圧力パッド。
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