JP5842855B2 - 溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents
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本発明は、溶融亜鉛めっき鋼帯または溶融亜鉛合金めっき鋼帯の製造方法に関し、特にガスワイピング部における鋼帯の板幅方向の反り（以下、単に「反り」と記す場合がある）や面外方向の振動（以下、単に「振動」と記す場合がある）を防止して、めっきの付着ムラを抑制し、鋼帯のガスワイピング装置への接触による疵発生を防ぐ方法に関する。
溶融亜鉛めっき鋼帯を製造するラインにおいて、ガスワイピング部におけるめっき鋼帯の反りや振動の抑止は、鋼帯のめっき品質や製造能率を決定づける重要な要素である。
例えば溶融亜鉛めっき鋼帯の製造ラインにおいては、冷間圧延された鋼帯又は熱間圧延された後に表面の酸化スケールが除去された鋼帯を、溶融亜鉛浴中に浸漬して、鋼帯の表面に溶融亜鉛を付着させた後、ガスワイピング装置を用いて目的とする付着量まで前記鋼帯の表面に付着した過剰の溶融亜鉛を削ぎ落としてめっき付着量の調整を行うが、この時前記鋼帯が、反っていれば板幅方向にめっき付着量が不均一となり、振動していれば通板方向にめっき付着量が不均一となる。また、鋼帯の反りや振動が大きいと、鋼帯がガスワイピング装置に接触して鋼帯表面に疵が発生する。
例えば溶融亜鉛めっき鋼帯の製造ラインにおいては、冷間圧延された鋼帯又は熱間圧延された後に表面の酸化スケールが除去された鋼帯を、溶融亜鉛浴中に浸漬して、鋼帯の表面に溶融亜鉛を付着させた後、ガスワイピング装置を用いて目的とする付着量まで前記鋼帯の表面に付着した過剰の溶融亜鉛を削ぎ落としてめっき付着量の調整を行うが、この時前記鋼帯が、反っていれば板幅方向にめっき付着量が不均一となり、振動していれば通板方向にめっき付着量が不均一となる。また、鋼帯の反りや振動が大きいと、鋼帯がガスワイピング装置に接触して鋼帯表面に疵が発生する。
従来、このようなワイピング部における鋼帯の板幅方向の反りや面外方向の振動の問題に対し、例えば特許文献１〜３に示されているように、ワイピング部の直上近傍に電磁石と変位センサを具備した通板安定化装置を配置し、その電磁石の吸引力を適切に制御することで鋼帯の板幅方向の反りや面外方向の振動を抑制する方法が行われている。
上記の方法ではいずれも、走行する鋼帯の厚み方向に対向配置した電磁石の組である電磁石対を鋼帯の幅方向に複数組配置し、板幅に応じて使用する電磁石を切り替え、鋼帯の位置・形状・振動に対応して電磁石の出力を変化させることで、鋼帯の位置制御を行っている。
上記の方法ではいずれも、走行する鋼帯の厚み方向に対向配置した電磁石の組である電磁石対を鋼帯の幅方向に複数組配置し、板幅に応じて使用する電磁石を切り替え、鋼帯の位置・形状・振動に対応して電磁石の出力を変化させることで、鋼帯の位置制御を行っている。
しかしながら、上述した従来の技術では、幅および／又は厚さが同一でない２種類の鋼帯を連続的に製造するために溶接で繋がれた鋼帯溶接繋ぎ部が、電磁石による制御範囲に進入した場合に、鋼帯が目標位置から大きくずれる、反りが大きくなる、振動が大きくなるといった現象が発生し、結果として前記鋼帯が設備に接触して疵になるか、または前記鋼帯のめっき付着量が目標値からはずれるといった問題があった。
これは、電磁石による制御範囲を通過する鋼帯の幅が鋼帯溶接繋ぎ部で大きく変動した場合、一時的に鋼帯端部の単位面積あたりの電磁力が大きく変化し、電磁力と前記鋼帯の反力とのつりあいが瞬間的に崩れることにより発生するからである。
本発明は、前記課題を解決するために鋭意研究してなされたものであり、以下の構成からなる。
（１）溶融亜鉛めっき浴または溶融亜鉛合金めっき浴を出た走行中の鋼帯の表裏を挟むように対向して設けられた一対の電磁石および前記鋼帯の面外方向変位を測定する変位センサを有する電磁石ユニットを鋼帯幅方向に複数組配置した鋼帯位置制御装置と、めっき付着量を調整する１対のガスワイピングノズルとを備えた溶融亜鉛めっき鋼帯または溶融亜鉛合金めっき鋼帯の製造設備において、
前記変位センサの情報に基づいて前記電磁石の出力を調整して少なくとも前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で制御しつつ、連続して溶融亜鉛めっきまたは溶融亜鉛合金めっきを施す鋼帯の製造方法であって、
幅および／又は厚さの異なる鋼帯を繋いだ鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、一定組数の電磁石ユニットに固定して、励磁する１組当たりの電磁石の出力を、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力が所定の上限値以下であれば、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力で継続して使用し、所定の上限値超えであれば、所定の上限値と同値の一定出力で使用して、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行い、前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で矯正することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
（１）溶融亜鉛めっき浴または溶融亜鉛合金めっき浴を出た走行中の鋼帯の表裏を挟むように対向して設けられた一対の電磁石および前記鋼帯の面外方向変位を測定する変位センサを有する電磁石ユニットを鋼帯幅方向に複数組配置した鋼帯位置制御装置と、めっき付着量を調整する１対のガスワイピングノズルとを備えた溶融亜鉛めっき鋼帯または溶融亜鉛合金めっき鋼帯の製造設備において、
前記変位センサの情報に基づいて前記電磁石の出力を調整して少なくとも前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で制御しつつ、連続して溶融亜鉛めっきまたは溶融亜鉛合金めっきを施す鋼帯の製造方法であって、
幅および／又は厚さの異なる鋼帯を繋いだ鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、一定組数の電磁石ユニットに固定して、励磁する１組当たりの電磁石の出力を、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力が所定の上限値以下であれば、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力で継続して使用し、所定の上限値超えであれば、所定の上限値と同値の一定出力で使用して、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行い、前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で矯正することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
（２）前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、当該ラインで処理される最小幅の鋼帯通板時に使用する電磁石ユニットのみに固定して前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で矯正することを特徴とする（１）に記載の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
（３）前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、励磁する電磁石の出力を変更することなく一定の出力として継続して使用し、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行うことを特徴とする（１）または（２）に記載の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
（３）前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、励磁する電磁石の出力を変更することなく一定の出力として継続して使用し、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行うことを特徴とする（１）または（２）に記載の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
本発明によれば、幅および／又は厚みの異なる鋼帯を繋いだ鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍においても、定常部と同等に鋼帯位置制御を精度よく行えるので、前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍における鋼帯の振動・変位を抑えて安定した溶融亜鉛めっき鋼帯の製造が可能となり、その結果、鋼帯溶接繋ぎ部近傍においても均一なめっきが可能になり、ガスワイピング装置との接触による疵も防止できる。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、鋼帯溶接繋ぎ部近傍とは、最大でも先行鋼帯と後行鋼帯を溶接した箇所の前後10メートルの範囲を示す。通常は前後５メートルの範囲としている。
図１は側面から見た溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインにおける溶融亜鉛めっき設備の概略構成を示すものである。１は鋼帯、２は溶融亜鉛浴、３は溶融亜鉛ポット中のシンクロールである。４ａ、４ｂは一対のガスワイピングノズルであり、溶融亜鉛浴２を出た鋼帯１の両面にガスを噴射して溶融亜鉛の付着量を調整する。５はガスワイピングノズル４ａ、４ｂの近傍に設置された非接触の鋼帯位置制御装置を示す。
なお、鋼帯溶接繋ぎ部近傍とは、最大でも先行鋼帯と後行鋼帯を溶接した箇所の前後10メートルの範囲を示す。通常は前後５メートルの範囲としている。
図１は側面から見た溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインにおける溶融亜鉛めっき設備の概略構成を示すものである。１は鋼帯、２は溶融亜鉛浴、３は溶融亜鉛ポット中のシンクロールである。４ａ、４ｂは一対のガスワイピングノズルであり、溶融亜鉛浴２を出た鋼帯１の両面にガスを噴射して溶融亜鉛の付着量を調整する。５はガスワイピングノズル４ａ、４ｂの近傍に設置された非接触の鋼帯位置制御装置を示す。
図２は溶融亜鉛めっき鋼帯製造ラインに設置された電磁石ユニットを用いた鋼帯位置制御装置５の構成の一例を上面方向から見た図である。鋼帯１は幅方向の断面で表現されており、紙面と直行方向に走行している。鋼帯位置制御装置５は幅方向に配置された７組の電磁石ユニット６〜１２で構成され、各ユニットが鋼帯を電磁力により吸引し位置を矯正する表面電磁石６ａ〜１２ａ、裏面電磁石６ｂ〜１２ｂ、および距離を測定する非接触の変位センサ６ｃ〜１２ｃを具備している。
鋼帯位置制御を行うにあたって使用する電磁石ユニットは鋼帯１の板幅によって切り替える。本ラインでは、最小幅の鋼帯が通板する場合は電磁石ユニット８〜１０を、最大板幅の鋼帯が通板する場合は電磁石ユニット６〜１２を使用する。各電磁石ユニットは、変位センサで計測した鋼帯の変位に応じて電磁石の出力を調節することで鋼帯の位置制御を行う。これにより、鋼帯の反りや振動による鋼帯とガスワイピングノズルとの間隔の変動が抑制され、ガスワイピング装置による溶融亜鉛付着量の調整が安定する。その結果、めっき厚の目標値外れが抑止される。
しかしながら、幅が同一でない２種類の鋼帯を繋いだ鋼帯溶接繋ぎ部が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通る時、一時的に鋼帯端部の単位面積あたりの電磁力が大きく変化し、電磁力と鋼帯の反力とのつりあいが瞬間的に崩れ、鋼帯が振動して鋼帯の変位が瞬間的に増大する。
そこで、鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が通過する間のみ、電磁石の電源を遮断して前記鋼帯位置制御装置を一時的に停止させる制御方法を実施したが、可動から停止へ制御を切り替える時に鋼帯の振動・変位が急激に増大してめっき付着量が不均一になり問題であった（従来例）。
そこで、鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が通過する間のみ、電磁石の電源を遮断して前記鋼帯位置制御装置を一時的に停止させる制御方法を実施したが、可動から停止へ制御を切り替える時に鋼帯の振動・変位が急激に増大してめっき付着量が不均一になり問題であった（従来例）。
そこで、鋼帯溶接繋ぎ部が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲内を通過する時に使用する電磁石ユニットについて、電磁石を活かしたまま、一定組数に固定するという方法を実施した（本発明例）。この方法では、通過する鋼帯の幅および／又は厚さが変わっても電磁石の吸引力の変動を抑えることができた。また、上述の鋼帯溶接繋ぎ部が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲内を通過する時に使用する電磁石ユニットを当該ラインで処理する最小幅の鋼帯に使用する電磁石ユニットに固定するとさらに前記変動を抑制できた。
すなわち、鋼帯溶接繋ぎ部が通過する直前に、鋼帯最小幅に配置された電磁石ユニットのみに切り替えて使用することで、鋼帯の全体の位置制御は継続しつつ、鋼帯端部における電磁力による吸引力と鋼帯の反力とのつりあいが鋼帯幅の変化によって急激に崩れるという弊害を防ぐことが出来ることが明らかになった。
なお、電磁石の出力は、鋼帯溶接繋ぎ部近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲内を通過するまで出力を変更することなく、一定の出力にするとさらによい。また、予め鋼帯が安定して通過できる１組当たりの電磁石の出力の上限値を求めておいて、鋼帯溶接繋ぎ部近傍が通過する前の出力が前記上限値以下であればその出力を継続し、前記上限値以上であれば前記鋼帯溶接繋ぎ部近傍が通過する時の電磁石の出力を前記上限値と同一の一定出力とするとさらによい。
なお、電磁石の出力は、鋼帯溶接繋ぎ部近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲内を通過するまで出力を変更することなく、一定の出力にするとさらによい。また、予め鋼帯が安定して通過できる１組当たりの電磁石の出力の上限値を求めておいて、鋼帯溶接繋ぎ部近傍が通過する前の出力が前記上限値以下であればその出力を継続し、前記上限値以上であれば前記鋼帯溶接繋ぎ部近傍が通過する時の電磁石の出力を前記上限値と同一の一定出力とするとさらによい。
鋼帯張力、鋼帯速度およびガスワイピング圧力を同一条件として、上述した鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が通過する間のみ、電磁石による鋼帯位置制御装置を一時的に停止させる従来方法、一定組数として当該ライン最小幅の鋼帯に対応する中央の電磁石ユニット３組のみに固定して鋼帯位置制御装置を使用する方法１、鋼帯溶接繋ぎ部前後の鋼帯の幅および／又は厚さの変化に関わらず先行鋼帯の最終出力を維持して電磁石で吸引する方法２、および、１組当たりの電磁石の出力を鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力が予め求めて設定した上限値を超えた場合、上限値と同一の一定出力とする方法３、を実施した結果を表１に示す。
同一寸法の先行鋼帯および同一寸法の後行鋼帯をめっきした場合、本発明例は従来例と比べて鋼帯の変動範囲が１／２未満と著しく良好であり、鋼帯と電磁石との接触による疵の発生もなく、本発明が有効であることを確認できた。
１ 鋼帯
２ 溶融亜鉛浴
３ シンクロール
４ａ、４ｂ ガスワイピングノズル
５ 電磁石ユニットを用いた鋼帯位置制御装置
６〜１２ 電磁石ユニット
６ａ〜１２ａ 表面電磁石
６ｂ〜１２ｂ 裏面電磁石
６ｃ〜１２ｃ 非接触変位センサ
２ 溶融亜鉛浴
３ シンクロール
４ａ、４ｂ ガスワイピングノズル
５ 電磁石ユニットを用いた鋼帯位置制御装置
６〜１２ 電磁石ユニット
６ａ〜１２ａ 表面電磁石
６ｂ〜１２ｂ 裏面電磁石
６ｃ〜１２ｃ 非接触変位センサ
Claims (3)
- 溶融亜鉛めっき浴または溶融亜鉛合金めっき浴を出た走行中の鋼帯の表裏を挟むように対向して設けられた一対の電磁石および前記鋼帯の面外方向変位を測定する変位センサを有する電磁石ユニットを鋼帯幅方向に複数組配置した鋼帯位置制御装置と、めっき付着量を調整する１対のガスワイピングノズルとを備えた溶融亜鉛めっき鋼帯または溶融亜鉛合金めっき鋼帯の製造設備において、
前記変位センサの情報に基づいて前記電磁石の出力を調整して少なくとも前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で制御しつつ、連続して溶融亜鉛めっきまたは溶融亜鉛合金めっきを施す鋼帯の製造方法であって、
幅および／又は厚さの異なる鋼帯を繋いだ鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、一定組数の電磁石ユニットに固定して、励磁する１組当たりの電磁石の出力を、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力が所定の上限値以下であれば、前記鋼帯溶接繋ぎ部通過前の出力で継続して使用し、所定の上限値超えであれば、所定の上限値と同値の一定出力で使用して、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行い、前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で矯正することを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。 - 前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、当該ラインで処理される最小幅の鋼帯通板時に使用する電磁石ユニットのみに固定して前記鋼帯のパスラインおよび鋼帯幅方向の反りを非接触で矯正することを特徴とする請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
- 前記鋼帯溶接繋ぎ部およびその近傍が前記鋼帯位置制御装置の制御範囲を通過する間のみ、励磁する電磁石の出力を変更することなく一定の出力として継続して使用し、前記鋼帯溶接繋ぎ部の位置制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法。
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