JP6398794B2

JP6398794B2 - 金属めっきライン用ロールの清浄化方法

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Publication number: JP6398794B2
Application number: JP2015042554A
Authority: JP
Inventors: 今井　浩文; 浩文今井; 貴博木下; 弘二平野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2035-03-04
Also published as: JP2016160514A

Description

本発明は、金属めっきライン用ロールの清浄化方法に関する。

従来、金属めっき方法として、金属板を加熱焼鈍した後、上部が焼鈍炉に接続され下端が金属めっき浴に浸漬されたスナウトの内部を通じて、焼鈍後の金属板を金属めっき浴中に浸漬させ、浴中の浸漬ロールにより金属板の進行方法を変えて上方に引き上げた後、気体絞り法により金属板の表面に付着した金属めっきの付着量を制御する方法が用いられている。金属めっきの付着量が制御された金属板は、かかるラインの上部に設けられたトップロールによって進行方向が水平方向へと変えられた後に、後段の処理工程へと搬送される。

上記のような金属めっきラインにおいて、金属板が蛇行せずにまっすぐに進行していくためには、金属板の進行方向を変えるために用いられるトップロールの摩擦力を好適な状態に維持することが重要となる。ここで、トップロールの摩擦力を低下させる要因の一つとして、金属板上に形成された金属めっき層の一部が付着してしまうことが挙げられる。トップロールの表面に金属めっきに由来する付着物が付着してしまうことで、トップロールの表面に付着物に起因する凹凸が生じ、金属板が蛇行してしまうとともに、かかる凹凸が金属板に転写されることで、金属板の表面形状が変化してしまう。

従って、金属めっきラインに設けられるトップロール等の各種ロールの表面を清浄に維持する方法が希求されている。

特開昭５９−１２３７５０号公報

ここで、黄銅材の表面における銅成分の濃度を増加させるために、黄銅材の表面に対して、真空容器中でレーザ光加熱を含む各種の方法により熱を加えて、黄銅材の表面の亜鉛を蒸発させることが行われている（例えば、上記特許文献１を参照。）。しかしながら、上記特許文献１に記載の方法は、搬送されている金属材そのものに対して熱を加える方法であって、搬送ラインを構成する部材に対して熱を加えるものではない。また、上記特許文献１に記載の方法は、減圧下における方法であって、常圧下の金属めっきラインに設けられており、かつ、操業中は常に回転している各種ロールの表面に対して、上記特許文献１に開示されている方法を適用することは困難である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回転しているロールの表面をより簡便に清浄化することが可能な、金属めっきライン用ロールの清浄化方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の金属板上に対して金属めっきを施す金属めっきラインに用いられるロールの清浄化方法であって、
前記ロールの表面に対して、所定のパワー密度のレーザ光を当該ロールの胴長方向に沿って照射位置をずらしながら照射し、前記レーザ光により、前記ロールの表面を、前記金属めっきの沸点以上前記金属板の融点未満まで加熱させる、金属めっきライン用ロールの清浄化方法が提供される。

かかる清浄化方法では、前記ロールが所定回数だけ回転する間に、前記レーザ光の光束の照射位置を、前記ロールの胴長方向の一方の端部から他方の端部まで移動させることが好ましい。

かかる清浄化方法では、複数の前記レーザ光の光束を、前記ロールの胴長方向の中心位置に対して対称となるように前記ロールの表面に対して照射させ、前記複数のレーザ光の光束の照射位置を、前記中心位置に対して対称に移動させてもよい。

かかる清浄化方法では、前記レーザ光の光束の照射位置の移動前後で当該レーザ光の光束の照射位置の一部が互いに重複するように、前記レーザ光の光束の照射位置を移動させることが好ましい。

前記金属板は、鋼板であり、前記金属めっきは、亜鉛めっきであり、前記レーザ光により、前記ロールの表面を、９０７℃以上１５００℃以下まで加熱させてもよい。かかる場合に、前記パワー密度を、１００ｋＷ／ｃｍ^２以上とすることが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、回転しているロールの表面をより簡便に清浄化することが可能となる。

金属めっきラインについて模式的に示した説明図である。トップロールの表面を模式的に示した説明図である。本発明の実施形態に係る清浄化装置の構成の一例を示したブロック図である。同実施形態に係る清浄化装置について説明するための説明図である。同実施形態に係るロールの清浄化方法を説明するための説明図である。同実施形態に係るロールの清浄化方法を説明するための説明図である。同実施形態に係るロールの清浄化方法を説明するための説明図である。同実施形態に係るロールの清浄化方法を説明するための説明図である。同実施形態に係る清浄化装置が備える制御部のハードウェア構成の一例を示したブロック図である。実施例１について説明するための説明図である。実施例１について説明するためのグラフ図である。実施例２について説明するためのグラフ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（連続溶融金属めっき装置の全体構成の一例について）
まず、本発明の実施形態に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法（以下、単に「清浄化方法」ともいう。）を説明するに先立ち、かかる清浄化方法を適用可能な金属めっきラインの一例である連続溶融金属めっき装置について、詳細に説明する。なお、以下では、金属めっきラインとして連続溶融金属めっき装置を用いた溶融めっき処理を例に挙げて説明を行うが、以下で説明する清浄化方法は、例えば電気めっき処理等といった溶融めっき処理以外にも適用可能であることは言うまでもない。

図１は、連続溶融金属めっき装置１０の構成例を模式的に示した説明図であり、溶融金属めっき装置１０を側方から見た場合を模式的に図示している。図２は、連続溶融金属めっき装置１０のトップロールの表面の一部を模式的に示した説明図である。

溶融金属めっき装置１０は、例えば図１に示したように、例えば溶融亜鉛等の溶融金属１２が収容されているめっき槽１１と、スナウト１３と、シンクロール１４と、ガスワイピング装置１５と、を備える。

溶融金属めっき装置１０の前段に設けられている焼鈍炉は、内部が還元性雰囲気に維持されており、連続搬送される鋼板等の金属板Ｓを加熱する。かかる焼鈍炉によって、金属板Ｓの表面が活性化され、また、金属板Ｓの機械的性質が調整される。かかる焼鈍炉の出側端部は、ターンダウンロールが設けられた空間を経由して、スナウト１３の上流側の端部に接続されている。スナウト１３は、上流側の端部が焼鈍炉の端部に接続され、下流側の端部が溶融金属１２中に斜め上方から浸漬されている。かかるスナウト１３の内部は大気雰囲気から遮断され、還元性雰囲気に維持されている。また、スナウト１３の前段に位置する焼鈍炉の内部についても、大気雰囲気から遮断されている。

ターンダウンロールにより搬送方向が下向きに変えられた金属板Ｓは、スナウト１３の内部を搬送されて、めっき槽１１に保持されている溶融金属１２へと連続的に浸漬される。かかるめっき槽１１の内部には、シンクロール１４が設けられている。シンクロール１４は、金属板Ｓの幅方向に平行な回転軸を有しており、シンクロール１４の外周面の幅は、金属板Ｓの幅以上となっている。かかるシンクロール１４により、金属板Ｓの搬送方向が上向きに変えられる。

ガスワイピング装置１５は、めっき槽１１から導出される金属板Ｓの両面に対してガスを吹き付けることにより、金属板Ｓの表面に付着した溶融金属めっきの一部を掻き落とす。これにより、金属板Ｓの表面の溶融金属めっきの付着量が調整される。

上方へと向かう金属板Ｓの搬送ラインの頂部近傍には、トップロール１６が設けられている。トップロール１６は、金属板Ｓの幅方向に平行な回転軸を有しており、トップロール１６の外周面の幅は、金属板Ｓの幅以上となっている。かかるトップロール１６により、ガスワイピング装置１５を通過して上方へと搬送される金属板Ｓの搬送方向が、水平方向に変えられる。かかるトップロール１６は、例えば直径が８００ｍｍ程度となるような、巨大なロールである。

かかるトップロール１６の表面に、例えば図２に模式的に示したように亜鉛付着物等の金属付着物が存在すると、かかる金属付着物の形状が金属板Ｓに転写されてしまい、金属板Ｓの表面性状が低下してしまう。また、トップロール１６の表面に金属付着物が存在すると、トップロール１６の表面形状に凹凸が生じることでトップロール１６の摩擦力が低下してしまい、搬送されている金属板Ｓが蛇行してしまう。

そのため、一般的な金属めっきラインでは、トップロール１６の近傍にドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構（図示せず。）を設け、かかる付着物除去機構をトップロール１６の表面近傍に配設することで、金属付着物を物理的に除去することが行われている。ドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構により、例えば金属付着物が成長するなどして、ある程度まで大きくなった金属付着物、又は、初めからある程度の大きさを有する粗大な金属付着物（以下、これらの金属付着物のことを、「ビルドアップ」とも称する。）を、ロール表面から効果的に除去することが可能となる。金属板Ｓに転写されたり、金属板Ｓを蛇行させたりする要因となる金属付着物は、ドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構で除去されるような大きさの金属付着物であるため、一般的な金属めっきラインでは、トップロール１６の清浄性を担保するために付着物除去機構以外の設備を設けることは、行われていない。

しかしながら、ドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構では、ある程度の大きさを有するビルドアップが除去できるだけであり、換言すれば、付着物除去機構で除去可能な大きさまで金属付着物が成長するまでの間は、トップロール１６の表面の清浄性を復活させることは困難である。そこで、本発明者は、かかるビルドアップの予防措置として、ドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構では除去が困難な軽微な付着物であろうとも除去可能であり、トップロール１６の表面の清浄性を常に担保することが可能な方法について、鋭意検討を行った。その結果、以下で説明するような、ロールの清浄化方法に想到したのである。

（金属めっきライン用ロールの清浄化装置及び清浄化方法について）
先だって説明したような金属めっきラインに設けられるトップロール等のロールの表面を清浄に保つことが可能な、金属めっきライン用ロールの清浄化装置（以下、単に、「清浄化装置」とも称する。）と、かかる清浄化装置によって実施される清浄化方法について、図３〜図８を参照しながら、以下で詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係る清浄化装置の構成の一例を示したブロック図である。図４は、本実施形態に係る清浄化装置について説明するための説明図である。図５〜図８は、本実施形態に係るロールの清浄化方法を説明するための説明図である。

＜清浄化装置の構成について＞
まず、図３を参照しながら、本実施形態に係る清浄化装置１００の構成の一例を説明する。本実施形態に係る清浄化装置１００は、図３に示したように、レーザ光源部１０１と、光源部駆動機構１０３と、制御部１０５と、記憶部１０７と、を主に備える。

レーザ光源部１０１は、金属めっきラインに設けられているトップロール等の各種ロールに対して、所定波長のレーザ光を照射するユニットであり、後述する制御部１０５によって、レーザ光の照射が制御されている。レーザ光源部１０１は、図４に模式的に示したように、トップロール１６等のロールの表面に対して、金属めっきラインでの操業を妨げることなくレーザ光の光束を照射可能な位置に設けられる。また、図４では、レーザ光源部１０１は、トップロール１６でのレーザ光の照射位置における接平面の法線方向に設けられているが、レーザ光源部１０１の光軸と照射位置における接平面とのなす角（換言すれば、レーザ光の入射角）は図４に示した例に限定されるものではなく、レーザ光源部１０１のメンテナンス性等も考慮しつつ、適宜決定すればよい。

かかるレーザ光源部１０１は、所定波長のレーザ光を出射可能な光源ユニットを少なくとも有しており、更に、各種のレンズやミラー等といった、レーザ光をロール表面まで適切に導光するための公知の光学素子を更に有していてもよい。また、レーザ光源部１０１から出射されるレーザ光の光束の数は、図４に模式的に示したように１つに限定されるものではなく、トップロール１６の回転軸方向（換言すれば、トップロール１６の胴長方向）に沿って複数のレーザ光の光束が、１又は複数の光源から出射されてもよい。

また、レーザ光源部１０１は、後述する光源部駆動機構１０３によって、トップロール１６の表面でのレーザ光の光束の照射位置が制御されている。後述する光源部駆動機構１０３によって、レーザ光源部１０１の光源ユニットや光学素子等の位置や方向が変更されることで、レーザ光の光束の照射位置が胴長方向に沿って移動する。

レーザ光源部１０１から出射されるレーザ光の光束は、トップロール１６の表面に付着しうる、例えば亜鉛等の金属めっき成分に由来する金属付着物を蒸発させることが可能であり、かつ、めっきが施される鋼板等の金属板Ｓを溶融させない程度の強度を有している。換言すれば、レーザ光源部１０１から出射されるレーザ光の光束は、トップロール１６の表面を、金属めっき成分の沸点以上金属板Ｓの融点未満である温度まで加熱可能な強度を有している。

より具体的には、金属めっき成分が亜鉛であり、金属板Ｓが鋼板である場合、レーザ光源部１０１から出射されるレーザ光の光束は、トップロール１６の表面を、亜鉛の沸点である９０７℃以上に加熱可能であり、かつ、鋼板を構成する鉄の融点である約１５００℃以下まで加熱可能な強度を有している。このようなレーザ強度の具体例については、特に限定されるものではないが、例えば、波長１μｍ帯のレーザにおいて、１００ｋＷ／ｃｍ^２以上１００ＭＷ／ｃｍ^２以下のパワー密度を挙げることができる。レーザ光源部１０１から出射されるレーザ光の光束がかかるパワー密度を有することで、トップロール１６の表面に付着する数μｍ程度の亜鉛付着物を、鋼板に悪影響を与えることなく効果的に蒸発させることができる。換言すれば、本実施形態に係る清浄化装置１００では、ドクターブレードやバフ研磨機等の付着物除去機構では除去が困難な数μｍ程度という微小な亜鉛付着物を常時除去していくことで、ビルドアップの成長を未然に防止することが可能となる。なお、波長１μｍ帯のレーザにおいて、パワー密度が１００ｋＷ／ｃｍ^２未満である場合には、トップロール１６の表面温度を亜鉛の沸点まで加熱することが困難となり、パワー密度が１００ＭＷ／ｃｍ^２超過である場合には、パワー密度が大きくなりすぎて、トップロール１６の基材に影響を与えてしまうため、好ましくない。

かかるレーザ光源部１０１として利用可能な光源ユニットは、特に限定されるものではなく、上記のようなパワー密度を実現可能であれば、各種の固体レーザや気体レーザ等のような公知のレーザ光源を利用することが可能である。また、かかるレーザ光源部１０１として、波長が１μｍ〜１０μｍ程度の各種のレーザ光源を好適に利用することができる。ここで、かかるレーザ光源は、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｗａｖｅ）レーザ光源であってもよいし、パルスレーザ光源であってもよい。

また、レーザ光源部１０１の詳細な光学系については、特に限定されるものではなく、光源ユニットから出射されたレーザ光を適切にロール表面へと照射可能なものであれば、任意の光学系を利用することが可能である。

光源部駆動機構１０３は、上記レーザ光源部１０１を構成する光源ユニットや光学素子等を駆動して、レーザ光源部１０１からロールの表面へと照射されるレーザ光の照射位置（結像位置）を制御する機構である。かかる光源部駆動機構１０３は、例えば、ボールネジによるスライド機構やリニアモータ等といった公知の駆動機構を用いて構成されており、光源部駆動機構１０３を構成する各種の駆動機構は、後述する制御部１０５によって制御されている。また、レーザ光源部１０１に渦流センサー等の隙間計測手段を設けることにより、レーザ光源部１０１とトップロール１６との間の離隔距離を計測し、かかる計測情報に基づく制御部１０５での制御により、上記の離隔距離を一定に保持することも可能である。光源部駆動機構１０３が、レーザ光源部１０１を構成する部材の少なくとも一部を駆動させることで、ロール表面へと照射されるレーザ光の照射位置を随時変更することが可能となり、回転しているロールの表面の全体を、所定の時間をかけて清浄化することが可能となる。

なお、光源部駆動機構１０３の詳細な構成は特に限定されるものではなく、レーザ光源部１０１から出射されたレーザ光を適切にロール表面へと照射可能なものであれば、任意の構成を採用することが可能である。

制御部１０５は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等により実現されるユニットである。制御部１０５は、清浄化装置１００の動作（すなわち、清浄化装置１００によるロール表面の清浄化処理）を統括的に制御するユニットである。かかる制御部１０５は、レーザ光源部１０１及び光源部駆動機構１０３を適切に制御することで、処理対象であるロールの表面に対して適切にレーザ光を照射して、ロール表面の清浄性を維持する。

より具体的には、制御部１０５は、レーザ光源部１０１を制御してレーザ光のオン・オフ及び出力を管理することで、ロール表面へのレーザ光の照射を制御することが可能である。また、制御部１０５は、光源部駆動機構１０３を制御することで、ロール表面におけるレーザ光の照射位置を制御することが可能である。これにより、清浄化装置１００は、ロール表面の一部を局所的に清浄化したり、レーザ光の照射位置をロールの胴長方向に沿って走査することで、ロール表面を全体的に清浄化したりすることが可能となる。

なお、制御部１０５は、清浄化装置１００に接続されているパーソナルコンピュータや各種サーバ等の情報処理装置により実現されていてもよいし、清浄化装置１００内に実装されるＩＣチップや演算処理ボード等として実現されていてもよい。また、制御部１０５は、必要に応じて、金属めっきラインにおける操業を管理する管理コンピュータ等と連携し、かかる管理コンピュータから操業に関する各種情報を取得することで、レーザ光源部１０１及び光源部駆動機構１０３の制御を行うことも可能である。例えば、制御部１０５は、ロールの回転数に応じてレーザ出力を制御する等といった処理が可能である。一方で、制御部１０５を各種の管理コンピュータ系から切り離して、清浄化装置単体のローカル動作を実現することも可能である。

記憶部１０７は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置等により実現されるユニットであり、制御部１０５が清浄化装置１００の動作を統括的に制御する際に利用する各種のデータベースや、制御部１０５が実行する各種の演算処理に用いられるアプリケーションを含む各種のプログラムや、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過などが、適宜記録されてもよい。

この記憶部１０７は、制御部１０５などの各処理部が、自由にアクセスし、データを書き込んだり読み出したりすることができる。

以上、本実施形態に係る清浄化装置１００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能の少なくとも一部を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。

なお、上述のような本実施形態に係る制御部１０５の機能を実現するためのコンピュータプログラムを作成し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。

＜清浄化方法について＞
続いて、図３に示したような構成を有する清浄化装置１００によって実施される清浄化方法について、図５〜図８を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態に係る清浄化装置１００を利用したロールの清浄化方法では、制御部１０５がレーザ光源部１０１及び光源部駆動機構１０３を適切に制御することで、レーザ光の照射位置を局所的に選択することが可能となる。これにより、ロール表面を、金属付着物の沸点以上ロール基材金属の融点以下となる温度（例えば、１０００℃程度のロール表面温度）まで加熱して、ロール表面に部分的に存在する、大きさが例えば数μｍ程度の微小な金属付着物を、選択的に蒸発させることができる。

また、上記のような方法の他に、例えば図５に示したように、制御部１０５の指令に基づき光源部駆動機構１０３を適切に制御することによりレーザ光の照射位置をロールの胴長方向に沿って随時移動させることで、金属付着物の大きさが例えば数μｍ程度といったような付着が軽微なうちに、除去することが可能である。換言すれば、本実施形態に係る清浄化方法を、ロール表面でのビルドアップの予防的措置として利用することが可能である。

ここで、図５以降に模式的に示した図では、レーザ光の光束が略円形に集光されて照射位置に照射されている場合について図示しているが、レーザ光の光束の形状は図に示した例に限定されるものではなく、略楕円形状であってもよいし、矩形状などのような多角形形状であってもよい。また、レーザ光の光束の集束度合いについても特に限定されるものではなく、例えば所定のパワー密度が確保されるように、レーザ光の光束を集光させればよい。

また、レーザ光の光束の照射位置をロールの胴長方向に走査する際の走査速度については特に限定されるものではなく、ロールが所定回数だけ回転する間に、レーザ光の光束の照射位置を、ロールの胴長方向の一方の端部から他方の端部まで移動させればよい。

レーザ光の光束を図５に示したように、ロールの胴長方向に沿って繰り返し走査することで、レーザ光の光束は、回転しているロールの表面をらせん状に移動することとなり、ロール表面を全体的に清浄化することができる。

ここで、例えば図６に模式的に示したように、レーザ光の光束の照射位置の移動前後で照射位置の一部が互いに重複するように、レーザ光の光束の照射位置を移動させることが好ましい。これにより、図６に示したように、時刻ｔにおけるレーザ光の照射位置と、時刻ｔ＋１におけるレーザ光の照射位置とでは、互いに重複する領域（重複領域）が存在することとなり、効果的なロール表面の清浄化が可能となる。図６に示したような重複領域の広さをどのくらいに設定するかは、用いるレーザ光の強度分布等により適宜決定すればよいが、例えばレーザ光の照射領域の面積の５０％程度が互いに重複するように、制御部１０５によりレーザ光の走査速度を制御することが好ましい。レーザ光の照射領域の重複の度合（重畳率）を５０％以上とすることで、レーザ光の強度分布に起因する除去ムラを生じさせることなく、より効率良くロール表面を清浄化できる。

また、図７に模式的に示したように、複数のレーザ光の光束を、ロールの胴長方向の中心位置に対して対称となるようにロールの表面に対して照射させて、かつ、複数のレーザ光の光束の照射位置を、中心位置に対して対称に移動させることが好ましい。これにより、偶数個のレーザ光の光束が、ロール表面を胴長方向に沿って対称に移動していき、ロール表面に存在する金属付着物を蒸発・除去していく。その結果、金属付着物を胴長方向に沿ってより均等に除去していくことが可能となり、金属付着物に起因する金属板Ｓの蛇行を、より確実に抑制することが可能となる。

なお、光源部駆動機構１０３によりレーザ光源部１０１の光源ユニットそのものを移動させることでレーザ光の照射位置を制御している場合において、レーザ光源部１０１として複数の光源ユニットを設ける場合には、図７に示したような走査制御を行うことで、光源ユニット同士が衝突してしまうことも考えられる。そこで、図８に模式的に示したように、偶数個のレーザ光の光束の照射位置をロールの周方向に互いにずらすことで、レーザ光源部１０１を交差可能なようにしてもよい。

また、図８に模式的に示したように、レーザ光の光束の照射位置をロールの周方向にずらす場合であっても、ロールの周方向に沿って図６に示したような重複領域を設けても良いことは、言うまでもない。

以上説明したように、制御部１０５がレーザ光源部１０１及び光源部駆動機構１０３を適切に制御することで、金属めっきラインに設けられたトップロール等のロール表面の清浄性を維持することが可能となる。これにより、金属板Ｓの表面形状を好適に維持することが可能となる他、搬送の際に金属板Ｓが蛇行することを防止することができ、より高速に金属板Ｓを搬送することも可能となる。

以上、図３〜図８を参照しながら、本実施形態に係る金属めっきライン用ロールの清浄化装置及び清浄化方法について、詳細に説明した。

＜制御部のハードウェア構成について＞
次に、図９を参照しながら、本開示の実施形態に係る制御部１０５のハードウェア構成について、詳細に説明する。以下では、本開示の実施形態に係る制御部１０５が、パーソナルコンピュータや各種サーバ等といった情報処理装置で実現される場合を例に挙げて、そのハードウェア構成について詳細に説明する。図９は、本開示の実施形態に係る制御部１０５のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。

制御部１０５は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、制御部１０５は、更に、ホストバス９０７と、入力装置９０９と、出力装置９１１と、ストレージ装置９１３と、ドライブ９１５と、接続ポート９１７と、通信装置９１９とを備える。

ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１３、またはリムーバブル記録媒体９２１に記録された各種プログラムに従って、制御部１０５内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。

入力装置９０９は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９０９は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、制御部１０５の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２３であってもよい。さらに、入力装置９０９は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。清浄化装置１００のユーザは、この入力装置９０９を操作することにより、清浄化装置１００（より詳細には、制御部１０５）に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

出力装置９１１は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１１は、例えば、制御部１０５が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、制御部１０５が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。

ストレージ装置９１３は、制御部１０５の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１３は、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１３は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。

ドライブ９１５は、記録媒体用リーダライタであり、制御部１０５に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９１５は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２１に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２１は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌｍｅｍｏｒｙｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２１は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。

接続ポート９１７は、機器を制御部１０５に直接接続するためのポートである。接続ポート９１７の一例として、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（ＳｍａｌｌＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９１７の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＩｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９１７に外部接続機器９２３を接続することで、制御部１０５は、外部接続機器９２３から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２３に各種のデータを提供したりする。

通信装置９１９は、例えば、通信網９２５に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９１９は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９１９は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９１９は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９１９に接続される通信網９２５は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。

以上、本開示の実施形態に係る制御部１０５の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。

以下では、実施例を示しながら本発明に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも本発明に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法の一例であって、本発明に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法が下記の例に限定されるものではない。

（実施例１）
実施例１では、コンピュータシミュレーションを用いて、本発明に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法の検証を行った。以下では、図１０及び図１１を参照しながら、実施例１について説明する。

図１に示したようなトップロール１６の表面のモデルとして、図１０に示した構造体を取り上げた。かかるシミュレーションでは、ｘ座標をモデル構造体の奥行き方向（回転方向）とし、ｙ座標をモデル構造体の幅方向とし、ｚ座標をモデル構造体の厚み方向とし、レーザ光を照射したときの表面温度を計算した。ここで、ｘ軸の原点は、モデル構造体の奥行きの中央に設定し、ｚ軸の原点はモデル構造体の表面とした。

モデル構造体は、厚み１９μｍ×幅１００μｍの鉄と、鉄の上に位置している厚み１μｍ×幅１００μｍの亜鉛と、から構成され、ｘ軸方向に１５０ｍｐｍの周速度で移動しているものとした。なお、亜鉛の熱影響深さは、１０μｍ程度であるため、上記のような鉄層の設定は、適切なものである。

また、熱源を、モデル構造体の右端の中央部に設定した。より詳細には、モデル構造体をｘ軸方向に２．５ｍ／ｓで移動しながら照射するレーザ光のビーム集光径を６０μｍ×４ｍｍ（ｙ軸方向径×ｘ軸方向径）とし、熱源のパワーを５０〜２５０Ｗまで変化させて、亜鉛と鉄との界面における温度（界面温度）の変化の様子をシミュレートした。ここで、熱源からのエネルギーは、１００％モデル構造体に吸収されるものとした。

得られた結果を図１１に示した。
図１１から明らかなように、熱源のパワーが５０Ｗの場合には、最高到達温度が８５７℃となり、亜鉛の沸点である９０７℃には到達しなかった。一方、熱源のパワーが７５Ｗ以上の場合には、最高到達温度が９０７℃以上となることが明らかとなった。なお、熱源のパワーが７５Ｗである場合の最高到達温度は１３２３℃であり、定常部（ｘ座標が−３ｍｍ近傍である位置）の温度は９７５℃であった。

また、２５０Ｗのビームをビーム集光径６０μｍ×４ｍｍで照射した場合に、亜鉛の熱エネルギー吸収率を変化させながら、最高到達温度の変化の様子をシミュレートした。その結果、亜鉛のエネルギー吸収率が２０％以上であれば、パワー密度が約１００ｋＷ／ｃｍ^２（より正確には、１３３ｋＷ／ｃｍ^２）で、亜鉛の沸点以上の到達温度が得られることが明らかとなった。

（実施例２）
実施例２では、実際の操業に用いられるトップロールと同様の組成を有する地鉄を用い、地鉄表面に実際の操業と同様の厚みを有する亜鉛を形成させて、ビルドアップのモデルとした。その後、平均出力５０Ｗ、波長１μｍのパルスレーザ（パルスの繰り返し周波数１００ｋＨｚ、パルス時間幅（半値全幅）５２８ｎｓ）を用いて、ビルドアップの除去が可能か否かを検証した。

ここで、パルスレーザのピークパワー密度は、６ＭＷ／ｃｍ^２であり、集光径φは、８０μｍであり、エネルギーは、１パルス当たり１６９μＪであり、レーザ走査速度は、３．８ｍ／ｓとした。

亜鉛層を形成した地鉄表面にレーザ光を照射し、照射跡を写真撮影した。得られた結果を、図１２に示した。図１２において、鎖線よりも上の領域に対して、レーザ照射を行っている。図１２から明らかなように、上記のようなレーザを照射することで、亜鉛を全面除去することができた。

なお、平均出力５０Ｗ、波長１μｍのパルスレーザ（パルスの繰り返し周波数１００ｋＨｚ、パルス時間幅（半値全幅）５６２ｎｓ）を用いて、パルスレーザのピークパワー密度を６ＭＷ／ｃｍ^２とし、集光径φを４０μｍとし、エネルギーを１パルス当たり４２μＪとし、レーザ走査速度を０．１８ｍ／ｓとした場合についても、同様に検証を行ったところ、図１２と同様に亜鉛を全面除去することができた。

これらの結果から、本発明に係る金属めっきライン用ロールの清浄化方法を用いることで、金属めっきラインに設けられる各種ロールの表面の清浄性を維持することが可能であることが明らかとなった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０溶融金属めっき装置
１６トップロール
１００清浄化装置
１０１レーザ光源部
１０３光源部駆動機構
１０５制御部
１０７記憶部

Claims

所定の金属板上に対して金属めっきを施す金属めっきラインに用いられるロールの清浄化方法であって、
前記ロールの表面に対して、所定のパワー密度のレーザ光を当該ロールの胴長方向に沿って照射位置をずらしながら照射し、前記レーザ光により、前記ロールの表面を、前記金属めっきの沸点以上前記金属板の融点未満まで加熱させる、金属めっきライン用ロールの清浄化方法。
前記ロールが所定回数だけ回転する間に、前記レーザ光の光束の照射位置を、前記ロールの胴長方向の一方の端部から他方の端部まで移動させる、請求項１に記載の金属めっきライン用ロールの清浄化方法。
複数の前記レーザ光の光束を、前記ロールの胴長方向の中心位置に対して対称となるように前記ロールの表面に対して照射させ、
前記複数のレーザ光の光束の照射位置を、前記中心位置に対して対称に移動させる、請求項１又は２に記載の金属めっきライン用ロールの清浄化方法。
前記レーザ光の光束の照射位置の移動前後で当該レーザ光の光束の照射位置の一部が互いに重複するように、前記レーザ光の光束の照射位置を移動させる、請求項１〜３の何れか１項に記載の金属めっきライン用ロールの清浄化方法。
前記金属板は、鋼板であり、
前記金属めっきは、亜鉛めっきであり、
前記レーザ光により、前記ロールの表面を、９０７℃以上１５００℃以下まで加熱させる、請求項１〜４の何れか１項に記載の金属めっきライン用ロールの清浄化方法。
前記パワー密度を、１００ｋＷ／ｃｍ^２以上とする、請求項５に記載の金属めっきライン用ロールの清浄化方法。