JP6458781B2 - Continuous hot dipping apparatus and method for controlling pushing amount of support roll - Google Patents
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Description
この発明は、連続溶融めっき装置に係り、特に、溶融金属浴中で非駆動回転する２本のサポートロールに順次接触させながら金属帯を通過させる連続溶融めっき装置に関する。
また、この発明は、このようなサポートロールの押し込み量を制御するサポートロールの押し込み量制御方法にも関している。
The present invention relates to a continuous hot dip plating apparatus, and more particularly to a continuous hot dip plating apparatus that allows a metal strip to pass while sequentially contacting two support rolls that are not driven and rotated in a molten metal bath.
The present invention also relates to a support roll push-in amount control method for controlling the support roll push-in amount.
従来から、鋼帯等の金属帯を溶融金属浴中に通して連続的に金属帯にめっきを施す連続溶融めっき装置においては、図８に示されるように、金属帯Ｓを溶融金属浴１に案内するためのシンクロール２、金属帯Ｓの幅方向の反りを修正するための２本のサポートロール３等の回転部品を有しており、これらの回転部品は、連続溶融めっき装置の稼働時は、常に溶融金属浴１中に浸漬配置されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a continuous hot dipping apparatus for continuously plating a metal band such as a steel band through a molten metal bath, the metal band S is used as a molten metal bath 1 as shown in FIG. It has rotating parts such as a sink roll 2 for guiding and two support rolls 3 for correcting the warp in the width direction of the metal strip S. These rotating parts are used when the continuous hot dipping apparatus is in operation. Is always immersed in the molten metal bath 1.
２本のサポートロール３は、金属帯Ｓの表面に接触するフロント側サポートロール３Ａと金属帯Ｓの裏面に接触するバック側サポートロール３Ｂからなり、従来、溶融金属浴１の外部に設置された電動機から自在継手およびスピンドルを経てこれらのサポートロール３に回転力を伝達する回転駆動装置を用いて強制的に回転駆動されていたが、継手部分におけるガタツキ、スピンドルが温度差により曲がる等の機構的な要因から、サポートロール３の回転速度は変動しやすいものであった。サポートロール３の回転が不等速になると、溶融金属浴１中に通される金属帯Ｓに振動が発生し、この振動がめっき付着のバラツキ、縞模様等を引き起こすため、製品品質が著しく低下してしまう。 The two support rolls 3 are composed of a front side support roll 3A that contacts the surface of the metal strip S and a back side support roll 3B that contacts the back side of the metal strip S, and are conventionally installed outside the molten metal bath 1. The motor was forcibly rotated by using a rotary drive device that transmits the rotational force to the support rolls 3 through the universal joint and the spindle, but the mechanical part such as rattling at the joint and the bending of the spindle due to the temperature difference. Because of these factors, the rotation speed of the support roll 3 is likely to fluctuate. When the rotation of the support roll 3 becomes unequal, vibration occurs in the metal strip S passed through the molten metal bath 1, and this vibration causes unevenness of plating adhesion, stripes, etc., so that the product quality is remarkably deteriorated. Resulting in.
そこで、このような問題を解決するため、サポートロール３の強制駆動を廃止する方法が採られている。サポートロール３の強制的な回転駆動を廃止することにより、金属帯Ｓの振動の発生要因を排除することができる。ところが、強制的な回転駆動装置を持たないことから、サポートロール３を回転させるには、溶融金属浴１中を移動する金属帯Ｓからサポートロール３に所要量の回転トルクを付与する必要があり、この回転トルクが不足すると、金属帯Ｓとサポートロール３との間にスリップが生じ、金属帯Ｓにスリップ疵が発生するおそれがある。 Therefore, in order to solve such a problem, a method of eliminating the forced drive of the support roll 3 is employed. By eliminating the forced rotation drive of the support roll 3, the cause of the vibration of the metal strip S can be eliminated. However, since there is no forced rotation drive device, in order to rotate the support roll 3, it is necessary to apply a required amount of rotational torque to the support roll 3 from the metal strip S moving in the molten metal bath 1. If the rotational torque is insufficient, slip occurs between the metal strip S and the support roll 3, and slip wrinkles may occur in the metal strip S.
金属帯Ｓからサポートロール３に付与される回転トルクは、金属帯Ｓの張力および金属帯Ｓのサポートロール３への巻付け角度により変わるが、設備仕様等から金属帯Ｓの張力を大きく変化させることは容易ではないので、金属帯Ｓのサポートロール３への巻付け角度を変化させて回転トルクを調整する方法が一般的である。
例えば、図９に示されるように、フロント側サポートロール３Ａに対する金属帯Ｓの巻付け角度θは、フロント側サポートロール３Ａおよびバック側サポートロール３Ｂの一方を他方に対して金属帯Ｓ側に押し込む押し込み量Ｄにより変化させることができ、押し込み量Ｄを増加させると巻付け角度θが増加し、押し込み量Ｄを減少させると巻付け角度θも減少する。
The rotational torque applied from the metal band S to the support roll 3 varies depending on the tension of the metal band S and the winding angle of the metal band S around the support roll 3, but greatly changes the tension of the metal band S due to equipment specifications and the like. Since this is not easy, a method of adjusting the rotational torque by changing the winding angle of the metal band S around the support roll 3 is common.
For example, as shown in FIG. 9, the winding angle θ of the metal strip S with respect to the front support roll 3A pushes one of the front support roll 3A and the back support roll 3B toward the metal strip S with respect to the other. The winding angle θ can be changed by the push amount D. When the push amount D is increased, the winding angle θ is increased, and when the push amount D is decreased, the winding angle θ is also decreased.
ここで、非駆動式のサポートロール３を安定して回転させるには、金属帯Ｓからサポートロール３に付与される回転トルクが、サポートロール３の回転抵抗によるトルクよりも大きいことが必要となる。これを実現するために、例えば、特許文献１には、金属帯Ｓの張力、シンクロール２の位置情報、バック側サポートロール３Ｂの位置情報等に基づいて、フロント側サポートロール３Ａの押込み量の下限値を設定することにより、金属帯Ｓの十分な巻付け角度θを常に確保するようにした連続溶融めっき装置が開示されている。 Here, in order to rotate the non-drive-type support roll 3 stably, the rotational torque applied to the support roll 3 from the metal strip S needs to be larger than the torque due to the rotational resistance of the support roll 3. . In order to realize this, for example, in Patent Document 1, the amount of pressing of the front side support roll 3A is determined based on the tension of the metal strip S, the position information of the sink roll 2, the position information of the back side support roll 3B, and the like. A continuous hot dipping apparatus in which a sufficient winding angle θ of the metal strip S is always secured by setting a lower limit value is disclosed.
しかしながら、実際に連続溶融めっき装置を操業した場合、特許文献１に開示されているようにサポートロール３の押込み量の下限値を設定しても、操業開始直後にはサポートロール３が安定して回転するものの、時間が経過した後には、金属帯Ｓとサポートロール３との間にスリップが発生するという問題がある。 However, when the continuous hot dipping apparatus is actually operated, even if the lower limit value of the pushing amount of the support roll 3 is set as disclosed in Patent Document 1, the support roll 3 is stabilized immediately after the operation is started. Although it rotates, after time passes, there exists a problem that a slip generate | occur | produces between the metal strip S and the support roll 3. FIG.
このような問題が起こる原因としては、サポートロール３の軸状態が使用日数の経過と共に変化し、サポートロール３の回転軸における摩擦抵抗が次第に増大するためと考えられる。サポートロール３の軸状態の変化としては、溶融金属浴１中に溶出した金属帯Ｓの成分が溶融金属浴１の成分と反応して析出した、いわゆるドロスがサポートロール３の回転軸に付着するという現象がある。例えば、溶融金属浴１として溶融亜鉛浴、金属帯Ｓとして鋼帯を用いた場合に、溶融亜鉛浴中に鋼帯からＦｅが溶出し、溶融亜鉛浴の成分であるＺｎおよびＡｌ等と反応してドロスが析出する。 The cause of such a problem is considered to be that the shaft state of the support roll 3 changes with the passage of days of use, and the frictional resistance on the rotation shaft of the support roll 3 gradually increases. As a change in the axial state of the support roll 3, so-called dross in which the component of the metal strip S eluted in the molten metal bath 1 reacts with the component of the molten metal bath 1 and deposits adheres to the rotating shaft of the support roll 3. There is a phenomenon. For example, when a molten zinc bath is used as the molten metal bath 1 and a steel strip is used as the metal strip S, Fe elutes from the steel strip into the molten zinc bath and reacts with Zn, Al, etc., which are components of the molten zinc bath. Dross deposits.
このようなドロスの析出は、溶融金属浴１の浴温が低下した際に発生することが知られている。サポートロール３の回転軸の周辺は、サポートロール３を吊り下げるためのハンガーの上部が溶融金属浴１の上に露出しているために温度が低下しやすく、ドロスの析出が起こりやすい。そして、ドロスがサポートロール３の回転軸と軸受けとの間に付着することで、摩擦抵抗が増大し、金属帯Ｓとサポートロール３との間にスリップが発生して、金属帯Ｓにスリップ疵が発生する原因となる。
従って、この問題を解決するためには、ドロスの付着によるサポートロール３の回転軸における摩擦抵抗の増大分を考慮し、時間の経過に伴って必要な回転トルクを与えられるように、サポートロール３の押込み量を制御する必要がある。
It is known that such dross precipitation occurs when the bath temperature of the molten metal bath 1 is lowered. Since the upper part of the hanger for suspending the support roll 3 is exposed on the molten metal bath 1 around the rotating shaft of the support roll 3, the temperature is likely to be lowered, and dross precipitation is likely to occur. Then, since the dross adheres between the rotating shaft and the bearing of the support roll 3, the frictional resistance is increased, and slip occurs between the metal band S and the support roll 3, so Cause the occurrence.
Therefore, in order to solve this problem, the increase in the frictional resistance at the rotation shaft of the support roll 3 due to the adhesion of dross is taken into consideration, and the support roll 3 can be provided with a necessary rotational torque as time elapses. It is necessary to control the amount of pushing.
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、時間が経過しても金属帯にスリップ疵が発生することなく高品質の製品を得ることができる連続溶融めっき装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、時間が経過しても非駆動式のサポートロールを安定して回転させることができるサポートロールの押し込み量制御方法を提供することも目的としている。
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and is a continuous hot dipping apparatus capable of obtaining a high-quality product without causing slip flaws in a metal band even if time elapses. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide a method for controlling the pushing amount of the support roll that can stably rotate the non-driving support roll even if time elapses.
この発明に係る連続溶融めっき装置は、溶融金属浴中に互いに位置をずらして配置され且つ非駆動回転する２本のサポートロールに金属帯の一方の面および他方の面を順次接触させながら金属帯を通過させる連続溶融メッキ装置であって、２本のサポートロールのうち一方のサポートロールの配置位置を移動させることにより他方のサポートロールに対して一方のサポートロールを金属帯側に押し込むサポートロール移動部と、溶融金属浴の温度を検出する温度センサと、温度センサにより検出される溶融金属浴の温度の変動からドロスの付着に起因して一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定し、推定された摩擦抵抗の変化に基づいてサポートロール移動部による一方のサポートロールの押し込み量を制御する押し込み量制御部とを備えたものである。 In the continuous hot dipping apparatus according to the present invention, one surface of the metal strip and the other surface are sequentially brought into contact with two support rolls which are arranged in a molten metal bath and are shifted from each other and rotate in a non-driven manner. Is a continuous hot dipping apparatus that passes the support roll, and moves the support roll that pushes one support roll into the metal band side relative to the other support roll by moving the position of one of the two support rolls Section, a temperature sensor for detecting the temperature of the molten metal bath, and a fluctuation between the temperature of the molten metal bath detected by the temperature sensor and acting between the rotating shaft and the bearing of one support roll due to adhesion of dross The amount of friction roll to be pushed, and the amount of push of one support roll by the support roll moving part based on the estimated change of friction resistance It is obtained by a pressing amount control unit for controlling.
押し込み量制御部は、金属帯から一方のサポートロールに与えられる回転トルクの値が、一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗によるトルクと一方のサポートロールの表面と溶融金属との間に作用する摩擦抵抗によるトルクの和以上になるように、一方のサポートロールの押し込み量を制御することが好ましい。
この場合、押し込み量制御部は、温度センサにより検出される溶融金属浴の温度が設定温度を下回った時間と温度の積分の累積値を算出し、算出された積分の累積値を用いて一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定することが好ましい。
The push-in amount control unit is such that the rotational torque value given to one support roll from the metal band is melted by the torque due to the frictional resistance acting between the rotation shaft and bearing of one support roll and the surface of one support roll. It is preferable to control the push-in amount of one of the support rolls so as to be equal to or greater than the sum of torques due to frictional resistance acting between the metals.
In this case, the push-in amount control unit calculates the cumulative value of the integral of the time and temperature when the temperature of the molten metal bath detected by the temperature sensor falls below the set temperature, and uses one of the calculated cumulative cumulative values. It is preferable to estimate a change in the frictional resistance acting between the rotating shaft and the bearing of the support roll.
また、２本のサポートロールは、鉛直方向に互いに位置をずらして配置されたフロント側サポートロールとバック側サポートロールからなり、サポートロール移動部は、フロント側サポートロールの配置位置を水平方向に移動させるように構成することができる。
溶融金属浴として、溶融亜鉛浴を用い、金属帯として、鋼帯を用いることができる。
In addition, the two support rolls are composed of a front side support roll and a back side support roll, which are arranged so as to be displaced from each other in the vertical direction, and the support roll moving unit moves the arrangement position of the front side support roll in the horizontal direction. It can be configured to be.
A molten zinc bath can be used as the molten metal bath, and a steel strip can be used as the metal band.
この発明に係るサポートロールの押し込み量制御方法は、溶融金属浴中に互いに位置をずらして配置され且つ非駆動回転する２本のサポートロールに金属帯の一方の面および他方の面を順次接触させながら金属帯を通過させる際に一方のサポートロールを他方のサポートロールに対して金属帯側に押し込む押し込み量を制御する方法であって、溶融金属浴の温度の変動を検出し、検出された溶融金属浴の温度の変動からドロスの付着に起因して一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定し、推定された摩擦抵抗の変化に基づいて一方のサポートロールの押し込み量を制御する方法である。 The method for controlling the pushing amount of the support roll according to the present invention is such that one surface and the other surface of the metal strip are sequentially brought into contact with two support rolls which are arranged in a molten metal bath and are shifted from each other and rotated in a non-driven manner. This is a method of controlling the amount of pushing the one support roll into the metal band side with respect to the other support roll when passing the metal band while detecting the temperature fluctuation of the molten metal bath and detecting the detected melting The change in frictional resistance acting between the rotating shaft and bearing of one support roll due to the adhesion of dross is estimated from fluctuations in the temperature of the metal bath, and one support is based on the estimated change in frictional resistance. This is a method for controlling the amount of pushing of the roll.
この発明によれば、押し込み量制御部が、温度センサにより検出される溶融金属浴の温度の変動から一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に付着するドロスに起因する摩擦抵抗の変化を推定し、推定された摩擦抵抗の変化に基づいてサポートロール移動部による一方のサポートロールの押し込み量を制御するので、時間が経過してもサポートロールを安定して回転させることができ、金属帯にスリップ疵が発生することなく高品質の製品を得ることが可能となる。 According to the present invention, the push-in amount control unit detects a change in the frictional resistance caused by the dross adhering between the rotating shaft and the bearing of one of the support rolls from the variation in the temperature of the molten metal bath detected by the temperature sensor. Since the amount of push of one support roll by the support roll moving unit is controlled based on the estimated change in frictional resistance, the support roll can be stably rotated over time. It is possible to obtain a high-quality product without causing slip wrinkles.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に実施の形態に係る連続溶融めっき装置を示す。連続溶融めっき装置は、溶融亜鉛浴等の溶融金属浴１中に浸漬配置されたシンクロール２と、溶融金属浴１中に浸漬配置された２本のサポートロール３を有している。
シンクロール２は、溶融めっきの対象物となる鋼帯等の金属帯Ｓを溶融金属浴１に案内するための非駆動回転するロールである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a continuous hot dipping apparatus according to an embodiment. The continuous hot dipping apparatus has a sink roll 2 immersed in a molten metal bath 1 such as a molten zinc bath and two support rolls 3 immersed in the molten metal bath 1.
The sink roll 2 is a non-driven rotating roll for guiding a metal strip S such as a steel strip that is an object of hot dipping to the molten metal bath 1.
２本のサポートロール３は、金属帯Ｓの幅方向の反りを修正するためのもので、金属帯Ｓの表面に接触するフロント側サポートロール３Ａと金属帯Ｓの裏面に接触するバック側サポートロール３Ｂからなり、これらのフロント側サポートロール３Ａおよびバック側サポートロール３Ｂは互いに同じ大きさに形成され、互いに鉛直方向に位置をずらして配置されている。フロント側サポートロール３Ａおよびバック側サポートロール３Ｂも、シンクロール２と同様に、強制的に回転駆動する駆動装置に接続されることなく非駆動回転するロールである。 The two support rolls 3 are for correcting the warp in the width direction of the metal band S. The front side support roll 3A that contacts the surface of the metal band S and the back side support roll that contacts the back surface of the metal band S. 3B, these front side support roll 3A and back side support roll 3B are formed in the same size as each other, and are arranged so as to be shifted in the vertical direction. Similarly to the sink roll 2, the front side support roll 3 </ b> A and the back side support roll 3 </ b> B are rolls that are not driven and rotated without being connected to a driving device that is forced to rotate.
溶融金属浴１には、溶融金属浴１の温度を検出するための温度センサ４が配置されている。
また、溶融金属浴１の外部に、サポートロール移動部５が配置され、このサポートロール移動部５から延びる腕部６の先端にフロント側サポートロール３Ａが回転可能に保持されている。具体的には、腕部６の先端に軸受けが形成されており、この軸受けにフロント側サポートロール３Ａの回転軸が挿入されて保持されている。サポートロール移動部５は、腕部６を介してフロント側サポートロール３Ａの配置位置を水平方向に移動させることができる。なお、バック側サポートロール３Ｂの配置位置は溶融金属浴１中において固定されている。
The molten metal bath 1 is provided with a temperature sensor 4 for detecting the temperature of the molten metal bath 1.
Further, a support roll moving part 5 is arranged outside the molten metal bath 1, and the front side support roll 3 </ b> A is rotatably held at the tip of an arm part 6 extending from the support roll moving part 5. Specifically, a bearing is formed at the tip of the arm 6, and the rotation shaft of the front support roll 3 </ b> A is inserted and held in this bearing. The support roll moving unit 5 can move the arrangement position of the front support roll 3 </ b> A in the horizontal direction via the arm unit 6. The arrangement position of the back side support roll 3 </ b> B is fixed in the molten metal bath 1.
さらに、溶融金属浴１の外部に、押し込み量制御部７が配置され、この押し込み量制御部７に温度センサ４とサポートロール移動部５が接続されている。押し込み量制御部７は、温度センサ４により検出される溶融金属浴１の温度の変動からフロント側サポートロール３Ａの回転軸と軸受けとの間に付着するドロスに起因する摩擦抵抗の変化を推定し、推定された摩擦抵抗の変化に基づいてサポートロール移動部５によるフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを制御するものである。
また、押し込み量制御部７にメモリ８が接続されている。
Further, a pushing amount control unit 7 is disposed outside the molten metal bath 1, and a temperature sensor 4 and a support roll moving unit 5 are connected to the pushing amount control unit 7. The push-in amount control unit 7 estimates the change in the frictional resistance caused by the dross adhering between the rotating shaft and the bearing of the front side support roll 3 </ b> A from the variation in the temperature of the molten metal bath 1 detected by the temperature sensor 4. The push amount D of the front side support roll 3A by the support roll moving unit 5 is controlled based on the estimated change in frictional resistance.
A memory 8 is connected to the push-in amount control unit 7.
図２に示されるように、溶融金属浴１内を走行する金属帯Ｓの表面がフロント側サポートロール３Ａに接触することによりフロント側サポートロール３Ａに付与される回転トルクをＴ１（ｋｇｆ・ｍ）、フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗によるトルクをＴ２（ｋｇｆ・ｍ）、フロント側サポートロール３Ａの表面と溶融金属浴１中の溶融金属との間に作用する摩擦抵抗によるトルクをＴ３（ｋｇｆ・ｍ）とすると、非駆動式のフロント側サポートロール３Ａが金属帯Ｓに対してスリップすることなく回転するためには、
Ｔ１ ≧ Ｔ２＋Ｔ３ ・・・（１）
の条件が必要となる。
As shown in FIG. 2, the rotational torque applied to the front support roll 3A when the surface of the metal strip S traveling in the molten metal bath 1 contacts the front support roll 3A is T1 (kgf · m). T2 (kgf · m) is a torque caused by frictional resistance acting between the rotary shaft 9 and the bearing of the front side support roll 3A, and between the surface of the front side support roll 3A and the molten metal in the molten metal bath 1 If the torque due to the acting frictional resistance is T3 (kgf · m), in order for the non-driving type front side support roll 3A to rotate without slipping against the metal strip S,
T1 ≧ T2 + T3 (1)
These conditions are required.
ここで、金属帯Ｓからフロント側サポートロール３Ａに付与される回転トルクＴ１は、金属帯Ｓとフロント側サポートロール３Ａの表面との間の摩擦係数をμ１、金属帯Ｓに作用する張力をＦ（ｋｇｆ）、フロント側サポートロール３Ａの半径をＲ（ｍ）、フロント側サポートロール３Ａに対する金属帯Ｓの巻付け角度をθ（ｒａｄ）として、
Ｔ１＝２μ１ＦＲsin（θ／２） ・・・（２）
により表すことができる。
Here, the rotational torque T1 applied from the metal band S to the front side support roll 3A is the friction coefficient between the metal band S and the surface of the front side support roll 3A μ 1 , and the tension acting on the metal band S. F (kgf), the radius of the front support roll 3A as R (m), and the winding angle of the metal band S with respect to the front support roll 3A as θ (rad),
T1 = 2μ 1 FRsin (θ / 2) (2)
Can be represented by
また、フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗によるトルクＴ２は、溶融金属浴１中に析出して回転軸９と軸受けとの間に付着するドロスによって影響を受けるもので、ドロス付着による回転軸９と軸受けとの間の摩擦抵抗の変化の度合いを表す係数をｋ、フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間の摩擦係数をμ２、回転軸９の半径をｒ（ｍ）、回転軸９に作用する水平方向荷重をＸ（ｋｇｆ）、回転軸９に作用する鉛直方向荷重をＹ（ｋｇｆ）として、
Ｔ２＝ｋμ２ｒ（Ｘ２＋Ｙ２）１／２ ・・・（３）
により表すことができる。
Further, the torque T2 due to the frictional resistance acting between the rotating shaft 9 and the bearing of the front support roll 3A is affected by dross deposited in the molten metal bath 1 and adhering between the rotating shaft 9 and the bearing. The coefficient representing the degree of change in the frictional resistance between the rotating shaft 9 and the bearing due to dross adhesion is k, and the friction coefficient between the rotating shaft 9 and the bearing of the front support roll 3A is μ 2 Assuming that the radius of the shaft 9 is r (m), the horizontal load acting on the rotating shaft 9 is X (kgf), and the vertical load acting on the rotating shaft 9 is Y (kgf),
T2 = kμ 2 r (X 2 + Y 2 ) 1/2 (3)
Can be represented by
また、回転軸９に作用する水平方向荷重Ｘおよび鉛直方向荷重Ｙは、溶融金属浴１中の溶融金属の比重量をρ１（ｋｇｆ／ｍ３）、フロント側サポートロール３Ａの素材の比重量をρ２（ｋｇｆ／ｍ３）、フロント側サポートロール３Ａの体積をＶ（ｍ３）として、
Ｘ＝２Ｆsin（θ／２）cos（θ／２） ・・・（４）
Ｙ＝（ρ２−ρ１）Ｖ−２Ｆsin２（θ／２） ・・・（５）
により表される。
The horizontal load X and the vertical load Y acting on the rotating shaft 9 are the specific weight of the molten metal in the molten metal bath 1 ρ 1 (kgf / m 3 ) and the specific weight of the material of the front support roll 3A. Is ρ 2 (kgf / m 3 ), and the volume of the front support roll 3A is V (m 3 ),
X = 2Fsin (θ / 2) cos (θ / 2) (4)
Y = (ρ 2 −ρ 1 ) V-2Fsin 2 (θ / 2) (5)
It is represented by
さらに、フロント側サポートロール３Ａの表面と溶融金属浴１中の溶融金属との間に作用する摩擦抵抗によるトルクＴ３は、レイノルズ数をＲｅ、金属帯Ｓの走行速度をｖ（ｍ／分）、フロント側サポートロール３Ａの軸方向の長さをＬ（ｍ）として、
Ｔ３＝0.5（0.074／Ｒｅ ０．２）ρ１（ｖ／60）２・２πＲ２Ｌ／9.8 ・・・（６）
により表すことができる。
なお、レイノルズ数Ｒｅは、溶融金属浴１中の溶融金属の粘度をη（Ｐａ・ｓ）として、
Ｒｅ＝（ｖ／60）２πＲρ１／η ・・・（７）
と表される。
Further, the torque T3 due to the frictional resistance acting between the surface of the front support roll 3A and the molten metal in the molten metal bath 1 has the Reynolds number as R e and the traveling speed of the metal band S as v (m / min). The length of the front side support roll 3A in the axial direction is L (m).
T3 = 0.5 (0.074 / R e 0.2 ) ρ 1 (v / 60) 2 · 2πR 2 L / 9.8 (6)
Can be represented by
The Reynolds number Re is the viscosity of the molten metal in the molten metal bath 1 as η (Pa · s).
R e = (v / 60) 2πRρ 1 / η (7)
It is expressed.
なお、例えば溶融亜鉛浴中に鋼帯を浸漬した場合に、鋼帯の成分であるＦｅと溶融亜鉛浴の成分であるＺｎおよびＡｌ等とが反応してドロスが析出するが、このようなドロスの析出は、溶融亜鉛浴の温度が所定値以下に低下したときに発生し、図３に示されるように、溶融金属浴１中に金属帯Ｓを通したときにドロスの析出が始まる温度をＴ０（℃）としたとき、Ｔ０を下回った溶融金属浴１の温度とＴ０を下回った時間の積分の累積値Ｉ（℃・ｈ）がドロスの析出量に大きく関わることがわかった。 For example, when a steel strip is immersed in a molten zinc bath, dross is precipitated when Fe, which is a component of the steel strip, reacts with Zn, Al, etc., which are components of the molten zinc bath. The precipitation occurs when the temperature of the molten zinc bath falls below a predetermined value, and as shown in FIG. 3, the temperature at which dross precipitation begins when the metal strip S is passed through the molten metal bath 1. It was found that when T0 (° C.), the accumulated value I (° C. · h) of the integration of the molten metal bath 1 below T0 and the time below T0 is greatly related to the amount of dross deposited.
この累積値Ｉが大きくなるほど、ドロスの析出量が多くなり、これに伴って、フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗によるトルクＴ２が大きくなる。フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗によるトルクＴ２を表す上記の式（３）に記載されている、ドロス付着による摩擦抵抗の変化の度合いを表す係数ｋは、温度と時間の積分の累積値Ｉの関数ｆにより、ｋ＝ｆ（Ｉ）と表され、累積値Ｉに対して例えば図４に示されるような関係を有している。係数ｋは、累積値Ｉが「０」のときには、値「１」となり、累積値Ｉが大きくなるほど、大きな値となる。 As the cumulative value I increases, the amount of dross deposited increases, and accordingly, the torque T2 due to the frictional resistance acting between the rotating shaft 9 and the bearing of the front support roll 3A increases. The coefficient k representing the degree of change in the frictional resistance due to dross adhesion described in the above equation (3) representing the torque T2 due to the frictional resistance acting between the rotating shaft 9 and the bearing of the front side support roll 3A. The function f of the cumulative value I of the integral of temperature and time is expressed as k = f (I), and has a relationship as shown in FIG. The coefficient k is “1” when the cumulative value I is “0”, and the coefficient k increases as the cumulative value I increases.
係数ｋは、溶融金属浴１の溶融金属の成分、金属帯Ｓの侵入温度および走行速度等の連続溶融めっき装置の操業条件に応じて異なる関数ｆに従って変化するため、予め、実際の操業条件におけるスリップ実績等から種々の累積値Ｉに対する係数ｋの値をそれぞれ求めることで、操業条件に対応した関数ｆを求めておくことが望ましい。 The coefficient k changes according to different functions f depending on the operating conditions of the continuous hot dipping apparatus, such as the molten metal component of the molten metal bath 1, the penetration temperature of the metal strip S, and the traveling speed. It is desirable to obtain the function f corresponding to the operating conditions by obtaining the value of the coefficient k for various accumulated values I from the slip record or the like.
例えば、サポートロール移動部５によりフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを調整して、フロント側サポートロール３Ａが金属帯Ｓに対してスリップし始める臨界の状態、すなわち、上記の式（１）が等式
Ｔ１＝Ｔ２＋Ｔ３ ・・・（８）
となるときのフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄからフロント側サポートロール３Ａに対する金属帯Ｓの巻付け角度θを求め、上記の式（２）〜（８）に従って係数ｋの値を算出する。このようにして、種々の累積値Ｉに対する係数ｋの値を算出することで、関数ｆを求めることができる。
求められた関数ｆは、種々の累積値Ｉに対する係数ｋの値を記したテーブルの形式、あるいは、関係式の形式でメモリ８に格納されているものとする。
For example, a critical state in which the front side support roll 3A begins to slip relative to the metal band S by adjusting the pushing amount D of the front side support roll 3A by the support roll moving unit 5, that is, the above formula (1) is Equation T1 = T2 + T3 (8)
The winding angle θ of the metal band S with respect to the front side support roll 3A is obtained from the pushing amount D of the front side support roll 3A, and the value of the coefficient k is calculated according to the above formulas (2) to (8). In this way, by calculating the value of the coefficient k for various accumulated values I, the function f can be obtained.
It is assumed that the obtained function f is stored in the memory 8 in the form of a table in which the value of the coefficient k for various accumulated values I is written or in the form of a relational expression.
押し込み量制御部７は、温度センサ４により検出される溶融金属浴１の温度の変動から、ドロスの析出が始まる温度を下回った温度と時間の積分の累積値Ｉを算出し、メモリ８に格納されている関数ｆに従って累積値Ｉに対応する係数ｋの値を求める。係数ｋは、ドロス付着による回転軸９と軸受けとの間の摩擦抵抗の変化の度合いを表すものであり、係数ｋの値を求めることは、フロント側サポートロール３Ａの回転軸９と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定することに他ならない。
そして、押し込み量制御部７により、係数ｋの値を用いて式（１）の関係が成立するように、サポートロール移動部５によるフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄが制御される。
これにより、長期間にわたって操業を行っても、スリップを生じることなくフロント側サポートロール３Ａを安定して回転させることができる。
The indentation amount control unit 7 calculates the accumulated value I of the integral of the temperature and time below the temperature at which dross deposition starts from the temperature fluctuation of the molten metal bath 1 detected by the temperature sensor 4 and stores it in the memory 8. The coefficient k corresponding to the accumulated value I is obtained according to the function f. The coefficient k represents the degree of change in the frictional resistance between the rotating shaft 9 and the bearing due to dross adhesion, and the value of the coefficient k is determined between the rotating shaft 9 and the bearing of the front support roll 3A. It is none other than estimating the change in frictional resistance acting in between.
Then, the push amount control unit 7 controls the push amount D of the front side support roll 3A by the support roll moving unit 5 so that the relationship of Expression (1) is established using the value of the coefficient k.
Thereby, even if it operates for a long period of time, the front side support roll 3A can be stably rotated without causing a slip.
例えば、実際に３０日間にわたって温度センサ４により検出された溶融金属浴１の温度変動を図５に示す。３０日間における溶融金属浴１の温度の平均値をドロスの析出が始まる温度Ｔ０として、図５の温度変動の実績から温度と時間の積分の累積値Ｉを算出したところ、使用日数に対して図６に示すグラフが得られた。なお、溶融金属浴１の温度の平均値の代わりに、溶融金属浴１の温度の勾配が下降側になったときの温度変化の傾きおよび時間に基づいて、ドロスの析出が始まる温度Ｔ０を推定することもできる。 For example, the temperature fluctuation of the molten metal bath 1 actually detected by the temperature sensor 4 over 30 days is shown in FIG. Assuming that the average value of the temperature of the molten metal bath 30 over 30 days is the temperature T0 at which dross deposition begins, the cumulative value I of the integration of temperature and time is calculated from the results of temperature fluctuations in FIG. The graph shown in FIG. 6 was obtained. Instead of the average temperature of the molten metal bath 1, the temperature T0 at which dross deposition starts is estimated based on the temperature change gradient and time when the temperature gradient of the molten metal bath 1 is on the lower side. You can also
さらに、図４に示した関数ｆに従って累積値Ｉに対応する係数ｋの値を求め、等式（８）が成り立つときのフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを算出することにより、図７に示されるように、使用日数に対して押し込み量Ｄが変化する曲線Ｃが得られた。フロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを、曲線Ｃで示される値以上の値にすることで、式（１）の関係が成り立ち、スリップを生じることなくフロント側サポートロール３Ａを回転させることができる。一方、フロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを、曲線Ｃで示される値よりも小さな値にすると、金属帯Ｓとフロント側サポートロール３Ａの間にスリップが生じ、フロント側サポートロール３Ａを安定して回転させることができなくなる。 Further, the value of the coefficient k corresponding to the cumulative value I is obtained according to the function f shown in FIG. 4, and the push amount D of the front support roll 3A when the equation (8) is satisfied is calculated, so that FIG. As shown, a curve C in which the push amount D varies with the number of days used is obtained. By setting the pushing amount D of the front side support roll 3A to a value equal to or larger than the value indicated by the curve C, the relationship of the formula (1) is established, and the front side support roll 3A can be rotated without causing a slip. . On the other hand, when the pushing amount D of the front side support roll 3A is set to a value smaller than the value indicated by the curve C, slip occurs between the metal strip S and the front side support roll 3A, and the front side support roll 3A is stabilized. Cannot be rotated.
実際に、フロント側サポートロール３Ａの使用開始３日後に、押し込み量Ｄ＝６．０ｍｍで金属帯Ｓを走行させたところ、フロント側サポートロール３Ａは安定して回転し、金属帯Ｓにスリップ疵は確認されなかった。
ただし、押し込み量Ｄを６．０ｍｍに保持したまま、フロント側サポートロール３Ａの使用開始２４日後に金属帯Ｓを走行させた際には、金属帯Ｓにスリップ疵が確認され、金属帯Ｓとフロント側サポートロール３Ａの間にスリップが生じていることがわかった。そこで、フロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを７．１ｍｍまで増加させたところ、スリップ疵を発生させることなく金属帯Ｓを走行させることができた。
Actually, three days after the start of use of the front side support roll 3A, when the metal band S was run with the pushing amount D = 6.0 mm, the front side support roll 3A rotated stably and slipped on the metal band S. Was not confirmed.
However, when the metal band S is run 24 days after the start of use of the front side support roll 3A while the push amount D is held at 6.0 mm, slip wrinkles are confirmed on the metal band S, It was found that slip occurred between the front support rolls 3A. Therefore, when the pushing amount D of the front side support roll 3A was increased to 7.1 mm, the metal strip S could be run without generating slip wrinkles.
なお、バック側サポートロール３Ｂは、フロント側サポートロール３Ａと同じ大きさを有しており、フロント側サポートロール３Ａに対する金属帯Ｓの巻付け角度θとほぼ同じ巻付け角度で金属帯Ｓが巻き付いているものと考えられる。このため、式（１）の関係が成り立つようにフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを設定することにより、バック側サポートロール３Ｂもスリップを生じることなく安定して回転することができる。
また、金属帯Ｓを溶融金属浴１に案内するためのシンクロール２は、フロント側サポートロール３Ａに比べて大きな径を有すると共にフロント側サポートロール３Ａにおける金属帯Ｓの巻付け角度θよりも大きな巻付け角度で金属帯Ｓが巻き付いている。このため、式（１）の関係が成り立つようにフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを設定すれば、シンクロール２もスリップを生じることなく安定して回転することとなる。
従って、サポートロール移動部５により式（１）の関係が成立するようにフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを制御することで、長期間にわたって操業を行っても、シンクロール２および２本のサポートロール３がすべて安定して回転し、金属帯Ｓにスリップ疵が発生することなく高品質の製品を得ることが可能となる。
The back side support roll 3B has the same size as the front side support roll 3A, and the metal band S is wound at a winding angle substantially the same as the winding angle θ of the metal band S with respect to the front side support roll 3A. It is thought that. For this reason, by setting the pushing amount D of the front side support roll 3A so that the relationship of Formula (1) is satisfied, the back side support roll 3B can also rotate stably without causing a slip.
The sink roll 2 for guiding the metal band S to the molten metal bath 1 has a larger diameter than the front support roll 3A and is larger than the winding angle θ of the metal band S on the front support roll 3A. A metal band S is wound at a winding angle. For this reason, if the pushing amount D of the front side support roll 3A is set so that the relationship of Formula (1) is satisfied, the sink roll 2 will also rotate stably, without producing a slip.
Therefore, by controlling the pushing amount D of the front support roll 3A so that the relationship of the expression (1) is established by the support roll moving unit 5, even if the operation is performed for a long time, the sink roll 2 and the two All of the support rolls 3 rotate stably, and it becomes possible to obtain a high-quality product without causing slip wrinkles in the metal strip S.
なお、上述したように、累積値Ｉに対する係数ｋの関係を示す関数ｆは、連続溶融めっき装置の操業条件に応じて異なるものとなるので、予め、種々の操業条件に対応した関数ｆを求めてメモリ８に格納しておけば、操業条件が変わった場合に、押し込み量制御部７が、新たな操業条件に対応する関数ｆをメモリ８から読み出してフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄの制御に用いることができる。
また、新たな操業条件に対応する関数ｆがメモリ８に格納されていない場合であっても、メモリ８内に種々の操業条件に対応する複数の関数ｆが格納されていれば、新たな操業条件に比較的近い操業条件に対応する複数の関数ｆを補間することにより、新たな操業条件に対応する関数ｆを求めることもできる。
As described above, the function f indicating the relationship of the coefficient k to the cumulative value I differs depending on the operating conditions of the continuous hot dipping apparatus. Therefore, the functions f corresponding to various operating conditions are obtained in advance. If the operation condition is changed, the push amount control unit 7 reads the function f corresponding to the new operation condition from the memory 8 and stores the push amount D of the front support roll 3A. Can be used for control.
Even if a function f corresponding to a new operation condition is not stored in the memory 8, if a plurality of functions f corresponding to various operation conditions are stored in the memory 8, a new operation is performed. By interpolating a plurality of functions f corresponding to operating conditions relatively close to the conditions, a function f corresponding to new operating conditions can also be obtained.
上記の実施の形態では、押し込み量制御部７がフロント側サポートロール３Ａの押し込み量Ｄを制御したが、これに限るものではなく、押し込み量制御部７がバック側サポートロール３Ｂの押し込み量を制御するように構成することもできる。この場合、サポートロール移動部５が、腕部６を介してバック側サポートロール３Ｂの配置位置を水平方向に移動させるようにすればよい。
また、溶融金属浴１の金属成分として、亜鉛等、めっき材料として使用可能な各種の金属を用いることができる。
さらに、金属帯Ｓとしては、鋼材の他、溶融めっきの対象物となる各種の金属材を用いることができる。
In the above embodiment, the push amount control unit 7 controls the push amount D of the front side support roll 3A. However, the present invention is not limited to this, and the push amount control unit 7 controls the push amount of the back side support roll 3B. It can also be configured to. In this case, the support roll moving unit 5 may move the arrangement position of the back side support roll 3 </ b> B in the horizontal direction via the arm unit 6.
Further, as the metal component of the molten metal bath 1, various metals that can be used as a plating material such as zinc can be used.
Furthermore, as the metal strip S, various metal materials that are objects of hot dipping other than steel materials can be used.
１ 溶融金属浴、２ シンクロール、３ サポートロール、３Ａ フロント側サポートロール、３Ｂ バック側サポートロール、４ 温度センサ、５ サポートロール移動部、６ 腕部、７ 押し込み量制御部、８ メモリ、９ 回転軸、Ｓ 金属帯、Ｔ１ 回転トルク、Ｔ２，Ｔ３ 摩擦抵抗によるトルク、Ｄ 押し込み量、θ 巻付け角度、Ｒ フロント側サポートロールの半径、ｒ 回転軸の半径、Ｃ 曲線。 1 Molten metal bath, 2 Sink roll, 3 Support roll, 3A Front side support roll, 3B Back side support roll, 4 Temperature sensor, 5 Support roll moving part, 6 Arm part, 7 Push-in amount control part, 8 Memory, 9 rotations Axis, S metal band, T1 rotational torque, T2, T3 frictional torque, D indentation amount, θ winding angle, R front support roll radius, r rotational axis radius, C curve.
Claims (6)
前記２本のサポートロールのうち一方のサポートロールの配置位置を移動させることにより他方のサポートロールに対して前記一方のサポートロールを前記金属帯側に押し込むサポートロール移動部と、
前記溶融金属浴の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される前記溶融金属浴の温度の変動からドロスの付着に起因して前記一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定し、推定された摩擦抵抗の変化に基づいて前記サポートロール移動部による前記一方のサポートロールの押し込み量を制御する押し込み量制御部と
を備えたことを特徴とする連続溶融めっき装置。 A continuous hot dipping apparatus that passes through the metal band while sequentially contacting one side and the other side of the metal band with two support rolls that are arranged in a molten metal bath and are rotated in a non-driven manner. And
A support roll moving part that pushes the one support roll into the metal band side with respect to the other support roll by moving the arrangement position of one of the two support rolls;
A temperature sensor for detecting the temperature of the molten metal bath;
The change in the frictional resistance acting between the rotating shaft and the bearing of the one support roll due to the adhesion of dross was estimated from the fluctuation of the temperature of the molten metal bath detected by the temperature sensor, and was estimated A continuous hot dipping apparatus, comprising: a push-in amount control unit that controls a push-in amount of the one support roll by the support roll moving unit based on a change in frictional resistance.
前記サポートロール移動部は、前記フロント側サポートロールの配置位置を水平方向に移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続溶融めっき装置。 The two support rolls are composed of a front side support roll and a back side support roll which are arranged so as to be displaced from each other in the vertical direction.
The continuous hot-dip plating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the support roll moving unit moves an arrangement position of the front support roll in a horizontal direction.
前記金属帯は、鋼帯からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の連続溶融めっき装置。 The molten metal bath is a molten zinc bath;
The continuous hot-dip plating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal strip is made of a steel strip.
前記溶融金属浴の温度の変動を検出し、
検出された前記溶融金属浴の温度の変動からドロスの付着に起因して前記一方のサポートロールの回転軸と軸受けとの間に作用する摩擦抵抗の変化を推定し、
推定された摩擦抵抗の変化に基づいて前記一方のサポートロールの押し込み量を制御することを特徴とするサポートロールの押し込み量制御方法。 One support roll when passing through the metal band while sequentially contacting one side and the other side of the metal band with two support rolls which are arranged in a molten metal bath and are displaced with respect to each other and rotate in a non-driven manner Is a method for controlling the amount of pushing into the metal belt side of the other support roll,
Detecting fluctuations in the temperature of the molten metal bath;
Estimating a change in frictional resistance acting between the rotating shaft and the bearing of the one support roll due to adhesion of dross from the detected temperature fluctuation of the molten metal bath,
A method for controlling the pushing amount of the support roll, wherein the pushing amount of the one support roll is controlled based on the estimated change in frictional resistance.
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