TWI617701B - Stability device for metal belt and method for manufacturing hot dip metal strip - Google Patents

Abstract

本發明提供一種即使在應控制金屬帶的振動及位置的部位附近無法設置金屬帶的安定裝置時，亦可有效地進行金屬帶的振動抑制及位置矯正的金屬帶的安定裝置，以及利用所述安定裝置製造熱浸鍍金屬帶的方法。金屬帶的安定裝置包括非接觸位移感測器、控制部、第1電磁鐵及第2電磁鐵，第1電磁鐵的匝數N1小於所述第2電磁鐵的匝數N2，自利用第1電磁鐵及第2電磁鐵抑制所述金屬帶的振動且矯正位置的部位起在金屬帶搬送方向上，將所述電磁鐵及非接觸位移感測器以所述第1電磁鐵、所述非接觸位移感測器、所述第2電磁鐵的順序排列而配置。

Description

金屬帶的安定裝置和熱浸鍍金屬帶的製造方法

本發明是有關於一種金屬帶的安定裝置､及使用其的熱浸鍍金屬帶的製造方法。

在製造金屬帶的生產線中，抑制金屬帶的振動或翹曲而穩定地保持金屬帶的徑線（path line），不僅有利於提高金屬帶的品質，而且有利於提高其生產線的效率。

例如，在熱浸鍍金屬帶的生產線中，有如下步驟：藉由一面將金屬帶浸漬於熱浸金屬浴中一面進行通行，而使熱浸金屬附著於金屬帶的表面上。在所述步驟中，為了抑制熱浸金屬的附著量產生不均，進行如下調整：藉由自設置於較熱浸金屬浴更下游側的氣體擦拭器（gas wiper）噴出的擦拭氣體（wiping gas）來拂拭附著於金屬帶上的過多的熱浸金屬。

在所述調整中，需要以對金屬帶的表面及背面在板寬方向上均勻地施加壓力的方式自氣體擦拭器噴出擦拭氣體。因此，在金屬帶進行振動的情況､在金屬帶產生有翹曲的情況､或在金屬帶的徑線偏向表面及背面中的任一者的情況等，當氣體擦拭器與金屬帶的距離並非固定時，擦拭氣體的壓力在板寬方向及通行方向上會變得不均勻。其結果會產生在金屬帶的表面及背面或板寬方向及通行方向上產生熱浸金屬的附著量的不均的問題。

作為解決如上所述的問題的方法，已知有利用電磁鐵以非接觸方式抑制金屬帶的翹曲或振動，使金屬帶的徑線安定化的技術。例如，已知有如下方法：相對於應使金屬帶移動的徑線將一對電磁鐵以彼此相對向的方式而配置，一面根據另行設置的位置檢測器所發送的信號相互切換各電磁鐵的吸引力，一面使其作用至金屬帶（參照專利文獻1）。

為了利用如上所述的電磁鐵抑制金屬帶的振動，需要電磁鐵有較高的響應性。又，為了進行翹曲矯正及徑線矯正，需要電磁鐵有較大的吸引力（以後，有時將翹曲矯正與徑線矯正合稱為位置矯正）。即，為了同時實現金屬帶的振動抑制及位置矯正，需要兼顧響應性及吸引力。但是，若為了增大電磁鐵的吸引力而增加線圈的匝數，則電磁鐵的響應性會變差，另一方面，若為了改善電磁鐵的響應性而減少匝數，則電磁鐵的吸引力會減小。

因此，為了兼顧響應性及吸引力，已提出有使用振動抑制用及位置矯正用的分別獨立的兩種電磁鐵的金屬帶非接觸控制技術（參照專利文獻2）。根據所述技術，可利用匝數少的振動抑制用電磁鐵進行振動控制，並且利用匝數多的位置矯正用電磁鐵進行翹曲矯正及徑線矯正（位置矯正），故而可認為能夠兼顧響應性及吸引力。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開平2-62355號公報 專利文獻2：日本專利特開2015-160959號公報

[發明所欲解決的問題] 在專利文獻2所述的技術中，當在應控制金屬帶的振動及位置的部位的附近無法設置金屬帶的安定裝置時，金屬帶的振動抑制及位置矯正的效果並不充分。

因此，需要即使在應控制金屬帶的振動及位置的部位的附近無法設置金屬帶的安定裝置時，亦可有效地進行金屬帶的振動抑制及位置矯正的技術。

本發明是為了解決所述問題而完成的，其目的在於提供一種即使在應控制金屬帶的振動及位置的部位的附近無法設置金屬帶的安定裝置的情況下，亦可有效地進行金屬帶的振動抑制及位置矯正的金屬帶的安定裝置、以及利用所述安定裝置製造熱浸鍍金屬帶的方法。 [解決問題的手段]

本發明者等人為了解決所述問題而反覆潛心研究。其結果發現，藉由第1電磁鐵、非接觸位移感測器、第2電磁鐵的配置位置，金屬帶的振動抑制及位置矯正的效果大大改變。

本發明是基於所述見解而完成的，具體而言，本發明提供以下事項。

[1]一種金屬帶的安定裝置，其特徵在於包括：非接觸位移感測器，測定在線移行過程中的金屬帶的位移；控制部，輸入來自所述非接觸位移感測器的信號，輸出用以抑制所述金屬帶的振動的振動抑制信號及用以矯正所述金屬帶的位置的位置矯正信號；第1電磁鐵，根據自所述控制部輸出的振動抑制信號產生磁力；以及第2電磁鐵，根據自所述控制部輸出的位置矯正信號產生磁力；並且所述第1電磁鐵的匝數N1小於所述第2電磁鐵的匝數N2，自利用所述第1電磁鐵及第2電磁鐵抑制所述金屬帶的振動且矯正位置的部位起在金屬帶搬送方向上，將所述電磁鐵及非接觸位移感測器以所述第1電磁鐵、所述非接觸位移感測器、所述第2電磁鐵的順序排列而配置。

[2]一種熱浸鍍金屬帶的製造方法，包括：附著步驟，使熱浸金屬附著於生產線通行過程中的金屬帶上；以及調整步驟，藉由拂拭附著於所述金屬帶上的過多的熱浸金屬的氣體擦拭器來調整熱浸金屬的附著量；所述熱浸鍍金屬帶的製造方法的特徵在於：利用[1]所述的金屬帶的安定裝置，以非接觸方式控制所述金屬帶穿過所述氣體擦拭器的位置上的所述金屬帶的振動及位置。 [發明的效果]

根據本發明，可在應控制金屬帶的振動及位置的部位的附近無法設置金屬帶的安定裝置的情況下，亦可有效地進行金屬帶的振動抑制及位置矯正。

以下，對本發明的實施形態進行說明。再者，本發明並不限定於以下的實施形態。

＜金屬帶的安定裝置＞ 以下，參照圖式，對本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置進行說明。圖1是示意性地表示本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置1的構成的概略圖。如圖1所示，本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置1包括：一對振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b，以夾著沿圖中的箭頭A方向移行的金屬帶2的方式相對向而設置；一對位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b；非接觸位移感測器5；以及控制部6，基於來自非接觸位移感測器5的輸入對電磁鐵3a、電磁鐵3b、電磁鐵4a、電磁鐵4b進行控制。

又，當將應控制金屬帶的振動及位置的部位（利用電磁鐵3a、電磁鐵3b、電磁鐵4a、電磁鐵4b，抑制金屬帶的振動且矯正位置的部位）設為B時，振動抑制用電磁鐵3a及振動抑制用電磁鐵3b、非接觸位移感測器5、位置矯正用電磁鐵4a及位置矯正用電磁鐵4b是在與金屬帶的長邊方向（金屬帶搬送方向）上的B相離的方向上依此順序配置。

振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b是將線圈纏繞於芯材（core）上而成。振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的線圈的匝數N1少於位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的線圈的匝數N2。此處，是以振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的線圈的匝數相同的情況為例進行說明，但在振動抑制用電磁鐵3a及振動抑制用電磁鐵3b中匝數亦可為不同。再者，振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b相當於第1電磁鐵。

振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的控制是藉由下述控制部6來進行，故而振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b與控制部6連接。

振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b由於進行動態控制，故而理想的是儘可能地靠近應控制的部位（B）。對於振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b，要求儘可能地充分追隨於金屬帶2的振動頻率（通常是金屬帶的彎曲或扭曲等的固有頻率）的高響應性。又，為了抑制金屬帶的固有頻率的振動不需要大的吸引力，故而對振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b不要求大的吸引力。

如上所述，振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的線圈的匝數N1亦可較少，較佳為匝數處於100匝～600匝的範圍內。又，自高響應性的角度而言，振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b較佳為設置於應控制的部位（B）的附近，若設置於自應控制的部位（B）算起100 mm～600 mm的範圍內則較佳。

位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b是將線圈纏繞於芯材上而成，位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的線圈的匝數N2多於振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的線圈的匝數N1。此處，是以位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的線圈的匝數相同的情況為例進行說明，但在位置矯正用電磁鐵4a及位置矯正用電磁鐵4b中匝數亦可為不同。再者，位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b相當於第2電磁鐵。

位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的控制是藉由下述控制部6來進行，故而位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b與控制部6連接。

位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b由於進行靜態控制，故而即使設置於與應控制的部位（B）相離的位置，只要發揮大的吸引力，亦可適當地在應控制的部位（B）進行位置矯正。對位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b，要求可利用小電流產生大的吸引力。因此，位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的匝數N2在電磁鐵的尺寸及電阻值不過度增大的範圍內越大越好。

如上所述，位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的線圈的匝數N2較佳為固定值以上，若匝數處於600匝～2000匝的範圍內則較佳。又，自大的吸引力的角度而言，位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b亦可與應控制的部位（B）稍微相離，亦可設置於自應控制的部位（B）算起400 mm～1000 mm的範圍內。

非接觸位移感測器5對在線移行過程中的金屬帶2的位移進行測定。此處所測定的位移是在控制部6中使用，故而非接觸位移感測器5與控制部6連接。非接觸位移感測器5配置於振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b與位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b之間，以便能夠迅速地傳遞信號。

利用圖2對控制部6進行說明。圖2是表示本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置1中的控制部6的構成的方塊圖。如圖2所示，控制部6包括操作量運算裝置7，表面及背面分配裝置8a、表面及背面分配裝置8b，及放大器9a、放大器9b、放大器9c、放大器9d。

操作量運算裝置7與非接觸位移感測器5連接，自非接觸位移感測器5將金屬帶的位移的測定值發送至操作量運算裝置7。又，操作量運算裝置7亦與記憶有經預先設定的位移的目標值的輸入元件10連接，自輸入元件10將所述目標值發送至操作量運算裝置7。在操作量運算裝置7中，針對所述測定值與所述目標值的偏差信號，進行比例、微分及積分等的所謂比例-積分-微分（proportion integration differentiation，PID）控制，輸出振動抑制信號及位置矯正信號。

表面及背面分配裝置8a、表面及背面分配裝置8b分別與操作量運算裝置7連接。對經操作量運算裝置7運算出的振動抑制信號及位置矯正信號進行分配，以用於金屬帶2的表面用的振動抑制用電磁鐵3a、位置矯正用電磁鐵4a及背面用的振動抑制用電磁鐵3b、位置矯正用電磁鐵4b的控制。

放大器9a根據經表面及背面分配裝置8a分配的表面用的振動抑制信號，對振動抑制用電磁鐵3a進行供電。

放大器9b根據經表面及背面分配裝置8a分配的背面用的振動抑制信號，對振動抑制用電磁鐵3b進行供電。

放大器9c根據經表面及背面分配裝置8b分配的表面用的位置矯正信號，對位置矯正用電磁鐵4a進行供電。

放大器9d根據經表面及背面分配裝置8b分配的背面用的位置矯正信號，對位置矯正用電磁鐵4b進行供電。

如上所述，本發明的安定裝置採用振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的匝數N1小於位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的匝數N2的構成，並且採用自所矯正的部位（B）起，將電磁鐵3a、電磁鐵3b、電磁鐵4a、電磁鐵4b及非接觸位移感測器5沿金屬帶2的長邊方向，以振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b、非接觸位移感測器5、位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的順序排列而配置的構成。藉由所述配置，即使在應控制金屬帶的振動及位置的部位的附近無法設置金屬帶的安定裝置時，振動抑制及位置矯正的效果亦大幅提高。所述效果的提高可認為可說明如下。

為了提高振動抑制能力，將設定為小於位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的匝數N2的匝數N1的振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b，配置於最靠近在電磁鐵及非接觸位移感測器中應控制的部位（B）的位置。由此，即使在應控制金屬帶2的振動及位置的部位（B）的附近無法設置金屬帶2的安定裝置時，亦可維持較高的振動抑制的效果。而且，藉由增大位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的匝數N2，即使在所述情況下，亦可維持較高的位置矯正的效果。又，藉由將非接觸位移感測器5配置於振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b與位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b之間，發送至電磁鐵的信號不會過遲，從而可抑制設置非接觸位移感測器5的位置所帶來的效果的下降。

＜熱浸鍍金屬帶的製造方法＞ 其次，以製造熱浸鍍金屬帶的情況為例，對本發明的安定裝置進行說明。以下所說明的熱浸鍍金屬帶的製造方法相當於本發明的熱浸鍍金屬帶的製造方法。

圖3是示意性地表示一般的熱浸鍍金屬帶的生產線的一部分的概略圖。在圖3所示的熱浸鍍金屬帶的生產線中，金屬帶2是自冷軋製程等前步驟中被搬運，在保持為無氧化性或還原性的環境的退火爐11中經退火處理後，冷卻至與熱浸金屬的溫度大致相同程度為止而導入至熱浸金屬浴12內。

在熱浸金屬浴12內，金屬帶2一面浸漬於熱浸金屬中一面進行通行，使得熱浸金屬附著於其表面（相當於附著步驟）。其後，自熱浸金屬浴12中抽出的金屬帶2藉由自氣體擦拭器13噴出的氣體而拂拭過多的熱浸金屬，進行熱浸金屬的附著量的調整（相當於調整步驟）。

在本發明的製造方法中，金屬帶2穿過氣體擦拭器13的位置位於金屬帶2的應控制振動及位置的部位（B）。而且，在圖3中未圖示的冷卻裝置或氣體擦拭器13的蓋體設置於熱浸鍍金屬帶的生產線上，從而導致有時在金屬帶2穿過氣體擦拭器13的位置即氣體擦拭器穿過位置的附近，無法設置金屬帶2的安定裝置。此時，將安定裝置1配置於與氣體擦拭器穿過位置稍微相離的位置。若使用本發明的安定裝置1，則即使在成為如上所述的配置的情況下，亦可有效地進行氣體擦拭器穿過位置上的金屬帶的振動抑制及位置矯正。因此，氣體擦拭器13與金屬帶2的距離為固定，擦拭氣體的壓力變得均勻，從而可抑制熱浸金屬對金屬帶2的附著量的不均。

再者，在繼所述製程之後的製程中，根據用途，例如將所述金屬帶2用作汽車用外板時，有時實施使用合金化爐14對金屬帶進行再加熱而製作出均質的合金層的合金化處理。金屬帶2是在穿過冷卻帶15之後，利用化學轉化處理部16實施特殊的防銹、耐蝕處理，纏繞於線圈上而上市。 [實施例]

為了確認本發明的效果，在熱浸鍍金屬帶的生產線中，利用本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置進行驗證實驗。

圖4是示意性地表示比較例及實施例中的電磁鐵、非接觸位移感測器的配置的概略圖。

在比較例1中，如圖4所示，自氣體擦拭器13在金屬帶2的長邊方向上以非接觸位移感測器5、振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b、位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的順序排列而配置，對金屬帶2穿過氣體擦拭器13的位置上的振動及位置進行控制。此處，振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b的線圈的匝數N1少於位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的線圈的匝數N2。

在比較例2中，是假設在氣體擦拭器13的附近存在氣體擦拭器的蓋體或冷卻裝置等附帶設備的情況，如圖4所示，與比較例1相比，將電磁鐵、非接觸位移感測器與氣體擦拭器相離而配置，對金屬帶的振動及位置進行控制。此處，電磁鐵與非接觸位移感測器的配置的順序及電磁鐵的匝數與比較例1相同。

在比較例3中，與比較例2相比將位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的匝數變更為大於N2的N2'而對金屬帶的振動及位置進行控制。此處，電磁鐵及非接觸位移感測器的與氣體擦拭器相隔的距離、配置的順序與比較例2相同。

而且，作為本發明例1，將電磁鐵及非接觸位移感測器的配置，自氣體擦拭器13起在金屬帶2的長邊方向上以振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b、非接觸位移感測器5、位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的順序排列而配置，來控制金屬帶的振動及位置。但是，在氣體擦拭器的附近無法設置電磁鐵、非接觸位移感測器的狀況與比較例2、比較例3相同。又，電磁鐵的匝數與比較例3相同。

將關於各例，對氣體擦拭器部中的振動抑制能力與位置矯正能力進行比較的結果示於圖5。此處，將比較例1的能力規格化為1。在比較例2中，儘管相對於比較例1，振動抑制用電磁鐵、位置矯正用電磁鐵均與氣體擦拭器相離，但電磁鐵的匝數相同，故而振動抑制能力、位置矯正能力均下降。在比較例3中，因使位置矯正用電磁鐵的匝數大於比較例2而使吸引力增大，故而可發揮位置矯正所需的力，從而可實現與比較例1同等的位置矯正能力。但是，為了確保振動抑制所需要的響應性，需要振動抑制用電磁鐵，故而無法容易地增大匝數，若為相同的匝數，則會相應於遠離氣體擦拭器的程度而不利於振動抑制。與此相對，在本發明例1中，藉由對電磁鐵及非接觸位移感測器的配置進行變更，而設為利用氣體擦拭器使振動抑制用電磁鐵接近的配置，可實現一面在相近的範圍內進行配置變更，一面確保振動抑制能力，從而實現與比較例1相等的振動抑制能力。關於位置矯正能力，藉由與比較例3同樣地增大電磁鐵的匝數，可彌補與氣體擦拭器相離的影響，故而可實現與比較例1同等的位置矯正能力。

如上所述，可知藉由自應控制振動及位置的部位起在金屬帶2的長邊方向上以振動抑制用電磁鐵3a、振動抑制用電磁鐵3b、非接觸位移感測器5、位置矯正用電磁鐵4a、位置矯正用電磁鐵4b的順序排列而配置，即使在電磁鐵因設備的干擾等而遠離應控制振動及位置的氣體擦拭器部的情況下，亦可最大限度地發揮振動抑制能力及位置矯正能力而進行控制。

此外，由於可最大限度地發揮振動抑制能力及位置矯正能力而進行控制的所述效果，故而在本發明的實施形態的熱浸鍍金屬帶的製造方法中，擦拭氣體的壓力變得均勻，從而可抑制熱浸金屬對金屬帶2的附著量的不均。

又，藉由本發明的製造方法而獲得的熱浸鍍金屬帶可抑制熱浸金屬的附著量的不均。 [產業上的可利用性]

本發明適用於製造金屬帶的生產線，特別適合於熱浸鍍金屬帶的生產線。

1‧‧‧金屬帶的安定裝置
2‧‧‧金屬帶
3a、3b‧‧‧振動抑制用電磁鐵
4a、4b‧‧‧位置矯正用電磁鐵
5‧‧‧非接觸位移感測器
6‧‧‧控制部
7‧‧‧操作量運算裝置
8a、8b‧‧‧表面及背面分配裝置
9a～9d‧‧‧放大器
10‧‧‧輸入元件
11‧‧‧退火爐
12‧‧‧熱浸金屬浴
13‧‧‧氣體擦拭器
14‧‧‧合金化爐
15‧‧‧冷卻帶
16‧‧‧化學轉化處理部
A‧‧‧金屬帶的行進方向
B‧‧‧應控制振動及位置的部位
N1、N2、N2'‧‧‧匝數

圖1是示意性地表示本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置1的構成的概略圖。 圖2是表示本發明的實施形態的金屬帶的安定裝置1中的控制部6的構成的方塊圖。 圖3是示意性地表示一般的熱浸鍍金屬帶的生產線的一部分的概略圖。 圖4是示意性地表示比較例及本發明例中的電磁鐵、非接觸位移感測器的配置的概略圖。 圖5是表示對本發明例及比較例的振動抑制能力及位置矯正能力進行比較的結果的圖。

Claims (2)

1. 一種金屬帶的安定裝置，其特徵在於包括： 非接觸位移感測器，測定在線移行過程中的金屬帶的位移； 控制部，輸入來自所述非接觸位移感測器的信號，輸出用以抑制所述金屬帶的振動的振動抑制信號及用以矯正所述金屬帶的位置的位置矯正信號； 第1電磁鐵，根據自所述控制部輸出的振動抑制信號產生磁力；以及 第2電磁鐵，根據自所述控制部輸出的位置矯正信號產生磁力；並且 所述第1電磁鐵的匝數N1小於所述第2電磁鐵的匝數N2， 自利用所述第1電磁鐵及第2電磁鐵抑制所述金屬帶的振動且矯正位置的部位起在金屬帶搬送方向上，將所述電磁鐵及非接觸位移感測器以所述第1電磁鐵、所述非接觸位移感測器、所述第2電磁鐵的順序排列而配置。
2. 一種熱浸鍍金屬帶的製造方法，包括：附著步驟，使熱浸金屬附著於生產線通行過程中的金屬帶上；以及調整步驟，藉由拂拭附著於所述金屬帶上的過多的熱浸金屬的氣體擦拭器來調整熱浸金屬的附著量，所述熱浸鍍金屬帶的製造方法的特徵在於： 利用申請專利範圍第1項所述的金屬帶的安定裝置，以非接觸方式控制所述金屬帶穿過所述氣體擦拭器的位置上的所述金屬帶的振動及位置。