WO2012008400A1 - バッフルプレートユニットおよびそれを用いたガスワイピング装置 - Google Patents

Abstract

　バッフルプレートユニット（２４）は、一対のバッフルプレート（２２）と、一対のバッフルプレート（２２）の金属帯の幅方向端部に対する位置を調整する位置調整機構（２３）とを有する。位置調整機構（２３）は、金属帯（１）の一対の幅方向端部の位置をそれぞれ検出する一対の電磁波センサーユニット（３２）を有し、その検出値に基づいて制御部（３３）によりバッフルプレート（２２）の位置を制御する。各電磁波センサーユニット（３２）は、電磁波を放射し、金属帯（１）の幅方向端部で反射した電磁波を受信するアンテナを有する検出部（３８）と、本体部（３７）とを有し、検出部（３８）は、金属帯（１）の幅方向端部から所定長離隔した位置に固定的に設けられている。

Description

バッフルプレートユニットおよびそれを用いたガスワイピング装置

　本発明は、金属帯に溶融金属めっきを施した後に過剰な溶融金属を除去するガスワイピング装置に用いられる、バッフルプレートとその位置を調整する位置調整機構とを有するバッフルプレートユニットおよびこのバッフルプレートユニットを用いたガスワイピング装置に関する。

　例えば、鋼帯の溶融亜鉛めっき設備においては、鋼帯を溶融亜鉛めっき浴に浸漬した後、鋼帯を垂直に引き上げることにより、鋼帯の表裏面に溶融亜鉛を付着させるが、めっき浴の直上に、めっき浴から引き上げられた鋼帯の表裏面にガスを吹き付けて過剰な溶融亜鉛を除去するガスワイピング装置が配置されている。

　このようなガスワイピング装置は、鋼帯の両面側に、鋼帯の幅方向に沿って鋼帯の幅長よりも長い一対のガスワイピングノズルが互いに対向するように設けられており、これらガスワイピングノズルから鋼帯にガスを吹き付けるようになっている。

　ところで、このようなガスワイピング装置においては、鋼帯よりも幅方向外側部分において、一対のガスワイピングノズルから吹き出されたガスが衝突してガスの流れが乱れ、鋼帯のエッジ部分においてワイピング効果が減少して、鋼帯のエッジ部分のめっき付着量が多くなるエッジオーバーコート現象が生じる。

　このため、ガスワイピングノズルの設置位置において、鋼帯の両エッジの外側に、サイドプレート、ダミープレート、バッフルプレート等と称されるプレート（以下、バッフルプレートと記す）を配置し、このようなガスの衝突を回避している（特許文献１、２、３等）。

　このようなバッフルプレートは、上記オーバーコート現象を抑制するために、鋼帯に極力近接することが必要であり、鋼帯から１ｍｍ程度の位置まで近接することが求められる。この場合に、被めっき鋼帯の幅は一定ではないため、バッフルプレートの設置位置は、鋼帯の幅に応じて調整が必要である。また、鋼帯の幅が同じであっても、搬送中の鋼帯は左右に移動するため、バッフルプレートが鋼帯に接触しないように位置調整が必要である。

　このような点に対応して、上記特許文献１では、バッフルプレートにタッチロールを設け、これを鋼帯に接触させて、バッフルプレートと鋼帯との距離を一定に保つようにしている。しかしながら、このような接触式の場合、エッジにダメージを与える可能性や、鋼帯のエッジ部に付着した亜鉛がタッチロールに巻き込まれて欠陥となるおそれがある。このため、バッフルプレートを鋼帯に接触しないように位置調整する技術が必要となる。

　このように非接触で位置調整するためには、位置検出器を設けて鋼帯のエッジ位置を検出する技術が必要であり、そのような技術が特許文献４に開示されている。特許文献４では、鋼帯の両側に鋼帯の幅方向に直線移動することが可能なように位置検出器としてレーザー反射式光電型検出器が設けられており、これにより、鋼帯のエッジ部を検出している。

特開平２－１０７７５２号公報 特開平４－２８５１４６号公報 特開平９－２０２９５４号公報 特開平６－１６７３０７号公報

　しかしながら、上記特許文献４の技術を、バッフルプレートの位置調整のための鋼帯の位置検出に用いる場合、位置検出器が光学式であるため、亜鉛フュームによる曇りが生じると、使用不能となる。また、このような光学式の位置検出器は、検出対象である鋼帯に近接して配置せざるを得ず、鋼帯に付着した高温の溶融亜鉛の熱影響による誤動作が懸念される。そして、このような問題は、鋼帯に対して溶融亜鉛めっきを施す場合に限らず、金属帯に溶融金属めっきを施す場合の全般に生ずるものである。

　したがって、本発明の目的は、溶融金属からのフュームや熱等の影響を受けずに金属帯の位置を検出してバッフルプレートの位置調整を行うことができるバッフルプレートユニットおよびこのバッフルプレートユニットを用いたガスワイピング装置を提供することにある。

　本発明の第１の観点によれば、溶融金属めっき槽から垂直方向に引き上げられた金属帯の両面にガスワイピングノズルからガスを吹き付けて過剰な溶融金属を除去するガスワイピング装置に用いられるバッフルプレートユニットであって、前記ガスワイピングノズルが設置された位置における前記金属帯の一対の幅方向端部の外側にそれぞれ設けられた一対のバッフルプレートと、前記一対のバッフルプレートの金属帯の幅方向端部に対する位置を調整する位置調整機構とを有し、前記位置調整機構は、前記金属帯の一対の幅方向端部の位置をそれぞれ検出する一対の電磁波センサーユニットと、前記一対のバッフルプレートをそれぞれ前記金属帯の幅方向に移動させる一対の移動機構と、前記電磁波センサーユニットの検出値に基づいて、前記一対の移動機構を、前記一対のバッフルプレートが前記金属帯の幅方向端部に近接した所定位置に位置されるように制御する制御部とを有し、前記各電磁波センサーユニットは、電磁波を放射し、前記金属帯の幅方向端部で反射した電磁波を受信するアンテナを有する検出部と、本体部とを有し、前記検出部は、前記金属帯の幅方向端部から所定長離隔した位置に固定的に設けられているバッフルプレートユニットが提供される。

　本発明の第２の観点によれば、溶融金属めっき槽から垂直方向に引き上げられた金属帯の両面にガスを吹き付けて過剰な溶融金属を除去するガスワイピング装置であって、前記金属帯の両面にガスを吹き付ける一対のガスワイピングノズルと、上記バッフルプレートユニットとを具備するガスワイピング装置が提供される。

本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを有するガスワイピング装置が搭載された溶融亜鉛めっき設備を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを有するガスワイピング装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを有するガスワイピング装置におけるガスワイピングノズルとバッフルプレートとの配置を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを示す正面図である。

　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　ここでは、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す場合を例にとって説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを有するガスワイピング装置が搭載された溶融亜鉛めっき設備を示す概略構成図、図２はガスワイピング装置の構成を示す斜視図、図３はガスワイピング装置におけるガスワイピングノズルとバッフルプレートとの配置を説明するための模式図、図４は本発明の一実施形態に係るバッフルプレートユニットを示す正面図である。

　図１において、符号１１は溶融亜鉛Ｌが貯留された亜鉛ポットであり、この亜鉛ポット１１内の溶融亜鉛Ｌに鋼帯１が斜めに引き込まれ、亜鉛ポット１１内に配置されたシンクロール１２によって方向が転換された後、同様に亜鉛ポット１１内に配置されたサポートロール１３を経て亜鉛ポット１１内の溶融亜鉛から垂直方向に引き上げられる。亜鉛ポット１１に引き込まれる鋼帯１は、非酸化雰囲気に保たれた筒状のスナウト１５の内部を通って亜鉛ポット１１内へ導かれる。また、亜鉛ポット１１の上方には、垂直方向に引き上げられた鋼帯１の過剰な溶融亜鉛を除去するためのガスワイピング装置２０が設けられている。

　ガスワイピング装置２０は、図２および図３に示すように、鋼帯１の表面および裏面にガスを吹き付けて鋼帯１に付着した過剰な溶融亜鉛を除去する一対のガスワイピングノズル２１と、バッフルプレートユニット２４とを備えている。

　ガスワイピングノズル２１は、鋼帯１の幅方向に沿って、鋼帯１の幅よりも長い長尺体として構成され、その先端にワイピングガスを鋼帯１に向けて吐出するスリット２１ａが形成されている。

　バッフルプレートユニット２４は、図４に示すように、ガスワイピングノズル２１の設置位置において、鋼帯１の両エッジ部の外側に設けられた一対のバッフルプレート２２と、バッフルプレート２２の位置を調整する位置調整機構２３とを有する。

　バッフルプレート２２は、鋼帯１の両エッジ部の外側に鋼帯１と略同一平面を形成するように、鋼帯１に近接して設けられ、一対のガスワイピングノズル２１のスリット２１ａから吐出されたワイピングガス同士が鋼帯１の外側で衝突することを防止している。これにより、鋼帯１のエッジ部分においてワイピング効果が減少して、鋼帯１のエッジ部分のめっき付着量が多くなるエッジオーバーコート現象が抑制される。

　位置調整機構２３は、一対のバッフルプレート２２をそれぞれ移動させる一対の移動機構３１と、鋼帯１の各エッジ（幅方向端部）位置を検出する一対の電磁波センサー（レーダーセンサー）ユニット３２と、これら電磁波センサーユニット３２の検出値に基づいて、上記一対の移動機構３１を上記一対のバッフルプレート２２が鋼帯１のエッジに近接した所定位置に位置されるように制御する制御部３３とを有する。なお、図示はしていないが、位置調整機構２３は、鋼帯１のパスラインに合わせて、各バッフルプレート２２の鋼帯１の主面に垂直な方向の位置を調整する機構も有する。

　各移動機構３１は、バッフルプレート２２を鋼帯１の幅方向に移動させる、例えばサーボモータ等からなるアクチュエータ３５と、移動する鋼帯１をガイドするリニアガイド３６とを有する。これらアクチュエータ３５およびリニアガイド３６は、ベースとなるフレーム部材４０の下面側に固定されており、バッフルプレート２２は、このフレーム部材４０に対して移動されるようになっている。

　各電磁波センサーユニット３２は、鋼帯１のエッジに向けて電磁波を放射し、反射した電磁波を受信して鋼帯のエッジ位置の検出を行う、レーダーの原理を用いたものである。具体的には、鋼帯１に向けてマイクロ波等の電磁波を放射し、鋼帯１のエッジで反射した電磁波を受信して、電磁波の放射時と、反射した電磁波の受信時との時間差に基づいて、鋼帯１のエッジ位置を検出する。本実施形態においては、電磁波センサーユニット３２は、高精度の検出を行える相対的に高い周波数の第１の電磁波と安定した検出を行える相対的に低い周波数の第２の電磁波（搬送波）を放射可能となっている。これにより、通常は第１の電磁波を用いて高精度の位置検出を行い、第１の電磁波による測定が周辺ノイズの影響を受けた場合でも、第２の電磁波により補正して安定した位置検出を行うことができる。電磁波としてはマイクロ波を用いることが好ましく、好適な具体例としては、第１の電磁波の周波数として１０ＧＨｚ、第２の周波数として２．５ＧＨｚを用いることができる。

　各電磁波センサーユニット３２は、所定周波数の信号を発生する信号発生部、信号を電力増幅して所定周波数の電磁波とするアンプ部、および受信した電磁波の信号処理を行う信号処理部を有する本体部３７と、電磁波を鋼帯１のエッジに向けて放射し、鋼帯１のエッジで反射した電磁波を受信するアンテナを有する検出部３８と、本体部３７と検出部３８とを繋ぐ電磁波ケーブル３９とを有する。

　検出部３８は、送受信部４３と、第１の電磁波、例えば１０ＧＨｚの電磁波用の第１の送受信アンテナ４４と、第２の電磁波、例えば２．５ＧＨｚの電磁波用の第２の送受信アンテナ４５とを有している。この検出部３８は、上記フレーム部材４０の上面に取り付けられたスタンド４１によりフレーム部材４０に固定されており、フレーム部材４０の上面から適長離隔して設けられている。例えばフレーム部材４０の上面からアンテナ中心部までの距離が８００ｍｍとなるように設けられている。一方、本体部３７は熱の影響を避けるため、地上に配置されている。

　検出部３８の第１の送受信アンテナ４４および第２の送受信アンテナ４５は、鋼帯１のエッジから２５０～１０００ｍｍ程度離れた位置に固定的に設けることができる。そして、本体部３７で発生させた所定周波数、例えば１０ＧＨｚの電磁波を第１の送受信アンテナ４４から放射し、鋼帯１のエッジで反射した電磁波を第１の送受信アンテナ４４で受け取り、本体部３７において、放射時と受信時との時間差から位置情報を演算し、その位置情報を制御部３３に送る。同様に、第２の送受信アンテナ４５から例えば２．５ＧＨｚの電磁波を放射し、鋼帯１のエッジで反射した電磁波を第２の送受信アンテナ４５で受け取り、本体部３７において、放射時と受信時との時間差から位置情報を演算し、その位置情報を制御部３３に送る。

　電磁波ケーブル３９の検出部３８側の部分はフレーム部材４０に固定されており、コネクタ４６により本体部３７側の部分と接離可能となっている。これにより、バッフルプレートユニット２４の取り付け時や、メンテナンスの際の取り外し時に、フレーム部材４０の着脱を容易に行うことができる。なお、高周波を伝送する電磁波ケーブルの中継が好ましくない場合には、本体部３７に設けられている電磁波（高周波）を生成する部分を検出部３８に設けるようにし、本体部３７と検出部３８とを通常のケーブルで繋いでそこにコネクタを設けるようにすることが好ましい。

　制御部３３は、電磁波センサーユニット３２からの鋼帯１のエッジ位置の情報を受け取り、その信号に基づいてアクチュエータ３５に制御信号を出力し、バッフルプレート２２が鋼帯１のエッジに近接した所定の位置に位置するように制御する。電磁波センサーユニット３２の精度確認およびキャリブレーションには、レール上にダミー鋼帯を取り付け、ダミー鋼帯を移動可能とした校正治具を用いる。具体的には、初期状態または鋼帯幅等の条件変更時に、一対の検出部３８間に校正治具を設置し、アンテナから５００ｍｍの位置にダミー鋼帯のエッジがくるようにして、１点校正を行い、またセンサーユニット３２により実際にダミー鋼帯のエッジを検出してセンサーの精度確認を行う。また、ダミー鋼帯により、各バッフルプレート２２の鋼帯１の主面に垂直な方向の位置の調整も行う。

　次に、本実施形態に係るガスワイピング装置の動作について説明する。
　まず、亜鉛ポット１１の上方の所定位置に、ガスワイピング装置２０を設置する。具体的には、ガスワイピングノズル２１を所定位置に設置した後、バッフルプレートユニット２４を所定位置に設置する。

　その後、可動式のダミー鋼帯を有する校正治具を用い、各バッフルプレート２２の鋼帯１の主面に垂直な方向の位置をパスラインに合わせて調整するとともに、電磁波センサーユニット３２のセンサーの精度確認およびキャリブレーションを行う。

　次に、鋼帯１の溶融亜鉛めっき処理を開始し、亜鉛ポット１１から引き上げられた鋼帯１に対し、ガスワイピング装置２０により、鋼帯１の過剰な溶融亜鉛の除去を行う。

　このとき、鋼帯１のエッジ部分のめっき付着量が多くなるエッジオーバーコート現象を解消するために、バッフルプレートユニット２４の位置調整機構２３により、バッフルプレート２２が鋼帯１のエッジに近接するようにバッフルプレート２２の位置を調整する。位置調整機構２３は、鋼帯１の両側に設けられた電磁波センサーユニット３２から鋼帯１のエッジに向けて電磁波を放射し、反射した電磁波を受信して鋼帯１のエッジ位置を非接触で検出する。

　従来のバッフルプレートユニットは、鋼帯のエッジ位置の検出に光学的センサーを用いているが、光学的センサーは測定可能な距離が短いため、センサーをバッフルプレート直近に設けざるを得ず、亜鉛のフュームが投・受光部に付着して光量不足により、センサーが正常に動作しないトラブルが生じる。このため、メンテナンス・清掃を頻繁に行う必要がある。また、光学的センサーをバッフルプレートの直近に設けるためには、センサーをバッフルプレートと共に移動する可動式とせざるを得ず、メンテナンスの際に操業を停止する必要がある。また、光学的センサーは熱（高温）に弱く、バッフルプレートの近傍に設けた場合には、熱による誤検出や故障等が生じやすい。

　これに対して、本実施形態のバッフルプレートユニット２４において位置調整機構２３に用いる電磁波センサーは、原理的に測定距離が長く、かつ高精度であるので、検出部３８が検出対象である鋼帯から１０００ｍｍ程度離れていても位置を高精度で検出することができる。このため、検出部３８を鋼帯１のエッジや亜鉛ポット１１から離れた位置に固定的に設けることができ、高温の鋼帯１からの熱影響や亜鉛フューム等の影響の少ない環境下で鋼帯１のエッジの位置検出を行うことができる。しかも、電磁波（マイクロ波）には、気体の温度、圧力、流速変化、粉塵等の影響をほとんど受けないという利点がある。このように、本実施形態において用いている電磁波センサーユニット３２は、原理的に光学センサーに比べて熱やフューム等に強く、かつ設置環境を熱やフュームの影響が少ないものとすることができるので、高精度で鋼帯１の位置測定を行えるとともに、長寿命化を図ることができる。実際に、周波数が１０ＧＨｚの電磁波（マイクロ波）を放射する電磁波センサーを用いてバッフルプレートの位置を制御した結果、バッフルプレート２２と鋼帯１のエッジとの間の目標のギャップに対して±１．０ｍｍを達成することができた。

　また、電磁波センサーユニット３２は、上述のように、温度や粉塵等の影響を受け難いため、基本的にはメンテナンスフリーである。たとえメンテナンスが必要な場合でも、検出部３８を鋼帯１のエッジから離れた位置に固定的に設けているので、ラインを停止せずにメンテナンスを行うことができる。

　また、電磁波センサーは高指向性を有するため、電磁波センサーユニット３２の検出部３８をフレーム部材４０上の狭い場所で、かつ鋼帯１から離れた位置に配置しても、周辺機器に影響を与えずに安定した連続測定が可能となる。また、検出部３８をスタンド４１を用いたスタンション取付けとしたので、人がある程度近づいても測定への影響は極めて少ない。さらに、電磁波センサーは、幅が０．３ｍｍ程度の部位でも、電磁波を当てて位置検出が可能であり、また、エッジ１点での検出ではなく、また範囲で検出しているのでもないため、測定漏れ等がほとんど発生しない。

　また、電磁波センサーユニット３２の検出部３８は、電子部品が少なく、強度も十分であるため、故障しにくく長寿命であり、省メンテナンス化を実現することができる。また、たとえメンテナンスが必要となった場合でも、上述したように、操業を止めずに容易にメンテナンスを行うことが可能である。

　さらに、本実施形態のバッフルプレートユニット２４は、ベース部材であるフレーム部材４０に電磁波センサーユニット２３の検出部３８およびアクチュエータ３５を取り付け、バッフルプレート２２をフレーム部材４０に取り付けられたリニアガイドに沿って移動するように構成された一体構造である。このため、バッフルプレートユニット２４を取り付ける際およびメンテナンス等で取り外す際に一体的に行うことができ、取り付け取り外しが容易であり、メンテナンス性が高い。また、このとき、フレーム部材４０に取り付けられている電磁波ケーブル３９の検出部側の部分がコネクタ４６により本体部３７側の部分と接離可能となっているため、電磁波ケール部３９の本体部３７側の部分を切り離すことにより、フレーム部材４０の取り付け取り外しを容易に行うことができる。

　さらに、鋼帯１の位置検出に、高精度の検出を行える相対的に高い周波数、例えば１０ＧＨｚの第１の電磁波と、安定した検出を行える相対的に低い周波数、例えば２．５ＧＨｚの第２の電磁波（搬送波）の２つの周波数の電磁波を用いることにより、周辺ノイズ（不要反射波）により第１の周波数による測定が影響を受けた場合でも、第２の電磁波により補正して安定した位置検出を行うことができる。

　以上のように、バッフルプレートの金属帯の幅方向端部に対する位置を調整する位置調整機構として、金属帯の一対の幅方向端部の位置をそれぞれ検出する一対の電磁波センサーユニットを有するものを用い、その検出部を金属帯の幅方向端部から所定長離隔した位置に固定的に設けたので、溶融金属からのフュームや熱等の影響を受けずに金属帯の位置を検出してバッフルプレートの位置調整を行うことができる。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、鋼帯に対して溶融亜鉛めっきを施す設備に本発明を適用した場合について示したが、これに限らず、金属帯に溶融金属めっきを施す場合の全般に適用可能である。また、上記実施形態では、検出部３８がそれぞれ異なる周波数の電磁波を放射する２つのアンテナを有する例を示したが、一つのアンテナから単一の周波数の電磁波を放射するものであってもよい。

　１；鋼帯、２０；ガスワイピング装置、２１；ガスワイピングノズル、２２；バッフルプレート、２３；位置調整機構、２４；バッフルプレートユニット
　３１；移動機構、３２；電磁波センサーユニット、３３；制御部、３５；アクチュエータ、３６；リニアガイド、３７；本体部、３８；検出部、３９；電磁波ケーブル（ケーブル）、４０；フレーム部材（ベース部材）、４１；スタンド、４３；送受信部、４４；第１の送受信アンテナ、４５；第２の送受信アンテナ、４６；コネクタ

Claims (7)

1. 　溶融金属めっき槽から垂直方向に引き上げられた金属帯の両面にガスワイピングノズルからガスを吹き付けて過剰な溶融金属を除去するガスワイピング装置に用いられるバッフルプレートユニットであって、
   　前記ガスワイピングノズルが設置された位置における前記金属帯の一対の幅方向端部の外側にそれぞれ設けられた一対のバッフルプレートと、
   　前記一対のバッフルプレートの金属帯の幅方向端部に対する位置を調整する位置調整機構とを有し、
   　前記位置調整機構は、
   　前記金属帯の一対の幅方向端部の位置をそれぞれ検出する一対の電磁波センサーユニットと、
   　前記一対のバッフルプレートをそれぞれ前記金属帯の幅方向に移動させる一対の移動機構と、
   　前記電磁波センサーユニットの検出値に基づいて、前記一対の移動機構を、前記一対のバッフルプレートが前記金属帯の幅方向端部に近接した所定位置に位置されるように制御する制御部と
   を有し、
   　前記各電磁波センサーユニットは、
   　電磁波を放射し、前記金属帯の幅方向端部で反射した電磁波を受信するアンテナを有する検出部と、
   　本体部とを有し、
   　前記検出部は、前記金属帯の幅方向端部から所定長離隔した位置に固定的に設けられている、バッフルプレートユニット。
2. 　前記検出部および前記一対の移動機構は、ベース部材に固定的に設けられ、前記一対のバッフルプレートは、前記ベース部材に対して移動可能に設けられている、請求項１に記載のバッフルプレートユニット。
3. 　前記検出部は、前記ベース部材上にスタンドにより固定されて設けられている、請求項２に記載のバッフルプレートユニット。
4. 　前記検出部と前記本体部とを繋ぐケーブルは、前記ベース部材に設けられた中継部で接離可能となっている、請求項２または請求項３に記載のバッフルプレートユニット。
5. 　前記移動機構は、前記ベース部材に固定され、前記バッフルプレートを駆動するアクチュエータと、前記ベース部材に固定され、前記バッフルプレートをガイドするリニアガイドとを有する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のバッフルプレートユニット。
6. 　前記検出部は、前記アンテナが前記金属帯の幅方向端部から２５０～１０００ｍｍ離隔した位置になるように固定されて設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバッフルプレートユニット。
7. 　溶融金属めっき槽から垂直方向に引き上げられた金属帯の両面にガスを吹き付けて過剰な溶融金属を除去するガスワイピング装置であって、
   　前記金属帯の両面にガスを吹き付ける一対のガスワイピングノズルと、
   　請求項１から請求項６のいずれかに記載のバッフルプレートユニットと
   を具備するガスワイピング装置。

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