WO2017110667A1 - 金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法 - Google Patents

金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法 Download PDF

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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a metal band stabilizer and a method of manufacturing a hot-dip metal band using the same.
  • keeping the metal band pass line stable by suppressing the vibration and warpage of the metal band not only improves the quality of the metal band, but also improves the efficiency of the production line. Also contributes.
  • the hot-dip metal strip there is a step of attaching the hot metal to the surface of the metal strip by passing the metal strip while being immersed in the hot metal bath.
  • this process in order to suppress the occurrence of unevenness in the adhesion amount of the molten metal, adjustment is performed to wipe off excess molten metal adhering to the metal band by wiping gas ejected from a gas wiper provided downstream from the molten metal bath. Is done.
  • a technique for stabilizing a metal band pass line by using an electromagnet to suppress warpage and vibration of the metal band in a non-contact manner For example, a pair of electromagnets are arranged so as to face each other with respect to a path line to which the metal band is to be moved, and the attraction force of each electromagnet is switched to each other according to a signal from a separately provided position detector. A method of making it act is known (see Patent Document 1).
  • a combination of the warp correction and the pass line correction may be referred to as position correction. That is, in order to simultaneously realize vibration suppression and position correction of the metal strip, both responsiveness and suction force are required.
  • position correction a combination of the warp correction and the pass line correction
  • both responsiveness and suction force are required.
  • the number of turns of the coil is increased in order to increase the attractive force of the electromagnet, the responsiveness of the electromagnet is deteriorated.
  • the number of turns is decreased in order to improve the responsiveness of the electromagnet, the attractive force of the electromagnet is reduced. End up.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide a metal band stabilizer even when a metal band stabilizer cannot be provided in the vicinity of a position where the vibration and position of the metal band are to be controlled.
  • An object of the present invention is to provide a metal band stabilizer capable of effectively suppressing band vibration and position correction, and a method of manufacturing a hot-dip metal strip using the stabilizer.
  • the inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, it has been found that the effects of suppressing the vibration of the metal band and correcting the position greatly vary depending on the arrangement positions of the first electromagnet, the non-contact displacement sensor, and the second electromagnet.
  • the present invention has been completed based on the above findings, and specifically, the present invention provides the following.
  • a non-contact displacement sensor for measuring the displacement of the metal band during online running, a vibration suppression signal for suppressing the vibration of the metal band by inputting a signal from the non-contact displacement sensor, and the metal band
  • a control unit that outputs a position correction signal for correcting the position of the first electromagnet, a first electromagnet that generates a magnetic force in accordance with a vibration suppression signal output from the control unit, and a position correction signal output from the control unit
  • a second electromagnet that generates a magnetic force, wherein the number of turns N1 of the first electromagnet is smaller than the number of turns N2 of the second electromagnet, and the metal is the first electromagnet and the second electromagnet.
  • the electromagnet and the non-contact displacement sensor are arranged side by side in the order of the first electromagnet, the non-contact displacement sensor, and the second electromagnet in the metal band conveyance direction from the location where the vibration of the belt is suppressed and the position is corrected.
  • Specially Stabilizer of the metal strip to be.
  • vibration suppression and position correction of the metal band can be effectively performed.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing the configuration of a metal strip stabilizer 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the control unit 6 in the metal strip stabilizer 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view schematically showing a part of a general hot-dip metal strip production line.
  • FIG. 4 is a schematic view schematically showing the arrangement of the electromagnet and the non-contact displacement sensor in the comparative example and the example of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a result of comparing the vibration suppressing ability and the position correcting ability of the present invention example and the comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing the configuration of a metal strip stabilizer 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a metal strip stabilizer 1 according to an embodiment of the present invention is a pair of vibration suppression devices installed facing each other so as to sandwich a metal strip 2 that runs in the direction of arrow A in the figure.
  • vibration suppressing electromagnets 3a and 3b are arranged in this order in a direction away from B in the longitudinal direction of the metal strip (metal strip transport direction).
  • the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b are formed by winding a coil around a core.
  • the number of turns N1 of the coils of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b is smaller than the number of turns N2 of the coils of the position correcting electromagnets 4a and 4b.
  • the case where the number of turns of the coils of the vibration suppression electromagnets 3a and 3b is the same has been described as an example, but the number of turns may be different between the vibration suppression electromagnet 3a and the vibration suppression electromagnet 3b.
  • the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b correspond to the first electromagnet.
  • the vibration suppressing electromagnets 3 a and 3 b are controlled by the control unit 6 described later, the vibration suppressing electromagnets 3 a and 3 b are connected to the control unit 6.
  • the vibration-suppressing electromagnets 3a and 3b are preferably as close as possible to the place (B) to be controlled in order to perform dynamic control.
  • the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b are required to have a high response enough to sufficiently follow the vibration frequency of the metal band 2 (usually a natural frequency such as bending or twisting of the metal band). Further, since a large attraction force is not required to suppress the vibration of the natural frequency of the metal band, a large attraction force is not required for the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b.
  • the number of turns N1 of the coils of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b may be small, and it is preferable if the number of turns is in the range of 100 to 600 turns. Further, from the viewpoint of high responsiveness, the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b are preferably provided in the vicinity of the location (B) to be controlled, and provided that they are provided within a range of 100 to 600 mm from the location (B) to be controlled. preferable.
  • the position correcting electromagnets 4a and 4b are formed by winding a coil around a core, and the number of turns N2 of the coils of the position correcting electromagnets 4a and 4b is greater than the number of turns N1 of the coils of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b. Many. Here, the case where the number of turns of the coils of the position correction electromagnets 4a and 4b is the same has been described as an example, but the number of turns may be different between the position correction electromagnet 4a and the position correction electromagnet 4b.
  • the position correcting electromagnets 4a and 4b correspond to a second electromagnet.
  • the position correcting electromagnets 4a and 4b are connected to the control unit 6 because the control unit 6 described later controls the position correcting electromagnets 4a and 4b.
  • the position correcting electromagnets 4a and 4b perform static control, even if the position correcting electromagnets 4a and 4b are provided at a position away from the position (B) to be controlled, the position correcting electromagnet 4a and 4b can Can be properly corrected.
  • the position correcting electromagnets 4a and 4b are required to generate a large attractive force with a small current. Therefore, it is preferable that the number N2 of turns of the position correcting electromagnets 4a and 4b is large in a range in which the size of the electromagnet and the value of the electric resistance do not become too large.
  • the number of turns N2 of the coils of the position correcting electromagnets 4a and 4b is preferably not less than a certain value, and is preferably in the range of 600 to 2000 turns. Further, from the viewpoint of a large attractive force, the position correcting electromagnets 4a and 4b may be slightly separated from the position (B) to be controlled, or may be provided within a range of 400 to 1000 mm from the position (B) to be controlled. Good.
  • the non-contact displacement sensor 5 measures the displacement of the metal strip 2 during online travel. Since the displacement measured here is used in the control unit 6, the non-contact displacement sensor 5 is connected to the control unit 6. The non-contact displacement sensor 5 is disposed between the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b and the position correcting electromagnets 4a and 4b so that signals can be transmitted quickly.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the control unit 6 in the metal strip stabilizer 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the control unit 6 includes an operation amount calculation device 7, front and back distribution devices 8a and 8b, and amplifiers 9a, 9b, 9c, and 9d.
  • the manipulated variable computing device 7 is connected to the non-contact displacement sensor 5, and the measured value of the displacement of the metal strip is sent from the non-contact displacement sensor 5 to the manipulated variable computing device 7.
  • the manipulated variable calculation device 7 is also connected to an input unit 10 in which a preset target value of displacement is stored, and the target value is sent from the input unit 10 to the manipulated variable calculation device 7.
  • the manipulated variable calculation device 7 performs so-called PID control such as proportionality, differentiation, and integration on the deviation signal between the measured value and the target value, and outputs a vibration suppression signal and a position correction signal.
  • the front / back distribution devices 8a and 8b are connected to the manipulated variable calculation device 7, respectively.
  • the vibration suppression signal and the position correction signal calculated by the operation amount calculation device 7 are used as the vibration suppression electromagnet 3a for the surface of the metal band 2, the electromagnet 4a for position correction, the vibration suppression electromagnet 3b for the back surface, and the position correction signal. Distribute for use in controlling the electromagnet 4b.
  • the amplifier 9a supplies power to the vibration suppressing electromagnet 3a in accordance with the vibration suppressing signal for the surface distributed by the front / back distribution device 8a.
  • the amplifier 9b supplies power to the vibration suppression electromagnet 3b in accordance with the back surface vibration suppression signal distributed by the front / back distribution device 8a.
  • the amplifier 9c supplies power to the position correcting electromagnet 4a in accordance with the surface position correcting signal distributed by the front / back distribution device 8b.
  • the amplifier 9d supplies power to the position correction electromagnet 4b in accordance with the position correction signal for the back surface distributed by the front / back distribution device 8b.
  • the stabilizing device of the present invention employs a configuration in which the number of turns N1 of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b is smaller than the number of turns N2 of the position correcting electromagnets 4a and 4b, and a position to be corrected (B ),
  • the electromagnets 3a, 3b, 4a, 4b and the non-contact displacement sensor 5 are arranged in the longitudinal direction of the metal strip 2 in the order of the vibration suppressing electromagnets 3a, 3b, the non-contact displacement sensor 5, and the position correcting electromagnets 4a, 4b.
  • a configuration is adopted in which they are arranged side by side. This arrangement greatly enhances the effects of vibration suppression and position correction even when the metal band stabilizer cannot be provided in the vicinity of the location where the vibration and position of the metal band are to be controlled. The increase in this effect can be explained as follows.
  • the vibration suppression electromagnets 3a and 3b set to a winding number N1 smaller than the winding number N2 of the position correcting electromagnets 4a and 4b are controlled in the electromagnet and the non-contact displacement sensor. It arrange
  • the signal sent to the electromagnet is not delayed too much. It is possible to suppress a reduction in effect due to the position where the is provided.
  • FIG. 3 is a schematic view schematically showing a part of a general hot-dip metal strip production line.
  • the metal strip 2 is transported from a previous process such as a cold rolling process, and is subjected to annealing treatment in an annealing furnace 11 maintained in a non-oxidizing or reducing atmosphere. After that, the molten metal is cooled to approximately the same temperature as the molten metal and guided into the molten metal bath 12.
  • the metal strip 2 passes through while being immersed in the molten metal, and the molten metal adheres to the surface (corresponding to an adhesion step). Thereafter, the metal strip 2 drawn out from the molten metal bath 12 is wiped with excess molten metal by the gas ejected from the gas wiper 13 to adjust the amount of adhesion of the molten metal (corresponding to the adjustment step).
  • the position where the metal strip 2 passes through the gas wiper 13 corresponds to the location (B) where the vibration and position of the metal strip 2 are to be controlled. Then, as a result of the cooling device not shown in FIG. 3 and the cover of the gas wiper 13 being provided in the production line for the hot dipped metal strip, the metal strip 2 is placed in the vicinity of the gas wiper passage position, which is the position through which the gas wiper 13 passes. In some cases, the stabilizer for the belt 2 cannot be provided. In this case, the stabilizer 1 is disposed at a position slightly away from the gas wiper passage position.
  • the stabilizer 1 of this invention is used, even if it becomes such an arrangement
  • the metal strip 2 is reheated using the alloying furnace 14 to form a homogeneous alloy layer.
  • the alloying process to produce may be given.
  • the metal strip 2 is subjected to a special rust prevention and corrosion resistance treatment in the chemical conversion treatment section 16, wound around a coil and shipped.
  • FIG. 4 is a schematic view schematically showing the arrangement of the electromagnet and the non-contact displacement sensor in the comparative example and the example.
  • Comparative Example 1 As shown in FIG. 4, the non-contact displacement sensor 5, the vibration suppression electromagnets 3a and 3b, and the position correcting electromagnets 4a and 4b are arranged in this order from the gas wiper 13 in the longitudinal direction of the metal band 2, and the metal band 2 Controlled the vibration and position at the position where the gas passed through the gas wiper 13.
  • the number of turns N1 of the coils of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b is smaller than the number of turns N2 of the coils of the position correcting electromagnets 4a and 4b.
  • Comparative Example 2 it is assumed that incidental facilities such as a gas wiper cover and a cooling device exist in the vicinity of the gas wiper 13, and as shown in FIG. 4, the electromagnet and the non-contact displacement sensor are separated from the gas wiper as compared with Comparative Example 1. To control the vibration and position of the metal strip.
  • the order of arrangement of the electromagnet and the non-contact displacement sensor and the number of turns of the electromagnet are the same as in Comparative Example 1.
  • Comparative Example 3 the number of turns of the position correcting electromagnets 4a and 4b was changed to N2 'larger than N2 than in Comparative Example 2, and the vibration and position of the metal band were controlled.
  • the distance from the gas wiper and the order of arrangement of the electromagnet and the non-contact displacement sensor are the same as in Comparative Example 2.
  • the electromagnet and the non-contact displacement sensor are arranged in the order of the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b, the non-contact displacement sensor 5, and the position correcting electromagnets 4a and 4b in the longitudinal direction of the metal strip 2 from the gas wiper 13. Control the vibration and position of the metal strip.
  • the situation where the electromagnet and the non-contact displacement sensor cannot be installed in the vicinity of the gas wiper is the same as in Comparative Examples 2 and 3. Further, the number of windings of the electromagnet is the same as in Comparative Example 3.
  • FIG. 5 shows the result of comparing the vibration suppressing ability and the position correcting ability in the gas wiper part for each example.
  • the capability of Comparative Example 1 is normalized to 1.
  • Comparative Example 2 both the vibration suppressing electromagnet and the position correcting electromagnet are apart from the gas wiper, but the number of windings of the electromagnet is the same as in Comparative Example 1, so that both the vibration suppressing ability and the position correcting ability are reduced. .
  • the number of turns of the position correction electromagnet is larger than that of Comparative Example 2 and the suction force is increased. Therefore, the force necessary for position correction can be exhibited, and the position correction ability equivalent to that of Comparative Example 1 Has been realized.
  • Example 1 of the present invention the arrangement of the electromagnet and the non-contact displacement sensor is changed so that the vibration suppressing electromagnet is moved closer to the gas wiper, so that the vibration suppressing ability is ensured while the arrangement is changed in a close range. And the vibration suppression capability equivalent to the comparative example 1 is implement
  • the position correction capability the effect of moving away from the gas wiper can be compensated for by increasing the number of turns of the electromagnet as in Comparative Example 3, so that the position correction capability equivalent to Comparative Example 1 can be realized.
  • the vibration suppressing electromagnets 3a and 3b, the non-contact displacement sensor 5, and the position correcting electromagnets 4a and 4b are arranged in this order from the location where the vibration and the position are to be controlled in the longitudinal direction of the metal strip 2, thereby interfering with the equipment.
  • the vibration suppressing ability and the position correcting ability can be fully controlled.
  • the pressure of the wiping gas becomes uniform, and the metal strip 2 can suppress unevenness in the amount of molten metal adhering to 2.
  • the present invention is useful for a line for producing a metal strip, and is particularly suitable for a production line for a hot dipped metal strip.

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Abstract

金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に、金属帯の安定装置を設けられない場合にも、金属帯の振動抑制および位置矯正を効果的に行える金属帯の安定装置および当該安定装置を用いて溶融めっき金属帯を製造する方法を提供する。　非接触変位センサと、制御部と、第１の電磁石と、第２の電磁石と、を備え、第１の電磁石の巻き数Ｎ１は、前記第２の電磁石の巻き数Ｎ２よりも小さく、第１の電磁石及び第２の電磁石で前記金属帯の振動を抑制し位置を矯正する箇所から金属帯搬送方向に、前記電磁石及び非接触変位センサが、前記第１の電磁石、前記非接触変位センサ、前記第２の電磁石の順で並べて配置されることを特徴とする金属帯の安定装置とする。

Description

金属帯の安定装置および溶融めっき金属帯の製造方法
　本発明は、金属帯の安定装置、およびこれを用いた溶融めっき金属帯の製造方法に関するものである。
　金属帯を製造するラインにおいて、金属帯の振動や反りを抑制して金属帯のパスラインを安定に保つことは、金属帯の品質を向上させるばかりでなく、その製造ラインの能率を向上させることにも寄与する。
　例えば、溶融めっき金属帯の製造ラインにおいては、金属帯を溶融金属浴中に浸漬しながら通板することにより、金属帯の表面に溶融金属を付着させる工程がある。この工程では、溶融金属の付着量にムラが発生することを抑制するため、溶融金属浴より下流側に設けられたガスワイパから噴出するワイピングガスにより金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭する調整が行われる。
　この調整では、金属帯の表裏に板幅方向に均一に圧力がかかるようにガスワイパからワイピングガスを噴出することが必要である。したがって、金属帯が振動している場合、金属帯が反っている場合、あるいは金属帯のパスラインが表裏どちらかに偏っている場合など、ガスワイパと金属帯との距離が一定でないときは、ワイピングガスの圧力が板幅方向および通板方向に均一にならない。その結果、金属帯の表裏や板幅方向および通板方向に溶融金属の付着量のムラが発生するという問題が生じる。
　このような問題を解決する方法として、電磁石を用いて金属帯の反りや振動を非接触で抑制し、金属帯のパスラインを安定化する技術が知られている。例えば、金属帯を移動させるべきパスラインに対して一対の電磁石を互いに対向するように配置し、別途設けた位置検出器からの信号に応じて各電磁石の吸引力を相互に切り替えながら金属帯に作用させる方法が知られている（特許文献１参照）。
　上記のような電磁石を用いた金属帯の振動抑制には、電磁石に対して高い応答性が要求される。また、反り矯正およびパスライン矯正には、電磁石に対して大きい吸引力が要求される（以後、反り矯正とパスライン矯正を合わせたものを位置矯正という場合がある。）。つまり、金属帯の振動抑制と位置矯正を同時に実現するには、応答性と吸引力の両立が必要となる。しかし、電磁石の吸引力を大きくするためにコイルの巻き数を増やすと電磁石の応答性は悪くなり、一方、電磁石の応答性を良くするために巻き数を少なくすると電磁石の吸引力が小さくなってしまう。
　そこで、応答性と吸引力の両立のために、振動抑制用と位置矯正用とのそれぞれ独立した２種類の電磁石を用いる金属帯非接触制御技術が提案されている（特許文献２参照）。この技術によれば、巻き数の少ない振動抑制用電磁石により振動制御を行うとともに、巻き数の多い位置矯正用電磁石により反り矯正およびパスライン矯正（位置矯正）を行うことが可能なため、応答性と吸引力の両立が可能であると考えられている。
特開平２－６２３５５号公報 特開２０１５－１６０９５９号公報
　特許文献２に記載の技術では、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に、金属帯の安定装置が設けられない場合には、金属帯の振動抑制および位置矯正の効果が十分ではなくなる。
　そこで、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に、金属帯の安定装置を設けられない場合にも、金属帯の振動抑制および位置矯正を効果的に行える技術が必要である。
　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に、金属帯の安定装置を設けられない場合にも、金属帯の振動抑制および位置矯正を効果的に行える金属帯の安定装置および当該安定装置を用いて溶融めっき金属帯を製造する方法を提供することにある。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、第１の電磁石、非接触変位センサ、第２の電磁石の配置位置によって、金属帯の振動抑制および位置矯正の効果が大きく変化することを見出した。
　本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、具体的には、本発明は以下のものを提供する。
　［１］オンライン走行中の金属帯の変位を測定する非接触変位センサと、前記非接触変位センサからの信号を入力して、前記金属帯の振動を抑制するための振動抑制信号と前記金属帯の位置を矯正するための位置矯正信号とを出力する制御部と、前記制御部から出力される振動抑制信号に従い磁力を発生する第１の電磁石と、前記制御部から出力される位置矯正信号に従い磁力を発生する第２の電磁石と、を備え、前記第１の電磁石の巻き数Ｎ１は、前記第２の電磁石の巻き数Ｎ２よりも小さく、前記第１の電磁石及び第２の電磁石で前記金属帯の振動を抑制し位置を矯正する箇所から金属帯搬送方向に、前記電磁石及び非接触変位センサが、前記第１の電磁石、前記非接触変位センサ、前記第２の電磁石の順で並べて配置されることを特徴とする金属帯の安定装置。
　［２］製造ライン通板中の金属帯に溶融金属を付着させる付着工程と、前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するガスワイパによって溶融金属の付着量を調整する調整工程と、を備える溶融めっき金属帯の製造方法であって、［１］に記載の金属帯の安定装置により、前記金属帯が前記ガスワイパを通過する位置における前記金属帯の振動および位置を非接触で制御することを特徴とする溶融めっき金属帯の製造方法。
　本発明によれば、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に、金属帯の安定装置が設けられない場合にも、金属帯の振動抑制および位置矯正を効果的に行うことができる。
図１は、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置１の構成を模式的に示す概略図である。 図２は、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置１における制御部６の構成を示すブロック図である。 図３は、一般的な溶融めっき金属帯の製造ラインの一部を模式的に示す概略図である。 図４は、比較例および本発明例における電磁石、非接触変位センサの配置を模式的に示す概略図である。 図５は、本発明例および比較例の振動抑制能力と位置矯正能力を比較した結果を示す図である。
　本発明の実施形態について以下に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
　＜金属帯の安定装置＞
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置１の構成を模式的に示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置１は、図中の矢印Ａ方向に走行する金属帯２を挟むように対向して設置される一対の振動抑制用電磁石３ａ、３ｂと、一対の位置矯正用電磁石４ａ、４ｂと、非接触変位センサ５と、非接触変位センサ５からの入力に基づいて電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂを制御する制御部６とを備える。
　また、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所（電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂで、金属帯の振動を抑制し位置を矯正する箇所）をＢとすると、振動抑制用電磁石３ａおよび３ｂ、非接触変位センサ５、位置矯正用電磁石４ａおよび４ｂは、金属帯の長手方向（金属帯搬送方向）のＢから離れる方向にこの順で配置される。
　振動抑制用電磁石３ａ、３ｂは、コアにコイルを巻いてなるものである。振動抑制用電磁石３ａ、３ｂのコイルの巻き数Ｎ１は、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂのコイルの巻き数Ｎ２よりも少ない。ここでは、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂのコイルの巻き数が同じ場合を例に説明したが、振動抑制用電磁石３ａと振動抑制用電磁石３ｂとで巻き数が異なってもよい。なお、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂが第１の電磁石に相当する。
　振動抑制用電磁石３ａ、３ｂの制御は、後述する制御部６により行うため、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂは制御部６に接続されている。
　振動抑制用電磁石３ａ、３ｂは、動的な制御を行うため、できるだけ制御すべき箇所（Ｂ）に近いことが望ましい。振動抑制用電磁石３ａ、３ｂには、金属帯２の振動周波数（通常は金属帯の曲げや捩れなどの固有周波数）に十分追従できるだけの高い応答性が要求される。また、金属帯の固有周波数の振動を抑えるには大きな吸引力を必要としないため、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂには、大きな吸引力が要求されない。
　上記の通り、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂのコイルの巻き数Ｎ１は少なくてもよく、巻き数が１００～６００ターンの範囲にあれば好ましい。また、高い応答性の観点から振動抑制用電磁石３ａ、３ｂは、制御すべき箇所（Ｂ）の近傍に設けられることが好ましく、制御すべき箇所（Ｂ）から１００～６００ｍｍの範囲に設けられれば好ましい。
　位置矯正用電磁石４ａ、４ｂは、コアにコイルを巻いてなるものであり、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂのコイルの巻き数Ｎ２は、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂのコイルの巻き数Ｎ１よりも多い。ここでは、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂのコイルの巻き数が同じ場合を例に説明したが、位置矯正用電磁石４ａと位置矯正用電磁石４ｂとで巻き数が異なってもよい。なお、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂが第２の電磁石に相当する。
　位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの制御は、後述する制御部６により行うため、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂは制御部６に接続されている。
　位置矯正用電磁石４ａ、４ｂは、静的な制御を行うため、制御すべき箇所（Ｂ）から離れた位置に設けられても、大きな吸引力を発揮すれば、制御すべき箇所（Ｂ）での位置矯正を適切に行える。位置矯正用電磁石４ａ、４ｂには、小さな電流で大きな吸引力を発生できることが求められる。したがって、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの巻き数Ｎ２は、電磁石のサイズおよび電気抵抗の値が大きくなり過ぎない範囲で大きい方が好ましい。
　上記の通り、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂのコイルの巻き数Ｎ２は一定以上であることが好ましく、巻き数が６００～２０００ターンの範囲にあれば好ましい。また、大きな吸引力の観点から、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂは、制御すべき箇所（Ｂ）から少し離れてもよく、制御すべき箇所（Ｂ）から４００～１０００ｍｍの範囲に設けられてもよい。
　非接触変位センサ５は、オンライン走行中の金属帯２の変位を測定する。ここで測定された変位は制御部６で用いられるため、非接触変位センサ５は、制御部６に接続されている。非接触変位センサ５は、信号を迅速に伝達できるように、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂと位置矯正用電磁石４ａ、４ｂとの間に配置される。
　制御部６について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置１における制御部６の構成を示すブロック図である。図２に示されるように制御部６は、操作量演算装置７と、表裏分配装置８ａ、８ｂと、アンプ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、を備える。
　操作量演算装置７は、非接触変位センサ５に接続されており、非接触変位センサ５から金属帯の変位の測定値が操作量演算装置７に送られる。また、操作量演算装置７は、予め設定した変位の目標値が記憶された入力手段１０とも接続されており、入力手段１０から上記目標値が操作量演算装置７に送られる。操作量演算装置７では、上記測定値と上記目標値との偏差信号に対して、比例、微分、および積分などのいわゆるＰＩＤ制御を行い、振動抑制信号と位置矯正信号とを出力する。
　表裏分配装置８ａ、８ｂは、それぞれが操作量演算装置７に接続される。操作量演算装置７により演算された振動抑制信号と位置矯正信号とを、金属帯２の表面用の振動抑制用電磁石３ａ、位置矯正用電磁石４ａおよび裏面用の振動抑制用電磁石３ｂ、位置矯正用電磁石４ｂの制御に用いるために分配する。
　アンプ９ａは、表裏分配装置８ａにより分配された表面用の振動抑制信号に従い、振動抑制用電磁石３ａに給電する。
　アンプ９ｂは、表裏分配装置８ａにより分配された裏面用の振動抑制信号に従い、振動抑制用電磁石３ｂに給電する。
　アンプ９ｃは、表裏分配装置８ｂにより分配された表面用の位置矯正信号に従い、位置矯正用電磁石４ａに給電する。
　アンプ９ｄは、表裏分配装置８ｂにより分配された裏面用の位置矯正信号に従い、位置矯正用電磁石４ｂに給電する。
　以上の通り、本発明の安定装置は、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂの巻き数Ｎ１は、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの巻き数Ｎ２よりも小さいという構成を採用するとともに、矯正する箇所（Ｂ）から、電磁石３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ及び非接触変位センサ５が、金属帯２の長手方向に、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂ、非接触変位センサ５、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの順で並べて配置されるという構成を採用する。この配置により、金属帯の振動および位置を制御すべき箇所の近傍に金属帯の安定装置を設けられない場合にも、振動抑制および位置矯正の効果が大きく高まる。この効果の高まりは、以下の通り、説明可能と考えられる。
　振動抑制能力を高くするために、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの巻き数Ｎ２よりも小さい巻き数Ｎ１に設定された振動抑制用電磁石３ａ、３ｂを、電磁石および非接触変位センサの中で制御すべき箇所（Ｂ）に最も近い位置に配置する。これにより、金属帯２の振動および位置を制御すべき箇所（Ｂ）の近傍に、金属帯２の安定装置を設けられない場合にも、振動抑制の効果を高く維持できる。そして、位置矯正用電磁石４ａ、４ｂの巻き数Ｎ２を大きくすることで、上記の場合にも、位置矯正の効果を高く維持できる。また、非接触変位センサ５を、振動抑制用電磁石３ａ、３ｂと位置矯正用電磁石４ａ、４ｂとの間に配置することで、電磁石に送られる信号が遅れすぎることが無くなり、非接触変位センサ５が設けられる位置による効果低減を抑えることができる。
　＜溶融めっき金属帯の製造方法＞
　次に、溶融めっき金属帯を製造する場合を例に、本発明の安全装置を説明する。以下で説明する溶融めっき金属帯の製造方法が、本発明の溶融めっき金属帯の製造方法に相当する。
　図３は、一般的な溶融めっき金属帯の製造ラインの一部を模式的に示す概略図である。図３に示される溶融めっき金属帯の製造ラインにおいて、金属帯２は、冷間圧延プロセスなどの前工程から運搬され、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉１１において焼鈍処理をされた後、溶融金属の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融金属浴１２内に導かれる。
　溶融金属浴１２内において、金属帯２は、溶融金属中を浸漬されながら通板し、その表面に溶融金属が付着する（付着工程に相当）。その後、溶融金属浴１２から引き出された金属帯２は、ガスワイパ１３から噴出されるガスにより過剰な溶融金属が払拭され、溶融金属の付着量の調整が行われる（調整工程に相当）。
　本発明の製造方法では、金属帯２がガスワイパ１３を通過する位置が、金属帯２の振動および位置を制御すべき箇所（Ｂ）に当たる。そして、図３には図示されていない冷却装置やガスワイパ１３のカバーが溶融めっき金属帯の製造ラインに設けられる結果、金属帯２がガスワイパ１３を通過する位置であるガスワイパ通過位置の近傍に、金属帯２の安定装置を設けられない場合がある。この場合、ガスワイパ通過位置から少し離れた位置に安定装置１が配置されることになる。本発明の安定装置１を用いれば、このような配置になった場合でも、ガスワイパ通過位置における金属帯の振動抑制および位置矯正を効果的に行うことができる。このため、ガスワイパ１３と金属帯２との距離が一定、ワイピングガスの圧力が均一になり、金属帯２に対する溶融金属の付着量のムラを抑えることができる。
　なお、上記に続くプロセスでは、用途に応じて、例えばその金属帯２が自動車用外板として使用される場合には、合金化炉１４を使用して金属帯を再加熱し均質な合金層を作り出す合金化処理を施す場合がある。金属帯２は冷却帯１５を通過した後、化成処理部１６で特殊の防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出荷される。
　本発明の効果を確認するために、溶融めっき金属帯の製造ラインにおいて、本発明の実施形態に係る金属帯の安定装置を用いて検証実験を行った。
　図４は比較例および実施例における電磁石、非接触変位センサの配置を模式的に示す概略図である。
　比較例１では、図４に示すように、ガスワイパ１３から金属帯２の長手方向に非接触変位センサ５、振動抑制電磁石３ａ、３ｂ、位置矯正電磁石４ａ、４ｂの順に並べて配置し、金属帯２がガスワイパ１３を通過する位置における振動および位置を制御した。ここで振動抑制電磁石３ａ、３ｂのコイルの巻き数Ｎ１は、位置矯正電磁石４ａ、４ｂのコイルの巻き数Ｎ２よりも少なくしている。
　比較例２では、ガスワイパ１３の近傍にガスワイパのカバーや冷却装置などの付帯設備が存在する場合を想定し、図４に示すように、比較例１よりも電磁石、非接触変位センサをガスワイパから離れて配置して金属帯の振動および位置を制御した。ここで電磁石と非接触変位センサの配置の順番および電磁石の巻き数は比較例１と同じである。
　比較例３では、比較例２よりも位置矯正電磁石４ａ、４ｂの巻き数をＮ２よりも大きいＮ２’に変更して金属帯の振動および位置を制御した。ここで電磁石と非接触変位センサのガスワイパからの距離，配置の順番は比較例２と同じである。
　そして本発明例１として電磁石と非接触変位センサの配置を、ガスワイパ１３から金属帯２の長手方向に振動抑制電磁石３ａ、３ｂ、非接触変位センサ５、位置矯正電磁石４ａ、４ｂの順に並べて配置し、金属帯の振動および位置を制御した。ただし、ガスワイパの近傍に電磁石、非接触変位センサが設置できない状況は比較例２、３と同様である。また、電磁石の巻き数は比較例３と同じである。
　各例についてガスワイパ部での振動抑制能力と位置矯正能力を比較した結果を図５に示す。ここでは、比較例１の能力を１と規格化している。比較例２では比較例１に対して振動抑制電磁石、位置矯正電磁石ともガスワイパから離れているにもかかわらず、電磁石の巻き数が同じであるため、振動抑制能力、位置矯正能力とも低下している。比較例３では位置矯正電磁石の巻き数を比較例２よりも大きくして吸引力が大きくなっているため、位置矯正に必要な力を発揮することができ、比較例１と同等の位置矯正能力を実現できている。しかしながら、振動抑制電磁石については振動抑制に必要な応答性を確保するため必要があるため、安易に巻き数を大きくすることはできず、同じ巻き数であればガスワイパから離れた分だけ振動抑制に不利になる。これに対して本発明例１では電磁石と非接触変位センサの配置を変更し、振動抑制電磁石をガスワイパにより近接させる配置とすることで、近い範囲での配置変更でありながら、振動抑制能力を確保し、比較例１と同等の振動抑制能力を実現できている。位置矯正能力については比較例３と同様に電磁石の巻き数を大きくすることでガスワイパから離れる影響を補うことができるため、比較例１と同等の位置矯正能力を実現できている。
　このように，振動および位置を制御すべき箇所から金属帯２の長手方向に振動抑制電磁石３ａ、３ｂ、非接触変位センサ５、位置矯正電磁石４ａ、４ｂの順に並べて配置することで、設備の干渉等により電磁石が振動および位置を制御すべきガスワイパ部から離れた場合においても振動抑制能力と位置矯正能力を最大限に発揮して制御できることがわかった。
　さらに、振動抑制能力と位置矯正能力を最大限に発揮して制御できるという上記効果から、本発明の実施形態に係る溶融めっき金属帯の製造方法では、ワイピングガスの圧力が均一になり、金属帯２に対する溶融金属の付着量のムラを抑えることができる。
　また、本発明の製造方法で得られる溶融めっき金属帯は、溶融金属の付着量のムラが抑えられている。
　本発明は、金属帯を製造するラインに有用であり、特に溶融めっき金属帯の製造ラインに適している。
　１　　　　　　金属帯の安定装置
　２　　　　　　金属帯
　３ａ、ｂ　　　振動抑制用電磁石
　４ａ、ｂ　　　位置矯正用電磁石
　５　　　　　　非接触変位センサ
　６　　　　　　制御部
　７　　　　　　操作量演算装置
　８ａ、ｂ　　　表裏分配装置
　９ａ～ｄ　　　アンプ
　１０　　　　　入力手段
　１１　　　　　焼鈍炉
　１２　　　　　溶融金属浴
　１３　　　　　ガスワイパ
　１４　　　　　合金化炉
　１５　　　　　冷却帯
　１６　　　　　化成処理部
　Ａ　　　　　　金属帯の進行方向
　Ｂ　　　　　　振動および位置を制御すべき箇所
 
 

Claims (2)

  1. 　オンライン走行中の金属帯の変位を測定する非接触変位センサと、
    　前記非接触変位センサからの信号を入力して、前記金属帯の振動を抑制するための振動抑制信号と前記金属帯の位置を矯正するための位置矯正信号とを出力する制御部と、
    　前記制御部から出力される振動抑制信号に従い磁力を発生する第１の電磁石と、
    　前記制御部から出力される位置矯正信号に従い磁力を発生する第２の電磁石と、を備え、
    　前記第１の電磁石の巻き数Ｎ１は、前記第２の電磁石の巻き数Ｎ２よりも小さく、
    　前記第１の電磁石及び第２の電磁石で前記金属帯の振動を抑制し位置を矯正する箇所から金属帯搬送方向に、前記電磁石及び非接触変位センサが、前記第１の電磁石、前記非接触変位センサ、前記第２の電磁石の順で並べて配置されることを特徴とする金属帯の安定装置。
  2. 　製造ライン通板中の金属帯に溶融金属を付着させる付着工程と、前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するガスワイパによって溶融金属の付着量を調整する調整工程と、を備える溶融めっき金属帯の製造方法であって、
    　請求項１に記載の金属帯の安定装置により、前記金属帯が前記ガスワイパを通過する位置における前記金属帯の振動および位置を非接触で制御することを特徴とする溶融めっき金属帯の製造方法。
     
     
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