JP2003290811A

JP2003290811A - 金属帯のパスライン安定方法及びその装置

Info

Publication number: JP2003290811A
Application number: JP2002097832A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kabeya; 和久壁矢; Kazunari Ishino; 和成石野; Tadahira Ishida; 匡平石田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】金属帯製造ラインにおいて、金属帯に強く接
触することなく、金属帯のパスラインを良好に安定させ
る金属帯のパスライン安定方法および装置を提供する。【解決手段】張力が付与されて走行する金属帯（１）
の片面又は両面側にパスラインを安定させるために配設
される振動体（１１）と、振動体に付加する振動を発生
する振動発生装置（１３、１４）と、発生する振動を機
械的に増幅して振動体に伝達するホーン（１２）とを備
えた金属帯のパスライン安定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯製造ライン
における金属帯のパスラインを安定させる方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯などの金属帯の製造プロセスでは、
金属帯のパスラインを安定させるために、ロールを金属
帯に接触させて金属帯の振れ等を抑制する方法が一般的
に用いられている。以下、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製
造プロセスを例にして、従来技術について説明する。

【０００３】図８は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造
ラインの構成を示す図である。前工程である冷間圧延プ
ロセスにおいて圧延され、続く洗浄プロセスにおいて表
面が洗浄された鋼帯７０は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
製造ラインに運搬され、無酸化性あるいは還元性の雰囲
気に保たれた焼鈍炉７１において表面酸化膜が除去され
焼鈍処理をされた後、溶融亜鉛の温度とほぼ同程度まで
冷却されて溶融亜鉛浴７２内に導かれる。

【０００４】鋼帯７０は溶融亜鉛中を浸漬しながら通板
され、その表面に溶融亜鉛が付着する。そして、溶融亜
鉛浴７２から引き出された鋼帯７０はガスワイパ７３か
ら噴出するガスにより、鋼帯に付着した過剰の溶融亜鉛
が払拭されてめっき付着量の調整が行われる。

【０００５】続くプロセスでは、用途に応じて、例えば
その鋼帯７０が自動車用外板として使用される場合に
は、合金化炉７４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。そして、
鋼帯７０は急冷帯７５を通過した後、化成処理７６で特
殊な防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出
荷される。

【０００６】図９は、溶融亜鉛浴７２付近の装置の構成
を示す配置図である。鋼帯７０はスナウト７７と呼ばれ
る非酸化性雰囲気に保たれた筒状部を通って溶融金属浴
７２中に引き込まれる。溶融亜鉛浴７２中では方向転換
用のロールであるシンクロール７８によって通板方向が
転換された後、同じく浴中に配されたコレクトロール７
９ｂ及びスタビライジングロール７９ａ（以下まとめて
サポートロール７９ということがある）を経て溶融亜鉛
浴７２外に引き出され、ガスワイパ７３でめっき付着量
が調整され、タッチロール８０を経て、合金化などの次
のプロセスに移る。

【０００７】このタッチロール８０は鋼帯７０を表裏両
面から押さえることでパスラインを安定させる役割を担
っており、もしこのタッチロール８０が無いと、鋼帯７
０はガスワイパ７３付近で１０ｍｍ程度の振動を生じて
パスラインが安定しないことがある。このような場合に
はめっき付着量むらを生じ、重大な品質低下を招くこと
になる。したがって、タッチロール８０は自動車用外板
などの高級材を製造する合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造ラインには不可欠なものとなっている。

【０００８】しかしながら、タッチロール８０が逆に品
質欠陥を招く場合もある。その一つが亜鉛粉の飛散であ
る。付着した亜鉛が完全に凝固しない状態で鋼帯７０と
タッチロール８０が接触するため、亜鉛の一部が鋼帯７
０から剥ぎ取られ、剥離した亜鉛が粉状になって飛散す
るのである。飛散した亜鉛粉は、再び鋼帯７０に付着
し、めっき金属帯の品質を著しく低下させることがあ
る。また、誘導加熱式合金化炉などの溶融金属めっき装
置に設置されている電気機器の内部に侵入することによ
って、それらの電気機器の電気的絶縁を低下させ、設備
トラブルを生じさせることもある。

【０００９】上記の問題に対処するため、従来、例えば
電磁石を用いた非接触鋼板制御装置などが提案されてい
る。

【００１０】図１０は、電磁石を用いた非接触鋼板制御
装置の構成を示す図であり、電磁石５２を鋼帯７０の表
裏両面に配置し、それぞれの吸引力を制御することによ
って鋼帯７０のパスラインを安定させるシステムの一例
を示している。

【００１１】このシステムはフィードバック制御系にな
っている。すなわち、鋼帯７０の位置を測定する変位セ
ンサ５３の出力と目標値との誤差を制御器５４に取り込
み、この制御器５４においてＰＩＤなどの制御演算を施
して電磁石５２を駆動する操作量を算出し、これが増幅
器５５を介して電磁石５２に指令電流として出力する。
これにより鋼帯７０が常に目標位置にあるように電磁石
５２の吸引力が自動制御される。

【００１２】上記のような電磁石５２などを用いた非接
触鋼板制御装置は、直接鋼帯７０に触れることなくパス
ラインの安定化を図ることができるため、タッチロール
８０を使用する場合のように亜鉛を剥ぎ取って亜鉛粉を
発生させ、品質欠陥を招くような心配はない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記非接触制
御装置を用いた場合でも、タッチロール８０で鋼帯７０
を押さえ込む場合と違い、鋼帯７０の振動を完全にゼロ
にすることはできない。パスライン安定化の点ではタッ
チロール８０以上の性能は望めない。また、鋼帯７０の
位置を測定する変位センサを必要とし、フィードバック
制御系を構成することになるため、システムがやや複雑
になってしまう欠点もある。

【００１４】本発明は、かかる事情を鑑みてなされたも
ので、金属帯製造ラインにおいて、金属帯に強く接触す
ることなく、金属帯のパスラインを良好に安定させる金
属帯のパスライン安定方法および装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは振動を利用した摩擦低減技術の適用を
検討した。即ち、鋼帯７０との接触が低摩擦であれば、
パスラインの安定化と金属粉の飛散抑制が共に実現する
ことが期待できるからである。

【００１６】一般に互いに接触する２物体間の一方に超
音波振動を付与すると摩擦力が減少することが知られて
おり、工業的にも引抜き加工や深絞り加工などの塑性加
工、切削加工に利用されている。また、実開平４−４５
７３２号公報や特開平５−２４６００６号公報に開示さ
れているように、輪転印刷機において紙の走行方向を転
換するターンバーを振動させることで紙との摩擦を減少
させ、スムースに方向を転換する技術も考えられてい
る。

【００１７】本発明者らはこの摩擦低減技術の適用条件
について鋭意検討をすすめ、その結果、本技術の適用
は、ある条件の下であれば実現が可能であることが判明
した。

【００１８】金属帯製造ラインでは多くの場合、金属帯
の走行方向を転換するためにロールを用いているが、残
念ながら金属帯製造ラインの方向転換部にこの技術を直
接応用するのは困難であるとの結論に達した。通常、方
向転換部における金属帯には輪転印刷機の紙に比べると
桁違いに大きな張力がかかっているため、この張力に打
ち勝ってロールを高周波数で振動させるためには大規模
な設備の導入が必要となり多額の投資が要求されるから
である。

【００１９】しかし、本技術の適用対象が方向転換部で
はなく、金属帯製造ラインであってもパスライン矯正や
パスライン安定化を目的とする場合は適用が可能となる
と考えられる。

【００２０】図１１は、パスラインの変更に要する力を
説明する図である。本図に示すように、張力２０、００
０Ｎ（約２ｔｏｎｆ）が作用している金属帯のパスライ
ンを支持部６０から２ｍ離れた位置で１０ｍｍずらすの
に必要となる力Ｆは、図中の角度θ（ラジアン）を用い
て約２００００×θ＝１００Ｎ（約１０Ｋｇｆ）とな
る。この程度であれば特に大掛かりな設備の導入を必要
とすることなく超音波振動を付与することができ、十分
に摩擦低減が可能であると考えられる。

【００２１】さらに、信学技報ＵＳ９５−７３（１９９
５−１２）３７〜４４ページの「たわみ振動を用いた非
接触物質搬送」には振動体からの音波の放射圧により、
音波を受ける面が平坦であれば材質に関わらず十数kgの
物体の浮揚が可能であるとの研究成果が紹介されてお
り、この結果からは摩擦低減どころか条件が整えば金属
帯を振動体から完全に浮かせることが可能ということに
もなる。

【００２２】以上の調査検討に基づいて、本発明は次の
ように構成されている。本発明は、張力が付与されて走
行する金属帯の片面又は両面側に振動体を配設し、振動
体が発生する振動を金属帯に作用させることにより金属
帯と振動体との摩擦を低減させ、あるいは金属帯を振動
体から浮揚させつつ金属帯のパスラインを安定させる金
属帯のパスライン安定方法である。

【００２３】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定方法において、振動体の振動周波数
が１０ＫＨｚ以上である金属帯のパスライン安定方法で
ある。

【００２４】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定方法において、金属帯と対向する振
動体の面の硬度が金属帯の硬度よりも低い金属帯のパス
ライン安定方法である。

【００２５】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定方法において、金属帯は、溶融めっ
き金属帯である金属帯のパスライン安定方法である。

【００２６】また本発明は、張力が付与されて走行する
金属帯の片面又は両面側にパスラインを安定させるため
に配設される振動体と、振動体に付加する振動を発生す
る振動発生装置と、発生する振動を機械的に増幅して振
動体に伝達するホーンとを備えた金属帯のパスライン安
定装置である。

【００２７】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定装置において、振動体の振動周波数
が１０ＫＨｚ以上である金属帯のパスライン安定装置。

【００２８】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定装置において、金属帯と対向する振
動体の面の硬度が金属帯の硬度よりも低い金属帯のパス
ライン安定装置である。

【００２９】また本発明は、上記記載の発明である金属
帯のパスライン安定装置において、金属帯は、溶融めっ
き金属帯である金属帯のパスライン安定装置である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００３１】図１は、本発明に係るパスライン安定化装
置を溶融亜鉛めっき鋼板製造ラインに適用する構成を示
す図である。

【００３２】本構成では、従来パスライン安定化のため
に設置されていたタッチロールに代わり、パスライン安
定化装置７が鋼帯１の表裏両面に配されている。パスラ
イン安定化装置７の鋼帯１と対向する面を振動させるこ
とによって、上記のように両者が非接触状態もしくは極
低摩擦状態となる。そして、鋼帯１はパスライン安定化
装置７によって表裏両面から挟まれることで所定のパス
ラインを外れないような拘束を受けながらも、スムース
に走行するものである。

【００３３】図２は、パスライン安定化装置７の構成を
示す断面図である。

【００３４】振動体１１の振動面、即ち鋼帯１と対向す
る面にはホーン１２を介して振動子１３が取り付けら
れ、そして振動子１３には発信器１４が接続されてい
る。発信器１４からの信号によって振動子１３が振動
し、その振動がホーン１２を介して機械的に増幅されて
振動体１１に伝達し、振動体１１の鋼帯と対向する面が
振動するものである。

【００３５】振動体１１の振動振幅が大きいほど、鋼帯
１と振動体１１との間の摩擦を低減させる効果は高まる
ため、発信器１４からは振動体１１の固有振動数に相当
する周波数の信号を発生させ、共振現象を利用するのが
効果的である。そしてその周波数は１０ＫＨｚ以上の超
音波振動にするのが望ましい。１０ＫＨｚ以上の超音波
振動が好ましい理由は、周波数が高いほど振動体１１
の振動モードは高次になり、振動の腹と節の間隔が密に
なるため、鋼帯の板幅方向などで振動強度分布の少ない
均一な摩擦低減効果が得られる、１０ＫＨｚ以上の音
は人間の耳に聞こえにくくなるため、騒音となりにくい
などが挙げられる。

【００３６】図２では振動体１１の振動面は平面となっ
ているが、これが曲面となっていても良い。図３は、パ
スライン安定化装置７の他の実施の形態に係る構成を示
す断面図である。本図では、振動体１１を中実の円柱形
状で構成している。

【００３７】また、図１では表裏のパスライン安定化装
置７を鋼帯１の走行方向上下にずらして配置してある
が、本発明はこの形態に限定されるものではなく、図４
のようにパスライン安定化装置７を正対させて構成して
も良く、また、図５のように複数列のパスライン安定化
装置７を千鳥状に配置して構成しても良い。

【００３８】なお、パスライン安定化装置７が良好に作
用しているときには、鋼帯１はパスライン安定化装置７
と非接触または極低摩擦状態でスムースに走行するが、
不具合等が発生して、鋼帯１とパスライン安定化装置７
が強く接触することを考慮し、鋼帯１に疵などの品質欠
陥が発生することを防止するため、振動体１１が鋼帯１
と対向する面の硬度は鋼帯１の硬度よりも低い方が望ま
しい。

【００３９】さらに、本発明を溶融めっき金属帯製造ラ
インに適用した場合には、振動体の振動振幅や周波数の
調整により、金属めっき表面の改質効果も期待できる。

【００４０】図６は、本発明のパスライン安定化装置を
化成処理（コーティング）ラインに適用した場合の実施
形態を示す図である。

【００４１】化成処理ラインでは、鋼帯１はコーター８
でその表面に薬液を塗布された後、オーブン９で加熱処
理が施され、空冷帯１０において冷却される。このプロ
セスでは、コーター８で塗布する薬液の種類によって
は、オーブン９の出口付近において、鋼帯１の表面はま
だ十分に乾燥されていない場合がある。このため、パス
ラインを安定化させようとしても、鋼帯１と強く接触す
るロールを使用することができない。そこで、本実施形
態では、オーブン９の出口付近にパスライン安定化装置
７を鋼帯１の表裏両面に配置し、非接触状態もしくは極
低摩擦状態でパスラインの安定化を図っている。

【００４２】なお、化成処理ラインの製造条件よっては
薬液は鋼帯１の両面でなく、片面のみの塗布となる場合
もある。その場合は塗布していない面には従来タイプの
ロールを使用することが可能となるため、図７のように
鋼帯１の片面のみにパスライン安定化装置７を設置する
形態も考えられる。

【００４３】尚、本実施の形態では、鋼帯を例として説
明したが、本発明は、この形態に限定されるものではな
く、アルミ、銅などの金属帯についても勿論適用するこ
とが可能である。

【００４４】尚、上記実施形態には種々の段階の発明が
含まれており、開示される複数の構成要件における適宜
な組み合わせにより種々の発明を構成することができ
る。また、実施形態に示される全構成要件から幾つかの
構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題
の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べら
れている効果が得られる場合には、この構成要件が削除
された構成が発明として抽出されることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属帯製造ラインにおいて、金属帯に強く接触することな
く、金属帯のパスラインを良好に安定させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパスライン安定化装置を溶融亜鉛
めっき鋼板製造ラインに適用する構成を示す図。

【図２】パスライン安定化装置の構成を示す断面図。

【図３】パスライン安定化装置の他の実施の形態に係る
構成を示す断面図。

【図４】本発明に係るパスライン安定化装置を溶融亜鉛
めっき鋼板製造ラインに適用する他の構成を示す図。

【図５】本発明に係るパスライン安定化装置を溶融亜鉛
めっき鋼板製造ラインに適用する他の構成を示す図。

【図６】本発明のパスライン安定化装置を化成処理ライ
ンに適用した場合の実施形態を示す図。

【図７】本発明のパスライン安定化装置を化成処理ライ
ンに適用した場合の他の実施形態を示す図。

【図８】合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインの構成
を示す図。

【図９】溶融亜鉛浴付近の装置の構成を示す配置図。

【図１０】電磁石を用いた非接触鋼板制御装置の構成を
示す図。

【図１１】パスラインの変更に要する力を説明する図。

【符号の説明】

１…鋼帯７…パスライン安定化装置１１…振動体１２…ホーン１３…振動子１４…発信器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田匡平東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K027 AA05 AA22 AD01 AE19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】張力が付与されて走行する金属帯の片面
又は両面側に振動体を配設し、前記振動体が発生する振動を前記金属帯に作用させるこ
とにより、前記金属帯と前記振動体との摩擦を低減さ
せ、あるいは前記金属帯を前記振動体から浮揚させつつ
前記金属帯のパスラインを安定させることを特徴とする
金属帯のパスライン安定方法。
【請求項２】前記振動体の振動周波数が１０ＫＨｚ以
上であることを特徴とする請求項１に記載の金属帯のパ
スライン安定方法。
【請求項３】前記金属帯と対向する前記振動体の面の
硬度が、前記金属帯の硬度よりも低いことを特徴とする
請求項１または２に記載の金属帯のパスライン安定方
法。
【請求項４】前記金属帯は、溶融めっき金属帯である
ことを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１の請求
項に記載の金属帯のパスライン安定方法。
【請求項５】張力が付与されて走行する金属帯の片面
又は両面側にパスラインを安定させるために配設される
振動体と、前記振動体に付加する振動を発生する振動発生装置と、前記発生する振動を機械的に増幅して前記振動体に伝達
するホーンとを備えたことを特徴とする金属帯のパスラ
イン安定装置。
【請求項６】前記振動体の振動周波数が１０ＫＨｚ以
上であることを特徴とする請求項５に記載の金属帯のパ
スライン安定装置。
【請求項７】前記金属帯と対向する前記振動体の面の
硬度が、前記金属帯の硬度よりも低いことを特徴とする
請求項５または６に記載の金属帯のパスライン安定装
置。
【請求項８】前記金属帯は、溶融めっき金属帯である
ことを特徴とする請求項５乃至７の内いずれか１の請求
項に記載の金属帯のパスライン安定装置。