JPH0559511A - 鋼帯の溶融亜鉛メツキ設備 - Google Patents
鋼帯の溶融亜鉛メツキ設備Info
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- JPH0559511A JPH0559511A JP12753491A JP12753491A JPH0559511A JP H0559511 A JPH0559511 A JP H0559511A JP 12753491 A JP12753491 A JP 12753491A JP 12753491 A JP12753491 A JP 12753491A JP H0559511 A JPH0559511 A JP H0559511A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 少ないエネルギー消費で効率のよい非接触支
持が可能でかつラインを高速化しても高層建屋の必要の
ない鋼帯の溶融亜鉛メッキ設備を提供すること。 【構成】 本発明は円弧状に複数個配列された電磁石を
従来のトップロールの位置に設け、その励磁電流を微分
制御を含む回路により制御することによって省電力で安
定した鋼帯の非接触曲げを可能にした。 【効果】 この技術により高価な高層建築を必要とせず
高速溶融メッキラインを実現することが可能となった。
持が可能でかつラインを高速化しても高層建屋の必要の
ない鋼帯の溶融亜鉛メッキ設備を提供すること。 【構成】 本発明は円弧状に複数個配列された電磁石を
従来のトップロールの位置に設け、その励磁電流を微分
制御を含む回路により制御することによって省電力で安
定した鋼帯の非接触曲げを可能にした。 【効果】 この技術により高価な高層建築を必要とせず
高速溶融メッキラインを実現することが可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼帯の連続亜鉛メッキ設
備に関するものである。
備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８に典型的な溶融亜鉛メッキ設備を示
す。鋼帯１は溶融亜鉛ポット２でメッキされ、合金化炉
３で５００℃程度の温度でメッキ層を合金化し、クーラ
ー４で３００〜３５０℃まで冷却された後トップロール
６で進行方向を変え、更にクーラー５及び水冷タンク７
で常温まで冷却される。
す。鋼帯１は溶融亜鉛ポット２でメッキされ、合金化炉
３で５００℃程度の温度でメッキ層を合金化し、クーラ
ー４で３００〜３５０℃まで冷却された後トップロール
６で進行方向を変え、更にクーラー５及び水冷タンク７
で常温まで冷却される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような機器構成か
らなるメッキ設備の高さＨは速度１５０mpm のラインで
６０ｍ以上に及び、建屋を含む設備費を著しく高価なも
のとし、また高層建屋の建築認可を伴う建設工程を長く
している。
らなるメッキ設備の高さＨは速度１５０mpm のラインで
６０ｍ以上に及び、建屋を含む設備費を著しく高価なも
のとし、また高層建屋の建築認可を伴う建設工程を長く
している。
【０００４】メッキ後の鋼帯が高温の状態では成品品質
上ロールにふれて進行方向転換せしめることができない
ため、このような問題を生じている。鋼板に非接触の条
件で鋼帯の進行方向転換をすることが望ましいことは言
うまでもなく、この目的のための既存技術としては図９
及び図１０に示すＡＣＢ（エアクッションベアリング）
２０がある。これは空気をスリット２１より噴出させ、
矩形のスリット路の内側に発生する静圧により鋼帯１を
支えるものである。しかしながら鋼帯の厚みが大となる
に伴いＡＣＢ２０により鋼帯を浮上支持するに必要なブ
ロワー２２の動力は急増し、現実的な設計は困難にな
る。例えば厚み１mm、幅１０００mmの鋼帯の支持のため
には５００kW以上のブロワーパワーを必要とする。
上ロールにふれて進行方向転換せしめることができない
ため、このような問題を生じている。鋼板に非接触の条
件で鋼帯の進行方向転換をすることが望ましいことは言
うまでもなく、この目的のための既存技術としては図９
及び図１０に示すＡＣＢ（エアクッションベアリング）
２０がある。これは空気をスリット２１より噴出させ、
矩形のスリット路の内側に発生する静圧により鋼帯１を
支えるものである。しかしながら鋼帯の厚みが大となる
に伴いＡＣＢ２０により鋼帯を浮上支持するに必要なブ
ロワー２２の動力は急増し、現実的な設計は困難にな
る。例えば厚み１mm、幅１０００mmの鋼帯の支持のため
には５００kW以上のブロワーパワーを必要とする。
【０００５】本発明はかかる従来技術の不具合を解決す
るために種々工夫されたものであり、少ないエネルギー
消費で効率のよい非接触支持が可能でかつラインを高速
化しても高層建屋の必要のない鋼帯の溶融亜鉛メッキ設
備を提供することを目的とする。
るために種々工夫されたものであり、少ないエネルギー
消費で効率のよい非接触支持が可能でかつラインを高速
化しても高層建屋の必要のない鋼帯の溶融亜鉛メッキ設
備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は溶融亜鉛メッキ
ラインのメッキポット上方に複数個の電磁石を鋼帯に対
する吸引面が円弧もしくは円弧に近い形になるように配
列し、該電磁石の吸引面と鋼帯表面間の距離を測定する
センサーを設け、該センサーによる距離に基づいて電磁
石の励磁電流を制御し鋼帯を一定位置に磁力浮上させつ
つその進行方向を転換せしめることを特徴とする溶融亜
鉛メッキ設備を要旨とする。
ラインのメッキポット上方に複数個の電磁石を鋼帯に対
する吸引面が円弧もしくは円弧に近い形になるように配
列し、該電磁石の吸引面と鋼帯表面間の距離を測定する
センサーを設け、該センサーによる距離に基づいて電磁
石の励磁電流を制御し鋼帯を一定位置に磁力浮上させつ
つその進行方向を転換せしめることを特徴とする溶融亜
鉛メッキ設備を要旨とする。
【０００７】
【実施例】図１に本発明の磁力浮上方式を用いた溶融亜
鉛メッキ設備を示す。亜鉛ポット２でメッキされて引き
上げられた鋼帯１は合金化炉３ａを通り５００℃程度の
温度に保持され磁力浮上装置１０を経て進行方向を下方
へと転換し、更に合金化炉３ｂで合金化を完了ししかる
後常温への冷却過程へと入る。図１では鋼帯の平坦度劣
化防止のため沸点に近い水を満たした水冷槽８で比較的
小さい冷却速度で一次冷却を行い、ついで室温水を満た
した水冷槽７で常温まで冷却する。なおこれらの冷却設
備は本発明の主旨とするところではなく、エアジェット
クーラー等どのような手段でもよい。ただしエアジェッ
トクーラーのように冷却速度の小さい手段を用いる場合
は、鋼帯が高温の状態で再び進行方向転換をすることに
なるので図２に示すように、２個もしくはそれ以上の非
接触進行方向曲げ装置１０ａ，１０ｂが必要となる。
鉛メッキ設備を示す。亜鉛ポット２でメッキされて引き
上げられた鋼帯１は合金化炉３ａを通り５００℃程度の
温度に保持され磁力浮上装置１０を経て進行方向を下方
へと転換し、更に合金化炉３ｂで合金化を完了ししかる
後常温への冷却過程へと入る。図１では鋼帯の平坦度劣
化防止のため沸点に近い水を満たした水冷槽８で比較的
小さい冷却速度で一次冷却を行い、ついで室温水を満た
した水冷槽７で常温まで冷却する。なおこれらの冷却設
備は本発明の主旨とするところではなく、エアジェット
クーラー等どのような手段でもよい。ただしエアジェッ
トクーラーのように冷却速度の小さい手段を用いる場合
は、鋼帯が高温の状態で再び進行方向転換をすることに
なるので図２に示すように、２個もしくはそれ以上の非
接触進行方向曲げ装置１０ａ，１０ｂが必要となる。
【０００８】さて図３に本発明による磁力浮上方式によ
る鋼帯の進行方向曲げ装置１０の詳細を示す。１１ａ〜
１１ｃは電磁石、１２ａ〜１２ｃは鋼帯の位置を検出す
るためのセンサーで公知のレーザー式変位計、超音波式
変位計等を用いる。１３は補助ロールであり通常の運転
中は不要であるが、初期の通板のために用いる。また通
常の運転中でも停電等の事故が生じた場合は鋼帯の落下
防止のために必要である。
る鋼帯の進行方向曲げ装置１０の詳細を示す。１１ａ〜
１１ｃは電磁石、１２ａ〜１２ｃは鋼帯の位置を検出す
るためのセンサーで公知のレーザー式変位計、超音波式
変位計等を用いる。１３は補助ロールであり通常の運転
中は不要であるが、初期の通板のために用いる。また通
常の運転中でも停電等の事故が生じた場合は鋼帯の落下
防止のために必要である。
【０００９】次に電磁石の具体的な設計手法について説
明する。図３において鋼帯１の厚みをｔ、鋼帯に作用す
る単位張力をσ、鋼帯の曲げ直径をＤとすると、鋼帯を
保持するのに必要な吸引力（磁石吸引面の単位面積当た
り）ｆは、 ｆ＝２ｔσ／Ｄ ………（１） 一方電磁石１１による吸引力は図４に模擬的に示す磁気
回路において、Ａ：電磁石吸引面の面積、Ｂ：鋼帯内に
おいて磁束が通過する部分の断面積、ｌA ：電磁石コア
の長さ、ｌB ：鋼帯内において磁束が通過する長さ、μ
O ：真空透磁率、μA ：電磁石コアの比透磁率、μB ：
鋼帯の比透磁率、δ：電磁石吸引面と鋼帯との距離、
Ｎ：コイルの巻数、Ｉ：コイルの電流とすると、 磁気回路の全磁気抵抗Ｒ＝（ｌA ／（μA ・Ａ）＋２δ／Ａ ＋ｌB ／（μB ・Ｂ））／μO ………（２） 総磁束Φ＝Ｎ・Ｉ／Ｒ ………（３） 吸引力（電磁石１個当たり）Ｆ＝Φ2 ／（μO ・Ａ） ………（４） （１）〜（４）式による具体的な設計例について述べ
る。なお、図３は３個の電磁石が示してあるが実用上は
より多くの小型の磁石を周方向及び鋼帯幅方向に夫々複
数個配列するのがよい。
明する。図３において鋼帯１の厚みをｔ、鋼帯に作用す
る単位張力をσ、鋼帯の曲げ直径をＤとすると、鋼帯を
保持するのに必要な吸引力（磁石吸引面の単位面積当た
り）ｆは、 ｆ＝２ｔσ／Ｄ ………（１） 一方電磁石１１による吸引力は図４に模擬的に示す磁気
回路において、Ａ：電磁石吸引面の面積、Ｂ：鋼帯内に
おいて磁束が通過する部分の断面積、ｌA ：電磁石コア
の長さ、ｌB ：鋼帯内において磁束が通過する長さ、μ
O ：真空透磁率、μA ：電磁石コアの比透磁率、μB ：
鋼帯の比透磁率、δ：電磁石吸引面と鋼帯との距離、
Ｎ：コイルの巻数、Ｉ：コイルの電流とすると、 磁気回路の全磁気抵抗Ｒ＝（ｌA ／（μA ・Ａ）＋２δ／Ａ ＋ｌB ／（μB ・Ｂ））／μO ………（２） 総磁束Φ＝Ｎ・Ｉ／Ｒ ………（３） 吸引力（電磁石１個当たり）Ｆ＝Φ2 ／（μO ・Ａ） ………（４） （１）〜（４）式による具体的な設計例について述べ
る。なお、図３は３個の電磁石が示してあるが実用上は
より多くの小型の磁石を周方向及び鋼帯幅方向に夫々複
数個配列するのがよい。
【００１０】鋼帯厚：２mm、鋼帯幅：１０００mm、張力
σ：１kg／mm2 、曲げ直径Ｄ：３０００mm、磁石数：９
（周方向）×４（幅方向）＝３６個、透磁率μA ：１０
００、μB ：１０００、空隙σ：１０mm の場合磁石１個当たりに必要な起磁力は７５００アンペ
アターンになる。コイル巻数Ｎと電流Ｉとの組み合わせ
は自由であり、Ｎを大にすればＩが小となり消費電力は
小さくてすむ。しかしながらＮを大にすると電磁石の自
己インダクタンスが大となり制御性を悪くする。本発明
者の検討結果ではこのインダクタンスは１ヘンリー以下
とすることが望ましい。Ｎ＝１００とするとインダクタ
ンスは０．２ヘンリーとなり、線径２mmの銅線をコイル
に用いると３６個の磁石の総消費電力は４５kWとなる。
これは従来技術（ＡＣＢ）の５００kWに比較すると実に
１／１０以下の電力ですむことになる。
σ：１kg／mm2 、曲げ直径Ｄ：３０００mm、磁石数：９
（周方向）×４（幅方向）＝３６個、透磁率μA ：１０
００、μB ：１０００、空隙σ：１０mm の場合磁石１個当たりに必要な起磁力は７５００アンペ
アターンになる。コイル巻数Ｎと電流Ｉとの組み合わせ
は自由であり、Ｎを大にすればＩが小となり消費電力は
小さくてすむ。しかしながらＮを大にすると電磁石の自
己インダクタンスが大となり制御性を悪くする。本発明
者の検討結果ではこのインダクタンスは１ヘンリー以下
とすることが望ましい。Ｎ＝１００とするとインダクタ
ンスは０．２ヘンリーとなり、線径２mmの銅線をコイル
に用いると３６個の磁石の総消費電力は４５kWとなる。
これは従来技術（ＡＣＢ）の５００kWに比較すると実に
１／１０以下の電力ですむことになる。
【００１１】図５に本発明による鋼帯の浮上制御方法を
示す。鋼板位置δとその指令値δre f との偏差に応じて
電磁石の励磁電流が制御される。Ｓはラプラス変数、Ｋ
I ，ＫP ，ＫD は夫々位置偏差を励磁電流指令に変換す
る位置制御系の積分、比例及び微分制御ゲインである。
またＫID，ＫIPは電流指令値と実電流との偏差に応じて
電磁石に印加される電圧を制御する電流制御系の微分及
び比例制御ゲインである。
示す。鋼板位置δとその指令値δre f との偏差に応じて
電磁石の励磁電流が制御される。Ｓはラプラス変数、Ｋ
I ，ＫP ，ＫD は夫々位置偏差を励磁電流指令に変換す
る位置制御系の積分、比例及び微分制御ゲインである。
またＫID，ＫIPは電流指令値と実電流との偏差に応じて
電磁石に印加される電圧を制御する電流制御系の微分及
び比例制御ゲインである。
【００１２】図６に制御結果の一例を示す。上のグラフ
は鋼帯の位置を示し＋２０mmの位置が磁石の吸引面、−
２０mmの位置が補助ロール１３の表面であり、目標制御
位置は＋１０mmである。制御ゲインはＫI ＝５Ａ／mm・
sec ，ＫP ＝３０Ａ／mm，ＫD ＝５Ａ・sec ／mm，ＫIP
＝５Ｖ／Ａ，ＫID＝０．００５Ｖ・sec ／Ａとした。横
軸の一目盛りは１秒で、図６から明らかなごとく初期に
補助ロール上にあった鋼帯は制御開始後１秒以内に目標
位置に到達し、以降安定した状態で目標位置を維持して
いる。
は鋼帯の位置を示し＋２０mmの位置が磁石の吸引面、−
２０mmの位置が補助ロール１３の表面であり、目標制御
位置は＋１０mmである。制御ゲインはＫI ＝５Ａ／mm・
sec ，ＫP ＝３０Ａ／mm，ＫD ＝５Ａ・sec ／mm，ＫIP
＝５Ｖ／Ａ，ＫID＝０．００５Ｖ・sec ／Ａとした。横
軸の一目盛りは１秒で、図６から明らかなごとく初期に
補助ロール上にあった鋼帯は制御開始後１秒以内に目標
位置に到達し、以降安定した状態で目標位置を維持して
いる。
【００１３】図７に微分制御ゲインＫD ＝０とした場合
を示す。鋼帯位置は磁石と補助ロールとの間を往復し、
安定な制御ができない。図７に示した不安定状態は微分
制御を行わない場合には他のゲインをどのように調整し
ても発生する。すなわちこの磁力浮上制御においては位
置制御系の微分制御が必須であることは特筆すべき点で
ある。
を示す。鋼帯位置は磁石と補助ロールとの間を往復し、
安定な制御ができない。図７に示した不安定状態は微分
制御を行わない場合には他のゲインをどのように調整し
ても発生する。すなわちこの磁力浮上制御においては位
置制御系の微分制御が必須であることは特筆すべき点で
ある。
【００１４】電流制御系（ＫID，ＫIPをふくむ系）は必
須ではないが、制御の安定化にはこれを設けることが望
ましい。なおそれぞれの制御ゲインは設備の仕様（鋼帯
の厚み、張力など）に合わせて実機における鋼帯の動き
を見ながら最適値を選べばよく上述の値にこだわるもの
ではない。
須ではないが、制御の安定化にはこれを設けることが望
ましい。なおそれぞれの制御ゲインは設備の仕様（鋼帯
の厚み、張力など）に合わせて実機における鋼帯の動き
を見ながら最適値を選べばよく上述の値にこだわるもの
ではない。
【００１５】
【発明の効果】本発明の技術を用いることにより高温の
メッキ鋼帯を非接触で進行方向転換せしめることがで
き、ライン仕様が高速化しても従来のように巨大な高層
建屋をつくる必要がなくなり大幅な設備費節減となる。
また非接触進行方向転換用の既存技術であるＡＣＢ（エ
アークッションベアリング）と比較しても１／１０以下
の消費電力という利点を有する。またＡＣＢのような強
制冷却効果を伴わないため高温の合金化炉の途中におい
て進行方向転換を行うことも可能になり、将来の高速溶
融亜鉛メッキラインの実現に不可欠な技術を提供するこ
とができる。
メッキ鋼帯を非接触で進行方向転換せしめることがで
き、ライン仕様が高速化しても従来のように巨大な高層
建屋をつくる必要がなくなり大幅な設備費節減となる。
また非接触進行方向転換用の既存技術であるＡＣＢ（エ
アークッションベアリング）と比較しても１／１０以下
の消費電力という利点を有する。またＡＣＢのような強
制冷却効果を伴わないため高温の合金化炉の途中におい
て進行方向転換を行うことも可能になり、将来の高速溶
融亜鉛メッキラインの実現に不可欠な技術を提供するこ
とができる。
【００１６】なお本発明の技術は鋼帯の溶融亜鉛メッキ
設備のみならず鋼帯の塗装ラインの乾燥炉にも同様の考
え方で塗装後乾燥中の鋼帯を非接触支持する目的に利用
することができる。
設備のみならず鋼帯の塗装ラインの乾燥炉にも同様の考
え方で塗装後乾燥中の鋼帯を非接触支持する目的に利用
することができる。
【図１】本発明の磁力浮上式鋼帯進行方向転換装置を用
いた溶融亜鉛メッキ設備の例。
いた溶融亜鉛メッキ設備の例。
【図２】本発明の磁力浮上式鋼帯進行方向転換装置を用
いた溶融亜鉛メッキ設備の別の例。
いた溶融亜鉛メッキ設備の別の例。
【図３】本発明の磁力浮上式鋼帯進行方向転換装置の詳
細構造。
細構造。
【図４】磁力吸引を求める式を説明するための図。
【図５】磁力吸引により鋼帯を目標位置に浮上させるた
めの制御系。
めの制御系。
【図６】磁力浮上制御結果の例。
【図７】磁力浮上制御結果の例。
【図８】従来の亜鉛メッキ設備の概要を示す。
【図９】従来の非接触支持方式であるエアクッションベ
アリングを示す。
アリングを示す。
【図１０】図９の円弧部の展開図。
１ 鋼帯 ２ 亜鉛ポット ３ 合金化炉 ７，８ 水冷槽 １０ 磁力浮上装置 １１ 電磁石 １２ 位置検出センサー １３ 補助ロール
Claims (1)
- 【請求項１】 溶融亜鉛メッキラインのメッキポット上
方に複数個の電磁石を鋼帯に対する吸引面が円弧もしく
は円弧に近い形になるように配列し、該電磁石の吸引面
と鋼帯表面間の距離を測定するセンサーを設け、該セン
サーによる距離に基づいて電磁石の励磁電流を制御し鋼
帯を一定位置に磁力浮上させつつその進行方向を転換せ
しめることを特徴とする溶融亜鉛メッキ設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12753491A JPH0559511A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 鋼帯の溶融亜鉛メツキ設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12753491A JPH0559511A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 鋼帯の溶融亜鉛メツキ設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559511A true JPH0559511A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=14962393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12753491A Pending JPH0559511A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 鋼帯の溶融亜鉛メツキ設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0559511A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003095694A3 (de) * | 2002-05-11 | 2004-09-02 | Band Zink Gmbh | Beschichtungsvorrichtung |
| KR100887115B1 (ko) * | 2002-07-11 | 2009-03-04 | 주식회사 포스코 | 스트립 치수에 따른 수지 코팅의 편차를 방지하는 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52124437A (en) * | 1976-04-14 | 1977-10-19 | Hitachi Ltd | Continuous plating device |
| JPH0262355A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-02 | Kawasaki Steel Corp | 鋼板の振動抑制および位置制御装置 |
| JPH03199366A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-08-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶融亜鉛めっきの合金化装置 |
| JPH04333554A (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶融亜鉛めっき鋼板の合金化装置 |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP12753491A patent/JPH0559511A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN100402692C (zh) * | 2002-05-11 | 2008-07-16 | 镀锌板带有限公司 | 涂覆设备 |
| KR100887115B1 (ko) * | 2002-07-11 | 2009-03-04 | 주식회사 포스코 | 스트립 치수에 따른 수지 코팅의 편차를 방지하는 장치 |
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