WO2012172648A1 - 連続溶融金属めっき設備 - Google Patents

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隆 米倉
吉川　雅司
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Definitions

  • the present invention relates to a technology for correcting the warpage of a steel plate by means of an electromagnet type / non-contact type correction force generator in a continuous molten metal plating facility.
  • the steel sheet is turned upward by a sink roll placed in a molten metal bath, and the molten zinc adhered when pulled up from the molten metal is sprayed with a wiping gas from both sides of the steel sheet and excess zinc
  • the metal-plated steel plate having a desired plating adhesion thickness is obtained by wiping
  • the steel plate passing through the wiping nozzle portion is L-warped due to cylindrical plastic bending in which the outer peripheral portion is pulled and extended and the inner peripheral portion is compressed and contracted. After that, the L-warpage is restrained by the tension, and the C-warpage deformation in the sheet width direction occurs.
  • the amount of C warpage generated in a steel plate having a width of 1 m at a sink roll diameter of 800 mm and a steel plate tension of 3 kgf / mm 2 which are general equipment specifications and operating conditions is shown in FIG.
  • the amount of C warpage generated in a steel plate with a thickness of 1 mm is about 2 mm, it increases with the increase in the plate thickness, and the amount of C warpage generated with a plate thickness of 3.2 mm becomes about 33 mm.
  • the plate thickness difference between the leading plate and the trailing plate at the time of plate joining is suppressed to about 20% or less in order to perform stable passing. For example, if a steel plate with a thickness of 1.8 mm and a width of 1 m is changed to a thickness of 2.3 mm during operation, as shown in FIG. 10, the C warpage changes by about 10 mm from 18 mm to 28 mm. Although the support roll pressing position adjustment in the bath is performed, it is difficult to completely match the timing of the warpage change of the steel plate. Therefore, the distance between the steel plate and the wiping nozzle is secured at least about 10 mm so that the steel plate does not contact the wiping nozzle and break of the plate occurs.
  • the amount of C warpage generation also differs depending on the steel plate material (Young's modulus, yield stress), so even when passing through steel plates of the same size, coils with different steel plate materials of base metal are joined or by different rolling conditions within the same coil. If the shape of the base material in the sheet width direction of the steel plate is different, the amount of C warpage changes, so it is necessary to adjust the in-bath support roll pushing position each time.
  • the distance between the wiping nozzle and the steel sheet changes by about 2 to 3 mm.
  • the plating adhesion amount is affected by about 10 g / m 2.
  • Indentation control is control sensitive to the amount of plating adhesion.
  • the in-bath support roll condition in the molten metal bath is not visible from outside the molten metal bath, and the in-bath support roll and the in-bath support roll bearing form an alloy layer of zinc, iron, etc. formed during operation.
  • a clearance of about 1 to 2 mm is provided to prevent rotation failure due to Therefore, once the C warping amount of the wiping nozzle portion is suppressed to 1 to 2 mm flat by the support roll pressing position control in the bath, the same coil may be used even if the plating deposition amount deviation is slightly increased to avoid operation problems. Under the size condition, in-bath support roll pushing position adjustment is often not performed.
  • Patent document 1 JP 2008-280587 JP 2009-68040 JP, 2009-114534, A
  • the plate thickness of the steel plate processed by the hot metal plating equipment is up to about 6 mm, but the uniformity of the amount of plating adhesion is required because the adhesion is required so that peeling does not occur at the time of large bending etc. It is a rolled steel plate.
  • the thickness of the sheet to be processed by the molten metal plating facility for cold rolled steel sheet is up to 2.3 mm at most and up to 3.2 mm.
  • At least four electromagnets 80 are installed in the plate width direction.
  • the width of the electromagnet 80 is about 165 mm.
  • FIG. 8 shows, for each plate thickness, the relationship between the attraction force of one electromagnet and the distance between the steel plate and the electromagnet when four electromagnets 80 are installed in the plate width direction on a four-foot wide steel plate. As the distance between the steel plate and the electromagnet increases, the attraction force of the electromagnet decreases. Further, as shown in Patent Document 2, when the distance between the steel plate and the electromagnet is narrowed, the danger of contact with the steel plate is increased due to the characteristics of the electromagnet, so the normal use range is 10 mm to 15 mm.
  • the attraction force per electromagnet for each plate thickness when the distance between the steel plate and the electromagnet is 10 mm and 15 mm is shown in FIG.
  • the attraction force of the electromagnet increases almost linearly up to a plate thickness of 3.2 mm and becomes 50 kgf, but when the plate thickness is 3.2 mm or more, the magnetic property entering the steel plate is saturated and the attraction force is It only slightly increases.
  • the plate thickness is approximately doubled compared to 3.2 mm, but the suction force is only 1.2 times to 60 kgf.
  • the target for performing the warp correction of the steel plate by the electromagnet type non-contact type correction force generator is to set the target area up to a thickness of 3.2 mm where the suction force increases according to the necessity and the thickness. But I can say that it is efficient. In the plate thickness region of 3.2 mm or more, since the demand for uniformity in plating amount is not so high, it can be said that control of the in-bath support roll pushing position currently used is sufficient.
  • the warping plate shape correction of the steel plate by the electromagnet type non-contact type correction force generation device is correction of elastic range, so even if the steel plate shape becomes flat at the correction force generation device position, the correction effect by the correction force generation device is If the wiping nozzle is installed at a position far enough to attenuate significantly, there is a problem that the amount of C warpage is recovered. Therefore, it is desirable to install the correction force generator near the wiping nozzle.
  • vibrations are easily generated in the steel plate due to fluctuations in line tension, air cooling after gas wiping, rotation of the support roll in the bath, etc. It is necessary to take care not to touch the
  • a touch roll is provided between the wiping nozzle and the alloying heating device above it, and after mechanical correction of the plate warpage, the alloying heating device is alloyed and alloyed zinc Some produce plated steel sheets (hereinafter referred to as GA (galvannealing) products).
  • GA galvannealing
  • a touch roll or a correction force generator is used to maintain the surface quality of the steel plate after plating, in either case, the wiping nozzle upper region automatically follows the steel plate edge as shown in FIG.
  • the edge sensor 21 that detects the steel plate edge, wiring and piping 22, the correction force generator 8 and the wiping nozzle The distance from 5 was about 1.5 m apart.
  • the correction force generation device 8 is disposed in two stages, the upper and lower stages of the plate position measurement sensor, the correction force generation device position indicates the plate position measurement sensor.
  • the edge overcoat is a phenomenon in which the hot-dip metal does not blow away near the side edge of the steel plate because the discharge gas from the wiping nozzle is at a pressure where the steel plate does not exist.
  • the corrective force effect has a problem that the amount of warp recovers to 6 mm at the nozzle portion. If the correction force generator 8 can generate a large correction force even if it is slightly away from the wiping nozzle 5, it is a measure against the damping.
  • the correction force generation device alone is controlled, and in the case of no
  • there is an upper limit to the area where the shape correction can be performed by the correction force generating device alone because of the restriction of the electromagnet attraction force used in the correction force generating device.
  • the specific method of determining that the force generator alone can be controlled and the thickness range are not described, and only a general operation method is described. Further, in a correction force generator using a general electromagnet, there has been no method for defining the range that can be controlled by the correction force generator alone.
  • the steel plate is made to continuously enter the molten metal bath, and the wiping steel is sprayed from the wiping nozzle onto the steel plate pulled up from the bath.
  • a correction force which is a suction force to a steel plate by a correction force generator installed above the wiping nozzle, thereby correcting C curvature of the steel plate at the wiping nozzle position without contact.
  • the correction force generator is composed of an electromagnet having a predetermined deformation ability to a steel plate of a predetermined thickness passing through the equipment, and a distance between the correction force generator and the wiping nozzle is It is characterized in that the following equation (1) is satisfied.
  • A amount of warpage of the steel plate at the wiping nozzle position in the case of a correction force of 0 (mm)
  • B Distance between the correction force generating devices installed across the steel plate (mm)
  • C Warpage correction coefficient D defined by the amount of deformation (mm / mm) that must be given at the correction force generator position to reduce the warpage of the steel plate at the wiping nozzle position by 1 mm: correction force generation when the correction force is 0 Warpage at the device position (mm)
  • the continuous molten metal plating facility according to claim 2 of the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that, in the continuous molten metal plating facility according to claim 1, the thickness of the steel plate is 3.2 mm or less.
  • the continuous molten metal plating facility according to claim 3 of the present invention for solving the above problems is the continuous molten metal plating facility according to claim 1, wherein the thickness of the steel plate is 3.2 mm or less, and the correction force is generated.
  • the distance between the apparatus and the wiping nozzle is 700 mm or less.
  • the steel plate plated through the molten metal bath is reverse to the C-warpage by the electromagnet type correction force generator arranged according to the attraction force of the electromagnet.
  • the C-warpage of the steel plate at the wiping nozzle position can be effectively corrected without the steel plate coming into contact with the correction force generating device.
  • the uniformity of the plating adhesion amount is required, and according to the plate thickness
  • the target area of the steel plate is up to a plate thickness of 3.2 mm where the suction force increases, it is also efficient in terms of equipment.
  • the target area of the steel plate is up to a plate thickness of 3.2 mm, the C-warpage of the steel plate can be sufficiently corrected even with a compact design in which the electromagnets are arranged in one row in the plate line direction.
  • Warpage correction factor C defined as the amount of deformation (mm) that must be applied at the correction force generator position to reduce the 1 mm wide steel plate at the wiping nozzle position (hereinafter also referred to as the nozzle portion) It is a semi-logarithmic graph which shows the relationship between, electromagnet-nozzle distance: L. 4 (a) is a plan view at the correction force generator position when the distance between the electromagnet and the nozzle is 600 mm, and FIG.
  • FIG. 4 (b) is a front view of the continuous molten metal plating facility when the distance between the electromagnet and the nozzle is 600 mm. It is. 5 (a) is a plan view at the correction force generator position when the distance between the electromagnet and the nozzle is 1500 mm, and FIG. 5 (b) is a front view of the continuous molten metal plating facility when the distance between the electromagnet and the nozzle is 1500 mm. It is. Suction force required per foot width at the correction force generator position in order to reduce the 1 mm wide steel plate in the nozzle by 1 mm in the correction force generator position: A half-log graph showing the relationship between Fi and the distance between electromagnet and nozzle: L is there.
  • sectional drawing which shows the relationship between the correction force generator which embodied this invention, and the wiping nozzle.
  • FIG. 1 A first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1
  • a non-contact correction force generator 8 is provided above the wiping nozzle 5 to apply a suction force to the steel plate 2 so that the C of the steel plate 2 is removed. Correct the shape without contacting the warp. Thereafter, the shape-corrected steel plate 2 is turned in the horizontal direction by the top roll 6, and the plating adhesion amount sensor 7 detects the plating adhesion amount.
  • a plurality of electromagnets 80 are disposed on both sides of the steel plate 2 in the plate width direction. C curvature correction of the steel plate 2 is performed by acting in the opposite direction to the part.
  • a plate position measurement sensor 9 for measuring the position of the steel plate 2 is attached directly above the correction force generator 8. The plate position measurement sensor 9 is used to confirm the correction effect of the warping of the steel plate by the correction force generating device and to set the reverse warp target position of the steel plate, and be installed in the vicinity of the correction force generating device 8 as much as possible. Is preferred.
  • the correction force generator 8 and the plate position measuring sensor 9 are collectively referred to as a noncontact plate position adjusting device 10.
  • the symbol a indicates the path position of the steel plate 2 when the correction force generator 8 is turned off
  • the symbol b indicates the path position of the steel plate 2 when the correction force generator is turned on.
  • the gap of the correction force generator 8 that is, the gap of the electromagnet sandwiching the steel plate 2 is B ′
  • the protection cover 81 of 2 mm thickness covers the electromagnet surface so that the steel plate does not contact the electromagnet directly
  • the amount of warpage of the steel plate at the position of the wiping nozzle 5 is A
  • the amount of warpage at the position of the correction force generator 8 Let D be.
  • the warp correction coefficient (mm) which is the warp correction amount (mm) by the correction force generator 8 necessary to reduce the warp of the steel plate 2 at the position of the wiping nozzle 5 by 1 mm
  • C the warp correction coefficient
  • the size of C ⁇ A is larger than the warpage D at the position of the correction force generator 8 when the correction force is 0. It has to grow.
  • the magnitude of the amount of warpage at the position of the correction force generator 8 is (C ⁇ A ⁇ D).
  • 2 ' is a steel plate shape at the correction force generating device position when the correction force is 0, and 2 ′ ′ is a steel plate shape at the correction force generating device position when reverse warpage is generated by the correction force generating device.
  • the width of the general electromagnet 80 is designed in consideration of the type of width of the steel plate to be produced, the amount of production, etc. In this case, an electromagnet of about 165 mm is adopted .
  • the amount of warpage (C ⁇ A ⁇ D) at the position of the correction force generator 8 is calculated from the correction force generator interval B obtained by subtracting the thickness of the cover for electromagnet protection from the gap B ′ of the electromagnet sandwiching the steel plate 2. It must be small. Therefore, the condition that the steel plate 2 does not contact the correction force generator 8 can be expressed by equation (1).
  • the thickness of a plate with a warp correction coefficient C defined by the amount of deformation (mm) that must be given at the correction force generator position to reduce a 1 mm width steel plate with a width of 1 m at the nozzle portion Indicate what was found for each.
  • C is 3 to 4. That is, in order to correct the amount of warpage of 1 mm at the position of the wiping nozzle at the position of the correction force generating device, it is necessary to correct the reverse warpage by 3 to 4 mm by 3 to 4 times. Specifically, as shown in FIGS.
  • FIG. 6 shows the suction force Fi (kgf / 165mm) and electromagnet required for 1 foot at the correction force generator position in order to reduce the warpage of a steel plate with a plate thickness of 3.2mm and a width of 1m at the nozzle part by 1mm. It is a graph which shows the relationship with the interval of a nozzle. As apparent from FIG. 6, when the suction force Fi is 26 to 50 kgf, the distance between the electromagnet and the nozzle is 600 to 700 mm.
  • the specific amount of reverse warpage correction given by the correction force generator 8 is shown below.
  • a ⁇ D warpage of the steel plate at the position of the wiping nozzle and the correction force generator is temporarily assumed to be A ⁇ D, and the warpage correction coefficient C is 3 and the electromagnet surface is protected by the protective cover 81 of 2 mm thickness.
  • the minimum dimension of the electromagnet-wiping nozzle interval is obtained.
  • the wiping nozzle height is 200 to 300 mm and the electromagnet height is 100 to 150 mm
  • the minimum size depends on the size of the wiping nozzle and electromagnet applied.
  • the distance between the correction force generator and the nozzle is set by the warpage correction coefficient C, which is a factor of the distance, so that the equation (1) is satisfied. It is possible to reliably provide the necessary correction force at the correction force generator position.
  • FIG. 1 A comparative example of the invention is shown in FIG.
  • This comparative example relates to Non-Patent Document 1 in which the distance between the wiping nozzle 5 and the correction force generator 8 is about 1500 mm.
  • the suction force required to correct a steel plate having a thickness of 3.2 mm is about 400 kgf from FIG.
  • the corrective force that can be applied by an electromagnet is about 50 kgf. Accordingly, in the comparative example, as in the case of the electromagnet-nozzle distance of 700 mm, it is possible to give the steel plate an amount of reverse warpage of 24 mm, but in the nozzle portion, the correction effect is significantly attenuated.
  • the symbol a indicates the pass position of the steel plate 2 when the correction force generator 8 is turned off
  • the symbol b indicates the pass position of the steel plate 2 when the correction force generator is turned on.
  • a wiping gas is sprayed from the wiping nozzle 5 toward the steel plate 2 to form a static pressure region between the wiping nozzle 5 and the steel plate 2 so as to suppress the vibration of the steel plate. Since it is formed only between the nozzle 5 and the steel plate 2 and is narrow, when the equipment is installed near the upper part of the wiping nozzle, the gas flow around the wiping nozzle is stabilized to prevent the steel plate 2 from contacting the equipment. It will incorporate the cushion plate 11 which has a cushion effect (refer patent document 3).
  • position adjustment control with respect to the steel plate edge is performed using the common drive device for the baffle plate 12 and the cushion plate 11, and the correction force generator 8 and the wiping nozzle 5 use the common drive device for the position relative to the steel plate center
  • the overlapping space can be eliminated, and the distance of 700 mm or less between the wiping nozzle 5 and the correction force generator 8 can be easily achieved.
  • the present invention is capable of correcting the amount of warpage of a steel plate at the wiping nozzle position to be flat in equipment for continuous molten metal plating, and therefore enables the production of a steel plate having a uniform distribution of plating adhesion in the plate width direction.

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Abstract

【解決手段】鋼板（２）を連続して溶融金属浴（１）中に浸入させ、浴中から引き上げた鋼板（２）にワイピングノズル（５）からワイピングガスを吹き付け余剰の溶融亜鉛を除去し、前記ワイピングノズル（５）の上方に設置した矯正力発生装置（８）により鋼板（２）に電磁力を作用させてワイピングノズル（５）位置における鋼板（２）のＣ反りを非接触で矯正する連続溶融金属めっき設備において、前記矯正力発生装置（８）は、該設備（８）を通過する所定の板厚の鋼板（２）に対し、所定の変形を与える能力を持った電磁石（８０）で構成され、前記矯正力発生装置（８）と前記ワイピングノズル（５）との距離が、以下の式（１）を満足するようにすることを特徴とする。 Ｃ×Ａ－Ｄ＜Ｂ…（１）式

Description

連続溶融金属めっき設備
　本発明は、連続溶融金属めっき設備における電磁石式・非接触式矯正力発生装置による鋼板の反り形状矯正技術に関するものである。
　溶融金属めっき設備において、鋼板は溶融金属浴中に配置したシンクロールで上向きに方向転換し、溶融金属中から引き上げられた際に付着した溶融亜鉛を、鋼板の両面からワイピングガスを吹き付け余剰の亜鉛を払拭することで、所望のめっき付着厚さをもつ金属めっき鋼板となる。
　ここで、ワイピングノズル部を通過する鋼板には、溶融金属浴中においてシンクロールと接触する際、外周部分が引っ張られて伸びると共に内周部分が圧縮されて縮むという円筒塑性曲げによるＬ反りが発生し、その後、張力によってＬ反りが拘束され、板幅方向のＣ反り変形が発生する。
　例として一般的設備仕様及び運転条件であるシンクロール径８００ｍｍ、鋼板張力３ｋｇｆ／ｍｍ2において、幅１ｍの鋼板に発生するＣ反り量を図１０に示す。板厚１ｍｍの鋼板で発生するＣ反り量は２ｍｍ程度であるが、板厚の増加に伴い増加し、板厚３．２ｍｍで発生するＣ反り量は３３ｍｍ程度となる。
　余剰の溶融亜鉛をワイピングガスで払拭する際、ワイピングノズルと鋼板との距離が近いところでは付着量は薄く、逆に遠いところでは付着量は厚くなる。従って、一般的な目的とされる板幅方向めっき付着量偏差が１０～２０ｇ／ｍ2以下のめっき鋼板を得るため、上述のＣ反り量をワイピングノズル部で１～２ｍｍ程度までフラットに抑え込む形状矯正技術の１つとして、浴中サポートロール押込み位置調整が行われている。
　安定した通板を行うため板継ぎ時の先行板と後行板との板厚差は２０％程度以下に抑えられている。例えば、板厚１．８ｍｍで１ｍ幅の鋼板を操業中板厚２．３ｍｍに板厚変更を行うと、図１０に示す通り、Ｃ反り量が１８ｍｍから２８ｍｍへとｌ０ｍｍ程度変化するのに合せて浴中サポートロール押込み位置調整を行うが、鋼板の反り量変化のタイミングに完全に合わせることは難しい。従って、鋼板がワイピングノズルに接触し板破断が生じないよう、鋼板とワイピングノズルとの間隔は、少なくとも１０ｍｍ程度確保されている。
　Ｃ反り発生量は鋼板材質（ヤング率、降伏応力）によっても異なるため、同一サイズの鋼板を通板中でも母材の鋼板材質が違うコイルを板継したり、同一コイル内でも圧延条件の違いにより鋼板の板幅方向母材形状が異なると、Ｃ反り量が変化するため、その都度、浴中サポートロール押込み位置調整が必要となる。
　浴中サポートロール押込み量を１ｍｍ変化させただけでもワイピングノズルと鋼板との距離は２～３ｍｍ程度変化し、その結果、めっき付着量に１０ｇ／ｍ2程度の影響を及ぼすため、浴中サポーロール押込み制御はめっき付着量に敏感な制御である。
　しかし、溶融金属浴内の浴中サポートロール状況は溶融金属浴外から見えず、また、浴中サポートロールと浴中サポートロール軸受けとの間は操業中に形成する亜鉛と鉄等との合金層による回転不良を防ぐため１～２ｍｍ程度のクリアランスが設けられている。
　そのため、一旦ワイピングノズル部のＣ反り量を１～２ｍｍ程度まで浴中サポートロール押込み位置制御でフラットに抑え込んだ後は、操業トラブルを避けるため、多少めっき付着量偏差が大きくなっても、同一コイルサイズ条件下であれば浴中サポートロール押込み位置調整は行われないことが多い。
　しかし、近年、板厚１ｍｍ前後で板幅方向及び板長手方向のめっき付着量が均一な鋼板へのニーズの高まりから、ワイピング部のＣ反り量を１～２ｍｍ程度に抑え込むためワイピングノズルの上方に非接触式矯正力発生装置を設けるラインが最近増加している（特許文献１）。
特開２００８－２８０５８７ 特開２００９－６８０４０ 特開２００９－１１４５３４
DEMCOR -System Dynamic Electro-Magnetic Coating Optimizer Holger Behrens Strip Processing Lines Division, SMS Demag AG, Walder Strasse 51-53, 40721 Hilden, Germany Pascal Fontaine and Martin Sjoestroem Fontaine Engineering und Maschihen GmbH, Industriestr. 28, 40764 Langenfeld, Germany oct.26-29,2008
　溶融金属めっき設備で処理する鋼板の板厚は６ｍｍ程度まであるが、めっき付着量の均一性が要求されるのは、大きな曲げ加工等の際に剥離が生じないよう密着性が要求される冷延鋼板である。冷延鋼板用溶融金属めっき設備で処理する板厚は、一般的に２．３ｍｍまでが殆どであり、最大でも３．２ｍｍまでである。
　ほぼ１フィート（３０４．８ｍｍ）単位で板幅が異なる鋼板に対応するため、図７に示す通り、矯正力発生装置８内において、３フィート幅の鋼板には少なくとも３個、４フィート幅の鋼板には、少なくとも４個の電磁石８０を板幅方向に設置する。電磁石８０の幅は約１６５ｍｍである。
　図８は、４フィート幅の鋼板に４個の電磁石８０を板幅方向に設置した場合の１個の電磁石吸引力と鋼板－電磁石間距離との関係を板厚毎に示したものである。鋼板－電磁石間距離が広くなると電磁石吸引力は低下する。また、特許文献２に示す通り、鋼板－電磁石間距離を狭めると電磁石の特性上鋼板に接触する危険が高まってしまうため、通常使用範囲は１０ｍｍ～１５ｍｍとしている。
　また、鋼板－電磁石間距離が１０ｍｍの場合と１５ｍｍの場合における板厚毎の電磁石１個当たりの吸引力を図９に示す。電磁石－鋼板間距離が１０ｍｍの場合、電磁石吸引力は板厚３．２ｍｍまでほぼ直線的に増加し５０ｋｇｆとなるが、３．２ｍｍ以上の板厚では鋼板に入る磁気特性が飽和し吸引力はわずかしか増加しない。板厚６ｍｍの場合、３．２ｍｍに比べ板厚は約２倍となるが、吸引力は１．２倍の６０ｋｇｆにとどまる。鋼板－電磁石間距離が１５ｍｍの場合には、板厚が３．２ｍｍから６ｍｍへと増加しても吸引力は増加しないことを示している。
　従って、電磁石式・非接触式矯正力発生装置により鋼板の反り矯正を行う対象は、その必要性と板厚に応じて吸引力が増す板厚３．２ｍｍまでを対象領域とすることが設備面でも効率的と言える。３．２ｍｍ以上の板厚領域では、めっき付着量均一性への要求はそれほど高くないため、現在使用されている浴中サポートロール押込み位置制御で十分と言える。
　電磁石式・非接触式矯正力発生装置による鋼板の反り板形状矯正は弾性範囲の矯正であるため、矯正力発生装置位置で鋼板形状がフラットになっても、矯正力発生装置での矯正効果が著しく減衰するほど離れた位置にワイピングノズルを設置するとＣ反り量が回復してしまう課題がある。
　従って、矯正力発生装置はワイピングノズルに近い位置に設置することが望ましい。また、鋼板が溶融金属浴から引き上げられる際、ライン張力、ガスワイピング後の空冷、浴中サポートロール回転、等の変動により、鋼板に振動が発生しやすいため、振動によっても鋼板が矯正力発生装置に接触しないよう対応が必要である。
　溶融金属めっき設備においては、ワイピングノズルとその上方の合金化加熱装置との間にタッチロールを設け、板反りを機械的にさらに矯正した後、合金化加熱装置で合金化処理して合金化亜鉛めっき鋼板(以下、ＧＡ(galvannealing)製品)を生産するものもある。
　めっき後の鋼板表面品質の維持のため、タッチロールあるいは、矯正力発生装置が用いられるが、いずれの場合においても、図１２に示すように、ワイピングノズル上部領域は、鋼板エッジに自動追従してエッジオーバーコートやスプラッシュ発生を防止するバッフルプレート１２の駆動装置２０や鋼板エッジを検出するエッジセンサー２１、配線及び配管２２を設置するスペースとしても利用されているため、矯正力発生装置８とワイピングノズル５との間隔は１．５ｍ程度離れていた。
　ここで、矯正力発生装置８は、板位置計測センサーの上下２段に配置されているため、矯正力発生装置位置が板位置計測センサーを示している。
　尚、エッジオーバーコートとは、ワイピングノズルからの吐出ガスは鋼板の存在しないところでは圧力が下るため、鋼板の側端付近では溶融めっき金属が吹き飛ばされず盛り上がってしまう現象であり、また、スプラッシュ発生とは、ワイピングノズルからの吐出ガスで吹き飛ばした溶融めっき金属粒（スプラッシュ）がノズルの下方にあるめっき浴（ポット）へ落下せず、鋼板やワイピングノズルなど周辺の装置に付着する現象である。
　そのため、矯正力効果は、図１３に示す通り、矯正力発生装置位置で１０ｍｍの反りを１ｍｍまで矯正しても、ノズル部では反り量が６ｍｍまで回復してしまう問題がある。ワイピングノズル５から多少離れていても矯正力発生装置８が大きな矯正力を出すことが出来れば減衰への対策となる。
　しかしながら、図６に示す通り、板厚３．２ｍｍの鋼板の場合、矯正力発生装置をワイピングノズルから１．５ｍ離れた位置に設置すると、１フィート幅当たり４００ｋｇｆの矯正力を必要とすることになるが、図８から１フィート幅当たりの電磁石の吸引力は２６ｋｇｆ～５０Ｋｇｆであるため、電磁石を通板ライン方向に８列も並べる必要がある。
　一方、従来の矯正力発生装置は通板ライン方向に電磁石を１～２列並べた構造であるため、板厚３．２ｍｍの鋼板をフラットに矯正するために必要な吸引力を与えることができず、ワイピングノズル位置で反り量が残り、めっき付着量均一性があるめっき鋼板を得ることが出来なかった。
　また、ＧＡ製品を生産する場合、ガスワイピング後、合金化加熱装置までの距離が離れると通板中に鋼板エッジ部が過冷され、均一加熱を行う合金化処理で鋼板エッジの加熱不足による合金化むらと言った欠陥が生じることとなる。そのため、図１２に示すように、エッジバーナ２３及びその駆動装置２４を矯正力発生装置８と合金化加熱装置２５との間に設置する等、対策が必要となる。
　特許文献２では、矯正力発生装置（＝非接触制御装置）単独で形状矯正することが可能か否かの判断を行い、可能であれば矯正力発生装置単独で制御を行い、否の場合には、浴中サポートロール単独、または、浴中サポートロールと矯正力発生装置を併用して鋼板の形状矯正することが提案されている。
　但し、矯正力発生装置で使用する電磁石吸引力制約から、矯正力発生装置単独で形状矯正できる領域には上限があることは一般的に自明のことであり、また、特許文献２には、矯正力発生装置単独で制御可能と判断する具体的な方法や板厚範囲は記載されておらず、一般的な操業方法を記載しているのにとどまっている。
　また、一般的な電磁石を使用した矯正力発生装置において、矯正力発生装置単独で制御できる範囲を規定する方法はなかった。
　上記課題を解決する本発明の請求項１に係る連続溶融金属めっき設備は、鋼板を連続して溶融金属浴中に浸入させ、浴中から引き上げた鋼板にワイピングノズルからワイピングガスを吹き付け余剰の溶融亜鉛を除去し、前記ワイピングノズルの上方に設置した矯正力発生装置により鋼板に吸引力である矯正力を作用させてワイピングノズル位置における鋼板のＣ反りを非接触で矯正する連続溶融金属めっき設備において、前記矯正力発生装置は、該設備を通過する所定の板厚の鋼板に対し、所定の変形を与える能力を持った電磁石で構成され、前記矯正力発生装置と前記ワイピングノズルとの距離が、以下の式（１）を満足するようにすることを特徴とする。
Ｃ×Ａ－Ｄ＜Ｂ…（１）式
但し、Ａ：矯正力０の場合のワイピングノズル位置における鋼板の反り量（ｍｍ）
Ｂ：鋼板を挟んで設置する矯正力発生装置の間隔（ｍｍ）
Ｃ：ワイピングノズル位置における鋼板の反りを１ｍｍ低減するために矯正力発生装置位置で与えなければならない変形量（ｍｍ／ｍｍ）で定義される反り矯正係数
Ｄ：矯正力０の場合の矯正力発生装置位置における反り量（ｍｍ）
　上記課題を解決する本発明の請求項２に係る連続溶融金属めっき設備は、請求項１に係る連続溶融金属めっき設備において、前記鋼板の板厚は３．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
　上記課題を解決する本発明の請求項３に係る連続溶融金属めっき設備は、請求項１に係る連続溶融金属めっき設備において、前記鋼板の板厚は３．２ｍｍ以下とし、かつ、前記矯正力発生装置と前記ワイピングノズルとの距離は７００ｍｍ以下であることを特徴とする。
　本発明の請求項１に係る連続溶融金属めっき設備によれば、溶融金属浴を通ってめっきされる鋼板に対し、電磁石の吸引力に応じて配置した電磁石式矯正力発生装置によりＣ反りと逆の反りを与え、鋼板が矯正力発生装置に接触することなく、有効にワイピングノズル位置での鋼板のＣ反りを矯正可能とする。
　本発明の請求項２に係る連続溶融金属めっき設備によれば、請求項１に係る連続溶融金属めっき設備と同等な効果を奏する他、めっき付着量の均一性が要求され、板厚に応じて吸引力が増す板厚３．２ｍｍまでを鋼板の対象領域とするので、設備面でも効率的である。しかも、板厚３．２ｍｍまでを鋼板の対象領域とするので、電磁石を通板ライン方向に１列配置するコンパクトな設計としても、鋼板のＣ反りを十分に矯正可能である。
　本発明の請求項３に係る連続溶融金属めっき設備によれば、請求項２に係る連続溶融金属めっき設備と同等な効果を奏する他、ワイピングノズルから７００ｍｍ以内に矯正力発生装置を設置するため、合金化加熱装置までの距離短縮により鋼板エッジ部の過冷が防止でき、エッジバーナ設置、等の付帯設備が不要となる。
本発明の実施例に係る溶融金属めっき設備の概略図である。 本発明の比較例に係る溶融金属めっき設備の概略図である。 １ｍ幅の鋼板をワイピングノズルの位置（以下、ノズル部とも言う）で１ｍｍ反りを低減させるために矯正力発生装置位置で与えなければならない変形量（ｍｍ）で定義される反り矯正係数：Ｃと、電磁石－ノズル間距離：Ｌとの関係を示す片対数グラフである。 図４（ａ）は電磁石－ノズル間距離が６００ｍｍの場合における矯正力発生装置位置での平面図、図４（ｂ）は電磁石－ノズル間距離が６００ｍｍの場合における連続溶融金属メッキ設備の正面図である。 図５（ａ）は電磁石－ノズル間距離が１５００ｍｍの場合における矯正力発生装置位置での平面図、図５（ｂ）は電磁石－ノズル間距離が１５００ｍｍの場合における連続溶融金属メッキ設備の正面図である。 １ｍ幅の鋼板をノズル部で１ｍｍ反りを低減させるために矯正力発生装置位置で１フィート幅当たりに必要とする吸引力：Ｆｉと電磁石－ノズル間距離：Ｌとの関係を示す片対数グラフである。 矯正力発生装置位置における、矯正力０の場合の鋼板形状、矯正力発生装置により逆反りを発生させた場合の鋼板形状と、電磁石との位置関係を示す平面図である。 矯正力発生装置に使用する電磁石１個当たりの吸引力と、鋼板－電磁石間距離との関係を示すグラフである。 鋼板－電磁石間距離１０ｍｍ、及び、１５ｍｍにおける、矯正力発生装置に使用する電磁石１個当たりの吸引力と鋼板の板厚との関係を示すグラフである。 シンクロール径８００ｍｍ、鋼板張力３ｋｇｆ／ｍｍ2において、幅１ｍの鋼板にシンクロールで上向きに方向転換する際に発生するＣ反り量の解析結果を示す。 本発明を具現化した矯正力発生装置とワイピングノズルとの関係を示す断面図である。 従来の矯正力発生装置とワイピングノズルとの関係を示す正面図である。 板厚３．２ｍｍの鋼板に矯正力発生装置により矯正力を与えた場合の鋼板のＣ反り形状を示す。
　以下、本発明について、図面示す実施例を参照して具体的に説明する。
　本発明の第１の実施例を図１に示す。
　図１に示すように、溶融金属浴１中に鋼板２を連続して浸入させつつ、溶融金属浴１中に配置したシンクロール３で鋼板２を上向きに方向転換させ、鋼板２に対して浴中サポートロール４ａ，４ｂを両側から接触させ、鋼板自身がもつＣ反りを矯正させた後、鋼板２を溶融金属浴１中から引き上げ、鋼板２の両面へ向けてワイピングノズル５からワイピングガスを吹き付け、余剰の溶融金属を払拭し、所望のめっき付着厚さとする。
　鋼板２は、シンクロール３と接触する際に、円筒塑性曲げによりＬ反りが発生し、その後、張力によってＬ反りが拘束され、板幅方向の反り変形であるＣ反りが発生する。
　鋼板２にＣ反りがあると、ワイピングノズル５と鋼板２との距離が幅方向で異なりめっき付着量が板幅方向に均一とならないため、浴中サポートロール４ａ，４ｂの押込み調整、等によりＣ反り矯正を行うことになるが、浴中サポートロール押込み調整制御はめっき付着量に関し敏感な制御である。
　そこで、浴中サポートロール押込み調整制御を頻繁に行う代わりに、ワイピングノズル５の上方に非接触の矯正力発生装置８を設け、鋼板２に対して吸引力を作用させることにより、鋼板２のＣ反りを非接触で形状矯正を行う。その後、形状矯正された鋼板２は、トップロール６で水平に方向転換し、めっき付着量センサ７でめっき付着量が検出される。
　例えば、矯正力発生装置８としては、図７に示すように、鋼板２の両側に板幅方向に複数個の電磁石８０を配置し、鋼板２に対して吸引力を板幅方向中央部と両端部と逆向きに作用させることで、鋼板２のＣ反り矯正を行う。
　図１に示す通り、矯正力発生装置８の直上に、鋼板２の位置を計測する板位置計測センサ９を付設する。板位置計測センサ９は、矯正力発生装置による鋼板の反り矯正効果の確認、及び、鋼板の逆反り目標位置の設定に使用するものであり、極力、矯正力発生装置８の近傍に設置することが好ましい。矯正力発生装置８と板位置計測センサ９を合わせて非接触式板位置調整装置１０と言う。
　非接触式の矯正力発生装置８を使用し、ワイピングノズル５の位置における鋼板２のＣ反りを矯正するため、図７に示す通り、矯正力発生装置８の位置において、鋼板２のＣ反りと逆向きの反り矯正量を与えることとなる。
　図１中において、符号ａは、矯正力発生装置８をＯＦＦとしたときの鋼板２のパス位置を示し、符号ｂは、矯正力発生装置をＯＮとしたときの鋼板２のパス位置を示す。矯正力発生装置８がＯＦＦのときは、鋼板２はＣ反り（凸反り）であるが、矯正力発生装置８がＯＮのときは、矯正力発生装置８の近傍において鋼板２は逆向きの反り（凹反り）となり、ワイピングノズル５の位置における鋼板２はフラットとなる。
　矯正力発生装置８の間隙、つまり、鋼板２を間に挟む電磁石の間隙をＢ’とすると、鋼板が直接電磁石に接触しないよう２ｍｍ厚さの保護用カバー８１で電磁石表面を覆うと、矯正力発生装置８の位置における矯正量発生装置の間隔Ｂ＝Ｂ’－２×２となる。例えば、Ｂ’＝２０ｍｍとするとＢ＝２０－４＝１６ｍｍとなる。
　図１に示すように、矯正力発生装置８がＯＦＦのとき、つまり、矯正力０のとき、ワイピングノズル５の位置での鋼板の反り量をＡ、矯正力発生装置８の位置での反り量をＤとする。更に、ワイピングノズル５の位置における鋼板２の反りを１ｍｍ低減するのに必要な矯正力発生装置８での反り矯正量（ｍｍ）である反り矯正係数（ｍｍ）をＣとすると、ワイピングノズル５の位置における鋼板２をフラットに矯正するため、矯正力発生装置８が与えるべき反り矯正量は、ワイピングノズル５の位置での鋼板の反り量Ａに、上記反り矯正係数Ｃを乗じたもの（＝Ｃ×Ａ）となる。
　ワイピングノズル位置までに鋼板のＣ反り量はある程度回復するため、図１に示す通り、Ｃ×Ａの大きさは、矯正力０のときの矯正力発生装置８の位置での反り量Ｄよりも大きくならなければならない。矯正力を与えた結果、矯正力発生装置８の位置での反り量の大きさは、（Ｃ×Ａ－Ｄ）となる。尚、図７中において、２′は矯正力０のときの矯正力発生装置位置における鋼板形状、２″は矯正力発生装置により逆反りを発生させた場合における矯正力発生装置位置における鋼板形状である。また、図７に示すように、一般的な電磁石８０の幅は、生産する鋼板の幅の種類、生産量なども考慮して設計されるが、ここでは、約１６５ｍｍの電磁石を採用した。
　矯正力発生装置８にて与える逆反り量が大きすぎると、鋼板２が矯正力発生装置８に接触し鋼板２に傷が発生、あるいは、矯正力発生装置８に損傷を与えることになる。そのため、矯正力発生装置８の位置での反り量（Ｃ×Ａ－Ｄ）は、鋼板２を間に挟む電磁石の間隙Ｂ’から電磁石保護用カバー厚さを差し引いた矯正力発生装置間隔Ｂより小さいことが条件となる。従って、鋼板２が矯正力発生装置８に接触しない条件は（１）式で表せる。
Ｃ×Ａ－Ｄ＜Ｂ…（１）式
　図３に、幅１ｍ幅の鋼板をノズル部で１ｍｍ反りを低減するために矯正力発生装置位置で与えなければならない変形量（ｍｍ）で定義される反り矯正係数Ｃを弾性変形解析によって板厚ごとに求めたものを示す。
例えば、板厚３．２ｍｍで電磁石－ノズル間隔６００～７００ｍｍの場合、Ｃは３～４となる。
　つまり、ワイピングノズル位置で１ｍｍの反り量を矯正力発生装置位置で矯正するには、その３～４倍の３～４ｍｍ逆反り矯正する必要がある。具体的には、電磁石－ノズル間隔６００ｍｍの場合におけるこれら鋼板形状の概略図を図４（ａ）（ｂ）示す通り、ワイピングノズル位置で１ｍｍの反り量を矯正力発生装置位置で矯正するには、その３倍の３ｍｍ逆反り矯正する必要がある。
　一方、電磁石－ノズル間隔１５００ｍｍの場合におけるこれら鋼板形状の概略図を図５（ａ）（ｂ）に示す通り、ワイピングノズル位置で１ｍｍの反り量を矯正力発生装置位置で矯正するには、その２０倍の２０ｍｍ逆反り矯正する必要がある。
　図３をもとに、１ｍ幅の鋼板をノズル部で１ｍｍ反りを低減するために矯正力発生装置位置で１フィート当たりに必要とする吸引力と電磁石－ノズル間距離とを対数表示したものを図６に示す。電磁石－ノズル間距離が離れるに従って、矯正力発生装置８で必要とする吸引力は指数関数的に増加する。
　一方、矯正力発生装置８の電磁石８０で与えることができる吸引力は、図８の通り、電磁石と鋼板との通常運転範囲の距離において、板厚３．２ｍｍの鋼板に対し２６～５０ｋｇｆである。図６は、板厚３．２ｍｍ、幅１ｍの鋼板をノズル部で１ｍｍ反りを低減させるために、矯正力発生装置位置で１フィート当たりに必要とする吸引力Ｆｉ（ｋｇｆ／１６５ｍｍ）と電磁石－ノズルの間隔との関係を示すグラフである。図６から明らかな通り、吸引力Ｆｉが２６～５０ｋｇｆであれば、電磁石－ノズルの間隔は６００～７００ｍｍとなる。
　矯正力発生装置８で与える具体的な逆反り矯正量を以下に示す。Ａ＜Ｄであるが、ワイピングノズル位置と矯正力発生装置位置での鋼板の反りを仮に、Ａ≒Ｄとし、また、反り矯正係数Ｃ＝３とし、２ｍｍ厚さの保護用カバー８１で電磁石表面を覆う場合には、矯正力発生装置８の位置における矯正量発生装置の間隔Ｂ＝１６ｍｍを（１）式を入れると、３×Ａ－Ａ＜Ｂ＝１６ｍｍとなることから、矯正力０の場合におけるワイピングノズル５位置における鋼板２の反り量Ａ＜８ｍｍと求まる。従って、矯正力発生装置８で与える逆反り矯正量はＣ×Ａ＜３×８＝２４ｍｍとなる。
　電磁石をワイピングノズル上部に密着させた場合が電磁石－ワイピングノズル間隔の最小寸法となる。ワイピングノズル高さは２００～３００ｍｍ、電磁石高さは１００～１５０ｍｍの場合、最小寸法は、（（２００～３００）＋（１００～１５０））／２＝１５０～２２５ｍｍとなる。尚、この最小寸法は適用するワイピングノズル及び電磁石寸法によって異なる。
　本実施例において、（１）式を満たすように、距離のファクターである反り矯正係数Ｃにより矯正力発生装置－ノズル間距離を設定するので、ワイピングノズル位置での反り量をフラットに抑え込むのに必要な矯正力を矯正力発生装置位置で確実に与えることが可能となる。
比較例
　本発明の比較例を図２に示す。
　この比較例は、ワイピングノズル５と矯正力発生装置８との間隔が約１５００ｍｍである非特許文献１に関するものである。
　非特許文献１の第１１頁右欄２２行～２３行には、「The distance between the gap of the air knife and magnet centre is approx. 1500mm .」と記載され、ここで「air knife」はワイピングノズルに相当し、「magnet」は矯正力発生装置に相当するから、矯正力発生装置とワイピングノズルとの間隙は、従来では、約１５００ｍｍとしていたことが判る。
　ワイピングノズル５と矯正力発生装置８との間隔が約１５００ｍｍであると、図６から板厚３．２ｍｍの鋼板を矯正するのに必要な吸引力は４００ｋｇｆ程度であるのに対し、図９から電磁石で与えることの出来る矯正力は５０ｋｇｆ程度である。
　従って、比較例では、電磁石－ノズル間距離７００ｍｍの場合と同じように、逆反り量２４ｍｍを鋼板に与えることはできるが、ノズル部では矯正効果が著しく減衰してしまう結果となる。
　図２中において、符号ａは、矯正力発生装置８をＯＦＦとしたときの鋼板２のパス位置を示し、符号ｂは、矯正力発生装置をＯＮとしたときの鋼板２のパス位置を示す。
　矯正力発生装置８がＯＦＦのときは、鋼板２はＣ反り（凸反り）であるが、矯正力発生装置８がＯＮのときは、矯正力発生装置８の近傍において鋼板２は逆向きの反り（凹反り）となるが、ワイピングノズル５の位置における鋼板２にはＣ反り（凸反り）が残留している。
　本発明の第２の実施例を図１１に示す。この実施例は、矯正力発生装置のコンパクト化を図ったものである。また、図１１は本発明を具現化した矯正力発生装置とワイピングノズル、バッフルプレート、及び、クッションプレートとの位置関係を示す。
　即ち、ワイピングノズル高さは２００～３００ｍｍ、電磁石高さは１００～１５０ｍｍあるため、電磁石－ノズル間距離として、最小限（（２００～３００）＋（１００～１５０））／２＝１５０～２２５ｍｍは必要となる。また、本実施例において、矯正力発生装置８は、通板ライン方向に電磁石を１個配置したものであり、通板ライン方向に電磁石を２個配置したものに比較し、ワイピングノズル５までの距離を短縮化できる。
　一方、ワイピングノズル上部付近には、鋼板エッジに自動追従してエッジオーバーコートやスプラッシュ発生を防止するバッフルプレート１２が設置されている。
　また、ワイピングノズル５からワイピングガスを鋼板２に向けて噴射し、ワイピングノズル５と鋼板２との間に静圧領域を形成し鋼板振動を抑制するようにしているが、この静圧領域はワイピングノズル５と鋼板２との間にしか形成されず狭いため、ワイピングノズル上部付近に機器を設置する場合には、ワイピングノズル廻りのガス流れを安定化させ、機器に鋼板２が接触しないようエアエクッション効果を持つクッションプレート１１を組み込むこととなる（特許文献３参照）。
　エアクッション効果が有効に作用する長さは４５０ｍｍ程度であるため、板厚３．２ｍｍに対し電磁石－ノズル間距離を（１５０～２２５）＋４５０＝６００～６７５ｍｍ程度以下にするには、スペース的にかさばるこれら関連機器及びその駆動装置の共用化が望ましい。
　つまり、バッフルプレート１２とクッションプレート１１を共通の駆動装置を使用し鋼板エッジに対する位置調整制御を行い、また、矯正力発生装置８とワイピングノズル５とは共通の駆動装置を使用し鋼板中心に対する位置調整制御を行うことで、重複スペースが排除でき、ワイピングノズル５と矯正力発生装置８との間隔７００ｍｍ以下が容易に達成可能となる。
　本発明は、連続溶融金属めっきする設備において、ワイピングノズル位置における鋼板の反り量をフラットに矯正できるので、板幅方向のめっき付着量分布が均一な鋼板の生産が可能となる。
１　溶融金属浴
２　鋼板
３　シンクロール
４ａ，４ｂ　浴中サポートロール
５　ワイピングノズル
６　トップロール
７　めっき付着量センサ
８　矯正力発生装置
９　板位置計測センサ
１０　非接触式板位置調整装置
１１　クッションプレート
１２　バッフルプレート
２０　バッフルプレート駆動装置
２１　エッジセンサー
２２　配線及び配管
２３　エッジバーナ
２４　エッジバーナ駆動装置
２５　合金化加熱装置
８０　電磁石
８１　電磁石保護カバー

Claims (3)

  1. 鋼板を連続して溶融金属浴中に浸入させ、浴中から引き上げた鋼板にワイピングノズルからワイピングガスを吹き付け余剰の溶融亜鉛を除去し、前記ワイピングノズルの上方に設置した矯正力発生装置により鋼板に吸引力である矯正力を作用させてワイピングノズル位置における鋼板のＣ反りを非接触で矯正する連続溶融金属めっき設備において、前記矯正力発生装置は、該設備を通過する所定の板厚の鋼板に対し、所定の変形を与える能力を持った電磁石で構成され、前記矯正力発生装置と前記ワイピングノズルとの距離が、以下の式（１）を満足するようにすることを特徴とする連続溶融金属めっき設備。
    Ｃ×Ａ－Ｄ＜Ｂ…（１）式
    但し、Ａ：矯正力０の場合のワイピングノズル位置における鋼板の反り量（ｍｍ）
    Ｂ：鋼板を挟んで設置する矯正力発生装置の間隔（ｍｍ）
    Ｃ：ワイピングノズル位置における鋼板の反りを１ｍｍ低減するために矯正力発生装置位置で与えなければならない変形量（ｍｍ／ｍｍ）で定義される反り矯正係数
    Ｄ：矯正力０の場合の矯正力発生装置位置における反り量（ｍｍ）
  2. 請求項１記載の連続溶融金属めっき設備において、前記鋼板の板厚は３．２ｍｍ以下であることを特徴とする連続溶融金属めっき設備。
  3. 請求項１記載の連続溶融金属めっき設備において、前記鋼板の板厚は３．２ｍｍ以下とし、かつ、前記矯正力発生装置と前記ワイピングノズルとの距離は７００ｍｍ以下であることを特徴とする連続溶融金属めっき設備。
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