JP4169860B2 - 連続溶融めっき時の鋼帯幅反り制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融めっき浴に浸漬されたシンクロールを周回させて鋼帯を引き上げる連続溶融めっきラインにおいて鋼帯の幅反りを制御する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛めっき鋼板，合金化亜鉛めっき鋼板，アルミニウムめっき鋼板等の各種めっき鋼板は、主として溶融めっき浴に鋼帯を浸漬させて引き上げる連続溶融めっき法で製造されている。連続溶融めっき法では、被めっき材である鋼帯Ｓを還元焼鈍炉で表面活性化した後、図１に示すようにスナウト１を経て溶融めっき浴２に送り込む。溶融めっき浴２にはシンクロール３が浸漬されており、鋼帯Ｓはシンクロール３を周回して溶融めっき浴２から引き上げられる。引き上げられた溶融めっき浴２には過剰量の溶融めっき金属が過剰に付着しているので、ガスワイピング等のめっき付着量調整装置４によって過剰量の溶融めっき金属を除去し、めっき付着量が調整された溶融めっき鋼帯を得る。
溶融めっき浴２から引き上げられた鋼帯Ｓに形状不良があると、めっき付着量調整装置４のガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌから鋼帯Ｓの表面までの距離が鋼帯Ｓの幅方向及び表裏面で変動する。その結果、鋼帯Ｓの表面及び裏面に吹き付けられるワイピングガスの流量や吹付け圧が鋼帯幅方向に変わり、鋼帯Ｓの幅方向に関してめっき付着量が不均一になり、めっき品質を低下させる原因となる。ワイピングガスの流量や吹付け圧に影響を及ぼす形状不良としては、鋼帯Ｓの幅反りが挙げられる。幅反りは、鋼帯Ｓがシンクロール３で曲げられるときに長手方向に加えて幅方向にも応力が発生し、鋼帯Ｓがシンクロール３から離れた段階で幅方向応力による曲げモーメントが解放されることにより発生する。
【０００３】
幅反りを制御するため、シンクロール３を周回した後の鋼帯Ｓをロール曲げで矯正する方法が従来から採用されている。具体的には、溶融めっき浴２内でシンクロール３の上方に配置されたサポートロール５Ｒ，５Ｌで鋼帯Ｓの幅反りを矯正している。サポートロール５Ｒ，５Ｌの配置形態は、図２に示すように三つのタイプに分けられる。
タイプＩ（図２ａ）は、鋼帯Ｓに関してシンクロール３と反対側にサポートロール５Ｌを配置し、シンクロール３及び／又はサポートロール５Ｌの水平移動量により幅反りを制御している。タイプII（図２ｂ）は、サポートロール５Ｌに加え、鋼帯Ｓに関してシンクロール３と同じ側でサポートロール５Ｌよりも高い位置にサポートロール５Ｒを配置し、サポートロール５Ｒ，５Ｌ及び／又はシンクロール３の水平移動量により幅反りを制御する。タイプIII （図２ｃ）は、サポートロール５Ｒよりもサポートロール５Ｌを高い位置に配置し、サポートロール５Ｒ，５Ｌ及び／又はシンクロール３の水平移動量により幅反りを制御する。
何れのタイプでも、鋼帯Ｓに逆曲げの力を与えるサポートロール５Ｌを鋼帯Ｓに関してシンクロール３の反対側に配置し、板厚，鋼種等に応じてサポートロール５Ｌにより鋼帯Ｓの曲率を調整している。
【０００４】
ロール曲げによる鋼帯Ｓの曲率は、前後のロールとの距離が開いているほど小さい。この点、タイプＩのシンクロール３とサポートロール５Ｌとの間の距離は、タイプII，タイプIII の上下サポートロール５Ｒ，５Ｌ間の距離よりも大きくなっている。そのため、タイプＩでは、板厚や鋼種に応じて鋼帯Ｓをサポートロール５Ｌで押し込み調整する量が第２のタイプ及び第３のタイプよりも原理的に大きくなる。したがって、タイプＩのサポートロール５Ｌで押し込み調整する場合、サポートロール５Ｌの押し込み調整にガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌを同期移動させても、鋼帯Ｓが高速で走行しているために鋼帯Ｓからガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌまでの距離が適正に制御できず、めっき付着量の異常が避けられない。また、サポートロール５Ｌの移動とガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌの移動を同期させるため、複雑で高価な移動機構が必要になる。
【０００５】
シンクロール３の水平移動により押し込み調整する場合、大径ロールの移動であるため移動機構が大掛かりになると共に、複雑な移動機構が必要になる。しかも、シンクロール３の移動によって溶融めっき浴２が流動する。溶融めっき浴２の流動は、溶融めっき浴２の底部にあるボトムドロスの巻上り、湯面の波打ちによるサポートロール５Ｒ，５Ｌへのトップドロスの巻込み等を誘発させ、溶融めっき鋼帯の表面品質を低下させる原因になる。また、シンクロール３の移動によりスナウト１内で鋼帯Ｓのパスラインが変化するため、スナウト１を広くして鋼帯Ｓとの接触を防止する必要が生じる。スナウト１を広くすると、スナウト１内で溶融めっき金属の昇華が促進され、結果として発生するドロス量が増加する。発生したドロスは、溶融めっき浴２の湯面に落ちて浮遊し、鋼帯Ｓの進行によって鋼帯Ｓの表面に引き付けられ、溶融めっき鋼帯の表面品質を劣化させる。
タイプIIでも、上側のサポートロール５Ｒやシンクロール３を移動させる場合、タイプＩと同様な問題が生じる。そこで上側のサポートロール５Ｒを固定し、下側のサポートロール５Ｌのみを調整することにより鋼帯Ｓのパスラインを固定化する方法が一部で採用されている（特開平６−８１０９４号公報）。
【０００６】
下側サポートロール５Ｌを押し込んでいくと、ガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌの位置で鋼帯Ｓの幅反り量は一例を図３に示すように変化する。図３から、下側サポートロール５Ｌの押込みによる幅反りの減少は単純なものではないことが判る。すなわち、下側サポートロール５Ｌの押込みによって一旦は鋼帯Ｓの幅反りが減少するが、ゼロになる前に鋼帯Ｓの幅反り量が再び増加し、結果として鋼帯Ｓの幅反り量をゼロにできない。この傾向は、下側サポートロール５Ｌの押込みにより上側サポートロール５Ｒでの曲げの影響が大きく現れる厚い鋼帯Ｓほど顕著になる。
タイプIII でも、上側サポートロール５Ｌやシンクロール３を移動させる場合にはタイプＩと同様な問題が生じる。そこで、上側サポートロール５Ｌを固定し、下側サポートロール５Ｒのみを移動させることにより、パスラインの変動を避ける方法が一部で採用されている（特開昭６２−３０８６５号公報）。また、スナウト１に鋼帯Ｓが接触しない範囲でシンクロール３を移動させて微調整することも知られている（特開平５−２８７４７８号公報）。
しかし、下側サポートロール５Ｒの移動は、スナウト１側に移動機構を設けるためにガスワイピングノズル４Ｒ，４Ｌからスナウト１までの距離を大きく採る必要がある。その結果、溶融めっき浴２が大きくなり、設備費が増大する。更に、タイプIII においても、シンクロール３と同じ側にある下側サポートロール５Ｒによる曲げの影響が未解決の問題として残る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、タイプＩでは、サポートロール５Ｌ及びシンクロール３の何れを移動するにしてもロールの移動機構が大掛かりになる。そのため、一般的にはタイプII又はタイプIII が採用されている。しかし、タイプII及びタイプIII の何れにおいても、シンクロール３の大きな移動は現実的でなく、また制御システムが複雑化するため、一般的には２本のサポートロール５Ｒ，５Ｌの何れかを板厚，鋼種，ロール摩耗等に応じて押込み調整している。
タイプII及びタイプIII の何れも、シンクロール３と同じ方向に曲げを与えるサポートロール５Ｒによる曲げが鋼帯Ｓの幅反り制御で問題になる。そこで、タイプIIでは、上側サポートロール５Ｒによる曲げの影響を小さくするため、下側サポートロール５Ｌを下げる方法も知られている（特開平１０−１３０８００号公報）。しかし、サポートロール５Ｒ，５Ｌの回転駆動は溶融めっき浴２の外に配置されたモータからスピンドルを介して伝達される動力によるものであり、下側サポートロール５Ｌの位置が溶融めっき浴２の表面より下がるほどスピンドルの角度が大きくなり、トルク伝達が困難になる。
更には、タイプII及びタイプIII の何れにおいても、板厚や鋼種に応じてロール移動量が調整される。そのため、通板速度１００ｍ／分以上で走行している鋼帯Ｓに対して如何に早くロール押込みを調整しても、めっき付着量が不均一になった不良部が発生しがちである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、タイプIII のロール配置でパスラインに対するシンクロール及び下側サポートロールのオフセットを予め適正範囲に設定することにより、板厚，鋼種によるロール押込み調整を省略し、迅速且つ的確に鋼帯の幅反りを制御し、高品質の溶融めっき鋼帯を製造することを目的とする。
鋼帯Ｓの幅反りは、板厚方向に関して不均一に塑性変形して発生する。幅反り量は鋼帯Ｓの厚さによって異なり、同じ曲率で曲げた場合、厚い鋼帯Ｓほど表裏に生じる歪みが大きくなることから幅反り量も大きくなる。しかし、鋼帯Ｓが厚くなるに応じて生じる歪みが大きくなる分、逆曲げロールの押込み調整に対する幅反り量の変化が大きくなる。鋼種による影響は、降伏応力が小さい鋼種ほど同じ曲率で曲げた場合に発生する幅反り量が大きく、逆曲げロールの押込み調整に対する幅反り量の変化も大きくなる。
【０００９】
したがって、板厚や鋼種によらずシンクロール３により一定の曲率で曲げ変形を与えた鋼帯Ｓの幅反りを制御する場合、板厚や鋼種に依らず幅反り量を製品上問題となるレベル以下に抑えることができる逆曲げロールによる押込み条件が存在することになる。したがって、その条件が得られるようにシンクロール３及びサポートロール５Ｒ，５Ｌを適正配置するとき、逆曲げロールの押込み調整が不要になる。この条件を成立させるためには、シンクロール３と同じ方向の曲げを与えるサポートロール５Ｒによる曲げの影響が無視できる配置が必要となる。
特に厚い鋼帯Ｓでは、シンクロール３と同じ方向の曲げを与えるサポートロール５Ｒによる曲げで幅反りが制御できないため、サポートロール５Ｒによる曲げの影響を少なくすることが重要である。タイプIII の場合、シンクロール３のオフセットを大きくすることにより、シンクロール３と同じ方向に曲げを与える下側サポートロール５Ｒによる曲げの影響を少なくできる。
【００１０】
本発明では、シンクロール３を周回した鋼帯Ｓを下側サポートロール５Ｒで軽度に曲げ、更に上側サポートロール５Ｌで曲げることにより、鋼帯Ｓの幅反りを制御している。このとき、式（１）で特定される範囲に下側サポートロール５Ｒのオフセットを設定し、各ロールを固定して幅反り制御する。
Ｈ₁ ×Ｌ₂ ／Ｌ₁ ≦Ｈ₂ ＜Ｈ₁ ・・・・（１）
ただし、Ｈ₁ ：シンクロール３のオフセット量
Ｈ₂ ：下側サポートロール５Ｒのオフセット量
Ｌ₁ ：シンクロール３の中心から上側サポートロール５Ｌの中心までの高さ
Ｌ₂ ：下側サポートロール５Ｒの中心から上側サポートロール５Ｌの中心までの高さ
【００１１】
【実施の形態】
本発明で使用する溶融めっき設備は、図４に示すように鋼帯ＳのパスラインＬに関して鋼帯Ｓをシンクロール３と同じ方向に曲げる方向に下側サポートロール５Ｒを予めオフセットし、上側サポートロール５Ｌで鋼帯Ｓに曲げが必ず加わるようにしている。
下側サポートロール５Ｒのオフセット量Ｈ₂ は、前掲の式（１）が満足されるように設定される。下側サポートロール５Ｒのオフセット量Ｈ₂ と鋼帯Ｓの幅反り量との関係を本発明者等が調査した結果を示す図５にみられるように、０〜Ｈ₁ ×Ｌ₂ ／Ｌ₁ の範囲では、ロール配置の幾何学的な関係から鋼帯Ｓに下側サポートロール５Ｒが接触しないため、下側サポートロール５Ｒのオフセット量を変化させても鋼帯Ｓの幅反り量は減少しない。更にオフセット量Ｈ₂ が増加し、鋼帯Ｓに下側サポートロール５Ｒが接触すると、上側サポートロール５Ｌによる曲げが増加し、鋼帯Ｓの幅反り量が減少する。そして、鋼帯Ｓの幅反り量がゼロになる条件が求められる。
【００１２】
更にオフセット量Ｈ₂ が増加すると、鋼帯Ｓを介して下側サポートロール５Ｒが上側サポートロール５Ｌに接触する。ただし、上下のサポートロール５Ｒ，５Ｌ間の距離が平均ロール径よりも大きい場合、サポートロール５Ｒ，５Ｌ相互の干渉がなく、オフセット量Ｈ₂ を更に増加させることができる。このとき、下側サポートロール５Ｒのオフセット量Ｈ₂ がシンクロール３のオフセット量Ｈ₁ より小さいと、下側サポートロール５Ｒによる曲げが上側サポートロール５Ｌによる曲げよりも大きくならない。そのため、下側サポートロール５Ｒによる曲げの影響を無視できる。したがって、下側サポートロール５Ｒが式（１）で特定される範囲にあるとき、鋼帯Ｓの幅反り量をゼロにする条件が得られる。
【００１３】
鋼帯Ｓの幅反り量がゼロとなる位置に下側サポートロール５Ｒを配置した場合、鋼帯Ｓは、下側サポートロール５Ｒで必ず曲げられる。そのため、上側サポートロール５Ｌでの曲率は、上下サポートロール５Ｒ，５Ｌ間の距離の影響を受ける。板厚や鋼種に応じて鋼帯Ｓをロールで押込み調整する量は、前述したようにタイプＩよりもタイプIII の方が小さくできるが、このことは鋼帯Ｓの幅反り量をゼロにするときの下側サポートロール５Ｒのオフセット量が板厚や鋼種で大きく変わらないことを意味している。したがって、タイプIII のロール配置で、式（１）を満足するオフセット量Ｈ₂ で下側サポートロール５Ｒを設置するとき、板厚や鋼種が変わっても何れのロールをも動かす必要なく、鋼帯Ｓの幅反りが制御できる。
【００１４】
【実施例】
径７００ｍｍのシンクロール３，径３００ｍｍのサポートロール５Ｌ，径３００ｍｍの下側サポートロール５ＲをタイプIII に従って溶融めっき浴２内に配置したロール装置を作製した。上側サポートロール５Ｌの中心位置からシンクロール３の中心位置までの高さＬ₁ を１０００ｍｍ，下側サポートロール５Ｒの中心から上側サポートロール５Ｌの中心までの高さＬ₂ を１００ｍｍ，シンクロール３のオフセット量Ｈ₁ を１００ｍｍ，下側サポートロール５Ｒのオフセット量Ｈ₂ を１０ｍｍに設定した。
還元焼鈍により表面を活性化した板厚０．４〜３．２ｍｍ，板幅９００〜１２００ｍｍ，材温４６０℃の普通鋼鋼帯Ｓを板厚に応じて通板速度１００ｍ／分前後で溶融めっき浴２に導入した。何れのロールも押込み調整することなく、溶融めっき浴２から引き上げられた鋼帯Ｓの幅反り量をインライン測定した。測定結果を板厚との関係で図６に示す。図６から、板厚に拘わらず鋼帯Ｓの幅反り量が約±１ｍｍの範囲に抑えられていることが判る。
【００１５】
比較のため、タイプIIに従ってシンクロール３及びサポートロール５Ｒ，５Ｌを溶融めっき浴２内に配置したロール装置を用意した。シンクロール３の中心から上側サポートロール５Ｒの中心までの高さＬ₁ を１０００ｍｍ，下側サポートロール５Ｌの中心から上側サポートロール５Ｒの中心までの高さを１００ｍｍ，シンクロール３のオフセット量Ｈ₁ を７５ｍｍに設定した。そして、鋼帯Ｓの幅反り量を測定し、下側サポートロール５Ｌの押込み量を調整した。各板厚での鋼帯Ｓの幅反り量を図７に示す。この場合、板厚や鋼種に応じて押込み量を調整しても押込み調整自体のバラツキがあり、鋼帯Ｓの幅反り量は、図６に比較して大きくなっていた。
この対比から明らかなように、本発明によるとき、ロールの押込み調整をしなくても、押込み調整した場合以上に幅反り、ひいてはめっき付着量のバラツキが抑えられることが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、シンクロール及び下側サポートロールを適正な位置関係で配置しているので、下側サポートロールの曲げによる影響が排除され、薄板から厚板まで広範囲にわたってロール押込み調整の必要なく、溶融めっき浴から引き上げられる鋼帯の幅反りが安定して制御される。その結果、ガスワイピングによるめっき付着量の調整が鋼帯幅方向に均一化され、品質が安定した溶融めっき鋼帯が製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 連続溶融めっき設備の要部を示す概略図
【図２】 従来のサポートロールとシンクロールとの位置関係及びロール押込み調整を説明する図
【図３】 タイプII（図２ｂ）のロール配置で下側サポートロールによるロール押込みが鋼帯の幅反り量に及ぼす影響を表わしたグラフ
【図４】 本発明に従って配置されたシンクロール及びサポートロールの位置関係を説明する図
【図５】 下側サポートロールのオフセット量が鋼帯の幅反りに及ぼす影響を表わしたグラフ
【図６】 本発明に従って幅反り制御したときの幅反り量のバラツキを板厚との関係で表わしたグラフ
【図７】 タイプII（図２ｂ）のロール配置で下側サポートロールによるロール押込みで幅反り制御したときの幅反り量のバラツキを板厚との関係で表わしたグラフ
【符号の説明】
１：スナウト ２：溶融めっき浴 ３：シンクロール ４：めっき付着量調整装置 ４Ｒ，４Ｌ：ガスワイピングノズル ５Ｒ，５Ｌ：サポートロール
Ｌ₁ ：シンクロールの中心から上側サポートロールの中心までの高さ
Ｌ₂ ：下側サポートロールの中心から上側サポートロールの中心までの高さ
Ｈ₁ ：シンクロールのオフセット量
Ｈ₂ ：下側サポートロールのオフセット量
Ｌ：鋼帯のパスライン

Claims (2)

1. 溶融めっき浴に鋼帯を導入し、シンクロールを周回させて溶融めっき浴から引上げ、鋼帯表面に付着している過剰量の溶融めっき金属をガスワイピングノズルにより除去して溶融めっき鋼帯を製造する際、溶融めっき浴内の鋼帯に関してシンクロールと反対側に上側サポートロールを固定配置し、上側サポートロールよりも下方位置で下側サポートロールをシンクロールと同じ側に固定配置し、次式（１）を満足する条件下でシンクロール及び下側サポートロールを鋼帯のパスラインを基準としてオフセットすることを特徴とする連続溶融めっき時の鋼帯幅反り制御方法。
   Ｈ₁ ×Ｌ₂ ／Ｌ₁ ≦Ｈ₂ ＜Ｈ₁ ・・・・（１）
   ただし、Ｈ₁ ：シンクロールのオフセット量
   Ｈ₂ ：下側サポートロールのオフセット量
   Ｌ₁ ：シンクロールの中心から上側サポートロールの中心までの高さＬ₂ ：下側サポートロールの中心から上側サポートロールの中心までの高さ
2. 溶融めっき浴内に浸漬したシンクロールと、溶融めっき浴内の鋼帯に関してシンクロールと反対側に固定配置された上側サポートロールと、上側サポートロールよりも下方位置でシンクロールと同じ側に固定配置された下側サポートロールとを備え、鋼帯のパスラインを基準としてシンクロール及び下側サポートロールが請求項１記載の式（１）を満足する条件下でオフセットされている連続溶融めっき用鋼帯幅反り制御装置。

Images