JP5600452B2

JP5600452B2 - 溶融めっき設備

Info

Publication number: JP5600452B2
Application number: JP2010060666A
Authority: JP
Inventors: 直幸吹田
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP2011195848A

Description

本発明は、溶融金属ポットに金属帯を浸漬して金属帯の表面にめっき層を形成する溶融めっき設備に関する。

従来用いられていたこの種の溶融めっき設備としては、例えば下記の特許文献１等に示されている構成が用いられている。図３は、従来の溶融めっき設備において用いられる調質圧延機１０を示す構成図であり、図４は、図３の調質圧延機を金属帯２が蛇行して通過する状態を示す説明図である。一般に、このような溶融めっき設備では、溶融金属のコーティングが施された金属帯２が冷却された後に、調質圧延機１０で金属帯２が軽圧下されることで、溶融金属によって構成されるめっき層の性質が整えられる。

図３に示すように、調質圧延機１０には、上下ワークロール１０ａ，１０ｂと、上下バックアップロール１０ｃ，１０ｄとが設けられている。ワークロール１０ａ，１０ｂは、金属帯２に直接的に触れるロールであり、金属帯２を上下から挟み込むものである。バックアップロール１０ｃ，１０ｄは、各ワークロール１０ａ，１０ｂの外側に配置されるロールであり、ワークロール１０ａ，１０ｂを介して金属帯２に圧下力を付与するものである。各ワークロール１０ａ，１０ｂの外周面は凸状の円弧に形成されているので、金属帯２に付与される圧下力の分布にも偏りが生じる。すなわち、圧下力は、各ロール１０ａ〜１０ｄの幅方向に沿う中央領域で高く、幅方向に沿う外側に向けて徐々に低くなる。このため、図４に示すように金属帯２が蛇行して、金属帯２の中央部が各ロール１０ａ〜１０ｄの幅方向に沿う中央領域を通過しない場合には、例えば絞り込みや耳じわ等の形状不良が金属帯２に生じる可能性がある。

このため、従来の溶融めっき設備では、例えば下記の特許文献２，３等に示されるようなステアリング機能を有するステアリングロールが設けられて、金属帯２の蛇行を低減できるように構成されている。但し、調質圧延機１０近傍には、ブライドルロール等の大型の装置が配置されるので、調質圧延機１０近傍にステアリングロールを設置するスペースを確保することが難しい。このため、調質圧延機１０から離れた位置に配置されたステアリングロールが調質圧延機１０での蛇行制御を兼ねることが多い。

特開２００５−８９８４９号公報特開平０５−１９５１８４号公報特開２００３−２１３３９１号公報

上記のような従来の溶融めっき設備では、調質圧延機１０から離れた位置に配置されたステアリングロールが調質圧延機１０での蛇行制御を兼ねるので、このステアリングロールで蛇行制御を行っても、例えばステアリングロール下流の搬送路の据え付け誤差等によって、調質圧延機１０を通過する金属帯２にずれが生じる可能性があり、金属帯２に形状不良が生じる可能性が依然として残っている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、調質圧延機から離れた位置に配置されたステアリングロールが調質圧延機での蛇行制御を兼ねる構成でも、調質圧延機での金属帯の蛇行をより確実に抑えることができ、金属帯に形状不良が生じる可能性をより小さくできる溶融めっき設備を提供することである。

本発明に係る溶融めっき設備は、ポット内の溶融金属に浸漬された金属帯を前記ポットから引き上げて、冷却搬送路を通過させることにより前記金属帯を冷却し、前記冷却搬送路の出側に配置されたデフレクタロールにより前記金属帯の搬送方向を水平方向とした後に、前記金属帯を調質圧延機で軽圧下する溶融めっき設備であって、前記冷却搬送路に配置されたステアリングロールと、前記ステアリングロールの下流側に配置され、前記ステアリングロールの直後における前記金属帯の第１偏差量を検出する第１センサと、前記デフレクタロールと前記調質圧延機との間に配置され、前記調質圧延機前における前記金属帯の第２偏差量を検出する第２センサと、前記ステアリングロール、前記第１センサ、及び前記第２センサに接続され、前記第１及び第２センサからの前記第１及び第２偏差量に基づいて前記ステアリングロールを傾動させることで、前記冷却搬送路及び前記調質圧延機前での前記金属帯の蛇行を制御する蛇行制御手段とを備え、前記蛇行制御手段は、前記第１偏差量を（Ａ）、前記第２偏差量を（Ｂ）、所定のバイアス量を（ａ）、所定のゲイン値を（Ｇ）とした場合に、∫｛（Ａ）＋（ａ）＋∫（Ｂ）ｄｔ｝ｄｔ×（Ｇ）に基づいて前記ステアリングロールの傾動量を求める。

また、前記蛇行制御手段は、前記ステアリングロールの傾動量を求める演算を行う際に、積分時間設定値×金属帯の現在の搬送スピード÷金属帯の最大の搬送スピードの計算式により求められる積分時間を上記∫（Ｂ）ｄｔの演算に用いる。

本発明の溶融めっき設備によれば、第１センサがステアリングロールの直後における金属帯の第１偏差量を検出し、第２センサが調質圧延機前における金属帯の第２偏差量を検出し、蛇行制御手段が、第１及び第２センサからの第１及び第２偏差量に基づいてステアリングロールを傾動させることで、冷却搬送路及び調質圧延機前での金属帯の蛇行を制御するので、調質圧延機から離れた位置に配置されたステアリングロールが調質圧延機での蛇行制御を兼ねる構成でも、調質圧延機での金属帯の蛇行をより確実に抑えることができ、金属帯に形状不良が生じる可能性をより小さくできる。

本発明の実施の形態１による溶融めっき設備を示す構成図である。図１の蛇行制御手段によるステアリングロールの傾動量算出の状態を示す説明図である。従来の溶融めっき設備において用いられる調質圧延機を示す構成図である。図３の調質圧延機を金属帯が蛇行して通過する状態を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による溶融めっき設備を示す構成図である。図において、ポット１には、例えば溶融亜鉛めっきや合金化溶融亜鉛めっき等の溶融金属めっきを施すための溶融金属１ａが溜められている。このポット１には、例えば鋼板等の金属帯２がスナウト３から連続的に送られる。溶融金属１ａに金属帯２が浸漬されることで、金属帯２の表面が溶融金属１ａによってコーティングされる。

ポット１から引き上げられた金属帯２は、冷却搬送路４を通過されることで冷却される。冷却搬送路４には、ポット１が設けられている位置から金属帯２が上昇される上昇路４ａと、この上昇路４ａを上昇された金属帯２が降下される降下路４ｂとが含まれている。上昇路４ａには、付着量調節器５と冷却帯６とが設けられている。付着量調節器５は、金属帯２の表面に過剰に付着した溶融金属１ａをガスワイピング等により除去するものである。冷却帯６は、金属帯２の表面に冷却用ガスを吹き付けて、金属帯２表面の溶融金属１ａを冷却するものである。

冷却搬送路４の降下路４ｂには、ステアリングロール２０と第１センサ２１とが設けられている。ステアリングロール２０は、周知のステアリング機能を有するロールであり、傾動されることで金属帯２の蛇行を修正するものである。なお、このステアリングロール２０の傾動は、ステアリングロール２０の幅方向に沿う一端が第１方向に変位された際に、ステアリングロール２０の他端が第１方向とは逆向きの第２方向に向けて同量だけ変位されることで行われるものである。第１センサ２１は、ステアリングロール２０の直後における金属帯２の第１偏差量２１ａを検出するものである。なお、偏差量とは、幅方向に沿う金属帯２の中央位置が所定の基準位置からずれている量を示すものである。

冷却搬送路４の出側にはデフレクタロール７が配置されている。このデフレクタロール７は、金属帯２の搬送方向を水平方向に変えるものである。金属帯２の搬送方向に沿うデフレクタロール７の下流側には、ミストプレイ８、第２センサ２２、第１ブライドルロール９、調質圧延機１０（スキンパスロール）、及び第２ブライドルロール１１が設けられている。ミストプレイ８は、金属帯２に冷却用ミストを吹き付けて、金属帯２表面の溶融金属１ａをさらに冷却するものである。第１及び第２ブライドルロール９，１１は、金属帯２に所与の張力を付与するものである。調質圧延機１０は、周知のように金属帯２を軽圧下して、金属帯２表面の溶融金属１ａによって構成されるめっき層の性質を整えるものである。

第２センサ２２は、第１ブライドルロール９の前、すなわち調質圧延機１０前における金属帯２の第２偏差量２２ａを検出するものである。この実施の形態では、一般に第１ブライドルロール９と調質圧延機１０との間のスペースが狭いことを考慮して、ミストプレイ８と第１ブライドルロール９との間に第２センサ２２を配置している。しかしながら、第２センサ２２は、調質圧延機１０に進入する前の調質圧延機１０近傍での金属帯２の偏差量を検出できればよく、第２センサ２２の配置位置はデフレクタロール７と調質圧延機１０との間であればよい。

ステアリングロール２０、第１センサ２１、及び第２センサ２２には、蛇行制御手段２３が接続されている。蛇行制御手段２３は、後述のように、第１及び第２センサ２１，２２からの第１及び第２偏差量２１ａ，２２ａに基づいてステアリングロール２０の傾動制御を行うことで、冷却搬送路４及び調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行を制御するものである。すなわち、この実施の形態のステアリングロール２０による蛇行制御は、冷却搬送路４での金属帯２の蛇行制御と、調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行制御とを兼ねるものである。

オペレータが調質圧延機１０の動作を監視できるように調質圧延機１０の前に設けられたデスク３０には、第１偏差計２４、第２偏差計２５、及び設定値入力部２６が設けられている。第１及び第２偏差計２４，２５は、蛇行制御手段２３に接続された表示器であり、第１及び第２センサ２１，２２によって検出された第１及び第２偏差量２１ａ，２２ａをオペレータに対して表示するものである。設定値入力部２６は、オペレータによって操作される操作盤であり、上位制御手段２７を介して蛇行制御手段２３に設定値２６ａを入力するものである。この設定値入力部２６は、蛇行制御手段２３によるステアリングロール２０の傾動制御にオペレータが関与できるように、蛇行制御手段２３の傾動量演算に用いられる変数をオペレータが設定できるようにするものである。

上位制御手段２７は、例えば金属帯２の搬送等の溶融めっき設備全体の動作制御を行うものである。上位制御手段２７は、設定値入力部２６からの設定値２６ａとともに、金属帯２の搬送スピード２７ａを蛇行制御手段２３に入力する。蛇行制御手段２３は、以下に説明するように、設定値２６ａ及び搬送スピード２７ａを用いてステアリングロール２０の傾動量を求める。

次に、図２は、図１の蛇行制御手段２３によるステアリングロール２０の傾動量算出の状態を示す説明図である。図に示すように、蛇行制御手段２３には、第１センサ２１からの第１偏差量２１ａ、第２センサ２２からの第２偏差量２２ａ、並びに上位制御手段２７からの設定値２６ａ及び搬送スピード２７ａが入力される。設定値２６ａには、以下に説明するバイアス量及びゲイン値が含まれている。

蛇行制御手段２３は、第１偏差量２１ａを（Ａ）、第２偏差量２２ａを（Ｂ）、設定値２６ａに含まれるバイアス量を（ａ）、設定値２６ａに含まれるゲイン値を（Ｇ）とした場合に、∫｛（Ａ）＋（ａ）＋∫（Ｂ）ｄｔ｝ｄｔ×（Ｇ）に基づいて前記ステアリングロール２０の傾動量を求める。

（Ａ）＋（ａ）は、冷却搬送路４での金属帯２の蛇行制御を行う制御ループを示している。オペレータは、設定値入力部２６を操作してバイアス量（ａ）を変更することで、蛇行制御を適宜調節できる。∫（Ｂ）ｄｔは、調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行制御を行う制御ループを示しており、傾動制御全体にサブループとして作用する。（Ｂ）が積分項として含まれることで、調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行制御を可能としつつ、全体としての制御発散を防止できるようにされている。

蛇行制御手段２３は、上述の傾動量演算の∫（Ｂ）ｄｔの積分時間を搬送スピード２７ａに基づいて決定する。具体的には、蛇行制御手段２３は、ステアリングロールの傾動量を求める演算を行う際に、搬送スピード２７ａに反比例する積分時間を∫（Ｂ）ｄｔの演算に用いる。（Ｂ）は応答遅れが大きく（検出部が制御部から非常に遠い）ので、（Ｂ）の値が大きくなるほど制御が発散しやすくなる。このため、積分時間を一定にすると、ライン速度の増加に対して制御不足となるとともに、ライン速度の減少に対して過剰制御となる。そこで「積分時間設定値×金属帯２の現在の搬送スピード÷金属帯２の最大の搬送スピード」の計算式により求められる積分時間を∫（Ｂ）ｄｔの演算に用いることで、このような制御不足及び過剰制御の発生を回避している。搬送スピード２７ａは、５０〜１８０ｍ／ｍｉｎ程度の幅で変動される。すなわち、この実施の形態では、上述の計算式における最大の搬送スピードは１８０ｍ／ｍｉｎである。なお、上述の積分時間設定値（ｓｅｃ）は、外部から入力される設定値である。全体の積分時間は、ライン速度に影響を受けない所定の一定値としている。

蛇行制御手段２３には、ステアリングロール２０に設けられた傾動量検出器（図示せず）からの傾動量検出信号２０ａが入力される。蛇行制御手段２３は、求めた傾動量と傾動量検出信号２０ａが示す現在の傾動量の検出値との差を求め、この差を示す駆動信号２３ａをステアリングロール２０のアクチュエータ（図示せず）に入力する。ステアリングロール２０のアクチュエータは、駆動信号２３ａに基づいてステアリングロール２０を傾動駆動する。

このような溶融めっき設備では、第１センサ２１がステアリングロール２０の直後における金属帯２の第１偏差量２１ａを検出し、第２センサ２２が調質圧延機１０前における金属帯２の第２偏差量２２ａを検出し、蛇行制御手段２３が、第１及び第２センサ２１，２２からの第１及び第２偏差量２１ａ，２２ａに基づいてステアリングロール２０を傾動させることで、冷却搬送路４及び調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行を制御するので、調質圧延機１０から離れた位置に配置されたステアリングロール２０が調質圧延機１０での蛇行制御を兼ねる構成でも、調質圧延機１０での金属帯２の蛇行をより確実に抑えることができ、金属帯２に形状不良が生じる可能性をより小さくできる。また、２つのステアリングロール２０を設ける構成に比べて、導入コストを低減できるとともに、例えば定期修理等のメンテナンスに要する時間も短縮できる。

また、蛇行制御手段２３は、第１偏差量２１ａを（Ａ）、第２偏差量２２ａを（Ｂ）、所定のバイアス量を（ａ）、所定のゲイン値を（Ｇ）とした場合に、∫｛（Ａ）＋（ａ）＋∫（Ｂ）ｄｔ｝ｄｔ×（Ｇ）に基づいてステアリングロール２０の傾動量を求めるので、調質圧延機１０前での金属帯２の蛇行制御を可能としつつ、全体としての制御発散を防止できる。

さらに、蛇行制御手段２３は、ステアリングロール２０の傾動量を求める演算を行う際に、積分時間設定値×金属帯２の現在の搬送スピード÷金属帯２の最大の搬送スピードの計算式により求められる積分時間を∫（Ｂ）ｄｔの演算に用いるので、ライン速度の増加に対して制御不足となることを回避しつつ、ライン速度の減少に対して過剰制御となることを回避できる。

１ポット
１ａ溶融金属
２金属帯
４冷却搬送路
７デフレクタロール
１０調質圧延機
２０ステアリングロール
２１，２２第１及び第２センサ
２１ａ，２２ａ第１及び第２偏差量
２３蛇行制御手段

Claims

ポット（１）内の溶融金属（１ａ）に浸漬された金属帯（２）を前記ポット（１）から引き上げて、冷却搬送路（４）を通過させることにより前記金属帯（２）を冷却し、前記冷却搬送路（４）の出側に配置されたデフレクタロール（７）により前記金属帯（２）の搬送方向を水平方向とした後に、前記金属帯（２）を調質圧延機（１０）で軽圧下する溶融めっき設備であって、
前記冷却搬送路（４）に配置されたステアリングロール（２０）と、
前記ステアリングロール（２０）の下流側に配置され、前記ステアリングロール（２０）の直後における前記金属帯（２）の第１偏差量（２１ａ）を検出する第１センサ（２１）と、
前記デフレクタロール（７）と前記調質圧延機（１０）との間に配置され、前記調質圧延機（１０）前における前記金属帯（２）の第２偏差量（２２ａ）を検出する第２センサ（２２）と、
前記ステアリングロール（２０）、前記第１センサ（２１）、及び前記第２センサ（２２）に接続され、前記第１及び第２センサ（２１，２２）からの前記第１及び第２偏差量（２１ａ，２２ａ）に基づいて前記ステアリングロール（２０）を傾動させることで、前記冷却搬送路（４）及び前記調質圧延機（１０）前での前記金属帯（２）の蛇行を制御する蛇行制御手段（２３）と
を備え、
前記蛇行制御手段（２３）は、前記第１偏差量（２１ａ）を（Ａ）、前記第２偏差量（２２ａ）を（Ｂ）、所定のバイアス量を（ａ）、所定のゲイン値を（Ｇ）とした場合に、
∫｛（Ａ）＋（ａ）＋∫（Ｂ）ｄｔ｝ｄｔ×（Ｇ）
に基づいて前記ステアリングロール（２０）の傾動量を求める
ていることを特徴とする溶融めっき設備。
前記蛇行制御手段（２３）は、前記ステアリングロール（２０）の傾動量を求める演算を行う際に、積分時間設定値×金属帯（２）の現在の搬送スピード÷金属帯（２）の最大の搬送スピードの計算式により求められる積分時間を上記∫（Ｂ）ｄｔの演算に用いることを特徴とする請求項１記載の溶融めっき設備。