(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込む引込工程と、
前記金属帯に溶融金属を付着させるとともに、前記溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに前記溶融金属浴中にて前記金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを配し、前記金属帯を溶融金属浴外へ引き上げる付着工程と、
前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパによって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、
前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接触で制御する制御工程とを有し、
前記制御工程は、前記金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置によって前記金属帯を非接触で制御するものであり、前記電磁石装置は、両端部が前記ロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されていることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造方法。
【請求項２】
進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込む引込工程と、
前記金属帯に溶融金属を付着させるとともに、前記溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに前記溶融金属浴中にて前記金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを配し、前記金属帯を溶融金属浴外へ引き上げる付着工程と、
前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパによって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、
前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接触で制御する制御工程とを有し、
前記制御工程は、前記金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置とによって前記金属帯を非接触で制御するものであり、前記電磁石装置は、両端部が前記ロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されていることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造方法。
【請求項３】
進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込むことにより溶融めっき金属帯を製造する装置において、
前記溶融金属を保持してその溶融金属を金属帯に付着させるとともに、前記溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに前記溶融金属浴中にて前記金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを有する溶融金属浴槽と、
前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整するワイパと、
前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接触で制御する制御装置とを備え、
この制御装置が、前記金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置によって前記金属帯を非接触で制御するものであり、前記電磁石装置は、両端部が前記ロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている非接触制御装置であることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造装置。
【請求項４】
進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込むことにより溶融めっき金属帯を製造する装置において、
前記溶融金属を保持してその溶融金属を金属帯に付着させるとともに、前記溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに前記溶融金属浴中にて前記金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを有する溶融金属浴槽と、
前記金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整するワイパと、
前記ワイパの直前または直後で前記金属帯の形状を非接触で制御する制御装置とを備え、
この制御装置が、前記金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、前記中央部付近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置とによって前記金属帯を非接触で制御するものであり、前記電磁石装置は、両端部が前記ロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている非接触制御装置であることを特徴とする溶融めっき金属帯の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融めっき金属帯を製造する製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯などの金属帯を連続してめっきする方法として、金属帯を亜鉛、アルミニウム等の溶融金属中に浸漬してその金属帯の表面にめっきを施す溶融めっき法が知られている。
【０００３】
図１４は、溶融めっき金属帯の製造ラインの構成を示す図である。
【０００４】
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金属帯７０は、溶融めっき金属帯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、溶融金属の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融金属浴７２内に導かれる。
【０００５】
金属帯７０は溶融金属中を浸漬しながら通板され、その表面に溶融金属が付着する。そして、溶融金属浴７２から引き出された金属帯７０は溶融金属浴７２後に設置されてあるガスワイパ７３から噴出するガスにより、金属帯に付着した過剰の溶融金属が払拭されて金属付着量の調整が行われる。
【０００６】
続くプロセスでは、用途に応じて、例えばその金属帯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、金属帯７０は急冷帯７５を通過した後、化成処理７６で特殊の防錆、耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出荷される。
【０００７】
図１５は、従来の溶融金属浴７２中の装置の構成を示す配置図である。
【０００８】
金属帯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。溶融金属浴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７９ｂ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）を経て溶融金属浴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る。
【０００９】
この溶融めっき方法は、他のめっき方法である電気めっき方法と比較した場合、安価にめっき金属帯を製造できる、容易に厚めっきの金属帯を製造できるなど多くの特長を有している
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら一方では、この溶融めっき方法にも解決すべき課題が存在する。
【００１１】
まず、溶融めっき法では溶融金属浴７２中でドロスと呼ばれる不純物が発生し、それが金属帯７０や浴中ロール７８、７９などの浴中機器に付着することで金属帯に欠陥を発生させ、この結果、最悪の場合には著しい歩留低下につながることもある。このドロスの発生は溶融めっき金属帯の製造プロセスにおいては避けて通ることのできない現象であるため、ドロスが金属帯７０に付着することを防止するあるいは低減する方法が必要とされる。
【００１２】
また、溶融金属浴７２中に設置される浴中ロール７８、７９は、常時高温の苛酷な環境にさらされるため、回転不良などのトラブルを生じ易く、このトラブルが原因となって金属帯７０に欠陥などの品質不良を発生させることもある。このため、従来の溶融めっき金属帯の製造においては、定期的にラインを停止して浴中ロール７８、７９の手入れや交換を行わなければならず、操業効率を大きく低下させている。
【００１３】
一方、めっき金属帯製品に対する品質向上のニーズは年を追って高くなってきており、例えば自動車用外板などの高級材を製造する場合には、所望の品質を確保するため、欠陥が発生しにくい低速運転条件の下で操業する、あるいは設備メンテナンスの頻度を増すなどの対応を行って製造していた。そしてこの結果、操業効率を向上させることには限界が生じていた。
【００１４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも高品質の溶融めっき金属帯を製造することができ、かつその金属帯の製造効率を向上することができ、更に設備のメンテナンス費用を削減することのできる溶融めっき金属帯製造方法及び製造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】
上記課題を解決する新しい溶融金属めっき金属帯製造方法を開発するため、本発明者らは鋭意研究を重ね、その過程で我々は浴中サポートロール７９に着目するに至った。
【００１６】
まず、浴中サポートロール７９の目的について考えると、主な機能としては▲１▼金属帯幅方向反り矯正機能、▲２▼金属帯振動抑制機能の２つを挙げることができる。
【００１７】
図１６は、金属帯幅方向反り発生機構を説明する図である。
【００１８】
金属帯幅方向の反りは主にシンクロール７８において金属帯７０が曲げと曲げ戻しを受けることによって発生すると考えられている。
【００１９】
金属帯７０がシンクロール７８から離れる直前の位置では、曲げ戻しにより、金属帯７０にはシンクロール７８と接触している面に引張り応力、その反対の面に圧縮応力が作用している。
【００２０】
従って、金属帯７０がシンクロール７８から離れて拘束力がなくなると、金属帯７０のシンクロール７８と接触していた面では引張り応力が開放され元に戻ろうとする力が働き、その反対の面では圧縮応力が開放され元に戻ろうとする力が働く。このため、金属帯７０はその応力分布によって両エッジがシンクロール７８側に曲がるような幅方向の反りが発生すると考えられている。
【００２１】
このようにして金属帯７０に反りが発生した場合、ガスワイパ７３部において、金属帯７０とガスワイパ７３との間隔が幅方向で一定でなくなる結果、金属帯７０の幅方向に付着量ムラが生ずることになる。
【００２２】
また、金属帯７０に反りが発生している場合には、金属帯７０とガスワイパ７３との接触を避けるために、金属帯７０とガスワイパ７３の間隔を狭めることが制限される。この結果、所望の溶融金属払拭能力を確保するためにはワイピングガス圧力を高めなければならず、これが時としてワイピング時に激しく飛び散った溶融金属が金属帯７０に付着することにより発生するスプラッシュと呼ばれる欠陥の原因となることが知られている。
【００２３】
そこで、浴中サポートロール７９を用いてシンクロール７８で発生した反りを矯正する。
【００２４】
図１７は浴中サポートロール７９の反り矯正機能を説明する図である。
【００２５】
浴中サポートロール７９はスタビライジングロール７９ａと、このロールより所定距離下方に配置され左右方向に移動可能に構成されたコレクトロール７９ｂとの２本のロールで構成されている。シンクロール７８によって金属帯７０は鉛直方向に方向転換されて通板されるが、スタビライジングロール７９ａはこの通板ラインよりもシンクロール７８側に設けられ、コレクトロール７９ｂはこの通板ラインに対して所定量Ｌだけ金属帯７０を押し込む位置に配置される。
【００２６】
前述のように金属帯７０にはシンクロール７８による曲げと曲げ戻しに起因する反りが発生しているが、コレクトロール７９ｂを用いて押し込み量Ｌを適切に調整することで、金属帯７０に逆方向の曲げを加え反りを矯正するものである。
【００２７】
次に、浴中サポートロール７９の振動抑制機能について説明する。
【００２８】
一般に、金属帯７０の振動はシンクロール７８の回転不良やガタ、その他の外乱によって、ロールの回転周波数成分で金属帯７０が揺らされたり、金属帯７０自体の固有振動モードが励起されたりすることで発生する。
【００２９】
図１４に示す通り、一般的な溶融めっき金属帯製造ラインでは金属帯７０は溶融金属浴７２に浸漬した後、数十ｍの距離を何も触れるものがない状態で引き上げられるため、非常に振動し易い状況に置かれている。
【００３０】
そこで、図１５の示すように浴中サポートロール７９で金属帯７０を挟み込むことによってその振動を抑制するものである。本構成では浴中サポートロール７９から遠い、溶融金属浴７２のはるか上方では振動抑制効果は期待できないが、浴中サポートロール７９に近いガスワイパ７３の位置では振動の抑制が図れるため、品質上重要な付着量ムラを低減することが可能となる。
【００３１】
このように浴中サポートロール７９は主として金属帯幅方向の反り矯正と、金属帯振動抑制のために、数十年の長きに渡って使用されている設備であり、その実績から溶融めっき金属帯製造ラインにとっては必須の設備であると考えられている。
【００３２】
しかしながら、浴中サポートロール７９には以下のようないくつかの欠点も存在する。
【００３３】
▲１▼溶融金属浴７２で発生するドロスなどの不純物が付着し、浴中サポートロール７９がその不純物を金属帯７０に押し付けることで疵などの欠陥を発生させる。
【００３４】
▲２▼金属帯７０の幅方向反り矯正のためにコレクトロール７９ｂを押し込むことで金属帯７０に生ずる歪が一因となり、「腰折れ」と呼ばれる降伏点伸び欠陥を発生させる。
【００３５】
▲３▼浴中サポートロール７９自体の回転不良やガタなどにより、金属帯７０が振動することで金属帯７０に縞状のマークを発生させる。
【００３６】
▲４▼浴中サポートロール７９の定期的な手入れや交換のために設備停止が必要となり、操業効率を低下させてしまう。また、メンテナンス費用も必要とする。
【００３７】
これらの問題は浴中サポートロール７９がなければ発生しないものであるため、本発明者らは溶融めっき金属帯製造プロセスから浴中サポートロール７９を外すことの可否について検討を行った。
【００３８】
まず、前述機能の代替を検討する前に、浴中サポートロール７９を取り外すことによる金属帯品質への悪影響がないかどうかを検証した。これは、製造現場においては、浴中サポートロール７９には前述の機能の他に、溶融金属浴中のドロスなどの異物が金属帯７０に付着しにくくする異物除去の機能があるため、浴中サポートロール７９を取り外すと金属帯７０の欠陥発生を増加させるとの通説があるためである。
【００３９】
この検証は溶融金属浴７２を模擬する実験装置を製作し、その中の流れの挙動を観察することで行った。
【００４０】
図１８は実験装置の構成を示す図である。
【００４１】
実験装置は、溶融金属の代わりに水を用い、その中にシンクロール７８と浴中サポートロール７９を模した設備８０、８１を配置し、さらに金属帯７０を模したエンドレスベルト８２を配して構成した。
【００４２】
なお、実験装置では溶融金属の代わりに水を用いているが、実際の溶融金属浴中のロール周りとレイノルズ数やフルード数が同等となるようにロール径やロール回転数を設定して、流体力学的に溶融金属浴中の挙動を模擬できるようにしている。そして、流れを観察するためのトレーサとしてアルミ粉を添加して実験を行った。
【００４３】
図１９はロール８１周りの流れの様子を示す図である。
【００４４】
ロール８１とベルト８２の接触部下部においては、圧力上昇による吐き出しの流れとなり、異物を押し出そうとする現象が見られたが、ロール８１の回転による異物の巻込みも確認された。また、ロール８１とベルト８２との接触部上部においては、圧力低下による吸い込みが発生し、むしろ異物が溜まり付着しやすい状況を作り出していた。
【００４５】
以上の結果より、本発明者らは浴中サポートロール７９には通説で言われているような異物除去機能はなく、浴中サポートロール７９を取り外してもそのことによって欠陥の発生が増加することはないものと判断した。
【００４６】
従って、浴中サポートロール７９を外すには金属帯７０の幅方向の反り矯正機能と振動抑制機能が代替できれば良いことになる。
【００４７】
そこで、本発明者らはそれらの機能を代替する技術として、アクティブ振動制御技術を導入することに想到した。アクティブ振動制御技術はセンサで計測した制御対象の振動を打ち消すような外力を何らかのアクチュエータによって制御対象に加えることで振動を抑制する技術であり、近年、コンピュータ能力の目覚しい向上により広く普及してきている。また、アクチュエータが制御対象である金属帯７０に加える外力に静的な力も合わせれば、振動制御のみでなく、形状制御、すなわち反りの矯正も可能となる。この技術は溶融金属めっき技術が開発された時期には存在していなかったものである。
【００４８】
溶融めっき金属帯を対象とする場合は、アクチュエータは非接触式であることが望ましいが、その候補としては電磁石や流体力アクチュエータ（例えばエアパッド）などが挙げられる。
【００４９】
上記実験による知見および各種検討を総合し、高品質の溶融めっき金属帯を効率良く製造する新しい手段として、本発明者らは溶融金属浴中に方向転換手段のみを有し、浴中サポートロール７９の代替として溶融金属浴上において非接触で金属帯の形状矯正および制振を行う手段を有することを特徴とする溶融めっき金属帯製造方法および装置を考案したものである。
【００５０】
さらに、本発明では、溶融めっき金属帯製造ライン特有の性質を考慮し、浴中サポートロールレスを実現するための非接触金属帯制御装置などを必要最小限の構成としている。すなわち、ガスワイパ部における金属帯幅方向の反りは、前述の通り、必ず両エッジがシンクロール側に曲がる向きになることに着眼し、非接触金属帯制御装置をその反りの矯正に最低限必要な側の両エッジ部のみに限定して設置したものである。
【００５１】
以上より、本発明は次のように構成されている。
【００５２】
本発明は、進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込む引込工程と、金属帯に溶融金属を付着させるとともに、溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに溶融金属浴中にて金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを配し、金属帯を溶融金属浴外へ引き上げる付着工程と、金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパによって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触で制御する制御工程とを有し、制御工程は、金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付近が突出する金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置によって金属帯を非接触で制御するものであり、電磁石装置は、両端部がロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている溶融めっき金属帯の製造方法である。
【００５３】
また本発明は、進行方向に張力を受けている金属帯をめっき金属である溶融金属浴中に引き込む引込工程と、金属帯に溶融金属を付着させるとともに、溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに溶融金属浴中にて金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを配し、金属帯を溶融金属浴外へ引き上げる付着工程と、金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭するワイパによって、溶融金属の付着量を調整する調整工程と、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触で制御する制御工程とを有し、制御工程は、金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置とによって金属帯を非接触で制御するものであり、電磁石装置は、両端部がロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている溶融めっき金属帯の製造方法である。
【００５９】
また本発明は、溶融金属を保持してその溶融金属を金属帯に付着させるとともに、溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに溶融金属浴中にて金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを有する溶融金属浴槽と、金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整するワイパと、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触で制御する制御装置とを備え、この制御装置が、金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付近が突出する金属帯の帯面側に、帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置によって金属帯を非接触で制御するものであり、電磁石装置は、両端部がロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている非接触制御装置である溶融めっき金属帯の製造装置である。
【００６０】
また本発明は、溶融金属を保持してその溶融金属を金属帯に付着させるとともに、溶融金属浴中では方向転換させる以外の力学的作用を及ぼさずに溶融金属浴中にて金属帯に接触する手段として金属帯の方向転換ロールのみを有する溶融金属浴槽と、金属帯に付着した過剰の溶融金属を払拭してその付着量を調整するワイパと、ワイパの直前または直後で金属帯の形状を非接触で制御する制御装置とを備え、この制御装置が、金属帯における帯幅方向の中央部付近がその端部に比べて突出するように帯幅方向に生じる金属帯の反りを、中央部付近が突出する金属帯の帯面側の帯中央を挟む位置２箇所に配置された電磁石装置と、該帯面側の裏面の中央部に配置された電磁石装置とによって金属帯を非接触で制御するものであり、電磁石装置は、両端部がロール側に曲がる向きになる反りであることに基づいて設置されている非接触制御装置である溶融めっき金属帯の製造装置である。
【００６６】
【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。なお、以下に説明する各実施の形態では金属帯の１具体例として鋼帯を念頭においている。また、溶融めっき鋼帯は亜鉛めっき鋼帯であり、溶融金属は亜鉛である。
【００６７】
図１および図２は本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。
【００６８】
金属帯１はスナウト４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２中に引き込まれる。溶融金属浴２中では方向転換用のロールであるシンクロール３によって通板方向が変換され鉛直に引き上げられた後、ガスワイパ６でめっき付着量が調整される。
【００６９】
本構成においては、従来の装置で使用されていた浴中サポートロールが存在せず、その代わりにガスワイパ６の直後に非接触金属帯制御装置７を設けており、その非接触金属帯制御装置７を金属帯１がシンクロール３と接する面の反対側の両エッジ付近のみに配置している点が特徴である。ここでは非接触金属帯制御装置７として電磁石を想定しており、電磁石は吸引力しか発生できないのでこのような配置となっている。仮に非接触金属帯制御装置７としてエアパッドのように反発力を発生するものを想定した場合には、非接触金属帯制御装置７の配置は図１、図２と反対でシンクロール３の側となる。
【００７０】
ここで直後とは、ガスワイパ６に近ければより良い制御が行えることを意味しているが、実ラインではガスワイパ６から後述する合金化炉までの間に設置すれば良い。
【００７１】
本構成においては、非接触金属帯制御装置７を金属帯１の一方の面の両エッジ付近のみに設置したことを特徴としている。これは、例えば反りなどの形状を矯正する際には、非接触金属帯制御装置７を金属帯１の両エッジと中央部の少なくとも３ヶ所に配設し、また金属帯１の表面と裏面に配設する形態もあるが、金属帯１の一方の面の両エッジ付近のみに設置すれば足りる場合もあるとの知見に基づいて構成したものである。
【００７２】
一般に、走行中の金属帯１は常時進行方向に張力を受けているため、例えば垂直方向に移動する金属帯１では、その金属帯１が側面から見て左右方向に変動した場合であっても元の位置に復元しようとする復元力が働いている。このため、この復元力を利用することによって、金属帯１の一方の面の両エッジ付近のみに形状矯正力を作用させれば、中央部に形状矯正力を作用させなくとも反り形状を平坦にできる場合があるとの知見に基づくものである。
【００７３】
本実施の形態によれば、非接触金属帯制御装置７の設置台数を減少させることができ、メンテナンス費用を削減することができる。
【００７４】
図３は本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。
【００７５】
本構成では、非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に配置する図１、図２に示す構成に対して、非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直前に配置したことが特徴である。
【００７６】
ここで直前とは、ガスワイパ６に近ければより良い制御が行えることを意味しているが、実ラインでは溶融金属浴２からガスワイパ６までの間に設置すれば良い。
【００７７】
ガスワイパ６の直前あるいは直後いずれに設置しても金属帯の制御効果に大差はないが、ガスワイパ６の直後にワイピングによる気流を乱し得るものはない方が望ましいため、非接触金属帯制御装置７を設置できるスペースを確保できるかどうかなど溶融めっき金属帯製造ラインの条件によっては図３のように配置することが有利な場合がある。
【００７８】
図４は本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。
【００７９】
本構成では、１セットの非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に配置する図１に示す構成に対して、複数セットの非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に多段に配置したことが特徴である。
【００８０】
図５は本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。
【００８１】
本構成では、複数セットの非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に多段に配置する図４に示す構成に対して、複数セットの非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の前後に配置したことが特徴である。
【００８２】
非接触金属帯制御装置７を多段に配置することによって形状矯正あるいは振動抑制能力を効果的に高めることが可能となる。そして、多段配置による構成では、主に形状矯正を行う非接触金属帯制御装置７と、主に振動抑制を行う非接触金属帯制御装置７とに役割を分担させて構成しても良い。
【００８３】
一般的に、形状矯正においては、反りなどの形状の変化は緩慢であるため、非接触金属帯制御装置７に速い応答性はあまり要求されないのに対して、振動抑制においては、金属帯１の振動の変化は速い現象であるため、非接触金属帯制御装置７には即応性が求められる。
【００８４】
また、アクチュエータに必要とされる力は、形状矯正では金属帯１の厚みや張力によってかなり大きな力を求められるのに対して、振動抑制では金属帯１の共振を抑制できる程度の力で十分であることが多いため、例えばアクチュエータが電磁石であった場合には、形状矯正用と振動抑制用とではコイルの巻き数など装置の基本仕様が異なる。
【００８５】
従って、非接触金属帯制御装置７の役割を分担して構成することは制御性能を高める上で効果的である。
【００８６】
なお、電磁石を用いて溶融金属浴２上でＣ反り形状矯正を行うことは、溶融金属浴２内を不必要にかき乱さない点で有利である。すなわち、溶融金属浴２中には、大量のドロスが存在し、これは溶融金属浴２底部にも沈殿している。従って、いわゆるフロータや流体力アクチュエータ等の手段により溶融金属浴２内をかき乱してしまうと、せっかく沈殿しているドロスが舞ってしまい、金属帯１に付着して欠陥発生の原因となる。またフロータ等の手段がなくても、通常のシンクロール３に金属帯１が巻き付いて通板しているだけでもシンクロール３と浴底部との間隔が狭い場合にはドロスは舞い上がる。
【００８７】
なお、本明細書では、金属帯１の非接触制御技術として電磁石と流体力アクチュエータを挙げているが、両者を比較すると、本発明を実現する上では電磁石の方が好ましい。その理由は次の通りである。▲１▼流体力アクチュエータを溶融金属浴２上で使用すると、流体、例えば気流により金属帯１が不必要に冷却され、品質上の問題が生じ得る。▲２▼電磁石に比べ装置が大きく、ガスワイパ６直上への設置は困難となる。また、配管や送風機もスペースを取るため現実の実施が難しい。▲３▼電磁石に比べ所要電力が大きく、ランニングコストが高くなる。
【００８８】
図６は本発明の第２の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。
【００８９】
本構成では、非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に配置する図１、図２に示す構成に対して、非接触金属帯制御装置７の後段に金属帯１をシンクロール３の反対側の面から押さえるタッチロール８を配置したことが特徴である。
【００９０】
このタッチロール８は、溶融めっき金属帯製造工程においては自動車用外板など合金化溶融めっき材の製造の際に用いられることの多い設備で、金属帯１の振動を抑制しパスラインを安定させる目的で設置される。
【００９１】
通常は、ワイピング直後において金属帯１に触れるような設備を配置することは好ましくないが、合金化溶融めっき材の製造時には更にこの後段で合金化の処理を行うため、タッチロール８の接触程度の影響は合金化処理によって目に見えない程度に消えてしまうのである。
【００９２】
ここでタッチロール８をシンクロール３と反対側の面だけに配置しているのは、金属帯１には非接触金属帯制御装置７によりシンクロール３と接している側から反対側方向への力が働いているため、金属帯１の振動を抑制するにはこの力を受ける側にタッチロール８を設けて金属帯１を拘束すれば十分だからである。
【００９３】
本第２の実施の形態の発明の構成では、金属帯１の振動はタッチロール８によって抑制し、非接触金属帯制御装置７は主に形状矯正の役割を担っている。この構成によれば、突発的に大きな振動が生じる場合でも、タッチロール８によってこの振動の影響を軽減できるため、より安定した操業を行なうことができる。
【００９４】
図７は本発明の第３の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。
【００９５】
本構成では、非接触金属帯制御装置７をガスワイパ６の直後に配置し、非接触金属帯制御装置７の後段に金属帯１をシンクロール３の反対側の面から押さえるタッチロール８を配置する図６に示す構成に対して、タッチロール８を金属帯１の表裏両面に配置したことが特徴である。
【００９６】
本第３の実施の形態の発明の構成では、タッチロール８が金属帯１の表裏両面に直接触れてしまうデメリットもあるが、より確実に金属帯１を拘束できるため、振動抑制の点では第２の実施の形態の発明の構成よりも優れている。
【００９７】
なお、タッチロール８を用いる実施の形態においても非接触金属帯制御装置７について図３から図５に示したような様々なバリエーションがあることは言うまでもない。
【００９８】
図８は本発明の第４の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。
【００９９】
本構成では、非接触金属帯制御装置７の後段に金属帯を押さえるタッチロール８を配置した図６、図７の構成に対して、さらにこのタッチロール８の後段に合金化炉９を備えたことが特徴である。
【０１００】
前述のようにタッチロール８を用いれば金属帯１の振動を抑制できる反面、タッチロール８と金属帯１との接触による影響がないとは言えない。しかし、合金化炉９で合金化処理を施すとその影響はほとんど無害化されるのである。
【０１０１】
なお、合金化炉９を用いる実施の形態においても非接触金属帯制御装置７について図３から図５に示したような様々なバリエーションがあることは言うまでもない。
【０１０２】
図９は本発明の第５の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。
【０１０３】
本構成では、非接触金属帯制御装置７の後段に金属帯を押さえるタッチロール８を配置した図６の構成に対して、さらに溶融金属浴２中に１本のサポートロール５を備えたことが特徴である。この１本のサポートロール５を用いる効果について説明する。尚、以下では、より具体化した内容とするため非接触金属帯制御装置７を電磁石７として説明する。
【０１０４】
図１０に示すように、シンクロール３を通板することで金属帯１が塑性変形することにより発生するＣ反りは、シンクロール３から離れるに従って面外に凸となる量が増加し、ある距離以上になると塑性変形量に応じた一定量となる。従って、溶融金属浴２中にサポートロール５がない場合には、金属帯１がシンクロール３から離れる位置からガスワイパ６までの距離が、サポートロール５がある場合と比較して長くなるため、ガスワイパ６の位置での金属帯１の形状を平坦化するに必要な矯正力を強める必要がある。
【０１０５】
しかし、例え１本であってもサポートロール５を設置して金属帯１に押付けることにより、その位置においてＣ反り（面外変形）を見掛け上解消することができるためガスワイパ６の位置での金属帯１の形状を平坦化するに必要な矯正力（例えば、電磁石の場合には供給電流）を小さくすることができる。
【０１０６】
また、サポートロール５がない場合と比較すると、タッチロール８との間の金属帯１の拘束間隔が短くなるため、振動がより抑制されることになる。その結果、付着量の長さ方向の均一化が図れ、更にガスワイパ６を金属帯１に近接して設置することができるためスプラッシュ等をワイピングする効果が増加して外観欠陥の低減も可能となる。また、２本の浴中サポートロールを用いる場合と同等の振動抑制力を発揮する。
【０１０７】
本実施の形態では、サポートロール５を金属帯１の反りを解消するようにシンクロール３とは反対面側に設けて押し込んで配置している。このため、金属帯１のＣ反りは反転して図６の場合とは反対側に反っている。そこで、電磁石７は図６で示す位置とは反対の面側に設置しなければならない。
【０１０８】
さらに本実施の形態では、電磁石７の配置を変更したことに連動してタッチロール８についても電磁石７が設置されている面側に配置を変更している。これは前述のように、金属帯１には電磁石７の吸引力によってサポートロール５が設置されている面側から電磁石７が設置されている面側に向かう方向に力が働いているため、この力を受ける側にタッチロール８を設けて金属帯１の振動を抑制するように拘束するためである。
【０１０９】
尚、タッチロール８を１本使用する構成は、この形態に限定されるものではない。電磁石７が設置されている位置と反対面側にタッチロール８を１本のみ設ける場合であっても、金属帯１に押し込むようにタッチロール８を配置することでタッチロール８と金属帯１の接触点が振動の節となり、振動抑制の効果を発揮することができる。即ち、金属帯１の表面又は裏面の何れの側に設けるものであってもタッチロール８を１本で構成する形態が成立する。
【０１１０】
本実施の形態では、タッチロール８が一本の構成であるが、図１１に示すようにタッチロール８を２本で構成することもできる。この形態では、タッチロール８が金属帯１の表裏両面に接触してしまうというデメリットもあるが、より確実に金属帯１を拘束できるため、振動抑制の点では第５の実施の形態よりも優れている。
【０１１１】
ここでタッチロール８の構成に関しては、金属帯１の品質上の観点と操業安定性の観点の両面から最適な形態を選定すれば良い。一般に、品質上の観点では、タッチロール１本配置、タッチロール２本配置の順に優れている。また、操業安定性の観点では、タッチロール２本を配置、タッチロール１本を電磁石７側に配置、タッチロール１本を電磁石７と反対側に配置の順に優れている。
【０１１２】
図１２の（１）は、本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図である。本実施の形態では、図６の構成に対して、電磁石７を金属帯１の表面と裏面とに配置したことが特徴である。
【０１１３】
図１２の（２）は、金属帯１の上流方向から見た電磁石７の配置を示す図である。本実施の形態では、電磁石７は金属帯１の反りの形状に対応し、金属帯１の凹面側の中央部に配置された電磁石７ａ、金属帯１の凸面側の中央部を挟む両側のそれぞれの端部に配置された電磁石７ｂ、７ｃで構成されている。このように、電磁石７を金属帯１の表裏面の３個所の領域に設ける構成を「３点構成」と呼ぶこととする。
【０１１４】
本実施の形態である３点構成の電磁石７を金属帯１の表裏面に配置することで、溶融めっき金属帯の製造条件が変更されて金属帯１に働く張力が小さくなる場合であっても反り形状を効果的に制御することができる。
【０１１５】
図１３は、本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図である。本図では、第５の実施形態に３点構成の電磁石を適用した構成を示している。本形態では、図１３の（２）に示すとおり金属帯１の反り方向の反転に対応できるように、電磁石７ａ、７ｂ、７ｃを配置している。尚、本３点構成の電磁石７が、タッチロール８が金属帯１の表裏面側に配設されている形態についても適用できることは当然である。
【０１１６】
本発明は、このようにサポートロール５、電磁石７、タッチロール８の種々の組み合わせの形態の下で適用することが可能であり、金属帯１の製造形態に合せて柔軟に構成することができる。
【０１１７】
また、本発明は、ガスワイパ６との組み合わせのみにおいて適用されるものではなく、電磁ワイピング装置など過剰な溶融金属を払拭できる手段であれば組み合わせて用いることができる。
【０１１８】
以上の通り、前述の各実施の形態によれば、従来の溶融めっき金属帯の製造において必要不可欠とされていたサポートロールを用いずに溶融めっき金属帯を製造することができる。
【０１１９】
この結果、サポートロールに起因する欠陥のない高品質な溶融めっき金属帯を製造することができる。
【０１２０】
また、サポートロールのメンテナンスが不要となるため、ロングサイクルの操業が可能となり、溶融めっき金属帯の製造効率を上げることができる。
【０１２１】
また、サポートロールのメンテナンスが不要となるため、メンテナンス費用を削減することもできる。
【０１２２】
しかも本発明では、溶融めっき金属帯製造ライン特有の性質を考慮し、サポートロールレスを実現するための非接触金属帯制御装置などを必要最小限の構成としているため、低コストでかつ操業の妨げにならない。
【０１２３】
更に本発明では、サポートロールの数を低減した構成で上記メリットを得ることができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば高品質な溶融めっき金属帯を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す別角度の図。
【図３】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図。
【図４】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図８】本発明の第４の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第５の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図１０】拘束点からのＣ反り量を示す図。
【図１１】本発明の第５の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図。
【図１２】本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の構成を示す図。
【図１３】本発明の第６の実施形態の溶融めっき金属帯製造装置の他の構成を示す図。
【図１４】溶融金属めっき帯の製造ラインの構成を示す図。
【図１５】従来の溶融金属浴中の装置構成を示す図。
【図１６】金属帯幅方向反り発生機構を説明する図。
【図１７】浴中サポートロールの反り矯正機能を説明する図。
【図１８】実験装置の構成を示す図。
【図１９】浴中サポートロール付近の流れの様子を示す図。
【符号の説明】
１…金属帯
２…溶融金属浴
３…シンクロール
４…スナウト
５…サポートロール
６…ガスワイパ
７…非接触金属帯制御装置
８…タッチロール
９…合金化炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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