JP2000042632A - テンションレベラならびにストリップの矯正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 金属ストリップに幅方向の張力分布を付与し
ておこなう平坦矯正において、小さな量の張力差でも容
易に付与でき、かつ任意の張力分布の形成が可能なテン
ションレベラならびにそれを用いた矯正方法を提供す
る。 【解決手段】 ストリップ１１の張力域を形成するブラ
イドルロールユニット４と、この張力域にストリップ１
１の進行方向に向かってそのストリップ１１に伸びを付
与する伸張ロールユニット２と前記ストリップの反りを
矯正する矯正ロールユニット３とを順次配置し、伸張ロ
ールユニット２の入側にロール軸方向に温度勾配の形成
が可能な加熱ロール１を設け、この加熱ロール１にてス
トリップ１１の幅方向に温度差を形成させた後に、伸長
ロールユニット２および矯正ロールユニット３で平坦矯
正をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属ストリップの形
状不良を曲げと張力を付与して矯正するテンションレベ
ラに係わり、特に金属ストリップの幅端部や幅中央部な
どの平坦度不良を矯正するテンションレベラならびにそ
の矯正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧延された金属ストリップ（以
下、単にストリップという）は完全に平坦ではなくいわ
ゆる中伸び、耳波などが生じており矯正処理を施し平坦
なコイルとした後に出荷される。この矯正には、従来よ
りテンションレベラが用いられている。

【０００３】図１は、従来のテンションレベラを模式的
に示す概要図であり、上流、下流のブライドルロールユ
ニット４、４によってストリップ１１の張力域を形成
し、この張力域に該ストリップ１１に伸びを付与する伸
張ロールユニット２と矯正ロールユニット３を設け、被
矯正材である前記ストリップ１１に張力と曲げによる複
合応力を与えてストリップ１１を０．２〜１．５％伸長
することで、幅方向の伸び差を消去し平坦矯正がおこな
われる。なお、符号５は、デフレクターロールである。

【０００４】ところが、このようにストリップを高張力
下でロールに沿わせて曲げ伸ばす加工を行うと、ストリ
ップの幅端部は幅中央部に比べて幅方向の拘束がないこ
とや、幅中央部に比べ幅端部付近の降伏応力が低い等の
理由により幅端部と幅中央部で僅かに伸びが異なり、板
幅全体を矯正しても幅端部には平坦不良が残存する場合
がある。

【０００５】また、圧延後のストリップの断面は必ずし
も矩形でなく、エッジドロップやロール撓みによる板ク
ラウンがあり、このようなストリップを矯正しても、板
厚の幅方向における不均一が幅方向の伸び差として現
れ、形状不良や歩留まりの低下をもたらす。

【０００６】この対策として、以下の技術が提案されて
いる。図２は、特公昭５１−８８３０号公報に提示され
た技術の模式図で、ワークロール２１の片側端部のロー
ル径を軸端に向かって漸次小径化させることによって幅
方向の伸び差を形成させるものである。なお、符号１１
は被矯正材のストリップである。

【０００７】図３（ａ）、（ｂ）は、特公平４−３５２
４１号公報に提示された技術の模式図で、ワークロール
２１に隣接するアンチクリンピングローラ２２の片側に
端部に向かって漸次小径となるようにテーパを形成させ
矯正材に幅方向伸び差を付与するものである。

【０００８】両公報に開示された技術は、いずれもワー
クロールで曲げ引張り加工を受けるストリップに対して
張力差を付与することで、張力による加工量つまり伸び
量の差を発生させる方法である。

【０００９】また、特開昭６３−９０３１９公報には、
伸長ロールに対向して押えロールを配置し、それぞれの
ロールには互いに反対位置の一方端にロール端に向かっ
て直径が減少するようにクラウニングを設け、両ロール
にてストリップを挟んで矯正する方法が開示されてい
る。これは曲げ引張り加工を受けるストリップに対して
板厚方向応力の幅方向差を負荷することで伸び差を調整
する方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記公報などに開示さ
れた従来技術は、幅方向に張力差を発生させて幅方向に
伸び差を付与することは可能であるが、ロールのクラウ
ニングとロールの押し込み量によって幅方向の伸び差を
調節するため、形成される張力差は通板経路長さの幅方
向差で決定され、ロールの加工精度や機械の製作精度の
影響をうけ微小量の設定が難しい。また、板端をテーパ
部の所定位置に合わせるには、ロールのシフトで対応で
きるが、テーパ形状の変更にはロールの交換が必要であ
り、作業能率の低下やロール在庫数の増加によるコスト
上昇の問題もある。更に、大きなクラウニングを有する
ロールを用いる場合には、テーパ部での折れや光沢差を
誘発する危険性も高い。

【００１１】本発明の課題は、金属ストリップに負荷さ
れる幅方向の張力分布を付与しておこなう平坦矯正にお
いて、小さな量の張力差でも容易に付与でき、かつ任意
の張力分布の形成が可能なテンションレベラならびにそ
れを用いた矯正方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】テンションレベラの矯正
では、ストリップに負荷される張力が増加するとロール
径やロール配置が適切であれば通常は伸び量が増加する
ことは周知であり、したがって、幅方向に張力差を形成
することで幅方向の伸び差が得られる。ここで、形成さ
せる張力差を精度良く設定できれば、正確な伸び差が得
られ、平坦度の改善効果を高めることが可能である。

【００１３】そこで、本発明者らは、幅方向における張
力差を形成させる手段として、ストリップの熱膨張を利
用する方法を想到した。熱膨張歪みは 熱膨張係数と温
度変化量の積で求まるのは周知である。例えば普通鋼で
あれば１０℃の温度差を付与すれば１．２×１０^-4程度
の歪み差を形成できる。この歪み差と弾性係数との積で
求まる応力差が形成される。よって、幅方向の所定の位
置を適宜加熱できればストリップに幅方向の温度差が発
生し、張力差が形成されるため、その状態でテンショレ
ベリングを行えば幅方向に伸び差を変更できる。すなわ
ち、通常のテンションレベリングでは伸び差が残存する
場合でも、温度差を与えて矯正することできわめて平坦
に矯正できると考えられる。

【００１４】次に、ストリップの幅方向に効率的に温度
差を形成させる加熱方法を検討した。ストリップの加熱
では加熱炉内を通板して昇温する方法が一般的ではある
が、この方法では、ストリップの幅方向に温度差を形成
するのが困難である。また、誘導加熱による方法では部
分的な加熱は可能であるが、正確な幅方向位置に限定し
た加熱は難しい。そこで、本発明者らは、高温のロール
と接触させてストリップを加熱するロール加熱の適用を
試みた。ロール加熱ではストリップとロール間の接触熱
伝達で熱の授受が行われ、単位時間、単位面積当たりの
入熱量ｑは下記の式で与えられる。

【００１５】ｑ＝α×（Ｔｒ−Ｔｓ） ここで、α：ロールとストリップの熱伝達係数 Ｔｒ：ロール表面温度 Ｔｓ：ストリップ温度 ロールによるストリップの加熱は、ロールへのストリッ
プの巻き付き角度を変更し、ストリップとロールの接触
時間を変更してストリップへの入熱量を調節するのが一
般的であるが、従来の加熱ロールは、軸方向にロール表
面温度が均一であるため、基本的にはストリップは幅方
向に同じ温度となる。そこで、ロール内部に軸方向に分
割したヒータを備えた加熱ロールを製作し、ストリップ
の加熱を行ったところ、ストリップの幅方向に温度差が
形成され、ロール表面の温度と加熱前のストリップ温度
の差に比例した温度分布が形成された。加熱ロールへの
ストリップ巻き付け時の張力が小さいと熱膨張の影響で
加熱温度の高いところがロールから浮き上がるため大幅
な温度差の形成が難しいが、テンションレベリングを想
定した高張力下では、ストリップに形成される温度差を
大きくできることが判った。更に、加熱ロールの軸方向
における温度分布を変更することで、ストリップの幅方
向の温度分布の変更も可能であり、また、加熱ロールを
軸方向にシフトすることで、ストリップに形成される温
度分布も即座に移動（シフト）し、ロール温度そのもの
を変更するよりも早期にストリップの温度分布を変更で
きることが判った。

【００１６】本発明は、上記知見に基づくもので、その
要旨は以下(1) 〜(5) の通りである。 (1) ストリップの張力域を形成するブライドルロールユ
ニットと、この張力域にストリップの進行方向に向かっ
て該ストリップに伸びを付与する伸張ロールユニットと
前記ストリップの反りを矯正する矯正ロールユニットと
を順次配置したテンションレベラであって、前記伸張ロ
ールユニットの入側にロール軸方向に温度勾配の形成が
可能な加熱ロールを設けたことを特徴とするテンション
レベラ。

【００１７】(2) 加熱ロールの内部に軸方向に分割した
ヒータを備えたことを特徴とする上記(1) 項に記載のテ
ンションレベラ。 (3) 加熱ロールへのストリップの巻き付き角度を変更す
るロール押し込み量の変更機構を設けたことを特徴とす
る上記(1) または(2) 項に記載のテンションレベラ。

【００１８】(4) 加熱ロールを軸方向に移動させるロー
ルシフト機構を設けたことを特徴とする上記(1) ないし
(3) 項のいずれかに記載のテンションレベラ。 (5) 上記(1) ないし(4) 項のいずれかに記載のテンショ
ンレベラにより、ストリップの幅方向に温度差を形成さ
せた後に伸長ロールユニットでストリップに伸びを付与
する事を特徴とするストリップの矯正方法。

【００１９】

【発明の実施の形態】図４は、本発明に係るテンション
レベラを模式的に示す概要図である。同図に示すよう
に、本発明のテンションレベラは、ストリップ１１の張
力域を形成するブライドルロールユニット４、４と、こ
の張力域にストリップの進行方向に向かってそのストリ
ップ１１に伸びを付与する伸張ロールユニット２と前記
ストリップ１１に曲げを付与する矯正ロールユニット３
とを順次配置したテンションレベラであって、伸張ロー
ルユニット２の入側にロール軸方向に温度勾配の形成が
可能な加熱ロール１を設けたことを特徴とする。なお、
符号５はストリップのパスラインを規定するデフレクタ
ーロール、６はストリップの幅方向温度計で加熱ロール
１の出側に設けられる。

【００２０】伸長ロールユニット２は、ストリップに曲
げ変形を与え伸びを付与することができれば常法の手段
でよく、図示例では、上下２対の小径の伸長ロール２−
１と、それぞれの伸長ロールを保持する中間ロール２−
２とバックアップロール２−３とで構成され、高張力下
でストリップに曲げ変形を加えることにより平坦矯正が
おこなわれる。なお、伸長ロールは上下１対でもよく、
伸長ロールの直径は、１０〜６０ｍｍ程度とすることが
できる。矯正ロールユニット３は、ストリップの反りを
矯正できれば常法の手段でよく、図示例では、小径の矯
正ロール３−１とその矯正ロールを保持する中間ロール
３−２とバックアップロール３−３を有し、更に、矯正
ロール３−１に対向し、その矯正ロールの前後に配置し
た大径のロール３−４を備え、これらのロール構成を上
下反転した１対のユニットから構成される。上流側の矯
正ロールで、伸長ロールで形成された幅方向反りが矯正
され、下流側の矯正ロールで、同じく長手方向反りが矯
正される。なお、矯正ロールおよび大径ロールの直径
は、それぞれ３０〜１２０ｍｍ程度、１５０〜３００ｍ
ｍ程度とすることができる。加熱ロール１は、その押圧
によりストリップに伸びを付与しないように、直径が２
５０ｍｍ程度以上の大径ロールが望ましく、通常、直径
が３００〜５００ｍｍのロールが用いられる。加熱ロー
ルの設置数は１個以上で、好ましくは、図４に示すよう
に、ライン方向に前後し、ストリップ１１を挟んで対向
するように２個設けるのがよい。

【００２１】ここで、加熱ロールによるストリップの昇
温について説明する。幅方向に温度差のある加熱ロール
にストリップを巻き付けて通板することにより、ストリ
ップの温度上昇量ΔＴは（１）式で求められる。なお、
（１）式は、加熱ロール１本の場合であるが、加熱ロー
ルが複数本ある場合にはそれぞれのロール出側位置での
ストリップの温度をベースとして昇温量が加算される。

【００２２】 ΔＴ＝α×（Ｔｒ−Ｔｓ）×Δｔ／（ａ×ρ×ｃ） （１） ここで、α：熱伝達係数 Ｔｒ：加熱ロール表面温度 Ｔｓ：加熱ロール入側におけるストリップ表面温度 Δｔ：加熱ロールとストリップの接触時間（ロール接触
弧長／ライン速度） ａ：板厚 ρ：密度 ｃ：比熱 （１）式に示すように、加熱ロール表面温度Ｔｒを幅方
向に変更することにより幅方向におけるΔＴが変化して
幅方向に温度差が形成される。例えば、ストリップの表
面温度Ｔｓが幅方向に均一であり、加熱ロール表面温度
がＴｒ１とＴｒ２とすると、ストリップの温度差ΔＴｓ
は、（２）式により求まり、この温度差が張力差として
得られる。

【００２３】 ΔＴｓ＝α×（Ｔｒ１−Ｔｒ２）×Δｔ／（ａ×ρ×ｃ） （２） 図５は、本発明に係る加熱ロールの構造例を縦断面で模
式的に示す概要図である。同図に示すように、加熱ロー
ル１の内部には軸方向に分割した電気ヒータ７が軸方向
中央部に対し対称に配置され、それぞれの電気ヒータ７
に付帯された温度センサ（図示せず）によって個別に温
度制御され、軸方向に温度差が形成される。なお、図示
例は、ロール軸方向に５分割した例であるが、分割数は
これに限定されない。

【００２４】図６は、本発明に係る加熱ロールの構造の
他の例を同じく縦断面で模式的に示す概要図である。同
図において、加熱ロール１の内部には軸方向に分割した
電気ヒータ８が軸方向中央部に対し非対称に配置され、
それぞれの電気ヒータ８は温度制御され、軸方向に温度
差が形成される。なお、図示例では、分割数を２とした
が、分割数はこれに限定されない。

【００２５】本発明の好適態様にあっては、加熱ロール
へのストリップの巻き付き角度を変更するロール押し込
み量の変更機構を設けることを特徴とする。図７は、ロ
ール押し込み量の変更機構を説明する模式図である。

【００２６】同図において、ロール押し込み量の変更機
構は、昇降機構９と昇降量制御装置（図示無し）を有
し、昇降機構９は、加熱ロール１を保持するロールチョ
ックの昇降が可能な昇降スクリュウ９−１を有し、昇降
量制御装置によりハウジング９−２内で昇降スクリュウ
９−１を昇降作動させることにより加熱ロール１の巻き
付け角度の変更が可能となり、ストリップ１１への入熱
量を調節することができる。例えば、ライン速度を変更
すると、ロール接触時間が変化してストリップ昇温量が
変化するが、巻き付け角度を変更することによってスト
リップの昇温量を一定に保つことができる。例えば、ラ
イン速度を２倍に変更したとき、巻き付け角度を２倍に
すれば、ストリップの昇温量はほとんど変化しない。

【００２７】本発明の別の好適態様にあっては、加熱ロ
ールを軸方向に移送させるロールシフト機構を設けたこ
とを特徴とする。

【００２８】図８は、ロールシフト機構を模式的に示す
概要図であり、ロールシフト機構１０は、シフト駆動装
置１０−１とシフト制御装置（図示無し）を有し、シフ
ト制御装置によりシフト駆動装置１０−１を作動させる
ことにより加熱ロール１を矢印で示す軸方向に移動させ
ることができ、ストリップの板幅方向の温度差を変更す
ることができる。なお、符号９は昇降機構、１２は加熱
ロール用回転駆動モータである。

【００２９】図９は、図６に示す加熱ロールによる幅方
向の温度差付与方法を説明する模式図である。図９に示
すように、加熱ロール１の軸方向における左右を反転し
てライン方向の前後に配置し、分割したヒータの温度を
それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と個別の温度に設定す
れば、加熱ロール出側のストリップの温度を幅方向に分
割して設定できる。例えば、図９において、加熱ロール
出側のストリップ幅方向における位置をＡ、Ｂ、Ｃと
し、その温度をそれぞれＴＯ（１、３）、ＴＯ（２、
３）、ＴＯ（２、４）で表示すると、ＴＯ（ｉ、ｊ）
は、次式で求めることができる。

【００３０】ＴＯ（ｉ、ｊ）＝（Ｔｓ−（Ｔｉ−Ｔｓ）
×Δｔ₁ ×Ｅ）×（１−Δｔ₂ ×Ｅ）＋Ｔｊ×Δｔ₂ ×
Ｅ ここで、Ｅ＝α／（ａ×ρ×ｃ） Δｔ₁ ：第１加熱ロールとの接触時間 Δｔ₂ ：第２加熱ロールとの接触時間 図１０は、ロールシフトによる幅方向の温度差付与方法
を説明する模式図である。図１０に示すように、例えば
図８のロールシフト機構を用いて、加熱ロール１ｂを矢
印で示す幅方向にシフトすることにより、Ａ、Ｂ、Ｃの
各温度域の幅を調整することができる。なお、図示例で
は、加熱ロール１ｂをシフトする場合であるが、加熱ロ
ール１ａをシフトしてもよく、また、両方の加熱ロール
１ａ、１ｂをそれぞれ逆方向にシフトしてもよい。

【００３１】次に、本発明の方法を説明する。本発明の
方法は、ストリップの幅方向に温度差を形成させた後に
伸長ロールユニットでストリップに所定の伸びを付与す
ることを特徴とする。

【００３２】ロールの幅方向温度分布の変更、ロールの
巻き付け角度の変更、ロールシフトによるストリップの
加熱幅方向位置の変更などにより、ストリップの幅方向
温度分布を変更し、ストリップの張力分布を幅方向に変
更した後、通常のテンションレベリングによる伸長加工
で幅方向に伸び差を発生させることができ、平坦度の著
しい改善が可能となる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）図４に示す基本構成で、表１に
示す主仕様の伸長ロールと矯正ロールを有し、図５と表
２にそれぞれ基本構造と主仕様を示す２本の加熱ロール
を備えたテンションレベラを用いて、０．８ｍｍ厚×１
２００ｍｍ幅の冷延鋼帯をライン速度１００ｍｐｍ、張
力３ｋｇｆ／ｍｍ² で、伸長ロールの押し込み量を５ｍ
ｍとし、伸び率設定０．８％の条件で矯正した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】材料の降伏応力値が幅端部で約３ｋｇ／ｍ
ｍ² 低下していたため、従来法（加熱ロールによるスト
リップの加熱無し）では若干の耳伸びとなる平坦不良が
発生したが、加熱ロール両端のヒータを用いて鋼帯のエ
ッジ部を約１０℃高めたところ耳伸びは改善し極めて平
坦な鋼帯が得られた。次いで、ライン速度を１５０ｍｐ
ｍに高めるとエッジ部の昇温量が低下したため耳伸び改
善効果が薄らいだが、巻き付け角度の増加またはロール
設定温度の上昇の行ったところ、どちらの場合も再度平
坦な鋼板が得られた。

【００３７】（実施例２）実施例１で示したテンション
レベラを用い、１．６ｍｍ厚×１４００ｍｍ幅の熱延酸
洗上がり鋼帯（板クラウン８０μｍ）をライン速度１５
０ｍｐｍ、張力２ｋｇｆ／ｍｍ² で、伸長ロールの押し
込み量を４ｍｍとし、伸び率設定１．０％の条件で矯正
した。従来法（加熱ロールによるストリップの加熱無
し）では中伸びが残存する傾向が見られたが、加熱ロー
ルの中央のヒータを用いて鋼板の中央部温度を１５℃程
度高めると中伸びが改善し平坦な鋼帯が得られた。

【００３８】（実施例３）図４に示す基本構成で、図６
と表３にそれぞれ基本構造と主仕様を示す加熱ロールの
左右を図９に示すように反転して配置したテンションレ
ベラを用いて、０．８ｍｍ厚×１２００ｍｍ幅ならびに
１．０ｍｍ厚×１３００ｍｍ幅の冷延鋼帯をライン速度
１００ｍｐｍ、張力３ｋｇｆ／ｍｍ² で、伸長ロールの
押し込み量を４〜５ｍｍとし、伸び率設定１．０％の条
件で矯正した。

【００３９】

【表３】

【００４０】どちらの材料も降伏応力値が幅端部で約３
ｋｇｆ／ｍｍ² 低下しており、従来法では、若干の耳波
が形成されたが、それぞれのロールの加熱幅の小さい側
の温度を高めるように加熱し、加熱ロール出側で鋼帯の
エッジ部の温度を約１０℃高めるように設定することで
平坦な鋼帯が得られた。なお、鋼帯幅の変更の際には、
加熱ロールをそれぞれ５０ｍｍシフトし、鋼帯の加熱位
置を変更した。

【００４１】

【発明の効果】本発明により、ストリップの幅端部や幅
中央部などの平坦度不良を改善できる。詳述すれば、特
に、幅方向に機械特性値が異なる場合や板クラウンの影
響などで十分な平坦が得られない場合に、ストリップの
幅方向に温度分布を付与することにより幅方向に張力分
布を変えた矯正が可能となり、平坦度の優れた鋼板を容
易に生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のテンションレベラを模式的に示す概要図
である。

【図２】特公昭５１−８８３０号公報に提示された技術
の模式図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、特公平４−３５２４１
号公報に提示された技術の模式図である。

【図４】本発明に係るテンションレベラを模式的に示す
概要図である。

【図５】本発明に係る加熱ロールの構造例を縦断面で模
式的に示す概要図である。

【図６】本発明に係る加熱ロールの構造の他の例を縦断
面で模式的に示す概要図である

【図７】ロール押し込み量の変更機構を説明する模式図
である。

【図８】ロールシフト機構を模式的に示す概要図であ
る。

【図９】図６に示す加熱ロールによる幅方向の温度差付
与方法を説明する模式図である。

【図１０】ロールシフトによる幅方向の温度差付与方法
を説明する模式図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ：加熱ロール ２：伸張ロールユニット ２−１：伸長ロール ２−２、３−２：中間ロール ２−３、３−３：バックアップロール ３：矯正ロールユニット ３−１：矯正ロール ３−４：大径のロール ４：ブライドルロールユニット ５：デフレクターロール ６：幅方向温度計 ７、８：電気ヒータ ９：昇降機構 ９−１：昇降スクリュウ ９−２：ハウジング １０：ロールシフト機構 １０−１：シフト駆動装置 １１：ストリップ １２：加熱ロール用回転駆動モータ ２１：ワークロール ２２：アンチクリンピングロール

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストリップの張力域を形成するブライド
   ルロールユニットと、この張力域にストリップの進行方
   向に向かって該ストリップに伸びを付与する伸張ロール
   ユニットと前記ストリップの反りを矯正する矯正ロール
   ユニットとを順次配置したテンションレベラであって、
   前記伸張ロールユニットの入側にロール軸方向に温度勾
   配の形成が可能な加熱ロールを設けたことを特徴とする
   テンションレベラ。
2. 【請求項２】 加熱ロールの内部に軸方向に分割したヒ
   ータを備えたことを特徴とする請求項１に記載のテンシ
   ョンレベラ。
3. 【請求項３】 加熱ロールへのストリップの巻き付き角
   度を変更するロール押し込み量の変更機構を設けたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載のテンションレベ
   ラ。
4. 【請求項４】 加熱ロールを軸方向に移動させるロール
   シフト機構を設けたことを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれかに記載のテンションレベラ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載のテ
   ンションレベラにより、ストリップの幅方向に温度差を
   形成させた後に伸長ロールユニットでストリップに伸び
   を付与する事を特徴とするストリップの矯正方法。