JP2002069536A - 金属帯の熱処理方法 - Google Patents

金属帯の熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 横型熱処理炉で金属帯を熱処理する際に、板
絞りの発生を防止することができる熱処理方法を提供す
る。 【解決手段】 横型熱処理炉を用いて金属帯を熱処理す
るにあたり、金属帯厚Ｈ［ｍｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍ
ｍ］、金属帯ヤング率Ｅ［ｋｇ／ｍｍ2］、金属帯に付
加される単位面積あたりの張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］及び
局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］と、板温変動量ΔＴ
［℃］の関係が下式を満たすように熱処理する。ΔＴ＜
７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯の熱処理方
法に関し、特に横型（水平型）熱処理炉を用いて行う熱
処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電磁鋼板やアルミニウム等の金属
帯に対する焼鈍、鍍金や浸珪等に伴う熱処理は、例えば
図５に示すような横型（水平型）熱処理炉を用いて行わ
れている。図５において、ペイオフリール１から繰り出
された金属帯８は焼鈍炉の入出側に設置されたブライド
ルロール２で適当な張力を付与され、横型（水平型）焼
鈍炉３に送り込まれる。焼鈍炉は通常、加熱帯４、均熱
帯５、徐冷帯６、急冷帯７等に仕切られており、各帯の
炉温をコントロールすることにより、適切な加熱／冷却
パターンで金属帯を熱処理する。また炉内には数メート
ルピッチでハースロール９が設置されており、これを駆
動回転させることにより金属帯の支持、搬送が行われ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような横型熱処理炉による金属帯の熱処理では、板厚の
薄い金属帯に板絞りと呼ばれる皺状の欠陥が発生し、歩
留の低下、更には板破断の原因となっていた。
【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、横型熱処理炉で金属帯を熱処理する際に、板絞りの
発生を防止することができる熱処理方法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明に係る熱処理方法は、以下のような特徴
を有する。
【０００６】[１] 横型熱処理炉を用いて金属帯を熱処
理するにあたり、金属帯厚Ｈ［ｍｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍ
ｍ］、金属帯ヤング率Ｅ［ｋｇ／ｍｍ2］、金属帯に付
加される単位面積あたりの張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］及び
局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］と、板温変動量ΔＴ
［℃］の関係が下式を満たすように熱処理することを特
徴とする金属帯の熱処理方法。
【０００７】 ΔＴ＜７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5 [２]炉内にハースロールが設置された横型熱処理炉を用
いて金属帯を熱処理するにあたり、金属帯厚Ｈ［ｍ
ｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍｍ］、金属帯ヤング率Ｅ［ｋｇ／
ｍｍ2］、金属帯に付加される単位面積あたりの張力σ
［ｋｇ／ｍｍ2］、局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］
と、板温変動量ΔＴ［℃］の関係が下式を満たす炉内位
置にハースロールを設置しないことを特徴とする金属帯
の熱処理方法。
【０００８】 ΔＴ≧７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細をその限定理
由とともに説明する。
【００１０】本発明者らは、板絞りの発生メカニズムに
着目し、種々の調査を行った。その結果、以下の事実を
知見した。
【００１１】板絞りは、図６に示す過程を経て発生して
いることが明らかになった。即ち （１）金属帯（板）進行方向（ライン長手方向）に局所
的な板温変動（低下）が発生する （２）金属帯（板）に熱変形（Ｃ反り状の板面外変形）
が発生する （３）熱変形した金属帯（板）部分がハースロールと接
触し、この部分がロール上で絞り込まれ、皺状の塑性変
形（板絞り）を起こす という過程を経て板絞りは発生する。
【００１２】そして、（１）の金属帯（板）進行方向
（ライン長手方向）の局所的な板温変動（低下）の発生
原因については、例えば、 放射温度計（板温計、炉温計）等のセンサを保護する
ためにＮ2等の不活性ガスをセンサに吹き付けて冷却を
行っているが、そのセンサ冷却用ガスが金属帯も冷却し
てしまう。 ハースロールの温度が低く、鋼板がハースロールに接
触する際に冷却される。
【００１３】炉構造、炉材質の違いにより、ある部位
だけ熱伝達が阻害される。等の原因が挙げられる。
【００１４】そこで、これらの知見をもとに更に、有限
要素法（ＦＥＭ）による数値解析を行い、熱変形が発生
する限界の板温変動量ΔＴcr［℃］と金属帯厚Ｈ［ｍ
ｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍｍ］、金属帯ヤング率Ｅ［ｋｇ／
ｍｍ2］、金属帯に付加される単位面積あたりの張力σ
［ｋｇ／ｍｍ2］、局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］の
関係を調査し、重回帰計算することにより数式化した。
その結果、熱変形が発生する限界の板温変動量ΔＴ
cr［℃］は下式で表せることがわかった。
【００１５】 ΔＴcr＝７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5 さらに、熱変形が発生しない条件は熱変形が発生する限
界の板温変動量：ΔＴ cr＞板温変動量：ΔＴ［℃］とな
る。以上より、下式を満たすことにより、鋼板の熱変形
が発生せず、板絞りを防止することが可能となる。
【００１６】 ΔＴ＜７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5 ここで、局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］とは板温変動
が発生している部分のライン進行方向長さ（図６参照）
であり、板温変動量ΔＴ［℃］とは板温変動部の最大板
温と最小板温の差（図６参照）である。
【００１７】また、板絞りの発生を防止する観点からは
上式ΔＴ＜７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5を
満たす範囲で熱処理を行うことが本発明では望ましい。
しかし、設備上、製造条件等の理由で上式ΔＴ＜７７
４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0 .5Ｅ-0.5を満たさない部位
が存在する場合は、熱変形した鋼板がハースロールと接
触し、熱変形がロール上で絞り込まれることにより最終
的には板絞りが発生することを考慮し、上式ΔＴ＜７７
４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5を満たさない部位
にハースロールを設置しないことにより板絞りの発生を
防止できる。
【００１８】
【実施例】図５に示す横型（水平型）熱処理炉を用い
て、電磁鋼帯の焼鈍を行った。また、用いた電磁鋼帯の
ヤング率Ｅは５０００［ｋｇ／ｍｍ2］であった。この
例では放射温度計（炉温計）を保護するためにＮ2ガス
をセンサに吹き付けてセンサの冷却を行っていたが、そ
の影響で板温が局所的にＡ＝２〜３ｍ、ΔＴ＝３〜１５
℃程度低下した状態になっていた。そこで電磁鋼帯厚Ｈ
［ｍｍ］、電磁鋼帯幅Ｗ［ｍｍ］、電磁鋼帯に付加され
る単位面積あたりの張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］、局所的板
温変動部長さＡ［ｍ］、板温変動量ΔＴ［℃］を種々変
化させて板絞り発生状況を調査した。なお、局所的板温
変動部長さＡ［ｍ］、板温変動量ΔＴ［℃］は、ライン
速度およびＮ2ガス吹き付け量を調整することにより変
化させた。図１に局所的板温変動部長さＡ［ｍ］、板温
変動量ΔＴ［℃］と板絞りの関係を、図２に電磁鋼帯厚
Ｈ［ｍｍ］、板温変動量ΔＴ［℃］と板絞りの関係を、
図３に電磁鋼帯幅Ｗ［ｍｍ］、板温変動量ΔＴ［℃］と
板絞りの関係を、図４に電磁鋼帯に付加される単位面積
あたりの張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］、板温変動量ΔＴ
［℃］と板絞りの関係を示す。図１〜図４のいずれの図
においても、式：ΔＴ＜７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5
σ0.5Ｅ-0.5を満たす範囲で板絞りが発生しないことが
明らかになった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、板絞りの発生を防止す
ることができるので、歩留の低下および板破断を回避す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】局所的板温変動部長さ、板温変動量と板絞りの
関係を示すグラフ
【図２】電磁鋼帯厚、板温変動量と板絞りの関係を示す
グラフ
【図３】電磁鋼帯幅、板温変動量と板絞りの関係を示す
グラフ
【図４】張力、板温変動量と板絞りの関係を示すグラフ
【図５】熱処理炉の一実施形態を示す図
【図６】板絞り発生過程を示す状態図
【符号の説明】
１ ペイオフリール（巻きほぐし機） ２ ブライドルロール ３ 焼鈍炉 ４ 加熱帯 ５ 均熱帯 ６ 徐冷帯 ７ 急冷帯 ８ 金属帯 ９ ハースロール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 横型熱処理炉を用いて金属帯を熱処理す
    るにあたり、金属帯厚Ｈ［ｍｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍ
    ｍ］、金属帯ヤング率Ｅ［ｋｇ／ｍｍ2］、金属帯に付
    加される単位面積あたりの張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］及び
    局所的板温変動部長さＡ［ｍｍ］と、板温変動量ΔＴ
    ［℃］の関係が下式を満たすように熱処理することを特
    徴とする金属帯の熱処理方法。 ΔＴ＜７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5
  2. 【請求項２】 炉内にハースロールが設置された横型熱
    処理炉を用いて金属帯を熱処理するにあたり、金属帯厚
    Ｈ［ｍｍ］、金属帯幅Ｗ［ｍｍ］、金属帯ヤング率Ｅ
    ［ｋｇ／ｍｍ2］、金属帯に付加される単位面積あたり
    の張力σ［ｋｇ／ｍｍ2］、局所的板温変動部長さＡ
    ［ｍｍ］と、板温変動量ΔＴ［℃］の関係が下式を満た
    す炉内位置にハースロールを設置しないことを特徴とす
    る金属帯の熱処理方法。 ΔＴ≧７７４．２×１０5ＡＨＷ-2.5σ0.5Ｅ-0.5
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