JP2003062613A - 極薄金属板の巻取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻取り装置のリールにスリーブを装着して極
薄金属板を巻き取る極薄金属板の巻取り方法に関し、極
薄金属板をリールに巻き取った際に生じる巻き形状不良
を防止する。 【解決手段】 該スリーブを凸クラウン形状として、前
記極薄金属板の最内巻き部に発生する端伸びを防止す
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、極薄金属板を巻取
り装置のリールに巻き取った際に生じる巻き形状不良の
防止方法に関し、特に、リールに装着するスリーブに関
する。なお、以下では、極薄金属板の代表例として極薄
鋼板（極薄鋼帯）を例示して説明する。また、極薄鋼板
（極薄鋼帯）を、単に、鋼板（あるいは、鋼帯）とも呼
ぶものとする。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯の冷間圧延ライン（略して冷延ライ
ンとも称する）において、鋼帯をリールに直接巻き取る
場合、その巻取り後のコイルをリールから抜き取ると、
コイル最内巻き部の鋼板がコイル内径側に座屈し、一般
的にキンクと呼ばれる現象が発生することがある。キン
クが発生すると、鋼板のその部分は製品とならないばか
りか、次工程の払い出しリールに挿入することができ
ず、大きな問題となる。

【０００３】一方、キンクを防止するために巻取り張力
を小さくすると、巻き取ったコイル内で鋼板同士がこす
れて表面に疵をつけたり、また、コイル全体が楕円形状
に潰れたりする問題がある。そこで、従来から、鋼板を
リールに巻き付ける際の巻き付け基盤として、例えば、
厚さが数mmから10数mm程度の円筒状のスリーブを装着す
ることで対応しており、このスリーブの適用によってキ
ンクの発生を有効に防止し、また、ある程度大きい張力
で安定して鋼板を巻き取ることを可能としている。

【０００４】ところで、スリーブを装着したリールに鋼
板を巻き取る際に、その巻取り張力が大きいとスリーブ
が鋼板幅方向に鼓状に変形することが知られているが、
これまでは、スリーブが鼓状に変形しても特に大きな問
題とはなっていなかった。しかしながら、近年、冷延ラ
インでは、厚さ0.2mm 以下、幅1000mm以上というような
極薄広幅の鋼板を圧延するようになってきており、この
ような極薄広幅の鋼板を巻き取る場合には、スリーブが
鼓状に変形するのに伴って、巻き取ったコイルの最内巻
き部の鋼板も変形し、圧延時には良好な形状であったに
もかかわらず、巻取り後に端伸びの形状不良が発生する
という問題がある。

【０００５】このような端伸びが発生すると、次工程の
連続焼鈍ラインにおける溶接時の突合せ精度や安定通板
を阻害することになり歩留まりの低下につながる。そこ
で、例えば特開平9-76012 号公報では、巻き取る鋼板の
幅に対して30〜90％の幅としたスリーブを用いること
で、スリーブから鋼板に耳伸び変形を与える部分を除
き、鋼板の形状不良を防止する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平9-76012 号公報に開示の方法では、鋼板の巻取り
が不安定で鋼板が幅方向にずれたり、クレーンで吊り上
げる際に鉤手が直接コイルに当たって幅方向端部が潰れ
てしまったりする問題があった。本発明は、上記の問題
を解消して、極薄の鋼板を巻き取るに際しての端伸びを
防止し、歩留まりの向上を図り、安定した操業を実現す
ることを目的とする。

【０００７】なお、本発明において、極薄鋼板とは0.3m
m 以下の厚さの鋼板を言うものとする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、リールにスリ
ーブを装着して極薄金属板を巻き取る極薄金属板の巻取
り方法であって、該スリーブを凸クラウン形状として、
前記極薄金属板の最内巻き部に発生する端伸びを防止す
ることを特徴とする極薄金属板の巻取り方法によって上
記課題を解決した。

【０００９】また、本発明は、前記スリーブの凸クラウ
ン形状を台形形状とし、かつ、その幅方向中央のフラッ
ト部長さを、前記極薄金属板の板幅の30〜90％とするこ
とが好適であることを見出したのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、極薄鋼板を冷間圧延する場合を例示して説明する。
本発明者らは、まず、リールに装着したスリーブが鼓状
に変形する原因を明らかにすべく、極薄鋼板のスリーブ
への巻き付け過程における変形挙動を計算機シミュレー
ションにより調査した。

【００１１】計算に用いたスリーブの寸法と形状を図２
に示す。また、極薄鋼板は、厚みを0.2mm 、幅を1000mm
として、図５に示す板クラウン（すなわち、幅方向の板
厚分布）を有するものと仮定した。ここで、極薄鋼板の
巻取り張力は117.6Mpaであり、スリーブは、冷間圧延後
の加工発熱に基づく極薄鋼板からの入熱により、15℃か
ら120 ℃に加熱されるものと仮定した。

【００１２】以上の条件で、極薄鋼板を1000巻き分だけ
巻き取った後にスリーブが変形する様子をシミュレーシ
ョンし、その結果を図６の「板クラウン有り」のグラフ
に示す。なお、図６には、比較のため、「板クラウン無
し」の場合のスリーブ変形の様子も示している。以上の
シミュレーションの結果から、極薄鋼板が有する板クラ
ウンにより、板幅中央部においてスリーブ中央部の縮径
変形量が大きくなり、さらに、スリーブの熱変形が加わ
ることでスリーブ端部が拡径変形することによって、ス
リーブが鼓状に変形することを明らかにできた。

【００１３】次に、上記シミュレーションにおいて、巻
取り終了後のコイル最内巻き部鋼板に作用する円周方向
応力の様子を図７に示す。図７から、リールに巻かれた
最内巻き部の極薄鋼板は、板幅中央部において円周方向
応力が圧縮側（−側）に大きく移行していることが分か
る。これは、外巻き側の鋼板から受ける巻き締め力によ
ってスリーブとともに変形するためと推定される。一
方、板幅端部ではスリーブの熱変形によると推定される
拡径変形により、引張応力（すなわち、＋側）となって
いることが分かる。

【００１４】以上のことから、コイル最内巻きの極薄鋼
板に発生する端伸びの発生は、巻取り後における板幅中
央部と端部の円周方向応力に大きな差があり、かつ、板
幅端部で引張応力になっていることに起因するものと推
定される。以上のことから、極薄鋼板の巻取り時に発生
する端伸びを防止するには、スリーブの鼓状変形を補償
することが合理的、との結論に至るのである。

【００１５】ところで、既に説明した特開平9-76012 号
公報に開示の方法では、極薄鋼板の幅に対して30〜90％
の幅を有するスリーブを用いることにより、極薄鋼板に
円周方向引張応力を与える部分に相当するスリーブの部
位は機械的に除くスリーブ形状とすることで、極薄鋼板
の形状不良を防止していた（図３参照）。しかしなが
ら、この方法では、極薄鋼板の巻取りが不安定で極薄鋼
板が幅方向にずれたり、クレーンで吊り上げる際に鉤手
が直接コイルに当たって幅端部が潰れてしまったりする
という問題点があり、安定した操業を行うことができな
いことは既に説明したとおりである。

【００１６】そこで、本発明者らは、特開昭55-88929号
公報に記載の、台形状の凸クラウンを有するスリーブに
着目し、本発明をするに至ったのである。特開昭55-889
29号公報では、元々端伸びを有する鋼板を巻き取る際
に、凸クラウン状のスリーブ（図１参照）を適用するこ
とで鋼板端部での板折れを防止するとしている。

【００１７】しかしながら、近年は、冷間圧延機の形状
制御能力の向上で圧延後の形状が良好となり、元から端
伸びを有することがなくなってきており、このような凸
クラウンスリーブを用いる必要がなくなっていた。本発
明は、この凸クラウン形状を有するスリーブ（図１参
照）を、極薄金属板の巻取りに適用するようにしたこと
を特徴とする。すなわち、巻取り前には形状が良好であ
ったにもかかわらず、巻取り時に端伸びが発生して形状
不良となってしまうのを防止することを目的に、凸クラ
ウン形状を有するスリーブを適用するようにしたのであ
る。

【００１８】

【実施例】図４に示すように、４段５スタンドの冷間圧
延機６を有する極薄鋼板の冷間圧延ラインにおいて、板
幅1000mmの低炭素鋼板を、圧延速度1000mpm で圧延して
板厚2.0mm から0.16mmの極薄鋼帯１とし、最終的に、巻
取り装置10において巻取り張力117.6MPaで巻き取りを行
った。

【００１９】巻取り装置10のリール11にはスリーブ12を
装着し、極薄鋼帯１を巻き取ってコイル13としている。
なお、2a〜2eはワークロール、3a〜3eはバックアップロ
ール、4a〜4eは冷却ノズルである。以上の条件で、下記
３タイプのスリーブを適用した巻取りを実施した。ま
ず、本発明例として、幅方向の中央フラット部長さを20
0mm 、300mm 、600mm 、900mm とした各スリーブを適用
した。なお、スリーブ長さはそれぞれ1050mmである。こ
こで、図１は、本発明に適用する中央フラット部長さが
300mm の凸クラウン形状のスリーブを模式的に示してい
る。

【００２０】一方、従来例として、全体にフラットで、
かつ、スリーブ長さ900mm のスリーブ（図３参照）を適
用した。また、比較例として、全体にフラットで、か
つ、スリーブ長さ1050mmのスリーブ（図２参照）を適用
した。以上の条件で巻取りを行った結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】ここで、従来例では、巻き取ったコイルの
最内径部と最外径部で50mmのずれが発生し、運搬（クレ
ーンで吊上げ）時に内径側、外径側ともに板端部が潰
れ、巻き取ったコイルを製品とすることはできなかっ
た。また、比較例では、巻取りは安定しているものの端
伸びが発生しており、端伸び急峻度が0.5 ％以上とな
る、内巻き部の形状不良部長が100 ｍにも及んでいる。

【００２３】一方、本発明例では、巻取りは安定してお
り、形状不良部長さも最大で10ｍ程度とすることがで
き、端伸びを著しく低減することが可能となって良好な
巻取りを実現することができた。他方、鋼板巻き戻し後
にスリーブに残るスリーブ中央の残留変形量（半径当た
り）は、中央フラット部長さが短いほど大きくなってい
る。スリーブ中央部の変形量が大きいと、スリーブ外径
側が凸形状からフラット形状に近づくことになり、鋼板
の端伸びを防止するという観点からは好ましくない。そ
のため、残留変形量は、0.1mm 以下、すなわち、ひずみ
換算（＝残留変形量／内径（半径））で0.05％以下にと
どめることを好適とする。

【００２４】以上のことから、スリーブの凸クラウン形
状を台形とし、かつ、その中央フラット部長さを、極薄
鋼板の幅に対して30〜90％とすることを好適とする。な
お、表１では、スリーブの凸クラウンを台形形状とした
例を示したが、例えばなだらかな円弧状や放物線形状と
しても同様の結果が得られることを確認している。

【００２５】

【発明の効果】本発明の巻取り方法により、極薄鋼板の
端伸びを有効に防止することが可能となり、歩留まりが
良好で、安定した巻取りを実現できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用するスリーブの断面形状を示す模
式図である。

【図２】シミュレーションに適用したスリーブの断面形
状諸元を示す模式図である。

【図３】従来のスリーブの断面形状を示す模式図であ
る。

【図４】本発明を適用する冷間圧延ラインの模式図であ
る。

【図５】シミュレーションにて仮定した金属板の板クラ
ウンの様子を示す模式図である。

【図６】極薄鋼板に板クラウンが有る場合と板クラウン
が無い場合に、当該極薄鋼板をスリーブに巻き付けた際
のスリーブ変形量をそれぞれシミュレーションして比較
したグラフである。

【図７】極薄鋼板に板クラウンが有る場合と板クラウン
が無い場合に、当該極薄鋼板をスリーブに巻き付けた際
のスリーブに加わる円周方向応力をそれぞれシミュレー
ションして比較したグラフである。

【符号の説明】

１ 極薄金属板（極薄鋼帯） 2a〜2e ワークロール 3a〜3e バックアップロール 4a〜4e 冷却ノズル ５ 冷却水流 ６ 冷間圧延機 10 巻取り装置 11 リール 12 スリーブ 13 （極薄金属板）コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 啓司 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 山下 道雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E026 BA04 FA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リールにスリーブを装着して極薄金属板
   を巻き取る極薄金属板の巻取り方法であって、該スリー
   ブを凸クラウン形状として、前記極薄金属板の最内巻き
   部に発生する端伸びを防止することを特徴とする極薄金
   属板の巻取り方法。
2. 【請求項２】 前記スリーブの凸クラウン形状を台形形
   状とし、かつ、その幅方向中央のフラット部長さを、前
   記極薄金属板の板幅の30〜90％とすることを特徴とする
   請求項１に記載の極薄金属板の巻取り方法。