JP2006281302A

JP2006281302A - 薄鋼帯の巻き取り方法

Info

Publication number: JP2006281302A
Application number: JP2005107886A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Fukutome; 一郎福留; Shigeru Tanaka; 茂田中; Kazuoki Ochiai; 一起落合; Hideya Iwamoto; 英哉岩本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】コイル内周に発生する耳波等の形状不良を抑制するにあたり、操業上の制約のない薄鋼帯の巻き取り方法を提供する。
【解決手段】ゴムスリーブを装着したテンションリールに薄鋼帯を巻き取る際に、ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（１）〜（３）式が成り立つように巻き取る。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１）
１０≦Ｔ（２）
６５≦Ｈ＜９０（３）
【選択図】図１

Description

本発明は、薄鋼帯の巻き取り方法に関する。

薄鋼帯は、冷間圧延後、一般に機械特性値を調整するため焼鈍・調質圧延の工程を経て、場合によっては、焼鈍後溶融めっきや電気めっき等の表面処理を施されて製品となる。これらの薄鋼帯は、連続ライン等の出側に設置された巻き取り装置（以下において「テンションリール」という。）によってコイル状に巻き取られ、客先に出荷される。巻き取りの際には、巻き取り軸にゴムスリーブを装着する方法が広く用いられている。

ところで、この巻き取りの際に、以下の（１）〜（３）のような問題が生じることがある。
（１）耳波
いったん巻き取ったコイルを再度払い出すと、コイルの最内周から数十メートル〜数百メートルの間に、鋼帯の幅方向端部に波状の平坦不良が生じることがある（これを「耳波」と称している。）。

特許文献１では、この原因は、薄鋼板は通常幅方向に板クラウン（鋼板幅方向中央部の厚みがエッジ部の厚みよりわずかに大である。）を持っており、このためコイルをテンションリールで巻き取ったとき、巻き締り力で幅方向中央部に応力が集中するためであるとされている。

また、特許文献２では、巻き取り時のゴムスリーブの凹み具合が板幅中央部と端部で異なるために、コイル端部付近で塑性変形を起こすためとされている。さらにこの変形量については、ゴムスリーブ硬さや巻き取り張力が影響するとされている。

耳波を改善する方法としては、特許文献１では、鋼板を巻き付けて数巻き巻き取ったところでテンションリールのマンドレルを１ｍｍ前後拡大させ、この中央部の圧縮されて、小さくなった内径を元に戻すことで耳波を防止する方法を開示している。

特許文献３には、鋼板の板厚、板幅、コイル外径および鋼板幅方向のクラウン形状から判断して巻き取り張力を決定して耳波を防止する方法を開示している。また「巻き取り張力≦２ｋｇｆ／ｍｍ^２の場合耳波不良が発生しない。」ことが開示されている。また実機の結果として、０．５７５ｍｍ×１０００ｍｍの１０．４トンの軟鋼材を巻き取り張力２ｋｇｆ／ｍｍ^２以下で巻き取った場合、耳波が生じなかったことが記載されている。

また、特許文献４では、板厚０．５ｍｍ以下の焼鈍後の鋼板を巻き取るにあたり、巻き始めの張力を２〜４Ｋｇｆ／ｍｍ^２とし、その張力を板厚、鋼板の変形抵抗、表面粗度、塗油状態で決定すると開示されている。

特許文献２には、軸方向の変形特性が異なるゴムスリーブを使用して鋼板を巻き取る技術が開示されている。さらにこの文献には、巻き取り張力を４．０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下とすることにより、形状不良の発生を大幅に低減することができることが開示されている。また、実施例として、板厚０．１５〜０．５ｍｍ、板幅６００〜１２５０ｍｍの普通鋼からなる焼鈍後の金属帯を、８０Ｈｓのゴム硬度を使用し内部に補強材を入れたゴムスリーブを使用して、巻き取り張力３．８ｋｇｆ／ｍｍ^２程度で巻き取り、形状不良の発生率が大幅に低減し、製品歩留まりが大幅に向上したことが記載されている。

（２）エンドマーク（トップマーク）
例えば、特許文献４にも課題として挙げられているように、巻き取りの最初の一巻き目に、鋼帯先端部と巻き取りスリーブとの間に最大で板厚分の段差が生じる。この段差の上に鋼帯を重ねて巻きつけるといわゆるエンドマークが転写され、鋼帯の平坦度が損なわれる。エンドマークは板厚が厚くなるほど顕著に生じるようになる。この対策としては、広く知られている段付スリーブを用いる方法のほか、特許文献５では初期の張力を高めてスリーブへの鋼帯先端部の沈み込み量を調整している。また、特許文献６〜特許文献９にあるように、周方向の局部的に軟質な部位又は空隙を備えるゴムスリーブを用いて、その軟質部又は空隙に鋼帯先端部があたるように巻き取る方法がある。

（３）スリップ、巻きズレ
例えば、特許文献３で課題として挙げられているように、低張力で金属帯板を巻き取る場合、内径部の楕円変形に加え、巻き取り最中にコイル内にスリップが生じたり、軸方向のズレが生じたりすることがある。
特開平９−７６０１３号公報特開２００３−２１１２２０号公報特開平１０−７１４２５号公報特開平６−７１３３７号公報特開平６−２４６３４５号公報特開平５−２８５５４０号公報特開平７−１６６４８号公報特開平７−２６７５０３号公報特開平１１−５７８５３号公報

前掲の特許文献にもあるように、前記（１）〜（３）の問題は、巻き取り張力、板厚、ゴムスリーブの硬さが影響することは、定性的には従来から知られていた。しかしながら、従来技術では、上記因子を基本的には個々に適正化しようとするものであったため、例えば巻き取り途中で張力を変更したり、ゴムスリーブを特殊な構造としたりする等の対策をとることとなり、操業上の制約となる場合があった。

そこで、本発明は、コイル内周に発生する耳波等の形状不良を抑制するにあたり、操業上の制約のない薄鋼帯の巻き取り方法を提供することを課題とする。

本発明は、前述の巻き取り時の問題発生を低減させるために、鋼帯巻き取りに使用するゴムスリーブ硬さと巻き取り張力との関係を適正化した条件で巻き取る。また、鋼帯の厚さに応じて、使用するゴムスリーブ硬さを変更する。本発明は、具体的には以下のとおりである。

請求項１に記載の発明は、ゴムスリーブを装着したテンションリールに薄鋼帯を巻き取る際に、ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（１）〜（３）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法である。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１）
１０≦Ｔ（２）
６５≦Ｈ＜９０（３）

請求項２に記載の発明は、ゴムスリーブを装着したテンションリールに薄鋼帯を巻き取る際に、ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（４）〜（６）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法である。
Ｔ≦０．８Ｈ−４０（４）
１０≦Ｔ（５）
６５≦Ｈ＜９０（６）

請求項３に記載の発明は、ゴムスリーブを装着したテンションリールに厚みが０．５ｍｍ以上の薄鋼帯を巻き取る際に、ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（７）〜（９）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法である。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（７）
１０≦Ｔ（８）
６５≦Ｈ≦７５（９）

請求項４に記載の発明は、ゴムスリーブを装着したテンションリールに厚みが０．５ｍｍ以下の薄鋼帯を巻き取る際に、ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（１０）〜（１２）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法である。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１０）
１０≦Ｔ（１１）
７５≦Ｈ＜９０（１２）

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の薄鋼帯の巻き取り方法において、巻き始めから一定の張力で巻き取ることを特徴とする。

本発明によれば、コイル内周に発生する耳波等の形状不良を、容易に抑制することができる。

（１）ゴムスリーブ
本発明の巻き取り方法に用いるゴムスリーブは、その硬さＨが、６５以上９０以下である。硬さＨは、ＪＩＳＫ６２５３・１９９７（加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法）に規定されているタイプＡのデュロメータにより測定した硬さである。前述したように、スリーブが軟らかすぎると、耳波が発生しやすくなる。一方、硬すぎるとエンドマークが発生しやすくなる。特に板厚が０．５ｍｍを超えて厚くなると、エンドマークが発生しやすくなるので、かかる場合には、ゴムスリーブの硬さＨは、６５〜７５の範囲にあることが好ましい。一方、板厚が０．５ｍｍより薄い場合は、エンドマークが発生しにくいので、形状不良を防止する意味で、硬さＨは７５〜９０の範囲にあることが好ましい。

なおゴムスリーブは、通常二重構造となっており、内層と外層で硬さが異なるゴムが用いられている場合がある。かかる場合には、本発明でいうゴムスリーブの硬さＨは、外層スリーブの平均のゴム硬さをいうものとする。

本発明では、ゴムスリーブの特性や構造を（周方向および／又は軸方向に）局部的に変更する必要はない。したがって、ゴムスリーブ自体の製造・入手が容易であり、また鋼帯先端の位置あわせ等の操業上の制約もない。ただし、必要に応じ、段付スリーブや局部的に軟質な部位を持つスリーブ等を用いても構わない。

また、本発明では、後述するように巻き取り張力に上限を設けることから、コイルの巻きズレを防止するために、外層スリーブ表面は滑りにくい形状であるのが好ましい。例えば、メッシュ状に凹凸がついた表面の方が平坦な表面よりも好ましい。鋼帯表面に圧延油が残留していたり、防錆油が塗布されていたりする場合等があるので、ゴムスリーブの材質は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等、耐油性であるのが好ましい。

（２）巻き取り張力
本発明の巻き取り方法では、巻き取り張力Ｔが、使用されているゴムスリーブの硬さＨとの関係で下記式を満たすようにする。
１０≦Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１）
ここに、Ｔは、ＭＰａ単位で表される巻き取り張力であり、Ｈは前記したように、ＪＩＳＫ６２５３・１９９７（加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法）に規定されているタイプＡのデュロメータにより測定したゴムスリーブの硬さである。

張力Ｔが大きすぎると、耳波が発生しやすくなる。また硬さの高いゴムスリーブを用いた場合はエッジマークも発生しやすくなる。一方、低張力で巻き取るとコイルの巻きズレが生じやすくなる。そのため、好ましくは、以下の式を満たすようにする。
１０≦Ｔ≦０．８Ｈ−４０（４）

これらの式で表されるように、ゴムスリーブの硬さが高いほど大きな張力で巻き取っても耳波が発生しにくい。板厚の薄い薄鋼帯の場合、巻き取り時の総張力が小さくなって巻きズレが生じやすい傾向にあるが、逆に上述したように硬めのゴムスリーブを用いれば高張力で巻き取ることができることがわかる。なお、後述するように、現時点で本発明者らが効果を確認したのは設備仕様上、１２ＭＰａ以上である。巻き取り張力が小さいほど巻きズレが生じやすいのは間違いないが、１０ＭＰａ程度までは巻き取れるものと考えられる。極端な例であるが、無張力では鋼帯が滑って巻き取れない。

本発明では、巻き取り張力を従来技術のように巻き取り中に変更する、例えば、巻き取り初期は高張力とし、以降徐々に張力を下げる、いわゆる「テーパー張力」をかけることなしに、耳波、エンドマーク、スリップを生じることなく巻き取ることができる。もちろん、必要であれば、前記範囲内で巻き取り中に変更してもよい。

鋼帯の表面が滑りやすいほど、低張力で巻き取る際のスリップや巻きズレが生じやすくなる。巻き取り張力の下限目安として、通常の冷延鋼帯や亜鉛系めっき鋼帯では９〜１０ＭＰａ、塗油品や樹脂被覆処理品等では１５ＭＰａ程度と考えられる。

冷延鋼帯をめっき基材とし、連続電気めっき製造ラインにて製造された電気亜鉛めっき鋼帯（材質：軟鋼材、鋼帯０．４〜２．０ｍｍ厚×６００〜１６００ｍｍ幅、無塗油）を、ライン出側のテンションリールで、ゴムスリーブを使用して巻き取った。巻き取り張力は、設備仕様上安定してかけられる張力のほぼ下限である１２ＭＰａ以上とした。

ゴムスリーブの仕様は以下のとおりである。
材質：特殊合成ゴム
寸法：外径４８５ｍｍ内径４３５ｍｍ
ゴム硬さ（内層）：８０
ゴム硬さ（外層）：６３、７０、８０
なお、ゴム硬さは、高分子計器株式会社製 DUROMETER JA型で測定した。

このようにして巻き取ったコイルを払い出して、耳波やエンドマークの発生状況について調査した。耳波は、巻き取り時コイル内周部の平坦度が、幅１２５０ｍｍ未満の場合は３ｍｍ以上、幅１２５０ｍｍ〜１６００ｍｍの場合は５ｍｍ以上、幅１６００ｍｍ以上の場合は６ｍｍ以上（いずれも急峻度１５０ｍｍ以上）である場合、耳波発生とした。エンドマークは、払い出しコイルを目視又は触診して、認識できるものをエンドマーク発生とした。

このように巻き取った複数本の電気亜鉛めっき鋼帯について、耳波、エンドマークの発生状況を以下の基準で評価した。
（評価基準）
○：エンドマーク又は耳波発生が１％以下
△Ｍ：エンドマーク発生が１〜３％
△Ｗ：耳波発生が１〜３％
×Ｍ：エンドマーク発生が３％以上
×Ｗ：耳波発生が３％以上
評価結果を表１に示す。

さらに、表１の結果を図示したものが図１である。ただし外層ゴムスリーブ硬さ８０については、板厚０．４〜０．５ｍｍのものを図示した。

式（１）を満たす条件で巻き取った場合、耳波発生率が大きく改善した。式（４）を満たす条件で巻き取った場合、耳波発生率がさらに改善した。なお、従来技術からすると、かなり低張力であるが、このような張力で巻き取ってもスリップや巻きズレは生じなかった

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う薄鋼帯の巻き取り方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の実施例の結果を示す図である。

Claims

ゴムスリーブを装着したテンションリールに薄鋼帯を巻き取る際に、前記ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（１）〜（３）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１）
１０≦Ｔ（２）
６５≦Ｈ＜９０（３）
ゴムスリーブを装着したテンションリールに薄鋼帯を巻き取る際に、前記ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（４）〜（６）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法。
Ｔ≦０．８Ｈ−４０（４）
１０≦Ｔ（５）
６５≦Ｈ＜９０（６）
ゴムスリーブを装着したテンションリールに厚みが０．５ｍｍ以上の薄鋼帯を巻き取る際に、前記ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（７）〜（９）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（７）
１０≦Ｔ（８）
６５≦Ｈ≦７５（９）
ゴムスリーブを装着したテンションリールに厚みが０．５ｍｍ以下の薄鋼帯を巻き取る際に、前記ゴムスリーブのデュロメータタイプＡによる硬さＨと、巻き取り張力Ｔ（ＭＰａ）との間に下記（１０）〜（１２）式が成り立つように巻き取ることを特徴とする薄鋼帯の巻き取り方法。
Ｔ≦０．５Ｈ−１０（１０）
１０≦Ｔ（１１）
７５≦Ｈ＜９０（１２）
巻き始めから一定の張力で巻き取ることを特徴とした請求項１〜４のいずれかに記載の薄鋼帯の巻き取り方法。