JP2018126761A - 金属条の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリット時の金属条の蛇行を抑制し、横曲りやバリを抑制することができる金属条の製造方法を提供することができる。【解決手段】 鋼帯を巻出す巻出し工程と、巻き出された前記鋼帯を第一ブライドルロールに通板する第一張力制御工程と、前記第一ブライドルロールに通板された鋼帯を複数の金属条に切断するスリット工程と、切断後の前記金属条を第二ブライドルロールに通板する第二張力制御工程と、前記第二ブライドルロールに通板された金属条を巻取る巻取り工程とを備え、前記第二ブライドルロールの構成ロールは、表面粗さがＲａ≦１.０μｍである金属製ロールであり、前記第二ブライドルロールのうち、最下流側に位置する構成ロールの周速は、前記巻出し工程と第一ブライドルロールとの間における鋼帯の通板速度よりも１．０１〜１．１２倍速く設定されていることを特徴とする、金属条の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、金属条の製造方法に関する発明である。

一般的に冷間圧延工程を終えた鋼帯は、所望の用途に合わせて鋼帯を幅方向にスリット加工して所望の幅の金属条とされ、その金属条はコイル形状に巻取って次工程に出荷される。この金属条は、その製造過程において、いくつかのロールに接して通板される。この各ロールのわずかな回転速度差などにより、うねりや蛇行が生じやすいため、蛇行回避のために従来より様々な検討がなされている。

例えば特許文献１には、アンコイラに付設されてコイル部材の回転動作を規制するブレーキ機構と、金属条帯およびスリット条に作用する張力を増大させて前記金属条帯およびスリット条の搬送方向を水平方向に近づけるように前記ブレーキ機構を制御する制御ユニットと、スリッタに前記金属条帯を取り込む金属条帯取り込み側に設置されて前記金属条帯を上下方向から押圧する一対の取り込み用ローラと、前記スリッタから前記スリット条を送り出するスリット条送り出し側に設置されて前記スリット条を上下方向から押圧する一対の送り出し用ローラとを有するスリッタ装置が開示されている。この特許文献１によれば、金属条の表面に疵をつける原因となるテンションパッドを使用せず、また弛みや蛇行の原因となるループを形成しなくても良いため、金属条帯を所定の幅に正確に裁断してスリット条を弛みなく巻き取るとともにスリット条の品質低下の回避を可能とする旨が記載されている。

特開２０１１−２４０４６１号公報

上述した冷間圧延工程の際には、鋼帯には耳波や中伸びといった形状不良や、鋼帯の幅方向両端部の板厚に比べ幅方向中央部の板厚が厚くなるクラウン形状によって上述したスリット加工後の金属条の断面形状や長さが不均一となりやすい傾向にある。その結果搬送ロール上で鋼帯や金属条が蛇行し、スリット時に金属条に横曲りが発生したり、隣り合う金属条同士が干渉することにより発生するバリ不良や表面疵が問題となりやすい傾向にある。特許文献１のようにブレーキ機構による張力制御は、形状不良が非常に少ない鋼帯に有効な技術であるが、上述したように形状不良が残っていたり、クラウンが発生していた場合、蛇行を抑制することが困難と考えられる。一方で切断した金属条の間にセパレータ（仕切り）を設置して金属条の蛇行や干渉を抑制する方法もあるが、金属条の直進性が低い場合、セパレータと金属条とが接触することにより、金属条の折れといった不良が発生する可能性が懸念される。
よって本発明は、切断後の金属条の蛇行を抑制することができ、隣り合う金属条間の干渉を抑制して横曲りやバリの発生を低減させることが可能な金属条の製造方法に関する。

本発明者は、スリット前の鋼帯の張力制御方法、およびスリット後の金属条の張力制御方法について検討を重ねた。その結果、スリッタの上流側、下流側にブライドルロールを設置し、さらにスリッタ下流側のブライドルロール条件を適切に調整することで金属条の蛇行を抑制できることを見いだし、本発明に想到した。

すなわち本発明は、
仕上げ冷間圧延後の鋼帯を巻出す巻出し工程と、
巻き出された前記鋼帯を、複数の構成ロールを有する第一ブライドルロールに通板する第一張力制御工程と、
前記第一ブライドルロールに通板された鋼帯を複数の金属条に切断するスリット工程と、
切断後の前記金属条を、複数の構成ロールを有する第二ブライドルロールに通板する第二張力制御工程と、
前記第二ブライドルロールに通板された金属条を巻取る巻取り工程とを備え、
前記第二ブライドルロールの構成ロールは、表面粗さがＲａ≦１．０μｍである金属製ロールであり、
前記第二ブライドルロールのうち、最下流側に位置する構成ロールの周速は、前記巻出し工程と第一ブライドルロールとの間における鋼帯の搬送速度よりも１．０１〜１．１２倍速く設定されていることを特徴とする、金属条の製造方法である。

本発明によれば、スリット時の金属条の蛇行を抑制し、横曲りやバリの発生を低減させることができる金属条の製造方法を提供することができる。

本発明の製造方法に用いる装置の一例を示す図である。 本発明の製造方法に用いる装置の別の一例を示す図である。 従来の製造方法に用いる装置の一例を示す図である。

以下に本発明を詳しく説明する。本発明の対象となる金属条の組成は、一般的に刃物やバルブ等に用いられる高炭素のステンレス鋼の組成を有するものに適用することが好ましく、マルテンサイト系ステンレス鋼の組成を有するものに適用することがより好ましい。マルテンサイト系ステンレスは比較的硬度が高く、圧延工程での耳波や中伸びといった不良が完全に除去し難く、クラウンも残りやすいため、スリット時に蛇行やうねりが発生しやすい傾向にあるためである。さらに好ましい組成としては、０．３〜１．５％のＣ、１０〜１８％のＣｒ、１％以下のＳｉ、１．５％以下のＭｎを必須として含有し、必要に応じて３％以下のＭｏを含有するＦｅ基の合金である。

図１に本実施形態で用いる巻出しから巻取りまでの装置構成の一例を示す。冷間圧延工程を終えた鋼帯１０は、巻出し装置１から巻き出され、構成ロール４ａ〜４ｄから構成される第一ブライドルロール４にて張力および搬送速度が調整される。所定の張力および速度に調整された鋼帯１は円筒形上刃カッター３ａおよび円筒形下刃カッター３ｂからなるスリッタ３により複数条にスリットされ、金属条１１となる。金属条１１は構成ロール５ａ、５ｂを有する第二ブライドルロールにて再度張力が調整されたのち、巻取り装置２により巻き取られ、金属条コイルとなる。以降は特に記載がない限り図１の装置構成について説明するが、広幅な鋼帯を多条に裁断する場合は、例えば、図２に示すように金属条を交互に分岐させて第二ブライドルロールを二箇所設け、それぞれ別の巻取り機で巻き取ってもよい。

（巻出し工程、第一張力制御工程）
まず仕上げ冷間圧延を終えた鋼帯１０を巻出し機１により巻出し（巻出し工程）、続いて第一ブライドルロールに４より鋼帯の張力および搬送速度を調整する。本実施形態では、スリッター３前に第一ブライドルロール４にて張力制御を行う。これにより、ブライドルロールを用いることで、巻き出された鋼帯は各構成ロール４ａ〜４ｄに巻掛けられながら張力制御されるため、前工程である圧延工程によりクラウンや耳波、中伸びが鋼帯に形成されていても、鋼帯を複数のロールで支持することで幅方向へのずれを抑制することができ、鋼帯の直進性を向上させることで安定したスリットを行うことが可能である。この張力制御をテンションパッドや巻出し機に内蔵されているブレーキ機構で行おうとしても、クラウンや耳波により搬送中の鋼帯が蛇行しやすくなる傾向にある。なお本実施形態では、鋼帯の幅方向端部の厚さが、鋼帯の幅方向中央部の厚さと比較しておよそ３％程度薄くなっていても、蛇行防止効果を発揮することができる。この第一ブライドルロールへの鋼帯の巻き掛け角（図１のＣに示すような、鋼帯とロールとの接触角を示す。図１では構成ロール４ａ以外の図示省略。）は、搬送中の鋼帯を強固に支持して蛇行防止効果を確実に発揮させるために、１００°〜２７０°と設定することができる。より好ましくは１５０°〜２５０°と設定することができる。

本実施形態における第一ブライドルロールが有する構成ロールの本数は、前工程である圧延工程終了時の鋼帯巻取り張力に応じて、２〜６本の範囲から選択することができる。この構成ロールは本数を増やすほど巻出し装置と第一ブライドルロールとの間の張力を高く設定することができるため、例えば前工程での鋼帯巻取り張力が強すぎる場合（例えば本実施形態では、鋼帯の単位断面積あたりの張力（ユニットテンション）が７ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の場合）、巻出し工程時に鋼帯が巻き戻り、張力変動等による振動が発生する可能性がある。この振動を抑制するためには、巻出し機と第一ブライドルロール間の張力を高く設定することが有効であるため、第一ブライドルロールを６本に設定することが好ましい。また第一ブライドルロールの材質は金属製、ゴム製等既存の材質から選択することができるが、少なくとも一箇所はゴム製のロールを用いることが好ましい。ゴムロールは金属ロールよりも摩擦係数が高いため、鋼帯とロールとの滑りを抑制して、構成ロールの空転を防止することができる。上述した金属ロールとゴムロールの材質は、鋼板の種類により適宜選択することが可能である。例えば本実施形態の第一ブライドルロールは、金属ロール２本とゴムロール２本とで構成されており、金属ロールは炭素鋼の基材に超硬溶射またはクロムメッキを施したもの、ゴムロールはニトリルゴム製のものを選択することができる。なお金属ロールの表面粗さは、摩擦を適度に抑えてスムーズに鋼帯を搬送させるために、算術平均粗さＲａを１．０μｍ以下と設定することができる。

本実施形態では第一ブライドルロールの材質や本数、周速を制御することで、巻出し機〜ブライドルロール間の搬送速度を制御している。この搬送速度は用途により適宜調整できるが、良好なスリット時の加工精度を保つために、２００ｍ／ｍｉｎ程度を上限とすることができる。また後述するスリッタ工程において、適切なスリットを行うために、第一ブライドルロールと後述する第二ブライドルロールとの間の鋼帯にかかる張力（ユニットテンション）は、１〜３ｋｇｆ／ｍｍ^２と設定することができる。

（スリッタ工程）
続いて、第一ブライドルロール４から出てきた鋼帯１０を、スリッタ３で切断する。本実施形態で使用するスリッタ３は、円筒形上刃カッタ３ａと円筒形下刃カッタ３ｂとの協働により鋼帯を切断する。本発明では第一ブライドルロール４および後述する第二ブライドルロール５により鋼帯の直進性が高いため、例えば７００ｍｍ程度の広幅の鋼帯を、幅４ｍｍといった多条の金属条に切断する際にも、蛇行等が抑制されているためセパレータ無しで搬送することが可能である。このスリッタの周速は、巻出し機〜第一ブライドルロール間の搬送速度の１．０１〜１．１２倍に設定することが好ましい。より好ましいスリッタの回転速度の上限は、１．０８倍である。上記の速度範囲に収めることで、スリット時に、鋼帯に発生するエッジ部のバリを抑制してより高品質な金属条を得ることができる。

（第二張力制御工程）
本実施形態では、スリット工程により形成された金属条１１を第二ブライドルロール５にて張力制御する第二張力制御工程を有する。その後、巻取り機２により金属条１１を巻き取って、金属条がコイル状に巻き取られた金属条コイルを作製する（巻取り工程）。この第二ブライドルロール５により金属条１１の張力を巻き上げに適した張力に調整する。さらにこの第二ブライドルロール５で金属条１１を支持することで、裁断された金属条の蛇行を抑制し、金属条間にセパレータを形成しなくても、隣接する金属条同士の接触を防止しながら巻き取ることが可能である。この第二ブライドルロール５の構成ロール５ａ、５ｂのうち、最も下流側に設置される構成ロール５ｂ（以下、最下流構成ロールとも記載する）の周速を、鋼帯の搬送速度の１．０１倍から１．１２倍に設定することも、本発明の特徴である。これにより金属条１１は第二ブライドルロール５に引き込まれる力が増加するため、金属条１１の直進性を大幅に増加させ、長さが異なる金属条１１でもたるみを発生させずに巻取ることが可能である。この最下流構成ロールの周速が１．０１倍未満の場合、スリット直後の金属条にたるみ等の不具合が発生する。最下流構成ロールの周速が１．１２倍を超える場合、ロールと金属条間で大きなスリップが発生し、金属条表面に疵が発生する傾向にある。好ましい最下流構成ロールの周速の下限は、鋼帯の搬送速度の１．０２倍であり、より好ましくは１．０３倍である。また好ましい最下流構成ロールの周速の上限は、１．０８倍である。なお、第二ブライドルロールの構成ロールは、金属製かつＲａが１．０μｍ以下であることが好ましい。より好ましいＲａは０．８μｍ以下であり、さらに好ましいＲａは０．６μｍ以下である。前述したように、鋼帯のクラウン形状や波形状により、鋼帯の幅方向端部側から切断して作製された金属条と、鋼帯の幅方向中央部側から切断して作製された金属条とでは、断面形状および条の長さが異なる。金属製かつＲａが１．０μｍ以下のロールを第二ブライドルロ−ルに使用することで、短い金属条がある程度ロール上で滑るため、引っ張られすぎによる破断や、長すぎる条がたるむことにより発生する横曲りを抑制することができる。なお本実施形態での第二ブライドルロールの構成ロール本数は特に限定せず、最低２本あれば本発明の効果を得ることが可能である。

表１に示す組成を有し、長さ４０００ｍ、幅約４００ｍｍで、仕上げ冷間圧延されたマルテンサイト系ステンレス鋼帯を準備し、図２に示す装置構成で、搬送速度（巻出し装置から第一ブライドルロールまでの搬送速度）１００ｍ／ｍｉｎの条件で巻出し、スリット加工し、巻取りを行い、幅４ｍｍの金属条を作製した。事前に切断前のマルテンサイト系ステンレス鋼帯を観察したところ、最大浮上がり高さが２ｍｍ程度の耳波が残っており、端部の板厚は中央部の板厚と比較して２％ほど薄くなっていることを確認した。また第一ブライドルロールの構成ロール４ａ、４ｂにはニトリルゴム製ロールを、４ｃ、４ｄには炭素鋼の基材にクロムメッキを施した金属製ロールを配置し、第二ブライドルロールには炭素鋼の基材にクロムメッキを施した後、鏡面研磨してＲａを約０．６μｍに調整した金属製ロールを配置した。本発明例１の試料は第二ブライドルロール５の最下流構成ロール５ｂの周速を搬送速度（巻出し装置から第一ブライドルロールまでの搬送速度）の１．０３倍に調整した。尚、比較例１１の試料は、搬送速度と同じ周速とした。実験の結果、本発明例は不良なく巻取りが完了できた。対して、比較例は５００ｍ程スリットしたところで最端部の金属条に蛇行が発生し、隣接する金属条に重なる不具合が生じた。

１ 巻出し機
２ 巻取り機
３ スリッタ
３ａ 円筒形上刃カッタ
３ｂ 円筒形下刃カッタ
４ 第一ブライドルロール
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 第一ブライドルロールの構成ロール
５ 第二ブライドルロール
５ａ 第二ブライドルロールの構成ロール
５ｂ 最下流構成ロール
１０ 鋼帯
１１ 金属条
２０ａ、２０ｂ ループ
Ｃ 巻き掛け角

Claims (1)

1. 仕上げ冷間圧延後の鋼帯を巻出す巻出し工程と、
   巻き出された前記鋼帯を、複数の構成ロールを有する第一ブライドルロールに通板する第一張力制御工程と、
   前記第一ブライドルロールに通板された鋼帯を複数の金属条に切断するスリット工程と、
   切断後の前記金属条を、複数の構成ロールを有する第二ブライドルロールに通板する第二張力制御工程と、
   前記第二ブライドルロールに通板された金属条を巻取る巻取り工程とを備え、
   前記第二ブライドルロールの構成ロールは、表面粗さがＲａ≦１.０μｍである金属製ロールであり、
   前記第二ブライドルロールのうち、最下流側に位置する構成ロールの周速は、前記巻出し工程と第一ブライドルロールとの間における鋼帯の通板速度よりも１．０１〜１．１２倍速く設定されていることを特徴とする、金属条の製造方法。