JP2023111102A

JP2023111102A - 熱間圧延鋼帯の巻取り方法、コイラーおよび熱間圧延鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JP2023111102A
Application number: JP2022012755A
Authority: JP
Inventors: 和也横田; Kazuya Yokota; 真行加藤; Masayuki Kato
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2023-08-10

Abstract

【課題】張力を付与しながら熱間圧延鋼帯をマンドレルに巻き取る際に、コイルの巻き姿や通板性に悪影響を与えずに有効なネッキング防止効果が得られる。【解決手段】熱間圧延されて所定速度で搬送されている鋼帯の先端をマンドレルに巻き付け、張力を付与しながら前記鋼帯を前記マンドレルに巻き取るにあたり、前記鋼帯先端の前記マンドレルへの巻き付き開始から前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が所定値以下になるまで、前記鋼帯に付与する張力を定常時の設定張力より小さい所定値に設定し、前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が前記所定値以下になって以降は定常時の設定張力に設定する方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、張力を付与しながら、熱間圧延された鋼帯をマンドレルに巻き取り開始する方法、その方法に適したコイラー、および、熱間圧延鋼帯の製造方法に関する。

従来から、鉄鋼分野において、千数百℃程度に加熱した金属材料を一対のロールの挟圧作用および回転作用によって薄く延ばし、その後、この圧延した帯状の金属材料（以下、ストリップという）をコイル状に巻き取るライン、所謂、熱間圧延ラインが広く知られている。

熱間圧延ラインでは、一般に、図４に示すように、加熱後の鋼片を所望の厚さに圧延する仕上ミル１の後段に、ピンチロール２およびコイラー３が配置され、仕上ミル１から送出されたストリップ４をピンチロール２の回転作用によってコイラー３へ導き、その後、コイラー３の回転によってストリップ４を順次巻き取る。なお、このコイラー３の回転心棒としては、通常、マンドレル５が用いられ、駆動源６によってマンドレル５を回転させることによって、コイラー３はストリップ４を巻き取ることができる。

このような熱間圧延ラインにおいては、ストリップ４の先端が仕上ミル１から送出されてからピンチロール２を介してコイラー３に巻き付くまでの期間、コイラー３がストリップ４を適切に巻き取り始めるようにするために、マンドレル５の回転速度を鋼帯１の供給速度より速く設定しておいて、ストリップ４の先端がマンドレル５に巻き付いた時点でストリップ４に所定の張力が付与されるようにしてある。

このような熱間圧延鋼帯の巻取り方法においては、特に、低炭素鋼で厚さが例えば３ｍｍ以下と薄い場合には、鋼帯の先端がマンドレルに巻き付いてマンドレルに負荷トルクが発生したタイミングで、仕上圧延機の最終スタンドを出た直後の位置（温度が７００～９
００℃と非常に高くなっている部分）にネッキング（鋼帯の幅および厚さが局部的に小さくなること）が生じ易いという問題点がある。鋼帯の巻取り時初期には、図３に示すように巻取り開始ｔ０からマンドレルの速度と鋼帯の速度とが一致するｔｓまで定常時の鋼帯にかかる張力Ｆ_０より高いＦ_ＭＡＸの張力がかかることになる。この超過の張力Ｆ_ＥＸ（＝Ｆ_ＭＡＸ－Ｆ_０）によって、ネッキングが発生する。

なお、このようなネッキングを防止する従来技術として、例えば、特許文献１は、鋼帯に付与する張力を、鋼帯の先端がマンドレルに巻き付いた時刻から初期巻き付け完了時刻の間は、定常時の設定張力（定常値）より小さい初期値とし、さらに所定巻き数の巻き付けを終了した（巻き付け状態が安定化した）時刻までの間は、初期値から定常値まで一定の変化率で漸増させる熱間圧延鋼帯の巻取り方法を開示している。

特開平１１－１８８４２２号公報

上記従来技術には以下の問題があった。
特許文献１に開示の技術では、初期値に低減した設定張力を定常時の設定張力に戻すタイミングを所定巻き数、もしくは所定時間で制御している。実際に鋼帯に対し過大な張力がかかってしまう期間は、マンドレルに鋼帯が巻き付いてからマンドレルが鋼帯と同速度になるまでである。この期間は材料毎によってバラツキがあり、所定巻き数や所定時間での制御では適切な張力設定にすることができず、想定の張力より大きな張力で巻き取ってしまう、もしくは想定の張力より小さい張力で巻き取ってしまい、ネッキングの抑止だけでなく巻き形状の悪化を招いてしまうという課題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、張力を付与しながら熱間圧延鋼帯をマンドレルに巻き取る際に、コイルの巻き姿や通板性に悪影響を与えずに有効なネッキング防止効果が得られる方法、その方法に適したコイラー、および、熱間圧延鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するための、本発明にかかる熱間圧延鋼帯の巻取り方法は、熱間圧延されて所定速度で搬送されている鋼帯の先端をマンドレルに巻き付け、張力を付与しながら前記鋼帯を前記マンドレルに巻き取るにあたり、前記鋼帯先端の前記マンドレルへの巻き付き開始から前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が所定値以下になるまで、前記鋼帯に付与する張力を定常時の設定張力より小さい所定値に設定し、前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が前記所定値以下になって以降は定常時の設定張力に設定することを特徴とする。

また、本発明にかかるコイラーは、熱間圧延された鋼帯を巻き取るマンドレルと、前記マンドレルを所定の速度で回転させるマンドレル駆動電動機と、前記マンドレルの回転速度検出手段と、前記鋼帯の搬送速度検出手段と、前記鋼帯の張力制御装置と、前記マンドレルの回転を制御するための前記マンドレル駆動電動機への電流制御装置と、を備え、前記張力制御装置が、前記鋼帯の巻き付き開始から前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が所定値以下になるまで、定常時の設定張力より小さい所定値の張力を鋼帯に付与するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる熱間圧延鋼帯の製造方法は、上記熱間圧延鋼帯の巻き取り方法を用いて、前記鋼帯の先端を前記マンドレルで巻き取る工程を含むことを特徴とする。

本発明にかかる熱間圧延鋼帯の巻取り方法およびコイラーによれば、張力を付与しながら熱間圧延鋼帯をマンドレルに巻き取る熱間圧延鋼帯の巻取り方法において、コイルの巻き姿や通板性に悪影響を与えずに有効なネッキング防止効果が得られるという効果を奏する。

また、本発明の熱間圧延金属帯の製造方法によれば、上記熱間圧延鋼帯の巻取り方法を用いるものであるので、ストリップの品質向上と、高い生産性を並立させることが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる熱間圧延鋼帯の巻取り時初期における、（ａ）は、張力設定値と時刻との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、マンドレル速度Ｖ_Ｍおよび鋼帯速度Ｖ_Ｓの時間変化を表すグラフである。上記実施形態にかかる熱間圧延鋼帯の巻取り時初期における張力の低減率と鋼帯のネッキングによる幅減少率の関係を表すグラフである。従来の熱間圧延鋼帯の巻取り時初期における、（ａ）は、鋼帯にかかる張力Ｆと時刻との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、マンドレル速度Ｖ_Ｍおよび鋼帯速度Ｖ_Ｓの時間変化を表すグラフである。本発明の一実施形態にかかるコイラーを含む熱間圧延鋼帯の巻取り方法を示す概略構成図である。コイルの巻姿異常を例示する模式図であって、（ａ）は斜視図を表し、（ｂ）は正面図を表す。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかるコイラーおよび熱間圧延鋼帯の巻取り方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態にかかるコイラーの構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態にかかるコイラーを含む熱間圧延鋼帯の巻取り方法を示す概略構成図である。この実施の形態にかかる巻取制御装置１０は、図４に示す熱間圧延ラインの仕上ミル１から送出された鋼帯４をコイラー３のマンドレル５によって巻き取り開始する際、マンドレル３の回転速度Ｖ_Ｍと鋼帯速度Ｖ_Ｓとを比較して張力設定のための電流値を制御する装置である。

すなわち、図４に示すように、本実施形態にかかる巻取制御装置１０は、マンドレル５を回転させる駆動電動機６とトルク指令信号に応じて駆動電動機６に流す電流を制御する電流制御装置８とマンドレル５の回転速度検出器とを持つ駆動部と、マンドレル５の回転速度を線速度に変換したうえで鋼帯の速度Ｖ_Ｓと比較し電流制御装置８に所定の電流値を流すように指令する張力制御装置７と、を備えている。

本実施形態では、張力制御装置７は、図１に示すように、鋼帯４の先端がマンドレル５に巻き付いた時刻ｔ０から、マンドレルの線速度Ｖ_Ｍと鋼帯の速度Ｖ_Ｓとの差が所定値ΔＶ以下になる時刻ｔ１まで定常時の張力Ｆ_０より小さいＦ_１の張力を設定するように電流制御装置８に指令する。所定値ΔＶは、鋼帯の特性、板厚や板幅、成分組成、仕上げ圧延温度、張力の低減率Ｆ_１／Ｆ_０などと鋼帯の巻姿の健全性とから定めることが好ましく、０以上とする。所定値ΔＶの上限は、好ましくは、鋼帯の巻き付き前のマンドレル速度Ｖ_Ｍと鋼帯速度Ｖ_Ｓとの差から算出されるリード率ｘ（％）（但し、ｘ=１００×（Ｖ_Ｍ－Ｖ_Ｓ）／Ｖ_Ｓ）に対し、１０％である。つまり、ΔＶ＝（１０／１００）×（ｘ／１００）×Ｖ_Ｓが上限となる。ちなみに、リード率ｘは５～５０％が操業安定性から好ましく、８～１２％がより好ましい。ここで、マンドレルの線速度Ｖ_Ｍは、マンドレルの回転速度とマンドレル中心から巻き取られている鋼帯の最外層の板厚中心までの距離で計算することとする。また、張力の低減率Ｆ_１／Ｆ_０も鋼帯特性や操業条件、鋼帯の巻姿への影響から定めることが好ましい。あまりに張力を低減すると鋼帯の巻姿が異常（例えば図５の５Ａ）となるおそれがある。張力の低減率Ｆ_１／Ｆ_０は、８０％以上、９８％以下とすることが好ましく、８３％以上、９０％以下がより好ましい。

本実施形態を適用し、マンドレルの線速度Ｖ_Ｍと鋼帯の速度Ｖ_Ｓとの差ΔＶが０となる条件で、巻取り開始ｔ０から時刻ｔ１までの張力低減率Ｆ_１／Ｆ_０の百分率と鋼帯のネッキングによる幅減少量（ｍｍ）の関係を図２に示す。一般的なＳＰＣＣの板厚２ｍｍの鋼帯を用いた。従来法による初期の張力設定値Ｆ_１をＦ_０とし、定常値と同じにした場合、約３．３ｍｍの幅減少となっていたのに対し、本実施形態に基づき、張力低減率を８５％に設定することにより、幅減少量を約１．７ｍｍに低減できた。また、コイルの巻姿に異常は見られなかった。

１０巻取制御装置
１仕上ミル
２ピンチロール
３マンドレル
４鋼帯
５コイル
５Ａ巻姿の異常部
６マンドレル駆動電動機
７張力制御装置
８マンドレル電流制御装置
９マンドレル回転速度検出器
ＦＤ搬送方向
Ｖ_Ｓ鋼帯速度

Claims

熱間圧延されて所定速度で搬送されている鋼帯の先端をマンドレルに巻き付け、張力を付与しながら前記鋼帯を前記マンドレルに巻き取るにあたり、
前記鋼帯先端の前記マンドレルへの巻き付き開始から前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が所定値以下になるまで、前記鋼帯に付与する張力を定常時の設定張力より小さい所定値に設定し、
前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が前記所定値以下になって以降は定常時の設定張力に設定する、熱間圧延鋼帯の巻取り方法。
熱間圧延された鋼帯を巻き取るマンドレルと、
前記マンドレルを所定の速度で回転させるマンドレル駆動電動機と、
前記マンドレルの回転速度検出手段と、
前記鋼帯の搬送速度検出手段と、
前記鋼帯の張力制御装置と、
前記マンドレルの回転を制御するための前記マンドレル駆動電動機への電流制御装置と、を備え、
前記張力制御装置が、前記鋼帯の巻き付き開始から前記マンドレルの速度と前記鋼帯の搬送速度との差が所定値以下になるまで、定常時の設定張力より小さい所定値の張力を鋼帯に付与するように構成されている、コイラー。
請求項１に記載の熱間圧延鋼帯の巻き取り方法を用いて、前記鋼帯の先端を前記マンドレルで巻き取る工程を含む、熱間圧延鋼帯の製造方法。