JP3324688B2 - 金属条のカール・トヨ形成方法 - Google Patents

金属条のカール・トヨ形成方法

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JP3324688B2 JP27798297A JP27798297A JP3324688B2 JP 3324688 B2 JP3324688 B2 JP 3324688B2 JP 27798297 A JP27798297 A JP 27798297A JP 27798297 A JP27798297 A JP 27798297A JP 3324688 B2 JP3324688 B2 JP 3324688B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テンションレベラ
−前での材料の長手方向のカールを安定させることで、
テンションレベラ−工程におけるカール・トヨの形成を
所定の規格以内にすることができる金属条のカール・ト
ヨ形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の金属条の製造ライン、例えば、軟
鋼、銅、銅合金、ステンレス等の金属条の製造ラインの
一例を図11に示す。図示されているように、金属条J
は、概略的に、圧延工程(ステップ11)を経た後、テ
ンションレベラ工程(ステップ12)及びスリッター工
程(ステップ13)を行い、最後に、検査・巻き直し工
程(ステップ14)を行って出荷される。
【0003】図12に示された従来のスリットラインで
は、金属条Jは、リール状に巻かれたペイオフリール
(POR)から巻き出され、ガイドロールa、張力をコ
ントロールする一対のブライドルロールb,c、張力調
整ロールd、シワ取りロールe、デフレクタロールf及
び振り分けロールg、h、そして、ガイドロールi、j
を介して、No.1テンションリール(No.1T
R)、No.2テンションリール(No.2)に巻き取
られる。ここで、振り分けロールgを介してNo.2T
Rで巻き取る方法を通板方法A、振り分けロールg、ガ
イドロールi、jを介してNo.2TRで巻き取る方法
を通板方法B、振り分けロールhを介してNo.1TR
で巻き取る方法を通板方法Cとする。金属条Jは、シワ
取りロールeとデフレクタロールfとの間に設置される
スリッターSにより幅方向に切断され、目的の幅の条に
分断される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、金属条
Jは製造時に各種のロールを通過する。その際、金属条
Jに付与される湾曲癖、すなわち、金属条Jの塑性変形
は金属条製品のカール・トヨ等の発現及びその大きさに
大きな影響を与えることが分かっている。従来の金属条
Jの製造ラインでは、圧延工程を経た後にテンションレ
ベラ工程が実施される。テンションレベラ工程では、金
属条に平坦性が付与されると共に所定のカール・トヨが
発現する。かかる金属条は、さらに、スリッター工程に
搬送されて目的の幅に分断されるのであるが、スリッタ
ー工程においても各種のロールを通過するため金属条に
さらなる塑性変形が加えられる場合がある。
【0005】それを検証するため、金属条の製造ライン
中の各工程におけるカール・トヨがどのように変化する
かを測定した。測定は、軟鋼製(KS)の金属条を用
い、厚さ0.25mmのものについて、ラインスピー
ド、張力が安定したところでラインを停止してサンプリ
ングを行った。
【表1】
【0006】表1に示されているように、圧延工程後に
おける金属条のカールにはばらつきがあり、これにテン
ションレベラ工程を実施した場合、カールの大きさをか
ならずしも一定にすることができなかった。これが影響
して、スリッター工程及び検査・巻き直し工程後のカー
ルには大きなばらつきが存在する。しかるに、近年にお
いては、金属条のカール・トヨの大きさは、ある許容限
度(カール・トヨ規格)以内に収まるように制限される
ようになってきており、その制限も年々厳しくなってい
るため上述した従来の製造ラインではかかる規格に合致
しなくなってきた。
【0007】本発明者は、カール・トヨを規格以内に収
めるためには、テンションレベラ工程前における金属条
のカール方向を同じにすると共にそのばらつきを小さく
すれば良いことを発見し、本発明を完成した。よって、
本発明の目的は、簡単なシステムの変更により金属条に
付与されるカール・トヨを規格以内に収める事ができる
金属条のカール・トヨ形成方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、金属条の圧延後、少くとも巻き直し工程を行いカ
ール方向を同じにして長さ方向のカールの差を小さく
し、しかる後、テンションレベラー処理することを特徴
とする金属条のカール・トヨ形成方法を提供する。金属
条の圧延後、少くとも巻き直し工程を行いカール方向を
同じにして長さ方向のカールの差を小さくする。このよ
うにカール方向を同じで且つカールの差を小さな金属条
をテンションレベラ工程に送り、所定の規格以内のカー
ル・トヨを発現させる。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の金属条のカール・トヨ形成方法において、巻き直し工
程において金属条を巻き取るロールの少くとも1つが、
該ロールを通過する金属条に塑性変形を与えて一定方向
のカールを発現させ得るようなロール外径であることを
特徴とする。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の金属条のカール・トヨ形成方法において、巻き
直し工程を、スリッター工程において併せて行うことを
特徴とする。スリッター工程の終りの段階で、目的の幅
の条は、ガイドロールを経てリールに巻き取られる。こ
のガイドロールの外径を所定外径以下に設定することに
より、条が該ガイドロールを通過している間にその外表
面に塑性変形を発生させ一定方向のカールを発現させ
る。
【0011】本発明の第二の態様は、金属条を所定の厚
さに圧延する圧延工程と、金属条を目的の幅に切断する
スリッター工程であって、切断した条を巻き取る際条に
同方向のカールが発現するように構成して長さ方向のカ
ールの差を小さくするスリッター工程と、そして、張力
を掛けながら複数のローラを通過させ、条に平面性を付
与するテンションレベラー工程とを備えて構成されてな
る金属条のカール・トヨ形成方法を提供する。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の金属条のカール・トヨ形成方法において、スリッター
工程が、金属条をスリッターにより目的の幅に切断した
後所定のロール外径以下のガイドロールを通過させて巻
き取る工程を含んでおり、該ガイドロールの直径Rは、
該ガイドロールの外周に条が巻き付いた時の条外表面に
おける歪みx=U/E+t/2Rが弾性限界歪み以上と
なるように、前記式より求めることを特徴とする。
【0013】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の金属条のカール・トヨ形成方法において、金属条が軟
鋼製であり、且つその弾性限界歪みが0.110〜0.
151(%)であることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属条のカー
ル・トヨ形成方法を図面を参照して詳細に説明する。図
1は、本発明に係る金属条のカール・トヨ形成方法の一
実施形態を示すフローチャートである。
【0015】図示された本発明に係る金属条のカール・
トヨ形成方法は、概略的に、金属条を所定の厚さに圧延
する圧延工程(ステップ1)と、金属条を目的の幅に切
断するスリッター工程であって、切断した条を巻き取る
際条に同方向のカールが発現するように構成して長さ方
向のカールの差を小さくするスリッター工程(ステップ
2)と、張力を掛けながら複数のローラを通過させ、条
に平面性を付与するテンションレベラー工程(ステップ
3)と、そして、条の目標品質の検査、単重分割を行う
検査・巻き直し工程(ステップ4)とを備えて構成され
ている。
【0016】テンションレベラー工程に先立って、金属
条に同方向のカールを形成することが必要である。それ
をスリッター工程において併せて行うようにするため、
本実施形態では、金属条をスリッターにより目的の幅に
切断した後所定のロール外径以下のガイドロールを通過
させて巻き取る工程を含んでいる。ガイドロールの直径
Rは、該ガイドロールの外周に条が巻き付いた時の条外
表面における歪みx=U/E+t/2Rが弾性限界歪み
以上となるように、前記式より求める。
【0017】金属条Jがガイドロールを通過する時、金
属条Jの外表面の長手方向の歪みxは、図2(a)に示
されているように、次の式で表される。 x=U/E+{2×円周率×(R+t)−2×円周率×(R+t/2)}/2 ×円周率×(R+t/2) =U/E+(t/2)/(R+t/2) =U/E+t/(2R+t) となる。ここで、2Rはtに比べて極めて大きいであるから、 =U/E+t/2R………(式1) と近似することができる。
【0018】材料の弾性限界歪みをXとすると、式1の
xがXを越えた時、すなわち、次の式2を満たした時、
曲げによる塑性変形が発生する。 x=U/E+t/2R≧X………(式2) ここで、弾性限界歪みXを材料の応力−歪み線図から求
めることにする。
【0019】図4より、オフセット0%で、弾性限界時
の応力は317N/平方mmとなっており、弾性限界に
おける歪みXは、0.114となる。図5については、
図4より得られた弾性限界時における応力、すなわち、
317N/平方mmにおける弾性限界歪みXは、0.1
29となる(表2及び表3参照)。
【表2】
【表3】
【0020】次に、ロール外径とカールの変化から弾性
限界歪みXを求めることとする。金属条の板厚が0.1
5mm、0.20mm及び0.25mmの時のロール外
径100mm、125mm、160mm及び180mm
の歪みxは、式1から図2(b)のように求められる。
【0021】一方、現実のスリッター工程において、各
ロールのカールへの影響を測定し、塑性変形を生じ始め
る閾値を求めることとする。図3は、かかるスリッター
工程を実施するラインの典型例で、前述した従来のスリ
ッターラインと同じ構成であるので各構成要素の説明は
省略する。
【0022】図3のスリッターラインにおいて、ペイオ
フリール(POR)から巻き出された金属条Jが、各ロ
ールによってそのカールがどのように変化し、テンショ
ンリール(TR)に巻き取られるのかを測定した。測定
は、軟鋼製(KS)の金属条を用い、厚さの異なる3種
類(0.15t、0.20t、0.25t)について行
った。ここで、tは金属条の厚さを意味し、その単位は
mmである。厚さ0.15mm及び0.25mmの金属
条Jは、図示されているように、A,B及びCの3種類
の通板方法でライン運転した。一方、厚さ0.20mm
の金属条Jは、Bの通板方法でライン運転した。ライン
スピード、張力が安定したところでラインを停止し、P
1−P12の位置でサンプリングを行った。
【0023】なお、各金属条Jに付与されるユニットテ
ンションは、厚さ0.15mm、0.20mm及び0.
25mmのものについて、それぞれ、3.4Kg/平方
mm、2.4Kg/平方mm及び2.0Kg/平方mm
とした。
【表4】
【表5】
【0024】表4及び表5は、それぞれ、板厚別の各ロ
ールのカール及びトヨへの影響を一覧表としたものであ
る。図2(b)並びに表4及び表5を参照すると、ガイ
ドロールa(ロール外径180mm)で板厚0.20m
mの軟鋼製の金属条にはカールに変化が無く且つ板厚
0.25mmの軟鋼製の金属条にはカールに変化がある
ことから、弾性限界歪みXはその中間、すなわち、0.
125<X<0.151……(式3)に存在すると推定
される。
【0025】そこで、表2と式3とを考慮し、塑性変形
を起こさせる歪みx=0.151(%)として、カール
を引き起こすロール外径を求めることとする。式2か
ら、 x=U/E+t/2R>0.00151 となり、 t/2R>0.00151−U/E 2R<tE/(0.00151E−U)……(式4) となる。ここでは、対象となる金属条の板厚が、0.2
8mmまでであるため、t=0.3mmと考えて良い。
そこで、この値を式4に当て嵌めると、 2R<tE/(0.00151E−U) =0.3×17653/(0.00151×17653−2.1) =5295.9/24.55603 =215.66mm となり、カールを引き起こすロール外径は、210mm
以下となる。 (実施例1)
【0026】図3のスリッターラインにおいて、デフレ
クタロールaの直径を270mm、振り分けロールg、
hの直径を180mm、そして、ガイドロールi、jの
直径を160mmとし、各ロールによってカールがどの
ように変化したか計測した(通板方法B)。
【0027】計測は、板厚0.25mmの軟鋼製(K
S)の金属条Jを通板し、ライン運転して、ラインスピ
ード、張力(ユニットテンション:2.1Kg/平方m
m)が安定したところでラインを停止させ、P1〜P1
2の位置でサンプリングを行った。なお、ガイドロール
aは、270mmの大径のものを用いたため、ここでは
カールは形成されない。
【0028】サンプリング結果を図6及び図7に示す。
サンプリング結果を示す図6及び図7より、加工前に
(+)4〜(+)27mmあったカールは、加工後、
(−)57〜(−)62mmに作り込まれている(表6
参照)。また、カールの作り込みは、サンプリング位置
P7とP8の間、つまり、外径160mmのガイドロー
ルiで行われていると推測される。なお、図面中、W,
C及びMは、金属条Jの作業者側、中央及びモータ設置
側からサンプルの試験片を採取したことを意味する。
【表6】
【0029】(実施例2)図3のスリッターラインにお
いて、ガイドロールiの直径を300mmとし、ガイド
ロールiでのカールの形成を行わないようにした。そこ
で、直径160mmのガイドロールjによってカールを
作り込む(目標:(−)40mm以下)こととした。
【0030】かかるスリッターラインに、板厚0.25
mmの軟鋼製(KS)の金属条Jを図8のように通板
し、ライン運転して、ラインスピード、張力(ユニット
テンション:2.1Kg/平方mm)が安定したところ
でラインを停止させ、P22〜P27の位置でサンプリ
ングを行った。なお、ガイドロールaは、実施例1と同
様にロール外径270mmとした。
【0031】サンプリング結果を図9及び図10に示
す。図9及び図10に示されているように、スリッター
Sの加工前に(−)45〜(+)16あったカールは、
加工後、カール方向を同じにして、すなわち、(−)4
8〜(−)73mmに作り込まれた(表7参照)。従っ
て、ガイドロールjのみで作り込めると考えられる。
【表7】
【0032】また、スリッター加工後のカール(−)4
8〜(−)73mm及びトヨ(−)14〜(−)26m
mについては、テンションレベラー加工後のカール
(−)35mm、検査・巻き直し加工後のカール(+)
18〜(+)20mm及びトヨ(+)2〜(+)4mm
と安定しており、問題のない結果となっている。
【0033】かかる金属条のカール・トヨ形成方法は、
製造工程の変更及びロール外径の変更という極めて簡便
な変更を行うのみで、確実にカール・トヨを小さくする
ことができる効果を有する。このように本発明方法は、
カール不良の減少(不良率10%からゼロ)、手直しに
よるロス時間の減少及び端末ロスの減少により、年間数
千万単位のロスを回避することができる効果を有する。
【0034】
【発明の効果】本発明に係る金属条のカール・トヨ形成
方法は、金属条の圧延後、少くとも巻き直し工程を行い
カール方向を同じにして長さ方向のカールの差を小さく
し、しかる後、テンションレベラー処理するため、簡便
な方法で金属条に形成されるカール・トヨを確実に小さ
くすることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る金属条のカール・トヨ形成方法
の一実施形態を示すフローチャートである。
【図2】 (a)及び(b)は、それぞれ、金属条がロ
ール表面を通過している時の断面図及び金属条の板厚別
におけるロール外径100mm、125mm、160m
m及び180mmの歪みxを示すグラフである。
【図3】 スリッター工程を実施するラインの典型例を
示す概略図である。
【図4】 板厚0.20mmの軟鋼製金属条の応力−歪
み線図である。
【図5】 板厚0.25mmの軟鋼製金属条の応力−歪
み線図である。
【図6】 テンションリール前のガイドロールを小直径
としたスリッターラインにおけるカール・トヨの形成状
況を示すグラフである。
【図7】 テンションリール前のガイドロールを小直径
としたスリッターラインにおけるカール・トヨの形成状
況を示すグラフである。
【図8】 ガイドロールiの直径を300mmとし、ガ
イドロールjの直径を160mmとしたスリッターライ
ンの通板方法を説明するための概略図である。
【図9】 図8に示したスリッターラインにおけるカー
ル・トヨの形成状況を示すグラフである。
【図10】 図8に示したスリッターラインにおけるカ
ール・トヨの形成状況を示すグラフである。
【図11】 従来の金属条の製造ラインのフローチャー
トである。
【図12】 従来のスリッターラインの概略図である。
【符号の説明】
TR1、TR2 テンションリール POR ペイオフリール S スリッター a ガイドロール b、c ブライドルロール d 張力調整ロール e シワ取りロール f デフレクタロール g、h 振り分けロール i、j ガイドロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−166055(JP,A) 特開 平10−34237(JP,A) 特開 平11−104737(JP,A) 特開 昭58−192608(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/02 B21C 47/26 B21D 1/05

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属条の圧延後、少くとも巻き直し工程
    を行いカール方向を同じにして長さ方向のカールの差を
    小さくし、しかる後、テンションレベラー処理すること
    を特徴とする金属条のカール・トヨ形成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の金属条のカール・トヨ
    形成方法において、 前記巻き直し工程において金属条を巻き取るロールの少
    くとも1つが、該ロールを通過する金属条に塑性変形を
    与えて一定方向のカールを発現させ得るようなロール外
    径であることを特徴とする金属条のカール・トヨ形成方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の金属条のカール
    ・トヨ形成方法において、 前記巻き直し工程を、スリッター工程において併せて行
    うことを特徴とする金属条の金属条のカール・トヨ形成
    方法。
  4. 【請求項4】 金属条を所定の厚さに圧延する圧延工程
    と、 金属条を目的の幅に切断するスリッター工程であって、
    切断した条を巻き取る際条に同方向のカールが発現する
    ように構成して長さ方向のカールの差を小さくするスリ
    ッター工程と、そして、 張力を掛けながら複数のローラを通過させ、条に平面性
    を付与すると共にトヨを発現するテンションレベラー工
    程と、 を備えて構成されてなる金属条のカール・トヨ形成方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の金属条のカール・トヨ
    形成方法において、 前記スリッター工程は、金属条をスリッターにより目的
    の幅に切断した後所定のロール外径以下のガイドロール
    を通過させて巻き取る工程を含んでおり、該ガイドロー
    ルの直径Rは、該ガイドロールの外周に条が巻き付いた
    時の条外表面における歪みx=U/E+t/2Rが弾性
    限界歪み以上となるように、前記式より求めることを特
    徴とする金属条のカール・トヨ形成方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の金属条のカール・トヨ
    形成方法において、 金属条が軟鋼製であり、且つその弾性限界歪みが0.1
    10〜0.151(%)であることを特徴とする金属条
    のカール・トヨ形成方法。
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