JP4280035B2 - 連続焼鈍炉における鋼板の移送方法およびハースロール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内を走行する鋼帯の蛇行発生防止、および鋼帯表面疵の発生防止に優れた効果を発揮する連続焼鈍炉における鋼板の移送方法およびハースロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、帯状の鋼板の焼きなまし処理をするのに、鋼板をハースロールで引っ張って波状に移送するようにした連続焼鈍炉が一般に用いられている。この連続焼鈍炉では、炉内を走行する鋼帯が蛇行するのを防止する目的で、ハースロールにクラウンを設けて対処している。一方、鋼板のスリップ防止を図る目的で、ロール表面に梨地状の凹凸を設けて摩擦係数を高めハースロールのグリップ力を高めることも行われている。
しかしながら、最近では生産スピードの向上に加えて要求される鋼板の品質も厳格なものとなってきており、鋼板のスリップにより発生する微小な引っ掻き疵も皆無にする必要が生じてきた。ここでいう微小な引っ掻き疵とは、板幅中央部と端部の中間部に発生する疵の長さが１ｍｍ以下の疵であり、拡大してみると斜めの方向に微小な筋が入って見えるものである。
【０００３】
そこで、本発明者はスリップにより生じる引っ掻き疵の発生メカニズムについて研究した結果、以下のことを解明した。
（ａ）ハースロールのフラット部とテーパー部の周速差によりクラウン肩部付近で張力が集中し、この近辺で鋼板がわずかに膨らむが、一定以上に膨らむと張力のロール軸方向成分によってつぶれ、鋼板が回転方向と軸方向の２方向にスリップして引っ掻き疵を発生させる。
（ｂ）グリップ力を高めるために設けた凹凸の粗い凸部のピークが鋼板に擦れて引っ掻き疵を発生させる。
【０００４】
そこで、引っ掻き疵をなくすにはハースロールのクラウン量を少なくすればよいが、この場合には蛇行の防止を図ることができないという問題点があり、また梨地状の凹凸をなくすとロールのグリップ力が低下するという問題点があった。このように、蛇行防止とスリップ疵の発生防止とは相反するものであり、両者を満足できる有効な手段の開発が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、炉内を走行する鋼帯が蛇行するのを防止することができるとともに、鋼帯の表面にスリップ疵が発生するのも確実に防止することができる連続焼鈍炉における鋼板の移送方法およびハースロールを提供することを目的として完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、鋼板をフラット部とテーパー部が存在するハースロールで引っ張って波状に移送する連続焼鈍炉における鋼板の移送方法において、前記ハースロールとしてマイクロパターニングによりロール表面に先端を平滑面とする円筒形の突起を多数形成した（式１）に従うクラウンを有するロールを用い、ロールクラウン肩部に生じる鋼板の回転方向と軸方向の２方向に生じるスリップを防止することを特徴とする連続焼鈍炉における鋼板の移送方法を第１の発明とする。
【数２】

また、フラット部とテーパー部が存在するハースロールであって、（式１）に従うクラウンを有するロールの表面に、マイクロパターニングにより高さが５〜１００μｍで先端を平滑面とした円筒形の突起を、先端平滑面の面積比率が１０〜８０％の範囲で多数形成したことを特徴とする連続焼鈍炉におけるハースロールを第２の発明とする。
【０００７】
なお、同様の課題を解決するために、ロール表面を耐摩耗性金属で被覆しておくことも好ましく、ロール表面を耐摩耗性金属で被覆した後に、マイクロパターニングを施して突起を形成したものを請求項３に係る発明、またロール表面にマイクロパターニングを施して多数の突起を形成した後に、耐摩耗性金属を被覆したものを請求項４に係る発明とする。更には、突起が電解エッチングにより形成されたものとすることも好ましく、これを請求項５に係る発明とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図６は、一般的な連続焼鈍炉１０を示すものであり、テンッションローラ１１で搬入された鋼板Ｓは、ハースロール１で引っ張られて波状に移送され、加熱帯１０ａ、均熱帯１０ｂ、徐冷帯１０ｃ、急冷帯１０ｄを順次経て連続的に焼きなまし処理されるものである。なお、１２は鋼板Ｓの移送速度を調整する出口側ルーパである。
【０００９】
そして、本発明では前記ハースロール１は、図１に示されるように、ロールの表面に、マイクロパターニングにより高さが５〜１００μｍで先端を平滑面２ａとした突起２を、先端平滑面の面積比率が１０〜８０％の範囲で多数形成したものとされている。
本発明の課題は、前述したように、鋼板表面に発生するスリップ疵の防止である。このためには、クラウンの肩部付近に発生する張力により生じるわずかの膨れを防止する必要があり、その原因であるハースロールのフラット部とテーパー部の周速差を低減する必要がある。
従って、図５に示されるように、実際に焼鈍炉内でハースロールを使用した時の胴部中央のロール半径を（Ｒｃ）、ロール端部のロール半径を（Ｒｅ）とすると、下記の（式１）を満たすようにする必要がある。
【数３】

なお、ロール製作時には、この値からサーマルクラウン量が引かれるので、ロール製作時のＲｅ／Ｒｃの値は（式１）より大きくなる。また、サーマルクラウン量はロールが使用される炉内温度とロール温度が同じであるとしてのロール温度、通過する板温度、およびロールの線膨張係数より推定できる。
しかし、ロールの周速差を減少させることで通板時の蛇行制御性が減少した。これは、周速差が減少することで板の求心力が低下したためである。
そこで、本発明では蛇行制御性を改善するために、特開平７−１０８３１４号公報に開示されている表面に凸部を設ける技術を、上記ロールの全面に適用した。これにより、鋼板とロール間の摩擦係数が増加して板の求心力が向上し、蛇行制御性が改善された。
【００１０】
またロール表面に、マイクロパターニングにより高さが５〜１００μｍで先端を平滑面２ａとした突起２を、先端平滑面の面積比率が１０〜８０％の範囲で多数形成するのは、ロールのグリップ力を確保するためである。なお、この突起２はロール表面に略等間隔で形成されるものである。
平滑面２ａを有する突起２としたのは、従来のショットブラストによる突起では鋼板Ｓが突起先端部に接触して引っ掻き疵を発生させる要因になることを解明した結果による。
【００１１】
突起２の高さを５〜１００μｍの範囲としたのは、５μｍ未満では後述するように鋼板Ｓとロールとの間にガス層を発生させ蛇行を防止できなくなるからであり、１００μｍより高い場合は成形に手間がかかるからである。先端平滑面の面積比率が１０〜８０％の範囲としたのは、１０％未満では鋼板Ｓとの接触面積が小さくて十分なグリップ力の確保が難しくなるとともに、引っ掻き疵を発生させるおそれもあるからであり、８０％より大きいと、後述するように鋼板Ｓとロールとの間にガス層を発生させ蛇行を防止できなくなるからである。
【００１２】
次に、前記ガス層の発生について説明する。
本発明者の研究によれば、連続焼鈍炉においては、炉内温度が高いために、粘性の増大した炉内雰囲気ガスがロール表面の随伴流となって、ハースロール１と鋼板Ｓの間に巻き込まれる現象が発生する。この結果、ハースロール１と鋼板Ｓの間にガス層が介在することとなり、これによって鋼板Ｓが蛇行を生じるのである。従って、前記したような特定形状の突起２を形成することにより、図２に示されるように、各突起２、２間に形成される隙間３を通じて粘性の増大した炉内雰囲気ガスを逃し、ガス層の発生を的確に防止するのである。
【００１３】
マイクロパターニングによる突起２の成形手段としては、例えば電解エッチング法を用いることができる。具体的には、ロール表面全体にレジスト剤を塗布した後、突起の平滑面に相当する部分を感光硬化させ、次いで未感光部分のレジスト剤を洗浄除去して、得られたロールを電解エッチング液中に入れ通電することでレジスト剤除去部分を凹状に電解エッチングし、任意の形状、高さの突起を形成する。
【００１４】
更には、ロール表面を耐摩耗性金属で被覆しておくことも好ましく、この場合にはロールの耐摩耗性が向上して耐久性に優れたロールが得られることとなる。なお、耐摩耗性金属としては、金属クロムやニッケル−リン合金等を用いることができ、電気メッキ法や無電解メッキ法等により被覆することができる。
図３は、ロール表面を耐摩耗性金属４で被覆した後に、マイクロパターニングを施して突起２を形成したものを示し、また図４は、ロール表面にマイクロパターニングを施して多数の突起２を形成した後に、耐摩耗性金属４を被覆したものを示すが、いずれのパターンでもよい。
【００１５】
以上のようにして得られたハースロール１を用い、連続焼鈍炉１０において鋼板Ｓを移送すると、鋼板Ｓはハースロール１で引っ張られて波状に移送され、焼きなまし処理が行われる点は従来のものと同じであるが、本発明では前記ハースロール１としてマイクロパターニングによりロール表面に先端を平滑面２ａとする突起２を多数形成した低クラウンのロールを用いているので、鋼板の蛇行発生防止、および鋼帯表面疵の発生防止に優れた効果を発揮することとなる。
即ち、従来よりもクラウン量の小さいハースロールとすることで、ハースロール１のフラット部とテーパー部の周速差をなくし肩部に引っ掻き疵が生じるのを防ぐことができる。また、クラウン量が小さいものの、表面の凸部により鋼板Ｓの蛇行も的確に防止できることとなる。また、突起２の先端平滑面２ａによりロールのグリップ力も十分に確保することができる。更には、各突起２、２間に形成される隙間３を通じて粘性の増大した炉内雰囲気ガスを逃すことができるため、鋼板Ｓとロール間にガス層が発生するのを的確に防止でき、蛇行を防止しつつ鋼板を移送することができることとなる。
【００１６】
［実施例１］
ハースロールを連続焼鈍炉の冷却帯入り側に設置した。ハースロールの半径は、Ｒｃ＝７５５．００ｍｍ、Ｒｅ＝７５４．９０ｍｍとした。表面には、面積率が３６％、深さが３５μｍの円筒形の凸部を設けた。通板速度を３００ｍｐｍで繰業した結果、スリップ疵の発生は０．００１％以下に抑えられた。また通板性も良好であった。
［比較例１］
ハースロールを連続焼鈍炉の冷却帯入り側に設置した。ハースロールの半径は、Ｒｃ＝７５５．００ｍｍ、Ｒｅ＝７５４．９０ｍｍとした。表面は加工せず、平滑のままにした。通板速度を２００ｍｐｍで繰業した結果、スリップ疵の発生は０．０１％以下に抑えられたが、通板時に蛇行が生じ、通板速度を１００ｍｐｍまで低下しなければならなかった。
［実施例２］
ハースロールを連続焼鈍炉の冷却帯入り側に設置した。ハースロールの半径は、Ｒｃ＝７５５．００ｍｍ、Ｒｅ＝７５４．６３ｍｍとした。表面には、面積率が３６％、深さが３５μｍの円筒形の凸部を設けた。通板速度を３００ｍｐｍで繰業した結果、スリップ疵の発生は０．００５％以下に抑えられた。また通板性も良好であった。
［実施例３］
ハースロールを連続焼鈍炉の冷却帯入り側に設置した。ハースロールの半径は、Ｒｃ＝７１０．００ｍｍ、Ｒｅ＝７０９．８０ｍｍとした。表面には、面積率が８０％、深さが５μｍの円筒形の凸部を設けた。通板速度を２００ｍｐｍで繰業した結果、スリップ疵の発生は０．００５％以下に抑えられた。また通板性も良好であった。
［実施例４］
ハースロールを連続焼鈍炉の冷却帯入り側に設置した。ハースロールの半径は、Ｒｃ＝８００．００ｍｍ、Ｒｅ＝７９９．７０ｍｍとした。表面には、面積率が１０％、深さが１００μｍの円筒形の凸部を設けた。通板速度を２５０ｍｐｍで繰業した結果、スリップ疵の発生は０．００７％以下に抑えられた。また通板性も良好であった。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は連続焼鈍炉内を走行する鋼帯が蛇行防止と、鋼帯表面のスリップ疵発生防止という相反する課題を同時に解決することができるものであり、これにより疵のない高品質な製品を効率よく生産することを可能とするものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した連続焼鈍炉における鋼板の移送方法およびハースロールとして、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す要部の斜視図である。
【図３】その他の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図４】その他の実施の形態を示す要部の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図６】連続焼鈍炉を示す正面図である。
【符号の説明】
１ ロール
２ 突起
２ａ 平滑面
３ 隙間
１０ 連続焼鈍炉

Claims (5)

1. 鋼板をフラット部とテーパー部が存在するハースロールで引っ張って波状に移送する連続焼鈍炉における鋼板の移送方法において、前記ハースロールとしてマイクロパターニングによりロール表面に先端を平滑面とする円筒形の突起を多数形成した（式１）に従うクラウンを有するロールを用い、ロールクラウン肩部に生じる鋼板の回転方向と軸方向の２方向に生じるスリップを防止することを特徴とする連続焼鈍炉における鋼板の移送方法。
   

   
2. フラット部とテーパー部が存在するハースロールであって、（式１）に従うクラウンを有するロールの表面に、マイクロパターニングにより高さが５〜１００μｍで先端を平滑面とした円筒形の突起を、先端平滑面の面積比率が１０〜８０％の範囲で多数形成したことを特徴とする連続焼鈍炉におけるハースロール。
3. ロール表面を耐摩耗性金属で被覆した後に、マイクロパターニングを施して突起を形成してある請求項２に記載の連続焼鈍炉におけるハースロール。
4. ロール表面にマイクロパターニングを施して多数の突起を形成した後に、耐摩耗性金属が被覆してある請求項２に記載の連続焼鈍炉におけるハースロール。
5. 突起が電解エッチングにより形成されたものである請求項２〜４のいずれかに記載の連続焼鈍炉におけるハースロール。

Images