JP5552800B2 - 鋼帯の連続処理設備及びフリーループ設備における通板方法 - Google Patents
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ところで、特許文献1に記載されている酸洗−冷間圧延設備では、酸洗や冷間圧延等を行う対象となる鋼帯の材料として、高張力鋼板、電磁鋼板、珪素鋼板等、高硬度で溶接強度の低い難溶接材料を用い、鋼帯の長手方向の端部同士を溶接して、連続した鋼帯を形成する場合がある。
鋼帯が破断すると、酸洗−冷間圧延設備の稼動を停止する必要があるため、酸洗−冷間圧延設備の稼動率及び歩留が低下するという問題が発生する。
また、鋼帯の溶接部分に発生する曲率の大きい撓みを抑制するための対策としては、例えば、溶接部分の試験サンプルを採取し、油圧式バルジ試験機を用いて溶接部分の溶接強度を調査して、溶接部分の溶接強度が問題の無い強度であることを確認する方法がある。
また、油圧式バルジ試験機を用いて溶接部分の溶接強度を調査して、溶接部分の溶接強度が問題の無い強度であることを確認する方法では、溶接部分の溶接強度が不足していることが確認された場合には、溶接条件を変更して、溶接部分の試験サンプルに対する溶接強度の調査を行う必要がある。このため、溶接部分に割れが発生した場合と同様、酸洗−冷間圧延設備の稼動を停止する必要があり、酸洗−冷間圧延設備の稼動率及び歩留が低下するという問題が発生する。
前記フリーループ設備の上流側に、前記鋼帯における溶接部分近傍の少なくとも一部の断面積を減少させる断面積減少部形成設備を備え、
前記断面積減少部形成設備により断面積を減少させた、前記鋼帯のうち他の部分よりも断面積の少ない断面積減少部は、前記溶接部分から離れた位置に形成され、
前記断面積減少部は、前記鋼帯のうち幅方向の両端部を一部切除して形成した切り欠きにより、前記鋼帯の他の部分よりも断面積の少ない部分であり、
前記断面積減少部の形状を、前記鋼帯のうち前記切り欠きを形成していない部分の幅をL1とし、前記断面積減少部の前記鋼帯の幅方向への最小長さをL2とし、前記切り欠きの前記鋼帯の長手方向への長さをL3とした場合に、0.5×L1≦L2≦0.8×L1の条件式及びL1≦L3≦2×L1の条件式が成立する形状に形成することを特徴とするものである。
このため、フリーループ設備において、自重により垂れ下がった状態で支持されながら移動する鋼帯に対し、溶接部分に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分に加わる負荷を減少させることが可能となる。
このため、フリーループ設備において、自重により垂れ下がった状態で支持されながら移動する鋼帯に対し、溶接部分に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分に加わる負荷を減少させることが可能となる。
本発明によると、酸洗設備で酸洗されてフリーループ設備へ移動して、自重により垂れ下がった状態でフリーループ設備に支持される鋼帯に対し、溶接部分に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分に加わる負荷を減少させることが可能となる。
前記フリーループ設備へ通板する前の前記鋼帯に、当該鋼帯における溶接部分近傍の少なくとも一部の断面積を減少させた断面積減少部を、前記溶接部分から離れた位置に形成し、
前記断面積減少部を、前記鋼帯のうち幅方向の両端部を一部切除して形成した切り欠きにより、前記鋼帯の他の部分よりも断面積の少ない部分とし、
前記断面積減少部の形状を、前記鋼帯のうち前記切り欠きを形成していない部分の幅をL1とし、前記断面積減少部の前記鋼帯の幅方向への最小長さをL2とし、前記切り欠きの前記鋼帯の長手方向への長さをL3とした場合に、0.5×L1≦L2≦0.8×L1の条件式及びL1≦L3≦2×L1の条件式が成立する形状に形成することを特徴とするものである。
このため、フリーループ設備において、自重により垂れ下がった状態で支持されながら移動する鋼帯に対し、溶接部分に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分に加わる負荷を減少させることが可能となる。
以下、本発明の第一実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1及び図2を用いて、本実施形態の鋼帯のフリーループ設備における通板方法(以下、「フリーループ設備通板方法」と記載する)の適用対象である、鋼帯の連続処理設備(以下、「連続処理設備」と記載する)の構成を説明する。
また、本実施形態では、鋼帯が、冷間圧延を行う前の、比較的厚みのある鋼帯(例えば、2.0[mm]以上)である場合について説明する。
図1中に示すように、連続処理設備1は、アンコイラー2と、先端処理装置4と、溶接機6と、断面積減少部形成設備8と、入側ルーパー10と、酸洗設備12と、フリーループ設備14と、サイドトリマー16と、出側シャー18と、出側巻取機20を備えている。
先端処理装置4は、アンコイラー2から送り出された未溶接鋼帯22と、先に送り出されている未溶接鋼帯22に対し、両者の長手方向の端部同士を、互いに溶接可能な位置関係に配置し、この配置を保持した状態で、溶接機6へ送り出す。
断面積減少部形成設備8は、例えば、連続処理設備1に既存の構成である、ノッチャーや電動ニブラ(図示せず)等、鋼帯24を切断可能な工作機材を備えており、フリーループ設備14へ通板する前の鋼帯24に対し、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積を減少させる加工を行う。
そして、溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積が減少した鋼帯24は、入側ルーパー10へ送り出される。
なお、本実施形態では、断面積減少部形成設備8は、鋼帯24の幅方向の端部を切除して、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積を減少させる。したがって、本実施形態では、断面積減少部が、鋼帯24の幅方向の端部を切除した切り欠きにより形成される場合について説明する。
図2は、断面積減少部26を形成した鋼帯24を示す図である。
図2中に示すように、断面積減少部26は、鋼帯24のうち、幅方向の両端部を一部切除して形成した矩形状の切り欠き28により、鋼帯24の他の部分よりも断面積の少ない部分である。すなわち、本実施形態では、断面積減少部26が、鋼帯24のうち、溶接部分30の周辺に形成した四箇所の切り欠き28により、鋼帯24の他の部分よりも断面積の少ない部分に形成されている場合について説明する。なお、四箇所の切り欠き28は、それぞれ、同形状であり、溶接部分30との距離も同一である。
さらに、断面積減少部26は、鋼帯24のうち、切り欠き28を形成していない部分の幅をL1とし、切り欠き28の、鋼帯24の長手方向への長さをL3とした場合に、L1≦L3≦2×L1の条件式が成立する形状に形成されている。
入側ルーパー10は、断面積減少部形成設備8が断面積減少部を形成した鋼帯24を受け入れ、酸洗設備12へ送り出す。
酸洗設備12は、内部を複数に分割された酸洗槽32を備えており、入側ルーパー10から送り出された鋼帯24に対し、酸洗を行う。酸洗を行った鋼帯24は、フリーループ設備14へ送り出される。
サイドトリマー16は、鋼帯24の端部を任意に切除可能なトリマーナイフ(図示せず)を備えており、鋼帯24の幅揃え、鋼帯24の幅変更、鋼帯24の端部に生成された不良部分の除去等、鋼帯24の端部に対する形状の修正を行う。サイドトリマー16により、端部の形状を修正された鋼帯24は、出側シャー18へ送り出される。
出側巻取機20は、出側シャー18から送り出された鋼帯24を巻き取り、ロールを形成する。出側巻取機20で巻き取られた鋼帯24のロールは、例えば、冷間圧延工程等の処理設備へ移送される。
以下、図1及び図2を参照して、フリーループ設備通板方法を説明する。
フリーループ設備通板方法は、端部同士を溶接することで連続して搬送されてくる鋼帯24を、鋼帯24を自重により垂れ下がった状態で支持しながら移動させるフリーループ設備14へ、連続して通板する方法である。
以下、本実施形態の作用を説明する。
上述したように、酸洗設備12で酸洗を行い、フリーループ設備14へ送り出された鋼帯24は、ルーピングピット内に垂れ下げられる。
ここで、本実施形態のように、鋼帯24を、高張力鋼板、電磁鋼板、珪素鋼板等、高硬度で溶接強度の低い難溶接材料の未溶接鋼帯22を溶接して形成している場合は、ルーピングピット内において、鋼帯24に曲率の大きい撓みが発生し、鋼帯24のループが均一に形成されないおそれがある。これは、特に、鋼帯24の形状に不良が発生している場合に、多く発生するおそれがある。
そして、断面積減少部26は、鋼帯24のうち、断面積減少部を形成していない部分よりも断面積が小さく、鋼帯24が自重により垂れ下がった状態で、溶接部分30に発生する撓みよりも、曲率の大きい撓みが発生する部分である。
このため、フリーループ設備14が備えるルーピングピット内において、自重により垂れ下がった状態で支持されながら移動する鋼帯24に対し、溶接部分30に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分30に加わる負荷を減少させることが可能となる。
図3は、ルーピングピット内において、本実施形態とは異なり、断面積減少部26を形成していない鋼帯24に、曲率の大きい撓みが発生した状態を示す概念図である。なお、ルーピングピット内において、鋼帯24に撓みが発生した状態は、図3(a)中に示す状態から、図3(b)中に示す状態へ移行する。
なお、図4中では、説明のために、切り欠き28を鋼帯24の上下面に示しているが、実際の鋼帯24には、切り欠き28を鋼帯24の側面に形成している。また、図4中では、参考のために、図3中に示す、断面積減少部26を形成していない鋼帯24に、曲率の大きい撓みが発生した状態を、破線により示している。
このように、鋼帯24のループが阻害された状態では、中伸び34が発生しない溶接部分30に応力が集中するため、図3(b)中に示すように、溶接部分30の結合が崩壊して、鋼帯24が破断することとなる。
このため、鋼帯24のループが阻害された状態であっても、断面積減少部26に発生する曲率の大きい撓みによって、溶接部分30に発生する応力集中を低減させて、溶接部分30に発生する撓みの曲率を減少させることが可能となる。
以下、本実施形態の効果を列挙する。
(1)本実施形態の連続処理設備1では、フリーループ設備14の上流側に、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積を減少させる、断面積減少部形成設備8を備えている。
その結果、フリーループ設備14において、自重により垂れ下がった状態で支持されながら移動する鋼帯24に対し、溶接部分30に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分30に加わる負荷を減少させることが可能となる。
したがって、連続処理設備1の稼動率及び歩留の低下を抑制することが可能となる。これに加え、鋼帯24の生産効率を向上させることが可能となる。
このため、酸洗設備12で酸洗されてフリーループ設備14へ移動して、自重により垂れ下がった状態でフリーループ設備14に支持される鋼帯24に対し、溶接部分30に発生する応力集中を低減させて撓みの曲率を減少させ、溶接部分30に加わる負荷を減少させることが可能となる。
その結果、フリーループ設備14における鋼帯24の破断を抑制して、フリーループ設備14により、酸洗設備12の出側で、鋼帯24の移動速度を安定して低下させることが可能となり、酸洗設備12を備えた鋼帯24の連続処理設備1の稼動率低下を、抑制することが可能となる。
このため、断面積減少部26の、鋼帯24の幅方向への最小長さL2を、鋼帯24の幅L1の50%未満とした場合と比較して、溶接部分30を含む鋼帯24の強度が、鋼帯24の連続処理に必要な強度よりも低下することを抑制可能となる。
その結果、鋼帯24の幅方向の端部を切除して形成した切り欠き28により、鋼帯24のうち、切り欠き28を形成した部分に発生する撓みの曲率を、効率的に増加させて、自重により垂れ下がった状態の溶接部分30に発生する応力集中を、効率的に低減させることが可能となる。
このため、切り欠き28の、鋼帯24の長手方向の長さL3を、上記L1の100%未満とした場合と比較して、鋼帯24のうち、切り欠き28を形成した部分に発生する撓みの曲率を増加させることが可能となる。
その結果、鋼帯24の幅方向の一部を切除して形成した切り欠き28により、鋼帯24のうち、切り欠き28を形成した部分に発生する撓みの曲率を、効率的に増加させて、自重により垂れ下がった状態の溶接部分30に発生する応力集中を、効率的に低減させることが可能となる。これに加え、鋼帯24の生産効率を向上させることが可能となる。
このため、フリーループ設備14において、鋼帯24に曲率の大きい撓みが発生しても、鋼帯24に形成した断面積減少部26に、鋼帯24が自重により垂れ下がった状態で溶接部分30に発生する撓みを減少可能な、曲率の大きい撓みを発生させることが可能となる。
これにより、鋼帯24の破断を抑制することが可能となるため、連続処理設備1の稼動を停止すること無く、鋼帯24の溶接部分30に発生する曲率の高い撓みを抑制して、連続処理設備1の稼動率及び歩留の低下を抑制することが可能となる。これに加え、鋼帯24の生産効率を向上させることが可能となる。
以下、本実施形態の応用例を列挙する。
(1)本実施形態の連続処理設備1では、断面積減少部形成設備8が、鋼帯24の幅方向の端部を切除して、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積を減少させたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、図5中に示すように、断面積減少部形成設備8が、鋼帯24の厚さを減少させて、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部の断面積を減少させてもよい。この場合、研磨や圧延等によって、鋼帯24における溶接部分30近傍の少なくとも一部に、他の部分よりも厚さの薄い薄肉部36を形成し、鋼帯24のうち、薄肉部36を形成した部分を、断面積減少部26として形成する。また、切り欠き28及び薄肉部36により、断面積減少部26を形成してもよい。なお、図5は、本実施形態の変形例を示す図である。
以下、図1及び図2を参照して、フリーループ設備14へ鋼帯24を連続して通板した際に発生する、鋼帯24の破断状況について調査を行った結果を比較する。
なお、比較対象としては、フリーループ設備14へ通板する前の鋼帯24に対し、断面積減少部26を形成した場合(以下、「本発明例」と記載する)と、断面積減少部26を形成していない場合(以下、「従来例」と記載する)を用いる。
・適用材の鋼種:冷延鋼板(高張力鋼板[引張強度100kgf/mm2])、珪素鋼板
・適用設備:連続酸洗−冷間圧延設備
・適用工程:酸洗ライン
・適用作業:フリーループ設備における通板作業
・操業条件:溶接部分の通板作業
上記の項目を設定した環境下において、一年間に亘り、鋼帯24の破断状況について調査を行った結果、従来例では、年間に三回、鋼帯24の破断が発生したが、本発明例では、年間に一度も、鋼帯24の破断が発生しなかった。
2 アンコイラー
4 先端処理装置
6 溶接機
8 断面積減少部形成設備
10 入側ルーパー
12 酸洗設備
14 フリーループ設備
16 サイドトリマー
18 出側シャー
20 出側巻取機
22 未溶接鋼帯
24 鋼帯
26 断面積減少部
28 切り欠き
30 溶接部分
32 酸洗槽
34 中伸び
36 薄肉部
L1 鋼帯24のうち、切り欠き28を形成していない部分の幅
L2 断面積減少部26の、鋼帯24の幅方向への最小長さ
L3 切り欠き28の、鋼帯24の長手方向への長さ
Claims (4)
- 鋼帯の端部同士を溶接して連続した鋼帯とする溶接機と、当該溶接機よりも下流側に配置され、連続して通板される前記鋼帯を自重により垂れ下がった状態で支持しながら移動させるフリーループ設備と、を備える鋼帯の連続処理設備であって、
前記フリーループ設備の上流側に、前記鋼帯における溶接部分近傍の少なくとも一部の断面積を減少させる断面積減少部形成設備を備え、
前記断面積減少部形成設備により断面積を減少させた、前記鋼帯のうち他の部分よりも断面積の少ない断面積減少部は、前記溶接部分から離れた位置に形成され、
前記断面積減少部は、前記鋼帯のうち幅方向の両端部を一部切除して形成した切り欠きにより、前記鋼帯の他の部分よりも断面積の少ない部分であり、
前記断面積減少部の形状を、前記鋼帯のうち前記切り欠きを形成していない部分の幅をL1とし、前記断面積減少部の前記鋼帯の幅方向への最小長さをL2とし、前記切り欠きの前記鋼帯の長手方向への長さをL3とした場合に、0.5×L1≦L2≦0.8×L1の条件式及びL1≦L3≦2×L1の条件式が成立する形状に形成することを特徴とする鋼帯の連続処理設備。 - 前記断面積減少部形成設備は、前記鋼帯の厚さを減少させて、前記鋼帯における溶接部分近傍の少なくとも一部の断面積を減少させることを特徴とする請求項1に記載した鋼帯の連続処理設備。
- 前記フリーループ設備の上流側に、前記鋼帯を酸洗する酸洗設備が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載した鋼帯の連続処理設備。
- 端部同士を溶接することで連続して搬送されてくる鋼帯を、当該鋼帯を自重により垂れ下がった状態で支持しながら移動させるフリーループ設備へ連続して通板する鋼帯のフリーループ設備における通板方法であって、
前記フリーループ設備へ通板する前の前記鋼帯に、当該鋼帯における溶接部分近傍の少なくとも一部の断面積を減少させた断面積減少部を、前記溶接部分から離れた位置に形成し、
前記断面積減少部を、前記鋼帯のうち幅方向の両端部を一部切除して形成した切り欠きにより、前記鋼帯の他の部分よりも断面積の少ない部分とし、
前記断面積減少部の形状を、前記鋼帯のうち前記切り欠きを形成していない部分の幅をL1とし、前記断面積減少部の前記鋼帯の幅方向への最小長さをL2とし、前記切り欠きの前記鋼帯の長手方向への長さをL3とした場合に、0.5×L1≦L2≦0.8×L1の条件式及びL1≦L3≦2×L1の条件式が成立する形状に形成することを特徴とする鋼帯のフリーループ設備における通板方法。
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