JP6299654B2 - 鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯の製造方法に関し、特に、鋼帯を連続焼鈍設備で焼鈍する工程を有する鋼帯の製造方法に関するものである。

連続焼鈍設備では、先行鋼帯（先行コイル）の後端と後行鋼帯（後行コイル）の先端を溶接して通板させる（例えば、特許文献１参照）。

その際に、先行鋼帯と後行鋼帯の板幅が変更になる場合は、以下のような問題が生じる可能性がある。

（ア）先行鋼帯の板幅より後行鋼帯の板幅が大きい場合、先行鋼帯と後行鋼帯との溶接部における段差が設備に引っ掛かる。

（イ）先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部の板形状の差に起因する、溶接点における幅方向の不均一な張力分布により、鋼帯の幅方向の座屈（以下、「絞り」ともと呼ぶ）や蛇行が発生する。

すなわち、図１に示すように、先行鋼帯１１の後端部は、通常、圧延時の先端部であり、板形状は耳伸び状態で、板幅中央部の張力が板幅端部の張力より大きくなるのに対して、後行鋼帯１２の先端部は、通常、圧延時の後端部であり、板形状は腹伸び状態で、板幅端部の張力が板幅中央部の張力より大きくなる。これによって、先行鋼帯１１の後端部では蛇行が発生しやすく、後行鋼帯１２の先端部では絞りが発生しやすくなる。なお、この問題は、先行鋼帯と後行鋼帯のサイズが同じ場合でも同様に発生する。

（ウ）後行鋼帯の板幅と焼鈍炉内のハースロールのサーマルクラウン形状とのアンマッチにより、鋼帯の絞りや蛇行が発生する。

すなわち、図２（ａ）に示すように、先行鋼帯１１の板幅より後行鋼帯１２の板幅が大きい場合、溶接点前後では、板幅が狭い先行鋼帯１１の通過によってハースロール１４に形成されたサーマルクラウン部１５を板幅が広い後行鋼帯１２が通過することになるため、後行鋼帯１２に対するセンタリングフォース（鋼帯をセンターに寄せる力）１６が過剰になり、後行鋼帯１２の座屈限界を超えてしまって、後行鋼帯１２に絞りが発生しやすくなる。また、図２（ｂ）に示すように、先行鋼帯１１の板幅より後行鋼帯１２の板幅が小さい場合、溶接点前後では、板幅が広い先行鋼帯１１の通過によってハースロール１４に形成されたサーマルクラウン部１５を板幅が狭い後行鋼帯１２が通過することになるため、後行鋼帯１２に対するセンタリングフォース（鋼帯をロール幅センターに寄せる力）１６が不足して、後行鋼帯１２に蛇行が発生しやすくなる。なお、ハースロール１４に形成されるサーマルクラウンは、約５分で後行鋼帯１２の板幅にマッチした形状となる。

ちなみに、鋼帯に絞りが発生した場合、絞りが成長して鋼帯が破断し、ライン停止に繋がる可能性がある。また、鋼帯に蛇行が発生した場合、鋼帯がハースロール１４等から外れてロールアウトし、ライン停止に繋がる可能性がある。

これに対して、連続焼鈍設備における鋼帯の通板を安定化する対策としては、以下のようなものがある。

（１）溶接部の幅端部にノッチャーで切欠きを入れて、先行鋼帯と後行鋼帯の溶接部の板幅段差を滑らかにする。ちなみに、溶接部の幅端部は溶接欠陥が生じやすいので、溶接部の幅端部に切欠きを入れて、溶接欠陥部分を除去するのが、ノッチャーの本来の使用目的である。

（２）圧延時に鋼帯の板形状を制御して、耳伸びや腹伸びの発生を抑止する。

（３）溶接点での板幅変更量（板幅差）を絞りや蛇行が問題にならない程度の許容範囲に制限し、板幅変更量（板幅差）が許容範囲を超える場合は、先行鋼帯と後行鋼帯の間にダミー鋼帯（板幅変更用鋼帯）を挟む。

そして、上記（ア）の問題は、上記（１）の対策によって解決することが可能である。

また、上記（イ）の問題は、上記（２）の対策によって解決することが可能である。

また、上記（ウ）の問題は、上記（３）の対策によって基本的には解決することが可能である。

特開平６−４９５４６号公報

しかしながら、連続焼鈍設備が調質圧延装置を備えている場合には、以下のような問題が生じる。

調質圧延装置では、鋼帯を圧延した際に、ワークロールにその鋼帯の幅端部の跡が付くので、その跡（ロールマーク）が次に圧延する鋼帯に転写しないようにするために、圧延順序を調整して、圧延する鋼帯の板幅が徐々に狭くなるようにしている。したがって、あるタイミング（頻度）で、圧延順序を一旦、板幅が非常に小さい鋼帯から板幅が非常に大きい鋼帯に戻すこと（幅上がり）が必要になる。

それにともなって、連続焼鈍設備を通板する際に、図３に示すように、先行鋼帯群２１の最後尾の鋼帯２１ｚと後行鋼帯群２２の先頭の鋼帯２２ａの板幅差が非常に大きくなり、前述した対策（３）を取るにしても、多くの場合、板幅差の許容範囲を大幅に超えるため、１本の幅変更用鋼帯２３では、鋼帯間の板幅差（鋼帯２１ｚと幅変更用鋼帯２３の間の板幅差、幅変更用鋼帯２３と鋼帯２２ａの間の板幅差）が許容範囲に収まるようにすることができず、複数（ここでは、３本）の板幅変更用鋼帯２３が必要になる。

ここで、連続焼鈍設備では、入側および出側で通板を停止したコイルの切替え作業が必要であり、入側コイル切替え作業では１０〜２０分程度を要する。この作業中も設備中央（焼鈍炉）はほぼ一定速度で通板しているので、その入側コイル切替え作業時間分を、連続焼鈍設備に設置されているルーパーで吸収するための長さが、それぞれの板幅変更用鋼帯２３には必要である。

図４は、図３における板幅変更用鋼帯２３の個所を拡大したものであるが、それぞれの板幅変更用鋼帯２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）は、入側コイル切替え作業時間（１０〜２０分程度）に相当する長さＬｗを有している。

その結果、板幅変更用鋼帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃの合計長さ（３×Ｌｗ）に相当する操業ロス（能率低下、歩留低下、原単位悪化）が生じることになる。

また、板幅変更用鋼帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃに、製品鋼帯を当てることが考えられるが、前述した調質圧延設備でのロールマークの問題を回避するために、板幅変更用鋼帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃはオフラインの調質圧延設備を通板する必要があり、やはり操業ロスが生じることになる。

なお、前述したように、ハースロール１４に形成されるサーマルクラウン部１５は、約５分で後行鋼帯の板幅にマッチした形状となるので、それぞれの板幅変更用鋼帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃの長さを、サーマルクラウンがマッチした形状になるまでの時間（約５分）に相当する長さに短くして、操業ロスを小さくすることが考えられるが、上記のようなコイル切替え作業があるため、そのような運用は不可能である。

そして、ここでは、調質圧延装置に起因する先行鋼帯と後行鋼帯との間での大幅な板幅増加（幅上がり）が生じる場合について述べたが、それ以外でも、先行鋼帯と後行鋼帯との間で大幅な板幅増加や大幅な板幅減少がある場合は、同様の問題が生じることになる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼帯を連続焼鈍設備で焼鈍する工程を有する鋼帯の製造方法において、連続焼鈍設備にて先行鋼帯と後行鋼帯との間で大幅な板幅増加や大幅な板幅減少がある場合であっても、効率的に鋼帯を安定して通板させることができる鋼帯の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］鋼帯を連続焼鈍設備で焼鈍する工程を有する鋼帯の製造方法において、連続焼鈍設備に装入する鋼帯の板幅を変更する際に、先行鋼帯と後行鋼帯の間に溶接接続する板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板幅から後行鋼帯の板幅への増加または減少に従って、１本の鋼帯内で板幅が漸次増加または漸次減少している鋼帯を用いることを特徴とする鋼帯の製造の製造方法。

［２］１本の鋼帯内で板幅が漸次増加または漸次減少している鋼帯は、長手方向に板幅が均一な鋼帯の板幅端部を長手方向に沿って斜めに裁断することによって得ることを特徴とする前記［１］に記載の鋼帯の製造方法。

［３］長手方向に板幅が均一な鋼帯の板幅端部を長手方向に沿って斜めに裁断する際には、サイドトリマーまたはノッチャーを用いることを特徴とする前記［２］に記載の鋼帯の製造方法。

［４］前記板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板厚から後行鋼帯の板厚への増加または減少に従って、１本の鋼帯内において板厚が漸次増加または漸次減少している鋼帯を用いることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼帯の製造方法。

［５］１本の鋼帯内で板厚が漸次増加または漸次減少している鋼帯は、圧延機またはレベラーを用いて得ることを特徴とする前記［４］に記載の鋼帯の製造方法。

本発明においては、先行鋼帯と後行鋼帯との間で大幅な板幅増加や大幅な板幅減少がある場合であっても、効率的に鋼帯を安定して通板させることができる。

先行鋼帯の後端部と後行鋼帯の先端部の板形状の差による、鋼帯の絞りや蛇行の発生を示す図である。 後行鋼帯鋼帯の板幅と焼鈍炉内のハースロールのサーマルクラウン形状とのアンマッチによる、鋼帯の絞りや蛇行の発生を示す図である。 連続焼鈍設備が調質圧延装置を備えている場合の通板状態を示す図である。 図３における板幅変更用鋼帯の個所を拡大した図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態における他の例を示す図である。 幅上がりの際のケース分けを示した図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、前述した調質圧延装置に起因する先行鋼帯と後行鋼帯との間での大幅な板幅増加（幅上がり）が生じる場合を例にして述べる。

図５は、本発明の一実施形態を示す図であり、前述した従来技術を示す図４に対応した図である。

図５に示すように、この実施形態においては、先行鋼帯群２１の最後尾の鋼帯２１ｚと後行鋼帯群２２の先頭の鋼帯２２ａとの間に溶接接続する板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）の板幅から後行鋼帯（鋼帯２２ａ）の板幅への増加に従って、１本の鋼帯内で板幅がテーパー状に増加している鋼帯（板幅変更用鋼帯）２４を用いている。この板幅変更用鋼帯２４は、前述した入側コイル切替え作業時間（１０〜２０分程度）に相当する長さＬｗを有している。

この板幅変更用鋼帯２４は、徐々に板幅が増加しているので、前述した図２（ａ）に示したような、瞬時に板幅が増加することによるサーマルクラウンのミスマッチに基づくセンタリングフォース１６の過剰が回避されて、絞りの発生が抑止される。

その結果、この実施形態においては、板幅変更用鋼帯２４の長さ（１×Ｌｗ）に相当する操業ロスですみ、図４に示した従来技術における板幅変更用鋼帯２３ａ、２３ｂ、２３ｃの合計長さ（３×Ｌｗ）に相当する操業ロスに比べて、鋼帯２本の長さ（２×Ｌｗ）に相当する操業効率の向上（能率向上、歩留上昇、原単位低減）を果たすことができる。

ここで、上記の１本の鋼帯内で板幅がテーパー状に増加している板幅変更用鋼帯２４を得るには、例えば、鋼帯の板幅端部を切断するサイドトリマーまたは鋼帯の板幅端部を切欠くノッチャーを用いて、長手方向に板幅が均一な鋼帯の板幅端部を長手方向に沿って斜めに裁断すればよい。

なお、場合によっては、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）の後端と板幅変更用鋼帯２４の先端の間および板幅変更用鋼帯２４の後端と後行鋼帯（鋼帯２２ａ）の先端の間において、通板に支障のない範囲内で板幅差を許容してもよい。その板幅差の許容範囲は実験等に基づいて定めればよい。

また、図５では、幅変更用鋼帯２４は１本の鋼帯内で板幅をテーパー状に増加させているが、１本の鋼帯内で板幅をステップ状に増加させるようにしてもよいし、テーパー状とステップ状を組み合わせて増加させてもよい。ただし、ステップ状に増加させる場合は、通板に支障のないように、各ステップの板幅増加量（板幅差）が前記の対策（３）に示した許容範囲内に収まるようにする。

さらに、図６に示すように、板幅変更用鋼帯２４について、板幅がテーパー状に増加している部分（板幅増加部）２４ａに加えて、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）側と後行鋼帯（鋼帯２２ａ）側に、それぞれ板幅が均一な部分（板幅均一部）２４ｂ、２４ｃを設けるようにしてもよい。

これによって、板幅変更用鋼帯２４の通板が終わる毎に、板幅均一部２４ｂ、２４ｃの溶接個所を切り落として、繰り返し、板幅変更用鋼帯２４として使用することができる。

そして、図７に示すように、調質圧延装置に起因する幅上がりの際には、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）と後行鋼帯（鋼帯２２ａ）の間で板厚が増加または減少する場合がある。

その場合には、板幅変更用鋼帯２４は、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）の板厚から後行鋼帯（鋼帯２２ａ）の板厚への増加または減少に従って、１本の鋼帯内において板厚が漸次増加または漸次減少するようにする。

上記の１本の鋼帯内で板厚が漸次増加または漸次減少している板幅変更用鋼帯２４を得るには、例えば、圧延機（冷間圧延設備、調質圧延設備）またはレベラーを用いて、走間板厚変更技術によって、ステップ状に板厚を増加または減少させればよい。ただし、板厚段差部がハースロール等を通過する際に支障がないように、各ステップの板厚変化量（板厚差）は、予め定めた許容範囲内に収まるようにする。

このようにして、この実施形態においては、先行鋼帯（鋼帯２１ｚ）と後行鋼帯（鋼帯２２ａ）との間で大幅な板幅増加があっても、上記の板幅変更用鋼帯２４を用いることで、先行鋼帯群２１と後行鋼帯群２２の通板安定性を確保しながら、操業効率の向上を図ることができる。

なお、この実施形態では、調質圧延装置に起因する先行鋼帯と後行鋼帯との間での大幅な板幅増加（幅上がり）が生じる場合を例にして述べたが、本発明は、それ以外でも、先行鋼帯と後行鋼帯との間で大幅な板幅増加や大幅な板幅減少がある場合には、同様に適用することができる。

すなわち、先行鋼帯と後行鋼帯との間で大幅な板幅増加や大幅な板幅減少がある場合は、先行鋼帯と後行鋼帯の間に溶接接続する板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板幅から後行鋼帯の板幅への増加または減少に従って、１本の鋼帯内で板幅が漸次増加または漸次減少している鋼帯を用いればよい。

加えて、先行鋼帯と後行鋼帯との間で板幅増加や板幅減少がある場合は、幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板幅から後行鋼帯の板幅への増加または減少に従って、１本の鋼帯内で板幅が漸次増加または漸次減少しているとともに、板先行鋼帯の板厚から後行鋼帯の板厚への増加または減少に従って、１本の鋼帯内において板厚が漸次増加または漸次減少している鋼帯を用いればよい。

なお、上記において、板幅あるいは板厚の「漸次増加」または「漸次減少」は、テーパー状等のような、単調増加または単調減少の場合だけでなく、ステップ状の増加またはステップ状の減少の場合（ただし、各ステップの変化量が予め定めた許容範囲内）も含んでいる。また、鋼帯先端と鋼帯後端に、繰り返し使用のための板幅・板厚均一部を有していてもよい。

１１ 先行鋼帯
１２ 後行鋼帯
１３ 溶接点
１４ ハースロール
１５ サーマルクラウン部
１６ センタリングフォース
２１ 先行鋼帯群
２１ｚ 先行鋼帯群の最後尾の鋼帯
２２ 後行鋼帯群
２２ａ 後行鋼帯群の先頭の鋼帯
２３ 板幅変更用鋼帯
２３ａ 板幅変更用鋼帯
２３ｂ 板幅変更用鋼帯
２３ｃ 板幅変更用鋼帯
２４ 板幅変更用鋼帯
２４ａ 板幅増加部
２４ｂ 板幅均一部
２４ｃ 板幅均一部

Claims (5)

1. 鋼帯を連続焼鈍設備で焼鈍する工程を有する鋼帯の製造方法において、連続焼鈍設備に装入する鋼帯の板幅を変更する際に、先行鋼帯と後行鋼帯の間に溶接接続する板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板幅から後行鋼帯の板幅への増加または減少に従って、１本の鋼帯内で、板幅が漸次増加または漸次減少している部分と、先行鋼帯側と後行鋼帯側にそれぞれ板幅が均一な部分とを設けた鋼帯を用いることを特徴とする鋼帯の製造の製造方法。
2. １本の鋼帯内で板幅が漸次増加または漸次減少している部分は、長手方向に板幅が均一な鋼帯の板幅端部を長手方向に沿って斜めに裁断することによって得ることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の製造方法。
3. 長手方向に板幅が均一な鋼帯の板幅端部を長手方向に沿って斜めに裁断する際には、サイドトリマーまたはノッチャーを用いることを特徴とする請求項２に記載の鋼帯の製造方法。
4. 前記板幅変更用鋼帯として、先行鋼帯の板厚から後行鋼帯の板厚への増加または減少に従って、１本の鋼帯内において板厚が漸次増加または漸次減少している鋼帯を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼帯の製造方法。
5. １本の鋼帯内で板厚が漸次増加または漸次減少している鋼帯は、圧延機またはレベラーを用いて得ることを特徴とする請求項４に記載の鋼帯の製造方法。

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