JP6635737B2 - ステンレス鋼箔帯の焼鈍方法および横型焼鈍炉 - Google Patents

Description

本発明は、厚みが極めて薄いステンレス鋼箔帯の焼鈍方法およびその焼鈍方法に用いる横型焼鈍炉に関する。特に、水平方向に通板しながら焼鈍を行った場合であっても、ステンレス鋼箔帯の平坦度が良好な焼鈍方法およびその焼鈍方法に好適な横型焼鈍炉に関する。

ステンレス鋼は、主成分であるＦｅにＣｒ等を添加して得られる合金鋼である。ステンレス鋼の表面には不動態膜が形成され、この不動態膜によりステンレス鋼はさびにくいという特性を有しており、用途に応じて種々の形状に加工されて利用される。

たとえば、厚みが極めて薄い箔形状のステンレス鋼（ステンレス鋼箔）は、たとえば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）の磁気ヘッドを支持するためのサスペンション（バネ）用材料として用いられている。

このようなステンレス鋼箔は、ステンレス鋼箔帯を所望の形状に切断することにより得られる。ステンレス鋼箔帯は、所定の元素が配合され溶製されたステンレス鋼スラブを熱間圧延、冷間圧延等を行うことにより得られるステンレス鋼帯を箔圧延することにより、所定の厚みの箔形状とした後、焼鈍を行って得られる。

焼鈍を行う際に、水平方向に通板（移動）させながら連続的に焼鈍を行う、いわゆる横型焼鈍炉が用いられることがある。このような横型焼鈍炉では、その入口から出口に向かう通板方向に沿って、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンが設けられている。ステンレス鋼箔帯は、通板方向に張力が印加され、炉内に適宜配置されたハースロール等の支持手段に支持されながら通板される。そして、加熱ゾーンを通過する際に所定の温度まで加熱されて焼鈍され、加熱ゾーン通過後に冷却ゾーンにおいて冷却され、ステンレス鋼箔帯の焼鈍が完了する。

特許文献１および２には、横型焼鈍炉を用いて鋼帯等を焼鈍する場合、被焼鈍物に応力が作用して変形が生じ、形状不良となっていることが記載されている。

特許文献１では、焼鈍後の冷却時に通板方向の温度勾配により鋼帯に圧縮熱応力が作用し、通板方向平行な筋状の波形状となるカヌーイングや座屈波等が発生して形状不良となることが記載されている。また、特許文献１には、この形状不良を改善するために、冷却時に過冷却が生じないようにすること、および冷却開始点の近傍にサポートロールを配置することが記載されている。

特許文献２では、特許文献１に記載されている、冷却時の圧縮熱応力による変形に加えて、加熱時における鋼帯の弾性変形領域と塑性変形領域との境界領域近傍で発生する機械的圧縮応力による変形が生じて形状不良となることが記載されている。また、特許文献２には、この形状不良を改善するために、鋼帯に印加される張力に応じた鋼帯の降伏温度となる位置にサポートロールを配置することが記載されている。

特開平１−２５５６２８号公報 特開平１１−２５６２４７号公報

特許文献１および２に記載されているように、焼鈍される鋼帯の厚みは様々である。本発明者らは、厚みが極めて薄いステンレス鋼箔帯を、水平方向に通板しながら焼鈍すると、ステンレス鋼箔帯の幅方向においてエッジ部分およびセンター部分が大きく変位し、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向に変形が生じるという厚みが極めて薄いステンレス鋼箔帯特有の問題を見出した。すなわち、焼鈍後のステンレス鋼箔帯を幅方向から見た形状が、「ω」字状に伸びひずみ差分布を持つ耳伸びと中伸びの複合波（伸び）が発生する（以降、ω形状ともいう）となってしまう。特に、センター部分の伸びは焼鈍前には生じておらず、焼鈍時に何らかの原因がセンター部分の伸びを引き起こしていると考えられた。

焼鈍後のステンレス鋼箔帯が変形して、幅方向の形状がω形状となり、センター部分の伸びが大きくなると、歩留まりが低下してしまう。エッジ部分については、変形が多少大きくても、箔とする際に所望の幅長さに応じてエッジ部分をカットすれば、エッジ部分の変形による影響は抑制できるが、センター部分の変形が大きい場合には、上記のような対応を行うことができず、ステンレス鋼箔帯全体が不良品となってしまうからである。したがって、センター部分の変形を低減することは極めて重要である。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、厚みが極めて薄い（たとえば、６０μｍ以下）ステンレス鋼箔帯を、水平方向に通板しながら焼鈍を行った場合であっても、焼鈍後の当該箔帯の幅方向におけるセンター部分の変位を低減し、平坦度に優れた（たとえば、Ｉ−ｕｎｉｔで１０×１０^−５以下）ステンレス鋼箔帯が得られる焼鈍方法およびその焼鈍方法に好適な横型焼鈍炉を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、まず、本発明者らは、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向における形状がω形状となる変形挙動を有限要素法により再現することを検討した。

本発明者らは、焼鈍時の温度勾配変化に起因する応力分布が、クリープ歪みとして固定され、焼鈍後にω形状の永久変形を示すと推定した。

そこで、有限要素法を用いて、焼鈍時の温度履歴等の操業条件、クリープ歪み速度等を考慮した解析モデルを構築して計算を行った。しかしながら、得られた計算結果では、幅方向において、エッジ部分の変位が大きくなることは再現できたものの、エッジ部分およびセンター部分の両方の変位が大きくなるω形状は再現されなかった。

次に、本発明者らは、ステンレス鋼箔帯がカテナリー状態で移動する（通板される）ことに着目した。このような動的な変動がカテナリー上で生じることにより、通板されるステンレス鋼箔帯には遠心力が作用していることになる。そして、このような遠心力が、焼鈍時に曲げ剛性が極めて小さいステンレス鋼箔帯に作用することにより、ω形状となる張力分布を引き起こす。その結果、高温状態でクリープ現象が生じ、ω状の張力分布を緩和する方向にクリープひずみ分布（永久変形）が発生していると推定した。

このような推定に基づき、遠心力等の慣性力を考慮した有限要素法による計算を行った結果、ω形状となる変形挙動を再現できた。そして、本発明者らは、カテナリー状態で通板されるステンレス鋼箔帯に作用する遠心力により、幅方向にω形状となるような応力分布が生じ、この応力分布がクリープ現象によりクリープ歪みとして固定され、ω形状の永久変形が生じることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の態様は、
（１）水平方向に通板され、カテナリーが生じているステンレス鋼箔帯を連続的に焼鈍する方法であって、
前記鋼箔帯の厚みが５〜６０μｍであり、
焼鈍時に、前記ステンレス鋼箔帯の変形をその表面に接触させて倣わせることにより矯正する変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置され、
前記変形矯正手段が前記ステンレス鋼箔帯と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記接触長を１０ｍｍ以上に設定することを特徴とするステンレス鋼箔帯の焼鈍方法である。
（２）前記接触長を２５ｍｍ以上に設定することを特徴とする（１）に記載のステンレス鋼箔帯の焼鈍方法である。
（３）前記接触長を１００ｍｍ以上に設定することを特徴とする（１）に記載のステンレス鋼箔帯の焼鈍方法である。

（４）水平方向に通板され、カテナリーが生じているステンレス鋼箔帯を連続的に焼鈍する横型焼鈍炉であって、
前記ステンレス鋼箔帯の厚みが５〜６０μｍであり、
焼鈍時に、前記ステンレス鋼箔帯の変形をその表面に接触させて倣わせることにより矯正する変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置され、
前記変形矯正手段が前記ステンレス鋼箔帯と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記接触長が１０ｍｍ以上に設定することを特徴とする横型焼鈍炉である。
（５）前記変形矯正手段がハースロールであり、前記ハースロールの直径が２５０ｍｍ以上１２００ｍｍ以下であることを特徴とする（４）に記載の横型焼鈍炉である。
（６）前記変形矯正手段が複数のハースロールから構成され、前記複数のハースロールの前記接触長の合計が１０ｍｍ以上であることを特徴とする（４）に記載の横型焼鈍炉である。
（７）前記変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯とほぼ平行な面を有し、前記面が前記被焼鈍物と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記変形矯正手段の前記接触長が１０ｍｍ以上であることを特徴とする（４）に記載の横型焼鈍炉である。

本発明によれば、厚みが極めて薄い（たとえば、６０μｍ以下）ステンレス鋼箔帯を、水平方向に通板しながら焼鈍を行った場合であっても、焼鈍後の当該箔帯の幅方向におけるセンター部分の変位を低減し、平坦度に優れた（たとえば、Ｉ−ｕｎｉｔで１０×１０^−５以下）ステンレス鋼箔帯が得られる焼鈍方法およびその焼鈍方法に好適な横型焼鈍炉を提供することができる。

図１は、有限要素法による解析時に用いた温度履歴を示す。 図２は、計算により得られるステンレス鋼箔帯の幅方向における相当クリープ歪みの分布と、実機による焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向における形状測定結果と、を比較したグラフである。 図３は、表１に示す計算条件と、ステンレス鋼箔帯を通板させずにかつ、温度履歴を与えない場合と、当該箔帯を通板させずに高さ方向の変位を拘束し温度履歴を与えた場合と、当該箔帯を通板させ、温度履歴を与えなかった場合と、におけるステンレス鋼箔帯の幅方向における張力分布を示すグラフである。 図４は、本実施形態に係る横型焼鈍炉の断面模式図である。 図５は、変形矯正手段としてのハースロールがステンレス鋼箔帯と接触する領域の通板方向の長さを示す接触長を説明するための模式図である。 図６（ａ）は、変形矯正手段を２本のハースロールで構成した一例を示す模式図であり、図６（ｂ）は、変形矯正手段を３本のハースロールで構成した一例を示す模式図である。 図７は、変形矯正手段として、ステンレス鋼箔帯とほぼ平行になるように配置されている面を有する台を示す模式図である。 図８は、実機での焼鈍条件に対し、接触長を変化させた条件を設定して有限要素法による解析を行い、実機での形状変形と、計算により得られる形状変化を比較した図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．有限要素法による焼鈍後のステンレス鋼箔帯の形状悪化原因の解析
２．横型焼鈍炉
３．ステンレス鋼箔帯の焼鈍方法
３−１ ステンレス鋼箔帯
３−２ クリープ現象を利用したステンレス鋼箔帯形状の矯正
４．本実施形態の効果
５．変形例

（１．有限要素法による焼鈍後のステンレス鋼箔帯の形状悪化原因の解析）
本発明者らは、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向における形状がω形状となる要因を見つけ出すために、有限要素法を用いてω形状となる変形挙動を再現できるモデルについて検討を行った。

上述したように、当初、本発明者らは、焼鈍時の温度勾配変化に起因する応力により、ステンレス鋼箔帯の幅方向に張力分布が生じ、この張力分布がクリープ歪みとなり永久変形として固定されることによりω形状となると推定した。

しかしながら、陰解法解析による有限要素法を用いて、焼鈍時の操業条件（焼鈍炉内部の温度履歴、ステンレス鋼箔帯のサイズ、通板速度、通板方向の張力等）、クリープ歪み速度等の計算条件を与えて、解析モデルを構築し計算を行った。しかしながら、得られた計算結果からは、幅方向において、エッジ部分の変位が大きくなることは再現できたものの、エッジ部分とセンター部分との両方の変位が大きくなるω形状は再現されなかった。

そこで、本発明者らは、さらに検討を行った結果、通板されているステンレス鋼箔帯のカテナリーに着目した。横型焼鈍炉では、ステンレス鋼箔帯は、ハースロールに支持され水平方向に通板されるが、このとき、ハースロールとハースロールとの間では、自重によりカテナリーを生じており、このカテナリーに沿って通板されている。そのため、カテナリー上を移動しているステンレス鋼箔帯は、ある１点に対して回転しているとみなすことができる。そうすると、この回転により、ステンレス鋼箔帯には遠心力が作用していることになる。

しかも、ステンレス鋼箔帯の厚みが非常に薄い場合（たとえば、６０μｍ以下）、たとえば、厚みが０．２ｍｍ程度のようなステンレス鋼帯とは異なり、ステンレス鋼箔帯の曲げ剛性が極めて小さいので、本発明者らは、焼鈍時に遠心力がステンレス鋼箔帯に作用すると、板幅方向でω形状となる変形を引き起こしていると推定した。

このような推定に基づき、陰解法解析の代わりに、遠心力等の慣性力を考慮可能な動的陽解法による計算を行った。計算条件を表１に示す。なお、クリープ歪み速度の構成式は、Ｇａｒｏｆａｌｏ則を用い、
εｃ＝１．１×１０^７・［ｓｉｎｈ（τ^ｅ／９．８）］・ｅｘｐ（−３００００／Ｔ）
とした。ただし、τｅは相当応力（ＭＰａ）、Ｔは絶対温度（Ｋ）である。また、境界条件はセンター部分を反対称条件とし、先端部はTyingとし、高さ方向変位を拘束した。

また、ω形状となる変形が生じている実機での操業条件（以下、標準操業条件ともいう）を表２に示す。この標準操業条件に基づき、計算に用いる温度履歴を図１に示す温度履歴とした。この温度履歴は、最高温度が１０８０℃であり幅方向温度を均一とし、ステンレス鋼箔帯を移動させながら、熱境界条件として与えた。ステンレス鋼箔帯の温度は、温度履歴上の温度と一致するようにした。したがって、ステンレス鋼箔帯のセンター部分の温度とエッジ部分の温度とは一致する。

実機におけるハースロールの配置に基づき、ステンレス鋼箔帯を支持するハースロールを加熱開始位置近傍と、焼鈍時の最高温度を示す位置近傍と、に配置し、さらに、冷却開始位置から冷却終了位置までの間に３本配置した構成を想定した計算を行った。このとき、８５０〜１２５０℃の温度履歴を示す炉内領域に配置されたハースロールは１本であり、その直径は１２０ｍｍであった。

計算により得られる冷却終了後のステンレス鋼箔帯の幅方向における相当クリープ歪みの分布と、実機による焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向における形状測定結果と、の比較を図２に示す。なお、計算でのステンレス鋼箔帯の幅は３４０ｍｍであり、実機でのステンレス鋼箔帯の幅は４００ｍｍであったので、無次元化して幅を揃えた。同様に、伸び変形についても、センター部分の伸びの大きさを基準にして無次元化した。

図２より、計算結果と実機での実験結果とがよく一致していることが確認できた。したがって、通板時の動的な変動に起因する遠心力が、幅方向にω状に分布する張力分布となり、焼鈍中にステンレス鋼箔帯が幅方向においてω状のクリープひずみ分布（波形状）を示す変形の要因であるという推定は正しいことが確認できた。

さらに、上記の解析結果が得られた表１に示す計算条件（ベース条件）を変化させて、ステンレス鋼箔帯を通板させずに静止状態において当該箔帯のカテナリーが生じている場合であって、温度履歴を与えない場合（条件１）と、当該箔帯を通板させずに高さ方向の変位を拘束し温度履歴を与えた場合（条件２）と、当該箔帯を通板させ、温度履歴を与えなかった場合（条件３）と、における冷却後のステンレス鋼箔帯の幅方向における張力分布を図３に示す。なお、図３における張力分布は、焼鈍時の最高温度を示す位置近傍に配置されたハースロールの位置における応力分布である。

図３より、条件１では、ステンレス鋼箔帯が通板されていない静的な状態であり、かつ加熱されていないため、幅方向における張力は、通板方向に印加された張力（３Ｎ／ｍｍ^２）とほぼ同じ値を示した。したがって、伸びが生じるような応力分布は示さなかった。

条件２では、条件１と同様に、ステンレス鋼箔帯が通板されていない静的な状態であるが、温度履歴を与えた結果、熱応力が発生し、エッジ部分の張力が最大になるのに対し、センター部分の張力は最小となった。したがって、通板時の動的な変動を考慮せず熱応力のみを考慮した場合、エッジ部分のみにおいて伸びが大きくなる応力分布が得られた。

条件３では、温度履歴を与えずに、ステンレス鋼箔帯が通板されている動的な状態であるが、意外にも、幅方向における張力分布は、ベース条件における張力分布と同じ傾向、すなわち、センター部分およびエッジ部分の伸びが大きくなる応力分布を示した。これは、センター部分の伸びは、熱応力のみを考慮した場合には発生せず、通板されているステンレス鋼箔帯に遠心力が作用したことを考慮しなければ発生しないことを示唆している。

以上より、本発明者らは、カテナリー状態で通板されるステンレス鋼箔帯に作用する遠心力により、当該箔帯の幅方向にω形状の張力分布が生じ、クリープ歪みが生じる温度域において、この張力分布が永久変形として固定されるのが、ω形状の形状変形の原因であることを見出した。

上記の解析結果は、遠心力が、焼鈍時の通板方向で生じる温度勾配による熱応力よりも、ω形状となる形状変形に大きな影響を与えていることを意味している。さらに、遠心力に起因する幅方向の張力はステンレス鋼箔帯の降伏応力を超えない、すなわち、弾性領域内で生じており、クリープ現象が生じなければ、永久変形として発現しないことを意味している。これは、厚みが非常に薄い（たとえば、６０μｍ以下）のステンレス鋼箔帯特有の現象であると考えられる。

このような焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向におけるω形状の伸び歪みを低減して平坦度を向上させる方策としては、上述したω形状の形状変形の原因を取り除くことが考えられる。すなわち、クリープ現象をなるべく生じさせない、あるいは、遠心力を小さくすればよい。

しかしながら、クリープ現象を生じさせない、あるいは、遠心力を小さくする場合、必然的に、標準操業条件を変更することになる。この標準操業条件は、種々の条件を検討した結果、十分に焼鈍効果が得られ、かつステンレス鋼箔帯の生産性を良好とすることができる操業条件として得られたものである。

そこで、本実施形態では、以下に示す横型焼鈍炉を用いて、クリープ現象を生じさせない、あるいは、遠心力を小さくするのではなく、クリープ現象を積極的に利用して、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の幅方向におけるω形状の伸び歪みを低減する方法を提案する。

（２．横型焼鈍炉）
まず、本実施形態に係る焼鈍方法に用いられる横型焼鈍炉について説明する。図４は本実施形態に係る横型焼鈍炉１０の断面模式図である。図４において、横型焼鈍炉１０は、加熱ゾーン１１および冷却ゾーン１２を備え、被焼鈍物としてのステンレス鋼箔帯１に張力を与えるためのブライドルロール１３と、炉内においてステンレス鋼箔帯１を支持する支持手段としてのハースロール１４〜１８と、を有している。

本実施形態に係る横型焼鈍炉１０では、ステンレス鋼箔帯の温度が９５０〜１２５０℃を示すゾーン内に、ステンレス鋼箔帯１との接触長が１０ｍｍ以上、好ましくは２５ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上となるようにハースロール１５がステンレス鋼箔帯１の変形を矯正するための変形矯正手段として配置されていることを特徴としている。すなわち、当該ハースロール１５は、ステンレス鋼箔帯１の支持手段と変形矯正手段とを兼ねている。ステンレス鋼箔帯１がハースロール１５に接触すると、ハースロール１５からステンレス鋼箔帯１に対抗する力が作用し、ステンレス鋼箔帯１がハースロール１５の表面に倣うように変形する。換言すれば、ハースロール１５との接触前に生じていたステンレス鋼箔帯１の変形（ω形状の張力分布に応じた変形）が、ハースロール１５との接触により矯正される。

接触長とは、図５に示すように、ステンレス鋼箔帯１がハースロール１５に支持されながら通板方向に移動する際に、変形矯正手段としてのハースロール１５がステンレス鋼箔帯１と接触する領域の通板方向の長さである。なお、ハースロールのように変形矯正手段が回転する場合には、接触長は、１回転する間に変形矯正手段がステンレス鋼箔帯１と接触する領域の通板方向の長さである。

接触長は、ハースロール径だけでなく、ステンレス鋼箔帯１の張力、通板速度等によっても変化するが、本実施形態では、ステンレス鋼箔帯１の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内にハースロールを１本配置する場合、接触長を上記の範囲内とするには、たとえば、直径が２５０ｍｍ以上のハースロールを用いればよい。直径の上限については特に制限されないが、炉内の設置スペース等を考慮して、本実施形態では、上限を１２００ｍｍとする。

また、複数のハースロールを、ステンレス鋼箔帯１の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置してもよい。たとえば、図６（ａ）に示すように、ステンレス鋼箔帯１の両面を両側から挟み込むように２本のハースロール１５ａ、１５ｂを配置してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、２本のハースロール１５ｄ、１５ｅでステンレス鋼箔帯１を支持し、２本のハースロール１５ｄ、１５ｅ間に、２本のハースロール１５ｄ、１５ｅが接触している面と対向している面に接触するように別のハースロール１５ｃを配置してもよい。ステンレス鋼箔帯１の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内において、複数のハースロールを用いる場合、接触長の合計が上記の範囲内であれば、ハースロールの直径は制限されない。

なお、ステンレス鋼箔帯１の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーンは、加熱ゾーン１１のみに存在してもよいし、加熱ゾーン１１および冷却ゾーン１２にまたがって存在してもよい。また、ステンレス鋼箔帯１の厚みが極めて薄いため、炉内の加熱温度をステンレス鋼箔帯１の温度とみなすことができる。

詳細は後述するが、このようにすることにより、遠心力によりステンレス鋼箔帯の幅方向にω形状の張力分布が生じていたとしても、ステンレス鋼箔帯が上記の接触長以上の長さでハースロール表面に接触することで、ω形状の張力分布が十分矯正され、矯正された形状がクリープ現象により固定される。その結果、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の平坦度を良好にすることができる。

（３．ステンレス鋼箔帯の焼鈍方法）
本実施形態に係る焼鈍方法は、上記の横型焼鈍炉を用いて、標準操業条件に基づき、ステンレス鋼箔帯を焼鈍する方法である。

（３−１ ステンレス鋼箔帯）
上記の方法により焼鈍されるステンレス鋼箔帯は、所定の組成を有するステンレス鋼を溶製、鋳造して鋼片を作製し、当該鋼片を熱間圧延し、必要に応じて焼鈍を行った鋼板を、さらに冷間圧延および箔圧延することにより製造される。

本実施形態では、ステンレス鋼箔帯を構成するステンレス鋼としては特に制限されず、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト−フェライト系の二相ステンレス鋼のいずれであってもよい。

また、ステンレス鋼箔帯の厚みは、本実施形態では、５〜６０μｍである。このような極めて薄いステンレス鋼箔帯は、厚みが１００μｍ（０．１ｍｍ）以上のステンレス鋼帯とは異なり、曲げ剛性が非常に小さい。

（３−２ クリープ現象を利用したステンレス鋼箔帯形状の矯正）
具体的な焼鈍方法は以下のようにして行われる。すなわち、箔圧延後のステンレス鋼箔帯１に所定の張力が与えられ、横型焼鈍炉１０の入口側から炉内に搬送され、複数のハースロール１４〜１８により支持された状態で通板されながら、加熱ゾーン１１において所定の温度で焼鈍され、続いて冷却ゾーン１２において通板されながら冷却された後、炉の出口側から炉外に搬送されて焼鈍が完了する。

遠心力が作用して、ω形状の張力分布が生じるような操業条件の場合（たとえば、ステンレス鋼箔帯の通板速度が４０ｍｐｍ以上、または、ステンレス鋼箔帯のカテナリー高さの最大値が４０ｍｍ以上）、炉内において、カテナリー上を移動し、かつ所定の温度履歴を受けるステンレス鋼箔帯１には遠心力に起因する不均一な張力分布が生じており、当該箔帯１の幅方向にはエッジ部分およびセンター部分に伸びが生じている。この伸びがクリープ現象により固定されてしまうと、上述したようなω形状の形状不良が生じてしまう。

このような形状不良を改善するには、クリープ現象をなるべく生じさせない、あるいは、遠心力を小さくすればよいが、本実施形態では、遠心力に起因する不均一な張力分布が生じることも、クリープ現象が生じることも許容する。

ただし、不均一な張力分布が生じているステンレス鋼箔帯が、ハースロールに接触している間は高さ方向の変位が拘束され、当該ハースロールに倣うように変形するので、当該ハースロールに倣った状態を永久変形として固定するために、クリープ現象を利用する。

ハースロールの表面は通常平滑であるため、ハースロールに倣うように変形した状態は、上述したω形状が矯正され平坦度が高い状態である。したがって、ステンレス鋼箔帯とハースロールとの接触により、ステンレス鋼箔帯のクリープ現象が生じやすい温度域（８５０〜１２５０℃）において、ステンレス鋼箔帯の変形が矯正され平坦度が高くなった状態をクリープ現象により固定することで、焼鈍後においても、平坦度の高い状態（たとえば、Ｉ−ｕｎｉｔで１０×１０^−５以下）を実現することができる。

このような手法を用いることにより、焼鈍時の温度履歴、通板速度等の操業条件を変更することなく、ステンレス鋼箔帯の形状不良を十分に改善することができる。

上記の効果を奏するためには、ハースロールに倣ってω形状が十分に矯正される程度に、ステンレス鋼箔帯がハースロールに接触する必要がある。本実施形態では、ハースロールの接触長を１０ｍｍ以上とすることにより、接触したステンレス鋼箔帯がハースロールに十分に倣うので、ω形状が生じていたとしても十分に矯正され、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の平坦度を高めることができる。接触長は２５ｍｍ以上であることが好ましく、１００ｍｍ以上であることがより好ましい。

さらに、接触長が１０ｍｍ以上であるハースロールは、ステンレス鋼箔帯のクリープ現象が生じやすい温度域、すなわち、ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置されている必要がある。特に、ハースロールは、８５０〜１２５０℃を示すゾーン内であって、下りの温度勾配を示すゾーンに配置されていることが好ましい。通常、焼鈍工程は、加熱した後に冷却するという１サイクルで構成されており、８５０〜１２５０℃を示すゾーン内において、下りの温度勾配を示すゾーン（冷却領域）は、上りの温度勾配を示すゾーン（加熱領域）の後にある。したがって、ハースロールを下りの温度勾配を示すゾーンに配置することにより、形状を矯正する効果を確実に得ることができる。

また、カテナリー高さが大きいほど、ハースロールとの接触時間が長くなり、その結果接触長も長くなるので、カテナリー高さを大きくすることが好ましい。カテナリー高さを大きくするには、たとえば、ステンレス鋼箔帯に印加されている張力を小さくすればよい。

（４．本実施形態の効果）
本発明者らは、厚みが非常に薄いステンレス鋼箔帯が動的な状態でカテナリー上を移動していることに着目し、有限要素法を用いて解析した。その結果、標準操業条件に基づく操業では、カテナリーに沿って移動するステンレス鋼箔帯に遠心力が作用することにより幅方向においてω形状を示す張力分布が生じ、この張力分布が、クリープ現象によりクリープ歪みとして固定されることを見出した。

したがって、遠心力を低減すればω形状を示す張力分布が生じず、クリープ現象が生じなければ、張力分布がクリープ歪みとして固定されないことになる。

しかしながら、上記の解析結果に基づき、遠心力の低減、あるいは、クリープ現象の抑制を行う場合、標準操業条件を変更する必要がある。この標準操業条件は、種々の条件を検討した結果、特性（焼鈍効果）が十分に得られ、かつ生産性に優れる条件として決められたものである。そのため、標準操業条件を変更すれば、ω形状の形状不良は改善されると思われるが、その代わりに、特性、生産性等が悪化するおそれがある。

そこで、上述した実施形態では、遠心力を低減せずω形状を示す張力分布が生じることを許容するものの、ステンレス鋼箔帯をハースロールに十分に接触させることで、不均一な張力分布に応じた変形を矯正し、さらに矯正した形状の状態でクリープ現象を利用して永久変形として固定している。すなわち、形状不良を生じさせる要因の１つであるクリープ現象を利用して、ω形状の形状不良を改善している。その結果、焼鈍後のステンレス鋼箔帯の平坦度を良好にすることができる（たとえば、Ｉ−ｕｎｉｔで１０×１０^−５以下）。

このような効果を得るには、接触長が上記の範囲内であるハースロールが、クリープ現象が生じやすい温度域、すなわち、ステンレス鋼箔帯の温度が９５０〜１２５０℃を示すゾーン内に、ステンレス鋼箔帯の変形の変形矯正手段として配置されている横型焼鈍炉が好適に用いられる。

（５．変形例）
上述した実施形態では、横型焼鈍炉内で、ステンレス鋼箔帯の変形を矯正するための変形矯正手段として、ハースロールを例示したが、変形矯正手段はハースロールに限定されない。たとえば、図７に示すように、ハースロールの代わりに、接触長が上記の範囲内であり、ステンレス鋼箔帯とほぼ平行になるように配置されている面を有する台２０であってもよい。

このような面を備えた台２０において、ステンレス鋼箔帯が当該面と接触することにより、高さ方向の変位が拘束され、上述した効果と同様の効果が得られる。当該面が静止している場合には、接触したステンレス鋼箔帯に細かな傷が生じる可能性があるが、外観が問題とならない用途であれば使用可能である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。

以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実機での標準操業条件において、焼鈍時の最高温度を１０５０℃、焼鈍温度が７００℃以上である温度域での加熱時間を７．５秒、通板速度を６０ｍｐｍとし、ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に、直径が１２０ｍｍのハースロールを１本設置した。このハースロールの接触長は５ｍｍであった。この実機による実験により得られたステンレス鋼箔帯の幅方向におけるセンター部分の伸びと、実機での標準操業条件に基づき接触長を変化させて得られた計算結果におけるセンター部分の伸びと、の比較を行った。結果を図８に示す。なお、図８において、縦軸は、センター部分の伸びをＩ−ｕｎｉｔで示している。

図８より、実機での実験結果と、有限要素法による計算結果と、がよい相関を持っており、接触長が大きくなるほど、センター部分の伸びが小さくなる計算結果が確認できた。すなわち、標準操業条件に基づき、接触長が本発明の範囲内である変形矯正手段を、本発明で規定した領域に配置することにより、センター部分の伸び歪みを低減可能なことが確認できた。その結果、ステンレス鋼箔帯の平坦度がＩ−ｕｎｉｔで１０×１０^−５以下となり、良好な平坦度を実現することができた。

１ ステンレス鋼箔帯
１０ 横型焼鈍炉

Claims (7)

1. 水平方向に通板され、カテナリーが生じているステンレス鋼箔帯を連続的に焼鈍する方法であって、
   前記ステンレス鋼箔帯の厚みが５〜６０μｍであり、
   焼鈍時に、前記ステンレス鋼箔帯の変形をその表面に接触させて倣わせることにより矯正する変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置され、
   前記変形矯正手段が前記ステンレス鋼箔帯と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記接触長を１０ｍｍ以上に設定することを特徴とするステンレス鋼箔帯の焼鈍方法。
2. 前記接触長を２５ｍｍ以上に設定することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼箔帯の焼鈍方法。
3. 前記接触長を１００ｍｍ以上に設定することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼箔帯の焼鈍方法。
4. 水平方向に通板され、カテナリーが生じているステンレス鋼箔帯を連続的に焼鈍する横型焼鈍炉であって、
   前記ステンレス鋼箔帯の厚みが５〜６０μｍであり、
   焼鈍時に、前記ステンレス鋼箔帯の変形をその表面に接触させて倣わせることにより矯正する変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯の温度が８５０〜１２５０℃を示すゾーン内に配置され、
   前記変形矯正手段が前記ステンレス鋼箔帯と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記接触長が１０ｍｍ以上に設定することを特徴とする横型焼鈍炉。
5. 前記変形矯正手段がハースロールであり、前記ハースロールの直径が２５０ｍｍ以上１２００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の横型焼鈍炉。
6. 前記変形矯正手段が複数のハースロールから構成され、前記複数のハースロールの前記接触長の合計が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の横型焼鈍炉。
7. 前記変形矯正手段が、前記ステンレス鋼箔帯とほぼ平行な面を有し、前記面が前記被焼鈍物と接触する領域の通板方向の長さを接触長とした場合、前記変形矯正手段の前記接触長が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の横型焼鈍炉。