JPH01162728A - 金属ストリップの冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、連続熱処理炉における金属ストリップのロ
ール冷却法に関し、むやみに費用をかけることなしに形
状不良及び材質不良のほとんどない金属ストリップを得
ることのできる冷却方法に関するものである。

（従来の技術） 連続熱処理炉における金属ストリップの冷却方法として
、ロールの外周に金属ストリップを巻き掛けて、このロ
ールが回転しながら金属ストリップを急速冷却する、い
わゆるロール冷却法が一般に知られている。

しかしながらこのロール冷却法には、ストリップの形状
不良及び材質不良をひきおこす不都合があり、この不都
合を解決するために近年、ロール冷却法のロールを改良
した吸着型冷却ロールが特開昭６１−１２８３２号公報
に提案されている。この吸着型冷却ロールとは、冷却ロ
ールの表面にガス吸引孔を設けて、該孔の負圧により金
属ストリップをロール表面に密着させるようにしたもの
であり、もってストリップ幅方向の温度分布を均一化さ
せるところに特徴がある。

（発明が解決しようとする問題点） 前記吸着型冷却ロールの使用に際しては、負圧を発生さ
せる動力としてのブロアーが不可欠であり、したがって
この動力によるランニングコストの上昇が問題点である
にもかかわらず、前記特開昭６１−１２８３２号公報に
はこのランニングコストを抑制するための方法に関して
は何ら開示されていない。

この発明は、上述した吸着型冷却ロールの問題点を有利
に解決するものであり、むやみに費用をかけることなし
に形状不良及び材質不良のほとんどない金属ストリップ
得ることのできる冷却方法を提案することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） この発明は、複数本の冷却ロールのうち少なくとも１本
がロールの表面に真空吸引孔を有する吸着型冷却ロール
である冷却ロール群に金属ストリップを巻き掛けて冷却
するに際して、該冷却ロール群の出側にてストリップ幅
方向の温度分布を検出し、得られた温度分布における最
大温度差ΔＴ。

が下記の（１）式を満たす場合に、上記吸着型冷却ロー
ルの吸引を開始すると共に吸引圧力ｐ　（ｍｍＨ，ｏ）
を下記（２）弐の条件を満足する負圧Ｐ＋に設定するこ
とを特徴とする金属ストリップの冷却方法である。

記 ΔＴｏ　　＞９０　　　　　Ｔｏ　　　　　　　　−−
−一−（１）ここにＴ「：冷却ロール群出側ストリップ
幅方向の温度平均値（Ｃ） ｐ≧５００ｈ”　　　　　　　　　−−−−’−（２）
ここにｈ：板厚（ｍｍ） さて前述したロール冷却法においてストリップの形状及
び材質が悪化する理由は、基本的に冷却ロールとストリ
ップとの間の不均一接触によって幅方向でストリップの
冷却状態が異なり、幅方向に温度差が生じることにあり
、このためストリップは冷却による収縮量が幅方向で異
なるので長手方向応力の分布が幅方向で均一でなくなっ
て、ついにはストリップは平面を保てなくなり座屈を生
じてしまうのであり、また幅方向に温度差が生じると、
ストリップの機械的性質が板幅方向で異なるので製品と
しての価値を著しく損なうのである。

従って、冷却ロール群の出側におけるストリップ幅方向
の温度分布を検出し、常に幅方向最大温度差を一定値以
内に保てれば、形状不良及び材質不良が生じることはな
い。

このストリップ幅方向の温度差を一定値以内に保つのに
は、吸着型冷却ロールを用いることが有効であるが、こ
の吸着型冷却ロールには、前述したように電力コストの
上昇を招くという問題点があり、常時ブロアーを駆動さ
せることは得策ではない。

この発明は、これらの点を鑑みてなされたものである。

第１図に、この発明の方法を適用するのに好適な金属ス
トリップの冷却ロール群を示す。図中番号１は金属スト
リップ、２は吸着型冷却ロール、３は金属ストリップ１
をロールに吸着させるための吸引ブロアー、４は吸引ブ
ロアーのモーター制御装置、５は圧力計、６は冷却ロー
ル出側ストリップ温度プロフィル計、７は温度変換器、
８は制御演算機、９はデフレクタ−ロール、１０は開閉
制御弁を示す。

（作　用） （ｉ）　　第１図に示す冷却ロールのブロック線図にお
いて、冷却ロール群の出側に設けた温度プロフィル計６
によって金属ストリップ１の幅方向の温度分布を検出し
、制御演算子８は、温度プロフィル計６からの信号によ
って金属ストリップ幅方向の温度差を算出して前記（１
）式より各ブロアーの吸引の必要性を判定し、吸引が必
要な場合は前記（２）式より吸引圧力ｐＩ及びこの圧力
Ｐ、を得るためのブロアー回転数Ｎを算出してモーター
制御装置４に伝送する。さらに圧力計５からの信号をも
とにフィードバック制御を行ない、吸引圧力を所定の圧
力に制御する。

この発明では、冷却ロール群出側におけるストリップ幅
方向の温度分布及び温度差を測定し、これに応じて吸引
ブロアーの吸引を行なうと共に吸引圧力を制御すること
で冷却ロール群出側のストリップ幅方向の温度分布が均
一化されて形状不良及び材質不良が防止でき、かつブロ
アーの電力コストが必要最小限に制御できるのである。

次にこの発明の冷却方法を確立するに至った実験につい
て述べる。

（ｉｉ）　　第２図に、ストリップの平均板温′ｒとそ
のときの板幅方向の温度差ΔＴＤとが、ストリップの形
状不良発生に及ぼす影響について調べた結果を示す。図
中、形状が良好な場合はＯ印で、やや不良の場合は△印
で、そして不良の場合はＸ印でそれぞれ示したが、形状
がやや不良とはストリップに多少の反りが生じたりした
程度、また形状不良とは大きな耳波や腹のびが生じたり
、ストリップに絞りが発生した場合のことを指す。

なお実験は、板厚が０．５〜１．２　ｍｍ、板幅が８０
０〜１２００ｍｍの多数の銅帯を、０．５〜３．０　ｋ
ｇｆ　７ｍｍ”の張力下に冷却ロール群にかけ回し、冷
却処理が終了した時点でストリップの平均板温Ｔ、と板
幅方向温度差ΔＴＤを測定すると共に、ストリップ幅状
を目視で観察したものである。

上記の実験結果によれば、形状不良の発生に関して板厚
、板幅および張力などはさほど大きな影響はなく、第２
図に示したように平均板温ＴＤと板幅方向の温度差ΔＴ
Ｄとの関係で整理されることが明らかになった。

なお上記した冷却処理の他、ロール群による加熱処理も
板温４００’Ｃ程度まで行ったが、形状不良の発生状況
は、冷却処理の場合とほぼ同様であった。

さて第２図において、平均板温−が高いほど小さな温度
差ΔＴｏで形状不良が発生している。

これは、形状不良の発生原因が幅方向の温度分布の不均
一に基因した熱応力であり、この熱応力が材質の降伏応
力を超えるとストリップが塑性変形を起こすのであるが
、ストリップが高温になると降伏応力が低下する結果、
小さな温度差でも形状不良が生じるものと考えられる。

また第２図に示したところにおいて、形状不良の生じ易
い領域は、次式、 ΔＴｏ　＞９０　　　　Ｔ。

で表わされる。

つまり、ΔＴわがこの限界よりも小さければ、形状不良
は起こりに＜＜、逆にこの限界を越えると起こり易いこ
とが明らかにされたわけである。

従ってストリップの板幅方向の温度制御は、ΔＴｏ≦９
０−１／１０耳の範囲で、ΔＴＤを零にするように行う
ことが肝要であり、ΔＴＯ＞９０−１／ＩＯＴの範囲で
制御しようとしてもすでに形状不良が生じている可能性
が高いのである。

（ｉｉｉ　）　　次に板厚０．５〜１．２　ｍｍ、板幅
８００〜１２００ｍｍの多数の低炭素鋼ストリップを張
力０．５〜３．０ｋｇｆ　／　ｍｍ”の張力下で連続焼
鈍炉急速冷却帯の冷却ロープ群にかけ回し、冷却処理が
終了した時点でスｌ−ＩＪツブの平均板温−と板幅方向
温度差ΔＴＤを測定した。

なお、ストリップには前後で均熱温度８００℃１過時効
処理４００℃−２ｍ１ｎを施した。

冷帯ロール出側ストリップ平均温度−が４００±２０℃
の温度範囲の場合に、ストリップ幅方向最大温度差ΔＴ
ｏが及ぼすスｌ−’Ｊノブの板幅方向材質差について調
べた。

材質は降伏応力σＹ、Ｐ　ｋｇｆ／ｎｕｎ２の板幅方向
最大差Δσ、、、　ｋｇｆ／ｍｍ２で評価した。

かくして得られた結果を第３図に示す。同図によると板
幅方向の材質差として実用上問題のないΔσ７．．≦０
．３　ｋｇｆ／ｍｍ２を得るためにはΔＴ＋。

５５０℃であればよいことがわかる。

これは、前記（１）式を用いて得た値 １　□ ΔＴＤ　＜９Ｏ−−Ｔ＋、　＝９０−４０＝５０℃と一
致することがわかった。

他の条件、例えば肩が３５０±２０℃１４５０±２０゛
Ｃについてもほぼ同様な結果が得られ、（１）式は材質
に関しても十分有効であることが明らかになった。

（ｉｖ）　　次に板厚０．５〜１．２ｍｍ、板幅８００
〜１２００ｍｍの低炭素鋼ストリップをロール直径１０
００ｍｍ、真空吸引孔のピッチ５０ｍｍである１本の吸
着型冷却ロールに、巻きつき角６０°で巻き掛けて冷却
し出側ストリップ幅方向最大温度差　　ΔＴＤに及ぼす
吸引ブロアーの吸引圧力（−ｐ）の影響を調べた。

この実験の結果を第４図に示す。同図からストリップ幅
方向最大温度差ΔＴｏは、吸引圧力を増加させることで
低減でき、ΔＴＤを約５℃以内とするためには、吸引圧
力−ｐをＰ≧５００ｈ”（ｈニストリップの板厚（ｍｍ
）　）とすればよいことがわかった。

冷却ロール１１本でのストリップ幅方向温度差が５℃以
内であれば、冷却によって発生する板幅方向の圧縮応力
は極めて小さく弾性変形内であり座屈を生じることもな
い。また、ストリップがさらに下流側で複数の冷却ロー
ルに接触する場合もその接触状態に影響を及ぼさないこ
とが経験的にわかったいる。

（実施例） 厚さ１．２ｍｍ及び０．９ｍｍ０鋼帯に第１図に示す冷
却ロール群にて冷却を行い、出側ストリップ幅方向の温
度分布を温度プロフィル計６にて検出し、制御演算機８
で算出したところ出側ストリップ幅方向温度平均値下「
が共に５５０’Ｃ、ストリップ幅方向最大温度差ΔＴｏ
が共に６０℃であった。この場合前記（１）式の右辺が
３５℃となり、この（１）式を満たすため吸着型冷却ロ
ールの吸引を開始し、吸引圧力−ｐを前記（２）よりそ
れぞれｐ≧７２０　ｍｍＨｚｏである１２００ｍｍ１ｈ
Ｏ、ｐ≧４０５ｍｍ）１．０である５００　ｍｍ）ｌ２
Ｏに設定したところ、通常の冷却ロールで接触冷却した
場合の１．２〜１．５倍の冷却が得られた。

第５図に、この発明の方法を連続焼鈍設備の急冷帯に適
用した際の効果をブロアーの電力消費量と、形状不良及
び材質不良による歩止りロスとの和をもって銅帯１トン
当たりのコストとして示す。

同図より明らかなように、この発明の方法を用いること
によって、従来に比較して鋼帯トン当たりのコストを約
８円削減することができ、多大の利益を得ることができ
た。

（発明の効果） この発明によれば、金属ストリップのロール冷却法に関
し、むやみに費用をかけることなしに形状不良及び材質
不良のほとんどない金属ストリップを得ることができ、
その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷却ロール群のブロック線図、第２図は、ス
トリップ幅方向温度差がストリップの形状に及ぼす影響
番示すグラフ、 第３図は、ストリップ幅方向温度差がストリップの材質
に及ぼす影響を示すグラフ、 第４図は、ストリップ幅方向温度差を小とするために必
要とする吸引圧力と板厚との関係を示すグラフ、 第５図は、この発明の効果を銅帯１トン当たりのコスト
として示したグラフである。 １・・・金属ストリップ　　２・・・吸着型冷却ロール
３・・・吸引ブロアー　　　４・・・モーター制御装置
５・・・圧力計　　　　　　６・・・温度プロフィル計
７・・・温度変換器　　　　８・・・制御演算機９・・
・デフレクタ−ロール １０・・・開閉制御弁 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 特許出願人　　三菱重工業株式会社 第１図 第２図 才反ノ９　０．５〜１．２ｍｍ 羊均釈フｒ旧’Ｃ） 第３図 叙幅Ｂｏｏ　−Ｉ２００ｍｍ ％ ΔＴｏ　ストリップオ反幅乃百Ａ五崖秀　〔゛Ｃ〕第４
図 ＋１−／ｌ　Ｏｙ−ｒ２ｍｍ 救輻８００−１２００Ｍｍ ｈ　才反厚　Ｃｍｍ’Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本の冷却ロールのうち少なくとも１本がロール
   の表面に真空吸引孔を有する吸着型冷却ロールである冷
   却ロール群に金属ストリップを巻き掛けて冷却するに際
   して、該冷却ロール群の出側にてストリップ幅方向の温
   度分布を検出し、得られた温度分布における最大温度差
   ΔＴ＿Ｄが下記の（１）式を満たす場合に、上記吸着型
   冷却ロールの吸引を開始すると共に吸引圧力−ｐ（ｍｍ
   Ｈ＿２Ｏ）を下記（２）式の条件を満足する負圧Ｐに設
   定することを特徴とする金属ストリップの冷却方法。 記 ΔＴ＿Ｄ＞９０−１／１０＠Ｔ＿Ｄ＠‐‐‐‐‐（１） ここに＠Ｔ＿Ｄ＠：冷却ロール群出側ストリップ幅方向
   の温度平均値（℃） ｐ≧５００ｈ＾２‐‐‐‐‐（２） ここにｈ：板厚（ｍｍ）