JPH03188224A - 連続焼鈍におけるストリップの通板方法 - 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〕 本発明は、連続焼鈍過程において金属ストリップがバッ
クリングや蛇行を生じることなく搬送できるようにした
通板方法に関する。

〔従来の技術〕

ストリップを移送しながら焼鈍する連続焼鈍過程におい
て、ストリップが薄くて幅が広いほど、また焼鈍温度が
高いほど、更に張力が高いほどヒートバックルが発生し
やすい。また、急冷帯のように温度偏差の生じやすい個
所で発生しやすいことも経験的に知られている。

このようなヒートバックルの発生を防ぐため、従来では
焼鈍炉の操業者が通板ストリップのサイズ、温度、張力
等のプロセスデータから勘と経験によりヒートバックル
の発生を予測し、これを未然に防ぐように操業条件の選
択を行っていた。しかしながら、操業条件とヒートバッ
クル発生との間の定量的関係が明確でないため、的確な
予測判断には困難さを伴うのが実情であった。したがっ
て、予測判断を誤った結果しばしばヒートバックルが発
生し、板破断やライン停止を引き起こしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

操業条件とヒートバックル発生の間の定量化については
、たとえば特開昭６１−２０７５２４号公報に記載され
たものがある。これは、ヒートバックルはストリップが
ロールに巻き付いて発生するという観点に立ち、ストリ
ップがロールに巻き付いた後のバックリング現象に関し
て解析し、その発生メカニズムを求めたものである。し
かし、ヒートバックルの発生は、ストリップがロールに
巻き付く直前の部分が先行する部分からの影響を受けな
がら発生する現象であるから、ロールに巻き付いた後の
現象のみを把握していても、実際の操業条件に適合しな
い恐れがある。

そこで、本発明は、ロール入側パスにヒートバックル発
生の根源があるという前提に立って発生予測精度をより
一層高くし、薄手広幅で軟質なストリップであってもバ
ックリングや蛇行を発生することなく安定通板できるよ
うにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕連続焼鈍設備の
急冷室に凸クラウン付きの／％−スロールを用いて通板
する場合に、ストリップにバックリングが発生するメカ
ニズムを第１図によって説明する。

ハースロール１のテーバ部の手巻効果によってス）　Ｉ
Ｊツブ２には幅方向の求心力が働く。この求心力がハー
スロール１の入側のス）　ＩＪツブ２の弾性座屈限界を
越えると、第１図（ａ）のように７１−スロール１の入
側のス）　ＩＪツブ２に弾性しわ２ａが発生する。更に
、ストリップ２の張力が上昇する等の求心力を増大させ
る要因が働くと、第１図（ｂ）のように弾性しわ２ａの
先端部がハースロール１側に進出し始める。そして、急
にストリップ２の求心力が増大すると、第１図（Ｃ）の
ように／％−スロール１の周面上に弾性しわ２ａが乗り
上げ、この結果永久歪みすなわちバックリングが発生す
る。

このように、ハースロール１の入側での弾性しわ２ａの
発生がバックリング発生の「きっかけ」となり、弾性し
わ２ａのハースロール１への乗り上げ及び永久歪みの発
生がバックリングへの「発展」となる。

従って、バックリング限界は、弾性しわ２ａの発生に関
係するハースロール１人側のストリップ２の弾性座屈限
界と、永久歪への収束に関係するストリップ２の降伏点
によって決定されると考えられる。弾性座屈限界はスト
リップ２の幅方向の応力なので、これに影響を与えるハ
ースロール１の形状及びストリップ２との間の摩擦係数
を考慮して弾性座屈発生限界張力σｔ−ｃｒ　（ｋｇｆ
／ｍｍ’　）を設定すれば、適切なパラメータとして使
える。したがって、弾性座屈及び永久歪発生条件が成立
してヒートバックルが発生する張力をバックリング発生
限界張力σ□とした場合に、これを弾性座屈発生限界張
力σｔ−ｃｒ及びストリップ２の降伏点σ、。

をパラメータとして表現することとした。すなわち、 σ８Ｂ＝ＫｌσＬ−ｃｒ＋に２σＹＰ＋に３　　　　・
・・（１）但し、 σＬ−ｃｒ＝　　（σ。＋σ丁Ｍ）＋ｇ（φ、ψ）　・
（２）１−ν σｔ−ｃｒ　：弾性座屈発生限界張力（ｋｇｆ／ｒｒ＋
ｍ２）σア、ニストリップの降伏点　　（ｋｇｆ／＋＋
＋ａ＋２３に、、に、、に３：定数 σＣ：クラウンに起因する幅方向張力偏差［ｋｇｆ／ｍ
ｍ”　） σＴＮニストリップの幅方向温度偏差に起因する熱応力
　　　　　　　　（ｋｇｆ／ｍｍ２）Ｗニストリップの
幅　　　　　（ｍｍ　）β：クラウンロールのフラット
部長さ（ｍｍ　）φ：ロール形状、摩擦係数によって決
まる変数ψニストリップの物性、サイズによって定まる
変数 αニストリップの線膨張係数　Ｂ：℃−１）Ｅニストリ
ップのヤング率　　（ｋｇｆ／ｍｍ２）ν：ニストリッ
プポアソン比 ΔＴニストリップの幅方向温度偏差〔℃〕ここで、式（
１）の導出を次に説明する。

バックリングの「きっかけ」となる弾性座屈はハースロ
ール１人側のストリップ２が幅方向の求心力（圧縮力）
を受けて発生する。したがって、ハースロール１の入側
のストリップ２の座屈モデルは第２図のように考えるこ
とができる。この場合の座屈応力σ、は次式（４）のよ
うに表される。

１２（１−ν２） ここに、ｋはａ（（幅方向圧縮力のかかるバス方向の長
さ（鮒）〕とｌとの比によって決まる定数である。

また、ハースロール１のクラウンによる求心力σ、は、
ロールテーバ部の摩擦係数が一定と考えれば、第３図を
参照して次式にて表される。

ｄ：ハースロール径（鮒） ここで、ストリップ２０弾性座屈は、−σｃｒ＝σ、の
条件のときに発生し始める。そして、クラウン部のフラ
ット部にかかるストリップ２の張力σＭ１とテーバ部に
かかるストリップ２の張力σ１とによって、平均張力σ
８は以下のように表されσ１とσｌの差は、温度偏差に
よる熱応力σ〒Ｈとクラウン部に起因する張力σ。の和
として表されるので、次式が成り立つ。

σ１−　σｘ２＝　σ丁Ｈ＋　σｃ　　　　　　　　　
　　　拳　Ｉ　１　（７）一方、熱応力σＴ８は温度偏
差ΔＴにより式（３）のように表される。

σＣはたとえばクラウンロールの勾配γ（第３図参照）
によって次式のように表される。

Ｌ：バス長さ　（ｍｍ） そして、　−σＣｒ”σ、となるときが弾性座屈が発生
する条件なので、この条件を満たすσ８がσｔ−ｅｒで
ある。したがって、式〔４）〜（７）を使って式（２）
が導出される。

このように、バックリング限界張力σ。はストリップ２
の弾性座屈発生限界及び降伏点をパラメータとして式（
１）で表すことができる。

式（１）〜（３）で示されるように、ヒートバックル発
生に影響するパラメータは非常に多い。これらの中で、
発明者等はストリップ２の幅方向温度偏差へＴが５〜１
０℃変化するだけでバックリング限界張力σ□が大きく
変化する（０．５〜１．Ｏｋｇｆ／ｍｍ’）ことを実験
的に確認した。

このことから、バックリング限界張力σＭ１１を越えな
い条件を与えるには、幅方向温度偏差へＴを低く抑える
ことが好ましいことが判る。そこで、特に銅帯の連続焼
鈍ラインのように最もヒートバックルの発生しやすい一
次急冷帯では、幅方向の温度偏差を制御すればヒートバ
ックルの抑制が可能になる。

〔実施例〕

以上の知見に基づく本発明の制御を連続焼鈍装置の急冷
室に適用した例を第４図に示す。

図において、均熱又は徐冷過程を経た後のラインに組み
込まれる急冷室３に、ストリップ２を巻き付けてこれを
搬送するハースロール１が配列されている。そして、ス
トリップ２のパスラインに沿ってストリップ２の幅方向
の温度偏差を制御するための冷却装置４が組み込まれて
いる。

この冷却装置４は、適切な不活性の冷却ガスをストリッ
プ２０両面に吹付けできるように実際にはストリップ２
のパスラインを挟んで一対設けられる。そして、ストリ
ップ２の表面に対向する姿勢として図示の例では５個の
ユニツ）４ａに分割され、それぞれの前面を放出ヘッド
４ｂとして構成されている。これらのユニット４ａには
ブロワ−等によって独立して冷却ガスが供給され、その
流量や温度を調整することによって、５個のユニツ）４
ａによる冷却温度を変更できるようにしている。また、
これに代えて、冷却装置４の前面を多数の放出ヘッドと
して区画し、冷却条件に一致するようにこれらの放出ヘ
ッドの開放パターンを設定するようにしてもよい。

一方、上段のハースロール１の近傍にはス）　ＩＪツブ
２の温度を検出する温度検出器５が備えられている。こ
の温度検出器５は冷却装置４によって幅方向の温度偏差
が適正に設定されているかどうかを検出するものであり
、ストリップ２の幅全体の温度分布を測定可能である。

冷却装置４によるストリップ２に対する温度偏差の制御
は、この例では各ユニッ）４ａからの流量を制御するこ
とによって行う。すなわち、流量を大きくすれば冷却度
合も大きくなってストリップ２の温度を低下させ、逆に
流量を小さくすれば温度降下が小さくなる要領である。

そして、このような制御は、風量分布制御システム６に
よって各ユニッ）４ａに向かう冷却ガスの流量を制御す
ることによって行われ、たとえば配管系のバルブの開度
を設定する等の手段が採用される。

また、風量分布制御システム６を駆動するドライバとし
て、先の式（１）〜（３）によるモデル式が適用される
。そして、制御の情報として、ストリップ２の板厚、板
幅、焼鈍温度及び搬送速度等を連続的に入力し、更に温
度検出器５によってストリップ２の温度偏差をフィード
バックする。このような情報によって、式（１）に基づ
いてバックリング限界張力σＭＢがバックリングを生じ
ない値に抑えられるように幅方向温度偏差ΔＴの値に制
御する。

以上の制御により、バックリング限界張力σＭＢを限界
値よりも低い値に保持でき、ストリップ２は蛇行やバッ
クリングを生じることなく急冷室３の中をバスし、良好
な通板が可能となる。

なお、バックリング限界張力σ□の理論値と実測値を比
較したところ、第５図のように高い相関係数（ｒ＝０．
８５７　）を示し、充分実用に供し得ることが確認され
た。

〔発明の効果〕 以上のように、本発明では、ストリップがロールに巻き
付（前の段階で発生する弾性座屈と巻き付き後の永久歪
との合体によってバックリングが生じることから、弾性
座屈の発生限界及びストリップの降伏点のそれぞれの張
力を基準としてバックリング限界張力を計算し、この値
よりも以下になるようにストリップの張力を制御するよ
うにしている。このため、ロールに巻き付く前の弾性座
屈の影響がバックリング限界張力にも表れ、従来のよう
にロールに巻き付き後に判断する場合に比べると、バッ
クリングの発生予想がより一層高い精度で行えるように
なる。

また、弾性座屈にはストリップの幅方向の温度偏差が関
係してこれがバックリング限界張力に大きな影響を与え
るので、急冷室等のように温度偏差が生じやすい雰囲気
中でのパスでは、この温度偏差を検知して制御すれば、
バックリングの発生を未然に防いだ通板が可能となり、
連続焼鈍処理の効率向上も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はストリップのバックリング発生のメカニズムを
示す図、第２図はハースロール入側でのス）　ＩＪツブ
の座屈モデルを示す図、第３図はハースロール上でのス
トリップの張力分布を示す図、第４図は本発明を連続焼
鈍装置の急冷室に適用した例の概略図、第５図はバック
リングの理論モデルの推定精度を示したものである。 １：ハースロール ２ニストリツプ　　　２ａ：弾性しわ ３：急冷室 ４：冷却装置　　　　４ａ：ユニット ４ｂ：放出ヘッド ５：温度検出装置 ６：風量分布制御システム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ストリップをロールに巻き付けながら加熱帯や冷却
   帯の中を搬送する通板方法であって、ストリップがロー
   ルに巻き付く前の段階で発生する弾性座屈の弾性座屈発
   生限界張力及び巻き付き後の永久歪に対応するストリッ
   プの降伏点の張力からバックリング限界張力を求め、該
   バックリング限界張力の値よりも小さくなるようにスト
   リップの張力を制御することを特徴とする連続焼鈍にお
   けるストリップの通板方法。 ２、前記バックリング限界張力に変数として含まれるス
   トリップの温度偏差を制御することを特徴とする請求項
   １記載の連続焼鈍におけるストリップの通板方法。