JPH04259331A - 連続焼鈍炉の炉内ロール - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属帯の連続焼鈍炉
に設置され、その通板に使用される炉内ロールに関する
。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍炉内に設けられている炉内ロー
ルは、炉内蛇行・絞りの発生を避け炉内安定通板を図る
目的からロール表面に粗さとクラウンが付与される。

【０００３】図９に示される様なメカニカルクラウン（
ｍｃ）の付与された炉内ロールの蛇行修正能力、即ち、
１回転当りの修正量Δｘ及びセンタリング力Ｆは、以下
の式で表わされる。 Δｘ＝αθｍπＤ……………（１） α：蛇行修正係数 〔α∝ｆ（μ）、μ：ロール表面摩擦係数〕θｍ：平均
傾斜角 Ｄ：ロール直径 Ｆ＝２δμγＴ／Ｗ………（２） δ：蛇行量 μ：ロール表面摩擦係数 γ：巻付角 Ｔ：金属帯張力 Ｗ：金属帯幅

【０００４】ここでロールにクラウンを付与することは
、ロール表面に傾斜角θを付けることであり、又ロール
表面に粗さを付与することは、ロール表面の摩擦係数μ
を高めることであり、共に蛇行修正能力を高めることを
意味する。従ってロールクラウンや粗さが少ないと蛇行
修正量が少なくセンタリング力も小さくなるため、蛇行
を良く修正し得ず、又該クラウンや粗さが大きすぎると
、蛇行修正量が多くセンタリング力も大きくなるため、
シワを発生せしめたり金属帯面内で幅方向に座屈するこ
とで所謂絞り現象が発生することになる。そのため、各
連続焼鈍炉で蛇行も絞りも発生しないと想定されるクラ
ウン量及びロール表面粗さを設定した上で、各炉内ロー
ルに付与している。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、連続焼鈍炉
の炉内ロールでは、金属帯の温度と炉温との差による胴
長方向のロール熱膨張差が原因となって所謂ヒートクラ
ウンが生じ、このヒートクラウンの影響から実際のロー
ルのクラウン量に変動が生じ、蛇行や絞りを発生してい
た。

【０００６】本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み
創案されたもので、このロールヒートクラウンを考慮し
たメカニカルクラウンを設定し、それと共に粗さの調整
も一緒に行なって連続焼鈍炉における炉内蛇行・絞りの
発生を防止せんとするものである。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】そのため本発明の炉内
ロールは、各ロール表面の粗さＲｚが１５≦Ｒｚ≦２５
である時に、そのメカニカルクラウンとヒートクラウン
の和であるトータルクラウンｔｃと各ロール表面粗さＲ
ｚとの積Ｒｚ・ｔｃが３．２≦Ｒｚ・ｔｃ≦９．０とな
るようにしたことを特徴としている。

【０００８】又第２発明の炉内ロールは、各ロール表面
の粗さＲｚが１５≦Ｒｚ≦２５であり、且つ前記金属帯
の幅Ｗとロールクラウンの変曲点間の距離Ｌとの比Ｗ／
Ｌが１．３≦Ｗ／Ｌ≦２．４である時に、そのメカニカ
ルクラウンとヒートクラウンの和であるトータルクラウ
ンｔｃと各ロール表面粗さＲｚとの積Ｒｚ・ｔｃが３．
２≦Ｒｚ・ｔｃ≦９．０となるようにしたことを特徴と
している。

【０００９】このような本発明の構成は、本発明者等の
行なったヒートクラウンによる炉内蛇行や絞りの発生原
因の追究の結果から創案されたものであり、以下その経
緯につき説明する。

【００１０】上述のヒートクラウン（ｈｃ）は、金属帯
の温度（Ｔ１）と炉温（Ｔ２）との差による胴長方向の
ロール熱膨張差によって発生しており、次式の様に表わ
される。 ｈｃ＝Ｄ（Ｔ１−Ｔ２）・β／２…………（３）β：ロ
ールの線膨張係数

【００１１】故に、連続焼鈍炉中、炉温Ｔ２より金属帯
温度Ｔ１の方が高い（Ｔ１＞Ｔ２）処理帯（例えば冷却
帯）では、このヒートクラウンはプラスクラウンとなり
、逆に金属帯温度Ｔ１より炉温Ｔ２の方が高い（Ｔ２＞
Ｔ１）処理帯（例えば加熱帯）では、マイナスクラウン
となる。従って加熱帯・冷却帯共に同一のメカニカルク
ラウンの付与された炉内ロールが使用されている場合、
ヒートクラウンを考慮すると、加熱帯等では蛇行修正能
力が小さくなり、又冷却帯等では逆に絞り現象が発生し
易くなる。

【００１２】従って連続焼鈍炉の各炉における実際のロ
ールクラウン量は、ロールに付与されたメカニカルクラ
ウン（ｍｃ）に、更にヒートクラウン（ｈｃ）の影響を
考えておく必要があり、そのため図１に示される様にメ
カニカルクラウン（ｍｃ）とヒートクラウン（ｈｃ）の
和であるトータルクラウン（ｔｃ）をロールクラウン量
と考えて、これと前述のロール表面の粗さＲｚとが、ス
トリップ蛇行及び絞り発生にどのように影響してくるか
を後述する実験結果から求めた。それによれば各ロール
のトータルクラウンｔｃとロール表面の粗さＲｚとの積
Ｒｚ・ｔｃによって炉内蛇行や絞りの発生のない範囲が
画定されることがわかった。具体的にはＲｚ・ｔｃが３
．２未満の場合蛇行が発生し易くなり、又Ｒｚ・ｔｃが
９．０を超えると逆に絞りの発生が多くなることが明ら
かとなった。

【００１３】但し、以上の様なトータルクラウンとロー
ル表面粗さの設定は、該ロール表面粗さＲｚが１５≦Ｒ
ｚ≦２５の範囲内で有効である。即ち、このロール表面
粗さＲｚは前記（１）（２）式における蛇行修正係数α
や摩擦係数μに関連があり〔αについてはα∝ｆ（μ）
であるので〕、Ｒｚが１５未満であると、ロール寿命が
短く、目詰りの発生で蛇行修正能力の低下が著しくなる
。一方、この粗さＲｚが２５を超える場合、金属帯特に
ストリップに押疵の発生が目立つようになり、粗さの凸
部欠損による噛み込み疵発生の懸念さえある。従ってロ
ール表面粗さＲｚが上述の範囲であることを条件として
、前記Ｒｚ・ｔｃの設定を行なうものとする。

【００１４】又、ロールのメカニカルクラウン（ｍｃ）
の蛇行修正能力は、上述の様に主に平均傾斜角度θｍに
より決定されるが、その他に金属帯の幅Ｗと図１に示さ
れるクラウン変曲点ＣＰ１、ＣＰ２間（ストレート部に
相当する）の距離Ｌとの比Ｗ／Ｌによっても影響を受け
る。 本発明者等の実験によれば、このＷ／Ｌの値が１．３未
満の場合、金属帯はロールに略平面的に接する（即ち、
メカニカルクラウン量が小さくなる）ことになり、クラ
ウンロールによる糸巻き効果が得られなくなって蛇行が
発生し易くなってしまう。一方Ｗ／Ｌの値が２．４を超
える場合は、逆にこのメカニカルクラウンが大きくなり
、絞りの発生率が高くなる。従って第２発明では、この
Ｗ／Ｌの範囲（１．３≦Ｗ／Ｌ≦２．４）を２つ目の条
件として、前記Ｒｚ・ｔｃの設定を行なうこととした。

【００１５】

【実施例】以下本発明の具体的実施例を添付図面に基づ
き説明する。

【００１６】加熱帯、均熱帯、徐冷帯及び急冷帯の炉構
成から成る実験炉に、下表１に示される仕様の各炉内ロ
ールを設置して、板厚０．１５〜０．６ｍｍ、板幅６１
０〜１１００ｍｍのストリップの通板を行なった。

【００１７】

【表１】

【００１８】この実験で、加熱帯では蛇行の発生が、又
徐冷帯と急冷帯では絞りの発生が確認されたので、本発
明者等は各炉におけるロールのヒートクラウン量につい
ても調べた。

【００１９】その結果、各炉では図２に示される様なヒ
ートクラウン分布が得られ、各炉における炉内ロールの
ヒートクラウンは次式で得られることがわかった。 加熱帯：ｈｃ＝−９．５３×１０−４（Ｔ１−Ｔ２）−
０．０２５均熱帯：ｈｃ＝−１．４０×１０−３（Ｔ１
−Ｔ２）＋０．００２徐冷帯・急冷帯：ｈｃ＝−１．６
５×１０−３（Ｔ１−Ｔ２）−０．００６

【００２０】更にこれらの炉のうち徐冷帯における炉内
ロールのトータルクラウン（ｔｃ）量と、ストリップの
絞り発生率を調べ、図３及び図４に示す結果を得た。

【００２１】図３は炉内ロールのトータルクラウンを板
温との関係で示しており、同図によればいずれのロール
のトータルクラウン量も０．２ｍｍを超えているが、同
時に０．４ｍｍを超えるものが多くあった〔図３では一
点鎖線より下がヒートクラウン（ｈｃ）量でその上がメ
カニカルクラウン（ｍｃ）量を示し、トータルクラウン
（ｔｃ）量はその合計となって表わされている〕。

【００２２】又図４ではストリップの絞り発生率を板幅
Ｗとの関係において示している（折れ線）が、同時に絞
りが発生した時の板幅Ｗと板厚との対応関係についても
示している（枠で囲った部分）。この様にトータルクラ
ウン（ｔｃ）量が０．４ｍｍを超える炉内ロールを含ん
だ徐冷帯では、（板厚が薄くなる程、又板幅Ｗが大きく
なる程）ストリップの絞り発生率が高くなることがわか
る。

【００２３】一方、本発明者等は上記実験炉中の炉内ロ
ールを組み替え（但し、組み替えたロールは組み替え前
のロールと同材質及び同径のものとし、組み替え前のロ
ールのヒートクラウンと同量のヒートクラウンが得られ
るようにした）、各炉における炉内ロールのトータルク
ラウンが図５に示される様に０．２〜０．４ｍｍの範囲
内に収まるように各ロールにメカニカルクラウンを付与
した（このメカニカルクラウンの設定は、所望のトータ
ルクラウン量から図２に示されたヒートクラウン量を引
いた結果得られる量に基づいて行なわれた。そのため図
５のハッチングの部分がメカニカルクラウン量に相当す
る）。

【００２４】この時いずれの炉でもストリップの蛇行や
絞りの発生は確認されなかったが、本発明者等は、これ
らの炉のうち、特に前述の徐冷帯における炉内ロールの
トータルクラウン量とストリップの絞り発生率について
調べ、図６及び図７に示される結果を得た。図６に示さ
れるまでもなく、この徐冷帯の炉内ロールのトータルク
ラウンは前述の様に０．２〜０．４ｍｍの範囲に設定さ
れており、ロール組み替え前の場合とは異なり、ストリ
ップの絞り発生率は図７に示される様に、０となった。

【００２５】以上の結果は、いずれのロールもその表面
粗さＲｚが２０であり、従って粗さＲｚがこの限りにお
いて得られたものであるが、前述の様に該ロール表面粗
さＲｚが１５〜２５の範囲で変わった場合、トータルク
ラウンｔｃのみの上記設定で蛇行・絞りの全てが抑止で
きると言うわけではない。

【００２６】そこで本発明者等は上記実験炉に、下表２
に示される仕様の各炉内ロール（これらのロールは前述
した組み替えロールと同材質及び同径のものであったが
、クラウン傾斜面部分の平均傾斜角θｍの異なる数種の
メカニカルクラウンのものが用意され、しかもこれらの
表面粗度Ｒｚも表２に示される様に異なったものが使用
された）を設置して、板幅９００ｍｍのストリップの通
板を行なった。

【００２７】

【表２】

【００２８】図８はこの実験炉各炉において、メカニカ
ルクラウンｍｃ及び表面粗度Ｒｚの異なるロール交換が
複数回行なわれて各交換の後に、これらの炉に生じた前
記ストリップの絞り及び蛇行の発生状況を調べた時の結
果を示しており、図２で示された各炉毎のヒートクラウ
ンｈｃを夫々のロールのメカニカルクラウンｍｃに加算
したトータルクラウンｔｃでロールクラウン量を表わし
たところ、このトータルクラウンｔｃとロール表面粗度
Ｒｚとの相方による蛇行・絞り発生への影響が判然とわ
かる結果が得られた。

【００２９】それによると、Ｒｚ・ｔｃが３．２〜９．
０の間では、蛇行・絞りの発生がなく、安定した通板が
行なわれる結果となった。

【００３０】尚、上記範囲を、その時の各炉の炉内ロー
ルのメカニカルクラウンｍｃで置き換えて示すと、ヒー
トクラウンｈｃは図２に示すように各炉別に違うのであ
るから、これらのメカニカルクラウンｍｃとロール表面
粗度Ｒｚとの積も各炉別に次の様になる。 加熱帯前半部　　　　１０．０≦Ｒｚ・ｍｃ≦３３．０
加熱帯後半部　　　　　４．５≦Ｒｚ・ｍｃ≦１１．０
均熱帯　　　　　　　　　　　４．０≦Ｒｚ・ｍｃ≦６
．６徐冷帯　　　　　　　　　　　１．４≦Ｒｚ・ｍｃ
≦５．５急冷帯　　　　　　　　　　　２．２≦Ｒｚ・
ｍｃ≦４．８

【００３１】即ち、メカニカルクラウンｍ
ｃとロール表面粗度Ｒｚとの積で示すと、各炉別にバラ
ツキがあるのは、ヒートクラウンを考慮していないため
であり、これをトータルクラウンｔｃとロール表面粗度
Ｒｚとの積で表わせば、上述の様に一義的に決まること
になる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した様に、本発明の炉内ロール
によれば、炉内ロールのトータルクラウン及び表面粗度
を所定の範囲内に設定することで、炉内蛇行や絞りの発
生を防ぎ、炉内の安定通板を確保することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】炉内ロールにおけるトータルクラウンの概念図
である。

【図２】実験炉の各炉内ロールに発生するヒートクラウ
ン量を示すグラフである。

【図３】該実験炉の徐冷帯における板温と炉内ロールの
トータルクラウン量の関係を示すグラフである。

【図４】該徐冷帯におけるストリップの絞り発生率を示
すグラフである。

【図５】上記実験炉の炉内ロールを、ヒートクラウン量
を考慮したメカニカルクラウンを付与したロールに組み
替えた時の各ロールのトータルクラウン量を示すグラフ
である。

【図６】この実験炉の徐冷帯における板温と炉内ロール
のトータルクラウン量の関係を示すグラフである。

【図７】該徐冷帯におけるストリップの絞り発生率を示
すグラフである。

【図８】更にロール組み替えの行なわれたこの実験炉に
おけるロール表面粗度とトータルクラウンの積によって
規定された安定通板領域を示すグラフである。

【図９】連続焼鈍炉の炉内ロールの概略構成を示す説明
図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属帯の連続焼鈍炉に設置され、クラ
   ウンの付与された炉内ロールにおいて、各ロール表面の
   粗さＲｚが１５≦Ｒｚ≦２５である時に、そのメカニカ
   ルクラウンとヒートクラウンの和であるトータルクラウ
   ンｔｃと各ロール表面粗さＲｚとの積Ｒｚ・ｔｃが３．
   ２≦Ｒｚ・ｔｃ≦９．０となるようにしたことを特徴と
   する連続焼鈍炉の炉内ロール。
2. 【請求項２】　　金属帯の連続焼鈍炉に設置され、クラ
   ウンの付与された炉内ロールにおいて、各ロール表面の
   粗さＲｚが１５≦Ｒｚ≦２５であり、且つ前記金属帯の
   幅Ｗとロールクラウンの変曲点間の距離Ｌとの比Ｗ／Ｌ
   が１．３≦Ｗ／Ｌ≦２．４である時に、そのメカニカル
   クラウンとヒートクラウンの和であるトータルクラウン
   ｔｃと各ロール表面粗さＲＺとの積Ｒｚ・ｔｃが３．２
   ≦Ｒｚ・ｔｃ≦９．０となるようにしたことを特徴とす
   る連続焼鈍炉の炉内ロール。