JPH05208206A

JPH05208206A - 極薄ステンレス鋼帯の製造方法および装置

Info

Publication number: JPH05208206A
Application number: JP4016462A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsumoto; 健松本
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-20
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2955420B2

Abstract

(57)【要約】【目的】圧延機によって板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧
延されたステンレス鋼帯を少なくとも１５ｍ以上にわた
る自由負担を有する連続焼鈍炉によって焼鈍したときに
しわが発生することを確実に防止する。【構成】圧延機によって板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧
延されたステンレス鋼帯を、少なくとも１５ｍ以上にわ
たる未接触または未拘束の自由スパンを有する連続焼鈍
炉によって焼鈍する極薄ステンレス鋼帯の製造方法にお
いて、前記冷間圧延直後のステンレス鋼帯の形状に基づ
いて、そのステンレス鋼帯が中伸びとなるように、圧延
機をフィードバック制御してステンレス鋼帯の圧延張力
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極薄と呼ばれる板厚
０．３ｍｍ以下のステンレス鋼帯を冷間圧延後、１５ｍ
以上の自由スパンを有する連続焼鈍炉で焼鈍する極薄ス
テンレス鋼帯の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼帯の製造工程において、冷
間圧延（以下、圧延と記す）は、板厚を所定の板厚に仕
上げる工程であるが、圧延されたままの鋼帯は、加工硬
化によって硬質化しており、そのままでは二次加工が困
難である。そこでその材質を軟化せしめるため、圧延の
後工程である連続焼鈍炉（以下、焼鈍炉と記す）におい
て加熱と冷却を行って熱処理する。焼鈍以外の熱処理と
しては、応力除去や時効硬化等を行う場合もあるが、こ
こでは主に焼鈍について説明する。

【０００３】一般に、ステンレス鋼は、フェライト系と
オーステナイト系に大別され、焼鈍温度はそれぞれ約７
５０〜１０００℃、約１０００〜１１００℃の範囲であ
る。その温度の違いからか、経験的には後者にしわが生
じる場合が多く、特に板厚０．３ｍｍ以下の極薄ステン
レス鋼帯において著しい。

【０００４】また焼鈍炉の形式には、横型と竪型とがあ
り、横型炉においては図１５のごとく、鋼帯１は１０〜
１３ｍピッチ毎に設けられた数本のハースロール２上で
送られるが、図１６および図１７に示される竪型炉にお
いては加熱帯３と、それに続く冷却帯４に、一切のハー
スロールがない場合が多い。図１６と図１７とに示され
る炉は光輝焼鈍炉であり、図１６に示すものは下りパス
で加熱と冷却を行い、図１７に示すものは上りパスで加
熱と冷却を行う例である。炉体は大略的に逆Ｕ字状であ
って、加熱された鋼帯１の表面にスケールが生成しない
よう、内部には水素ガスとちっ素ガスとのブレンドガス
等が満たされ、鋼帯１の入口５および出口６にはそのガ
スの漏洩を防止するロールシール手段７，８が設けられ
ている。上部炉体内にはトップロール９があり、入口５
および出口６と各トップロール９との間隔は、１５〜５
０ｍであり、自由スパンが大変長いにも拘わらず、鋼帯
表面の疵防止のために、その間にはハースロールが設け
られていないことが多く、またあったとしても図１６お
よび図１７中に仮想線１０で示すように、加熱帯３およ
び冷却帯４間に各一対設けられるのみであることが多
い。

【０００５】図１８は、直火型の焼鈍炉を示す断面図で
ある。鋼帯１はバーナ１１の廃ガス雰囲気の中で加熱さ
れ、冷却は空冷や噴射された水等によって行われるた
め、鋼帯表面にはスケールが生成し、後処理として、デ
スケールが必要となる。さらに他の焼鈍炉として、図に
は示さなかったが、ラジアントチューブで加熱を行う炉
なども周知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術のよう
に、自由スパンが長い横型炉および竪型炉においては、
板厚０．３ｍｍ以下のいわゆる極薄の鋼帯を通板する
際、鋼帯にしわが発生し易い。その防止方法としては、
急冷を避ける方法、板幅の中央を強冷する方法、ハース
ロールのクラウンを調整する方法などが知られている
が、いずれの方法であっても、鋼帯のしわの発生を完全
に防止することができない。このようなしわが発生する
と、ステンレス鋼帯としての商品価値が全くなくなる
上、極薄まで圧延するに要した各工程の製造費用は、一
般の板厚の製品よりも高価であるにも拘わらずむだとな
り、さらに極薄鋼帯の熱処理の際は技術者がその冷却調
整作業に立ち会わねばならないなど、製造上の大きな問
題を有する。

【０００７】本件発明者は上記課題を解決すべく、鋭意
研究の結果、熱処理する前の鋼帯の形状を制御すること
によって、完全にしわを防止できることを究明した。す
なわち板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧延されたステンレス
鋼帯は、１５ｍ以上の自由スパンを有する焼鈍炉で焼鈍
する場合にしわが発生しやすいが、これを防止する方法
を見いだすべく、数多くの通板テストを繰返した結果、
圧延で耳伸びやクォータ伸びの形状を実現すると、必ず
著しいしわになり、圧延での鋼帯の形状を中伸びにする
ことにより、そのしわは防止できるという知見を得たの
である。

【０００８】したがって本発明の目的は、焼鈍後のステ
ンレス鋼帯にしわが発生することを確実に防止し、焼鈍
後の極薄ステンレス鋼帯の形状を良好にして高品質のス
テンレス鋼帯を製造することができるようにした鋼帯の
製造方法および装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧延機によっ
て板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧延されたステンレス鋼帯
を、少なくとも１５ｍ以上にわたる未接触または未拘束
の自由スパンを有する連続焼鈍炉によって焼鈍する極薄
ステンレス鋼帯の製造方法において、前記冷間圧延直後
のステンレス鋼帯の形状に基づいて、そのステンレス鋼
帯が中伸びとなるように、圧延機をフィードバック制御
してステンレス鋼帯の圧延張力を調整することを特徴と
する極薄ステンレス鋼帯の製造方法である。

【００１０】また本発明は、前記中伸びの急峻度を、
０．２〜２％とすることを特徴とする。

【００１１】さらに本発明は、前記中伸びの伸び率差
を、１×１０^-5〜１×１０^-3とすることを特徴とする。

【００１２】さらに本発明は、ステンレス鋼帯を、板厚
０．３ｍｍ以下に冷間圧延する圧延機と、通板されたス
テンレス鋼帯が少なくとも１５ｍ以上にわたって未接触
または未拘束となる自由スパンを有し、板厚０．３ｍｍ
以下に冷間圧延された前記ステンレス鋼帯を焼鈍する連
続焼鈍炉とを備える極薄ステンレス鋼帯の製造装置にお
いて、前記圧延機の出側に近接して配置され、冷間圧延
された前記ステンレス鋼帯の幅方向の延び率差分布を検
出する手段と、前記延び率差分布検出手段からの出力に
基づいて、急峻度を演算して求める演算手段と、前記演
算手段によって求められた急峻度を、ステンレス鋼帯の
表面上の分布として画像表示する表示手段と、前記演算
手段からの出力に応答して、ステンレス鋼帯が中伸びと
なるように、圧延機の圧下力を制御する制御手段とを含
むことを特徴とする極薄ステンレス鋼帯の製造装置であ
る。

【００１３】

【作用】本発明に従えば、板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧
延されたステンレス鋼帯の形状をたとえば中空多分割ロ
ール法などの検出手段によって検出し、この検出された
前記ステンレス鋼帯の形状に基づいて、そのステンレス
鋼帯が中伸びとなるように圧延機をフィードバック制御
し、ステンレス鋼帯の圧延張力を調整し、これによって
焼鈍後におけるしわの発生を確実に防止することができ
る。またステンレス鋼帯が中伸びとなるように圧延機を
制御するにあたって、その中伸びの急峻度を０．２〜２
％とするか、あるいは中伸びの延び率差を１×１０^-5〜
１×１０^-3とすることによって、より一層確実に焼鈍後
のしわの発生を防止することができる。

【００１４】また本発明に従えば、ステンレス鋼帯は圧
延機によって板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧延され、１５
ｍ以上にわたってロールなどがステンレス鋼帯に接触ま
たは拘束することのない自由スパンを有する焼鈍炉によ
って連続焼鈍するにあたつて、前記圧延機の出側に近接
して延び率差分布を検出する手段を設けておき、この検
出手段によって冷間圧延後のステンレス鋼帯の幅方向の
延び率差分布を検出し、この検出手段からの出力に基づ
いて、演算手段によって急峻度を演算して求め、表示手
段によってステンレス鋼帯の表面上の急峻度を画像表示
して作業者が圧延機を通板後のステンレス鋼帯の形状を
視認可能とし、また制御手段によって前記演算手段から
の出力に応答してステンレス鋼帯が中伸びとなるように
圧延機の圧下力を制御し、焼鈍後にステンレス鋼帯にし
わが生じることを防止することができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を説明するための
全体の系統図である。たとえば注射針、複合樹脂パネ
ル、通信ケーブルシース管、あるいはクラッドパイプ素
材などを製造するために、焼鈍した板厚０．３ｍｍ以下
のステンレス鋼帯が用いられており、特に近年では０．
１ｍｍ程度の極薄品の注文が増加している。このような
極薄ステンレス鋼帯を製造するにあたって、冷間圧延機
２０に通板して冷間圧延を行った後、焼鈍炉２１によっ
て焼鈍処理が行われる。

【００１６】前記冷間圧延機２０は、たとえば自動形状
制御可能なシングルスタンドレバースタイプの１２段ク
ライスターミルが用いられる。この圧延機２０は、上下
一対のワークロール２２ａ，２２ｂ、各ワークロール２
２ａ，２２ｂを支持する中間ロール２３ａ，２３ｂおよ
び各中間ロール２３ａ，２３ｂを支持するバックアップ
ロール２４ａ，２４ｂを有する。下方のバックアップロ
ール２４ｂは、油圧シリンダなどを備える左右一対の圧
下手段２５ａ，２５ｂに支持されており、各ワークロー
ル２２ａ，２２ｂ間に通板されるステンレス鋼帯２６の
圧下力を調整することができるように構成されている。

【００１７】また焼鈍炉２１は、竪形光輝焼鈍炉であっ
て、その炉体は大略的に逆Ｕ字状に形成されている。こ
の炉体の通板方向の入口２７と出口２８には、各対をな
すロールシール手段２９，３０がそれぞれ設けられてお
り、炉体内に満たされているスケールの生成防止用の水
素ガスなどが漏洩しないように、炉体内の気密性が保た
れている。この炉体の上部にはトップロール３１，３２
が設けられ、入側におけるロールシール手段２９とトッ
プロール３１との間隔、出側におけるロールシール手段
２０とトップロール３２との間隔は、それぞれ１５〜５
０ｍ程度であり、このような１５ｍ以上の自由スパンを
設けることによって、通板されるステンレス鋼帯の表面
に傷が生じることを防止している。

【００１８】前記冷間圧延機２０の出側には、通板され
たステンレス鋼帯２６の幅方向の延び率差分布を検出す
るための手段である形状検出ロール３３が設けられる。
この形状検出ロール３３は、図２の斜視図および図３の
断面図に示されるような磁歪式荷重検出機が用いられ
る。この形状検出ロール３３は、軸線方向にたとえば２
６〜５２ｍｍ程度の幅を有する複数の接触リング３４
と、接触リング３４の歪みを検出するために周方向に複
数（本実施例では４）設けられるひずみ計３５とを有
し、ステンレス鋼帯２６が通過したとき、接触リング３
４に１つ当たり１２５０ｋｇｆ（５２ｍｍ幅の場合）の
ラジアル負荷を検出することができる。

【００１９】このような形状検出ロール３３からの出力
はモニタ３６に入力され、ステンレス鋼帯２６の幅方向
の凹凸状態が画像表示される。また形状検出ロール３３
からの出力は演算手段３７に入力され、１次、２次およ
び４次関数に分解され、特に２次および４次関数に対応
する急峻度λ２，λ４として指標を算出し、それらを表
示手段３８によってステンレス鋼帯２６の平面画像上に
表示し、前記演算手段３７において求められた急峻度λ
２，λ４を制御手段３９に入力して、バックアップロー
ル２４ａ，２４ｂに対してはクラウンを調整し、中間ロ
ール２３ａ，２３ｂおよびワークロール２２ａ，２２ｂ
に対してはベンディングを調整し、圧下手段２５ａ，２
５ｂに対しては圧下量の調整として制御される。前記演
算手段３７における演算方法について以下に説明する。

【００２０】（１）圧延の伸び率元の長さＬ′、厚みｔ′の鋼帯が圧延されて、長さＬ、
厚みｔになった状態を図４に示す。その幅ｗには変化が
ないとするならば、次式が成り立つ。

【００２１】

【数１】Ｌ′×ｔ′＝Ｌ×ｔ ∴ ｔ′／ｔ＝Ｌ／Ｌ′ 元の長さＬ′に対して伸びた長さ（Ｌ−Ｌ′）の比が、
圧延による伸び率εである。

【００２２】

【数２】ε＝（Ｌ−Ｌ′）／Ｌ′ ＝Ｌ／Ｌ′−１＝ｔ′／ｔ−１よって圧延後の長さＬや板厚ｔと圧延の伸び率εは次式
の関係になる。

【００２３】

【数３】Ｌ＝Ｌ′×（１＋ε）ｔ＝ｔ′／（１＋ε）これは、圧延の伸び率εが大きい程、板が長くなり板厚
は薄くなるという自明のことを示す。

【００２４】（２）圧延率なお、鋼帯の圧延作業においては板長さＬ′，Ｌよりも
板厚ｔ′，ｔの方が測定が容易であり、圧延の伸び率ε
よりも次の比を圧延率γとして用いるのが一般的であ
る。

【００２５】

【数４】γ＝（ｔ′−ｔ）／ｔ′ ＝１−ｔ／ｔ′ ∴ ｔ＝ｔ′×（１−γ）よってεとγには次の関係がある。

【００２６】

【数５】ｔ／ｔ′＝１−γ ε＝ｔ′／ｔ−１＝１／（１−γ）−１＝γ／（１−γ） ∴ １／ε＝（１−γ）／γ ＝１／γ−１ ∴ １／γ＝１／ε＋１＝（１＋ε）／ε γ＝ε／（１＋ε）（３）鋼帯の急峻度製品として出荷するときの鋼帯は、フラット形状に可及
的に近いことが望まれるのだが、圧延された鋼帯は必ず
しも完全なフラットな形状ではなく、長さＬを切り出し
て平板の上に置くと、図５（ａ）のような中伸び、同図
（ｂ）のような耳伸び、同図（ｃ）のようなクォータ伸
びなどさまざまである。たとえば図５（ａ）の鋼帯の幅
中央断面は図６のごとくに波状である。波高をｈ、波周
期をｐとすると、鋼帯長さはｐより長く（ｐ＋ｄｐ）に
なっている。このとき形状不良の程度を示す、測定可能
な指標として、次の比を急峻度λで表す。

【００２７】

【数６】λ＝ｈ／ｐこれからわかるように、フラットでない鋼帯は急峻度が
０ではなく、その値が幅方向で異なる鋼帯を意味し、図
５（ａ）〜（ｃ）の各下段にそれぞれの模式的な幅方向
急峻度分布を図示する。

【００２８】なお、その測定法から急峻度の値が負にな
らないことは明らかである。

【００２９】

【数７】λ≧０さて実際に圧延されたままの鋼帯の急峻度は、一般に
０．０４以下、そしてその多くは約０．０２以下、つま
り百分率で約２％以下であるが、２％の急峻度とはすな
わち、波周期が１００ｍｍならば波高は２ｍｍ、波周期
が５００ｍｍならば波高は１０ｍｍであり、目視によれ
ば顕著な中伸びである。急峻度が０．００５未満、つま
り０．５％未満であれば目視ではほぼ良好な形状に見え
る。また０．５％以下は測定が困難である。

【００３０】（４）幅方向長さ分布形状不良の他の測定方法として、次のことも考えられ
る。図７（ａ），（ｂ）に示されるように、この板を長
手方向に条切りすれば、中段のように長さに違いｄＬが
出現する。すなわち、形状不良とは次のようなものであ
ったと解釈される。すなわち、条切り前においても中央
部の長さは幅方向両端部に比して長かったので、中央部
は幅方向両端部により圧縮応力を受け、また幅方向両端
部は中央部により引張応力を受けるのだが、中央部が面
外へ変形する。つまりフラットでなくなることにより、
両端部および中央部は共にその応力を解放していたので
ある。

【００３１】そこで、次に形状がかなり不良の場合を取
り上げ、図７（ａ）に示されるように、幅方向両端部が
直線、中央部が急峻度２％のサインカーブの波状である
として、その長さ差の比ｄＬ／Ｌを考えるならば、それ
は前項（３）におけるｄｐ／ｐと同一の値で、幾何学的
に次の近似式で与えられる。

【００３２】

【数８】ｄＬ／Ｌ＝ｄｐ／ｐ＝（π／２）²×（ｈ／ｐ）² ＝２．４７×λ² ＝２．４７×０．０２² ＝０．００１＝１×１０^-3 すなわち、急峻度λが０．１％であり、目視によれば顕
著な中伸びでありながら、ｄＬはＬに比して極めて小さ
いことが判る。

【００３３】なお前項（３）で述べた急峻度４％，０．
５％，０．２％は、それぞれ伸び率にすると、４×１０
^-3，６×１０^-5，１×１０^-5になる。

【００３４】したがって、このような条切り作業を必要
とするばかりか、微小長さの測定が不可欠な測定は大変
困難なので、急峻度λの測定の方が、現実的である。

【００３５】上の例ではλは２％、ｄＬ／Ｌは０．１％
であったから、測定で検出される値としてｄＬ／Ｌはλ
の１／２０となっている。すなわちλの導入は、微小な
ｄＬを誇張させ、測定を容易にする手段でもあった。

【００３６】図７（ａ），（ｂ）の下段にｄＬ／Ｌの幅
方向分布を示す。なお、その値が負にならないことは明
らかである。

【００３７】（５）伸び率差さて前項（４）にて論述した「条切りする前の長さＬに
対する長さの違いｄＬの比」は、伸び率差ｄｅと称す
る。

【００３８】

【数９】ｄｅ＝ｄＬ／Ｌ ∴ ｄＬ＝ｄｅ×Ｌｄｅを伸び率差と称する理由は次のように仮想的なもの
で、つまり長さＬのフラットな板の中央部を引張って伸
び率差ｄｅの歪を与えたとすると、同様の形状が得られ
るからである。

【００３９】（６）圧延の伸び率差圧延にてフラットな形状を目標としても、このような形
状を得てしまうことについて説明する。前項（１）にお
ける、圧延前のＬ′×ｔ′×ｗの鋼帯を再び図９に示す
が、これはフラットな板材であったとも考えられる。そ
こでこの材料に対し圧延により伸び率εを与えて、長さ
をＬに伸ばそうとしても、その歪の量が幅方向に微妙に
異なり、幅方向両端部ではεだが、中央部では（ε＋ｄ
ε）になってしまい、両端部では長さがＬとなるが、中
央部では（Ｌ＋ｄＬ）になったとする。両端部の長さＬ
と圧延率εとの関係は、既に述べたように、

【００４０】

【数１０】Ｌ＝Ｌ′×（１＋ε＋ｄε）であり、また中央部においては、

【００４１】

【数１１】Ｌ＋ｄＬ＝Ｌ′×（１＋ε＋ｄε）＝Ｌ＋Ｌ′×ｄε ∴ ｄＬ＝Ｌ′×ｄε である。なお、前項（５）で述べた仮想的な伸び率差ｄ
ｅとは次の関係にある。

【００４２】

【数１２】ｄＬ＝Ｌ×ｄｅ ∴ ｄε＝（Ｌ／Ｌ′）×ｄｅ＝（１＋ε）×ｄｅこの圧延の伸び率差ｄεを試算してみるが、圧延の仕上
げパス前の鋼帯はフラット、仕上げパスの圧延の歪εを
０．０５、つまり５％とし、圧延後の鋼帯が急峻度２％
の中伸びになったとすると、ｄｅは０．００１であった
から、

【００４３】

【数１３】ｄε＝（１＋ε）×ｄｅ＝（１＋０．０５）×０．００１ ≒０．００１すなわち約０．１％という極めてわずかな圧延の伸び率
差によって著しい形状不良にいたることが判る。圧延の
形状制御の困難さ、重要性はここにある。

【００４４】これからわかるように、フラットでない鋼
帯とは幅方向で圧延の伸び率差が異なった結果生ずるの
であるが、圧延前の形状や幅方向板厚分布にも依存する
ことは明らかである。

【００４５】（７）板厚分布図８（２），（３）では板厚をｔとは記していない。な
ぜなら、両端部はｔでも中央部はｔよりも薄く（ｔ−ｄ
ｔ）となっているからである。しかし前項（２）から次
のことがいえる。

【００４６】両端部では、

【００４７】

【数１４】ｔ＝ｔ′×（１−γ）＝ｔ′×｛１−ε／（１＋ε）｝＝ｔ′／（１＋ε）であり、中央部では、

【００４８】

【数１５】ｔ−ｄｔ＝ｔ′／（１＋ε＋ｄε）しかし、この分子・分母において前項（６）のごとくｄ
εはεや（１＋ε）に比して微小であるから無視でき、

【００４９】

【数１６】ｔ−ｄｔ〜ｔ′≒（１＋ε）＝ｔ ∴ ｄｔ≒０結局、圧延後の板厚はｔ＝一定と見なせる。

【００５０】（８）急峻度と伸び率差の対応前項（４）でも触れた急峻度λと伸び率差ｄｅの対応、
言い換えるならば、図５および図７間の対応を述べる。

【００５１】

【数１７】ｄＬ／Ｌ＝ｄｐ／ｐ＝（π／２）²×（ｈ／ｐ）² ＝２．４７×λ² ∴ λ＝（ｄｅ／２．４７）^1/2 これまでに定性的に述べてきた次の２つのことが確認さ
れる。第１に、ｄｅは０．００５以下という１未満の値
であるため、ルートをとることにより値を大きくしたλ
が得られること、および第２に、λとｄｅが負にならな
いことである。

【００５２】よって図５のλ分布と、図７のｄｅ分布
は、類似の形でかつ縦軸の単位も共に％と同一でありな
がら、縦軸の縮尺を調整しても両者は一致しない。ただ
し、一方の分布が測定されると、他方の分布を算出する
ことが可能である。

【００５３】（９）伸び率差の別の測定方法前項（４）で述べた条切りによるｄｅの測定は必ずしも
容易でなかったが、次の原理で測定することも可能であ
る。図８の板材を引張って弾性変形させ、長さ（Ｌ＋ｄ
Ｌ＋ｄ２）を一定にした状態を図９（２）に示す。元の
板の長さが一定でなかったのだから、それを上記の一定
長さにするための張力Ｔは、幅方向に一定でない。中央
部はｄ２だけ伸ばし、両端部は（ｄＬ＋ｄ２）を伸ばし
ている。ヤング率Ｅが幅方向に一定であるとするとフッ
クの法則より、両端部の張力ＴＥは、

【００５４】

【数１８】ＴＥ＝Ｅ×（ｄＬ＋ｄ２）／Ｌ一方中央部の張力ＴＣは、

【００５５】

【数１９】ＴＣ＝Ｅ×ｄ２／（Ｌ＋ｄＬ）しかし、この分母においてｄＬはＬに比して微小である
から無視でき、次のごとくに近似される。

【００５６】

【数２０】ＴＣ＝Ｅ×ｄ２／Ｌこれらの張力分布を下段に示す。

【００５７】この引張りを次の２段に分けると判りやす
い。まず全幅にわたってｄ２だけ伸ばし、両端部長さを
（Ｌ＋ｄ２）、中央部長さを（Ｌ＋ｄＬ＋ｄ２）にす
る。次に両端部だけ伸ばして全体長さを（Ｌ＋ｄＬ＋ｄ
２）＝一定にする。上記の近似は、第１段に要する張力
が幅方向に一定と見なせることを意味し、図９（２）の
仮想線Ｍで示される。ここに上乗せされている張力が第
２段に要するものである。

【００５８】これらより弾性変形させて一定長さに引張
るための張力Ｔは、元の板の幅方向長さ偏差ｄＬと線形
の関係にあることが判る。従って図９（３）を上下逆に
し、（−Ｔの分布を描き）、縦軸の縮尺と横軸の位置を
調整すれば、単位は異なるが、グラフとして図７のｄｅ
に一致させ得る。

【００５９】よって板材を一定長さに弾性変形させるた
めの張力分布を測定でき、計算により、ｄｅ分布も、さ
らにそれからλ分布も得られることが判る。

【００６０】（１０）伸び率差の測定装置−形状検出
機。

【００６１】前項（９）の方法を用いて伸び率差ｄｅを
測定する装置としては、前述したように図１〜図３のご
とき形状検出ロール３３が用いられる。前項（９）にお
いては長さが幅方向で異なる板材を一定長さに引張った
が、図１０に示すように圧延機２０の出側においては、
鋼帯は形状いかんにかかわらず圧延張力にて伸ばされ、
前項（９）の状況が図らずも実現している。そこに形状
検出機として、複数の分割リング３４で構成された図１
〜図３示のときロール３３を設置している。

【００６２】テンションリール４１は鋼帯２６を巻き取
りつつ、鋼帯２６に張力を付与するが、塑性伸びを起こ
させるには至っていない。そして鋼帯２６は図１１のご
とくその張力に応じた力で該ロール３３を押し下げよう
とする。同図においては鋼帯はあたかも条切りされてい
るかのように描かれている。張力を除かれると形状不良
が判明する鋼帯には、その形状に応じた幅方向張力分布
が発生しており、各リング３４はその張力分布を検出す
る。

【００６３】図１１の各棒グラフに対応するロール配置
においては、圧延機内のパスラインは水平で、該ロール
３３とテンションリール４１の間にデフレクタロール４
２，４３を置いているので、該ロール３３への鋼帯の巻
き付け角度が一定である利点がある。デフレクタロール
が無いと、テンションリール４１の鋼帯２６による巻き
太りに伴うパスライン上昇が、形状検出ロール３３への
鋼帯の巻付け角度θ（図３をも参照）を変化させ、同一
張力を保っていても押下げ力が減少するという不具合を
もたらす。しかしパスライン角度θを検出して、それを
補正する技術も一般化されている。

【００６４】このように従来の形状の測定としては、板
材を平板上に置いて、波の高さと周期から急峻度λを測
定するしか現実的でなかったが、この装置によれば伸び
率差ｄｅと線形の関係にある張力Ｔの分布をオンライン
で連続的に測定でき、計算処理でｄｅ分布を知ること、
さらにそれからλ分布を得ることも可能である。また、
実測が困難であった０．２％以下の急峻度も測定可能で
ある。

【００６５】（１１）形状検出ロールの出力例本件発明者らが圧延機にて用いている形状検出ロール３
３の出力例として、Ｌ１０００×Ｗ１０００×ｔ１７４
（ｍｍ）を用いたとき、耳中伸び（図１参照）の鋼帯
が、該検出ロール３３のリング３４を押し下げた力の偏
差から算出した伸び率差ｄｅ分布を図１２に示す。個々
で本来あり得ないｄｅが負と表示された領域があるが、
これは次のような考え方によるためである。

【００６６】すなわちｄｅは、前項（５）で述べたごと
く、長さＬでフラットな板材を部分的に引張ったとし
て、仮想的に歪ませた値であったが、歪んだ結果の平均
長さをＬとして中央部と両端部に引張りを与え、クォー
タ部に負の引張り（圧縮）を与えたとして横軸位置（ｄ
ｅ＝０）を設定する計算ロジックを用いて、図１２を得
ているのである。したがってこの図では最上部と最下部
の差が重要となる。

【００６７】この図で横軸の１目盛りは、ｄｅ＝１０^-4
つまり０．００１％に相当し、急峻度に換算すると、

【００６８】

【数２１】λ＝（１０^-4／０．２４７）^1/2 ＝０．００２つまり０．２％に相当する。

【００６９】この図は前項で述べたようにｄｅを直接測
定しているのではないから、測定対象である鋼帯が実際
にこの図のとおりの形状になっているように計算されて
いなければならない。その確認例を図１２に示す。形状
検出機出力ｄｅから算出した急峻度●と、実測急峻度○
はよく一致しており、したがって図１２の縦軸目盛り間
隔は妥当といえ、すなわちｄｅという形状の指標をよく
検出しているといえる。

【００７０】（１２）他の圧延時の形状検出方法このような形状検出装置は比較的新しい技術で、これが
無かった頃に用いられた鋼帯の形状を知る他の方法は、
圧延機を停止せしめ張力をゆるめて目視確認したり、圧
延中の鋼帯の両端部を棒で叩き、発生する音の高低で推
測したりしていた。前者は確実ではあるが、圧延ワーク
ロールの停止部にタッチマークと称するロールの圧痕が
残る問題があった。後者にはその問題がなく、連続的な
検出が可能であるという利点はあったが、作業に熟練を
要する上、危険を伴った。

【００７１】（１３）圧延機に設けられた鋼帯形状の調整装置前項（６）でも述べたが、圧延においては微妙な圧延の
伸び歪の偏差にて形状が変化する。逆に圧延歪を幅方向
に微妙に変化させ、形状を調整する。たとえば図１の圧
延機で、最も上側のバックアップロール２３ａは分割リ
ング構造で、これらのリングのあるものを上下させる
と、その直下近傍の鋼帯形状が変化する。このような圧
延機に内蔵された調整装置は、形状検出機に比して古い
歴史を持ち、前項（１２）で述べた方法で形状を検出
し、目標形状を得るように形状調整装置を操作するよう
にしてもよい。

【００７２】その他の形状調整方法として、ワークロー
ルや中間ロールを強制的にたわませる方法や、手前側、
向こう側の圧下装置の圧下力バランスを調整する、いわ
ゆる傾斜圧下法を用いるようにしてもよい。

【００７３】（１４）自動形状制御再び図１をも参照して、圧延中に鋼帯の形状の把握を形
状検出機によって行い、目標とする形状との違いを確認
し、その違いを形状調整装置にフィードバックして形状
を目標どうりに自動制御するようにしてもよい。形状の
把握を形状検出ロールによって鋼帯の幅方向伸び率差分
布ｄｅとして確認し、目標形状であるフラットな鋼帯を
得るための自動制御例を前述した図１に示す。ここでは
非対称耳中伸び形状が発生した例である。ただし前述の
ごとく圧延中の鋼帯はテンションリール張力でフラット
に見えるが、この図ではその形状が目視可能であるかの
ように描いている。ｄｅ分布は計算機にて１次、２次、
４次の関数の和として確認され、それぞれに分解され
る。１次成分は圧延機の傾斜圧下に、２次成分は中間ロ
ールベンダに、４次成分はバックアップロールを構成す
る接触リングの位置調整にフィードバックされるなどし
て、たとえば全関数が０に収束するように制御される。

【００７４】（１５）λ２とλ４これまで鋼帯形状を示す指標として急峻度λや伸び率差
ｄｅを述べてきたが、これらは幅方向位置と対応させた
グラフや数表の形でないと形状を表すことができない。
たとえば急峻度λ＝２％というだけでは、耳伸び、中伸
び、クォータ伸び等のいずれかは判らない。しかし形状
を形状平面なる２次元直行座標の中での１点として表示
できると便利である。そこで本項と次項ではこれについ
て述べる。

【００７５】今、前項（１４）の圧延においてｄｅ分布
が仮に２次関数だけ残っているとし、それが下に凸なら
ば鋼帯は耳伸びであるし、上に凸ならば中伸びである。
また４次関数の成分が残っていて、それが上に開いたも
のならば耳中伸び、下に開いていれば、クォータ伸びを
示す。

【００７６】そこで本件発明者らは端部が中央部に比し
て伸びている（端部のｄｅ＞０、耳伸び）、縮んでいる
（端部のｄｅ＜０、中伸び）かを端部の急峻度的指標λ
２として導入している。急峻度とは異なるのは負の値も
とることで、端部がより伸びていれば正、縮んでいれば
負とする。λ２の２は上記２次関数成分との関連であ
る。一方、４次関数と関連あるλ４をクォータ伸びか、
耳中伸びかの指標としている。まずλ２の算出について
述べる。図１１に示すように鋼帯幅ｗを±ｗ／２の間で
３６等分し、端部を７ｗ／１８〜９ｗ／１８とみなす。
その部分のｄｅが中央部のｄｅｃに比して高いか低いか
を判断するための指標Λ２をこの区間で次のように定め
る。

【００７７】

【数２２】

【００７８】Λ２の符号は正または負となり、ｋは後述
の比例係数である。そして

【００７９】

【数２３】λ２＝±（｜Λ２｜／２．４７）^1/2 とし、λ２の符号はΛ２に合わせる。このλ２が正の鋼
帯は、中央部に比して端部が伸びて、いわゆる耳伸びが
あることを、またλ２が負の鋼帯は、端部に比して中央
部が伸びて、いわゆる中伸びがあることを示す。

【００８０】そして、たとえばλ２＝１％であるとする
と、中央部の急峻度がλなら端部はλ＋１％で、λ２＝
−１％であるとすると、端部の急峻度がλなら中央部は
λ＋１％であるようにｋの値を決めるのが好都合であ
る。このようにλ２の正負は中央部または端部のいずれ
が急峻度の基準であるか、すなわちどちらの部分がより
伸びていないかを示す。λ２＝−１％であるときに、中
央部の急峻度がλなら端部の急峻度がλ−１％になるわ
けではない。λ−１％が負になる可能性があるからであ
る。

【００８１】つぎにλ４の算出について述べるがλ２と
同様である。鋼帯幅ｗを±ｗ／２の間で３６等分し、ク
ォータ部を３ｗ／１８〜５ｗ／１８とみなし、その部分
のｄｅが中央部のｄｅｃに比して高いか低いかを判断す
るための指標Λ４をこの区間で次のように定める。

【００８２】

【数２４】

【００８３】Λ４の符号は正または負となり、ｋは前述
の比例係数である。そして

【００８４】

【数２５】λ４＝±（｜Λ４｜／２．４７）^1/2 とし、λ４の符号はΛ４に合わせる。このλ４の符号は
λ２と同様である。

【００８５】（１６）形状平面横軸にλ４、縦軸にλ２なる２次元直行座標を考える
と、図１の鋼帯の形状はその中での１点として表示で
き、いわゆる形状平面上の一点として、すなわち座標
（λ４，λ２）なる点として表すことができる。その例
を図１に示す。

【００８６】さてたとえばλ４が０である形状とは、こ
の平面上の縦軸上であることをいい、さらにλ２が正で
あるならば単純な耳伸び、λ２が負ならば単純な中伸び
を示す。

【００８７】λ４が正ならばクォータ伸びが、負ならば
耳中伸びが混在した形状であることを示す。結局（λ
４，λ２）なる座標の位置が、右上第１象限ならば耳伸
びにクォータ伸びが混在、左上第２象限ならば耳伸びの
強い耳中伸び、左下第３象限ならば中伸びの強い耳中伸
び、右下第４象限ならば中伸びにクォータ伸びが混在し
た形状であることを示す。図１の表示手段３８上の例で
は、図１左下の×印として表示される。

【００８８】（１７）圧延時の形状制御製品として出荷するときの鋼帯は、フラット形状に近い
ことが望まれるため、従来圧延作業の１つの目標は、鋼
帯の形状をフラットに近づけることであった。ただし、
圧延作業の際、耳伸びが全くないと、鋼帯の端部に小さ
なクラック等が存在した場合、裂断にいたる危険があ
る。すなわち、形状平面で表すと、第４象限の形状は望
ましくない。したがって圧延された鋼帯の形状は第１，
２，３象限のいずれかに位置することになり、上記のフ
ラット形状とは、厳密にはこの平面の原点であるが、実
際の目標形状は若干の耳伸びであった。

【００８９】（１８）まとめ本発明は、板厚０．３ｍｍ以下のいわゆる極薄の鋼帯の
製造において、鋼帯の形状を急峻度０．５〜４％の中伸
び、または伸び率差６×１０^-5〜４×１０^-3の中伸びに
制御することによって、その後の熱処理を竪型炉のよう
に自由スパンが長い炉において行っても、炉内でのしわ
を防止できることを見いだした点にある。

【００９０】しかしもちろんこの発明は、形状検出機を
備えてそれを形状調整装置にフィードバックするような
近代的な圧延機のみに適用可能なことではなく、形状調
整装置はあるが、形状検出機のない従来の圧延機でもた
とえば次のような方法で実施できる。すなわち、圧延の
最終パスにて、ある圧延条件にて圧延を行ってた後、圧
延機を停止させ、鋼帯をたるませてその形状が中伸びで
あるかを目視で点検し、もしもそうでないなら圧延条件
を修正して再度、圧延、点検を繰返す。形状の測定には
鋼帯の下に平板を差し入れて急峻度を測定する方法もあ
る。目視であっても急峻度の実測であっても、明らかに
中伸びであるならば、急峻度は０．５〜４％の範囲であ
る。もしも中伸びならばその条件を踏襲し、圧延を完了
させる。この手法は、圧延の初期部に、いくつかの圧延
停止によるロールの圧痕（タッチマーク）が避けられな
いし、条件設定に至るまで数百ｍの形状不安定部を作る
ことになる。しかしながら鋼帯は極薄であるため、その
屑になる部分の重量は全体に比して小さい。

【００９１】また圧延の後工程である熱処理ラインにお
いて最後は鋼帯をコイル状に巻き取るが、炉内でしわに
なった部分を巻き取った上にしわのない鋼帯を巻くとそ
こで内巻きのしわが外巻きに転写してゆくという問題が
でるため、熱処理の初期にしわを発生させることを極力
回避せねばならないのだが、前記圧延調整部の部分は中
伸びになっていないため熱処理の際にしわになるであろ
うが、さいわい圧延初期部は次工程である熱処理の最終
部に当り、巻き取ったコイルの外巻きとなるため、しわ
転写問題にはいたらない。外巻きしわ部はさらなる次工
程で切除すれば良い。このことは形状検出機を備えて自
動形状制御を行う近代的圧延機にとっても同様で、最終
パスの形状制御の初期段階でうまく中伸びに収束させら
れず、次工程の熱処理ラインでしわが発生したとして
も、その被害は従来において鋼帯全体にしわができてい
たことに比べると小さい。

【００９２】図１４に各種形状の鋼帯を図１に示す光輝
焼鈍炉にて熱処理を行った場合の、熱処理前の形状、す
なわち圧延形状と、熱処理後の形状を対比して示す。従
来の技術で述べたごとくオーステナイト系にしわが発生
しやすいことから、この実験にはその代表的鋼種である
ＳＵＳ３０４を用い、寸法は板厚０．１×板幅１０００
ｍｍとし、炉内での最高鋼帯温度はＳＵＳ３０４の一般
的な熱処理温度として約１０５０℃とした。この図にお
けるしわは典型的な形態を示しており、鋼帯の長手方向
に直線的で、鋼帯は炉内で幅方向に挫屈した結果と考え
られる。ここに見るように、しわは熱処理前に伸びてい
ない形状の部分に発生し、このことは再現性があった。

【００９３】すなわち、従来圧延において若干の耳伸び
のあるフラット形状を目標とすることが多かったが、そ
のような鋼帯を連続焼鈍すると、図には無いもののフラ
ットな中央部に著しいしわが発生していた。しかし本発
明に示すような中央部をフラットでない、いわゆる中伸
びを目標として圧延し、その形状を実現すると、次なる
工程である炉でのしわを回避することができる。

【００９４】前記の事実を利用して、多くのオーステナ
イト系鋼種の極薄鋼帯をさらに通板した。前述の図１３
はその結果得た圧延形状と炉内しわ有無の関係を示す。
明らかに第２，３象限の形状が望ましいことが認められ
る。第２象限の縦軸近傍ではしわは認められた場合があ
ったが、安定した製造条件領域が確認された。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、圧延時に中伸びとなる
ように圧延機を制御することによって、焼鈍後に鋼帯に
しわが発生することを確実に防止し、焼鈍後の極薄ステ
ンレス鋼帯の形状を良好にして高品質のステンレス鋼帯
を製造することができる。

【００９６】近年極薄ステンレス鋼の需要が増加し、ス
テンレス鋼帯製造業者にとって、その安定した製造技術
は必要欠くべかざるものであるが、工程内で発生するし
わの防止はその中でも特に重要であり、とりわけ熱処理
炉内で発生するものの対策は困難であった。

【００９７】先にも述べたが、焼鈍炉でしわが発生する
とステンレス鋼帯としての商品価値が全くなくなる上、
極薄まで圧延するに要した各工程の製造費用は、一般の
板厚の製品よりも高価につくにも拘わらずむだとなり、
さらに極薄まで圧延するに要した各工程の時間をもって
すれば、各工程は一般の厚みの鋼帯をより多くの重量と
して生産することができる。すなわち多量の一般厚み鋼
帯生産をするかわりに小量の極薄材を生産するのだか
ら、極薄材を屑にするということはそれに匹敵する相当
量の一般厚み鋼帯を屑にしたと同等の損害であり、その
量の極薄材を再び生産し直すには、さらにそれに匹敵す
る相当量の一般厚み鋼帯の生産をあきらめざるを得ず、
工場の生産能力を圧迫させることにもなったが、本発明
によってこの問題を解決することができる。

【００９８】また従来、しわ防止は冷却条件の調整のみ
に依存していたが、その条件が確立していなかったた
め、極薄鋼帯の熱処理の際は技術スタッフがその冷却調
整作業に立ち会わねばならない上、極薄品は必然的に鋼
帯長さが長いため、ここでも通板に時間を要し、したが
って立ち会いに要する時間も長くなるなど、製造上の大
きな問題であった。それらを解消した本発明の産業上の
意義はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するための全体の構成
を示す系統図である。

【図２】形状検出ロール３３を示す斜視図である。

【図３】形状検出ロール３３の軸直角断面図である。

【図４】圧延によって生じる歪みを説明するための図で
ある。

【図５】鋼帯の形状と急峻度との関係を示す図である。

【図６】急峻度を説明するための図である。

【図７】延び率差を説明するための図である。

【図８】圧延による中伸びの発生を説明するための図で
ある。

【図９】延び率差の測定法を説明するための図である。

【図１０】圧延機２０の概略的構成を模式的に示す図で
ある。

【図１１】形状検出ロール３３によって検出された延び
率差を示すグラフである。

【図１２】形状検出ロール３３によって検出された急峻
度を示すグラフである。

【図１３】表示手段３８に表示される急峻度λ２，λ４
の一例を示す図である。

【図１４】ステンレス鋼帯の焼鈍前と焼鈍後におけるし
わの発生状況を示す図である。

【図１５】従来の横型焼鈍炉を示す簡略化した断面図で
ある。

【図１６】従来の竪型光輝焼鈍炉を示す簡略化した断面
図である。

【図１７】従来の他の竪型光輝焼鈍炉を示す簡略化した
断面図である。

【図１８】従来の縦型焼鈍炉を示す簡略化した断面図で
ある。

【符号の説明】

２０冷間圧延機２１焼鈍炉２２ａ，２２ｂワークロール２３ａ，２３ｂ中間ロール２４ａ，２４ｂバックアップロール２５ａ，２５ｂ圧下手段２６ステンレス鋼帯３３形状検出ロール３４接触リング３５ひずみ計３７演算手段３８表示手段３９制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延機によって板厚０．３ｍｍ以下に冷
間圧延されたステンレス鋼帯を、少なくとも１５ｍ以上
にわたる未接触または未拘束の自由スパンを有する連続
焼鈍炉によって焼鈍する極薄ステンレス鋼帯の製造方法
において、前記冷間圧延直後のステンレス鋼帯の形状に基づいて、
そのステンレス鋼帯が中伸びとなるように、圧延機をフ
ィードバック制御してステンレス鋼帯の圧延張力を調整
することを特徴とする極薄ステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項２】前記中伸びの急峻度を、０．２〜２％と
することを特徴とする請求項１記載の極薄ステンレス鋼
帯の製造方法。
【請求項３】前記中伸びの伸び率差を、１×１０^-5〜
１×１０^-3とすることを特徴とする請求項１記載の極薄
ステンレス鋼帯の製造方法。
【請求項４】ステンレス鋼帯を、板厚０．３ｍｍ以下
に冷間圧延する圧延機と、通板されたステンレス鋼帯が
少なくとも１５ｍ以上にわたって未接触または未拘束と
なる自由スパンを有し、板厚０．３ｍｍ以下に冷間圧延
された前記ステンレス鋼帯を焼鈍する連続焼鈍炉とを備
える極薄ステンレス鋼帯の製造装置において、前記圧延機の出側に近接して配置され、冷間圧延された
前記ステンレス鋼帯の幅方向の延び率差分布を検出する
手段と、前記延び率差分布検出手段からの出力に基づいて、急峻
度を演算して求める演算手段と、前記演算手段によって求められた急峻度を、ステンレス
鋼帯の表面上の分布として画像表示する表示手段と、前記演算手段からの出力に応答して、ステンレス鋼帯が
中伸びとなるように、圧延機の圧下力を制御する制御手
段とを含むことを特徴とする極薄ステンレス鋼帯の製造
装置。