JPH075995B2 - 連続焼鈍炉における金属ストリツプの張力制御方法 - Google Patents

連続焼鈍炉における金属ストリツプの張力制御方法

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JPH075995B2
JPH075995B2 JP61231579A JP23157986A JPH075995B2 JP H075995 B2 JPH075995 B2 JP H075995B2 JP 61231579 A JP61231579 A JP 61231579A JP 23157986 A JP23157986 A JP 23157986A JP H075995 B2 JPH075995 B2 JP H075995B2
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裕弘 山口
雄二 下山
建男 大西
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続焼鈍炉においてラインスピード等に変
動が生じた際、ハースロールのサーマルクラウンの変化
に伴って金属ストリップの蛇行やヒートバックル等が生
じないように金属ストリップに最適の張力を与えるため
の連続焼鈍炉における金属ストリップの張力制御方法に
関する。
〔従来の技術〕
一般に、金属ストリップの連続焼鈍は、連続焼鈍炉内の
上下に設けた多数のハースロールにストリップを巻掛け
て炉内を通板して行われるので、ストリップの炉内通過
距離は非常に長くなる。そこでストリップにわずかでも
蛇行が生じると、ストリップが次々とハースロールに巻
掛けられてゆくうちに蛇行が助長されて大きくなり、つ
いには炉壁に接触して破断するといった問題も起こるの
で、連続焼鈍操業を安定して行うためには、この蛇行を
防ぎあるいは生じたわずかな蛇行を修正する手段を講ず
ることが必要となる。
その手段としては、走行するストリップに向心力を生じ
させて蛇行を自動的に修正するように、通常、ハースロ
ールにクラウンを付与することが行われている。これは
ハースロールの直径を中央部と両端部とでわずかに差を
つけるものであって、これにはテーパクラウンや両端部
を円弧状に縮径したラウンドクラウンがあるが、製作が
容易な点や蛇行修正能力の点からテーパクラウンが多く
使われている。ストリップは柔軟なのでハースロールに
ぴったりと巻付くため、その状態でテーパのあるロール
を回転するとストリップは径の大きい方へ移動する。こ
の移動しようとするモーメントがストリップの幅方向両
側で生じることからストリップのロールに対する向心力
が生じることになる。また、この向心力はストリップの
張力が大きい程強くなることから、ストリップ蛇行の修
正能力を上げるには張力を大きくすればよいことにはな
るが、ストリップの強度上から限度があり、ストリップ
の変形や破断が起こらない程度の張力を予測して、ハー
スロール製作時にクラウン(イニシャルクラウン)を形
成することが行われている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、連続焼鈍炉は加熱帯,均熱帯と徐冷帯,
急冷帯等により構成されていることから、炉のセクショ
ンによって炉温が異なり従って各セクションにおけるハ
ースロールのサーマルクラウンも異なる。従ってストリ
ップが加熱される炉帯ではサーマルクラウンが大きくな
り、蛇行修正能力が大きくなり過ぎるとストリップ強度
が低下するのと相まってストリップのヒートバックリン
グが生じる。逆に冷却される炉帯ではサーマルクラウン
が小さくなりすぎるとストリップが蛇行するといった問
題がある。しかも、このサーマルクラウンの変動は炉の
各セクションにおけるストリップのラインスピードの変
動に応じても生じるが、このような変動に対応してスト
リップの蛇行を修正する方法は容易ではなかった。
尚、この問題に対して、ハースロールを加熱,冷却した
り、ロールベンディング装置を設けて、クラウン量を制
御することも提案されているが(例えば特開昭57−1779
80,実開昭55−172859等)、クラウン量制御装置を各ハ
ースロールに設置しなければならず、費用がかさむ点を
始めとして多くの問題が残されている。
この発明は、このような従来の状況にかんがみてなされ
たものであって、変動するサーマルクラウン量に基づい
てストリップの張力を制御することにより、上記問題点
を解決することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、連続焼鈍炉における金属ストリップの張力
制御方法において、 予め蛇行およびヒートバックルの発生しないハースロー
ルのロールクラウン量とストリップ張力の最適範囲を求
めておき、 炉内通板中のストリップサイズ、炉温およびラインスピ
ードをもとにハースロールのロールクラウン量を推定
し、 この推定値と前記予め求めてあるハースロールのロール
クラウン量とストリップ張力の最適範囲とから、ストリ
ップ張力の最適範囲を求め、 該ストリップ張力の最適範囲内になるように金属ストリ
ップの張力を制御することを特徴とするものである。
〔作用〕
いま、通板中の金属ストリップのラインスピードが何ら
かの原因で設定値より低下した場合、加熱帯においては
ストリップ温度が上昇し、このストリップを巻掛けたハ
ースロールのサーマルクラウン量が増大して、バックリ
ングを生じやすくなる。このとき、例えばラインスピー
ドの低下に原因するサーマルクラウン量の増加を演算し
て推定し、この推定値と予め求めてあるハースロールの
ロールクラウン量とストリップ張力のバックリングが発
生しない最適範囲とから、ストリップの張力が前記最適
範囲内になるように制御して、バックリングが発生しな
いようにする。一方、冷却帯においては逆にストリップ
温度が低下し、このストリップを巻掛けたハースロール
のサーマルクラウン量が減少して、蛇行が生じ易くな
る。このときも同様に減少するサーマルクラウン量を演
算して推定し、この推定値と予め求めてあるハースロー
ルのロールクラウン量とストリップ張力の蛇行が発生し
ない最適範囲とから、ストリップの張力が前記最適範囲
内になるように制御して、蛇行が生じないようにする。
以上によってラインスピード変動時のサーマルクラウン
変化を推定したストリップの最適張力の設定が行われ
る。
〔実施例〕
以下、この発明を図面を参照して説明する。第1〜5図
は本発明に係る実施例を説明する図である。
第1図は連続焼鈍炉において、ラインスピードの変動に
応じてストリップの張力を制御する方法を示すブロック
図であって、1は連続焼鈍炉であり、加熱帯2,均熱帯3,
徐冷帯4,急冷帯5等によって構成されている。6,7は炉
内に設けられたハースロールで、7はストリップSの張
力を測るための張力計を付設したロールである。8は入
側ブライドルロール、9は炉内ブライドルロール、10は
出側ブライドルロールである。Mはモータであってこれ
らのブライドルロール8,9,10又はハースロール6,7を駆
動する。ASRは速度調節器、ATRは張力調節器であって、
いずれも直接的にはモータMへの入力制御を行う。
ハースロール6,7は本実施例では第3図に示すようなテ
ーパクラウンを付与した形状となっている。D1はイ−イ
間のロール径、D2は板幅lのストリップSの両端部にお
けるロール径を示す。ここで操業時において炉温の影響
を受けたロールの正味クラウン量Tcは、 Tc≒D1(1+αΔT1)−D2(1+αΔT2) で表わされる。但し、αをハースロールの線膨張率、T
R1を径がD1である部分のロール温度、TR2を径がD2の部
分のロール温度、TR0をロール加工時のロール温度とし
たとき、ロール温度の変化量ΔTはそれぞれ ΔT1=TR1−TR0,ΔT2=TR2−TR0 となる。
通常、加熱帯においては、板が乗っている部分のロール
温度の方が板が乗っていない部分の温度よりも低く、冷
却帯においては、板が乗っている部分のロール温度の方
が、板が乗っていない部分の温度よりも高い。
これはロールの中心部の温度がストリップ温度にほぼ等
しくなるのに対し、板端部のロール温度は炉温の影響を
強く受ける事による。この為に、板の幅方向においてロ
ールの温度分布が発生する。
この場合の、サーマルクラウンを考慮した正味のクラウ
ンの模式図を第6図に示す。加熱帯においては、見かけ
上Tcがマイナスになる事があるが、この場合も板が巻付
いている部分のトータルの向心力がプラスであれば、蛇
行修正能力を持つ事になる。
しかし、ラインスピードが急に変動する時などは、スト
リップ温度が急速に変化する為、ロール中心部の温度も
それに応じて変化する。これに対し、炉温は、それほど
早く変化しないので、板端部のロール温度もそれほど変
化しない。このロールの幅方向における温度の応答性の
差が、サーマルクラウンの変動の原因となる。
このクラウン量の変化は、すでに説明したようにクラウ
ンが大きすぎるとバックリングが生じ、クラウンが小さ
すぎると蛇行が生じることになるが、このいずれの不具
合も生じない正味クラウン量とストリップの張力との関
係における最適範囲を、実際に多用されるストリップサ
イズについて知見し得た結果を第4図に示す。
ここで、ストリップSの板幅をl,板厚をdとしたとき、
多用されるストリップサイズの上下限はそれぞれ l/d=1.5×103,l/d=5.5×103 であって、l/d値の小さいストリップは板厚が大きく板
幅が小さい。従って、バックリングは起こりにくいが蛇
行が生じやすい。また、l/d値の大きいストリップは板
厚が小さく板幅が大きいためバックリングを生じ易い
が、接触面積が大きいため向心力が強く蛇行しにくいと
いった性質を持っている。従って前者のクラウンに対応
した張力最適範囲と後者のそれとは、第4図の実線と点
線で示すごとくずれており、従ってこの両者の重なる斜
線で示した部分が両者に共通するクラウンに対応した張
力最適範囲となる。すなわち、斜線範囲において横軸に
示した推定クラウン量(mm)に対応する縦軸の張力(kg
/mm2)になるように、ストリップSの張力を制御すれば
よいことになる。
なお、第4図の最低張力線は、設備の張力制御機能上、
安定して得られる張力であることを示す。又、Tc≦0以
下の範囲には、前述のように見かけ上、Tcがマイナスに
なっているが、トータルのセンタリングフォース(向心
力)がプラスになっている部分がある。この効果と蛇行
防止に必要な張力があまりにも大きくなると、非効率的
になることを考慮して、Tcの最低をTc=−1に取ってい
る。
いま連続焼鈍の操業中に、何らかの原因でラインスピー
ドが低下すると、炉の加熱帯においてはストリップ温度
が上昇し、ストリップを巻掛けたハースロールのサーマ
ルクラウンが増大する。そして第5図(この図は第4図
を模式的に示したものである)に示すように、正味クラ
ウン量Tcが増大して図において矢印右方向へ移動し、張
力最適範囲を示す閉曲線Yから逸脱するようになる。ま
た一方、炉の冷却帯においては逆にストリップ温度が低
下し、ロールのサーマルクラウンが減少する。そして正
味クラウン量Tcが減少して図において矢印左方向に移動
し、やはり張力最適範囲から逸脱するようになる。そこ
で本実施例においては、この逸脱を防ぐために、前者に
おいては張力を低下し、後者においては張力を増加する
ように制御するものである(第2図において、加熱帯張
力を低下、冷却帯張力を増加)。そのために、第1図に
おける演算器は炉の加熱側2,3及び冷却側4,6においてそ
れぞれストリップサイズ、炉温,ラインスピード情報を
元に炉内におけるストリップ温度分布を計算し、これに
よってサーマルクラウンを含んだ前記正味のロールクラ
ウンTcを計算し、さらにこのTcに対応する最適範囲内張
力を算出して指令を発し、ATR,ASRを介してストリップ
Sに対する張力を制御する。
以上によって操業中の金属ストリップは、それぞれのス
トリップサイズに応じた張力を最適範囲内に制御され、
ヒートバックリングや蛇行を生じることなく連続熱処理
されることになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、連続焼鈍炉の加
熱帯及び冷却帯において通板中のストリップサイズ、炉
温およびラインスピードをもとにハースロールのロール
クラウン量を推定し、この推定量と予め求めてあるハー
スロールのロールクラウン量とストリップ張力の最適範
囲とから、ストリップ張力が前記最適範囲内になるよう
に制御する方法としたために、ラインスピードの変動に
原因するストリップのヒートバックリングや蛇行等を予
防できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る実施例の概念図、第2図は実施例
における作用説明図、第3図はハースロールの外形図、
第4図はクラウン量に対応する張力の最適範囲を示す線
図、第5図はクラウン量の増減と張力の最適範囲との関
係を示す線図、第6図はサーマルクラウンを考慮した正
味のクラウンの模式図である。 S……金属ストリップ、1……連続焼鈍炉、加熱帯−2
……加熱帯、3……均熱帯、冷却帯−4……徐冷帯、5
……急冷帯、6,7……ハースロール、Y……最適範囲を
示す閉曲線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 建男 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭60−181242(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続焼鈍炉における金属ストリップの張力
    制御方法において、 予め蛇行およびヒートバックルの発生しないハースロー
    ルのロールクラウン量とストリップ張力の最適範囲を求
    めておき、 炉内通板中のストリップサイズ、炉温およびラインスピ
    ードをもとにハースロールのロールクラウン量を推定
    し、 この推定値と前記予め求めてあるハースロールのロール
    クラウン量とストリップ張力の最適範囲とから、ストリ
    ップ張力の最適範囲を求め、 該ストリップ張力の最適範囲内になるように金属ストリ
    ップの張力を制御することを特徴とする連続焼鈍炉にお
    ける金属ストリップの張力制御方法。
JP61231579A 1986-09-30 1986-09-30 連続焼鈍炉における金属ストリツプの張力制御方法 Expired - Fee Related JPH075995B2 (ja)

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