JPH09168802A - ステンレス鋼帯の連続温間圧延設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧延速度が変動しても圧延温度をほぼ一定にす
ることができ、圧延温度の加熱後の放冷による温度低下
が極めて少なく、かつ蛇行防止装置の機能の低下もな
く、しかも既存の圧延設備の改造により容易に得られる
ステンレス鋼帯の温間圧延設備を提供する。 【解決手段】鋼帯を圧延するためのタンデム圧延機と、
その入側に近接して設けられた鋼帯の蛇行防止機能と加
熱機能を兼備したロール群を備え、このロール群のロー
ルは凸状のクラウンを有していることを特徴とするオー
ステナイト系ステンレス鋼帯の連続温間圧延設備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーステナイト系
ステンレス鋼帯の連続温間圧延設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ステンレス鋼は冷間圧延を行う
際の変形抵抗が大きく、中でもＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３
０４等の準安定オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間
加工中に加工誘起マルテンサイトが生じて加工硬化が著
しくなる。通常オーステナイト系ステンレス鋼は、小径
ワークロールを使用したセンジミア圧延機等によって、
リバース式の圧延が行われている。しかし、加工硬化が
大きいため多パス圧延となり、圧延速度も比較的遅くし
なければならない。そこで、オーステナイト系ステンレ
ス鋼の冷間圧延の高能率化が要求されていた。

【０００３】近年、ステンレス鋼帯の冷間圧延の高速化
を図るために、大径ロールが使用されている普通鋼用タ
ンデム圧延機を用いて、圧延機入側でステンレス鋼帯を
加熱することにより加工誘起マルテンサイトの発生を抑
制し、加工硬化の増大を防止する温間圧延を連続的に行
う方法が検討されるようになった。

【０００４】このようなステンレス鋼帯の温間圧延を行
う設備が、特公平０７−１６６８２号公報に開示されて
いる。この設備は鋼帯の巻き戻し装置、溶接装置、貯め
込み装置等の後に、第１加熱装置、蛇行防止装置、第２
加熱装置、タンデム圧延機の順で設置されている。

【０００５】加熱装置とタンデム圧延機との距離が大き
いと、その間のステンレス鋼帯の放冷や通板用のロール
等への熱伝達により鋼帯の温度降下が大きくなる。この
ような状態で、通板速度が変化する場合、加熱装置出側
と圧延機間での温度降下量も変動するため圧延時の変形
抵抗が変動し、板厚精度が悪化する。上記公報に記載さ
れている設備は、圧延温度を一定にして板厚精度の悪化
を防止するため、圧延機の入側の直近に第２加熱装置を
設けたことを特徴としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公平０７−１６６８２号公報に開示されている圧延設備
にあっては、第１の加熱装置で加熱された鋼帯の放冷と
蛇行防止ロールへの熱伝達による温度低下は回避できな
い。更に、比較的小型であるにせよ、蛇行防止装置と圧
延機との間に加熱装置が設置されているので、蛇行防止
装置と圧延機との距離を広げ、蛇行防止の効果を低下さ
せていることは否めない。また、普通鋼用のタンデム圧
延機は、一般には蛇行防止装置と圧延機間は最小となる
よう建設されているため、既存の普通鋼用の圧延設備に
第２の加熱装置を新たに設置するのは極めて困難であ
る。

【０００７】本発明は、このような問題を解消するため
になされたもので、圧延速度が変動しても圧延温度をほ
ぼ一定にすることができ、鋼帯の加熱後の温度低下が少
なく、かつ蛇行防止装置の機能の低下のない圧延設備
で、しかも既存の圧延設備の改造により容易に得られる
ステンレス鋼帯の温間圧延設備を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】加熱装置と圧延機の距離
は、前述のように小さい方が好都合である。しかし、圧
延中の鋼帯の蛇行による破断、圧延形状の悪化等を防止
するための蛇行防止装置は、その機能を充分発揮させる
ためには圧延機入側に極力近い位置に設置することが必
要となる。

【０００９】本発明者等は、圧延機と加熱装置との間に
蛇行防止装置を設置することによるオーステナイト系ス
テンレス鋼帯（以下、単に鋼帯と記す）の温度低下を防
止する手段につき種々検討した結果、下記の知見を得
た。

【００１０】１）鋼帯の蛇行防止機能と加熱機能を兼備
したロール群を圧延機の入側に近接して設けることによ
り、圧延機と加熱装置との距離及び圧延機と蛇行防止装
置との距離を同時に小さくすることができる。

【００１１】２）鋼帯の蛇行を防止するためには、ロー
ルを大径にし、鋼帯をロールへ密着させる必要がある
が、このことはロールで鋼帯を加熱するのに好都合であ
る。

【００１２】３）蛇行防止機能と加熱機能を兼備させた
ロール群に蛇行機能を発揮させるためにはロールに凸ク
ラウンを付与する必要がある。

【００１３】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その要旨は、「鋼帯を圧延するためのタンデム
圧延機と、その入側に近接して設けられた鋼帯の蛇行防
止機能と加熱機能を兼備したロール群を備え、このロー
ル群のロールは凸状のクラウンを有していることを特徴
とするオーステナイト系ステンレス鋼帯の連続温間圧延
設備。」にある。

【００１４】

【発明の実施の形態】通常使用されている鋼帯の蛇行防
止装置は、大径の２〜４本程度のロール群からなり、少
なくとも一本のロールの軸を傾斜させることにより、鋼
帯を設備のパスラインの中央部に寄せる機能を持ってい
る。この機能を充分発揮させるために、蛇行防止装置の
ロールは、鋼帯と比較的大きな面で接触するように配置
されており、使用時には鋼帯の長さ方向に張力が付与さ
れ、鋼帯とロールとは密着状態になる。

【００１５】一方、鋼帯をロールに巻掛けしてロールに
より加熱する場合、ロールと鋼帯との接触面積が大きい
程、ロールから鋼帯への熱伝達量は多くなる。また、鋼
帯とロールとの密着力が大きい程、接触熱抵抗が小さく
なる。従って、ロールに蛇行防止機能と加熱機能とを兼
備させるのは合理的である。

【００１６】この蛇行防止装置のロール内部に加熱装置
を設置し、ロールの表面温度をステンレス鋼帯の温間圧
延に必要な温度以上に設定することにより、効率のよい
ステンレス鋼帯の加熱が可能である。また、加熱位置が
極めて圧延機に近いこと及び加熱ロールと圧延機入側間
に通板ロールが不要なこと等のため、加熱後の放冷やロ
ールによる抜熱等による温度低下も最少に抑えることが
できる。

【００１７】一般に蛇行防止装置のロールは圧延前の鋼
帯に極力曲げ加工を加えないために大径となっている
が、大きな強度は要求されないため中空になっている場
合が多い。従って、従来より使用されている蛇行装置の
中空ロールの内部に加熱装置を組み込むことにより、蛇
行防止機能と加熱機能とを兼備したロール群が得られ
る。

【００１８】加熱装置としては、一般に使用されている
電熱線の加熱装置でよい。電熱線の装置は簡単であり、
かつ温度の制御が容易である点で好適である。

【００１９】蛇行防止装置の中空で大径のロールの内部
に加熱装置を装着することは容易である。従って既存の
連続圧延設備の蛇行防止装置を加熱兼用装置に改造し、
温間圧延設備として用いることもまた容易である。

【００２０】次に、蛇行防止装置ロール群の各ロールに
凸クラウンを付与する理由について説明する。

【００２１】蛇行防止装置のロールの胴長は鋼帯の幅よ
りも大きいため、加熱され高温になったロールの中央部
に低温の鋼帯が接触すると、ロールには鋼帯の接触部と
非接触部で温度差が生じ、熱膨張の差から全体では凹状
のクラウンが発生する。このサーマルクラウンの大きさ
はロールの構造、材質、加熱方法によって相違するが、
少なくとも圧延速度の変化に対応して加熱温度を変化さ
せる場合、あるいは鋼帯の幅が変化する場合等の過渡状
態ではクラウンの発生は避けられない。張力を付与され
た鋼帯を所定角度以上巻掛けたロールに凹クラウンが付
くと、鋼帯が幅方向に蛇行し易くなるため、それを防止
するため蛇行防止装置のロールには凸クラウンを付与す
る。

【００２２】図３は、クラウンの形状を示すロールの側
面図で、（ａ）は凹状サーマルクラウン、（ｂ）は凸状
の加工クラウンを示す図である。

【００２３】全長に亙り直径が同じである高温のロール
に常温の鋼帯が巻掛けられると、鋼帯がロールに接触し
ている部分とその近辺の温度が低下して、図３（ａ）に
示すような凹クラウンが発生する。前記したように凹ク
ラウンが発生すると鋼帯は蛇行し易くなる。従って、ロ
ールに常温で凸状のクラウンを付与しておくと、凹クラ
ウンの発生を防止することができる。

【００２４】付与するクラウンの大きさは、加熱温度、
ロールの材質等により変わるので特に限定しないが、予
測される最大の凹状サーマルクラウンを補償できる凸状
クラウンを予め加工しておく必要がある。しかし、ロー
ルに過度の凸状クラウンが付与された場合、ロールと鋼
帯が幅方向中央部でのみ接触し、鋼帯のエッジ部でロー
ルとの間に隙間ができるためロールから鋼帯への熱伝達
効率が低下する。

【００２５】これを回避するために、凹状サーマルクラ
ウンによって生じる鋼帯幅中央と鋼帯端部位置での鋼帯
巻掛け部（鋼帯がロールに接触している部分）のロール
外周の円弧の長さの差を、張力による鋼帯の弾性伸び量
以下とするのが好ましい。この条件を満たす凸状クラウ
ンを有するロールに鋼帯が巻掛けられた場合、鋼帯の幅
中央部に張力が集中し端部に比べて弾性伸びが大きくな
る結果、ロールとの接触部の弧長の差が吸収され鋼帯が
全幅にわたってロールに接触することになる。

【００２６】

【実施例】この実施例では、鋼帯の蛇行防止機能と加熱
機能を兼備したロール群として、２本のロールを用い、
圧延機としては４段ロールの５スタンドのタンデム圧延
機を使用した。

【００２７】図１は、使用した圧延設備の側面図であ
る。鋼帯１は、張力付与装置５を通り、蛇行防止機能と
加熱機能を兼備したロール群２に巻掛けられて、タンデ
ム圧延機６により圧延される。

【００２８】図２は、図１に示す蛇行防止機能と加熱機
能を兼備したロール群の詳細図で、中空ロール３の内周
に電熱線が密接された加熱装置４を内蔵しており、２本
のロールは図示しない装置により傾斜させることによ
り、蛇行防止制御が可能となっている。

【００２９】図２に示すようにロールを上下に平行して
配置して、鋼帯をＳ字状に通板させると、上ロール及び
下ロールは、それぞれ鋼帯の表面と裏面から接するた
め、鋼帯の厚み方向の温度むらは問題にならない程度に
抑制される。鋼帯の通板速度の変化に対しては、ロール
の表面温度を制御することにより加熱後の鋼帯温度を所
定の温度に保つことができる。

【００３０】なお、蛇行防止装置の加熱能力が設備上の
制約から不十分となる場合には張力付与装置５のロール
群を予備加熱ロールにしてもよい。

【００３１】このような圧延設備により、下記条件で加
熱、温間圧延を実施した。

【００３２】 鋼帯：オーステナイト系ステンレスＳＵＳ３０１ 厚さ・・・ ３ｍｍ 幅 ・・・ １０００ｍｍ ロール群のロール直径：１５００ｍｍ ロール凸クラウン ：２００μm （図３（ｂ）参照） ：クラウンなし（比較例） 鋼帯の巻掛け角度：１４０°（２本のロール共） 張力 ：４ｋｇｆ／ｍｍ² 目標加熱温度 ：１６０℃ 通版速度 ：３４ｍ／分、１００ｍ／分 仕上げ板厚 ：１ｍｍ 圧延中に、図２で矢印で示すロールの表面温度Ｔ１、Ｔ
２と鋼帯温度Ｔ３、Ｔ４とを測定すると共に、ロール群
の出側で蛇行量と蛇行回数を測定した。なお、蛇行量の
測定は、クラウンを付与していないロールを使用した場
合についても比較例として測定した。

【００３３】温度測定結果を表１に示す。なお、表中、
鋼帯が最初に接するロールを第１ロール、もう一方のロ
ールを第２ロールと表示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】ステンレス鋼帯の温間圧延は一般に１００
℃から１６０℃程度で行われるため、本設備により、十
分な加熱が可能であることが分かる。

【００３６】図４は、発生した蛇行の大きさと発生回数
を測定した結果を示す図である。（ａ）は、ロールにク
ラウンを付与しなかった場合の結果を示し、（ｂ）は初
期のロールクラウンが２００μｍの場合の結果を示す。

【００３７】明確な境界はないが、蛇行量が５０ｍｍ以
上となると板破断や絞り込みなどの発生により圧延作業
が中断される危険性が高い。初期クラウンを加工しない
場合は５０ｍｍ以上の蛇行が発生しているが、２００μ
ｍのクラウンを加工した場合は蛇行は２０ｍｍ以内に抑
制されている。

【００３８】圧延中に過渡的に発生するロール温度の板
幅方向の差は最大で約１００℃であった。この温度差に
よるロールの凹状サーマルクラウンは直径差で約１１０
μｍであった。鋼帯に４ｋｇｆ／ｍｍ² の張力がかかっ
ている場合約０．０２％の弾性伸びが生じるため、１５
００ｍｍの直径に対し３００μｍまでの径差のクラウン
であれば、鋼帯は全幅にわたってロールに接する。即ち
１１０μｍ以上３００μｍ以下の初期クラウンをロール
に加工すれば、サーマルクラウンが生じても常に凸状の
クラウンとなり、かつロールと鋼帯との接触も良好に保
たれる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の装置によれば、ステンレス鋼帯
を連続温間圧延する際に、加熱から圧延までの温度低下
が小さく、かつ蛇行防止装置の機能が充分発揮でき、既
存の連続圧延機設備の温間圧延設備への改造が低コスト
で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で用いた温間圧延設備の側面図である。

【図２】本発明の加熱機能と蛇行防止機能を備えたロー
ルを示す図である。

【図３】ロール群のロールに形成されるクラウンの模式
図である。

【図４】鋼帯の蛇行量と発生回数の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ステンレス鋼帯 ２ 蛇行防止装置 ３ 蛇行防止装置のロール ４ 蛇行防止装置ロール内部の加熱装置 ５ 張力付与装置 ６ タンデム圧延機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼帯を圧延するためのタンデム圧延機と、
   その入側に近接して設けられた鋼帯の蛇行防止機能と加
   熱機能とを兼備したロール群を備え、このロール群のロ
   ールは凸状のクラウンを有していることを特徴とするオ
   ーステナイト系ステンレス鋼帯の連続温間圧延設備。