JPH10226823A - 連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状矯正装置等の新たな設備を必要とせず、
ハースロールを多種類持つことやハースロールに熱電対
等の測温器具を埋め込むことが不要な連続熱処理炉にお
ける金属帯の蛇行防止方法を提供する。 【解決手段】 連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止
方法において、ハースロールのフラット部の長さと金属
帯の板幅との差ΔＬが４００ｍｍ以下となる場合は、こ
のハースロールの周囲の雰囲気温度を、金属帯の温度よ
り３００℃高い温度を超えない温度（温度差ΔＴ≦３０
０℃）に制御することを特徴とする連続熱処理炉におけ
る金属帯の蛇行防止方法。さらに、金属帯の耳波高さが
５ｍｍ以上の場合は、前記雰囲気温度を、金属帯の温度
より２００℃高い温度を超えない温度（温度差ΔＴ≦２
００℃）に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、連続熱処理炉に
おける金属帯の蛇行防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯を冷間圧延した後においては、圧
延組織を再結晶させて加工性を高めるために焼鈍を行
う。この焼鈍は、コイルに巻いた金属帯をペイオフリー
ルにより巻き戻し、次いで連続焼鈍炉を通過させ、炉出
口側に配置したテンションリールで巻き取るという連続
焼鈍法が広く行われている。

【０００３】このような連続焼鈍炉の内部においては、
金属帯はハースロールにより周回されつつ、炉内を上下
方向に交互に搬送される。ここで、金属帯の走行位置が
幅方向の正規の位置を外れないよう、ハースロールは全
体が同一径の円筒状ではなく、ロールクラウンが形成さ
れている。このロールクラウンの形状は、中央部が円筒
状（フラット部）で、ロールの端に向かってロール径が
徐々に小さくなるテーパを有する形状である。

【０００４】ハースロールにロールクラウンが形成され
ていることにより、金属帯のテーパ部に接触している部
分には、板幅中央部に向かう力（復元力）が作用するこ
とが知られている。金属帯が幅方向のどちらかにずれる
と、ずれた側のテーパ部に接触する部分が他方より大き
くなり、復元力も他方より大きくなる。従って、金属帯
には全体としてロールの中央部に戻る力が作用し、金属
帯は正規の位置に戻る。この効果は、金属帯の板幅に占
めるテーパ部の割合が多い程効果的である。

【０００５】しかし、テーパ部の割合があまり多過ぎる
と、金属帯が両方のテーパ部から受ける復元力が大きく
成り過ぎるため、板幅中央部にかかる板幅方向の圧縮力
が大きくなる。その結果、金属帯が座屈して折れ曲がっ
たり、さらには折り重なったりするトラブル（以下、ロ
ール絞りと呼ぶ）が発生する。従って、ロールのテーパ
部を、必要以上に大きく設定することは得策ではなく、
適切な寸法にする必要がある。

【０００６】特開昭５６−１５２９３２号公報には、連
続焼鈍炉のハースロールのクラウンが炉内の場所により
異なる連続焼鈍炉が提案されている。この場合、焼鈍炉
の前段から後段になるにつれて、ストレート部（フラッ
ト部）を長くしており、従ってテーパ部の大きさを減少
させるという技術である。

【０００７】特公昭６４−４４４号公報には、ライン速
度が高速な場合、金属帯の形状を矯正してから、連続焼
鈍炉に導入通板する方法が提案されている。ここで、金
属帯の形状としては急峻度を用いており、急峻度を最大
加熱能力で決まる所定の値以内に形状を矯正することに
より、蛇行を防止するという技術である。

【０００８】特開昭６３−１５３３１号公報には、連続
焼鈍炉のハースロールのヒートクラウンをモデル式で算
出して、このヒートクラウンが所定の範囲に入るよう連
続焼鈍炉を運転する方法が提案されている。この技術で
は、炉温、ライン速度、ハースロールの中央部と両端部
の実測温度、その他の測定値から、ヒートクラウンを推
定計算しつつ、操業条件（炉温、ライン速度等）を制御
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術はそれぞれ次のような問題点がある。

【００１０】特開昭５６−１５２９３２号公報記載の技
術は、焼鈍炉の前段から後段になるにつれて、ストレー
ト部の長さを長くしているため、形状の異なる多数のハ
ースロールが使用されることになる。連続焼鈍炉の大型
化に伴い、炉内のパス数、即ちハースロールの数も増加
している。その結果、この技術では形状の異なる多数の
ハースロールを管理する必要があり、ロールの互換性の
点でも不利であり、その在庫においても多種類のハース
ロールを持つ必要がある。このように、この技術は、ハ
ースロールの管理、運用の面で問題がある。

【００１１】特公昭６４−４４４号公報記載の技術は、
金属帯を連続焼鈍炉に導入通板する前に、形状を矯正す
る必要があるため、インラインの形状矯正装置を設置す
る必要がある。形状矯正装置としては、通常、テンショ
ンレベラ等があるが、いずれにしても連続焼鈍炉以外に
別の装置が必要であり、設備コストが増加するという問
題がある。また、連続焼鈍炉の入側に形状矯正装置を設
置するためのスペースが必要であり、工場のレイアウト
等の制約から常に可能とは言えない。

【００１２】特開昭６３−１５３３１号公報記載の技術
は、ハースロールの中央部と両端部の温度を実測する必
要がある。しかしながら、ハースロールに熱電対等の測
温器具を埋め込むのは、実験ではともかく、通常作業で
は測温器具の強度や精度の両方の面で、信頼性が高いと
は言えない。その結果、このような測温結果を用いて炉
温やライン速度を制御するのは、焼鈍等熱処理本来の目
的から考えて、不適切と言わざるを得ない。また、この
ような測温機器を組み込んだハースロールは、メンテナ
ンスを他のハースロールとは別に行う必要がある。その
結果、作業コストが増加するという問題もある。

【００１３】この発明は、上述のような従来技術の問題
点を解消するためになされたものであり、形状矯正装置
等の新たな設備を必要とせず、ハースロールを多種類持
つことやハースロールに熱電対等の測温器具を埋め込む
ことが不要な連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止方
法を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、連続
熱処理炉における金属帯の蛇行防止方法において、ハー
スロールのフラット部の長さと金属帯の板幅との差が４
００ｍｍ以下となる場合は、このハースロールの周囲の
雰囲気温度を、金属帯の温度より３００℃高い温度を超
えない温度に制御することを特徴とする連続熱処理炉に
おける金属帯の蛇行防止方法である。

【００１５】まず、ハースロールのフラット部の長さと
金属帯の板幅の差（寸法差）が大きい場合は、金属帯と
テーパ部との接触する部分が大きくなり、ロールクラウ
ンの効果（正規の位置への復元力）が十分に現れる。こ
れとは逆に、この寸法差が小さくなると、蛇行が起こり
やすくなる。

【００１６】そこで、金属帯の蛇行に及ぼす上記の寸法
差の影響について検討した結果、後述のように、金属帯
の蛇行が起こるのは、フラット部と板幅の差が４００ｍ
ｍ以下の場合に限られることを突き止めた。

【００１７】次に、蛇行が起こった際、蛇行が最も大き
い部分（以下、最大蛇行箇所）に着目した。金属帯の蛇
行は、１箇所で開始しても次第に広がっていくため、そ
の原因を特定しにくいが、蛇行が最も大きい部分は、少
なくとも蛇行の原因と何らかの関係があると考えられる
からである。

【００１８】検討の結果、最大蛇行箇所は金属帯が急速
加熱されているゾーンに発生することがわかった。例え
ば、連続熱処理炉においては、金属帯を焼鈍温度付近ま
で昇温させる加熱ゾーンのほか、過時効処理ゾーン等で
冷却後の再加熱処理を行う場合（特にゾーン前半）がこ
れに相当する。一般に、急速加熱されているゾーンは金
属帯への入熱量が多い。入熱量は雰囲気温度と金属帯の
温度（板温）の差に比例するので、急速加熱の場合は雰
囲気温度と金属帯の温度差が大きくなる。

【００１９】このように、雰囲気温度と金属帯の温度差
が大きいと、ハースロールの端部と中央部の温度差も大
きくなる。これは、ハースロールの温度は、幅方向中央
部の金属帯と接触している部分は接触熱伝達により板温
と同等であるが、ハースロールの端部は雰囲気温度に近
い温度となることによる。従って、ハースロールの端部
は中央部より熱膨張が大きくなり、ロールクラウンのテ
ーパ部の径が増加し、いわゆるヒートクラウンが形成さ
れる。

【００２０】ヒートクラウンが形成されると、本来のロ
ールクラウンの効果（正規の位置への復元力）が小さく
なり、金属帯の蛇行が助長される。そこで、蛇行に及ぼ
す上記温度差の影響について調査した。その結果、後述
のように、金属帯の蛇行が起こるのは、上記温度差（雰
囲気温度と金属帯の温度差）が３００℃を超える領域に
限られていることがわかった。

【００２１】以上よりこの発明では、ハースロールのフ
ラット部と金属帯の板幅の差が４００ｍｍ以下となる場
合は、雰囲気温度と板温の差を３００℃以内に制御する
ことにより、金属帯の蛇行を防止している。

【００２２】請求項２の発明は、金属帯の耳波高さが５
ｍｍ以上の場合は、ハースロールの周囲の雰囲気温度
を、金属帯の温度より２００℃高い温度を超えない温度
に制御することを特徴とする請求項１記載の連続熱処理
炉における金属帯の蛇行防止方法である。

【００２３】この発明は、金属帯の形状が不良な場合に
ついて、蛇行を起こさない条件を規定したものである。
形状が不良な場合（耳波高さが５ｍｍ以上）について
も、前述と同様の検討の結果（詳細は後述）、雰囲気温
度と金属帯の温度差を２００℃以内に制御することによ
り、金属帯の蛇行を防止することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明の対象とする金属帯の連
続熱処理炉としては、冷延鋼板やブリキ原板用の連続焼
鈍炉があり、その他、一般に竪型炉とよばれる炉であれ
ば、いずれも適用可能である。前述の寸法差は、ハース
ロールのクラウン（特にフラット部の長さ）と金属帯の
板幅から決まる値であり、金属帯を処理する際は既知の
値である。一方、前述の温度差は、炉内の雰囲気温度と
金属帯の温度により決まる値である。

【００２５】一般に、ハースロールの周囲の雰囲気温度
は、熱電対等で測定すればよい。金属帯の温度は、放射
温度計等により実測してもよいが、金属帯が低温になる
につれ温度測定が困難となるので、従来の測温試験等か
ら推定した方が、むしろ正確な場合もある。

【００２６】このようにして、上記寸法差に対して、温
度差が発明の範囲内となるように、燃焼ゾーンの温度を
制御する。具体的には、バーナの燃焼量やヒータの熱量
を制御して、雰囲気温度を制御すればよい。あるいは、
ライン速度を調節して（低下させて）、温度差を所定範
囲内に制御してもよい。

【００２７】最も好ましくは、ハースロール近傍に冷却
装置を備えることにより、板温とハースロールの周囲の
雰囲気温度の差を、所定範囲内に抑えることができる。
この効果を確実にするためには、ハースロール近傍を燃
焼ゾーンから隔離し、ハースロールの周囲の雰囲気温度
に及ぼす燃焼ゾーンの雰囲気温度の影響を、小さくする
ことが望ましい。

【００２８】以下、発明の効果を、発明の範囲外の場合
と比較することにより説明する。図１は、金属帯の蛇行
に及ぼす雰囲気温度と板温の差の影響を示す図である。
図の横軸はハースロールのフラット部の長さＬと金属帯
の板幅Ｗの差（寸法差ΔＬ＝Ｗ−Ｌ）、縦軸はハースロ
ールの周囲の雰囲気温度Ｔｇと板温Ｔの差（温度差ΔＴ
＝Ｔｇ−Ｔ）である。なお、蛇行に対しては、金属帯の
形状の影響もあるので、形状が不良な場合（耳波等が顕
著な場合：耳波＞５ｍｍ）については、ここでは除外し
てある。

【００２９】この図は、連続焼鈍炉の操業条件等をまと
めて得られたものである。まず、金属帯の蛇行が起こっ
た場合については、蛇行が最も大きい箇所（最大蛇行箇
所）を調査対象としてデータを収集した。調査対象のハ
ースロールについて、フラット部の寸法と金属帯の板幅
から、寸法差ΔＬを求めた。最大蛇行部の近くに雰囲気
温度の測温装置がある場合は、その測温記録と板温（従
来の測温試験等から推定）とから、温度差ΔＴを求め
た。

【００３０】最大蛇行部の近くに測温装置がない場合
は、最大蛇行部と同一の燃焼ゾーン内の測温装置を用い
て、温度差ΔＴを求めた。また、蛇行が起こらなかった
場合については、温度差ΔＴが最大と考えられる箇所を
調査対象として、データを収集した。

【００３１】図１より、金属帯の蛇行の発生は、すべて
寸法差ΔＬが４００ｍｍ以下の領域に限られていること
がわかる。また、図１で温度差ΔＴの影響について見る
と、金属帯の蛇行の発生は、すべて温度差ΔＴが３００
℃を超える領域に限られていることがわかる。

【００３２】図２は、金属帯の形状が不良な場合（耳波
等が顕著な場合）における、金属帯の蛇行に及ぼす雰囲
気温度と板温の差の影響を示す図である。図の横軸は寸
法差（ΔＬ＝Ｗ−Ｌ）、縦軸は温度差（ΔＴ＝Ｔｇ−
Ｔ）である。この図は、操業上の形状の正常範囲、耳波
０〜５ｍｍを超える場合について、蛇行の発生の有無を
まとめている。データ収集方法等は、図１の場合に同じ
である。

【００３３】ここで、金属帯の形状は、蛇行が発生した
時の金属帯エッジ部（端部）の形状を、形状計により検
出して耳波の大きさを求めた。形状計は、連続焼鈍炉の
入側に設置してあり、オフラインの形状測定値により校
正されている。

【００３４】図２で寸法差ΔＬ（フラット部の長さＬと
板幅Ｗの差）の影響について見ると、蛇行の発生はここ
でもすべて寸法差ΔＬが４００ｍｍ以下の領域に限られ
ている。ハースロールの周囲の雰囲気温度と板温の差に
ついては、今度は、蛇行の発生する温度差が低温側が広
がっており、温度差ΔＴが２００℃を超える領域で蛇行
が発生している。従って、金属帯の形状が不良な場合
（耳波＞５ｍｍ）は、上記の温度差ΔＴを２００℃以下
とすればよいことがわかる。

【００３５】なお、この発明では、蛇行が発生しない温
度差ΔＴの範囲を明確にしたので、ハースロールの周囲
の雰囲気温度を、金属帯の温度に必要以上に近づけなく
てもよい。ハースロールの周囲の雰囲気温度は、この温
度の範囲内である限りは特に低下させなくて済むので、
操業上も実施し易く、熱の損失も抑えられる。

【００３６】

【発明の効果】この発明では、ハースロールのフラット
部と金属帯の板幅の差およびハースロールの周囲の雰囲
気と金属帯の温度差に着目し、これらの組合せと金属帯
の蛇行の関係を解明することを通じて、金属帯の蛇行を
防止する方法を確立した。この発明により、形状矯正装
置等の新たな設備を必要とせず、ハースロールを多種類
持つことや、ハースロールに熱電対等の測温器具を埋め
込むことなく、連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止
が可能となる。また、蛇行が発生しない温度差の範囲を
明確にしたので、ハースロールの周囲の雰囲気温度を必
要以上に低下させることがなく、熱原単位の節約にもな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属帯の蛇行に及ぼす雰囲気温度と板温の差の
影響を示す図である。

【図２】金属帯の形状が不良な場合における金属帯の蛇
行に及ぼす雰囲気温度と板温の差の影響を示す図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止
   方法において、ハースロールのフラット部の長さと金属
   帯の板幅との差が４００ｍｍ以下となる場合は、このハ
   ースロールの周囲の雰囲気温度を、金属帯の温度より３
   ００℃高い温度を超えない温度に制御することを特徴と
   する連続熱処理炉における金属帯の蛇行防止方法。
2. 【請求項２】 金属帯の耳波高さが５ｍｍ以上の場合
   は、ハースロールの周囲の雰囲気温度を、金属帯の温度
   より２００℃高い温度を超えない温度に制御することを
   特徴とする請求項１記載の連続熱処理炉における金属帯
   の蛇行防止方法。